DE112007000576T5

DE112007000576T5 - Motor und Antriebssteuerungsvorrichtung dafür

Info

Publication number: DE112007000576T5
Application number: DE112007000576T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Koyama; Hirofumi Doi; Kenta Hatano; Tomokuni Katou
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2009-04-02
Also published as: JP5306808B2; CN101405929B; WO2007111031A1; JPWO2007111031A1; CN101405929A

Abstract

Motor, der umfasst:
einen Rotor, der einen Magneten aufweist, der so magnetisiert ist, dass eine Vielzahl von Magnetpolen entlang dessen gesamtem Umfang festgelegt sind; und
einen Stator, der eine Vielzahl von Erregerspulen aufweist, die entlang des Umfangs des Motors angeordnet sind;
bei dem der Rotor mittels eines radial ungleichmäßigen Magnetfelds gedreht wird, das mittels Erregen der Erregerspulen erzeugt wird; und
bei dem der Motor ferner umfasst:
ein lastseitiges Lager, das ein Ende des Rotors axial fixiert;
ein gegen-lastseitiges Lager, welches das andere Ende des Rotors radial fixiert; und
ein Pufferelement, das in einer radialen Richtung des gegen-lastseitigen Lagers vorgesehen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und eine Antriebssteuerungsvorrichtung dafür.
STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Technologien für Gegenmaßnahmen hinsichtlich abnormaler Geräusche, die beim Motorantrieb erzeugt werden, enthalten beispielsweise die Technologie, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist. Die Technologie, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist, verringert die abnormalen Geräusche, die durch die Kollision des Elements, das an einer Rotorwelle angebracht ist, mit einem Lager erzeugt werden, wenn der Rotor eines DC-(Gleichstrom)-Motors in einer axialen Richtung unter Antriebsbedingungen bewegt wird.
In dem Motor, der in dem Patentdokument 1 offenbart ist, ist eine Nabe an dem Zentrum eines hohlen zylindrischen Dämpfungsabschnitts vorgesehen, und eine Rotorwelle steht durch die zentrale Öffnung der Nabe hervor. Selbst wenn Kollisionen zwischen dem Lager eines Motorgehäuses und der Nabe dort auftreten, wenn sich der Rotor axial bewegt, lindert der Dämpfungsabschnitt den Schlag, der von der Kollision verursacht wird.
Ferner betrifft Patentdokument 2 einen bürstenlosen DC-Motor, der ein Drehmagnetfeld durch sequentielles Umschalten von Statorwicklungen erzeugt, die basierend auf den Positionsdetektionssignalen, die von der Drehung eines Rotors erhalten werden, der einen Permanentmagneten von zwei oder mehr Polen aufweist, zu erregen sind. Gemäß Patentdokument 2 wird der Motor mit einer Frequenz erregt und gesteuert, bei der die Resonanz des Rotors vermieden wird, um somit die Vibrationen und Geräusche, die beim Antrieb des Motors bei der oben beschriebenen Erregung erzeugt werden, zu verringern.

Patentdokument 1: JP-A-2000-032706
Patentdokument 2: JP-A-1999-113281

Ein herkömmlicher DC-Motor ist mit einer Struktur vorgesehen, bei der die Anzahl der Magnetpole eines Rotors nicht gleich der eines Stators ist, d. h. beispielsweise in dem Fall des Kombinierens eines Rotors, der acht Magnetpole aufweist, und eines Stators, der neun Erregerspulen aufweist (ein Rotor mit acht Polen und ein Stator mit neun Polen), wird ein Kraft, die den Rotor radial ungleichmäßig anzieht, durch das hervorgerufene Magnetfeld erzeugt, wenn die Erregerspulen erregt werden. Aus diesem Grund kann der Rotor radial schwingen. Auf der anderen Seite werden Motoren, die eine Struktur aufweisen, die aus einem Rotor mit acht Polen und einen Stator mit neun Polen aufgebaut ist, die Hochleistungsbauform gefertigt sein können, einfach hergestellt und vergleichweise einfach verwendet.
