JP2009171718A - モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ - Google Patents

モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ Download PDF

Info

Publication number
JP2009171718A
JP2009171718A JP2008006051A JP2008006051A JP2009171718A JP 2009171718 A JP2009171718 A JP 2009171718A JP 2008006051 A JP2008006051 A JP 2008006051A JP 2008006051 A JP2008006051 A JP 2008006051A JP 2009171718 A JP2009171718 A JP 2009171718A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
motor
position detection
tooth
induced voltage
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.)
Granted
Application number
JP2008006051A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5101309B2 (ja
Inventor
Yohei Kakiuchi
洋平 垣内
Takeshi Okubo
剛 大久保
Yasuharu Yamamoto
康晴 山本
Tatsuya Hidaka
達哉 日高
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy 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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2008006051A priority Critical patent/JP5101309B2/ja
Priority to PCT/JP2009/050436 priority patent/WO2009090986A1/ja
Priority to US12/673,429 priority patent/US8324852B2/en
Priority to DE112009000098T priority patent/DE112009000098T5/de
Publication of JP2009171718A publication Critical patent/JP2009171718A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5101309B2 publication Critical patent/JP5101309B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/12Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using detecting coils using the machine windings as detecting coil
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22Multiple windings; Windings for more than three phases
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

【課題】センサを用いずにロータの軸方向の位置検出を行うこと。
【解決手段】ロータ3と、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータ2とを有するモータの位置検出方法であって、ステータコア21の軸方向一端面に位置検出用コイル5を配置し、該位置検出用コイル5に発生する誘起電圧を検出し、この検出結果に基づいてロータ3の軸方向の位置を検出する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ブラシレスモータに係り、特に、ブラシレスモータが備えるロータの軸方向の位置を検出するモータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びに該モータの駆動装置を備えるポンプに関するものである。
