JP7762045B2 - Variable magnetic flux magnet module and rotating electric machine - Google Patents
Variable magnetic flux magnet module and rotating electric machineInfo
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Description
本開示は、可変磁束磁石モジュール、及び回転電機に関する。 This disclosure relates to a variable magnetic flux magnet module and a rotating electric machine.
回転電機の効率を向上させるための技術の研究、開発が行われている。 Research and development is being conducted into technologies to improve the efficiency of rotating electrical machines.
これに関し、可変磁束磁石と、可変磁束磁石の側面を取り囲むように巻回された導体により構成される磁化コイルとを含む可変磁束磁石モジュールを有するステータと、ローターとを備える回転電機が知られている(非特許文献1参照)。ここで、可変磁束磁石は、磁界の印加によって減磁(demagnetization)又は増磁(inmagnetization)を行うことが可能な磁石のことであり、可変磁石と称されることもある。本明細書において、減磁は、磁力を弱めること、すなわち、磁力を減らすことを意味する。また、本明細書において、増磁は、磁力を強めること、すなわち、磁力を増やすことを意味する。また、本明細書では、磁力を変化させることを、変磁(transmagnetization)と称して説明する。 In this regard, a rotating electric machine is known that includes a rotor and a stator having a variable flux magnet module that includes a variable flux magnet and a magnetizing coil made of a conductor wound around the side of the variable flux magnet (see Non-Patent Document 1). Here, a variable flux magnet is a magnet that can be demagnetized or inmagnetized by applying a magnetic field, and is sometimes referred to as a variable magnet. In this specification, demagnetization means weakening the magnetic force, i.e., reducing the magnetic force. In addition, in this specification, magnetization means strengthening the magnetic force, i.e., increasing the magnetic force. In addition, in this specification, changing the magnetic force is described as transmagnetization.
非特許文献1に記載されたような回転電機は、ローターの回転数が所定の閾値以上となった場合、当該回転電機が備える可変磁束磁石モジュールの磁化コイルに電流を流すことによって可変磁束磁石の減磁を行うことにより、弱め界磁を実現する。これにより、当該回転電機は、効率を向上させることができる。しかしながら、当該磁化コイルにより発生する磁界の強さは、当該磁化コイルの中心付近と、当該磁化コイルの外縁付近とで異なることが多い。このような磁界の強さの違いは、当該可変磁束磁石モジュールの個体差を大きくし、その結果、当該回転電機の個体差を大きくするため、望ましくない。 When the rotor speed exceeds a predetermined threshold, a rotating electric machine such as that described in Non-Patent Document 1 achieves field weakening by passing current through the magnetizing coils of the variable magnetic flux magnet module included in the rotating electric machine to demagnetize the variable magnetic flux magnets. This improves the efficiency of the rotating electric machine. However, the strength of the magnetic field generated by the magnetizing coil often differs between the center of the magnetizing coil and the outer edge of the magnetizing coil. This difference in magnetic field strength increases individual differences between the variable magnetic flux magnet modules, and as a result, increases individual differences between the rotating electric machine, which is undesirable.
本開示は、このような事情を考慮してなされたもので、個体差を小さくすることができる可変磁束磁石モジュール、及び回転電機を提供することを課題とする。 This disclosure was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a variable magnetic flux magnet module and rotating electric machine that can reduce individual variations.
本開示の一態様は、可変磁束磁石と、前記可変磁束磁石が有する面のうちの少なくとも第1面に配置される1個以上のコイルと、を備える可変磁束磁石モジュールである。 One aspect of the present disclosure is a variable flux magnet module comprising a variable flux magnet and one or more coils arranged on at least a first surface of the variable flux magnet.
本開示によれば、個体差を小さくすることができる。 This disclosure makes it possible to reduce individual differences.
<実施形態>
以下、本開示に係る技術の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、実施形態におけるコイルは、ある領域とある物体との少なくとも一方の周囲に巻回された導体のことを意味し、これらの導体から他の回路へと接続される引き出し線としての導体を含んでいない。しかしながら、当該コイルは、ある領域とある物体との少なくとも一方の周囲に巻回された導体から他の回路へと接続される引き出し線としての導体を含む構成であってもよい。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the technology according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. Herein, a coil in the embodiments refers to a conductor wound around at least one of a certain region and a certain object, and does not include a conductor as a lead wire connecting these conductors to another circuit. However, the coil may also be configured to include a conductor as a lead wire connecting the conductor wound around at least one of a certain region and a certain object to another circuit.
<回転電機制御システムの構成>
以下、図1を参照し、回転電機制御システム1の構成について説明する。図1は、回転電機制御システム1の構成の一例を示す図である。
<Configuration of Rotating Electric Machine Control System>
The configuration of the rotating electrical machine control system 1 will be described below with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the rotating electrical machine control system 1.
回転電機制御システム1は、回転電機10と、制御装置20を備える。 The rotating electric machine control system 1 includes a rotating electric machine 10 and a control device 20.
回転電機10は、制御信号に応じて回転体の回転数を変化させる装置において、回転体を回転させるために設けられるモーターである。当該装置は、例えば、電気自動車を駆動させるモーター、洗濯機を駆動させるモーター等であるが、これらに限られない。 The rotating electric machine 10 is a motor provided to rotate a rotating body in a device that changes the rotation speed of the rotating body in response to a control signal. Examples of such devices include, but are not limited to, motors that drive electric vehicles and motors that drive washing machines.
以下では、一例として、回転電機10が、3相のブラシレスのモーターである場合について説明する。なお、回転電機10は、3相のブラシレスのモーターに代えて、他の種類のモーターであってもよい。 In the following, as an example, a case will be described in which the rotating electric machine 10 is a three-phase brushless motor. Note that the rotating electric machine 10 may be another type of motor instead of a three-phase brushless motor.
回転電機10は、ローター11と、ステータ12と、N個の可変磁束磁石モジュールVMMを備える。図1では、図を簡略化するため、回転電機10が備える部材のうち、ローター11及びステータ12以外の部材(例えば、各種の配線、ホールセンサ等)については、省略している。ここで、N個の可変磁束磁石モジュールVMMは、ローター11とステータ12との少なくとも一方に備えられるモジュールである。以下では、一例として、N個の可変磁束磁石モジュールVMMがローター11に備えられる場合について説明する。なお、N個の可変磁束磁石モジュールVMMは、ローター11に備えられる構成に代えて、ステータ12に備えられる構成であってもよく、ローター11とステータ12との両方に備えられる構成であってもよい。 The rotating electric machine 10 includes a rotor 11, a stator 12, and N variable flux magnet modules VMM. To simplify the illustration, FIG. 1 omits components of the rotating electric machine 10 other than the rotor 11 and the stator 12 (e.g., various wiring, Hall sensors, etc.). Here, the N variable flux magnet modules VMM are modules provided on at least one of the rotor 11 and the stator 12. The following describes, as an example, a case in which the N variable flux magnet modules VMM are provided on the rotor 11. Note that instead of being provided on the rotor 11, the N variable flux magnet modules VMM may be provided on the stator 12, or on both the rotor 11 and the stator 12.
ローター11は、N個の可変磁束磁石モジュールVMMを備える。Nは、1以上の整数であれば、如何なる整数であってもよい。図1に示した例では、ローター11は、6個の可変磁束磁石モジュールVMMを備えている。図1では、これら6個の可変磁束磁石モジュールVMMのそれぞれが、可変磁束磁石モジュールVMM-1~可変磁束磁石モジュールVMM-6のそれぞれによって示されている。 The rotor 11 is equipped with N variable flux magnet modules VMM. N may be any integer equal to or greater than 1. In the example shown in FIG. 1, the rotor 11 is equipped with six variable flux magnet modules VMM. In FIG. 1, these six variable flux magnet modules VMM are represented by variable flux magnet module VMM-1 to variable flux magnet module VMM-6, respectively.
可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石VMを含むモジュールのことである。可変磁束磁石VMは、磁界の印加によって減磁又は増磁を行うことが可能な磁石のことである。回転電機制御システム1では、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの減磁を行うことにより、回転電機10の弱め界磁を実現する。 The variable flux magnet module VMM is a module that includes a variable flux magnet VM. A variable flux magnet VM is a magnet that can be demagnetized or magnetized by applying a magnetic field. In the rotating electric machine control system 1, field weakening of the rotating electric machine 10 is achieved by demagnetizing the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM.
ステータ12は、U相、V相、W相それぞれに対応付けられた複数の電磁石を備える。図1では、図を簡略化するため、これら複数の電磁石の符号による図示が省略されている。 The stator 12 has multiple electromagnets associated with the U, V, and W phases, respectively. In Figure 1, the reference numerals for these multiple electromagnets have been omitted for simplicity's sake.
制御装置20は、回転電機10を制御する。本実施形態では、回転電機10は、前述した通り、3相のブラシレスのモーターである。このため、制御装置20は、PWM(Pulse Width Modulation)制御により、回転電機10を回転させる。すなわち、制御装置20は、ステータ12が備える図示しない複数の電磁石へPWM信号を供給する。なお、制御装置20は、制御装置20よりも上位の装置により制御される構成であってもよい。この場合、回転電機制御システム1は、このような上位の装置を備える構成であってもよい。 The control device 20 controls the rotating electric machine 10. In this embodiment, the rotating electric machine 10 is a three-phase brushless motor, as described above. Therefore, the control device 20 rotates the rotating electric machine 10 using PWM (Pulse Width Modulation) control. That is, the control device 20 supplies PWM signals to multiple electromagnets (not shown) provided in the stator 12. Note that the control device 20 may be configured to be controlled by a device higher in level than the control device 20. In this case, the rotating electric machine control system 1 may be configured to include such a higher-level device.
また、制御装置20は、例えば、回転電機10が備える図示しないホールセンサからの出力信号に基づいて、回転電機10の回転数を特定する。なお、制御装置20は、他の方法により当該回転数を特定する構成であってもよい。また、当該出力信号に基づいて当該回転数を特定する方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。制御装置20は、特定した回転数に応じて、回転電機10が備える可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの変磁を行う。より具体的には、制御装置20は、特定した回転数に応じて、可変磁束磁石VMの磁力を、所定の第1磁力と、第1磁力よりも弱い第2磁力とのいずれかに変化させる。例えば、制御装置20は、当該回転数が所定の閾値未満である場合、可変磁束磁石VMの磁力を第1磁力にする。すなわち、制御装置20は、当該回転数が所定の閾値未満である場合、且つ、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力よりも弱い磁力であった場合、可変磁束磁石VMの増磁を行う。また、制御装置20は、当該回転数が所定の閾値未満である場合、且つ、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力であった場合、可変磁束磁石VMの磁力を変化させない。一方、例えば、制御装置20は、当該回転数が所定の閾値以上である場合、可変磁束磁石VMの磁力を第2磁力にする。すなわち、制御装置20は、当該回転数が所定の閾値以上である場合、且つ、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力より強い磁力であった場合、可変磁束磁石VMの減磁を行う。また、当該回転数が所定の閾値以上である場合、且つ、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力であった場合、可変磁束磁石VMの磁力を変化させない。このような制御により、制御装置20は、回転電機10の弱め界磁を実現し、回転電機10の効率を向上させることができる。なお、制御装置20は、当該回転数に応じて、可変磁束磁石VMの磁力を、3以上の段階に離散的に変化させる構成であってもよい。 The control device 20 also determines the rotation speed of the rotating electric machine 10 based on, for example, an output signal from a Hall sensor (not shown) provided in the rotating electric machine 10. The control device 20 may be configured to determine the rotation speed using other methods. The method for determining the rotation speed based on the output signal may be a known method or a method to be developed in the future. The control device 20 magnetizes the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM provided in the rotating electric machine 10 according to the determined rotation speed. More specifically, the control device 20 changes the magnetic force of the variable flux magnet VM to either a predetermined first magnetic force or a second magnetic force weaker than the first magnetic force according to the determined rotation speed. For example, if the rotation speed is less than a predetermined threshold, the control device 20 sets the magnetic force of the variable flux magnet VM to the first magnetic force. That is, if the rotation speed is less than a predetermined threshold and the magnetic force of the variable flux magnet VM is weaker than the first magnetic force, the control device 20 magnetizes the variable flux magnet VM. Furthermore, if the rotation speed is below a predetermined threshold and the magnetic force of the variable flux magnet VM is the first magnetic force, the control device 20 does not change the magnetic force of the variable flux magnet VM. On the other hand, for example, if the rotation speed is equal to or greater than a predetermined threshold, the control device 20 sets the magnetic force of the variable flux magnet VM to the second magnetic force. That is, if the rotation speed is equal to or greater than a predetermined threshold and the magnetic force of the variable flux magnet VM is stronger than the second magnetic force, the control device 20 demagnetizes the variable flux magnet VM. Furthermore, if the rotation speed is equal to or greater than a predetermined threshold and the magnetic force of the variable flux magnet VM is the second magnetic force, the control device 20 does not change the magnetic force of the variable flux magnet VM. Through this control, the control device 20 can achieve field weakening of the rotating electric machine 10 and improve the efficiency of the rotating electric machine 10. The control device 20 may be configured to discretely change the magnetic force of the variable flux magnet VM in three or more stages depending on the rotation speed.
<可変磁束磁石モジュールの構成>
以下、図2及び図3を参照し、可変磁束磁石モジュールVMMの構成について説明する。図2は、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の一例を示す斜視図である。図3は、図2に示した可変磁束磁石モジュールVMMを他の方向から見た場合の斜視図である。
<Configuration of variable magnetic flux magnet module>
The configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM will be described below with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM. Figure 3 is a perspective view of the variable magnetic flux magnet module VMM shown in Figure 2 when viewed from another direction.
ここで、三次元座標系TCは、三次元座標系TCが描かれた図における方向を示す三次元直交座標系である。以下では、説明の便宜上、三次元座標系TCにおけるX軸を、単にX軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系TCにおけるY軸を、単にY軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系TCにおけるZ軸を、単にZ軸と称して説明する。 Here, the three-dimensional coordinate system TC is a three-dimensional Cartesian coordinate system that indicates the directions in the drawing in which the three-dimensional coordinate system TC is drawn. Below, for convenience of explanation, the X-axis in the three-dimensional coordinate system TC will be referred to simply as the X-axis. Below, for convenience of explanation, the Y-axis in the three-dimensional coordinate system TC will be referred to simply as the Y-axis. Below, for convenience of explanation, the Z-axis in the three-dimensional coordinate system TC will be referred to simply as the Z-axis.
可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石VMと、M個の磁化コイルCを備える。 The variable flux magnet module VMM comprises a variable flux magnet VM and M magnetization coils C.
