凸极式单相电动机及凸极式单相电动机系统的制作方法

专利名称：凸极式单相电动机及凸极式单相电动机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种凸极式电动机(Claw—pole type motor)。
技术背景作为提高汽车的燃料燃烧效率的对策，可以举出第一方面是停止空转 (idle stop)，第二方面是将旋转电机用于车辆驱动的混合动力(hybrid) 化等，都在进行实用化。为了使用这些系统，如果停止空转，在停止时发 动机停止，所以重新需要泵的驱动源。另外，在混合动力车中，除了上述 的停止空转外，为了冷却驱动用电动机或起动发电机(starter generator) 及其控制装置，还需要水泵，作为其驱动源，大多倾向使用电动机的电动 泵。作为其代表性的例子，日本特开2003—3289S6号公报中公开了使用 三相无电刷电动机(brushless motor)的水泵(water pump)的例子。另外，在日本特开2006—20459号公报、日本特开2006—14575号公报中公开了一般的单相电动机的构造。一方面，单相电动机价格低，另一方面由于原理上电角度一个循环内 发生二次转矩脉动，所以有噪音振动大的缺点。使用于这些用途的电动机， 由于配置在车辆的乘客室内、发动机室内，所以特别需要低噪音。在曰本 特开2004—88870号公报公开了这种单相永久磁铁电动机的代表性的控制 例。另外，使用霍尔元件(hall device)检测磁极位置时，由于其温度限 制，所以有限定了在发动机室内的使用额定值的缺点。在日本特开平7— 63232号公报公开了一种解决该问题的单相电动机的无传感器控制方法。日特开2003 — 328986号公报所公开的水泵的驱动电动机构造，是
永久磁铁转子在缠绕了定子绕组的层叠定子铁心中旋转的形式的三相电 动机结构。除了在定子铁心内收容电动机的轴长的所谓对产生转矩有用的部分以外，还需要定子铁心外的称为线圈尾端(coil end)的部分，所以有 轴方向的长度变长的课题。另外，在制造方法中，由于由薄铁板冲裁成定 子形状，进行层叠，在该定子绕组收容部缠绕绕组，所以第l方面有定子 铁心坯料的抛弃部分多、利用率差、不顺应低价格化的问题，第2方面由 于缠绕在定子铁心的线圈收容部，所以不能得到足够的占空因数(绕组面 积/绕组收容面积)，因而有阻碍小型化、高效率化的问题，第3方面存在 对上述的转矩产生不起作用的线圈尾端，因此存在有损于高效率化、小型 轻量化、低价格化的课题。
还有，作为这些机器的收容部分的发动机室内，由于搭载各种零件， 所以是混杂的空间，特别是近几年来由于混合化，高功能化等，搭载零件 数量飞跃增加，所以其收容的零件比其他室内收容的零件更倾向于要求小 型轻量化。
此外，作为一般的单相电动机己公开的日本特开2006—20459号公报、 日本特开2006—14575号公报的结构，其构造是定子突极和永久磁铁极数 一致的单相电动机，所以也有上述同样的课题。
另外，在作为转矩脉动的代表性的控制的公开例的日本特开2004 — 88870号公报的控制法中，用简单的结构就有某种程度降低转矩脉动 (torqueripple)的效果。可是，对于转速变化的情况、负荷变化的情况和温度变化的情况等无 法充分对应，有发生转矩脉动，产生振动、噪音的课题。
在日本特开平7—63232号公报公开的单相电动机的无传感器控制中， 在单相永久磁铁电动机的正负感应电压的转换点附近，设置通电停止期 间，在绕组间产生感应电压，通过判别其电压正负来检测转子的位置(施 加电压的转换点)。
因此，可简单地完成无传感器运转，另一方面由于设置向绕组上基本 输出感应电压的电流休止期间，从而引起效率降低，脉动转矩增加，因此 有造成电动机噪音振动大的问题。

发明内容
