DE102012006181A1

DE102012006181A1 - Motor und elektrische Pumpe

Info

Publication number: DE102012006181A1
Application number: DE102012006181A
Authority: DE
Inventors: Seiya Yokoyama; Yoshiaki Takemoto; Toshihiro Uchida; Shigemasa Kato
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-10-04
Also published as: CN102738923A; CN102738923B; US20120248919A1; US8786161B2; JP2012217325A

Abstract

Ein Motor, bei dem ein Treiberstrom einer Wicklung zugeführt wird, wird gemäß einer Drehposition eines Läufers gesteuert, die aufgrund einer Wellenform einer induzierten Spannung zwischen Phasen erfasst wird. Der Motor ist mit einem Ständer mit 3 × n Zähnen und Wicklungen für drei Phasen versehen. Ein Läufer weist einen Läuferkern, eine Anzahl n von Magneten, und eine Anzahl n von Schenkelpolen auf. Die Magneten fungieren als einer der Magnetpole, die Schenkelpole fungieren als der weitere der Magnetpole. Jeder Schenkelpol ist in der Umfangsrichtung durch eine Lücke von den jeweils benachbarten Magneten beabstandet. Die Magneten und die Lücke sind in der radialen Richtung von dem Läuferkern nach innen hin angeordnet. Ein elektrischer Winkel zwischen zwei Enden jedes Magneten ist so eingestellt, dass er kleiner als ein elektrischer Winkel zwischen zwei Enden jedes Schenkelpols ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und eine elektrische Pumpe, die einen Läufer vom Folgepol-Typ verwenden.
Die JP-Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-263763 beschreibt einen Motor, der einen so genannten Läufer vom Folgepol-Typ verwendet. Der Motor weist einen Ständer mit zwölf Nuten und einen Läufer mit acht Magnetpolen auf. Der Läufer weist einen Läuferkern auf mit vier Schenkelpolen sowie mit vier Magneten (Neodymmagneten), die in der Umfangsrichtung des Läuferkerns in den Läuferkern eingebettet sind. Die vier Magneten fungieren als einer der Magnetpole. Die vier Schenkelpole sind zwischen benachbarten der vier Magneten angeordnet und fungieren jeweils als der weitere Magnetpol. Ein Motor, der solch einen Läufer vom Folgepol-Typ verwendet, oder eine Antriebsvorrichtung für eine elektrische Pumpe oder dergleichen, die einen solchen Motor verwendet, erzielt eine höhere Ausgangsleistung mit einem kleineren und leichteren Aufbau und verringert die Kosten.
Ein anderer Motortyp wendet eine sensorlose Ansteuermethode an. Der Motor steuert den Treiberstrom, der einem Ständer zugeführt wird, basierend auf einer Wellenform einer induzierten Spannung, d. h. einem Steuersignal mit der Wellenform der induzierten Spannung, ohne einen Rotationssensor zu verwenden. Bei einem Motor, der den Läufer vom Folgepol-Typ verwendet, bei dem Magneten im Läuferkern eingebettet sind, kann jedoch keine stabile induzierte Spannung erhalten werden, wenn der Läufer zu drehen beginnt. D. h., eine bestimmte Zeitspanne ist erforderlich, bis sich die induzierte Spannung stabilisiert. Es wird somit Zeit benötigt, bevor die Ausführung einer Steuerung basierend auf der induzierten Spannung begonnen werden kann.
Darüber hinaus ist die Wellenform der induzierten Spannung bei einem Motor unter Verwendung eines Läufers vom Folgepol-Typ im Vergleich mit einem normalen Motor, der keine Schenkelpole aufweist und acht Magneten aufweist, die acht Magnetpole darstellen, ungleichmäßig. Daher ist es schwierig, die sensorlose Ansteuermethode bei einem Motor einzusetzen, der einen Läufer vom Folgepol-Typ anwendet.