図2及び図3に示した例では、可変磁束磁石VMは、平板矩形状の可変磁束磁石である。なお、可変磁束磁石VMの形状は、平板矩形状に代えて、他の形状であってもよい。可変磁束磁石VMは、複数の可変磁束磁石片により構成されてもよく、単一の可変磁束磁石片により構成されてもよい。可変磁束磁石VMが有する面のうちの第1面M1には、M個の磁化コイルCが配置されている。図2及び図3に示した例では、第1面M1は、可変磁束磁石VMが有する面のうち、Z軸の正方向側の面である。また、Mは、1以上の整数であれば、如何なる整数であってもよい。以下では、一例として、Mが24の場合について説明する。このため、図2に示した第1面M1には、24個の磁化コイルCが配置されている。図2では、これら24個の磁化コイルCのそれぞれを、磁化コイルC-1~磁化コイルC-24のそれぞれによって示している。なお、図2では、図が煩雑になるのを防ぐため、磁化コイルC-4~磁化コイルC-23のそれぞれについては、符号による図示を省略している。以下では、一例として、図2及び図3に示したように、第1面M1において、24個の磁化コイルCのそれぞれが、X軸方向を行が延伸する方向、Y軸方向を列が延伸する方向とした場合における6行4列の行列状に並んで配置されている場合について説明する。この場合、磁化コイルC-1~磁化コイルC-4は、第1面M1の1行目において、磁化コイルC-1、磁化コイルC-2、磁化コイルC-3、磁化コイルC-4の順にX軸の正方向に向かって並んでいる。また、この場合、磁化コイルC-5~磁化コイルC-8は、第1面M1の2行目において、磁化コイルC-5、磁化コイルC-6、磁化コイルC-7、磁化コイルC-8の順にX軸の正方向に向かって並んでいる。また、この場合、磁化コイルC-9~磁化コイルC-12は、第1面M1の3行目において、磁化コイルC-9、磁化コイルC-10、磁化コイルC-11、磁化コイルC-12の順にX軸の正方向に向かって並んでいる。また、この場合、磁化コイルC-13~磁化コイルC-16は、第1面M1の4行目において、磁化コイルC-13、磁化コイルC-14、磁化コイルC-15、磁化コイルC-16の順にX軸の正方向に向かって並んでいる。また、この場合、磁化コイルC-17~磁化コイルC-20は、第1面M1の5行目において、磁化コイルC-17、磁化コイルC-18、磁化コイルC-19、磁化コイルC-20の順にX軸の正方向に向かって並んでいる。また、この場合、磁化コイルC-21~磁化コイルC-24は、第1面M1の6行目において、磁化コイルC-21、磁化コイルC-22、磁化コイルC-23、磁化コイルC-24の順にX軸の正方向に向かって並んでいる。なお、第1面M1への24個の磁化コイルCの配置は、このような行列状の配置に代えて、他の配置であってもよい。また、第1面M1に配置される磁化コイルCの数が1個の場合、磁化コイルCは、第1面M1の位置であれば、如何なる位置に配置されてもよい。 In the example shown in Figures 2 and 3, the variable flux magnet VM is a variable flux magnet with a flat, rectangular shape. The shape of the variable flux magnet VM may be other than a flat, rectangular shape. The variable flux magnet VM may be composed of multiple variable flux magnet segments, or may be composed of a single variable flux magnet segment. M magnetizing coils C are arranged on the first surface M1 of the surfaces of the variable flux magnet VM. In the example shown in Figures 2 and 3, the first surface M1 is the surface of the variable flux magnet VM facing the positive side of the Z axis. M may be any integer greater than or equal to 1. Below, we will explain the case where M is 24 as an example. Therefore, 24 magnetizing coils C are arranged on the first surface M1 shown in Figure 2. In Figure 2, these 24 magnetizing coils C are each represented by magnetizing coil C-1 to magnetizing coil C-24. In FIG. 2, to avoid cluttering the drawing, reference numerals are omitted for the magnetized coils C-4 to C-23. Below, as an example, a case will be described in which, as shown in FIGS. 2 and 3, 24 magnetized coils C are arranged on the first surface M1 in a matrix of 6 rows and 4 columns, with the rows extending in the X-axis direction and the columns extending in the Y-axis direction. In this case, magnetized coils C-1 to C-4 are arranged in the first row of the first surface M1 in the order of magnetized coil C-1, magnetized coil C-2, magnetized coil C-3, and magnetized coil C-4, facing the positive direction of the X-axis. Furthermore, in this case, magnetized coils C-5 to C-8 are arranged in the second row of the first surface M1 in the order of magnetized coil C-5, magnetized coil C-6, magnetized coil C-7, and magnetized coil C-8, facing the positive direction of the X-axis. In this case, magnetized coils C-9 to C-12 are arranged in the third row of the first surface M1, facing the positive direction of the X-axis, in the order of magnetized coil C-9, magnetized coil C-10, magnetized coil C-11, and magnetized coil C-12. In this case, magnetized coils C-13 to C-16 are arranged in the fourth row of the first surface M1, facing the positive direction of the X-axis, in the order of magnetized coil C-13, magnetized coil C-14, magnetized coil C-15, and magnetized coil C-16. In this case, magnetized coils C-17 to C-20 are arranged in the fifth row of the first surface M1, facing the positive direction of the X-axis, in the order of magnetized coil C-17, magnetized coil C-18, magnetized coil C-19, and magnetized coil C-20. In this case, magnetized coils C-21 to C-24 are arranged in the sixth row of the first surface M1 in the positive direction of the X-axis in the order of magnetized coil C-21, magnetized coil C-22, magnetized coil C-23, and magnetized coil C-24. Note that the arrangement of the 24 magnetized coils C on the first surface M1 may be other than this matrix arrangement. Furthermore, when there is only one magnetized coil C arranged on the first surface M1, the magnetized coil C may be arranged in any position on the first surface M1.
磁化コイルCは、第1面M1に配置されている状態において電流が流された場合に、第1面M1を貫く磁界を発生させることが可能なコイルであれば、如何なるコイルであってもよい。図2に示した例では、磁化コイルCは、磁化コイルCが配置される面とほぼ平行なコイル面を有するスパイラルコイルである。ここで、磁化コイルCのコイル面は、磁化コイルCとして巻回された導体と、磁化コイルCが有する開口部とを含む厚みを持った仮想的な平面のことである。 The magnetized coil C may be any coil that is capable of generating a magnetic field that penetrates the first surface M1 when a current is passed through it while it is placed on the first surface M1. In the example shown in Figure 2, the magnetized coil C is a spiral coil with a coil surface that is approximately parallel to the surface on which the magnetized coil C is placed. Here, the coil surface of the magnetized coil C is an imaginary plane with a thickness that includes the conductor wound as the magnetized coil C and the opening that the magnetized coil C has.
第1面M1に配置された24個の磁化コイルCのそれぞれに電流が流れた場合、これら24個の磁化コイルCは、第1面M1を貫く磁界を発生させる。換言すると、当該場合、24個の磁化コイルCにより発生された磁界を表す磁束が第1面M1を貫く。以下では、一例として、Z軸の正方向に向かって磁界が第1面M1を貫くと可変磁束磁石VMの磁力が増加し、Z軸の負方向に向かって磁界が第1面M1を貫くと可変磁束磁石VMの磁力が減少する場合について説明する。この場合、ある磁化コイルCがZ軸の正方向に向かって第1面M1を貫く磁界を発生させた場合、可変磁束磁石VMが有する領域のうちZ軸方向において当該磁化コイルCのコイル面と重なる領域の磁力が変化する。その結果、可変磁束磁石VMにおいて当該領域の磁力が増加する(すなわち、当該領域の増磁が行われる)。一方、ある磁化コイルCがZ軸の負方向に向かって第1面M1を貫く磁界を発生させた場合、可変磁束磁石VMが有する領域のうちZ軸方向において当該磁化コイルCと重なる領域の磁力が変化する。その結果、可変磁束磁石VMにおいて当該領域の磁力が減少する(すなわち、当該領域の減磁が行われる)。 When current flows through each of the 24 magnetized coils C arranged on the first surface M1, these 24 magnetized coils C generate a magnetic field that penetrates the first surface M1. In other words, in this case, magnetic flux representing the magnetic field generated by the 24 magnetized coils C penetrates the first surface M1. Below, as an example, we will explain a case where the magnetic force of the variable flux magnet VM increases when the magnetic field penetrates the first surface M1 in the positive direction of the Z axis, and decreases when the magnetic field penetrates the first surface M1 in the negative direction of the Z axis. In this case, when a magnetized coil C generates a magnetic field that penetrates the first surface M1 in the positive direction of the Z axis, the magnetic force of the region of the variable flux magnet VM that overlaps with the coil surface of the magnetized coil C in the Z axis direction changes. As a result, the magnetic force of that region of the variable flux magnet VM increases (i.e., the region is magnetized). On the other hand, when a magnetized coil C generates a magnetic field that penetrates the first surface M1 in the negative direction of the Z axis, the magnetic force of the area of the variable flux magnet VM that overlaps with the magnetized coil C in the Z axis direction changes. As a result, the magnetic force of that area of the variable flux magnet VM decreases (i.e., that area is demagnetized).
ここで、可変磁束磁石モジュールVMMと異なる可変磁束磁石モジュールX(例えば、従来の可変磁束磁石モジュール等)は、可変磁束磁石の側面を取り囲むように巻回された導体により構成される磁化コイルを有する。このため、当該磁化コイルにより発生する磁界の強さは、磁化コイルの中心付近と、磁化コイルの外縁付近とで異なることが多い。このような磁界の強さの違いは、当該回転電機の個体差を大きくするため、望ましくない。 Here, a variable flux magnet module X (e.g., a conventional variable flux magnet module, etc.) that is different from the variable flux magnet module VMM has a magnetization coil made up of a conductor wound around the side of the variable flux magnet. As a result, the strength of the magnetic field generated by the magnetization coil often differs between the center of the magnetization coil and the outer edge of the magnetization coil. Such differences in magnetic field strength are undesirable because they increase individual differences between the rotating electric machines.
これに対し、可変磁束磁石モジュールVMMでは、24個の磁化コイルCのそれぞれは、可変磁束磁石VMの第1面M1に配置されている。これは、第1面M1と直交する方向において、24個の磁化コイルCは、第1面M1の輪郭の内側に含まれていることを意味する。すなわち、可変磁束磁石モジュールVMMでは、第1面M1に配置する磁化コイルCのコイル面の面積は、第1面M1の面積よりも小さくすることができる。このような事情は、磁化コイルCの数に依らない。このため、可変磁束磁石モジュールVMMでは、24個の磁化コイルCのそれぞれについて、Z軸方向において磁化コイルCのコイル面を貫く磁界の強さのばらつきの度合いは、可変磁束磁石モジュールXの磁化コイルのコイル面を貫く磁界の強さのばらつきの度合いに比べて小さくなる。その結果、可変磁束磁石モジュールVMMは、個体差を小さくすることができる。これは、可変磁束磁石モジュールVMMが、可変磁束磁石モジュールVMMを備える回転電機10の個体差を小さくすることができることも意味する。なお、可変磁束磁石モジュールVMMでは、24個の磁化コイルCのうちの一部は、第1面M1と直交する方向において、第1面M1の輪郭の内側に含まれない構成であってもよい。この場合であっても、可変磁束磁石モジュールVMMでは、Z軸方向において磁化コイルCのコイル面を貫く磁界の強さのばらつきの度合いが小さくなる。その結果、この場合であっても、可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石モジュールVMM及び回転電機10の個体差を小さくすることができる。 In contrast, in the variable flux magnet module VMM, each of the 24 magnetized coils C is arranged on the first surface M1 of the variable flux magnet VM. This means that the 24 magnetized coils C are contained within the outline of the first surface M1 in a direction perpendicular to the first surface M1. In other words, in the variable flux magnet module VMM, the area of the coil surface of the magnetized coils C arranged on the first surface M1 can be made smaller than the area of the first surface M1. This situation is independent of the number of magnetized coils C. Therefore, in the variable flux magnet module VMM, for each of the 24 magnetized coils C, the degree of variation in the strength of the magnetic field penetrating the coil surface of the magnetized coil C in the Z-axis direction is smaller than the degree of variation in the strength of the magnetic field penetrating the coil surface of the magnetized coils of the variable flux magnet module X. As a result, the variable flux magnet module VMM can reduce individual variations. This also means that the variable flux magnet module VMM can reduce individual variations in rotating electric machines 10 equipped with the variable flux magnet module VMM. Note that in the variable flux magnet module VMM, some of the 24 magnetized coils C may be configured not to be included inside the outline of the first surface M1 in the direction perpendicular to the first surface M1. Even in this case, the variable flux magnet module VMM reduces the degree of variation in the strength of the magnetic field that penetrates the coil surfaces of the magnetized coils C in the Z-axis direction. As a result, even in this case, the variable flux magnet module VMM can reduce individual variations in the variable flux magnet module VMM and the rotating electric machines 10.
また、可変磁束磁石モジュールVMMにおいて、可変磁束磁石VMの磁力の変化量は、第1面M1に配置する磁化コイルCの数、第1面M1に配置する個々の磁化コイルCのコイル面の面積、Z軸の正方向に向かって第1面M1を貫く磁界を発生させる磁化コイルCの数、Z軸の負方向に向かって第1面M1を貫く磁界を発生させる磁化コイルCの数、磁界を発生させない磁化コイルCの数等を変化させることによって調整することができる。 Furthermore, in the variable flux magnet module VMM, the amount of change in the magnetic force of the variable flux magnet VM can be adjusted by changing the number of magnetizing coils C arranged on the first surface M1, the area of the coil surface of each magnetizing coil C arranged on the first surface M1, the number of magnetizing coils C that generate a magnetic field that penetrates the first surface M1 in the positive direction of the Z axis, the number of magnetizing coils C that generate a magnetic field that penetrates the first surface M1 in the negative direction of the Z axis, and the number of magnetizing coils C that do not generate a magnetic field.
ここで、前述の可変磁束磁石モジュールXでは、磁化コイルに流す電流の僅かな違いによって、可変磁束磁石の磁力が大きく変化してしまうことが知られている。このため、可変磁束磁石モジュールXでは、可変磁束磁石の磁力を所望の磁力に変化させることが困難な場合があった。これは、例えば、可変磁束磁石モジュールXを備える回転電機における弱め界磁を段階的に行うことができないことを意味し、当該回転電機の効率を更に向上させることが困難な場合があった。 It is known that with the variable flux magnet module X described above, even slight differences in the current flowing through the magnetizing coil can cause large changes in the magnetic force of the variable flux magnet. For this reason, it can be difficult to change the magnetic force of the variable flux magnet to the desired magnetic force with the variable flux magnet module X. This means, for example, that field weakening cannot be performed in stages in a rotating electric machine equipped with the variable flux magnet module X, making it difficult to further improve the efficiency of the rotating electric machine.
これに対し、可変磁束磁石モジュールVMMでは、用途に応じて、第1面M1に配置される個々の磁化コイルCの大きさを調整することができる。その結果、可変磁束磁石モジュールVMMは、第1面M1に配置される磁化コイルCの数が1個であったとしても、第1面M1に配置される1個の磁化コイルCのコイル面の面積を調整することにより、可変磁束磁石VMの磁力を所望の磁力に変化させることができる。当然ながら、可変磁束磁石モジュールVMMは、第1面M1に配置される磁化コイルCの数が2個以上である場合、Z軸の正方向に向かって第1面M1を貫く磁界を発生させる磁化コイルCの数、Z軸の負方向に向かって第1面M1を貫く磁界を発生させる磁化コイルCの数、磁界を発生させない磁化コイルCの数の調整を制御によって行うことが可能である。このため、可変磁束磁石モジュールVMMは、当該場合、製造後においても、可変磁束磁石VMの磁力の変化量を調整することができる。 In contrast, the variable flux magnet module VMM allows the size of each magnetized coil C arranged on the first surface M1 to be adjusted depending on the application. As a result, even if the variable flux magnet module VMM has only one magnetized coil C arranged on the first surface M1, the magnetic force of the variable flux magnet VM can be changed to the desired magnetic force by adjusting the area of the coil surface of the single magnetized coil C arranged on the first surface M1. Naturally, if the variable flux magnet module VMM has two or more magnetized coils C arranged on the first surface M1, it is possible to control and adjust the number of magnetized coils C that generate a magnetic field that penetrates the first surface M1 in the positive direction of the Z axis, the number of magnetized coils C that generate a magnetic field that penetrates the first surface M1 in the negative direction of the Z axis, and the number of magnetized coils C that do not generate a magnetic field. Therefore, in this case, the variable flux magnet module VMM can adjust the amount of change in the magnetic force of the variable flux magnet VM even after manufacture.