Ferner ist in einer Struktur, bei der die Enden des Rotors mittels Lager gehalten werden, um Größenschwankungen zwischen den Elementen aufzunehmen, ein radialer Freiraum zwischen dem Lager und dem Stator oder der Rotorseite vorgesehen. Wenn der Freiraum vorgesehen ist, wird beispielsweise selbst dann, wenn eine große Last auf einem Hochleistungs-DC-Motor, wie beispielsweise einem Motor, der für ein Fahrzeug verwendet wird, angelegt wird, der Stoß des Kontakts zwischen dem Lager und dem Stator oder der Rotorseite gemindert, um somit die Last, die auf dem Lager anliegt, zu verringern. Folglich, um die Verschleißfestigkeit des Motors zu verbessern und die Lebensdauer zu erhöhen, ist eine Struktur, die mit dem vorgenannten Freiraum bzw. Abstand vorgesehen ist, notwendig.
Allerdings wurde herausgefunden, dass in einem Motor, der durch Kombinieren eines Rotors mit acht Polen und eines Stators mit neun Polen aufgebaut wird, wenn eine Struktur, wo ein radialer Freiraum zwischen dem Lager und dem Stator oder zwischen dem Lager und dem Rotor vorgesehen ist, verwendet wird, abnormale Geräusche beim Betreiben des Motors erzeugt werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung studierten und analysierten den Faktor der abnormalen Geräusche und fanden als Folge davon den folgenden Grund: der Rotor wird radial durch den Abstandsraum durch die in einer radialen Richtung ungleichmäßige Kraft, die erzeugt wird, wenn der Stator erregt wird, geschwungen, und folglich treten dort Kontakte zwischen dem Lager und der Statorseite oder zwischen dem Lager und der Rotorseite auf.
Selbst wenn die in dem Patentdokument 1 offenbarte Technologie, die zur Verringerung der abnormalen Geräusche verwendet wird, die durch die axiale Bewegung des Rotors erzeugt werden, angewendet wird, um ein solches Problem, das von den radialen Schwingungen des Rotors herrührt, zu lösen, können vorteilhafte Wirkungen nicht ausreichend erhalten werden. Ferner, da das oben beschriebene Problem aufgrund struktureller Gründe des Motors verursacht wird, sind die Gegenmaßnahmen durch die Steuerung der Erregung, wie beispielsweise die Technologie, die in dem Patentdokument 2 offenbart ist, für das Lösen des Problems auch nicht nützlich.
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um das oben genannte Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motor bereitzustellen, der im Stande ist, die Kollision eines Rotors mit einem Lager, die von der radialen Schwingung des Rotors herrührt, zu absorbieren, um dadurch die Erzeugung von abnormalen Geräusche zu verringern, und den Stoß zu mindern, der auf das Lager auftrifft, mittels Bereitstellen eines Pufferelements auf der Seite des Lagers in dem Motor, wo dessen Rotor mittels eines in einer radialen Richtung ungleichmäßigen Magnetfelds gedreht wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebssteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die im Stande ist, Kontakte eines radial angezogenen Rotors mit einem Lager zu verringern, um dadurch die Erzeugung der abnormalen Geräusche eines Motors einzuschränken, auf eine solche Weise, dass wenn der Motor gesteuert wird und den Rotor enthält, der unter Antriebsbedingungen radial schwingt, dieser mit einer Antriebsfrequenz gesteuert wird, die auf ein Ausmaß erhöht ist, das die Kollision des radial angezogenen Rotors mit dem Lager mindern kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Motor gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Rotor, der einen Magneten aufweist, der so magnetisiert ist, dass eine Vielzahl von Magnetpolen entlang dessen gesamtem Umfang angeordnet sind; und einen Stator, der eine Vielzahl von Erregerspulen aufweist, die um den Umfang des Rotors angeordnet sind; bei dem der Rotor mittels eines ungleichmäßigen Magnetfelds gedreht wird, das mittels Erregen der Erregerspulen hervorgerufen wird; und bei dem der Rotor ferner ein lastseitiges Lager, das ein Ende des Rotors axial hält; ein gegen-lastseitiges Lager, welches das andere Ende des Rotors radial hält; und ein Pufferelement enthält, das in einer radialen Richtung des gegen-lastseitigen Lagers vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung absorbiert das Pufferelement den Stoß der Kollision, die durch die radiale Schwingung des Rotors erzeugt wird, wodurch eine Verringerung der Erzeugung von abnormalen Geräuschen ermöglicht wird, und ferner eine Minderung des Stoßes, der auf das Lager übertragen wird, ermöglicht wird. Das kann die Verschleißfestigkeit des Motors verbessern und ferner dessen Lebensdauer erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur eines Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, welche die Exzentrizität des Rotors davon unter Antriebsbedingungen zeigt.
