JP2005287281A - Variable speed synchronous motor and motor-driven blower using it - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高速回転用の可変速同期モータ及びそのモータを利用する電動送風機に関する。 The present invention relates to a variable speed synchronous motor for high speed rotation and an electric blower using the motor.
従来は電気掃除機などに用いられる電動送風機用モータには、ユニバーサルモータが主流として用いられているが、このモータでは整流子とブラシによって電機子電流を整流している為にブラシ寿命が短くなり、高速化や高容量化の際に使用上の限界となってきている。そのため、最近では、半導体制御による同期モータ、特に3相ブラシレスDCモータが用いられるようになってきている。このモータは長寿命であるが、回転子には永久磁石が用いられているため、高速化には依然として限界がある。特許2823817の永久磁石埋め込みモータには、電機子鉄心に磁石を埋め込む構造が開示されているように、回転子の強度は強化されたタイプも出来ているがその強度はまだ不十分である。また従来、回転位置の検出にはホールICが用いられ、その駆動制御回路には専用ICを利用した3相インバータ回路が多く用いられている。更にまた、固定子鉄心は内周に多数のスロットを形成して分布巻線とされ、回転子と固定子間のギャップには冷却風が通過しにくい構造となっている。 Conventionally, universal motors are mainly used for motors for electric blowers used in vacuum cleaners, etc., but this motor rectifies the armature current with a commutator and a brush, so the brush life is shortened. In the case of higher speed and higher capacity, it has become a limit in use. Therefore, recently, a synchronous motor controlled by a semiconductor, particularly a three-phase brushless DC motor has been used. Although this motor has a long life, since permanent magnets are used for the rotor, there is still a limit to speeding up. In the permanent magnet embedded motor of Japanese Patent No. 2823817, as disclosed in a structure in which a magnet is embedded in an armature core, the rotor has a strengthened type, but the strength is still insufficient. Conventionally, a Hall IC is used to detect the rotational position, and a three-phase inverter circuit using a dedicated IC is often used as the drive control circuit. Furthermore, the stator core has a large number of slots formed on the inner periphery to form a distributed winding, and has a structure in which cooling air does not easily pass through the gap between the rotor and the stator.
このような同期モータを高速回転で使用した半導体制御モータにあって、小型軽量化を図るため高速回転化の設計を進めると、回転子が永久磁石を有する構造のため、耐遠心力強度が不足してしまう問題点があった。また、ブラシレスDCモータの駆動制御回路は複雑であるため、収納スペースが大きくなり小型軽量化に反し、且つ高価であるという問題があった。さらにまた、回転位置検出に用いられるホールICは使用電圧が低いため、主電源と別の電源を設けモータ内に供給することが必要となり、スイッチングノイズなどの外部ノイズの影響を受け易いという問題があった。更に固定子と回転子間のギャップには冷却風路がなく、送風効率を低下させる点や巻線の電流密度を高めて小型化し材料費の低減を図る点で問題となっていた。 In a semiconductor control motor using such a synchronous motor at high speed, if the design of high speed rotation is advanced in order to reduce the size and weight, the rotor has a permanent magnet, so the centrifugal strength is insufficient. There was a problem that would do. Further, since the drive control circuit of the brushless DC motor is complicated, there is a problem that the storage space becomes large, which is contrary to the reduction in size and weight, and is expensive. Furthermore, since the Hall IC used for rotational position detection has a low operating voltage, it is necessary to provide a power supply separate from the main power supply and supply it to the motor, which is susceptible to the effects of external noise such as switching noise. there were. Furthermore, there is no cooling air path in the gap between the stator and the rotor, which has been problematic in that it reduces air blowing efficiency and increases the current density of the windings to reduce the size and material cost.