例えば、人工心臓ポンプなどのようなキャンドモータポンプ等に用いられるブラシレスモータにおいては、ロータが回転軸方向に固定されておらず、動圧軸受や磁気軸受によって非接触で支持されており、回転軸方向に移動することが可能な構成とされている。このとき、ロータが適切な位置にいるか否かの確認やロータの回転軸方向における位置調整を行うために、ロータの軸方向における位置を検出する必要がある。
ロータの軸方向の位置検出方法としては、例えば、汎用の変位センサ(光学式、渦電流式、静電容量式等)を設置し、このセンサからの信号に基づいてロータの位置を検出する方法が知られている。また、例えば、軸流型人工心臓ポンプに組み込まれ、ロータが支持管内を流れる流体と相互作用するように構成されたモータにおいて、ロータの軸方向の運動を検出するセンサを有する調整装置と少なくとも1つの電磁コイルとを設け、磁気コイルの磁場を調整装置が調整することにより、モータの脱調等を防止する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特表2003−525561号公報
しかしながら、上述した人工心臓ポンプ等はそれ自体、サイズが小さいため、組み込まれるモータについても小型化が要求される。このため、上述した汎用のセンサを用いてロータの軸方向の位置検出を行う方法では、モータの小型化を期待できないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、センサを用いずにロータの軸方向の位置検出を行うモータの位置検出方法及びモータの駆動装置並びにポンプを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの位置検出方法であって、ステータコアの軸方向一端面に位置検出用コイルを配置し、該位置検出用コイルに発生する誘起電圧を検出し、この検出結果に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの位置検出方法を提供する。
本発明によれば、ステータの軸方向一端面に位置検出用コイルを配置するので、この位置検出用コイルに発生するロータの軸方向位置に応じた誘起電圧を検出することで、ロータの軸方向の位置を容易に、かつ、汎用のセンサを用いることなく検出することが可能となる。
上記モータの位置検出方法において、前記ステータコアの軸方向他端面に前記位置検出用コイルを更に配置し、前記軸方向一端面に配置された前記位置検出用コイルに発生する誘起電圧と、前記軸方向他端面に配置された前記位置検出用コイルに発生する誘起電圧との電圧差に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出することとしてもよい。
本発明によれば、ステータコアの軸方向両端面に位置検出用コイルを配置し、両位置検出用コイルに発生する誘起電圧の電圧差に基づいてロータの軸方向位置を検出するので、ロータの軸方向位置検出精度を更に向上させることが可能となる。
上記モータの位置検出方法において、前記ロータの磁極数がNである場合に、前記位置検出用コイルは、前記ステータコアの外周の略N分の1に配置されていることが好ましい。
このように、ロータの磁極数がNである場合に、位置検出用コイルをステータコアの外周の略N分の1に配置するので、位置検出用コイルに発生する誘起電圧を確実に捉えることが可能となる。これにより、ロータの位置検出精度の更なる向上を図ることが可能となる。
上記モータの位置検出方法において、前記位置検出用コイルは、前記ステータコアに一体的に取り付けられていてもよい。
位置検出用コイルがステータコアに一体的に取り付けられていることにより、更なる省スペース化を図ることが可能となる。
本発明は、ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの位置検出方法であって、同相の電機子巻線が巻きつけられている第1ティース及び第2ティースの前記ロータの回転軸方向における一端部をそれぞれ非磁性体材料で構成するとともに、該非磁性体材料で構成される前記一端部が前記第1ティースと前記第2ティースとで非対称とされており、前記第1ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧と、前記第2ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧との差分に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの位置検出方法を提供する。