3 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts davon, der mit dem Referenzzeichen B in 1 bezeichnet ist.
4 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts davon, der mit dem Referenzzeichen C in 1 bezeichnet ist.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Pufferelements zeigt.
6 ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Pufferelements zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Motorantriebssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Bewegung des Rotors und der Antriebsbedingungen.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung detaillierter zu erläutern.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur eines Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei diese im axialen Querschnitt gegeben ist, der einen Motor darstellt, der aus einem Rotor mit acht Polen und einem Stator mit neun Polen zusammengesetzt ist.
Eine Motor 1 ist aufgebaut, indem dieser einen Rotor 3 und einen Stator 7 als dessen Hauptabschnitte enthält. Der Rotor 3 ist mit einem Permanentmagneten 2 vorgesehen, so dass eine Vielzahl von Magnetpolen entlang dessen gesamten Umfang angeordnet sind, und der Mittelwellenabschnitt davon ist mit einer Schraubenöffnung vorgesehen. Hier ist der Permanentmagnet 2 mit acht Polen NS-magnetisiert.
Eine Schraube 10 ist in die oben beschriebene Schraubenöffnung, die in dem Rotor 3 vorgesehen ist, eingreifend eingebracht und ist auf der Seite gegenüber dem Ausgabeanschluss der Ausgabewelle 11 angeordnet. Bei drehendem Antrieb des Rotors 3 wird dessen Drehmoment zur Ausgabewelle 11 über die Schraube 10 übertragen, und da die Ausgabewelle 11 selbst an der Drehung gehemmt wird, wird das Drehmoment des Rotors 3 in eine axiale lineare Bewegungskraft umgewandelt.
Der Stator 7 wird mittels Wickeln einer Erregerspule um jeden der Statorkerne 7a ausgebildet, die so angeordnet sind, dass der Rotor 3 in einer Motorabdeckung (Motorgehäuse) 9a umgeben wird. Hier sind neun Statorkerne 7a so angeordnet, dass diese den Rotor 3 umgeben, eine Erregerspule ist um jeden Statorkern 7a gewickelt und die Statorkerne werden mit neun Magnetpolen durch Erregen oder Strombeförderung NS-magnetisiert.
2 wird zur Erläuterung der Exzentrizität jedes Rotors 3 gegebene, wenn jeder der Motoren angetrieben wird, und die Figuren zeigen Abschnitte, wobei jeder entlang der Linie A-A in 1 genommen ist. Es sei bemerkt, dass die Darstellung der Erregerspule in dem Stator der Einfachheit halber zum Betrachten der Beziehung zwischen dem Stator und dem Rotor ausgelassen ist. 2(a) und 2(c) stellen jeweils einen Motor dar, der sich von dem Motor 1 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet, wobei der Motor 3 zwölf Magnetpole und der Stator 7 neun Erregerspulen aufweist (der Motor, der aus einem Rotor mit zwölf Polen und einem Stator mit neun Polen zusammengesetzt ist), und 2(b) und 2(d) zeigen jeweils den Motor 1 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei der Motor einen Rotor mit acht Polen und einen Stator mit neun Polen aufweist.
2(a) und 2(b) zeigen den Zustand, bei dem Strom von Phase U zur Phase V geführt wird, und 2(c) und 2(d) zeigen den Zustand, bei dem Strom von der Phase U zur Phase W geführt wird. Wie es in 2(a) bis 2(d) gezeigt ist, wird, wenn die Erregerspule des Stators erregt wird, der Statoreisenkern magnetisiert, um eine Kraft zu erzeugen, die den Stator und den Permanentmagneten des Rotors veranlassen, einander anzuziehen. Zu der Zeit, wie es in 2(a) und 2(c) gezeigt ist, da in dem Motor, der aus einem Rotor mit zwölf und einem Stator mit neun Polen zusammengesetzt ist, ein Magnetfeld gleichmäßig durch Erregen der Erregerspulen erzeugt wird, wirkt eine Kraft, die den Rotor radial anzieht, gleichmäßig in allen Richtungen (in der Richtung, die durch den Pfeil in 2(a) und 2(c) gekennzeichnet ist), so dass der Rotor nicht exzentrisch angeordnet ist.
