JP4703288B2 - Permanent magnet synchronous motor - Google Patents
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Description
本発明は、回転子に永久磁石を用いた回転界磁形の同期電動機に係り、特に磁気センサにより回転子の磁極位置を検出して回転制御する方式の永久磁石形同期電動機に関する。 The present invention relates to a rotary field type synchronous motor using a permanent magnet as a rotor, and more particularly, to a permanent magnet type synchronous motor that uses a magnetic sensor to detect the magnetic pole position of a rotor and controls rotation.
同期電動機の一種として、回転子(ロータ)に永久磁石を用いた回転界磁形の同期電動機があり、給電用のブラシが不要なことからDCブラシレスモータなどと呼ばれ、励磁電力が不要なので効率が良く、従って、比較的小型のモータとしても有利であり、このため、近年、例えばエアコンなどに多用されるようになっている。 As a kind of synchronous motor, there is a rotating field type synchronous motor that uses a permanent magnet for the rotor (rotor), and it is called a DC brushless motor because it does not require a brush for power supply. Therefore, it is also advantageous as a relatively small motor. Therefore, in recent years, it is frequently used in, for example, an air conditioner.
ところで、このDCブラシレスモータは、回転子の回転位置を検出して電機子電流を切換えることにより回転磁界を生成させ、回転子にトルクが発生されるようにしている。そこで、回転子の回転位置を検出する必要があるが、このときの磁極位置検出器としては、一般的には磁気センサを用い、回転子の磁極による磁気を検出することより回転子の回転位置を検出している(例えば、非特許文献1参照)。 By the way, this DC brushless motor generates a rotating magnetic field by detecting the rotational position of the rotor and switching the armature current so that torque is generated in the rotor. Therefore, it is necessary to detect the rotational position of the rotor. As a magnetic pole position detector at this time, a magnetic sensor is generally used, and the rotational position of the rotor is detected by detecting magnetism by the magnetic pole of the rotor. Is detected (see, for example, Non-Patent Document 1).
そこで、このような磁極位置検出用の磁気センサを備えた従来の永久磁石形同期電動機の一例について、図4により説明すると、まず、この従来技術による永久磁石形同期電動機では、図示のように、固定子鉄心1に固定子巻線2を施した固定子がハウジング3の中に挿入され、強固に固定されている。
Therefore, an example of a conventional permanent magnet type synchronous motor provided with such a magnetic sensor for detecting the magnetic pole position will be described with reference to FIG. 4. First, in the permanent magnet type synchronous motor according to this prior art, as shown in the figure, A stator having a
そして、このハウジング3の両端には、エンドブラケット4a、4bが、インロー(嵌め込み)嵌合により取付けられるが、このとき、固定子の中には回転子5が挿入さるが、この回転子5は、その円周面に永久磁石10を備え、これにより界磁磁極が形成されている。そして、この回転子5は回転子軸6に取付けられ、この回転子軸6が、エンドブラケット4に、ボールベアリングなどの軸受7a、7bにより回転可能に支持され、これにより永久磁石回転界磁形同期電動機の本体を構成している。
End brackets 4a and 4b are attached to both ends of the
次に、この従来技術では、回転子5の回転位置を検出するため、固定子の一方の端部に磁極位置検出基板8が設けてあり、これにホール素子などの磁気センサを搭載し、このセンサにより回転子5の永久磁石10による磁界を検出することにより、回転子5の回転位置を表わす磁極位置検信号が取り出せるようになっている。そして、この磁極位置検信号を、図示してない永久磁石形同期電動機の制御回路に供給する。
Next, in this prior art, in order to detect the rotational position of the
そこで、この制御回路は、磁極位置検信号に基づいて固定子巻線2に供給される電機子電流を制御し、回転子5にトルクを発生させるための回転磁界が固定子により発生されるように制御し、これにより永久磁石形同期電動機としての動作が得られるようになっている。
Therefore, this control circuit controls the armature current supplied to the stator winding 2 based on the magnetic pole position detection signal so that a rotating magnetic field for generating torque in the
ところで、このような永久磁石形同期電動機では、回転子の磁極位置の検出結果に応じて回転制御されるため、磁極位置検出用のセンサを固定子鉄心1に対して精度良く位置決めする必要がある。そこで、従来技術では、この磁極位置検出基板8を、ハウジング3やエンドブラケット4a、或いは固定子巻線2が施されているボビンなどに直接、又はホルダを介して、ネジや接着剤で固定しておくようになっている。
By the way, in such a permanent magnet type synchronous motor, since rotation control is performed according to the detection result of the magnetic pole position of the rotor, it is necessary to accurately position the magnetic pole position detection sensor with respect to the
また、従来技術では、磁極位置検出器となるホール素子などの磁気センサを磁極位置検出基板8に取付ける際、ホルダなどを使用し、これにより所望の精度が容易に得られるようにしている。
上記従来技術は、磁極位置検出器の位置決め精度が固定子鉄心に対して保たれなければならない点に配慮がされているとは言えず、回転位置検出精度の維持に問題があった。 The above prior art cannot be considered that the positioning accuracy of the magnetic pole position detector must be maintained with respect to the stator core, and there is a problem in maintaining the rotational position detection accuracy.
