JPH0638482A - 単相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレス dcモ−タ - Google Patents
単相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレス dcモ−タInfo
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- JPH0638482A JPH0638482A JP4208425A JP20842592A JPH0638482A JP H0638482 A JPH0638482 A JP H0638482A JP 4208425 A JP4208425 A JP 4208425A JP 20842592 A JP20842592 A JP 20842592A JP H0638482 A JPH0638482 A JP H0638482A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】単相往復通電により駆動するコアレスタイプの
ブラシレスDCモ−タにおいて、効率及び騒音を格段に
向上させる通電区間の作り方と制御回路の提供。 【構成】電機子コイルの発生トルクに寄与する導体部の
幅部分にマグネットロ−タの磁極間がかかる場合を、2
つのホ−ル素子を電機子コイルの発生トルクに寄与する
導体部の両端に配置することにより認識し電機子コイル
無通電区間とした。
ブラシレスDCモ−タにおいて、効率及び騒音を格段に
向上させる通電区間の作り方と制御回路の提供。 【構成】電機子コイルの発生トルクに寄与する導体部の
幅部分にマグネットロ−タの磁極間がかかる場合を、2
つのホ−ル素子を電機子コイルの発生トルクに寄与する
導体部の両端に配置することにより認識し電機子コイル
無通電区間とした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単相往復通電により駆
動するブラシレスDCモ−タの内、コアレスタイプの構
造をもつものに係り、特に通電区間とその制御回路に関
し、ファンモ−タ、フラットモ−タなどに適する。
動するブラシレスDCモ−タの内、コアレスタイプの構
造をもつものに係り、特に通電区間とその制御回路に関
し、ファンモ−タ、フラットモ−タなどに適する。
【0002】
【従来の技術】従来のコアレスタイプのブラシレスDC
モ−タの内、単相往復通電により駆動するものの代表的
な例には軸方向空隙型ブラシレスDC軸流ファンモ−タ
がある。
モ−タの内、単相往復通電により駆動するものの代表的
な例には軸方向空隙型ブラシレスDC軸流ファンモ−タ
がある。
【0003】このブラシレスDC軸流ファンモ−タは、
隣り配置の磁極が異極となるようにN極,S極の磁極を
交互に複数極に着磁された円板状のマグネットロ−タ
と、該マグネットロ−タに軸方向の空隙を介した固定側
に扇状の形状をもつ複数のコアレス電機子コイルを単相
配置したコアレスステ−タ電機子を有し、電機子コイル
の半径方向に延びたトルク発生に寄与する導体部の幅の
ほぼ中心と対向する位置に設けた磁気センサ、例えばホ
−ル素子を上記ステ−タ電機子側に配設し、該ホ−ル素
子の磁極検出信号により、電機子コイルへの往復通電を
可能とした制御回路にてモ−タ部が構成され、直流低電
圧の電源が外部電源装置から供給されることによりモ−
タが駆動するものであった。
隣り配置の磁極が異極となるようにN極,S極の磁極を
交互に複数極に着磁された円板状のマグネットロ−タ
と、該マグネットロ−タに軸方向の空隙を介した固定側
に扇状の形状をもつ複数のコアレス電機子コイルを単相
配置したコアレスステ−タ電機子を有し、電機子コイル
の半径方向に延びたトルク発生に寄与する導体部の幅の
ほぼ中心と対向する位置に設けた磁気センサ、例えばホ
−ル素子を上記ステ−タ電機子側に配設し、該ホ−ル素
子の磁極検出信号により、電機子コイルへの往復通電を
可能とした制御回路にてモ−タ部が構成され、直流低電
圧の電源が外部電源装置から供給されることによりモ−
タが駆動するものであった。
【0004】上記コアレスタイプのブラシレスDCモ−
タは構成が簡素なため生産性に優れ、積み重ねによるラ
インの自動化や電機子コイルの成形が単純であるなど、
大量生産に関し極めて良好な構造となっている。
タは構成が簡素なため生産性に優れ、積み重ねによるラ
インの自動化や電機子コイルの成形が単純であるなど、
