JP5289415B2 - Method for manufacturing synchronous motor - Google Patents

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Description

本発明は、2相の固定子巻線と、永久磁石から成る複数の磁極を有する回転子とを備えた同期電動機の製造方法に関する。 The present invention includes a stator winding of the two phases, relates to a manufacturing method of a synchronous motor having a rotor having a plurality of magnetic poles made of permanent magnets.

換気扇等の送風機用モータには、堅牢かつ駆動制御装置が不要で安価な単相誘導電動機が用いられている。送風機の分野では、単相誘導電動機の使用量は圧倒的多数のため、誘導電動機に特化した設備投資がなされ、通常、自動化生産が行われている。従来の自動化生産対応の誘導電動機は、例えば、省資源や銅損失の低減を目的として、「外輪部を形成する外輪ヨーク部5に複数の磁極片7からなる内輪磁極部10を嵌め込み固定子鉄心6を形成し、内輪磁極部10の一方の端面に突設され、絶縁用ウェッジ31の挿入用溝を側壁に設けたコイルガード16を含む絶縁樹脂を成形固着する。そして、回転子17を内輪磁極部10内に挿入し、回転子17にピン本体25を有して外側ポール24と内側ポール23とよりなる巻枠柱20からなる絶縁ガバー19を被せ、内側ポール23と内輪磁極部10中心との間にコイル26を巻回する。」ものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a blower motor such as a ventilation fan, a single-phase induction motor that is robust and does not require a drive control device and is inexpensive is used. In the field of blowers, since the amount of single-phase induction motors used is overwhelmingly large, capital investment specializing in induction motors is made, and automated production is usually performed. For example, a conventional induction motor for automated production is designed for the purpose of saving resources and reducing copper loss by “inserting an inner ring magnetic pole portion 10 composed of a plurality of magnetic pole pieces 7 into an outer ring yoke portion 5 that forms an outer ring portion”. 6, the insulating resin including the coil guard 16 protruding from one end face of the inner ring magnetic pole portion 10 and having the insertion groove of the insulating wedge 31 provided on the side wall is molded and fixed. Inserted into the magnetic pole portion 10, the rotor 17 has a pin main body 25 and is covered with an insulating governor 19 composed of a winding column 20 composed of an outer pole 24 and an inner pole 23, and the inner pole 23 and the center of the inner ring magnetic pole portion 10. The coil 26 is wound between the two. "(For example, see Patent Document 1).

また、近年、省エネや快適性への関心の高まりから、低風量運転や、低風量長時間連続(24時間対応)運転機能を備える製品が好まれている。その場合、送風量を可変とする必要がある。従来、送風量を連続的に可変する誘導電動機の電動機駆動装置は、例えば、「単相2巻線式誘導電動機150の主巻線152および始動巻線154は2相電源の第1の相電圧VP1および第2の相電圧VP2の両端に接続される。巻線152と154の間は共通巻線156によって接続される。2相電源は好ましい位相角で電動機150を駆動する。」ものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In recent years, due to the growing interest in energy saving and comfort, products with low airflow operation and low airflow long-time continuous (24-hour operation) functions are preferred. In that case, it is necessary to make the air flow variable. 2. Description of the Related Art Conventionally, an induction motor drive device for an induction motor that continuously varies the amount of air flow is, for example, “the main winding 152 and the start winding 154 of the single-phase two-winding induction motor 150 are the first phase voltage of the two-phase power Connected to both ends of VP1 and second phase voltage VP2. The windings 152 and 154 are connected by a common winding 156. A two-phase power source drives the motor 150 with a preferred phase angle. " (For example, refer to Patent Document 2).

また、例えば、「2相の固定子巻線(主巻線4aと補助巻線4b)を有するモータ4を、6石のインバータ回路3により、主巻線4aの電圧波形Vmを基準に、補助巻線4bの電圧波形Vaの電圧位相と、2相巻線の共通端子5cの電圧波形Vcの電圧位相と電圧波高値を各々自由に調整する。」ものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Also, for example, a motor 4 having a two-phase stator winding (main winding 4a and auxiliary winding 4b) is supplemented by a six-stone inverter circuit 3 with reference to the voltage waveform Vm of the main winding 4a. The voltage phase of the voltage waveform Va of the winding 4b, the voltage phase of the voltage waveform Vc of the common terminal 5c of the two-phase winding, and the voltage peak value can be freely adjusted, respectively. " 3).

特開平6−6959号公報(要約)JP 6-6959 A (summary) 特開平6−54585号公報(要約)JP-A-6-54585 (summary) 特開2005−184885号公報(要約)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-184885 (summary)

誘導電動機は、回転子に銅損が発生し、その損失を無くすことは原理上不可能である。一方、永久磁石により複数の磁極を有する回転子(以下、「マグネットロータ」ともいう)を用いた同期電動機では、回転子での銅損が原理上発生しないため、同期電動機(以下、「モータ」ともいう)単体での損失を低減することができる。
このため、誘導電動機の回転子を、マグネットロータとし、同期電動機として動作させることで、回転子の銅損を無くすことができる。但し、同期電動機は、原理上、固定子(以下、「ステータ」ともいう)が発生する回転磁界と回転子の磁極とが同期しないと連続的にトルクを発生しないため、回転子の状態にあわせ、回転磁界を制御する必要がある。
通常、送風機等に用いられる同期電動機では、回転子の磁極位置を検知する磁極位置検知センサ(以下、「センサ」ともいう)をモータ内に内蔵し、その信号をもとに回転磁界を制御する方法が用いられる。
In the induction motor, copper loss occurs in the rotor, and it is impossible in principle to eliminate the loss. On the other hand, in a synchronous motor using a rotor having a plurality of magnetic poles with permanent magnets (hereinafter also referred to as “magnet rotor”), copper loss in the rotor does not occur in principle, so a synchronous motor (hereinafter referred to as “motor”). (Also referred to as) a single loss can be reduced.
For this reason, the copper loss of a rotor can be eliminated by making the rotor of an induction motor operate as a synchronous rotor with a magnet rotor. However, a synchronous motor, in principle, does not generate torque continuously unless the rotating magnetic field generated by the stator (hereinafter also referred to as “stator”) and the magnetic pole of the rotor are synchronized. It is necessary to control the rotating magnetic field.
Usually, in a synchronous motor used for a blower or the like, a magnetic pole position detection sensor (hereinafter also referred to as “sensor”) for detecting the magnetic pole position of the rotor is built in the motor, and the rotating magnetic field is controlled based on the signal. The method is used.

しかしながら、例えば特許文献1に示されるような、銅量が少なく自動生産に適した電動機構造では、回転子と固定子とを組み合わせた状態で巻線を行うため、回転子が巻線及びその絶縁カバーに覆われてしまい、その近傍にセンサを取り付けることができない。センサを取り付けるためには、電動機の構造を変更するか又は手加工により生産する必要がある。電動機の構造を変更する場合は、新たな自動化生産設備が必要となり、また、手加工により生産する場合は、生産性が低く、加工費が著しく増加する。   However, for example, as shown in Patent Document 1, in an electric motor structure suitable for automatic production with a small amount of copper, winding is performed in a state where the rotor and the stator are combined. Covered with a cover, the sensor cannot be attached in the vicinity thereof. In order to mount the sensor, it is necessary to change the structure of the electric motor or to produce it by hand machining. When the structure of the electric motor is changed, a new automated production facility is required, and when it is produced by manual machining, the productivity is low and the machining cost is remarkably increased.

