(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気センサにより回転子の磁極位置を検出して回転制御する方式の永久磁石形同期電動機であって、
前記磁気センサが搭載された磁極位置検出基板を有し、
前記磁極位置検出基板は、固定子鉄心の磁極の位置に対応するとともに形状の一部が前記磁極と略同一の幅を有する突起部を有し、
前記磁気センサは前記突起部に固定されており、
前記磁極位置検出基板を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記突起部と前記磁極との幅を合わせて前記固定子鉄心の端面に配置させたことを特徴とする永久磁石形同期電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石形同期電動機であって、
前記磁極位置検出基板は前記固定子巻線によって固定されることを特徴とする永久磁石形同期電動機。
【請求項３】
請求項１に記載の永久磁石形同期電動機であって、
前記磁気センサが、前記磁極位置検出基板に３個、搭載されていることを特徴とする永久磁石形同期電動機。
【請求項４】
磁気センサにより回転子の磁極位置を検出して回転制御する方式の永久磁石形同期電動機であって、
磁極位置検出基板を３枚有し、
前記３枚の磁極位置検出基板は形状の一部が固定子鉄心の磁極と略同一の幅を有し、
前記磁気センサが、前記３枚の磁極位置検出基板のそれぞれに搭載されており、
前記３枚の磁極位置検出基板の各々を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記固定子鉄心の各々の磁極の位置に配置させたことを特徴とする永久磁石形同期電動機。
【請求項５】
磁気センサにより回転子の磁極位置を検出して回転制御する方式の永久磁石形同期電動機であって、
前記磁気センサが固定子鉄心の磁極の位置に配されるように搭載された磁極位置検出基板を有し、
前記磁極位置検出基板は前記固定子鉄心の端面の形状と略同一の平面形状を有しており、
前記磁極位置検出基板を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記固定子鉄心の端面と前記磁極位置検出基板との形状を合わせて、前記固定子鉄心の端面に配置させたことを特徴とする永久磁石形同期電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に永久磁石を用いた回転界磁形の同期電動機に係り、特に磁気センサにより回転子の磁極位置を検出して回転制御する方式の永久磁石形同期電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期電動機の一種として、回転子(ロータ)に永久磁石を用いた回転界磁形の同期電動機があり、給電用のブラシが不要なことからＤＣブラシレスモータなどと呼ばれ、励磁電力が不要なので効率が良く、従って、比較的小型のモータとしても有利であり、このため、近年、例えばエアコンなどに多用されるようになっている。
【０００３】
ところで、このＤＣブラシレスモータは、回転子の回転位置を検出して電機子電流を切換えることにより回転磁界を生成させ、回転子にトルクが発生されるようにしている。そこで、回転子の回転位置を検出する必要があるが、このときの磁極位置検出器としては、一般的には磁気センサを用い、回転子の磁極による磁気を検出することより回転子の回転位置を検出している(例えば、非特許文献１参照)。
【０００４】
そこで、このような磁極位置検出用の磁気センサを備えた従来の永久磁石形同期電動機の一例について、図４により説明すると、まず、この従来技術による永久磁石形同期電動機では、図示のように、固定子鉄心１に固定子巻線２を施した固定子がハウジング３の中に挿入され、強固に固定されている。
【０００５】
そして、このハウジング３の両端には、エンドブラケット４ａ、４ｂが、インロー(嵌め込み)嵌合により取付けられるが、このとき、固定子の中には回転子５が挿入さるが、この回転子５は、その円周面に永久磁石１０を備え、これにより界磁磁極が形成されている。そして、この回転子５は回転子軸６に取付けられ、この回転子軸６が、エンドブラケット４に、ボールベアリングなどの軸受７ａ、７ｂにより回転可能に支持され、これにより永久磁石回転界磁形同期電動機の本体を構成している。
