JP2006352953A - Motor and its control method, compressor, blower, air conditioner and vehicle-mounted air conditioner - Google Patents

Motor and its control method, compressor, blower, air conditioner and vehicle-mounted air conditioner Download PDF

Info

Publication number
JP2006352953A
JP2006352953A JP2005172513A JP2005172513A JP2006352953A JP 2006352953 A JP2006352953 A JP 2006352953A JP 2005172513 A JP2005172513 A JP 2005172513A JP 2005172513 A JP2005172513 A JP 2005172513A JP 2006352953 A JP2006352953 A JP 2006352953A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
peripheral side
side stator
electric motor
rotor
inner peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005172513A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Nakamasu
伸 中増
Yoshinari Asano
能成 浅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2005172513A priority Critical patent/JP2006352953A/en
Publication of JP2006352953A publication Critical patent/JP2006352953A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enlarge the operation range within the voltage range of a drive source while attaining the downsizing and higher efficiency of a motor. <P>SOLUTION: A rotor 100 is provided with magnets 31-34 for fields arranged in a line in its circumferential direction. The relative positional relation, in its circumferential direction, with each circumferential center of the tooth 201 of an inner stator 200 and the tooth 301 of an outer stator 300 is variable. Magnetic flux Ψa is generated from the peripheral magnetic pole face (N pole) of the magnet 32, and until it returns to the inner peripheral face (S pole) of the magnet 32, a path via its wide part 202 exists without linking with an armature coil 203, at the tooth 201 of the inner stator 200. This path substantially weakens the field being given from the magnet 32 to the inner stator 200. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は電動機の構造、及び当該構造を利用した電動機の制御技術に関する。当該電動機や制御技術は圧縮機や送風機に適用できる。   The present invention relates to a structure of an electric motor, and a motor control technique using the structure. The electric motor and control technology can be applied to a compressor and a blower.

小型・高効率な電動機を実現するにあたっては、永久磁石を用いた永久磁石励磁電動機が望ましい。また、最近の環境負荷低減の社会的要望もあり、一定回転時において高効率であるのみならず、高回転での運転においても高効率な電動機や駆動装置が望まれている。   In realizing a small and highly efficient motor, a permanent magnet excitation motor using a permanent magnet is desirable. In addition, there is a recent social demand for reducing the environmental load, and there is a demand for a motor and a drive device that are not only highly efficient at a constant rotation but also highly efficient in operation at a high rotation.

しかしながら、誘導電動機と異なり、永久磁石励磁電動機は回転速度に比例した逆誘起電圧が生じるために、駆動電圧の制限内において原理的に、低回転時にはトルク不足、高回転時には回転数不足が生じる。そこで一般には、電動機を使用する頻度の高い回転数を目標としてコイルの巻き線数を選定し、駆動装置全体としての一定期間内での総合効率が良い巻き線仕様の電動機を搭載する。   However, unlike an induction motor, a permanent magnet excitation motor generates a counter-inductive voltage proportional to the rotational speed. Therefore, in principle, the torque is insufficient at a low rotation and the rotation speed is insufficient at a high rotation within the limitation of the drive voltage. Therefore, in general, the number of windings of the coil is selected with the target of the rotational frequency at which the motor is frequently used, and a motor with a winding specification having a good overall efficiency within a certain period of time as the entire driving device is mounted.

このような原理的制約の中にありながら、小型・高効率を維持しつつ運転範囲を拡大させる技術が提案されている。例えば特許文献1には、回転子の上下端に電磁石を配置し、低速回転時には永久磁石を増磁させる方向(以下「強め界磁」と言う)に電磁石を励磁させることでトルクを増大させ、高速回転時には逆誘起電圧を減少させるために永久磁石を減磁させる方向(以下「弱め界磁」と言う)に電磁石を励磁する技術が開示されている。   A technique for expanding the operating range while maintaining a small size and high efficiency has been proposed in spite of such a fundamental constraint. For example, in Patent Document 1, electromagnets are arranged at the upper and lower ends of the rotor, and the torque is increased by exciting the electromagnet in a direction in which the permanent magnet is magnetized during low-speed rotation (hereinafter referred to as “strong field”). A technique is disclosed in which an electromagnet is excited in a direction in which a permanent magnet is demagnetized (hereinafter referred to as “weak field”) in order to reduce a reverse induced voltage during high-speed rotation.

特許文献2には、高速回転領域での弱め界磁制御は行わず、低速回転領域での強め界磁のみで運転範囲を拡大する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique that does not perform field-weakening control in a high-speed rotation region, but expands the operating range with only a strong field in a low-speed rotation region.

特許文献3には、回転子が径外側ロータと径内側ロータとに分割されており、回転方向での相対位置を機械的に変化させることで、通電せずに弱め界磁制御を実現可能とする技術が開示されている。   In Patent Document 3, a rotor is divided into a radially outer rotor and a radially inner rotor, and field weakening control can be realized without energization by mechanically changing the relative position in the rotational direction. Is disclosed.

特許文献4では、上記相対位置を変化させる機構を、これにクラッチ機構を採用することによって簡素化した電動機が開示されている。   Patent Document 4 discloses an electric motor that simplifies the mechanism for changing the relative position by employing a clutch mechanism.

特許文献5では、方向性電磁鋼板の圧延方向による透磁率異方性を有して磁気抵抗を調整するプラグを用い、弱め界磁電流を流すことなく、かつ連続的に弱め界磁を微調整する技術が開示されている。   In Patent Document 5, a plug that has magnetic permeability anisotropy in the rolling direction of a grain-oriented electrical steel sheet and adjusts the magnetic resistance is used, and a field weakening current is not passed and a field weakening is continuously finely adjusted. Techniques to do this are disclosed.

特許第3490330号公報Japanese Patent No. 3490330 特開2004−260970号公報JP 2004-260970 A 特開2002−58223号公報JP 2002-58223 A 特開2004−320864号公報JP 2004-320864 A 特開平9−233887号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-233887 特願2005−53206号公報Japanese Patent Application No. 2005-53206

しかしながら特許文献1に開示された電動機では、運転範囲を拡大することは可能であるものの、強め界磁や弱め界磁に使用する電磁石へ通電する電流によって銅損が上昇するため、運転効率が低下する。   However, in the electric motor disclosed in Patent Document 1, although it is possible to expand the operating range, the copper loss increases due to the current supplied to the electromagnet used for the strong field and the weak field, so that the operating efficiency decreases. To do.

特許文献2の開示例では、永久磁石の漏れ磁束を制御できれば効果が望めるものの、その制御は具体的な技術が開示されていない。制御可能であったとしても補助ステータコイルに通電する電流による銅損が発生するため、第2永久磁石を用いずにその体積分を第1永久磁石として使用した通常の永久磁石励磁電動機に比べると、低速時の運転効率は低下する。   In the disclosed example of Patent Document 2, although an effect can be expected if the leakage magnetic flux of the permanent magnet can be controlled, no specific technique is disclosed for the control. Even if it is controllable, copper loss occurs due to the current flowing to the auxiliary stator coil. Therefore, compared with a normal permanent magnet excitation motor that uses the volume as the first permanent magnet without using the second permanent magnet. The driving efficiency at low speed is reduced.

特許文献3では、その実施の形態の1例を示す(特許文献3の)図2から判るように、部分円弧状溝が磁化困難領域を形成しているため磁気抵抗が増大する。これは永久磁石の鎖交磁束を減少させるので、弱め界磁を行わない領域での運転効率は、通常の永久磁石埋め込み型電動機に比較して低下する。また変形された態様を示す図4、5から明らかなように、この変形では先に言及した図2の溝部はないものの、磁極数8に対して半分の4極の突極からなる径内側ロータを用いている。突極数4に限らず、原理的に円周(360度)に対して半分(180度)しか磁路を形成できない。よってこの変形においてすら、弱め界磁を行わない領域での運転効率は、通常の永久磁石埋め込み型電動機に比較して低下する。   In Patent Document 3, as can be seen from FIG. 2 (of Patent Document 3) showing an example of the embodiment, the partial arc-shaped groove forms a hard-to-magnetize region, so that the magnetic resistance increases. This reduces the interlinkage magnetic flux of the permanent magnet, so that the operating efficiency in a region where no field weakening is performed is reduced as compared with a normal permanent magnet embedded motor. As is apparent from FIGS. 4 and 5 showing the modified embodiment, this modification does not have the groove portion of FIG. 2 mentioned earlier, but the inner rotor having four salient poles, which is half of the number of magnetic poles. Is used. The number of salient poles is not limited to 4, and a magnetic path can be formed only in half (180 degrees) with respect to the circumference (360 degrees) in principle. Therefore, even in this deformation, the operation efficiency in the region where the field weakening is not performed is lowered as compared with a normal permanent magnet embedded motor.

更に、他の変形された態様として当該文献に図6、7の開示がある。これらから明らかなように、径内側ロータに埋込磁石ロータが用いられている。この態様であれば先記態様とは異なり、弱め界磁制御を行わない領域での永久磁石の鎖交磁束は低下することはない。しかしながら永久磁石の使用量、乃至は厚みがおおよそ2倍になっている。よって、弱め界磁を行わない領域での運転効率は、同等の厚みの永久磁石を使用した場合の通常の永久磁石埋め込み型電動機に比較して低下する。更に、その点を除いても、弱め界磁制御時に永久磁石が直接面対抗するために、お互いが強い減磁界にさらされるために、非可逆減磁の恐れがある。   Furthermore, as another modified embodiment, there is a disclosure of FIGS. As is apparent from these, an embedded magnet rotor is used for the inner rotor. If it is this aspect, unlike the above-mentioned aspect, the linkage flux of the permanent magnet in the area | region which does not perform field-weakening control will not fall. However, the usage amount or thickness of the permanent magnet is approximately doubled. Therefore, the operation efficiency in a region where no field weakening is performed is reduced as compared with a normal permanent magnet embedded electric motor when a permanent magnet having an equivalent thickness is used. Furthermore, even if this point is excluded, since the permanent magnets directly face each other during field weakening control, they are exposed to a strong demagnetizing field, and there is a risk of irreversible demagnetization.

