[发明专利]永久磁铁型同步电动机

说明书

本发明涉及永久磁铁型同步电动机，尤其涉及具有突出磁极转子的永久磁铁型同步电动机，当引擎加速或减速时能使所用电流减小，且能获得低的齿槽转矩。

铁芯的一些部分突出伸入到转子的永久磁铁的磁极中去的传统的永久磁铁型同步电动机已经有所公开，如1987年7月10日公布的题为“永久磁铁型同步电动机的高功率因数控制方法”的公开号为62-155796（1987）日本专利的图1（a）、1（b）和1（c）中所示和1987年6月5日公布的题为“永久磁铁型同步电动机的转子”的公开号为62-88463日本实用新型中的图1到图4所示。这些公布的专利讨论了在电流控制180。电PWM控制系统中利用磁阻（阻抗）转矩时，转子直轴电感与正交轴电感的最佳比。在这系统中电流相位的超前和滞后按照那儿的检测流入电机的电流的电流敏感元件（检测器）测得的电流大小来控制。

这样构成并用于工业用缝纫机的电动机电路示于图1。参见图1，图中编号1表示永久磁铁型同步电动机（下面简称电动机），2表示磁极敏感元件（检测器），用来检测电动机1的磁极位置。3表示编码器，用来检测电动机1的旋转速度和方向。4是电动机1的驱动电路，它通常作为倒相驱动电路工作，且由来自速度-位置控制电路5的正向旋转指令13或反向旋转指令14来驱动它。6表示运行速度指令电路。7表示构成负载的缝纫机。8表示缝纫机针位置敏感元件（用在缝纫机7上的），它用来检测两个位置，即缝纫机针的较低位和较高位。9表示信号处理电路，它根据检测到的来自编码器3的原始信号来决定正向旋转和反向旋转的旋转速度（旋转的转数），且把信号输出给速度-位置控制电路5。10表示缝纫机控制电路，它控制缝纫机的各种功能，按照来自缝纫机操作指令电路11的信号来驱动缝纫机7，指令电路11由操作者的缝纫命令信号来激励。

电动机1和缝纫机7用皮带连在一起，电动机1是一具有120。馈电脉冲宽度（PWM）调制电压控制系统。编号12表示连接电动机1和缝纫机7的皮带。

当操作者的缝纫命令送到缝纫机操作指令电路11，运行速度命令送到运行速度指令电路6时，一信号从缝纫机控制电路10送到速度-位置控制电路5，以便使电动机1按照速度命令运行。速度-位置控制电路5在加速时间根据操作指令信号，选择一正向旋转方式通过驱动电路4以由120°馈给脉宽控制的电压指令电平加速电动机，然后进入稳定运行。在这期间，有待选择加给它的电流的定子绕组，由速度-位置控制电路5处理-来自磁极敏感元件（检测器）2的信号而加以确定，倒相器中多个被选择的晶体管按照此电路5的信号被导通，使绕组电流流过。

从编码器3获得的并代表电动机1的实际速度的信号被反馈到速度-位置控制电路5和缝纫机控制电路10，运行速度与这个信号和速度命令一致，该速度命令通过脚踏板（未画出）从运行速度指令电路6加到控制电路5。

当缝纫机中的预定的缝纫步骤结束时，为了使缝纫机的运行停止，从操作指令电路11发出一个指令，且反向旋转指令14从速度-位置控制电路5加到倒相器驱动电路4以起动反向减速（产生反向转矩）。结果电动机1的速度减低。当电动机速度已到达电动机能够停止的水平时，安装在缝纫机7中的缝纫机针位置敏感元件（检测器）8检测出一缝纫机7中预先决定的停针位置，即缝纫机7的缝纫机针的较高部分或较低部分（由缝纫机操作指令电路11确定）被选定，且反向制动力切断使缝纫机停转。

以这种方式工作的机器需要以高频率执行大量多次开关缝纫操作。

用于缝纫机的电动机起动和停止非常频繁，电动机每次起动和停止都有大电流流过。工业用缝纫机和工厂自动化机器人都需要高频率地起动和停止。因为在这类缝纫机中，在电动机如图2被加速或减速时，需要大的转矩和馈电电流，因此电动机1、驱动电路4和其它结构元件在它们运行期间温度上升相当显著，以致这些元件需要有大的容量以避免这些元件的温升。

上面提到的先前公布的专利没有讨论带有120°电脉冲宽度调制（PWM）电压控制系统的永久磁铁型同步电动机，在这种电动机中也没有对电流相位进行超前和滞后控制。同时，这些专利没有讨论以高频率地执行加速和减速的电动机的控制方法，即对执行正向旋转和反向旋转非常频繁的电动机的控制方法。