本发明专利技术提供一种高效率的、并且能够抑制在利用矩形波驱动方式进行驱动时因径向的电磁激振力而产生的振动、噪音的同步电动机的驱动电路、由该驱动电路驱动的同步电动机、使用该同步电动机的鼓风机、使用该鼓风机的空调机、以及同步电动机的驱动方法。该同步电动机，包括：转子（4），其具有由永久磁铁（6）构成的10极的磁极；以及定子（1），绕组（3）以集中绕组的方式卷绕于与转子（4）相向的9个齿部（2），该同步电动机的驱动电路（100）包括：逆变器（200），其由多个开关元件（201a～201f）桥式连接而构成；以及控制单元（300），其控制逆变器（200），以使绕组（3）流通矩形波状的电流，并且使矩形波状电流的通电相位相对产生该同步电动机的目标转矩时使电流成为最小的通电相位在电角度为－10°～＋5°的范围内运转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及同步电动机的驱动电路、由该驱动电路驱动的同步电动机、使用该同步电动机的鼓风机、使用该鼓风机的空调机、以及同步电动机的驱动方法。
技术介绍
作为驱动鼓风机或空调机等的风扇的电动机，为了减少运转时的消耗电力，越来越多地采用在转子中使用永久磁铁的同步电动机。作为这样的使用永久磁铁的同步电动机的驱动方式，通常采用矩形波驱动方式或正弦波驱动方式，检测转子的磁极位置，并使用由半导体元件和电子部件构成的逆变器，使定子绕组流通与转子的磁极位置同步的驱动电流。例如驱动三相同步电动机时所使用的120°矩形波驱动方式是如下方式：在各相彼此相差60°的定时，反复进行120°正向通电→60°不通电→120°反向通电→60°不通电，由此使三相中的任意两相的定子绕组通电来进行驱动，这样的矩形波驱动方式与正弦波驱动方式相比，能够用简单的控制机构实现，能够有助于实现低成本化。此外，在将定子绕组集中地卷绕于齿部的三相同步电动机中，一般构成为用于转子使用的永久磁铁的磁极数与定子的齿槽数(齿数)的比率为2：3。与此相对，已知存在如下同步电动机，其采用了能够使永久磁铁产生的磁通更有效地交链于定子绕组的磁极数和齿槽数的组合(例如专利文献1、2)。采用这种磁极数和齿槽数的组合的同步电动机，其电动机内部的损失较少，能够实现高效率的同步电动机。专利文献1：日本特开昭62-110468号公报专利文献2：日本特开平9-172762号公报
技术实现思路
在同步电动机中，如果输出的转矩中包含脉动成分，则风扇会因周向的电磁激振力的变动而振动，而成为产生噪音的原因。此外，还存在下述情况：当流向定子绕组的通电电流急剧变化时，伴随该通电电流的急剧变化，电磁力急剧变化，因此转子与定子之间的磁吸力变动并产生径向的电磁激振力，同步电动机主体振动而产生噪音。因风扇振动而产生的噪音能够通过在风扇与同步电动机的输出轴之间，设置由弹性体等弹性材料形成的部件，使同步电动机的输出转矩脉动的传递衰减来进行抑制，但是要抑制同步电动机主体的振动、噪音，则需要抑制径向的电磁激振力。在上述专利文献中存在下述问题：虽然公开了能够提高绕组利用率(绕组系数)并且抑制齿槽转矩的磁极数与齿槽数的组合，但是在利用矩形波驱动方式进行驱动的情况下会存在基于流向定子绕组的通电电流产生的旋转磁场因通电电流的急剧变化而产生相对于转子的旋转轴不均等的组合，在这种情况下，在转子的永久磁铁与定子之间，会有吸引、排斥的力相对于旋转轴不平衡地起作用，在径向上产生较大的电磁激振力，而成为同步电动机主体产生振动、噪音的主要原因。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种高效率的、并且能够抑制在利用矩形波驱动方式进行驱动时因径向的电磁激振力而产生的振动、噪音的同步电动机的驱动电路、由该驱动电路驱动的同步电动机、使用该同步电动机的鼓风机、使用该鼓风机的空调机、以及同步电动机的驱动方法。为了解决上述课题而实现专利技术目的，本专利技术涉及同步电动机的驱动电路，该同步电动机包括：转子，其具有由永久磁铁构成的10极的磁极；以及定子，绕组以集中绕组的方式卷绕于与上述转子相向的9个齿部，上述同步电动机的驱动电路包括：逆变器，其由多个开关元件桥式连接而构成；以及控制单元，其控制上述逆变器，以使上述绕组流通矩形波状的电流，上述控制单元使上述电流的通电相位相对于在产生该同步电动机的目标转矩时使电流成为最小的通电相位在电角度为－10°～+5°的范围内运转。根据本专利技术，能够起到实现高效率并且能够抑制在利用矩形波驱动方式进行驱动时因径向的电磁激振力而产生的振动、噪音的效果。附图说明图1是实施方式1涉及的同步电动机的横截面图。图2是表示实施方式1涉及的同步电动机及其驱动电路的连接示例的图。图3是表示由转子的极数和定子的齿槽数(绕组数)的组合决定的绕组系数的一个示例的图。图4是定义了在集中绕组构造的9槽的同步电动机的横截面上正交的2个轴(X轴和Y轴)的图。图5是表示在利用正弦波驱动方式驱动8极9槽的同步电动机的情况下图4所示的X轴方向和Y轴方向的磁吸力相对于旋转角度的变化的图。图6是表示在图5所示的正弦波状的磁吸力的1整个周期内的径向磁吸力的轨迹的李萨如波形图。图7是表示集中绕组构造的10极9槽和8极9槽的同步电动机的产生转矩与磁吸力的关系的图。