本発明は、上記した半導体制御モータの持つロータ強度や冷却効果、センサの欠点を解決するためになされたものであり、その課題とする所は、回転子はスリップリングと給電、受電ブラシを介して回転子巻線にDC電流を流し遠心力によって破壊されることのない構造とすると同時に、回転子鉄心を等ピッチ等形状の多スロットにし、重ね巻き巻線として良好な回転子バランスを得ることができるようにすると共に、耐遠心力強度を向上するものである。また固定子巻線は主コイルとその主コイルに並列接続された補助コイル又は主コイルのみから構成し、それらコイルの両端に単相交流電圧を与える簡単な構造とするものである。また回転子磁極位置検出手段としてセンサーリングとセンサーブラシ、またはこれに類する非接触の装置を設けるものである。これにより駆動回路を小型で安価にすると共に、より高速回転のモータとすることが出来る半導体制御モータ及びそのモータを利用した電動送風機を得ることを目的とする。 The present invention was made in order to solve the rotor strength and cooling effect of the semiconductor control motor described above and the drawbacks of the sensor. The problem is that the rotor is connected to the slip ring, the power supply, and the power receiving brush. In this way, a DC current is passed through the rotor winding so that it is not destroyed by centrifugal force, and at the same time, the rotor core is made into multi-slots with an equal pitch and the like to obtain a good rotor balance as a lap winding. It is possible to improve the strength against centrifugal force. The stator winding is composed of only a main coil and an auxiliary coil or a main coil connected in parallel to the main coil, and has a simple structure for applying a single-phase AC voltage to both ends of the coil. Further, as the rotor magnetic pole position detecting means, a sensor ring and a sensor brush, or a similar non-contact device is provided. Accordingly, it is an object of the present invention to obtain a semiconductor control motor capable of making a drive circuit small and inexpensive, and a motor rotating at a higher speed, and an electric blower using the motor.
このため請求項1記載の発明は、スリップリングを介して励磁電流が供給される回転子巻線を有する回転子と、複数磁極に固定子巻線を有する固定子と、該固定子を保持する筐体を有する同期モータにおいて、前記固定子は磁極集中巻方式の磁極構造とすると共に、回転子磁極位置を検出する位置検出センサを設け、該位置検出センサの信号により固定子巻線への通電電流を制御するごとくしたことにある。 For this reason, the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の可変速同期モータにおいて、前記位置検出センサは、回転子と同軸上に設けられた回転体と、センサーブラシを備えた、機械的磁極位置検出センサとしてなることにある。 According to a second aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first aspect, the position detecting sensor includes a rotating body provided coaxially with the rotor, and a sensor magnetic brush position detecting sensor. Is to become.
請求項3記載の発明は、請求項1,2記載の可変速同期モータにおいて、前記回転子は、複数のスロットを有する回転子鉄心に、重ね巻き巻線により磁極を形成してなることにある。 According to a third aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first or second aspect, the rotor is formed by forming magnetic poles on a rotor core having a plurality of slots by a lap winding. .
請求項4記載の発明は、請求項1,2,3記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線は、主コイルと補助コイルを具備し、該補助コイルは主コイルと並列に接続され、進相コンデンサが直列接続され回転磁界成分を形成し手なることにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first, second, and third aspects, the stator winding includes a main coil and an auxiliary coil, and the auxiliary coil is connected in parallel with the main coil. A phase advance capacitor is connected in series to form a rotating magnetic field component.
請求項5記載の発明は、請求項1,2,3,4記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線は、バイファイラー巻線による主コイルと補助コイルを具備し、コンデンサを直列接続した補助コイルと主コイルとが並列接続された2つのコイルを設け、夫々のコイルを励磁したとき、前記固定子の磁極が逆極性となる如く接続し、2つの半導体スイッチにより回転制御したことにある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first, second, third, and fourth aspects, the stator winding includes a main coil and an auxiliary coil formed by a bifilar winding, and a capacitor is connected in series. The auxiliary coil and the main coil are connected in parallel, and when the respective coils are excited, they are connected so that the magnetic poles of the stator are opposite in polarity, and the rotation is controlled by two semiconductor switches. is there.
請求項6記載の発明は、請求項1,2,3,4記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線は、主コイルと補助コイルを具備し、コンデンサを直列接続した補助コイルと主コイルとが並列接続され、1つの半導体スイッチにより回転制御したことにある。 According to a sixth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first, second, third, and fourth aspects, the stator winding includes a main coil and an auxiliary coil, and the auxiliary coil and the main coil connected in series with a capacitor. The coil is connected in parallel and the rotation is controlled by one semiconductor switch.
請求項7記載の発明は、請求項1,2,3,4,5,6記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線と回転子巻線を直列接続してなることにある。 A seventh aspect of the present invention is the variable speed synchronous motor according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, wherein the stator winding and the rotor winding are connected in series.
