JP2004222460A - Synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は同期モータに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えばOA機器には、冷却用のDC或いはACファンモータが装備されており、特に高回転数を要する機器には2極或いは4極のACファンモータが好適に用いられる。
【0003】
発明者は既に、起動運転から同期運転への移行を確実に行える信頼性の高い小型の同期モータを開発した(特許文献1参照)。この同期モータは、起動運転回路の電機子コイルに一部に流れる整流電流のうち、全波整流をかけた反転した負側の入力を制御回路によるチョッパー動作を行って通電範囲を抑制することで、同期引き込み動作を確実に行うようになっている。
【0004】
【特許文献1】
特許3050851号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献1に開示された同期モータは、起動運転動作において、永久磁石ロータの回転角度に対応して通電方向が切り換わる際及び通電範囲を狭める際に制御回路がチョッパー動作を行うため、該チョッパー動作に伴う電流方向の切換え(スイッチング)のたびに電磁ノイズが発生する。比較的出力レベルが低い5W〜10W程度の小型の同期モータにおいても、上述した電磁ノイズが配線回路の信号線に影響を及ぼすおそれがあった。
【0006】
本発明は上記従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、起動運転における電磁ノイズの発生を抑えて起動運転から同期運転への移行を確実に行える同期モータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を達成するため次の構成を有する。
すなわち、ハウジング内に出力軸を中心に回転可能に設けられた永久磁石ロータと、ステータコアの周囲に電機子コイルが巻回されたステータとを有する同期モータにおいて、直列に接続されたAコイル、Bコイルを有する2つのコイルセグメントからなる前記電機子コイルと、前記永久磁石ロータの回転数及び磁極位置を検出する第1の検出手段と、交流電源の周波数を検出する第2の検出手段と、前記交流電源より供給される交流電流を整流ブリッジ回路により整流し、スイッチング手段により、前記永久磁石ロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えて前記電機子コイルのうちのAコイルに流すことにより前記永久磁石ロータを直流ブラシレスモータとして起動運転する起動運転回路と、前記交流電源と前記AコイルとBコイルとが直列に接続され、前記永久磁石ロータを交流同期モータとして同期運転する同期運転回路と、前記交流電源と前記電機子コイルとの間に設けられ、前記同期運転回路を断続運転する運転切換えスイッチと、前記運転切換えスイッチをOFFして前記同期運転回路を遮断すると共に前記スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、前記第1の検出手段により検出された永久磁石ロータの回転数が前記第2の検出手段により検出される電源周波数に対して同期回転数付近に到達したときに、前記スイッチング手段を全てOFFし、運転切換えスイッチをONすることにより起動運転回路から同期運転回路へ切換える切換え動作を同期運転に移行するまで繰り返し試みるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本実施例では、同期モータのうち2極同期モータを用いて説明するものとする。
図1は2極同期モータの起動運転回路及び同期運転回路の説明図、図2(a)(b)は2極同期モータのハウジング内に装備された永久磁石ロータの外観図及び2極同期モータの上視図、図3(a)〜(d)は2極同期モータ正断面説明図、上ハウジングの内視図、底面図及びステータコイルの上視図、図4(a)は電源交流波形、図4(b)は全波整流波形、図4(c)は回転立ち上げ波形を示すグラフ図、図5はリトライ回数と同期引き込み率との関係を示すグラフ図、図6(a)(b)は他例にかかる2極同期モータ正断面説明図及びステータコイルの上視図である。
【0009】
先ず、図2及び図3を参照して2極同期モータの全体構成について説明する。図2(a)において、1は回転子及び固定子を収容するハウジング本体である。ハウジング本体1の上下は上ハウジング2及び下ハウジング3により覆われている。ハウジング本体1内には出力軸4を中心に永久磁石ロータ5が回転可能に内蔵されている。出力軸4は上ハウジング2及び下ハウジング3において、ベアリング軸受6、7により回転可能に支持されている。このベアリング軸受6,7としては、電機子コイルに形成される磁界の乱れを考慮して、非磁性の材料、例えばステンレスが好適に用いられる。また、図3(c)に示すように、下ハウジング3には、後述する電機子コイル9に配線するための配線用穴3aが形成されている。
【0010】
また、永久磁石ロータ5は、筒状のロータヨーク5aの内壁にN極及びS極にほぼ180°ずつで着磁されたリンク状のマグネット5bが保持されている。この永久磁石ロータ5は電機子コイルに通電して形成されるステータ磁極との反発により出力軸4を中心に起動回転するようになっている。このマグネット5bとしては、例えば、フェライト、ゴムマグネット、プラスチックマグネット、サマリュウムコバルト、希土類のマグネット、ネオジ鉄ボロンなどを原材料として安価に製造することができる。
【0011】
図3(a)において、永久磁石ロータ5に囲まれた空間部には、ステータコア8の周囲にAコイル及びBコイルが直列に巻回された電機子コイル9を有するステータ10が内蔵されている。このステータコア8は、図3(d)に示すように、主コア8aと該主コア8aの周囲に永久磁石ロータ5の回転方向と逆方向に延出する補助コア8bが設けられている。また、主コア8aの透磁率は補助コア8bより大きくなるように設計されており、主コア8aはケイ素鋼板よりなる積層コアが好適に用いられ、補助コア8bとしてはSPC材(冷間圧延鋼板)が好適に用いられる。永久磁石ロータ5は各磁極が主コア8aと補助コア8bとの磁気抵抗が最小になる位置(即ち、主コア8aと対向する位置より補助コア8b側にずれた位置)で停止するようになる。よって、起動時におけるトルクの死点を解消することができ、永久磁石ロータ5の起動時の回転方向性を安定化することができる。