大量生産に関し極めて良好な構造となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
においては、電機子コイルの発生トルクに寄与する半径
方向の導体部の幅がマグネットロ−タのN極とS極との
磁極間と対向するときには、電機子コイルへの通電中に
同発生トルクに寄与する半径方向の導体部では相反する
方向のトルクが発生し、モ−タ効率の低下、騒音の発生
など致命的な問題が生じていた。それゆえ単相往復通電
にて駆動するコアレスタイプのブラシレスDCモ−タ
は、効率、騒音ともさほど重要視されない小型ファンモ
−タなど、出力の小さいものにしか応用されないでい
た。
においては、電機子コイルの発生トルクに寄与する半径
方向の導体部の幅がマグネットロ−タのN極とS極との
磁極間と対向するときには、電機子コイルへの通電中に
同発生トルクに寄与する半径方向の導体部では相反する
方向のトルクが発生し、モ−タ効率の低下、騒音の発生
など致命的な問題が生じていた。それゆえ単相往復通電
にて駆動するコアレスタイプのブラシレスDCモ−タ
は、効率、騒音ともさほど重要視されない小型ファンモ
−タなど、出力の小さいものにしか応用されないでい
た。
【0006】また、上記ファンモ−タなどは、OA機器
などの制御基板の放熱用ファンとして用いられることが
主な目的のため、モ−タ駆動制御回路用電源はOA機器
などの本体から供給され、独立していない。汎用モ−タ
においては電源も内臓しているものが一般的であるの
で、汎用化するためには電源の供給も安価に行う必要が
ある。一般的にDCモ−タ駆動用の電源としては、交流
100ボルトをトランスにより降圧し、整流機により直
流化するとともにレギュレ−タや平滑コンデンサによ
り、安定化する手法をとっている。
などの制御基板の放熱用ファンとして用いられることが
主な目的のため、モ−タ駆動制御回路用電源はOA機器
などの本体から供給され、独立していない。汎用モ−タ
においては電源も内臓しているものが一般的であるの
で、汎用化するためには電源の供給も安価に行う必要が
ある。一般的にDCモ−タ駆動用の電源としては、交流
100ボルトをトランスにより降圧し、整流機により直
流化するとともにレギュレ−タや平滑コンデンサによ
り、安定化する手法をとっている。
【0007】しかしながら、電流容量の比較的大きなト
ランスになると高価となり、小型汎用モ−タに採用でき
るレベルではなくなる。また、小信号回路の駆動用とし
てワット数の高い高価な抵抗を使うことにより、低電圧
を得ているものもあるがジュ−ル損により制御回路を含
めたモ−タの効率を低下させる原因となり問題である。
ランスになると高価となり、小型汎用モ−タに採用でき
るレベルではなくなる。また、小信号回路の駆動用とし
てワット数の高い高価な抵抗を使うことにより、低電圧
を得ているものもあるがジュ−ル損により制御回路を含
めたモ−タの効率を低下させる原因となり問題である。
【0008】本発明では、かかる問題点を克服し、出力
が数十ワットクラスまでの汎用ブラシレスDCモ−タ
を、高効率でかつ低騒音にて供給できる手法を提供する
とともに、該ブラシレスDCモ−タへの通電制御回路を
提供するものである。
が数十ワットクラスまでの汎用ブラシレスDCモ−タ
を、高効率でかつ低騒音にて供給できる手法を提供する
とともに、該ブラシレスDCモ−タへの通電制御回路を
提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明において、磁極を
センシングして制御回路にマグネットロ−タの姿勢を伝
達する磁気センサとして用いたホ−ル素子を2つ用いる
ことにより、電機子コイルの腕の部分にマグネットロ−
タの磁極間が存在するか否かを知ることができるように
したものである。
センシングして制御回路にマグネットロ−タの姿勢を伝
達する磁気センサとして用いたホ−ル素子を2つ用いる
ことにより、電機子コイルの腕の部分にマグネットロ−
タの磁極間が存在するか否かを知ることができるように
したものである。
【0010】2つのホ−ル素子の配置とホ−ル素子によ
る信号処理の手段としては、一つには電機子コイルの発
生トルクに寄与する導体部の幅の両端にホ−ル素子を配
設し、2つのホ−ル素子が異極を検出している時は、制
御回路にて電機子コイル無通電区間をつくるものであ
る。
る信号処理の手段としては、一つには電機子コイルの発
生トルクに寄与する導体部の幅の両端にホ−ル素子を配
設し、2つのホ−ル素子が異極を検出している時は、制
御回路にて電機子コイル無通電区間をつくるものであ
る。