上記した従来技術では、磁極位置検出器の位置決め精度が固定子鉄心に対して保たれなければならないにもかかわらず、磁極位置検出器を搭載した磁極位置検出基板が、ハウジングやエンドブラケット、或いは固定子巻線2を施したボビンなどに取付けられている。 In the above-described prior art, the magnetic pole position detection board on which the magnetic pole position detector is mounted is fixed to the housing, the end bracket, or the fixed, although the positioning accuracy of the magnetic pole position detector must be maintained with respect to the stator core. It is attached to a bobbin or the like provided with a child winding 2.
このため、固定子鉄心に対する磁極位置検出器の位置決めに精度を出すのが困難になって、回転位置の検出精度が低下してしまうという問題が生じてしまうのである。 For this reason, it becomes difficult to obtain accuracy in positioning of the magnetic pole position detector with respect to the stator core, resulting in a problem that the detection accuracy of the rotational position is lowered.
本発明の目的は、固定子鉄心と磁極位置検出器の位置決め精度の保持が容易な永久磁石形同期電動機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a permanent magnet type synchronous motor that can easily maintain the positioning accuracy of a stator core and a magnetic pole position detector.
上記目的は、磁気センサにより回転子の磁極位置を検出して回転制御する方式の永久磁石形同期電動機であって、前記磁気センサが搭載された磁極位置検出基板を有し、前記磁極位置検出基板は、固定子鉄心の磁極の位置に対応するとともに形状の一部が前記磁極と略同一の幅を有する突起部を有し、前記磁気センサは前記突起部に固定されており、前記磁極位置検出基板を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記突起部と前記磁極との幅を合わせて前記固定子鉄心の端面に配置させたことにより達成される。 An object of the present invention is a permanent magnet type synchronous motor that uses a magnetic sensor to detect and control the magnetic pole position of a rotor, and has a magnetic pole position detection board on which the magnetic sensor is mounted. Has a protrusion corresponding to the position of the magnetic pole of the stator core and part of the shape having substantially the same width as the magnetic pole, and the magnetic sensor is fixed to the protrusion, and the magnetic pole position detection This is achieved by arranging the substrate on the end face of the stator core between the end face of the stator core and the stator winding so that the widths of the projections and the magnetic poles are matched .
このとき、前記磁極位置検出基板が、前記固定子鉄心の端面の形状とほぼ同じ平面形状を備えているようにしてもよい。 At this time, the magnetic pole position detection board may have a planar shape substantially the same as the shape of the end face of the stator core.
また、このとき、前記磁気センサが、前記磁極位置検出基板に3個、搭載されているようにしてもよい。 At this time, three magnetic sensors may be mounted on the magnetic pole position detection board.
更に、このとき、前記磁極位置検出基板が3枚備えられ、前記磁気センサが、これら3枚の磁極位置検出基板のそれぞれに搭載されているようにしてもよい。 Further, at this time, three magnetic pole position detection boards may be provided, and the magnetic sensor may be mounted on each of the three magnetic pole position detection boards.
本発明によれば、磁極位置検出基板が、固定子巻線を施すことにより固定子鉄心の端面に取付けられるようにしたので、固定子鉄心に対する磁極位置検出基板の取付け位置精度の向上が図られ、磁極位置検出信号の取付誤差やバラツキを低減することができる。 According to the present invention, since the magnetic pole position detection board is attached to the end face of the stator core by applying the stator winding, the accuracy of the mounting position of the magnetic pole position detection board with respect to the stator core can be improved. In addition, it is possible to reduce mounting errors and variations in the magnetic pole position detection signal.
