JPH07322413A - 回転電機制御装置および電気自動車 - Google Patents
回転電機制御装置および電気自動車Info
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- JPH07322413A JPH07322413A JP6108862A JP10886294A JPH07322413A JP H07322413 A JPH07322413 A JP H07322413A JP 6108862 A JP6108862 A JP 6108862A JP 10886294 A JP10886294 A JP 10886294A JP H07322413 A JPH07322413 A JP H07322413A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】極数変換するとき、全ての巻線組のＶ、Ｗ相の
相順を逆にし、また一時的に電流を減らし、逆回転とト
ルク変動を回避する安全性の高い回転電機制御装置およ
び電気自動車を提供する。 【構成】回転数判定手段２１と極数変換手段２２とを含
む制御回路１４は、回転電機３の回転子５の回転数が所
定値を越えたとき、直流電源１ａ，１ｂを交流に変換し
固定子巻線７の群からなる２組の固定子巻線組７１、７
２に該交流を供給するインバータ２ａ，２ｂのスィッチ
ング素子のゲート回路に出力する駆動信号を制御し、固
定子巻線組７１のＶ１相とＷ１相および固定子巻線組７
２のＶ２相とＷ２相に流れる電流の位相の順序を変え、
固定子４の極数を４極から２極へ変換する。またこの
時、制御回路１４は流れる電流の大きさも小さくする。
相順を逆にし、また一時的に電流を減らし、逆回転とト
ルク変動を回避する安全性の高い回転電機制御装置およ
び電気自動車を提供する。 【構成】回転数判定手段２１と極数変換手段２２とを含
む制御回路１４は、回転電機３の回転子５の回転数が所
定値を越えたとき、直流電源１ａ，１ｂを交流に変換し
固定子巻線７の群からなる２組の固定子巻線組７１、７
２に該交流を供給するインバータ２ａ，２ｂのスィッチ
ング素子のゲート回路に出力する駆動信号を制御し、固
定子巻線組７１のＶ１相とＷ１相および固定子巻線組７
２のＶ２相とＷ２相に流れる電流の位相の順序を変え、
固定子４の極数を４極から２極へ変換する。またこの
時、制御回路１４は流れる電流の大きさも小さくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は極数を変換し運転範囲を
広げる回転電機制御装置に係り、特に、電気自動車に好
適な回転電機制御装置に関する。
広げる回転電機制御装置に係り、特に、電気自動車に好
適な回転電機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車の回転電機は、バッテリの一
充電走行距離を長くするために小型軽量、高効率である
ことが要求される。さらに、最高速度を高くし、且つ加
速性能を向上させるためには回転電機の運転範囲（回転
数−トルクの運転可能領域）を広くすることが重要であ
る。そして、これを実現する一方法として、特公昭５８
−２９７１８号公報が開示されている。
充電走行距離を長くするために小型軽量、高効率である
ことが要求される。さらに、最高速度を高くし、且つ加
速性能を向上させるためには回転電機の運転範囲（回転
数−トルクの運転可能領域）を広くすることが重要であ
る。そして、これを実現する一方法として、特公昭５８
−２９７１８号公報が開示されている。
【０００３】これによれば、誘導電動機の巻線を複数組
設け、これら複数組の巻線に夫々個別に交流出力を供給
するサイリスタ構成の各逆変換器と、これら各逆変換器
を位相制御するゲート回路と、このゲート回路に各逆変
換器のうち一方の逆変換器の位相を１８０°ずらして誘
導電動機の極数切替を行うための位相切替回路とを備え
極数変換する、誘導電動機の極数切替装置が記述されて
いる。
設け、これら複数組の巻線に夫々個別に交流出力を供給
するサイリスタ構成の各逆変換器と、これら各逆変換器
を位相制御するゲート回路と、このゲート回路に各逆変
換器のうち一方の逆変換器の位相を１８０°ずらして誘
導電動機の極数切替を行うための位相切替回路とを備え
極数変換する、誘導電動機の極数切替装置が記述されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術は、極数変換する時に、一方の各相の電流を１８０°
反転させる方式であるので、巻線の順方向と同じ方向で
ある正相の回転磁界ではなく、逆方向である逆相の回転
磁界となり、極数変換後の逆回転の虞れや極数変換時の
大きな脈動トルクの発生などの欠点があった。
術は、極数変換する時に、一方の各相の電流を１８０°
反転させる方式であるので、巻線の順方向と同じ方向で
ある正相の回転磁界ではなく、逆方向である逆相の回転
磁界となり、極数変換後の逆回転の虞れや極数変換時の
大きな脈動トルクの発生などの欠点があった。
【０００５】本発明の目的は、逆回転の虞れと脈動トル
クの発生を回避し安全性の高い回転電機制御装置および
電気自動車を提供することにある。
クの発生を回避し安全性の高い回転電機制御装置および
電気自動車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、単相巻線
を組合せた多相巻線群からなる巻線組を複数組有する回
転電機と、該複数巻線組のそれぞれに直流電源から変換
した交流電源を供給する個別の電力変換手段と、該電力
変換手段を制御し交流電源の電流位相を制御する制御手
段とを備え、複数巻線組のうち一方の巻線組の電流位相
を制御し回転電機の極数変換を行う回転電機制御装置に
おいて、回転電機の回転数を検出する回転数検出手段
と、該回転数が所定値か否かを判定する回転数判定手段