本発明によれば、同相の電機子巻線が巻きつけられているティースのうち、2つのティースを第1ティース及び第2ティースとして任意に選択し、それらティースのロータ回転軸方向における一端部を非磁性体材料で構成する。このとき、非磁性体材料で構成する端部を第1ティースと第2ティースとで非対称とする。これにより、ロータの回転軸位置に応じて、第1ティースに巻きつけられている電機子巻線に誘起する電圧と、第2ティースに巻きつけられている電機子巻線に誘起する電圧とを異ならせることが可能となる。したがって、第1ティースに巻きつけられている電機子巻線に生じる誘起電圧と、第2ティースに巻きつけられている電機子巻線に生じる誘起電圧との電圧差を計測すれば、ロータの軸方向の位置を検出することが可能となる。これにより、ロータの位置検出用センサを設けることなく、容易にロータの位置検出を実施することが可能となる。また、センサを不要とすることが可能となるので、省スペース化を期待することができる。
上記モータの位置検出方法において、前記第1ティースと前記第2ティースとは、前記ステータの中心軸を挟んで対向して配置されていることが好ましい。
第1ティース及び第2ティースとしてこのようなティースを選択することにより、誘起電圧の電圧差を顕在化することが可能となり、ロータの位置検出精度を向上させることが可能となる。
本発明は、ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの駆動装置であって、前記ステータのコアの軸方向一端面に配置される位置検出用コイルに発生する誘起電圧を検出し、検出した前記誘起電圧に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの駆動装置を提供する。
本発明は、ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの駆動装置であって、同相の電機子巻線が巻きつけられている第1ティース及び第2ティースの前記ロータの回転軸方向における一端部をそれぞれ非磁性体材料で構成するとともに、該非磁性体材料で構成される前記一端部が前記第1ティースと前記第2ティースとで非対称とされており、前記第1ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧と、前記第2ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧との差分に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの駆動装置を提供する。
また、本発明のモータの位置検出方法及びモータの駆動装置は、さまざまなブラシレスモータに採用されて好適なものである。特に、小型化が要求されるポンプ、例えば、人工心臓ポンプなどのようなキャンドモータポンプ等に採用されて好適なものである。
また、上記態様は、可能な範囲で組み合わせて利用することができるものである。
本発明によれば、センサを用いずにロータの軸方向の位置検出ができるという効果を奏する。
以下に、本発明に係るモータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプの実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る3相のブラシレスモータ(以下「モータ」という。)の断面図、図2は図1に示したモータ1のA−A矢視断面図、図3は位置検出用コイルの取り付け例を説明するためのモータの概略斜視図である。
図1乃至図3に示されるモータ1はステータ2と、ロータ3とを備えている。ステータ2は、薄肉の磁性鋼板を多数積層してなる円筒状のステータコア21の内側に、その周方向に所定の間隔を隔てて設けられた複数のステータティース22を有している。ステータティース22には、Y結線される3相電機子巻線25(図2参照)が巻きつけられている。
ステータ2内には、所定のエアギャップ23をあけて、4極の永久磁石24が周方向に向けて配置されたロータ3が回転自在に配置されている。本実施形態においては、ステータティース数=6、ロータ3の磁極数=4の場合を示しているが、ステータティース数、磁極数についてはこれに限定されず、適宜設定することが可能である。
ステータ2のステータコア21の軸方向端面には、ロータ3の軸方向における位置を検出するための位置検出用コイル5が設けられている。この位置検出用コイル5は、例えば、ステータコア21の軸方向端面に、その周方向に向けて設けられた細い鉄心6と、鉄心6に巻きつけられた巻線7とを備えている。鉄心6の長さはとくに限定されないが、好ましくは、磁極数がNである場合に、ステータコア21の周長のN分の1程度の長さ、つまり、本実施形態では、ステータコア21の周長の4分の1程度の長さとするとよい。このようにすることで、磁束が通りやすくより大きな誘起電圧を発生させることが可能となる。
