无电刷电动机制造技术

本发明专利技术涉及无电刷电动机及其驱动控制装置。本发明专利技术的无电刷电动机具备定子和转子，定子由在圆周方向３ｎ等分位置上（ｎ为２以上的整数）具有分别向半径方向内侧突出的柱状部的磁极，有从各柱状部的前端部沿圆周方向延伸出的磁极片，围着磁极的柱状部分分别缠绕相绕组构成；转子在圆周方向２ｎ等分的位置处分别形成磁体插入孔，永磁体插入其中，形成圆周方向见到的永磁体相互间的间隔部形成连结转子铁芯内圆部与外圆部的连接通路。磁极片的平均厚度设定为运转时非通电状态的相绕组的感应电压的零交叉附近的电压波形不产生振荡的厚度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
无电刷电动机及其驱动控制装置
本专利技术涉及无电刷电动机，特别是涉及适于为驱动空调等的压缩机而附设于压缩机上的无电刷电动机及其驱动控制装置。
技术介绍
众所周知，这种无电刷电动机的结构如图4所示。该无电刷电动机10由在圆周方向6等分的位置上分别具有在半径方向上向内侧突出的磁极2、在其上缠绕着相绕组(图中省略未图示)构成的定子1、以及在圆周方向上4等分的位置上分别形成的磁体插入孔中插入永久磁体9形成的转子5构成。定子1上形成的磁极2分别将磁通密度分布形成所希望的形状，同时还有起着机械性支承相绕组的作用磁极片3。在转子5上的永久磁体9对着定子内圆周面的小直径面和靠近转子轴的大直径面形成大致上同心的反圆弧状，使大直径向朝着转子轴存放。在转子5的铁芯部分设置同样形状的磁体插入孔，永久磁体9插入该磁体插入孔。转子铁芯之中，永久磁体9的小直径面和磁隙间形成转子铁芯外圆部6，介于与相邻的永久磁体9相互之间的铁芯部分形成将转子铁芯外圆部6与转子铁芯内圆部8相连的转子铁芯连接通路7。这些永久磁体9的朝着定子内圆面的小直径面分别依照S、N、S、N的顺序形成4个磁极。驱动该无电刷电动机时，备有输出直流电压的直流电压电路、以及将该直流电压电路的输出电压变换成模拟三相交流电的开关电路。图5为一个表示这样的驱动控制装置示例的电路图。在该图中，交流电源11的交流电压利用全波整流电路等构成的作为直流电压电路的整流电路变换成直流电压，所得到的直流电压供给开关电路13。开关电路13有6个开关元件U+、U-、V+、V-、W+、W-，其中，开关元件U+和U-构成串联电路，连接在整流电路12的输出端子之间，同样，开关元件V+和V-以及W+和W-分别构成串联电路，连接在整流电路12的输出端之间。各开关元件U+、U-、V+、V-、W+、W-分别与回流二极管反并联连接。各串联电路开关元件的相互连接点分别连接在无电刷电动机10的外部连接端子a、b、c上，电动机10的各相绕组形成星形连接。-->在这里，开关电路13的一个串联电路的正侧开关元件及另一个串联电路的负侧开关元件中，一个连续导通，另一个断续导通，并通过依次切换该连续导通及断续导通开关元件，依次使无电刷电动机10的各相绕组通电。利用对各相绕组依次通电，定子产生旋转磁场。通过该旋转磁场与转子产生的磁场的相互作用，使转子5旋转。随着转子5的旋转，在非通电状态的相绕组上感应出电压。根据这一感应电压，位置检测部14检测出转子旋转位置。即位置检测部14根据非通电状态的相绕组感应电压的变化，检测转子的旋转位置，将位置信号送给控制部15。还有，在位置检测部14中，将在非通电状态的相绕组上产生的感应电压的电平与预定的基准电压电平相比较，而电平在允许差时，此时的转子旋转位置被检测出作为基准旋转位置。根据这样检测出的基准旋转位置，控制部15对各相绕组的通电切换，即控制换流的时刻。而且靠反复进行的通电切换，转子继续旋转。在这里，位置检测部14将整流电路12的直流输出电压作为动作电源，对于相绕组的中性点，输入暂处于非通电状态的相绕组的端子电压，检测出转子的旋转位置。图6表示构成位置检测部14三个相的检测电路中，其中1相的检测电路的详细情况，在U相绕组处于非通电状态时，从中性点处看到的U相绕组的端子电压Va例如施加在低通滤波器构成的模拟滤波器141上。再者，该模拟滤波器141的输出加在比较器142的同相输入端子(+)上，另一方面中性点电压Vp原封不动加在比较器142的倒相输入端子(-)上。比较器142将加在倒相输入端子(-)上的电压Vp作为基准，加在同相输入端子(+)上的电压，即通过滤波器所得的U相绕组的端子电压比基准电压还低时，输出逻辑“0”的信号，与基准电压电平相同或比其高时，输出逻辑“1”的信号。现在假设中性点接地，其电压为零，则U相绕组的端子电压与中性点电压交叉的点，即零交叉点上比较器142的输出信号的逻辑电平发生变化。这一变化点作为无电刷电动机10的转子旋转位置被检测出来。图7为表示U相绕组的端子电压Va、中性点电压Vp、和通过模拟滤波器141得到的端子电压Vfa的关系的波形图。