haratkhr技報

SRモータ技術研究所

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…

飽和領域の励磁曲線

多数の海外文献と再確認 のなかで 「飽和領域では励磁曲線は平行です、励磁曲線の傾きはL値であり、平行であれば、このなかを変移してもL値の変化がないため力は発生せず、励磁エネルギーが変化するのみです。 励磁曲線内の変移によるループの面積は、励磁…

同期整流回路

SRモータの励磁電流は力率が低いため大きくなります。電源電圧が低いと電流はさらに大きくなります。 下記の変形HB回路の場合で、PWM制御をすると、D1の電圧による損失が問題になります。 例えば20A流すとD1の損失は、20AX1V=20Wになります。 …

逆変換回路

逆変換回路はあまり知られていない回路ですが、直流送電、周波数変換等、電力の基幹技術です。 大電力が変換できます。 回路はサイリスタを用いた、電流インバータです。 サイリスタの点弧角をπ/2以上に制御します。 サイリスタの転流のため無効電力が必要…

電気機器の寸法と容量

coffee break です。 電気機器の各部分の寸法を2倍にすると容量が何倍になるかの考察。 導線断面積4倍->電流4倍 磁路断面積4倍->磁束4倍->誘起電圧4倍->電圧4倍 電流4倍 X 電圧4倍 = 容量16倍 各部の容積8倍->単位容量/所要材料=1/2倍 重量8倍…

磁気回路の予備検討

力率を改善するには、正対時のL値と非正対時のL値の比を大きくする必要があります。 磁気回路の予備検討として、EI、UIコアを用いてL値を測定してみました。 Ri:正対時のL値(Lv+Lc)/非正対時のL値(Lc) Ⅰ.EIコア Iコアを回転子の突極、Eコアを固定子…

力率の目標

モータの力率が低いと電流が増え銅損が大きくなります。 インバータ駆動のモータでは、半導体での損失も問題になります。 ユニバーサルモータの力率は100%に近いと思います。 IM、IPSMの力率は良く知りませんが80%-90%はあると思います。 文献に記…

SRモータの設計法

設計は要求仕様に合うよう、多数の事柄をきめます。 ポイントをおさえて、一つ一つ決めていく手順のマニュアル化は重要です。 チョークの設計法 同じ電磁機器であるチョークの設計法を説明します。 要求仕様は一般に、周波数特性と定格(三種類)と損失です…

New SRモータ

3相6/4極に代表される標準的なSRモータを見直し、2種類のNew SRモータの開発 に挑戦しています。 New SRモータ の概要 1.ASSRモータ コギングトルクのないアシスト専用SRモータです。SRGとしても動作します。 前記の、低電圧用の駆動主回路、電流制御回…

SynRモータ

SynRM(同期リラクタンスモータ)はSRモータと同様にリラクタンストルクを使用したモータであり、回転子は突極性をもっている。 SynRMの概要は以下の通りです。 SynRMの回転子は鉄だけでできており、特定の周方向に突出した構造を持っている。 固定子コイル…

海外文献

以下の三つの文献がSRモータの理解に役立つと思います。 機械翻訳して読んでみると、全体像が良く分かりました。 原本は検索すればすぐ見つかります。 1. Texas Instruments Application Report SPRA420A - February 2000 Switched Reluctance Motor Control…

多数の海外文献と再確認

「switched reluctance motor control」で検索すると、多数の海外SRモータ関連文献見つかりました。 SRモータに取り組んで約4年になり、検索も行っていましたが、こんな状況になっているのを、気付かずにいました。 SRモータについて文献、試作、試験等…

駆動方式の改善

実用化の課題のなかで、駆動方式の改善は、最重要です。 電子制御モータのコストを下げるために、単相駆動回路がよく用いられます。 DCファンもモータはブラシレスモータですが、ホール素子は一つです。 単相駆動にすると、励磁してもトルクが発生しない区…

位置検出

SRモータの駆動には、位置(角度)を検出し励磁コイルに電流を流す区間をきめる制御が必要です。 電流を流す区間によって正転トルク、又は逆転トルクになります。 SRモータを駆動するには、正転トルクが出ている期間のみ電流が流れるようにします。 電流…