図4に示すように、モータ1において、任意の永久磁石24のN極からでた磁束は、エアギャップ23を通過し、ステータティース22に巻きつけられている巻線の外周を経由してエアギャップ23を再度通過した後、隣接する永久磁石24のS極に戻る。このエアギャップ23の幅が小さければ小さいほど永久磁石24から発生する磁束を有効に活用することができる。
次に、モータ1の駆動装置について図5を参照して説明する。図5は、モータ1の駆動装置の全体概略構成を示した図である。図5に示されるように、モータの駆動装置30は、直流電源31と、コントローラ32と、スイッチング回路33とを備えている。スイッチング回路33は、図6に示されるように、3相ブリッジ接続された6つのスイッチング素子41〜46を備えている。スイッチング素子41〜46としては、例えば、パワートランジスタ、IGBT,パワーFET等が挙げられる。各スイッチング素子41〜46には、パワーダイオード(図示略)が逆並列接続されている。
各スイッチング素子41〜46は、コントローラ32からの制御信号、例えば、PWM制御信号に応じたスイッチング動作を行い、直流電源31からモータ1の各相電機子巻線U,V,Wに電力供給を行う。具体的には、スイッチング素子41〜46のうち、スイッチング素子41、42はU相に対応するものであり、その接続点にU相の電機子巻線の一端が接続されている。スイッチング素子43、44はW相に対応するものであり、その接続点にW相の電機子巻線の一端が接続されている。スイッチング素子45、46はV相に対応するものであり、その接続点にV相の電機子巻線の一端が接続されている。また、各相電機子巻線の他端は共通接続されている。
図1乃至図3に示した位置検出用コイル5を構成する巻線7の両端電圧は、図示しない電圧計測器によって測定され、コントローラ32に入力される。コントローラ32は、要求トルクまたは要求回転数等に基づいてPWM制御信号を生成し、これをスイッチング回路33に与えるとともに、位置検出用コイル5の両端電圧に基づいて、ロータ3の軸方向位置を検出する。
次に、コントローラ32が備えるモータの軸方向位置検出機能について図7及び図8を参照して説明する。図7は、ロータ3の軸方向変位に対する巻線7の両端電圧、即ち、位置検出用コイル5に発生する誘起電圧VLの振幅変化の一例を示した図、図8はロータ3の軸方向位置と誘起電圧VLの振幅との関係を示した図である。
図7において、横軸は時間、縦軸は誘起電圧である。図8において、横軸はロータの軸方向位置(基準位置からの変位量、換言すると、ステータコア21の軸方向中心に対するロータ3の軸方向中心のズレ量)、縦軸は誘起電圧の振幅である。
図7、図8に示すように、ロータ3の軸方向位置が変化すると、位置検出用コイル5に発生する誘起電圧VLの振幅が変化することがわかる。これは、図9に示すように、ロータ3の軸方向位置が移動した場合、移動した側のステータコア21の磁束密度は大きくなり、反対側は小さくなるからである。即ち、ロータ3の軸方向位置が位置検出用コイル5の配置されている側に移動した場合には、位置検出用コイル5に発生する誘起電圧VLの振幅は大きくなり、逆に、ロータ3の位置が位置検出用コイル5の配置されていない側に移動した場合には、位置検出用コイル5に発生する誘起電圧VLの振幅は小さくなる。
このことから、ロータ3の軸方向の位置と誘起電圧VLの振幅とを対応付けたテーブル、例えば、図8に示すようなテーブルをコントローラ32(図5参照)に予め登録しておけば、モータ1の駆動時において、位置検出用コイル5に発生する誘起電圧の振幅に対応するロータ3の軸方向位置を図8に示したテーブルから取得することにより、ロータ3の軸方向における位置を容易に検出することが可能となる。
以上説明してきたように、本実施形態に係るモータの位置検出方法及びモータの駆動装置によれば、ステータコア21の軸方向一端面に位置検出用コイル5を配置し、この位置検出用コイル5に発生した誘起電圧VLに基づいてロータ3の軸方向位置を検出するので、センサを用いることなく、ロータ3の軸方向位置を容易に検出することが可能となる。また、位置検出用コイル5が設けられるスペースは、もともと空きスペースであることから、従来用いられていないスペースを有効活用することが可能となる。
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について、図10を用いて説明する。