また、一般的な誘導電動機では、固定子のコイルエンドが大きいため、その近傍では漏れ磁束の発生量が大きく、固定子の端部に、センサを配置した場合、誤動作による信頼性低下の回避が課題となる。一般的には固定子の磁石の磁力を上げ、センサに入力される磁束密度を大きくする設計を行うが、その場合磁石の価格が著しく増加する。
また、コイルエンドを低減するように固定子の巻線に集中巻き方式を用いる方法もあるが、静音性を求められる送風機等に用いる誘導電動機では、この巻線方式をとることはできず、誘導電動機と同期電動機とを同一の生産ラインで製造することはできない。この場合、誘導電動機と同期電動機の双方の生産設備が必要となり、双方の生産量がアンバランスな場合、生産量の少ない方の電動機の生産設備費用の回収が難しくなる。
In addition, in general induction motors, the coil end of the stator is large, so the amount of leakage magnetic flux is large in the vicinity of the induction motor, and if a sensor is placed at the end of the stator, it is possible to avoid a decrease in reliability due to malfunction. It becomes a problem. In general, the magnetic force of the magnet of the stator is increased to increase the magnetic flux density inputted to the sensor. In this case, however, the price of the magnet is remarkably increased.
In addition, there is a method that uses a concentrated winding method for the stator winding so as to reduce the coil end, but this winding method cannot be used for induction motors used in blowers and the like that require quietness. An electric motor and a synchronous motor cannot be manufactured on the same production line. In this case, production facilities for both the induction motor and the synchronous motor are required, and when the production amounts of both are unbalanced, it becomes difficult to recover the production facility costs of the motor with the smaller production volume.

また、近年、住宅解体時産業廃棄物の処理に建築業者は苦労しており、リサイクル性能の高い換気扇用モータが好まれる。仮に前記センサを内蔵可能な構造が得られたとしても、前記センサは通常電子回路基板上にガリウム砒素やインジュームアンチモン等の化合物半導体を用いたセンサ素子を実装することで実現されるため、モータ内部にセンサが内蔵された場合、リサイクル時の分解・分類要素が増加し、リサイクル性を悪化させ、ひいては建築業者に好まれない。   In recent years, contractors have struggled to dispose of industrial waste when dismantling houses, and motors for ventilation fans with high recycling performance are preferred. Even if a structure capable of incorporating the sensor is obtained, the sensor is usually realized by mounting a sensor element using a compound semiconductor such as gallium arsenide or indium antimony on an electronic circuit board. When a sensor is built in, the disassembly / classification factor at the time of recycling increases, which deteriorates recyclability and is not preferred by contractors.

また、例えば特許文献2,3に示されるような、従来の2相誘導電動機の駆動装置では、上述した、回転子の状態にあわせ回転磁界を制御する機能が無いため、誘導電動機の回転子を、マグネットロータとし、同期電動機として駆動することは不可能である。また、一般的な同期電動機は、制御性が良い3相モータが用いられており、2相の同期電動機に対し低騒音かつ高効率で磁極位置検知センサレス運転をするための制御技術は開発されていなかった。このため3相モータを用いるためには、現状の2相モータと別の生産設備を必要とし、モータに生産設備費用を加えたトータルのコストが、大幅に大きくなる。特に現状大量に2相誘導電動機を生産し搭載している換気扇やポンプに対しては顕著である。   In addition, in the conventional two-phase induction motor driving device as shown in Patent Documents 2 and 3, for example, there is no function of controlling the rotating magnetic field in accordance with the state of the rotor. It is impossible to drive the magnet rotor as a synchronous motor. In addition, a general synchronous motor uses a three-phase motor with good controllability, and a control technology for low-noise and high-efficiency magnetic pole position detection sensorless operation has been developed for a two-phase synchronous motor. There wasn't. For this reason, in order to use a three-phase motor, a production facility different from the current two-phase motor is required, and the total cost of the motor plus the production facility cost is greatly increased. This is particularly true for ventilation fans and pumps that are currently producing and mounting two-phase induction motors in large quantities.

このように、2相誘導電動機の回転子を、永久磁石により複数の磁極を有する回転子とし、同期電動機として動作させる場合、回転子の磁極位置を検知するセンサ等を設けることなく、2相の同期電動機を動作させることができない、という問題点があった。   Thus, when the rotor of the two-phase induction motor is a rotor having a plurality of magnetic poles by permanent magnets and operated as a synchronous motor, the two-phase induction motor is not provided with a sensor or the like for detecting the magnetic pole position of the rotor. There was a problem that the synchronous motor could not be operated.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、銅量が少なく自動生産に適した同期電動機の製造方法を得ることを目的とする。
また、誘導電動機の自動化生産設備において生産することができる同期電動機の製造方法を得ることを目的とする
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a method of manufacturing a synchronous motor that has a small amount of copper and is suitable for automatic production.
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a synchronous motor that can be produced in an automated production facility for induction motors .

この発明に係る同期電動機の製造方法は、第1巻線と第2巻線とから成る2相の固定子巻線を有する固定子と、永久磁石により複数の磁極を有する回転子とを備え、前記回転子の磁極位置を検知する検出手段によらず同期運転するよう制御される、同期電動機の製造方法であって、前記回転子の着磁を行い複数の磁極を形成し、前記固定子のティースに前記回転子を挿入して、前記固定子と前記回転子と組み合わせ、その後、前記固定子のティースと前記固定子巻線との間の絶縁を行う絶縁カバーを、前記固定子のティースに挿入し、その後、前記固定子巻線の巻回がなされるものである。 A method of manufacturing a synchronous motor according to the present invention includes a stator having a two-phase stator winding composed of a first winding and a second winding, and a rotor having a plurality of magnetic poles by permanent magnets, A method of manufacturing a synchronous motor controlled to operate synchronously without detecting means for detecting the magnetic pole position of the rotor, wherein the rotor is magnetized to form a plurality of magnetic poles, and the stator The rotor is inserted into the teeth, the stator and the rotor are combined , and then an insulating cover that performs insulation between the stator teeth and the stator winding is provided with the stator teeth. After that, the stator winding is wound.

この発明は、銅量が少なく自動生産に適した同期電動機を得ることができる。
また、回転子の近傍に磁極位置を検知する検出手段を設けないため、誘導電動機の自動化生産設備において同期電動機を生産することができる。
According to the present invention, a synchronous motor having a small amount of copper and suitable for automatic production can be obtained.
Further, since no detection means for detecting the magnetic pole position is provided in the vicinity of the rotor, a synchronous motor can be produced in an automated production facility for induction motors.

実施の形態1に係るモータとモータ駆動制御装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a motor and a motor drive control device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るセンサレス制御手段の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of sensorless control means according to the first embodiment. 実施の形態1に係るモータのステータ及びロータの構造図である。3 is a structural diagram of a stator and a rotor of the motor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る換気扇の断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of the ventilation fan which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係るモータとモータ駆動制御装置の回路図である。6 is a circuit diagram of a motor and a motor drive control device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係るステータの構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the stator which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態5に係る空気調和機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 5. FIG. 実施の形態6に係る冷蔵庫の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the refrigerator which concerns on Embodiment 6. FIG.

実施の形態1.
図1は実施の形態1に係るモータとモータ駆動制御装置の回路図である。図1において、モータ駆動制御装置は、整流回路2と、インバータ回路5と、センサレス制御手段10と、電流検出手段11とにより構成され、商用電源1から供給される電力により駆動される2相同期電動機(以下、「モータ」という)7の運転を制御するものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor and a motor drive control device according to the first embodiment. In FIG. 1, the motor drive control device is composed of a rectifier circuit 2, an inverter circuit 5, a sensorless control means 10, and a current detection means 11, and is driven by electric power supplied from a commercial power supply 1. The operation of an electric motor (hereinafter referred to as “motor”) 7 is controlled.

商用電源1は、日本の一般家庭の場合、100V50Hz又は60Hzの単相交流が一般的に使用されている。また、業務用や海外では200V以上の単相交流が使われることがある。   As for the commercial power source 1, 100 V 50 Hz or 60 Hz single-phase alternating current is generally used in a general Japanese home. Moreover, a single-phase alternating current of 200 V or more may be used for business use or overseas.