【0012】
また、ステータコア8はボビン11と一体に嵌め込まれ、該ボビン11の周囲には電機子コイル9がAコイル及びBコイル毎に各々分けることなく連続して巻回されている。このように、ホビン11に対して巻芯エリアを広く確保して占積率を高めて巻回されているので、2極3スロット型のモータに比べて電機子コイル9の巻数を増やして、モータの出力効率の向上に寄与できる。
【0013】
図2(a)及び図3(a)において、上ハウジング2内には、永久磁石ロータ5の回転数及び磁極位置を検出する第1の検出手段として光センサ12が装備されている。この光センサ12は、例えば投光用光源と受光素子を備えた光検出素子12aと、マグネット5bの磁極位置に応じて遮光部13aと透光部13bとが180°ずつ形成された回転円板13とを装備している。回転円板13は、永久磁石ロータ5と一体に取り付けられており、これらは出力軸4を中心に一体となって回転する(図3(b)参照)。光センサ12は回転円板13により永久磁石ロータ5の回転数及び磁極位置を検出するもので、光検出素子12aは回転数に応じたパルスを発生させ、磁極位置に応じて後述する制御手段により所定のタイミングで起動運転回路14をスイッチング制御したりする。光検出素子12aは、図2(a)(b)に示すように、上ハウジング2の内壁に螺子止めにより固定されている。
尚、光センサ12は、光透過型に限らず、反射型のセンサを用いても良い。また、光センサ12の他の回転数検出手段として、ホール素子、磁気抵抗素子、コイルなどを用いた磁気センサ、高周波誘導による方法、キャパシタンス変化による方法など様々をものが適用可能である。
【0014】
次に、2極同期モータを起動運転する起動運転回路、同期運転回路及びこれらの回路をスイッチング制御する制御手段の構成について図1を参照して説明する。
図1において、起動運転回路14は、単相交流電源15より供給される交流電流を整流ブリッジ回路20により整流し、スイッチング手段により、永久磁石ロータ5の回転角度に応じて整流電流の向きを切換えて電機子コイルのうちのAコイルに流すことにより永久磁石ロータ5を直流ブラシレスモータとして起動運転する。同期運転回路21は、単相交流電源15とAコイルとBコイルとが直列に接続され、永久磁石ロータ5を交流同期モータとして同期運転する。単相交流電源15とAコイル、Bコイルとの間には運転切換えスイッチとしてトライアックSW1、SW2が各々設けられている。このトライアックSW1、SW2は、交流電流の極性にかかわらずゲートパルスを印加することによりON/OFFして、起動運転回路14又は同期運転回路21へ接続が切換えられる。
【0015】
図1において、Aコイルと整流ブリッジ回路20との間にはスイッチング手段として第1、第2トランジスタ16、17が各々直列に接続されている。またAコイルと整流ブリッジ回路20との間にはスイッチング手段として第3、第4トランジスタ18、19が各々直列に接続されている。
【0016】
22は制御手段としてのマイクロコンピュータであり、起動運転においてスイッチング制御により起動運転回路14に流れる電流量や電流方向を制御したり、起動運転から同期運転へ移行する際の運転切換えスイッチの切換え制御などを行う。23はマイクロコンピュータ駆動用の低電圧電源である。
【0017】
マイクロコンピュータ22は、トライアックSW1、SW2をOFFにして同期運転回路21を遮断すると共に、第1〜第4トランジスタ16〜19を制御して起動運転を行う。このとき、単相交流電源15より供給される交流電流が整流ブリッジ回路を経て全波整流されて起動運転が行われ、光センサ12により検出された永久磁石ロータ5の回転数が第2の検出手段である電源周波数検出部24により検出される電源周波数に対して同期回転数付近に到達したときに、第1〜第4トランジスタ16〜19をOFFにし、トライアックSW1、SW2をONすることにより起動運転回路14から同期運転回路21へ切換える切換え動作を同期運転に移行するまで繰り返し試みるよう制御する。
【0018】
図1及び図4を参照して更に具体的に説明すると、マイクロコンピュータ22には、第2の検出手段としての電源周波数検出部24により交流電源15の周波数が検出されて入力端子IN1に入力される(交流電源波形は図4(a)参照)。また、光センサ12により、永久磁石ロータ5の回転数及び磁極位置を検出されて入力端子IN2に入力される。
【0019】
また、出力端子OUT1よりトライアックSW1、SW2への切換え信号が出力され、出力端子OUT2及び出力端子OUT3より第1、第2トランジスタ16、17及び第3、第4トランジスタ18、19を各々ON/OFFさせるための出力信号が出力される。マイクロコンピュータ22は、光センサ12により検出された永久磁石ロータ5の磁極位置にタイミングを合わせて、0°〜180°の回転角度範囲では、出力端子OUT2よりベース電流を出力して第1、第2トランジスタ16、17のみONさせ(このとき起動運転回路14には実線矢印▲1▼に示す整流電流が流れる)、180°〜360°の回転角度範囲では出力端子OUT3よりベース電流を出力して第3、第4トランジスタ18,19のみONさせて(このとき起動運転回路14には破線矢印▲2▼に示す整流電流が流れる)、Aコイルに流れる整流電流の向きを180°ずつ切り換える(全波整流波形は図4(b)参照)。
【0020】
また、光センサ12により検出される永久磁石ロータ5の回転数が電源周波数検出部24により検出される交流電源15の周波数に近づくと、第1〜第4トランジスタ16〜19を全てOFFさせて、トライアックSW1、SW2をONにする切換え信号が出力されて、同期運転回路21に二点鎖線矢印▲3▼に示す交流電流が流れる。
【0021】
