JP4095022B2 - 多相モータ - Google Patents

Description

本発明は多相モータに関するものであり、前記多相モータは、一方で、電気巻線によって励磁される固定部若しくは固定子と、他方で、交互の方向で放射状に磁化されたＮ対の磁極を含む移動部若しくは回転子とから構成されており、Ｎは４以上であり且つ３の倍数以外であり、また前記固定子は、４０度／Ｐによって離間された同一のＰ×９個の磁極を含んでいて、前記固定子磁極は、三個の連続する固定子磁極をグループ化するＷ型回路を構成する相を形成するように連続的に三個ずつ集められ、また中央の固定子磁極が前記相の巻線を支持する。

本発明は、電動多相モータの技術分野に概ね関係するものである。特に、本発明は、例えば自動車等における空気入口弁の弁の駆動を保証し、従って回転子位置検出要素を使用しているモータのような小さなサイズのモータに関するものである。

そのようなモータは例えば仏国特許発明第２７５４９５３号明細書に記載されている。従って特に、一方で、電気巻線により励磁される固定部若しくは固定子と、他方で、磁化された移動部若しくは回転子とから構成される多相モータに言及がなされる。回転子は、交互の方向で放射状に磁化されたＮ１対の磁極を含んでおり、Ｎ１は４または５に等しい。固定子に関しては、固定子は、Ｎ２の同一の磁極を含み、Ｎ２は９に等しく、その結果これらの磁極は４０度間隔で離間される。加えて、各々の相が三個の連続する固定子磁極をグループ化するＷ型回路から構成されるように、前記磁極は連続的に三個ずつでグループ化される。Ｗの中央の磁極が前記相の巻線を支持する。加えて、二つのＷ型回路の中央の磁極は１２０度の角度で離間される。

これらの要素は、例えば磁石からなる部品のコストとサイズとを最適化するために、ほぼ同一平面にある共通ステージに配置される。

このタイプのモータに関しては、磁気回路で移動回転子部分の変位を検出することが通例である。実際、この回転子部分は磁束の変化を生じさせ、変化は電磁タイプの位置検出器によって検出されうるものである。

従って、そのようなアクチュエータは、直接的に又は更に多くの場合には減速歯車を介してエネルギを与えられる負荷の位置を表す像を提供することができ、位置制御の結果、従って適切な電子制御デバイスと移動器官用の位置検出器とを必要とする。検出器は、多くの場合で電位差タイプ、磁気タイプ、または光タイプのものであり、アクチュエータの背に取り付けられる。

もちろん、この位置検出器は従って、アクチュエータのレベルで特別なスペースを必要とし、その構成要素のいくつかが、移動器官のこの回転検出を可能にするために延在されなければならないことは言うまでもない。これに関連してさらに、これらの検出器が異なる固定子磁極間の磁束の伝播に影響しないことが確実にされなければならない。

更に、そのような構造では、これ又はこれらの検出器及びアクチュエータから電子制御基板への電気接続が比較的複雑になる。

第一の進歩性の範囲内で、検出器の外面化に起因する問題を解決するために、検出器を直接的及び理想的に、特に固定子巻線と同一平面でアクチュエータの中に一体化する試みが為される。第二の進歩性においては、上述の制約を除去することができるだけでなく、アクチュエータを構成する様々な要素のどんな形状的変更又は一般的変更も必要としない解決策を見つけることが試みられており、前記変更は、製造コスト、組立コスト、標準化、及び容易な操作に関しては不利である。

このため、本発明は、一方で、電気巻線によって励磁される固定部若しくは固定子と、他方で、交互の方向で放射状に磁化されたＮ対の磁極を含む移動部若しくは回転子とから構成されていて、Ｎが４以上であり且つ３の倍数以外であり、また前記固定子が、４０度／Ｐによって離間された同一のＰ×９個の磁極を有していて、前記固定子磁極が、固定子磁極を連続的に三個ずつにグループ化するＷ型回路を構成する相を形成するように連続的に三個ずつにグループ化されていて、中央の固定子磁極が前記相の巻線を支持する、多相モータに関するものである。

本発明によると、本発明は回転子の位置を検出するための少なくとも一つの要素を含んでおり、前記少なくとも一つの要素は、固定子磁極と同一ステージで、同一の相に属さない二つの連続する固定子磁極の間にほぼ等距離にあるハウジング内に配置される。