Indessen kann in einem Motor, der einen Rotor mit acht Polen und einen Stator mit neun Polen aufweist, wie der Motor 1 der ersten Ausführungsform, eine Erregung der Erregerspule ein radial ungleichmäßiges Magnetfeld erzeugen, und dadurch wird eine Kraft, die den Rotor 3 zur Seite des Stators 7, der in einer radialen Richtung angeordnet ist, anzieht, ungleichmäßig auf den Rotor ausgeübt (eine Kraft, die in der Richtung, die mit dem Pfeil von 2(b) und 2(d) gekennzeichnet ist, daran anliegt). Aufgrund der Kraft schwingt der Rotor 3 radial unter Antriebsbedingungen, um einen Lagerhalter 3a zu veranlassen, mit einem Innenrad 4a eines oberen Lagers 4 in Kontakt zu geraten, und dadurch abnormale Klänge oder Geräusche zu erzeugen.
Aus diesem Grund ist in der ersten Ausführungsform, wie es in 1 gezeigt ist, ein Freiraum zwischen dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 und dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 mit einer Dämpfung oder einem Pufferelement 12 vorgesehen, um die Erzeugung der abnormalen Geräusche zu begrenzen. Das Pufferelement 12 wird später beschrieben.
Zurückkommend auf die Erklärung der 1 ist die Motorabdeckung 9a mit einer Nabe (Motorgehäuse) 9b aufgebaut, und die Nabe 9b hält ein Vordruckelement 8, wie beispielsweise eine Dichtung. Ferner sind das obere Lager 4 und das untere Lager 5 zum Halten der Drehwelle an beiden Enden des Rotors 3 angebracht.
Hier wird die Haltestruktur des unteren Lagers 5 im Detail beschrieben.
3 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts davon, der mit dem Referenzzeichen B in 1 bezeichnet ist. Wie es in 3 gezeigt ist, ist das Innenrad 5a des unteren Lagers 5 vertikal in der axialen Richtung mittels des gestuften Teils 3b des Rotors 3 und eines Haltemechanismus 6 (Befestigung in der axialen Richtung) befestigt. Ferner ist das Außenrad 5b des unteren Lagers 5 vertikal in der axialen Richtung mittels des gestuften Teils 9c der Motorabdeckung 9a und dem Vordruckelement 8, das von der Nabe gehalten wird, befestigt (Befestigung in der axialen Richtung). Auf eine solche Weise wird das Außenrad 5b des unteren Lagers 5 an dem Motorgehäuse gesichert, das aus der Motorabdeckung 9a, der Nabe 9b usw. zusammengesetzt ist. Es sei bemerkt, dass Kugeln 5c zwischen dem Innenrad 5a und dem Außenrad 5b des unteren Lagers 5 angeordnet sind.
Die Haltestruktur des oberen Lagers 4 wird im Folgenden im Detail beschrieben.
Das obere Lager 4 wird von dem Rotor 3 und dem Stator 7 in lediglich der radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung gehalten, und nicht vertikal in der axialen Richtung, im Gegensatz zum unteren Lager 5, befestigt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts davon, der mit dem Referenzzeichen C in 1 bezeichnet ist. Wie es in 4 gezeigt ist, wird das obere Lager 4 gehalten, um zwischen dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 und dem Lagerhalter 9d der Motorabdeckung 9a angeordnet zu sein.
