JP2012135177A - Motor - Google Patents
Motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012135177A JP2012135177A JP2010287475A JP2010287475A JP2012135177A JP 2012135177 A JP2012135177 A JP 2012135177A JP 2010287475 A JP2010287475 A JP 2010287475A JP 2010287475 A JP2010287475 A JP 2010287475A JP 2012135177 A JP2012135177 A JP 2012135177A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- magnetic pole
- magnet
- detected
- motor
- 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
Links
Images
Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
本発明は、回転検出センサを用いてステータに対する通電制御を行うモータに関するものである。 The present invention relates to a motor that performs energization control on a stator using a rotation detection sensor.
ブラシレスモータ等においては、例えば特許文献1に記載されているように、周方向に多極着磁されロータと一体回転するセンサマグネットと、該センサマグネットと対向配置される磁気センサ(例えば、ホール素子)とが備えられてロータの回転位置が検出され、ステータの巻線に対する通電制御が行われている。
In a brushless motor or the like, as described in, for example,
また、このようなブラシレスモータ等に用いられるロータとして、ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットを有するマグネット磁極が複数配置され、各マグネット磁極間にロータコアに一体形成された擬似磁極が配置され、該擬似磁極を他方の磁極として機能させるコンシクエントポール型(ハーフマグネット型)構造のロータが知られている。 Further, as a rotor used in such a brushless motor or the like, a plurality of magnet magnetic poles having a magnet of one magnetic pole are arranged in the circumferential direction of the rotor core, and pseudo magnetic poles integrally formed with the rotor core are arranged between the magnet magnetic poles, A rotor having a continuous pole type (half magnet type) structure in which the pseudo magnetic pole functions as the other magnetic pole is known.
ところで、例えば、磁極が不等配置されたロータ、上記のコンシクエントポール型構造(ハーフマグネット型)のロータ等では、擬似磁極における磁束の発生態様がマグネット磁極の発生態様と異なる。そのため、マグネット磁極及び擬似磁極の磁束の発生態様を含めたロータ構造の適正化と、そのロータ構造のロータの位置検出を適切に行い、適切な回転制御を行うことができるモータ構造が望まれている。 By the way, for example, in a rotor in which magnetic poles are unequally arranged and a rotor having the above-described continuous pole type structure (half magnet type), the magnetic flux generation mode in the pseudo magnetic pole is different from the magnetic pole generation mode. Therefore, there is a demand for a motor structure that can appropriately perform rotor control by appropriately optimizing the rotor structure including the magnetic pole and pseudo magnetic pole magnetic flux generation modes, and detecting the position of the rotor of the rotor structure. Yes.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、磁極が不等配置された等による磁極作用が周方向に異なるピッチとなるロータの回転動作を適切に制御できるモータを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object thereof is to appropriately control the rotational operation of the rotor in which the magnetic pole action due to the uneven arrangement of the magnetic poles has a different pitch in the circumferential direction. It is to provide a motor.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、巻装された巻線に通電されることで回転磁界を発生させるステータと、前記ステータに対向して配置され前記回転磁界に基づいて回転動作するロータと、を備え、前記ステータに対して前記回転磁界の発生のための通電制御が行われるモータであって、前記ロータは、該ロータの回転動作に基づく前記巻線の誘起電圧の波形ピッチが周方向に異なる部分を有するものであり、前記ステータに対して周方向に異なる部分を有する前記誘起電圧の波形ピッチに一致させた前記回転磁界を発生させることをその要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
この発明では、ロータは、該ロータの回転動作に基づく巻線の誘起電圧の波形ピッチが周方向に異なる部分を有して構成される。モータは、その誘起電圧の波形ピッチに一致させた回転磁界をステータに発生させる。これにより、誘起電圧の波形ピッチが周方向で異なるロータの回転動作を適切に制御でき、モータの効率的な駆動が可能となる。 In the present invention, the rotor is configured to have a portion in which the waveform pitch of the induced voltage of the winding based on the rotational operation of the rotor differs in the circumferential direction. The motor generates a rotating magnetic field in the stator that matches the waveform pitch of the induced voltage. As a result, the rotational operation of the rotor with different induced voltage waveform pitches in the circumferential direction can be appropriately controlled, and the motor can be driven efficiently.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータにおいて、前記ロータは、前記誘起電圧の波形ピッチが周方向に異なる複数の磁極が不等に配置され、前記ロータと一体回転可能に設けられた被検出部材を有し、前記被検出部材の回転動作により検出された回転検出信号を出力する回転検出手段が備えられ、前記被検出部材は、前記誘起電圧の波形ピッチの周方向の並びに対応するように複数の被検出部が設定され、前記被検出部材の回転動作により検出された前記回転検出信号に基づいて、前記ロータの磁極の不等配置に基づく前記誘起電圧の波形ピッチに一致させた前記回転磁界を発生させることをその要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the motor according to the first aspect, the rotor is configured such that a plurality of magnetic poles having different waveform pitches of the induced voltage in the circumferential direction are unequally arranged so that the rotor can rotate integrally with the rotor. A rotation detection unit that includes a detected member provided and outputs a rotation detection signal detected by a rotation operation of the detected member; and the detected member is arranged in a circumferential direction of a waveform pitch of the induced voltage. In addition, a plurality of detected parts are set to correspond to the waveform pitch of the induced voltage based on the unequal arrangement of the magnetic poles of the rotor based on the rotation detection signal detected by the rotation operation of the detected member. The gist of the present invention is to generate the matched rotating magnetic fields.
