(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、少なくとも１つの相巻線を有するステータと、スイッチ手段と、スイッチ手段の動作に従ってエネルギーを相巻線に供給する手段と、ステータに対してロータを回転する手段と、スイッチ手段を制御するように動作可能な制御手段とを有する切り換え式リラクタンス発電機において、制御手段は相巻線の少なくとも一部の両端に第１電圧におけるエネルギーを供給して相インダクタンスサイクルの第１部分中に第１速度で磁束を生じさせるためにスチッチ手段を動作させるように配列されておりかつスイッチ手段を動作させて相巻線の両端の第２電圧を切り換えて第２速度で磁束減少を生じさせるように配列されており、第２の減少速度は第１の磁束成長の速度より遅く、ロータの回転によって相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線から第２電圧において供給されることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項２】
請求項１記載の切り換え式リラクタンス発電機において、第１電圧が第２電圧より大きいことを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項３】
請求項１または２記載の切り換え式リラクタンス発電機において、第２電圧で発生したエネルギーを受けとり他の電圧に昇圧するように配列した昇圧手段をさらに有することを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項４】
請求項３記載の切り換え式リラクタンス発電機において、昇圧手段は第２電圧で発生したエネルギーを第１電圧に昇圧するように配列されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項５】
請求項１記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線は第１電圧が相巻線の第１部分に印加され、第２電圧が相巻線の第１部分および第２部分の両端に印加されるようにタップ形成されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項６】
請求項５記載の切り換え式リラクタンス発電機において、第１および第２電圧がほぼ同一であることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項７】
請求項５または６記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線の第１部分および第２部分は緊密に磁気結合されるように配列されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項８】
請求項６または７記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線の第１部分および第２部分は直列に接続されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項９】
請求項７または８記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線の第１部分および第２部分は２本巻きされていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の切り換え式リラクタンス発電機において、エネルギー供給手段は電気貯蔵ディバイスから成ることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項１１】
請求項１０記載の切り換え式リラクタンス発電機において、電気貯蔵ディバイスが第２電圧で発生したエネルギーを吸収するように配列されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項１２】
ロータおよび少なくとも１つのステータ巻線を有するステータから成る切り換え式リラクタンス発電機を動作させる方法において、
ロータを回転し、
相インダクタンスサイクルの第１部分中に相巻線の少なくとも一部の両端にかかる第１電圧を切り換えて相インダクタンスサイクルの第１部分中に第１速度で磁束成長を生じさせ、
