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JP2012205355A - Motor - Google Patents

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JP2012205355A
JP2012205355A JP2011066081A JP2011066081A JP2012205355A JP 2012205355 A JP2012205355 A JP 2012205355A JP 2011066081 A JP2011066081 A JP 2011066081A JP 2011066081 A JP2011066081 A JP 2011066081A JP 2012205355 A JP2012205355 A JP 2012205355A
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JP
Japan
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rotor
magnet
magnetic flux
magnetic
rotor core
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2011066081A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Saito
徹 齊藤
Isamu Nitta
勇 新田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2011066081A priority Critical patent/JP2012205355A/en
Publication of JP2012205355A publication Critical patent/JP2012205355A/en
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Abstract

【課題】回転子の径方向の寸法制限およびトルク性能の低下を抑えつつ回転位置を高精度に検出する。
【解決手段】巻線への通電により回転磁界を発生させる固定子と、当該回転磁界に同期して回転する回転子とを備えたモータである。本モータは、回転子鉄心の周方向に沿って所定の第1角度ごとに磁極が反転し、当該磁極から生じる磁束が回転子の外部に漏れるように回転子に埋め込まれた位置検出用磁石と、固定子側に設けられ、位置検出用磁石から回転子の外部に漏れる磁束を検出する磁束検出手段とを備える。
【選択図】図1
A rotational position is detected with high accuracy while suppressing a dimensional limitation of a rotor in the radial direction and a decrease in torque performance.
A motor includes a stator that generates a rotating magnetic field by energizing a winding, and a rotor that rotates in synchronization with the rotating magnetic field. The motor includes a position detection magnet embedded in the rotor so that the magnetic poles are reversed at predetermined first angles along the circumferential direction of the rotor core, and the magnetic flux generated from the magnetic poles leaks to the outside of the rotor. And a magnetic flux detection means provided on the stator side for detecting magnetic flux leaking from the position detection magnet to the outside of the rotor.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、回転磁界に同期して回転するモータに関する。   Embodiments described herein relate generally to a motor that rotates in synchronization with a rotating magnetic field.

モータの回転子の位置(回転位置)を検出するために磁気式または光学式エンコーダ、レゾルバなどが用いられている。また、駆動用の主磁束を発生させるための永久磁石が設けられた永久磁石モータでは、その永久磁石の磁束を検出することにより回転位置を検出することも可能である。さらに、近年ではこうした位置検出手段を用いることなく、モータ電圧情報またはモータ電流情報に基づいて回転位置を推定することも行われている。   In order to detect the position (rotational position) of the rotor of the motor, a magnetic or optical encoder, a resolver, or the like is used. Further, in a permanent magnet motor provided with a permanent magnet for generating a driving main magnetic flux, the rotational position can be detected by detecting the magnetic flux of the permanent magnet. Further, in recent years, the rotational position is estimated based on the motor voltage information or the motor current information without using such position detecting means.

特開2006−191738号公報JP 2006-191738 A

上述した種々の位置検出方法のうちエンコーダ、レゾルバなどの位置検出手段を採用する場合、構造が複雑化して部品数が増えるため組立工数が増加する。また、これらの位置検出手段は回転子の内周側に配置することから回転子の内径が大きくなり、回転子鉄心の径方向の厚さが制限される。例えばリラクタンスモータでは、d軸のリラクタンスを高め、q軸のリラクタンスを低下させ、回転子鉄心におけるd軸、q軸部分と固定子との間の空隙磁束密度の差を利用してリラクタンストルクを発生させている。しかし、回転子鉄心の径方向の厚さが制限されると、q軸の磁路が狭められるのでリラクタンストルクが低下してしまう。   Of the various position detection methods described above, when position detection means such as an encoder or resolver is employed, the structure becomes complicated and the number of parts increases, resulting in an increase in the number of assembly steps. Further, since these position detecting means are arranged on the inner peripheral side of the rotor, the inner diameter of the rotor is increased, and the thickness of the rotor core in the radial direction is limited. For example, in a reluctance motor, the d-axis reluctance is increased, the q-axis reluctance is decreased, and the reluctance torque is generated by utilizing the gap magnetic flux density difference between the d-axis and q-axis portions of the rotor core and the stator. I am letting. However, if the radial thickness of the rotor core is limited, the reluctance torque is reduced because the q-axis magnetic path is narrowed.