【０００６】
次に、この従来技術では、回転子５の回転位置を検出するため、固定子の一方の端部に磁極位置検出基板８が設けてあり、これにホール素子などの磁気センサを搭載し、このセンサにより回転子５の永久磁石１０による磁界を検出することにより、回転子５の回転位置を表わす磁極位置検信号が取り出せるようになっている。そして、この磁極位置検信号を、図示してない永久磁石形同期電動機の制御回路に供給する。
【０００７】
そこで、この制御回路は、磁極位置検信号に基づいて固定子巻線２に供給される電機子電流を制御し、回転子５にトルクを発生させるための回転磁界が固定子により発生されるように制御し、これにより永久磁石形同期電動機としての動作が得られるようになっている。
【０００８】
ところで、このような永久磁石形同期電動機では、回転子の磁極位置の検出結果に応じて回転制御されるため、磁極位置検出用のセンサを固定子鉄心１に対して精度良く位置決めする必要がある。そこで、従来技術では、この磁極位置検出基板８を、ハウジング３やエンドブラケット４ａ、或いは固定子巻線２が施されているボビンなどに直接、又はホルダを介して、ネジや接着剤で固定しておくようになっている。
【０００９】
また、従来技術では、磁極位置検出器となるホール素子などの磁気センサを磁極位置検出基板８に取付ける際、ホルダなどを使用し、これにより所望の精度が容易に得られるようにしている。
【非特許文献１】“低分解能位置センサを用いた正弦波駆動システム”能登原  外著              平成１３年電気学会産業応用部門大会、Ｎｏ.８７(2001-8)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術は、磁極位置検出器の位置決め精度が固定子鉄心に対して保たれなければならない点に配慮がされているとは言えず、回転位置検出精度の維持に問題があった。
【００１１】
上記した従来技術では、磁極位置検出器の位置決め精度が固定子鉄心に対して保たれなければならないにもかかわらず、磁極位置検出器を搭載した磁極位置検出基板が、ハウジングやエンドブラケット、或いは固定子巻線２を施したボビンなどに取付けられている。
【００１２】
このため、固定子鉄心に対する磁極位置検出器の位置決めに精度を出すのが困難になって、回転位置の検出精度が低下してしまうという問題が生じてしまうのである。
【００１３】
本発明の目的は、固定子鉄心と磁極位置検出器の位置決め精度の保持が容易な永久磁石形同期電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、磁気センサにより回転子の磁極位置を検出して回転制御する方式の永久磁石形同期電動機であって、前記磁気センサが搭載された磁極位置検出基板を有し、前記磁極位置検出基板は、固定子鉄心の磁極の位置に対応するとともに形状の一部が前記磁極と略同一の幅を有する突起部を有し、前記磁気センサは前記突起部に固定されており、前記磁極位置検出基板を前記固定子鉄心の端面と固定子巻線との間で、前記突起部と前記磁極との幅を合わせて前記固定子鉄心の端面に配置させたことにより達成される。
【００１５】
このとき、前記磁極位置検出基板が、前記固定子鉄心の端面の形状とほぼ同じ平面形状を備えているようにしてもよい。
【００１６】
また、このとき、前記磁気センサが、前記磁極位置検出基板に３個、搭載されているようにしてもよい。
【００１７】
更に、このとき、前記磁極位置検出基板が３枚備えられ、前記磁気センサが、これら３枚の磁極位置検出基板のそれぞれに搭載されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、磁極位置検出基板が、固定子巻線を施すことにより固定子鉄心の端面に取付けられるようにしたので、固定子鉄心に対する磁極位置検出基板の取付け位置精度の向上が図られ、磁極位置検出信号の取付誤差やバラツキを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る永久磁石形同期電動機について、図示の実施の形態を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明による永久磁石形同期電動機の一実施形態を示したもので、ここでは、図４で説明した従来技術による永久磁石形同期電動機と同一又は同等の部分には同じ符号を付してある。