整流回路2は、全波整流回路となっており、商用電源1の交流電圧を直流電圧に変換する。例えば、商用電源1がAC100VではDC140Vへ変換する。この整流回路2は、4個の整流ダイオード3a〜3dをブリッジ接続して構成される。更に、電解コンデンサ4により平滑している。   The rectifier circuit 2 is a full-wave rectifier circuit, and converts the AC voltage of the commercial power supply 1 into a DC voltage. For example, when the commercial power source 1 is AC100V, it is converted to DC140V. This rectifier circuit 2 is configured by bridge-connecting four rectifier diodes 3a to 3d. Furthermore, it is smoothed by the electrolytic capacitor 4.

インバータ回路5は、整流回路2で整流された直流電圧出力が入力され、後述するセンサレス制御手段10の動作によりPWM制御を行い、入力された直流電圧を任意電圧、任意周波数の3相交流に変換する。このインバータ回路5は、例えばFET等のスイッチング素子6a〜6fを各々ブリッジ接続して構成される。また、各々のスイッチング素子6a〜6fには並列に逆電流方向に高速ダイオードが内蔵されている。この内蔵されている高速ダイオードはスイッチング素子6a〜6fがオフしたとき還流電流を流す働きをする。さらに、インバータ回路5には、スイッチング素子6の各アームの電流を電圧に変換するシャント抵抗12が設けられている。   The inverter circuit 5 receives the DC voltage output rectified by the rectifier circuit 2, performs PWM control by the operation of the sensorless control means 10 described later, and converts the input DC voltage into a three-phase AC of an arbitrary voltage and an arbitrary frequency. To do. The inverter circuit 5 is configured by bridge-connecting switching elements 6a to 6f such as FETs, for example. Each switching element 6a to 6f includes a high-speed diode in parallel in the reverse current direction. The built-in high-speed diode functions to flow a reflux current when the switching elements 6a to 6f are turned off. Furthermore, the inverter circuit 5 is provided with a shunt resistor 12 that converts the current of each arm of the switching element 6 into a voltage.

モータ7は、16スロット4極の2相同期電動機(ブラシレスDCモータ:BLDCM)であり、換気扇100(後述)を駆動する。このモータ7は、第1巻線である主巻線8aと、第2巻線である補助巻線8bとを有し、主巻線8a及び補助巻線8b(以下、区別しないときは単に「巻線8」という)の、一方の端子が共通端子となる2相巻線を有する固定子(図示せず)と、永久磁石から成る複数の磁極を有する回転子であるマグネットロータ9とからなる。また、主巻線8aと補助巻線8bは位相90度異なる機械的位置に配置されている。また、モータ7は主巻線端子Mと補助巻線端子Sと各々の巻線8の共通端子Cを有している。モータ7の各端子は、それぞれインバータ回路5の出力端子に接続されている。   The motor 7 is a 16-slot 4-pole two-phase synchronous motor (brushless DC motor: BLDCM), and drives a ventilation fan 100 (described later). The motor 7 has a main winding 8a that is a first winding and an auxiliary winding 8b that is a second winding. The main winding 8a and the auxiliary winding 8b (hereinafter referred to as “ A stator (not shown) having a two-phase winding whose one terminal is a common terminal, and a magnet rotor 9 which is a rotor having a plurality of magnetic poles made of permanent magnets. . The main winding 8a and the auxiliary winding 8b are arranged at mechanical positions that are 90 degrees out of phase. The motor 7 has a main winding terminal M, an auxiliary winding terminal S, and a common terminal C for each winding 8. Each terminal of the motor 7 is connected to the output terminal of the inverter circuit 5.

電流検出手段11は、インバータ回路5のシャント抵抗12a,12b,12cにより電圧に変換したインバータ回路5の各アームの電流を、増幅・レベルシフトを行いセンサレス制御手段10に各アーム電流を出力するものである。   The current detection means 11 amplifies and level shifts the current of each arm of the inverter circuit 5 converted into a voltage by the shunt resistors 12a, 12b and 12c of the inverter circuit 5, and outputs each arm current to the sensorless control means 10. It is.

センサレス制御手段10は、電流検出手段11から得られる各アーム電流から、インバータ回路5のスイッチング素子6のスイッチング時間を決定することでPWM(パルス幅変調:Pulse Width Modulation)を行い、モータ7の各巻線8に電圧を印加し、巻線8の巻線電流を制御することで、マグネットロータ9に同期した回転磁界を発生し、モータ7を駆動制御する。   The sensorless control means 10 performs PWM (Pulse Width Modulation) by determining the switching time of the switching element 6 of the inverter circuit 5 from each arm current obtained from the current detection means 11, and performs each winding of the motor 7. By applying a voltage to the line 8 and controlling the winding current of the winding 8, a rotating magnetic field synchronized with the magnet rotor 9 is generated, and the motor 7 is driven and controlled.

図2は実施の形態1に係るセンサレス制御手段の構成を示すブロック図である。図2において、センサレス制御手段10は、電流座標変換部20と、電流制御部21と、電圧座標変換部22と、すべり補償部25と、速度制御器26と、θe演算部27と、PWM信号発生手段33とにより構成されている。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the sensorless control means according to the first embodiment. In FIG. 2, the sensorless control means 10 includes a current coordinate conversion unit 20, a current control unit 21, a voltage coordinate conversion unit 22, a slip compensation unit 25, a speed controller 26, a θe calculation unit 27, and a PWM signal. And generating means 33.

電流座標変換部20は、電流検出手段11から入力された各アーム電流を二相静止座標上のαβ軸電流へ変換するαβ軸電流変換部23と、このαβ軸電流をdq軸電流idqに変換するdq軸電流変換部24とにより構成されており、電流検出手段11から入力された電流を励磁電流成分であるd軸電流(id)とトルク電流成分であるq軸電流(iq)とに変換する。   The current coordinate conversion unit 20 converts each arm current input from the current detection means 11 into an αβ axis current conversion unit 23 that converts the αβ axis current into two-phase stationary coordinates, and converts the αβ axis current into a dq axis current idq. The dq-axis current conversion unit 24 converts the current input from the current detection means 11 into a d-axis current (id) that is an excitation current component and a q-axis current (iq) that is a torque current component. To do.

すべり補償部25は、電流座標変換部20から入力されたdq軸電流idqのトルク電流成分(iq)に基づき、速度指令値(後述)の角速度を補償する補償量ωdを演算して速度制御器26へ入力する。   The slip compensator 25 calculates a compensation amount ωd for compensating an angular velocity of a speed command value (described later) based on the torque current component (iq) of the dq axis current idq input from the current coordinate converter 20 to calculate a speed controller. 26.

速度制御器26は、すべり補償部25から入力された補償量ωdを用いて、外部から与えられる目標の角速度値である速度指令値ωrefを補償し、補償された後の速度指令値である一次角速度ω1を演算する。   The speed controller 26 compensates the speed command value ωref, which is a target angular speed value given from the outside, using the compensation amount ωd input from the slip compensation unit 25, and is a primary speed command value after compensation. The angular velocity ω1 is calculated.

θe演算部27は、一次角速度ω1を積分して位相角θeを求める。この位相角θeは、dq軸電流変換部24及びαβ軸電圧指令変換部31の座標変換に用いられる。   The θe calculator 27 integrates the primary angular velocity ω1 to obtain the phase angle θe. This phase angle θe is used for coordinate conversion of the dq axis current converter 24 and the αβ axis voltage command converter 31.