この発明では、回転動作に基づく巻線の誘起電圧の波形ピッチが周方向に異なるように複数の磁極が不等配置されたロータに対し、そのロータと一体回転可能に設けられる回転検出手段の被検出部材は、誘起電圧の波形ピッチの周方向の並びに対応するように複数の被検出部が設定される。つまり、被検出部材の回転動作により検出された回転検出信号の変化は、ロータの磁極の不等配置に基づく誘起電圧の波形ピッチに対応するため、ステータに対する通電制御において、その回転検出信号の変化をステータへの通電タイミングとして用いることで、通電タイミングの補正処理を行うことなくあるいは補正処理を極容易なものとして、通電波形と誘起電圧との変化を一致させることができる。即ち、ロータの回転動作を適切に制御でき、モータの回転性能の向上を図ることができる。 According to the present invention, the rotation detection means provided for the rotor in which a plurality of magnetic poles are unequally arranged so that the waveform pitch of the induced voltage of the winding based on the rotation operation is different in the circumferential direction can be integrally rotated with the rotor. A plurality of detected parts are set as the detection member so as to correspond to the circumferential direction of the waveform pitch of the induced voltage. That is, the change in the rotation detection signal detected by the rotation operation of the detected member corresponds to the waveform pitch of the induced voltage based on the unequal arrangement of the magnetic poles of the rotor. Is used as the energization timing to the stator, so that the change between the energization waveform and the induced voltage can be matched without performing the energization timing correction process or making the correction process extremely easy. That is, the rotational operation of the rotor can be appropriately controlled, and the rotational performance of the motor can be improved.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のモータにおいて、前記ロータは、周方向になす角度(電気角)が交互に異なるように前記磁極を周方向に複数配置し、前記被検出部材の被検出部は、周方向になす角度(電気角)が前記ロータの磁極に応じて異なる第1被検出部及び第2被検出部を周方向に交互に配置して構成されたことをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the motor according to the second aspect, the rotor includes a plurality of the magnetic poles arranged in the circumferential direction so that angles (electrical angles) formed in the circumferential direction are different, and the detected object The detected part of the member is configured by alternately arranging a first detected part and a second detected part that differ in the angle (electrical angle) in the circumferential direction according to the magnetic pole of the rotor in the circumferential direction. The gist.
この発明では、ロータは、周方向になす角度(電気角)が交互に異なるように磁極を周方向に複数配置して構成されるのに対し、被検出部材の被検出部は、周方向になす角度(電気角)がロータの磁極に応じて異なる第1及び第2被検出部を周方向に交互に配置して構成される。これにより、ロータ及び被検出部材の磁界変化の1周期分(電気角360°)の変化態様の一致が容易となる。 In this invention, the rotor is configured by arranging a plurality of magnetic poles in the circumferential direction so that the angles (electrical angles) formed in the circumferential direction are alternately different, whereas the detected portion of the detected member is in the circumferential direction. The first and second detected parts having different angles (electrical angles) according to the magnetic poles of the rotor are alternately arranged in the circumferential direction. Thereby, it becomes easy to match the change modes of one cycle (electrical angle 360 °) of the magnetic field change of the rotor and the detection target member.
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載のモータにおいて、前記回転検出手段の被検出部材は、第1被検出部としてN極着磁部及び第2被検出部としてS極着磁部を有し各着磁部が周方向に交互に配置された環状のセンサマグネットで構成されたことをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor according to the second or third aspect, the detected member of the rotation detecting means includes an N-pole magnetized portion as a first detected portion and an S pole as a second detected portion. The gist of the invention is that it is composed of annular sensor magnets having magnetized portions and alternately arranged in the circumferential direction.
この発明では、被検出部は、第1被検出部をN極、第2被検出部をS極として着磁された各着磁部が周方向に交互に配置された環状のセンサマグネットで構成される。これにより、被検出部を、環状のセンサマグネットとして容易に構成することができる。 In this invention, the detected part is composed of an annular sensor magnet in which the magnetized parts magnetized with the first detected part as the N pole and the second detected part as the S pole are alternately arranged in the circumferential direction. Is done. Thereby, a to-be-detected part can be easily comprised as an annular sensor magnet.
請求項5に記載の発明は、請求項2〜4のいずれか1項に記載のモータにおいて、前記回転検出手段の各被検出部の周方向の並びと前記ロータの各磁極の周方向の並びとが1対1の対応関係となるように構成されたことをその要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the motor according to any one of the second to fourth aspects, the circumferential arrangement of the detected portions of the rotation detecting means and the circumferential arrangement of the magnetic poles of the rotor. The gist of this is that they have a one-to-one correspondence relationship.
この発明では、回転検出手段の各被検出部の周方向の並びとロータの各磁極の周方向の並びとは、1対1に対応、即ち電気角、機械角ともに同一で構成される。これにより、被検出部の回転位置の検出をそのまま用いることで、ロータの各磁極の回転位置を容易に検出することができる。 In the present invention, the arrangement in the circumferential direction of each detected portion of the rotation detecting means and the arrangement in the circumferential direction of each magnetic pole of the rotor are in one-to-one correspondence, that is, the same electrical angle and mechanical angle. Thereby, the rotation position of each magnetic pole of a rotor can be easily detected by using the detection of the rotation position of a to-be-detected part as it is.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモータにおいて、前記ロータは、ロータコアに対して一方の磁極のマグネットを有するマグネット磁極が周方向に複数配置されるとともに、前記マグネット磁極間に前記ロータコアの擬似磁極が配置されて前記擬似磁極が他方の磁極として機能するように構成されたことをその要旨とする。 A sixth aspect of the present invention is the motor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the rotor includes a plurality of magnet magnetic poles having a magnet of one magnetic pole in the circumferential direction with respect to the rotor core. In addition, the gist is that the pseudo magnetic pole of the rotor core is arranged between the magnet magnetic poles so that the pseudo magnetic pole functions as the other magnetic pole.