【0011】他の手段としては、電機子コイルの発生ト
ルクに寄与する導体部の内側にそれぞれホ−ル素子を配
置し、2つのホ−ル素子が同極を検出している時は、制
御回路にて電機子コイル無通電区間をつくるものであ
る。
ルクに寄与する導体部の内側にそれぞれホ−ル素子を配
置し、2つのホ−ル素子が同極を検出している時は、制
御回路にて電機子コイル無通電区間をつくるものであ
る。
【0012】1つのホ−ル素子にて無通電区間をつくる
方法としては、電機子コイルの発生トルクに寄与する導
体部の幅の2分の1の幅にてマグネットロ−タの磁極間
を無着磁部分とすることにより、電機子コイルの発生ト
ルクに寄与する導体部の中心部に配設されたホ−ル素子
は、マグネットロ−タの磁極間で反トルクを発生させる
磁極が電機子コイルの発生トルクに寄与する導体部の幅
を通過する時には磁極が検出できなくなるため、その間
が電機子コイル無通電区間となる。
方法としては、電機子コイルの発生トルクに寄与する導
体部の幅の2分の1の幅にてマグネットロ−タの磁極間
を無着磁部分とすることにより、電機子コイルの発生ト
ルクに寄与する導体部の中心部に配設されたホ−ル素子
は、マグネットロ−タの磁極間で反トルクを発生させる
磁極が電機子コイルの発生トルクに寄与する導体部の幅
を通過する時には磁極が検出できなくなるため、その間
が電機子コイル無通電区間となる。
【0013】この手法は、2ホ−ル素子制御のものに比
べ無通電となる区間が少なくて効率が良いのであるが、
無着磁部分の漏れ磁束を確実に無くする方法は困難で堅
実な手段とはいえない。
べ無通電となる区間が少なくて効率が良いのであるが、
無着磁部分の漏れ磁束を確実に無くする方法は困難で堅
実な手段とはいえない。
【0014】汎用モ−タとして、本発明のブラシレスD
Cモ−タを使用する際の制御回路の構成手段としては、
制御回路に交流100ボルトを入力し、整流素子および
平滑コンデンサにて直流電源141ボルトに変換する。
直流出力部分には、突入電流防止用のインダクタンスを
直列に接続し、突入電流による電子部品の故障を防止す
る。トランジスタなどスイッチング素子への電源供給は
141ボルトのままとし、高耐圧の汎用部品を用いる。
故障の防止は抵抗による電流制限のみで行う。ICなど
低電圧を電源に必要とする電子部品は、高抵抗の分圧に
よって低電圧電源を得る。
Cモ−タを使用する際の制御回路の構成手段としては、
制御回路に交流100ボルトを入力し、整流素子および
平滑コンデンサにて直流電源141ボルトに変換する。
直流出力部分には、突入電流防止用のインダクタンスを
直列に接続し、突入電流による電子部品の故障を防止す
る。トランジスタなどスイッチング素子への電源供給は
141ボルトのままとし、高耐圧の汎用部品を用いる。
故障の防止は抵抗による電流制限のみで行う。ICなど
低電圧を電源に必要とする電子部品は、高抵抗の分圧に
よって低電圧電源を得る。
【0015】また、モ−タ駆動用の電機子コイルも線径
を細くかつ巻き回数を多くし、電機子コイルの抵抗値を
高くしておくことにより電機子コイルに通電させるパワ
−トランジスタの通電電流を小さくし、コレクタ損失を
低減する。上記電圧及び電流の制御手段の構成を本発明
の制御手段とする。
を細くかつ巻き回数を多くし、電機子コイルの抵抗値を
高くしておくことにより電機子コイルに通電させるパワ
−トランジスタの通電電流を小さくし、コレクタ損失を
低減する。上記電圧及び電流の制御手段の構成を本発明
の制御手段とする。
【0016】
【作用】上記技術的手段を用いることにより、電機子コ
イルの発生トルクに寄与する導体部の幅部分にマグネッ
トロ−タの磁極間が存在する場合は電機子コイル無通電
状態となり、これまで問題であった電機子コイルの発生
トルクに寄与する導体部の幅部分にマグネットロ−タの
磁極間が存在することによって起こる相反するトルクの
発生が改善でき、消費電力は大幅に低減され高効率のブ
ラシレスDCモ−タの実現ができる。また、反トルクの
改善により騒音も低減され低騒音化を実現できる。
イルの発生トルクに寄与する導体部の幅部分にマグネッ
トロ−タの磁極間が存在する場合は電機子コイル無通電
状態となり、これまで問題であった電機子コイルの発生
トルクに寄与する導体部の幅部分にマグネットロ−タの
磁極間が存在することによって起こる相反するトルクの
発生が改善でき、消費電力は大幅に低減され高効率のブ
ラシレスDCモ−タの実現ができる。また、反トルクの
改善により騒音も低減され低騒音化を実現できる。
【0017】さらに、交流100ボルトから電源を得る