電流制御部21は、電流誤差演算部28と、ローパスフィルタ29と、電流制御器30とで構成されいる。電流誤差演算部28は、外部から与えられるd軸電流指令値id*と、電流検出手段11から入力されたdq軸電流idqの励磁電流成分(id)との誤差を演算して電流誤差ierrを電流制御器30へ入力する。ローパスフィルタ29は、電流検出手段11から入力されたdq軸電流idqの高周波成分を除去して、フィルタ通過後のdq軸電流idqであるフィルタ通過値idq_filを電流制御器30へ入力する。電流制御器30は、外部から与えられるd軸電流指令値id*と、すべり補償部25から得られた補償量ωdと、電流誤差演算部28から得られた電流誤差ierrと、ローパスフィルタ29から得られたフィルタ通過値idq_filとから、モータ7を駆動するための出力電圧指令値であるdq軸電圧指令Vdqを演算する。   The current control unit 21 includes a current error calculation unit 28, a low pass filter 29, and a current controller 30. The current error calculation unit 28 calculates the error between the d-axis current command value id * given from the outside and the excitation current component (id) of the dq-axis current idq input from the current detection means 11 to calculate the current error ierr. Input to the current controller 30. The low-pass filter 29 removes the high frequency component of the dq-axis current idq input from the current detection unit 11 and inputs the filter pass value idq_fil which is the dq-axis current idq after passing through the filter to the current controller 30. The current controller 30 includes an externally supplied d-axis current command value id *, a compensation amount ωd obtained from the slip compensation unit 25, a current error ierr obtained from the current error calculation unit 28, and a low-pass filter 29. From the obtained filter passing value idq_fil, a dq axis voltage command Vdq which is an output voltage command value for driving the motor 7 is calculated.

電圧座標変換部22は、θe演算部27から得られた位相角θeを用いて、dq軸電圧指令Vdqを2相電圧指令値であるαβ軸電圧指令Vαβに変換するαβ軸電圧指令変換部31と、αβ軸電圧指令VαβをMCS軸電圧指令に変換するMCS軸電圧指令変換部32とで構成される。   The voltage coordinate converter 22 uses the phase angle θe obtained from the θe calculator 27 to convert the dq axis voltage command Vdq into an αβ axis voltage command Vαβ that is a two-phase voltage command value. And an MCS axis voltage command conversion unit 32 that converts the αβ axis voltage command Vαβ into an MCS axis voltage command.

PWM信号発生手段33は、電圧座標変換部22のMCS軸電圧指令から、インバータ回路5の各スイッチング素子6a〜6fのスイッチング信号Mp,Cp,Sp、Mn,Cn,Snを発生する。   The PWM signal generation means 33 generates switching signals Mp, Cp, Sp, Mn, Cn, and Sn for the switching elements 6 a to 6 f of the inverter circuit 5 from the MCS axis voltage command of the voltage coordinate conversion unit 22.

このような構成による本実施の形態1におけるモータ駆動制御装置の動作を図1及び図2を用いて次に説明する。図1において、電流検出手段11は、インバータ回路5のシャント抵抗12a,12b,12cにより検出された各アームのシャント電流を増幅・レベルシフトを行い、シャント電流iMs,iCs,iSsとしてセンサレス制御手段10へ入力する。このシャント電流iMs,iCs,iSsを用いて、センサレス制御手段10は、モータ7を駆動するためにインバータ回路5が出力する電圧を演算により求め、インバータ回路5内のスイッチング素子をオン・オフ制御するためのPWM信号を出力する。   Next, the operation of the motor drive control apparatus according to the first embodiment having such a configuration will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a current detection unit 11 amplifies and level shifts the shunt current of each arm detected by the shunt resistors 12a, 12b, and 12c of the inverter circuit 5, and performs sensorless control unit 10 as shunt currents iMs, iCs, and iSs. To enter. Using the shunt currents iMs, iCs, and iSs, the sensorless control means 10 obtains a voltage output from the inverter circuit 5 to drive the motor 7 by calculation, and controls the switching elements in the inverter circuit 5 on / off. Output a PWM signal.

センサレス制御手段10は、以下に説明する動作にてPWM信号を出力する。図2において、電流座標変換部20は、電流検出手段11により検出されたシャント電流を、αβ軸電流変換部23により、巻線電流iM,iSに変換した後、二相静止座標上のαβ軸電流へ変換する。次に、このαβ軸電流を、dq軸電流変換部24により、θe演算部27から得られる位相角θeを用いてdq軸電流idqに変換し、すべり補償部25、電流誤差演算部28及びローパスフィルタ29へ入力する。   The sensorless control means 10 outputs a PWM signal by the operation described below. In FIG. 2, the current coordinate conversion unit 20 converts the shunt current detected by the current detection unit 11 into the winding currents iM and iS by the αβ axis current conversion unit 23, and then the αβ axis on the two-phase stationary coordinates. Convert to current. Next, the αβ-axis current is converted into a dq-axis current idq by the dq-axis current conversion unit 24 using the phase angle θe obtained from the θe calculation unit 27, and the slip compensation unit 25, the current error calculation unit 28, and the low-pass Input to the filter 29.

すべり補償部25は、入力されたdq軸電流idqのトルク電流成分(iq)に基づき、速度指令値の角速度を補償する補償量ωdを演算して速度制御器26へ入力する。速度制御器26では、速度指令値ωrefと補償量ωdとの差分を取り、一次周波数ω1を求め、θe演算部27と、電流制御器30へ入力する。
一方、電流誤差演算部28は、外部から与えられるd軸電流指令値id*と、電流検出手段11から入力されたdq軸電流idqの励磁電流成分(id)との誤差を演算して電流誤差ierrを電流制御器30へ入力する。ローパスフィルタ29は、電流検出手段11から入力されたdq軸電流idqの高周波成分を除去して、フィルタ通過後のdq軸電流idqであるフィルタ通過値idq_filを電流制御器30へ入力する。
The slip compensator 25 calculates a compensation amount ωd for compensating the angular velocity of the speed command value based on the torque current component (iq) of the input dq-axis current idq and inputs it to the speed controller 26. The speed controller 26 calculates the primary frequency ω1 by taking the difference between the speed command value ωref and the compensation amount ωd and inputs the primary frequency ω1 to the θe calculator 27 and the current controller 30.
On the other hand, the current error calculation unit 28 calculates the error between the d-axis current command value id * given from the outside and the excitation current component (id) of the dq-axis current idq input from the current detection means 11 to calculate the current error. ierr is input to the current controller 30. The low-pass filter 29 removes the high frequency component of the dq-axis current idq input from the current detection unit 11 and inputs the filter pass value idq_fil which is the dq-axis current idq after passing through the filter to the current controller 30.

電流制御器30は、外部から与えられるd軸電流指令値id*と、すべり補償部25から得られた補償量ωdと、電流誤差演算部28から得られた電流誤差ierrと、ローパスフィルタ29から得られたフィルタ通過値idq_filとから、モータ7を駆動するためのdq軸電圧指令Vdqを演算する。
次に、電圧座標変換部22は、αβ軸電圧指令変換部31により、dq軸電圧指令Vdqをθe演算部27から得られた位相角θeを用いて、αβ軸電圧指令Vαβに変換するする。次に、このαβ軸電圧指令Vαβを、MCS軸電圧指令変換部32により、MCS軸電圧指令に変換してPWM信号発生手段33へ入力する。
The current controller 30 includes an externally supplied d-axis current command value id *, a compensation amount ωd obtained from the slip compensation unit 25, a current error ierr obtained from the current error calculation unit 28, and a low-pass filter 29. A dq axis voltage command Vdq for driving the motor 7 is calculated from the obtained filter passage value idq_fil.
Next, the voltage coordinate conversion unit 22 converts the dq axis voltage command Vdq into the αβ axis voltage command Vαβ by using the phase angle θe obtained from the θe calculation unit 27 by the αβ axis voltage command conversion unit 31. Next, the αβ-axis voltage command Vαβ is converted into an MCS-axis voltage command by the MCS-axis voltage command conversion unit 32 and input to the PWM signal generating means 33.