この発明では、誘起電圧の波形ピッチが周方向に異なるケースが多い、所謂コンシクエントポール型(ハーフマグネット型)構造のロータを備えたモータにおいて、格別に、上記請求項1〜5に記載のモータの効果を得ることができる。
In the present invention, the motor according to any one of
請求項7に記載の発明は、請求項4に記載のモータにおいて、前記回転検出手段のセンサマグネットは、前記N極着磁部及びS極着磁部が軸方向視で同一面積にて構成されるとともに前記各着磁部の磁極境界線が径方向の直線に対して傾斜され、前記各着磁部での検出部分の比率が前記ロータの各磁極に対応する前記誘起電圧の波形ピッチと同比率となるように構成されたことをその要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the motor according to the fourth aspect, the sensor magnet of the rotation detecting means is configured such that the N-pole magnetized portion and the S-pole magnetized portion have the same area as viewed in the axial direction. And the magnetic pole boundary line of each magnetized portion is inclined with respect to a straight line in the radial direction, and the ratio of the detection portion in each magnetized portion is the same as the waveform pitch of the induced voltage corresponding to each magnetic pole of the rotor The gist is that it is configured to be a rate.
この発明では、回転検出手段のセンサマグネットは、N極及びS極の各着磁部が軸方向視で同一面積にて構成され、また各着磁部の磁極境界線が径方向の直線に対して傾斜され、各着磁部での検出部分の比率がロータの各磁極に対応する誘起電圧の波形ピッチと同比率となるように構成される。これにより、センサマグネットの検出部分においての各着磁部の周方向長さが異なるようにしても、各着磁部の面積としては同一であるため、各着磁部の磁気量の均一化が図られる。つまり、各着磁部間の境界線がより適切となるため、回転検出信号に含まれる誤差を一層小さくすることができる。 In this invention, the sensor magnet of the rotation detecting means is configured so that each of the N pole and S pole magnetized portions has the same area as viewed in the axial direction, and the magnetic pole boundary of each magnetized portion is relative to the radial straight line. And the ratio of the detection portion in each magnetized portion is configured to be the same as the waveform pitch of the induced voltage corresponding to each magnetic pole of the rotor. As a result, even if the circumferential length of each magnetized portion in the detection portion of the sensor magnet is different, the area of each magnetized portion is the same, so the magnetic amount of each magnetized portion is made uniform. Figured. That is, since the boundary line between the magnetized portions becomes more appropriate, the error included in the rotation detection signal can be further reduced.
本発明によれば、磁極が不等配置された等による磁極作用が周方向に異なるピッチとなるロータの回転動作を適切に制御できるモータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor which can control appropriately the rotation operation of the rotor from which the magnetic pole effect | action by the magnetic poles arranged unevenly etc. becomes a different pitch in the circumferential direction can be provided.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のモータMは、インナロータ型のブラシレスモータであり、モータケース1の内部に、ステータ2及びロータ3を収容して構成されている。モータケース1は、有底円筒状のケース本体5と、該ケース本体5の開口部を閉塞する略円板状のカバープレート6とから構成されている。ケース本体5の内周面には、円環状のステータ2が固定され、該ステータ2のティース2aには、ロータ3を回転させる回転磁界を発生させるための巻線10が巻装されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the motor M of the present embodiment is an inner rotor type brushless motor, and is configured by housing a
ステータ2の内側には、回転軸11を備えるロータ3が配置されている。略円柱状に形成された回転軸11の基端部は、前記ケース本体5の底部中央に設けられた軸受12によって軸支される一方、該回転軸11の先端側の部位は、前記カバープレート6の径方向の中央部に設けられた軸受13によって軸支されている。また、回転軸11の先端部は、カバープレート6の径方向の中央部を貫通してモータケース1の外部に突出している。
