JPH06225507A - 永久磁石式同期電動機 - Google Patents
永久磁石式同期電動機Info
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- JPH06225507A JPH06225507A JP1202693A JP1202693A JPH06225507A JP H06225507 A JPH06225507 A JP H06225507A JP 1202693 A JP1202693 A JP 1202693A JP 1202693 A JP1202693 A JP 1202693A JP H06225507 A JPH06225507 A JP H06225507A
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- Japan
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- permanent magnet
- rotor
- synchronous motor
- axial length
- core
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 永久磁石式同期電動機において、固定子への
PWM通電制御を行うとき、電磁振動音の静音化をさせ
る。 【構成】 永久磁石式同期電動機1の固定子鉄心11及
び回転子鉄心12の軸方向の長さl1,l2を同一とし、
これらの固定子鉄心11及び回転子鉄心12の軸方向の
長さを回転子鉄心12に実装された永久磁石13の軸方
向全長l3よりも長くする(l1,l2>l3)。 【効果】 固定子コイルのインダクタンスLの軸と直交
の成分Ldを大きくして、電磁振動音の原因となるPW
M通電時の電流リップルを小さくする。
PWM通電制御を行うとき、電磁振動音の静音化をさせ
る。 【構成】 永久磁石式同期電動機1の固定子鉄心11及
び回転子鉄心12の軸方向の長さl1,l2を同一とし、
これらの固定子鉄心11及び回転子鉄心12の軸方向の
長さを回転子鉄心12に実装された永久磁石13の軸方
向全長l3よりも長くする(l1,l2>l3)。 【効果】 固定子コイルのインダクタンスLの軸と直交
の成分Ldを大きくして、電磁振動音の原因となるPW
M通電時の電流リップルを小さくする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転子の磁極位置を検
出しながらPWM(パルス幅変調)通電制御を行う永久
磁石式同期電動機に関する。
出しながらPWM(パルス幅変調)通電制御を行う永久
磁石式同期電動機に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の同期電動機は、例えば、特開昭
58−119758号、特開平1−286758号公報
に開示されるように、回転子鉄心に永久磁石を装着し、
回転子の外周とギャップを介して対向して固定子コイル
付き固定子鉄心を配置し、回転子の磁極位置を検出しな
がら固定子コイルへのPWM通電制御を行ってサーボ制
御を行うものがある。
58−119758号、特開平1−286758号公報
に開示されるように、回転子鉄心に永久磁石を装着し、
回転子の外周とギャップを介して対向して固定子コイル
付き固定子鉄心を配置し、回転子の磁極位置を検出しな
がら固定子コイルへのPWM通電制御を行ってサーボ制
御を行うものがある。
【0003】また、回転子及び固定子構造としては、通
常は回転子鉄心,固定子鉄心,永久磁石の軸方向の長さ
を同一にするか、あるいは回転子鉄心及び永久磁石を固
定子鉄心より長くしている。
常は回転子鉄心,固定子鉄心,永久磁石の軸方向の長さ
を同一にするか、あるいは回転子鉄心及び永久磁石を固
定子鉄心より長くしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
永久磁石式同期電動機の場合、固定子コイルへのPWM
通電により速度制御を行うとき、前記PWM通電電流に
電流リップルが生じて固定子の電磁振動音が発生する。
特に、PWM通電制御により起動または逆転制動を行う
ときは、電流リップルが大きくなり、電磁振動音が大き
くなり、その騒音対策が望まれる。
