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haratkhr技報

SRモータ技術研究所

多極化の巻線法

三相交流発電機のシンプルな巻線法を電機設計の教科書より抜粋します。 単層巻線、二段巻線でq=3、三相、4極の巻線の場合は36溝となりますす。 U,V,Wを端子とし、X,Y,Zを短絡して中性点とするとスター結線が得られます。 電流の方向と磁束の方向…

New誘導モータの課題

高周波で誘導モータを駆動することは新しいことでなく、従来より検討されてきたと思います。 製品化されている商品もあるはずですが、広く普及していません。 ブレークスルーしなければならない課題があると推定しています。 模擬開発 の「単相誘導モータの…

New誘導モータの可能性

NewSRモータは誘導モータを改造して回転することを確認しました。 New誘導モータは机上構想で可能性を見出した段階です。 高周波駆動とフェライトコアの採用により、トランスの小型化、効率の改善をはかり、単相駆動と多極化で回転数を軸受けの限界まで低下…

誘導モータの弱点

1.誘導モータは電機子電流を変圧器の2次電流としているため、銅損が増えます。 固定子の1次巻線と、カゴ型ローターの1ターンの2次巻線で変圧器を構成しています。 直流モータ、同期モータと比較すると、必要なVAは2倍になります。 2.回転数に対応して交流…

単相誘導モータの速度制御

扇風機のモータにはコンデンサ始動式単相誘導モータがつかわれ、回転速度を変えています。 強風 無負荷 1700rpm(羽無し) 強風 1280rpm 中風 900rpm 弱風 680rpm 風を変え、巻線電圧、コンデンサ電圧を測定してみました。 回転速度を制御してい…

単相誘導モータのコンデンサ 始動式

コンデンサ始動式の場合、S巻線電圧が始動時と定格回転時とで異なります。 カゴ型ローターの抵抗値が巻線と並列に入り、速度起電力が巻線に発生するためベクトル図は難解ですが、単純に電圧の三角形を描くと下図になります。 1.コンデンサを常時接続する場…

インバータ始動式

引き続き検討していました、単相誘導モータ インバータ始動式のの基本設計及び基本動作確認が完了しました。 この回路図は構成を示す概念図です。 60Hz、50Hz共用です。 定格回転数になると励磁電圧が上昇するの検出しインバータを自動停止します。(遠心…

SRモータの弱点

1.力率が低い 力率が低いとインバータ駆動の半導体スイッチの電流が大きくなり、オンロスが増えます。 2.巻線の稼働率が低い 標準の6/4突極3相SRモータの場合、働いているいる巻線は1/3のにで、2/3の巻線は休んでいます。 DCモータは全巻線が常に働い…

模擬開発完了

主電源DC140V(330μF)、IPD制御電源DC18V、制御回路、ハイサイドドライバー回路、FETブリッジ回路を作成し、動作確認用試作品は完成しました。 完成後、抵抗負荷で出力試験を行いました。 動作確認後、モータを接続し始動試験を行いました。 …

回路シュミレーション

前回設定した目標に合致する出力が得られる様に、検討を繰り返し以下の結果になりました。 再度の確認は必要ですが、基本回路は完成です。 電源電圧と同相の台形波励磁電流が得られています。 回路図はこのシュミレータの仕様にあわせてカスタマイズしている…

主回路の設計

主回路はHB回路かPP回路になります。 S巻線の中間点に接続点を設けるPP回路にしたいですが、今回使用するモータの巻線をチェックしたところ無理と判断しました。 主回路はHB回路でハイサイドドライバーでの駆動になります。 電源の谷部で電流を流さ…

測定値の検証

シュミレーションにより、モータの特性測定値の検証を行う。 ほぼ一致している事を確認しました。 今後シュミレーションによりインバータ式の駆動方式の検討、回路設計を進めていきます。 設計ポイント 動作原理の視点を変えて、回転磁界を作ることは、全く…