と、該判定に基づいて他方を含む全ての巻線組の電流位
相の順序を変更する相順変更手段とを設けることにより
達成される。
を組合せた多相巻線群からなる巻線組を複数組有する回
転電機と、該複数巻線組のそれぞれに直流電源から変換
した交流電源を供給する個別の電力変換手段と、該電力
変換手段を制御し交流電源の電流位相を制御する制御手
段とを備え、複数巻線組のうち一方の巻線組の電流位相
を制御し回転電機の極数変換を行う回転電機制御装置に
おいて、回転電機の回転数を検出する回転数検出手段
と、該回転数が所定値か否かを判定する回転数判定手段
と、該判定に基づいて他方を含む全ての巻線組の電流位
相の順序を変更する相順変更手段とを設けることにより
達成される。
【０００７】また、上記目的を達成する電気自動車は、
車輪の駆動手段としての回転電機を制御する、請求項１
または請求項２または請求項３記載の回転電機制御装置
を備えるものである。
車輪の駆動手段としての回転電機を制御する、請求項１
または請求項２または請求項３記載の回転電機制御装置
を備えるものである。
【０００８】
【作用】本発明の構成によれば、極数変換後の回転磁界
が正相の回転磁界となるので、逆回転の虞れを回避する
ことができる。また、極数変換時に、一時的に電流を減
少させることにより、電流方向の切り替わりによるトル
ク変動を小さくすることができる。これらによって、安
全性の高い回転電機制御装置および電気自動車を提供す
ることができる。
が正相の回転磁界となるので、逆回転の虞れを回避する
ことができる。また、極数変換時に、一時的に電流を減
少させることにより、電流方向の切り替わりによるトル
ク変動を小さくすることができる。これらによって、安
全性の高い回転電機制御装置および電気自動車を提供す
ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明による実施例について図面を参
照し説明する。図１は、本発明による一実施例の回転電
機制御装置を示す図である。回転電機制御装置は、直流
電源１ａ、１ｂと、スィッチング素子からなる２組のイ
ンバータ２ａ、２ｂと、１つの回転電機３と、制御回路
１４とから構成されている。尚、直流電源１ａ，１ｂは
同一でも良い。
照し説明する。図１は、本発明による一実施例の回転電
機制御装置を示す図である。回転電機制御装置は、直流
電源１ａ、１ｂと、スィッチング素子からなる２組のイ
ンバータ２ａ、２ｂと、１つの回転電機３と、制御回路
１４とから構成されている。尚、直流電源１ａ，１ｂは
同一でも良い。
【００１０】そして、回転電機３は、固定子４と回転子
５とからなり、例えば３相誘導電動機である。固定子４
は、固定子巻線７の群からなる２組の巻線組である固定
子巻線組７１、７２を有している。そして、直流電源１
ａの電力が、インバータ２ａを介して回転電機３の一方
の固定子巻線組７１に供給されている。また、直流電源
１ｂの電力が、インバータ２ｂを介して他方の固定子巻
線組７２に供給されている。この場合は、３相誘導電動
機であるから、固定子巻線組７１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ
１相と、固定子巻線組７２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相に
供給されている。
５とからなり、例えば３相誘導電動機である。固定子４
は、固定子巻線７の群からなる２組の巻線組である固定
子巻線組７１、７２を有している。そして、直流電源１
ａの電力が、インバータ２ａを介して回転電機３の一方
の固定子巻線組７１に供給されている。また、直流電源
１ｂの電力が、インバータ２ｂを介して他方の固定子巻
線組７２に供給されている。この場合は、３相誘導電動
機であるから、固定子巻線組７１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ
１相と、固定子巻線組７２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相に
供給されている。
【００１１】回転子５は、例えば、カゴ型巻線を有する
ものであり、そして、回転子５には、回転電機３の回転
数を検出する回転数検出手段であるエンコーダＥが取り
付けられている。
ものであり、そして、回転子５には、回転電機３の回転
数を検出する回転数検出手段であるエンコーダＥが取り
付けられている。
【００１２】制御回路１４は、直流を交流に変換し２組
の固定子巻線組７１、７２に該交流を供給するインバー
タ２ａ，２ｂを制御するものである。即ち、制御回路１
４は、インバータ２ａ，２ｂのスィッチング素子のゲー
ト回路に出力する駆動信号を制御し、固定子巻線組７１
のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相と、固定子巻線組７２のＵ２
相、Ｖ２相、Ｗ２相に流れる電流の大きさと電流位相を
制御している。
の固定子巻線組７１、７２に該交流を供給するインバー
タ２ａ，２ｂを制御するものである。即ち、制御回路１
４は、インバータ２ａ，２ｂのスィッチング素子のゲー
ト回路に出力する駆動信号を制御し、固定子巻線組７１
のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相と、固定子巻線組７２のＵ２
相、Ｖ２相、Ｗ２相に流れる電流の大きさと電流位相を
制御している。
【００１３】また、制御回路１４は、エンコーダＥの回
転数信号に基づき判定する回転数判定手段２１と、該判
定に基づき極数を変換する極数変換手段２２とを含んで
いる。そして、極数変換手段２２の中には、後述する相
順変更手段が含まれている。尚、回転数判定手段２１と
極数変換手段２２は、制御回路１４に含まれなくても可
である。
転数信号に基づき判定する回転数判定手段２１と、該判
定に基づき極数を変換する極数変換手段２２とを含んで