提供一种凸极式单相电动机，其具有由凸极状定子铁心和缠绕成圆环 状的单相定子绕组构成的定子、和具有交替极性的转子，其特征是在上述 定子铁心爪部的空隙面上设有凹部或突起。
发明效果
根据本发明，就能提供小型轻量，低价格、低噪音、低振动的凸极式 单相电动机。


图1表示本发明的凸极式单相电动机的一个实施例。图2A、图2B表示本发明的凸极式单相电动机的一个实施例的构造。 图3A、图3B表示本发明其他的凸极式单相电动机的一个实施例的构造。图4表示本发明的凸极式单相电动机的脉动转矩校正电路结构。图5表示本发明一个实施例的动作说明图。图6表示本发明的凸极式单相电动机的无位置传感器电路结构。图中-l一凸极式单相电动机；2—定子；3—转子；4、 4a、 4b—定子铁心； 5 —定子绕组；6 —永久磁铁；7 —转子铁心；8 —轴；8a—滑动轴承；9一 壳体；IO —端托架(end bracket) ; 11 —轴承；12—位置检测器；13—变 换器；14一角度变换部；15 —速度控制装置；16 —变换器输出机构；17 — 电流传感器；18 —齿槽转矩信息；19一感应电压信息；20 —脉动转矩算出 机构；21—绕组电阻信息；22 —绕组电感信息；23 —感应电压运算机构； 24、 25—控制电路；41一定子铁心的轭部；42 —定子铁心的侧面磁路；43 一定子铁心的爪部；44 —定子铁心的凹部；45 —定子铁心的周方向端部； Edc—直流电源。
具体实施例方式
以下用图l、图2A、图2B,说明本发明对象的一个实施方式的具有 由凸极状的定子铁心和缠绕成圆环(toroidal)状的定子绕组构成的定子、
以及具有永久磁铁的转子的凸极式单相电动机结构。在图中，凸极式单相电动机l由定子2和转子3构成。转子3由永久 磁铁6和转子铁心7构成，该转子铁心7构成磁回路，并且具有通过轴8 向外部、例如泵等传递动力的作用。另一方面，定子2由定子铁心4和定子绕组5构成。这里，定子铁心 4由2个形状大致相同的定子铁心4a、 4b (爪形磁极)构成，如图所示那 样，在中心配置缠绕成圆环状的定子绕组5。在电源电压是低电压的情况 下(一般，汽车在12V的低压下使用)，直接配置在定子绕组5和定子铁 心4之间，对于混合动力车等电源电压是高电压的情况下需要配置绝缘物。在图示中，表示了电动机的单独结构，但也可以在驱动电动机的轴方 向端部一体地配置变换器等控制装置，这时作为电动泵能形成更紧凑的结 构。另外，作为无刷电动机的驱动，也能用位置检测器12检测转子3的 永久磁铁6的漏磁通，通过调节向定子绕组5通电的电流的时刻而縮短起 动时间。而且，定子铁心4和定子绕组5被收容在壳体9内，壳体9是由轴方 向两端的端托架10、轴承11支撑转子3而使其能够旋转的结构。 图2A、图2B表示图l所示的凸极式单相电动机的各结构。 图2A表示定子的主要部分，图2B表示剖面主视图。 这里，磁回路采用从永久磁铁6的一个磁极隔着空隙，通过一个定子 铁心4a的爪部43，通过侧面磁路42和轭部41，再通过另一个定子铁心 4b的轭部41、侧面磁路42、爪部43、空隙，到邻近的不同的永久磁铁磁 极的磁路。在图中，构成凸极式电动机的定子铁心4a、 4b形成从轴方向两侧如 图示那样保持呈圆环状缠绕的定子绕组5的结构。这里，定子铁心4的爪 部的前端形状也可以是与轴方向相平行，并且也可以如图示那样少许倾斜 (扭斜)，通过使其扭斜，能使定子绕组5感应的电压接近于希望的转矩 脉动少的形状。另外，在定子铁心爪部的转子反旋转方向(这里是指沿顺时针方向旋 转的方向)侧的空隙面设置凹部44。由此能发生有效的齿槽转矩，在通过 流经定子绕组5的电流和永久磁铁转子3的磁通产生的转矩的电角度一个