安価な制御手段を施したことにより、汎用モ−タとして
の利用分野が広がり、様々な機器への対応が可能とな
る。
安価な制御手段を施したことにより、汎用モ−タとして
の利用分野が広がり、様々な機器への対応が可能とな
る。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用い説明す
る。
る。
【0019】図1は、本発明の一実施例である単相往復
通電にて駆動するコアレスタイプの軸方向空隙型ブラシ
レスDCモ−タBLMの縦断面図である。
通電にて駆動するコアレスタイプの軸方向空隙型ブラシ
レスDCモ−タBLMの縦断面図である。
【0020】カップ形ハウジング2にはボ−ルベアリン
グ3が圧入され、マグネットロ−タ12の磁束を閉じる
電機子コイルヨ−ク4が接着などにより配設されてい
る。
グ3が圧入され、マグネットロ−タ12の磁束を閉じる
電機子コイルヨ−ク4が接着などにより配設されてい
る。
【0021】電機子コイルヨ−ク4上には、電機子コイ
ルヨ−ク4と絶縁された電機子コイル5群がマグネット
ロ−タ12の極数と同一数か、整数分の1の数だけ互い
に重畳しないようにだけ配設されて単相配置のコアレス
ステ−タ電機子16を形成している。この実施例では,
図2及び図3に示すようにコアレスステ−タ電機子16
は4個の電機子コイル5−1,・・・,5−4からな
る。
ルヨ−ク4と絶縁された電機子コイル5群がマグネット
ロ−タ12の極数と同一数か、整数分の1の数だけ互い
に重畳しないようにだけ配設されて単相配置のコアレス
ステ−タ電機子16を形成している。この実施例では,
図2及び図3に示すようにコアレスステ−タ電機子16
は4個の電機子コイル5−1,・・・,5−4からな
る。
【0022】電機子コイル5は,図2及び図3を参照し
て半径方向の導体部5aが発生トルクに寄与する導体部
となっており,周方向の導体部5bは発生トルクに寄与
しない導体部となっている。
て半径方向の導体部5aが発生トルクに寄与する導体部
となっており,周方向の導体部5bは発生トルクに寄与
しない導体部となっている。
【0023】電機子コイル5の発生トルクに寄与する導
体部5aの部分には、ホ−ル素子6が配置されマグネッ
トロ−タ12の磁極のセンシングを行っている。ホ−ル
素子16の配設方法については後記する。
体部5aの部分には、ホ−ル素子6が配置されマグネッ
トロ−タ12の磁極のセンシングを行っている。ホ−ル
素子16の配設方法については後記する。
【0024】電機子コイル5とホ−ル素子6への通電や
ホ−ル素子6の出力信号の処理は、ハウジング2の外周
部に形成した開口部にゴムブッシュ7を設け、リ−ド線
8にて外部制御回路と接続される。
ホ−ル素子6の出力信号の処理は、ハウジング2の外周
部に形成した開口部にゴムブッシュ7を設け、リ−ド線
8にて外部制御回路と接続される。
【0025】尚、本発明の制御手段をハウジング2内に
収納する場合は、該リ−ド線8は交流100ボルト接続
線となる。
収納する場合は、該リ−ド線8は交流100ボルト接続
線となる。
【0026】一方、ロ−タ側は、シャフト9に圧入され
たマグネットヨ−ク支持体10と、マグネットヨ−ク1
1に接着されたマグネットロ−タ12がシャフト9との
同軸度良く配設され構成されている。
たマグネットヨ−ク支持体10と、マグネットヨ−ク1
1に接着されたマグネットロ−タ12がシャフト9との
同軸度良く配設され構成されている。
【0027】該ロ−タのシャフト9をマグネットロ−タ
12の磁極面がハウジング2の電機子コイル5群からな
るステ−タ電機子16と面対向して配置するように、ハ
ウジング2のボ−ルベアリング3の内輪に波ワッシャ−
13を介し圧入保持する。
12の磁極面がハウジング2の電機子コイル5群からな
るステ−タ電機子16と面対向して配置するように、ハ
ウジング2のボ−ルベアリング3の内輪に波ワッシャ−
13を介し圧入保持する。
【0028】ハウジング2に対向する支持体10には、
エンドブラケット1にボ−ルベアリング17を圧入し、
該ボ−ルベアリング17の内輪に波ワッシャ−18を介
しロ−タシャフト9を圧入保持する。
エンドブラケット1にボ−ルベアリング17を圧入し、
該ボ−ルベアリング17の内輪に波ワッシャ−18を介
しロ−タシャフト9を圧入保持する。
【0029】シャフト9は,ボ−ルベアリング3,17
によって回動自在に支持される。
によって回動自在に支持される。
【0030】上記構成のハウジングフランジ部14とエ
ンドブラケットフランジ部15をねじ止めなどにより固