いる。そして、極数変換手段２２の中には、後述する相
順変更手段が含まれている。尚、回転数判定手段２１と
極数変換手段２２は、制御回路１４に含まれなくても可
である。
【００１４】そして極数を変換する方法として、例えば
固定子巻線組７１のＵ１相に対し固定子巻線組７２のＵ
２相の電流位相を１８０°ずらし、同様にＶ１相に対し
Ｖ２相を、Ｗ１相に対しＷ２相を１８０°ずらす方法が
ある。
固定子巻線組７１のＵ１相に対し固定子巻線組７２のＵ
２相の電流位相を１８０°ずらし、同様にＶ１相に対し
Ｖ２相を、Ｗ１相に対しＷ２相を１８０°ずらす方法が
ある。
【００１５】一般に、回転電機３の回転数が高い領域に
なると、例えば極数を４極から２極へ変換する。これ
は、高回転数領域での巻線インピーダンス増加による影
響を回避し、回転電機３の高回転数領域でのトルク特性
を確保するためである。
なると、例えば極数を４極から２極へ変換する。これ
は、高回転数領域での巻線インピーダンス増加による影
響を回避し、回転電機３の高回転数領域でのトルク特性
を確保するためである。
【００１６】従って、回転数判定手段２１が、回転電機
３の回転数が所定値を越えたか否かを判定する。そし
て、越えたと判定されたとき、極数変換手段２２が、電
流位相をずらす制御を行うものである。
３の回転数が所定値を越えたか否かを判定する。そし
て、越えたと判定されたとき、極数変換手段２２が、電
流位相をずらす制御を行うものである。
【００１７】さらに、回転電機制御装置は、速度指令Ｖ
ｓやエンコーダＥなどからの信号に基づいて、制御回路
１４の速度制御またはトルク制御、また、誘導電動機の
可変速回転制御であるＶ／Ｆ制御、ベクトル制御などの
制御方法により、回転電機３を制御するものである。
ｓやエンコーダＥなどからの信号に基づいて、制御回路
１４の速度制御またはトルク制御、また、誘導電動機の
可変速回転制御であるＶ／Ｆ制御、ベクトル制御などの
制御方法により、回転電機３を制御するものである。
【００１８】図２は、図１の回転電機３の断面の一例を
示す図である。回転電機３は、固定子４と、回転子５
と、エンドブラケット１２とから構成される。そして、
固定子４は、ハウジング１１と、ハウジング１１の内周
面に固定された固定子鉄心６と、固定子鉄心６に巻設さ
れた複数組の３相の固定子巻線７とからなる。
示す図である。回転電機３は、固定子４と、回転子５
と、エンドブラケット１２とから構成される。そして、
固定子４は、ハウジング１１と、ハウジング１１の内周
面に固定された固定子鉄心６と、固定子鉄心６に巻設さ
れた複数組の３相の固定子巻線７とからなる。
【００１９】回転子５は、積層珪素鋼板からなる回転子
鉄心８と、回転子バー９やエンドリングなどからなるカ
ゴ型巻線と、シャフト１０と、ベアリング１３と、エン
コーダＥとからなる。また、ベアリング１３は、エンド
ブラケット１２に嵌め込まれシャフト１０を回転自在に
保持している。エンコーダＥは、回転子５の回転位置や
回転速度を検出するものである。
鉄心８と、回転子バー９やエンドリングなどからなるカ
ゴ型巻線と、シャフト１０と、ベアリング１３と、エン
コーダＥとからなる。また、ベアリング１３は、エンド
ブラケット１２に嵌め込まれシャフト１０を回転自在に
保持している。エンコーダＥは、回転子５の回転位置や
回転速度を検出するものである。
【００２０】図３は、図２の回転電機３のＡ−Ａ断面を
示す図である。固定子鉄心６は、固定子鉄心歯部６１
と、固定子鉄心コア部６３とからなる。固定子鉄心歯部
６１の歯と歯の間の巻線溝である固定子鉄心スロット部
６２に、固定子巻線７が数多く巻設されている。この図
の実施例では、２４個の固定子鉄心スロット部６２に１
２個の固定子巻線７が巻設され、４極構造の３相誘導電
動機が示されている。
示す図である。固定子鉄心６は、固定子鉄心歯部６１
と、固定子鉄心コア部６３とからなる。固定子鉄心歯部
６１の歯と歯の間の巻線溝である固定子鉄心スロット部
６２に、固定子巻線７が数多く巻設されている。この図
の実施例では、２４個の固定子鉄心スロット部６２に１
２個の固定子巻線７が巻設され、４極構造の３相誘導電
動機が示されている。
【００２１】即ち、毎極毎相の１個の固定子巻線７当た
りの固定子鉄心スロット部の数は２個となり、Ｕ相、Ｖ
相、Ｗ相のそれぞれ１相当たり４個づつ６相分の、２４
個の固定子鉄心スロット部６２がある。
りの固定子鉄心スロット部の数は２個となり、Ｕ相、Ｖ
相、Ｗ相のそれぞれ１相当たり４個づつ６相分の、２４
個の固定子鉄心スロット部６２がある。
【００２２】ここで、Ｕ相のＵ＋とＵ−は電気的に繋が
っている１つの固定子巻線７を示している。Ｖ、Ｗ相の
固定子巻線７も同様である。そして、別々の巻線溝に挿
入された２つの固定子巻線７が１つの相を形成してい
る。例えば、Ｕ１相は、Ｕ１＋とＵ１−とＵ１＋とＵ１
−とが直列に接続されているものである。そして、Ｕ１
相、Ｖ１相、Ｗ１相の固定子巻線７１と、Ｕ２相、Ｖ２
相、Ｗ２相の固定子巻線７２が、図に示すように２４個
の固定子鉄心スロット部６２に収納されている。
っている１つの固定子巻線７を示している。Ｖ、Ｗ相の
固定子巻線７も同様である。そして、別々の巻線溝に挿
入された２つの固定子巻線７が１つの相を形成してい
る。例えば、Ｕ１相は、Ｕ１＋とＵ１−とＵ１＋とＵ１
−とが直列に接続されているものである。そして、Ｕ１
相、Ｖ１相、Ｗ１相の固定子巻線７１と、Ｕ２相、Ｖ２
相、Ｗ２相の固定子巻線７２が、図に示すように２４個
の固定子鉄心スロット部６２に収納されている。
【００２３】ここで、図１に戻り、固定子巻線７１と固
定子巻線７２は、図に示されているようにインバータ２
ａ，２ｂにスター結線されている。即ち、固定子巻線組
７１と固定子巻線組７２は、それぞれ独立した巻線組を
形成している。
定子巻線７２は、図に示されているようにインバータ２
ａ，２ｂにスター結線されている。即ち、固定子巻線組