また、駆動用永久磁石の磁束を検出する場合、永久磁石の隣接する磁極相互の間隔が広いため、高精度の位置検出が難しくなる。さらに、センサレス駆動の場合、負荷急変時等に推定精度が低下し、或いは始動時および低速回転時に位置推定ができないなどの問題がある。   Further, when detecting the magnetic flux of the driving permanent magnet, the distance between the adjacent magnetic poles of the permanent magnet is wide, making it difficult to detect the position with high accuracy. Further, in the case of sensorless driving, there are problems that the estimation accuracy decreases when the load suddenly changes, or the position cannot be estimated during start-up and low-speed rotation.

そこで、回転子の径方向の寸法制限およびトルク性能の低下を抑えつつ回転位置を高精度に検出できるモータを提供する。   Therefore, a motor capable of detecting a rotational position with high accuracy while suppressing a dimensional limitation of the rotor in the radial direction and a decrease in torque performance is provided.

実施形態のモータは、巻線への通電により回転磁界を発生させる固定子と、当該回転磁界に同期して回転する回転子とを備えたモータである。本モータは、回転子鉄心の周方向に沿って所定の第1角度ごとに磁極が反転し、当該磁極から生じる磁束が回転子の外部に漏れるように回転子に埋め込まれた位置検出用磁石と、固定子側に設けられ、位置検出用磁石から回転子の外部に漏れる磁束を検出する磁束検出手段とを備えている。   The motor of the embodiment is a motor including a stator that generates a rotating magnetic field by energizing a winding, and a rotor that rotates in synchronization with the rotating magnetic field. The motor includes a position detection magnet embedded in the rotor so that the magnetic poles are reversed at predetermined first angles along the circumferential direction of the rotor core, and the magnetic flux generated from the magnetic poles leaks to the outside of the rotor. And a magnetic flux detecting means provided on the stator side for detecting magnetic flux leaking from the position detecting magnet to the outside of the rotor.

第1の実施形態による固定子と回転子を組み合わせた状態を示す平面図The top view which shows the state which combined the stator and rotor by 1st Embodiment 固定子と回転子を組み合わせた状態を示す斜視図The perspective view which shows the state which combined the stator and the rotor 回転軸も含め図1のA−A線に沿って一部を切断して示す縦断側面図A longitudinal side view showing a part cut along the line AA in FIG. 1 including the rotating shaft. 分割磁石の配置例を示す図The figure which shows the example of arrangement of a division magnet (a)ホールセンサのヒステリシス特性を示す図および(b)磁束密度と信号Hsとを対応付けて示す波形図(A) The figure which shows the hysteresis characteristic of a Hall sensor, and (b) The wave form diagram which matches and shows magnetic flux density and signal Hs 分割磁石の配置と信号Hsとを対応付けて示す模式的な説明図Schematic explanatory drawing which shows the arrangement of divided magnets and signal Hs in association with each other 位置検出用磁石を連続的に配した場合における固定子と回転子を組み合わせた状態を示す(a)部分的平面図および(b)部分的斜視図(A) Partial plan view and (b) Partial perspective view showing a state where the stator and the rotor are combined when the position detection magnets are continuously arranged 回転位置に対するホールセンサの検出磁束密度を示す図Diagram showing magnetic flux density detected by Hall sensor with respect to rotation position 第2の実施形態による図3相当図FIG. 3 equivalent view according to the second embodiment

(第1の実施形態)
図1ないし図8を参照しながら第1の実施形態を説明する。図1および図2は、永久磁石モータのうち固定子と回転子を組み合わせた状態を示している。図3は、さらに回転軸を嵌合した状態で図1のA−A線に沿って一部を切断して示す部分的な縦断側面図である。この永久磁石モータ1(以下、モータと称す)は、インナーロータ型の扁平モータであって、例えば車両駆動用モータとして用いられるものである。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 show a state in which a stator and a rotor are combined in a permanent magnet motor. FIG. 3 is a partial vertical side view showing a part cut along the line AA in FIG. 1 in a state in which the rotating shaft is further fitted. The permanent magnet motor 1 (hereinafter referred to as a motor) is an inner rotor type flat motor, and is used, for example, as a vehicle driving motor.

固定子2の鉄心3(固定子鉄心)は、環状をなすヨーク部4と内周側に突出するように設けられた多数のティース5とを有し、当該形状に打ち抜かれた電磁鋼板例えば珪素鋼板を多数枚積層して構成されている。ティース5には巻線6が巻装されている。図示しないが、固定子鉄心3は、偏平な有底円筒状に形成されたフレーム内に固定されている。回転子7は、円環状に打ち抜かれた珪素鋼板を複数枚積層してなる回転子鉄心8と、図示しない軸受により回転自在に支承された回転軸9を有している。回転子7は、その外周面と固定子2のティース5との間に僅かなギャップを隔てて回転する。   The iron core 3 (stator iron core) of the stator 2 has an annular yoke portion 4 and a large number of teeth 5 provided so as to protrude toward the inner peripheral side, and is a magnetic steel sheet punched into the shape, for example, silicon A large number of steel plates are laminated. A winding 6 is wound around the tooth 5. Although not shown, the stator core 3 is fixed in a frame formed in a flat bottomed cylindrical shape. The rotor 7 has a rotor core 8 formed by laminating a plurality of silicon steel plates punched in an annular shape, and a rotating shaft 9 that is rotatably supported by a bearing (not shown). The rotor 7 rotates with a slight gap between its outer peripheral surface and the teeth 5 of the stator 2.