Es sollte bemerkt werden, dass in 4 das obere Lager 4 auf einer ähnlichen Größenskala wie die des unteren Lagers 5, wie es in 3 gezeigt ist, dargestellt ist; allerdings ist, wie es in 1 gezeigt ist, das untere Lager 5 eigentlich größer als das obere Lager 4.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf das untere Lager 5, das auf der Seite der Ausgabewelle 11 des Motors 1 angeordnet ist, was die Seite ist, wo die Last anliegt (die Lastseite), ein Lager, das größer als das obere Lager 4 ist, das auf der Gegen-Lastseite entfernt von der Seite der Ausgabewelle 11 angeordnet ist, angewendet. Diese Anordnung kann die Haltbarkeit des unteren Lagers 5, das stärker unter Last steht als das obere Lager 4, erhöhen, wenn eine bestimmte Last auf den Motor angelegt wird.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist in dem Motor 1 entsprechend der ersten Ausführungsform ein radialer Freiraum B zum Aufnehmen von Größenabweichungen bzw. -schwankungen zwischen Teilen zwischen dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 und dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 ausgebildet. Das Bereitstellen des Freiraums D ermöglicht dem Motor radiale Größenschwankungen des Innenrads 4a und des Außenrads 4b des oberen Lagers 4 und radiale Größenschwankungen des Lagerhalters 3a des Rotors 3 und des Lagerhalters 9d der Motorabdeckung 9a aufzunehmen.
Ferner, selbst wenn eine Last auf dem Motor 1 anliegt, kann das Vorhandensein des Freiraums D den Kontakt des Innenrads 4a des oberen Lagers 4 mit dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 Puffern, und die Last verringern, die an dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 anliegt. Das kann den Verschleißfestigkeit des Motors verbessern und die Lebensdauer erhöhen.
Allerdings wird durch lediglich Bereitstellen des Freiraums B die Erzeugung von abnormalen Geräuschen, wie es oben erwähnt ist, nicht vermieden.
Aus diesem Grund ist ein Pufferelement 12 in dem Freiraum D als ein erstes Merkmal der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Das Pufferelement 12 dient als Dämpfung. Folglich, selbst wenn der Rotor 3 unter Antriebsbedingungen exzentrisch angeordnet ist, um den Lagerhalter 3a zu veranlassen, zur Seite des Innenrads 4a des oberen Lagers 4 zu schwingen, wird verhindert, dass der Lagerhalter 3a direkt mit dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 kollidiert, wodurch die Erzeugung der abnormalen Geräusche gesteuert bzw. kontrolliert werden kann.
Ferner, da der Stoß, der verursacht wird, wenn der Lagerhalter 3a des Rotors 3 zur Seite des Innenrads 4a des oberen Lagers 4 schwingt, durch das Pufferelement 12 gelindert wird, kann beispielsweise die Verschleißfestigkeit des Innenrads 4a des oberen Lagers 4 und des Lagerhalters 3a des Rotors 3 verbessert werden.
In diesem Zusammenhang ist in 4 ein Beispiel zum Nachweis des Freiraums D zwischen dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 (der Seite des Rotors 3) und dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 und ferner die Ausbildung des Pufferelements 12 darin gezeigt; allerdings kann die Anordnung so sein, dass ein Freiraum D zwischen dem Lagerhalter 9d der Motorabdeckung 9a und dem Außenrad 4b des oberen Lagers 4 vorgesehen ist (die Seite des Stators 7), und anschließend ein Pufferelement 12 darin ausgebildet wird.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Pufferelements 12, wie es in 4 gezeigt ist, zeigt. Die Figur ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts davon, der mit dem Referenzzeichen C in 1 bezeichnet ist, wie 4. In diesem Beispiel, wie es in 5 gezeigt ist, ist eine Nut 3c entlang des gesamten Umfangs des Lagerhalters 3a des Rotors 3 ausgebildet, und ein O-Ring 12a, das ein elastisches Element ist, ist in die Nut 3c eingepasst, um als das Pufferelement zu dienen. Der O-Ring 12a weist einen Querschnittsdurchmesser zum Beibehalten des Freiraums D, wie es in 5 gezeigt ist, auf.
Auf eine solche Weise, selbst wenn der Lagerhalter 3a zur Seite des Innenrads 4a des oberen Lagers 4 schwingt, dient aufgrund der Exzentrizität des Rotors 3 der O-Ring 12 als Dämpfung, um die direkte Kollision zwischen dem Lagerhalter 3a und dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 zu verhindern, wodurch die Erzeugung von abnormalen Geräuschen gemindert werden kann. Ferner, selbst wenn sich der O-Ring 12a verschlechtert hat, kann ein solcher Zustand schnell und einfach mittels einfachem Austauschens des Rings mit einem neuen eliminiert werden, was zu einer einfachen Wartbarkeit beiträgt.