請求項8記載の発明は、請求項1,2,3,4,5,6記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線と前記回転子巻線を並列接続し、前記固定子巻線に交流電流を、前記回転子巻線に直流電流を流し、回転子巻線電流を制御して運転特性を制御することにある。 According to an eighth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first, second, third, fourth, and sixth aspects, the stator winding and the rotor winding are connected in parallel, and the stator winding In this case, an alternating current is supplied to the rotor winding, a direct current is passed through the rotor winding, and the rotor winding current is controlled to control the operating characteristics.
請求項9記載の発明は、請求項1,2,3,4,5,6記載の可変速同期モータを電動送風機として使用したことにある。 The invention described in
以下、本発明の実施の形態を4極固定子と2極回転子の組み合わせの場合について、図面を参照して説明する。4極固定子と4極回転子、2極固定子と2極回転子の組み合わせの場合など、他の多相モータにおいても、同様の構成により本発明の可変速同期モータは容易に実現できるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings in the case of a combination of a 4-pole stator and a 2-pole rotor. The variable speed synchronous motor of the present invention can be easily realized with the same configuration in other multiphase motors, such as a combination of a 4-pole stator and a 4-pole rotor, a 2-pole stator and a 2-pole rotor, and the like. It is.
(第一の実施の形態)図1は片側半分を縦方向で断面した本案の可変速同期モータを利用した電動送風機である。図2は固定子磁極と固定子巻線及び主回路パワートランジスタを示す平面図である。図3は回転子側面図、図4はセンサーブラシ及びセンサーホルダを示す平面図である。図1において、固定子2は円筒ケーシング6aの内部に収納固定されている。前記固定子2の内部には回転子3が収納され、回転軸9の両端がケーシング6a,6bの中央部に取り付けられた軸受8a,8bに回転自在に軸支されている。前記回転軸9の先端部には遠心ファン7が取付けられ、矢印に示すA点からB点に到る風路が形成されている。前記回転子3にはセンサーリング32cが一体的に設けられたスリップリング32が設けられている一例である。また、正極ブラシホルダ10と負極ブラシホルダ11及びセンサーホルダ40によって、夫々正極ブラシ33と負極ブラシ34、及び図4に示すセンサーブラシ43a,43bが当接されている。 (First Embodiment) FIG. 1 shows an electric blower using a variable speed synchronous motor of the present invention in which a half of one side is sectioned in the longitudinal direction. FIG. 2 is a plan view showing a stator magnetic pole, a stator winding, and a main circuit power transistor. FIG. 3 is a side view of the rotor, and FIG. 4 is a plan view showing the sensor brush and the sensor holder. In FIG. 1, the
前記固定子2は、図2の固定子巻線結線図に示すように集中巻線のできる磁極構造とされ、筐体の円筒ケーシング6aとの間及び回転子3との間に十分な冷却風の通路が形成される構造とされている。4極の磁極には、対向している一対の磁極20,22にN,S極を形成する如く直列に巻装した主巻線24(24a,24b)と、隣接した別の対向磁極21,23にN,S極を形成するように、コンデンサ26を直列に接続してなる補助コイル25(25a,25b)が巻装されている。 The
前記回転子3は図3に示す如く、多数のスロットを有する鉄心12と巻線39とスリップリング32(正極スリップリング32a,負極スリップリング32b)とセンサーリング32cを有し、主軸9に固定されている。前記センサーリング32cは、正極ブラシ33が当接される正極スリップリング32aと金属部分が一体化され、前記負極スリップリング34と共に樹脂成型によって前記スリップリング32とされて一体に組立てられている。前記正負スリップリング33,34からは夫々正極タング37と負極タング38が引き出され、図5の巻線展開図に示す如く重ね巻の回転子巻線5が巻装されている。図5ではコイル位置のみを示したが磁極中央部のコイル数は少なくすることにより、発熱を少なく且つ冷却通路が確保できる。なお、本実施例ではセンサーリングはスリップリングと一体構造としているが、別体の構造としても良いものである。 As shown in FIG. 3, the
前記センサーホルダ40は、図4に示す如く、ホルダー基板41にホルダーメタル41が取付けられた構造とされ、センサーブラシ43a,43bが取付けられている。前記回転子3が回転すると、前記センサーブラシ43a,43bは正極スリップリング33と一体化されたセンサーリングの金属部32cと当接されたとき、プラス電位となり、これを分圧してパルス信号が得られる構造とされている。 As shown in FIG. 4, the