循环内以补偿的方式发生二次转矩下降，因此能使转矩脉动减少。而且，凹部44的形状并不只限于图2A、图2B那样明确的阶梯差，也可以设置圆角部或做成锥形状。另外，由于该齿槽转矩发生的形成方法由于不仅是凹部44，而且是压 粉铁心，所以通过用夹具做成在轴方向上产生突起的形状，也能代替凹部。 这时，突起需要设置于转子的旋转方向的部分。而且，该突起和凹部44同样不只限于明确的阶梯差，也可以设置圆 角部或做成锥形状。另外，该定子铁心4a、 4b由于是由数十 数百微米的磁性粒子制造 的压粉铁心，所以相对于由以前的层叠铁心制作的定子，由压粉铁心制成 的定子由于整个形成一体，构造上坚固，难以振动，所以有噪音低的特征， 但通过做成上述形状能使转矩脉动变小，所以能实现振动更低、低噪音化 的电动机。所述磁性粒子是在外周涂有绝缘被膜的结构，这样制作的压粉铁心， 涡电流难以流动。因此，能制作出铁损少、效率高的电动机。另外，在直 流电源是低压的情况下，也能省略定子绕组5和定子铁心4的绝缘，能实 现低价格的电动机。另外，由于圆环状的定子绕组5制作容易，而且缠绕后的成型相对于 以前在层叠铁心的缝隙缠绕的定子绕组成型也容易，使在定子绕组5的收 容空间占据的定子绕组5的占空率提高，由此能降低定子绕组5的电阻， 因此能制成高效率的电动机。而且，占空率的提高能降低定子绕组5、定 子铁心4间的热电阻，所以能提供耐大负荷的驱动电动机。在反过来利用 时，也能制成小型轻量的驱动电动机。另外，由于对磁性粉进行压縮成形来制造定子铁心4，所以能简单制 造图示那样的三维复杂的形状。而且，由于相对于冲裁薄铁板而制造的现 有的定子铁心，可以用必要的坯料生产图示的三维形状，所以材料的成品 率高，能廉价制造。另外，定子绕组5由于缠绕成圆环状，所以能縮短初级绕组的长度， 能减少绕组的电阻，因此能使电动机效率提高，另外，由于没有公开例所 示的对转矩产生不起作用的线圈尾端部，所以能制造更小型轻量的电动机。因而，上述凸极式单相电动机，零件数少，装配性好，材料利用率高， 而且用粉末铁:心循环利用性也好，能提供高效率、小型轻量、低价格的永 久磁铁电动机。图3A、图3B表示本发明其他的凸极式单相电动机构造的一个实施例。这里，和图2A、图2B的构造的第1不同点在于在定子铁心4的空 隙面不具有凹部44的结构。通过形成这样的结构，定子铁心4a、 4b的形 状变成完全相同，用一个模具就能制造定子铁心。第2不同点在于永久磁 铁的形状。以定子铁心的上述形状不能产生用于使转矩平坦化的有效的齿 槽转矩。因此，把永久磁铁的形状做成如图示那样在周方向上非对称的形 状。具体地说，形成为使旋转方向的空隙长度增加的形状。该形状通过采 用塑料磁铁就能够简单地制造，所以不会有很大的制造障碍。使用以上的方法，用一个定子铁心的制造模具就能解决，而且，能提 供转矩脉动少的单相永久磁铁电动机。接着，图4表示本发明对象的一个实施方式的凸极式单相电动机的控 制结构，图5表示其动作说明图。在图4中，单相电动机的控制结构由变换器13、控制电路24和凸极 式单相电动机1构成，所述变换器13具有从直流电源Edc向凸极式单相 电动机1供给交流电的作用，所述控制电路24控制变换器13的输出电流。这里，凸极式单相电动机1的结构和图1相同。在转子3的永久磁铁6的轴端，在定子2配置位置检测器12，由此， 检测永久磁铁6的位置，具有通过变换器13向凸极式单相电动机1流通 有效的电流的作用。在凸极式单相电动机1的定子绕组5或变换器13中 具有电流传感器17，是可以利用该电流传感器经常监视向定子绕组5通电 的电流的结构。在控制电路24中，对于作为其构成要素的速度控制机构15，根据从 用角度变换器14测定位置检测器12的半循环的周期^f得到的速度信息和 速度指令Ns所得到的速度误差，根据需要进行比例积分控制，从变换器 输出机构16把输出信号输出到变换器13而进行控制，由此能够将凸极式 单相电动机1控制为希望的速度。