また、マイクロコンピュータ22は、永久磁石ロータ5が1回転する間に、Aコイルに流れる整流電流が反転波形となる範囲においてもチョッパー動作(通電角度範囲を狭めるスイッチング動作)は行わずに通電方向のみの切換え制御を行う。そして、永久磁石ロータ5の回転数が増加するにしたがって、該永久磁石ロータ5の回転角度にタイミングを合わせて同期回転数付近まで立ち上げる(図4(c)参照)。永久磁石ロータ5が同期回転数付近に到達したことを光センサ12により検出すると、図1においてマイクロコンピュータ22は第1〜第4トランジスタ16〜19を全てOFFしてから、トライアックSW1,SW2をONして起動運転回路14から同期運転回路21へ切換える。このとき、電機子コイル9には、Aコイル及びBコイルが直列で図1の二点矢印▲3▼に示す交流電流が流れ、該電機子コイル9の磁極の変化に同期して永久磁石ロータ5は回転し、交流同期モータとして回転駆動される。電機子コイル9には、Aコイル及びBコイルが直列に連結されているため、同期運転に必要なトルクを発生させるだけの負荷に見合った交流電流が流れる。このように、マイクロコンピュータ22によるチョッパー動作を減らして起動運転を行うことで電磁ノイズの発生を抑制することができる。尚、第1〜第4トランジスタ16〜19の回路的なショートを防止するため、第1〜第4トランジスタ16〜19をOFFにしてからトライアックSW1,SW2をONするようにしている。
【0022】
また、同期モータが1回の同期引き込み動作で同期運転に移行せずに脱調した場合には、マイクロコンピュータ22は一旦永久磁石ロータ5の回転数が同期回転移行時より所定値まで落ち込んだ後起動運転に移行し、再度同期運転に移行するよう繰り返し制御(リトライ)を行うようになっている。図5に同期引き込み率とリトライ回数との関係を示す。リトライをしない場合には、同期引き込み率は50%であるが、例えば4回のリトライで、およそ96.5%が同期運転に移行することが判明した。また、起動運転においてマイクロコンピュータ22により例えば反転波形側をチョッパー動作により通電範囲を狭める動作を省略することで、出力5W程度の2極同期モータで電磁ノイズが従来に比べておよそ1/10程度に抑えることができた。
【0023】
上記2極同期モータを用いれば、マイクロコンピュータ22は、トライアックSW1、SW2をOFFして同期運転回路21を遮断すると共に、第1〜第4のトランジスタ16〜19を制御し、整流ブリッジ回路20を経て全波整流をかけて起動運転し、光センサ12により検出された永久磁石ロータ5の回転数が電源周波数検出部24により検出される電源周波数に対して同期回転数付近に到達したときに、第1〜第4のトランジスタ16〜19をOFFし、トライアックSW1、SW2をONすることにより起動運転回路14から同期運転回路21へ切換える切換え動作を同期運転に移行するまで繰り返し試みるよう制御するので、起動運転動作におけるチョッパー動作を減らして電磁ノイズの発生を抑え、しかもリトライ回数を可能な限り少なくして同期引き込みを行うことができる小型で簡易に制御可能な同期モータを提供することができる。
【0024】
また、同期モータの他例について図6を参照して説明する。2極同期モータに限定されるが、図6(a)に示すように、永久磁石ロータ5は、出力軸4の一端がロータヨーク5aに連繋しており、ロータヨーク5aにロータヨーク受け部材38が連繋している。また、ステータ10は、ステータコア8がステータ固定部材39に固定されており、該ステータ固定部材39は下ハウジング3に嵌め込まれている。永久磁石ロータ5は、上ハウジング2に設けられたベアリング軸受6及びロータヨーク受け部材38と下ハウジング3との間に設けたベアリング軸受7を介して回動可能になっている。
【0025】
図6(b)に示すように、ステータコア8に装着され、永久磁石ロータ5の回転中心と直交する方向に伸びる巻芯11a及び該巻芯11aの両端にフランジ11bを有するボビン11に、Aコイル及びBコイルが連続して巻回されている。
よって、ステータコア8に出力軸4が挿通するための無駄な空間が生じないので、巻芯エリアを拡大して占積率を更に高め、モータの出力効率を高めることができる。
【0026】
本発明に係る同期モータは、2極同期モータに限らず4極同期モータや8極同期モータなどについても適用可能である。また、上述した同期モータは、アウターロータ方式に限らず、インナーロータ方式であっても良い。
また、同期モータは、モータを駆動制御するマイクロコンピュータ22を一体に装備している場合であっても、或いは同期モータが用いられる電機機器の装置本体に内蔵した制御回路の一部(交流電源、起動運転回路、同期運転回路などを含む)を用いてモータを駆動制御するタイプのいずれであっても良い。
また、一般にインダクター方式とよばれる同期モータや平盤状のマグネットとコイルを円板上で対向させた平面対向方式の同期モータなどにも本発明を広く適用できる。
また、本発明に係る同期モータには、従来一般的に使われている誘導型モータのように、過負荷時の安全を保証するために、動作中に常に通電する回路部分に温度ヒューズやバイメタル式の高温検出スイッチを組み込むこともできる。
また、電機子コイル9は、Aコイル及びBコイルに分割したものに限らず、消費電力効率を無視すれば単一のコイルを用いても良い等、法の精神を逸脱しない範囲で多くの改変をなし得る。
【0027】
【発明の効果】
本発明の同期モータを用いると、制御手段は、運転切換えスイッチをOFFして同期運転回路を遮断すると共に、スイッチング手段を制御し、整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、第1の検出手段により検出された永久磁石ロータの回転数が第2の検出手段により検出される電源周波数に対して同期回転数付近に到達したときに、スイッチング手段をOFFし、運転切換えスイッチをONすることにより起動運転回路から同期運転回路へ切換える切換え動作を同期運転に移行するまで繰り返し試みるよう制御するので、起動運転動作におけるチョッパー動作を減らして電磁ノイズの発生を抑え、しかもリトライ回数を可能な限り少なくして同期引き込みを行うことができる小型で簡易に制御可能な同期モータを提供することができる。