A
回転軸11には、その軸方向の中央部よりも基端部寄りの部位に、磁性体よりなる略円柱状のロータコア14がステータ2と径方向に対向するように固定されている。ロータコア14の径方向の中央部には、該ロータコア14を軸方向に貫通する圧入孔14aが形成されている。そして、ロータコア14は、この圧入孔14aに回転軸11が圧入されることにより該回転軸11に対して一体回転可能に固定されている。また、ロータコア14には、軸方向に沿ってマグネット15が埋め込まれている。
A substantially
回転軸11の先端部分とロータコア14との間となる位置には、環状に形成され周方向に複数の磁極を有するセンサマグネット17が固定されている。センサマグネット17は、その軸方向の厚さが一定の板状をなすとともに、その外径がロータコア14の外径と等しく形成されている。センサマグネット17とロータコア14とは、軸方向において互いに離間した位置に固定されている。
A
前記カバープレート6の内側面6aには、モータMを制御するための回路素子(図示略)が搭載された回路基板21が固定されている。回路基板21は、センサマグネット17におけるロータコア14と反対側の軸方向の端面17aと軸方向に対向している。そして、この回路基板21上には、センサマグネット17の外周側部分と軸方向に対向可能な位置に磁気センサ22が配置されている。磁気センサ22は、例えばホールICである。また、回路基板21は、モータMの外部に設けられる駆動制御回路(図示略)に電気的に接続されている。
A
図2に示すように、回転軸11の先端側に固定されたセンサマグネット17には、径方向の中央部に軸方向に円形状に貫通する固定孔17bが形成されている。該固定孔17bには、回転軸11の先端側の部位が嵌挿される。これにより、センサマグネット17は、ロータコア14と同様に回転軸11に対して回転可能に固定されている。
As shown in FIG. 2, the
ロータコア14には、周方向に等角度間隔(本実施形態では90°間隔)となる4箇所に、ロータコア14を軸方向に貫通する嵌合孔14bが形成されている。嵌合孔14bは、軸方向に長い略直方体形状をなす。また嵌合孔14bの軸方向から見た断面形状は、長手方向が径方向の直交方向に沿った略長方形に形成されている。そして、各嵌合孔14bには、その形状に沿って形成されたマグネット15がそれぞれ埋め込まれて固定されている。
The
各マグネット15は、径方向外側の側面15a側がN極、径方向内側の側面15b側がS極となるように着磁され、ロータコア14にN極の磁極(以下、マグネット磁極という)18を形成している。そして、マグネット15が各嵌合孔14b内に配置される。ロータコア14には、周方向に隣り合うマグネット磁極18間にそれぞれ擬似磁極19が形成され、擬似的にS極として機能する。つまり、各マグネット磁極18及び擬似磁極19は等角度(45°)間隔に交互に配置される。そして、ロータ3は、N極のマグネット磁極18とS極の擬似磁極19とを備える8磁極の所謂コンシクエントポール型(ハーフマグネット型)にて構成されている。
Each
図3(a)に示すように、ロータ3は、マグネット15の周方向両端の中央を通る直線(直線L1〜L3)をその起点と終点とした各磁極角度(電気角)θ1,θ2がマグネット磁極18と擬似磁極19とで異なる角度に設定されている。詳述すると、マグネット15の周方向(反時計回り方向側)の端部中央と回転軸11の軸中心Oとを通る直線を直線L1とし、マグネット15の周方向(時計回り方向側)の端部中央と回転軸11の軸中心Oとを通る直線を直線L2とする。この場合に、マグネット15の周方向両側の直線L1と直線L2とがなす角度θ1をマグネット磁極角度θ1とする。また、擬似磁極19において、時計回り方向側に隣り合うマグネット15の周方向(反時計回り方向側)の端部中央と回転軸11の軸中心Oとを通る直線を直線L3とする。因みに、直線L3は、時計回り方向側に隣り合うマグネット15に対する直線L1である。この場合に、直線L2と直線L3とがなす角度θ2を擬似磁極角度θ2とする。
As shown in FIG. 3 (a), the
本実施形態のロータ3は、マグネット磁極角度θ1が擬似磁極角度θ2よりも大きい角度に形成され、各磁極18,19が不等配置とされている。これにより、磁束の強制力のあるマグネット磁極18と磁束の強制力のない擬似磁極19との磁束の発生態様を考慮した両磁極18,19での磁界変化を好適にすることができる。尚、上記のロータ3において、1個のマグネット磁極18及び擬似磁極19の各磁極角度θ1,θ2を合計すると電気角360°(θ1+θ2=360°)となる。そして、マグネット磁極角度θ1の範囲を、例えば「190°≦θ1≦215°」とすることでより好適とすることが期待できる。
In the
また、図3(b)に示すように、本実施形態のセンサマグネット17は、磁極境界線Ls1〜Ls3を径方向の直線として周方向(回転方向)にN極のN極着磁部17c及びS極のS極着磁部17dが交互に配置された環状のマグネットとして構成されている。両着磁部17c,17dは、径方向外側に向かってその周方向の幅が広がる扇形状をなしている。
As shown in FIG. 3B, the
ここで、図4に、グラフの横軸を電気角(360°)とし、(a)には縦軸を巻線10に発生する誘起電圧、(b)には縦軸を磁気センサ22から出力される回転検出信号、(c)には縦軸をステータ2に供給される通電波形とした場合の各関係をグラフに示す。
Here, in FIG. 4, the horizontal axis of the graph is an electrical angle (360 °), (a) is the induced voltage generated in the winding 10 in the vertical axis, and (b) is the vertical axis output from the
図4(a)に示すように、電気角360°における巻線10に発生する誘起電圧波形H1は、マグネット磁極18の磁極ピッチ角(波形ピッチ)の中央で最大値をとり、擬似磁極19の磁極ピッチ角の中央で最小値をとる正弦波となる。また、誘起電圧波形H1は、マグネット磁極18から影響を受ける区間(図中の「マグネット磁極ピッチ」)が擬似磁極19から影響を受ける区間(図中の「擬似磁極ピッチ」)と異なる。ここで、マグネット磁極ピッチ及び擬似磁極ピッチの各区間の長さを波形ピッチとする。
As shown in FIG. 4A, the induced voltage waveform H1 generated in the winding 10 at an electrical angle of 360 ° has a maximum value at the center of the magnetic pole pitch angle (waveform pitch) of the