速度制御回路

速度制御回路の一例を示します。 SRモータは、DCモータのように電源電圧で無負荷の回転数が決まる動作はありません。 トルクは電流と比例関係で、回転数が高くなると仮想速度起電力が大きくなり、電流が低下するため、回転数は負荷抵抗とトルクのバラン…

電流制御回路

電流制御回路の一例を示します。 SRモータの電流は、電源電圧、仮想速度起電力、巻き線のインダクタンスと抵抗によってきまります。 回転数が高くなると仮想速度起電力が大きくなり、電流が低下しますが、電流はインダクタンスが決めるため、駆動時間が長…

低電圧用の駆動主回路

+VBUSが30V以下の低電圧用の駆動主回路の一般例を示します。 ハイサイドドライバーを使わず、制御回路をQ1のソースのハイサイド側とGROUND側の両方に置きます。 Senser Rで出力電流を検出します。 D1のロスが大きくなるため、D1と並列にQ3に…

高電圧用の駆動主回路

+VBUSが100V以上の高電圧用の駆動主回路の一般例を示します。 ハイサイドドライバーを使うことにより、制御回路をGROUND側に置きます。 出力電流の検出は間接ですが、Senser RでQ2オン電流を検出します。 制御用電源は、+VBUSよりIPDを使…

電線を周回する磁束

鎖交磁束と電線を周回する磁束について 【鎖交】Weblio辞書:二つの異なった閉曲線が,鎖のように互いに相手をくぐり抜けていること。 【鎖交】英辞郎 on the WEB : interlinkage《電気》 【鎖交磁束】コイルと鎖交する磁束 自己インダクタンス L の N 巻コ…

SRモータの特許

SRモータの研究開発が活発に行われた時代より年月が経っています。 特許出願からみると、日本の大手では日産自動車株式会社、株式会社ミツバ、ダイキン工業株式会社、パナソニック株式会社等で研究が行われています。 株式会社ゲネシス、EVモーター・システ…

SRモータの特有の騒音と用途

「騒音が問題になって、SRモータの商品化が出来なかった。」との記事を見かけます。 SRモータは回転子と固定子間のギャップに励磁エネルギーを蓄積、回収する動作を通してトルクを得ています。 回転子と固定子間に大きな吸引力が、励磁エネルギーを蓄積、回…

SRモータの仮想速度起電力:e

直流モータの速度起電力:V V=N×⊿Φ/⊿t E=V×I×⊿t =T×⊿θ T=V×I×⊿t/⊿θ =N×⊿Φ/⊿t×I×⊿t/⊿θ =N×I×⊿Φ/⊿θ SRモータの仮想速度起電力:e Φ = I×L/N L=N×Φ/I トルク式より T=1/2 × ⊿L/⊿θ ×(I )2 =1/2 ×N×I × ⊿Φ/⊿…

SRモータの等価回路

電流波形の説明ができる等価回路を考えました。 電流波形の曲がりを説明するには、可変インダクタンスと仮想速度起電力の直列回路を等価回路にする結論になりました。 仮想速度起電力の値はトルクと仕事量より、計算されるとしました。 こう仮定すると、SRモ…

速度起電力

電源とモータ間のエネルギーの伝達は速度起電力を介しておこなわれます。 回転中のモータには速度起電力(電圧)が発生しており、電流を流す事により電気エネルギーが供給され、機械エネルギーに変換される。 直流モータの速度起電力 固定子が励磁され、回転…

PFC回路

従来、直流電源で動作する機器には、コンデンサ・インプット型の整流平滑回路が用いられていましたが、高調波電流の問題がありました。 高調波電流規制が進み、整流平滑回路には、PFC回路(Power Factor Correction)を使用するのが一般になっています。 コ…

電流トランス型DC/DCコンバータ回路

DC/DC コンバータには電圧型と電流型があります。 電圧型はほとんどの電気製品で使用されていますが、電流型は一部の電気製品のみです。 但し、リギングチョーク式を電流型とすると、電流型が電圧型より多く使用されていると思います。 下記の回路図は基本的…

電圧型インバータ

電圧型インバータの回路図、出力電圧波形を下に示します。 SR モータの駆動回路に用いられる非対称ハーフブリッジコンバータは、S2、S3が常にOFFで、点線の電流ルートがありませんが、電圧型インバータと同様です。 負荷が抵抗の場合、負荷電流は出力電…