特許文献4に記載された電動機でも、特許文献3の図4、5で示された電動機形状を採用するために、同様の課題が生じる。   Even in the electric motor described in Patent Document 4, the same problem arises because the electric motor shape shown in FIGS.

特許文献5では、その図3にもあるように、透磁率の異方性の幅が磁界強度に依存するという問題がある。磁界強度が1[Oe]≒79.6[A/m]での透磁率比は0.0025:0.018程度で7倍弱と見て取れる。しかし磁界強度が3[Oe]≒238.8[A/m]での透磁率比は0.005:0.007程度で1.4倍であり、10[Oe]≒796[A/m]での透磁率比は0.002:0.0018程度で1.1倍程度となる。   In Patent Document 5, as shown in FIG. 3, there is a problem that the width of anisotropy of magnetic permeability depends on the magnetic field strength. When the magnetic field strength is 1 [Oe] ≈79.6 [A / m], the magnetic permeability ratio is about 0.0025: 0.018, which can be seen as slightly less than 7 times. However, when the magnetic field strength is 3 [Oe] ≈238.8 [A / m], the permeability ratio is about 0.005: 0.007, which is 1.4 times, and 10 [Oe] ≈796 [A / m]. The permeability ratio at about 0.002: 0.0018 is about 1.1 times.

特許文献5のステータ本体7の材料については言及がないが、小型化のために高性能な無方向性電磁鋼板を使用したとしても、先ほどの磁界強度H=1、3、10[Oe]での磁束密度はそれぞれB=0.7、1.3、1.48[T]程度である。即ち、体格の大きな電動機設計でステータが0.7[T]程度の動作点で使用されるならば、磁気抵抗調整プラグによる弱め界磁は可能である。   Although the material of the stator body 7 of Patent Document 5 is not mentioned, even if a high-performance non-oriented electrical steel sheet is used for miniaturization, the magnetic field strength H = 1, 3, 10 [Oe] is the same as the previous one. Are about B = 0.7, 1.3, and 1.48 [T], respectively. That is, if the stator is used at an operating point of about 0.7 [T] in a large sized motor design, field weakening by the magnetoresistive adjustment plug is possible.

しかしながら、電動機の小型化やコストダウンを指向する場合、ステータの磁束密度に余裕を持たせることは望ましくない。磁束密度を少なく見積もって仮にこれが1.3[T]であるとしても、透磁率比は1.4倍程度しか得られない。永久磁石の起磁力に対する磁気抵抗への寄与は、まず永久磁石自身が大きく、次いでエアギャップであり、ステータヨークの磁気抵抗の割合は少ない。更にヨーク部の磁路長の方が磁気抵抗調整プラグよりも長いので、磁気抵抗調整プラグの磁気異方性への寄与度は更に低下する。よって、磁束密度を高く設計する場合では、ステータにおいて弱め界磁を調整する幅が少ない。   However, when aiming to reduce the size and cost of an electric motor, it is not desirable to provide a margin for the magnetic flux density of the stator. Even if the magnetic flux density is estimated to be small and this is 1.3 [T], the permeability ratio can be obtained only about 1.4 times. The contribution to the magnetoresistance of the permanent magnet magnetomotive force is first the permanent magnet itself, then the air gap, and the ratio of the magnetoresistance of the stator yoke is small. Furthermore, since the magnetic path length of the yoke portion is longer than that of the magnetoresistive adjustment plug, the contribution of the magnetoresistive adjustment plug to the magnetic anisotropy is further reduced. Therefore, when the magnetic flux density is designed to be high, the width for adjusting the field weakening in the stator is small.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電動機の小型・高効率化を指向しつつ、駆動電源電圧範囲内での運転範囲を拡大することを目的とし、あるいは更に電動機の振動を低減することをも目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to expand the operating range within the drive power supply voltage range while further aiming to reduce the size and increase the efficiency of the motor, or to further reduce the vibration of the motor. The purpose is to do.

この発明にかかる電動機の第1の態様は、外周面(100a)と内周面(100b)とを含む略円筒形状を呈し、界磁用磁石(31〜34)を有する回転子(100)と、電機子巻線(203)が巻回された歯部(201,202)を有し、前記内周面側に設けられた内周側固定子(200)と、電機子巻線(303)が巻回された歯部(301,302)を有し、前記外周面側に設けられた外周側固定子(300)とを備える。そして前記内周側固定子の前記歯部の周方向の中心と、前記外周側固定子の前記歯部の周方向の中心との相対的な位置関係が可変である。   A first aspect of the electric motor according to the present invention is a rotor (100) having a substantially cylindrical shape including an outer peripheral surface (100a) and an inner peripheral surface (100b), and having field magnets (31 to 34). The armature winding (203) has teeth (201, 202) wound around the inner peripheral side stator (200) provided on the inner peripheral surface side, and the armature winding (303). Is provided with an outer peripheral side stator (300) provided on the outer peripheral surface side. The relative positional relationship between the circumferential center of the tooth portion of the inner circumferential stator and the circumferential center of the tooth portion of the outer stator is variable.

この発明にかかる電動機の第2の態様は、電動機の第1の態様であって、前記内周側固定子(200)の前記電機子巻線(203)と、前記外周側固定子(300)の前記電機子巻線(303)とは、各相毎に直列に接続される。   A second aspect of the electric motor according to the present invention is the first aspect of the electric motor, wherein the armature winding (203) of the inner peripheral side stator (200) and the outer peripheral side stator (300) are provided. The armature winding (303) is connected in series for each phase.

この発明にかかる電動機の第3の態様は、電動機の第1の態様又は第2の態様であって、前記界磁用磁石(31〜34)は前記外周面(100a)と内周面(100b)との間に位置する。   A third aspect of the electric motor according to the present invention is the first aspect or the second aspect of the electric motor, wherein the field magnets (31 to 34) are formed of the outer peripheral surface (100a) and the inner peripheral surface (100b). ).

この発明にかかる電動機の第4の態様は、電動機の第1乃至第3の態様のいずれかであって、前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)とは、前記円筒形状の軸方向に沿って相対的な位置関係が可変である。   A fourth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to third aspects of the electric motor, and includes the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the outer peripheral side fixed. The relative position of the child (300) is variable along the axial direction of the cylindrical shape.

この発明にかかる電動機の第5の態様は、電動機の第1乃至第4の態様のいずれかであって、前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)とは、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向に沿って相対的に偏芯して固定される。   A fifth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to fourth aspects of the electric motor, and includes the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the outer peripheral side fixed. The child (300) is relatively eccentrically fixed along a direction perpendicular to the cylindrical axial direction.

この発明にかかる電動機の第6の態様は、電動機の第1乃至第4の態様のいずれかであって、前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)とは、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向に沿って相対的な位置関係が可変である。   A sixth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to fourth aspects of the electric motor, wherein the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the outer peripheral side fixed The relative position of the child (300) is variable along a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape.

この発明にかかる電動機は、圧縮機、送風機に適用でき、当該圧縮機や送風機は空気調和機に適用できる。   The electric motor according to the present invention can be applied to a compressor and a blower, and the compressor and the blower can be applied to an air conditioner.

また、本発明にかかる電動機は、巻回数に依存せずに回転数の微調整を行うことができるので、例えば42V以下等の、低電圧で動作する車載用空調機の圧縮機に適している。   In addition, the electric motor according to the present invention can finely adjust the rotational speed without depending on the number of windings, and is therefore suitable for a compressor of an in-vehicle air conditioner that operates at a low voltage such as 42 V or less. .

この発明にかかる電動機の制御方法の第1の態様は、電動機の第1の態様乃至第4の態様の動作を制御する方法であって、少なくとも前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)の一方について、前記電機子巻線に流される電機子電流の位相が進角に設定される。   A first aspect of the motor control method according to the present invention is a method for controlling the operation of the first to fourth aspects of the motor, and includes at least the inner peripheral side stator (200) and the outer peripheral side. For one of the stators (300), the phase of the armature current flowing through the armature winding is set to an advance angle.

この発明にかかる電動機の制御方法の第2の態様は、電動機の第4の態様の動作を制御する方法であって、前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)との、前記円筒形状の軸方向に沿った相対的な位置関係を設定する。   A second aspect of the motor control method according to the present invention is a method for controlling the operation of the fourth aspect of the motor, wherein the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the motor The relative positional relationship with the outer circumferential side stator (300) along the axial direction of the cylindrical shape is set.

この発明にかかる電動機の制御方法の第3の態様は、電動機の第6の態様の動作を制御する方法であって、前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)との、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向に沿った相対的な位置関係を設定する。   A third aspect of the motor control method according to the present invention is a method for controlling the operation of the sixth aspect of the motor, wherein the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the motor A relative positional relationship with the outer circumferential side stator (300) is set along a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape.

この発明にかかる電動機の第1の態様においては、界磁用磁石から内周側固定子の歯部に与えられる界磁と、界磁用磁石から外周側固定子の歯部に与えられる界磁との間の位相差が可変となる。よって内周側固定子や外周側固定子の電機子巻線に供給される電機子電流を制御することなく、弱め界磁を等価的に実現することができる。従って弱め磁束電流による銅損の上昇や、負のd軸電流による界磁用磁石の減磁も発生しない。しかも内周側固定子と外周側固定子との相対的な位置関係は、界磁用磁石のd軸に対する電機子電流の位相とは独立に設定できるので、トルクも別個に制御することができる。   In the first aspect of the electric motor according to the present invention, the field applied from the field magnet to the teeth of the inner stator and the field applied from the field magnet to the teeth of the outer stator The phase difference between and becomes variable. Therefore, the field weakening can be equivalently realized without controlling the armature current supplied to the armature windings of the inner and outer stators. Therefore, an increase in copper loss due to the weak magnetic flux current and a demagnetization of the field magnet due to the negative d-axis current do not occur. In addition, since the relative positional relationship between the inner and outer stators can be set independently of the phase of the armature current with respect to the d-axis of the field magnet, the torque can also be controlled separately. .