永久磁石式同期電動機の場合、固定子コイルへのPWM
通電により速度制御を行うとき、前記PWM通電電流に
電流リップルが生じて固定子の電磁振動音が発生する。
特に、PWM通電制御により起動または逆転制動を行う
ときは、電流リップルが大きくなり、電磁振動音が大き
くなり、その騒音対策が望まれる。
【0005】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、この種永久磁石式同期電動機のPWM
通電時の電流リップルを小さくすることにより電磁振動
音の静音化を図ることにある。
で、その目的は、この種永久磁石式同期電動機のPWM
通電時の電流リップルを小さくすることにより電磁振動
音の静音化を図ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、図1に示すように、回転子鉄心12に永久
磁石13が装着され、固定子コイル14付き固定子鉄心
11が回転子の外周とギャップを介して対向して配置さ
れ、回転子の磁極位置を検出しながら固定子コイル14
へのPWM通電制御を行う永久磁石式同期電動機におい
て、固定子鉄心11の軸方向の長さl1及び回転子鉄心
12の軸方向の長さl2を該回転子鉄心に装着された永
久磁石13の軸方向の長さl3より長くして(l1,l2
>l3)、PWM通電制御の電流リップル減衰機構を構
成した。
するために、図1に示すように、回転子鉄心12に永久
磁石13が装着され、固定子コイル14付き固定子鉄心
11が回転子の外周とギャップを介して対向して配置さ
れ、回転子の磁極位置を検出しながら固定子コイル14
へのPWM通電制御を行う永久磁石式同期電動機におい
て、固定子鉄心11の軸方向の長さl1及び回転子鉄心
12の軸方向の長さl2を該回転子鉄心に装着された永
久磁石13の軸方向の長さl3より長くして(l1,l2
>l3)、PWM通電制御の電流リップル減衰機構を構
成した。
【0007】例えば、固定子鉄心11の軸方向の長さl
1,回転子鉄心12の軸方向の長さl2とを同一とし、こ
のl1,l2より永久磁石13の軸方向の長さl3を短く
する。
1,回転子鉄心12の軸方向の長さl2とを同一とし、こ
のl1,l2より永久磁石13の軸方向の長さl3を短く
する。
【0008】
【作用】永久磁石式同期電動機において、固定子コイル
へのPWM通電制御を行うとき、PWM通電電流にリッ
プルが生じる。
へのPWM通電制御を行うとき、PWM通電電流にリッ
プルが生じる。
【0009】この電流リップルの発生メカニズムを図2
により説明する。
により説明する。
【0010】永久磁石式同期電動機をPWM通電制御し
て、例えば起動や磁極切替による逆転制動を行う場合、
そのモータ電流のA部で示す部分等でPWM制御が行わ
れる。このA部はインダクタンスLが0のときは二点鎖
線で示すような論理波形となるが、実際にはコイルのイ
ンダクタンスにより、電気的時定数τEにより立上る。
τE=L/Rで表わされる。ここで、インダクタンスL
は、図3に示すようにコイル成分Leと軸に直交な直交
成分Ldよりなり(L=Le+Ld)、Rはコイル抵抗
である。
て、例えば起動や磁極切替による逆転制動を行う場合、
そのモータ電流のA部で示す部分等でPWM制御が行わ
れる。このA部はインダクタンスLが0のときは二点鎖
線で示すような論理波形となるが、実際にはコイルのイ
ンダクタンスにより、電気的時定数τEにより立上る。
τE=L/Rで表わされる。ここで、インダクタンスL
は、図3に示すようにコイル成分Leと軸に直交な直交
成分Ldよりなり(L=Le+Ld)、Rはコイル抵抗
である。
【0011】このように電気的時定数τEが存在するこ
とで、PWM通電電流がリップルとなり、これが電磁振
動音の原因となる。インダクタンスが電流リップルに与
える影響は、図2に示すようにインダクタンスL(換言
すれば電気的時定数L/R)が小さくなるほど電流リッ
プルが大きくなり、電磁振動音が大きくなる。
とで、PWM通電電流がリップルとなり、これが電磁振
動音の原因となる。インダクタンスが電流リップルに与
える影響は、図2に示すようにインダクタンスL(換言
すれば電気的時定数L/R)が小さくなるほど電流リッ
プルが大きくなり、電磁振動音が大きくなる。
【0012】本発明は、以上の点に着目し、インダクタ
