JP2675534B2 - 無整流子電動機 - Google Patents

無整流子電動機

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JP2675534B2
JP2675534B2 JP7031050A JP3105095A JP2675534B2 JP 2675534 B2 JP2675534 B2 JP 2675534B2 JP 7031050 A JP7031050 A JP 7031050A JP 3105095 A JP3105095 A JP 3105095A JP 2675534 B2 JP2675534 B2 JP 2675534B2
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energization
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裕信 佐藤
久 時崎
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は電気機器などに用いられ
る小型の無整流子電動機に関するものである。 【0002】 【従来の技術】一般に無整流子電動機は第1図(例えば
特公昭55−12836号公報)に示す様に、固定子
(1)が3本の凸極に構成された歯(2)、(3)、
(4)で構成され、それぞれの歯にはU相、V相、W相
からなる三相の固定子巻線(5)、(6)、(7)が設
けられている。また、中心には2極に着磁された回転子
(8)が設けられ、さらに歯(2)と歯(3)、歯
(3)と歯(4)、歯(4)と歯(2)の間には回転子
(8)の回転位置を検出する位置検出用の3個のホール
素子(9)、(10)、(11)(またはサーチコイル
などの位置検出手段)が設けられている。 【0003】尚、第2図は回転子(12)を4極に着磁
した従来例であり、第1図と同一構成要素は同一符号を
付してある。以上のような従来例では、まず回転子
(8)、又は(12)の回転位置を検出するために3個
のホール素子(9)、(10)、(11)が電動機の内
部に設けられていた。 【0004】そのためホール素子(9)、(10)、
(11)、固定子巻線(5)、(6)、(7)と外部引
出線との接続部が多く配線の接続構造が複雑であった。 【0005】またホール素子(9)、(10)、(1
1)の取り付け精が悪い場合には、回転子(8)、又は
(12)の回転位置に対して検出誤差が生じ固定子巻線
(5)、(6)、(7)の通電切換タイミングが乱れ、
回転子の1回転中に不必要な加減速が生じて電動機の運
転効率や特性が悪くなると共に、加減速による振動や騒
音が発生する問題点があった。 【0006】さらにこのホール素子(9)、(10)、
(11)は一般に熱に弱く、この種の電動機(例えば圧
縮機など)を高温雰囲気の中で利用できない問題点があ
り、電動機の汎用性を悪くする問題点があった。また、
上記の問題点を解消するためにホール素子(9)、(1
0)、(11)などの位置検出手段を設けず、動作時に
非通電となる相が常に1相生じるように三相への通電を
制御し、この非通電の固定子巻線に生じる誘起電圧の変
化を基にしたゲート信号で固定子巻線への通電を順次切
り換えていく制御装置が試みられたが、この制御装置を
第1図、第2図に示された構造(但しホール素子を取り
除く)の無整流子電動機に用いると低速回転時や急激な
過負荷で回転速度が低下すると回転速度の低下に伴って
誘起電圧が低くなり制御装置に動作不良が生じ、脱調や
ロックなどの異常が発生する問題点があった。 【0007】さらに、このような第1図、第2図に示さ
れた構造の無整流子電動機はこのような通電制御を行っ
た場合、電動機の回転時に固定子巻線(5)、(6)、
(7)のいずれかの2相のみが常に通電されることにな
り、回転子(8)、又は(12)に生ずる回転磁界は常
に回転子(8)、又は(12)の外周の180度以内の
所に集中する。 【0008】従って、回転子(8)、又は(12)の外
周に対する磁気吸引力に片寄りが生じ振動、騒音が発生
すると共に、この片寄りによる加重も軸受けの一部に集
中し軸受け部の寿命も短くなる問題点があつた。特に、
ファンモータ用など出力の大きい電動機でこの問題点が
顕著に表れるものであった。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】以上の点に鑑みて、本
発明の無整流子電動機は、非通電の固定子巻線に生じる
誘起電圧を用いて固定子巻線への通電切換を制御する際
に、回転子の低速回転時の誘起電圧の増加と、固定子か