次に、図6,7に示す本発明モータの直列及び並列駆動回路図と、図8に示す本発明モータの回転原理説明図により、回転動作を説明する。図6の直列駆動回路は、前記回転子巻線5と前記固定子巻線4の主巻線24及び該主巻線24と並列に設けられたコンデンサ6及び補助巻線25とが、電源電圧+E0に対して直列接続されるように結線されている。前記固定子巻線4の両端C,D端にはFETのパワートランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr4によるHブリッジが組まれている。図7の並列駆動回路は前記回転子巻線が固定子巻線の前記Hブリッジと並列に接続されているものである。前記回転子巻線に流れる電流は、パワートランジスタTr15のゲート端子T3に前記マイコン61によって生成したチョッパー信号による電圧を加えて断続制御することによって、モータの入力と回転速度が制御されている。 Next, the rotation operation will be described with reference to the serial and parallel drive circuit diagrams of the motor of the present invention shown in FIGS. 6 and 7 and the rotation principle explanatory diagram of the motor of the present invention shown in FIG. In the series drive circuit of FIG. 6, the rotor winding 5, the
前記Hブリッジによる固定子巻線への通電制御は図6と図7は共通なので、以下、図6により制御方法を説明する。前記センサーブラシ43aにより検出された正電圧が位置検出部62のターミナルT1に入力されると、抵抗R9,R10により降圧された電圧がマイクロコンピュータ61(以下マイコンと呼ぶ)の入力ポートPI1に入力される。マイコン61はあらかじめプログラムされた所定の時間後に出力ポートP1〜P4に0000の出力状態(このときすべてのパワートランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr4のゲートとソース間電圧がゼロとなり、オフ状態となる)から、1001状態を出力する。すると、インバータIv1とIv4の出力はロー[L]状態となるので、発光ダイオードD5がオフし、ホトトランジスタPT1とトランジスタTr14もオフする。ホトトランジスタPT1が非導通になると、トランジスタTr5はオンし、したがってトランジスタTr6がオフとなる。その結果、パワートランジスタTr1がオンし、また同時にトランジスタTr11がオンするので、パワートランジスタTr4はオンとなる。 Since the energization control to the stator winding by the H bridge is common to FIGS. 6 and 7, the control method will be described below with reference to FIG. When the positive voltage detected by the
次ぎに、前記回転子3が後述する回転原理に基づき回転すると、前記センサーブラシ43bがプラス電圧となり、その電圧が位置検出部62のターミナルT2に入力されると、マイコン61の入力ポートPI2にハイ[H]信号が入力され、あらかじめプログラムされた所定の時間後に前記出力ポートには1010が出力される。するとインバータIv2,Iv3の出力は[L]となるので、前述したロジックと同様のロジックによってパワートランジスタTr2とTr3が導通し、同時にTr1とTr4ば非導通となる。このようにして固定子巻線には前記センサーブラシ43a,43bの電圧信号によって、CD間電圧は正逆に方向の切り替わる交番電圧となるようになされている。このスイッチングに伴い、前記固定子巻線4の主巻線24と補助巻線25に蓄えられた磁気エネルギーと前記コンデンサ26に充電された電気エネルギーは、主巻線24と補助巻線25とコンデンサ21で形成される閉ループ内で循環電流となり巻線抵抗により吸収され、前記パワートランジスタTr1〜Tr4に大きな逆起電力が加わることが防止されている。 Next, when the
図8は本発明モータの回転子と固定子の相対位置及びセンサーブラシ電圧と固定子巻線電圧の関係を示した回転原理説明図である。本発明モータのセンサーブラシ出力は、前記回転子3の回転に伴って、前記回転子3と同じ角度だけ回転して[H]と[L]信号を出力する。以下、この図に従って回転動作を説明する。起動時はCD端子に所定の周波数の交番電圧を加えるようにパワートランジスタTr1〜Tr4を交互にオンオフさせる。すると固定子に回転磁界が生じ回転子は起動する。 FIG. 8 is an explanatory view of the rotation principle showing the relative position between the rotor and the stator of the motor of the present invention and the relationship between the sensor brush voltage and the stator winding voltage. The sensor brush output of the motor of the present invention rotates with the same angle as the