前記ハウジングが、同一の相に属さない前記連続する固定子磁極によって範囲を定められることが有利である。

本発明の別の特徴によると、前記位置検出要素はホール効果プローブである。

本発明の別の特徴によると、前記プローブはアナログ出力を有している。

本発明の別の特徴によると、前記プローブはディジタル出力を有している。

本発明の別の特徴によると、相の巻線を支持する中央の固定子磁極は、固定子構造のレベルに挿入された要素の形をしている。そのような構造は、巻線が、単に係合によってではなく中央磁極の周囲に巻き付くことによってこれら中央磁極に取り付け可能であるという有利さをもっている。最後に、これは銅の体積を増やすことを可能にし、そのことがモーターのより高い効率を生み出すという結果を招く。さらに、モータの固定子構造をこのように設計することは、回転子の前におけるこれら中央の磁極の表面と、従って全ての固定子磁極の表面とを増やすことも可能にすることが留意されるべきである。

本発明は、例示として与えられた実施例を参照する添付図を伴う以下の説明を読むとき、より良く理解されるであろう。

図１は、本発明による三相モータ１の断面図に一致する。モータ１の構造は伝統的なものであって、モータは、一方で、電気巻線３によって励磁される固定部若しくは固定子２と、他方で、磁化された移動部若しくは回転子４とを含んでいる。

前記モータは、交互の方向で放射状に磁化されたＮ対の回転子磁極５を含んでおり、Ｎは４以上であり且つ３の倍数以外である。添付図による実施例の範囲内では、Ｎは５に等しい。

前記固定子は、Ｐ×９個の磁極６を有しており、前記Ｐ×９個の磁極６のシューは同一であって４０度／９で離間されており、前記固定子磁極６は、三個の連続する固定子磁極をグループ化するＷ型回路を構成する相を形成するように、連続的に三個ずつにグループ化され、また中央の固定子磁極７が前記相８の巻線３を支持する。

図に示されたモータ１の固定子２は九個の同一の固定子磁極６を具備しており、Ｐはこの場合には１に等しい。従って、これら固定子磁極６はこの場合には４０度の間隔をあけている。二つのＷ型回路の中央の磁極７の磁極シューは１２０度の角度で間隔を空けられている。

このモータ１は、回転子４の位置を検出するための少なくとも一つの要素９を有利に含んでおり、前記要素９は、固定子磁極６と同一ステージに、また同一の相８に属さない二つの連続する固定子磁極６の間に等間隔にあるハウジング１０内に配置される。

モータ１が、相８と同じ数量の位置検出要素９を含むことが好ましく、一つの検出要素９は、前述の状態でこれら相８の各々の間に配置される。

特に、ハウジング１０は、同一の相に属さない二つの連続する固定子磁極６の間に配置されてこれら二つの磁極６によって好適に範囲を定められて、そのような検出要素９を受容することになっている。

検出要素９は、相８の数量と同一数量のものであって、モータ１のステップを数えることによって位置を制御するだけでなく、モータ１を自動切換えモードによって制御することも可能にする。

上述の条件において、位置検出要素９は、モータ１を自動切換えモードで制御するための最適なやり方で角度を位置決めされる。実際、電気巻線３によって作り出される磁界はこれら要素を妨害しないので、前記要素は回転子の永久磁石５に起因する磁界に対してだけ感度を有する。さらに、前記固定子磁極６と同一ステージに配置されるので、これら検出要素９の存在は、これまでに用いられた解決策に関して本技術の状態の提示の範囲内で説明されたように、モータ１の他の構成要素、特に回転子４に関してはどんな有害な影響も有さない。

位置検出要素９は、磁気センサーであることが好ましく、より明確には特に磁界の変化に対して感度の高いホール効果プローブ１１であることが好ましい。

位置検出要素９は、ディジタルまたはアナログタイプのものでありうる。ディジタルのものは、回転子の磁極５の各々の対の内側の六個のかどのある扇形１２の区別が可能である。アナログのものは、やはり利用が容易な正弦波信号を提供する。

図２は、符号８ａ、８ｂ、及び８ｃでそれぞれ示されるモータ１の三つの相８、並びに符号１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃでそれぞれ示される三個のホールプローブ１１の電気配線図を表している。モータ１の巻線３の星形結線は、相８の給電のために三つの出力線を必要とする。