図2及び図3に示した例では、24個の磁化コイルCそれぞれのコイル面の面積は、互いにほぼ同じである。なお、24個の磁化コイルCのうちの一部又は全部のコイル面の面積は、互いに異なる構成であってもよい。 In the example shown in Figures 2 and 3, the areas of the coil surfaces of the 24 magnetization coils C are approximately the same. However, the areas of the coil surfaces of some or all of the 24 magnetization coils C may be different from each other.
また、図2及び図3に示した例では、各磁化コイルCは、第1面M1と接触している。各磁化コイルCが第1面M1と接触している場合、各磁化コイルCが発生させた磁界のほぼ全てが第1面M1を貫くことになる。このため、可変磁束磁石モジュールVMMは、各磁化コイルCが第1面M1と接触している場合、可変磁束磁石VMの変磁を、精密に行いやすくなる。すなわち、当該場合、可変磁束磁石モジュールVMMは、個体差を、より確実に小さくすることができる。例えば、各磁化コイルCは、接着剤等によって第1面M1に動かないように固定することにより、第1面M1と接触するように第1面M1に配置させることができる。なお、24個の磁化コイルCのうちの一部又は全部は、第1面M1から離間していてもよい。この場合、第1面M1から離間させる磁化コイルCは、例えば、各種の治具等により第1面M1に配置される。 In the example shown in Figures 2 and 3, each magnetized coil C is in contact with the first surface M1. When each magnetized coil C is in contact with the first surface M1, almost all of the magnetic field generated by each magnetized coil C penetrates the first surface M1. Therefore, when each magnetized coil C is in contact with the first surface M1, the variable flux magnet module VMM can more accurately change the magnetization of the variable flux magnet VM. In other words, in this case, the variable flux magnet module VMM can more reliably reduce individual variations. For example, each magnetized coil C can be positioned on the first surface M1 so as to be in contact with the first surface M1 by fixing it to the first surface M1 with adhesive or the like. Note that some or all of the 24 magnetized coils C may be spaced apart from the first surface M1. In this case, the magnetized coils C that are spaced apart from the first surface M1 are positioned on the first surface M1 using, for example, various jigs or the like.
また、図2及び図3に示した例では、24個の磁化コイルCのそれぞれとして巻回されている導体は、互いに重なっていない。ここで、以下では、説明の便宜上、可変磁束磁石VMが有する領域のうち、Z軸方向において、ある磁化コイルCと重なる領域(すなわち、当該磁化コイルCのコイル面と重なる領域)を、当該磁化コイルCの変磁領域と称して説明する。すなわち、当該例では、24個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域は、重なっていない。この場合、ある磁化コイルCの変磁領域を貫く磁界と、他の磁化コイルCの変磁領域を貫く磁界とは、互いに強め合ったり弱め合ったりしづらい。その結果、可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石VMの磁力を変化させる制御が、複雑になってしまうことを抑制することができる。 Furthermore, in the example shown in Figures 2 and 3, the conductors wound as each of the 24 magnetized coils C do not overlap one another. Hereinafter, for ease of explanation, among the regions of the variable magnetic flux magnet VM, the region that overlaps with a certain magnetized coil C in the Z-axis direction (i.e., the region that overlaps with the coil surface of that magnetized coil C) will be referred to as the magnetization change region of that magnetization coil C. In other words, in this example, the magnetization change regions of the 24 magnetization coils C do not overlap. In this case, the magnetic field that penetrates the magnetization change region of a certain magnetization coil C and the magnetic field that penetrates the magnetization change region of another magnetization coil C are unlikely to strengthen or weaken each other. As a result, the variable magnetic flux magnet module VMM can prevent the control of changing the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM from becoming complicated.
また、図2及び図3に示したように、24個の磁化コイルCのそれぞれが互いに隣接している場合、可変磁束磁石モジュールVMMでは、24個の磁化コイルCのそれぞれとして巻回されている導体の内部における渦電流の発生を抑制することができる。すなわち、当該場合、可変磁束磁石モジュールVMMは、渦電流損失を低減することができる。 Furthermore, as shown in Figures 2 and 3, when the 24 magnetized coils C are adjacent to each other, the variable magnetic flux magnet module VMM can suppress the generation of eddy currents inside the conductors wound as each of the 24 magnetized coils C. In other words, in this case, the variable magnetic flux magnet module VMM can reduce eddy current loss.
<可変磁束磁石モジュールの構成の変形例1>
以下、図4を参照し、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例1について説明する。当該変形例1では、24個の磁化コイルCのうちの一部又は全部について、磁化コイルCとして巻回されている導体は、部分的に互いに重なってもよい。以下では、一例として、24個の磁化コイルCの全部について、磁化コイルCとして巻回されている導体が、部分的に互いに重なっている場合について説明する。図4は、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例1を示す斜視図である。なお、当該変形例1に係る可変磁束磁石モジュールVMMの構成のうち、24個の磁化コイルCの全部について、磁化コイルCとして巻回されている導体が、部分的に互いに重なっている構成以外の構成については、図2及び図3において説明した構成と同様の構成であるため、説明を省略する。
<Variation 1 of the configuration of the variable magnetic flux magnet module>
Below, with reference to FIG. 4 , a first modified example of the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM will be described. In this first modified example, the conductors wound as the magnetization coils C for some or all of the 24 magnetization coils C may partially overlap each other. As an example, below, a case will be described in which the conductors wound as the magnetization coils C for all of the 24 magnetization coils C partially overlap each other. FIG. 4 is a perspective view showing a first modified example of the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM. Note that the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM according to this first modified example, other than the configuration in which the conductors wound as the magnetization coils C for all of the 24 magnetization coils C partially overlap each other, is the same as the configuration described in FIGS. 2 and 3 , and therefore description thereof will be omitted.
例えば、図4では、磁化コイルC-1として巻回されている導体の一部は、磁化コイルC-2として巻回されている導体の一部と、磁化コイルC-5として巻回されている導体の一部とのそれぞれと重なっている。また、例えば、図4では、磁化コイルC-2として巻回されている導体の一部は、磁化コイルC-1として巻回されている導体の一部と、磁化コイルC-3として巻回されている導体の一部と、磁化コイルC-6として巻回されている導体の一部とのそれぞれと重なっている。すなわち、図4では、24個の磁化コイルCのそれぞれとして巻回されている導体の一部は、隣接する磁化コイルCとして巻回されている導体の一部と重なっている。これにより、可変磁束磁石モジュールVMMは、24個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域の大きさを大きくすることができる。換言すると、可変磁束磁石モジュールVMMは、第1面M1の領域のうち24個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域以外の領域の面積を小さくすることができる。 For example, in FIG. 4, a portion of the conductor wound as magnetizing coil C-1 overlaps with a portion of the conductor wound as magnetizing coil C-2 and a portion of the conductor wound as magnetizing coil C-5. Also, for example, in FIG. 4, a portion of the conductor wound as magnetizing coil C-2 overlaps with a portion of the conductor wound as magnetizing coil C-1, a portion of the conductor wound as magnetizing coil C-3, and a portion of the conductor wound as magnetizing coil C-6. In other words, in FIG. 4, a portion of the conductor wound as each of the 24 magnetizing coils C overlaps with a portion of the conductor wound as an adjacent magnetizing coil C. This allows the variable flux magnet module VMM to increase the size of the magnetization region of each of the 24 magnetization coils C. In other words, the variable flux magnet module VMM can reduce the area of the region of the first surface M1 other than the magnetization region of each of the 24 magnetization coils C.
<可変磁束磁石モジュールの構成の変形例2>
以下、図5を参照し、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例2について説明する。当該変形例2では、24個の磁化コイルCのうちの一部又は全部について、磁化コイルCのコイル面は、部分的に互いに重なる構成であってもよい。以下では、一例として、24個の磁化コイルCの全部について、磁化コイルCのコイル面が、部分的に互いに重なっている場合について説明する。図5は、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例2を示す斜視図である。なお、当該変形例2に係る可変磁束磁石モジュールVMMの構成のうち、24個の磁化コイルCの全部について、磁化コイルCのコイル面が、部分的に互いに重なっている構成以外の構成については、図2及び図3において説明した構成と同様の構成であるため、説明を省略する。
<Variation 2 of the configuration of the variable magnetic flux magnet module>
Below, a second modified example of the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM will be described with reference to FIG. 5 . In this second modified example, the coil surfaces of some or all of the 24 magnetization coils C may be configured to partially overlap each other. As an example, below, a case will be described in which the coil surfaces of all 24 magnetization coils C partially overlap each other. FIG. 5 is a perspective view showing a second modified example of the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM. Note that the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM according to this second modified example, other than the configuration in which the coil surfaces of the magnetization coils C partially overlap each other for all 24 magnetization coils C, is the same as the configuration described in FIGS. 2 and 3 , and therefore description thereof will be omitted.
例えば、図5では、磁化コイルC-1のコイル面の一部は、磁化コイルC-2のコイル面の一部と、磁化コイルC-5のコイル面の一部とのそれぞれと重なっている。また、例えば、図5では、磁化コイルC-2のコイル面の一部は、磁化コイルC-1のコイル面の一部と、磁化コイルC-3のコイル面の一部と、磁化コイルC-6のコイル面の一部とのそれぞれと重なっている。すなわち、図5では、24個の磁化コイルCそれぞれのコイル面の一部は、隣接する磁化コイルCのコイル面の一部と重なっている。これにより、可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石モジュールVMMの個体差を大きくしない限り、24個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域の大きさを大きくすることができる。換言すると、可変磁束磁石モジュールVMMは、第1面M1の領域のうち24個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域以外の領域の面積を小さくすることができる。また、図5に示した可変磁束磁石モジュールVMMの構成では、第1面M1への複数の磁化コイルCの配置の自由度を向上させることができる。 For example, in FIG. 5, a portion of the coil surface of magnetized coil C-1 overlaps with a portion of the coil surface of magnetized coil C-2 and a portion of the coil surface of magnetized coil C-5. Also, for example, in FIG. 5, a portion of the coil surface of magnetized coil C-2 overlaps with a portion of the coil surface of magnetized coil C-1, a portion of the coil surface of magnetized coil C-3, and a portion of the coil surface of magnetized coil C-6. That is, in FIG. 5, a portion of the coil surface of each of the 24 magnetized coils C overlaps with a portion of the coil surface of an adjacent magnetized coil C. This allows the variable flux magnet module VMM to increase the size of the magnetization region of each of the 24 magnetized coils C, as long as the individual differences between variable flux magnet modules VMM are not increased. In other words, the variable flux magnet module VMM can reduce the area of the region of the first surface M1 other than the magnetization region of each of the 24 magnetized coils C. Furthermore, the configuration of the variable flux magnet module VMM shown in Figure 5 allows for greater freedom in arranging multiple magnetizing coils C on the first surface M1.
<可変磁束磁石モジュールの構成の変形例3>
以下、図6を参照し、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例3について説明する。当該変形例3では、可変磁束磁石モジュールVMMにおいて、第1面M1には、第1面M1に仮想的に配置された白黒のチェッカーボードパターンの白又は黒の領域が変磁領域となるように、複数の磁化コイルCが配置されてもよい。図6は、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例3を示す斜視図である。図6に示した例では、可変磁束磁石モジュールVMMは、24個の磁化コイルCに代えて、12個の磁化コイルCを備えている。なお、当該変形例3に係る可変磁束磁石モジュールVMMの構成のうち、当該チェッカーボードパターンの白又は黒の領域が変磁領域となるように、複数の磁化コイルCが第1面M1に配置されている構成以外の構成については、図2及び図3において説明した構成と同様の構成であるため、説明を省略する。
<Variation 3 of the configuration of the variable magnetic flux magnet module>
Below, a third variation of the configuration of the variable flux magnet module VMM will be described with reference to FIG. 6 . In this third variation, a plurality of magnetizing coils C may be arranged on the first surface M1 of the variable flux magnet module VMM so that the white or black regions of a virtual black and white checkerboard pattern arranged on the first surface M1 become magnetized regions. FIG. 6 is a perspective view showing the third variation of the configuration of the variable flux magnet module VMM. In the example shown in FIG. 6 , the variable flux magnet module VMM includes 12 magnetizing coils C instead of 24 magnetizing coils C. Note that the configuration of the variable flux magnet module VMM according to this third variation is the same as the configuration described in FIGS. 2 and 3 , except for the configuration in which a plurality of magnetizing coils C are arranged on the first surface M1 so that the white or black regions of the checkerboard pattern become magnetized regions, and therefore description thereof will be omitted.
<可変磁束磁石モジュールの構成の変形例4>
以下、図7を参照し、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例4について説明する。当該変形例4では、第1面M1に加えて、第1面M1と異なる第2面M2上にも1個以上の磁化コイルCが配置される構成であってもよい。以下では、一例として、第2面M2が、第1面M1と対向する面、すなわち、可変磁束磁石VMが有する面のうちZ軸の負方向側の面である場合について説明する。なお、第2面M2は、可変磁束磁石VMが有する面のうち、第1面M1と、可変磁束磁石VMが有する面のうちZ軸の負方向側の面との2つの面以外の他の面であってもよい。図7は、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例4を示す斜視図である。
<Fourth modified example of variable magnetic flux magnet module configuration>
Below, with reference to FIG. 7 , a fourth modified example of the configuration of the variable flux magnet module VMM will be described. In this fourth modified example, in addition to the first surface M1, one or more magnetizing coils C may be arranged on a second surface M2 different from the first surface M1. Below, as an example, a case will be described in which the second surface M2 is the surface facing the first surface M1, i.e., the surface of the variable flux magnet VM on the negative side of the Z axis. Note that the second surface M2 may be a surface of the variable flux magnet VM other than the first surface M1 and the surface of the variable flux magnet VM on the negative side of the Z axis. FIG. 7 is a perspective view showing the fourth modified example of the configuration of the variable flux magnet module VMM.
図7に示した可変磁束磁石VMは、第1面M1に24個の磁化コイルCが配置されているとともに、第2面M2上にも24個の磁化コイルCが配置されている。ここで、当該可変磁束磁石VMにおいて、Z軸方向において重なり合う2つの磁化コイルCは、互いに同じ方向に磁界が発生するように電流が流されることにより、これら2つの磁化コイルCの変磁領域の磁力の変化量を、大きくすることができる。なお、当該可変磁束磁石VMにおいて、Z軸方向において重なり合う2つの磁化コイルCは、1本の導体によって構成されてもよく、互いに別々の導体によって構成されてもよい。また、第2面M2への1個以上の磁化コイルCの配置は、第1面M1に配置される24個の磁化コイルCと同様であってもよく、異なっていてもよい。 The variable magnetic flux magnet VM shown in FIG. 7 has 24 magnetized coils C arranged on the first surface M1, and 24 magnetized coils C arranged on the second surface M2. Here, in this variable magnetic flux magnet VM, two magnetized coils C that overlap in the Z-axis direction are passed through with current so that they generate magnetic fields in the same direction, thereby increasing the amount of change in magnetic force in the magnetized regions of these two magnetized coils C. Note that in this variable magnetic flux magnet VM, the two magnetized coils C that overlap in the Z-axis direction may be composed of a single conductor, or may be composed of separate conductors. Furthermore, the arrangement of one or more magnetized coils C on the second surface M2 may be the same as or different from the 24 magnetized coils C arranged on the first surface M1.