以下，表示凸极式单相电动机1的转矩发生原理。图5表示其动作原理。说明恒定旋转时的动作。 横轴表示以电角度计算韵转子的位置e ，表示从0到360度的范围。(a) 是位置检测器12的输出信号，检测永久磁铁6的漏磁通。(b) 表示施加于凸极式单相电动机1的定子绕组5上的施加电压Vt(c) 表示由永久磁铁6的磁通产生的对定子绕组5的感应电压EO (e)。(d) 表示绕组电流iw ( 9 )，是根据(b)的电压Vt ( 9 )和(c) 、的感应电压EO(e)以及定子绕组5的电阻r、电感L由以下的数学式决定的值。式1<formula>formula see original document page 10</formula>这里，p表示d/dt。(e) 表示没有流通电流时产生的、在定子铁心4和永久磁铁6之间 发生的齿槽转矩Tc ( 9 )。(f) 表示由感应电压和绕组电流引起的转矩Tw ( e)。用(c)的感应电压eo (e)禾Q (d)的电流iw (e)的积表示的输出pow (e)表示通过永久磁铁的磁通和定子绕组电流产生的输出。(g) 表示驱动电动机的整体转矩T (e)。 这就是由感应电压和绕组电流引起的转矩量TOw ( e)和齿槽转矩Tc (e)的和。而且，若转子一定，则成为和输出相同的波形。以下，根据图5所示的单相电动机的各部波形，说明驱动原理。图5所示的凸极式单相电动机1的齿槽转矩，在仅在定子铁心4的爪部表面的单侧设置的凹部44的作用下，相对于旋转位置成为由(e)表示的形状。接着，说明由构成单相电动机的主转矩的感应电压和绕组电流引起的 转矩T0w ( e)。首先，感应电压如(c)所示， 一般是矩形状。 该形状在原理上是以定子铁心的爪形状变化的。 如(a)所示，相对于感应电压，在配置于稍微超前一点位置的霍尔 元件的位置检测输出信号(由于离开永久磁铁而成为正弦波状的波形)的 零交叉点，通过切换施加电压的极性对定子绕组5施加(b)所示的电压。 由此，由(d)表示的电流流动，如(f)那样发生由定子绕组5的电流和 感应电压引起的转矩。该输出由于是单相驱动，所以原理上感应电压在零 附近成为在360度间二次塌陷的如图示那样的波形。通过在该塌陷处加上 齿槽转矩的+分量，如图示那样，就能产生整体转矩大致接近均匀的转矩。虽然没有如三相电动机那样的均匀性，但能形成与其匹敌的平坦的转 矩。该转矩的均匀性可以通过如下这样进行缓和，即施加电压相对于感 应电压的超前角量，在施加电压的波形例如上升时平稳上升，下降时慢慢 变化。进而，有齿槽转矩的波形和由感应电压及绕组电流引起的转矩的匹 配性，通过在定子铁心4表面的塌陷位置优化配置齿槽转矩，从而能使输 出转矩相对于转子的角度e变得平坦。由于相对于上述的输出转矩，通过优化定子铁心4的爪形状、扭斜量、 凹部形状，使上述的齿槽转矩和由定子绕组电流与永久磁铁磁通产生的转 矩平坦化，能制成低噪音、低振动的单相电动机。以上，通过对凸极式单相电动机进行上述控制，能提供小型轻量、高 效率、低价格、低噪音的单相永久磁铁电动机及具有该电动机的电动泵、 电动风扇。接着，说明本发明的凸极式单相电动机的脉动转矩降低控制的一个实 施例。图4表示该实施例。在图4中，本发明的凸极式单相电动机的降低脉动转矩的控制电路 24，根据上述的位置检测器12、角度变换器14、电流传感器17的信息和 预先存储的齿槽转矩信息18和感应电压信息19，进行向凸极式单相电动 机1供电的变换器13的控制。角度变换器14是根据位置检测器12的信息推断转子3的电角度e的 运算器，可以用位置检测器12的输出信号的正负的切换周期计算转子3 的平均速度，并且根据控制周期的经过时间计算推定转子的角度。并且， 根据位置检测器12的正负信息决定变换器13的通电的正负。在脉动转矩算出机构20中，根据电流传感器17的输出、角度变换器