【００２１】
ここで、まず、この図１の実施形態でも、図示のように、固定子鉄心１に固定子巻線２を施した固定子がハウジング３の中に挿入され、強固に固定されている。
【００２２】
次に、このハウジング３の両端には、エンドブラケット４ａ、４ｂが、インロー(嵌め込み)嵌合により取付けられるが、このとき、固定子の中には回転子５が挿入さるが、この回転子５は、その円周面に永久磁石１０を備え、これにより界磁磁極が形成されている。そして、この回転子５は回転子軸６に取付けられ、この回転子軸６が、エンドブラケット４に、ボールベアリングなどの軸受７ａ、７ｂにより回転可能に支持され、これにより永久磁石回転界磁形同期電動機の本体を構成している。
【００２３】
また、この実施形態でも、回転子５の回転位置を検出するため、固定子の一方の端部に磁極位置検出基板８が設けてあり、これに磁極位置検出器としてホール素子などの磁気センサを搭載し、このセンサにより回転子５の永久磁石１０による磁束を検出することにより、回転子５の回転位置を表わす磁極位置検信号が取り出せるようになっている。
【００２４】
そして、この実施形態でも、この磁極位置検信号が、図示してない永久磁石形同期電動機の制御回路に供給され、これにより、固定子巻線２に供給される電機子電流が制御され、回転子５にトルクを発生させるための回転磁界が固定子により発生され、この結果、永久磁石形同期電動機としての動作が得られるようになっているものである。
【００２５】
ところで、このような永久磁石形同期電動機では、回転子の磁極位置の検出結果に応じて回転制御されるため、磁極位置検出器を固定子鉄心１に対して精度良く位置決めする必要がある。
【００２６】
そこで、この実施形態では、磁極位置検出器が搭載されている磁極位置検出基板８を、図示のように、固定子鉄心１の一方の端面に直接、取付けた点を特徴とするものであり、この点で、図４の従来技術とは明確に異なっているものである。
【００２７】
ここで、図２(a)は、図１における磁極位置検出基板８を、図１の右側から見た状態を示したもので、この実施形態の場合、磁極位置検出基板８には、図示のように、磁極位置検出器９が３個、磁気センサとして設けられている。これは、三相の永久磁石形同期電動機の場合、例えばホール素子などの磁気センサを３個、実装して回転子の回転位置を検出するようにしているのが通例だからである。
【００２８】
そして、このとき、図２(a)から明らかなように、この実施形態は、固定子が集中巻き形式の場合であり、従って、この場合は、磁極位置検出基板８を、固定子鉄心１の内側にある３個の磁極部分の端面の形状と、これら磁極部分を結んでいる継鉄(ヨーク)部分の端面と同じ形状の平面形状に作り、３個の磁極位置検出器９が、それぞれの磁極部分に位置するようにして取付けるようにする。
【００２９】
次に、図２(b)は、図２(a)に示されている磁極部分の中で、例えば一番上にある磁極部分の図２(a)において手前側にある一部を、矢印Ａ方向から見た図であり、この図から明らかなように、磁極位置検出基板８の磁極部分と同じ形状の部分は、固定子鉄心１の磁極部分の端面と、この部分に巻回されている固定子巻線２の間に挟まれた状態で、直接、固定子鉄心１の磁極部分の端面に取付けられていることになる。
【００３０】
もちろん、磁極位置検出基板８と固定子１や固定子巻線２との絶縁処理は実施してある。
【００３１】
そこで、この実施形態では、固定子鉄心１の端面に磁極位置検出基板８を重ね合わせた後、固定子巻線２を固定子鉄心１の磁極部分に巻回してやれば、磁極位置検出基板８が固定子巻線２により固定子鉄心１の端面に固定されることになり、磁極位置検出基板８の取付けが完了することになる。
【００３２】
このとき、固定子鉄心１の端面と磁極位置検出基板８の間に接着剤を介在させ、接着剤による接合が与えられるようにしてもよい。