なお、第1面M1へのN個の磁化コイルCの配置は、図3~図7のそれぞれに示した配置の組み合わせであってもよく、他の如何なる配置であってもよい。また、第2面M2への1個以上の磁化コイルCの配置も、図3~図7のそれぞれに示した配置の組み合わせであってもよく、他の如何なる配置であってもよい。 The arrangement of the N magnetizing coils C on the first surface M1 may be a combination of the arrangements shown in each of Figures 3 to 7, or any other arrangement. The arrangement of one or more magnetizing coils C on the second surface M2 may be a combination of the arrangements shown in each of Figures 3 to 7, or any other arrangement.
<可変磁束磁石モジュールの構成の変形例5>
以下、図8を参照し、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例5について説明する。当該変形例5では、可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石VMと、24個の磁化コイルCとに加えて、固定磁石MGを備える。図8は、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例5を示す斜視図である。
<Fifth modified example of variable magnetic flux magnet module configuration>
Below, a fifth variation of the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM will be described with reference to Fig. 8. In this fifth variation, the variable magnetic flux magnet module VMM includes a fixed magnet MG in addition to a variable magnetic flux magnet VM and 24 magnetized coils C. Fig. 8 is a perspective view showing the fifth variation of the configuration of the variable magnetic flux magnet module VMM.
固定磁石MGは、磁界の印加によって磁力がほとんど変化しない永久磁石であれば、如何なる磁石であってもよい。図8に示した例では、固定磁石MGは、平板矩形状の磁石である。なお、固定磁石MGの形状は、平板矩形状に代えて、他の形状であってもよい。 The fixed magnet MG can be any permanent magnet whose magnetic force changes little when a magnetic field is applied. In the example shown in Figure 8, the fixed magnet MG is a flat, rectangular magnet. However, the shape of the fixed magnet MG may be other shapes instead of a flat, rectangular shape.
固定磁石MGは、可変磁束磁石VMと24個の磁化コイルCとが積層される方向において、可変磁束磁石VMを挟んで24個の磁化コイルCと反対側に配置される。図8に示した例では、固定磁石MGは、Z軸方向において、24個の磁化コイルCの少なくとも一部と重なるように、可変磁束磁石VMを挟んで24個の磁化コイルCと反対側に配置される。例えば、固定磁石MGは、図8に示したように、可変磁束磁石VMの第2面M2上に配置される。図8に示した例では、固定磁石MGは、可変磁束磁石VMと接触している。なお、固定磁石MGは、可変磁束磁石VMと離間していてもよい。また、この場合、固定磁石MGが有する面のうち、可変磁束磁石VM側の面は、可変磁束磁石VMの第2面M2と平行であってもよく、可変磁束磁石VMの第2面M2と非平行であってもよい。 The fixed magnet MG is arranged on the opposite side of the 24 magnetized coils C across the variable flux magnet VM in the direction in which the variable flux magnet VM and the 24 magnetized coils C are stacked. In the example shown in FIG. 8 , the fixed magnet MG is arranged on the opposite side of the 24 magnetized coils C across the variable flux magnet VM in the Z-axis direction so as to overlap with at least a portion of the 24 magnetized coils C. For example, as shown in FIG. 8 , the fixed magnet MG is arranged on the second surface M2 of the variable flux magnet VM. In the example shown in FIG. 8 , the fixed magnet MG is in contact with the variable flux magnet VM. Note that the fixed magnet MG may also be spaced apart from the variable flux magnet VM. In this case, the surface of the fixed magnet MG facing the variable flux magnet VM may be parallel to the second surface M2 of the variable flux magnet VM or may be non-parallel to the second surface M2 of the variable flux magnet VM.
このように、可変磁束磁石モジュールVMMが固定磁石MGを備えることにより、可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石VMの磁力と固定磁石MGの磁力とを合わせた磁力を、可変磁束磁石モジュールの磁力とすることができる。その結果、可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石VMの磁力を変化させることが可能な範囲(磁力の大きさについての範囲)を、固定磁石MGによって調整することができる。 In this way, by including a fixed magnet MG in the variable flux magnet module VMM, the variable flux magnet module VMM can use the combined magnetic force of the variable flux magnet VM and the magnetic force of the fixed magnet MG as the magnetic force of the variable flux magnet module. As a result, the variable flux magnet module VMM can use the fixed magnet MG to adjust the range over which the magnetic force of the variable flux magnet VM can be changed (the range of magnetic force magnitude).
<可変磁束磁石モジュールの構成の変形例6>
以下、可変磁束磁石モジュールVMMの構成の変形例6について説明する。当該変形例6では、可変磁束磁石モジュールVMMは、可変磁束磁石VMと、24個の磁化コイルCとに加えて、磁性体MBを備える。
<Variation 6 of the configuration of the variable magnetic flux magnet module>
The following describes a sixth modification of the configuration of the variable flux magnet module VMM. In this sixth modification, the variable flux magnet module VMM includes a magnetic body MB in addition to the variable flux magnet VM and 24 magnetized coils C.
磁性体MBは、本実施形態において、磁化されていない磁性体であり、例えば、フェライト等である。すなわち、本実施形態では、磁化されていない磁性体と、固定磁石MGのような磁化された磁性体とを区別する。磁性体MBは、可変磁束磁石VMの表面の少なくとも一部を覆う磁性体である。以下では、一例として、磁性体MBが、第1面M1に配置された24個の磁化コイルCとともに可変磁束磁石VMを収容する凹部CCを有する直方体形状の磁性体である場合について説明する。なお、磁性体MBは、複数の磁性体片により構成されてもよく、単一の磁性体片により構成されてもよい。図9は、第1面M1に配置された24個の磁化コイルCとともに可変磁束磁石VMが磁性体MBの凹部CCに収容されている様子の一例を示す図である。図10は、図9に示した磁性体MBの凹部CCから可変磁束磁石VMが取り出されている様子の一例を示す図である。ただし、図9及び図10では、図が煩雑になるのを防ぐため、24個の磁化コイルCを、3個の磁化コイルCによって示している。 In this embodiment, the magnetic body MB is an unmagnetized magnetic body, such as ferrite. That is, in this embodiment, a distinction is made between an unmagnetized magnetic body and a magnetized magnetic body such as the fixed magnet MG. The magnetic body MB covers at least a portion of the surface of the variable flux magnet VM. The following describes, as an example, a rectangular parallelepiped magnetic body having a recess CC that houses the variable flux magnet VM along with 24 magnetized coils C arranged on the first surface M1. Note that the magnetic body MB may be composed of multiple magnetic body pieces or a single magnetic body piece. Figure 9 is a diagram showing an example of the variable flux magnet VM housed in the recess CC of the magnetic body MB along with 24 magnetized coils C arranged on the first surface M1. Figure 10 is a diagram showing an example of the variable flux magnet VM being removed from the recess CC of the magnetic body MB shown in Figure 9. However, in Figures 9 and 10, to avoid cluttering the diagrams, the 24 magnetization coils C are shown as three magnetization coils C.
図9に示したように、可変磁束磁石VMが磁性体MBによって覆われている場合、第1面M1に配置された磁化コイルCとして巻回されている導体の内部には、磁束がほぼ(又は全く)通らないようになる。その結果、可変磁束磁石モジュールVMMは、第1面M1に配置された磁化コイルCとして巻回されている導体の内部における渦電流の発生を抑制することができる。すなわち、当該場合、可変磁束磁石モジュールVMMは、渦電流損失を低減することができる。 As shown in FIG. 9, when the variable magnetic flux magnet VM is covered by the magnetic body MB, almost no (or no) magnetic flux passes through the inside of the conductor wound as the magnetized coil C arranged on the first surface M1. As a result, the variable magnetic flux magnet module VMM can suppress the generation of eddy currents inside the conductor wound as the magnetized coil C arranged on the first surface M1. In other words, in this case, the variable magnetic flux magnet module VMM can reduce eddy current loss.
なお、可変磁束磁石モジュールVMMが固定磁石MGを更に備える場合、可変磁束磁石VMは、固定磁石MGとともに磁性体MBの凹部CCに収容される構成であってもよく、固定磁石MGと別々に磁性体MBに収容される構成であってもよい。可変磁束磁石VMが固定磁石MGと別々に磁性体MBに収容される場合、磁性体MBは、可変磁束磁石VMを収容する凹部CCと、固定磁石MGを収容する凹部を有する。 Note that if the variable flux magnet module VMM further includes a fixed magnet MG, the variable flux magnet VM may be configured to be housed in the recess CC of the magnetic body MB together with the fixed magnet MG, or may be configured to be housed in the magnetic body MB separately from the fixed magnet MG. If the variable flux magnet VM is housed in the magnetic body MB separately from the fixed magnet MG, the magnetic body MB has a recess CC that houses the variable flux magnet VM and a recess that houses the fixed magnet MG.
<制御装置が可変磁束磁石モジュールを制御する処理>
以下、図11を参照し、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理について説明する。図11は、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理の流れの一例を示す図である。なお、可変磁束磁石モジュールVMMは、以下において説明する制御装置20の処理のうちの少なくとも一部を実行する制御部を備える構成であってもよい。また、可変磁束磁石モジュールVMMは、制御装置20と一体に構成されてもよい。この場合、制御装置20は、可変磁束磁石モジュールVMMの制御部として機能する。また、本実施形態では、回転電機10を回転させるためのPWM制御を制御装置20が行う処理については、説明を省略する。以下では、一例として、図11に示したステップS110の処理が行われるよりも前のタイミングにおいて、制御装置20が回転電機10を回転させ始めている場合について説明する。また、以下では、一例として、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの磁力の初期値を示す情報が磁力情報として制御装置20の図示しない記憶部に記憶されている場合について説明する。制御装置20は、例えば、図11に示したフローチャートの処理を、回転電機10の回転を停止させるまで繰り返し行う。
<Process by which the control device controls the variable flux magnet module>
The process by which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM will be described below with reference to FIG. 11 . FIG. 11 is a diagram showing an example of the flow of the process by which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM. The variable flux magnet module VMM may be configured to include a control unit that executes at least some of the processes of the control device 20 described below. The variable flux magnet module VMM may also be configured integrally with the control device 20. In this case, the control device 20 functions as a control unit for the variable flux magnet module VMM. In this embodiment, the process by which the control device 20 performs PWM control to rotate the rotating electric machine 10 will not be described. The following describes, as an example, a case in which the control device 20 starts rotating the rotating electric machine 10 at a timing before the process of step S110 shown in FIG. 11 is performed. The following describes, as an example, a case in which information indicating the initial value of the magnetic force of the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM is stored as magnetic force information in a storage unit (not shown) of the control device 20. The control device 20 repeatedly performs the process of the flowchart shown in FIG. 11, for example, until the rotation of the rotating electrical machine 10 is stopped.
制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS110)。ここで、ステップS110において、制御装置20は、例えば、回転電機10が備える図示しないホールセンサから、所定のサンプリング周期で出力信号を取得する。当該出力信号を取得した場合、制御装置20は、取得した出力信号に基づいて、回転電機10の回転数を特定する。当該出力信号に基づく当該回転数の特定方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。 The control device 20 determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S110). Here, in step S110, the control device 20 acquires an output signal at a predetermined sampling period, for example, from a Hall sensor (not shown) provided in the rotating electric machine 10. If the output signal is acquired, the control device 20 determines the rotation speed of the rotating electric machine 10 based on the acquired output signal. The method for determining the rotation speed based on the output signal may be a known method or a method to be developed in the future.
制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であると判定した場合(ステップS110-YES)、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報に基づいて、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの現在の磁力を特定し、特定した磁力が第2磁力であるか否かを判定する(ステップS120)。 If the control device 20 determines that the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S110-YES), it identifies the current magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM of the variable magnetic flux magnet module VMM based on the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20, and determines whether the identified magnetic force is the second magnetic force (step S120).
制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力であると判定した場合(ステップS120-YES)、ステップS110に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 If the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is the second magnetic force (step S120 - YES), it transitions to step S110 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
一方、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力ではないと判定した場合(ステップS120-NO)、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの減磁を行う(ステップS130)。この際、制御装置20は、24個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域をZ軸の負方向に向かって磁束が貫くように、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、ステップS130において、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの減磁を行う。なお、ステップS130において制御装置20が24個の磁化コイルCのそれぞれに流す電流の大きさは、例えば、可変磁束磁石VMの正味の磁力が第2磁力となるように、事前のシミュレーション、電磁気学の理論計算、実験によるトライアンドエラーの繰り返し等によって決められるが、他の方法により決められてもよい。ステップS130の処理が行われた後、制御装置20は、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報を、第2磁力を示す磁力情報に更新する。そして、制御装置20は、ステップS110に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 On the other hand, if the control device 20 determines that the magnetic force of the variable flux magnet VM is not the second magnetic force (step S120-NO), it demagnetizes the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM (step S130). At this time, the control device 20 passes current through each of the 24 magnetized coils C so that the magnetic flux passes through the magnetized region of each of the 24 magnetized coils C in the negative direction of the Z axis. As a result, the control device 20 demagnetizes the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM in step S130. Note that the magnitude of the current passed by the control device 20 to each of the 24 magnetized coils C in step S130 is determined, for example, by prior simulation, theoretical calculations in electromagnetics, repeated trial and error experiments, etc., so that the net magnetic force of the variable flux magnet VM becomes the second magnetic force, but may also be determined by other methods. After the processing of step S130 is performed, the control device 20 updates the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20 to magnetic force information indicating the second magnetic force. The control device 20 then transitions to step S110, where it again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold value.
一方、制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値未満であると判定した場合(ステップS110-NO)、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報に基づいて、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの現在の磁力を特定し、特定した磁力が第1磁力であるか否かを判定する(ステップS140)。 On the other hand, if the control device 20 determines that the rotation speed of the rotating electric machine 10 is less than the predetermined threshold value (step S110-NO), it identifies the current magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM of the variable magnetic flux magnet module VMM based on the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20, and determines whether the identified magnetic force is the first magnetic force (step S140).
制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力であると判定した場合(ステップS140-YES)、ステップS110に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 If the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is the first magnetic force (step S140 - YES), it transitions to step S110 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
一方、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力ではないと判定した場合(ステップS140-NO)、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの増磁を行う(ステップS150)。この際、制御装置20は、24個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域をZ軸の正方向に向かって磁束が貫くように、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、ステップS150において、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの増磁を行う。なお、ステップS150において制御装置20が24個の磁化コイルCのそれぞれに流す電流の大きさは、例えば、可変磁束磁石VMの正味の磁力が第1磁力となるように、事前のシミュレーション、電磁気学の理論計算、実験によるトライアンドエラーの繰り返し等によって決められるが、他の方法により決められてもよい。ステップS150の処理が行われた後、制御装置20は、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報を、第1磁力を示す磁力情報に更新する。そして、制御装置20は、ステップS110に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 On the other hand, if the control device 20 determines that the magnetic force of the variable flux magnet VM is not the first magnetic force (step S140-NO), it magnetizes the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM (step S150). At this time, the control device 20 passes current through each of the 24 magnetized coils C so that the magnetic flux passes through the magnetized region of each of the 24 magnetized coils C in the positive direction of the Z axis. As a result, the control device 20 magnetizes the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM in step S150. Note that the magnitude of the current passed by the control device 20 to each of the 24 magnetized coils C in step S150 is determined, for example, by prior simulation, theoretical calculations in electromagnetics, repeated trial and error experiments, etc., so that the net magnetic force of the variable flux magnet VM is the first magnetic force, but it may also be determined by other methods. After the processing of step S150 is performed, the control device 20 updates the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20 to magnetic force information indicating the first magnetic force. The control device 20 then transitions to step S110, where it again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold value.