７１と固定子巻線組７２は、それぞれ独立した巻線組を
形成している。
【００２４】さらに、詳細に説明すると、固定子巻線組
７１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の固定子巻線７の群か
らなる。Ｕ１相は、１つの固定子巻線のＵ１＋からＵ１
−へ行き、さらに他の１つの固定子巻線のＵ１＋からＵ
１−へ接続されている。即ち、固定子巻線７の一方の巻
線Ｕ１＋は、図１に示されているようにインバータ２ａ
のＵ相へ接続され、一方のＵ１−は他方の巻線のＵ１＋
と接続され、そして、他方の巻線のＵ１−は他の相も接
続されている中性点に接続されている。Ｖ１、Ｗ１相も
同様に接続されている。
７１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の固定子巻線７の群か
らなる。Ｕ１相は、１つの固定子巻線のＵ１＋からＵ１
−へ行き、さらに他の１つの固定子巻線のＵ１＋からＵ
１−へ接続されている。即ち、固定子巻線７の一方の巻
線Ｕ１＋は、図１に示されているようにインバータ２ａ
のＵ相へ接続され、一方のＵ１−は他方の巻線のＵ１＋
と接続され、そして、他方の巻線のＵ１−は他の相も接
続されている中性点に接続されている。Ｖ１、Ｗ１相も
同様に接続されている。
【００２５】固定子巻線組７２は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ
２相の固定子巻線７の群からなる。結線は上記と同様で
あり、インバータ２ｂに接続されている。
２相の固定子巻線７の群からなる。結線は上記と同様で
あり、インバータ２ｂに接続されている。
【００２６】またさらに、図１に、極数を４極から２極
へ変換する変換前後の電流方向および相順が示されてい
る。矢印は電流方向を示し、Ｕ、Ｖ、Ｗが相順を示すも
のである。また、−Ｕは−方向（逆方向）を示すものと
する。
へ変換する変換前後の電流方向および相順が示されてい
る。矢印は電流方向を示し、Ｕ、Ｖ、Ｗが相順を示すも
のである。また、−Ｕは−方向（逆方向）を示すものと
する。
【００２７】ここで、本発明による極数変換について説
明する。回転数判定手段２１が回転電機３の回転数が所
定値を越えたかどうかを判定する。そして、越えたと判
定されたとき、極数変換手段２２が、電流位相をずらす
制御を行う。この変換前後の電流方向および相順につい
て、図左の固定子巻線組７１の方から説明する。
明する。回転数判定手段２１が回転電機３の回転数が所
定値を越えたかどうかを判定する。そして、越えたと判
定されたとき、極数変換手段２２が、電流位相をずらす
制御を行う。この変換前後の電流方向および相順につい
て、図左の固定子巻線組７１の方から説明する。
【００２８】変換前の電流方向は、右方向の＋方向であ
る。変更後の電流方向も、右方向の＋方向である。しか
し、変換前の相順が Ｕ−Ｖ−Ｗであるのに対し、変更
後の相順は Ｕ−Ｗ−Ｖである。従来技術では、変換後
の相順もＵ−Ｖ−Ｗであった。このように、極数変換後
に、Ｖ、Ｗ相の相順を変更する（逆にする）ことが本発
明の特徴である。
る。変更後の電流方向も、右方向の＋方向である。しか
し、変換前の相順が Ｕ−Ｖ−Ｗであるのに対し、変更
後の相順は Ｕ−Ｗ−Ｖである。従来技術では、変換後
の相順もＵ−Ｖ−Ｗであった。このように、極数変換後
に、Ｖ、Ｗ相の相順を変更する（逆にする）ことが本発
明の特徴である。
【００２９】図右の固定子巻線組７２に対しては、変換
前の電流方向は、左方向の＋方向である。そして、変更
後の電流方向は、右方向の−方向（逆方向）である。そ
して、変換前の相順である Ｕ−Ｖ−Ｗを、変換後に
（−Ｕ）−（−Ｗ）−（−Ｖ）の順とする。このよう
に、固定子巻線組７２に対しても、Ｖ、Ｗ相の変換後の
相順を変更する（逆にする）ものである。
前の電流方向は、左方向の＋方向である。そして、変更
後の電流方向は、右方向の−方向（逆方向）である。そ
して、変換前の相順である Ｕ−Ｖ−Ｗを、変換後に
（−Ｕ）−（−Ｗ）−（−Ｖ）の順とする。このよう
に、固定子巻線組７２に対しても、Ｖ、Ｗ相の変換後の
相順を変更する（逆にする）ものである。
【００３０】上記を電流位相のずれで説明する。例え
ば、変換前は、Ｕ１相を基準とし、Ｖ１相の電流位相の
ずれは１２０°、Ｗ１相の電流位相のずれは２４０°で
ある。また、Ｕ１相に対するＵ２相の電流位相のずれは
０°である。同様にＶ１相に対するＶ２相、Ｗ１相に
対するＷ２相も ０°である。
ば、変換前は、Ｕ１相を基準とし、Ｖ１相の電流位相の
ずれは１２０°、Ｗ１相の電流位相のずれは２４０°で
ある。また、Ｕ１相に対するＵ２相の電流位相のずれは
０°である。同様にＶ１相に対するＶ２相、Ｗ１相に
対するＷ２相も ０°である。
【００３１】そして、変換後は、Ｕ１相を基準にして、
Ｖ１相の電流位相のずれを２４０°とし、Ｗ１相の電流
位相のずれを１２０°とするものである。同時に、Ｕ１
相に対するＵ２相の電流位相のずれを１８０°とし、同
様にＶ１相に対するＶ２相、Ｗ１相に対するＷ２相も
１８０°とする。従ってこの時、Ｕ２相を基準とし、Ｖ
２相の電流位相のずれは２４０°となり、Ｗ２相の電流
位相のずれは１２０°になっている。
Ｖ１相の電流位相のずれを２４０°とし、Ｗ１相の電流
位相のずれを１２０°とするものである。同時に、Ｕ１
相に対するＵ２相の電流位相のずれを１８０°とし、同
様にＶ１相に対するＶ２相、Ｗ１相に対するＷ２相も
１８０°とする。従ってこの時、Ｕ２相を基準とし、Ｖ
２相の電流位相のずれは２４０°となり、Ｗ２相の電流
位相のずれは１２０°になっている。
【００３２】従来技術で、変換後の相順もＵ−Ｖ−Ｗで
あったことは、変換後も、Ｕ相を基準とし、Ｖ相の電流
位相のずれは１２０°のままであり、Ｗ相の電流位相の
ずれも２４０°のままであると言うことである。