先ず、回転子が図8の(a)に示す相対関係位置にある場合から説明する。この位置でマイコン61の入力ポートPI1に[H]入力があると、前記パワートランジスタTr1,Tr4が導通して、固定子巻線4のCD端子間では、C端子にプラス電圧が印加されるが、固定子磁極4は、コンデンサの付いた補助巻線25から先に励磁されて、(a)の状態から(b)、さらに(c)の状態へと回転する回転磁界ができ、その回転磁界に追随して回転子3も図示のように回転する。(この図では回転子3の磁極表示のみを示し、固定子の磁極は巻線の通電電流方向を示して省略している)もし負荷トルクがモータ発生トルクより小さいと、回転子3は所定の回転位置よりも先の位置まで回転することになるが、左右のセンサーブラシ43aと43bの両方が[L]電圧となる位置まで回転したときには、前記マイコン61は0000を出力して、Hブリッジを構成するトランジスタTr1〜Tr4をすべてオフ状態とする。 First, the case where the rotor is at the relative position shown in FIG. If there is an [H] input at the input port PI1 of the
続いて回転子3が回転すると、前記センサーブラシ43bは[H]に変化するが、このとき前記マイコン61は、あらかじめプログラムされた所定のむだ時間をおいた後、出力ポートを0110となるよう出力する。すると、ハイサイドのパワートランジスタTr2とロウサイドのパワートランジスタTr3がオンしてD端子は[H]になる。このとき、固定子磁極は図8の(d)(e)(f)の順に変化する回転磁界が発生する。その回転磁界と回転子3のDC磁界との相互作用で回転子3は回転し、センサーブラシ43bが[L]となる位置まで回転する。以下同様にして、前記回転子3が回転して、(g),(h)から元の(a)の状態へと滑らかな回転を続けるものである。 Subsequently, when the
なお、電源電圧はここに示していないが、商用の交流電源から公知技術の整流回路やサイリスタによる電力制御回路によって直流の適切な任意電圧が供給されるものである。また、位置検出センサは請求項2以外のモータにおいて、ホールICなどの他の検出手段とすることができるものである。ここには、回転子は2極構造として示したが、4極以上の極数とすることも容易である。また、固定子4極としているが、必要に応じて6極、8極とすることができることは明らかである。 Although the power supply voltage is not shown here, an appropriate DC arbitrary voltage is supplied from a commercial AC power supply by a known rectifier circuit or a power control circuit using a thyristor. Further, the position detection sensor can be other detection means such as a Hall IC in a motor other than
(第2の実施の形態)図9は固定子巻線をバイファイラー巻きとして2つの半導体スイッチで制御する固定子巻線を示す固定子の平面図である。主コイルは磁極20と22に夫々反対方向となるように巻装され、また、補助コイルも磁極21と23に夫々反対方向に巻装されている。前記主コイルと補助コイルはいずれも2本の導線を同時に巻くバイファイラー巻線とされ、主コイルが実線、補助コイルが点線で示されている。 (Second Embodiment) FIG. 9 is a plan view of a stator showing a stator winding which is controlled by two semiconductor switches using a stator winding as a bifilar winding. The main coil is wound around the
本発明モータの回転原理は、第1の実施の形態で示したと同様の回転磁界を発生させるもので、以下に図8を用いて説明する。図8においてセンサーブラシ43aの信号がハイに変化したとき、図9のパワートランジスタTr20をオンにする。すると、磁極20,21はN極に磁化され、磁極22,23はS極に磁化される。このとき、補助コイルに直列接続されたコンデンサの作用によって、磁極20,22より21,23の方が早く磁化され、図8の(a)から(b)に移る回転磁界が発生し、回転子3は時計方向に回転する。回転子3の回転に伴い、図8(a)の状態から(b),(c)の状態へ回転子と磁極の対向状態は変化して、センサーブラシ43aはローに変化するので、このときパワートランジスタTr20はオフとする。磁極対向状態は図8(d)の状態に変化する。続いて、センサーブラシ43bの信号がハイに変化すると、パワートランジスタTr21をオンとし、センサーブラシ43bがローに変化するとき,Tr21もオフにすることによって、図8(e)から(h)の状態に回転動作を継続させることができる。 The rotation principle of the motor of the present invention generates a rotating magnetic field similar to that shown in the first embodiment, and will be described below with reference to FIG. In FIG. 8, when the signal of the
(第3の実施の形態)図10は1つの半導体スイッチで運転制御する固定子巻線を示す固定子の平面図である。また、図11は本発明モータの回転原理を示す説明図である。本実施例では、センサーブラシは43aの1個のみとされている。センサーブラシ43aのブラシ信号がハイになると(図11(a)から(d)の磁極対向状態時)パワートランジスタTr22をオンにし、ローになるとオフにして惰行運転する。コンデンサを直列に接続した補助コイルの効果によって、図11に示すように半回転部分では時計方向の回転磁界が出来るため、回転子3は滑らかに回転し、他の半回転部分では、惰行運転によって図11(e)(f)(g)(h)の磁極対向状態から、再び、図11(a)(b)(c)(d)の加速サイクルでの回転が行われる。 (Third Embodiment) FIG. 10 is a plan view of a stator showing a stator winding whose operation is controlled by one semiconductor switch. FIG. 11 is an explanatory view showing the rotation principle of the motor of the present invention. In this embodiment, only one