Genauer gesagt, bei einem normalen Motor beträgt der Verzerrungsfaktor in Bezug auf eine Sinuswelle 1,3% und ist in einer Wellenform der induzierten Spannung für jede Phase gering. Dies ermöglicht eine zufriedenstellende Anwendung der sensorlosen Ansteuermethode. Im Gegensatz hierzu zeigt 6 die Wellenform der induzierten Spannung für jede Phase (U-, V- und W-Phase) eines Motors unter Verwendung eines Läufers vom Folgepol-Typ, bei dem der elektrische Winkel zwischen den zwei Enden eines Magnetpols (Magnetpol des Magneten) und dem weiteren Magnetpol (Magnetpol des Schenkelpols) gleich ist (z. B. 27° als mechanischer Winkel). Bei einem solchen Motor, wie er in 6 gezeigt ist, beträgt der Verzerrungsfaktor in Bezug auf eine Sinuswelle 21,1%. Ferner wird bei einem Motor in Sternschaltung, der einen ähnlichen Läufer vom Folgepol-Typ verwendet, die Wellenform der induzierten Spannung zwischen Anschlüssen (U-V, V-W und W-U) ungleichmäßig, wie in 7 gezeigt ist. Bei einem Motor in Dreiecksschaltung, der einen ähnlichen Läufer vom Folgepol-Typ verwendet, wird die Wellenform der induzierten Spannung zwischen Anschlüssen (U-V, V-W und W-U) ungleichmäßig, wie in 8 gezeigt ist. Es wird angenommen, dass die Wellenformen gemäß der Darstellung in den 7 und 8 ungleichmäßig werden, weil die Magnetpole der Schenkelpole keinen starken Magnetpolfluss wie die Magnetpole von Magneten erzeugen.
Ferner weichen beispielsweise bei den Wellenformen der 6 bis 8 die Spitzen von normalen Positionen ab. Genauer gesagt beträgt das Spitzenintervall ca. 110°, wo es 90° betragen sollte. Außerdem ist die Wellenform in Bezug auf jede Spitze asymmetrisch. Es ist schwierig, eine induzierte Spannung mit einer solchen ungleichmäßigen Wellenform als Steuersignal zu verwenden. Es ist daher schwierig, die sensorlose Ansteuermethode für die Steuerung eines Läufers vom Folgepol-Typ anzuwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor und eine elektrische Pumpe zur Verfügung zu stellen, welche die zufriedenstellende Anwendung einer sensorlosen Ansteuermethode ermöglichen.
Bei einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Motor, bei dem der einer Wicklung zugeführte Treiberstrom gemäß einer Drehposition eines Läufers gesteuert wird, die aufgrund einer Wellenform einer induzierten Spannung zwischen Phasen erfasst wird. Der Motor weist einen Ständer und einen Läufer auf. Der Ständer weist 3 × n Zähne und Wicklungen für drei Phasen auf, die sequentiell um die Zähne gewickelt sind. Die Zähne sind in einer Umfangsrichtung angeordnet und erstrecken sich in einer radialen Richtung nach innen, und Nuten sind zwischen jeweils benachbarten Zähnen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Der Läufer weist einen Läuferkern auf, der in der radialen Richtung vom Ständer nach innen hin angeordnet ist, eine Anzahl n von Magneten, die in der Umfangsrichtung des Läuferkerns angeordnet sind, und eine Anzahl n von Schenkelpolen, die im Läuferkern angeordnet sind. Die Magneten fungieren als einer der Magnetpole, die Schenkelpole fungieren als der weitere Magnetpol, und jeder Schenkelpol ist in der Umfangsrichtung durch eine Lücke von den jeweils benachbarten Magneten beabstandet. Hierbei ist n eine natürliche Zahl. Die Magneten und die Lücke sind in der radialen Richtung von einer äußeren Kontur des Läuferkerns nach innen hin angeordnet. Ein elektrischer Winkel zwischen zwei Enden jedes Magneten ist so eingestellt, dass er kleiner als ein elektrischer Winkel zwischen zwei Enden jedes Schenkelpols ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine elektrische Pumpe, die den Motor der ersten Ausgestaltung, ein Gehäuse zum Aufnehmen des Motors, und ein in dem Gehäuse als Einheit mit dem Läufer drehendes Laufrad aufweist.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, welche die Grundgedanken der Erfindung beispielartig veranschaulicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ein optimales Verständnis der Erfindung sowie ihrer Aufgaben und Vorteile kann sich unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ergeben, die zeigen:
1A eine Draufsicht auf einen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1B eine teilweise vergrößerte Draufsicht auf einen Läufer von 1A;
2 ein Schaltbild einer Steuereinrichtung für den Motor von 1A;
3 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem elektrischen Winkel zwischen den beiden Enden eines Magnetpols und dem elektrischen Winkel zwischen den beiden Enden des weiteren Magnetpols bei einem Motor mit einer gleichmäßigen Wellenform;
4 ein Diagramm des elektrischen Winkels und der Wellenform der induzierten Spannung für den Motor von 1A;
5 ein Diagramm des elektrischen Winkels und der Wellenform der induzierten Spannung für den Motor von 1A;
6 ein Diagramm des elektrischen Winkels und der Wellenform der induzierten Spannung für einen Motor des Standes der Technik;
7 ein Diagramm des elektrischen Winkels und der Wellenform der induzierten Spannung für einen Motor des Standes der Technik;
8 ein Diagramm des elektrischen Winkels und der Wellenform der induzierten Spannung für einen Motor des Standes der Technik; und
9 eine schematische Querschnittansicht einer elektrischen Pumpe, die den Motor von 1A verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1A weist ein bürstenloser Motor M vom Typ mit einem inneren Läufer einen Ständer 10 auf. Der Ständer 10 weist einen Ständerkern 11 und Wicklungen 12 auf. Der Ständerkern 11 weist zwölf Zähne 11a auf, die in der Umfangsrichtung des Ständers 10 angeordnet sind. Die Wicklungen 12 für drei Phasen (U-, V- und W-Phase) sind sequentiell um die Zähne 11a gewickelt. Somit handelt es sich bei dem Ständer 10 um einen Zwölf-Nuten-Ständer.
Der Motor M weist ferner einen Läufer 20 auf, der auf der Innenseite des Ständers 10 angeordnet ist. Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, weist der Läufer 20 eine Drehwelle 21 auf sowie einen ringförmigen Läuferkern 22, der auf die Drehwelle 21 aufgesetzt ist. Der Läuferkern 22 weist nahe einer Außenumfangsfläche einen Umfangsabschnitt auf. Der Umfangsabschnitt weist vier Magnetaufnahmeöffnungen 22a auf, die in der Umfangsrichtung in 90°-Abständen angeordnet sind. Vier N-Pol-Magneten 23 sind jeweils in den vier Magnetaufnahmeöffnungen 22a angeordnet.
Der Umfangsabschnitt des Läuferkerns 22 weist ferner eine Mehrzahl von Schenkelpolen 22b auf. Jeder Schenkelpol 22b ist durch eine Lücke K von den in der Umfangsrichtung benachbarten Magneten beabstandet. Jede Lücke K bildet einen Teil einer Magnetaufnahmeöffnung 22a. Die beiden Lücken K, die auf entgegengesetzten Seiten jedes Schenkelpols 22b angeordnet sind, besitzen die gleiche (festgelegte) Fläche. Genauer gesagt besitzen die beiden Lücken K auf entgegengesetzten Seiten jedes Magneten 23 in der Umfangsrichtung eine symmetrische Formgebung. D. h., die zwei Lücken K sind spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Linie, die sich in der radialen Richtung durch die Mitte des Magneten 23 erstreckt. Jede Lücke K ist so ausgebildet, dass ihre Querschnittfläche in der axialen Richtung über die gesamte Lücke K gleichbleibend ist. Die Magneten 23 und die Lücken K sind in der radialen Richtung von der Außenkontur (Außenumfang) des Läuferkerns 22 nach innen hin angeordnet. Der Ausdruck ”in der radialen Richtung von der Außenkontur des Läuferkerns 22 nach innen hin angeordnet” bezieht sich auf einen Zustand der Anordnung von einem in der radialen Richtung äußersten Ort des Läuferkerns 22 in der radialen Richtung nach innen hin.
