JPH06315293A - Driving equipment for permanent magnet type motor - Google Patents
Driving equipment for permanent magnet type motorInfo
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- JPH06315293A JPH06315293A JP5100662A JP10066293A JPH06315293A JP H06315293 A JPH06315293 A JP H06315293A JP 5100662 A JP5100662 A JP 5100662A JP 10066293 A JP10066293 A JP 10066293A JP H06315293 A JPH06315293 A JP H06315293A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、連続してＮ極およびＳ
極に着磁された永久磁石を鉄心内部に組み込んだ構成の
回転子を有する永久磁石形モータの駆動装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is a continuous north pole and south pole.
The present invention relates to a drive device for a permanent magnet type motor having a rotor having a structure in which permanent magnets magnetized to poles are incorporated inside an iron core.
【０００２】[0002]
【従来の技術】永久磁石形モータにおいては、最近、高
トルク化および高効率化を図ったモータが開発されてい
る。このものの構造を図６に示す。すなわち、回転子１
は、回転子軸２に鉄心３を嵌合固着し、この鉄心３の内
部に、Ｎ極、Ｓ極に着磁された永久磁石４，５，６，７
が軸方向から挿入されて組込まれている。なお、固定子
８は、固定子鉄心９の２４個のスロットＳ１〜Ｓ２４に
Ｕ相巻線１Ｕ，２Ｕ，３Ｕ，４ＵおよびＶ相巻線１Ｖ，
２Ｖ，３Ｖ，４Ｖ並びにＷ相巻線１Ｗ，２Ｗ，３Ｗ，４
Ｗを挿入配置（図７参照）して構成されている。このモ
ータは、可変電圧可変周波数電源いわゆるインバータに
より給電されるようになっている。2. Description of the Related Art Recently, as a permanent magnet type motor, a motor having high torque and high efficiency has been developed. The structure of this product is shown in FIG. That is, the rotor 1
Has an iron core 3 fitted and fixed to a rotor shaft 2, and inside the iron core 3, permanent magnets 4, 5, 6, 7 magnetized to have N poles and S poles.
Is inserted and incorporated from the axial direction. The stator 8 includes U-phase windings 1U, 2U, 3U, 4U and V-phase windings 1V, 24V in the 24 slots S1 to S24 of the stator core 9.
2V, 3V, 4V and W-phase windings 1W, 2W, 3W, 4
It is configured by inserting W (see FIG. 7). This motor is adapted to be powered by a variable voltage, variable frequency power supply, a so-called inverter.
【０００３】上記構成の固定子８の各固定子巻線１Ｕな
いし４Ｗに対して、インバータからＵ，Ｖ，Ｗの各相に
対して２相ずつ、一般によく用いられる図８に示すよう
な１２０°（電気角）通電されると、これにより発生す
る磁気的な吸引力および反発力すなわちトルクにより回
転子１が回転する。For each of the stator windings 1U to 4W of the stator 8 having the above-mentioned structure, two phases for each phase of the U, V, W from the inverter are commonly used, as shown in FIG. When energized by an electric angle (electrical angle), the rotor 1 is rotated by the magnetic attraction force and repulsive force, that is, torque generated thereby.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の構成
の永久磁石形モータにおいては、回転子１の鉄心３が空
隙に直接面していることから、特に永久磁石４ないし７
の各間の部分Ａ（図１０および図１１参照）と、固定子
巻線１Ｕないし４Ｗに流れる電流の磁束との間で吸引力
すなわちリラクタンストルク（第２のトルクと称する）
が作用する。図９には、空隙磁束密度と、固定子巻線１
Ｕないし４Ｗに流れる電流と永久磁石４ないし７によっ
て発生するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のトルクと、これらトルク
を合成したトルク（第１のトルクと称する）と、前記第
２のトルクとの位相関係を示している。By the way, in the permanent magnet type motor having the above-mentioned structure, since the iron core 3 of the rotor 1 directly faces the air gap, the permanent magnets 4 to 7 in particular.
Between portions A (see FIGS. 10 and 11) and the magnetic flux of the current flowing through the stator windings 1U to 4W, that is, attractive force, that is, reluctance torque (referred to as second torque).
Works. FIG. 9 shows the air gap magnetic flux density and the stator winding 1.
Of the U-phase, V-phase, and W-phase torques generated by the currents flowing through U to 4W and the permanent magnets 4 to 7, the combined torque of these torques (referred to as first torque), and the second torque. The phase relationship is shown.