モータの特性測定

開発の基礎データの収集を行います。 回転数測定 1750rpm(60Hz) -> 4極単相コンデンサモータです。 直流抵抗測定 34Ω(M巻線) 34Ω(S巻線) 巻線インダクタンス:ロータ巻線で短絡状態のためは測定不能。 電圧、電流、波形の測定 回路図 1.停止時…

模擬開発

はじめにに書きましたが、この技報はNewSRモータの設計者教育として始めました。 研究、開発とはどの様に行われるのかを紹介するため、模擬開発を行います。 開発テーマは「単相誘導モータの新始動方式の開発」にします。 商品化されている方式に追加し…

モータの原理と効率

誘導モーターの原理を見直してきましたが、最後に、直流モータとスイッチトリラクタンスモータの動作を、先日、出願したスイッチトリラクタンスモータの明細書で説明します。 【発明を実施するための形態】の抜粋 【0024】 従来の直流モータの巻線の構成…

アラゴの円盤

一般に、アラゴの円板から誘導モータの動作が説明されます。 “アラゴの円板”は磁石を銅製の円板に接近させ、磁石を回転させると銅円板も回転する現象です。 銅円板には“電磁誘導の法則”および“レンツの法則”にしたがって発生した渦電流が流れ、“フレミングの…

同期モータ

同期モータの動作は一般に「回転磁界」で説明されています。 磁界の中に互いに反対の磁極が向きあうように磁石をおいて、外側の界磁のほうを回転させれば、吸引力によって、中の磁石も回転磁界の速さと同じ速さで回転します。 磁石は電磁石または永久磁石P…

三相誘導モータ

三相誘導モータの動作は一般に「回転磁界と滑り」で説明されます。 三相誘導モータの固定子は各相の巻線が電気角で2π/3ずつずらして巻線され、一次に流れる三相の励磁電流によって固定子の中を一定速度で回転する回転磁界を生ずる。 二次側の回転子はこの回…

積算電力計

積算電力計の回転円板の駆動トルクは、渦電流と磁束との関係で説明されるのが、一般的になっています。 移動磁束での説明は少なくなっています。 回転円板の駆動トルクは、電流磁束による渦電流と電圧磁束との間のトルクと、電圧磁束による渦電流と電流磁束…

くま取りコイル単相誘導モーター

くま取りコイル単相誘導モーターの解説は、一般的に以下の様になっています。 固定子磁極の一部に溝をつくり、これに短絡銅帯(くま取りコイル)を設る。 くま取りコイルがある部分の磁束は端絡環に短絡電流が流れるので、位相がコイルがない部分の磁束より…

コンデンサ始動単相誘導モーター

コンデンサ始動単相誘導モーターの解説は、一般的に以下の様になっています。 主巻線と始動巻線を直角方向に配列し、始動巻線にコンデンサを接続すると、各巻線の電流は90°の位相差のある交流となり、主巻線の磁束と始動巻線の磁束の合成磁束は一定の値で反…

分相始動単相誘導モーター

分相始動単相誘導モーターの解説は、一般的に以下の様になっています。 主巻線とそれに直角に補助巻線を設け、補助巻線電流位相を主巻線電流に対し進み位相とする事で始動トルクを得る、始動トルクが小さい方式であり、巻線の抵抗の損失を無くす為、始動後に…

単相誘導モーターの原理

この技報の単相誘導モーターの概要、原理は以下のとおりとです。 相誘導モーターのローターはかご型ローターを使用しています。 単相誘導モーターは主巻線のみでトルクが発生し、定格回転できます。 一度回転させると、回転方向が決まるが、両方向に回転でき…

単相誘導モーターの技術解説

単相誘導モーターの原理は、一般的に以下の様になっています。 主巻線と始動巻線を直角方向に配列し、始動巻線にコンデンサを接続すると、各巻線の電流は90°の位相差のある交流となり、主巻線の磁束と始動巻線の磁束の合成磁束は一定の値で反時計回りに回転…

再開連絡

特許出願が完了しました。 1年6月後に公開特許公報で公開されます。 要望があれば、先行して、この技報で紹介します。 4月より新規の更新を再開します。 SRモータをはなれて、モータの動作原理の見直しに取り組みます。