Die Mitten der Magneten 23 und der Schenkelpole 22b sind alternierend in gleichen Winkelabständen von 45° angeordnet. Somit handelt es sich bei dem Läufer 20 um einen so genannten Läufer vom Folgepol-Typ mit acht Magnetpolen, nämlich den Magneten 23, die jeweils als ein N-Pol fungieren, der als einer der Magnetpole dient, und den Schenkelpolen 22b, die jeweils als ein S-Pol fungieren, der als der weitere der Magnetpole dient.
Unter Bezugnahme auf 1B ist der Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass der elektrische Winkel (A) zwischen den beiden Enden eines der Magnetpole (des Magnetpols jedes Magneten 23) kleiner als der elektrische Winkel (B) zwischen den beiden Enden des weiteren der Magnetpole (Magnetpol jedes Schenkelpols 22b) ist.
Wenn der elektrische Winkel zwischen den beiden Enden eines der Magnetpole (des Magnetpols jedes Magneten 23) durch A dargestellt ist und der elektrische Winkel zwischen den beiden Enden des weiteren der Magnetpole (Magnetpol jedes Schenkelpols 22b) durch B dargestellt ist, ist der Läufer 20 so eingestellt, dass er A = (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) ±8% erfüllt.
Genauer gesagt ist A als 108° (mechanischer Winkel von 27°) eingestellt, und B ist als 132° (mechanischer Winkel von 33°) eingestellt.
Mit anderen Worten ist A so eingestellt, dass (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) × 0,92 ≤ A ≤ (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) × 1,08 erfüllt ist.
D. h., der Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform ist so eingestellt, dass 0,92 ≤ A/(6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) ≤ 1,08 erfüllt ist.
Die oben stehenden Gleichungen basieren auf Daten, die aus Versuchsresultaten erhalten wurden. Im Detail wird eine Annäherungsgleichung aus einer Kurve X von 3 erhalten, die durch das Abtragen von Winkeln erhalten wird, wenn die Wellenform gemäß der Darstellung in den 4 und 5 ist. Daraufhin wird der Annäherungsgleichung eine Breite (±8%) hinzugefügt. Die Breite (±8%) ist ein Wert, bei dem die Wellenform bezogen auf die Wellenform einer induzierten Spannung für einen normalen Motor – d. h. einen Motor ohne Schenkelpole, bei dem alle Magnetpole mittels aller Magneten ausgebildet sind – gleichmäßig ist (Wellenform, die gleich oder besser ist), wenn er der Annäherungsgleichung hinzugefügt wird.
Wenn A = 6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10² erfüllt ist, d. h. wenn die elektrischen Winkel A und B in der Kurve X von 3 enthalten sind, dann ist die Wellenform gemäß der Darstellung in den 4 und 5. Wenn die elektrischen Winkel A und B innerhalb des Bereichs von ±8% liegen, ist die Wellenform bezogen auf die Wellenform einer induzierten Spannung in einem normalen Motor gleichmäßig. Genauer gesagt ist die Wellenform die gleiche wie oder besser als die Wellenform der induzierten Spannung in einem normalen Motor. D. h., in dem Bereich zwischen den gestrichpunkteten Linien in 3 beträgt der Verzerrungsfaktor 1,3% in Bezug auf eine Sinuswelle der induzierten Spannung eines Motors, der keine Schenkelpole aufweist und bei dem alle Magnetpole mittels aller Magneten ausgebildet sind. 4 zeigt, dass die Wellenform der induzierten Spannung jeder Phase (U-, V- und W-Phase) des Motors, die in der Kurve X von 3 enthalten ist, auf A = 6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10² eingestellt ist. In 4 beträgt der Verzerrungsfaktor 0,9% bezogen auf die Sinuswelle des normalen Motors. 