旋转电机系统技术方案

一种旋转电机系统，具备旋转电机(10)，该旋转电机(10)具有转子及设置有定子绕组的定子，定子绕组包括产生使转子旋转的旋转磁场的第1线圈组(C10)和通过由转子的旋转产生的感应电动势来产生电力的第2线圈组(C20)。

Rotating motor system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转电机系统
本专利技术涉及具有旋转电机的旋转电机系统。
技术介绍
作为能源问题、环境问题的对策，要求马达等旋转电机的高效率化、节能化。例如，对于旋转电机在低速、中速、高速的大范围内运转的情况，探讨了整个运转区域中的旋转电机的高效率化(例如参照非专利文献1)。现有技术文献非专利文献非专利文献1：堺和人等，《マルチインバータ方式エレクトロニクスモータの極数変換の検討(多逆变器方式电子马达的极数转换的探讨)》，平成28年电气学会产业应用部门大会，p.125-130
技术实现思路
专利技术要解决的课题通常，旋转电机被设计为，旋转电机的额定输出是连续运转时的最大输出状态，在最大输出状态下为高效率。但是，在大多情况下，旋转电机以旋转电机的负载为部分负载且比最大输出状态低的输出状态(以下称为“部分负载状态”)长时间进行运转。因此，旋转电机的效率降低。其结果，旋转电机的运转范围整体的综合消耗能量增大。例如，在旋转电机被用于驱动机构的电动汽车、混合动力汽车中，会导致每一次充电的行驶距离的减少、燃料消耗率的降低。鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够抑制效率降低的旋转电机系统。用于解决课题的手段根据本专利技术的1个方式，提供一种旋转电机系统，具备旋转电机，该旋转电机具有转子及设置有定子绕组的定子，定子绕组包括产生使转子旋转的旋转磁场的第1线圈组、以及通过由转子的旋转产生的感应电动势来产生电力的第2线圈组。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种能够抑制效率降低的旋转电机系统。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的旋转电机系统的构成的示意图。图2是表示本专利技术的实施方式的旋转电机系统的驱动用多相交流电路的例子的电路图。图3是表示本专利技术的实施方式的旋转电机系统的发电用多相交流电路的例子的电路图。图4是表示用于分析本专利技术的实施方式的旋转电机系统的特性的IM模型的示意图。图5是表示用于分析本专利技术的实施方式的旋转电机系统的特性的PM模型的示意图。图6是本专利技术的实施方式的旋转电机系统的分析用电路图，图6的(a)是马达驱动动作的分析用电路图，图6的(b)是发电动作的分析用电路图。图7是表示IM模型和PM模型的各要素的表。图8是表示IM模型的特性的图表。图9是表示PM模型的特性的图表。图10是表示最大转矩时的发电量的表。图11是表示机械输出和发电量的表。图12是表示对转子条的电流进行FFT分析的结果的图表，图12的(a)表示参考例的旋转电机的分析结果，图12的(b)表示IM模型的分析结果。图13是表示速度与转矩的关系的图表。图14是表示对定子绕组的各个线圈连接了电力转换电路的例子的示意图。图15是表示本专利技术的实施方式的旋转电机系统的第1应用系统的示意图。图16是表示本专利技术的实施方式的旋转电机系统的第2应用系统的示意图。图17是表示本专利技术的实施方式所涉及的旋转电机系统的第3应用系统的示意图，图17的(a)表示驱动电源为直流电源的情况，图17的(b)表示驱动电源为交流电源的情况。图18是表示本专利技术的实施方式的旋转电机系统的运转特性和效率分布的图表。图19是旋转电机系统的中高速旋转时的电压矢量图，图19的(a)是比较例的电压矢量图，图19的(b)是本专利技术的实施方式的旋转电机系统的电压矢量图。图20是旋转电机系统的低速旋转时的电压矢量图，图20的(a)是比较例的电压矢量图，图20的(b)是本专利技术实施方式的旋转电机系统的电压矢量图。图21是表示PM模型的线圈的配置例的示意图。图22是表示PM模型以及M模型的相位电流与负载电压的关系的图表。图23是表示PM模型以及M模型的功率因数的表。图24是表示本专利技术实施方式的第1变形例的旋转电机系统的构成的示意图。图25是表示本专利技术的实施方式的第2变形例的旋转电机系统的构成的示意图。具体实施方式下面，参照附图说明本专利技术的实施方式。在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的符号。另外，以下所示的实施方式对用于将本专利技术的技术思想具体化的装置、方法进行例示，本专利技术的实施方式在权利要求的范围内能够进行各种变更。如图1所示，本专利技术的实施方式的旋转电机系统具备：旋转电机10，具有转子及设置有定子绕组的定子；以及与旋转电机10连接的驱动用电力转换电路20及发电用电力转换电路30。