上述した第1の実施形態にかかる位置検出方法及びモータの駆動装置においては、位置検出用コイル5をステータコア21の軸方向片側端面にのみ配置していたが、本実施形態では、ステータコア21の軸方向両端面に位置検出用コイル5,5´を設けている。以下、本実施形態の位置検出方法及びモータの駆動装置について、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
図10に示すように、ステータコアの両端面に位置検出用コイル5,5´を配置した場合、位置検出用コイル5に発生する誘起電圧VLと、位置検出用コイル5´に発生する誘起電圧VL´とは、図11に示すように、ロータの基準位置(ステータコアの軸方向中心とロータの軸方向中心とを一致させた位置)を中心として対称となる。
このため、誘起電圧VLの電圧を正として考えた場合、図12に示されるように、誘起電圧VLとVL´との電圧差ΔV=VL−VL´は基準位置でゼロとなり、位置検出用コイル5が設けられている側にロータ3が移動するほど、大きな正の値ΔV=VL−(−VL´)=VL+VL´をとり、逆に、位置検出用コイル5が設けられていない側に移動するほど大きな負の値ΔV=−VL−(+VL´)=−(VL+VL´)をとることとなる。
したがって、本実施形態では、図12に示すようなロータ3の軸方向位置と誘起電圧VL,VL´の電圧差との関係をコントローラ32が予め保有しておき、モータ1の駆動時においては、電圧計測器(図示略)から入力される誘起電圧VL,VL´の計測値の差分に対応するロータ軸方向位置を図12に示したテーブルから取得することで、ロータの軸方向位置を検出する。
以上説明してきたように、本実施形態に係るモータの位置検出方法およびモータの駆動装置によれば、ステータコア32の軸方向両端面に位置検出用コイル5,5´を設け、これら位置検出用コイル5,5´に発生する誘起電圧の電圧差ΔVに基づいてロータ3の軸方向位置を検出するので、ロータ3の軸方向位置の検出感度を高めることができ、位置検出精度の更なる向上を図ることが可能となる。
また、更に、中心位置の出力が0V(ゼロボルト)となるため、位置と出力電圧の関係のテーブルを参照することなく中心位置及び変位の方向を検出することが可能となる。
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について、図13を用いて説明する。
上述した第1の実施形態に係るモータの位置検出方法及びモータの駆動装置においては、ステータコア21の軸方向片端面に位置検出用コイル5を設けることでロータ3の軸方向位置検出を行っていたが、本実施形態では、U,V,W相のいずれかの相に発生する誘起電圧を測定することでロータ3の軸方向位置検出を行うこととしている。
以下、本実施形態に係るモータの位置検出方法及びモータの駆動装置について、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
図13は、本実施形態に係る電機子巻線の結線の一例を示した図、図14は本実施形態に係るモータの横断面図、図15は図14に示したモータのB−B矢視断面図である。
図13乃至図15に示すように、本実施形態では、U相の電機子巻線の一部(上流側)Upが巻きつけられる第1ティース53のロータの軸方向における一端部55を非磁性体材料で構成する。また、第1ティース53に巻きつけられている電機子巻線Upと同相の電機子巻線の一部(下流側)Udが巻きつけられる第2ティース54のロータの軸方向における一端部56を非磁性体材料で構成する。
ここで、非磁性体材料で構成される一端部55,56は、第1ティース53と第2ティース54とで非対称とされている。上記非磁性体材料としては、樹脂或いはセラミックス、アルミ、銅等が挙げられる。
図13に示すように、第1ティース53に巻きつけられた電機子巻線Upに生ずる誘起電圧Vpは第1電圧計測器51により計測され、コントローラに出力される。また、第2ティース54に巻きつけられた電機子巻線Udに生ずる誘起電圧Vdは、第2電圧計測器52により計測され、コントローラに出力される。
コントローラは、第1電圧計測器51及び第2電圧計測器52から入力される誘起電圧Vpと誘起電圧Vdとの電圧差ΔV´を算出し、この電圧差ΔV´に基づいてロータ3の軸方向位置を検出する。
例えば、図15に示されるように、上流側ティース53の非磁性体材料が設けられている方向を負、下流側ティース54の非磁性体材料が設けられている方向を正と定義する。このとき、U相の電機子巻線Up及び電機子巻線Udにはロータ3の軸方向位置に応じた誘導電圧Vp,Vdが発生する。
具体的には、ロータ3が基準位置で回転している場合は、上側巻線Upおよび下側巻線Udに同等の大きさの誘起電圧Vp,Vdが発生する。これに対し、ロータ3が正側に移動した場合には、電機子巻線Udを通る磁束密度が小さくなることから電機子巻線Udの誘起電圧Vdが小さくなり、逆に、電機子巻線Upを通る磁束密度は大きくなることから電機子巻線Upの誘起電圧Vpは大きくなる。