5 zeigt die Wellenform der induzierten Spannung zwischen Anschlüssen (U-V, V-W und W-U) des Motors (Stern- und Dreiecksschaltung), die in der Kurve X von 3 enthalten und auf A = 6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10² eingestellt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, sind Anschlüsse 12u, 12v und 12w der Wicklungen 12 bei dem Motor M mit einer Steuereinrichtung 51 verbunden, und der den Wicklungen 12 des Ständers 10 zugeführte Treiberstrom wird basierend auf der Wellenform der induzierten Spannung als Steuersignal gesteuert. Auf diese Weise wendet der Motor M eine sensorlose Ansteuermethode an. Im Detail und unter Bezugnahme auf 2 weist die Steuereinrichtung 51 der vorliegenden Ausführungsform eine Drehposition-Erfassungsschaltung 52 auf, die mit den Anschlüssen 12u, 12v und 12w der Wicklungen 12 verbunden ist. Die Drehposition-Erfassungsschaltung 52 erfasst die induzierte Spannung, die für jede Phase an die Wicklung 12 induziert wird, erzeugt ein der Drehposition des Läufers 20 entsprechendes Drehposition-Impulssignal basierend auf der Wellenform der induzierten Spannung zwischen den Phasen, und gibt das Drehposition-Impulssignal an einen Mikrocomputer 53 aus. Der Mikrocomputer 53 erzeugt ein Kommutierungssignal basierend auf dem empfangenen Drehposition-Impulssignal und gibt das Kommutierungssignal über eine Treiberschaltung 54 an eine Inverterschaltung 55 aus. Die Schaltsteuerung wird an Schaltelementen 55a bis 55f durch das von der Inverterschaltung 55 empfangene Kommutierungssignal durchgeführt. Außerdem führt die Inverterschaltung 55 eine Kommutierungsoperation durch, welche sequentiell die Wicklung 12 jeder Phase mit Treiberstrom versorgt.
Es wird nun der Betrieb des Motors M beschrieben.
Wenn der Läufer 20 zu drehen beginnt, wird eine induzierte Spannung entsprechend der Drehung erzeugt. Unter Bezugnahme auf 5 erzeugt die Steuereinrichtung 51 ein Drehposition-Impulssignal basierend auf der Wellenform der induzierten Spannung zwischen Anschlüssen (U-V, V-W und W-U) als ein Steuersignal unter Verwendung der Wellenform der induzierten Spannung ab konkret 0 V. Ein Kommutierungssignal wird basierend auf dem Drehposition-Impulssignal erzeugt, und der an die Wicklungen 12 gelieferte Treiberstrom wird umgeschaltet. Die induzierte Spannung, die in diesem Zustand erzeugt wird, ist nicht ungleichmäßig. Daher erfährt der Läufer 20 eine zufriedenstellende Drehsteuerung.
Die vorstehende Ausführungsform besitzt die nachstehend beschriebenen Vorteile.
(1) Die Anzahl von Zähnen 11a ist dreimal größer als die Anzahl von Magneten 23. Somit liegen die Magneten 23 immer den Zähnen 11a für die gleiche der drei Phasen (U-, V- oder W-Phase) gegenüber. Außerdem ist der elektrische Winkel zwischen einem der Magnetpole (Magneten 23) kleiner als der elektrische Winkel zwischen den beiden Enden des weiteren der Magnetpole (Schenkelpole 22b). Auch wenn die Magneten 23 und die Lücken K von der äußeren Kontur des Läuferkerns 22 nach innen hin angeordnet sind, ist die auf die Zähne 11a einwirkende Anziehungskraft der Magneten 23 somit innerhalb eines kleinen Bereichs konzentriert. Hierdurch wird der Läufer auf einfache Weise in einem Zustand angehalten, in dem die Magneten 23 und die Zähne 11a einander gegenüberliegen, und die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass eine Drehung aus der gleichen Position gestartet wird. Somit wird innerhalb einer kurzen Zeitspanne eine stabile induzierte Spannung erhalten, und die Zeit bis zum Beginn einer Steuerung unter Verwendung der induzierten Spannung kann im Durchschnitt verkürzt werden.