回転子鉄心8のうち外周側には、外周側に向かうに従って離間距離が増大する一対の磁石挿入孔10が複数対(例えば10対)、周方向に一定の間隔で設けられている。磁石挿入孔10は回転子鉄心8を積層方向に貫いており、磁石挿入孔10には駆動用の永久磁石11が埋め込まれている。   On the outer peripheral side of the rotor core 8, a plurality of pairs (for example, ten pairs) of magnet insertion holes 10 whose separation distance increases toward the outer peripheral side are provided at regular intervals in the circumferential direction. The magnet insertion hole 10 penetrates the rotor core 8 in the stacking direction, and a permanent magnet 11 for driving is embedded in the magnet insertion hole 10.

これら一対の磁石挿入孔10は、回転子7の内周側から視てV字状に配置されており、離間距離が最小となるV字の突き合せ部相互間にはブリッジ部12が形成されている。ブリッジ部12は、磁束の短絡を低減するため、遠心力に対する強度を確保可能な限りにおいて幅狭に形成されている。このブリッジ部12を通る中心線が磁束軸方向であるd軸方向となる。一対の磁石挿入孔10から回転子鉄心8の外周面に至る領域には、外周側に向かうに従って拡大する貫通孔13が設けられている。この貫通孔13も回転子鉄心8を積層方向に貫いており、d軸方向の磁気抵抗を増加させる作用を奏する。これにより、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの差が大きくなりリラクタンストルクを高めることができる。   The pair of magnet insertion holes 10 are arranged in a V shape when viewed from the inner peripheral side of the rotor 7, and a bridge portion 12 is formed between the V-shaped abutting portions having a minimum separation distance. ing. The bridge portion 12 is formed to be narrow as long as strength against centrifugal force can be secured in order to reduce short-circuiting of magnetic flux. A center line passing through the bridge portion 12 is a d-axis direction that is a magnetic flux axis direction. In a region extending from the pair of magnet insertion holes 10 to the outer peripheral surface of the rotor core 8, a through hole 13 that expands toward the outer peripheral side is provided. This through hole 13 also penetrates the rotor core 8 in the stacking direction, and has the effect of increasing the magnetic resistance in the d-axis direction. Thereby, the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq is increased, and the reluctance torque can be increased.

磁石挿入孔10のうち実際に永久磁石11が埋め込まれるのは、内周側のほぼ半分の領域である。外周側のほぼ半分の領域は、磁束の短絡を防止するように作用する。遠心力による永久磁石11の移動を禁止するため、磁石挿入孔10の中央部に係止部14が形成されている。一対の磁石挿入孔10に埋め込まれた永久磁石11は、回転子鉄心8の外周側を臨む側が同極とされており、隣り合う一対の磁石挿入孔10に埋め込まれた永久磁石11とは異極とされている。   The permanent magnet 11 is actually embedded in the magnet insertion hole 10 in an almost half region on the inner peripheral side. The almost half area on the outer peripheral side acts to prevent a short circuit of the magnetic flux. In order to prohibit the movement of the permanent magnet 11 due to centrifugal force, a locking portion 14 is formed at the center of the magnet insertion hole 10. The permanent magnet 11 embedded in the pair of magnet insertion holes 10 has the same polarity on the side facing the outer peripheral side of the rotor core 8 and is different from the permanent magnet 11 embedded in the pair of adjacent magnet insertion holes 10. It is considered as a pole.

回転軸9は、回転子7との結合部を除き、その外径が回転子鉄心8の内径よりも小さく形成されている。回転軸9の上記結合部には、回転子鉄心8の内径と同じ外径を持つ嵌合部15と、この嵌合部15と軸方向に連続して設けられ、回転子鉄心8の外径よりもやや小さい円板状の支持板部16とが形成されている。回転軸9の嵌合部15は、支持板部16と回転子鉄心8の軸方向端面(下面)とが当接するまで回転子鉄心8に圧入される。   The rotating shaft 9 is formed so that the outer diameter thereof is smaller than the inner diameter of the rotor core 8 except for the coupling portion with the rotor 7. A fitting portion 15 having the same outer diameter as the inner diameter of the rotor core 8 and an outer diameter of the rotor core 8 are provided on the coupling portion of the rotating shaft 9 continuously with the fitting portion 15 in the axial direction. A disk-shaped support plate portion 16 that is slightly smaller than the shape is formed. The fitting portion 15 of the rotating shaft 9 is press-fitted into the rotor core 8 until the support plate portion 16 and the axial end surface (lower surface) of the rotor core 8 come into contact with each other.