この発明にかかる電動機の第2の態様においては、誘起電圧が不均衡となっても環状電流が流れず、損失を低減できる。   In the second aspect of the electric motor according to the present invention, even if the induced voltage becomes unbalanced, the annular current does not flow, and the loss can be reduced.

この発明にかかる電動機の第3の態様においては、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクをも利用することができる。   In the third aspect of the electric motor according to the present invention, not only magnet torque but also reluctance torque can be used.

この発明にかかる電動機の第4の態様及びこの発明にかかる電動機の制御方法の第2の態様においては、回転子と、内周側固定子及び外周側固定子とが対向する面積が減少するので、機械的な弱め界磁制御をより得ることができる。しかも両者の間で軸方向の吸引力が生じるため、軸方向への振動を抑制することもできる。   In the fourth aspect of the electric motor according to the present invention and the second aspect of the electric motor control method according to the present invention, the area where the rotor, the inner peripheral side stator and the outer peripheral side stator face each other decreases. More mechanical field weakening control can be obtained. Moreover, since an axial suction force is generated between the two, vibration in the axial direction can also be suppressed.

この発明にかかる電動機の第5の態様においては、回転子と、内周側固定子及び外周側固定子との間に、軸方向と直角方向に、ある程度安定した並進力が生じるので、軸方向と直角方向への振動を抑制できる。   In the fifth aspect of the electric motor according to the present invention, a translation force that is stabilized to some extent is generated between the rotor, the inner peripheral side stator, and the outer peripheral side stator in a direction perpendicular to the axial direction. And can suppress vibration in the direction perpendicular to.

この発明にかかる電動機の第6の態様及びこの発明にかかる電動機の制御方法の第3の態様においては、電機子巻線に誘起する誘起電圧や電流波形の不均衡を計測することで偏芯量を調整することができる。   In the sixth aspect of the electric motor according to the present invention and the third aspect of the electric motor control method according to the present invention, the amount of eccentricity is measured by measuring the imbalance in the induced voltage and current waveform induced in the armature winding. Can be adjusted.

この発明にかかる電動機の制御方法の第1の態様においては、内周側固定子と外周側固定子との相対的な位置関係と独立して、通常の弱め界磁と同様の制御が行われるので、高速回転領域での運転効率が向上できる。   In the first aspect of the motor control method according to the present invention, the same control as that of a normal field weakening is performed independently of the relative positional relationship between the inner peripheral side stator and the outer peripheral side stator. Therefore, the operation efficiency in the high speed rotation region can be improved.

第1の実施の形態.
図1は本発明の第1の実施の形態にかかる電動機の構成を例示し、回転軸方向に対して垂直な断面図である。回転子100は外周面100a及び内周面100bを備え、内周面100b側には内周側固定子200が、外周面100a側には外周側固定子300が、それぞれ設けられている。回転子100の内外に固定子を設けることにより、巻線スロットの全断面積を増大させることができる。
First embodiment.
FIG. 1 illustrates a configuration of an electric motor according to a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis direction. The rotor 100 includes an outer peripheral surface 100a and an inner peripheral surface 100b, and an inner peripheral stator 200 is provided on the inner peripheral surface 100b side, and an outer peripheral stator 300 is provided on the outer peripheral surface 100a side. By providing the stator inside and outside the rotor 100, the total cross-sectional area of the winding slot can be increased.

図2は回転子100の構成を例示し、回転軸方向に対して垂直な断面図である。外周面100a及び内周面1はいずれも環状を呈する。ここでは両者は同心円を呈しているが、必ずしも真円である必要はなく、設計上の変更は適宜に可能である。例えば誘起電圧の高調波を軽減する目的で、部分的に偏芯し、偏肉形状を採っていてもよい。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the rotor 100 and perpendicular to the rotation axis direction. Both the outer peripheral surface 100a and the inner peripheral surface 1 have an annular shape. Here, both are concentric circles, but they are not necessarily perfect circles, and design changes can be made as appropriate. For example, for the purpose of reducing the harmonics of the induced voltage, it may be partially eccentric and may have an uneven shape.

回転子100はその周方向に並んだ界磁用磁石31〜34が設けられている。界磁用磁石31〜34は、外周面100a側と内周面100b側とにそれぞれ異なる磁極面を交互に呈している。即ちここでは回転子100として極対数が2である永久磁石回転子が採用された場合が例示されている。   The rotor 100 is provided with field magnets 31 to 34 arranged in the circumferential direction. The field magnets 31 to 34 alternately present different magnetic pole surfaces on the outer peripheral surface 100a side and the inner peripheral surface 100b side, respectively. That is, here, a case where a permanent magnet rotor having two pole pairs is employed as the rotor 100 is illustrated.

ここでは回転子100として、いわゆる埋込磁石型の回転子が例示されており、換言すれば界磁用磁石31〜34は外周面100aと内周面100bとの間に位置している。このような埋込磁石型の回転子では、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクをも利用することができる。   Here, a so-called embedded magnet type rotor is illustrated as the rotor 100. In other words, the field magnets 31 to 34 are located between the outer peripheral surface 100a and the inner peripheral surface 100b. In such an embedded magnet type rotor, not only magnet torque but also reluctance torque can be used.

界磁用磁石31〜34から得られる磁束が内周側固定子200や外周側固定子300に対して、界磁として有効に与えられるためには、当該磁束が回転子100の内部で短絡しないことが望ましい。かかる目的のため、界磁用磁石31の両端には空隙21,22が、界磁用磁石32の両端には空隙23,24が、界磁用磁石33の両端には空隙25,26が、界磁用磁石34の両端には空隙27,28が、それぞれ設けられている。空隙21〜28には非磁性体が充填されることは、回転子100の機械的強度を向上する観点で望ましい。   In order for the magnetic flux obtained from the field magnets 31 to 34 to be effectively applied as a field to the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300, the magnetic flux does not short-circuit inside the rotor 100. It is desirable. For this purpose, air gaps 21 and 22 are provided at both ends of the field magnet 31, air gaps 23 and 24 are provided at both ends of the field magnet 32, and air gaps 25 and 26 are provided at both ends of the field magnet 33. Air gaps 27 and 28 are provided at both ends of the field magnet 34, respectively. Filling the gaps 21 to 28 with a nonmagnetic material is desirable from the viewpoint of improving the mechanical strength of the rotor 100.

空隙21〜28は回転子100を、d軸磁束のみならずq軸磁束も通る第1部分11〜14と、主としてq軸磁束が通り第2部分15〜18に区分する。第1部分11〜14にはそれぞれ界磁用磁石31〜34が回転子100のコアと共に存在し、第2部分15〜18には回転子100のコアが存在する。ここで便宜上、第1部分11〜14のうち、界磁用磁石31〜34よりも外周面100a側にあるコアを外周コア11a〜14a、内周面100b側にあるコアを内周コア11b〜14bと称する。   The air gaps 21 to 28 divide the rotor 100 into first portions 11 to 14 through which not only the d-axis magnetic flux but also the q-axis magnetic flux pass, and the second portions 15 to 18 through which the q-axis magnetic flux mainly passes. Field magnets 31 to 34 exist in the first portions 11 to 14 together with the core of the rotor 100, respectively, and the core of the rotor 100 exists in the second portions 15 to 18. Here, for the sake of convenience, among the first portions 11 to 14, the cores on the outer peripheral surface 100 a side of the field magnets 31 to 34 are the outer peripheral cores 11 a to 14 a, and the core on the inner peripheral surface 100 b side is the inner peripheral core 11 b to. 14b.

図1に戻り、界磁用磁石31,33がS極の磁極面を、界磁用磁石32,34がN極の磁極面を、それぞれ外周側固定子300に向けて呈している場合が例示されている。外周側固定子300は径方向に延在する歯部301を有しており、その先端(回転子100側)は周方向に広がって幅広部302を形成している。同様に、内周側固定子200は径方向に延在する歯部201を有しており、その先端(回転子100側)は周方向に広がって幅広部202を形成している。歯部201,301にはそれぞれ電機子巻線203,303が巻回される。   Returning to FIG. 1, the case where the field magnets 31 and 33 present the south pole magnetic pole surface and the field magnets 32 and 34 the north pole magnetic pole surface, respectively, faces the outer stator 300. Has been. The outer peripheral side stator 300 has a tooth portion 301 extending in the radial direction, and the tip (rotor 100 side) is widened in the circumferential direction to form a wide portion 302. Similarly, the inner peripheral side stator 200 has a tooth portion 201 extending in the radial direction, and the tip (rotor 100 side) extends in the circumferential direction to form a wide portion 202. Armature windings 203 and 303 are wound around the tooth portions 201 and 301, respectively.

回転子100と外周側固定子300とは主としてその歯部301を介して磁束が流入出し、回転子100と内周側固定子200とは主としてその歯部201を介して、磁束が流入出する。図1では界磁用磁石31〜34による磁束Ψa,Ψbを矢印を用いて例示している。   The magnetic flux flows in and out of the rotor 100 and the outer stator 300 mainly through the tooth portion 301, and the magnetic flux flows in and out of the rotor 100 and the inner stator 200 mainly through the tooth portion 201. . In FIG. 1, the magnetic fluxes Ψa and Ψb by the field magnets 31 to 34 are illustrated using arrows.