相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線の両端の第２電圧を切り換えて、相インダクタンスサイクルの第２部分中磁束成長の第１速度より遅い第２減少速度で磁束減少を生じさせる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、第１電圧が第２電圧より大きいことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、第２電圧を第１電圧に昇圧することをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の方法において、相インダクタンスサイクルの第１部分中に相巻線の２つの部分のうちの１つに第１電圧を印加し、相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線の両方の部分に第２電圧を印加することをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、第１電圧および第２電圧がほぼ同一であることを特徴とする方法。
【請求項１７】
ステータに対して回転可能なロータと、少なくとも１つの相巻線を有するステータと、スイッチ手段と、スイッチ手段の動作に従ってエネルギーを相巻線に供給する手段と、スイッチ手段を制御するように動作可能でありスイッチ手段を動作させて相巻線の少なくとも一部の両端の第１電圧を切り換えてロータの相インダクタンスサイクルの第１部分中に第１速度で磁束成長を生じさせるするように配列されかつ相巻線の両端の第２電圧を切り換えて第２速度で磁束減少を生じさせるように配列された制御手段と、を有し、第２の減少速度は第１の磁束成長の速度より遅く、ロータの回転によってエネルギーが相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線から第２電圧において発生されることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項１８】
請求項１７記載の切り換え式リラクタンス発電機において、第２電圧で発生したエネルギーを受けとり他の電圧に昇圧するように配列した昇圧手段をさらに有することを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項１９】
請求項１７記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線は第１電圧が相巻線の第１部分に印加可能に、第２電圧が相巻線の第１部分および第２部分の両端に印加可能に第１部分および第２部分に配列されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項２０】
請求項１９記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線の第１部分および第２部分は緊密に磁気結合されるように配列されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項２１】
請求項１９または２０記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線の第１部分および第２部分は直列に接続されていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項２２】
請求項２０または２１記載の切り換え式リラクタンス発電機において、相巻線の第１部分および第２部分は２本巻きされていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項２３】
請求項１９乃至２２のいずれか１つに記載の切り換え式リラクタンス発電機において、第１および第２電圧がほぼ同一であることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【請求項２４】
請求項１７乃至２３のいずれか１つに記載の切り換え式リラクタンス発電機において、スイッチ手段は能動スイッチおよびダイオードから成り、能動スイッチは導通のとき、磁束成長を可能にするように配列されており、ダイオードは発生されたエネルギーが能動スイッチが非導通のとき流れを制限するようになっていることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切り換え式リラクタンス発電機および切り換え式リラクタンス発電機を作動させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＲモータのような切り換え式リラクタンス（ＳＲ）発電機は、電子切り換え回路を用いている。これらの回路は電源からエネルギーをロータ角の所定の範囲にわたって１つまたはそれ以上の相巻線に注入し、ロータ角の残りの範囲にわたって前述の注入よりも大きな量のエネルギーを相巻線から受け取る。この付加的なエネルギーは機械的エネルギーであり、回転方向にトルクを加えることによって発電機のロータに与えられる。
【０００３】