以下、本発明に係る永久磁石形同期電動機について、図示の実施の形態を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a permanent magnet type synchronous motor according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
図1は、本発明による永久磁石形同期電動機の一実施形態を示したもので、ここでは、図4で説明した従来技術による永久磁石形同期電動機と同一又は同等の部分には同じ符号を付してある。 FIG. 1 shows an embodiment of a permanent magnet type synchronous motor according to the present invention. Here, the same or equivalent parts as those of the conventional permanent magnet type synchronous motor described in FIG. It is.
ここで、まず、この図1の実施形態でも、図示のように、固定子鉄心1に固定子巻線2を施した固定子がハウジング3の中に挿入され、強固に固定されている。
Here, first, also in the embodiment of FIG. 1, as shown in the figure, a stator in which a
次に、このハウジング3の両端には、エンドブラケット4a、4bが、インロー(嵌め込み)嵌合により取付けられるが、このとき、固定子の中には回転子5が挿入さるが、この回転子5は、その円周面に永久磁石10を備え、これにより界磁磁極が形成されている。そして、この回転子5は回転子軸6に取付けられ、この回転子軸6が、エンドブラケット4に、ボールベアリングなどの軸受7a、7bにより回転可能に支持され、これにより永久磁石回転界磁形同期電動機の本体を構成している。
Next, end brackets 4a and 4b are attached to both ends of the
また、この実施形態でも、回転子5の回転位置を検出するため、固定子の一方の端部に磁極位置検出基板8が設けてあり、これに磁極位置検出器としてホール素子などの磁気センサを搭載し、このセンサにより回転子5の永久磁石10による磁束を検出することにより、回転子5の回転位置を表わす磁極位置検信号が取り出せるようになっている。
Also in this embodiment, in order to detect the rotational position of the
そして、この実施形態でも、この磁極位置検信号が、図示してない永久磁石形同期電動機の制御回路に供給され、これにより、固定子巻線2に供給される電機子電流が制御され、回転子5にトルクを発生させるための回転磁界が固定子により発生され、この結果、永久磁石形同期電動機としての動作が得られるようになっているものである。
Also in this embodiment, this magnetic pole position detection signal is supplied to a control circuit of a permanent magnet type synchronous motor (not shown), whereby the armature current supplied to the
ところで、このような永久磁石形同期電動機では、回転子の磁極位置の検出結果に応じて回転制御されるため、磁極位置検出器を固定子鉄心1に対して精度良く位置決めする必要がある。
By the way, in such a permanent magnet type synchronous motor, since rotation control is performed according to the detection result of the magnetic pole position of the rotor, it is necessary to accurately position the magnetic pole position detector with respect to the
そこで、この実施形態では、磁極位置検出器が搭載されている磁極位置検出基板8を、図示のように、固定子鉄心1の一方の端面に直接、取付けた点を特徴とするものであり、この点で、図4の従来技術とは明確に異なっているものである。
Therefore, this embodiment is characterized in that the magnetic pole
ここで、図2(a)は、図1における磁極位置検出基板8を、図1の右側から見た状態を示したもので、この実施形態の場合、磁極位置検出基板8には、図示のように、磁極位置検出器9が3個、磁気センサとして設けられている。これは、三相の永久磁石形同期電動機の場合、例えばホール素子などの磁気センサを3個、実装して回転子の回転位置を検出するようにしているのが通例だからである。
Here, FIG. 2A shows a state where the magnetic pole
そして、このとき、図2(a)から明らかなように、この実施形態は、固定子が集中巻き形式の場合であり、従って、この場合は、磁極位置検出基板8を、固定子鉄心1の内側にある3個の磁極部分の端面の形状と、これら磁極部分を結んでいる継鉄(ヨーク)部分の端面と同じ形状の平面形状に作り、3個の磁極位置検出器9が、それぞれの磁極部分に位置するようにして取付けるようにする。
At this time, as is apparent from FIG. 2 (a), this embodiment is a case where the stator is of a concentrated winding type. Therefore, in this case, the magnetic pole
次に、図2(b)は、図2(a)に示されている磁極部分の中で、例えば一番上にある磁極部分の図2(a)において手前側にある一部を、矢印A方向から見た図であり、この図から明らかなように、磁極位置検出基板8の磁極部分と同じ形状の部分は、固定子鉄心1の磁極部分の端面と、この部分に巻回されている固定子巻線2の間に挟まれた状態で、直接、固定子鉄心1の磁極部分の端面に取付けられていることになる。