【０００５】しかし、図８のようなタイミングで通電す
る場合には、上記第２のトルクは、図９に示すように通
電１周期において、回転方向のトルク、反回転方向のト
ルクとして作用し、そのトルクの大きさは等しくなる。
図１０は図８の通電タイミング「１」の直後を示してい
る。同図の「×」および「○」は電流の向きを示してお
り、「×」は紙面表から裏への流れを示し、「○」は紙
面裏から表への流れを示している。Ｕ相の巻線とＷ相の
巻線とによる磁極中心と、回転子磁極中心とは１２０°
（電気角）の位置にある。図１１は図８の通電タイミン
グ「３」の直前のときを示しており、Ｕ相の巻線とＷ相
の巻線とによる磁極中心と、回転子磁極中心とは６０°
（電気角）の位置にある。However, in the case of energizing at the timing as shown in FIG. 8, the second torque acts as torque in the rotating direction and torque in the counter rotating direction in one energizing cycle as shown in FIG. The magnitude of the torque becomes equal.
FIG. 10 shows immediately after the energization timing “1” in FIG. In the figure, "x" and "o" indicate the direction of the electric current, "x" indicates the flow from the front to the back of the paper, and "o" indicates the flow from the back to the front of the paper. The magnetic pole center by the U-phase winding and the W-phase winding and the rotor magnetic pole center are 120 °
(Electrical angle) position. FIG. 11 shows the time immediately before the energization timing “3” in FIG. 8, and the magnetic pole center of the U-phase winding and the W-phase winding and the rotor magnetic pole center are 60 °.
(Electrical angle) position.
【０００６】このいずれの場合も、Ｕ相の巻線とＷ相の
巻線とに電流が流れているが、図１０では第２のトルク
は、矢印Ｔａで示すように、固定子磁極の作用により回
転方向（これは矢印Ｂで示す）に第２のトルクが生じて
いる。一方、図１１では第２のトルクは固定子磁極の作
用で反回転方向にトルクが生じている。この結果、図８
における通電区間「１−２−３」においては有効トルク
としては「０」である。この第２のトルクは、他の通電
区間においても、「０」であるので、結局、図８のよう
な従来の通電タイミングにおいては、第２のトルクは回
転に寄与せず、有効なトルクとはなっていなかった。In any of these cases, current flows through the U-phase winding and the W-phase winding, but in FIG. 10, the second torque acts on the stator magnetic poles as shown by the arrow Ta. Causes a second torque in the direction of rotation (which is indicated by arrow B). On the other hand, in FIG. 11, the second torque is generated in the counter-rotational direction by the action of the stator magnetic poles. As a result, FIG.
The effective torque is “0” in the energization section “1-2-3”. Since the second torque is "0" even in the other energization sections, the second torque does not contribute to the rotation at the conventional energization timing as shown in FIG. It wasn't
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、固定子巻線と回転子鉄心との間に発
生するトルクの有効利用を図り、もって、効率向上を可
能とし、またモータの小形化を可能とする永久磁石形モ
ータの駆動装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to effectively utilize the torque generated between the stator windings and the rotor core, thereby improving efficiency. Another object of the present invention is to provide a drive device for a permanent magnet type motor which enables downsizing of the motor.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石形モー
タの制御装置は、複数相の固定子巻線を有する固定子
と、Ｎ極およびＳ極に着磁された永久磁石を鉄心内部に
交互に組み込んで有する回転子とを備えた永久磁石形モ
ータを駆動するものにおいて、前記回転子の位置を検出
する位置検出手段と、前記固定子巻線に対する通電開始
角度を、各相の１周期において０°以上から３０°未満
の範囲および１８０゜以上から２１０°未満の範囲の電
気角度に設定し、且つその通電角度を、１２０°以上か
ら１５０°未満の範囲の電気角度に設定した通電タイミ
ング設定手段と、設定された前記通電タイミングで各相
巻線に順次矩形波電圧を印加する駆動制御手段とを具備
して成るところに特徴を有する。In a controller for a permanent magnet type motor according to the present invention, a stator having stator windings of a plurality of phases and permanent magnets magnetized to N poles and S poles are provided inside an iron core. In a drive for a permanent magnet type motor having rotors incorporated alternately, a position detecting means for detecting the position of the rotor and an energization start angle for the stator winding are set to one cycle of each phase. At 0 ° to less than 30 ° and 180 ° to less than 210 ° in the electrical angle, and the energizing angle is set to an electrical angle in the range of 120 ° to less than 150 ° It is characterized in that it comprises a setting means and a drive control means for sequentially applying a rectangular wave voltage to each phase winding at the set energization timing.