あったことは、変換後も、Ｕ相を基準とし、Ｖ相の電流
位相のずれは１２０°のままであり、Ｗ相の電流位相の
ずれも２４０°のままであると言うことである。
【００３３】また、上記説明から極数変換手段２２は、
相順変更手段と一体のものとすることができることが判
る。
相順変更手段と一体のものとすることができることが判
る。
【００３４】尚、この場合の相順は、インバータから各
相の巻線に電流が供給されるときの時間的順序であると
も言える。また、上記の場合は、Ｕ相を基準とした例で
説明したが、どこを基準にしても可である。また、上記
説明では、極数変換手段２２の中に相順変更手段が含ま
れているものとしたが、別体であっても可である。
相の巻線に電流が供給されるときの時間的順序であると
も言える。また、上記の場合は、Ｕ相を基準とした例で
説明したが、どこを基準にしても可である。また、上記
説明では、極数変換手段２２の中に相順変更手段が含ま
れているものとしたが、別体であっても可である。
【００３５】以上の操作によって、４極より２極へ変換
しても、巻線の順方向とは逆の方向に回転磁界が生じる
と言う逆相の回転磁界が回避され、巻線の順方向と同じ
方向に回転磁界が生じると言う正相の回転磁界が確保さ
れる。
しても、巻線の順方向とは逆の方向に回転磁界が生じる
と言う逆相の回転磁界が回避され、巻線の順方向と同じ
方向に回転磁界が生じると言う正相の回転磁界が確保さ
れる。
【００３６】これによって極数変換後の逆回転の虞れが
無くなり、安全な極数切り替えが可能となる。この操作
は、固定子巻線の接続を変更する別手段等を設けること
なく、制御回路１４によるインバータ制御だけで容易に
達成できる。従って、小形軽量や高効率と言う極数変換
の利点が、安全性や価格に懸念されることなく実現する
ことが可能である。
無くなり、安全な極数切り替えが可能となる。この操作
は、固定子巻線の接続を変更する別手段等を設けること
なく、制御回路１４によるインバータ制御だけで容易に
達成できる。従って、小形軽量や高効率と言う極数変換
の利点が、安全性や価格に懸念されることなく実現する
ことが可能である。
【００３７】図４は、本発明による回転電機の４極とし
ての動作説明図である。図１に示された回路において、
固定子巻線組７１と固定子巻線組７２の電流方向が同じ
である場合である。即ち、変換前の電流方向と相順で通
電した場合の、Ｕ相の固定子巻線７の磁極を示したもの
である。
ての動作説明図である。図１に示された回路において、
固定子巻線組７１と固定子巻線組７２の電流方向が同じ
である場合である。即ち、変換前の電流方向と相順で通
電した場合の、Ｕ相の固定子巻線７の磁極を示したもの
である。
【００３８】Ｎ極とＳ極とが交互にでき、４極となる。
Ｖ，Ｗ相を含めた合成の磁界も当然同様に４極となる。
また、各相の電気角は、図に示すようにＵ，Ｖ，Ｗ相の
間で１２０°づつとなり、ほぼ電流を時間的に正弦波状
に流すことによって、巻線の順方向と同じ方向の、時計
方向に回転する回転磁界が作られる。
Ｖ，Ｗ相を含めた合成の磁界も当然同様に４極となる。
また、各相の電気角は、図に示すようにＵ，Ｖ，Ｗ相の
間で１２０°づつとなり、ほぼ電流を時間的に正弦波状
に流すことによって、巻線の順方向と同じ方向の、時計
方向に回転する回転磁界が作られる。
【００３９】図５は、本発明による回転電機の２極へ極
数変換した時の動作説明図である。図１に示された回路
において、固定子巻線組７１と固定子巻線組７２の電流
方向が逆であり、Ｖ、Ｗ相の相順も逆である場合であ
る。即ち、変換後の電流方向と相順で通電した場合の、
Ｕ相の固定子巻線７の磁極を示したものである。
数変換した時の動作説明図である。図１に示された回路
において、固定子巻線組７１と固定子巻線組７２の電流
方向が逆であり、Ｖ、Ｗ相の相順も逆である場合であ
る。即ち、変換後の電流方向と相順で通電した場合の、
Ｕ相の固定子巻線７の磁極を示したものである。
【００４０】このように操作することによって、図４に
示した４極時の電流方向および各相の磁極は、図５に示
すように変化し、２極となる。Ｖ，Ｗ相を含めた合成の
磁界も当然同様に２極となる。
示した４極時の電流方向および各相の磁極は、図５に示
すように変化し、２極となる。Ｖ，Ｗ相を含めた合成の
磁界も当然同様に２極となる。
【００４１】これにおいても、各相の電気角は、図に示
すようにＵ，Ｖ，Ｗ相間で１２０°づつとなり、ほぼ電
流を時間的に正弦波状に流すことによって、極数変換後
は変換前と同様に、時計方向に回転する回転磁界を作る
ことができる。従って、正相の回転磁界が確保される。
すようにＵ，Ｖ，Ｗ相間で１２０°づつとなり、ほぼ電
流を時間的に正弦波状に流すことによって、極数変換後
は変換前と同様に、時計方向に回転する回転磁界を作る
ことができる。従って、正相の回転磁界が確保される。
【００４２】一方、上記の極数変換時において、電流方
向が正逆と大きく変化するので、回転電機に大きな脈動
トルクが発生する。これを減少させるためには、変換時
の巻線に流れる電流を通常の制御状態より減少させて変
換する方法がある。例えば、回転数判定手段２１の判定
に基づいて、極数変換手段２２が極数変換を実行したと
同時にタイマ手段が働き、同時に極数変換手段２２が固
定子巻線組７１と固定子巻線組７２に流す電流を減少さ
せ、そして、変換が終了したと判断された後にタイマ手
段により、元の制御状態に戻すものである。
向が正逆と大きく変化するので、回転電機に大きな脈動
トルクが発生する。これを減少させるためには、変換時
の巻線に流れる電流を通常の制御状態より減少させて変
換する方法がある。例えば、回転数判定手段２１の判定
に基づいて、極数変換手段２２が極数変換を実行したと
同時にタイマ手段が働き、同時に極数変換手段２２が固
定子巻線組７１と固定子巻線組７２に流す電流を減少さ
せ、そして、変換が終了したと判断された後にタイマ手
段により、元の制御状態に戻すものである。