休止連絡

明細書作成のため、出願完了まで新規の更新を休止します。 進行 明細書案 【課題を解決するための手段】 3.08完了明細書案 【図面】 3.13完了明細書案 【発明を実施するための形態】 3.16完了明細書案 【実施例】 3.30完了 明細書案 【産業…

明細書案 1

明細書の修正案(3.11)です。 公知になるのを避けるため、【発明が解決しようとする課題】までとします。 【発明の名称】スイッチドリラクタンスモータ 【発明の詳細な説明】 【技術分野】【0 0 0 1 】 本発明は、リラクタンス を利用したモータに関す…

New SRモータの特許

公知例を調べることを考えていましたが、海外の文献が多くあり困難と判断し、とりあえず、ADSRモータの特許を出願することにします。 特許とのつきあいは、数十年前、学生の時に特許出願したのが、始まりでした。 当時の出願費用は印紙3000円のみで、手書き…

DCBとSRB

編集 モータは励磁エネルギーを介して、電気エネルギーと機械エネルギーを交換しています。 DCモータのエネルギーの交換装置をDCB(DCボックス)と名づけて、エネルギーの流れを説明します。 電磁エネルギーは左から右へ、機械エネルギーは下から上へ…

New SRモータ  2

3月になりました。 2種類のNew SRモータを開発しています。 New SRモータ の概要 2 1.ASSRモータ PMを使用した、コギングトルクのないアシスト専用ハイブリッドSRモータです。 用途指向形として従来のSRモータをアレンジしています。 現在、SRGの特性改善を…

用途指向形モータ

用途指向形モータの一例として、ハイブリッド油圧ショベル(建設機械)があります。 エンジン出力は100KW以上の大出力機器です。 旋回ブレーキ時の運動エネルギーを回収するにより大幅な燃費低減を達成しています。 発電機モータには優れた耐熱性、空転時…

SRモータの特性

電気学会論文誌Dに掲載された、論文があります。(電学論D,123巻2号,2003年) 固定子突極構造ハイブリッド形スイッチトリラクタンスモータの特性 この中で、通常のVR形SRMの特性も記載されています。 SRモータの実力が把握できる資料と思います。 仕…

B-H曲線について

SRモータの検討を始めた時、インターネット上の文献を集めました。 同じようなB-H曲線が多数掲載されていました。 その一例として、 著名な研究者の資料の中に、電流-磁束鎖交数の図に緑色のループと電流波形が掲載されていました。 下図は、その図の…

インダクタンス

インダクタンスの求め方を紹介します。 L=V / dI/dtの関係があります。 波形よりV 、 dI/dtを求め計算しL値を求めます。 チョーク電圧と電流検出抵抗の電圧をCRで微分した電圧を比較することによりインダクタンスの直線性(V ーdI/dt特性)が分…

B-I曲線 (B-H曲線)

通常、インダクタンスの測定は,以下の回路で商用電源より電流を流し、V Iより計算でLを求め、機械角-インダクタンス図が作成されます。 しかし、この図では鉄心の飽和によるインダクタンスの変化のデータが入っていません。 飽和特性の把握は重要です。 …

新B-H曲線  3

ギャップ部は新しいB-H曲線ではありませんが、巻線の鉄心部は新しいB-H曲線にです。 ギャップ部は従来と同一の黒色のB-H曲線です。 ギャップ部の磁束は巻線部の磁束と永久磁石の磁束が加算されます。 巻線の鉄心部は-bの逆方向にバイアスされた赤…

新B-H曲線  2-2

引き続き、SRGを考えてみました。 o ー>b->a->o のループになります。 ギャップ長が短いo ー>b間で励磁しエネルギーを蓄積します。 ギャップ長が広がるb->a間は励磁巻き線両端を短絡し機械エネルギーを加え励磁エネルギーを蓄積します。 ギャップ…