図3は回転子100にd軸磁束φcが流れる様子を概念的に示す図であり、図4は回転子100にq軸磁束φa,φbが流れる様子を概念的に示す図であり、いずれも図2の断面図に対応している。   FIG. 3 is a diagram conceptually showing how the d-axis magnetic flux φc flows through the rotor 100, and FIG. 4 is a diagram conceptually showing how the q-axis magnetic flux φa, φb flows through the rotor 100. This corresponds to the cross-sectional view of FIG.

d軸磁束φcは界磁用磁石31,33と、界磁用磁石32,34との間を流れる。よってd軸磁束φcはほぼ第1部分11〜14のみを流れることになる。   The d-axis magnetic flux φc flows between the field magnets 31 and 33 and the field magnets 32 and 34. Therefore, the d-axis magnetic flux φc flows only through the first portions 11 to 14.

q軸磁束φaは第1部分11〜14、より具体的には外周コア11a,12a,13a,14aを流れる。しかし更にq軸磁束φbが第2部分15〜18をも流れる。よって第2部分15〜18の周方向の幅W(図2参照)を拡げることは、q軸インダクタンスLqを増大させてリラクタンストルクを大きくする観点からは望ましい。   The q-axis magnetic flux φa flows through the first portions 11 to 14, more specifically, the outer cores 11a, 12a, 13a, and 14a. However, the q-axis magnetic flux φb also flows through the second portions 15-18. Therefore, expanding the circumferential width W (see FIG. 2) of the second portions 15 to 18 is desirable from the viewpoint of increasing the reluctance torque by increasing the q-axis inductance Lq.

内周側固定子200は電機子巻線203が巻回される電機子であり、これは回転子としない方が望ましい。もし回転子100の内側の電機子を回転子とすると、機械的な整流子が必要となる他、外側の電機子である外周側固定子300と相対的に回転することになる。この相対的な回転はいずれかの電機子の、回転子100の界磁に対する相対回転数を減少させ、電動機の効率の低下を招来してしまう。またこの相対的な回転はq軸磁束φbの経路を乱し、リラクタンストルクの変動を増大させ、その利用が困難となる。   The inner peripheral side stator 200 is an armature around which the armature winding 203 is wound, and it is desirable that this is not a rotor. If the inner armature of the rotor 100 is a rotor, a mechanical commutator is required and the outer armature 300, which is an outer armature, rotates relative to the outer armature. This relative rotation reduces the relative rotational speed of any armature with respect to the field of the rotor 100, leading to a reduction in the efficiency of the motor. In addition, this relative rotation disturbs the path of the q-axis magnetic flux φb, increases the fluctuation of the reluctance torque, and makes its use difficult.

図5は回転子100、内周側固定子200、外周側固定子300の間を拡大して部分的に示す断面図である。図5において歯部201U,301Uはそれぞれ内周側固定子200、外周側固定子300の歯部201,301であって、U相電流が流される電機子巻線203,303が巻回される。図5では回転子100、内周側固定子200、外周側固定子300の中心がいずれも中心Qに一致する場合が例示されている。但し後述するように、このような中心の一致は必ずしも必要ではない。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view partially showing the space between the rotor 100, the inner peripheral side stator 200, and the outer peripheral side stator 300. 5, tooth portions 201U and 301U are tooth portions 201 and 301 of the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300, respectively, and armature windings 203 and 303 through which a U-phase current flows are wound. . FIG. 5 illustrates a case where the centers of the rotor 100, the inner peripheral side stator 200, and the outer peripheral side stator 300 all coincide with the center Q. However, as described later, such coincidence of the centers is not always necessary.

本発明において、内周側固定子200の歯部201Uの周方向の中心と、外周側固定子の歯部301Uの周方向の中心との相対的な位置関係は可変であり、図5では角度αだけずれている場合が例示されている。より具体的には、外周側固定子300の歯部301Uの中心の周方向の位置を基準として、内周側固定子200の歯部201Uの中心は反時計回りを正の方向として角度αだけずれており、この角度αは正負も含めてその値が可変に設定される。   In the present invention, the relative positional relationship between the circumferential center of the tooth portion 201U of the inner circumferential side stator 200 and the circumferential center of the tooth portion 301U of the outer circumferential side stator is variable. In FIG. The case where it has shifted | deviated only (alpha) is illustrated. More specifically, with reference to the circumferential position of the center of the tooth portion 301U of the outer stator 300, the center of the tooth 201U of the inner stator 200 is counterclockwise as a positive direction by an angle α. The angle α is variably set including positive and negative.

このような可変の角度αの設定は、電動機の使用前に、もしくは使用中において、機械的に行うことができる。例えば電動機の使用前にマニュアルで位置ずれを起こさせてもよいし、使用中にはサーボモータ等のアクチュエータで位置ずれを起こさせてもよい。   Such a variable angle α can be set mechanically before or during use of the electric motor. For example, the displacement may be caused manually before using the electric motor, or the displacement may be caused by an actuator such as a servo motor during use.

なお、角度θは回転子100の外周側固定子300を基準とした回転子100の回転角であって、N極を呈する界磁用磁石32(あるいは界磁用磁石34)の中心が、外周側固定子300の歯部301Uの中心から正の方向にずれる角度である。   Note that the angle θ is the rotation angle of the rotor 100 with respect to the outer stator 300 of the rotor 100, and the center of the field magnet 32 (or field magnet 34) exhibiting the N pole is the outer periphery. The angle is shifted in the positive direction from the center of the tooth portion 301U of the side stator 300.

図1に戻り、磁束Ψaは磁石32の外周側の磁極面(N極)から発生する磁束を、磁束Ψbは磁石33の外周側の磁極面(S極)から発生する磁束を、それぞれ示している。図1や図5に示されるような角度αの位置ずれが生じているので、磁束Ψaが磁石32の内周側の磁極面へ戻るに際しては、外周側固定子300のヨークまで歯部301を経由して電機子巻線303に鎖交するものの、内周側固定子200の歯部201においては、電機子巻線203に鎖交することなく、その幅広部202を経由する経路が存在する。同様にして、磁束Ψbが磁石33の内周側の磁極面へ戻るに際して、内周側固定子200の歯部201を経由して電機子巻線203に鎖交するものの、外周側固定子300の歯部301においては、電機子巻線303に鎖交することなく、その幅広部302を経由する経路が存在する。   Returning to FIG. 1, the magnetic flux Ψa indicates the magnetic flux generated from the magnetic pole surface (N pole) on the outer peripheral side of the magnet 32, and the magnetic flux Ψb indicates the magnetic flux generated from the magnetic pole surface (S pole) on the outer peripheral side of the magnet 33. Yes. As shown in FIG. 1 and FIG. 5, there is a positional shift of the angle α. Therefore, when the magnetic flux Ψa returns to the magnetic pole surface on the inner peripheral side of the magnet 32, the tooth portion 301 is moved to the yoke of the outer peripheral side stator 300. In the tooth portion 201 of the inner circumference side stator 200, there is a path that passes through the wide portion 202 without interlinking with the armature winding 203. . Similarly, when the magnetic flux Ψb returns to the magnetic pole surface on the inner peripheral side of the magnet 33, it interlinks with the armature winding 203 via the teeth 201 of the inner peripheral stator 200, but the outer peripheral stator 300. In the tooth portion 301, there is a path through the wide portion 302 without interlinking with the armature winding 303.

これらの経路は実質的には磁石32,33からそれぞれ内周側固定子200及び外周側固定子300へ与えられる界磁を弱めることとなる。つまり上述の位置ずれは、実質的な弱め界磁制御である弱め磁束制御を機械的に実現している。このようにして、弱め磁束電流を流すことなく弱め磁束制御が実現でき、高出力領域での効率向上が達成できる。図1では機械角として30度、電気角として60度に相当する位置ずれが示されている。   These paths substantially weaken the field applied from the magnets 32 and 33 to the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300, respectively. That is, the above-described positional deviation mechanically realizes the weakening magnetic flux control that is the substantial field weakening control. In this manner, the flux weakening control can be realized without flowing the flux weakening current, and the efficiency improvement in the high output region can be achieved. FIG. 1 shows a positional shift corresponding to 30 degrees as a mechanical angle and 60 degrees as an electrical angle.

この実施の形態によれば、弱め磁束電流による銅損の上昇や、負のd軸電流による界磁用磁石の不可逆減磁も発生しない。しかも内周側固定子200と外周側固定子300との相対的な位置関係は、界磁用磁石31〜34のd軸に対する、電機子電流の位相とは独立に設定できる。従って、銅損を小さくしつつトルクも別個に制御することができ、駆動電源電圧の範囲内で弱め界磁が採用される、高速回転領域での運転効率を向上させ、高回転化による運転範囲の拡大に資する。   According to this embodiment, there is no increase in copper loss due to the weak magnetic flux current, or irreversible demagnetization of the field magnet due to the negative d-axis current. In addition, the relative positional relationship between the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300 can be set independently of the phase of the armature current with respect to the d-axis of the field magnets 31 to 34. Therefore, the torque can be controlled separately while reducing the copper loss, the field weakening is adopted within the range of the drive power supply voltage, the operation efficiency in the high speed rotation region is improved, and the operation range due to the high rotation speed Contribute to the expansion of

なお、外周側固定子300及び内周側固定子200のどちらで電機子電流の位相角を進めるかについては、回転角θを回転子100の回転方向と同一方向に採るか、反対方向に採るかで切り替えることができる。   As to which of the outer peripheral side stator 300 and the inner peripheral side stator 200 advances the armature current phase angle, the rotation angle θ is set in the same direction as the rotation direction of the rotor 100 or in the opposite direction. Can be switched.

特に回転子100として埋込磁石型回転子を採用すれば、界磁用磁石31〜34を回転子100に保持する手法も簡便であるので、コスト低減にも資する。更にリラクタンストルクをも利用できるので、電機子電流の位相を進角側に設定してもトルクが高く、高速回転領域での運転範囲を拡大し易い。   In particular, if an embedded magnet type rotor is employed as the rotor 100, the method of holding the field magnets 31 to 34 on the rotor 100 is also simple, which contributes to cost reduction. Further, since the reluctance torque can also be used, the torque is high even if the phase of the armature current is set to the advance side, and the operation range in the high-speed rotation region can be easily expanded.

また回転子100に対して内周側固定子200と外周側固定子300の双方を設けることにより、巻線スロットの全断面積を増大させ、低速回転領域でのトルクや効率も向上させることができる。   Further, by providing both the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300 with respect to the rotor 100, the total cross-sectional area of the winding slot can be increased, and the torque and efficiency in the low speed rotation region can be improved. it can.