本実施形態のロータ3では、回転動作においてマグネット磁極18がティース2aと対向している時間は、擬似磁極19が対向している時間に比べて長くなる。従って、誘起電圧波形H1は、マグネット磁極18の波形ピッチが擬似磁極19の波形ピッチに比べて長いものとなり、ロータ3の周方向(回転方向)に応じた波形ピッチの並びが異なるように生じる。因みに、マグネット磁極ピッチから擬似磁極ピッチに切り替わる位置P1(誘起電圧波形H1がゼロクロスとなる位置)は、電気角180°よりも360°側にずれた位置となる。
In the
これを踏まえ、センサマグネット17の設定において、N極着磁部17cの反時計回り方向側の磁極境界線Ls1と、時計回り方向側の磁極境界線Ls2とがなす角度θs1及びS極着磁部17dの時計回り方向側の磁極境界線Ls3と、磁極境界線Ls2とがなす角度θs2は、誘起電圧波形H1の波形ピッチに応じた構成とされている。またこの場合、両着磁部17c,17dは、ロータ3の各磁極18,19と周方向の並びが1対1に対応、即ち電気角、機械角ともに同一で1対1に対応した設定とされている。これにより、1周期分の電気角360°において、センサマグネット17及びロータ3の磁界が変化する(各磁極が切り替わる)周期を一致させることができる。その結果、磁気センサ22から出力される回転検出信号の波形H2(図4(b)参照)の周期は、誘起電圧波形H1の周期と一致する。
Based on this, in the setting of the
このように構成されたモータMでは、ステータ2の巻線10に電源が供給されると、該巻線10にて発生される回転磁界に基づいてロータ3が回転される。そして、ロータ3の回転に伴ってセンサマグネット17も回転動作を行う。センサマグネット17と軸方向に対向する磁気センサ22は、該センサマグネット17の回転動作よって両着磁部17c,17dが交互に変化する磁界を検出し、検出した磁界の変化に応じたパルス信号である回転検出信号を前記駆動制御回路に出力する。駆動制御回路は、この回転検出信号の周期(立ち上がり及び立ち下がり)を通電タイミングとし巻線10に対する電源の供給を行う。
In the motor M configured as described above, when power is supplied to the winding 10 of the
以降、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のモータMでは、ロータ3との間に生じる誘起電圧波形H1の波形ピッチに基づいて、センサマグネット17の両着磁部17c,17dがなす角度θs1,θs2が設定されている。従って、磁気センサ22から出力される回転検出信号の波形H2(図4(b)参照)の周期は、誘起電圧波形H1の周期と一致する。そして、モータMは、回転検出信号の波形H2の周期をステータ2に電源を供給する通電タイミングとして用いているため、駆動制御回路がステータ2に通電する通電波形H3(図4(c)参照)の周期を誘起電圧波形H1の周期と一致させることができ、誘起電圧波形H1に一致させた回転磁界を発生させることができる。つまり、モータMの回転性能の高効率化を図ることができる。
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described.
In the motor M of the present embodiment, the angles θs1 and θs2 formed by both
また、センサマグネット17は、誘起電圧波形H1の波形ピッチに基づいて、両着磁部17c,17dがロータ3の各磁極18,19と1対1の対応関係となるように構成されている。その結果、磁気センサ22で検出されたセンサマグネット17の両着磁部17c,17dの回転位置は、ロータ3の各磁極18,19の回転位置とほぼ一致しており、センサマグネット17の磁極の回転位置をロータ3の磁極の回転位置として用いることができる。
Further, the
因みに、上記のようなロータ3に対して、両着磁部の角度を電気角180°とする従来のフルマグネット型ロータを有するモータに用いるセンサマグネットを流用するような場合には、例えば回転検出信号の立ち下がりは、図4(b)において電気角180°付近となり誘起電圧波形H1の位置P1とずれが生じる。従って、その回転検出信号の周期に基づいてステータ2に電源供給を行うには、例えば駆動制御回路にて本実施形態のロータ3の構造に合わせた通電タイミングとする補正処理を行う必要があり制御負荷が増加する虞がある。
Incidentally, when the sensor magnet used in a motor having a conventional full magnet type rotor in which the angle of both magnetized portions is 180 ° with respect to the
これに対し、本実施形態のモータMでは、上記したように、センサマグネット17から検出される回転検出信号の波形H2の周期を巻線10に発生する誘起電圧波形H1の周期と対応させることができ、この回転検出信号の周期をステータ2への通電タイミングとして用いていることで、通電タイミングの補正処理を行うことなくあるいは補正処理を極容易なものとして、通電波形及び誘起電圧の周期を一致でき、モータMの回転性能の向上が可能である。
On the other hand, in the motor M of the present embodiment, as described above, the cycle of the waveform H2 of the rotation detection signal detected from the
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)本実施形態のモータMでは、ロータ3は、回転動作に基づく巻線10の誘起電圧波形H1の波形ピッチが周方向に異なるようにマグネット磁極角度θ1が擬似磁極角度θ2よりも大きい角度に設定されている。これに対し、そのロータ3と一体回転可能に設けられるセンサマグネット17は、誘起電圧波形H1の波形ピッチの周方向の並びに対応するように両着磁部17c,17dが設定される。つまり、センサマグネット17の回転動作により検出された回転検出信号の変化は、ロータ3の各磁極18,19の不等配置に基づく誘起電圧波形H1の波形ピッチに対応するため、ステータ2に対する通電制御において、その回転検出信号の変化をステータ2への通電タイミングとして用いることで、通電タイミングの補正処理を行うことなくあるいは補正処理を極容易なものとして、通電波形と誘起電圧との変化を一致させることができる。即ち、ロータ3の回転動作を適切に制御でき、モータMの回転性能の向上を図ることができる。
Next, characteristic effects of the present embodiment will be described.