新B-H曲線  2-1

SRモータの基本から離れて、励磁エネルギーの回生が無いB-H曲線 のSRモータを考えてみました。 ギャプ寸法をスコッチ・ヨーク機構で直線的に変化させます。 o ー>a->b->o のループになります。 ギャップ長が長いo ー>a間で励磁しエネルギーを蓄…

新B-H曲線 1

トルク、励磁電流、力率等がどうなるかわかりませんが、B-H曲線を右図の様に曲げる手段はあります。 どんな動作になるか、頭の中で考えています。 特性の改善につながる可能性はゼロでないと思っています。 このBlogでは、概要紹介が主で詳細を記載してい…

SRB

SRモータ、SRGは励磁エネルギーを介して、電気エネルギーと機械エネルギーを交換しています。 エネルギーの交換装置をSRB(スィチドリラクタンスボックス)と名づけて、エネルギーの流れを説明します。 電磁エネルギーは左から右へ、機械エネルギー…

SRG(HB回路)

SRモータを力行、制動、発電回生、逆転動作をさせる場合は、HB回路を使用します。 電流を流す区間(インダクタンスの増加区間、減少区間)と電流値により、トルクの値と方向が変化します。 HB回路の二つのスイッチのオン、オフを制御することにより、…

SRG(SRC回路)

SRモータを励磁し外力を加えて回転させると、SRG(SR発電機)になります。 発電機の場合、励磁エネルギーを電源へ回生する必要が無いため、スイッチが一つのSRC回路と呼ばれる回路がよく用いられます。 励磁電源よりエネルギーをSRGに加えて励…

SRモータの設計データ

SRモータについて考えてきましたが、SRモータの実力がどの程度なのかよく分かりません。 文献、資料を探しても設計データが揃っている例は見つかりませんでした。 SRモータの汎用品はありませんし、SRモータを使用した市販の機器もありません。 唯一、S…

機械出力の検証

標準的な設計で、小出力より大出力までシリーズで製作された中から、一機種の機械出力 を机上検証しました。 メーカーよりの公表は出力とトルクのみでその他はユーザーの計測値です。 SRモータ仕様 4相 固定子8極 回転子6極 励磁回数/回転=8極x6極/2=2…

機械出力

実機の機械出力の測定は計測設備が必要です。 計算では、機械出力は、平均トルクと2πと回転数/秒の積で求められます。 トルクの瞬時値は回転角度の変化に対する、励磁エネルギーの変化量でもとめられますが、変動、休止区間、励磁巻線の重複があり複雑です…

低周波チョークの励磁曲線

鉄心の飽和領域の実例として、低周波チョーク(安定器)の励磁曲線を紹介します。 定格時は直線で、最大負荷時は少し曲がっています。 定格時は特性、損失より不飽和領域で動作し、短絡時は電流が温度規格の上限を超えない飽和領域近傍に設定しています。 鉄…

励磁エネルギーと機械出力

SRモータは、回転子が非正対位置から正対位置まで移行する間に、励磁エネルギーを増加させながら、機械出力を得ています。 すなわち、電源から電流により励磁エネルギーを供給しその一部が機械出力になっています。 電流を一定にすると、励磁エネルギーの…

整流子

DCモータ、ユバーサルモータは整流子で制御されています。 低コストで、位置検出と駆動回路を構成しています。 メンテが必要で寿命が短いと否定的にとらえられていると思いますが、15000~20000rpmの回転数が得られ、耐ノイズ性、分解能、信頼性は高いと思…

可変リラクタンス型レゾルバ

ハイブリッド車のモータの位置検出センサーとして、高精度、長寿命、高い耐環境性の性能をもつ可変リラクタンス型レゾルバ(VR型レゾルバ)が使用されています。 回転子と固定子間のギャップを回転につれて変化する様にすると、トランスの一次P,二次S間…

磁束の机上考察

励磁曲線と突極の磁束を机上考察しました。 飽和直前まで励磁電流を大きくした時の磁束を考えました。 回転子を非正対のOよりD、C、B、正対のAに移動させました。 突極中の磁束量の変化が均等と考えると、磁束は下のようになります。 回転子の移動に伴い…