6 ist eine Ansicht, die ein weiters Beispiel des Pufferelements 12, wie es in 4 gezeigt ist, zeigt, und die Figur ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts davon, der mit dem Referenzzeichen C in 1 bezeichnet ist, wie 4. In dem Beispiel, wie es in 6 gezeigt ist, ist ein Federelement 12b eines V-förmigen Querschnitts um den äußeren Umfang des Lagerhalters 3a angeordnet, um als Pufferelement zu dienen. Das Federelement 12b ist ein elastisches Element, das eine Elastizität radial aufweist, während der Freiraum D, wie es in 6 gezeigt ist, beibehalten wird.
Auf eine solche Weise fungiert, selbst wenn der Lagerhalter 3a um die Seite des Innenrads 4a des oberen Lagers 4 aufgrund der Exzentrizität des Rotors 3 schwingt, das Federelement 12b als eine Dämpfung, um die direkte Kollision zwischen dem Lagerhalter 3a und dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 zu verhindern, wodurch die Unterdrückung der Erzeugung von abnormalen Geräuschen ermöglicht wird.
Es sollte verstanden werden, dass das Pufferelement 12 in der vorliegenden Erfindung nicht auf ein Element beschränkt ist, das die Strukturen, wie sie in 5 und 6 gezeigt sind, aufweist, solange das Pufferelement ein elastisches Element ist, das im Stande ist, den Stoß, der beim Ereignis erzeugt wird, wenn der Lagerhalter 3a zur Seite des Innenrads 4a des oberen Lagers 4 aufgrund des Exzentrizität des Rotors 3a schwingt, zu mindern.
Daneben sind in 5 und 6 die Beispiele des Bereitstellens des O-Rings 12a oder des Federelements 12b zwischen dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 und dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 dargestellt; allerdings kann der Aufbau so sein, dass das Pufferelement zwischen dem Außenrad 4b des oberen Lagers 4 und dem Lagerhalter 9d der Motorabdeckung 9a bereitgestellt wird.
Wie es oben erwähnt ist, kann gemäß der ersten Ausführungsform, da das Pufferelement 12 an dem Freiraum D angeordnet ist, der zwischen dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 und dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 ausgebildet ist, der Stoß der Kollision, die durch Schwingen des Rotors 3 in der radialen Richtung beim Antrieb des Motors 1 verursacht wird, absorbiert werden, um dadurch die Erzeugung von abnormalen Geräuschen zu verringern und ferner den Einschlag zu mindern, der auf das Innenrad 4a des oberen Lagers 4 auftrifft.
Zweite Ausführungsform
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Motor, dessen Rotor mittels des magnetischen Felds, das in einer radialen Richtung ungleichmäßig ist, gedreht wird, und der den Freiraum D zwischen dem Rotor und dem Lager aufweist, wie es in der ersten Ausführungsform dargestellt ist, mit einer Frequenz angetrieben und gesteuert, die auf ein Ausmaß erhöht ist, das die Kollision des Rotors mit dem Lager verringern kann.
7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Motorantriebsystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur ist der Motor 1 der gleiche wie der, der in der ersten Ausführungsform gezeigt ist. Eine Antriebsvorrichtung 13 versorgt den Motor 1 mit Strom aufgrund der Instruktionen der Antriebssteuerungsvorrichtung 14 und treibt den Motor an. Die Antriebssteuerungsvorrichtung 14 legt die Antriebsvorrichtung 13 mit einer Antriebsfrequenz fest, die auf ein Ausmaß erhöht ist, das die Kollision zwischen dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 und dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 mindern kann, d. h. mit einer Antriebsfrequenz innerhalb eines Frequenzbereichs, in dem die Anzahl der Kollisionen verringert werden kann, und steuert den Antrieb des Motors 1.
Im Übrigen ist in dem Beispiel, wie es in 7 gezeigt ist, der Fall gezeigt, bei dem die Antriebsvorrichtung 13, die Antriebssteuerungsvorrichtung 14 und der Motor 1 einzelne individuelle Vorrichtungen sind, die voneinander getrennt sind; allerdings können die Antriebsvorrichtung 13 und die Antriebssteuerungsvorrichtung 14 in dem Motor 1 als ein Antriebsschaltkreis aufgebaut sein und können auf der Seite der äußeren Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt), welche die Antriebssteuerungsvorrichtung 14 steuert, aufgebaut sein.