以上のように、制御装置20は、回転電機10の回転数に応じて、可変磁束磁石モジュールVMMが備える1個以上の磁化コイルCのそれぞれに電流を流し、可変磁束磁石VMの変磁を行う。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を所望の磁力に変化させることができる。その結果、制御装置20は、精度の高い回転電機10の弱め界磁を実現し、回転電機10の効率を向上させることができる。 As described above, the control device 20 passes current through each of one or more magnetization coils C provided in the variable magnetic flux magnet module VMM in accordance with the rotation speed of the rotating electric machine 10, thereby changing the magnetization of the variable magnetic flux magnet VM. This allows the control device 20 to change the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM to the desired magnetic force. As a result, the control device 20 can achieve highly accurate field weakening of the rotating electric machine 10, improving the efficiency of the rotating electric machine 10.
なお、制御装置20は、ステップS110において、例えば、回転電機10の回転数と、ある閾値A1と、閾値A1よりも小さな閾値A2との2つの閾値のそれぞれとの比較を行う構成であってもよい。この場合、制御装置20は、例えば、当該回転数が閾値A1以上であると判定した場合、ステップS120に遷移し、当該回転数が閾値A2未満であると判定した場合、ステップS140に遷移する。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石モジュールVMMの制御として、ヒステリシスを考慮に入れた制御を行うことができる。 In step S110, the control device 20 may be configured to compare the rotation speed of the rotating electric machine 10 with two thresholds, a certain threshold A1 and a threshold A2 that is smaller than threshold A1. In this case, if the control device 20 determines that the rotation speed is equal to or greater than threshold A1, it transitions to step S120, and if it determines that the rotation speed is less than threshold A2, it transitions to step S140. This allows the control device 20 to control the variable flux magnet module VMM while taking hysteresis into account.
<制御装置が可変磁束磁石モジュールを制御する処理の変形例1>
以下、図12を参照し、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理の変形例1について説明する。当該変形例1では、制御装置20は、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流が流れる時間が重複しないように、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石VMの変磁において磁化コイルCに流す電流の最大値を小さくすることができる。その結果、制御装置20は、制御装置20に接続される電源の大きさを小さくすることができる。図12は、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理の流れの変形例1を示す図である。なお、可変磁束磁石モジュールVMMは、以下において説明する制御装置20の処理のうちの少なくとも一部を実行する制御部を備える構成であってもよい。また、可変磁束磁石モジュールVMMは、制御装置20と一体に構成されてもよい。この場合、制御装置20は、可変磁束磁石モジュールVMMの制御部として機能する。以下では、一例として、図12に示したステップS210の処理が行われるよりも前のタイミングにおいて、制御装置20が回転電機10を回転させ始めている場合について説明する。また、以下では、一例として、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの磁力の初期値を示す情報が磁力情報として制御装置20の図示しない記憶部に記憶されている場合について説明する。制御装置20は、例えば、図12に示したフローチャートの処理を、回転電機10の回転を停止させるまで繰り返し行う。
<Modification 1 of the process in which the control device controls the variable magnetic flux magnet module>
Below, with reference to FIG. 12 , a first modified example of the process in which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM will be described. In this first modified example, the control device 20 passes current through each of the 24 magnetization coils C so that the times at which current flows through each of the 24 magnetization coils C do not overlap. This allows the control device 20 to reduce the maximum value of the current passed through the magnetization coils C when changing the magnetization of the variable flux magnet VM. As a result, the control device 20 can reduce the size of the power supply connected to the control device 20. FIG. 12 is a diagram showing a first modified example of the flow of the process in which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM. Note that the variable flux magnet module VMM may be configured to include a control unit that executes at least some of the processes of the control device 20 described below. Furthermore, the variable flux magnet module VMM may be configured integrally with the control device 20. In this case, the control device 20 functions as a control unit for the variable flux magnet module VMM. The following describes, as an example, a case where the control device 20 starts rotating the rotating electric machine 10 at a timing before the processing of step S210 shown in Fig. 12 is performed. Also, the following describes, as an example, a case where information indicating the initial value of the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM of the variable magnetic flux magnet module VMM is stored as magnetic force information in a storage unit (not shown) of the control device 20. The control device 20, for example, repeatedly performs the processing of the flowchart shown in Fig. 12 until the rotation of the rotating electric machine 10 is stopped.
制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS210)。ここで、ステップS210の処理については、図11に示したステップS110の処理と同様の処理であるため、詳細な説明を省略する。 The control device 20 determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S210). The processing of step S210 is the same as the processing of step S110 shown in FIG. 11, and therefore a detailed description thereof will be omitted.
制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であると判定した場合(ステップS210-YES)、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報に基づいて、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの現在の磁力を特定し、特定した磁力が第2磁力であるか否かを判定する(ステップS220)。 If the control device 20 determines that the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S210 - YES), it identifies the current magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM of the variable magnetic flux magnet module VMM based on the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20, and determines whether the identified magnetic force is the second magnetic force (step S220).
制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力であると判定した場合(ステップS220-YES)、ステップS210に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 If the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is the second magnetic force (step S220 - YES), it transitions to step S210 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
一方、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力ではないと判定した場合(ステップS220-NO)、可変磁束磁石モジュールVMMが備える24個の磁化コイルCのそれぞれを1個ずつ対象コイルとして選択し、選択した対象コイル毎に、ステップS240の処理を繰り返し行う(ステップS230)。なお、24個の磁化コイルCのそれぞれを1個ずつ対象コイルとして選択する順は、ランダムであってもよく、予め決められた順であってもよい。予め決められた順は、如何なる順であってもよい。 On the other hand, if the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is not the second magnetic force (step S220-NO), it selects each of the 24 magnetized coils C provided in the variable magnetic flux magnet module VMM as a target coil, and repeats the process of step S240 for each selected target coil (step S230). Note that the order in which each of the 24 magnetized coils C is selected as a target coil may be random or may be a predetermined order. The predetermined order may be any order.
ステップS230において対象コイルが選択された後、制御装置20は、選択した対象コイルに電流を流し、対象コイルの変磁領域の減磁を行う(ステップS240)。この際、制御装置20は、対象コイルの変磁領域をZ軸の負方向に向かって磁束が貫くように、対象コイルに電流を流す。これにより、制御装置20は、ステップS240において、対象コイルの変磁領域の減磁を行う。なお、ステップS240において制御装置20が対象コイルに流す電流の大きさは、例えば、24個の磁化コイルCのそれぞれの変磁領域の全ての減磁が完了した場合において可変磁束磁石VMの正味の磁力が第2磁力となるように、事前のシミュレーション、電磁気学の理論計算、実験によるトライアンドエラーの繰り返し等によって決められるが、他の方法により決められてもよい。ステップS240の処理が行われた後、制御装置20は、ステップS230に遷移し、次の対象コイルを選択する。なお、制御装置20は、ステップS230において次に対象コイルとして選択可能な未選択の磁化コイルCが存在しない場合、ステップS230~ステップS240の繰り返し処理を終了する。その後、制御装置20は、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報を、第2磁力を示す磁力情報に更新する。そして、制御装置20は、ステップS210に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 After the target coil is selected in step S230, the control device 20 passes a current through the selected target coil to demagnetize the target coil's magnetically variable region (step S240). The control device 20 passes a current through the target coil so that the magnetic flux passes through the target coil's magnetically variable region in the negative direction of the Z axis. This causes the control device 20 to demagnetize the target coil's magnetically variable region in step S240. The magnitude of the current passed through the target coil by the control device 20 in step S240 is determined, for example, through prior simulation, theoretical calculations in electromagnetics, or repeated trial-and-error experiments so that the net magnetic force of the variable flux magnet VM becomes the second magnetic force when demagnetization of all the magnetically variable regions of each of the 24 magnetized coils C is complete. However, it may be determined by other methods. After processing in step S240, the control device 20 transitions to step S230 and selects the next target coil. If there is no unselected magnetized coil C that can be selected as the next target coil in step S230, the control device 20 ends the repeated processing of steps S230 to S240. Thereafter, the control device 20 updates the magnetic force information stored in the storage unit of the control device 20 to magnetic force information indicating the second magnetic force. The control device 20 then transitions to step S210, where it again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
このように、ステップS230~ステップS240の繰り返し処理により、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を第1磁力から第2磁力まで減少させる。この際、制御装置20は、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流が流れる時間が重複しないように、2個以上の磁化コイルCのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石VMの変磁において磁化コイルCに流す電流の最大値を小さくすることができる。これは、図13を見ることにより明確に理解することができる。図13は、ステップS230~ステップS240の繰り返し処理によって制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMに流す電流の大きさの時間的な変化の一例を示すタイミングチャートである。図13に示したグラフの縦軸は、電流の大きさを示す。当該グラフの横軸は、経過時間を示す。例えば、図12に示したステップS230~ステップS240の繰り返し処理では、制御装置20が個々の対象コイルに電流を流す時間は、例えば、100マイクロ秒である。すなわち、当該グラフ上の各パルスの幅が、100マイクロ秒である。つまり、当該グラフの実線の各パルスが、24個の磁化コイルCのうちのいずれか1個の磁化コイルCに流す電流の大きさを示している。この場合、制御装置20は、2.4ミリ秒の間に、24個の磁化コイルCの全てに電流を流し終え、可変磁束磁石VMの減磁を完了する。この際、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流が流れる時間が重複しないように、2個以上の磁化コイルCのそれぞれに制御装置20が電流を流すため、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMに流す電流の最大値は、図13に示した例では、当該グラフ上に示したI1によって示される大きさである。一方、例えば、図11に示したステップS130では、制御装置20は、時刻T1~時刻T2の期間において、24個の磁化コイルCの全てに電流を流す。このため、ステップS130では、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMに流す電流の最大値は、点線のパルスの高さによって示され、当該グラフ上に示したI2によって示される大きさとなる。なお、I2は、I1のほぼ24倍である。すなわち、図12に示したフローチャートの処理を制御装置20が行う場合、制御装置20は、可変磁束磁石VMの変磁において磁化コイルCに流す電流の最大値を小さくすることができる。その結果、回転電機制御システム1では、制御装置20に接続される電源を小型化することができる。 In this way, by repeating steps S230 to S240, the control device 20 reduces the magnetic force of the variable flux magnet VM from the first magnetic force to the second magnetic force. In this process, the control device 20 passes current through two or more magnetization coils C so that the time during which current flows through each of the 24 magnetization coils C does not overlap. This allows the control device 20 to reduce the maximum value of the current passed through the magnetization coils C during the magnetization of the variable flux magnet VM. This can be clearly understood by looking at Figure 13. Figure 13 is a timing chart showing an example of the temporal change in the magnitude of the current passed by the control device 20 to the variable flux magnet module VMM by repeating steps S230 to S240. The vertical axis of the graph shown in Figure 13 represents the magnitude of the current. The horizontal axis of the graph represents the elapsed time. For example, in the repeated process of steps S230 to S240 shown in Figure 12, the time during which the control device 20 passes current through each target coil is, for example, 100 microseconds. That is, the width of each pulse on the graph is 100 microseconds. That is, each solid-line pulse on the graph indicates the magnitude of the current flowing through one of the 24 magnetized coils C. In this case, the control device 20 completes the flow of current through all 24 magnetized coils C within 2.4 milliseconds, completing the demagnetization of the variable flux magnet VM. At this time, the control device 20 flows current through two or more magnetized coils C so that the times at which current flows through each of the 24 magnetized coils C do not overlap. Therefore, in the example shown in FIG. 13 , the maximum value of the current that the control device 20 flows through the variable flux magnet module VMM is the magnitude indicated by I1 on the graph. Meanwhile, for example, in step S130 shown in FIG. 11 , the control device 20 flows current through all 24 magnetized coils C during the period from time T1 to time T2. Therefore, in step S130, the maximum value of the current that the control device 20 passes through the variable flux magnet module VMM is indicated by the height of the dotted pulse, and is the magnitude indicated by I2 on the graph. Note that I2 is approximately 24 times I1. In other words, when the control device 20 performs the processing of the flowchart shown in FIG. 12, the control device 20 can reduce the maximum value of the current that passes through the magnetizing coil C when changing the magnetization of the variable flux magnet VM. As a result, in the rotating electric machine control system 1, the power supply connected to the control device 20 can be made smaller.
一方、制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値未満であると判定した場合(ステップS210-NO)、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報に基づいて、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの現在の磁力を特定し、特定した磁力が第1磁力であるか否かを判定する(ステップS250)。 On the other hand, if the control device 20 determines that the rotation speed of the rotating electric machine 10 is less than the predetermined threshold value (step S210-NO), it identifies the current magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM of the variable magnetic flux magnet module VMM based on the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20, and determines whether the identified magnetic force is the first magnetic force (step S250).
制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力であると判定した場合(ステップS250-YES)、ステップS210に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 If the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is the first magnetic force (step S250 - YES), it transitions to step S210 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
一方、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力ではないと判定した場合(ステップS250-NO)、可変磁束磁石モジュールVMMが備える24個の磁化コイルCのそれぞれを1個ずつ対象コイルとして選択し、選択した対象コイル毎に、ステップS270の処理を繰り返し行う(ステップS260)。なお、24個の磁化コイルCのそれぞれを1個ずつ対象コイルとして選択する順は、ランダムであってもよく、予め決められた第1順であってもよい。第1順は、如何なる順であってもよい。 On the other hand, if the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is not the first magnetic force (step S250-NO), it selects each of the 24 magnetized coils C provided in the variable magnetic flux magnet module VMM as a target coil, and repeats the process of step S270 for each selected target coil (step S260). Note that the order in which each of the 24 magnetized coils C is selected as a target coil may be random, or may be a predetermined first order. The first order may be any order.