ら生じる回転磁界の片寄り防止を目的としている。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明は永久磁石を有す
る回転子と、この回転子に回転磁界を与える複数の歯
と、夫々の歯に巻かれた三相の固定子巻線とを有する無
整流子電動機において、固定子巻線の通電組合せを非通
電となる相が常に1相生じるように組合せ、回転子の回
転時の非通電の固定子巻線に生じる誘起電圧が所定の状
態を満たしている時間を計時しこの時間に基づいて固定
子巻線の通電組合せを切り換えるように構成し、前記歯
の数を3×n(nは2以上の整数)に構成すると共に、
前記固定子巻線を隣同士の歯の異相で、かつ全波通電が
可能に三相結線するものである。 【0011】 【0012】 【作用】歯と固定子巻線の配置とにより、回転子が低速
回転の時にも誘起電圧に基づいた固定子巻線の通電切換
えを確実にすることができる。同時に固定子巻線による
回転磁界が分散し回転子の回転が安定するものである。 【0013】 【実施例】以上本発明の一実施例を第3図乃至第6図に
基づいて説明すると、第3図において(13)は6本の
凸極の歯(14)乃至歯(19)を有する固定子であ
り、夫々の歯(14)乃至歯(19)は60度間隔でか
つこの歯には固定子巻線(20)乃至(25)が設けら
れている。(26)は4極に着磁され、かつその中心に
回転軸が設けられた回転子である。 【0014】第4図は回転子(27)を8極に着磁した
他実施例であり、第3図と同一構成要素は同一符号を付
してある。 【0015】また、固定子巻線(20)乃至(25)は
第5図に示す様にスター結線されてU相、V相、W相を
構成している。これら夫々の相への電流を第6図に示す
ように正負交互に流し、いわゆる全波通電方式を成して
いる。 【0016】さらに固定子巻線(20)乃至(25)は
通電中隣同士の歯が異極(異相)で、合い向かい合った
歯同士が同極(同相)となるように結線されている。 【0017】尚、(28)は非通電の固定子巻線に生じ
る誘起電圧の変化を基にしてゲート信号を発生し、スイ
ッチング素子(29)乃至(34)のON−OFFを行
う制御機であり、これらスイッチング素子を制御して第
6図(U)、(V),(W)に示す様なパターンU相、
V相、W相への通電制御を行う。 【0018】以上のように構成した無整流子電動機で
は、第6図(U)、(V),(W)に示す様なパター
ン、すなわち常に3相のうちの2相にのみ通電するパタ
ーン、で固定子巻線の通電を制御しても歯の数を3×n
(nは2以上の整数)に構成し、各歯(14)乃至(1
9)の相は隣同士の歯が異相になるように構成している
ので、回転磁界(磁気吸引力)の分布が片寄らず回転子
の外周上に分散させることができる。 【0019】また、歯の数を3×n(nは2以上の整
数)に構成し、3歯の従来技術に比べ1本当たりの歯の
断面積を従来に比べて小さくすることによって、それぞ
れの歯における固定子巻線の巻数を増加させることがで
き、誘起電圧を大きく取り出すことができる。 【0020】従って、回転子の低回転時にも大きな誘起
電圧を得ることができ、制御装置に動作不良が生じ、脱
調やロックなどの異常が発生することを防止することが
できる。 【0021】 【0022】尚、歯が凸極であるため固定子巻線を巻く
際の自動化が容易の行え一層の製造工程の簡略化が図れ
るものである。 【0023】さらに固定子巻線をスター結線(三相全波
結線)することによって、固定子巻線を半波通電する場
合より固定子巻線の利用率が高くなり、電動機の運転効
率を高くすることができる。 【0024】特に、ファンモータ用など出力の大きい電
動機では運転効率の向上が有効に表れるものである。 【0025】以下、誘起電圧を用いた際の固定子巻線の
通電制御の一例(制御器(28)の動作の一例)を第5
図、第6図に基づいて説明する。 【0026】制御器(28)は非通電の固定子巻線、例
えばスイッチング素子(29)、(33)をONし、ス
イッチング素子(30)、(31)、(32)、(3
4)をOFFさせてU相からV相へ電流を通電する(固
定子巻線(20)、(23)、(22)、(25)が通
電されている)ときには固定子巻線(21)、(24)
の端子(W)と中性点(N)との間に生じる誘起電圧は
第6図(w)に示す様に変化する(非通電時の誘起電圧
の変化のみを示す)。 【0027】この誘起電圧の変化において、特に固定子
巻線(21)、(24)への通電が切れた(スイッチン
グ素子(34)がONからOFFに変わった)ときから
零電圧となる時間(t)を計時し、この誘起電圧が零と
なった時からこの(t)時間後にスイッチング素子(3
1)、(33)をONし、スイッチング素子(29)、