【０００９】この場合、位置検出手段は、固定子巻線の
誘起電圧に基づいて回転子の位置を検出する構成として
も良い。In this case, the position detecting means may detect the position of the rotor based on the induced voltage in the stator winding.
【００１０】[0010]
【作用】上記手段によれば、通電タイミング設定手段
は、固定子巻線に対する通電開始角度を、各相の１周期
において０°以上から３０°未満の範囲および１８０゜
以上から２１０°未満の電気角度とし、且つその通電角
度を、１２０°以上から１５０°未満の範囲の電気角度
としているから、固定子巻線と回転子鉄心とで発生する
トルクが、固定子巻線と回転子の永久磁石の相互作用に
よって発生するトルクに加えられることになり、回転方
向のトルクが増大する。According to the above-mentioned means, the energization timing setting means sets the energization start angle for the stator winding to an electric power range of 0 ° to less than 30 ° and 180 ° to less than 210 ° in one cycle of each phase. Since the angle is the angle and the energization angle is the electrical angle in the range of 120 ° or more and less than 150 °, the torque generated between the stator winding and the rotor core is the permanent magnet of the stator winding and the rotor. In addition to the torque generated by the interaction between the two, the torque in the rotation direction increases.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１ないし図
６を参照しながら説明する。永久磁石形モータの構成
は、図６に示した通りで、従って、回転子１は、回転子
軸２に鉄心３を嵌合固着し、この鉄心３内部に、Ｎ極、
Ｓ極に着磁された永久磁石４，５，６，７を軸方向から
挿入して交互に組込んだ構成となっている。なお、固定
子８は、固定子鉄心９の２４個のスロットＳ１〜Ｓ２４
にＵ相巻線１Ｕ，２Ｕ，３Ｕ，４ＵおよびＶ相巻線１
Ｖ，２Ｖ，３Ｖ，４Ｖ並びにＷ相巻線１Ｗ，２Ｗ，３
Ｗ，４Ｗを挿入配置して構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The structure of the permanent magnet type motor is as shown in FIG. 6. Therefore, the rotor 1 has the iron core 3 fitted and fixed to the rotor shaft 2, and the inside of the iron core 3 has the N pole,
The permanent magnets 4, 5, 6, 7 magnetized to the S pole are inserted from the axial direction and are alternately incorporated. The stator 8 has 24 slots S1 to S24 of the stator core 9.
U phase winding 1U, 2U, 3U, 4U and V phase winding 1
V, 2V, 3V, 4V and W phase winding 1W, 2W, 3
It is configured by inserting and arranging W and 4W.
【００１２】図１において、上記モータの駆動装置を示
している。直流電源１１には、スイッチング主回路１２
が接続されている。このスイッチング主回路１２は、６
個のトランジスタ１３および還流ダイオード１４が３相
ブリッジ接続されて構成されている。このスイッチング
主回路１２において各アーム部１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ
が有するトランジスタ１３の共通接続点に各固定子巻線
１Ｕないし４Ｗが接続されている。FIG. 1 shows a drive device for the motor. The DC power supply 11 includes a switching main circuit 12
Are connected. This switching main circuit 12 has 6
The individual transistors 13 and the free wheeling diodes 14 are configured by three-phase bridge connection. In this switching main circuit 12, each arm portion 12u, 12v, 12w
Each of the stator windings 1U to 4W is connected to a common connection point of the transistor 13 included in.
【００１３】一方、制御回路１５は、位置検出手段、通
電タイミング設定手段および駆動制御手段として機能す
るものである。まず、位置検出手段としての機能につい
て述べる。この制御回路１５には、固定子巻線１Ｕない
し４Ｗの端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが与えられるように
なっており、この端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗには、巻線
に対する印加電圧の他に誘起電圧があらわれるものであ
る。しかして、この誘起電圧（ほぼ正弦波形）の位相と
回転子１の位置とは相間関係にあり、この誘起電圧の位
相から回転子１の位置を検出するようになっている。On the other hand, the control circuit 15 functions as position detecting means, energization timing setting means and drive control means. First, the function as the position detecting means will be described. The control circuit 15 is provided with terminal voltages Vu, Vv, Vw of the stator windings 1U to 4W, and the terminal voltages Vu, Vv, Vw include the voltage applied to the windings. The induced voltage appears. Then, the phase of this induced voltage (substantially sinusoidal waveform) and the position of the rotor 1 have a phase relationship, and the position of the rotor 1 is detected from the phase of this induced voltage.