【００４３】尚、極数変換手段２２の代わりにタイマ手
段と一体となっている電流減少手段を別に設けても可で
ある。ところで、この場合の変換に要する時間は、１０
ｍｓ以下であり、一時的に電流を減少させるタイマ時間
は約５０ｍｓとする。従って、この電流減少時間の回転
電機に与える影響は無視できるものである。
段と一体となっている電流減少手段を別に設けても可で
ある。ところで、この場合の変換に要する時間は、１０
ｍｓ以下であり、一時的に電流を減少させるタイマ時間
は約５０ｍｓとする。従って、この電流減少時間の回転
電機に与える影響は無視できるものである。
【００４４】また、変換時のＶ，Ｗ相の相順の変更を、
Ｖ，Ｗ相の電流値がほぼ同じになった瞬間に変更するこ
とによって、さらに円滑な極数変換が可能である。「ほ
ぼ同じ」とは、Ｖ相とＷ相の電流に少し位差があっても
変換時のトルク変動が少なくなるので、必ずしも同一に
拘ることがないことを指している。
Ｖ，Ｗ相の電流値がほぼ同じになった瞬間に変更するこ
とによって、さらに円滑な極数変換が可能である。「ほ
ぼ同じ」とは、Ｖ相とＷ相の電流に少し位差があっても
変換時のトルク変動が少なくなるので、必ずしも同一に
拘ることがないことを指している。
【００４５】そして、極数変換制御を電気自動車の駆動
電動機に採用する場合は、人命に危険を及ぼす虞れは避
ける必要があり、以上のことが特に重要である。
電動機に採用する場合は、人命に危険を及ぼす虞れは避
ける必要があり、以上のことが特に重要である。
【００４６】尚、図１に示した実施例では、回転電機
３、スイッチング素子２ａ，２ｂおよび制御回路１４の
３つは、それぞれ別個の構成となっているが、回転電機
３の中に一体に組み込む構成とすることができる。これ
によって、これらの３つが１箇所に集中するので、冷却
系統の配管や３つを結ぶ配線が短く単純になり、低価格
に繋がる効果がある。また、配線から発する電磁ノイズ
の影響が少なくなる効果もある。さらに、配線の抵抗損
が少なくなった分、電気損失が減り高効率の回転電機シ
ステムとすることができる。
３、スイッチング素子２ａ，２ｂおよび制御回路１４の
３つは、それぞれ別個の構成となっているが、回転電機
３の中に一体に組み込む構成とすることができる。これ
によって、これらの３つが１箇所に集中するので、冷却
系統の配管や３つを結ぶ配線が短く単純になり、低価格
に繋がる効果がある。また、配線から発する電磁ノイズ
の影響が少なくなる効果もある。さらに、配線の抵抗損
が少なくなった分、電気損失が減り高効率の回転電機シ
ステムとすることができる。
【００４７】また、制御装置が２組あり、一方の制御装
置が故障しても他方で暫定運転することができ、フェー
ルセイフのある構成とすることができる。特に、電気自
動車のように、振動などの面で過酷な状態に晒されるも
のでは、これが一層重要である。
置が故障しても他方で暫定運転することができ、フェー
ルセイフのある構成とすることができる。特に、電気自
動車のように、振動などの面で過酷な状態に晒されるも
のでは、これが一層重要である。
【００４８】尚、上述の本発明による実施例は、回転モ
ータ駆動に適用した場合であるが、リニアモータ駆動に
適用することもできる。また、３相以外に、各相の各巻
線がラップしない集中巻構成の固定子構造を有する多相
の回転電機にも適用できる。
ータ駆動に適用した場合であるが、リニアモータ駆動に
適用することもできる。また、３相以外に、各相の各巻
線がラップしない集中巻構成の固定子構造を有する多相
の回転電機にも適用できる。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、極数変換後の逆回転の
虞れと、極数変換時の大きなトルク変動が回避されるの
で、安全性の高い回転電機制御装置が提供される。ま
た、小形軽量、高効率で運転範囲が広い回転電機制御装
置を実用化することができる。
虞れと、極数変換時の大きなトルク変動が回避されるの
で、安全性の高い回転電機制御装置が提供される。ま
た、小形軽量、高効率で運転範囲が広い回転電機制御装
置を実用化することができる。
【００５０】そして、駆動電動機の制御に本発明による
回転電機制御装置を用いることによって、安全性が高
く、且つ長距離走行ができ、高速で運転できる電気自動
車を提供することができる。
回転電機制御装置を用いることによって、安全性が高
く、且つ長距離走行ができ、高速で運転できる電気自動
車を提供することができる。
【図１】本発明による一実施例の回転電機制御装置を示
す図である。
す図である。
【図２】図１の回転電機３の断面の一例を示す図であ
る。
る。
【図３】図２の回転電機３のＡ−Ａ断面を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明による回転電機の４極としての動作説明
図である。
図である。
【図５】本発明による回転電機の２極へ極数変換した時
の動作説明図である。
の動作説明図である。
１ａ，１ｂ：直流電源 ２ａ，２ｂ：インバータ ３：
回転電機 ４：固定子 ５：回転子 ６：固定子鉄心 ６１：固定子鉄心歯部 ６２：固定子鉄心スロット部 ６３：固定子鉄心コア部
７：固定子巻線 ７１，７２：固定子巻線組 ８：回転子鉄心 ９：回転
子バー １０：シャフト １１：ハウジング １２：エンドブラケット １３：ベ
アリング １４：制御回路 ２１：回転数判定手段 ２２：極数変
換手段。
回転電機 ４：固定子 ５：回転子 ６：固定子鉄心 ６１：固定子鉄心歯部 ６２：固定子鉄心スロット部 ６３：固定子鉄心コア部
７：固定子巻線 ７１，７２：固定子巻線組 ８：回転子鉄心 ９：回転
子バー １０：シャフト １１：ハウジング １２：エンドブラケット １３：ベ
アリング １４：制御回路 ２１：回転数判定手段 ２２：極数変