嵌合部15は、回転子鉄心8の軸方向長さよりも短い。このため、上記嵌合された状態では、回転子鉄心8の上面側すなわち支持板部16との非当接側において、回転子鉄心8の内周面と回転軸9との間に円環溝状の隙間部17が確保されている。この隙間部17を利用して回転子鉄心8に収容部20を形成し、そこに位置検出用磁石18を埋め込んでいる。   The fitting portion 15 is shorter than the axial length of the rotor core 8. Therefore, in the fitted state, an annular groove is formed between the inner peripheral surface of the rotor core 8 and the rotary shaft 9 on the upper surface side of the rotor core 8, that is, on the non-contact side with the support plate portion 16. The gap portion 17 is secured. An accommodating portion 20 is formed in the rotor core 8 by using this gap portion 17, and a position detecting magnet 18 is embedded therein.

位置検出用磁石18は複数の分割磁石19から構成されている。回転子鉄心8の内周面のうち上記隙間部17に臨む部分には、分割磁石19が埋め込まれる有底の収容部20が周方向に沿って第1角度θ1の間隔で形成されている。収容部20は、回転子鉄心8の一部をなすもので、軸心方向に向かって矩形状に迫り出している。収容部20には上面側から軸方向に沿って分割磁石19を挿入可能となっている。挿入された状態では、収容部20を含む回転子鉄心8の端面と分割磁石19の端面は同一面となる。なお、収容部20の形成位置は、隙間部17に臨む部分であれば軸方向端部に限られない。   The position detection magnet 18 includes a plurality of divided magnets 19. A portion of the inner peripheral surface of the rotor core 8 facing the gap portion 17 is formed with a bottomed accommodating portion 20 in which the divided magnet 19 is embedded at an interval of the first angle θ1 along the circumferential direction. The accommodating part 20 forms a part of the rotor core 8 and protrudes in a rectangular shape toward the axial direction. A split magnet 19 can be inserted into the housing portion 20 along the axial direction from the upper surface side. In the inserted state, the end surface of the rotor core 8 including the accommodating portion 20 and the end surface of the split magnet 19 are the same surface. In addition, the formation position of the accommodating part 20 will not be restricted to an axial direction edge part if it is a part which faces the clearance gap part 17. FIG.

収容部20を形成する珪素鋼板は、分割磁石19から生じる磁束が回転子鉄心8の外部に漏れるように薄肉に形成されている。また、駆動用の永久磁石11との関係では、各分割磁石19の周方向の中心は、トルク軸であるq軸に一致している。この配置によれば、分割磁石19はq軸方向の磁束が通過する磁路から外れた位置となるため、q軸の磁束への影響を低減することができる。   The silicon steel plate forming the accommodating portion 20 is formed thin so that the magnetic flux generated from the split magnet 19 leaks to the outside of the rotor core 8. Further, in the relationship with the driving permanent magnet 11, the center in the circumferential direction of each divided magnet 19 coincides with the q axis that is the torque axis. According to this arrangement, the segmented magnet 19 is positioned away from the magnetic path through which the magnetic flux in the q-axis direction passes, so that the influence on the q-axis magnetic flux can be reduced.

複数の分割磁石19からなる位置検出用磁石18は、回転子鉄心8の周方向に沿って第1角度θ1ごとに磁極が反転する。各分割磁石19は、この磁極の反転位置を中心として周両方向にθ1/2よりも小さく設定された第2角度θ2ずつの範囲、すなわち2×θ2の角度範囲に位置する。図4は、分割磁石19の配置例を示している。図4(a)は、軸方向に着磁された2つの同一形状の磁石を逆極性で周方向に並べて収容部20に埋め込む構成である。図4(b)は、周方向に着磁された1つの磁石を収容部20に埋め込む構成である。   In the position detection magnet 18 composed of a plurality of divided magnets 19, the magnetic poles are reversed every first angle θ <b> 1 along the circumferential direction of the rotor core 8. Each of the divided magnets 19 is located in a range of each second angle θ2 set to be smaller than θ1 / 2 in both circumferential directions around the magnetic pole inversion position, that is, in an angle range of 2 × θ2. FIG. 4 shows an arrangement example of the divided magnets 19. FIG. 4A shows a configuration in which two magnets having the same shape magnetized in the axial direction are arranged in the circumferential direction with opposite polarities and embedded in the accommodating portion 20. FIG. 4B shows a configuration in which one magnet magnetized in the circumferential direction is embedded in the accommodating portion 20.