また、ステータは、ステータコアに装着され、永久磁石ロータの回転中心と直交する方向に伸びる巻芯及び該巻芯の両端にフランジを有するボビンに、Aコイル及びBコイルが連続して巻回されている場合には、ステータコアを挿通する出力軸による無駄な空間が生じないので、巻芯エリアを拡大して占積率を高め、モータの出力効率を高めることができる。
また、同期モータは、起動運転から同期運転への移行動作をマイクロコンピュータに制御されて行われるため、電源周波数が50Hz、60Hz、100Hz等に変化しても細かい機械設計を変更することなく同一の同期モータを用いることができるので、極めて汎用性の高い同期モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】2極同期モータの起動運転回路及び同期運転回路の説明図である。
【図2】2極同期モータのハウジング内に装備された永久磁石ロータの外観図及び2極同期モータの上視図である。
【図3】2極同期モータ正断面説明図、上ハウジングの内視図、底面図及びステータコイルの上視図である。
【図4】電源交流波形、全波整流波形及び回転立ち上げ波形を示すグラフ図である。
【図5】リトライ回数と同期引き込み率との関係を示すグラフ図である。
【図6】他例に係る2極同期モータ正断面説明図及びステータコイルの上視図である。
【符号の説明】
1 ハンジング本体
2 上ハウジング
3 下ハウジング
3a 配線用穴
4 出力軸
5 永久磁石ロータ
5a ロータヨーク
5b マグネット
6、7 ベアリング軸受
8 ステータコア
8a 主コア
8b 補助コア
9 電機子コイル
10 ステータ
11 ボビン
12 光センサ
12a 光検出素子
13 回転円板
13a 遮光部
13b 透光部
14 起動運転回路
15 交流電源
16 第1トランジスタ
17 第2トランジスタ
18 第3トランジスタ
19 第4トランジスタ
20 整流ブリッジ回路
21 同期運転回路
22 マイクロコンピュータ
23 低電圧電源
24 電源周波数検出部
38 ロータヨーク受け部材
39 ステータ固定部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a synchronous motor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, OA equipment is equipped with a DC or AC fan motor for cooling, and a two-pole or four-pole AC fan motor is suitably used particularly for equipment requiring a high rotation speed.
[0003]
The inventor has already developed a highly reliable small synchronous motor capable of reliably switching from start-up operation to synchronous operation (see Patent Document 1). In this synchronous motor, of the rectified current flowing through a part of the armature coil of the start-up operation circuit, the inverted input on the negative side, which has been subjected to full-wave rectification, is subjected to a chopper operation by the control circuit to suppress the conduction range. Thus, the synchronization pull-in operation is reliably performed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3050851
[Problems to be solved by the invention]
In the synchronous motor disclosed in
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a synchronous motor capable of suppressing the occurrence of electromagnetic noise in the start-up operation and reliably switching from the start-up operation to the synchronous operation. To provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration to achieve the above object.