電流インバータによるパワーコンディショナ回路

SRモータを離れて、電流波形を制御する例として、電流インバータによるパワーコンディショナー回路を紹介します。 太陽光発電に使用されるパワーコンディショナーは通常、グリッドタイ電圧インバータが用いられています。 電流インバータの知名度は低いと思…

電流波形と力率

商用電源にチョークを並列接続すると、電圧V、電流Iの波形は下図の様になります。 「電流は90度遅れ、電流波形は正弦波で、力率はゼロです。」の説明は正しいですが、これだけでは、なぜそうなるかの説明になりません。 L=チョークのL値 RSモータ、…

エネルギ-の収支

前回の磁化曲線の説明では、励磁に必要エネルギ-がR,取り出されるエネルギーがW’mとなっています。 このエネルギ-の収支について、考察します。 縦軸の 磁束はI×L値に比例するため、エネルギー式と三角形の面積より、 Bに於けるL値をLbとすると…

SRモータ、SRGの励磁曲線

SRモータの場合 Oー>Bー>Aー>O のループで、W'mが機械出力になります。 SRGとSRモータの違いは、力を加えるか、力を受けるかの差であり、励磁コイルに誘起される電圧極性が反対になります。 但し、正対のAー>O 間の磁化曲線は直線の部分しか使えな…

リギングチョーク方式とトランス方式

チョークコイルの磁気エネルギーについて、スイッチング電源を例にして、再度説明します。SRモータの動作説明に入る前の予備説明です。 スイッチング電源回路は、スイッチング素子がスイッチングすることによって、「一次側」より「二次側」エネルギー を伝…

SRモータはエネルギ-蓄積機器

SRモータはギャップを励磁によりエネルギ-を蓄積する過程でトルクを得ており、蓄積エネルギ-と出力は比例関係にあります。 励磁電流が無ければ起電圧は発生していません。出力をだすには電流を流しげ磁束を発生させますが、磁束が飽和により制限され、出力…

磁気回路の定義及び計算式

SRモータの説明に入るまえに、磁気回路で使用される定義及び計算式を紹介します。 いろんな表現がありますが同じ内容です。 磁気回路のオームの法則 U = Φ×R U :(NI )起磁力[A] Φ : 磁束[Wb] R : 磁気抵抗[A/Wb] 磁束 Φ = U×P P:パーミアンス=1…

SRモータ突極モデル

SRモータは固定子及び回転子の突極間でギャップ方向の力と回転方向のトルクが生じている。 ギャップ方向の力はギャップ方向に動かないため仕事はない。 固定子及び回転子の突極間の力は 突極構造(突極の幅、長さ、励磁コイルの磁路)、 突極間の位置関係(…

初夢

明けましておめでとうございます。 今年の初夢は NewSRモータの優位性の確立 です。 昨年NewSRモータを考案しました。 動作確認のためにインダクションモータを改造試作し、動作を確認しましたが、駆動回路は未着手です。 従来の駆動回路より、基…

SRモータのトルク発生原理

SR モータは,励磁された固定子巻線からみた磁気回路の磁気抵抗が最小となるように発生するリラクタンストルクにより回転力を得る。 固定子-回転子間をギャップ中心面で直線近似展開した下図で説明すると、図示の位置に固定子と回転子がある場合にA 相巻線…

トランスの励磁突入電流

商用トランスの励磁電流は、定格入力電流の1/10以下ですが、 商用電源に接続する時の電源の位相により、定格入力電流の10倍以上の励磁突入電流が流れることがあります。 商用トランスの基礎事項で説明しているBmは、通常時の最大磁束密度ですが、電源接…

高周波チョークの設計

電流を増加していくと、チョークは飽和し磁束が増加しなく、L値がゼロになります。 磁束を飽和特性も含みよく理解してください。 高周波チョークの設計 磁束(飽和)とは?

高周波トランスの設計

高周波トランスにはフェライトコアが使用されます。モータに使用されるフェライト磁石と関連しています。 高周波トランスの設計

低周波チョークの設計

低周波チョークの設計の設計の一例として、蛍光灯用安定器を取り上げます。 低周波チョークの設計

商用トランスの設計

モータの設計技術を習得するには、トランス、チョークの設計から入るのがよいと思います。 トランス、チョークの基本設計は、鉄心形状、巻線(ターン数、線径)のみです。 基本設計で要求される出力、電圧、電流がきまります。 教科書的な説明の資料はたくさ…