固定子2側には、回転子7の外部に漏れる位置検出用磁石18による磁束を検出するホールセンサ21(磁束検出手段)が設けられている。図3ではホールセンサ21の支持構造は省略されている。このホールセンサ21は、上述した隙間部17において収容部20に対し内側から対向する位置となるように固定されている。   On the side of the stator 2, a hall sensor 21 (magnetic flux detection means) that detects magnetic flux generated by the position detection magnet 18 that leaks to the outside of the rotor 7 is provided. In FIG. 3, the support structure of the hall sensor 21 is omitted. The hall sensor 21 is fixed so as to face the housing portion 20 from the inside in the gap portion 17 described above.

以上の構成によれば、巻線6への通電により回転磁界が発生し、その回転磁界に同期して回転子7が回転する。このときの発生トルクは、永久磁石11と固定子2の磁極との間で作用する磁気吸引力と磁気反発力およびdq軸間の磁気抵抗の差によるリラクタンストルクである。   According to the above configuration, a rotating magnetic field is generated by energizing the winding 6, and the rotor 7 rotates in synchronization with the rotating magnetic field. The generated torque at this time is a reluctance torque due to a difference in magnetic attraction force and magnetic repulsion force acting between the permanent magnet 11 and the magnetic poles of the stator 2 and the magnetic resistance between the dq axes.

次に、位置検出用磁石18とホールセンサ21を用いた回転位置の検出について説明する。ホールセンサ21は、図5(a)に示すように正の磁束密度Bopと負の磁束密度Brpをしきい値とするヒステリシス特性を有し、磁束密度に応じて2値の信号Hsを出力する。図5(b)は、磁束密度が正弦波に従って変化する場合の信号Hsを示している。   Next, detection of the rotational position using the position detection magnet 18 and the hall sensor 21 will be described. As shown in FIG. 5A, the Hall sensor 21 has a hysteresis characteristic having a positive magnetic flux density Bop and a negative magnetic flux density Brp as threshold values, and outputs a binary signal Hs according to the magnetic flux density. . FIG. 5B shows the signal Hs when the magnetic flux density changes according to a sine wave.

図6は、分割磁石19の配置とホールセンサ21の出力信号Hsとを対応付けて示す模式的な説明図である。同図は、駆動用の永久磁石11と位置検出用磁石18との位置関係も模式的に示している。回転子7の回転に伴い、ホールセンサ21が1つの分割磁石19にN極、S極の順で対向したとき、信号HsはLレベルからHレベルに変化する。逆にホールセンサ21が1つの分割磁石19にS極、N極の順で対向したとき、信号HsはHレベルからLレベルに変化する。   FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing the arrangement of the divided magnets 19 and the output signal Hs of the hall sensor 21 in association with each other. The figure also schematically shows the positional relationship between the driving permanent magnet 11 and the position detecting magnet 18. As the rotor 7 rotates, the signal Hs changes from L level to H level when the Hall sensor 21 faces one divided magnet 19 in order of N pole and S pole. Conversely, when the Hall sensor 21 faces one divided magnet 19 in the order of S pole and N pole, the signal Hs changes from H level to L level.

分割磁石19との対向により信号Hsのレベルが一旦変化した後は、回転子7が第1角度θ1だけ回転するまでの間、ホールセンサ21の検出磁束密度が正の磁束密度Bopを上回ることまたは負の磁束密度Brpを下回ることはなく、信号Hsのレベルは保持される。   After the level of the signal Hs is once changed by facing the divided magnet 19, the detected magnetic flux density of the Hall sensor 21 exceeds the positive magnetic flux density Bop until the rotor 7 rotates by the first angle θ1. The level of the signal Hs is maintained without falling below the negative magnetic flux density Brp.