PWM信号発生手段33は、電圧座標変換部22のMCS軸電圧指令から、PWM信号として、インバータ回路5の各スイッチング素子6a〜6fのスイッチング信号Mp,Cp,Sp、Mn,Cn,Snを発生する。このPWM信号を基にインバータ回路5内のスイッチング素子6a〜6fがオン・オフ動作し、整流回路2の直流電圧が3相交流に変換されモータ7に印加される。尚、PWM信号における添え字の「p」は上アームスイッチング素子用であることを示し、添え字の「n」は下アームスイッチング素子用であることを示す。また、M,S,Cは、モータ7が接続される端子に対応するスイッチング素子であることを示している。即ち、スイッチング信号「Mp」はスイッチング素子6aの駆動信号である。   The PWM signal generation means 33 generates the switching signals Mp, Cp, Sp, Mn, Cn, Sn of the switching elements 6a to 6f of the inverter circuit 5 as PWM signals from the MCS axis voltage command of the voltage coordinate conversion unit 22. . Based on this PWM signal, the switching elements 6 a to 6 f in the inverter circuit 5 are turned on and off, and the DC voltage of the rectifier circuit 2 is converted into three-phase AC and applied to the motor 7. The subscript “p” in the PWM signal indicates that it is for the upper arm switching element, and the subscript “n” indicates that it is for the lower arm switching element. M, S, and C indicate switching elements corresponding to terminals to which the motor 7 is connected. That is, the switching signal “Mp” is a driving signal for the switching element 6a.

以上のような動作により、インバータ回路5のシャント電流を用いて、モータ2相電流iM,iSを求め、さらにそれから、トルク電流成分iq、励磁電流成分idを求め、インバータ回路5のスイッチング素子6a〜6fをPWM制御することにより、ロータ磁極位置センサ信号を用いず、モータ7の制御を可能ならしめることができる。
次に、上記のようなモータ駆動制御装置により駆動され、回転子と固定子とを組み合わせた状態で巻線を行う自動生産に適したモータ7の構造について、図3を用いて説明する。
By the operation as described above, the motor two-phase currents iM and iS are obtained using the shunt current of the inverter circuit 5, and further, the torque current component iq and the excitation current component id are obtained, and the switching elements 6a to 6 of the inverter circuit 5 are obtained. By performing PWM control on 6f, the motor 7 can be controlled without using the rotor magnetic pole position sensor signal.
Next, the structure of the motor 7 driven by the motor drive control device as described above and suitable for automatic production in which winding is performed in a state where the rotor and the stator are combined will be described with reference to FIG.

図3は実施の形態1に係るモータのステータ及びロータの構造図である。図3(a)はコイル巻線前のステータ及びロータの各部品を示し、図3(b)はコイル巻線後のステータ及びロータの各部品を示している。
図3(a)において、絶縁カバー40は、16スロットのティース43と、巻線8(図示せず)との間の絶縁を行うカバーである。マグネットロータ9は、4極の極異方配向プラスチックマグネットを用いたバックヨークなしロータである。このマグネットロータ9は、ロータシャフト91を一体成型で形成し、その後着磁を行ったものであり、マグネットロータ9とロータシャフト91とにより、ロータシャフトASSY45を構成する。
FIG. 3 is a structural diagram of the stator and rotor of the motor according to the first embodiment. 3A shows the stator and rotor components before coil winding, and FIG. 3B shows the stator and rotor components after coil winding.
In FIG. 3A, an insulating cover 40 is a cover that insulates between the 16-slot teeth 43 and the winding 8 (not shown). The magnet rotor 9 is a rotor without a back yoke using a four-pole polar anisotropic plastic magnet. This magnet rotor 9 is formed by integrally forming a rotor shaft 91 and then magnetizing it. The magnet rotor 9 and the rotor shaft 91 constitute a rotor shaft ASSY 45.

図3(b)において、コイル巻線後のステータティース44は、ティース43にロータシャフトASSY45を挿入し、その後、絶縁カバー40を挿入し、その後、巻線8(マグネットワイヤー)を巻回したものである。このコイル巻線後のステータティース44に、ステータコアバック46を組み合わせることで、磁路が形成され、ステータ及びロータが完成する。このステータ50及びロータシャフトASSY45にベアリング48(図4参照)とモータフレーム47(図4参照)とを組み合わせることで、モータ7を構成する。   In FIG. 3B, the stator teeth 44 after coil winding are obtained by inserting the rotor shaft ASSY 45 into the teeth 43, then inserting the insulating cover 40, and then winding the winding 8 (magnet wire). It is. By combining the stator core 44 after the coil winding with the stator core back 46, a magnetic path is formed, and the stator and the rotor are completed. The motor 7 is configured by combining the stator 50 and the rotor shaft ASSY 45 with a bearing 48 (see FIG. 4) and a motor frame 47 (see FIG. 4).

このように、回転子と固定子とを組み合わせた状態で巻線の巻回を行うため、銅量が少なく自動生産に適したモータの構造が得られ、上述したモータ駆動制御装置により駆動することにより、回転子の磁極位置を検知するセンサ等を設けない構成とすることが可能となる。次に、このモータ7により駆動される換気扇の構成について図4により説明する。   Thus, since the winding is performed in a state where the rotor and the stator are combined, a motor structure with a small amount of copper and suitable for automatic production is obtained, and driven by the motor drive control device described above. Thus, a configuration in which a sensor or the like for detecting the magnetic pole position of the rotor is not provided can be provided. Next, the structure of the ventilation fan driven by the motor 7 will be described with reference to FIG.

図4は実施の形態1に係る換気扇の断面を模式的に示した図である。図4において、換気扇100は、モータ7と、金属筐体101、シロッコファン102、換気扇グリル103と、金属製の電気品BOX104とにより構成される。この換気扇100は、天井壁200に取り付けられる。また、シロッコファン102には、モータ7のロータシャフト91が接続され、モータ7により回転駆動される。尚、電気品BOX104は、ウレタン等の樹脂で防湿加工され、モータ駆動制御装置の電子回路が内蔵される。これにより、換気扇100が浴室等の湿度の高い環境に設置することが可能である。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of the ventilation fan according to the first embodiment. In FIG. 4, the ventilation fan 100 includes a motor 7, a metal casing 101, a sirocco fan 102, a ventilation fan grill 103, and a metal electrical product BOX 104. The ventilation fan 100 is attached to the ceiling wall 200. Further, the rotor shaft 91 of the motor 7 is connected to the sirocco fan 102 and is driven to rotate by the motor 7. The electrical product BOX 104 is moisture-proofed with a resin such as urethane, and incorporates an electronic circuit of a motor drive control device. Thereby, the ventilation fan 100 can be installed in a high humidity environment such as a bathroom.

このように、上述したモータ駆動制御装置により駆動するモータ7によりシロッコファン102を回転駆動する構成とすることにより、従来の製造設備において製造された2相誘導電動機と同一のステータ構造に対し、ロータの入れ替えにより同期電動機を実現可能なため、モータフレーム47についても共通化し標準化可能である。そのためモータフレーム47の製造設備については新たな投資の必要が無く、モータ7の製造コストを低減することが可能である。さらには、このモータ7を用いた換気扇200の取り付け構造も、従来の誘導電動機を用いたものと全く同一のものを用いることができ、取り付け構造部品の追加等が不要で、安価に省エネ性の高い同期電動機を用いた製品を製造することが可能となる。   Thus, by adopting a configuration in which the sirocco fan 102 is rotationally driven by the motor 7 driven by the motor drive control device described above, the rotor is compared with the same stator structure as the two-phase induction motor manufactured in the conventional manufacturing equipment. Since the synchronous motor can be realized by exchanging the motor frame 47, the motor frame 47 can be shared and standardized. Therefore, there is no need for a new investment for the manufacturing equipment of the motor frame 47, and the manufacturing cost of the motor 7 can be reduced. Furthermore, the mounting structure of the ventilation fan 200 using the motor 7 can be the same as that using a conventional induction motor, and there is no need for additional mounting structure parts, which is inexpensive and energy-saving. A product using a high synchronous motor can be manufactured.