二つの同時に給電された巻線３と、電流が流れていない一つの巻線３とが常にある。

三個のホール効果プローブ１１は、共通の電源及び共通の質量を有しており、従って五本の専用線による伝統的な接続を有している。

図３は、モータの三つの相８ａ、８ｂ、８ｃ、のベクトル図、並びに三個の位置検出要素９により決定されて、符号１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、及び１２ｆでそれぞれ示される、六個のかどのある扇形１２を非三角法で表している。三つの相８ａ、８ｂ、及び８ｃは、１２０度で電気的にずらされている。バイポーラ給電モードを用いることにより、相の一つは一対の磁極６の内側に、この場合ベクトル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、及び１３ｆによって表される安定した位置を獲得することができる。例えば、ベクトル１３ａは、出力線１４ａと１４ｂとの間で電流を１４ａから１４ｂに流してモータを給電することによって得られる安定した位置を表している。

位置検出要素９の切り替えポイントは、同じベクトルに図式的に配置されている。

図４は、巻線３の給電の三つの場合に関して得られたトルク１６と、三個のプローブ１１から生じる信号１５とを回転子４の位置に依存して表している。

図５は、相８の給電を最大トルクを保証するように維持することにより得られるトルク１６を表している。

図６は、本発明によるモータ１の断面図であり、そこでは中央の固定子磁極７は、各々のＷ型回路の巻線である中央の固定子極７の巻線とともに、固定子構造のレベルに挿入された統一体を構成する。この創案は銅の体積を増大させてモータ１のより高い効率を生み出すことを可能にする。

図１は、本発明による三相モータの断面図であり、前記三相モータは同一のステージにモータの三つの相及び一つ以上の回転子位置検出要素を含んでいる。 図２は、モータの三つの相及び三個のホールプローブの電気配線図である。 図３は、モータの三つの相のベクトル図であり、また三個の位置検出器によって決められる六個のかどのある扇形の図である。 図４は、巻線の給電の三つの場合に関して得られたトルクと、三個のプローブから生ずる信号とを回転子の位置に依存して表した図である。 図５は、最大トルクを保証するように相の給電を維持することにより得られたトルクを表す図である。 図６は、各Ｗ型回路の中央の磁極が挿入要素であるところの本発明によるモータの断面図である。

Claims (8)

1. 一方で、電気巻線（３）によって励磁される固定部若しくは固定子(２)と、他方で、交互の方向で放射状に磁化されたＮ対の磁極（５）を含む移動部若しくは回転子（４）とから構成される多相モータ（１）であって、前記Ｎが、４以上であり且つ３の倍数以外であり、前記固定子（２）が、４０度／Ｐで離間された同一のＰ×９個の磁極（６）を含んでいて、前記固定子磁極（６）が、三個の連続する固定子磁極（６）をグループ化するＷ型回路を構成する相（８）を形成するように連続的に三個ずつにグループ化され、また中央の固定子磁極（７）が前記相（８）の巻線（３）を支持している、多相モータ（１）において、回転子（４）の位置を検出するための少なくとも一つの要素（９）が、固定子磁極（６）と軸方向で同じレベルに配置され、且つ同一の相（８）に属さない連続する二つの固定子磁極（６）の間にほぼ等距離にあるハウジング（１０）内に配置されることを特徴とする多相モータ（１）。
2. 相（８）の数と同じ数の位置検出要素（９）であってこれら相の各々の間に形成されたハウジング（１０）内に配置された位置検出要素（９）を具備することを特徴とする、請求項１に記載の多相モータ（１）。
3. 前記ハウジング（１０）が、同一の相（８）に属さない連続する固定子磁極（６）によって範囲を区切られることを特徴とする、請求項１または２に記載の多相モータ（１）。
4. 位置検出要素（９）が、自動切換えモードで多相モータ（１）を制御する手段をさらに構成することを特徴とする、請求項２に記載の多相モータ（１）。
5. 前記位置検出要素（９）がホール効果プローブ（１１）であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多相モータ（１）。
6. 前記プローブ（９）がアナログ出力を有することを特徴とする、請求項５に記載の多相モータ（１）。
7. 前記プローブ（８）がディジタル出力を有することを特徴とする、請求項５に記載の多相モータ（１）。
8. 相（８）の巻線（３）を支持する中央の固定子磁極（７）が、固定子に挿入された要素から成ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多相モータ（１）。

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