JPH06315293A - 永久磁石形モータの駆動装置 - Google Patents
永久磁石形モータの駆動装置Info
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- energization
- stator
- stator windings
- angles
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- Pending
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、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るようにしている。 【構成】 制御回路１５は、誘起電圧の位相から回転子
の位置を検出するようになっており、また制御回路１５
は、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。さらに、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。
発生するトルクの有効利用を図るようにしている。 【構成】 制御回路１５は、誘起電圧の位相から回転子
の位置を検出するようになっており、また制御回路１５
は、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。さらに、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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の一実施例を示す電気回路図
【図２】通電タイミングを示す図
【図３】第２のトルクを説明するための作用説明図
【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
明するための作用説明図
【図５】各トルクを説明するための作用説明図
【図６】モータの縦断正面図
【図７】従来例を示す固定子巻線のスロット配置を示す
図
図
【図８】図２相当図
【図９】図５相当図
【図１０】図３相当図
【図１１】図４相当図
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。
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。
Claims (2)
- 【請求項１】 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永久磁石
形モータの駆動装置。 - 【請求項２】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100662A JPH06315293A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 永久磁石形モータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100662A JPH06315293A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 永久磁石形モータの駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06315293A true JPH06315293A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14280012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5100662A Pending JPH06315293A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 永久磁石形モータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06315293A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001298982A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動機駆動装置、及びこれを備えた電動装置 |
| KR100372235B1 (ko) * | 1998-08-12 | 2003-04-18 | 주식회사 만도 | 브러시리스 모터의 로터위치감지장치 세팅방법 |
| 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/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100372235B1 (ko) * | 1998-08-12 | 2003-04-18 | 주식회사 만도 | 브러시리스 모터의 로터위치감지장치 세팅방법 |
| JP2001298982A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動機駆動装置、及びこれを備えた電動装置 |
| US6781333B2 (en) | 2001-05-31 | 2004-08-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Drive control apparatus and method of alternating current motor |
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