ブラシレス巻線フィールド同期機械のための静電容量型電力カプラーとしての回転整流器ボードの使用

巻線フィールド同期機械（WFSM）は、競争力のある出力/トルク密度と簡単な弱体化のための直接フィールド励磁制御を考慮すると、永久磁石同期機械（PMSM）の魅力的な代替品です。ここでは、単純なプリント回路基板（PCB）のみを使用したWFSMローター巻線励磁用の低コストかつ接触のない静電容量型電力カプラー（CPC）の設計プロセスを提示します。これらのPCBは、機械の回転整流器の延長です。設計の実験的検証は、発電機として動作する30/55 kW（連続/ピーク）WFSMのローターフィールドへの675Wの電力転送を90.3％の効率で示します。2 MHzでスイッチングするGaNインバータは、受動部品のサイズを縮小し、CPC電圧を安全限界内に保ちます。CPC PCB構造におけるトレースレイアウトのための寄生損失最小化設計ルールは、高周波動作のために確立され、カップリングマトリックスに対する部分静電容量アプローチと共に使用されます。タンクインダクタの損失はコア設計を使用することにより削減され、一方で回転整流器に統合されたバックコンバータはロータの負荷インピーダンスをCPCシステムに一致させ、タンク補償回路の複雑さを軽減します。最後に、位置自己センシングのためのプラットフォームとしてのCPCが二つの方法を用いて概念的に紹介されます。第一に、位相同期ループ（PLL）がCPCの共振タンク周波数を追跡し、その顕著性は機械の回転に空間的に結びついています。第二に、回転バックコンバータがフィールドに高周波コンテンツを効果的に注入し、スタタードライブコントロールによって追跡可能となります。