(2) Der elektrische Winkel A zwischen den beiden Enden eines der Magnetpole (den Magnetpolen der Magneten 23) und der elektrische Winkel B zwischen den beiden Enden des weiteren der Magnetpole (den Magnetpolen der Schenkelpole 22b) sind so eingestellt, dass A = (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) ±8% erfüllt ist. Experimentelle Resultate stabilisieren daher die Wellenform der induzierten Spannung. Genauer gesagt ist mit dem experimentellen Resultat die Wellenform der induzierten Spannung des Motors M, der den Läufer vom Folgepol-Typ 20 verwendet, mit Bezug auf die Wellenform der induzierten Spannung eines Motors, der die Schenkelpole 22b nicht aufweist und alle Magnetpole mittels aller Magneten ausbildet, gleichmäßig. D. h., die Wellenform ist die gleiche wie oder besser als die Wellenform der induzierten Spannung des normalen Motors. Im Ergebnis kann bei dem Motor M, der den Läufer vom Folgepol-Typ 20 verwendet, die sensorlose Ansteuermethode auf zufriedenstellende Weise verwendet werden, d. h. mit einer Drehzahlcharakteristik, die derjenigen eines normalen Motors ähnlich ist.
Für den Fachmann dürfte ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen konkreten Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Grundgedanken oder dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.
Obgleich dies in der vorausgegangenen Beschreibung nicht besonders erwähnt wurde, kann der Motor M der vorstehenden Ausführungsform als eine jegliche Antriebsvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann der Motor M gemäß der Darstellung in 9 auf eine elektrische Pumpe 61 angewendet werden, die einen Motor verwendet. Im Detail ist die elektrische Pumpe 61 mit einem Gehäuse 65 versehen, das ein Motorgehäuse 62, ein Pumpengehäuse 63 und ein Endgehäuse 64 aufweist. Das Motorgehäuse 62 ist zylindrisch und besitzt einen geschlossenen Boden. Das Pumpengehäuse 63 ist am offenen Ende des Motorgehäuses 62 befestigt und weist einen Ansauganschluss 63a und einen Ausgabeanschluss 63b auf. Das Endgehäuse 64 ist an der Außenseite des Bodens des Motorgehäuses 62 befestigt. Die elektrische Pumpe 61 weist den Ständer 10, den Läufer 20, eine Welle 66 und ein Laufrad 67 auf. Der Ständer 10 ist in einem zylindrischen Abschnitt 62a des Motorgehäuses 62 gehalten. Die Welle 66 ist an der Innenseite des Bodens des Motorgehäuses 62 befestigt. Der Läufer 20 ist drehbar von der Welle 66 getragen. Das Laufrad 67 dreht als Einheit mit dem Läufer 20. Außerdem weist die elektrische Pumpe 61 ein Steuerschaltungssubstrat 68 auf, das die Steuereinrichtung 51 der vorstehenden Ausführungsform darstellt und in einem Aufnahmeabteil gehalten ist, das von der Außenseite des Bodens des Motorgehäuses 62 und dem Endgehäuse 64 umgeben ist. Die elektrische Pumpe 61 kann die sensorlose Ansteuermethode auf zufriedenstellende Weise einsetzen, und die elektrische Pumpe 61 kann miniaturisiert werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform weist der Motor M den Zwölf-Nuten-Ständer 10 mit den zwölf Zähnen 11a und den Acht-Magnetpol Läufer 20 mit den vier Magneten 23 auf. Der Aufbau des Motors M kann geändert werden, solange der Ständer 3 × n (wobei n eine natürliche Zahl ist) Nuten mit 3 × n Zähnen und der Läufer 2 × n Magnetpole mit n Magneten aufweist.
Beispielsweise kann der Motor M einen Achtzehn-Nuten-Ständer mit achtzehn Zähnen und einen Zwölf-Magnetpol-Läufer mit sechs Magneten aufweisen. In diesem Fall ist es auch bevorzugt, dass A = (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) ±8% erfüllt ist.