ンスLを運転に支障のない程度に大きくして(時定数L
/Rを大きくする)、図2の一点鎖線の波形のようにリ
ップルを小さくするすることで、電磁振動音を減衰しよ
うとする。そのため、図1に示すように、固定子鉄心1
1の軸方向の長さl1及び回転子鉄心12の軸方向の長
さl2を該回転子鉄心に装着された永久磁石13の軸方
向の長さl3より長くする(l1,l2>l3)。
ンスLを運転に支障のない程度に大きくして(時定数L
/Rを大きくする)、図2の一点鎖線の波形のようにリ
ップルを小さくするすることで、電磁振動音を減衰しよ
うとする。そのため、図1に示すように、固定子鉄心1
1の軸方向の長さl1及び回転子鉄心12の軸方向の長
さl2を該回転子鉄心に装着された永久磁石13の軸方
向の長さl3より長くする(l1,l2>l3)。
【0013】すなわち、永久磁石式同期電動機のインダ
クタンスLは、前述したように、コイル成分Leと直交
成分Ldとよりなり(LeとLdは1:5位の比であ
る)、直交成分Ldは固定子鉄心11・回転子鉄心12
の対向する軸方向の長さと固定子鉄心11・回転子鉄心
12間のギャップとで決定され(インダクタンスLは、
固定子鉄心・回転子鉄心の対向する軸長が長くなるほど
増し、上記ギャップが小さくなるほど増す)、このう
ち、ギャップについては小さくするのに設計上の大きな
制約があるため、本発明では、固定子鉄心11と回転子
鉄心12との長さl1,l2を、回転子鉄心に装着される
永久磁石13の軸方向の長さl3よりも長くする。ここ
で、永久磁石の長さl3は、同期電動機の回転トルクを
充分に確保できる長さであり、また、l3<l1,l2と
したのは、l3までもl1,l2同様に長くしてしまう
と、その分、固定子電流iひいてはPWM制御の電流リ
ップルが総体的に大きくなるため、l1,l2だけをl3
に比較して長くしたものである。
クタンスLは、前述したように、コイル成分Leと直交
成分Ldとよりなり(LeとLdは1:5位の比であ
る)、直交成分Ldは固定子鉄心11・回転子鉄心12
の対向する軸方向の長さと固定子鉄心11・回転子鉄心
12間のギャップとで決定され(インダクタンスLは、
固定子鉄心・回転子鉄心の対向する軸長が長くなるほど
増し、上記ギャップが小さくなるほど増す)、このう
ち、ギャップについては小さくするのに設計上の大きな
制約があるため、本発明では、固定子鉄心11と回転子
鉄心12との長さl1,l2を、回転子鉄心に装着される
永久磁石13の軸方向の長さl3よりも長くする。ここ
で、永久磁石の長さl3は、同期電動機の回転トルクを
充分に確保できる長さであり、また、l3<l1,l2と
したのは、l3までもl1,l2同様に長くしてしまう
と、その分、固定子電流iひいてはPWM制御の電流リ
ップルが総体的に大きくなるため、l1,l2だけをl3
に比較して長くしたものである。
【0014】このようにすれば、回転トルクを充分に確
保しつつ、インダクタンスLを大きくすることで、イン
ダクタンスLと比例関係にある電気的時定数(τE=L
/R)を大きくし、PWM通電時の電流リップル波形を
減衰して(小さくして)電磁振動音の静音化が達成でき
る。
保しつつ、インダクタンスLを大きくすることで、イン
ダクタンスLと比例関係にある電気的時定数(τE=L
/R)を大きくし、PWM通電時の電流リップル波形を
減衰して(小さくして)電磁振動音の静音化が達成でき
る。
【0015】なお、前記インダクタンスLを大きくする
他の方式として、固定子コイルにリアクターを追加する
方式もあるが、この場合には、大幅なコストアップにな
ると共に、構造的にも装置に大形化となり、実用的では
ない。
他の方式として、固定子コイルにリアクターを追加する
方式もあるが、この場合には、大幅なコストアップにな
ると共に、構造的にも装置に大形化となり、実用的では
ない。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例を図4〜図6により説明す
る。
る。
【0017】先ず、図4により永久磁石式同期電動機の
全体のシステム概要について説明する。図4に示すよう
に、永久磁石式同期電動機1と磁極センサ2及びエンコ
ーダ3は軸直結となっており、速度位置制御回路5の指
令により、駆動回路4にPWM信号が入り永久磁石式同
期電動機1にPWM通電を行う。