図7は、位置検出用磁石18の他の構成例を示している。この例は第2角度θ2を第1角度θ1の1/2に等しく設定したもので、分割磁石22は周方向に連続して設けられている。図8は、このときの三次元磁界解析による回転位置に対するホールセンサ21の検出磁束密度を示している。このように全周に亘って位置検出用磁石18を配置すると、第1角度θ1の範囲内ではほぼ一定の検出磁束密度が得られ、且つ、磁極の変化点において検出磁束密度が急峻に変化していることが分かる。   FIG. 7 shows another configuration example of the position detection magnet 18. In this example, the second angle θ2 is set equal to ½ of the first angle θ1, and the divided magnets 22 are continuously provided in the circumferential direction. FIG. 8 shows the detected magnetic flux density of the Hall sensor 21 with respect to the rotational position by the three-dimensional magnetic field analysis at this time. When the position detection magnet 18 is arranged over the entire circumference in this way, a substantially constant detected magnetic flux density is obtained within the range of the first angle θ1, and the detected magnetic flux density changes sharply at the change point of the magnetic pole. I understand that

この図7に示す構成は一つの望ましい態様ではあるが、位置検出用磁石18を全周に亘って配置するので磁石の使用量が増える。これに対し、第2角度θ2を第1角度θ1の1/2よりも小さく設定した本実施形態のモータ1は、位置検出用磁石18の使用量を低減することができる。この場合、ホールセンサ21がヒステリシス特性を持つため、上述したように第1角度θ1の範囲内で信号Hsのレベルが反転することはない。従って、第1角度θ1ごとの検出位置の近傍に分割磁石19を配した本実施形態でも、十分に安定した位置検出を行うことができる。   Although the configuration shown in FIG. 7 is one desirable mode, the amount of use of the magnet increases because the position detection magnet 18 is arranged over the entire circumference. In contrast, the motor 1 of the present embodiment in which the second angle θ2 is set to be smaller than ½ of the first angle θ1 can reduce the amount of the position detection magnet 18 used. In this case, since the Hall sensor 21 has hysteresis characteristics, the level of the signal Hs does not reverse within the range of the first angle θ1 as described above. Accordingly, even in the present embodiment in which the divided magnets 19 are arranged in the vicinity of the detection position for each first angle θ1, sufficiently stable position detection can be performed.

以上説明した本実施形態によれば、回転子鉄心8に位置検出用磁石18を埋め込み、回転子7の外部に漏れる位置検出用磁石18の磁束をホールセンサ21で検出するので、エンコーダ、レゾルバなどの位置検出手段を付加することなく回転位置を検出することができる。この場合、打ち抜かれた珪素鋼板を積層することで収容部20を形成し、その収容部20に位置検出用磁石18(分割磁石19)を挿入すればよいので、構造が簡単で部品数も少なく且つ組立工数も低減することができる。   According to the present embodiment described above, the position detection magnet 18 is embedded in the rotor core 8, and the magnetic flux of the position detection magnet 18 leaking to the outside of the rotor 7 is detected by the hall sensor 21, so an encoder, a resolver, etc. The rotational position can be detected without adding the position detecting means. In this case, since the accommodating part 20 is formed by laminating the punched silicon steel plates, and the position detecting magnet 18 (divided magnet 19) is inserted into the accommodating part 20, the structure is simple and the number of parts is small. In addition, the number of assembly steps can be reduced.

回転子鉄心8において永久磁石11を挿入する磁石挿入孔10と分割磁石19を挿入する収容部20とは一定の位置関係にある。このため、永久磁石11の磁極と位置検出用磁石18の磁極との相対的な位置精度が高くなり、位置ずれを低減でき、回転子7の回転位置を高精度に検出できる。また、エンコーダ、レゾルバなどの位置検出手段を付加するときに受ける回転子鉄心8の径方向の厚さ制限がないので、q軸の磁路を広く確保してリラクタンストルクを高めることができる。さらに、回転子鉄心8に位置検出用磁石18を埋め込むことで、高速回転時における位置検出用磁石18の飛散を確実に防止でき、遠心力に対し十分な強度を確保できる。   In the rotor core 8, the magnet insertion hole 10 for inserting the permanent magnet 11 and the accommodating portion 20 for inserting the split magnet 19 are in a fixed positional relationship. For this reason, the relative positional accuracy between the magnetic pole of the permanent magnet 11 and the magnetic pole of the position detecting magnet 18 is increased, the displacement can be reduced, and the rotational position of the rotor 7 can be detected with high accuracy. In addition, since there is no limit on the radial thickness of the rotor core 8 that is received when position detecting means such as an encoder or resolver is added, a wide q-axis magnetic path can be secured and the reluctance torque can be increased. Furthermore, by embedding the position detection magnet 18 in the rotor core 8, the position detection magnet 18 can be reliably prevented from scattering during high-speed rotation, and sufficient strength against centrifugal force can be ensured.