相巻線のインダクタンスはロータが回転するとき相巻線のステータ極とロータ極の間のオーバーラップの程度によって変化する。もし巻線インダクタンスが増加している間（即ち、オーバーラップが増加している間）巻線電流が優先的に生じるならば、ロータ極上の磁気力はオーバーラップを増加させる傾向にある。これはモータ動作に基づくものである。
【０００４】
もし巻線インダクタンスが減少している間（即ち、オーバーラップが減少している間）巻線電流が優先的に生じるならば、磁気力はロータ極とステータ極の分離を阻もうとする。磁気力に抗するこの分離はロータへ機械的エネルギーの入力を要求し、機械的エネルギーは、装置において、増加する巻線電流という形の電気的エネルギーに変換される。発電を行うために、阻む磁気力が極の分離中大きいいものであるようにインダクタンスが高い状態で、電流が巻線に発生しなければならない。
【０００５】
公知の電子スイッチング（切り換え）回路の同様な構成がロータ角の範囲を調整することによってモータ動作と発電動作の両方に用いられる。ロータ角の範囲にわたってエネルギーが巻線に注入され、かつエネルギーが巻線から取り出される。先行技術の電子切り換え回路の例が図１および図２に示されている。図１はＮ相巻線を持つ装置を示し、この装置では、できるだけ漏れインダクタンスを減少させるように、各相巻線は一緒に巻かれた２つのセクション（部分）から成る。これらのセクションのうちの１つは装置にエネルギーを注入するのに用いられ、他の１つは装置から戻るエネルギーを受け取るのに用いられる。
【０００６】
図２は、図１と図２の間のＩ2 Ｒ巻線損失の比較を明瞭にするために２つの平行な巻線セクションを示すけれども、各巻線に対して単一のセクションを等しく十分利用できる。図２では、２つのスイッチング回路の各々内の両方のスイッチは、電源からエネルギーを巻線に注入するために閉じられなけらばならなく、両方のスイッチはエネルギーを巻線から受け取るために電源に対して開かれなければならない。１つのスイッチだけが閉じられるとき、利点のある第３のスイッチング構成が存在する。この構成では、巻線電流は自由に１つのスイッチおよび１つのダイオードを通して循環する。これは「フリーホイーリング」として知られている。このモードでは、エネルギーはロータと電気回路を含む機械部分の間で移送されてもよいが、電源へまたは電源からは移送されない。
【０００７】
用語「電源」は、エネルギーを発電機に注入することと、それによって発生されたエネルギーを吸収し貯蔵することの両方を行うことができる電気的貯蔵ディバイスを指示するものと理解されたい。勿論、エネルギーを発電機に注入する手段とエネルギーを吸収する手段は、貯蔵または直接の使用にかかわらず、別個の異なったものであってもよい。説明の便宜上、用語「負荷」は電源および貯蔵ディバイスの両方およびエネルギーを発電機に供給しまたは発電機から受け取る他の別個のまたは組み合わせた手段をいうために用いられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１の回路において、電流が１つのセクションから他のセクションに転流する短い期間を除いて、電流が１つのセクションだけを流れるので、２つのセクションに対して別個に求められたＲＭＳ電流の合計は一緒に求められた電流の合計のＲＭＳ値を越える。このことは図１におけるＩ2 Ｒの巻線損失が、２つのセクションが並列に接続されており、余分な電子スイッチング回路が巻線エネルギーの注入および受け取りのために付加されている図２に示す回路のものより大きい。
【０００９】
他のスイッチング回路構成も提案されている。これらは、一般に、電子スイッチの総数を相当たりの２から全体においてより少ない数に減少させる目的を持ち図１に示すように各相に対して２つの巻線セクションを回避しようとするが、常に、（図１に示すように）相当たり１以上である。発電のためには、エネルギーの注入が生じる角度範囲は比較的高いインダクタンス（相のステータ極と相インダクタンスサイクルにおける最も近いロータ極との間の実質的な角度のオーバーラップから生じる）を持つ相巻線と一致する。これは、電源からエネルギーを受け取る相巻線が一般に低いインダクタンス（相のステータ極と相インダクタンスサイクルにおける最も近いロータ極との間の角度のオーバーラップがほとんどないまたは少ないことから生じる）モータ動作の目的と対照的である。
【００１０】