8 ist eine Ansicht zum Erläutern der Bewegung des Rotors 3, wenn der Motor gemäß der ersten Ausführungsform angetrieben wird, und die Ansicht zeigt die Querschnitte der Lager 3a des Rotors 3 und des Innenrads 4a des oberen Lagers 4, genommen auf einer Ebene senkrecht zur Drehwelle. Ein gewöhnlicher DC-Motor wird mit einer Antriebsfrequenz eingestellt, die auf ein Ausmaß verringert ist, das die Drehung des Rotors nicht verschlechtert (beispielsweise ungefähr 200 Hz). Wenn der Motor 1, in dem ein Rotor mit acht Polen und ein Stator mit neun Polen kombiniert sind, oder ein ähnlicher Motor, wie er in der ersten Ausführungsform dargestellt ist, mit einer Antriebsfrequenz gedreht wird, wird der Rotor 3 davon mit einer hexagonalen Gestalt gedreht, wobei der Rotor 3 in sechs Richtungen während einer Drehung, wie es in 8 gezeigt ist, angezogen wird, und der Rotor mit dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 an jedem Scheitelpunkt davon in Kontakt gerät, um dadurch abnormale Geräusche zu erzeugen.
Wenn die Antriebsfrequenz über die oben genannte gewöhnliche Antriebsfrequenz hinaus erhöht wird, benötigt der Rotor 3 eine Drehung zum nächsten Scheitelpunkt, da die nächste Erregerspule erregt wird, bevor der Rotor jeden Scheitelpunkt erreicht. Genauer gesagt verringert sich die Anzahl der Kollisionen in einer Drehung graduell, ausgehend von sechs, mit wachsender Antriebsfrequenz. Folglich wird in der Antriebssteuerungsvorrichtung 14 gemäß der zweiten Ausführungsform, die Antriebsvorrichtung 13 auf eine Antriebsfrequenz eingestellt, die auf ein Ausmaß erhöht ist, das die Kollision zwischen dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 und des Innenrads 4 des oberen Lagers 4 verringern kann, um den Motor 1 zu drehen. Beispielsweise, wenn die oben beschriebene gewöhnliche Antriebsfrequenz ungefähr 200 Hz beträgt, wird der Motor 1 mit einer Frequenz von ungefähr 500 Hz gemäß der zweiten Ausführungsform angetrieben. Folglich verringert sich die Anzahl der Kontakte davon mit dem Lager an jedem Scheitelpunkt, wodurch die Verringerung der Erzeugung von abnormalen Geräuschen ermöglicht wird. Das Beispiel der 8, wie es mittels Strichpunktlinien gezeigt ist, stellt den Fall dar, bei dem die Antriebsfrequenz erhöht ist, bis die Anzahl der Kollisionen des Rotors 3 während einer Drehung Null wird.
In diesem Zusammenhang muss die Antriebsfrequenz, mit der die Antriebssteuerungsvorrichtung 14 die Antriebsvorrichtung einstellt, lediglich innerhalb eines Frequenzbereichs sein, in dem sich die Anzahl der Kollisionen des Rotors 3 in einer Drehung mit wachsender Frequenz verringert (ein Frequenzbereich, der auf ein Ausmaß erhöht ist, der die Kollision des Lagerhalters 3a des Rotors 3 mit dem Innenrad 4a des oberen Lagers 4 mindern kann), wie in dem Fall, bei dem die Anzahl der Kollisionen in einer Drehung aufgrund der radialen Schwingung des Rotors 3 sechs ist, beispielsweise, wie es in 8 gezeigt ist, während sich die Anzahl der Kollisionen in einer Richtung von fünf in einer Drehung auf vier, dann auf drei in einer Drehung verringert, mit einer Erhöhung der Antriebsfrequenz.
Wie es oben erwähnt ist wird gemäß der zweiten Ausführungsform beim Antreiben des Motors 1, der in der ersten Ausführungsform gezeigt ist, der Antrieb des Motors mit einer Antriebsfrequenz gesteuert, die auf ein Ausmaß erhöht ist, das die Kollision des radial angezogenen Rotors 3 mit dem Lager 4 mindern würde, was die Anzahl der Kontakte zwischen dem Lagerhalter 3a des Rotors 3 und dem Innenrad 4a des Lagers 4 verringern kann und dadurch die Erzeugung von abnormalen Geräuschen unterdrücken kann.