位置検出用磁石18は、図7に示す構成を除き、第1角度θ1ごとの磁極反転位置を中心として周両方向に第1角度θ1の1/2よりも小さく設定された第2角度θ2ずつの角度範囲を占める分割磁石19により構成されている。これはホールセンサ21の有するヒステリシス特性を利用したもので、位置検出用磁石18の磁石量を減らすことができる。この場合、分割磁石19の磁極変化位置を検出するので、駆動用の永久磁石11の磁束を検出する場合と比べ位置検出精度が格段に高まる。   Except for the configuration shown in FIG. 7, the position detection magnet 18 has a second angle θ2 that is set smaller than ½ of the first angle θ1 in both circumferential directions around the magnetic pole reversal position for each first angle θ1. The segmented magnet 19 occupies an angle range. This utilizes the hysteresis characteristic of the hall sensor 21 and can reduce the magnet amount of the position detecting magnet 18. In this case, since the magnetic pole change position of the divided magnet 19 is detected, the position detection accuracy is remarkably increased as compared with the case where the magnetic flux of the driving permanent magnet 11 is detected.

インナーロータ型とし、回転子7の外周側に駆動用の永久磁石11を配し、回転子7の内周面に沿って位置検出用磁石18(分割磁石19)を配している。この配置によれば、位置検出用磁石18はq軸方向の磁束が通過する磁路から外れた位置となるので、駆動に供する磁束の磁路を狭めることがなく、リラクタンストルクの低下を防止できる。この場合、分割磁石19の中心がq軸方向と一致しているので、q軸の磁束への影響をより低減することができる。   In the inner rotor type, a driving permanent magnet 11 is arranged on the outer peripheral side of the rotor 7, and a position detecting magnet 18 (divided magnet 19) is arranged along the inner peripheral surface of the rotor 7. According to this arrangement, the position detecting magnet 18 is located away from the magnetic path through which the magnetic flux in the q-axis direction passes, so that the magnetic path of the magnetic flux used for driving is not narrowed, and a decrease in reluctance torque can be prevented. . In this case, since the center of the split magnet 19 coincides with the q-axis direction, the influence on the q-axis magnetic flux can be further reduced.

(第2の実施形態)
図9は、図3と同様にして固定子2、回転子7および回転軸9の一部を切断して示す縦断側面図である。位置検出用磁石18である分割磁石19は、回転子鉄心8の内周面のうち隙間部17に臨み且つ軸方向端部に形成された収容部20に挿入されている。ホールセンサ21は、位置検出用磁石18に軸方向から対向するように設けられている。図9ではホールセンサ21の支持構造は省略されている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。本実施形態によっても第1の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a longitudinal side view of the stator 2, the rotor 7, and a part of the rotating shaft 9 cut out in the same manner as in FIG. A split magnet 19 that is a position detection magnet 18 is inserted into a housing portion 20 that faces the gap portion 17 and is formed at an end portion in the axial direction on the inner peripheral surface of the rotor core 8. The hall sensor 21 is provided so as to face the position detection magnet 18 from the axial direction. In FIG. 9, the support structure of the hall sensor 21 is omitted. Other configurations are the same as those of the first embodiment. According to this embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.

(その他の実施形態)
以上説明した複数の実施形態に加えて以下のような構成を採用してもよい。
回転磁界に同期して回転するモータであればよく、例えばリラクタンスモータであってもよい。モータは、アウターロータ型であってもよい。この場合には、回転子鉄心の外周側に収容部を形成し位置検出用磁石を挿入すればよい。モータの極数は図面に示したものに限られない。
(Other embodiments)
In addition to the plurality of embodiments described above, the following configuration may be adopted.
Any motor that rotates in synchronization with the rotating magnetic field may be used. For example, a reluctance motor may be used. The motor may be an outer rotor type. In this case, a housing portion may be formed on the outer peripheral side of the rotor core and a position detection magnet may be inserted. The number of poles of the motor is not limited to that shown in the drawing.

位置検出用磁石18の磁極から生じる磁束が回転子7の外部に漏れ、それをホールセンサ21が検出可能であれば、位置検出用磁石18の回転子7への埋め込み態様は上記実施形態に限られない。
q軸の磁束が通過する磁路から外れた位置であれば、分割磁石19をq軸方向からずらして配置してもよい。
If the magnetic flux generated from the magnetic pole of the position detection magnet 18 leaks to the outside of the rotor 7 and can be detected by the Hall sensor 21, the manner of embedding the position detection magnet 18 in the rotor 7 is limited to the above embodiment. I can't.
As long as the q-axis magnetic flux is out of the magnetic path through which the magnetic flux passes, the divided magnets 19 may be arranged shifted from the q-axis direction.