U相に発生する誘導電圧は、U相に対応するスイッチング素子41,42(図6参照)が両方ともオフである期間、つまりU相の非通電期間に計測するのが計測精度の面から好ましいため、例えば、コントローラは、図16に示すように、U相に対応するスイッチング素子41,42をオフからオンに切り替えるときに、第1電圧計測器51及び第2電圧計測器52から入力される誘起電圧VpとVdとの電圧差ΔV´を求め、この電圧差ΔV´に基づいてロータ3の位置を検出する。
具体的には、上述した第2の実施形態と同じように、電圧差ΔV´とロータ3の軸方向位置とを対応付けたテーブルを予めコントローラが保有しており、モータの駆動期間中においては、電圧差ΔV´に対応するロータの軸方向位置を該テーブルから抽出することでロータ3の軸方向位置を検出する。
以上説明してきたように、本実施形態に係るモータの位置検出方法及びモータの駆動装置によれば、第1ティース53及び第2ティース54の一端部55,56を非磁性体材料で構成し、更に、非磁性体材料で構成する端部を非対称とすることにより、ロータ3が軸方向に移動した場合に、第1ティース53に巻きつけられている電機子巻線Upに生ずる誘起電圧Vpと第2ティース54に巻きつけられている電機子巻線Udに生ずる誘起電圧Vdとを異ならせることが可能となる。
これにより、電機子巻線Upに生じる誘起電圧Vpと、電機子巻線Udに生じる誘起電圧Vdとの電圧差ΔV´に基づいてロータ3の軸方向位置を検出することが可能となる。この結果、ロータ3の位置検出用センサを設けることなく、容易にロータ3の位置検出を実施することができ、また、省スペース化を期待することができる。
なお、本実施形態においては、U相に発生する誘起電圧に基づいてロータ3の位置検出を行うこととしたが、U相に代えて、W相或いはV相に発生する誘起電圧に基づいてロータの位置検出を実施することとしてもよい。
また、本実施形態においては、6つのステータティースを有する場合について説明したが、それ以上のステータティースを有する場合、即ち、各相の巻線が3つ以上のティースにそれぞれ巻きつけられる場合には、それらティースの中から同相の電機子巻線が巻きつけられている2つのティースを第1ティース及び第2ティースとして選択し、ロータの軸線方向における端部を非対称となるように非磁性体材料で構成し、更に、これらティースに巻きつけられた電機子巻線に発生する誘起電圧の差分からロータ3の軸方向位置検出を行うこととすればよい。
また、各相の電機子巻線が巻きつけられているステータティースの数が偶数個であった場合には、ステータの中心軸を挟んで対向して配置されている2つのティースを第1ティース及び第2ティースとして選択するとよい。これにより、位置検出精度を向上させることが可能となる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
本発明の第1の実施形態に係る3相のブラシレスモータの断面図である。 図1に示したブラシレスモータのA−A矢視断面図である。 位置検出用コイルの取り付け例を説明するためのブラシレスモータの概略斜視図である。 図1に示したブラシレスモータの磁束ループを示した図である。 本発明の第1の実施形態に係るモータの駆動装置の概略構成図である。 図5に示したスイッチング回路の概略構成図である。 ロータ3の軸方向変位に対する位置検出用コイルに発生する誘起電圧の振幅変化の一例を示した図である。 ロータの軸方向位置と誘起電圧の振幅との関係を示した図である。 ロータ野軸方向位置が変化した場合のステータコアに発生する磁束密度の変化を示するための図である。 本発明の第2の実施形態に係るモータの概略構成を示した図である。 図10に示したモータにおいて、ロータの軸方向変位に対する誘起電圧の振幅の変化を示した図である。 図10に示したモータにおいて、ロータの軸方向変位に対する誘起電圧の差分の変化を示した図である。 本発明の第3の実施形態に係る電機子巻線の結線の一例を示した図である。 本発明の第3の実施形態に係るモータの横断面図である。 図14に示されるモータのB−B矢視断面図である。 モータ駆動時におけるU相非通電期間の上流側及び下流側の電機子巻線に生ずる誘起電圧の電圧差とロータの軸方向位置との関係を説明するための図である。
符号の説明
1,1´ モータ
2 ステータ
3 ロータ
5,5´ 位置検出用コイル
6 鉄心
7 巻線
21 ステータコア
22 ステータティース
23 エアギャップ
24 永久磁石
30 モータの駆動装置
31 直流電源
32 コントローラ
33 スイッチング回路
41〜46 スイッチング素子
Up 上流側巻線
Ud 下流側巻線