That is, in a synchronous motor having a permanent magnet rotor provided rotatably about an output shaft in a housing and a stator having an armature coil wound around a stator core, an A coil and a B coil connected in series are provided. The armature coil including two coil segments having coils, first detection means for detecting a rotation speed and a magnetic pole position of the permanent magnet rotor, second detection means for detecting a frequency of an AC power supply, An AC current supplied from an AC power supply is rectified by a rectifier bridge circuit, and the direction of the rectified current is switched by a switching means in accordance with a rotation angle of the permanent magnet rotor to flow through an A coil of the armature coils. A starting operation circuit for starting and operating the permanent magnet rotor as a DC brushless motor; an AC power source; an A coil; and a B coil. Are connected in series, a synchronous operation circuit that synchronously operates the permanent magnet rotor as an AC synchronous motor, and an operation changeover switch that is provided between the AC power supply and the armature coil and that intermittently operates the synchronous operation circuit. And turning off the operation changeover switch to shut off the synchronous operation circuit and controlling the switching means to perform a start-up operation by performing full-wave rectification through a rectification bridge circuit and detected by the first detection means. When the rotation speed of the permanent magnet rotor reaches near the synchronous rotation speed with respect to the power supply frequency detected by the second detection means, all the switching means are turned off and the operation changeover switch is turned on to start up. A controller that controls the switching operation to switch from the operation circuit to the synchronous operation circuit until the transition to synchronous operation is repeated. Characterized by comprising and.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the present embodiment, description will be made using a two-pole synchronous motor among synchronous motors.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a starting operation circuit and a synchronous operation circuit of a two-pole synchronous motor. FIGS. 2A and 2B are external views of a permanent magnet rotor provided in a housing of the two-pole synchronous motor and a two-pole synchronous motor. 3 (a) to 3 (d) are front sectional explanatory views of a two-pole synchronous motor, an internal view of an upper housing, a bottom view, and a top view of a stator coil, and FIG. 4 (a) is a power supply AC waveform. 4 (b) is a full-wave rectified waveform, FIG. 4 (c) is a graph showing a rotation start-up waveform, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of retries and the synchronization pull-in rate, and FIGS. FIG. 3B is an explanatory front view of a two-pole synchronous motor and a top view of a stator coil according to another example.
