旋轉(zhuǎn)電機、旋轉(zhuǎn)電機的控制器及旋轉(zhuǎn)電機的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機、旋轉(zhuǎn)電機的控制器及旋轉(zhuǎn)電機的控制方法。該旋轉(zhuǎn)電機（1）包括定子（2）與轉(zhuǎn)子（3）。該旋轉(zhuǎn)電機（1）包括：轉(zhuǎn)子鐵芯（20），該轉(zhuǎn)子鐵芯在周向上包括多個磁極部（20B）；設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯（20B）上的多個永磁體（21）；以及定子鐵芯（5），該定子鐵芯包括多個齒（18），線圈繞組（7）繞各齒纏繞。定子鐵芯（5；105）構(gòu)造成：在線圈繞組（7）未通電的狀態(tài)下，徑向面對磁極部（20B）的齒（18；118）借助所述永磁體（21）而實質(zhì)磁飽和。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)電機、旋轉(zhuǎn)電機的控制器及旋轉(zhuǎn)電機的控制方法

【技術領域】
[0001 ] 本公開的實施方式涉及一種旋轉(zhuǎn)電機及一種旋轉(zhuǎn)電機的控制器。

【背景技術】
[0002]日本特開2010-172080號公報描述了一種構(gòu)造成在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下對AC馬達執(zhí)行扭矩控制、速度控制及位置控制的AC馬達控制器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題
[0004]現(xiàn)有技術的控制器向AC馬達施加高頻電壓信號，并利用此時電感的變化估測馬達的旋轉(zhuǎn)角度。在此情況下，為了精確地估測旋轉(zhuǎn)角度，需要確保馬達的大凸極比。然而，如果馬達的負載扭矩增加，那么轉(zhuǎn)子芯的磁飽和就會增大，這樣凸極比就很可能下降，從而估測精度變差。另一方面，如果為了避免高負載下轉(zhuǎn)子芯的磁飽和而增大轉(zhuǎn)子的尺寸，就會增大馬達的物理尺寸。
[0005]鑒于上述問題做出了本公開，本公開的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)電機及一種旋轉(zhuǎn)電機的控制器，其即使在高負載下也能確保凸極比而不增大物理尺寸。
_6] 解決問題的手段
[0007]根據(jù)本公開的一個方面，提供一種包括定子與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機。該旋轉(zhuǎn)電機包括:轉(zhuǎn)子鐵芯，該轉(zhuǎn)子鐵芯在周向上包括多個磁極部；設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個永磁體；以及定子鐵芯，該定子鐵芯包括多個齒，定子繞組繞各齒纏繞。所述定子鐵芯構(gòu)造成:使得在所述定子繞組未通電的狀態(tài)下，徑向面對所述磁極部的齒借助所述永磁體而實質(zhì)磁飽和。
[0008]根據(jù)本公開的另一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)電機的控制器，該控制器在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下執(zhí)行旋轉(zhuǎn)電機的扭矩控制、速度控制及位置控制中的至少一者。所述旋轉(zhuǎn)電機包括定子與轉(zhuǎn)子。所述旋轉(zhuǎn)電機包括轉(zhuǎn)子鐵芯，該轉(zhuǎn)子鐵芯在周向上包括多個磁極部；設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個永磁體；以及定子鐵芯，該定子鐵芯包括多個齒，定子繞組繞各齒纏繞。當從旋轉(zhuǎn)軸線開始沿所述磁極部的中心方向延伸的軸線為d軸，并且沿從所述中心方向偏移90度電氣角的方向延伸的軸線為q軸時，所述控制器向d軸與q軸至少其一供應高頻電壓信號，并且向d軸供應正電流從而使得徑向面對所述磁極部的齒實質(zhì)磁飽和，并且所述控制器向q軸供應負載電流。
[0009]根據(jù)本公開的另一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)電機的控制方法，該控制方法在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下執(zhí)行上述旋轉(zhuǎn)電機的扭矩控制、速度控制及位置控制中的至少一者。所述控制方法包括:當從旋轉(zhuǎn)軸線開始沿所述磁極部的中心方向延伸的軸線為d軸，并且沿從所述中心方向偏移90度電氣角的方向延伸的軸線為q軸時，向d軸與q軸至少其一供應高頻電壓信號，并且向q軸供應負載電流。
[0010]根據(jù)本公開的另一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)電機的控制方法，該控制方法在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下執(zhí)行旋轉(zhuǎn)電機的扭矩控制、速度控制及位置控制中的至少一者，所述旋轉(zhuǎn)電機包括:定子與轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子鐵芯，該轉(zhuǎn)子鐵芯在周向上包括多個磁極部；設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個永磁體；以及定子鐵芯，該定子鐵芯包括多個齒，定子繞組繞各齒纏繞。所述控制方法包括:當從旋轉(zhuǎn)軸線開始沿所述磁極部的中心方向延伸的軸線為d軸，并且沿從所述中心方向偏移90度電氣角的方向延伸的軸線為q軸時，向d軸與q軸至少其一供應高頻電壓信號，向d軸供應正電流從而使得徑向面對所述磁極部的齒實質(zhì)磁飽和，并且向q軸供應負載電流。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本公開，即使在高負載下也能確保凸極比而不增大物理尺寸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示出一個實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的總體概略構(gòu)造的軸向剖視圖。
[0014]圖2是本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的截面圖。
[0015]圖3是示出執(zhí)行無傳感器控制的旋轉(zhuǎn)電機控制器的構(gòu)造的控制框圖。
[0016]圖4是用于在與軸向方向垂直的剖面中說明定子與轉(zhuǎn)子的相應磁極部的圖。
[0017]圖5是在與軸向方向垂直的剖面中示出定子與轉(zhuǎn)子各自的磁通的生成分布的圖。
[0018]圖6是示出普通電磁鋼板的B-H曲線的圖表。
[0019]圖7A是示出空載狀態(tài)下本實施方式的磁通分布的圖。
[0020]圖7B是示出空載狀態(tài)下比較例的磁通分布的圖。
[0021]圖8A是示出50%負載電流狀態(tài)下本實施方式的磁通分布的圖。
[0022]圖8B是示出50%負載電流狀態(tài)下比較例的磁通分布的圖。
[0023]圖9A是示出100%負載電流狀態(tài)下本實施方式的磁通分布的圖。
[0024]圖9B是示出100%負載電流狀態(tài)下比較例的磁通分布的圖。
[0025]圖1OA是示出150%負載電流狀態(tài)下本實施方式的磁通分布的圖。
[0026]圖1OB是示出150%負載電流狀態(tài)下比較例的磁通分布的圖。
[0027]圖1lA是示出200%負載電流狀態(tài)下本實施方式的磁通分布的圖。
[0028]圖1lB是示出200%負載電流狀態(tài)下比較例的磁通分布的圖。
[0029]圖12是示出在本實施方式中疊加輸入探尋信號時高頻電感的實際測量結(jié)果的圖表。
[0030]圖13是示出在比較例中疊加輸入探尋信號時高頻電感的實際測量結(jié)果的圖表。
[0031]圖14是一個變型例的截面圖，在該變型例中定子鐵芯由連接成一體的分芯構(gòu)成。

【具體實施方式】
[0032]以下將參照附圖描述一個實施方式。
[0033]〈旋轉(zhuǎn)電機的構(gòu)造〉
[0034]首先，將利用圖1及圖2說明根據(jù)本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機I的構(gòu)造。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)電機I是設置有定子2與轉(zhuǎn)子3其中轉(zhuǎn)子3設置在定子2內(nèi)部的內(nèi)轉(zhuǎn)子型馬達。旋轉(zhuǎn)電機I是三相AC馬達，其用于所謂的無傳感器控制(隨后在圖3中將詳細描述無傳感器控制)，所述無傳感器控制用于在不使用編碼器之類的機械傳感器的情況下，借助電氣處理來檢測和控制磁極位置。定子2通過環(huán)形的層疊鐵芯環(huán)30設置在框架4的內(nèi)周表面上，徑向面對轉(zhuǎn)子3。該定子2具有定子鐵芯5、附接至定子鐵芯5的線軸6以及繞線軸6纏繞的線圈繞組7 (對應于定子繞組)。為了與定子鐵芯5及線圈繞組7電絕緣，線軸6由絕緣材料形成?；?設置在線軸6的軸向一側(cè)(圖1中的左側(cè))，設置在此基板8上的電路與繞線軸6纏繞的線圈繞組7通過兩個方棒形針端子9電氣連接。作為線圈繞組7的繞組起點與繞組終點的端部7a繞相應的針端子9纏繞，并且通過焊接等固定(未示出)。
[0035]轉(zhuǎn)子3設置在軸10的外周表面上。軸10由負載側(cè)軸承12與反負載側(cè)軸承14可旋轉(zhuǎn)地支撐，在負載側(cè)軸承12中，外圈裝配在框架4的負載側(cè)(圖1中的右側(cè))上設置的負載側(cè)支架11中，在反負載側(cè)軸承14中，外圈裝配在框架4的反負載側(cè)(與負載側(cè)相反的那一側(cè)，圖1中的左側(cè))上設置的反負載側(cè)支架13中。而且，轉(zhuǎn)子3設置有轉(zhuǎn)子鐵芯20以及多個磁體21，這些磁體設置在轉(zhuǎn)子鐵芯20上并繞軸10徑向布置。
[0036]定子鐵芯5設置有柱形軛15以及多個(所示的實施例中為12個)以相等的間隔布置在此軛15的內(nèi)周側(cè)上的齒18。以集中卷繞方式纏繞有線圈繞組7的線軸6附接至每個齒18。如圖2中所示，附接至相應齒18的線軸6的線圈繞組7的纏繞層被布置成側(cè)部以間隙19相互面對。通過將纏繞有線圈繞組7的線軸6附接至定子鐵芯5，之后將定子鐵芯5固定至層疊的環(huán)形鐵芯環(huán)30的內(nèi)周而組裝起定子2并將其附接至框架4的內(nèi)周表面。接著，將樹脂按壓入間隙19中，線軸6、線圈繞組7等由該樹脂模制成型。而且，每個齒18具有從柱形軛15朝內(nèi)周側(cè)突出的主體部18a以及位于主體部18a的內(nèi)周側(cè)的遠端且周向?qū)挾葦U大的擴寬部18b。相鄰的擴寬部18b相互分隔開，其遠端在周向上不相接觸。而且，在此實施例中，整個定子鐵芯5由所謂的電磁鋼板制成。
[0037]〈轉(zhuǎn)子鐵芯的構(gòu)造〉
[0038]如圖2中所示，轉(zhuǎn)子鐵芯20具有圍繞軸10的筒部20A、設置在筒部20A的徑向外側(cè)的多個(所示的實施例中為10個)磁極部20B、永磁體插入孔20b以及防磁通泄漏孔20d。筒部20A具有中心孔20a，軸10在該中心孔的內(nèi)周側(cè)芽過該中心孔。
[0039]永磁體插入孔20b軸向(圖1中的右-左方向)貫通地設置在筒部20A的徑向外側(cè)的磁極部20B之間。永磁體21沿軸向插入永磁體插入孔20b中并借助粘合劑固定。永磁體插入孔20b以中心孔20a的中心為基準徑向延伸。永磁體插入孔20b的尺寸(從軸向方向看時的面積)大致等于永磁體21的尺寸(在與軸向正交的方向上的截面積)。如以上本實施方式的實施例中所述，轉(zhuǎn)子3構(gòu)造成所謂的IPM (內(nèi)部永磁體)型轉(zhuǎn)子，在該IPM型轉(zhuǎn)子中，永磁體21嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯20中。而且，永磁體21以所謂的I形布置方式設置，在該I形布置方式中，永磁體21在轉(zhuǎn)子鐵芯20的磁極部20B之間從筒部20A的外周附近至轉(zhuǎn)子鐵芯20的外周附近徑向布置。
[0040]防磁通泄漏孔20d是在磁極部20B的徑向內(nèi)側(cè)的部位處設置在永磁體插入孔20b之間的用于防止磁通泄漏的間隙。防磁通泄漏孔20d抑制來自永磁體21的磁通泄漏至防磁通泄漏孔20d的徑向內(nèi)側(cè)，從而防止有賴于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩的磁通被減少。
[0041]防磁通泄漏孔20d優(yōu)選具有朝徑向外側(cè)變尖的截面形狀。借助形成具有此形狀的孔，來自位于防磁通泄漏孔20d兩側(cè)的永磁體21的磁通可分別沿朝徑向外側(cè)變尖的形狀順暢地被引向轉(zhuǎn)子鐵芯20的外周側(cè)。在本實施方式中，可借助形成具有五角形形狀的防磁通泄漏孔20d而獲得該效果。而且，可通過減小永磁體21的產(chǎn)生磁通的側(cè)表面與防磁通泄漏孔20d的面對該側(cè)表面的表面之間的間隔而增強減少向內(nèi)周側(cè)泄漏磁通的效果。
[0042]<無傳感器控制的具體實施例>
[0043]圖3示出了用于旋轉(zhuǎn)電機I的無傳感器控制而執(zhí)行速度控制的旋轉(zhuǎn)電機控制器300的構(gòu)造的實施例。圖3中所示的控制框圖由傳遞函數(shù)型式表達。在圖3中，旋轉(zhuǎn)電機控制器300設置有減法器321、矢量控制器322、電壓控制器323、電流檢測器324、矩形波電壓發(fā)生器325、坐標轉(zhuǎn)換器326、磁極位置計算器327以及速度計算器328。
[0044]從圖3中未示出的上級控制器向旋轉(zhuǎn)電機控制器300中輸入用于控制旋轉(zhuǎn)電機I的驅(qū)動的磁通指令值與速度指令值ωΓ*。由減法器321獲取速度指令值ωΓ*與稍后將描述的速度估計值的偏差。此偏差與磁通指令值被輸入矢量控制器322中。矢量控制器322以不管負載狀態(tài)如何都使速度估計值ωι.~與速度指令值ωΓ*匹配的方式確定馬達電流的磁通分量(d軸分量)及扭矩分量(q軸分量),并以旋轉(zhuǎn)正交坐標系(d_q軸坐標系)中的兩相電壓指令值AVscl*、AVsq*的形式輸出用于控制旋轉(zhuǎn)電機I的速度與電流的電壓指令值。電壓控制器323基于所輸入的兩相電壓指令值AVsd*、AVsq*向旋轉(zhuǎn)電機I輸出三相驅(qū)動電壓。因此，旋轉(zhuǎn)電機控制器300能以任意速度及與之相應的扭矩控制旋轉(zhuǎn)電機I的驅(qū)動(也執(zhí)行位置控制，但是未示出)。
[0045]另一方面，從未示出的上級控制器向矩形波電壓發(fā)生器325中輸入磁極位置檢測控制信號。已被輸入了磁極位置檢測控制信號的矩形波電壓發(fā)生器325輸出具有任意設定的時間周期的矩形波電壓(脈沖波電壓)的電壓指令AVh及相位指令△ 0h。電壓指令AVh及相位指令Λ Gh疊加在電壓控制器323中的電壓指令值Λ Vsd*上，從而操控待輸出至旋轉(zhuǎn)電機I的電壓的幅值與相位。
[0046]電流檢測器324檢測在三相的各相中輸入到旋轉(zhuǎn)電機I的電流。坐標轉(zhuǎn)換器326將這些三相電流值iu、iv及iw轉(zhuǎn)換成兩相電流值is α及is β。此兩相電流值is α及is3是以u相作為基準軸α軸并且β軸與其正交的正交坐標系中每個軸的電流值。在此，當旋轉(zhuǎn)電機I的d軸與q軸各自的電感存在偏差時，即，當旋轉(zhuǎn)電機I具有磁凸極時，兩相電流值isa及isi3的幅值包括磁極位置Θ的信息。磁極位置計算器327參考從矩形波電壓發(fā)生器325輸出的電壓指令AVh，基于兩相電流值is α及isi3計算并輸出旋轉(zhuǎn)電機I的磁極位置Θ。磁極位置Θ的這一計算可遵照公知方法(例如,參見JP特開2010-172080號公報)進行，在此將省略詳細的說明。
[0047]由磁極位置計算器327輸出的磁極位置信號Θ被輸入到電壓控制器323中，同樣也輸入到速度計算器328中。速度計算器328通過執(zhí)行磁極位置Θ的微分運算而計算旋轉(zhuǎn)電機I的速度估計值通過由減法器321從速度指令值ωι.*減去速度估計值cor~而得到差值，借此將該速度估計值用于速度反饋控制。盡管未具體示出，但是磁極位置Θ可被看做是以U相為基準的旋轉(zhuǎn)電機I的旋轉(zhuǎn)位置，并且上級控制器還利用此磁極位置Θ執(zhí)行位置反饋控制。如上所述，為了以高精度檢測旋轉(zhuǎn)電機I的磁極位置Θ，要求旋轉(zhuǎn)電機I的磁凸極要高。
[0048]在以上中，作為探尋信號的矩形波電壓被疊加在d軸(電壓指令值AVsd*)上，并且僅為q軸分量輸入負載AC電流(僅為d軸分量輸入磁通分量)，但不限于此。對于負載AC電流來說，應當僅為q軸分量輸入負載AC電流，但是探尋信號可被疊加輸入到q軸或者d軸與q軸兩者中。然而，如果將高頻電壓信號疊加在q軸上，那么扭矩中會出現(xiàn)脈動，并因此探尋信號優(yōu)選盡量僅被疊加輸入至d軸中。而且，旋轉(zhuǎn)電機I的d軸與q軸的電感并不是基波電流電感，而是由高頻疊加電壓信號及與之相應的電流限定的高頻電感，在以下的描述中將會把高頻電感簡稱為電感。
[0049]<旋轉(zhuǎn)電機的軸向正交剖面上的磁極布置>
[0050]接著，將利用圖4描述在軸向正交剖面上定子2與轉(zhuǎn)子3的磁極布置。因為在圖2中的軸向正交剖面上的磁極布置關于軸10的旋轉(zhuǎn)軸線為180°點對稱，所以圖4中僅示出了上半圓部分，省略了下半圓部分(同樣適用于稍后將描述的圖5、圖7A至圖11B)。如上所述，本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機I構(gòu)造成所謂的10P12S (P:磁極=磁極部的數(shù)量，S:槽=齒數(shù))槽組合，該所謂的10P12S槽組合在整個定子2上設置有12個齒18，在整個轉(zhuǎn)子3上設置有10個磁極部20B。因此，圖4中示出了定子2側(cè)的半圓部上的6個齒18，同時示出了轉(zhuǎn)子3側(cè)的半圓部上由6個永磁體21夾著的5個磁極部20B。
[0051]首先，在定子2中，線圈繞組7沿彼此相反的方向繞兩個相鄰的齒18纏繞。兩個相鄰的齒18形成一組，并且對應于相同的電流相位。以組為單位在順時針方向上按U、V及W的順序布置電流相位。即，在以軸10的旋轉(zhuǎn)軸線為原點的機械靜態(tài)坐標系中，在布置中相互偏移60°的相鄰兩組齒18產(chǎn)生具有電氣偏移120°的相位差的交變磁場(然而,各相的幅值根據(jù)稍后將描述的d軸與q軸隨轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)進行的運動而改變)。在本實施方式的設置有12個(6組)齒18的定子2中，兩組齒18分別對應于所供應的三相AC電流的各相U、V及W，并且這兩組齒在靜態(tài)坐標系中布置在偏移180°的位置。
[0052]接著，在轉(zhuǎn)子3側(cè)，每個永磁體21沿使得在大致周向上兩個相鄰的永磁體21相互面對的方向(圖中的框形箭頭的方向)被磁化。如此，處于N極相互面對的位置的磁極部20B變成磁通朝徑向外側(cè)的N型磁極部20BN。而且，處于S極相互面對的位置的磁極部20B變成磁通朝徑向內(nèi)側(cè)的S型磁極部20BS。N型磁極部20BN與S型磁極部20BS均設置有5個，并且沿轉(zhuǎn)子鐵芯20的周向交替布置。如上所述，因為由兩個相鄰的永磁體21產(chǎn)生的磁通集中于一個磁極部20B，所以磁力增強，并且在磁極部20B面對齒18的位置處，可以使得齒18充分地磁飽和。
[0053]在磁極布置中，d軸沿從S型磁極部20BS朝與其相鄰的N型磁極部20BN的方向布置，穿過周向上的相應中央位置。S卩，從軸10的旋轉(zhuǎn)軸線朝N型磁極部20BN的中心方向延伸的軸線成為d軸，在從該磁極的中心方向偏移90°電氣角的方向上延伸的軸線成為q軸。因此，三個相鄰永磁體21之間72°的機械角范圍相當于電氣正交dq軸正交坐標系中360°的電氣角范圍。dq軸坐標系起關于靜態(tài)坐標系中轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)正交坐標系的作用。
[0054]在此，如上所述，定子2側(cè)上的U、V及W相在靜態(tài)坐標系中以60°間隔布置，轉(zhuǎn)子3側(cè)的dq軸坐標系在靜態(tài)坐標系中以72°間隔布置。如上所述，在槽組合為10P12S的構(gòu)造中，在定子2側(cè)與轉(zhuǎn)子3側(cè)之間設置在靜態(tài)坐標系中相當于12°的設置間隔差。
[0055]<旋轉(zhuǎn)電機的軸向正交剖面上的磁通分布>
[0056]圖5示出了在具有如上所述的磁極布置的旋轉(zhuǎn)電機I中磁通的生成分布。圖5示出了這樣一種狀態(tài)，其中在轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)操作期間，一個N型磁極部20BN的中心(q軸穿過該中心)位于V相與W相之間的中部，并且一個永磁體21的中心(d軸穿過該中心)與U相的中央位置一致(同樣適用于稍后將描述的圖7A至圖11B)。而且，在三相AC馬達中，施加了在U、V及W相各相之間具有120度相位差的AC電流，但是圖5示出了在U相瞬時電流值為零并且瞬時電流從V相流向W相的狀態(tài)下的磁通分布。
[0057]以下將利用圖5的狀態(tài)下的磁通分布描述本實施方式的原理。如圖5中所示，其中I相線圈的磁通為最大值的定子2與轉(zhuǎn)子3的布置關系每12°機械角(每60°電氣角)出現(xiàn)一次，但是本實施方式的原理可同樣適用于定子2與轉(zhuǎn)子3之間的位置關系。為了使說明便于理解，將利用圖5的狀態(tài)下的磁通分布。
[0058]首先，如果在定子2側(cè)使繞與各相對應的同一組的兩個齒18纏繞的線圈繞組7所對應的相中的AC電流流動，那么會產(chǎn)生沿穿過該組的兩個齒18及軛15的路徑循環(huán)的交變磁場(參見圖中的虛線箭頭)。然而，在本實施方式的實施例中，如上所述，相鄰的擴寬部18b的遠端在周向上相互分離。因此，由交變磁場產(chǎn)生的交變磁通沿近似徑向穿過轉(zhuǎn)子3側(cè)的磁極部20B循環(huán)。
[0059]另一方面，從轉(zhuǎn)子3側(cè)的每個磁極部20BN及20BS的外周側(cè)的遠端沿徑向產(chǎn)生的恒定磁通(參見圖中的粗實箭頭)在徑向上穿過相互面對的各齒18循環(huán)。來自每個磁極部20BN及20BS的恒定磁通穿過每個齒18主要沿兩條通路。第一條通路是穿過兩個相鄰的齒18的主體部18a及軛15循環(huán)的主體部通路。第二條通路是僅穿過其中一個齒18的擴寬部18b循環(huán)而泄露的擴寬部通路。
[0060]因此，由如上所述的流過每個線圈繞組7的AC電流產(chǎn)生的交變磁通與沿徑向從相互面對的磁極部20BN及20BS流入的恒定磁通組合而獲得的磁通穿過定子2側(cè)的每個齒18。在此，如果由AC電流產(chǎn)生的交變磁通與由永磁體21產(chǎn)生的恒定磁通的方向一致，那么齒18的磁飽和增強。如果交變磁通與恒定磁通的方向彼此相反，那么齒18的磁飽和減弱。
[0061]另一方面，在與瞬時電流值為零的U相對應的一組齒18中不產(chǎn)生交變磁通，并且僅來自于與U相的中央位置一致的永磁體21的兩側(cè)上的兩個磁極部20BN及20BS的恒定磁通穿過齒主體部18a的內(nèi)部。因為該永磁體21的周向位置位于相鄰的擴寬部18b的遠端之間，所以極少有穿過擴寬部通路的泄漏磁通，從而恒定磁通穿過的路徑僅是主體部通路。如上所述，穿過與U相的中央位置一致的永磁體21布置的d軸，即在與瞬時電流值為零的相所一致的d軸方向上的齒主體部18a與其它齒18相比能最容易磁飽和。
[0062]另一方面，來自位于V相與W相之間的中間部的N型磁極部20BN的恒定磁通分支到V相側(cè)與W相側(cè)，并且分別進一步分支到主體部通路與擴寬部通路。在此，就位于鄰近該N型磁極部20BN的兩側(cè)的兩個永磁體21而言，各自的周向位置位于擴寬部18b的大致中心位置。因此，在分別分支到V相側(cè)及W相側(cè)的恒定磁通中，與主體部通路相比，磁通會更容易集中在擴寬部通路上(成為泄漏磁的比率更大)。即，在穿過V相與W相布置的q軸周圍，在整個齒18的內(nèi)周側(cè)的擴寬部18b中的磁通密度較高，而主體部18a中的磁通密度較低。
[0063]而且，因為穿過V相側(cè)的主體部通路的恒定磁通具有與在V相中產(chǎn)生的交變磁通一致的行進方向，所以傾向于增強齒主體部18a中的磁飽和。然而，因為穿過V相側(cè)的擴寬部通路的恒定磁通(即，向V相側(cè)泄漏的磁通)的行進方向與V相中產(chǎn)生的交變磁通的行進方向相反，所以傾向于減弱齒18的擴寬部18b的遠端處的磁飽和。
[0064]而且，因為穿過W相側(cè)的主體部通路的恒定磁通的行進方向與W相中產(chǎn)生的交變磁通的行進方向相反，所以傾向于減弱齒主體部18a中的磁飽和。然而，因為穿過W相側(cè)的擴寬部通路的恒定磁通(即，向W相側(cè)泄漏的磁通)的行進方向與W相中產(chǎn)生的交變磁通的行進方向一致，所以傾向于增強齒18的擴寬部18b的遠端的磁飽和。
[0065]在V相與W相兩者各自的齒擴寬部18b中，也具有恒定磁通與交變磁通的方向彼此一致從而磁通增強的部位18bl以及磁通減弱的部位18b2。在磁通減弱的部位18b2,隨著負載電流變大，磁飽和緩和，該部位成為磁通能容易穿過的區(qū)域。
[0066]總之，在d軸方向上的齒中，主體部18a實質(zhì)磁飽和，而在穿過V相與W相布置的q軸附近即在穿過瞬時電流流過的兩個相的q軸方向附近的齒18中，擴寬部18b磁飽和。而且，當負載電流被施加至q軸時，產(chǎn)生磁通增強的部位18bl和磁通減弱的部位18b2。
[0067]<本實施方式的特征>
[0068]假設轉(zhuǎn)子3的磁凸極比是P，q軸的電感是Lq，并且d軸的電感是Ld，則以下關系式成立:
[0069]P =Lq/Ld (I)
[0070]如上所述，在無傳感器控制中為了以高精度檢測旋轉(zhuǎn)電機I的磁極位置Θ，需要轉(zhuǎn)子3的磁凸極比P要高。
[0071]在此，在公式(2)中電感L由磁通Φ與電流i限定，并且針對電流產(chǎn)生的磁通越大，電感越大。
[0072](D=Li (2)
[0073]而且，由于公式(3)表示的電壓V、電流i以及電感L之間的關系，針對AC電壓的AC電流越大，電感越小。
[0074]v=dO/dt=Ldi/dt (3)
[0075]通過利用電感的性質(zhì)，在無傳感器控制中，從矩形波電壓發(fā)生器325輸出的矩形波電壓(高頻電壓信號)疊加在兩相電壓指令值Λ Vsd*及Λ Vsq*上，并且基于由d軸與q軸之間的電感偏差而產(chǎn)生的兩相電流值isa及isi3之間的幅值偏差來估計磁極位置Θ。
[0076]在本實施方式的實施例中，d軸與q軸分別布置在轉(zhuǎn)子3上的五個部位，各自的電感根據(jù)與齒18及交變磁通之間的布置關系而異。這之中，與瞬時電流值為零的相(U相)一致的d軸方向上的齒18最容易磁飽和，即，成為電感最小的d軸。而且，在橫跨瞬時電流值流過的兩相(V相與W相)布置的q軸方向上的齒18最不容易磁飽和，成為電感最大的q軸。在整個轉(zhuǎn)子3中d軸電感Ld (公式(I)的分母)與q軸電感Lq (公式(I)的分子)分別是12個線圈的d軸電感的總量與12個線圈的q軸電感的總量。
[0077]為了向轉(zhuǎn)子3施加旋轉(zhuǎn)扭矩,僅需施加q軸分量的負載電流(d軸分量不影響扭矩)。然而，如果q軸分量的負載電流大幅增加，那么轉(zhuǎn)子芯的磁飽和增加，從而由轉(zhuǎn)子芯的形狀導致的磁凸極比P減小。即，旋轉(zhuǎn)電機I的磁極位置Θ的檢測精度變差。
[0078]另一方面，通過利用齒18的磁飽和來增大旋轉(zhuǎn)電機I的磁凸極比P，能夠增大磁凸極比P。即，僅需要進一步減小與瞬時電流值為零的相(U相)一致的d軸的電感，并且進一步增大橫跨瞬時電流值流過的兩相(V相與W相)布置的q軸的電感。
[0079]在本實施方式中，在定子2的每個線圈繞組7未通電的狀態(tài)(下文視情況也稱作“空載狀態(tài)”)下，每個齒18構(gòu)造成使得徑向面對磁極部20B的齒18僅借助來自永磁體21的恒定磁通而實質(zhì)磁飽和。對為了此目的的具體手段而言，將各齒18的周向?qū)挾瘸叽缭O定成使得面對磁極部20B的齒18實質(zhì)磁飽和。
[0080]在此，構(gòu)成齒18的電磁鋼板大致具有由圖6中的B-H曲線所示的磁飽和特性。即，當應用至電磁鋼板的磁場強度從零開始逐漸增加時，在磁場強度較低時，磁通密度與磁場強度基本成比例地增大。然而，當磁場強度增加到某一程度以上時，磁通密度的上升率下降，并且磁通密度最終不再上升。在本實施方式中，磁通密度達到1.6T (特斯拉)以上的狀態(tài)也被稱作“實質(zhì)磁飽和”狀態(tài)。實質(zhì)磁飽和狀態(tài)下的磁通密度不限于該值，而是根據(jù)構(gòu)成齒18的材料等適當改變。
[0081]而且，齒18與磁極部20B“彼此徑向面對”的狀態(tài)指的是至少齒18的齒主體部18a徑向面對磁極部20B的狀態(tài)。具體地說，指的是主體部18a在周向上位于磁極部20B的角度范圍內(nèi)的狀態(tài)。
[0082]因此，在與瞬時電流值為零的相(U相)一致的d軸上，所面對的齒主體部18a僅借助來自永磁體21的恒定磁通線而實質(zhì)磁飽和(消除磁通通過的裕度)，并且可使電感最小。即，可減小整個轉(zhuǎn)子3中的d軸電感的總量Ld。而且，在橫跨瞬時電流值流過的兩相(V相與W相)布置的q軸上，可減弱面對的齒主體部18a的磁飽和，并且可增大電感(稍后將在圖7A至圖1lB中詳細描述此點)。即，可增大整個轉(zhuǎn)子3的q軸電感的總量Ld。因此，由于可使公式(I)右側(cè)的分母(Ld)變小，并且可使左側(cè)的分子(Lq)變大，所以可增大轉(zhuǎn)子3的磁凸極比P。
[0083]<改變齒寬度對磁凸極比的具體影響>
[0084]如上所述，圖7A至圖1lB詳細地示出了改變齒寬度對磁凸極比P的影響。圖7A、圖8A、圖9A、圖1OA及圖1lA均對應于本實施方式，并且將每個齒主體部18a的周向?qū)挾仍O為W1。將Wl設為這樣的值:空載狀態(tài)下面對磁極部20B的齒18僅借助來自永磁體21的恒定磁通而實質(zhì)磁飽和。另一方面，圖7B、圖8B、圖9B、圖1OB及圖1lB均對應于比較例。將每個齒主體部18a的周向?qū)挾萕2設為大于Wl。在此比較例中，空載狀態(tài)下面對磁極部20B的齒18僅借助來自永磁體21的恒定磁通不會實質(zhì)磁飽和。而且，圖7A與圖7B示出了 AC電流根本未供應至定子2的空載狀態(tài)下的磁通分布。圖8A與圖8B示出了以50%額定電流供給q軸分量(扭矩分量)的負載AC電流(對應于負載電流)的狀態(tài)，圖9A與圖9B示出了以100%額定電流供給負載AC電流的狀態(tài)，圖1OA與圖1OB示出了以150%額定電流供給負載AC電流的狀態(tài)，并且圖1lA與圖1lB示出了以200%額定電流供給負載AC電流的狀態(tài)。在每幅圖中，類似于圖5示出了電感最小的d軸與電感最大的q軸。
[0085]如上所述，在比較例中，將每個齒主體部18a的周向?qū)挾萕設定得相對較大(參見圖7B至圖11B)。這樣，在與瞬時電流值為零的U相一致的d軸上，面對磁極部20BN與20BS的齒主體部18a還未磁飽和而是仍允許更多的磁通通過。這樣，如果負載AC電流增大，那么受其它V相與W相的交變磁通影響，d軸電感波動。S卩，公式(I)中的整個轉(zhuǎn)子3的d軸電感的總量Ld會容易波動。
[0086]另一方面，在如上所述的本實施方式中，將每個齒主體部18a的周向?qū)挾仍O定為Wl(參見圖7A至圖11A)。這樣，在與瞬時電流值為零的U相一致的d軸上，面對磁極部20BN與20BS的齒主體部18a僅借助來自永磁體21的恒定磁通就已經(jīng)實質(zhì)磁飽和。即，因為不允許再有磁通通過，所以即便負載AC電流大幅增加，d軸電感仍保持較小(保持大的磁通密度)，而不受其它V相與W相中的交變磁通的影響。即，即使負載AC電流增大，公式(I)中的整個轉(zhuǎn)子3的d軸電感的總量Ld也會保持較小。
[0087]另一方面，在比較例中，在負載AC電流從0%逐漸增大到200%時，即使V相與W相全體的磁飽和提高，橫跨V相與W相布置的q軸的電感總體也會減小。
[0088]與之相反，在本實施方式中，在負載AC電流從0%逐漸增大到200%時，橫跨瞬時電流值流過的V相與W相布置的q軸電感逐漸增大。這是因為隨著負載AC電流增大，由圖中的P1、P2及P3示出的齒擴寬部18b的遠端處的磁飽和減弱的效果變大。如圖5中所示，Pl是由于穿過擴寬部通路的恒定磁通(泄漏磁通)的方向與q軸周圍的交變磁通的方向相反從而磁飽和減弱的部位。P2是由于穿過W相側(cè)的主體部通路與擴寬部通路的恒定磁通的方向與q軸周圍的交變磁通的方向相反從而磁飽和減弱的部位。而且，P3是由于穿過W相側(cè)的主體部通路循環(huán)并且返回到磁極部20BS的恒定磁通的方向與交變磁通的方向相反從而磁飽和減弱的部位。如上所述，盡管隨負載AC電流增大V相與W相全體的磁飽和增大，但是在部位P1、P2及P3處磁飽和還是大幅減弱，因此，q軸電感總體增大(參見圖7A至圖11A)。因此，公式(I)中整個轉(zhuǎn)子3的q軸電感的總量Lq可根據(jù)負載AC電流的增大而增大。
[0089]在比較例中，也發(fā)現(xiàn)存在隨負載AC電流增大，對應于前述P1、P2及P3的部位處的磁飽和減弱的現(xiàn)象。然而，在本實施方式的情況下，因為將各齒主體部18a的周向?qū)挾萕l設定為小于W2，所以齒主體部18a上的磁飽和在d軸方向上增大，并且不容易受到d軸磁通及q軸磁通相互干涉的影響。因此，在比較例中，在負載AC電流增大時磁凸極比P會容易減小，但是在本實施方式中即便負載AC電流(馬達負載)增大，磁凸極比P也會增大。
[0090]在比較例中，齒18的寬度尺寸較大，面對磁極部20BN與20BS的齒主體部18a僅借助來自永磁體21的恒定磁通不能實質(zhì)磁飽和。在此情況下，通過允許對扭矩無貢獻的d軸正電流流過定子2的每個線圈繞組7，在d軸方向上的齒18會實質(zhì)磁飽和，從而可獲得類似于本實施方式的磁凸極比。
[0091]<本實施方式的效果>
[0092]如上所述，在本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機I中，定子鐵芯5構(gòu)造成:在線圈繞組7未通電的狀態(tài)下，徑向面對磁極部20B的齒18借助永磁體21而實質(zhì)磁飽和。因此，d軸電感Ld
可保持較小。
[0093]另一方面,在q軸方向上的齒18中，僅遠端部磁飽和,并且在來自永磁體21的磁通的方向與來自負載AC電流的磁通的方向一致的部位磁飽和增強，而在兩種磁通的方向相反的部位(P1、P2及P3)磁飽和減弱。在磁飽和減弱的部位，磁通會更容易流動，從而電感增大。在本實施方式中，通過增大負載AC電流，可緩和在q軸方向上的齒18的遠端部分的磁飽和，從而可在高負載狀態(tài)下增大q軸電感Lq。
[0094]如上所述，即便在高負載狀態(tài)下也能夠確保磁凸極比P而不會增加旋轉(zhuǎn)電機I的物理尺寸。因此，即便負載扭矩增大，也可進行高精度的位置估測。
[0095]圖12示出了在本實施方式中，在將負載電流施加至q軸的狀態(tài)(從V相至W相施加電流的狀態(tài))下疊加輸入探尋信號時高頻電感的模擬結(jié)果。附圖中的橫軸表示在dq軸坐標系中在180°的電氣角范圍內(nèi)的疊加電壓相位，其中0°對應于d軸，并且90°對應于q軸。而且，在圖中的縱軸表示高頻電感，并且對應于高頻電壓信號產(chǎn)生的高頻磁通通過的容易程度。
[0096]在該圖12中，無論以什么樣的負載(AC負載電流的強度)操作，d軸的高頻電感都以正弦曲線變化，并且其相位基本一致。該正弦波的最大值與最小值之比(最大值/最小值)對應于磁極凸極比P。即，正弦波的幅值越大，磁極凸極比P越高。在本實施方式的情況下，如所示，即使在空載狀態(tài)下也能保證足夠高的磁極凸極比P，而且可知負載越大，磁極凸極比P越高。
[0097]另一方面，圖13是相當于如上所述的比較例的圖表。在圖13中，磁凸極比P在空載狀態(tài)下較低，即便負載增大，所述比也不會變得像本實施方式中那樣高。而且，在該比較例中，負載越大，正弦波的相移越大。這是因為d軸方向上的齒18未充分磁飽和，并且q軸電流的磁通影響d軸的磁通。如上所述，如果d軸電感的正弦曲線的相位波動，那么會很大程度損壞旋轉(zhuǎn)電機I的磁極位置Θ的檢測精度。如上所述，本實施方式能確保磁極凸極比P高于比較例中的磁極凸極比P，并且能以較高精度檢測旋轉(zhuǎn)電機I的磁極位置Θ。
[0098]而且，尤其在本實施方式中，齒18具有主體部18a與擴寬部18b。因為齒18具有周向?qū)挾葦U展的擴寬部18b，所以定子2面對轉(zhuǎn)子3的面積增大，從而可使定子2與轉(zhuǎn)子3之間的磁通流動順暢。
[0099]而且，尤其在本實施方式中，轉(zhuǎn)子3是永磁體21嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯20中的IPM型轉(zhuǎn)子。因此，與永磁體21設置在轉(zhuǎn)子鐵芯20的表面上的SPM型(表面永磁體)相比，除磁扭矩外，磁阻扭矩也可用作旋轉(zhuǎn)力，因此可實現(xiàn)尺寸小扭矩高的旋轉(zhuǎn)電機。
[0100]而且，尤其在本實施方式中，永磁體21在轉(zhuǎn)子鐵芯20的磁極部20之間從筒部20A的外周附近至轉(zhuǎn)子鐵芯20的外周附近沿徑向布置(所謂的I形布置)。通過應用此種布置結(jié)構(gòu)，能夠增加永磁體21的輸入量，并且使磁通集中于磁極部20B上。
[0101]而且，尤其在本實施方式中，線圈繞組7以集中卷繞的方式繞齒18纏繞。通常，如果要增大磁極凸極比P，采用分布卷繞，但是在這種情況下旋轉(zhuǎn)電機I的物理尺寸增大。在本實施方式中，通過在d軸方向上的齒18的磁飽和，可確保磁極凸極比P，因此線圈繞組7可采用集中卷繞。因此，可減小旋轉(zhuǎn)電機I的尺寸。
[0102]而且，尤其在本實施方式中，旋轉(zhuǎn)電機控制器300向d軸供應高頻電壓信號，并且向q軸供應負載電流。因此，可利用當施加高頻電壓信號時電感的變化估測旋轉(zhuǎn)電機I的磁極位置Θ。因此，即便在高負載狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)電機I也可確保磁極凸極比P。因此，SP便旋轉(zhuǎn)電機I的負載扭矩增大，也可實現(xiàn)能執(zhí)行高精度無傳感器控制的旋轉(zhuǎn)電機控制器300。
[0103]如果面對磁極部20BN與20BS的齒主體部18a僅通過來自永磁體21的恒定磁通不會實質(zhì)磁飽和，那么通過允許對扭矩無貢獻的d軸正電流流過定子2的每個線圈繞組7，可使d軸方向上的齒18實質(zhì)磁飽和。因此，可獲得類似于本實施方式的磁凸極比P，并且可實現(xiàn)執(zhí)行高精度無傳感器控制的旋轉(zhuǎn)電機控制器300。
[0104]〈變型例〉
[0105]在不脫離上述本實施方式的宗旨及技術理念的范圍內(nèi)，能夠?qū)ζ渥龀龆喾N變更。
[0106]例如，本實施方式構(gòu)造成:兩個相鄰齒18的擴寬部18b的遠端在周向上相互分離，但不限于此。例如，如對應于圖2的圖14中所示，可如此構(gòu)造:擴寬部118b在相鄰的齒118之間相互連接，并且定子鐵芯105的軛115及每個擴寬部18b能夠以各齒118劃分。
[0107]如在此變型例中，在齒118的擴寬部118b在相鄰的齒118之間相互連接的結(jié)構(gòu)中，如果采用d軸方向上的齒118未磁飽和的構(gòu)造，那么相鄰的齒118之間發(fā)生磁通泄漏，從而由于d軸的泄漏電感增加，磁極凸極比P變小。從而，需要使擴寬部118b之間的連接斷開。
[0108]另一方面，如在本實施方式中那樣，如果d軸方向上的齒118會磁飽和，那么由于直到齒的遠端的磁飽和可減少相鄰齒118之間的磁通泄漏。因此，可防止d軸的泄漏電感增力口，從而可確保磁極凸極比P。因此，如在此變型例中那樣，因為可使用構(gòu)造成使得軛115及擴寬部118b能以各齒118劃分的定子鐵芯105，所以線圈繞組7能以集中卷繞的方式纏繞而具有高占空比，從而可實現(xiàn)尺寸小扭矩高的旋轉(zhuǎn)電機101。
[0109]而且，例如，在本實施方式中，作為實施例說明了 10P12S的槽組合構(gòu)造，但是即便在其它的槽組合構(gòu)造中，僅改變各U相、V相及W相之間的布置間隔角或者各dq軸坐標的布置間隔角，而不改變各U相、V相及W相之間及各dq軸坐標的布置關系，也可獲得類似的效果。
[0110]而且，例如在本實施方式中，構(gòu)造成:通過適當?shù)卦O定每個齒18的周向?qū)挾榷沟每蛰d狀態(tài)下面對磁極部20B的齒18僅借助來自永磁體21的磁通而實質(zhì)磁飽和，但不限于此。例如，可采用提高設置在轉(zhuǎn)子3中的永磁體21的磁力或者適當設定齒18的寬度尺寸及永磁體21的磁力二者這樣的方法。這些方法相當于使在每個權(quán)利要求中所述的定子繞組的未通電狀態(tài)下徑向面對磁極部的齒實質(zhì)磁飽和的手段。
[0111]而且，例如，在本實施方式中，說明了旋轉(zhuǎn)電機I作為旋轉(zhuǎn)馬達的實施例，但不限于此。例如，盡管未具體示出，但是本實施方式的方法可適用于轉(zhuǎn)子相對于定子線性運動的線性馬達。在此情況下，定子與轉(zhuǎn)子中任一者設置有具有永磁體的磁極部，另一者設置有產(chǎn)生磁場的線圈繞組及齒，但在任何情況下，僅需要構(gòu)造成使得空載狀態(tài)下面對磁極部的齒僅借助來自永磁體21的恒定磁通而實質(zhì)磁飽和。
[0112]在以上中，說明了旋轉(zhuǎn)電機I為馬達的實施例，但本實施方式也可適用于旋轉(zhuǎn)電機為發(fā)電機的情況。
[0113]而且，除上述的那些外，前述實施方式及各變型例的方法可適當?shù)亟M合使用。
[0114]盡管未具體例示，但是在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)可通過多種變更而將本實施方式及各變型例投入實踐。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)電機，該旋轉(zhuǎn)電機包括: 定子與轉(zhuǎn)子； 轉(zhuǎn)子鐵芯，該轉(zhuǎn)子鐵芯在周向上包括多個磁極部； 設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個永磁體；以及 定子鐵芯，該定子鐵芯包括多個齒，定子繞組繞各齒纏繞，并且所述定子鐵芯構(gòu)造成:使得在所述定子繞組未通電的狀態(tài)下，徑向面對所述磁極部的齒借助所述永磁體而實質(zhì)磁飽和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機，其中: 所述定子鐵芯的所述齒的周向?qū)挾仍O定成:使面對所述磁極部的齒實質(zhì)磁飽和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機，其中: 所述齒包括: 從柱形軛向內(nèi)周側(cè)突出地設置的主體部；以及 擴寬部，所述擴寬部設置在所述主體部的內(nèi)周側(cè)的遠端處，并且所述擴寬部的周向?qū)挾葦U大，并且 所述定子鐵芯的所述主體部的周向?qū)挾仍O定成:使得當至少所述齒的所述主體部徑向面對所述磁極部時，所述主體部借助所述永磁體而實質(zhì)磁飽和。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)電機，其中: 所述擴寬部在相鄰的所述齒之間相互連接，并且 所述定子鐵芯構(gòu)造成:使得所述軛及所述擴寬部能以每個所述齒劃分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)電機，其中: 所述永磁體嵌入所述轉(zhuǎn)子鐵芯中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)電機，其中: 所述轉(zhuǎn)子鐵芯固定至軸并且包括在外周側(cè)上布置有所述多個磁極部的筒部，并且所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的所述磁極部之間從所述筒部的外周附近至所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周附近沿徑向布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其中: 所述定子繞組以集中卷繞的方式繞所述齒纏繞。
8.一種旋轉(zhuǎn)電機的控制器，該控制器在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的旋轉(zhuǎn)電機的扭矩控制、速度控制及位置控制中的至少一者，其中 當從旋轉(zhuǎn)軸線開始沿所述磁極部的中心方向延伸的軸線為d軸，并且沿從所述中心方向偏移90度電氣角的方向延伸的軸線為q軸時，所述控制器向d軸與q軸至少其一供應高頻電壓信號，并且向q軸供應負載電流。
9.一種旋轉(zhuǎn)電機的控制器，所述旋轉(zhuǎn)電機的控制器在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下執(zhí)行旋轉(zhuǎn)電機的扭矩控制、速度控制及位置控制中的至少一者，所述旋轉(zhuǎn)電機包括:定子與轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子鐵芯，該轉(zhuǎn)子鐵芯在周向上包括多個磁極部；設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個永磁體；以及定子鐵芯，該定子鐵芯包括多個齒，定子繞組繞各齒纏繞，其中: 當從旋轉(zhuǎn)軸線開始沿所述磁極部的中心方向延伸的軸線為d軸，并且沿從所述中心方向偏移90度電氣角的方向延伸的軸線為q軸時，所述控制器向d軸與q軸至少其一供應高頻電壓信號，并且向d軸供應正電流從而使得徑向面對所述磁極部的齒實質(zhì)磁飽和，并且所述控制器向q軸供應負載電流。
10.一種旋轉(zhuǎn)電機的控制方法，該控制方法在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的旋轉(zhuǎn)電機的扭矩控制、速度控制及位置控制中的至少一者，其中， 所述控制方法包括: 當從旋轉(zhuǎn)軸線開始沿所述磁極部的中心方向延伸的軸線為d軸，并且沿從所述中心方向偏移90度電氣角的方向延伸的軸線為q軸時， 向d軸與q軸至少其一供應高頻電壓信號，并且 向q軸供應負載電流。
11.一種旋轉(zhuǎn)電機的控制方法，該控制方法在不使用位置傳感器與速度傳感器的情況下執(zhí)行旋轉(zhuǎn)電機的扭矩控制、速度控制及位置控制中的至少一者，所述旋轉(zhuǎn)電機包括:定子與轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子鐵芯，該轉(zhuǎn)子鐵芯在周向上包括多個磁極部；設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個永磁體；以及定子鐵芯，該定子鐵芯包括多個齒，定子繞組繞各齒纏繞，其中， 所述控制方法包括: 當從旋轉(zhuǎn)軸線開始沿所述磁極部的中心方向延伸的軸線為d軸，并且沿從所述中心方向偏移90度電氣角的方向延伸的軸線為q軸時， 向d軸與q軸至少其一供應高頻電壓信號， 向d軸供應正電流從而使得徑向面對所述磁極部的齒實質(zhì)磁飽和，并且 向q軸供應負載電流。
【文檔編號】H02K1/27GK104253498SQ201310712184
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】中園賢輔, 柿原正伸, 小島淳, 龜井良晃 申請人:株式會社安川電機