定することにより本発明のブラシレスDCモ−タBLM
の本体26が構成される。
ンドブラケットフランジ部15をねじ止めなどにより固
定することにより本発明のブラシレスDCモ−タBLM
の本体26が構成される。
【0031】図2は本発明の解決する技術的課題となる
マグネットロ−タ12のN極とS極の磁極間が電機子コ
イル5の発生トルクに寄与する導体部5aの幅部分にあ
る場合のトルク発生図である。
マグネットロ−タ12のN極とS極の磁極間が電機子コ
イル5の発生トルクに寄与する導体部5aの幅部分にあ
る場合のトルク発生図である。
【0032】同図においてN極,S極の磁極を交互に4
極に90度幅で均等着磁されたマグネットロ−タ12
と、電機子コイルヨ−ク4との間では、N極磁束19と
S極磁束20がそれぞれ図に示す矢印方向に発生してい
る。
極に90度幅で均等着磁されたマグネットロ−タ12
と、電機子コイルヨ−ク4との間では、N極磁束19と
S極磁束20がそれぞれ図に示す矢印方向に発生してい
る。
【0033】いま、マグネットロ−タ12のN極とS極
の磁極間が隣合う2つの電機子コイル5−1と5−2の
発生トルクに寄与する導体部5aの丁度隣接部に位置
し、かつ電機子コイル5−1,5−2へは記号A,A’
に示す向きに通電されているとすると、ファラデ−左手
の法則によりN極側電機子コイル5−2にはN極発生ト
ルク21が、S極側電機子コイル5−1にはS極発生ト
ルク22がそれぞれ発生する。
の磁極間が隣合う2つの電機子コイル5−1と5−2の
発生トルクに寄与する導体部5aの丁度隣接部に位置
し、かつ電機子コイル5−1,5−2へは記号A,A’
に示す向きに通電されているとすると、ファラデ−左手
の法則によりN極側電機子コイル5−2にはN極発生ト
ルク21が、S極側電機子コイル5−1にはS極発生ト
ルク22がそれぞれ発生する。
【0034】これは正反対の向きに生じるものであり、
コアレスタイプブラシレスDCモ−タBLMの性能低
下、騒音発生の大きな要素となっている。この相反する
トルクの発生を防ぐ手法を以下にて説明する。
コアレスタイプブラシレスDCモ−タBLMの性能低
下、騒音発生の大きな要素となっている。この相反する
トルクの発生を防ぐ手法を以下にて説明する。
【0035】図3は、本発明の特長となる2つのホ−ル
素子6−1,6−2を配置する位置を示すハウジング組
み立ての平面図である。
素子6−1,6−2を配置する位置を示すハウジング組
み立ての平面図である。
【0036】同図では電機子コイル5−1,・・・,5
−4を4つ直列に接続し、単相往復通電するもので、こ
れに対向するマグネットロ−タ12も4極のものが用い
られる。
−4を4つ直列に接続し、単相往復通電するもので、こ
れに対向するマグネットロ−タ12も4極のものが用い
られる。
【0037】電機子コイル5−1,・・・,5−4の発
生トルクに寄与する導体部5aは通常,k幅に形成する
ものであるが,同図のように4個の電機子コイル5−
1,・・・,5−4を隣合わせて並べた場合には、同図
に示すように電機子コイル5−1,・・・,5−4の発
生トルクに寄与する導体部5aはk’の幅部分となる。
生トルクに寄与する導体部5aは通常,k幅に形成する
ものであるが,同図のように4個の電機子コイル5−
1,・・・,5−4を隣合わせて並べた場合には、同図
に示すように電機子コイル5−1,・・・,5−4の発
生トルクに寄与する導体部5aはk’の幅部分となる。
【0038】従来例にある1ホ−ル素子による単相往復
通電を為すものにおいては、符号23の位置にホ−ル素
子6を配置し、マグネットロ−タ12の磁極のセンシン
グを行うものである。
通電を為すものにおいては、符号23の位置にホ−ル素
子6を配置し、マグネットロ−タ12の磁極のセンシン
グを行うものである。
【0039】しかし,本発明の一手段としては、1ホ−
ル素子の制御においても反トルクの排除を達成でき、一
つの電機子コイル5の発生トルクに寄与する導体部5a
の幅に相当するk’幅をもつ無着磁部分をマグネットロ
−タ12のN極とS極の磁極間に施すことにより、図2
で示した記号AかA’のどちらかの電流にはマグネット
ロ−タ12の無着磁部分が対向することで反トルクの発
生が防げるようになるというものである。
ル素子の制御においても反トルクの排除を達成でき、一
つの電機子コイル5の発生トルクに寄与する導体部5a
の幅に相当するk’幅をもつ無着磁部分をマグネットロ
−タ12のN極とS極の磁極間に施すことにより、図2
で示した記号AかA’のどちらかの電流にはマグネット