[0009]
First, the overall configuration of the two-pole synchronous motor will be described with reference to FIGS. In FIG. 2A,
[0010]
In the
[0011]
In FIG. 3A, a
[0012]
Further, the
[0013]
2A and 3A, an
The
[0014]
Next, the configurations of a start-up operation circuit for starting and operating a two-pole synchronous motor, a synchronous operation circuit, and a control means for switching-controlling these circuits will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a start-up
[0015]
In FIG. 1, first and second transistors 16 and 17 are respectively connected in series as switching means between the A coil and the rectifying
[0016]
[0017]
The
[0018]
More specifically, referring to FIGS. 1 and 4, the
[0019]
Further, a switching signal to the triacs SW1 and SW2 is output from the output terminal OUT1, and the first and second transistors 16, 17 and the third and
[0020]
When the rotation speed of the
[0021]
Also, the
[0022]
In the case where the synchronous motor loses synchronism with one synchronous pull-in operation without shifting to the synchronous operation, the
[0023]
If the two-pole synchronous motor is used, the
[0024]
Another example of the synchronous motor will be described with reference to FIG. Although not limited to the two-pole synchronous motor, as shown in FIG. 6A, the
[0025]
As shown in FIG. 6B, an A coil is attached to a
Therefore, there is no useless space for the
[0026]
The synchronous motor according to the present invention can be applied not only to a two-pole synchronous motor but also to a four-pole synchronous motor and an eight-pole synchronous motor. Further, the synchronous motor described above is not limited to the outer rotor type, and may be an inner rotor type.
Further, the synchronous motor has a
In addition, the present invention can be widely applied to a synchronous motor generally called an inductor type, and a planar opposed type synchronous motor in which a flat-plate-like magnet and a coil are opposed on a disk.
In addition, the synchronous motor according to the present invention includes a thermal fuse or a bimetal in a circuit portion which is always energized during operation, in order to guarantee safety at the time of overload, like an induction motor generally used conventionally. A high temperature detection switch of the type can also be incorporated.
Further, the
[0027]
【The invention's effect】
When the synchronous motor of the present invention is used, the control means turns off the operation changeover switch to cut off the synchronous operation circuit, controls the switching means, performs the full-wave rectification through the rectification bridge circuit, and performs the start-up operation. When the rotational speed of the permanent magnet rotor detected by the first detecting means reaches near the synchronous rotational speed with respect to the power supply frequency detected by the second detecting means, the switching means is turned off and the operation changeover switch is turned on. By doing so, the switching operation to switch from the start-up operation circuit to the synchronous operation circuit is controlled so as to repeatedly try until the operation shifts to the synchronous operation, so that the chopper operation in the start-up operation operation is reduced, the occurrence of electromagnetic noise is suppressed, and the number of retries is possible. To provide a small and easily controllable synchronous motor capable of performing synchronous pull-in with as little as possible. It can be.
The A coil and the B coil are continuously wound on a bobbin having a core mounted on a stator core and extending in a direction perpendicular to the rotation center of the permanent magnet rotor and flanges at both ends of the core. In such a case, no wasteful space is generated by the output shaft through which the stator core is inserted, so that the core area can be increased to increase the space factor and increase the output efficiency of the motor.