このように、内外の電機子の相互の位置関係を調整することで弱め磁束制御を行うことは、特に電動機を小型化する場合に好適である。上述のように、特許文献5には方向性電磁鋼板の圧延方向による透磁率異方性を利用し、固定子に調整用のプラグを埋め込んでいる。しかしこれは固定子自体の磁束密度を損なってしまうため、電動機の小型化の観点からは望ましくない。   As described above, it is preferable to perform the flux weakening control by adjusting the mutual positional relationship between the inner and outer armatures, particularly when the motor is downsized. As described above, Patent Document 5 uses the magnetic permeability anisotropy in the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet to embed an adjustment plug in the stator. However, this impairs the magnetic flux density of the stator itself.

なお、弱め磁束制御の際には歯部の幅広部202,302の磁束密度が上昇するので、幅広部202,302での鉄損は上昇する。しかし幅広部202,302以外の歯部202,302を通過する磁束密度は減少するので、より長い磁路における鉄損を低減できるため、電動機の総鉄損は低減する。   In addition, since the magnetic flux density of the wide part 202,302 of a tooth part raises in the case of weakening magnetic flux control, the iron loss in the wide part 202,302 rises. However, since the magnetic flux density passing through the tooth portions 202, 302 other than the wide portions 202, 302 is reduced, the iron loss in the longer magnetic path can be reduced, so that the total iron loss of the motor is reduced.

また本実施の形態にかかる電動機では、同一の電流を用いても回転数を微調整することが容易であるので、電動機が低圧で動作する使用である場合に好適である。低圧で動作する電動機では巻線の巻回数が小さくなるため、巻回数を変更して微調整を行うことは容易ではない。巻回数の変更は離散的な数値の制御であるからである。   In addition, the electric motor according to the present embodiment is suitable for the case where the electric motor is used to operate at a low pressure because it is easy to finely adjust the rotational speed even when the same current is used. In an electric motor that operates at a low pressure, the number of winding turns is small, so it is not easy to make fine adjustments by changing the number of windings. This is because the change in the number of windings is a discrete numerical control.

図6は回転子100、内周側固定子200、外周側固定子300を備えた電動機の断面図であり、回転中心を含む断面を概念的に示している。回転子100は端板102を介して回転軸103に連結されており、回転軸103は軸受け104,105によって支持されている。内周側固定子200、外周側固定子300はそれぞれ支持部204,304によって支持されている。また内周側固定子200、外周側固定子300には、それぞれ電機子巻線203,303が巻回されている。図1は、図6中の位置I−Iにおいて、支持部204,304及び電機子巻線203,303を省略した断面図に相当する。   FIG. 6 is a cross-sectional view of an electric motor including the rotor 100, the inner peripheral side stator 200, and the outer peripheral side stator 300, and conceptually shows a cross section including the rotation center. The rotor 100 is connected to a rotating shaft 103 via an end plate 102, and the rotating shaft 103 is supported by bearings 104 and 105. The inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300 are supported by support portions 204 and 304, respectively. Armature windings 203 and 303 are wound around the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300, respectively. 1 corresponds to a cross-sectional view in which the support portions 204 and 304 and the armature windings 203 and 303 are omitted at a position II in FIG.

図7及び図8は電機子巻線203,303(図1参照)が接続される態様を例示する回路図である。図7及び図8に示されたコイル203U,203V,203Wは、それぞれ電機子巻線203のU相、V相、W相のコイルであり、コイル303U,303V,303Wは、それぞれ電機子巻線303のU相、V相、W相のコイルである。   7 and 8 are circuit diagrams illustrating an aspect in which the armature windings 203 and 303 (see FIG. 1) are connected. The coils 203U, 203V, and 203W shown in FIGS. 7 and 8 are the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the armature winding 203, respectively. The coils 303U, 303V, and 303W are the armature windings, respectively. Reference numeral 303 denotes a U-phase, V-phase, and W-phase coil.

図7及び図8は、各相において電機子巻線203,303がそれぞれ直列及び並列に接続されている場合を示した。本実施の形態ではこのような直列結線及び並列結線のいずれの態様をも採用できる。   7 and 8 show a case where the armature windings 203 and 303 are connected in series and in parallel in each phase. In the present embodiment, any of such serial connection and parallel connection can be employed.

図7及び図8は、スター結線を採用し、各相において電機子巻線203,303がそれぞれ直列及び並列に接続されている場合を示した。本実施の形態ではこのような直列結線及び並列結線のいずれの態様をも採用できる。もちろん、図9及び図10のように、デルタ結線を採用し、各相において電機子巻線203,303がそれぞれ直列及び並列に接続してもよい。但し、デルタ結線を採用すると誘起電圧の不均衡による環状電流は銅損を大きくするので、スター結線を採用して電機子巻き線203,303は各相毎に直列に接続されていることが望ましい。   7 and 8 show a case where the star connection is adopted and the armature windings 203 and 303 are connected in series and in parallel in each phase. In the present embodiment, any of such serial connection and parallel connection can be employed. Of course, as shown in FIGS. 9 and 10, delta connection may be adopted, and the armature windings 203 and 303 may be connected in series and in parallel in each phase. However, if the delta connection is adopted, the annular current due to the imbalance of the induced voltage increases the copper loss. Therefore, it is desirable that the armature windings 203 and 303 are connected in series for each phase by using the star connection. .

図7乃至図10のいずれの結線方法を用いても、一つのインバータにて上述の電動機を駆動することができるので、電機子巻線203,303に対してそれぞれ個別に電機子電流を流す場合には二つのインバータが必要であることに鑑みれば、コストは少なくて済む。   Even if any of the connection methods shown in FIGS. 7 to 10 is used, the above-described electric motor can be driven by a single inverter. Therefore, when armature currents are individually supplied to the armature windings 203 and 303, respectively. In view of the need for two inverters, the cost is low.

また内周側固定子200、外周側固定子300の回転子100のd軸に対する同時刻での位置関係が異なる。よって一つのインバータからは電機子電流が各相毎で共通した一つの位相ずれで出力されるにも拘わらず、電動機に対しては内周側固定子200と外周側固定子300とで電流位相をほぼ任意に異ならせて、回転磁界を供給することができる。つまり弱め界磁制御とトルク制御をほぼ個別に制御し易い。   Moreover, the positional relationship at the same time with respect to the d-axis of the rotor 100 of the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300 is different. Therefore, although the armature current is output from one inverter with one common phase shift for each phase, the current phase is changed between the inner and outer stators 200 and 300 for the motor. It is possible to supply a rotating magnetic field with almost any difference. That is, it is easy to control the field weakening control and the torque control almost individually.

本実施の形態にかかる電動機では、例えば42V以下等の、低電圧で動作する車載用の空調機の圧縮機にも適している。適用機種などによって必要とされる冷房能力が異なる場合において、42V等の低電圧で動作する電動機では巻線の巻回数が極めて小さくなる。そして巻回数は離散的な値でしか変更できないので、これを変更することで最高回転数や最大トルクなどを調整することは困難である。   The electric motor according to the present embodiment is also suitable for a compressor of an in-vehicle air conditioner that operates at a low voltage such as 42 V or less. When the required cooling capacity varies depending on the application model, the number of turns of the winding is extremely small in an electric motor that operates at a low voltage such as 42V. Since the number of windings can be changed only by a discrete value, it is difficult to adjust the maximum rotational speed, the maximum torque, etc. by changing this.

他方、本実施の形態にかかる電動機では、運転条件と内外の固定子のずれを示す角度αとの関係を調整することにより、最高回転数や最大トルクを調整することが容易である。従って角度αの制御のみを異ならせるだけで他機種に対応することができる。   On the other hand, in the electric motor according to the present embodiment, it is easy to adjust the maximum rotational speed and the maximum torque by adjusting the relationship between the operating condition and the angle α indicating the deviation between the inner and outer stators. Therefore, it is possible to cope with other models by changing only the control of the angle α.

もちろん、通常の空調機の圧縮機や送風機に、本発明にかかる電動機を搭載し、圧縮や送風の効率を向上させることができる。よって当該圧縮機や送風機の少なくともいずれか一方を備えた空気調和機は、空調効率を高めることができる。   Of course, the electric motor according to the present invention can be mounted on the compressor or blower of a normal air conditioner to improve the efficiency of compression or blowing. Therefore, the air conditioner provided with at least one of the compressor and the blower can increase the air conditioning efficiency.

住宅の断熱性の向上と、低環境負荷への対応という社会的要求もあり、低負荷領域での運転時間が増大している。他方、急速に冷房を立ち上げるための能力を確保すべく、最高回転数を大きくする要求もある。このように低負荷時に効率が高く、最高回転数が大きいという要求に対して、本発明にかかる電動機やその制御方法は好適である。   There are also social demands for improving the heat insulation of houses and responding to low environmental loads, and operating hours in low load areas are increasing. On the other hand, there is also a demand to increase the maximum number of revolutions in order to ensure the ability to start up cooling rapidly. Thus, the electric motor and its control method according to the present invention are suitable for the requirement that the efficiency is high at a low load and the maximum rotation speed is large.

さて、内外の電機子の相互の位置関係を調整することで、弱め磁束制御を行えることを磁束や電圧のフェーザからみて説明する。回転子100から内周側固定子200、外周側固定子300に与えられる界磁となる磁束をそれぞれφi,φoとする。また内周側固定子200についての回転子100のd軸方向をdi軸、外周側固定子300についての回転子100のd軸方向をdo軸とする。   Now, the fact that the flux-weakening control can be performed by adjusting the mutual positional relationship between the inner and outer armatures will be described from the viewpoint of the phasor of the magnetic flux and voltage. The magnetic fluxes serving as fields applied from the rotor 100 to the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300 are denoted by φi and φo, respectively. Further, the d-axis direction of the rotor 100 with respect to the inner peripheral side stator 200 is referred to as a di-axis, and the d-axis direction of the rotor 100 with respect to the outer peripheral side stator 300 is referred to as a do-axis.