ロ−タ12の無着磁部分が対向することで反トルクの発
生が防げるようになるというものである。
【0040】2つのホ−ル素子6−1,6−2の配設の
仕方は、マグネットロ−タ12の磁極の異極検出配置2
4−1,24−2と同極検出配置25−1,25−2が
あり、どちらでも同じ効果を得られる。
仕方は、マグネットロ−タ12の磁極の異極検出配置2
4−1,24−2と同極検出配置25−1,25−2が
あり、どちらでも同じ効果を得られる。
【0041】同極検出配置25−1,25−2の場合
は、例えば2つのホ−ル素子6−1,6−2をそれぞれ
電機子コイル5−3,5−4の発生トルクに寄与する導
体部5aの幅部分の両側に配置することにより、電機子
コイル5−1,・・・,5−4の発生トルクに寄与する
導体部5aにマグネットロ−タ12の磁極間が存在する
場合を2つの電機子コイル5−3と5−4が検出した磁
極にて判定し、該ホ−ル素子6−1と6−2が異極を検
知している場合には、制御回路において無通電区間を作
ることにより反トルクの発生を除去できる。
は、例えば2つのホ−ル素子6−1,6−2をそれぞれ
電機子コイル5−3,5−4の発生トルクに寄与する導
体部5aの幅部分の両側に配置することにより、電機子
コイル5−1,・・・,5−4の発生トルクに寄与する
導体部5aにマグネットロ−タ12の磁極間が存在する
場合を2つの電機子コイル5−3と5−4が検出した磁
極にて判定し、該ホ−ル素子6−1と6−2が異極を検
知している場合には、制御回路において無通電区間を作
ることにより反トルクの発生を除去できる。
【0042】同極検出配置25−1,25−2の考え方
は、数学的に見た逆も真に基づいており、電機子コイル
5−1,・・・,5−4の発生トルクに寄与する導体部
5aの幅部分に磁極間があるということは、電機子コイ
ル5−1,・・・,5−4の発生トルクに寄与する導体
部5aの幅以外では同極であることと同じ意味である。
は、数学的に見た逆も真に基づいており、電機子コイル
5−1,・・・,5−4の発生トルクに寄与する導体部
5aの幅部分に磁極間があるということは、電機子コイ
ル5−1,・・・,5−4の発生トルクに寄与する導体
部5aの幅以外では同極であることと同じ意味である。
【0043】従って、同極検出配置25−1,25−2
の場合には、ホ−ル素子6−1と6−2が同極を検出し
ている区間を電機子コイル5−1,・・・,5−4の無
通電区間とすることにより、反トルクの発生を除去でき
るものである。
の場合には、ホ−ル素子6−1と6−2が同極を検出し
ている区間を電機子コイル5−1,・・・,5−4の無
通電区間とすることにより、反トルクの発生を除去でき
るものである。
【0044】次に、上記電機子コイルへ5−1,・・
・,5−4の通電方法を達成する制御回路27を図4を
用い説明する。
・,5−4の通電方法を達成する制御回路27を図4を
用い説明する。
【0045】図4では、上記異極検出配置の場合の制御
回路27を示した。
回路27を示した。
【0046】交流100ボルト電源28は、整流素子2
9と平滑コンデンサ31により直流電源:141ボルト
に変換され、インダクタンス30により突入電流を防止
している。
9と平滑コンデンサ31により直流電源:141ボルト
に変換され、インダクタンス30により突入電流を防止
している。
【0047】制御回路27には、プラス側電源端子32
と、マイナス側電源端子33が供給されている。
と、マイナス側電源端子33が供給されている。
【0048】2つのホ−ル素子6−1と6−2は、ホ−
ル素子電流制限抵抗34−1と34−2、及びホ−ル素
子分圧抵抗35−1と35−2によって過電流や高電圧
によるホ−ル素子6−1,6−2の破壊防止を図ってい
る。
ル素子電流制限抵抗34−1と34−2、及びホ−ル素
子分圧抵抗35−1と35−2によって過電流や高電圧
によるホ−ル素子6−1,6−2の破壊防止を図ってい
る。
【0049】該ホ−ル素子6−1,6−2は、マグネッ
トロ−タ12の磁極の検出によりN極であればN極オン
トランジスタ36−1と36−2をオンさせ、S極であ
れば、S極オントランジスタ37−1と37−2をオン
させる。
トロ−タ12の磁極の検出によりN極であればN極オン
トランジスタ36−1と36−2をオンさせ、S極であ
れば、S極オントランジスタ37−1と37−2をオン
させる。
【0050】これらのトランジスタ36−1,36−
2,37−1,37−2は小信号のスイッチング用であ
り、かつ高耐圧のもので構成しておく。トランジスタ3