14的输出、齿槽转矩信息18和感应电压信息19算出平均输出转矩和脉动 转矩。以下，详细叙述该脉动转矩的计算方法。首先，用以下的数学式得到由永久磁铁的磁通引起的感应电压信息eo (e)和在定子绕组流动的电流i (e)引起的电磁转矩Tw (e)。式2T辟(e)-- …(2)这里，"表示旋转角速度的信息，eo (e)表示相对于各速度03下的角度e的感应电压信息(预 先存储在感应电压信息19内)，i (e)表示由电流传感器得到的电流信息。 因而，单相永久磁铁电动机发生的整体转矩Tt (e)用以下的数学式 得到。式3Tt(0)=Tcog(0〉+Tw(0〉 …(3)这里，Tcog (e)表示相对于旋转角的齿槽转矩(预先存储在齿槽转矩信息18内)。另一方面，平均转矩Tav ( 9 )取整体转矩Tt ( 9 )的电角度一个循 环(根据需要也可以是半个循环)量的平均，能用以下数学式算出。式4Tav(0〉s丄r Tt(0)d0 …(4)因而，脉动转矩量Tac ( 6 )能用下式表示。
式5Tac(0)-Tt(0)-Tav(0) …(5)在图4中，和上述同样，凸极式单相电动机1被速度控制机构15控 制成一般达到由速度指令Ns指定的速度。如上述那样基于从位置检测器 12的电角度一个循环的周期运算出的速度反馈信息，根据需要，利用比例 积分控制等进行控制。另一方面，根据由脉动转矩算出机构20算出的脉 动转矩信息，对位置检测器12的一个循环中进行细分割，制作校正信号， 通过利用校正信号进行校正控制，从而能使单相永久磁铁电动机的输出转 矩平坦。图5表示本发明的上述控制的动作说明图。(a) 表示位置检测器12的输出信号。相对于(c)表示的感应电压 也可能超前。根据该信号的半循环或1循环的信号的周期能算出永久磁铁 转子的速度信息。(b) 是电动机的端子电压。基本上在位置检测器的从负向正的零交 叉点施加正的电压信号。电压的高度由PWM (Pulse Width Modulation) 等进行调节。通过从零交叉点滞后一定时间，相对于(c)表示的感应电 压也可以超前、或者也可以滞后。(c) 是相对于旋转电角度的感应电压信息。 一般是用旋转速度除该 感应电压算出的感应电压常数加以存储，通过与旋转速度相乘就能变换成 感应电压。(d) 是电流信息，也是由电流传感器17读入的信息。预先测定并存 储在存储器内。(e) 表示相对于旋转电角的齿槽转矩信息。预先测定并存储在存储器内。(f) 是永久磁铁的磁通(感应电压)和在定子绕组流动的电流的电磁 转矩Tw ( 9 )，用(2)式求得。(g) 表示整体转矩，是上述的转矩Tw ( e)和齿槽转矩之和，也是
用(3)式表示的转矩。(h)表示脉动转矩，是用(4)和(5)式算出的。利用变换器输出机构16合成速度控制机构15的输出和来自脉动转矩 算出机构20的输出，生成控制变换器13的信号。通过以上的控制，能提 供转矩脉动少的单相永久磁铁电动机控制装置。上述的控制是对风扇、泵的控制，控制的响应频率是几赫以下，非常 慢，所以能稳定地进行控制。另外，速度控制的周期也可以每隔一电循环进行，脉动转矩的校正也 可以每隔其整数倍进行。此外，根据需要，在较大改变速度指令Ns信号 的过渡时也可以停止该控制。如图l表示的那样，单相永久磁铁电动机与一般三相电动机相比，绕 组有一组、霍尔元件有一个(三相需要三个)就够，而且，变换电路用H 电桥就可以，所以构成元件数也变成4个，价格方面优点大，另一方面， 通过如上述那样的控制，能使运行转矩平坦化，能提供相对于三相电动机 毫不逊色的低噪音、低振动的永久磁铁电动机控制装置。在以上的结构中，齿槽转矩信息18是与空隙磁通密度的二次方成正 比例的信息，感应电压信息19是与空隙磁通密度成正比例的信息，由于 空隙磁通密度是与温度成正比例的信息，所以例如，在单相永久磁铁电动 机控制装置内设置温度传感器，若利用该温度传感器校正齿槽转矩信息 18、感应电压信息19，则能进行精度更好的控制。并且，每电角度半周期进行速度控制，通过在该周期内分成多次进行 脉动转矩校正控制，就能够实现高精度的控制。