図11は内周側固定子200の、外周側固定子300に対するずれ角度αが0度である場合の磁束φi,φoのフェーザを示す図である。角度αが0度であるので、di軸とdo軸とは一致する。よって電動機全体としてみたときの界磁となる磁束φaの大きさは、磁束φi,φoのそれぞれの大きさの和となる。   FIG. 11 is a diagram showing the phasors of the magnetic fluxes φi and φo when the deviation angle α of the inner peripheral side stator 200 with respect to the outer peripheral side stator 300 is 0 degree. Since the angle α is 0 degree, the di axis and the do axis coincide. Therefore, the magnitude of the magnetic flux φa, which is a field when viewed as the whole electric motor, is the sum of the magnitudes of the magnetic fluxes φi and φo.

他方、図12はずれ角度αが正となる場合の磁束φi,φoのフェーザを示す図である。この場合、do軸はdi軸に対して角度P・α(Pは回転子100の極対数)でずれるため、磁束φaの大きさは、磁束φi,φoのそれぞれの大きさの和よりも小さくなる。よって電動機全体としてみたときの界磁が弱められることとなる。   On the other hand, FIG. 12 is a diagram showing the phasors of the magnetic fluxes φi and φo when the deviation angle α is positive. In this case, since the do axis is shifted from the di axis by an angle P · α (P is the number of pole pairs of the rotor 100), the magnitude of the magnetic flux φa is smaller than the sum of the magnitudes of the magnetic fluxes φi and φo. Become. Therefore, the field when viewed as the whole electric motor is weakened.

より詳細には、内周側固定子200、外周側固定子300のいずれの電動機においても電機子電流が流れるので、磁束φi,φoのみならず、電機子電流とd軸インダクタンス及びq軸インダクタンスを考慮した仮想的な磁束を電動機全体としてみた界磁の磁束として捉えることとなる。   More specifically, since the armature current flows in any of the motors of the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300, not only the magnetic fluxes φi and φo but also the armature current, the d-axis inductance, and the q-axis inductance. The virtual flux considered is taken as the magnetic flux of the field as the whole motor.

図13及び図14は、いずれも電機子電流を考慮した場合の磁束のフェーザを示す図であり、それぞれ角度αが0,正の場合を示している。それぞれの図において二本の破線はベクトルの平行移動を示している。電動機全体としてみた仮想的な磁束Φaは、図14に示される方が、図13に示される方よりも短い。   FIGS. 13 and 14 are diagrams showing phasors of magnetic flux when the armature current is taken into account, and show cases where the angle α is 0 and positive, respectively. In each figure, two broken lines indicate vector translation. The virtual magnetic flux Φa viewed from the whole electric motor is shorter in the direction shown in FIG. 14 than in the direction shown in FIG. 13.

なお、内周側固定子200と回転子100とで得られるインダクタンスのうち、di軸成分をd軸インダクタンスLdi、これと位相が直交する成分をq軸インダクタンスLqiとした。同様に、外周側固定子300と回転子100とで得られるインダクタンスのうち、do軸成分をd軸インダクタンスLdo、これと位相が直交する成分をq軸インダクタンスLqoとした。また内周側固定子200の電機子電流のうちdi軸成分を電流Idi、これと位相が直交する成分を電流Iqiとし、外周側固定子300の電機子電流のうちdo軸成分を電流Ido、これと位相が直交する成分を電流Iqoとした。   Of the inductances obtained by the inner peripheral side stator 200 and the rotor 100, the di-axis component is d-axis inductance Ldi, and the component whose phase is orthogonal to this is the q-axis inductance Lqi. Similarly, of the inductances obtained by the outer stator 300 and the rotor 100, the do-axis component is d-axis inductance Ldo and the component whose phase is orthogonal to this is the q-axis inductance Lqo. Further, the di-axis component of the armature current of the inner peripheral side stator 200 is the current Idi, the component whose phase is orthogonal to the current Iqi, and the do-axis component of the armature current of the outer peripheral side stator 300 is the current Ido, The component whose phase is orthogonal to this is defined as current Iqo.

但し内周側固定子200と外周側固定子300との間でも回転子100を介して磁束が流れるため、d軸インダクタンスLdi、q軸インダクタンスLqiの算出については外周側固定子300の影響による相互インダクタンスを考慮し、d軸インダクタンスLdo、q軸インダクタンスLqoの算出については内周側固定子200の影響による相互インダクタンスを考慮することが望ましい。   However, since the magnetic flux flows between the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300 via the rotor 100, the calculation of the d-axis inductance Ldi and the q-axis inductance Lqi is mutually influenced by the influence of the outer peripheral side stator 300. In consideration of the inductance, it is desirable to consider the mutual inductance due to the influence of the inner peripheral side stator 200 when calculating the d-axis inductance Ldo and the q-axis inductance Lqo.

このように電機子電流を考慮した場合であっても、仮想的な磁束Φaは角度αのずれによって小さくできることが判る。仮想的な磁束Φaは、電動機に発生する電圧を回転子の回転角θの時間微分ωと、極対数Pとで除した値であるので、これを小さくすることにより、電動機はこれに与えられる駆動電源の電圧による制限の下で、高速に運転することができる。   Thus, even when the armature current is taken into consideration, it can be seen that the virtual magnetic flux Φa can be reduced by the shift of the angle α. Since the virtual magnetic flux Φa is a value obtained by dividing the voltage generated in the motor by the time differential ω of the rotation angle θ of the rotor and the pole pair number P, the motor is given to this by reducing it. High speed operation can be performed under the restriction of the voltage of the drive power supply.

更に、内外の電機子の位置をずらせながらも、電機子電流の位相βをずらせることによって弱め界磁を別途にえることも可能である。例えば、内周側固定子200に流れる電機子電流の電流位相βiを10度とし、外周側固定子300に流れる電機子電流の電流位相βoを70度とし、それぞれにおいて進相を呈する電機子電流で弱め界磁を行いたい場合には、角度αと極対数Pの積Pαを60度に選定すればよい。このようにすれば、一つの電流供給回路から得られる電流を内周側固定子200と外周側固定子300に流す電機子電流として共通に採用しつつも、両者において個別の電流位相で通常の弱め界磁を行うことができる。   Furthermore, it is also possible to obtain a field weakening separately by shifting the phase β of the armature current while shifting the position of the inner and outer armatures. For example, the current phase βi of the armature current flowing through the inner peripheral side stator 200 is set to 10 degrees, and the current phase βo of the armature current flowing through the outer peripheral side stator 300 is set to 70 degrees. When it is desired to perform field weakening, the product Pα of the angle α and the number P of pole pairs may be selected to be 60 degrees. In this way, while the current obtained from one current supply circuit is commonly used as the armature current that flows through the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300, the normal current is used in both current phases. Weak field can be performed.

以上、本発明の効果である弱め界磁制御を行う際の、内外固定子の機械的位置制御と電機子電流の位相βとの関係について説明した。以下では、駆動電源の電圧の上限に余裕がある場合における最大トルク制御、ないしは最大効率制御について補足する。   The relationship between the mechanical position control of the inner and outer stators and the armature current phase β when performing field-weakening control, which is an effect of the present invention, has been described above. The following supplements the maximum torque control or the maximum efficiency control when there is a margin in the upper limit of the voltage of the drive power supply.

外周側固定子300と回転子100との間、内周側固定子200と回転子100との間の各々において、最大発生トルク、または最大効率を実現する電流位相(以下、いずれの場合についても「最適電流位相」として表記する)が存在する。   A current phase that realizes the maximum generated torque or maximum efficiency between the outer peripheral side stator 300 and the rotor 100 and between the inner peripheral side stator 200 and the rotor 100 (hereinafter, in any case). (Denoted as “optimal current phase”).

外周側固定子300の電機子電流についての最適電流位相と、内周側固定子200の電機子電流についての最適電流位相とが、ほぼ等しい場合が考えられる。顕著な磁気飽和がなく、それぞれの電機子巻線へ入力するアンペアターンが等しい場合である。これは例えば、電機子巻線の巻数が外周側固定子300と、内周側固定子200とで同一であって、これらの電機子巻線が相互毎に直列に接続されている場合に実現できる。   It is conceivable that the optimal current phase for the armature current of the outer peripheral side stator 300 and the optimal current phase for the armature current of the inner peripheral side stator 200 are substantially equal. This is the case when there is no significant magnetic saturation and the ampere turns input to each armature winding are equal. This is realized, for example, when the number of turns of the armature winding is the same between the outer peripheral side stator 300 and the inner peripheral side stator 200, and these armature windings are connected in series with each other. it can.

他方、それぞれの電機子へ入力するアンペアターンが異なれば、マグネットトルクとリラクタンストルクとの発生比率が外周側固定子300と、内周側固定子200とで異なるため、二つの最適電流位相は異なる。   On the other hand, if the ampere turns input to the respective armatures are different, the generation ratio of the magnet torque and the reluctance torque is different between the outer peripheral side stator 300 and the inner peripheral side stator 200, so the two optimum current phases are different. .

内周側固定子200についての最適電流位相から、外周側固定子300についての最適電流位相を差し引いた値をδとし、外周側固定子300を基準とした内周側固定子200の位置ずれを示す角度αをδ/P(Pは上述の極対数)に選定する。そして二つの最適電流位相をそれぞれの固定子毎に採用した運転を行えば、高いトルク領域、または高い効率が必要とされる負荷領域(例えば長時間に亘って運転される定格負荷領域)にも対処できる。   The value obtained by subtracting the optimum current phase for the outer stator 300 from the optimum current phase for the inner stator 200 is δ, and the positional deviation of the inner stator 200 with respect to the outer stator 300 is defined as δ. The angle α to be shown is selected as δ / P (P is the number of pole pairs described above). And if the operation adopting two optimum current phases for each stator is performed, it can be applied to a high torque region or a load region where high efficiency is required (for example, a rated load region that is operated for a long time). I can deal with it.