Daneben kann in der zweiten Ausführungsform, obwohl die Antriebssteuerung des Motors 1 gemäß der ersten Ausführungsform als ein Beispiel genommen wird, der Antrieb auch mit Bezug auf einen Motor gesteuert werden, dessen Rotor durch ein radial ungleichmäßiges Magnetfeld gedreht wird, wie es in der ersten Ausführungsform gezeigt ist, wenn das Pufferelement 12 nicht in dem Freiraum B vorgesehen ist. D. h. eine Steuerung der Drehung davon mit der oben beschriebenen Antriebsfrequenz kann selbst in einem solchen Motor die Anzahl der Kontakte des Lagerhalters des Rotors mit dem Lager verringern.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie es oben dargestellt wurde, sind der Motor und dessen Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, da das Pufferelement, das zum Lagerelement seitlich angeordnet ist, den Stoß der Kollision absorbieren kann, der von den radialen Schwingungen des Rotors herrührt, um dadurch die Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Motors zu ermöglichen und dessen Lebensdauer zu erhöhen, zur Verwendung in Hochleistungs-DC-Motoren, oder dergleichen, wie beispielsweise Automobilmotoren, wo hohe Lasten anliegen, geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motor enthält einen Rotor 3, der einen Permanentmagneten 2 aufweist, der so magnetisiert ist, dass eine Vielzahl von Magnetpolen entlang dessen gesamtem Umfang festgelegt sind; und einen Stator 7, der eine Vielzahl von Erregerspulen 7a aufweist, die um den Umfang des Rotors 3 angeordnet sind; bei dem der Rotor 3 mittels eines radial ungleichmäßigen Magnetfelds gedreht wird, das mittels Erregen der Erregerspulen 7a erzeugt wird; und bei dem der Motor ferner ein lastseitiges Lager 5, das ein Ende des Rotors 3 axial hält; ein gegen-lastseitiges Lager 4, welches das andere Ende des Rotors 3 radial hält; und ein Pufferelement 12 enthält, das radial zum gegen-lastseitigen Lager 4 vorgesehen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-032706 A [0004]
- JP 1999-113281 A [0004]

Claims

Motor, der umfasst: einen Rotor, der einen Magneten aufweist, der so magnetisiert ist, dass eine Vielzahl von Magnetpolen entlang dessen gesamtem Umfang festgelegt sind; und einen Stator, der eine Vielzahl von Erregerspulen aufweist, die entlang des Umfangs des Motors angeordnet sind; bei dem der Rotor mittels eines radial ungleichmäßigen Magnetfelds gedreht wird, das mittels Erregen der Erregerspulen erzeugt wird; und bei dem der Motor ferner umfasst: ein lastseitiges Lager, das ein Ende des Rotors axial fixiert; ein gegen-lastseitiges Lager, welches das andere Ende des Rotors radial fixiert; und ein Pufferelement, das in einer radialen Richtung des gegen-lastseitigen Lagers vorgesehen ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das Pufferelement ein elastisches Element ist.
Motor nach Anspruch 2, bei dem das elastische Element ein Federelement ist.
Motor nach Anspruch 2, bei dem das elastische Element ein O-Ring ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das lastseitige Lager ein Lager verwendet, das größer als das gegen-lastseitige Lager ist.
Antriebssteuerungsvorrichtung, die den Antrieb eines Motors steuert, der umfasst: einen Rotor, der einen Magneten aufweist, der so magnetisiert ist, dass eine Vielzahl von Magnetpolen entlang dessen gesamtem Umfang festgelegt sind; und einen Stator, der eine Vielzahl von Erregerspulen aufweist, die entlang des Umfangs des Rotors angeordnet sind, bei dem der Rotor mittels eines radial ungleichmäßigen Magnetfelds gedreht wird, das mittels Erregen der Erregerspulen erzeugt wird, und bei dem die Antriebssteuerungsvorrichtung die Drehung des Motors mit einer Antriebsfrequenz in einem Bereich steuert, in dem die Kollision des Rotors mit dem Lager, die durch die radiale Schwingung des Rotors verursacht wird, gemindert werden kann.