另外，脉动转矩校正控制若考虑到各常数的精度、温度依存性等，虽 然相比于积分控制的零偏差控制会留下偏差，但是有时也可以选择仅仅按 比例控制的方法也能完成稳定控制。由于电动风扇及电动泵采用并具有该凸极式单相永久磁铁电动机，所 以用简单的结构能制成低噪音、低振动的电动风扇、电动泵。接着，用图6表示本发明对象的凸极式单相电动机的无位置传感器驱 动的电路结构。和图4相同的标号表示相同的功能。本发明的特征是，作为控制电路25具有感应电压运算机构23，其 从电流传感器17的信息、预先存储的定子绕组5的绕组电阻信息21和绕 组电感信息22算出凸极式单相电动机1的感应电压；速度控制机构15; 以及合成速度控制机构15的信号的变换器输出机构16。本发明根据由上 述的感应电压运算机构23得到的感应电压信息，决定转子3的位置，决 定施加电压的时刻。由此，可以连续地通电，能进行转矩脉动少的单相无 传感器运转。因而，不需要磁极位置检测器，能进行无传感器运转。 以下，用图4说明本发明的动作。图5(b)表示电动机的端子电压Et( e )，这里，由PWM (Pulse Width Modulation)等来调节端子电压的大小。另外，通常正负的半循环期间的 PWM为一定。而且，通过从零交叉点起滞后一定时间，相对于图5 (c) 表示的感应电压也可以超前、或也可以滞后。图5 (c)表示相对于旋转电角度的感应电压。感应电压的特征是根据上述定子铁心的空隙面上的形状而形成左右 非对称的波形。这里，感应电压E0 ( e)可以通过感应电压运算机构23， 使用端子电压Et ( 9 )、电流传感器i ( 9 )、绕组的电阻r以及绕组的 电感L的信息，从下式算出。式6EO(0)-Et(0)-(r+U- …(6)dt这里，Et (e)是端子电压。r表示绕组的电阻。 L表示绕组的电感。i(e)是由电流传感器测定的电流值。本发明如上述那样，在图6中，凸极式单相电动机l被速度控制机构 15控制成一般达到由速度指令Ns指定的速度。为了进行速度控制，就需 要有单相永久磁铁电动机的速度信息，但如上述那样，根据由感应电压运 算机构23得到的感应电压信息，利用从该电角度一个循环的周期运算出 的速度反馈信息，根据需要，根据速度误差利用比例积分控制等进行恒定 速度控制。通过以上的控制，电动机能控制成Ns的速度。
另外，本发明在感应电压运算机构23中，根据由(6)式得到的感应 电压信息进行端子电压Et ( e)的正负切换。作为一例，感应电压从正的 最高部分下降，在成为一定值以下时，在从正向负切换端子电压。这样控 制的端子电压是图5 (b)表示的端子电压。这里，直到下个切换点，电压被控制成恒定，但也可以根据需要，在 切换点的附近附加前沿部、后沿部等的电压变化。通过这样的控制，在无传感器的状态下也能连续控制电流。而且，上述仅表示一定转速的状态，但在起动时，通过减小转子的惯 性，可通过电角度半循环的加速来计算感应电压，也能进入无传感器运转。由此，不需要现有例表示的、因使用检测磁极位置的霍尔元件而引起 的、在发动机室内的使用额定值的限定，没必荽使用设置通电停止期间的 无传感器方式，就能提供高效率、低振动、低噪音的电动机。这样，本发明通过提供单相无位置传感器永久磁铁电动机控制装置， 其利用直流电源、把直流变换成交流的变换器、控制该变换器的控制装置 来进行驱动，该装置的特征在于，该装置具有电动机电流测定机构、端子 电压测定机构和校正电动机常数的阻抗下降的机构，还具备根据其控制求 得感应电压的机构，利用所求得的感应电压值决定端子电压的方向，从而， 单相无位置传感器永久磁铁电动机，如图1所示，与通常的三相电动机相 比较，绕组为一组，霍尔元件有一个(三相需要3个)就够，而且，由于 变换电路也用H电桥就够，所以构成元件数也变成4个，价格方面的优点 大，另一方面，通过上述那样的控制，可使运行转矩平坦化，能提供相对 于三相毫不逊色的低噪音、低振动的永久磁铁电动机控制装置。