換手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 信義 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大前 力 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】単相巻線を組合せた多相巻線群からなる巻
線組を複数組有する回転電機と、該複数巻線組のそれぞ
れに直流電源から変換した交流電源を供給する個別の電
力変換手段と、該電力変換手段を制御し前記交流電源の
電流位相を制御する制御手段とを備え、前記複数巻線組
のうち一方の巻線組の前記電流位相を制御し前記回転電
機の極数変換を行う回転電機制御装置において、 前記回転電機の回転数を検出する回転数検出手段と、該
回転数が所定値か否かを判定する回転数判定手段と、該
判定に基づいて他方も含む全ての前記巻線組の前記電流
位相の順序を変更する相順変更手段とを設けたことを特
徴とする回転電機制御装置。 - 【請求項２】Ｕ、Ｖ、Ｗ相の巻線群からなる巻線組を複
数組有する回転電機と、該複数巻線組のそれぞれに直流
電源から変換した交流電源を供給する個別の電力変換手
段と、該電力変換手段を制御し前記交流電源の電流位相
を制御する制御手段とを備え、前記複数巻線組のうち一
方の巻線組の前記電流位相を制御し前記回転電機の極数
変換を行う回転電機制御装置において、 前記回転電機の回転数を検出する回転数検出手段と、該
回転数が所定値か否かを判定する回転数判定手段と、該
判定に基づいて他方も含む全ての前記巻線組に対しＵ相
を基準にＶ相とＷ相の前記電流位相の順序を変更する相
順変更手段とを設けたことを特徴とする回転電機制御装
置。 - 【請求項３】Ｕ、Ｖ、Ｗ相の巻線群からなる巻線組を２
組有する回転電機と、前記２組の巻線組のそれぞれに直
流電源から変換した交流電源を供給する２つの電力変換
手段と、該電力変換手段を制御し前記巻線組に供給され
る前記交流電源の電流位相を制御する制御手段とを備
え、前記回転電機の極数変換を行う回転電機制御装置に
おいて、 前記回転電機の回転数を検出する回転数検出手段と、該
回転数が所定値か否かを判定する回転数判定手段と、該
判定に基づいて前記２組の巻線組に対しＵ相を基準にＶ
相とＷ相の前記電流位相の順序を変更する相順変更手段
とを設けたことを特徴とする回転電機制御装置。 - 【請求項４】請求項１または請求項２または請求項３に
おいて、 前記極数変換を行うとき、前記巻線組に供給される前記
交流電源の電流を一時的に減少する電流一時減少手段を
設けたことを特徴とする回転電機制御装置。 - 【請求項５】請求項１または請求項２または請求項３に
おいて、 前記電流位相の順序を変更するとき、前記巻線組に供給
される前記交流電源の電流を一時的に減少する電流一時
減少手段を設けたことを特徴とする回転電機制御装置。 - 【請求項６】請求項１または請求項２または請求項３に
おいて、 前記相順変更手段は、相順が変更される当該巻線組に供
給されるそれぞれの前記交流電源の電流の大きさが、ほ
ぼ同じ値になったとき前記電流位相の順序を変更するも
のであることを特徴とする回転電機制御装置。 - 【請求項７】請求項１または請求項２または請求項３に
おいて、 前記電力変換手段と前記制御手段とが前記回転電機に内
蔵されていることを特徴とする回転電機制御装置。 - 【請求項８】車輪の駆動手段としての回転電機を制御す
る、請求項１または請求項２または請求項３記載の回転
電機制御装置を備えたことを特徴とする電気自動車。 - 【請求項９】単相巻線を組合せた多相巻線群からなる巻
線組を複数組有するモータ駆動手段の該複数巻線組のう
ち一方の巻線組の電流位相を制御し、前記モータ駆動手
段の極数変換を行うモータ駆動制御方法において、 全ての前記巻線組の前記電流位相の順序を前記極数変換
の前と後で変更することを特徴とするモータ駆動制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6108862A JPH07322413A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 回転電機制御装置および電気自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6108862A JPH07322413A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 回転電機制御装置および電気自動車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07322413A true JPH07322413A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14495478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6108862A Pending JPH07322413A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 回転電機制御装置および電気自動車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07322413A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040005122A (ko) * | 2002-07-08 | 2004-01-16 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 전동기 제어장치 및 방법 |
| KR100440122B1 (ko) * | 2001-10-11 | 2004-07-12 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 전동기 제어장치 및 방법 |