また、起動時には、パワートランジスタTr22を短時間の周期で断続させる。回転子3が図11(e)から(h)の磁極対向状態となっていた場合には、センサーブラシ43aのブラシ信号はローになってしまっているが、この場合には、回転子3は短時間逆方向回転され、最大半回転後には正方向回転トルクを受けて振動回転する。しかし、センサーブラシ43aがハイ信号となっている期間は、連続してオン状態とし、平均トルクは時計方向の正方向回転となるようにしている。その結果、回転子3は短時間で連続回転状態に移行できるものである。 Further, at the time of start-up, the power transistor Tr22 is intermittently connected in a short period. When the
図11(e)から(h)では、パワートランジスタTr22が非導通で、固定子巻線には電流が流れていない状態を示しているが、回転子巻線は固定子巻線と並列に設けられていて、導通状態とされている場合を示している。この回転子巻線が直列接続され、パワートランジスタTr22で制御されていても、前記の回転原理は共通であり、起動時の回転と連続回転の行えることは明らかである。又、固定子と回転子の関係を入替えて回転子に交番電流を流すようにすることもでき、さらにまた、この実施例では2相分相型(固定子4極、回転子2極)の例を示したが、図12に示すように、主コイルのみの、補助極及び補助巻線の無い、固定子2極、回転子2極等でも、当然、本発明の原理により一方向への連続回転が実用できることは明らかである。 FIGS. 11E to 11H show a state where the power transistor Tr22 is non-conductive and no current flows through the stator winding, but the rotor winding is provided in parallel with the stator winding. It shows a case where it is in a conductive state. Even if the rotor windings are connected in series and controlled by the power transistor Tr22, it is clear that the rotation principle is the same, and that rotation at start-up and continuous rotation can be performed. Further, the relationship between the stator and the rotor can be switched to allow an alternating current to flow through the rotor. Further, in this embodiment, a two-phase split type (
請求項1記載の可変速同期モータの発明は、スリップリングを介して励磁電流を供給する回転子巻線構造としているので、耐遠心力性の高い、強固な回転体が得られ、より小型で高速のモータとすることが出来るという効果がある。また、固定子は磁極集中巻方式の磁極構造として通風冷却効果が良好な構造としているので、導体径を細くでき銅重量が減少すると共に、効率を高めるという効果が得られる。更に又、回転子の位置検出センサを設け、該位置検出センサの信号により固定子巻線または回転子巻線への通電電流を制御するので、脱調の危険のない可変速同期モータとする効果がある。 Since the invention of the variable speed synchronous motor according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の可変速同期モータにおいて、回転子と同軸上に設けられた回転体と受電ブラシを備えた、機械的な磁極位置検出センサとしているので、モータ内の最小スペースにモータ容積を増大させることなく収納でき、安価で省スペースの回路により可変速制御のできるモータとすることができ、ノイズに強く誤動作のない信頼性の高いモータとすることができる効果がある。 The invention described in
請求項3記載の発明は、請求項1,2記載の可変速同期モータにおいて、前記回転子は、複数のスロットを有する回転子鉄心に、重ね巻き巻線により磁極を形成してなるようにしているので、巻線が回転子コアのツース部の強度的弱点をカバーし、より高速の運転を可能にする効果がある。また、巻線が対称分布とすることが出来、バランスが取り易くなるので、振動や騒音の小さい回転体とすることができる効果がある。 According to a third aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first or second aspect, the rotor is formed by forming a magnetic pole by a lap winding on a rotor core having a plurality of slots. As a result, the winding covers the strength weakness of the tooth portion of the rotor core, and has the effect of enabling higher speed operation. In addition, since the windings can be symmetrically distributed and easily balanced, there is an effect that the rotating body can be reduced in vibration and noise.