本発明の目的は、望ましくないトルクが発生される相インダクタンスサイクルの割合を減少させて発電モードで装置を一層効率的にする切り換え式リラクタンス発電機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、ロータと、少なくとも１つの相巻線を有するステータと、スイッチ手段と、スイッチ手段の動作に従ってエネルギーを相巻線に供給する手段と、ステータに対してロータを回転する手段と、スイッチ手段を制御するように動作可能な制御手段とを有する切り換え式リラクタンス発電機において、制御手段は相巻線の少なくとも一部の両端に第１電圧におけるエネルギーを供給して相インダクタンスサイクルの第１部分中に第１速度で磁束を生じさせるためにスチッチ手段を動作させるように配列されておりかつスイッチ手段を動作させて相巻線の両端の第２電圧を切り換えて第２速度で磁束減少を生じさせるように配列されており、第２の減少速度は第１の磁束成長の速度より遅く、ロータの回転によって相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線から第２電圧において供給されることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機が得られる。
【００１２】
本発明の１つの構成では、第１電圧は第２電圧より大きい。エネルギーを供給する手段は発電されたエネルギーを吸収する手段であってもよく、電気的エネルギー貯蔵ディバイスによって構成されてもよい。この場合、装置は、第１電圧で受け取り第２電圧で運ばれた電圧を昇圧する昇圧手段を含んでもよく、この昇圧手段が追加したスイッチ手段を含む。
【００１３】
本発明の他の構成では、第１電圧と第２電圧がほぼ同一であってもよい。磁束成長の速度は相巻線の２つの部分のうちの１つに電圧を印加することによって決められ、磁束の減少は遅い速度において磁束の減少を生じさせるように相巻線の２つの部分のうちのより大きなインダクタンス部分の両端に前記電圧のいずれか一方をその後印加することによって決められる。
【００１４】
好ましくは、相巻線の２つの部分は緊密に磁気的に結合される。これらは直列に接続されてもよい。相巻線の２つの部分は２本巻きされることがよい。
【００１５】
本発明によれば、また、ロータおよび少なくとも１つのステータ巻線を有するステータから成る切り換え式リラクタンス発電機を動作させる方法において、
ロータを回転し、
相インダクタンスサイクルの第１部分中に相巻線の少なくとも一部の両端のかかる第１電圧を切り換えて相インダクタンスサイクルの第１部分中に第１速度で磁束成長を生じさせ、
相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線の両端の第２電圧を切り換えて、相インダクタンスサイクルの第２部分中磁束成長の第１速度より遅い第２減少速度で磁束減少を生じさせる、
ことを特徴とする方法が得られる。
【００１６】
方法の１つの形態では、第１電圧が第２電圧より大きい。
【００１７】
他の実施例としては、第１電圧および第２電圧はほぼ同一である。方法は、この点に関して、相インダクタンスサイクルの第１部分中に相巻線の２つの部分のうちの１つに１つの電圧を印加することと、相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線の両方に前記電圧を印加することを含んでもよい。
【００１８】
本発明は、ステータに対して回転可能なロータと、少なくとも１つの相巻線を有するステータと、スイッチ手段と、スイッチ手段の動作に従ってエネルギーを相巻線に供給する手段と、スイッチ手段を制御するように動作可能でありスイッチ手段を動作させて相巻線の少なくとも一部の両端の第１電圧を切り換えてロータの相インダクタンスサイクルの第１部分中に第１速度で磁束成長を生じさせるするように配列されかつ相巻線の両端の第２電圧を切り換えて第２速度で磁束減少を生じさせるように配列された制御手段と、を有し、第２の減少速度は第１の磁束成長の速度より遅く、ロータの回転によってエネルギーが相インダクタンスサイクルの第２部分中に相巻線から第２電圧において発生されることを特徴とする切り換え式リラクタンス発電機に拡張できる。
【００１９】
一般に、スイッチ手段は、半導体ディバイスのような能動スイッチと、ダイオードから成り、それらは、能動スイッチが導通しているとき、磁束を生じさせるエネルギー注入が生じ、能動スイッチが非導通のときエネルギーの戻り（再生）が生じ、巻線電流がダイオードを通って流れるように規制されるように、配列されている。
【００２０】
電源から発電機へのエネルギーの注入期間は相巻線の全体または一部の両端に供給電圧を接続することによって相巻線に伴う磁束漏れの増大に関連する。供給によるエネルギーの回復は磁束漏れの減少と巻線に接続されたダイオードだけのに関連する。相インダクタンスが上昇しているとき磁束が存在する期間を最小にすることによって、望ましくない（モータ動作）トルクの発生を最小にするので、減少よりも磁束の増加を迅速にすることは有利である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