Die vorstehende Ausführungsform ist so eingestellt, dass sie A = (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B² + 1,14 × 10²) ±8% erfüllen. Stattdessen kann beispielsweise A = (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) ±4% erfüllt sein.
Dies erzielt eine noch stabilere Wellenform für die induzierte Spannung und gestattet die Anwendung der sensorlosen Ansteuermethode auf eine noch zufriedenstellendere Weise, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird.
Ferner braucht A = (6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) ±8% nicht erfüllt zu sein, und der elektrische Winkel (A) zwischen den beiden Enden eines der Magnetpole (der Magnetpole der Magneten 23) kann kleiner als der elektrische Winkel (B) zwischen den beiden Enden des weiteren der Magnetpole (der Magnetpole der Schenkelpole 22b) sein. Hierdurch wird ebenfalls der Vorteil (1) der vorstehenden Ausführungsform erzielt.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sollten als veranschaulichend und nicht einschränkend aufgefasst werden, und die Erfindung sollte nicht auf die vorstehend angegebenen Details beschränkt werden, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs und der Äquivalenz der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-263763 [0002]

Claims

Motor, bei dem ein einer Wicklung (12) zugeführter Treiberstrom gemäß einer Drehposition eines Läufers (20) gesteuert wird, die aufgrund einer Wellenform einer induzierten Spannung zwischen Phasen (U, V, W) erfasst wird, wobei der Motor aufweist: einen Ständer (10) mit 3 × n Zähnen (11a) und Wicklungen (12) für drei Phasen, die sequentiell um die Zähne (11a) gewickelt sind, wobei die Zähne (11a) in einer Umfangsrichtung angeordnet sind und sich in einer radialen Richtung nach innen erstrecken, und Nuten zwischen jeweils benachbarten Zähnen (11a) in der Umfangsrichtung ausgebildet sind; und einen Läufer (20) mit einem Läuferkern (22), der in der radialen Richtung von dem Ständer (10) nach innen hin angeordnet ist, einer Anzahl n von Magneten (23), die in der Umfangsrichtung des Läuferkerns (22) angeordnet sind, und einer Anzahl n von Schenkelpolen (22b), die in dem Läuferkern (22) angeordnet sind, wobei die Magneten (23) als einer der Magnetpole fungieren, die Schenkelpole (22b) als der weitere der Magnetpole (23) fungieren, und jeder Schenkelpol (22b) in der Umfangsrichtung durch eine Lücke (K) von den jeweils benachbarten Magneten (23) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass n eine natürliche Zahl ist, die Magneten (23) und die Lücke (K) in der radialen Richtung von einer äußeren Kontur des Läuferkerns (22) nach innen hin angeordnet sind, und ein elektrischer Winkel zwischen zwei Enden jedes Magneten (23) so eingestellt ist, dass er kleiner als ein elektrischer Winkel zwischen zwei Enden jedes Schenkelpols (22b) ist.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der elektrische Winkel zwischen zwei Enden jedes Magneten (23) durch A dargestellt ist und der elektrische Winkel zwischen zwei Enden jedes Schenkelpols (22b) durch B dargestellt ist, die zwei elektrischen Winkel so eingestellt sind, dass 0,92 ≤ A/(6,10 × 10^–3 × B² – 8,69 × 10^–1 × B + 1,14 × 10²) ≤ 1,08 erfüllt ist.
Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Nuten zwölf beträgt, die Gesamtanzahl von Magnetpolen acht beträgt, ein mechanischer Winkel zwischen den beiden Enden jedes Magneten (23) auf 27° eingestellt ist, und ein mechanischer Winkel zwischen den beiden Enden jedes Schenkelpols (22b) auf 33° eingestellt ist.
Elektrische Pumpe, gekennzeichnet durch: den Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3; ein Gehäuse (65) zum Aufnehmen des Motors; und ein Laufrad (67), das in dem Gehäuse (65) als Einheit mit dem Läufer (20) dreht.