全体のシステム概要について説明する。図4に示すよう
に、永久磁石式同期電動機1と磁極センサ2及びエンコ
ーダ3は軸直結となっており、速度位置制御回路5の指
令により、駆動回路4にPWM信号が入り永久磁石式同
期電動機1にPWM通電を行う。
【0018】磁極の切替は、磁極センサ2により、速度
位置制御回路5に入力されモニタされている。さらに速
度は、エンコーダ3により、速度位置制御回路5にフィ
ードバックされて運転制御を行っている。
位置制御回路5に入力されモニタされている。さらに速
度は、エンコーダ3により、速度位置制御回路5にフィ
ードバックされて運転制御を行っている。
【0019】図5は本実施例における永久磁石式同期電
動機1の内部構造を示す図で、例えばミシン機器等のサ
ーボモータに使用する電動機ある。
動機1の内部構造を示す図で、例えばミシン機器等のサ
ーボモータに使用する電動機ある。
【0020】ハウジング1Aに軸受を介して回転子軸1
0が支持され、この軸10に回転子鉄心12が固着さ
れ、回転子鉄心12の外周に環状の永久磁石13が装着
してある。ハウジング1A内周には、固定子コイル14
付き固定子鉄心11が固着され、この固定子鉄心11
が、回転子鉄心12及び永久磁石13よりなる回転子の
外周とギャップを介して対向するようにして配置され
る。
0が支持され、この軸10に回転子鉄心12が固着さ
れ、回転子鉄心12の外周に環状の永久磁石13が装着
してある。ハウジング1A内周には、固定子コイル14
付き固定子鉄心11が固着され、この固定子鉄心11
が、回転子鉄心12及び永久磁石13よりなる回転子の
外周とギャップを介して対向するようにして配置され
る。
【0021】15は磁極検出マグネット、16は磁極検
出基板、17はエンコーダマグネット、18はエンコー
ダセンサ基板、19はファン、20はファンカバーであ
る。
出基板、17はエンコーダマグネット、18はエンコー
ダセンサ基板、19はファン、20はファンカバーであ
る。
【0022】固定子鉄心11及び回転子鉄心12は、図
6に示すような鉄板30から固定子鉄心素材11′及び
回転子鉄心素材12′をプレスで打ち抜き、これを多数
積層することで形成され、固定子鉄心11の長さ(積
厚)l1及び回転子鉄心12の軸方向の長さ(積厚)l2
を同一の長さとし、また、l1,l2を永久磁石13の軸
方向の長さl3よりも長くしている(l1,l2>l3)。
6に示すような鉄板30から固定子鉄心素材11′及び
回転子鉄心素材12′をプレスで打ち抜き、これを多数
積層することで形成され、固定子鉄心11の長さ(積
厚)l1及び回転子鉄心12の軸方向の長さ(積厚)l2
を同一の長さとし、また、l1,l2を永久磁石13の軸
方向の長さl3よりも長くしている(l1,l2>l3)。
【0023】発明の作用の項で詳述したように、永久磁
石式同期電動機の固定子コイルをPWM通電制御して、
例えば起動や磁極切替による逆転制動を行う場合、PW
M通電電流に比較的大きなリップルが生じ、このリップ
ル電流が電磁振動音の原因となる。そして、本実施例に
よれば、インダクタンスLを電動機運転に支障のない程
度に大きくし(具体的には固定子鉄心,回転子鉄心の軸
方向の対向長を永久磁石・固定子鉄心の軸方向対向長よ
りも長くして、その分、インダクタンスの直交成分を大
きくする)、ひいてはPWM通電電流の時定数τE=L
/Rを大きくすることで、PWM通電電流のリップルを
小さくでき、ひいては、電磁振動音を静音化することが
できる。騒音実測によれば、l1/l3,l2/l3は1.
5倍以上のときに良好な静音結果が得られた。
石式同期電動機の固定子コイルをPWM通電制御して、
例えば起動や磁極切替による逆転制動を行う場合、PW
M通電電流に比較的大きなリップルが生じ、このリップ
ル電流が電磁振動音の原因となる。そして、本実施例に
よれば、インダクタンスLを電動機運転に支障のない程
度に大きくし(具体的には固定子鉄心,回転子鉄心の軸
方向の対向長を永久磁石・固定子鉄心の軸方向対向長よ
りも長くして、その分、インダクタンスの直交成分を大
きくする)、ひいてはPWM通電電流の時定数τE=L
/Rを大きくすることで、PWM通電電流のリップルを
小さくでき、ひいては、電磁振動音を静音化することが
できる。騒音実測によれば、l1/l3,l2/l3は1.
