[发明专利]电机及其控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及在汽车或卡车上装载的电机及其控制装置。

背景技术

目前，有效利用磁阻力的电机是公知的(例如，参考特许文献1)。在图87中示出的电机的截面图是所谓的开关磁阻电机的电机例子，其中在定子的圆周上配置6个突极，701和702是A相的突极，705和706是B相的突极，703和704是C相的突极。在各突极上缠绕有绕组，但仅示出并描述A相的绕组707、708。706是转子，在其圆周上配置4个突极。70A是电机壳体。

该开关磁阻电机的动作例如在沿逆时针旋转方向旋转的情况下，以A相、B相、C相的顺序与转子的旋转同步地在各相的绕组中通上电流，并在各相的定子突极和转子突极之间产生吸引力，从而使其旋转。例如，在图70的驱动A相的情况下，向A相的绕组707、708通上电流，磁通量从定子突极702通过转子突极到达定子磁极701，并通过背轭返回到最初的定子磁极702。此时，在定子突极和转子突极之间，吸引力进行作用，从而得到旋转转矩。

该电机的特征是，由于结构简单且不使用昂贵的永磁铁，所以，成本低，转子机械强度牢固，可以高速旋转，由于电机的磁通量全部由电流产生，所以，可以控制电机的磁通量，并且可以电气地高速旋转。

该电机的缺点是，定子整体因在定子和转子之间进行作用的径向吸引力而变形，并且，由于吸引力的有无而产生振动、噪音变大。此外，存在转矩脉动容易变大的问题，一个相的驱动范围由于结构上的制约而在电气角为120度左右的驱动范围，所以，存在转矩控制的自由度低的问题。作为其他的问题，还有功率因数低、铁损容易变大的问题。此外，还存在不可以由业界通常使用的三相交流用变换器驱动等的问题。

专利文献1：特开平8-182276(图1-3)

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过简单的结构产生高转矩并实现高品质的电机。这也是解决开关磁阻电机的上述问题。由于在定子的一部分和转子之间进行作用的径向方向的吸引力而使定子整体变形，由此，产生振动、噪音的问题。这些振动、噪音的减小、转矩脉动的减小、一相的驱动范围扩大到120度以上、高转矩化、驱动装置的简化等是本发明要解决的技术问题。

本发明电机的简要结构是，在定子上卷绕环状的各相绕组，在定子的圆周上基本等间隔地配置同相的突极，与定子突极对置地也在圆周上基本等间隔地配置转子突极。对于各相的定子突极和转子突极的相对相位来说，在三相的情况下是电气角为120°的相位差，在四相的情况下是90°的相位差。对于各突极的圆周方向的宽度来说，在三相的情况下，可以在电气角为120°～240°的范围内制作。

通过定子突极和转子突极的磁通量成为通过定子和转子对置的磁通量通过用磁路绕行一周的结构。此外，两相以上的磁通量也可以共同地使用上述磁通量通过用磁路。特别地，从上述磁通量通过用磁路在转子轴向的同一方向上配置两组定子突极和转子突极的情况下，需要独立地操作两相的磁动势。例如，在转子轴向上，以上述磁通量通过用磁路、B相、C相的顺序配置的情况下，为了仅在B相的定子突极和转子突极上施加磁动势以产生转矩，则在B相的定子突极和转子突极的转子轴向前后配置的两组绕组WB、WC中同时通入相反方向的电流。在这种状态下，向B相的定子突极和转子突极作用绕组WB中流过的电流的磁动势，向C相的定子突极和转子突极作用绕组WB中流过的电流的磁动势和绕组WC中流过的电流的磁动势之和，并且，两个电流方向相反，所以，针对C的作用基本不存在。并且，为了仅在C相的定子突极和转子突极上施加磁动势以产生转矩，可以在上述绕组WC中通入电流。

对于各相的定子绕组来说，在转子侧具有凹部，并且向该部分突出，由此，增大绕组截面积，可以减小电机的铜损，提高电机输出。

此外，作成在磁路上串联地配置两组定子突极和转子突极，由此，磁通量为相同的程度，可提高最大转矩。

在上述定子突极和转子突极上配置狭缝、孔等，由此，可以限制磁通量，并且可以减小其他部分的磁饱和，实现电机产生转矩的均匀化。

此外，通过除了定子突极和转子突极对置的部分以外的空间的漏磁通量引起电机内的磁路各部分的磁饱和，成为功率因数降低的原因，是一大问题。为了减小漏磁通量，将永磁铁设置在突极周围、侧面或突极内部是有效的。特别地，在绕组中通入大电流以输出大转矩时效果显著。