また上記二つの最適電流位相が等しければδ,αともに零となり、歯部201,301の周方向についての中心は一致させ、同じ最適電流位相で運転すればよい。   If the two optimum current phases are equal, both δ and α are zero, the centers of the tooth portions 201 and 301 in the circumferential direction are matched, and the operation is performed with the same optimum current phase.

上述した最大効率運転よりも、高速回転での運転が優先的に求められる運転領域では、|α|>|δ/P|とする。効率よりも運転範囲の拡大を優先させ、一方の固定子が回転子100の界磁を弱めるように運転する、既述の弱め界磁制御を行えばよい。   In the operation region in which operation at high speed is preferentially required over the above-described maximum efficiency operation, | α |> | δ / P |. The above-described field weakening control may be performed in which the expansion of the operation range is given priority over the efficiency, and one stator is operated so as to weaken the field of the rotor 100.

この場合、いずれかの固定子の電流位相βは最適電流位相とはならないので、最大効率運転時と比較して運転効率は低下する。しかし機械的な弱め界磁制御運転は、通常のような弱め界磁電流のみの弱め界磁制御と比較すると、効率が同等な運転で比較すれば運転範囲(回転数ないしは発生トルク)の拡大化という観点で優れている。他方、出力が同等な運転で比較すれば、弱め界磁電流を低くできるので、運転効率の観点で優れているといえる。   In this case, since the current phase β of any stator does not become the optimum current phase, the operation efficiency is lowered as compared with the maximum efficiency operation. However, mechanical field-weakening control operation is superior in terms of expanding the operating range (number of revolutions or generated torque) when compared with normal field-weakening field control with only field-weakening current. ing. On the other hand, if the operation is compared in an equivalent output, it can be said that the field-weakening current can be lowered, which is excellent in terms of operation efficiency.

第2の実施の形態.
図15は本発明の第2の実施の形態にかかる電動機の構成を示す断面図であり、回転中心を含む断面を概念的に示している。第1の実施の形態において図6を用いて説明された構成とは、回転子100と、内周側固定子200及び外周側固定子300とが、回転子100の円筒形状の軸方向に沿って相対的な位置関係が可変である点で特徴的に異なっている。図15では回転子100及び端板102、回転軸103が軸受け104から軸受け105へと向かう方向に変移していることが図示されている。
Second embodiment.
FIG. 15: is sectional drawing which shows the structure of the electric motor concerning the 2nd Embodiment of this invention, and has shown notionally the cross section containing a rotation center. The configuration described with reference to FIG. 6 in the first embodiment is that the rotor 100, the inner peripheral side stator 200, and the outer peripheral side stator 300 are along the cylindrical axial direction of the rotor 100. And the relative positional relationship is variable. FIG. 15 illustrates that the rotor 100, the end plate 102, and the rotating shaft 103 are shifted in a direction from the bearing 104 toward the bearing 105.

かかる構成を有する電動機では、回転子100と、内周側固定子200及び外周側固定子300とが対向する面積が減少する。これにより機械的な弱め界磁制御をより一層得ることができる。しかも両者の間で軸方向の吸引力が生じるため、軸方向への振動を抑制することもできる。   In the electric motor having such a configuration, an area where the rotor 100, the inner peripheral side stator 200, and the outer peripheral side stator 300 face each other is reduced. Thereby, mechanical field-weakening control can be further obtained. Moreover, since an axial suction force is generated between the two, vibration in the axial direction can also be suppressed.

かかる振動の抑制は、例えば当該電動機を用いて空調機用の冷媒圧縮機の回転軸方向への振動を抑制する。他方、DVD(Digital Versatile Disk)等、回転して読み書き(あるいはその一方)される記録媒体を回転駆動する場合にも有用である。後者に適用される場合には、DVDの上下方向の振動を低減することにより、読み取り(あるいは書き込み)エラーを削減することが可能である。   The suppression of the vibration suppresses the vibration in the rotation axis direction of the refrigerant compressor for the air conditioner, for example, using the electric motor. On the other hand, it is also useful when a recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disk) that is rotated and read / written (or one of them) is rotated. When applied to the latter, it is possible to reduce read (or write) errors by reducing the vertical vibration of the DVD.

軸方向の吸引力を発生させるために回転軸方向の相対位置を過度にずらすと、界磁の磁束量が低下して運転効率の低下を招く可能性があるため、そのずらす位置の選定には慎重を要する。しかしながら、負荷状態などの運転状態に応じて可変とする制御を行うことも可能であり、総合的な運転効率の向上と低振動化が可能となる。   If the relative position in the rotation axis direction is excessively shifted in order to generate the axial attractive force, the magnetic flux of the field may be reduced and the operation efficiency may be reduced. Take care. However, it is also possible to perform control that is variable according to the operation state such as the load state, and it is possible to improve the overall operation efficiency and reduce the vibration.

第3実施の形態.
図16は本発明の第3の実施の形態にかかる電動機の構成を示す断面図であり、回転中心に垂直な断面を概念的に示している。第1の実施の形態において図1を用いて説明された構成とは、回転子100と、内周側固定子200及び外周側固定子300とが、回転子100の軸方向と垂直な方向に沿って相対的な位置関係が可変である点で特徴的に異なっている。図16では回転子100の中心Q2と、内周側固定子200及び外周側固定子300とに共通する中心Q1とが示されている。かかる相対的な位置は偏芯して固定されてもよいし、可変であってもよい。
Third embodiment.
FIG. 16: is sectional drawing which shows the structure of the electric motor concerning the 3rd Embodiment of this invention, and has shown notionally the cross section perpendicular | vertical to a rotation center. The configuration described with reference to FIG. 1 in the first embodiment is that the rotor 100, the inner peripheral side stator 200, and the outer peripheral side stator 300 are in a direction perpendicular to the axial direction of the rotor 100. Along with this, the relative positional relationship is variable. In FIG. 16, the center Q2 of the rotor 100 and the center Q1 common to the inner peripheral side stator 200 and the outer peripheral side stator 300 are shown. Such a relative position may be decentered and fixed, or may be variable.

偏芯して固定される場合には、回転子100と、内周側固定子200及び外周側固定子300との間に、軸方向と直角方向に、ある程度安定した並進力が生じるので、軸方向と直角方向への振動を抑制できる。例えば当該電動機を用いて冷媒圧縮機の回転軸方向と直角方向への振動を抑制する。DVDを駆動する場合にもディスク平面方向の振動を低減でき、読み取り(あるいは書き込み)エラーを削減することが可能である。   In the case of being fixed eccentrically, a translation force that is stable to some extent is generated between the rotor 100, the inner peripheral side stator 200, and the outer peripheral side stator 300 in a direction perpendicular to the axial direction. Vibration in a direction perpendicular to the direction can be suppressed. For example, the electric motor is used to suppress vibration in the direction perpendicular to the rotation axis direction of the refrigerant compressor. Even when a DVD is driven, vibration in the disk plane direction can be reduced, and reading (or writing) errors can be reduced.

電動機の回転軸103の軸受け104,105に焼結含油軸受け等を用いた場合、回転軸103の外径と軸受け104,105内径の間に存在する油による楔効果にて潤滑する。軸受け104,105の内径に対する安定した偏芯量の確保は軸受け104,105の磨耗を低減するのに非常に重要であり、軸受け104,105の寿命は汎用電動機の寿命決定要因の筆頭である。よって上記の振動抑制は、電動機の、引いては当該電動機を採用する製品の寿命を長くする観点からも有用である。   When a sintered oil-impregnated bearing or the like is used for the bearings 104 and 105 of the rotating shaft 103 of the electric motor, lubrication is performed by a wedge effect due to oil existing between the outer diameter of the rotating shaft 103 and the inner diameter of the bearings 104 and 105. Ensuring a stable amount of eccentricity with respect to the inner diameter of the bearings 104 and 105 is very important for reducing the wear of the bearings 104 and 105, and the life of the bearings 104 and 105 is a leading factor for determining the life of the general-purpose motor. Therefore, the above-described vibration suppression is also useful from the viewpoint of extending the life of a motor, and in turn, a product that employs the motor.

また、相対的な位置関係が可変である場合には、電機子巻線に誘起する誘起電圧や電流波形の不均衡を計測することで偏芯量を調整することができる。一般に電動機において回転子と固定子の中心を整合させるいわゆる「芯出し」を行う際、実際の工業生産においては機械的な精度を高めておいて組み立てる方法が一般的であり、本当に芯出しが目標通り行えている保証はない。そこで、例えば回転軸103の軸受け104、105の外径を楕円としておいて、軸受け104,105が回転することで回転子100と内周側固定子200及び外周側固定子300との間での、回転軸方向に対して直角な方向の相対位置を変化させることが好適となる。即ち、電動機を組み立てた後に、電機子巻線203,303に誘起する誘起電圧や電流波形の不均衡を計測することで偏芯量を調整し、芯出しを行うことが可能となる。そして軸受けの形態104,105や負荷変動の種類によっては、芯出しを行うことで振動を低減できる。   When the relative positional relationship is variable, the eccentricity can be adjusted by measuring an imbalance in the induced voltage or current waveform induced in the armature winding. In general, when performing so-called “centering” in which the center of the rotor and stator is aligned in an electric motor, it is common to assemble with increased mechanical accuracy in actual industrial production. There is no guarantee that it can be done. Therefore, for example, the outer diameters of the bearings 104 and 105 of the rotating shaft 103 are made elliptical, and the bearings 104 and 105 are rotated so that the rotation between the rotor 100 and the inner and outer stators 200 and 300 is performed. It is preferable to change the relative position in the direction perpendicular to the rotation axis direction. That is, after assembling the electric motor, it is possible to adjust the eccentricity by measuring the induced voltage and current waveform imbalance induced in the armature windings 203 and 303 to perform centering. Depending on the bearings 104 and 105 and the type of load variation, the vibration can be reduced by centering.