6−1,36−2,37−1,37−2の電流制限用と
しては、トランジスタ電流制限抵抗38−1と38−2
を配設する。また、それぞれのトランジスタ36−1,
36−2,37−1,37−2には、コレクタ接地抵抗
39−1、39−2、40−1、40−2を配設する。
2,37−1,37−2は小信号のスイッチング用であ
り、かつ高耐圧のもので構成しておく。トランジスタ3
6−1,36−2,37−1,37−2の電流制限用と
しては、トランジスタ電流制限抵抗38−1と38−2
を配設する。また、それぞれのトランジスタ36−1,
36−2,37−1,37−2には、コレクタ接地抵抗
39−1、39−2、40−1、40−2を配設する。
【0051】次に上記トランジスタ36−1,36−
2,37−1,37−2の出力は、アンドゲ−ト41−
1と41−2のアンドゲ−ト入力ピン42,43,4
4,45に接続され論理演算される。
2,37−1,37−2の出力は、アンドゲ−ト41−
1と41−2のアンドゲ−ト入力ピン42,43,4
4,45に接続され論理演算される。
【0052】アンドゲ−ト41−1,41−2の電源供
給としては、アンドゲ−ト電流制限抵抗46とアンドゲ
−ト分圧抵抗47により、低電圧、低電流が供給され
る。アンドゲ−ト41−1が出力すると、プッシュプル
トランジスタ48−1がオン状態となり、電流制限抵抗
49−1、50−1を介しパワ−トランジスタ51−1
と52−1をオンさせる。
給としては、アンドゲ−ト電流制限抵抗46とアンドゲ
−ト分圧抵抗47により、低電圧、低電流が供給され
る。アンドゲ−ト41−1が出力すると、プッシュプル
トランジスタ48−1がオン状態となり、電流制限抵抗
49−1、50−1を介しパワ−トランジスタ51−1
と52−1をオンさせる。
【0053】これにより、モ−タ電機子コイル5への通
電回路はオ−プンとなり、電機子コイル5に電流が流れ
る。
電回路はオ−プンとなり、電機子コイル5に電流が流れ
る。
【0054】もう一方のアンドゲ−ト41−2が出力す
ると、プッシュプルトランジスタ48−2がオン状態と
なり、電流制限抵抗49−2、50−2を介しパワ−ト
ランジスタ51−2と52−2をオンさせる。
ると、プッシュプルトランジスタ48−2がオン状態と
なり、電流制限抵抗49−2、50−2を介しパワ−ト
ランジスタ51−2と52−2をオンさせる。
【0055】これにより、モ−タ電機子コイル124へ
の通電回路はオ−プンとなり、電機子コイル5にはアン
ドゲ−ト41−1が出力した時と反対方向の電流が流れ
る。
の通電回路はオ−プンとなり、電機子コイル5にはアン
ドゲ−ト41−1が出力した時と反対方向の電流が流れ
る。
【0056】尚、パワ−トランジスタ51−1と51−
2は高耐圧のものを使用し、コレクタには電流帰還用の
ダイオ−ド53−1、53−2を設ける。
2は高耐圧のものを使用し、コレクタには電流帰還用の
ダイオ−ド53−1、53−2を設ける。
【0057】また、パワ−トランジスタ52−1と52
−2も高耐圧のものとし、ベ−スブリ−ダ抵抗54−1
と54−2を設けるものとする。
−2も高耐圧のものとし、ベ−スブリ−ダ抵抗54−1
と54−2を設けるものとする。
【0058】いま、ホ−ル素子6−1と6−2が図3の
符号24−1,24−2に示す電機子コイル5−3,5
−4の発生トルクに寄与する導体部5aの幅の両端に配
置されているとする。この時、両方のホ−ル素子6−1
と6−2がマグネットロ−タ12のN極を検出したとす
ると、N極オントランジスタ36−1と36−2がオン
になり、アンドゲ−ト入力ピン42と43には、Hiが
入力されるためアンドゲ−ト41−1はHiを出力す
る。
符号24−1,24−2に示す電機子コイル5−3,5
−4の発生トルクに寄与する導体部5aの幅の両端に配
置されているとする。この時、両方のホ−ル素子6−1
と6−2がマグネットロ−タ12のN極を検出したとす
ると、N極オントランジスタ36−1と36−2がオン
になり、アンドゲ−ト入力ピン42と43には、Hiが
入力されるためアンドゲ−ト41−1はHiを出力す
る。
【0059】一方、S極オントランジスタ37−1と3
7−2はオフ状態のままなのでアンドゲ−ト41−2の
入力ピン44,45には、Loが入力されているのと同
様となり、アンドゲ−ト41−2はLoを出力する。プ
ッシュプルトランジスタ48−1及び48−2はベ−ス
にHiが入力された時のみオンとなるので、この場合プ
ッシュプルトランジスタ48−1のみオン状態となり、
以下前記したモ−タ電機子コイル通電回路をオ−プンに