(1) In the motor M of the present embodiment, the
(2)ロータ3は、各磁極角度θ1,θ2が異なる各磁極18,19を周方向に交互に配置して構成されるのに対し、センサマグネット17は、周方向になす角度(電気角)θs1,θs2がロータ3の各磁極18,19に対応する誘起電圧の波形ピッチに応じて異なる両着磁部17c,17dを周方向に交互に配置して構成されている。これにより、センサマグネット17及びロータ3の磁界変化の1周期分(電気角360°)のその変化態様の一致が容易となる。
(2) The
(3)ロータ3の回転位置の検出に用いる被検出部材として、N極のN極着磁部17cと、S極のS極着磁部17dが周方向(回転方向)に交互に配置された環状のセンサマグネット17が用いられて構成されている。これにより、被検出部材を、周方向に磁極を着磁させた環状のセンサマグネット17として容易に構成することができる。
(3) N-pole N-pole
(4)センサマグネット17とロータ3とは、各磁極が1対1に対応、即ち電気角、機械角ともに同一で構成されている。これにより、センサマグネット17の両着磁部17c,17dの回転位置の検出をそのまま用いることで、ロータ3の各磁極18,19の回転位置を容易に検出することができる。
(4) The
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、センサマグネット17の両着磁部17c,17dは、径方向の直線を磁極境界線Ls1〜Ls3として構成されていたが、図5に示すように、磁極境界線Ls1〜Ls3を径方向の直線に対して所定の角度をもって傾斜させた直線とてもよい。この場合に、磁気センサ22が検出を行う両着磁部17c,17dの検出部分(両着磁部17c,17dの周方向長さ)は、各磁極境界線Ls1〜Ls3の所定の角度により変更可能となる。因みに、両着磁部17c,17dは回転対称形状とし、両回転方向に対応可能としている。そして、センサマグネット17は、両着磁部17c,17dの回転軸11の軸方向から見た面積を同一面積となるように構成される。これにより、センサマグネット17の検出部分においての各着磁部17c,17dの周方向長さが異なるようにしても、各着磁部17c,17dの面積としては同一であるため、各着磁部17c,17dの磁気量の均一化を図ることができる。つまり、各着磁部17c,17d間の境界線Ls1〜Ls3がより適切となるため、回転検出信号に含まれる誤差を一層小さくすることができる。
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the above embodiment, the
尚、この場合に、センサマグネット17に対して磁気センサ22を軸方向に対向させずに径方向に対向、即ちセンサマグネット17の外周面に対向させた構成に変更してもよい。このようにすれば、磁気センサ22による各着磁部17c,17dの検出時間(検出距離)を長く取れ、検出精度向上に寄与できる。
In this case, the
・上記実施形態では、各マグネット磁極18及び擬似磁極19は、ロータ3の周方向に等角度(45°)間隔に交互に配置された所謂コンシクエントポール型(ハーフマグネット型)にて構成されていたが、これに限定されない。
In the above embodiment, the magnet
例えば、図6(a)に示すように、軸中心Oを挟んだ一対のマグネット磁極31のマグネット15を周方向、例えば時計回り方向に所定の角度だけずらして各磁極18,19を不等配置としてもよい。この場合に、マグネット磁極31のマグネット磁極角度θ1は、各マグネット磁極31の周方向間に配置されたマグネット磁極32のマグネット磁極角度θ3(周方向両端の中央を通る直線L3,L4がなす角度)と同角度となる。一方、マグネット磁極31の時計回り側に設けられた擬似磁極41の擬似磁極角度θ2は、マグネット磁極32の時計回り側に設けられた擬似磁極42の擬似磁極角度θ4(図中の直線L4及びL5のなす角度)よりも小さい角度となる。このような構成のロータ3に対し、センサマグネット17は、例えば、図6(b)に示すように、誘起電圧の波形ピッチに基づいて、その両着磁部17c,17dがなす角度θs1〜θs4の角度に設定して構成してもよい。
For example, as shown in FIG. 6A, the
また、図7(a)に示すように、例えば、軸中心Oを挟んだ一対のマグネット磁極33を構成するマグネット15の周方向の長さを隣り合うマグネット磁極18のマグネット15の長さより短くして設けてもよい。この場合にも、図7(b)に示すように、センサマグネット17の両着磁部17c,17dのなす角度θs1〜θs3を、そのロータ3にて生じる誘起電圧の波形ピッチに基づいて変更する。
Further, as shown in FIG. 7A, for example, the circumferential length of the
また、図8(a)(b)に示すように、センサマグネット17の両着磁部17c,17dがなす角度θs1,θs2を、例えば各磁極角度θ1,θ2の半分の角度とし、センサマグネット17の磁極数をロータ3の2倍の数(図8においては、「16」)に変更してもよい。この場合も、角度θs1,θs2の比率がロータ3の各磁極18,19に対応する誘起電圧の波形ピッチと同比率となるように構成する。
Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the angles θs1 and θs2 formed by both
・上記実施形態では、ロータ3の回転位置の検出に用いる被検出部材としてセンサマグネット17を用いたが、これに限定されない。例えば、突極(非着磁)を周方向に複数有する磁性体や、ギャップパーミアンスが周方向に連続的に変化する磁性体等で構成し、外部から磁化させつつ検出する態様に変更してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、センサマグネット17とロータ3との各磁極の角度(電気角)及び磁極数は一例であり、適宜変更してもよい。また、センサマグネット17とロータ3のとの各磁極の対応関係を1対1としたが、1対多(多対1)としてもよい。
In the above embodiment, the angle (electrical angle) and the number of magnetic poles of each magnetic pole between the
・上記実施形態において、ロータ3は、ロータコア14にマグネット15を埋め込む、所謂IPM型に構成されたが、これに限定されず、例えばロータコア14の外周面の表面にマグネット15を配置した、所謂SPM型のコンシクエントポール型構造のロータに変更してもよい。
In the above embodiment, the
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ) 請求項3に記載のモータにおいて、
前記ロータは、前記マグネットの周方向両端を通る直線をその起点と終点とした各磁極角度(電気角)をθ1,θ2とし、θ1+θ2=360°であり、前記マグネット磁極の磁極角度θ1が、190°≦θ1≦215°の範囲内となるように不等に配置されて構成されたことを特徴とするモータ。
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(A) In the motor according to
In the rotor, each magnetic pole angle (electrical angle) having a straight line passing through both ends of the magnet in the circumferential direction as θ1 and θ2 is θ1 + θ2 = 360 °, and the magnetic pole angle θ1 of the magnet magnetic pole is 190. A motor characterized by being arranged unequally so as to be within a range of ° ≦ θ1 ≦ 215 °.