本発明の第1の実施の形態にかかる電動機の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electric motor concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the rotor concerning the 1st Embodiment of this invention. 回転子にd軸磁束が流れる様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally a mode that d-axis magnetic flux flows into a rotor. 回転子にq軸磁束が流れる様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally a mode that q-axis magnetic flux flows into a rotor. 本発明の第1の実施の形態にかかる回転子と固定子の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the rotor and stator concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる電動機の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electric motor concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the aspect by which an armature winding is connected in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the aspect by which an armature winding is connected in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the aspect by which an armature winding is connected in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the aspect by which an armature winding is connected in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるフェーザを示す図である。It is a figure which shows the phasor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるフェーザを示す図である。It is a figure which shows the phasor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるフェーザを示す図である。It is a figure which shows the phasor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるフェーザを示す図である。It is a figure which shows the phasor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる磁性体の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the magnetic body concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態にかかる磁性体の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the magnetic body concerning the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 回転子
200 内周側固定子
201,301 歯部
203,303 電機子巻線
300 外周側固定子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Rotor 200 Inner peripheral side stator 201, 301 Tooth part 203, 303 Armature winding 300 Outer peripheral side stator

Claims (13)

外周面(100a)と内周面(100b)とを含む略円筒形状を呈し、界磁用磁石(31〜34)を有する回転子(100)と、
電機子巻線(203)が巻回された歯部(201,202)を有し、前記内周面側に設けられた内周側固定子(200)と、
電機子巻線(303)が巻回された歯部(301,302)を有し、前記外周面側に設けられた外周側固定子(300)と
を備え、
前記内周側固定子の前記歯部の周方向の中心と、前記外周側固定子の前記歯部の周方向の中心との相対的な位置関係が可変である電動機。
A rotor (100) having a substantially cylindrical shape including an outer peripheral surface (100a) and an inner peripheral surface (100b) and having field magnets (31 to 34);
An inner peripheral side stator (200) provided on the inner peripheral surface side, having tooth portions (201, 202) around which an armature winding (203) is wound;
An armature winding (303) having teeth (301, 302) wound thereon, and an outer peripheral side stator (300) provided on the outer peripheral surface side;
An electric motor in which a relative positional relationship between a circumferential center of the tooth portion of the inner circumferential side stator and a circumferential center of the tooth portion of the outer circumferential side stator is variable.
前記内周側固定子(200)の前記電機子巻線(203)と、前記外周側固定子(300)の前記電機子巻線(303)とは、各相毎に直列に接続される、請求項1記載の電動機。   The armature winding (203) of the inner peripheral side stator (200) and the armature winding (303) of the outer peripheral side stator (300) are connected in series for each phase. The electric motor according to claim 1. 前記界磁用磁石(31〜34)は前記外周面(100a)と内周面(100b)との間に位置する、請求項1又は請求項2に記載の電動機。   The electric motor according to claim 1, wherein the field magnets (31 to 34) are located between the outer peripheral surface (100 a) and the inner peripheral surface (100 b). 前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)とは、前記円筒形状の軸方向に沿って相対的な位置関係が可変である、請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の電動機。   The relative positional relationship between the rotor (100), the inner circumferential side stator (200), and the outer circumferential side stator (300) is variable along the axial direction of the cylindrical shape. The electric motor according to any one of claims 1 to 3. 前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)とは、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向に沿って相対的に偏芯して固定される、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の電動機。   The rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the outer peripheral side stator (300) are relatively eccentrically fixed along a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape. The electric motor according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)とは、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向に沿って相対的な位置関係が可変である、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の電動機。   The relative positional relationship between the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the outer peripheral side stator (300) is variable along a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape. The electric motor according to claim 1, wherein the electric motor is provided. 請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の電動機を採用した圧縮機。   The compressor which employ | adopted the electric motor as described in any one of Claims 1 thru | or 6. 請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の電動機を採用した送風機。   A blower employing the electric motor according to any one of claims 1 to 6. 請求項7記載の圧縮機及び請求項8記載の送風機の、少なくともいずれか一方を備えた空気調和機。   An air conditioner comprising at least one of the compressor according to claim 7 and the blower according to claim 8. 請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の電動機を搭載した圧縮機を備える、車載用空気調和機。   An in-vehicle air conditioner comprising a compressor on which the electric motor according to any one of claims 1 to 6 is mounted. 請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の電動機の動作を制御する方法であって、
少なくとも前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)の一方について、前記電機子巻線に流される電機子電流の位相が進角に設定される、電動機の制御方法。
A method for controlling the operation of the electric motor according to any one of claims 1 to 6,
The motor control method, wherein at least one of the inner peripheral side stator (200) and the outer peripheral side stator (300) is set to advance the phase of the armature current flowing through the armature winding.
請求項4記載の電動機の動作を制御する方法であって、
前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)との、前記円筒形状の軸方向に沿った相対的な位置関係を設定する、電動機の制御方法。
A method for controlling the operation of the electric motor according to claim 4, comprising:
Control of an electric motor that sets a relative positional relationship between the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the outer peripheral side stator (300) along the axial direction of the cylindrical shape. Method.
請求項6記載の電動機の動作を制御する方法であって、
前記回転子(100)と、前記内周側固定子(200)及び前記外周側固定子(300)との、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向に沿った相対的な位置関係を設定する、電動機の制御方法。
A method for controlling the operation of the electric motor according to claim 6, comprising:
A relative positional relationship between the rotor (100), the inner peripheral side stator (200), and the outer peripheral side stator (300) along a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape is set. , Control method of electric motor.
JP2005172513A 2005-06-13 2005-06-13 Motor and its control method, compressor, blower, air conditioner and vehicle-mounted air conditioner Pending JP2006352953A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005172513A JP2006352953A (en) 2005-06-13 2005-06-13 Motor and its control method, compressor, blower, air conditioner and vehicle-mounted air conditioner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005172513A JP2006352953A (en) 2005-06-13 2005-06-13 Motor and its control method, compressor, blower, air conditioner and vehicle-mounted air conditioner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006352953A true JP2006352953A (en) 2006-12-28

Family

ID=37648191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005172513A Pending JP2006352953A (en) 2005-06-13 2005-06-13 Motor and its control method, compressor, blower, air conditioner and vehicle-mounted air conditioner

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006352953A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010012223A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 Lu Min Generator motor and electric automobile, electric ship
JP2016048975A (en) * 2014-08-27 2016-04-07 株式会社デンソー Double stator type rotary electric machine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63224654A (en) * 1987-03-11 1988-09-19 Sony Corp Motor
JPH0767289A (en) * 1993-08-24 1995-03-10 Fuji Electric Co Ltd Synchronous ac servo motor
JP2001218431A (en) * 2000-01-28 2001-08-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Motor
JP2002205012A (en) * 2001-01-15 2002-07-23 Foster Electric Co Ltd Vibration motor
JP2003009486A (en) * 2001-06-26 2003-01-10 Fuji Electric Co Ltd Variable speed motor
JP2003341935A (en) * 2002-05-23 2003-12-03 Murata Mach Ltd Traverse control device
JP2005057939A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Mitsubishi Electric Corp Rotary electric machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63224654A (en) * 1987-03-11 1988-09-19 Sony Corp Motor
JPH0767289A (en) * 1993-08-24 1995-03-10 Fuji Electric Co Ltd Synchronous ac servo motor
JP2001218431A (en) * 2000-01-28 2001-08-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Motor
JP2002205012A (en) * 2001-01-15 2002-07-23 Foster Electric Co Ltd Vibration motor
JP2003009486A (en) * 2001-06-26 2003-01-10 Fuji Electric Co Ltd Variable speed motor
JP2003341935A (en) * 2002-05-23 2003-12-03 Murata Mach Ltd Traverse control device
JP2005057939A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Mitsubishi Electric Corp Rotary electric machine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010012223A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 Lu Min Generator motor and electric automobile, electric ship
JP2016048975A (en) * 2014-08-27 2016-04-07 株式会社デンソー Double stator type rotary electric machine
US10020697B2 (en) 2014-08-27 2018-07-10 Denso Corporation Double-stator electric rotating machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4737193B2 (en) Rotor, electric motor, compressor, blower, air conditioner and in-vehicle air conditioner
JP5592848B2 (en) Transverse magnetic flux type rotating electric machine and vehicle
JP5288698B2 (en) Permanent magnet type reluctance type rotating electrical machine
CN103872869B (en) Multiple level formula electric rotating machine
JP5502571B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine
JP5159228B2 (en) Magnetic inductor type synchronous rotating machine and automobile supercharger using the same
US7969057B2 (en) Synchronous motor with rotor having suitably-arranged field coil, permanent magnets, and salient-pole structure
WO2008023413A1 (en) Permanent magnetic type electric motor
JP2003299330A (en) Rotating electric machine
JP2014039475A (en) Pm synchronous motor
JP6782000B2 (en) motor
JP2009050148A (en) Permanent-magnet electric motor with constant output in wide range
JP5365049B2 (en) Rotating machine, radial type rotating machine, and method for determining back yoke thickness in rotating machine
JP5390752B2 (en) Embedded magnet motor
JP7047337B2 (en) Permanent magnet type rotary electric machine
JP4848670B2 (en) Rotor, electric motor, compressor, blower, and air conditioner
JP2018085877A (en) Rotary electric machine
JP2009065803A (en) Magnet synchronous machine
JP2006352953A (en) Motor and its control method, compressor, blower, air conditioner and vehicle-mounted air conditioner
JP5151183B2 (en) Axial gap type rotating electric machine and compressor
JP2017118692A (en) Motor and method for adjusting magnetic flux of the same
WO2018008475A1 (en) Motor
JP2008187863A (en) Axial gap rotary electric machine and compressor
JP5082825B2 (en) Rotor for embedded magnet type rotating electrical machine, embedded magnet type rotating electrical machine, vehicle, elevator, fluid machine, processing machine using the rotating electrical machine
JP2021175216A (en) Rotary electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080325

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090907

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110419

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110920

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120717