Next, FIG. 2 (b) shows, for example, a part on the front side in FIG. 2 (a) of the uppermost magnetic pole portion in the magnetic pole portion shown in FIG. 2 (a). As seen from the A direction, as is apparent from this figure, the part having the same shape as the magnetic pole part of the magnetic pole
もちろん、磁極位置検出基板8と固定子1や固定子巻線2との絶縁処理は実施してある。
Of course, the magnetic pole
そこで、この実施形態では、固定子鉄心1の端面に磁極位置検出基板8を重ね合わせた後、固定子巻線2を固定子鉄心1の磁極部分に巻回してやれば、磁極位置検出基板8が固定子巻線2により固定子鉄心1の端面に固定されることになり、磁極位置検出基板8の取付けが完了することになる。
Therefore, in this embodiment, after the magnetic pole
このとき、固定子鉄心1の端面と磁極位置検出基板8の間に接着剤を介在させ、接着剤による接合が与えられるようにしてもよい。
At this time, an adhesive may be interposed between the end face of the
この実施形態によれば、磁極位置検出基板8の平面形状が固定子鉄心1の端面と同じ形状になっているので、磁極位置検出基板8を固定子鉄心1の端面に重ね合わせる際、両者の位置関係を簡単に正しい状態にすることができ、この結果、固定子鉄心1に対する磁極位置検出基板8の位置合わせに高い精度を持たせることができる。
According to this embodiment, since the planar shape of the magnetic pole
ここで、この実施形態でも、ホール素子などの磁極位置検出器9を、磁極位置検出基板8に対して位置精度良く実装するためには、従来技術と同じく、例えばホルダなどによる位置決めが用いられている。
Here, also in this embodiment, in order to mount the magnetic pole position detector 9 such as a Hall element on the magnetic pole
従って、この実施形態によれば、固定子鉄心1に対する磁極位置検出基板8の位置合わせに容易に高い精度を持たせ、これにより固定子鉄心1に対する磁極位置検出器9の位置合わせにも高い精度が得られることになり、この結果、永久磁石回転界磁形同期電動機を高精度で制御することができる。
Therefore, according to this embodiment, the magnetic pole
ところで、磁極位置検出基板8には、固定子鉄心1と固定子巻線2との絶縁を図るため、絶縁材料によるモールド処理を施す場合があるが、この場合、モールド形状の一部に固定子鉄心1の端面と係合し合うような形状をした部分を設けておくようにしてもよく、この場合、更に高精度の位置決めを容易に得ることができる。
By the way, in order to insulate the
また、ここで、固定子鉄心1と磁極位置検出基板8の双方にモールド処理を施す場合があれば、双方の嵌合部に、例えば凹凸の嵌合用突起を設けておくようにしてもよく、この場合も、更に容易に高精度の位置決めを得ることができる。
Further, here, if both the
一方、このように、磁極位置検出基板8や固定子鉄心1に位置合わせのための機構を設けられない場合は、固定子巻線2を施す際に使用する治具に位置合わせの機構を設ければ良い。
On the other hand, when a mechanism for alignment cannot be provided on the magnetic pole
この図1の実施形態によれば、磁極位置検出器9が固定子鉄心1の端面に極く近い位置に設置できるようになるので、回転子5が備えている永久磁石10の磁気により回転位置を検出することができ、この結果、別途、回転位置検出用のマグネット(永久磁石)を設けなくても済むので構成が簡単になり、また、この結果、図4で説明した従来技術と比較した場合、永久磁石10を短くすることができ、高価な部品である永久磁石10の使用量を抑え、コストダウンに寄与することができる。
According to the embodiment of FIG. 1, the magnetic pole position detector 9 can be installed at a position very close to the end face of the
ところで、以上に説明した実施形態では、磁極位置検出基板8が固定子鉄心1の3個の磁極部分にわたって1体になっているが、本発明の実施形態としては、磁極位置検出基板を各磁極部分毎に分け、図3に示すように、磁極位置検出基板8a、8b、8cとして設け、各々に磁極位置検出器9を搭載して回転位置が検出されるようにしてもよい。
By the way, in the embodiment described above, the magnetic pole
この実施形態によれば、3個の磁極位置検出器9が、それぞれ別の磁極位置検出基板8a、8b、8cに搭載されているので、固定子鉄心1の端面の任意の位置に磁極位置検出器9を配置させることができるようになり、この結果、固定子鉄心1の端面の形状・寸法が異なる機種にも取付け可能となり、取付け位置精度の向上と共に部品の共用化を図ることができる。
According to this embodiment, since the three magnetic pole position detectors 9 are mounted on different magnetic pole
1:固定子鉄心
2:固定子巻線
3:ハウジング
4:エンドブラケット
5:回転子
6:回転軸
7:軸受
8:磁極位置検出基板
9:磁極位置検出器
10:永久磁石(界磁用)
1: Stator core 2: Stator winding 3: Housing 4: End bracket 5: Rotor 6: Rotating shaft 7: Bearing 8: Magnetic pole position detection board 9: Magnetic pole position detector 10: Permanent magnet (for field)
Claims (5)
前記磁気センサが搭載された磁極位置検出基板を有し、
前記磁極位置検出基板は、固定子鉄心の磁極の位置に対応するとともに形状の一部が前記磁極と略同一の幅を有する突起部を有し、
前記磁気センサは前記突起部に固定されており、