以上のように本実施の形態1においては、モータ7の巻線8に流れる電流に基づき、インバータ回路5をPWM制御して、モータ7を同期運転させることにより、回転子の磁極位置を検知するセンサ等を設けることなく、2相の同期電動機であるモータ7を動作させることができる。   As described above, in the first embodiment, based on the current flowing through the winding 8 of the motor 7, the inverter circuit 5 is PWM-controlled and the motor 7 is synchronously operated to detect the magnetic pole position of the rotor. The motor 7 that is a two-phase synchronous motor can be operated without providing a sensor or the like.

また、回転子の磁極位置を検知するセンサ等を設けることなく、2相の同期電動機であるモータ7を動作させることができるので、設備投資回収の終わった2相の誘導電動機の自動化生産設備において、誘導電動機の回転子を、マグネットロータとすることで、同期電動機を生産することができ、誘導電動機と同時に生産を行うことができる極めて生産性の高い同期電動機を得ることができる。   In addition, since the motor 7 which is a two-phase synchronous motor can be operated without providing a sensor or the like for detecting the magnetic pole position of the rotor, in the automated production facility for a two-phase induction motor whose capital investment has been recovered. By using the rotor of the induction motor as a magnet rotor, a synchronous motor can be produced, and a synchronous motor with extremely high productivity that can be produced simultaneously with the induction motor can be obtained.

また、回転子の磁極位置を検知するセンサ等を設ける必要がないので、リサイクル時の分解・分類要素が減少し、リサイクル性を向上させることができる。   Further, since there is no need to provide a sensor or the like for detecting the magnetic pole position of the rotor, disassembly / classification factors during recycling are reduced, and recyclability can be improved.

また、回転子の磁極位置を検知するセンサ等を設ける必要がないので、換気扇100を浴室等の湿度の高い環境に設置する場合であっても、センサ回路等の防湿加工を別途行う必要がない。さらに、マグネットロータ9以外は従来の誘導電動機と同じ製造設備にて製造可能となり、高湿度環境の換気扇にも適用可能なモータ及びその駆動制御装置が得られる。   Further, since it is not necessary to provide a sensor or the like for detecting the magnetic pole position of the rotor, it is not necessary to separately perform moisture-proof processing such as a sensor circuit even when the ventilation fan 100 is installed in a humid environment such as a bathroom. . Further, the motor other than the magnet rotor 9 can be manufactured by the same manufacturing equipment as the conventional induction motor, and a motor and its drive control apparatus applicable to a high-humidity ventilation fan can be obtained.

また、回転子の磁極位置を検知するセンサ等は、通常、電子回路基板上にガリウム砒素やインジュームアンチモン等の化合物半導体を用いたセンサ素子を実装することで実現される。本実施の形態のように、回転子の磁極位置を検知するセンサ等を設けない構成とすることにより、リサイクル時の分解・分類要素が低減し、換気扇及びモータとしてのリサイクル性が向上する。   A sensor or the like for detecting the magnetic pole position of the rotor is usually realized by mounting a sensor element using a compound semiconductor such as gallium arsenide or indium antimony on an electronic circuit board. By adopting a configuration in which a sensor or the like for detecting the magnetic pole position of the rotor is not provided as in this embodiment, disassembly / classification elements during recycling are reduced, and recyclability as a ventilation fan and a motor is improved.

実施の形態2.
本実施の形態2におけるモータ駆動制御装置は、整流回路2の構成を倍電圧整流回路としたものである。尚、モータ7の構成は上記実施の形態と同様である。
Embodiment 2. FIG.
In the motor drive control device according to the second embodiment, the configuration of the rectifier circuit 2 is a voltage doubler rectifier circuit. The configuration of the motor 7 is the same as that in the above embodiment.

図5は実施の形態2に係るモータとモータ駆動制御装置の回路図である。図5において、モータ駆動制御装置は、整流回路2と、インバータ回路5と、電流検出手段11と、電圧検出手段13と、センサレス制御・中点電圧制御手段14とにより構成され、商用電源1から供給される電力により駆動されるモータ7の運転を制御するものである。   FIG. 5 is a circuit diagram of a motor and a motor drive control device according to the second embodiment. In FIG. 5, the motor drive control device includes a rectifier circuit 2, an inverter circuit 5, a current detection means 11, a voltage detection means 13, and a sensorless control / midpoint voltage control means 14. The operation of the motor 7 driven by the supplied power is controlled.

本実施の形態における整流回路2は、倍電圧整流回路となっており、商用電源1の交流電圧を直流電圧に変換する。例えば、AC100VではDC280Vへ変換する。この整流回路2は、2個の整流ダイオード3a,3bを接続して構成される。更に、電解コンデンサ4a,4bにより平滑している。   The rectifier circuit 2 in the present embodiment is a voltage doubler rectifier circuit, and converts the AC voltage of the commercial power source 1 into a DC voltage. For example, AC100V converts to DC280V. The rectifier circuit 2 is configured by connecting two rectifier diodes 3a and 3b. Furthermore, it is smoothed by the electrolytic capacitors 4a and 4b.

インバータ回路5は、整流回路2で整流された直流電圧出力が入力され、後述するセンサレス制御手段の動作によりPWM制御を行い、入力された直流電圧を任意電圧、任意周波数の3相交流に変換する。このインバータ回路5は、例えばFET等のスイッチング素子6a〜6dを各々ブリッジ接続して構成される。また、各々のスイッチング素子6a〜6dには並列に逆電流方向に高速ダイオードが内蔵されている。この内蔵されている高速ダイオードはスイッチング素子6a〜6dがオフしたとき還流電流を流す働きをする。さらに、インバータ回路5には、スイッチング素子6の各アームの電流を電圧に変換するシャント抵抗12が設けられている。   The inverter circuit 5 receives the DC voltage output rectified by the rectifier circuit 2, performs PWM control by the operation of a sensorless control means described later, and converts the input DC voltage into a three-phase AC having an arbitrary voltage and an arbitrary frequency. . The inverter circuit 5 is configured by bridge-connecting switching elements 6a to 6d such as FETs. Each switching element 6a to 6d includes a high-speed diode in parallel in the reverse current direction. The built-in high-speed diode functions to flow a reflux current when the switching elements 6a to 6d are turned off. Furthermore, the inverter circuit 5 is provided with a shunt resistor 12 that converts the current of each arm of the switching element 6 into a voltage.

電流検出手段11は、インバータ回路5のシャント抵抗12a,12bが電圧に変換したインバータ回路5の各アームの電流を、増幅・レベルシフトを行いセンサレス制御・中点電圧制御手段14に各アーム電流を出力するものである。   The current detection means 11 amplifies and level-shifts the current of each arm of the inverter circuit 5 converted into a voltage by the shunt resistors 12a and 12b of the inverter circuit 5, and sends each arm current to the sensorless control / midpoint voltage control means 14. Output.

電圧検出手段13は、電解コンデンサ4a,4bの中点の電圧のレベルシフトを行いセンサレス制御・中点電圧制御手段14へ出力するものである。   The voltage detection means 13 shifts the level of the midpoint voltage of the electrolytic capacitors 4a, 4b and outputs it to the sensorless control / midpoint voltage control means 14.