ステップS260において対象コイルが選択された後、制御装置20は、選択した対象コイルに電流を流し、対象コイルの変磁領域の増磁を行う(ステップS270)。この際、制御装置20は、対象コイルの変磁領域をZ軸の正方向に向かって磁束が貫くように、対象コイルに電流を流す。これにより、制御装置20は、ステップS270において、対象コイルの変磁領域の増磁を行う。なお、ステップS270において制御装置20が対象コイルに流す電流の大きさは、例えば、24個の磁化コイルCのそれぞれの変磁領域の全ての増磁が完了した場合において可変磁束磁石VMの正味の磁力が第1磁力となるように、事前のシミュレーション、電磁気学の理論計算、実験によるトライアンドエラーの繰り返し等によって決められるが、他の方法により決められてもよい。ステップS270の処理が行われた後、制御装置20は、ステップS260に遷移し、次の対象コイルを選択する。なお、制御装置20は、ステップS260において次に対象コイルとして選択可能な未選択の磁化コイルCが存在しない場合、ステップS260~ステップS270の繰り返し処理を終了する。その後、制御装置20は、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報を、第1磁力を示す磁力情報に更新する。そして、制御装置20は、ステップS210に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 After the target coil is selected in step S260, the control device 20 passes a current through the selected target coil to magnetize the magnetization region of the target coil (step S270). The control device 20 passes a current through the target coil so that magnetic flux passes through the target coil's magnetization region in the positive direction of the Z axis. As a result, the control device 20 magnetizes the target coil's magnetization region in step S270. The magnitude of the current passed through the target coil by the control device 20 in step S270 is determined, for example, through prior simulation, theoretical calculations in electromagnetics, or repeated trial-and-error experiments so that the net magnetic force of the variable flux magnet VM becomes the first magnetic force when the magnetization of all the magnetization regions of each of the 24 magnetized coils C is complete. However, it may be determined by other methods. After processing in step S270, the control device 20 transitions to step S260 and selects the next target coil. If there is no unselected magnetized coil C that can be selected as the next target coil in step S260, the control device 20 ends the repeated processing of steps S260 to S270. Thereafter, the control device 20 updates the magnetic force information stored in the storage unit of the control device 20 to magnetic force information indicating the first magnetic force. The control device 20 then transitions to step S210, where it again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
このように、ステップS260~ステップS270の繰り返し処理により、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を第2磁力から第1磁力まで増加させる。この際、制御装置20は、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流が流れる時間が重複しないように、2個以上の磁化コイルCのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石VMの変磁において磁化コイルCに流す電流の最大値を小さくすることができる。その結果、回転電機制御システム1では、制御装置20に接続される電源を小型化することができる。 In this way, by repeating steps S260 to S270, the control device 20 increases the magnetic force of the variable flux magnet VM from the second magnetic force to the first magnetic force. At this time, the control device 20 passes current through each of the 24 magnetized coils C so that the time during which current flows through each of the magnetized coils C does not overlap. This allows the control device 20 to reduce the maximum value of the current passed through the magnetized coils C when changing the magnetization of the variable flux magnet VM. As a result, the rotating electric machine control system 1 allows the power supply connected to the control device 20 to be made smaller.
以上のように、制御装置20は、回転電機10の回転数に応じて、可変磁束磁石モジュールVMMが備える1個以上の磁化コイルCのそれぞれに電流を流し、可変磁束磁石VMの変磁を行う。この際、制御装置20は、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流が流れる時間が重複しないように、24個の磁化コイルCのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を所望の磁力に変化させることができるとともに、制御装置20に接続される電源を小型化することができる。 As described above, the control device 20 passes current through each of the one or more magnetization coils C provided in the variable flux magnet module VMM in accordance with the rotation speed of the rotating electric machine 10, thereby changing the magnetization of the variable flux magnet VM. In this case, the control device 20 passes current through each of the 24 magnetization coils C so that the times at which current flows through each of the 24 magnetization coils C do not overlap. This allows the control device 20 to change the magnetic force of the variable flux magnet VM to the desired magnetic force, while also enabling the power supply connected to the control device 20 to be made smaller.
<制御装置が可変磁束磁石モジュールを制御する処理の変形例2>
以下、図14を参照し、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理の変形例2について説明する。当該変形例2では、24個の磁化コイルCは、2組以上のグループに分類されている。そして、当該変形例2では、制御装置20は、当該2組以上のグループに電流が流れる時間が重複しないように、当該2組以上のグループのそれぞれに電流を流す。ここで、本実施形態では、当該2組以上のグループのうちのあるグループに電流を流すと称した場合、当該グループに分類されている1個以上の磁化コイルCに電流を流すことを意味する。制御装置20は、このようなグループ毎に時間をずらして磁化コイルCに電流を流すことにより、第1面M1における24個の磁化コイルCの配置に起因する問題を解決することができる。このような問題としては、例えば、隣り合う磁化コイルC同士の磁界が打ち消し合ってしまうこと、可変磁束磁石VMを変磁することによって回転電機10の回転に発生する付加的な振動が大きくなってしまうこと等が挙げられる。例えば、24個の磁化コイルCを2個以上のグループに分類する場合において、2個以上の磁化コイルCを分類させるグループに分類する2個以上の磁化コイルC同士を、互いに隣り合わないようにすることができる。この場合、制御装置20は、例えば、24個の磁化コイルCのうち互いに隣り合う2個以上の磁化コイルCのそれぞれに電流を流す期間が重なってしまうことを抑制することができる。その結果、制御装置20は、隣り合う磁化コイルC同士の磁界が打ち消し合ってしまうことを抑制することができる。また、例えば、24個の磁化コイルCを2個以上のグループに分類する場合において、可変磁束磁石VMの変磁を行うことによって回転電機10の回転に発生する付加的な振動が大きくなってしまわないような順で各磁化コイルCに電流が流れるように、24個の磁化コイルCを当該2組以上のグループに分類することができる。この場合、制御装置20は、可変磁束磁石VMの変磁を行うことによって、回転電機10の回転に発生する付加的な振動が大きくなってしまうことを抑制することができる。なお、このような分類の仕方は、例えば、事前の実験によるトライアンドエラーにより特定される。
<Modification 2 of the process in which the control device controls the variable magnetic flux magnet module>
Hereinafter, with reference to FIG. 14 , a second variation of the process in which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM will be described. In this second variation, the 24 magnetized coils C are classified into two or more groups. In this second variation, the control device 20 passes a current through each of the two or more groups so that the times at which the current flows through the two or more groups do not overlap. In this embodiment, when a current is passed through a group among the two or more groups, it means that a current is passed through one or more magnetized coils C classified into that group. By passing a current through the magnetized coils C at different times for each group, the control device 20 can solve problems caused by the arrangement of the 24 magnetized coils C on the first surface M1. Examples of such problems include the magnetic fields of adjacent magnetized coils C canceling each other out and increasing additional vibrations that occur during the rotation of the rotating electric machine 10 due to the magnetization of the variable flux magnet VM. For example, when classifying 24 magnetized coils C into two or more groups, two or more magnetized coils C classified into each group may be arranged so that they are not adjacent to each other. In this case, the control device 20 can prevent overlapping of periods during which current flows through two or more adjacent magnetized coils C among the 24 magnetized coils C. As a result, the control device 20 can prevent magnetic fields of adjacent magnetized coils C from canceling each other out. Furthermore, when classifying 24 magnetized coils C into two or more groups, the 24 magnetized coils C may be classified into two or more groups so that current flows through each magnetized coil C in an order that prevents the additional vibrations generated in the rotation of the rotating electric machine 10 from increasing when the variable magnetic flux magnet VM is magnetized. In this case, the control device 20 can prevent the additional vibrations generated in the rotation of the rotating electric machine 10 from increasing when the variable magnetic flux magnet VM is magnetized. It should be noted that such a classification method is determined, for example, by trial and error in advance experiments.
以下では、一例として、24個の磁化コイルCが、グループG1~グループG4の4組のグループに分類されている場合について説明する。例えば、グループG1には、磁化コイルC-1、磁化コイルC-6、磁化コイルC-11、磁化コイルC-16、磁化コイルC-17、磁化コイルC-22の6個の磁化コイルCが分類されている。また、例えば、グループG2には、磁化コイルC-2、磁化コイルC-7、磁化コイルC-12、磁化コイルC-13、磁化コイルC-18、磁化コイルC-23の6個の磁化コイルCが分類されている。また、例えば、グループG3には、磁化コイルC-3、磁化コイルC-8、磁化コイルC-9、磁化コイルC-14、磁化コイルC-19、磁化コイルC-24の6個の磁化コイルCが分類されている。また、例えば、グループG4には、磁化コイルC-4、磁化コイルC-5、磁化コイルC-10、磁化コイルC-15、磁化コイルC-20、磁化コイルC-21の6個の磁化コイルCが分類されている。この場合、これら4組のグループのそれぞれにおける6個の磁化コイルC同士は、互いに隣り合っていない。従って、この場合、制御装置20は、隣り合う磁化コイルC同士の磁界が打ち消し合ってしまうことを抑制しながら、可変磁束磁石VMを変磁することができる。 The following describes, as an example, a case where 24 magnetized coils C are classified into four groups, group G1 to group G4. For example, group G1 contains six magnetized coils C: magnetized coil C-1, magnetized coil C-6, magnetized coil C-11, magnetized coil C-16, magnetized coil C-17, and magnetized coil C-22. For example, group G2 contains six magnetized coils C: magnetized coil C-2, magnetized coil C-7, magnetized coil C-12, magnetized coil C-13, magnetized coil C-18, and magnetized coil C-23. For example, group G3 contains six magnetized coils C: magnetized coil C-3, magnetized coil C-8, magnetized coil C-9, magnetized coil C-14, magnetized coil C-19, and magnetized coil C-24. Furthermore, for example, group G4 is classified into six magnetized coils C: magnetized coil C-4, magnetized coil C-5, magnetized coil C-10, magnetized coil C-15, magnetized coil C-20, and magnetized coil C-21. In this case, the six magnetized coils C in each of these four groups are not adjacent to one another. Therefore, in this case, the control device 20 can change the magnetism of the variable magnetic flux magnet VM while preventing the magnetic fields of adjacent magnetized coils C from canceling each other out.
図14は、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理の流れの変形例2を示す図である。なお、可変磁束磁石モジュールVMMは、以下において説明する制御装置20の処理のうちの少なくとも一部を実行する制御部を備える構成であってもよい。また、可変磁束磁石モジュールVMMは、制御装置20と一体に構成されてもよい。この場合、制御装置20は、可変磁束磁石モジュールVMMの制御部として機能する。以下では、一例として、図14に示したステップS310の処理が行われるよりも前のタイミングにおいて、制御装置20が回転電機10を回転させ始めている場合について説明する。また、以下では、一例として、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの磁力の初期値を示す情報が磁力情報として制御装置20の図示しない記憶部に記憶されている場合について説明する。制御装置20は、例えば、図14に示したフローチャートの処理を、回転電機10の回転を停止させるまで繰り返し行う。 Figure 14 shows a second variation of the process flow in which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM. The variable flux magnet module VMM may be configured to include a control unit that executes at least some of the processes of the control device 20 described below. The variable flux magnet module VMM may also be configured integrally with the control device 20. In this case, the control device 20 functions as the control unit for the variable flux magnet module VMM. Below, as an example, a case will be described in which the control device 20 starts rotating the rotating electric machine 10 at a timing before the process of step S310 shown in Figure 14 is performed. Below, as an example, a case will be described in which information indicating the initial value of the magnetic force of the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM is stored as magnetic force information in a memory unit (not shown) of the control device 20. The control device 20, for example, repeatedly performs the process of the flowchart shown in Figure 14 until the rotation of the rotating electric machine 10 is stopped.
制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS310)。ここで、ステップS310の処理については、図11に示したステップS110の処理と同様の処理であるため、詳細な説明を省略する。 The control device 20 determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S310). The processing of step S310 is the same as the processing of step S110 shown in FIG. 11, and therefore a detailed description thereof will be omitted.
制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であると判定した場合(ステップS310-YES)、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報に基づいて、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの現在の磁力を特定し、特定した磁力が第2磁力であるか否かを判定する(ステップS320)。 If the control device 20 determines that the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S310-YES), it identifies the current magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM of the variable magnetic flux magnet module VMM based on the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20, and determines whether the identified magnetic force is the second magnetic force (step S320).
制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力であると判定した場合(ステップS320-YES)、ステップS310に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 If the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is the second magnetic force (step S320 - YES), it transitions to step S310 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
一方、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第2磁力ではないと判定した場合(ステップS320-NO)、4組のグループのそれぞれを1組ずつ対象グループとして選択し、選択した対象グループ毎に、ステップS340の処理を繰り返し行う(ステップS330)。なお、4組のグループのそれぞれを1組ずつ対象グループとして選択する順は、ランダムであってもよく、予め決められた順であってもよい。予め決められた順は、如何なる順であってもよい。 On the other hand, if the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is not the second magnetic force (step S320-NO), it selects one of the four groups as a target group and repeats the process of step S340 for each selected target group (step S330). Note that the order in which the four groups are selected one by one as a target group may be random or may be a predetermined order. The predetermined order may be any order.
ステップS330において対象グループが選択された後、制御装置20は、対象グループに電流を流し、対象グループに含まれる6個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域の減磁を行う(ステップS340)。この際、制御装置20は、当該6個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域をZ軸の負方向に向かって磁束が貫くように、対象コイルに電流を流す。これにより、制御装置20は、ステップS340において、当該6個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域の減磁を行う。なお、ステップS340において制御装置20が対象グループに流す電流の大きさは、例えば、24個の磁化コイルCのそれぞれの変磁領域の全ての減磁が完了した場合において可変磁束磁石VMの正味の磁力が第2磁力となるように、事前のシミュレーション、電磁気学の理論計算、実験によるトライアンドエラーの繰り返し等によって決められるが、他の方法により決められてもよい。ステップS340の処理が行われた後、制御装置20は、ステップS330に遷移し、次の対象グループを選択する。なお、制御装置20は、ステップS330において次に対象グループとして選択可能な未選択のグループが存在しない場合、ステップS330~ステップS340の繰り返し処理を終了する。そして、制御装置20は、ステップS310に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 After the target group is selected in step S330, the control device 20 passes current through the target group and demagnetizes the magnetically variable regions of each of the six magnetized coils C included in the target group (step S340). In this case, the control device 20 passes current through the target coils so that magnetic flux passes through the magnetically variable regions of each of the six magnetized coils C in the negative direction of the Z axis. As a result, the control device 20 demagnetizes the magnetically variable regions of each of the six magnetized coils C in step S340. Note that the magnitude of the current passed by the control device 20 to the target group in step S340 is determined, for example, through prior simulation, theoretical calculations in electromagnetics, repeated trial and error experiments, etc., so that the net magnetic force of the variable flux magnet VM becomes the second magnetic force when demagnetization of all the magnetically variable regions of each of the 24 magnetized coils C is complete. However, it may be determined by other methods. After processing in step S340, the control device 20 transitions to step S330 and selects the next target group. If there is no unselected group that can be selected as the next target group in step S330, the control device 20 ends the repeated processing of steps S330 to S340. The control device 20 then transitions to step S310 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
このように、ステップS330~ステップS340の繰り返し処理により、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を第1磁力から第2磁力まで減少させる。この際、制御装置20は、4組のグループに電流が流れる時間が重複しないように、4組のグループのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、隣り合う磁化コイルC同士の磁界が打ち消し合ってしまうことを抑制しながら、可変磁束磁石VMを変磁することができる。すなわち、制御装置20は、第1面M1における24個の磁化コイルCの配置に起因する問題を解決することができる。 In this way, by repeating steps S330 to S340, the control device 20 reduces the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM from the first magnetic force to the second magnetic force. At this time, the control device 20 passes current through each of the four groups so that the times at which current flows through the four groups do not overlap. This allows the control device 20 to change the magnetism of the variable magnetic flux magnet VM while preventing the magnetic fields of adjacent magnetized coils C from canceling each other out. In other words, the control device 20 can solve the problems caused by the arrangement of the 24 magnetized coils C on the first surface M1.