請求項4記載の発明は、請求項1,2,3記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線は、主コイルと補助コイルを具備し、該補助コイルは主コイルと並列に接続され、進相コンデンサが直列接続されてなるものであるので、パワートランジスタに加わる逆起電圧が小さくでき、高速時の運転効率を高めることができる。また、固定子磁極による回転磁界が滑らかとなり、振動が低減され、より高速の運転が可能になる効果がある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first, second, and third aspects, the stator winding includes a main coil and an auxiliary coil, and the auxiliary coil is connected in parallel with the main coil. Since the phase advance capacitor is connected in series, the back electromotive voltage applied to the power transistor can be reduced, and the operation efficiency at high speed can be increased. In addition, the rotating magnetic field generated by the stator magnetic pole becomes smooth, vibrations are reduced, and higher speed operation is possible.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の可変速同期モータにおいて、パワートランジスタの数を2個にしても低振動で滑らかな回転が得られ上、回路スペースが減少でき、経済性に優れた可変速モータの得られる効果がある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the fourth aspect, even if the number of power transistors is two, smooth rotation can be obtained with low vibration, circuit space can be reduced, and economy is excellent. The variable speed motor can be obtained.
請求項6記載の発明は、請求項4記載の可変速同期モータにおいて、パワートランジスタの数を1個に減らすことができ、回路スペースが最小で安価な可変速モータの得られる効果がある。 According to the sixth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the fourth aspect, the number of power transistors can be reduced to one, and there is an effect that an inexpensive variable speed motor can be obtained with a minimum circuit space.
請求項7記載の発明は、請求項1,2,3,4,5,6記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線と回転子巻線を直列接続してなるもので、200Vを越すような高電圧用モータや1KWを超える容量の大きなモータにおいても、より安価な低耐圧のパワートランジスタの採用が可能となり、起動時の突入電流を小さくする効果がある。 A seventh aspect of the invention is the variable speed synchronous motor according to the first, second, third, fourth, fifth, and sixth aspects, wherein the stator winding and the rotor winding are connected in series. Even in the case of a high voltage motor and a motor with a large capacity exceeding 1 KW, it is possible to employ a cheaper low withstand voltage power transistor, which has the effect of reducing the inrush current at the time of startup.
請求項8記載の発明は、請求項1,2,3,4,5,6記載の可変速同期モータにおいて、前記固定子巻線と前記回転子巻線を並列接続し、前記固定子巻線に交流電流を、前記回転子巻線に直流電流を流し、回転子巻線電流を制御して運転特性を制御するものであるので、回転子のパワー制御がマイコンによって容易に行え、弱め界磁としてより高速化することができる効果がある。 According to an eighth aspect of the present invention, in the variable speed synchronous motor according to the first, second, third, fourth, and sixth aspects, the stator winding and the rotor winding are connected in parallel, and the stator winding Since the AC current is supplied to the rotor coil and the DC current is supplied to the rotor winding and the rotor winding current is controlled to control the operation characteristics, the power control of the rotor can be easily performed by the microcomputer, and the field weakening As a result, the speed can be further increased.
請求項9記載の発明は、請求項1,2,3,4,5,6,記載の可変速同期モータを使用してなる電動送風機としたので、回転子の耐遠心力強度が高く、アンバランス量の小さい回転体とすることができ、より低振動で高速回転させることができ、省スペースで安価な回路とし、冷却効果の高い、風路損失の少ない高効率送風機とすることができる効果がある。 The ninth aspect of the invention is an electric blower using the variable speed synchronous motor according to the first, second, third, fourth, fifth, and sixth aspects. It can be a rotating body with a small balance, can be rotated at high speed with lower vibration, can be a space-saving and inexpensive circuit, and can be a highly efficient blower with high cooling effect and low air path loss. There is.
1 電動送風機
2 固定子
3 回転子
4 固定子巻線
5 回転子巻線
6a,6b ケーシング
7 遠心ファン
8a,8b 軸受
10 正極ブラシホルダ
11 負極ブラシホルダ
32 スリップリング
33 正極ブラシ
34 負極ブラシ
40 センサーホルダDESCRIPTION OF
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