センサレス制御・中点電圧制御手段14は、電流検出手段11から得られるモータアーム電流から、インバータ回路5のスイッチング素子6のスイッチング時間を決定することでPWM(パルス幅変調:Pulse Width Modulation)を行い、モータ7の各巻線8に電圧を印加し、巻線8の巻線電流を制御することで、マグネットロータ9に同期した回転磁界を発生し、モータ7を駆動制御する。
また、センサレス制御・中点電圧制御手段14は、電圧検出手段13から得られる電解コンデンサ4a,4b間の中点の電圧が、バランスして全体の1/2となるよう制御を行う。具体的には中点電位がバランスするよう、M相及びS相の電流バランスをスイッチング素子6a〜6dのPWM制御することで制御する。
The sensorless control / middle point voltage control means 14 performs PWM (Pulse Width Modulation) by determining the switching time of the switching element 6 of the inverter circuit 5 from the motor arm current obtained from the current detection means 11. By applying a voltage to each winding 8 of the motor 7 and controlling the winding current of the winding 8, a rotating magnetic field synchronized with the magnet rotor 9 is generated and the motor 7 is driven and controlled.
Further, the sensorless control / midpoint voltage control means 14 performs control so that the voltage at the midpoint between the electrolytic capacitors 4a and 4b obtained from the voltage detection means 13 is balanced and becomes 1/2 of the whole. Specifically, the M-phase and S-phase current balance is controlled by PWM control of the switching elements 6a to 6d so that the midpoint potential is balanced.

尚、本実施の形態2における、その他の構成及び動作は上記実施の形態1と同様である(図2〜図4参照)。   In addition, the other structure and operation | movement in this Embodiment 2 are the same as that of the said Embodiment 1 (refer FIGS. 2-4).

以上のように本実施の形態2においては、上記実施の形態1の効果に加え、整流回路2に倍電圧整流回路を用いたので、上記実施の形態1の構成に比べてモータ7の巻線8間に与えられる電圧を高めることができ、同一軸出力で比較した場合、モータの誘起電圧定数を上記実施の形態1の構成に対し高めることができる。
これにより同一負荷点における、モータ7に流れる巻線電流を低減することができ、巻線8における銅損及びインバータ回路5のスイッチング素子6の導通損失を低減することが可能となり、高効率なモータ及びモータ駆動制御装置が得られる。
As described above, in the second embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, since the voltage doubler rectifier circuit is used for the rectifier circuit 2, the winding of the motor 7 is compared with the configuration of the first embodiment. 8 can be increased, and the induced voltage constant of the motor can be increased with respect to the configuration of the first embodiment when compared at the same axis output.
As a result, the winding current flowing through the motor 7 at the same load point can be reduced, and the copper loss in the winding 8 and the conduction loss of the switching element 6 of the inverter circuit 5 can be reduced. And a motor drive control device is obtained.

また、インバータ回路5のスイッチング素子6の個数を実施の形態1の6個から4個に低減したので、実施の形態1に比べさらに低コストかつスイッチング素子6の導通損失を低減可能な、モータ及びその駆動制御装置が得られる。   In addition, since the number of switching elements 6 in the inverter circuit 5 is reduced from six in the first embodiment to four, it is possible to reduce the conduction loss of the switching element 6 at a lower cost than in the first embodiment. The drive control device is obtained.

実施の形態3.
図6は実施の形態3に係るステータの構造を模式的に示した図である。図6において、本実施の形態3におけるステータは、ステータティース及びコアバックを一体としたステータコア60と、このステータコア60の内周に形成されたスロット間に巻回される巻線8と、この巻線8端末と接続され、巻線8とインバータ回路5とを結合するリード線81とにより構成される。尚、このステータ以外の構成は上記実施の形態1又は2と同様である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a diagram schematically showing the structure of the stator according to the third embodiment. 6, the stator according to the third embodiment includes a stator core 60 in which the stator teeth and the core back are integrated, a winding 8 wound between slots formed on the inner periphery of the stator core 60, and this winding. The lead wire 81 is connected to the end of the wire 8 and connects the winding 8 and the inverter circuit 5. The configuration other than the stator is the same as that of the first or second embodiment.

図6で示される本実施の形態3におけるステータは、一体のステータコア60に対し、巻線8を束ねたものをスロットにインサートしてステータを構成するので、上記実施の形態1又は2と比べ、ステータ完成後、マグネットロータ9を挿入することが可能である。   The stator in the third embodiment shown in FIG. 6 constitutes the stator by inserting a bundle of windings 8 into a slot with respect to the integral stator core 60, so that compared with the first or second embodiment, After the stator is completed, the magnet rotor 9 can be inserted.

ここで、従来の磁極位置検知センサ(以下、「センサ」ともいう)を必要とする同期電動機の制御の課題について説明する。図6に示したように、巻線8を束ねたものをスロットにインサートしてステータを構成した場合、巻線8のコイルエンドが、ステータコア60の両側から大きくはみ出す。通常、トルクを出すために必要なマグネットロータ9の幅は、ステータコア60とほぼ同幅で良い。
しかしながら、コイルエンドが大きいため、磁極位置検知センサを配置する場合、コイルエンドの幅分、ステータコア60から、遠い位置に配置せざるをえず、その場合、ロータマグネットから出る磁束は原理上距離の1乗〜2乗に比例し弱まるため、マグネット長をセンサ側に伸ばすか別途センサ用のマグネットが必要となる。そのためコイルエンドの高さ分トルクに寄与しないマグネットを増量するか別部品が必要があり、モータのコストが高くなる。また、センサ側をコイルエンド内部に配置することも考えられるが、コイルエンドには漏れ磁束が発生するため、その場合、巻線電流に比例してセンサ出力が変動し、磁極位置の検知性能の信頼性が損なわれる。
このため、マグネットロータ9を後から挿入する製造方式を用いた2相同期電動機において、センサをモータに内蔵することは課題が多い。
Here, the problem of control of a synchronous motor that requires a conventional magnetic pole position detection sensor (hereinafter also referred to as “sensor”) will be described. As shown in FIG. 6, when a stator is formed by inserting a bundle of windings 8 into a slot, the coil ends of the windings 8 greatly protrude from both sides of the stator core 60. Usually, the width of the magnet rotor 9 necessary for generating torque may be substantially the same as that of the stator core 60.
However, since the coil end is large, when the magnetic pole position detection sensor is disposed, it must be disposed at a position far from the stator core 60 by the width of the coil end. Since it weakens in proportion to the first power to the second power, the magnet length is extended to the sensor side or a separate magnet for the sensor is required. For this reason, it is necessary to increase the number of magnets that do not contribute to the torque by the height of the coil end or to provide separate parts, which increases the motor cost. Although it is conceivable to arrange the sensor side inside the coil end, a leakage magnetic flux is generated at the coil end. In this case, the sensor output fluctuates in proportion to the winding current, and the detection performance of the magnetic pole position is reduced. Reliability is impaired.
For this reason, in a two-phase synchronous motor using a manufacturing method in which the magnet rotor 9 is inserted later, there are many problems to incorporate the sensor in the motor.

本実施の形態3においては、上記実施の形態1又は2で説明したモータ駆動制御装置を用いてモータの駆動を制御するため、モータ内の磁極位置センサを必要とせず、図6に示すようなコイルエンドがコアの両側から大きくはみ出すステータを用いることができる。このため、低コストで信頼性の高い、モータとモータ駆動制御装置及びそれを用いた換気扇が得られる。   In the third embodiment, the motor drive control device described in the first or second embodiment is used to control the drive of the motor. Therefore, a magnetic pole position sensor in the motor is not required, and as shown in FIG. A stator in which the coil end protrudes greatly from both sides of the core can be used. For this reason, a low-cost and highly reliable motor, a motor drive control device, and a ventilation fan using the same are obtained.

実施の形態4.
上記実施の形態1〜3では、センサレス制御手段10は、インバータ回路5のシャント抵抗12a,12b,12cにより検出された各アームのシャント電流を用いてPWM制御を行い、モータ7の各巻線8の巻線電流を制御することで、マグネットロータ9に同期した回転磁界を発生し、モータ7を駆動制御したが、モータ7の各巻線8に誘起される誘起電圧に応じた電圧位相制御を行い、モータ7を同期運転させても同様の効果が得られることはいうまでもない。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, the sensorless control means 10 performs PWM control using the shunt current of each arm detected by the shunt resistors 12 a, 12 b, 12 c of the inverter circuit 5, and controls each winding 8 of the motor 7. By controlling the winding current, a rotating magnetic field synchronized with the magnet rotor 9 is generated and the motor 7 is driven and controlled, but voltage phase control is performed according to the induced voltage induced in each winding 8 of the motor 7, It goes without saying that the same effect can be obtained even when the motor 7 is operated synchronously.