Claims (9)

  1. ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの位置検出方法であって、
    ステータコアの軸方向一端面に位置検出用コイルを配置し、該位置検出用コイルに発生する誘起電圧を検出し、この検出結果に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの位置検出方法。
  2. 前記ステータコアの軸方向他端面に前記位置検出用コイルを更に配置し、前記軸方向一端面に配置された前記位置検出用コイルに発生する誘起電圧と、前記軸方向他端面に配置された前記位置検出用コイルに発生する誘起電圧との電圧差に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出する請求項1に記載のモータの位置検出方法。
  3. 前記ロータの磁極数がNである場合に、前記位置検出用コイルは、前記ステータコアの外周の略N分の1に配置されている請求項1または請求項2に記載のモータの位置検出方法。
  4. 前記位置検出用コイルは、前記ステータコアに一体的に取り付けられている請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータの位置検出方法。
  5. ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの位置検出方法であって、
    同相の電機子巻線が巻きつけられている第1ティース及び第2ティースの前記ロータの回転軸方向における一端部をそれぞれ非磁性体材料で構成するとともに、該非磁性体材料で構成される前記一端部が前記第1ティースと前記第2ティースとで非対称とされており、
    前記第1ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧と、前記第2ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧との差分に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの位置検出方法。
  6. 前記第1ティースと前記第2ティースとは、前記ステータの中心軸を挟んで対向して配置されている請求項5に記載のモータの位置検出方法。
  7. ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの駆動装置であって、
    前記ステータのコアの軸方向一端面に配置される位置検出用コイルに発生する誘起電圧を検出し、検出した前記誘起電圧に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの駆動装置。
  8. ロータと、複数相の電機子巻線が巻きつけられたステータとを有するモータの駆動装置であって、
    同相の電機子巻線が巻きつけられている第1ティース及び第2ティースの前記ロータの回転軸方向における一端部をそれぞれ非磁性体材料で構成するとともに、該非磁性体材料で構成される前記一端部が前記第1ティースと前記第2ティースとで非対称とされており、
    前記第1ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧と、前記第2ティースに巻きつけられた前記電機子巻線に生ずる誘起電圧との差分に基づいて前記ロータの軸方向の位置を検出するモータの駆動装置。
  9. 請求項7または請求項8に記載のモータの駆動装置を備えるポンプ。
JP2008006051A 2008-01-15 2008-01-15 モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ Active JP5101309B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008006051A JP5101309B2 (ja) 2008-01-15 2008-01-15 モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ
PCT/JP2009/050436 WO2009090986A1 (ja) 2008-01-15 2009-01-15 モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ
US12/673,429 US8324852B2 (en) 2008-01-15 2009-01-15 Motor position detecting method, motor driving unit, and pump
DE112009000098T DE112009000098T5 (de) 2008-01-15 2009-01-15 Motorpositionserfassungsverfahren, Motorantriebseinheit und Pumpe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008006051A JP5101309B2 (ja) 2008-01-15 2008-01-15 モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009171718A true JP2009171718A (ja) 2009-07-30
JP5101309B2 JP5101309B2 (ja) 2012-12-19