全般的に図３〜図８を参照すると、本発明の第１の特定の構成において、切り替え式リラクタンス発電機用の電子回路の構造は、発電機の巻線にエネルギーを注入する目的に対して、負荷の電圧より高い電源を与え、負荷は、巻線がエネルギーを戻す電気貯蔵能力を与え、戻されたエネルギーは注入したエネルギーを越えるものである。本発明のこの構成の特徴は、電子切り替え回路の一部として、より低い電圧で負荷からエネルギーを取り出し、そのエネルギーをより高い電圧に変換する回路が設けられていることである。高圧であるという理由でより早い速度で磁束が成長するように、前述のより高い電圧が発電機巻線に注入される。磁束の減少がもっと緩やかであるように、より低い電圧が磁束の減少中巻線の両端に印加される。この回路は、都合の良いことに、高周波数切り替えおよびエネルギー貯蔵技術を用いる周知のブーストコンバータの構成をなすものである。
【００２２】
特に、図３を参照すると、切り替え式リラクタンス発電機９用の切り替え回路が切り替え式リラクタンス発電機の３相巻線１０、１２、２４の各々に接続されている。相巻線の各々は、切り替え式巻線の励磁によって磁気極性が誘導されるステータの磁極を持つステータに取付けられている。ロータは、ロータを回転させる手段を構成するロータシャフトに連結された外部ドライブによって、ステータ内で回転させられる。
【００２３】
各相巻線１０、１２、１４は、一端にそれぞれ直列に接続されたスイッチ１６、１８、２０を有する。発電機９の相巻線の他端はブーストコンバータ２４の第１端子２２に共通に接続されている。スイッチはブーストコンバータ２４の第２端子２６に共通に接続されている。電気貯蔵ディバイスを含む発電機負荷２８は、発電機からのエネルギーの貯蔵器として、および巻線に対する励磁エネルギー源として機能する。負荷２８は、ブーストコンバータ２４の第１端子２２にやはり接続された（したがって、共通に接続された巻線の他端に接続された）正端子を有する。負荷２８の負端子はブーストコンバータ２４の第３端子に接続されている。再循環ダイオード３２、３４、３６は、負荷２８の負端子から関連する相巻線１０、１２、１４の一端に導通するようにそれぞれ接続されている。
【００２４】
ブーストコンバータ２４は、例えば、図４または図５に示す構成をとることができる。図４では、ブーストトランジスタ４０は、第３端子３０と、第２端子２６に向かって導通するように接続されたブーストダイオード４２に接続されている。インダクタ４３は、直列に接続されたブーストトタンジスタ４０とダイオード４２の間から第１端子２２に接続されている。第１キャパシタ４４は直列に接続されたブーストトランジスタ４０とブーストダイオード４２の間に、即ち、第２端子２６と第３端子３０の間に接続されている。第２キャパシタ４６はブーストコンバータ２４の第１端子２２と第３端子３０の間に接続されている。
【００２５】
図５では、ブーストコンバータは図４のブーストコンバータと似ているが、第１キャパシタ４４は第１端子２２と第２端子２６の間に接続されている。繰り返して言うことになるが、この回路は周知のブーストコンバータ回路であり、本明細書ではさらに詳細な説明は行わない。
【００２６】
図３に概略的に示すスイッチ１６、１８、２０は、一般に、電子スイッチディバイス、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のようなトランジスタか、または当業者が予想できる同様の電力半導体ディバイスのようなトランジスタである。
【００２７】
ブーストコンバータ２４は、相インダクタンスサイクルの第１部分中で相巻線に供給するより高い電圧を与え、その他では、負荷２８から得られる電圧を与えるのに用いられる。トランジスタ４０は、高周波数で、代表的には約１０〜１００ｋＨｚで、切り替えられる。
【００２８】
ブーストコンバータのトランジスタ４０が導通すると、エネルギーは負荷２８から、第２キャパシタ４６によって平滑にされ、インダクタ４３に移送される。次に、トランジスタ４０が非導通になると、昇圧された電圧におけるエネルギーは、（図４の回路の場合には）、インダクタ４３および負荷２８からダイオード４２を介して第１キャパシタ４４に移送され、したがって、３つのスイッチ１６、１８、２０に移送され、これらのスイッチが発電機巻線１０、１２、１４にエネルギーを順に注入する。スイッチ１６、１８、２０は周知の切り替え式リラクタンス発電機のタイミング実行に従ってロータの適切な回転角で作動される。
【００２９】
図５の場合には、インダクタ４３中のエネルギーは第１キャパシタ４４に移送されるが、発電機巻線に注入されるエネルギーは、第２キャパシタ４６によって平滑にされ、第１キャパシタ４４および負荷２８から誘導される。
【００３０】
スイッチ１６、１８、２０の導通中発電機巻線１０、１２、１４の各々に最初に注入された、昇圧した電圧におけるエネルギーは、ＳＲ発電機のロータを回転させる機械力の結果として、ＳＲ発電機作用によって増大させられる。このため、スイッチ１６、１８、２０のいずれかがその相インダクタンスサイクル中開かれると、関連するダイオード３２、３４、３６を介して負荷２８に戻されたエネルギーは、負荷供給電圧における負荷２８から前に引き出された注入エネルギーを越える。ＳＲ発電機の１サイクルまたは全サイクルにわたって、余分のエネルギーは、電気エネルギー（電力）貯蔵ディバイスおよび（または）電気エネルギーのシンク（充電器）として、負荷２８を給電するのに利用できる。