この構成によれば、マグネットの周方向両端を通る直線をその起点と終点とした各磁極角度(電気角)をθ1,θ2としたとき(θ1+θ2=360°)、マグネット磁極の磁極角度θ1が、190°≦θ1≦215°の範囲内のいずれかに設定される。これにより、磁束の発生態様の違いを考慮した両磁極での磁界変化を好適にすることができる。そして、この構造の適正化を図ったロータの回転動作に伴う誘起電圧に対応させて被検出部を設定することで、ロータの回転動作を適切に制御でき、モータの回転性能を確実に向上させることが可能となる。 According to this configuration, when each magnetic pole angle (electrical angle) having a straight line passing through both ends in the circumferential direction of the magnet as θ1 and θ2 (θ1 + θ2 = 360 °) is set, the magnetic pole angle θ1 of the magnet magnetic pole is It is set to any one of the range of 190 ° ≦ θ1 ≦ 215 °. Thereby, the magnetic field change in both magnetic poles in consideration of the difference in the magnetic flux generation mode can be made suitable. Then, by setting the detected portion in accordance with the induced voltage associated with the rotational operation of the rotor with the optimized structure, the rotational operation of the rotor can be appropriately controlled, and the rotational performance of the motor is reliably improved. It becomes possible.
2…ステータ、3…ロータ、10…巻線、11…回転軸、14…ロータコア、15…マグネット、17…センサマグネット(被検出部材、回転検出手段)、17c…N極着磁部(第1被検出部、被検出部、回転検出手段)、17d…S極着磁部(第2被検出部、被検出部、回転検出手段)、18,31,32,33…マグネット磁極(磁極)、19,41,42…擬似磁極(磁極)、22…磁気センサ(回転検出手段)、M…モータ、θ1〜θ4…磁極角度(角度)、H1,H2…波形、L1〜L5…直線、Ls1〜Ls5…磁極境界線、θs1〜θs4…角度。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ステータに対向して配置され前記回転磁界に基づいて回転動作するロータと、を備え、
前記ステータに対して前記回転磁界の発生のための通電制御が行われるモータであって、
前記ロータは、該ロータの回転動作に基づく前記巻線の誘起電圧の波形ピッチが周方向に異なる部分を有するものであり、
前記ステータに対して周方向に異なる部分を有する前記誘起電圧の波形ピッチに一致させた前記回転磁界を発生させることを特徴とするモータ。 A stator that generates a rotating magnetic field by energizing the wound winding;
A rotor arranged to face the stator and rotating based on the rotating magnetic field,
A motor in which energization control for generation of the rotating magnetic field is performed on the stator,
The rotor has a portion in which the waveform pitch of the induced voltage of the winding based on the rotational operation of the rotor is different in the circumferential direction,
The motor generating the rotating magnetic field matched with the waveform pitch of the induced voltage having different portions in the circumferential direction with respect to the stator.
前記ロータは、前記誘起電圧の波形ピッチが周方向に異なる複数の磁極が不等に配置され、
前記ロータと一体回転可能に設けられた被検出部材を有し、前記被検出部材の回転動作により検出された回転検出信号を出力する回転検出手段が備えられ、
前記被検出部材は、前記誘起電圧の波形ピッチの周方向の並びに対応するように複数の被検出部が設定され、
前記被検出部材の回転動作により検出された前記回転検出信号に基づいて、前記ロータの磁極の不等配置に基づく前記誘起電圧の波形ピッチに一致させた前記回転磁界を発生させることを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1,
In the rotor, a plurality of magnetic poles having different waveform pitches of the induced voltage in the circumferential direction are unequally arranged,
A rotation detecting means having a detected member provided so as to rotate integrally with the rotor, and outputting a rotation detection signal detected by a rotation operation of the detected member;
The detected member is set with a plurality of detected parts so as to correspond to the circumferential direction of the waveform pitch of the induced voltage,
The rotating magnetic field matched with the waveform pitch of the induced voltage based on the unequal arrangement of the magnetic poles of the rotor is generated based on the rotation detection signal detected by the rotation operation of the detected member. motor.
前記ロータは、周方向になす角度(電気角)が交互に異なるように前記磁極を周方向に複数配置し、
前記被検出部材の被検出部は、周方向になす角度(電気角)が前記ロータの磁極に応じて異なる第1被検出部及び第2被検出部を周方向に交互に配置して構成されたことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 2,
The rotor has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction so that angles (electrical angles) formed in the circumferential direction are alternately different,
The detected portion of the detected member is configured by alternately arranging a first detected portion and a second detected portion having different circumferential angles (electrical angles) according to the magnetic poles of the rotor in the circumferential direction. A motor characterized by that.
前記回転検出手段の被検出部材は、第1被検出部としてN極着磁部及び第2被検出部としてS極着磁部を有し各着磁部が周方向に交互に配置された環状のセンサマグネットで構成されたことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 2 or 3,
The member to be detected of the rotation detecting means has an N-pole magnetized portion as a first detected portion and an S-pole magnetized portion as a second detected portion, and each magnetized portion is alternately arranged in the circumferential direction. A motor characterized by comprising a sensor magnet.
前記回転検出手段の各被検出部の周方向の並びと前記ロータの各磁極の周方向の並びとが1対1の対応関係となるように構成されたことを特徴とするモータ。 The motor according to any one of claims 2 to 4,
A motor configured to have a one-to-one correspondence between a circumferential arrangement of each detected portion of the rotation detecting means and a circumferential arrangement of each magnetic pole of the rotor.