Family

ID=40885372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008006051A Active JP5101309B2 (ja) 2008-01-15 2008-01-15 モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8324852B2 (ja)
JP (1) JP5101309B2 (ja)
DE (1) DE112009000098T5 (ja)
WO (1) WO2009090986A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8796979B2 (en) 2012-02-03 2014-08-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for driving brushless DC motor
KR102030063B1 (ko) * 2018-04-19 2019-11-29 김병국 속도감지회로 일체형 전동기

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9300194B2 (en) * 2011-11-09 2016-03-29 Hamilton Sundstrand Corporation Electromagnetic device
DE102018200920A1 (de) * 2018-01-22 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Elektromotor
DE102018216722A1 (de) * 2018-09-28 2020-04-02 Voith Patent Gmbh Verfahren und Anordnung zur Bestimmung und/oder Regelung eines Betriebszustandes einer elektrischen Maschine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01308143A (ja) * 1988-06-03 1989-12-12 Teikoku Denki Seisakusho:Kk キャンドモータの運転監視装置
JPH11148819A (ja) * 1997-11-17 1999-06-02 Nikkiso Co Ltd モータの軸受摩耗監視装置における軸方向ゼロ点調整方法及びその装置
JP2000502420A (ja) * 1996-09-10 2000-02-29 ズルツァー エレクトロニクス アクチェンゲゼルシャフト ロータリー・ポンプ及びその駆動方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553075A (en) * 1983-08-04 1985-11-12 Rotron Incorporated Simple brushless DC fan motor with reversing field
DE69904422T2 (de) * 1998-09-28 2003-12-04 Victor Company Of Japan, Ltd. Magnetplattenantriebsvorrichtung
US6368075B1 (en) * 1999-04-20 2002-04-09 Forschungszentrum Julich Gmbh Pump with a magnetically supported rotor
JP2001236721A (ja) * 2000-02-22 2001-08-31 Alps Electric Co Ltd スピンドルモータのインデックス位置検出装置及びそれを備えたモータ装置
JP2002153018A (ja) 2000-11-14 2002-05-24 Teikoku Electric Mfg Co Ltd モータ軸受の軸方向摩耗検出装置
DE10123138B4 (de) * 2001-04-30 2007-09-27 Berlin Heart Ag Verfahren zur Lageregelung eines permanentmagnetisch gelagerten rotierenden Bauteils
DE10121767A1 (de) * 2001-05-04 2002-11-14 Bosch Gmbh Robert Elektronisch kommutierte Mehrphasen-Synchronmaschine
DE10197284T5 (de) * 2001-12-18 2005-01-13 Kabushiki Kaisha Teikoku Denki Seisakusyo Vorrichtung zum Detektieren von Axiallagerverschleiß für einen gekapselten Motor
US6836032B2 (en) * 2002-11-14 2004-12-28 Levram Medical Systems, Ltd. Electromagnetic moving-coil device
DE102004046824B4 (de) 2004-09-27 2016-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Geschwindigkeitsmessung bei einer elektrischen permanenterregten Synchronmaschine
JP4135748B2 (ja) * 2006-04-27 2008-08-20 国産電機株式会社 エンジン制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01308143A (ja) * 1988-06-03 1989-12-12 Teikoku Denki Seisakusho:Kk キャンドモータの運転監視装置
JP2000502420A (ja) * 1996-09-10 2000-02-29 ズルツァー エレクトロニクス アクチェンゲゼルシャフト ロータリー・ポンプ及びその駆動方法
JPH11148819A (ja) * 1997-11-17 1999-06-02 Nikkiso Co Ltd モータの軸受摩耗監視装置における軸方向ゼロ点調整方法及びその装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8796979B2 (en) 2012-02-03 2014-08-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for driving brushless DC motor
KR102030063B1 (ko) * 2018-04-19 2019-11-29 김병국 속도감지회로 일체형 전동기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009090986A1 (ja) 2009-07-23
US8324852B2 (en) 2012-12-04
US20110175561A1 (en) 2011-07-21
JP5101309B2 (ja) 2012-12-19
DE112009000098T5 (de) 2010-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9537380B2 (en) Permanent-magnet type rotating electrical machine
JP5988033B2 (ja) 検出方法および三相永久磁石同期モータ
JP2010011637A (ja) 永久磁石回転電機及びそれを用いたエレベータ用巻上機
US20140246939A1 (en) Motor and motor system
JP2002034278A (ja) 電動機の磁極位置検出装置
JP2001500357A (ja) 永久磁石により励起された同期モータ制御用の角度位置検出装置
CN110462990A (zh) 用于控制电驱动器的控制设备和方法
JP5101309B2 (ja) モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ
JP2006230125A (ja) 回転電機
JP2009293800A6 (ja) 物体を支持するための方法
JPS6248480B2 (ja)
JP5665383B2 (ja) モータ制御装置及び制御方法
JP6621306B2 (ja) ロータ位置検出装置及びモータ制御装置
JP2009270595A (ja) 磁気軸受装置
JP2008029115A (ja) 単相位置センサレス永久磁石モータ制御装置
JP2007189836A (ja) モータ駆動制御装置
JPH0866082A (ja) 永久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法
JP7129802B2 (ja) モータ制御装置、ステッピングモータシステム及びモータ制御方法
US10644573B2 (en) Permanent magnet motor
JP2006238536A (ja) 単相ブラシレスdcモータ
JP2015231242A (ja) Dcモータおよびdcモータの制御方法
KR102362137B1 (ko) Bldc 모터 시스템 및 구동 장치
KR101677598B1 (ko) 저소음을 위한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어 장치 및 구동 제어 방법
JP2007221861A (ja) モータの制御方法及び制御装置
JPWO2018084092A1 (ja) リラクタンスモータおよび当該リラクタンスモータを備えるモータシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101005

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120515

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120705

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120828

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120926

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5101309

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250