【００３１】
本発明の第１構成の他の実施例は、図６に示されており、他の実施例のブーストコンバータが図７および図８に示されている。図３〜図５と同一の部品には同一の符号が付されている。図６の回路は、実際上、図３の回路の部品の再配列である。
【００３２】
図６において、巻線１０、１２、１４を通る電流の流れは、図３の配列の巻線の電流の流れと反対方向である。負荷２８の極性が反転されており、ダイオード３２、３４、３６の導通方向およびスイッチ１６、１８、２０の導通方向は反転されており、即ち、すべての極性および電流方向が反転されている。本質的に、図６の回路の動作は、図３の回路のものと均等であるので、本明細書では、さらに詳細な説明は省略する。
【００３３】
本発明の第２の特定の構成によると、ＳＲ発電機には、３つの相巻線が設けられており、各巻線は２つのセクション（部分）から成り、２つのセクションは磁気的に緊密に結合されており、電流が相巻線の両方のセクションを通って流れるとき、各セクションによって発生される磁束が同一向きであるように、接続されている。本発明のこの特定の構成の回路は図９に示されている。
【００３４】
図９において、３つの相巻線の各々は、直列接続された第１巻線セクション５０、５４、５８と第２巻線セクション５２、５６、６０から作られている。負荷６２は、その負端子が第１スイッチ６４、６６、６８の各々の１つに接続されており、第１スイッチは、それぞれ、対応する対の巻線セクションの各々の間に接続されている。同様に、３つのスイッチ７０、７２、７４の各々は、それぞれ、対応する第１巻線５０、５４、５８の反対端部に接続されている。３つのダイオード７６、７８、８０の各々は、それぞれ、負荷６２の負端子から対応する第１巻線５０、５４、５８の反対端部に導通するように接続されている。負荷６２の正端子は３つのさらに他のダイオード８２、８４、８６の各々に接続されており、ダイオードは、それぞれ、対応する第２巻線セクション５２、５６、６０の反対端部に接続されている。
【００３５】
本発明の前述の構成と同様に、スイッチ６４〜７４は例えばＩＧＢＴ等のトランジスタを用いる電子スイッチングディバイスである。
【００３６】
図９の構造によって、負荷６２からのエネルギーは、前述のように、ロータ角の所定の範囲にわたって各相巻線の１つのセクションに順に注入され、ロータ角運動の残りの範囲にわたって各相巻線の両方のセクションからエネルギーが戻される。戻されたエネルギーはＳＲ発電機のロータを回転させる機械的作動力の結果として注入したエネルギーを越える。
【００３７】
図９の回路は、負荷６２の全電圧がエネルギー注入中相の選択された１つの相のうちの１つのセクションに印加されるが、相の２つのセクションは、エネルギーが戻されている間負荷６２に直列に接続されるように、構成されている。
【００３８】
負荷６２からのエネルギーはスイッチ対７０および６４、７２および６６、７４および６８を順に閉じることによって第１巻線セクション５０、５４、５８に注入され、負荷６２から電流を順に対応する巻線セクションに発生させる。各相に関連するスイッチ対７０および６４、７２および６６、７４および６８が開かれると、巻線セクション５０、５４、５８に流れている電流は、それぞれ、第２巻線セクションに部分的に移送され、このため、各相に関連する磁束が実質的に変わらない。第２巻線セクションに流れる電流は、このため、ＳＲ発電機作用に増大する。その結果、エネルギー注入中に負荷から取り出されたものよりも多いエネルギーが、ＳＲ発電機のロータを回転させる機械的作動力の結果として、ダイオード７６および８２、７８および８４、８０および８６を介して負荷に戻される。
【００３９】
第１巻線セクションに印加される負荷６２からの電圧は単独で低いインダクタンスに起因する比較的高い磁束成長速度を決める。負荷６２が全体として相巻線に印加されるとき、同一の電圧が増大したインダクタンスに起因して低い磁束減少速度を決める。
【００４０】
特に有効な構成では、各相巻線の２つのセクションは等しいターン数を持ち、１つの相の２つのセクション間の磁気結合を最大にするために二本巻きで巻かれる。得られた緊密な結合によって、２つのセクションの間の電流の移送が補える。
【００４１】