前記磁極位置検出基板を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記突起部と前記磁極との幅を合わせて前記固定子鉄心の端面に配置させたことを特徴とする永久磁石形同期電動機。 A permanent magnet type synchronous motor system for rotation control by detecting the magnetic pole position of the rotor by the magnetic sensor,
A magnetic pole position detection board on which the magnetic sensor is mounted ;
The magnetic pole position detection board has a protrusion corresponding to the position of the magnetic pole of the stator core and having a part of the shape substantially the same width as the magnetic pole,
The magnetic sensor is fixed to the protrusion;
The magnetic pole position detection substrate is disposed on the end face of the stator core between the end face of the stator core and the stator winding so that the widths of the protrusion and the magnetic pole are matched. Magnet synchronous motor.
前記磁極位置検出基板は前記固定子巻線によって固定されることを特徴とする永久磁石形同期電動機。 The permanent magnet synchronous motor according to claim 1,
The permanent magnet type synchronous motor, wherein the magnetic pole position detection board is fixed by the stator winding .
前記磁気センサが、前記磁極位置検出基板に3個、搭載されていることを特徴とする永久磁石形同期電動機。 The permanent magnet synchronous motor according to claim 1,
A permanent magnet type synchronous motor, wherein three magnetic sensors are mounted on the magnetic pole position detection board.
磁極位置検出基板を3枚有し、
前記3枚の磁極位置検出基板は形状の一部が固定子鉄心の磁極と略同一の幅を有し、
前記磁気センサが、前記3枚の磁極位置検出基板のそれぞれに搭載されており、
前記3枚の磁極位置検出基板の各々を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記固定子鉄心の各々の磁極の位置に配置させたことを特徴とする永久磁石形同期電動機。 A permanent magnet type synchronous motor of a type that controls the rotation by detecting the magnetic pole position of the rotor by a magnetic sensor ,
3 magnetic pole position detection boards
The three magnetic pole position detection boards have a part of the shape substantially the same width as the magnetic poles of the stator core,
The magnetic sensor is mounted on each of the three magnetic pole position detection substrates,
Each of the three magnetic pole position detection substrates is disposed between the end face of the stator core and the stator winding at the position of each magnetic pole of the stator core. Electric motor.
前記磁気センサが固定子鉄心の磁極の位置に配されるように搭載された磁極位置検出基板を有し、A magnetic pole position detection board mounted so that the magnetic sensor is disposed at the magnetic pole position of the stator core;
前記磁極位置検出基板は前記固定子鉄心の端面の形状と略同一の平面形状を有しており、The magnetic pole position detection substrate has a planar shape substantially the same as the shape of the end face of the stator core,
前記磁極位置検出基板を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記固定子鉄心の端面と前記磁極位置検出基板との形状を合わせて、前記固定子鉄心の端面に配置させたことを特徴とする永久磁石形同期電動機。The magnetic pole position detection board is arranged between the end face of the stator core and the stator winding so that the shape of the end face of the stator core and the magnetic pole position detection board is matched to the end face of the stator core. A permanent magnet type synchronous motor characterized by that.
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