| JP2013042574A (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Toshiba Corp | 永久磁石式回転電機 |
| CN104158363A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-11-19 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 双馈感应发电机模型 |
| JP2015106972A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 株式会社デンソー | 駆動装置 |
| WO2016114353A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 三菱電機株式会社 | 極数切替型回転電機および極数切替型回転電機の駆動方法 |
| JP2017063518A (ja) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | 学校法人 東洋大学 | 回転電機システム |
| WO2018003105A1 (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | 株式会社安川電機 | 回転電機及び回転電機の駆動システム |
| WO2018142653A1 (ja) * | 2017-02-04 | 2018-08-09 | 田中 正一 | ラジアルギャップ型回転電機 |
| EP4468578A1 (en) | 2023-05-15 | 2024-11-27 | Mazda Motor Corporation | Induction motor |
| EP4467385A1 (en) | 2023-05-15 | 2024-11-27 | Mazda Motor Corporation | Vehicle drive system |
-
1994
- 1994-05-24 JP JP6108862A patent/JPH07322413A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100440122B1 (ko) * | 2001-10-11 | 2004-07-12 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 전동기 제어장치 및 방법 |
| KR20040005122A (ko) * | 2002-07-08 | 2004-01-16 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 전동기 제어장치 및 방법 |
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| US10148156B2 (en) | 2013-11-29 | 2018-12-04 | Denso Corporation | Drive device with motor wires arranged for reduced position detection error |
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| US10312846B2 (en) | 2015-01-16 | 2019-06-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Pole-number-changing rotary electric machine and driving method for pole-number-changing rotary electric machine |
| JPWO2016114353A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 極数切替型回転電機および極数切替型回転電機の駆動方法 |
| WO2016114353A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 三菱電機株式会社 | 極数切替型回転電機および極数切替型回転電機の駆動方法 |
| JP2017063518A (ja) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | 学校法人 東洋大学 | 回転電機システム |
| WO2018003105A1 (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | 株式会社安川電機 | 回転電機及び回転電機の駆動システム |
| JPWO2018003105A1 (ja) * | 2016-06-30 | 2019-02-28 | 株式会社安川電機 | 回転電機及び回転電機の駆動システム |
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| WO2018142653A1 (ja) * | 2017-02-04 | 2018-08-09 | 田中 正一 | ラジアルギャップ型回転電機 |
| EP4468578A1 (en) | 2023-05-15 | 2024-11-27 | Mazda Motor Corporation | Induction motor |
| EP4467385A1 (en) | 2023-05-15 | 2024-11-27 | Mazda Motor Corporation | Vehicle drive system |
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