5倍以上のときに良好な静音結果が得られた。
【0024】なお、本実施例は、前記起動,逆転制動の
他に、その間のPWM定速制御の電流リップルも小さく
して運転全体での電磁振動音の静音化を図り得る。
他に、その間のPWM定速制御の電流リップルも小さく
して運転全体での電磁振動音の静音化を図り得る。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、永久磁
石式同期電動機において、固定子コイルへのPWM通電
制御を行うとき、電磁振動音の静音化が達成できる。
石式同期電動機において、固定子コイルへのPWM通電
制御を行うとき、電磁振動音の静音化が達成できる。
【図1】本発明における永久磁石式同期電動機の電流リ
ップル減衰機構の原理を示す説明図
ップル減衰機構の原理を示す説明図
【図2】永久磁石式同期電動機のPWM通電制御を示す
波形図
波形図
【図3】永久磁石式同期電動機のインダクタンス成分を
示す説明図
示す説明図
【図4】本発明に一実施例に係る電動機制御システムの
概要図
概要図
【図5】上記実施例の用いる永久磁石式同期電動機の内
部構造を示す説明図
部構造を示す説明図
【図6】上記実施例に使用する固定子鉄心及び回転子鉄
心を製作する場合の素材の状態を示す説明図
心を製作する場合の素材の状態を示す説明図
1…永久磁石式同期電動機、2…磁極センサ、3…エン
コーダ、4…駆動回路、5…速度位置制御回路、10…
回転子軸、11…固定子鉄心、12…回転子鉄心、13
…永久磁石、14…固定子コイル。
コーダ、4…駆動回路、5…速度位置制御回路、10…
回転子軸、11…固定子鉄心、12…回転子鉄心、13
…永久磁石、14…固定子コイル。
Claims (3)
- 【請求項1】 回転子鉄心に永久磁石が装着され、固定
子コイル付き固定子鉄心が回転子の外周とギャップを介
して対向して配置され、前記回転子の磁極位置を検出し
ながら前記固定子コイルへのPWM通電制御を行う永久
磁石式同期電動機において、 前記回転子鉄心の軸方向の長さl2を該回転子鉄心に装
着された前記永久磁石の軸方向の長さl3より長くし
(l2>l3)、前記固定子鉄心の軸方向の長さl1を前
記回転子鉄心の軸方向の長さl2と同一にして(l1=l
2)、PWM通電制御の電流リップル減衰機構を構成し
て成ることを特徴とする永久磁石式同期電動機。 - 【請求項2】 回転子鉄心に永久磁石が装着され、固定
子コイル付き固定子鉄心が回転子の外周とギャップを介
して対向して配置され、前記回転子の磁極位置を検出し
ながら前記固定子コイルへのPWM通電制御を行う永久
磁石式同期電動機において、 前記固定子鉄心の軸方向の長さl1及び前記回転子鉄心
の軸方向の長さl2を該回転子鉄心に装着された前記永
久磁石の軸方向の長さl3より長くして(l1,l2>
l3)、PWM通電制御の電流リップル減衰機構を構成
して成ることを特徴とする永久磁石式同期電動機。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2において、前記固
定子鉄心の軸方向の長さl1,回転子鉄心の軸方向の長
さl2及び永久磁石の軸方向の長さl3は、 l1/l3及びl2/l3が1.5倍以上としてあることを
特徴とする永久磁石式同期電動機。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1202693A JPH06225507A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 永久磁石式同期電動機 |
TW82107836A TW236046B (ja) | 1993-01-27 | 1993-09-23 | |
DE19944402411 DE4402411C2 (de) | 1993-01-27 | 1994-01-27 | Synchronmotor mit permanentmagneterregtem Rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1202693A JPH06225507A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 永久磁石式同期電動機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06225507A true JPH06225507A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=11794101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1202693A Pending JPH06225507A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 永久磁石式同期電動機 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06225507A (ja) |
DE (1) | DE4402411C2 (ja) |
TW (1) | TW236046B (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006039499A1 (de) * | 2006-08-23 | 2008-03-27 | Abm Greiffenberger Antriebstechnik Gmbh | Permanentmagnet-Synchronmotor |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58119758A (ja) * | 1981-12-02 | 1983-07-16 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タ用同期電動機 |
CH670017A5 (en) * | 1986-03-03 | 1989-04-28 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Miniature permanent magnet electric motor - has narrow cylindrical air-gap and integral outer housing and stator of sintered metal |
JPH0755037B2 (ja) * | 1988-05-13 | 1995-06-07 | 株式会社日立製作所 | 永久磁石式同期電動機 |
DE3903399A1 (de) * | 1989-02-02 | 1990-08-09 | Helmut Peters | Windkraftanlage |
KR930011647B1 (ko) * | 1991-08-22 | 1993-12-16 | 주식회사 금성사 | 전자레인지용 마그네트론 |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP1202693A patent/JPH06225507A/ja active Pending
- 1993-09-23 TW TW82107836A patent/TW236046B/zh active
-
1994
- 1994-01-27 DE DE19944402411 patent/DE4402411C2/de not_active Expired - Fee Related
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