ここで、図15は、ステップS330~ステップS340の繰り返し処理によって制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMに流す電流の大きさの時間的な変化の一例を示すタイミングチャートである。図15に示したグラフの縦軸は、電流の大きさを示す。当該グラフの横軸は、経過時間を示す。例えば、図14に示したステップS330~ステップS340の繰り返し処理では、制御装置20が個々の対象グループに電流を流す時間は、例えば、100マイクロ秒である。すなわち、制御装置20は、400マイクロ秒の間に、24個の磁化コイルCの全てに電流を流し終え、可変磁束磁石VMの減磁を完了する。この際、4組のグループに電流が流れる時間が重複しないように、4組のグループのそれぞれに制御装置20が電流を流すため、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMに流す電流の最大値は、図15に示した例では、当該グラフ上に示したI3によって示される大きさである。なお、I3は、前述のI1のほぼ6倍である。なお、図15に示したタイミングT3は、例えば、制御装置20がグループG1に電流を流し始めるタイミングの一例を示す。また、図15に示したタイミングT4は、例えば、制御装置20がグループG1に電流を流し終えるタイミングの一例を示す。また、図15に示したタイミングT5は、例えば、制御装置20がグループG2に電流を流し始めるタイミングの一例を示す。また、図15に示したタイミングT6は、例えば、制御装置20がグループG2に電流を流し終えるタイミングの一例を示す。また、図15に示したタイミングT7は、例えば、制御装置20がグループG3に電流を流し始めるタイミングの一例を示す。また、図15に示したタイミングT8は、例えば、制御装置20がグループG3に電流を流し終えるタイミングの一例を示す。また、図15に示したタイミングT9は、例えば、制御装置20がグループG4に電流を流し始めるタイミングの一例を示す。また、図15に示したタイミングT10は、例えば、制御装置20がグループG4に電流を流し終えるタイミングの一例を示す。 FIG. 15 is a timing chart showing an example of the temporal change in the magnitude of the current passed by the control device 20 to the variable flux magnet module VMM as steps S330 to S340 are repeated. The vertical axis of the graph shown in FIG. 15 represents the magnitude of the current. The horizontal axis of the graph represents elapsed time. For example, in the repeated processing of steps S330 to S340 shown in FIG. 14, the time during which the control device 20 passes current to each target group is, for example, 100 microseconds. That is, the control device 20 completes passing current to all 24 magnetized coils C within 400 microseconds and completes demagnetization of the variable flux magnet VM. At this time, the control device 20 passes current to each of the four groups so that the times during which current flows through the four groups do not overlap. Therefore, in the example shown in FIG. 15, the maximum value of the current passed by the control device 20 to the variable flux magnet module VMM is the magnitude indicated by I3 on the graph. Note that I3 is approximately six times the aforementioned I1. Timing T3 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 starts to pass current to group G1. Timing T4 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 finishes passing current to group G1. Timing T5 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 starts to pass current to group G2. Timing T6 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 finishes passing current to group G2. Timing T7 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 starts to pass current to group G3. Timing T8 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 finishes passing current to group G3. Timing T9 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 starts to pass current to group G4. Timing T10 shown in FIG. 15 indicates, for example, an example of the timing when the control device 20 finishes passing current to group G4.
一方、制御装置20は、回転電機10の回転数が所定の閾値未満であると判定した場合(ステップS310-NO)、制御装置20の記憶部に記憶された磁力情報に基づいて、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの現在の磁力を特定し、特定した磁力が第1磁力であるか否かを判定する(ステップS350)。 On the other hand, if the control device 20 determines that the rotation speed of the rotating electric machine 10 is less than the predetermined threshold value (step S310-NO), it identifies the current magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM of the variable magnetic flux magnet module VMM based on the magnetic force information stored in the memory unit of the control device 20, and determines whether the identified magnetic force is the first magnetic force (step S350).
制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力であると判定した場合(ステップS350-YES)、ステップS310に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 If the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is the first magnetic force (step S350 - YES), it transitions to step S310 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
一方、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力が第1磁力ではないと判定した場合(ステップS350-NO)、4組のグループのそれぞれを1組ずつ対象グループとして選択し、選択した対象グループ毎に、ステップS370の処理を繰り返し行う(ステップS360)。なお、4組のグループのそれぞれを1組ずつ対象グループとして選択する順は、ランダムであってもよく、予め決められた順であってもよい。予め決められた順は、如何なる順であってもよい。 On the other hand, if the control device 20 determines that the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM is not the first magnetic force (step S350-NO), it selects one of the four groups as a target group and repeats the process of step S370 for each selected target group (step S360). Note that the order in which the four groups are selected one by one as a target group may be random or may be a predetermined order. The predetermined order may be any order.
ステップS360において対象グループが選択された後、制御装置20は、対象グループに電流を流し、対象グループに含まれる6個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域の増磁を行う(ステップS370)。この際、制御装置20は、当該6個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域をZ軸の正方向に向かって磁束が貫くように、対象コイルに電流を流す。これにより、制御装置20は、ステップS370において、当該6個の磁化コイルCそれぞれの変磁領域の増磁を行う。なお、ステップS370において制御装置20が対象グループに流す電流の大きさは、例えば、24個の磁化コイルCのそれぞれの変磁領域の全ての増磁が完了した場合において可変磁束磁石VMの正味の磁力が第1磁力となるように、事前のシミュレーション、電磁気学の理論計算、実験によるトライアンドエラーの繰り返し等によって決められるが、他の方法により決められてもよい。ステップS370の処理が行われた後、制御装置20は、ステップS360に遷移し、次の対象グループを選択する。なお、制御装置20は、ステップS360において次に対象グループとして選択可能な未選択のグループが存在しない場合、ステップS360~ステップS370の繰り返し処理を終了する。そして、制御装置20は、ステップS310に遷移し、回転電機10の回転数が所定の閾値以上であるか否かを再び判定する。 After the target group is selected in step S360, the control device 20 passes current through the target group to magnetize the magnetically variable regions of each of the six magnetized coils C included in the target group (step S370). In this case, the control device 20 passes current through the target coils so that magnetic flux passes through the magnetically variable regions of each of the six magnetized coils C in the positive direction of the Z axis. As a result, the control device 20 magnetizes the magnetically variable regions of each of the six magnetized coils C in step S370. Note that the magnitude of the current passed by the control device 20 to the target group in step S370 is determined, for example, through prior simulation, theoretical calculations in electromagnetics, or repeated trial-and-error experiments so that the net magnetic force of the variable flux magnet VM becomes the first magnetic force when the magnetization of all the magnetically variable regions of each of the 24 magnetized coils C is complete. However, it may be determined by other methods. After processing in step S370, the control device 20 transitions to step S360 and selects the next target group. If there is no unselected group that can be selected as the next target group in step S360, the control device 20 ends the repeated processing of steps S360 to S370. The control device 20 then transitions to step S310 and again determines whether the rotation speed of the rotating electric machine 10 is equal to or greater than the predetermined threshold.
このように、ステップS360~ステップS370の繰り返し処理により、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を第2磁力から第1磁力まで増加させる。この際、制御装置20は、4組のグループに電流が流れる時間が重複しないように、4組のグループのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、隣り合う磁化コイルC同士の磁界が打ち消し合ってしまうことを抑制しながら、可変磁束磁石VMを変磁することができる。すなわち、制御装置20は、第1面M1における24個の磁化コイルCの配置に起因する問題を解決することができる。 In this way, by repeating steps S360 to S370, the control device 20 increases the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM from the second magnetic force to the first magnetic force. At this time, the control device 20 passes current through each of the four groups so that the times at which current flows through the four groups do not overlap. This allows the control device 20 to change the magnetism of the variable magnetic flux magnet VM while preventing the magnetic fields of adjacent magnetized coils C from canceling each other out. In other words, the control device 20 can solve the problems caused by the arrangement of the 24 magnetized coils C on the first surface M1.
以上のように、制御装置20は、回転電機10の回転数に応じて、可変磁束磁石モジュールVMMが備える1個以上の磁化コイルCのそれぞれに電流を流し、可変磁束磁石VMの変磁を行う。この際、制御装置20は、4組のグループに電流が流れる時間が重複しないように、4組のグループのそれぞれに電流を流す。これにより、制御装置20は、隣り合う磁化コイルC同士の磁界が打ち消し合ってしまうことを抑制しながら、可変磁束磁石VMを変磁することができる。すなわち、制御装置20は、第1面M1における24個の磁化コイルCの配置に起因する問題を解決することができる。 As described above, the control device 20 passes current through each of the one or more magnetization coils C included in the variable flux magnet module VMM in accordance with the rotation speed of the rotating electric machine 10, thereby changing the magnetization of the variable flux magnet VM. In this case, the control device 20 passes current through each of the four groups so that the times at which current flows through the four groups do not overlap. This allows the control device 20 to change the magnetization of the variable flux magnet VM while preventing the magnetic fields of adjacent magnetization coils C from canceling each other out. In other words, the control device 20 can solve the problems caused by the arrangement of the 24 magnetization coils C on the first surface M1.
<制御装置が可変磁束磁石モジュールを制御する処理の変形例3>
以下、図16を参照し、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理の変形例3について説明する。当該変形例3では、制御装置20は、回転電機10の回転数に応じて、可変磁束磁石VMの磁力を互いに大きさの異なる3以上の磁力のいずれかに変化させる。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石の磁力を、より細かく調整することができる。この場合、制御装置20の記憶部には、例えば、3以上の回転数範囲情報毎に、回転数範囲情報と、可変磁束磁石VMの磁力を示す磁力情報とが対応付けられた第1対応情報が記憶されている。ここで、回転数範囲情報は、回転電機10の回転数の範囲を示す情報のことである。また、この場合、制御装置20の記憶部には、例えば、3以上の磁力情報毎に、磁力情報と、第1識別情報と、第2識別情報とが対応付けられた第2対応情報が記憶されている。第1識別情報は、Z軸の負方向に向かって変磁領域を貫く磁界が発生するように電流を流す対象となる1個以上の磁化コイルCのそれぞれを識別する識別情報を含む情報のことである。第2識別情報は、Z軸の正方向に向かって変磁領域を貫く磁界が発生するように電流を流す対象となる1個以上の磁化コイルCのそれぞれを識別する識別情報を含む情報のことである。
<Modification 3 of the process in which the control device controls the variable magnetic flux magnet module>
Hereinafter, with reference to FIG. 16 , a third variation of the process in which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM will be described. In this third variation, the control device 20 changes the magnetic force of the variable flux magnet VM to one of three or more magnetic forces of different magnitudes depending on the rotation speed of the rotating electric machine 10. This allows the control device 20 to more finely adjust the magnetic force of the variable flux magnet. In this case, the storage unit of the control device 20 stores, for example, first correspondence information in which rotation speed range information is associated with magnetic force information indicating the magnetic force of the variable flux magnet VM for each of three or more pieces of rotation speed range information. Here, the rotation speed range information refers to information indicating the rotation speed range of the rotating electric machine 10. In this case, the storage unit of the control device 20 also stores, for example, second correspondence information in which magnetic force information is associated with first identification information and second identification information for each of three or more pieces of magnetic force information. The first identification information is information including identification information for identifying each of one or more magnetized coils C through which a current is passed so as to generate a magnetic field that penetrates the magnetization region in the negative direction of the Z axis. The second identification information is information including identification information for identifying each of one or more magnetized coils C through which a current is passed so as to generate a magnetic field that penetrates the magnetization region in the positive direction of the Z axis.
図16は、制御装置20が可変磁束磁石モジュールVMMを制御する処理の流れの変形例3を示す図である。なお、可変磁束磁石モジュールVMMは、以下において説明する制御装置20の処理のうちの少なくとも一部を実行する制御部を備える構成であってもよい。また、可変磁束磁石モジュールVMMは、制御装置20と一体に構成されてもよい。この場合、制御装置20は、可変磁束磁石モジュールVMMの制御部として機能する。以下では、一例として、図16に示したステップS410の処理が行われるよりも前のタイミングにおいて、制御装置20が回転電機10を回転させ始めている場合について説明する。また、以下では、一例として、可変磁束磁石モジュールVMMの可変磁束磁石VMの磁力の初期値を示す情報が磁力情報として制御装置20の図示しない記憶部に記憶されている場合について説明する。制御装置20は、例えば、図16に示したフローチャートの処理を、回転電機10の回転を停止させるまで繰り返し行う。 Figure 16 shows a third variation of the process flow in which the control device 20 controls the variable flux magnet module VMM. The variable flux magnet module VMM may be configured to include a control unit that executes at least some of the processes of the control device 20 described below. The variable flux magnet module VMM may also be configured integrally with the control device 20. In this case, the control device 20 functions as the control unit for the variable flux magnet module VMM. Below, as an example, a case will be described in which the control device 20 starts rotating the rotating electric machine 10 at a timing before the process of step S410 shown in Figure 16 is performed. Below, as an example, a case will be described in which information indicating the initial value of the magnetic force of the variable flux magnet VM of the variable flux magnet module VMM is stored as magnetic force information in a memory unit (not shown) of the control device 20. The control device 20, for example, repeatedly performs the process of the flowchart shown in Figure 16 until the rotation of the rotating electric machine 10 is stopped.
制御装置20は、例えば、回転電機10が備える図示しないホールセンサから、所定のサンプリング周期で出力信号を取得し、取得した出力信号に基づいて、回転電機10の回転数を特定する(ステップS410)。当該出力信号に基づく当該回転数の特定方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。 The control device 20 acquires an output signal at a predetermined sampling period from, for example, a Hall sensor (not shown) provided in the rotating electric machine 10, and determines the rotation speed of the rotating electric machine 10 based on the acquired output signal (step S410). The method for determining the rotation speed based on the output signal may be a known method or a method to be developed in the future.
次に、制御装置20は、制御装置20の記憶部に記憶された第1対応情報に含まれる複数の回転数範囲情報のうち、ステップS410において特定した回転数を含む範囲を示す回転数範囲情報を特定する。そして、制御装置20は、特定した回転数範囲情報に対応付けられた磁力情報が示す磁力を、可変磁束磁石VMの磁力を変化させる目標となる目標磁力として特定する(ステップS420)。 Next, the control device 20 identifies rotation speed range information indicating a range including the rotation speed identified in step S410 from among the multiple rotation speed range information included in the first correspondence information stored in the memory unit of the control device 20. Then, the control device 20 identifies the magnetic force indicated by the magnetic force information associated with the identified rotation speed range information as the target magnetic force for changing the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM (step S420).
次に、制御装置20は、制御装置20の記憶部に記憶された第2対応情報に含まれる磁力情報のうち、ステップS420において特定した目標磁力を示す磁力情報を特定する。そして、制御装置20は、特定した磁力情報に対応付けられた第1識別情報及び第2識別情報を特定する。制御装置20は、特定した第1識別情報により識別される1個以上の磁化コイルCを、減磁使用磁化コイルとして特定するとともに、特定した第2識別情報により識別される1個以上の磁化コイルCを、増磁使用磁化コイルとして特定する(ステップS430)。図16では、ステップS430の処理を、「使用磁化コイル特定」によって示している。 Next, the control device 20 identifies magnetic force information indicating the target magnetic force identified in step S420 from the magnetic force information included in the second correspondence information stored in the memory unit of the control device 20. The control device 20 then identifies the first identification information and the second identification information associated with the identified magnetic force information. The control device 20 identifies one or more magnetized coils C identified by the identified first identification information as demagnetization use magnetized coils, and identifies one or more magnetized coils C identified by the identified second identification information as magnetization use magnetized coils for magnetization (step S430). In Figure 16, the processing of step S430 is indicated by "identification of magnetized coils to be used."