以上説明した実施形態によれば、回転位置を検出するための構造が簡単で部品数も少なく且つ組立工数も少なくなる。回転子鉄心8の径方向の厚さ制限がないので、q軸の磁路を増やしてリラクタンストルクを高めることができる。回転子鉄心8において永久磁石11の磁極と位置検出用磁石18の磁極との相対的な位置精度が高いので、回転位置を高精度に検出できる。位置検出用磁石18を分割磁石19から構成できるので、位置検出用磁石18の磁石量を減らすことができる。   According to the embodiment described above, the structure for detecting the rotational position is simple, the number of parts is small, and the number of assembly steps is also small. Since there is no limit on the radial thickness of the rotor core 8, the reluctance torque can be increased by increasing the q-axis magnetic path. Since the relative position accuracy between the magnetic pole of the permanent magnet 11 and the magnetic pole of the position detecting magnet 18 is high in the rotor core 8, the rotational position can be detected with high accuracy. Since the position detection magnet 18 can be composed of the divided magnets 19, the amount of the position detection magnet 18 can be reduced.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

図面中、1は永久磁石モータ(モータ)、2は固定子、6は巻線、7は回転子、8は回転子鉄心、9は回転軸、18は位置検出用磁石、19、22は分割磁石(位置検出用磁石)、20は収容部、21はホールセンサ(磁束検出手段)である。   In the drawings, 1 is a permanent magnet motor (motor), 2 is a stator, 6 is a winding, 7 is a rotor, 8 is a rotor core, 9 is a rotating shaft, 18 is a position detection magnet, and 19 and 22 are divided. A magnet (position detecting magnet), 20 is a housing portion, and 21 is a hall sensor (magnetic flux detecting means).

Claims (5)

巻線への通電により回転磁界を発生させる固定子と、当該回転磁界に同期して回転する回転子とを備えたモータにおいて、
回転子鉄心の周方向に沿って所定の第1角度ごとに磁極が反転し、当該磁極から生じる磁束が前記回転子の外部に漏れるように前記回転子に埋め込まれた位置検出用磁石と、
前記固定子側に設けられ、前記位置検出用磁石から前記回転子の外部に漏れる磁束を検出する磁束検出手段とを備えていることを特徴とするモータ。
In a motor including a stator that generates a rotating magnetic field by energizing a winding, and a rotor that rotates in synchronization with the rotating magnetic field,
A position detecting magnet embedded in the rotor such that the magnetic poles are reversed at predetermined first angles along the circumferential direction of the rotor core, and the magnetic flux generated from the magnetic poles leaks outside the rotor;
A motor provided with magnetic flux detection means provided on the stator side and detecting magnetic flux leaking from the position detection magnet to the outside of the rotor.
前記位置検出用磁石は、前記回転子鉄心における前記磁極の各反転位置を中心として周両方向に前記第1角度の1/2よりも小さく設定された第2角度ずつの角度範囲に位置する分割磁石から構成されていることを特徴とする請求項1記載のモータ。   The position detecting magnet is a split magnet positioned in an angular range of each second angle set smaller than ½ of the first angle in both circumferential directions around each inversion position of the magnetic pole in the rotor core. The motor according to claim 1, comprising: インナーロータ型であって、前記回転子鉄心の内周面の一部に回転軸が嵌合されるとともに、残る内周面には軸方向から前記分割磁石を挿入可能な収容部が周方向に沿って前記第1角度間隔で形成されており、前記磁束検出手段は前記位置検出用磁石に内周側から対向するように設けられていることを特徴とする請求項2記載のモータ。   It is an inner rotor type, and a rotating shaft is fitted to a part of the inner peripheral surface of the rotor core, and a housing portion into which the divided magnet can be inserted from the axial direction is provided in the circumferential direction on the remaining inner peripheral surface. 3. The motor according to claim 2, wherein the motor is formed at an interval of the first angle along the magnetic field, and the magnetic flux detection means is provided so as to face the position detection magnet from the inner peripheral side. インナーロータ型であって、前記回転子鉄心の内周面の一部に回転軸が嵌合されるとともに、残る内周面の軸方向端部には軸方向から前記分割磁石を挿入可能な収容部が周方向に沿って前記第1角度間隔で形成されており、前記磁束検出手段は前記位置検出用磁石に軸方向から対向するように設けられていることを特徴とする請求項2記載のモータ。   An inner rotor type, in which a rotating shaft is fitted to a part of the inner peripheral surface of the rotor core, and the split magnet can be inserted from the axial direction into the axial end portion of the remaining inner peripheral surface The part is formed at the first angular interval along the circumferential direction, and the magnetic flux detecting means is provided so as to face the position detecting magnet from the axial direction. motor. 前記位置検出用磁石は、前記回転子鉄心においてq軸方向の磁束が通過する磁路から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載のモータ。   5. The motor according to claim 1, wherein the position detection magnet is provided at a position off the magnetic path through which the magnetic flux in the q-axis direction passes in the rotor core. 6.
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