【００１４】次に通電タイミング設定手段としての機能
について述べる。制御回路１５は、上述した誘起電圧か
らの位置検出に基づいて、図２に示すように、各相の固
定子巻線１Ｕないし４Ｗに対する通電開始角度を、各相
の１周期において電気角０°および１８０°とし、且つ
その通電角度を電気角度１２０°としている。Next, the function of the energization timing setting means will be described. Based on the position detection from the induced voltage described above, the control circuit 15 sets the energization start angle to the stator windings 1U to 4W of each phase to an electrical angle of 0 ° in one cycle of each phase, as shown in FIG. And 180 °, and the energization angle is an electrical angle of 120 °.
【００１５】駆動制御手段としての機能について述べ
る。制御回路１５は、上述の通電タイミングで各相の固
定子巻線１Ｕないし４Ｗに順次矩形波電圧（図２に示
す）を印加すべく前記各トランジスタ１３をオンオフ
し、もってモータを駆動するようになっている。The function as drive control means will be described. The control circuit 15 turns on / off each transistor 13 in order to sequentially apply a rectangular wave voltage (shown in FIG. 2) to the stator windings 1U to 4W of each phase at the above-mentioned energization timing, and thus drives the motor. Has become.
【００１６】さて、上記構成において、固定子磁極と回
転子１の位置関係から第２のトルクの発生について説明
する。図２においては、従来の図８で示した通電タイミ
ングより３０°（電気角）早く通電しているので、従来
の図１０および図１１で示した位置に相当する第２のト
ルクの作用状態は、図３および図４に示すようになって
いる。すなわち、図３においては、固定子磁極中心と回
転子磁極中心とは電気角度１５０°の位置にあり、また
図４においては電気角度９０°の位置にある。この図３
および図４から判るように、回転子１の反対方向に第２
のトルク（矢印Ｔａをもって示す）が作用することはな
い。Now, in the above configuration, the generation of the second torque will be described based on the positional relationship between the stator magnetic poles and the rotor 1. In FIG. 2, since the current is supplied 30 ° (electrical angle) earlier than the current supply timing shown in FIG. 8, the second torque corresponding to the conventional position shown in FIGS. , As shown in FIGS. 3 and 4. That is, in FIG. 3, the center of the magnetic poles of the stator and the center of the magnetic poles of the rotor are at an electrical angle of 150 °, and in FIG. 4, they are at an electrical angle of 90 °. This Figure 3
And as can be seen in FIG.
Torque (indicated by arrow Ta) does not act.
【００１７】そして、第１のトルクおよびこの第２のト
ルクは図５のようになり、モータ全体のトルクは、第１
のトルクの場合より大きくなる。従って、同じ電流値に
対してモータトルクは大きくなり駆動効率が向上するほ
か、従来の場合と同一トルクを得る場合にはモータを小
形化できる。The first torque and the second torque are as shown in FIG. 5, and the torque of the entire motor is the first torque.
It becomes larger than the case of torque. Therefore, the motor torque is increased for the same current value, and the driving efficiency is improved. Further, when the same torque as in the conventional case is obtained, the motor can be downsized.
【００１８】また、回転子１の位置検出を誘起電圧を利
用して行なうようにしたので、特別な位置検出素子が不
要で、特に、エアコンのコンプレッサモータ等のように
冷媒環境で使用されることで位置検出素子を設けること
が困難な場合に、この誘起電圧による位置検出構成は好
適する。Further, since the position of the rotor 1 is detected by utilizing the induced voltage, no special position detecting element is required, and it can be used especially in a refrigerant environment such as a compressor motor of an air conditioner. When it is difficult to provide the position detection element in step 1, the position detection configuration based on the induced voltage is suitable.
【００１９】なお、通電開始角度は各相の１周期におい
て０°以上から３０°未満の範囲および１８０゜以上か
ら２１０°未満の範囲の電気角度であって、その通電角
度は、１２０°以上から１５０°未満の範囲の電気角度
であれば、所期の目的を達成できるものである。The energization start angle is an electrical angle in the range of 0 ° to less than 30 ° and 180 ° to less than 210 ° in one cycle of each phase, and the energization angle is in the range of 120 ° or more. If the electrical angle is in the range of less than 150 °, the intended purpose can be achieved.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、複数相の固定子巻線を有する固定子と、Ｎ極および
Ｓ極に着磁された永久磁石を鉄心内部に交互に組み込ん
で有する回転子とを備えた永久磁石形モータを駆動する
ものにおいて、固定子巻線と回転子鉄心との間に発生す
るトルクの有効利用を図り得、これにて効率向上を図る
ことができ、またモータの小形化も可能となるといった
優れた効果を奏する。As is apparent from the above description, the present invention is obtained by alternately incorporating stators having stator windings of a plurality of phases and permanent magnets magnetized into N poles and S poles inside an iron core. In the one for driving a permanent magnet type motor having a rotor having, it is possible to effectively utilize the torque generated between the stator winding and the rotor iron core, which can improve efficiency. Further, it has an excellent effect that the size of the motor can be reduced.
