無刷直流馬達制造技術

一種無刷直流馬達。本發明專利技術得到一種在將三相無刷直流馬達的繞組端子短路而進行短路制動動作時，在磁鐵難以產生消磁的轉子。為此，本發明專利技術將兩種矯頑力不同的磁鐵圓周狀地交替配置而形成環形。在強力產生退磁場的磁鐵部分配置矯頑力大的磁鐵。退磁場的產生部分為定子的凸極部分，定子的凸極部中心在磁鐵的NS極的邊界附近時，反電動勢為最大。由于在NS極邊界附近位置，退磁場為最大值，因此在NS極邊界附近配置矯頑力強的磁鐵。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種將磁鐵用于轉子的無刷直流馬達，特別涉及一種馬達轉子的改 良，該馬達轉子的改良以改善在將馬達的繞組短路而進行的短路制動動作時所產生的、磁 鐵的消磁現象為目的。
技術介紹
近年來，在送風機的用途中，為了提高流量-靜壓特性而不斷推進葉輪的高速旋 轉化。另一方面，從確保安全性的觀點考慮，在斷開電源時，有時需要葉片短時間停止工作。 此時，為了在電源斷開后使馬達在馬達驅動電路動作的短時間內停止，采用了使馬達的繞 組端子間短路而通過馬達的反電動勢產生制動轉矩的短路制動方式。圖4示出現在經常使用的一般風扇馬達驅動用電路的簡略接線圖。此風扇馬達由 三相無刷直流馬達構成，馬達部分構成為例如圖5所示的結構。即，由在圓環狀鐵芯I的外 周周向等間隔地具有六個凸極2的定子鐵芯3、卷繞在各凸極2的三相的繞組4構成定子5。 以包圍該定子5的方式設置轉子8，該轉子8由與各凸極2隔著微小空隙相對置的圓環狀磁 鐵6和保持此磁鐵6的圓環狀轉子軛7構成。磁鐵6例如由環狀的鐵氧體粘結磁鐵構成， 且被四極磁化，同一磁極寬度的四磁極NS交替且等間隔地配置。此轉子8在其旋轉中心位 置一體地具有旋轉軸，且其通過圖外的軸承被支撐為在與定子5同心的位置自由旋轉。在圖4中，接通與電源11連接的開關12后，電容器13進行充電，且電源電壓分 別施加在逆變電路14以及控制此逆變電路14的晶體管群的晶體管驅動電路部15。逆變 電路14具有上臂的晶體管群14a和下臂的晶體管群14b，被三角形接線的馬達繞組4的各 端子分別連接在上臂的晶體管群14a和下臂的晶體管群14b的各相間。并且，由于開關12 被接通，被提供有電源的晶體管驅動電路部15對晶體管群14a/14b進行驅動控制，逆變電 路14的上下臂的各晶體管群14a/14b按照各相被依次進行接通/斷開控制，而依次向三相 的繞組4通電，各相的繞組4依次被勵磁后，通過被磁化的各相的凸極2和磁鐵6間的電磁 相互作用而在轉子8產生旋轉力，從而轉子旋轉。另外，在圖4中，以內部電阻16和電感器 17和反電動勢18的串聯電路等價表示繞組4。在此，當在轉子旋轉中斷開開關12而切斷電源11時，晶體管驅動電路部15依靠 電容器13所積蓄的電荷繼續短時間工作。在該可工作時間內，晶體管驅動電路部15進行如 下動作將與馬達繞組端子連接的逆變電路14的三相份的上臂的晶體管群14a全部斷開， 將下臂的晶體管群14b全部接通。三相馬達繞組4由于下臂晶體管群14b而短路。由于轉 子8在旋轉，如圖4所示，在各相的馬達繞組4產生大的馬達反電動勢18。其結果是，大的 短路電流流入各馬達繞組4，產生制動轉矩，由此，能夠使轉子在短時間(即電容器13的電 荷殘留而晶體管驅動電路部15動作的時間)內停止。但是，在上述的現有技術的短路動作中，從卷繞有繞組4的定子3的凸極2向與之 對置的轉子8的磁鐵6提供大的退磁場。圖6示出剛切斷電源后的三相各繞組4的反電動 勢波形。圖中的A點位置為U相的產生反電動勢最大的位置。圖5所示的磁鐵6的磁極位置與定子凸極2之間的位置關系示出此A點所示情況。U相的凸極2被勵磁為N極，/ U相的凸極2被勵磁為S極。U相凸極2和磁鐵6的N磁極在區域X的位置以同極對置，/ U相凸極2和磁鐵6的S磁極在區域Y的位置以同極對置。圖7為示出鐵氧體粘結磁鐵的特性的消磁曲線。21表示粘結磁鐵的B-H曲線，22 表示粘結磁鐵的4 311-H曲線，23表示所構成的磁路的導磁系數。由B-H曲線21和導磁系數23的交點(B點)算出發生消磁時的臨界退磁場強度Hdl約為120 K A / m。也就是說，使用磁鐵時的導磁系數為圖 的符號23所表示的時，磁鐵依此導磁系數23和B-H曲線21的交點(B點)處的磁通密度而動作。來自B點的垂線和4 Ji I 一 H曲線22的交點(C 點)表示外部磁場為零時的磁化強度。認為在反方向施加外部磁場時，導磁系數平行移動了相應于外部磁場的部分，此時，由于若C點平行移動超過4 π I — H曲線22的彎曲點(D 點)的話，則產生不可逆變化(也就是由外部磁場引起的消磁)，因此平行移動到此彎曲點(D 點)時的磁場強度為臨界退磁場強度Hdl，大約為120 KA / m。并且，從之前的被勵磁為N極的U相凸極和被勵磁為S極的/ U相凸極產生的臨界退磁場強度超過Hdl時，相對置的位置的磁鐵6的磁極部分消磁。圖8為沿磁鐵的周向角度Θ示出磁鐵內徑面的表面磁通密度的分布的圖。24表不消磁現象產生前的表面磁通密度的分布，25為產生消磁時的表面磁通密度的分布。可知在四極磁鐵6的NS極的磁極邊界附近產生消磁現象，在磁極中央部分不產生消磁。用于馬達的鐵氧體的樹脂結合型的粘結磁鐵由于超過由磁路動作點確定的臨界退 磁場強度Hd的退磁場而消磁，不能維持作為風扇用馬達所需的特性。在此，作為減少短路電流而抑制消磁的方法，有將電阻器與各相繞組連接的方法。并且，與馬達起動時同樣， 也考慮構成電流限制電路的方法。但是，任何一種方法均會產生制動停止時間延遲和電路形狀大型化，成本增加等問題。并且，也有一種通過以磁鐵自身作為矯頑力高的鐵氧體燒結材料而抑制消磁的方法，但在環形磁鐵中，由于其徑向尺寸和厚度尺寸而在制造上受到限制，且很多時候不能在厚度薄的形狀的環形磁鐵使用燒結材料。還有將磁鐵分割成分體形狀的方法，但此時磁鐵的定位和粘結工序變得復雜。任何一種方法均會弓I起相當大程度的成本增加。
技術實現思路
本專利技術是針對上述現有問題點而被完成的，本專利技術的目的在于提供一種無刷直流馬達，該無刷直流馬達具有即使在使馬達的繞組短路而進行短路制動動作的情況下也能夠將磁鐵的消磁抑制在最小程度的轉子。本專利技術為實現上述目的，將兩種矯頑力不同的磁鐵圓周狀地交替配置且形成環形，并在強力產生退磁場的部分配置矯頑力大的磁鐵。即，退磁場的產生部分為定子的凸極部分，定子的凸極部中心來到磁鐵的NS極的邊界附近時，反電動勢最大。由于在NS極邊界附近，退磁場為最大值，所以在NS極邊界附近配置矯頑力強的磁鐵。并且，以矯頑力小的磁鐵作為樹脂結合型的粘結磁鐵，將其按照一定間隔配置且成型為具有連接相鄰的多個極間的連接部，并形成為在矯頑力小的磁鐵間配置矯頑力大的磁鐵的結構，使此矯頑力大的磁鐵的定位作業變得容易。根據本專利技術，具有如下所述的優點，例如，能夠構成適合送風機驅動用馬達的轉子。( I)通過只在繞組短路時強力產生退磁場的磁鐵部分配置矯頑力大的磁鐵，能夠 將磁鐵的材料費增加抑制在最小限度。(2)由于能夠不用變更電路結構地應用現有技術，因此沒有馬達外觀形狀和電路 成本的增加。(3)通過使用矯頑力小的鐵氧體類的樹脂結合型的廉價粘結磁鐵材料成型為具有 連接相鄰的多個極間的連接部，而構成矯頑力大的燒結分體磁鐵的定位部分，從而提高易 作業性。由以下的本專利技術優選實施方式的詳細說明，參照附圖，可以更清楚地理解本專利技術 的上述及其他特征，要素，步驟，特點和優點。附圖說明圖圖圖圖圖圖圖圖1為本專利技術實施方式的無刷直流馬達的切斷俯視圖。2不出圖1中的磁鐵的展開圖，(a)表不磁化前(未磁化時)，(b)表不磁化后。 3為示出圖2中的磁鐵的消磁曲線的特性圖。4為示出一般風扇馬達的驅動用電路的簡略接線圖。5為現有無刷直流馬達的切斷俯視圖。6為無刷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無刷直流馬達，其具有：定子，其具有由軟磁材料構成且卷繞有馬達繞組的多個主磁極部和所述定子的前端的凸極部；轉子，其具有與所述定子的凸極部隔著氣隙對置的磁鐵，所述無刷直流馬達的特征在于，所述磁鐵使用兩種矯頑力不同的磁鐵要素而形成為環形，兩磁鐵要素分別具有多個磁極部，兩磁鐵要素的各自的磁極部在圓周方向交替配置，且在NS極邊界附近配置矯頑力強的磁鐵要素的磁極部。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：神基，加藤隆彌，關口治，大巖昭二，
申請(專利權)人：日本電產伺服有限公司，
類型：發明
國別省市：