图8是表示在120°矩形波驱动方式下通过各相的定子绕组的通电电流波形的1个周期的图。图9是表示在利用120°矩形波驱动方式驱动8极9槽的同步电动机时通电电流波形的1整个周期内的径向磁吸力的轨迹的李萨如波形图。图10是表示在利用120°矩形波驱动方式驱动10极9槽的同步电动机时通电电流波形的1整个周期内的径向磁吸力的轨迹的李萨如波形图。图11是10极12槽的同步电动机的横截面图。图12是8极12槽的同步电动机的横截面图。图13是表示120°矩形波驱动方式下的通电开始定时与产生转矩的关系的图。图14是表示在用120°矩形波驱动方式驱动10极9槽的同步电动机时通电开始定时与磁吸力的关系的图。图15是表示在使通电开始定时以最大转矩产生相位为基准变化时微小时间内的磁吸力的变化量的图。图16是表示通电开始定时相对感应电压的零交叉与实施方式1涉及的同步电动机的定子铁芯中产生的铁损的关系的图。图17是表示使各相的中央的齿部朝向轴心且设其在周向上为等角度间隔(机械角120°)，并且使各相的3个齿部朝向轴心且沿周向等角度间隔(机械角36°)地形成的示例的图。图18是表示在用120°矩形波驱动方式驱动实施方式1涉及的图1所示的同步电动机和图17所示的同步电动机时通电电流波形的1整个周期内的径向磁吸力的轨迹的李萨如波形的比较示例的图。图19是表示实施方式2涉及的鼓风机的一个示例的图。图20是表示实施方式3涉及的鼓风机的一个示例的图。符号说明1 定子2 齿部3 定子绕组4 转子5 背轭6 永久磁铁7 齿槽8 齿部前端部9 齿槽开口部10 轴心100 驱动电路200 逆变器201a、201b、201c、201d、201e、201f 开关元件300 控制单元500 室外机501 风扇(螺旋桨型)502 同步电动机503 防振部件600 室内机601 风扇(轴流型)602 同步电动机603 防振部件具体实施方式下面参照附图，来说明本专利技术的实施方式涉及的同步电动机的驱动电路、由该驱动电路驱动的同步电动机、使用该同步电动机的鼓风机、使用该鼓风机的空调机、以及同步电动机的驱动方法。此外，本专利技术不限定于下面所示的实施方式。实施方式1图1是实施方式1涉及的同步电动机的横截面图。在本实施方式中，如图1所示，说明同步电动机使用与定子1的内周面相向地配置永久磁铁的转子4的情况下的示例。在定子1中，以轴心10为中心的圆环状的铁芯上，朝向轴心10且沿周向等角度间隔(机械角40°)地形成有9个突起状的铁芯(下面称为“齿部”)2，在各齿部2间形成有9个齿槽7，用于收容卷绕于各齿部2的定子绕组3。各齿部2以每相邻的3个齿部2为一相而被划分为三相(U相、V相、W相；各120°)，各相的定子绕组3以集中绕组的方式沿各齿槽7的箭头所示的方向卷绕。定子绕组3在各齿部2上卷绕的方向在各相的相邻的齿部2间为相反方向，在各相之间相邻的齿部2间为相同方向。此外，在本实施方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同步电动机的驱动电路，该同步电动机包括：转子，其具有由永久磁铁构成的10极的磁极；以及定子，绕组以集中绕组的方式卷绕于与所述转子相向的9个齿部，所述同步电动机的驱动电路的特征在于包括：逆变器，其由多个开关元件桥式连接而构成；以及控制单元，其控制所述逆变器，以使所述绕组流通矩形波状的电流，所述控制单元，使所述电流的通电相位相对于在产生该同步电动机的目标转矩时使电流成为最小的通电相位在电角度为－10°～＋5°的范围内运转。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种同步电动机的驱动电路，该同步电动机包括：转子，其具有由永久磁铁构成的10极的磁极；以及定子，绕组以集中绕组的方式卷绕于与所述转子相向的9个齿部，所述同步电动机的驱动电路的特征在于包括：逆变器，其由多个开关元件桥式连接而构成；以及控制单元，其控制所述逆变器，以使所述绕组流通矩形波状的电流，所述控制单元，使所述电流的通电相位相对于在产生该同步电动机的目标转矩时使电流成为最小的通电相位在电角度为－10°～＋5°的范围内运转。2. 一种同步电动机的驱动电路，该同步电动机包括：转子，其具有由永久磁铁构成的10极的磁极；以及定子，绕组以集中绕组的方式卷绕于与所述转子相向的9个齿部，所述同步电动机的驱动电路的特征在于包括：逆变器，其由多个开关元件全桥式连接而构成；以及控制单元，其控制所述逆变器，以使所述绕组流通矩形波状的电流，所述控制单元，使所述电流的通电相位相对于在产生该同步电动机的目标转矩时使电流成为最小的通电相位在电角度为0°～＋5°的范围内运转。3.根据权利要求1或2所述的同步电动机的驱动电路，其特征在于：在产生所述目标转矩时使电流成为最小的通电相位，相对于在所述绕组产生的感应电压的零交叉电角度为＋30°。4.一种同步电动机，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：松冈笃，马场和彦，石井博幸，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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