実施の形態5.
図7は実施の形態5に係る空気調和機の構成を示す図である。図7において、本実施の形態における空気調和機は、室外機310、室内機320を備え、室外機310には、図示しない冷媒回路に接続され冷凍サイクルを構成する冷媒圧縮機311、図示しない熱交換機を送風する室外機用の送風機312を備えている。そして、この冷媒圧縮機311、室外機用の送風機312は、上述した実施の形態1〜4のモータ駆動制御装置により制御されるモータ7により駆動される。このような構成によりモータ7を運転させても、上記実施の形態1〜4と同様の効果が得られることはいうまでもない。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to Embodiment 5. In FIG. In FIG. 7, the air conditioner in the present embodiment includes an outdoor unit 310 and an indoor unit 320. The outdoor unit 310 is connected to a refrigerant circuit (not shown) and forms a refrigeration cycle, and heat (not shown). A blower 312 for an outdoor unit that blows the exchange is provided. The refrigerant compressor 311 and the outdoor unit blower 312 are driven by the motor 7 controlled by the motor drive control device of the first to fourth embodiments described above. Needless to say, even if the motor 7 is operated with such a configuration, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained.

実施の形態6.
図8は実施の形態6に係る冷蔵庫の構成を示す図である。図8に示すように、冷蔵庫400は、図示しない冷媒回路に接続され冷凍サイクルを構成する冷媒圧縮機401、冷却室402内に設けられた冷却器403で生成された冷気を、冷蔵室、冷凍室等に送るための冷気循環用の送風機404を備えている。そして、この冷媒圧縮機401、冷気循環用の送風機404は、上述した実施の形態1〜4のモータ駆動制御装置により制御されるモータ7により駆動される。このような構成によりモータ7を運転させても、上記実施の形態1〜4と同様の効果が得られることはいうまでもない。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the refrigerator according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 8, a refrigerator 400 is connected to a refrigerant circuit (not shown) and constitutes a refrigeration cycle. A refrigerator 400, a cooler 403 provided in a cooling chamber 402, cooler 403 A cooler circulation blower 404 for sending to a room or the like is provided. The refrigerant compressor 401 and the cool air circulation fan 404 are driven by the motor 7 controlled by the motor drive control device of the first to fourth embodiments described above. Needless to say, even if the motor 7 is operated with such a configuration, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained.

尚、モータ7により駆動される対象負荷として、液体循環用ポンプや井戸ポンプについて適用し、上述した実施の形態1〜4のモータ駆動制御装置により運転させても、上記実施の形態1〜4と同様の効果が得られることはいうまでもない。   Even if the target load driven by the motor 7 is applied to a liquid circulation pump or a well pump and is operated by the motor drive control device of the above-described first to fourth embodiments, Needless to say, similar effects can be obtained.

1 商用電源、2 整流回路、3a 整流ダイオード、3b 整流ダイオード、3c 整流ダイオード、3d 整流ダイオード、4 電解コンデンサ、4a 電解コンデンサ、4b 電解コンデンサ、5 インバータ回路、6 スイッチング素子、6a スイッチング素子、6b スイッチング素子、6c スイッチング素子、6d スイッチング素子、6e スイッチング素子、6f スイッチング素子、7 モータ、8 巻線、8a 主巻線、8b 補助巻線、9 マグネットロータ、10 センサレス制御手段、11 電流検出手段、12 シャント抵抗、12a シャント抵抗、12b シャント抵抗、12c シャント抵抗、13 電圧検出手段、14 センサレス制御・中点電圧制御手段、20 電流座標変換部、21 電流制御部、22 電圧座標変換部、23 αβ軸電流変換部、24 dq軸電流変換部、25 すべり補償部、26 速度制御器、27 θe演算部、28 電流誤差演算部、29 ローパスフィルタ、30 電流制御器、31 αβ軸電圧指令変換部、32 MCS軸電圧指令変換部、33 PWM信号発生手段、40 絶縁カバー、43 ティース、44 ステータティース、45 ロータシャフトASSY、46 ステータコアバック、47 モータフレーム、48 ベアリング、50 ステータ、60 ステータコア、81 リード線、91 ロータシャフト、100 換気扇、101 金属筐体、102 シロッコファン、103 換気扇グリル、104 電気品BOX、200 天井壁、310 室外機、311 冷媒圧縮機、312 送風機、320 室内機、400 冷蔵庫、401 冷媒圧縮機、402 冷却室、403 冷却器、404 送風機、M 主巻線端子、S 補助巻線端子、C 共通端子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply, 2 Rectifier circuit, 3a Rectifier diode, 3b Rectifier diode, 3c Rectifier diode, 3d Rectifier diode, 4 Electrolytic capacitor, 4a Electrolytic capacitor, 4b Electrolytic capacitor, 5 Inverter circuit, 6 Switching element, 6a Switching element, 6b Switching Element, 6c switching element, 6d switching element, 6e switching element, 6f switching element, 7 motor, 8 windings, 8a main winding, 8b auxiliary winding, 9 magnet rotor, 10 sensorless control means, 11 current detection means, 12 Shunt resistor, 12a Shunt resistor, 12b Shunt resistor, 12c Shunt resistor, 13 Voltage detection means, 14 Sensorless control / midpoint voltage control means, 20 Current coordinate conversion unit, 21 Current control unit, 22 Voltage coordinate change , 23 αβ axis current converter, 24 dq axis current converter, 25 slip compensator, 26 speed controller, 27 θe calculator, 28 current error calculator, 29 low pass filter, 30 current controller, 31 αβ axis voltage Command conversion unit, 32 MCS shaft voltage command conversion unit, 33 PWM signal generation means, 40 Insulation cover, 43 teeth, 44 stator teeth, 45 rotor shaft assembly, 46 stator core back, 47 motor frame, 48 bearing, 50 stator, 60 stator core 81 Lead wire, 91 Rotor shaft, 100 Ventilation fan, 101 Metal enclosure, 102 Sirocco fan, 103 Ventilation fan grille, 104 Electric box, 200 Ceiling wall, 310 Outdoor unit, 311 Refrigerant compressor, 312 Blower, 320 Indoor unit, 400 refrigerator, 40 Refrigerant compressor, 402 cooling chamber, 403 cooler, 404 blower, M main winding terminal, S auxiliary winding terminals, C common terminal.

Claims (1)

第1巻線と第2巻線とから成る2相の固定子巻線を有する固定子と、永久磁石により複数の磁極を有する回転子とを備え、前記回転子の磁極位置を検知する検出手段によらず同期運転するよう制御される、同期電動機の製造方法であって、
前記回転子の着磁を行い複数の磁極を形成し、
前記固定子のティースに前記回転子を挿入して、前記固定子と前記回転子と組み合わせ
その後、前記固定子のティースと前記固定子巻線との間の絶縁を行う絶縁カバーを、前記固定子のティースに挿入し、
その後、前記固定子巻線の巻回がなされる
ことを特徴とする同期電動機の製造方法
Detection means comprising a stator having a two-phase stator winding composed of a first winding and a second winding, and a rotor having a plurality of magnetic poles made of permanent magnets, and detecting a magnetic pole position of the rotor A method for manufacturing a synchronous motor that is controlled to operate synchronously,
Magnetizing the rotor to form a plurality of magnetic poles;
Insert the rotor tooth of the stator, combining the said and the stator rotor,
Then, an insulating cover that performs insulation between the stator teeth and the stator winding is inserted into the stator teeth,
Thereafter, the stator winding is wound, and the method for manufacturing a synchronous motor is provided.
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