而且，通过在电动风扇及电动泵中采用、具备该单相永久磁铁电动机 控制装置，所以能用简单的结构提供低价格、小型轻量、低噪音、低振动 的电动风扇、电动泵(例如，配置在车辆的乘客室内的情况下，低噪音、 低价格成了重大的武器)。以上，作为控制电路，这里虽然说明了利用了微机的系统，但即使利 用放大器、电阻、电容等由离散(discrete)电路构成，也能实现具有包含 感应电压运算机构23的控制电路25的单相无位置传感器的永久磁铁电动 机控制装置。这时能用更廉价的结构来实现。
另外，虽然起动时没有感应电压的信息，电压的通电方式也不明确， 但具有对定子绕组通电流的机构，由此，通过附加能判别转子产生正转矩 的电流方向的极性判别装置也能实现稳定的起动。
权利要求
1.一种凸极式单相电动机，其具有由凸极状定子铁心和缠绕成圆环状的单相定子绕组构成的定子、和具有交替极性的转子，其特征是，在上述定子铁心的爪部的空隙面上设有凹部。
2. 如权利要求1所述的凸极式单相电动机，其特征是， 上述凹部位于上述定子铁心爪部的转子反旋转方向侧。
3. 如权利要求1所述的凸极式单相电动机，其特征是， 上述定子铁心爪部的端部扭斜。
4. 如权利要求1所述的凸极式单相电动机，其特征是， 对应于上述转子的位置，由把直流变换成交流的变换器进行驱动。
5. —种凸极式单相电动机系统，具有权利要求1所述的凸极式单相电 动机、和从直流电源向上述单相永久磁铁电动机供给交流电的变换器，其 特征是，具有控制电路，该控制电路根据上述单相凸极式电动机的齿槽转矩、 感应电压的波形信息和电动机电流的信息，控制上述变换器，以降低上述 凸极式单相电动机的脉动转矩。
6. —种凸极式单相电动机系统，具有权利要求1所述的凸极式单相 电动机、从直流电源向上述单相永久磁铁电动机供给交流电的变换器、和 控制上述变换器的控制装置，其特征是，上述控制装置具有从由电动机电流测定机构检测的电动机电流信息 和电动机常数信息求出感应电压的机构，根据求出的感应电压的值决定端 子电压的值。
7. —种具有权利要求1所述的凸极式单相电动机的电动泵、电动风扇 及车辆。
8. 如权利要求1所述的凸极式单相电动机，其特征是， 上述定子铁心通过对磁性粉进行压縮成形而构成。
9. 一种凸极式单相电动机，其具有由凸极状定子铁心和缠绕成圆环状 的单相定子绕组构成的定子、和具有交替极性的转子，其特征是， 在上述定子铁心的爪部的空隙面上设有突起。
10. 如权利要求9所述的凸极式单相电动机，其特征是，上述突起位于上述定子铁心爪部的转子旋转方向侧。
11. 一种凸极式单相电动机，其具有由凸极状定子铁心和缠绕成圆环 状的单相定子绕组构成的定子、和具有交替极性的转子，其特征是，上述转子所具有的永久磁铁的周方向的形状为非对称的形状。
12. —种凸极式单相电动机，其具有由凸极状定子铁心和缠绕成圆环 状的单相定子绕组构成的定子、和具有交替极性的转子，其特征是，上述定子铁心通过对磁性粉进行压缩成形而构成，根据上述转子的位 置，由把直流变换成交流的变换器进行驱动。
全文摘要
一种凸极式单相电动机，具有由凸极状定子铁心和缠绕成圆环状的单相定子绕组构成的定子和具有交替极性的转子，其中在上述定子铁心爪部的空隙面上设有凹部或突起，定子铁心也可以通过对磁性粉进行压缩成形而构成，也能根据转子的位置，由把直流变换成交流的变换器进行驱动。
文档编号H02K1/16GK101159390SQ20071014941
公开日2008年4月9日 申请日期2007年7月17日 优先权日2006年7月21日
发明者伊藤元哉, 北村正司, 大岩昭二, 榎本裕治, 正木良三, 田岛文男, 石原千生, 角川滋 申请人:株式会社日立产机系统;日立粉末冶金株式会社