代表的な先行技術のスイッチング回路に合わせて、この実施例では各相巻線に対して２つの能動スイッチがある。エネルギーが巻線対の１つ、例えば、５０／５２に注入された後、前述のように、負荷６２に電流を流すことなくまたは負荷６２から電流を取り出すことなく、関連するスイッチの１つをオフすることによってフリーホイーリングモードにおいてロータと巻線の間でエネルギーを移送することが可能であり、相インダクタンス期間の何分の１の遅延の後に第２スイッチをオフすることが可能である。エネルギー注入後で負荷にエネルギーを戻す前のフリーホイーリングモードにおけるスイッチのこの動作によって、特に低速度でＳＲ発電機の制御に対して大きな自由度が得られる。
【００４２】
図１０は、本発明で使用できる切り替え式リラクタンス発電機システムを簡略に示している。システムは、原動機９０（例えば、内燃機関）から成り、原動機はロータ９２のシャフトに連結されており、ロータ９２は切り替えリラクタンス機械９４の一部である。この実施例では、３相機械が示されている。この機械は、コントローラ１００の制御の下で接続部９８を通して３相巻線中のエネルギーを制御するスイッチング回路９６によって制御される。スイッチング回路によって制御されるエネルギーの供給は負荷として作動する共通のバッテリー１０２から行われ、エネルギーの戻しは共通バッテリによって行われる。
【００４３】
低速度で、エネルギー注入が前述の図９の回路を用いて実行できる。負荷に戻された（即ち、発電された）エネルギーはフリーホイーリングの期間と相インダクタンスサイクル中のエネルギー戻しの期間を交互に含むものである。フリーホイーリング期間中、巻線電流は増加し、エネルギーをロータから引き出す。エネルギー戻し期間中、エネルギーは、ロータからの付加的な補助によって、負荷に戻される。フリーホイーリング期間とエネルギー戻し期間を交互に用いることを「チョッピング」と呼んでも良いであろう。低速度で、チョッピングモードは、電流を発電システムから引き出すことができる期間を増大させるのに用いることができ、このため、拡張された期間が相インダクタンスサイクルの大きい部分となることができる。
【００４４】
一般に、本発明は、発電に利用できる相インダクタンス期間の割合を増加し、モータ動作が生じる割合を減少させる。以上、本発明を前述の図示の実施例に関連して説明してきたが、当業者は本発明の範囲内で多数の変形をなされうることがわかる。したがって、２、３の実施例の前述の記載は例示としてなされたものであり、限定を目的とするものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、望ましくないトルクが発生される相インダクタンスサイクルの割合を減少させて発電モードで装置を一層効率的にする切り換え式リラクタンス発電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の切り替え式リラクタンス発電機のスイッチング回路の回路図である。
【図２】図２は、従来の切り替え式リラクタンス発電機のスイッチング回路の回路図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施例の回路図である。
【図４】図４は、図３の回路で使用する他の実施例の電圧ブースタの回路図である。
【図５】図５は、図３の回路で使用する他の実施例の電圧ブースタの回路図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施例の回路図である。
【図７】図７は、図６の回路で使用する他の実施例の電圧ブースタの回路図である。
【図８】図８は、図６の回路で使用する他の実施例の電圧ブースタの回路図である。
【図９】図９は、本発明の第３実施例の回路図である。
【図１０】図１０は、本発明を組み込んだ発電機システムの概略図である。
【符号の説明】
１０、１２、１４    相巻線
１６、１８、２０    スイッチ
２４                ブーストコンバータ
３２、３４、３６    ダイオード
２８                負荷
４８                ブーストコンバータ
４０                ブーストトランジスタ
４２                ブーストダイオード
４４                第１キャパシタ
４６                第２キャパシタ
４３                インダクタ
【図１】
0003811516.tif 000002
【図２】
0003811516.tif 000003
【図３】
0003811516.tif 000004
【図４】
0003811516.tif 000005
【図５】
0003811516.tif 000006
【図６】
0003811516.tif 000007
【図７】
0003811516.tif 000008
【図８】
0003811516.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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