次に、制御装置20は、ステップS430において特定した1個以上の減磁使用磁化コイルそれぞれの変磁領域の減磁を行うとともに、ステップS430において特定した1個以上の増磁使用磁化コイルそれぞれの変磁領域の増磁を行う(ステップS440)。図16では、ステップS440の処理を、「変磁」によって示している。ステップS440の処理により、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を目標磁力に変化させることができる。ステップS440の処理が行われた後、制御装置20は、ステップS410に遷移し、回転電機10の回転数を再び特定する。 Next, the control device 20 demagnetizes the magnetization change region of each of the one or more demagnetization use magnetized coils identified in step S430, and magnetizes the magnetization change region of each of the one or more magnetization use magnetized coils identified in step S430 (step S440). In Figure 16, the processing of step S440 is indicated by "magnetization." By processing step S440, the control device 20 can change the magnetic force of the variable magnetic flux magnet VM to the target magnetic force. After processing step S440, the control device 20 transitions to step S410 and again determines the rotation speed of the rotating electric machine 10.
以上のように、制御装置20は、回転電機10の回転数に応じて、可変磁束磁石VMの磁力を互いに大きさの異なる3以上の磁力のいずれかに変化させる。この際、例えば、制御装置20は、可変磁束磁石VMの磁力を第1磁力にする場合、24個の磁化コイルCのうち第1磁力に対応付けられた1個以上の磁化コイルC(すなわち、1個以上の減磁使用磁化コイル及び1個以上の増磁使用磁化コイルの少なくとも一方)に電流を流し、可変磁束磁石VMの磁力を第2磁力にする場合、24個の磁化コイルCのうち第2磁力に対応付けられた1個以上の磁化コイルC(すなわち、1個以上の減磁使用磁化コイル及び1個以上の増磁使用磁化コイルの少なくとも一方)に電流を流す。これにより、制御装置20は、可変磁束磁石の磁力を、より細かく調整することができる。 As described above, the control device 20 changes the magnetic force of the variable flux magnet VM to one of three or more magnetic forces of different magnitudes depending on the rotation speed of the rotating electric machine 10. In this case, for example, when the control device 20 sets the magnetic force of the variable flux magnet VM to a first magnetic force, it passes current through one or more of the 24 magnetization coils C that are associated with the first magnetic force (i.e., at least one of one or more demagnetization use magnetization coils and one or more magnetization increase use magnetization coils), and when the control device 20 sets the magnetic force of the variable flux magnet VM to a second magnetic force, it passes current through one or more of the 24 magnetization coils C that are associated with the second magnetic force (i.e., at least one of one or more demagnetization use magnetization coils and one or more magnetization increase use magnetization coils). This allows the control device 20 to more precisely adjust the magnetic force of the variable flux magnet.
以上のように、実施形態に係る可変磁束磁石モジュール(上記において説明した例では、可変磁束磁石モジュールVMM)は、可変磁束磁石(上記において説明した例では、可変磁束磁石VM)と、可変磁束磁石が有する面のうちの少なくとも第1面(上記において説明した例では、第1面M1)に配置される1個以上のコイル(上記において説明した例では、1個以上の磁化コイルC)と、を備える。これにより、可変磁束磁石モジュールは、個体差を小さくすることができる。 As described above, the variable flux magnet module according to the embodiment (variable flux magnet module VMM in the example described above) comprises a variable flux magnet (variable flux magnet VM in the example described above) and one or more coils (one or more magnetizing coils C in the example described above) arranged on at least a first surface (first surface M1 in the example described above) of the surfaces of the variable flux magnet. This allows for reduced individual variation in the variable flux magnet module.
また、可変磁束磁石モジュールでは、第1面には、1個以上のコイルとして、2個以上のコイル(上記において説明した例では、24個の磁化コイルC)が配置される、構成が用いられてもよい。 Furthermore, the variable magnetic flux magnet module may be configured such that two or more coils (24 magnetization coils C in the example described above) are arranged on the first surface as one or more coils.
また、可変磁束磁石モジュールでは、2個以上のコイルのうちの第1コイル(上記において説明した例では、例えば、磁化コイルC-1等)として巻回されている導体の一部は、2個以上のコイルのうちの第1コイルと異なる第2コイル(上記において説明した例では、例えば、磁化コイルC-2等)の巻線の一部と重なっている、構成が用いられてもよい。 Furthermore, the variable magnetic flux magnet module may be configured such that a portion of the conductor wound as a first coil of two or more coils (e.g., magnetizing coil C-1 in the example described above) overlaps with a portion of the winding of a second coil (e.g., magnetizing coil C-2 in the example described above) that is different from the first coil of the two or more coils.
また、可変磁束磁石モジュールでは、2個以上のコイルのうちの第3コイル(上記において説明した例では、例えば、磁化コイルC-1等)のコイル面の一部は、2個以上のコイルのうちの第3コイルと異なる第4コイル(上記において説明した例では、例えば、磁化コイルC-2)のコイル面の一部と重なっている、構成が用いられてもよい。 Furthermore, the variable magnetic flux magnet module may be configured such that a portion of the coil surface of a third coil (e.g., magnetization coil C-1 in the example described above) among the two or more coils overlaps with a portion of the coil surface of a fourth coil (e.g., magnetization coil C-2 in the example described above) that is different from the third coil among the two or more coils.
また、可変磁束磁石モジュールでは、可変磁束磁石が有する面のうちの第1面と異なる第2面(上記において説明した例では、第2面M2)に配置には、1個以上のコイルが配置される、構成が用いられてもよい。 Furthermore, the variable magnetic flux magnet module may be configured such that one or more coils are arranged on a second surface (second surface M2 in the example described above) that is different from the first surface of the variable magnetic flux magnet.
また、可変磁束磁石モジュールでは、第2面は、第1面と対向する面である、構成が用いられてもよい。 Furthermore, in the variable magnetic flux magnet module, a configuration may be used in which the second surface is the surface opposite the first surface.
また、可変磁束磁石モジュールでは、第1面と直交する方向(上記において説明した例では、Z軸方向)において、1個以上のコイルのうちの少なくとも1個は、第1面の輪郭の内側に含まれている、構成が用いられてもよい。 Furthermore, the variable flux magnet module may be configured such that at least one of the one or more coils is contained within the outline of the first surface in a direction perpendicular to the first surface (the Z-axis direction in the example described above).
また、可変磁束磁石モジュールでは、磁性体(上記において説明した例では、磁性体MB)を更に備える、構成が用いられてもよい。 Furthermore, the variable magnetic flux magnet module may be configured to further include a magnetic body (magnetic body MB in the example described above).
また、可変磁束磁石モジュールでは、磁性体は、可変磁束磁石の表面の少なくとも一部を覆う、構成が用いられてもよい。 Furthermore, in the variable magnetic flux magnet module, a configuration may be used in which the magnetic body covers at least a portion of the surface of the variable magnetic flux magnet.
また、可変磁束磁石モジュールでは、磁性体は、第1面に配置される1個以上のコイルとともに可変磁束磁石を収容する凹部(上記において説明した例では、凹部CC)を有し、可変磁束磁石は、第1面に配置される1個以上のコイルとともに、凹部に収容される、構成が用いられてもよい。 Furthermore, in the variable flux magnet module, the magnetic body may have a recess (recess CC in the example described above) that houses the variable flux magnet together with one or more coils arranged on the first surface, and the variable flux magnet may be housed in the recess together with one or more coils arranged on the first surface.
また、可変磁束磁石モジュールでは、第1面には、1個以上のコイルとして、2個以上のコイルが配置され、可変磁束磁石モジュールは、2個以上のコイルのそれぞれに電流を流す制御部(上記において説明した例では、可変磁束磁石モジュールVMMと一体に構成された制御装置20)を更に備える、構成が用いられてもよい。 Furthermore, in the variable magnetic flux magnet module, two or more coils are arranged on the first surface as one or more coils, and the variable magnetic flux magnet module may further include a control unit (in the example described above, a control device 20 configured integrally with the variable magnetic flux magnet module VMM) that passes current through each of the two or more coils.
また、可変磁束磁石モジュールでは、制御部は、2個以上のコイルのそれぞれに電流が流れる時間が重複しないように、2個以上のコイルのそれぞれに電流を流す、構成が用いられてもよい。 Furthermore, in the variable magnetic flux magnet module, the control unit may be configured to pass current through each of two or more coils so that the times when current flows through each of the two or more coils do not overlap.
また、可変磁束磁石モジュールでは、2個以上のコイルは、2組以上のグループ(上記において説明した例では、グループG1~グループG4の4組のグループ)に分類されており、制御部は、2組以上のグループに電流が流れる時間が重複しないように、2組以上のグループのそれぞれに電流を流す、構成が用いられてもよい。 Furthermore, in the variable magnetic flux magnet module, two or more coils are classified into two or more groups (in the example described above, four groups: group G1 to group G4), and the control unit may be configured to pass current through each of the two or more groups so that the times when current flows through the two or more groups do not overlap.
また、可変磁束磁石モジュールでは、制御部は、可変磁束磁石の磁力を第1磁力にする場合、2個以上のコイルのうち第1磁力に対応付けられた1個以上の第1磁力コイル(上記において説明した例では、1個以上の減磁使用コイルと1個以上の増磁使用コイルとの少なくとも一方)に電流を流し、可変磁束磁石の磁力を第1磁力よりも強い第2磁力にする場合、2個以上のコイルのうち第2磁力に対応付けられた1個以上の第2磁力コイル(上記において説明した例では、1個以上の減磁使用コイルと1個以上の増磁使用コイルとの少なくとも一方)に電流を流す、構成が用いられてもよい。 Furthermore, in the variable magnetic flux magnet module, when the magnetic force of the variable magnetic flux magnet is set to a first magnetic force, the control unit passes current through one or more first magnetic force coils (in the example described above, at least one of one or more demagnetization use coils and one or more magnetization use coils) among the two or more coils that are associated with the first magnetic force, and when the magnetic force of the variable magnetic flux magnet is set to a second magnetic force that is stronger than the first magnetic force, the control unit passes current through one or more second magnetic force coils (in the example described above, at least one of one or more demagnetization use coils and one or more magnetization use coils) among the two or more coils that are associated with the second magnetic force.
以上、本開示の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この開示の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。 The above describes in detail an embodiment of the present disclosure with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and modifications, substitutions, deletions, etc. may be made without departing from the spirit of this disclosure.
また、以上に説明した装置における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。ここで、当該装置は、例えば、制御装置20等である。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD(Compact Disk)-ROM等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 In addition, a program for realizing the functions of any of the components of the device described above may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program may be loaded and executed by a computer system. Here, the device in question is, for example, the control device 20. Note that the term "computer system" here includes hardware such as the OS (Operating System) and peripheral devices. Furthermore, "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD (Compact Disk)-ROMs, as well as storage devices such as hard disks built into computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" also includes devices that retain a program for a certain period of time, such as volatile memory within a computer system that acts as a server or client when the program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル又は差分プログラムであってもよい。
The above program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by transmission waves in the transmission medium. Here, the "transmission medium" that transmits the program refers to a medium that has the function of transmitting information, such as a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
The program may also be a program for realizing some of the functions described above, or may be a so-called differential file or differential program that can realize the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system.
1…回転電機制御システム、10…回転電機、11…ローター、12…ステータ、20…制御装置、C、C-1~C-24…磁化コイル、M1…第1面、M2…第2面、MB…磁性体、MG…固定磁石、VM…可変磁束磁石、VMM、VMM-1~VMM-6…可変磁束磁石モジュール 1... Rotating electric machine control system, 10... Rotating electric machine, 11... Rotor, 12... Stator, 20... Control device, C, C-1 to C-24... Magnetizing coil, M1... First surface, M2... Second surface, MB... Magnetic body, MG... Fixed magnet, VM... Variable flux magnet, VMM, VMM-1 to VMM-6... Variable flux magnet module
Claims (13)
前記可変磁束磁石が有する面のうちの少なくとも第1面に配置され、互いに平行なコイル面を有する複数個のコイルと、
を備え、
前記複数個のコイルの配置は、行列状の配置である、
可変磁束磁石モジュール。 a variable flux magnet;
a plurality of coils arranged on at least a first surface of the variable magnetic flux magnet and having coil surfaces parallel to each other ;
Equipped with
The plurality of coils are arranged in a matrix.
Variable flux magnet module.
請求項1に記載の可変磁束磁石モジュール。 a portion of the conductor wound as a first coil of the plurality of coils overlaps with a portion of a winding of a second coil different from the first coil of the plurality of coils;
The variable flux magnet module of claim 1 .
請求項2に記載の可変磁束磁石モジュール。 a part of a coil surface of a third coil among the plurality of coils overlaps with a part of a coil surface of a fourth coil different from the third coil among the plurality of coils;
The variable flux magnet module according to claim 2 .
請求項1から3のうちいずれか一項に記載の可変磁束磁石モジュール。 One or more coils are arranged on a second surface of the variable magnetic flux magnet that is different from the first surface.
The variable flux magnet module according to any one of claims 1 to 3 .
請求項4に記載の可変磁束磁石モジュール。 The second surface is a surface opposite to the first surface.
The variable flux magnet module according to claim 4 .
請求項1から5のうちいずれか一項に記載の可変磁束磁石モジュール。 Further comprising a magnetic material,
A variable flux magnet module according to any one of claims 1 to 5 .
請求項6に記載の可変磁束磁石モジュール。 the magnetic body covers at least a portion of the surface of the variable magnetic flux magnet;
The variable flux magnet module of claim 6 .
前記可変磁束磁石は、前記第1面に配置される前記複数個のコイルとともに、前記凹部に収容される、
請求項6又は7に記載の可変磁束磁石モジュール。 the magnetic body has a recess that accommodates the variable magnetic flux magnet together with the plurality of coils arranged on the first surface,
The variable magnetic flux magnet is accommodated in the recess together with the plurality of coils arranged on the first surface.
8. The variable magnetic flux magnet module according to claim 6 or 7 .
請求項1から8のうちいずれか一項に記載の可変磁束磁石モジュール。 The variable magnetic flux magnet module further includes a control unit that applies current to each of the plurality of coils.
A variable flux magnet module according to any one of claims 1 to 8 .
請求項9に記載の可変磁束磁石モジュール。 the control unit causes current to flow through each of the plurality of coils so that the times at which current flows through each of the plurality of coils do not overlap.
The variable flux magnet module of claim 9 .
前記制御部は、前記2組以上のグループに電流が流れる時間が重複しないように、前記2組以上のグループのそれぞれに電流を流す、
請求項9に記載の可変磁束磁石モジュール。 The plurality of coils are classified into two or more groups,
the control unit causes current to flow through each of the two or more groups so that times during which current flows through the two or more groups do not overlap.
The variable flux magnet module of claim 9 .
請求項9から11のうちいずれか一項に記載の可変磁束磁石モジュール。 When the magnetic force of the variable magnetic flux magnet is set to a first magnetic force, the control unit passes a current through one or more first magnetic force coils among the plurality of coils that are associated with the first magnetic force, and when the magnetic force of the variable magnetic flux magnet is set to a second magnetic force that is stronger than the first magnetic force, the control unit passes a current through one or more second magnetic force coils among the plurality of coils that are associated with the second magnetic force.
12. A variable flux magnet module according to any one of claims 9 to 11 .
回転電機。 A variable flux magnet module according to any one of claims 1 to 12 ,
Rotating electric motor.
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