【００３３】
この実施形態によれば、磁極位置検出基板８の平面形状が固定子鉄心１の端面と同じ形状になっているので、磁極位置検出基板８を固定子鉄心１の端面に重ね合わせる際、両者の位置関係を簡単に正しい状態にすることができ、この結果、固定子鉄心１に対する磁極位置検出基板８の位置合わせに高い精度を持たせることができる。
【００３４】
ここで、この実施形態でも、ホール素子などの磁極位置検出器９を、磁極位置検出基板８に対して位置精度良く実装するためには、従来技術と同じく、例えばホルダなどによる位置決めが用いられている。
【００３５】
従って、この実施形態によれば、固定子鉄心１に対する磁極位置検出基板８の位置合わせに容易に高い精度を持たせ、これにより固定子鉄心１に対する磁極位置検出器９の位置合わせにも高い精度が得られることになり、この結果、永久磁石回転界磁形同期電動機を高精度で制御することができる。
【００３６】
ところで、磁極位置検出基板８には、固定子鉄心１と固定子巻線２との絶縁を図るため、絶縁材料によるモールド処理を施す場合があるが、この場合、モールド形状の一部に固定子鉄心１の端面と係合し合うような形状をした部分を設けておくようにしてもよく、この場合、更に高精度の位置決めを容易に得ることができる。
【００３７】
また、ここで、固定子鉄心１と磁極位置検出基板８の双方にモールド処理を施す場合があれば、双方の嵌合部に、例えば凹凸の嵌合用突起を設けておくようにしてもよく、この場合も、更に容易に高精度の位置決めを得ることができる。
【００３８】
一方、このように、磁極位置検出基板８や固定子鉄心１に位置合わせのための機構を設けられない場合は、固定子巻線２を施す際に使用する治具に位置合わせの機構を設ければ良い。
【００３９】
この図１の実施形態によれば、磁極位置検出器９が固定子鉄心１の端面に極く近い位置に設置できるようになるので、回転子５が備えている永久磁石１０の磁気により回転位置を検出することができ、この結果、別途、回転位置検出用のマグネット(永久磁石)を設けなくても済むので構成が簡単になり、また、この結果、図４で説明した従来技術と比較した場合、永久磁石１０を短くすることができ、高価な部品である永久磁石１０の使用量を抑え、コストダウンに寄与することができる。
【００４０】
ところで、以上に説明した実施形態では、磁極位置検出基板８が固定子鉄心１の３個の磁極部分にわたって１体になっているが、本発明の実施形態としては、磁極位置検出基板を各磁極部分毎に分け、図３に示すように、磁極位置検出基板８ａ、８ｂ、８ｃとして設け、各々に磁極位置検出器９を搭載して回転位置が検出されるようにしてもよい。
【００４１】
この実施形態によれば、３個の磁極位置検出器９が、それぞれ別の磁極位置検出基板８ａ、８ｂ、８ｃに搭載されているので、固定子鉄心１の端面の任意の位置に磁極位置検出器９を配置させることができるようになり、この結果、固定子鉄心１の端面の形状・寸法が異なる機種にも取付け可能となり、取付け位置精度の向上と共に部品の共用化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による永久磁石形同期電動機の一実施形態を示す部分側断面図である。
【図２】本発明による永久磁石形同期電動機の一実施形態を示す部分断面による正面図と拡大図である。
【図３】本発明による永久磁石形同期電動機の他の一実施形態を示す部分断面による正面図である。
【図４】従来技術による永久磁石形同期電動機の一例を示す部分側断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：固定子鉄心
２：固定子巻線
３：ハウジング
４：エンドブラケット
５：回転子
６：回転軸
７：軸受
８：磁極位置検出基板
９：磁極位置検出器
１０：永久磁石(界磁用)
【図１】
0004703288.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004703288.tif 000004
【図４】
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