旋转电机10的定子绕组包括分别由多个线圈C构成的第1线圈组C10和第2线圈组C20。驱动用电力转换电路20与第1线圈组C10电连接，发电用电力转换电路30与第2线圈组C20电连接。旋转电机10能够采用包括定子及隔着气隙插入到该定子内部的转子的构成。例如，能够采用笼型感应电动机等感应电动机的构造，该笼型感应电动机具有在定子铁心形成有分别配置了线圈的多个槽的定子、以及在转子铁心配置了多个转子条的转子。或者，也可以采用在转子的转子铁芯配置了永磁体的永磁体同步型电动机等同步电动机的构造。第1线圈组C10产生使旋转电机10的转子旋转的旋转磁场。例如，构成第1线圈组C10的线圈C被配置成，通过在各个线圈C中流动使相位偏移了的电流来产生旋转磁场。产生旋转磁场的电流被从驱动用电力转换电路20供给至第1线圈组C10。即，驱动用电力转换电路20与第1线圈组C10连接，以便与第1线圈组C10一起构成使旋转电机10的转子旋转的驱动用多相交流电路。第2线圈组C20被配置成，通过由旋转电机10的转子的旋转产生的感应电动势来产生电力。所产生的电力经由发电用电力转换电路30输出到外部。发电用电力转换电路30与第2线圈组C20连接，以构成使所发电出的电力输出到外部的发电用多相交流电路。如此，旋转电机10的定子绕组被分为使旋转电机10进行动力运转的马达驱动动作用的第1线圈组C10、和通过旋转电机10输出电力的发电动作用的第2线圈组C20。由此，能够通过1个旋转电机10来实现同时进行使旋转电机10的转子旋转的马达驱动动作和产生电力的发电动作的旋转电机系统(以下，称为“M&G系统”)。驱动用电力转换电路20通过控制第1线圈组C10中流动的电流的相位，使旋转电机10进行马达驱动动作。例如，在第1线圈组C10构成包括U相线圈、V相线圈及W相线圈的3相交流电路的情况下，通过调整各相线圈中流动的电流(U相电流、V相电流、W相电流)的相位，使得旋转电机10进行电机驱动动作。驱动用电力转换电路20例如能够采用逆变器电路。图2表示的例子为，第1线圈组C10包括U相线圈CU、V相线圈CV及W相线圈CW，驱动用电力转换电路20采用3相逆变器电路而构成了驱动用多相交流电路。通过由驱动用电力转换电路20调整第1线圈组C10的各线圈中流动的电流的电流值和相位，由此能够调整旋转电机10产生的转矩。另外，在图1所示的旋转电机系统中，经由发电用电力转换电路30将由旋转电机10发电的电力向发电负载40输出。例如，通过发电用电力转换电路30采用转换器电路，能够对发电负载40进行充电，或者将蓄积在发电负载40中的电力返回旋转电机10而用于转子的旋转。通过调整构成发电用电力转换电路30所采用的转换器电路的开关元件的接通状态和断开状态的期间，由此能够调整旋转电机10的马达驱动动作和发电动作的比率。图3表示的例子为，第2线圈组C20包括发电用线圈CP1、CP2、CP3，发电用电力转换电路30采用了3相转换器电路而构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转电机系统，其特征在于，具备旋转电机，该旋转电机具有转子及设置有定子绕组的定子，所述定子绕组包括：第1线圈组，产生使所述转子旋转的旋转磁场；以及第2线圈组，通过由所述转子的旋转产生的感应电动势来产生电力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.03 JP 2017-0403301.一种旋转电机系统，其特征在于，具备旋转电机，该旋转电机具有转子及设置有定子绕组的定子，所述定子绕组包括：第1线圈组，产生使所述转子旋转的旋转磁场；以及第2线圈组，通过由所述转子的旋转产生的感应电动势来产生电力。2.根据权利要求1所述的旋转电机系统，其特征在于，还具备驱动用电力转换电路，该驱动用电力转换电路与所述第1线圈组一起构成使所述转子旋转的驱动用多相交流电路。3.根据权利要求2所述的旋转电机系统，其特征在于，通过在所述驱动用电力转换电路中调整所述第1线圈组中流动的电流的电流值及相位，来调整所述旋转电机产生的转矩。4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机系统，其特征在于，还具备发电用电力转换电路，该发电用电力转换电路与所述第2线圈组一起构成将通过所述旋转电机的旋转而产生的所述电力向外部输出的发电用多相交流电路。5.根据权利要求4所述的旋转电机系统，其特征在于，通过调整构成所述发电用电力转换电路的转换器电路的开关元件的接通状态和断开状态的期间，来调整使所述转子旋转的马达驱动动作与产生所述电力的发电动作的比率。6.根据权利要求4或5所述的旋转电机系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：堺和人，
申请(专利权)人：东芝产业机器系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP