專利名稱：永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)，特別涉及其轉(zhuǎn)子的的磁化方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)，具有向安裝在由磁性材料構(gòu)成的定子鐵心上的繞組通電從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定子，和可以旋轉(zhuǎn)地配置在該定子鐵心內(nèi)且具有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子。永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)，從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，例如，作為空調(diào)機(jī)用壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)，受到廣泛使用。
這種永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)在組裝時(shí)，將轉(zhuǎn)子插入定子內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)子的磁性部件被磁化后，在其強(qiáng)大的磁力的作用下，轉(zhuǎn)子往往被吸附到定子鐵心的內(nèi)周面，成為不能移動(dòng)的鎖定狀態(tài)，因此難以將轉(zhuǎn)子插入定子內(nèi)。
為此，現(xiàn)有技術(shù)往往采用下述方法在磁性材料尚未磁化的狀態(tài)下將轉(zhuǎn)子插入定子，插入后，再向定子繞組外加磁化用電壓使其產(chǎn)生磁場(chǎng)，在該磁場(chǎng)的作用下，使轉(zhuǎn)子的未磁化的磁部件磁化。
這時(shí)，為了使轉(zhuǎn)子的未磁化的磁部件良好地磁化，在磁化前需要使轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)，使兩者的相對(duì)位置，與所定的位置吻合。就是說(shuō)，需要整合轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，以便使(轉(zhuǎn)子)的未磁化的磁性部件中成為磁極的部分，與定子繞組產(chǎn)生的磁通的磁極位置對(duì)應(yīng)。
作為進(jìn)行這種轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置的對(duì)位方法，在現(xiàn)有技術(shù)中，有利用夾具、目測(cè)及圖象處理進(jìn)行的對(duì)位，向定子繞組通電來(lái)進(jìn)行的對(duì)位，測(cè)量定子繞組某一相間的電感等方法。
所謂“向定子繞組通電來(lái)進(jìn)行的對(duì)位”，是使用恒電壓裝置等，給定子繞組外加某恒定電壓，使定子鐵芯產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，在該靜止磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩的作用下，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，使轉(zhuǎn)子的磁極與定子鐵芯的磁極位置整合的方法，
專利文獻(xiàn)1公布了通過(guò)測(cè)量電感進(jìn)行磁化對(duì)位的方法。該方法是在對(duì)具有繞組的定子而言，在可以旋轉(zhuǎn)地配置具有未磁化的磁化部件的轉(zhuǎn)子的狀態(tài)下，將未磁化的磁化部件磁化，使轉(zhuǎn)子的未磁化的磁化部件成為永久磁鐵的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法中，給繞組外加磁化位置檢測(cè)用的電壓，使之產(chǎn)生磁通密度分布，測(cè)量在使轉(zhuǎn)子對(duì)磁通密度分布而言的位置相對(duì)變化時(shí)的繞組兩端間的電感，將其峰值作為磁化位置的方法。
特開(kāi)平11-243671號(hào)公報(bào)可是，利用夾具、目測(cè)及圖象處理進(jìn)行對(duì)位時(shí)，存在著如果壓縮機(jī)內(nèi)部的定子和轉(zhuǎn)子的位置關(guān)系是不能夠看到的結(jié)構(gòu)，就不能進(jìn)行對(duì)位的問(wèn)題。
另外，通電進(jìn)行對(duì)位時(shí)，由于必須通過(guò)給繞組通電使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，所以給繞組通電的電流量增大。另外，在這種方法中，為了獲得位置整合所必要的精度，還需要進(jìn)一步增大電流值。這樣，由于電流量變大，所以在溫升變大的同時(shí)，還存在需要大容量的設(shè)備，需要大型設(shè)備的問(wèn)題。
另外，專利文獻(xiàn)1公布的方法，雖然具有即使是不能看到壓縮機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也能整合磁化位置的優(yōu)點(diǎn)，但卻存在著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電感值的變化量，對(duì)測(cè)量它的設(shè)備分辯能力而言不大時(shí)，表示峰值的轉(zhuǎn)子的角度的檢測(cè)中包含的誤差會(huì)變大的問(wèn)題。其結(jié)果，在電感值變化量不大時(shí)，就不能檢測(cè)出最佳的磁化位置，不能進(jìn)行良好的磁化。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的，是要提供即使是不能看到壓縮機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，也能用小型設(shè)備正確地整合轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，將未磁化的磁性部件磁化的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法及裝置。
本發(fā)明涉及的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法，是將具有三相繞組的定子和具有未磁化的磁性部件的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的所述未磁化的磁性部件，在定子內(nèi)磁化的方法，包括三相繞組中，在第1相和第2相之間，外加電感測(cè)量用電壓，測(cè)量繞組的電感的第1電感測(cè)量步驟；所述三相繞組中，在第2相和第3相之間，外加電感測(cè)量用電壓，測(cè)量繞組的電感的第2電感測(cè)量步驟；三相繞組中，在第3相和第1相之間，外加電感測(cè)量用電壓，測(cè)量繞組的電感的第3電感測(cè)量步驟；通過(guò)求出將第1電感測(cè)量獲得第1電感測(cè)量的值作為絕對(duì)值，指向任意一個(gè)方向的第1電感矢量，將第2電感測(cè)量獲得的第2電感測(cè)量值作為絕對(duì)值，在包含所述第1電感矢量的平面內(nèi)，指向與第1電感矢量之間的角度成為120°的方向的第2電感矢量，以及將第3電感測(cè)量獲得的第3電感測(cè)量值作為絕對(duì)值，在包含所述第1電感矢量和第2電感矢量的平面內(nèi)，與第1電感矢量和第2電感矢量之間的角度都成為120°的方向的第3電感矢量之和規(guī)定的合成矢量，與包含這3個(gè)矢量及合成矢量的平面內(nèi)的直角坐標(biāo)的一軸之間的角度，特定轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)的位置關(guān)系的步驟；以及根據(jù)上述步驟中特定的相對(duì)位置關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)磁化時(shí)希望的所述轉(zhuǎn)子與所述定子的位置關(guān)系，使轉(zhuǎn)子只旋轉(zhuǎn)包含0度的所定角度后，通過(guò)給定子繞組的所定相通電，從而使轉(zhuǎn)子的未磁化的磁化性部件磁化的步驟。
另外，在本發(fā)明涉及的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法中，將所述磁化步驟反復(fù)進(jìn)行多次，可以進(jìn)一步提高磁化效果。
本發(fā)明涉及的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化裝置，包括使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)單元；計(jì)測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量的計(jì)測(cè)單元；測(cè)量定子內(nèi)繞組的電感的電感測(cè)量單元；旨在將轉(zhuǎn)子的未磁化的磁性部件磁化的磁化電源；以及可以控制地連接驅(qū)動(dòng)單元、計(jì)測(cè)單元、電感測(cè)量單元及磁化電源，而且還可以接收來(lái)自計(jì)測(cè)單元及電感測(cè)量單元的信號(hào)的控制單元。
另外，上一段所述的控制單元，作為測(cè)量單元，在所述三相繞組中的第1相和第2相之間，測(cè)量第1電感測(cè)量值，接著在第2相和第3相之間，測(cè)量第2電感測(cè)量值，再在第3相和第1相之間，測(cè)量第3電感測(cè)量值；通過(guò)求出將第1電感測(cè)量獲得第1電感測(cè)量的值作為絕對(duì)值，指向第1方向的第1電感矢量，將第2電感測(cè)量獲得的第2電感測(cè)量值作為絕對(duì)值，指向與第1方向成為120°的角度的第2方向的第2電感矢量，以及將第3電感測(cè)量獲得的第3電感測(cè)量值作為絕對(duì)值，在由第1電感矢量和第2電感矢量規(guī)定的平面內(nèi)，與第1方向及第2方向的角度都成為120°的第3方向的第3電感矢量之和規(guī)定的合成矢量，與包含第1～第3電感矢量及合成矢量的平面內(nèi)的直角坐標(biāo)的指向所定方向的一軸之間的角度，特定轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)的位置關(guān)系；根據(jù)特定的相對(duì)位置關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)磁化時(shí)希望的所述轉(zhuǎn)子與所述定子的位置關(guān)系，使用驅(qū)動(dòng)單元及計(jì)測(cè)單元，將轉(zhuǎn)子只旋轉(zhuǎn)包含0度的所定角度后，通過(guò)使用磁化電源給定子繞組的所定相通電，從而使轉(zhuǎn)子的未磁化的磁化性部件磁化。
采用本發(fā)明涉及的方法及裝置后，即使不能看到電動(dòng)機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)的位置關(guān)系，也能利用小型的裝置正確地進(jìn)行轉(zhuǎn)子與定子的位置整合，良好地將未磁化的磁化部件磁化。
因此，在采用本發(fā)明涉及的磁化方法使轉(zhuǎn)子的未磁化的磁化部件磁化的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)中，磁化效果穩(wěn)定，永久磁鐵的性能穩(wěn)定。而且，永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的性能穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明涉及的裝置的方框圖。
圖2是表示裝備了永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)2的壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要剖面圖。
圖3是永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的俯視剖面圖。
圖4是本發(fā)明涉及的方法的流程圖。
圖5(a)是第1電感測(cè)量使用的接線的一個(gè)示例，(b)是第2電感測(cè)量使用的接線的一個(gè)示例，(c)是第3電感測(cè)量使用的接線的一個(gè)示例。
圖6是表示電感測(cè)量值和轉(zhuǎn)子的角度的關(guān)系的曲線圖。
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的其它示例。
圖8(a)是正交座標(biāo)系α-β的圖形，(b)是3座標(biāo)系u-u-w的圖形，(c)是由3個(gè)電感測(cè)量值構(gòu)成的3個(gè)矢量和合成矢量71的圖形。
圖9(a)是表示第1電感測(cè)量值成為極大值時(shí)的轉(zhuǎn)子的位置的圖形。(b)是表示第1電感測(cè)量值成為極小值時(shí)的轉(zhuǎn)子的位置的圖形。
圖10(a)是第1磁化中的接線的一個(gè)示例，(b)是表示第1磁化中最理想的轉(zhuǎn)子的角度和產(chǎn)生的磁通分布的圖形。
圖11(a)是第2磁化中的接線的一個(gè)示例，(b)是表示第2磁化中最理想的轉(zhuǎn)子的角度和產(chǎn)生的磁通分布的圖形。
具體實(shí)施例方式
下面，參閱附圖，詳細(xì)講述本發(fā)明的實(shí)施方式。
<結(jié)構(gòu)>
圖1是表示實(shí)施本發(fā)明涉及的磁化方法的裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。在壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)部分110中，采用本發(fā)明涉及的方法磁化的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的定子的三相繞組，通過(guò)電極111，與電感測(cè)定單元——電感測(cè)量器112及磁化單元——磁化電源113連接。在其中適當(dāng)設(shè)置多個(gè)開(kāi)關(guān)后，可以使電流流過(guò)所希望的相。開(kāi)關(guān)也可以由控制單元——控制裝置114進(jìn)行開(kāi)關(guān)。
另外，電感測(cè)量器112及磁化電源113與控制裝置114連接，可以由控制裝置114控制電感測(cè)量器112及磁化電源113。同時(shí)，控制裝置114還可以控制從壓縮機(jī)的下方通過(guò)軸與轉(zhuǎn)子連接的回轉(zhuǎn)式編碼器115及轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)單元——可以驅(qū)動(dòng)與回轉(zhuǎn)式編碼器115連接的軸的脈沖電動(dòng)機(jī)116。此外，轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)單元也可以采用人工方法，這時(shí)，使用可以讀取軸等的旋轉(zhuǎn)量的刻度等，計(jì)測(cè)旋轉(zhuǎn)量，用手動(dòng)方式將旋轉(zhuǎn)量輸入給控制裝置114。
控制裝置114，使用電感測(cè)量器112測(cè)量電感。測(cè)量值被發(fā)送給控制裝置114，控制裝置114根據(jù)該值，求出轉(zhuǎn)子的現(xiàn)在位置?？刂蒲b置114根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，判斷是否需要將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到適合磁化的位置。斷定需要將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖電動(dòng)機(jī)116。脈沖電動(dòng)機(jī)116的驅(qū)動(dòng)力，傳遞給與回轉(zhuǎn)式編碼器115連接的軸，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)式編碼器115將旋轉(zhuǎn)量逐一發(fā)送給控制裝置114。控制裝置114根據(jù)發(fā)送來(lái)的有關(guān)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量的信息，在轉(zhuǎn)子的位置到達(dá)適合磁化的位置時(shí)，使脈沖電動(dòng)機(jī)116停止。
接著，控制裝置114決定磁化用電流的通電線路，使用磁化電源113，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的磁化。但磁化用電流，既可以由控制裝置114自動(dòng)決定，也可以由本裝置的操作者采用手動(dòng)方式給控制裝置114下達(dá)指令。控制裝置114自動(dòng)決定磁化用電流時(shí)，考慮轉(zhuǎn)子的位置，計(jì)劃采用能夠盡管減少轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量的磁化用電流。
圖2是表示裝備了采用本發(fā)明涉及的方法及裝置磁化的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)2的壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要剖面圖。在殼體部1內(nèi)的上部，配置著永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)2，在其下部配置著壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)3。將壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)3從圖2所示的壓縮機(jī)拆掉的狀態(tài)，在圖1中稱作“壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)部分110”。
永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)2，具有定子4及轉(zhuǎn)子5。定子4具有繞組4a及定子鐵芯4b，在內(nèi)部配置著可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子5。定子鐵芯4b，將由多枚電磁鋼板構(gòu)成的圓環(huán)狀薄板，向軸心方向(殼體部1的上下方向)層疊后形成一體化的圓筒形狀，安裝在殼體部1的內(nèi)壁。在轉(zhuǎn)子5的中心部，形成沿著其軸心方向貫通的軸插入孔，壓縮機(jī)構(gòu)的曲軸熱裝插入固定在該軸插入孔中。永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)2通過(guò)該曲軸，與壓縮機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)連接。
圖3是表示本實(shí)施方式中的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的俯視剖面圖。由圖3可知在定子鐵芯4b的內(nèi)周面上，由向軸心方向延伸的多個(gè)凹槽構(gòu)成的繞組插入部4c，在內(nèi)周方向上等間隔地形成。圖2所示的繞組4a，將3相的6極繞組(4u、4v及4w)集中繞入該繞組插入部4c中，卷繞安裝而成。以下，將繞組4a的3相分別稱作U相、V相及W相。另外，轉(zhuǎn)子5包括轉(zhuǎn)子鐵芯5a和未磁化的磁性部件5b。轉(zhuǎn)子鐵芯5a，在定子鐵芯4b的中央空間部，隔著空氣隙配設(shè)而成，其形狀為將由多枚電磁鋼板制造的圓形薄板，向軸心方向?qū)盈B的圓筒形狀。未磁化的磁性部件5b，插入該轉(zhuǎn)子鐵芯5a的磁鐵插入孔5d中。未磁化的磁性部件5b，在轉(zhuǎn)子5嵌插入定子4之際，是未磁化的狀態(tài)。轉(zhuǎn)子鐵芯5a的中心部，是軸插通孔5c。
<磁化方法>
《概要》現(xiàn)在講述在上述結(jié)構(gòu)的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)2中的未磁化的磁性部件5b的磁化方法。在本實(shí)施方式中的磁化方法，首先，通過(guò)電感測(cè)量，特定壓縮機(jī)內(nèi)的電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子5和定子4的相對(duì)位置關(guān)系。根據(jù)其結(jié)果，對(duì)轉(zhuǎn)子5內(nèi)的未磁化的磁性部件5b進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇呕?br> 下面，使用圖4的流程圖，講述磁化方法。
《通過(guò)電感測(cè)量，檢出轉(zhuǎn)子現(xiàn)在的位置》一般地說(shuō)，在轉(zhuǎn)子5剛插入定子4之后的狀態(tài)下，可能隨著轉(zhuǎn)子5的軸旋轉(zhuǎn)而變化，在垂直于轉(zhuǎn)子5的軸的平面內(nèi)，無(wú)法確定轉(zhuǎn)子5和定子4的相對(duì)位置關(guān)系。因此，在開(kāi)始磁化之前，需要正確掌握轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)位置。(以下，在本說(shuō)明書(shū)中，“旋轉(zhuǎn)位置”這一術(shù)語(yǔ)，是指在垂直于轉(zhuǎn)子5的軸的平面內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)而變化的轉(zhuǎn)子5和定子4的相對(duì)位置關(guān)系，轉(zhuǎn)子5的“角度”或轉(zhuǎn)子5的“相位”的表達(dá)，也視作實(shí)質(zhì)上同義。)因此，為了正確檢出轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)位置，實(shí)施步驟S201～S204。
(第1電感測(cè)量S201)如圖5(a)所示，繞組4a的第1相(圖3中的U相繞組4u、V相繞組4v或W相繞組4w，)的端子T1和第2相(圖3中的3相中除了被作為第1相選擇的1相之外的2相中的某1相)的端子T2，通過(guò)開(kāi)關(guān)等與電感測(cè)量器112(例如LCR儀)連接。然后，由所述電感測(cè)量器112給第1相～第2相之間外加電壓，測(cè)量第1電感。
(第2電感測(cè)量S202)接著，不使轉(zhuǎn)子5的角度變化，實(shí)施第2電感測(cè)量S202。給在第1電感測(cè)量S201中外加了電壓的兩個(gè)相不同的組合構(gòu)成的兩個(gè)相外加和第1電感測(cè)量實(shí)質(zhì)上相同大小的電壓。例如如果在第1電感測(cè)量S201中外加了電壓的兩個(gè)相是第1相及第2相，那么在第2電感測(cè)量S202中外加電壓的相，就是第2相及第3相或是第1相及第3相。
在第1電感測(cè)量S201中，將第1相作為U相繞組4u、將第2相作為V相繞組4v。在第2電感測(cè)量S202中，如圖5(b)所示，將將第2相作為V相繞組4v、第3相作為W相繞組4w，與圖1所示的電感測(cè)量器112連接(圖5所示的LCR儀)，測(cè)量電感。
(第3電感測(cè)量S203)再接著，不使轉(zhuǎn)子5的角度變化，實(shí)施第3電感測(cè)量S203。給在第1電感測(cè)量S201及第2電感測(cè)量S202中外加了電壓的兩個(gè)相不同的組合構(gòu)成的兩個(gè)相進(jìn)行第1電感測(cè)量，外加和第1電感測(cè)量實(shí)質(zhì)上相同大小的電壓。例如如果在第1電感測(cè)量S201中外加了電壓的相是第1相及第2相，在第2電感測(cè)量S202中外加了電壓的相是第2相及第3相，那么在第3電感測(cè)量S203中外加電壓的相，就是第1相及第3相。
在第3電感測(cè)量S203中，將第3相作為W相繞組4w、第1相作為U相繞組4u。
(通過(guò)3相2相變換求出轉(zhuǎn)子的角度S204)
經(jīng)過(guò)步驟S201～S203后，獲得3個(gè)電感測(cè)量值。使用這3個(gè)值，求出轉(zhuǎn)子5的現(xiàn)在角度(步驟S204)。在本實(shí)施方式中使用3相2相變換求出轉(zhuǎn)子的角度。
圖6是表示電感測(cè)量值伴隨轉(zhuǎn)子5的角度的變化而變化的曲線圖。該曲線圖，是使轉(zhuǎn)子5的角度每次微小地變化，測(cè)量U相4u和W相4w、V相4v和W相4w及W相4w和U相4u(在圖5(a)～(c)中，將第1相、第2相及第3相分別作為U相4u、V相4v和W相4w)的各2相的電感測(cè)量值，將其測(cè)量結(jié)果標(biāo)繪而成圖形。
圖6是定子繞組的任意2相的電感測(cè)量值的曲線圖。曲線61～63，具有三角函數(shù)的輪廓，其周期，作為轉(zhuǎn)子的角度是90度，各曲線61～63間的相位差是30度。此外，圖6的電感值的曲線圖，由于具有4個(gè)磁極(磁鐵插入孔5d)，所以轉(zhuǎn)子的角度是90度。但該周期隨轉(zhuǎn)子構(gòu)成的磁極數(shù)而變化(周期用360°÷(轉(zhuǎn)子的極數(shù))表示)。另外，這里所說(shuō)的磁極數(shù)，包括未磁化的狀態(tài)，意味著構(gòu)成永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)。在以下的講述中，使用將構(gòu)成轉(zhuǎn)子的磁極作為4個(gè)的轉(zhuǎn)子5進(jìn)行講述。
電感測(cè)量值如此變化的理由，如下如圖3所示，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子5，是將4枚未磁化的磁性部件5b配置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部，即1枚磁鐵/極的4極結(jié)構(gòu)。構(gòu)成該轉(zhuǎn)子5的大部分的轉(zhuǎn)子鐵芯5a，則是電磁鋼板，是磁通容易通過(guò)的物質(zhì)，其內(nèi)部具有成為磁鐵插入孔5d的空洞的結(jié)構(gòu)。而且，磁鐵插入孔5d中存在的空氣，具有和真空等同程度的透磁率，在磁通容易通過(guò)這一點(diǎn)，是與構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯5a的電磁鋼板性質(zhì)完全不同的物質(zhì)。因此，繞組4a的電感，隨著轉(zhuǎn)子5與定子4的相對(duì)位置的不同而變化。就是說(shuō)，使轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)后，磁鐵插入孔5d妨礙磁路的程度就周期性地變化。因此，轉(zhuǎn)子5即使在插入4枚未磁化的磁性部件5b的狀態(tài)下，殘存的空氣的透磁率與轉(zhuǎn)子鐵芯5a的透磁率的差異也很大，所以可以獲得同樣的電感測(cè)量值的變化。該電感測(cè)量值的變化的周期，成為90度的周期。另外，U相4u和V相4v、V相4v和W相4w及W相4w和U相4u的各2相的組合，采用分別60度地錯(cuò)開(kāi)配置。因此，在各曲線61～63之間，表現(xiàn)出60度的相位差。由于各曲線的周期是90度，所以相位差也可以用30度表現(xiàn)。
另外，除了磁鐵插入孔5d以外，在轉(zhuǎn)子鐵芯5a中也存在孔，盡管有損于轉(zhuǎn)子鐵芯5a的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，但如果該孔比較小，那么對(duì)測(cè)量的電感測(cè)量值的影響就微乎其微，可以獲得同樣的測(cè)量結(jié)果。進(jìn)而，轉(zhuǎn)子5的4枚未磁化的磁性部件5b，即使不具備具備相同的性能的未磁化的磁性部件5b，在電感測(cè)量值的變化狀況上也沒(méi)有變化。這是因?yàn)殡姼袦y(cè)量值的變化取決于轉(zhuǎn)子5的電磁鋼板的形狀，一般地說(shuō)，由于空氣的透磁率與轉(zhuǎn)子鐵芯5a的透磁率具有顯著的差異，所以每個(gè)未磁化的磁性部件5b的性能差異，對(duì)電感測(cè)量值的影響甚微。另外，如圖7所示，向一個(gè)磁鐵插入孔5d中插入多枚未磁化的磁性部件5b(在本圖中為2枚未磁化的磁性部件5b)時(shí)，也能獲得同樣的測(cè)量結(jié)果。
假設(shè)這3條曲線61～63和正弦函數(shù)是相似形。就是說(shuō)，假設(shè)這3條曲線，振幅相同，而且與在縱軸正方向同量、在橫軸方向上平行移動(dòng)而各相差三分之一周期的3個(gè)正弦函數(shù)十分近似。
根據(jù)上述假設(shè)，講述使用步驟S201～步驟S203中獲得的3個(gè)電感值的轉(zhuǎn)子5的角度的計(jì)算方法。
設(shè)定圖8(a)所示的正交座標(biāo)系α-β和圖8(b)所示的那種由互差120度的3個(gè)軸構(gòu)成的系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，使原點(diǎn)O和O’重合，而且使α軸和u軸重疊。在圖8(b)的3個(gè)軸方向上，分別設(shè)定將第1電感測(cè)量值、第2電感測(cè)量值及第3電感測(cè)量值作為絕對(duì)值的矢量。圖8(c)是實(shí)際標(biāo)繪在某個(gè)轉(zhuǎn)子角度中測(cè)量到的3個(gè)電感測(cè)量值的圖形。如圖8(c)所示，在同一個(gè)平面上，改變各錯(cuò)開(kāi)120度的方向，給予將第1電感測(cè)量值、第2電感測(cè)量值及第3電感測(cè)量值作為絕對(duì)值的3個(gè)矢量，于是構(gòu)成這3個(gè)矢量的合成矢量71。如果將合成矢量71正交的2個(gè)軸、α及β方向的成分，分別設(shè)定為A1及B1，那么來(lái)自該合成矢量71的β軸的偏角θ就是公式1θ=arctan(A1B1)]]>在這里，A1＝L1-(L2+L3)×sin(30°)，B1＝(-L2+L3)×cos(30°)。式中，L1、L2及L3分別是來(lái)自該合成矢量F1的β的軸的偏角是(關(guān)系式1)式中；L1、L2及L3分別是第1電感測(cè)量值、第2電感測(cè)量值及第3電感測(cè)量值。假設(shè)在A1＝0、且B1≠0時(shí)，θ＝0°，在A1≠0、且B1＝0時(shí)，θ＝90°。
在該偏角θ的作用下，具有由轉(zhuǎn)子5構(gòu)成N個(gè)磁極的轉(zhuǎn)子5的角度Θ，在A1為任意值、且B1＞0，或A1＞0、且B1＝0時(shí)，可以求得Θ＝(90°-θ)/N；在A1為任意值、且B1＜0，或A1＜0、且B1＝0時(shí)，可以求得Θ＝{180°+(90°-θ)}/N接著，講述上一段決定的角度Θ，與實(shí)際的轉(zhuǎn)子5與定子4的相對(duì)位置的關(guān)系。例如所謂“成為Θ＝0(θ＝90°)的轉(zhuǎn)子5的位置”，是在圖6的曲線圖中，第1電感測(cè)量值(圖6中的曲線61)表示極大值的位置。
所謂“電感表示極大”，是指測(cè)量該電感之際產(chǎn)生的妨礙磁通通過(guò)的磁阻要素是極小。本實(shí)施方式中，所謂“磁阻要素”，是轉(zhuǎn)子5中未磁化的磁性部件5b(或磁鐵插入孔5d)。圖9(a)是表示第1電感測(cè)量值(圖6中的曲線61)成為極大值的轉(zhuǎn)子5的角度的圖形。將圖5(a)的第1相作為U相4u、第2相作為V相4v，外加電壓后，在U相4u及V相4v的各上升部分，流過(guò)用圓點(diǎn)及十字表示的電流，產(chǎn)生貫通轉(zhuǎn)子5內(nèi)部的磁通。圖中的箭頭，表示磁通的方向。如圖9(a)所示，通過(guò)有電流流過(guò)的2相的中間點(diǎn)的定子4的直徑Duv，通過(guò)4枚未磁化的磁性部件5b中、互相面對(duì)的2枚未磁化的磁性部件5b的中心時(shí)，對(duì)未磁化的磁性部件5b的電感的影響成為最小，測(cè)量到的電感則成為最大。所謂“成為Θ＝0的轉(zhuǎn)子5的位置”，是本圖所示的轉(zhuǎn)子5的位置。
圖9(b)是表示將轉(zhuǎn)子5由圖9(a)所示的轉(zhuǎn)子5的角度旋轉(zhuǎn)45度的位置(即Θ＝45)的狀態(tài)的圖形。轉(zhuǎn)子5處于該位置時(shí)，即在通過(guò)有電流流過(guò)的2相的中間點(diǎn)的定子4的直徑Duv上，存在4枚未磁化的磁性部件5b中相鄰的2枚未磁化的磁性部件5b鄰接的端部時(shí)，給予未磁化的磁性部件5b的磁通的影響成為最大，結(jié)果，電感值就成為極小。轉(zhuǎn)子5處于本圖9所示的位置時(shí)，Θ＝45。就是說(shuō)，Θ的增減，與轉(zhuǎn)子5的角度的增減一致。如果從圖9(b)所示的轉(zhuǎn)子5的角度再旋轉(zhuǎn)45度，就和圖9(a)一致。
(轉(zhuǎn)子未磁化的磁性部件的磁化S205～S210)使用上述步驟求出的轉(zhuǎn)子5的角度，通過(guò)以下步驟，將未磁化的磁性部件5b的磁化。磁化通過(guò)由磁化電源113給適當(dāng)?shù)南嗤饧哟呕秒妷哼M(jìn)行。
本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)2，如圖3所示，采用轉(zhuǎn)子5具有4枚未磁化的磁性部件5b，定子4由3相繞組集中卷繞而成的結(jié)構(gòu)。具有這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)時(shí)，最好按照如下步驟實(shí)施磁化。
如圖10(a)所示，給3相繞組外加第1磁化用電壓。在本圖中，也將第1相作為U相4u、第2相作為V相4v、第3相作為W相4w。轉(zhuǎn)子5的角度Θ如圖10(b)所示，是Θ＝0時(shí)的旋轉(zhuǎn)位置。該旋轉(zhuǎn)位置，是轉(zhuǎn)子5的4枚未磁化的磁性部件5b中任意相對(duì)的2枚未磁化的磁性部件5b，位于磁化接線上處于高電壓側(cè)的一相形成的磁極的正對(duì)面時(shí)的角度。在磁化之前，判斷轉(zhuǎn)子5的角度是否適當(dāng)(步驟S205)。具體地說(shuō)，如果步驟S204求出的轉(zhuǎn)子5的角度不是Θ＝0，就利用脈沖電動(dòng)機(jī)116使轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子5的角度，使之與Θ＝0的位置吻合(步驟S206)。此外，在上述步驟S205及步驟S206中設(shè)定的磁化用的轉(zhuǎn)子5的角度，不必局限于Θ＝0及與之實(shí)質(zhì)上同等的角度，還可以設(shè)定成其它的角度。
外加圖10(a)所示的第1磁化用電壓后，在圖10(b)中用箭頭所示的磁通貫穿轉(zhuǎn)子5，未磁化的磁性部件5b的外側(cè)，被磁化成為具有圖示的極性。對(duì)位于W相繞組4w形成的磁極的正對(duì)面的未磁化的磁性部件5b而言，磁通垂直地從其中心向外側(cè)方向穿過(guò)。因此，這些未磁化的磁性部件5b將外側(cè)作為N極，得到充分的磁化(第1磁化步驟S207)(以下將這些將外側(cè)作為N極磁化的磁性材料，稱作“永久磁鐵5eN”。)。對(duì)2枚永久磁鐵5eN以外的2枚未磁化的磁性部件5b而言，磁通傾斜地從其外側(cè)向中心部穿過(guò)。因此，這2枚未磁化的磁性部件5b將外側(cè)作為S極磁化(以下將這些將外側(cè)作為S極磁化的磁性材料，稱作“永久磁鐵5eS”。)?？墒?，這兩枚永久磁鐵5eS的磁化程度，比將外側(cè)作為N極后磁化的2枚永久磁鐵5eN弱，特別是在用虛線表示的區(qū)域R1及R2附近，未能得到充分的磁化。
接著，為了補(bǔ)償?shù)?磁化中的永久磁鐵5eN和永久磁鐵5eS之間的磁化程度的不均勻，再進(jìn)行磁化(步驟S207～步驟S210)。該第2磁化中的磁化接線，如圖11(a)所示，將低電位側(cè)作為第1相，高電位側(cè)作為第2相。圖11(b)表示將第1相、第2相、第3相分別作為U相繞組4u、V相繞組4v及W相繞組4w后，在第2磁化中產(chǎn)生的磁通，以及為了進(jìn)行第2磁化的轉(zhuǎn)子5的位置。為了進(jìn)行第2磁化的轉(zhuǎn)子5的位置，可以是將第1磁化中磁化的程度比較低的外側(cè)作為S極，能夠使被磁化的永久磁鐵5eS更好地磁化的轉(zhuǎn)子5的角度。如圖11(a)所示，磁化用電流流過(guò)后，圖11(b)所示的那種磁通就穿過(guò)轉(zhuǎn)子5內(nèi)。還可以是使磁通垂直穿過(guò)在第1磁化中磁化程度比較低的區(qū)域R1及R2的轉(zhuǎn)子5的角度。由本圖可知在為了進(jìn)行第2磁化的轉(zhuǎn)子5的角度的接線中，是將具有第1磁化中磁化得比較弱的部分的外側(cè)，作為S極，被磁化的永久磁鐵5eS位于成為低電位側(cè)的第2相產(chǎn)生的磁極的正對(duì)面的角度。
比較圖10(b)和圖11(b)，可知在第1磁化S207中的轉(zhuǎn)子5的角度，和第2磁化S210中的轉(zhuǎn)子5的角度通常不同。因此，判斷將實(shí)施第1磁化S207時(shí)的轉(zhuǎn)子5的角度，作為為了實(shí)施第2磁化的轉(zhuǎn)子5的角度是否適合(步驟S208)，在第2磁化之前，先使轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)所定的角度。在本圖中，使其從第1磁化的轉(zhuǎn)子5的位置沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)30度(步驟S208及步驟S209)。
外加第2磁化用電壓后，圖11(b)箭頭所示的磁通，就穿過(guò)轉(zhuǎn)子5，對(duì)于位于V相繞組4v產(chǎn)生的磁極的正對(duì)面的永久磁鐵5eS而言，磁通垂直地從外側(cè)朝著中心的方向穿過(guò)。因此，永久磁鐵5eS將外側(cè)作為S極被磁化。所謂永久磁鐵5eS，是包含在第1磁化中中心部特別沒(méi)有磁化的區(qū)域R1及R2的永久磁鐵5eS。這些永久磁鐵5eS，也通過(guò)第2磁化被充分磁化(步驟S210)。此外，本發(fā)明使用的磁化方法，在與本申請(qǐng)為同一申請(qǐng)人編寫(xiě)的專利申請(qǐng)?zhí)卦?003-295232號(hào)中有詳細(xì)講述。
通過(guò)以上的步驟后，電動(dòng)機(jī)用永久磁鐵5eN及永久磁鐵5eS就得到高精度的、充分的磁化。此外，在本實(shí)施方式中，使用具有4枚未磁化的磁性部件5b的轉(zhuǎn)子5，和具有集中卷繞的3相6極繞組的定子4。因此，采用上述方法實(shí)施磁阻測(cè)量及磁化?？墒?，本發(fā)明并不局限于具有這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)。未磁化的磁性部件5b的枚數(shù)如果變化，就對(duì)轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性產(chǎn)生影響，電感測(cè)量值變化的周期性就要因此而變化。該周期性，隨著構(gòu)成轉(zhuǎn)子5的極數(shù)而變。(即周期可以用360°÷(轉(zhuǎn)子的極數(shù))表達(dá))。另外，例如如果采用分布繞組等，裝入定子的繞組的安裝方式發(fā)生變化，一般地說(shuō)，給相間外加電壓時(shí)，產(chǎn)生的磁通的形狀也要變化。對(duì)應(yīng)于這些變化，有時(shí)需要改變本方法使用的各種連接的形態(tài)。例如，在磁化步驟中，有時(shí)還通過(guò)給適當(dāng)?shù)?相間通電，從而進(jìn)行磁化。另外，還有時(shí)可以用1次完成必要的磁化步驟。這些變更對(duì)業(yè)內(nèi)人士來(lái)說(shuō)，是容易的，是本發(fā)明所包含的。
本發(fā)明涉及的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法及裝置，在不能看見(jiàn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的狀態(tài)下，也能利用小型的設(shè)備，正確整合轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，有利于磁化未磁化的磁性部件，例如，作為空調(diào)機(jī)用壓縮機(jī)的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法及裝置，大有用處。
權(quán)利要求
1.一種永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法，將具備具有三相繞組的定子和具有未磁化的磁性部件的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的所述未磁化的磁性部件，在定子內(nèi)磁化，包括所述三相繞組中，在第1相和第2相之間，外加電感測(cè)量用電壓，測(cè)量所述繞組的電感的第1電感測(cè)量步驟；所述三相繞組中，在所述第2相和第3相之間，外加所述電感測(cè)量用電壓，測(cè)量所述繞組的電感的第2電感測(cè)量步驟；所述三相繞組中，在所述第3相和所述第1相之間，外加所述電感測(cè)量用電壓，測(cè)量所述繞組的電感的第3電感測(cè)量步驟；通過(guò)求出由在所述第1電感測(cè)量中獲得的第1電感測(cè)量的值作為絕對(duì)值且指向第1方向的第1電感矢量、將在所述第2電感測(cè)量中獲得的第2電感測(cè)量值作為絕對(duì)值且指向與所述第1方向構(gòu)成120°的角度的方向的第2方向的第2電感矢量、以及將在所述第3電感測(cè)量中獲得的第3電感測(cè)量值作為絕對(duì)值且指向在由所述第1電感矢量和所述第2電感矢量規(guī)定的平面內(nèi)的與所述第1方向和所述第2方向構(gòu)成的角度都成為120°的方向的第3方向的第3電感矢量之和所規(guī)定的合成矢量，與指向包含所述3個(gè)矢量及所述合成矢量的平面內(nèi)的所定方向的一軸之間的角度，來(lái)特定所述轉(zhuǎn)子與所述定子相對(duì)的位置關(guān)系的步驟；以及根據(jù)所述特定的相對(duì)位置關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)磁化時(shí)所述轉(zhuǎn)子與所述定子的位置關(guān)系，使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)包含0度在內(nèi)的所定角度后，通過(guò)給所述定子繞組的所定相通電，從而使所述轉(zhuǎn)子的所述未磁化的磁化性部件磁化的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法，其特征在于將所述磁化步驟反復(fù)進(jìn)行2次以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法，其特征在于所述磁化步驟，將所述3相繞組中的某1相設(shè)為高電位或低電位，將并聯(lián)的剩余的2相設(shè)為低電位或高電位后，給3相之間通電。
4.如權(quán)利要求1所述的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法，其特征在于所述磁化步驟，將所述3相繞組中的某1相設(shè)為高電位或低電位，將剩余的2相中的某1相設(shè)為低電位或高電位后，給2相之間通電。
5.如權(quán)利要求3所述的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法，其特征在于在所述磁化步驟后，還有第2磁化步驟，所述第2磁化步驟，將磁化步驟中被設(shè)為高電位或低電位的所述第1相以外的1相設(shè)為低電位或高電位，將并聯(lián)的剩余的2相設(shè)為高電位或低電位后，給3相之間通電。
6.一種永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的未磁化磁性部件的磁化裝置，其特征在于，包括使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)單元；計(jì)測(cè)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量的計(jì)測(cè)單元；測(cè)量定子內(nèi)繞組的電感的電感測(cè)量單元；旨在將所述轉(zhuǎn)子的未磁化的磁性部件磁化的磁化電源；以及可以控制地連接所述驅(qū)動(dòng)單元、所述計(jì)測(cè)單元、所述電感測(cè)量單元及所述磁化電源，而且還可以接收來(lái)自所述計(jì)測(cè)單元及所述電感測(cè)量單元的信號(hào)的控制單元，所述控制單元，使所述測(cè)量單元，在所述三相繞組中的第1相和第2相之間測(cè)量第1電感測(cè)量值，接著在所述第2相和第3相之間測(cè)量第2電感測(cè)量值，再在所述第3相和所述第1相之間測(cè)量第3電感測(cè)量值；根據(jù)所述3個(gè)電感測(cè)量值，通過(guò)求出由在所述第1電感測(cè)量中獲得的第1電感測(cè)量的值作為絕對(duì)值且指向第1方向的第1電感矢量、將在所述第2電感測(cè)量中獲得的第2電感測(cè)量值作為絕對(duì)值且指向與所述第1方向構(gòu)成120°的角度的方向的第2方向的第2電感矢量、以及將在所述第3電感測(cè)量中獲得的第3電感測(cè)量值作為絕對(duì)值且指向在由所述第1電感矢量和所述第2電感矢量規(guī)定的平面內(nèi)的與所述第1方向和所述第2方向構(gòu)成的角度都成為120°的方向的第3方向的第3電感矢量之和所規(guī)定的合成矢量，與指向包含所述3個(gè)矢量及所述合成矢量的平面內(nèi)的所定方向的一軸之間的角度，來(lái)特定所述轉(zhuǎn)子與所述定子相對(duì)的位置關(guān)系；根據(jù)所述特定的相對(duì)位置關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)磁化時(shí)所述轉(zhuǎn)子與所述定子的位置關(guān)系，使用所述驅(qū)動(dòng)單元及所述計(jì)測(cè)單元，將所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)包含0度在內(nèi)的所定角度；通過(guò)使用所述磁化電源給所述定子繞組的所定相通電，從而使所述轉(zhuǎn)子的所述未磁化的磁性部件磁化。
全文摘要
本發(fā)明涉及的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法，包括測(cè)量三相繞組中2相的組合涉及的電感的第1～第3電感測(cè)量的步驟(S201～S203)；根據(jù)這3個(gè)電感測(cè)量值(第1～第3電感測(cè)量值)，特定轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)的位置關(guān)系的步驟(S205)；以及使轉(zhuǎn)子只旋轉(zhuǎn)包含0度的所定角度后，通過(guò)給定子繞組的所定相通電，從而使轉(zhuǎn)子的未磁化的磁化性部件磁化的步驟(S205～S210)。從而提供即使是不能看到壓縮機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，也能用小型設(shè)備正確地整合轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，將未磁化的磁性部件磁化的永久磁鐵型電動(dòng)機(jī)的磁化方法及裝置。
文檔編號(hào)H02K15/03GK1638241SQ20041010207
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者村上秀樹(shù), 福原弘之 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社