(30)、(32)、(34)をOFFさせてW相から
V相に電流を通電する。 【0028】同時に固定子巻線(20)、(23)の端
子(U)と中性点(N)との間に誘起電圧を用いて上記
同様にスイッチング素子(29)乃至(34)を次の状
態に切り換える。 【0029】以下、同様に非通電の固定子巻線に生じる
誘起電圧(第6図(u)、(v),(w))に基づいて
順次第6図(U)、(V)、(W)の様に通電を切換え
回転子(26)、又は(27)を回転させるものであ
る。 【0030】 【発明の効果】以上のように本発明は永久磁石を有する
回転子と、この回転子に回転磁界を与える複数の歯と、
夫々の歯に巻かれた三相の固定子巻線とを有する無整流
子電動機において、固定子巻線の通電組合せを非通電と
なる相が常に1相生じるように組合せ、回転子の回転時
に非通電の固定子巻線に生じる誘起電圧が所定の状態を
満たしている時間を計時しこの時間に基づいて固定子巻
線の通電組合せを切り換えるように構成し、前記歯の数
を3×n(nは2以上の整数)に構成すると共に、前記
固定子巻線を隣同士の歯が異相で、かつ全波通電が可能
に三相結線することによって、U相、V相、W相の三相
固定子巻線を複数の歯に分割させ回転子への磁気吸引力
の片寄りを防止でき騒音の減少や、軸受けの長寿命化が
図れる。 【0031】また、非通電の固定子巻線に生じる誘起電
圧をU相、V相、W相の通電切換に用いるため回転子の
回転位置を検出するための検出手段(ホール素子など)
が不要になり、電動機を小型化でき製造工程を簡略化で
きると共にこの電動機を使用する場所による、例えば温
度などの規制条件を緩和できこの無整流子電動機の汎用
性を向上させることができる。 【0032】また、固定子の歯数の増加で1本当たりの
歯幅が小さくなり、その分固定子巻線の巻き数が増やせ
るので従来に比べて大きな誘起電圧を取り出すことがで
きる。 【0033】従って、低速回転時や急激な負荷増加で回
転数が低下したときでも安定したゲート信号を得ること
ができ、低速回転から高速回転にわたって常に固定子巻
線への通電を確実に制御することができるものである。 【0034】尚、夫々の固定子巻線をU,V,Wの各相
でスター結線すれば電動機の固定子巻線に直接中性点を
設けることができるので、正確な誘起電圧の変化を検出
することができ固定子巻線への通電を正確に制御するこ
とができる。 【0035】
【図面の簡単な説明】 【図1】 従来の無整流子電動機を示す固定子の概略図 【図2】 従来の無整流子電動機を示す固定子の概略図 【図3】 本発明の実施例を示す固定子の概略図 【図4】 本発明の実施例を示す固定子の概略図 【図5】 本発明の電動機に使われる制御装置を示す概
略図 【図6】 (U)、(V),(W)はU,V,Wの各相
への通電状態を示す波形図、同図(u),(v),
(w)は、U,V,Wの各相の非通電時に生じる誘起電
圧を示す波形図である。 【符号の説明】 13 固定子 14乃至19 歯 20乃至25 固定子巻線

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.永久磁石を有する回転子と、この回転子に回転磁界
    を与える複数の歯と、夫々の歯に巻かれた三相の固定子
    巻線とを有する無整流子電動機において、固定子巻線の
    通電組合せを非通電となる相が常に1相生じるように組
    合せ、回転子の回転時に非通電の固定子巻線に生じる誘
    起電圧が所定の状態を満たしている時間を計時しこの時
    に基づいて固定子巻線の通電組合せを切り換えるよう
    に構成し、前記歯の数を3×n(nは2以上の整数)に
    構成すると共に、前記固定子巻線を隣同士の歯が異相
    で、かつ全波通電が可能に三相結線することを特徴とす
    る無整流子電動機。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634873A (en) 1969-06-12 1972-01-11 Sanyo Electric Co Hermetically sealed dc-motor-compressor unit

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US3634873A (en) 1969-06-12 1972-01-11 Sanyo Electric Co Hermetically sealed dc-motor-compressor unit

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