In addition, since the synchronous motor performs the transition operation from the start operation to the synchronous operation under the control of the microcomputer, even if the power supply frequency changes to 50 Hz, 60 Hz, 100 Hz, etc., the same operation is performed without changing the detailed mechanical design. Since a synchronous motor can be used, an extremely versatile synchronous motor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a starting operation circuit and a synchronous operation circuit of a two-pole synchronous motor.
FIG. 2 is an external view of a permanent magnet rotor installed in a housing of the two-pole synchronous motor and a top view of the two-pole synchronous motor.
FIG. 3 is an explanatory front view of a two-pole synchronous motor, an internal view of an upper housing, a bottom view, and a top view of a stator coil.
FIG. 4 is a graph showing a power supply AC waveform, a full-wave rectified waveform, and a rotation start waveform.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of retries and the synchronization pull-in rate.
FIG. 6 is an explanatory front view of a two-pole synchronous motor and a top view of a stator coil according to another example.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
直列に接続されたAコイル、Bコイルを有する2つのコイルセグメントからなる前記電機子コイルと、
前記永久磁石ロータの回転数及び磁極位置を検出する第1の検出手段と、
交流電源の周波数を検出する第2の検出手段と、
前記交流電源より供給される交流電流を整流ブリッジ回路により整流し、スイッチング手段により、前記永久磁石ロータの回転角度に応じて整流電流の向きを切換えて前記電機子コイルのうちのAコイルに流すことにより前記永久磁石ロータを直流ブラシレスモータとして起動運転する起動運転回路と、
前記交流電源と前記AコイルとBコイルとが直列に接続され、前記永久磁石ロータを交流同期モータとして同期運転する同期運転回路と、
前記交流電源と前記電機子コイルとの間に設けられ、前記同期運転回路を断続運転する運転切換えスイッチと、
前記運転切換えスイッチをOFFして前記同期運転回路を遮断すると共に前記スイッチング手段を制御することにより整流ブリッジ回路を経て全波整流をかけて起動運転し、前記第1の検出手段により検出された永久磁石ロータの回転数が前記第2の検出手段により検出される電源周波数に対して同期回転数付近に到達したときに、前記スイッチング手段を全てOFFし、運転切換えスイッチをONすることにより起動運転回路から同期運転回路へ切換える切換え動作を同期運転に移行するまで繰り返し試みるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする同期モータ。In a synchronous motor having a permanent magnet rotor rotatably provided around an output shaft in a housing and a stator having an armature coil wound around a stator core,
Said armature coil comprising two coil segments having an A coil and a B coil connected in series;
First detection means for detecting the rotation speed and the magnetic pole position of the permanent magnet rotor;
Second detection means for detecting the frequency of the AC power supply;
Rectifying an alternating current supplied from the alternating current power supply by a rectifying bridge circuit, and switching the direction of the rectified current according to a rotation angle of the permanent magnet rotor by a switching means to flow the current to the A coil of the armature coils. A start-up operation circuit for starting up the permanent magnet rotor as a DC brushless motor,
A synchronous operation circuit in which the AC power supply, the A coil and the B coil are connected in series, and the permanent magnet rotor is synchronously operated as an AC synchronous motor;
An operation changeover switch provided between the AC power supply and the armature coil, for intermittently operating the synchronous operation circuit,
By turning off the operation changeover switch to shut off the synchronous operation circuit and controlling the switching means, the start-up operation is performed by performing full-wave rectification through the rectification bridge circuit, and the permanent operation detected by the first detection means is performed. When the rotation speed of the magnet rotor reaches the vicinity of the synchronous rotation speed with respect to the power supply frequency detected by the second detection means, the start-up operation circuit is turned off by turning off all the switching means and turning on the operation changeover switch. Control means for repeatedly performing a switching operation for switching from a synchronous operation circuit to a synchronous operation circuit until a transition to synchronous operation is performed.
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| JP2003009134A JP2004222460A (en) | 2003-01-17 | 2003-01-17 | Synchronous motor |
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| JP2004222460A true JP2004222460A (en) | 2004-08-05 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8400087B2 (en) | 2008-09-04 | 2013-03-19 | Abb Oy | Method and arrangement for determining rotation speed of a motor |
| CN105065313A (en) * | 2015-08-07 | 2015-11-18 | 深圳市三巨电机有限公司 | Alternating and direct current fan control device |
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2003
- 2003-01-17 JP JP2003009134A patent/JP2004222460A/en active Pending
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