【図１】本発明の一実施例を示す電気回路図FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】通電タイミングを示す図FIG. 2 is a diagram showing energization timing.
【図３】第２のトルクを説明するための作用説明図FIG. 3 is an operation explanatory view for explaining a second torque.
【図４】異なる回転角度位置における第２のトルクを説
明するための作用説明図FIG. 4 is an operation explanatory view for explaining a second torque at different rotation angle positions.
【図５】各トルクを説明するための作用説明図FIG. 5 is an operation explanatory view for explaining each torque.
【図６】モータの縦断正面図FIG. 6 is a vertical sectional front view of the motor.
【図７】従来例を示す固定子巻線のスロット配置を示す
図FIG. 7 is a diagram showing a slot arrangement of a stator winding showing a conventional example.
【図８】図２相当図FIG. 8 is a view corresponding to FIG.
【図９】図５相当図FIG. 9 is a view corresponding to FIG.
【図１０】図３相当図FIG. 10 is a view corresponding to FIG.
【図１１】図４相当図FIG. 11 is a view corresponding to FIG.
１は回転子、３は鉄心、４ないし７は永久磁石、８は固
定子、９は固定子鉄心、１Ｕないし４Ｗは固定子巻線、
１２はスイッチング主回路、１５は制御回路（位置検出
手段、通電タイミング設定手段および駆動制御手段）を
示す。1 is a rotor, 3 is an iron core, 4 to 7 are permanent magnets, 8 is a stator, 9 is a stator iron core, 1U to 4W is a stator winding,
Reference numeral 12 is a switching main circuit, and 15 is a control circuit (position detection means, energization timing setting means and drive control means).
Claims (2)
Ｎ極およびＳ極に着磁された永久磁石を鉄心内部に交互
に組み込んで有する回転子とを備えた永久磁石形モータ
を駆動するものにおいて、 前記回転子の位置を検出する位置検出手段と、 前記固定子巻線に対する通電開始角度を、各相の１周期
において０°以上から３０°未満の範囲および１８０゜
以上から２１０°未満の範囲の電気角度に設定し、且つ
その通電角度を、１２０°以上から１５０°未満の範囲
の電気角度に設定した通電タイミング設定手段と、 設定された前記通電タイミングで各相巻線に順次矩形波
電圧を印加する駆動制御手段とを具備して成る永久磁石
形モータの駆動装置。1. A stator having stator windings of a plurality of phases,
A permanent magnet type motor having a rotor having permanent magnets magnetized to N poles and S poles alternately incorporated inside an iron core, comprising: position detecting means for detecting the position of the rotor; The energization start angle for the stator winding is set to an electrical angle in the range of 0 ° to less than 30 ° and 180 ° to less than 210 ° in one cycle of each phase, and the energization angle is set to 120 °. Permanent magnet comprising energization timing setting means set to an electrical angle in the range of 0 ° to less than 150 °, and drive control means for sequentially applying a rectangular wave voltage to each phase winding at the set energization timing. Type motor drive device.
に基づいて回転子の位置を検出する構成となっているこ
とを特徴とする請求項１記載の永久磁石形モータの駆動
装置。2. The drive device for a permanent magnet type motor according to claim 1, wherein the position detecting means is configured to detect the position of the rotor based on the induced voltage of the stator winding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100662A JPH06315293A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Driving equipment for permanent magnet type motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100662A JPH06315293A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Driving equipment for permanent magnet type motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06315293A true JPH06315293A (en) | 1994-11-08 |
Family
ID=14280012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5100662A Pending JPH06315293A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Driving equipment for permanent magnet type motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06315293A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001298982A (en) * | 2000-04-17 | 2001-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Motor drive, and motor unit comprising it |
| KR100372235B1 (en) * | 1998-08-12 | 2003-04-18 | 주식회사 만도 | Rotor position sensor setting method of brushless motor |
| US6781333B2 (en) | 2001-05-31 | 2004-08-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Drive control apparatus and method of alternating current motor |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5100662A patent/JPH06315293A/en active Pending
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