即在停止通电期间，感应出电压Eu，感应电压Eu与中性点Vp交叉的点，即所谓零交叉点P及Q作为转子的旋转位置检测出来。本来，因转子的磁极产生的磁通引起的感应电压呈实线和虚线所示的正弦波形状，但由于存在因换流造成的停止通电期间和通电期间，所以以实线表示的端子电压Va加在模拟滤波器141上，以虚线表示的电压Vfa加在比较器142上。-->在这种情况下，通过模拟滤波器141的电压Vfa比端子电压Va在相位上滞后90°，即使对于端子电压Vfa和中性点电压Vp的零交叉点，与端子电压Va和中性点电压Vp的零交叉点相比，也要产生90°相位滞后。在上述无电刷电动机与其驱动控制装置组成的电动机系统中，产生图7的零交叉点P的时刻是无电刷电动机10的转子位置处在图8的状态的时刻。亦即在V相和W相的相绕组4流过图示方向的电流，U相的相绕组4则没有电流不流动的状态的时刻。另一方面，与U相绕组交链的磁通不仅有永磁体9产生的磁通，还有因绕组电流的磁动势即电枢磁动势产生的磁通，作为其之一部分，如图9所示，有从W相的磁极2开始通过转子铁芯连接通路7至U相的磁极2的磁通φL。图10表示转子5比图9的情况稍作转动时的定子1及转子5的位置关系。在从图9的状态至图10的状态的过程中，转子铁芯连接通路7变得不与U相的磁极2相向，从W相的磁极2通过转子铁芯连接通路7，与U相磁极2的相绕组交链的磁通急剧减少，感应电压Eu如图11所示，在中性点电压Vp的附近振荡。由该电枢磁动势磁通的剧变引起的感应电压Eu的振荡通常是磁极2的磁极片3的厚度越厚，转子铁芯连接通路7的宽度越宽则振荡就越大。由于该感应电压Eu的振荡，通过模拟过滤器141之后的端子电压波形图变成图11的Vfb那样，与无振荡时的波形Vfa相比在较早的时刻到达中性点电压Vp的电平，与假零交叉点Pb相对应，检出错误的零交叉点P。总之，不管有无模拟滤波器141，转子5的旋转位置检测都会出错，无电刷电动机的正确驱动会变得困难。还有，在位置检测部14还不具有模拟滤波器的方式的情况下，感应电压Eu的振荡部分与中性点电压Vp的电平提早发生交叉，从而检测出错误的零交叉点Pb。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供抑制基于电枢磁动势的由于漏磁通产生的感应电压的振荡，因而不容易产生驱动异常的无电刷电动机及其驱动控制装置。为达到上述目的，本专利技术提供具有以下特征的无电刷电动机，它具备定子和转子；定子是具有在圆周方向3n等分的位置上(n为2以上的整数)分别向半径方向内侧突出的柱状部的电极，有从各个柱状部的前端部向圆周方向延伸出去的磁极，围着磁极的柱状部分别缠绕相绕组构成的，转子在圆周方向2n等分的位置上分别形成的磁体插入孔中插入永磁体，形成在圆周方向见到的相邻永磁体间的-->间隔部位形成连结转子铁芯的内圆部与外圆部的连接通路。磁极片的平均厚度设定为，运转时非通电状态的相绕组的感应电压的零交叉点附近的电压波形不产生振荡的厚度。采用本专利技术，利用抑制由电枢磁动势产生的漏磁通引起的感应电压的振荡，就能获得不容易产生驱动异常的无电刷电动机。本专利技术也可以是n＝2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电刷电动机，其特征在于，具备 具有在圆周方向３ｎ等分位置上分别向半径方向内侧突出的柱状部的磁极，有从各个柱状部的前端部向圆周方向延伸出去的磁极片，围着所述磁极的柱状部分别缠绕相绕组而构成的定子，以及在圆周方向２ｎ等分的位置上分别形成的磁体插入孔中插入永磁体，圆周方向见到的永磁体相互间的间隔部位形成连结转子铁芯的内圆部和外圆部的连接通路的转子，其中ｎ为２以上的整数， 所述磁极片的平均厚度设定为在运转时非通电状态的相绕组的感应电压的零交叉附近的电压波形不产生振荡的厚度。

【技术特征摘要】
JP 1999-2-10 32610/991.一种无电刷电动机，其特征在于，具备具有在圆周方向3n等分位置上分别向半径方向内侧突出的柱状部的磁极，有从各个柱状部的前端部向圆周方向延伸出去的磁极片，围着所述磁极的柱状部分别缠绕相绕组而构成的定子，以及在圆周方向2n等分的位置上分别形成的磁体插入孔中插入永磁体，圆周方向见到的永磁体相互间的间隔部位形成连结转子铁芯的内圆部和外圆部的连接通路的转子，其中n为2以上的整数，所述磁极片的平均厚度设定为在运转时非通电状态的相绕组的感应电压的零交叉附近的电压波形不产生振荡的厚度。2.如权利要求1所述的无电刷电动机，其特征在于，n＝2，所述磁极在圆周方向上6等分处形成，所述磁极片前端部厚度大...

【专利技术属性】
技术研发人员：二見俊彦，稻葉好昭，川村清隆，
申请(专利权)人：东芝开利株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]