前記ロータは、ロータコアに対して一方の磁極のマグネットを有するマグネット磁極が周方向に複数配置されるとともに、前記マグネット磁極間に前記ロータコアの擬似磁極が配置されて前記擬似磁極が他方の磁極として機能するように構成されたことを特徴とするモータ。 The motor according to any one of claims 1 to 5,
In the rotor, a plurality of magnet magnetic poles having a magnet of one magnetic pole with respect to the rotor core are arranged in the circumferential direction, and the pseudo magnetic pole of the rotor core is arranged between the magnet magnetic poles so that the pseudo magnetic pole functions as the other magnetic pole. A motor characterized by being configured to perform.
前記回転検出手段のセンサマグネットは、前記N極着磁部及びS極着磁部が軸方向視で同一面積にて構成されるとともに前記各着磁部の磁極境界線が径方向の直線に対して傾斜され、前記各着磁部での検出部分の比率が前記ロータの各磁極に対応する前記誘起電圧の波形ピッチと同比率となるように構成されたことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 4,
In the sensor magnet of the rotation detecting means, the N-pole magnetized portion and the S-pole magnetized portion are configured with the same area as viewed in the axial direction, and the magnetic pole boundary line of each magnetized portion is relative to a radial straight line. The motor is configured such that the ratio of the detection portion at each magnetized portion is the same as the waveform pitch of the induced voltage corresponding to each magnetic pole of the rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010287475A JP2012135177A (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010287475A JP2012135177A (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012135177A true JP2012135177A (en) | 2012-07-12 |
Family
ID=46650076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010287475A Pending JP2012135177A (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012135177A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018026991A (en) * | 2016-07-28 | 2018-02-15 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Motor and washing machine having the same |
WO2019003372A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | 三菱電機株式会社 | Sensor magnet, motor, and air conditioner |
CN110620486A (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | 财团法人自行车暨健康科技工业研究发展中心 | Rotor position sensing method of brushless motor of electric bicycle |
CN112600327A (en) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 珠海格力电器股份有限公司 | Permanent magnet synchronous motor and washing machine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62201048A (en) * | 1986-02-27 | 1987-09-04 | Sony Corp | Two-phase brushless motor |
JPS6388074U (en) * | 1986-11-28 | 1988-06-08 | ||
JP2001145320A (en) * | 1999-11-15 | 2001-05-25 | Shibaura Densan Kk | Brushless dc motor and manufacturing method thereof |
JP2010259304A (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Asmo Co Ltd | Rotor and motor |
JP2010263774A (en) * | 2009-04-10 | 2010-11-18 | Asmo Co Ltd | Rotor and motor |
-
2010
- 2010-12-24 JP JP2010287475A patent/JP2012135177A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62201048A (en) * | 1986-02-27 | 1987-09-04 | Sony Corp | Two-phase brushless motor |
JPS6388074U (en) * | 1986-11-28 | 1988-06-08 | ||
JP2001145320A (en) * | 1999-11-15 | 2001-05-25 | Shibaura Densan Kk | Brushless dc motor and manufacturing method thereof |
JP2010263774A (en) * | 2009-04-10 | 2010-11-18 | Asmo Co Ltd | Rotor and motor |
JP2010259304A (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Asmo Co Ltd | Rotor and motor |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018026991A (en) * | 2016-07-28 | 2018-02-15 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Motor and washing machine having the same |
WO2019003372A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | 三菱電機株式会社 | Sensor magnet, motor, and air conditioner |
JPWO2019003372A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-11-07 | 三菱電機株式会社 | Sensor magnet, motor, and air conditioner |
US11342814B2 (en) | 2017-06-29 | 2022-05-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Sensor magnet, motor, and air conditioner |
CN110620486A (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | 财团法人自行车暨健康科技工业研究发展中心 | Rotor position sensing method of brushless motor of electric bicycle |
CN110620486B (en) * | 2018-06-20 | 2021-08-06 | 财团法人自行车暨健康科技工业研究发展中心 | Rotor position sensing method of brushless motor of electric bicycle |
CN112600327A (en) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 珠海格力电器股份有限公司 | Permanent magnet synchronous motor and washing machine |
CN112600327B (en) * | 2020-12-09 | 2022-07-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | Permanent magnet synchronous motor and washing machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6503950B2 (en) | Rotor and brushless motor | |
US11005350B2 (en) | Permanent-magnet synchronous motor, method for manufacturing permanent-magnet synchronous motor, and air conditioner | |
JP6511137B2 (en) | Brushless motor | |
JP5672507B2 (en) | Rotating electric machine | |
US20170229949A1 (en) | Single phase brushless direct current motor | |
JP2012135177A (en) | Motor | |
JP5869306B2 (en) | Rotor and motor | |
JP5749535B2 (en) | motor | |
US20050121989A1 (en) | Brushless motor having claw pole type stator | |
US7923877B2 (en) | Direct current motor with permanent magnet stator | |
JP2012217250A (en) | Rotor and permanent magnet motor | |
JP6052994B2 (en) | Rotor and brushless motor | |
CN108292865A (en) | Brshless DC motor | |
JP5996443B2 (en) | Brushless motor | |
JP6001428B2 (en) | Rotor and brushless motor | |
KR20100138163A (en) | Detecting device for sensing the rotor position and brushless motor having the same | |
JP5623219B2 (en) | motor | |
JP2015072253A (en) | Rotation detection sensor and manufacturing method thereof | |
JP6404092B2 (en) | Motor with resolver, motor resolver structure | |
JP6046515B2 (en) | Rotor and motor | |
JP2001025212A (en) | Multipolar rotating electric machine and sensing method therefor | |
US20170229948A1 (en) | Single phase brushless direct current motor | |
JP2018042350A (en) | Brushless motor | |
JP6493084B2 (en) | motor | |
JP2019106877A (en) | Brushless dc electric motor for automatic vehicle wiper system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140617 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140716 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150107 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150512 |