する。
7−2はオフ状態のままなのでアンドゲ−ト41−2の
入力ピン44,45には、Loが入力されているのと同
様となり、アンドゲ−ト41−2はLoを出力する。プ
ッシュプルトランジスタ48−1及び48−2はベ−ス
にHiが入力された時のみオンとなるので、この場合プ
ッシュプルトランジスタ48−1のみオン状態となり、
以下前記したモ−タ電機子コイル通電回路をオ−プンに
する。
【0060】次に、ホ−ル素子6−1がマグネットロ−
タ12のN極を検出し、ホ−ル素子6−2がS極を検出
している場合について述べる。
タ12のN極を検出し、ホ−ル素子6−2がS極を検出
している場合について述べる。
【0061】まず、ホ−ル素子6−1,6−2にてオン
オフするトランジスタであるが、36−1はオン、36
−2はオフ、37−1はオフ、37−2はオンとなる。
オフするトランジスタであるが、36−1はオン、36
−2はオフ、37−1はオフ、37−2はオンとなる。
【0062】これによりアンドゲ−ト41−1,41−
2の入力ピンには、42がHi、43がLo、44がL
o、そして45にはHiが入力される。
2の入力ピンには、42がHi、43がLo、44がL
o、そして45にはHiが入力される。
【0063】それぞれのアンドゲ−ト41−1,41−
2の入力はHiとLoの組合せとなり、これより下段の
回路は動作しなくなり、モ−タ電機子コイル5は無通電
状態となる。
2の入力はHiとLoの組合せとなり、これより下段の
回路は動作しなくなり、モ−タ電機子コイル5は無通電
状態となる。
【0064】ホ−ル素子6−1がS極、6−2がN極を
検出している場合も同様にアンドゲ−ト41−1,41
−2の入力はHiとLoの組合せとなり、モ−タ電機子
コイル5は無通電状態となる。
検出している場合も同様にアンドゲ−ト41−1,41
−2の入力はHiとLoの組合せとなり、モ−タ電機子
コイル5は無通電状態となる。
【0065】両方のホ−ル素子6−1,6−2がS極を
検出したとすると、S極オントランジスタ37−1と3
7−2がオンになり、アンドゲ−ト入力ピン44と45
には、Hiが入力されるためアンドゲ−ト41−2はH
iを出力する。
検出したとすると、S極オントランジスタ37−1と3
7−2がオンになり、アンドゲ−ト入力ピン44と45
には、Hiが入力されるためアンドゲ−ト41−2はH
iを出力する。
【0066】一方、N極オントランジスタ36−1,3
6−2はオフ状態のままなのでアンドゲ−ト41−1の
入力ピン42,43には、Loが入力されているのと同
様となり、アンドゲ−ト41−1はLoを出力する。
6−2はオフ状態のままなのでアンドゲ−ト41−1の
入力ピン42,43には、Loが入力されているのと同
様となり、アンドゲ−ト41−1はLoを出力する。
【0067】この場合はプッシュプルトランジスタ48
−2がオン状態となり、モ−タ電機子コイル5にはホ−
ル素子6−1,6−2がどちらもマグネットロ−タ12
のN極を検出した時とは反対の向きの電流が流れる。
−2がオン状態となり、モ−タ電機子コイル5にはホ−
ル素子6−1,6−2がどちらもマグネットロ−タ12
のN極を検出した時とは反対の向きの電流が流れる。
【0068】
【発明の効果】本発明によれば単相往復通電にて駆動す
るコアレスタイプのブラシレスDCモ−タにて問題であ
った反トルクの発生するタイミングを排除することがで
き、効率が良く騒音的にも優れたブラシレスDCモ−タ
の提供が可能となる。
るコアレスタイプのブラシレスDCモ−タにて問題であ
った反トルクの発生するタイミングを排除することがで
き、効率が良く騒音的にも優れたブラシレスDCモ−タ
の提供が可能となる。
【0069】また、本発明に実施例として示した各種手
段は、従来のコアレスタイプのブラシレスDCモ−タに
簡単な改造で直ちに実施することができ有益である。
段は、従来のコアレスタイプのブラシレスDCモ−タに
簡単な改造で直ちに実施することができ有益である。
【0070】また上記回路構成では、小さい電流値にて
制御回路を駆動させかつモ−タ性能も得られることがで
きる特長がある。また、整流素子、平滑コンデンサ、イ
ンダクタンス以外のほとんどの部品を1パッケ−ジのモ
−ルドとすることができ、モ−タのハウジング内に省ス
ペ−スで納められる。
制御回路を駆動させかつモ−タ性能も得られることがで
きる特長がある。また、整流素子、平滑コンデンサ、イ
ンダクタンス以外のほとんどの部品を1パッケ−ジのモ
−ルドとすることができ、モ−タのハウジング内に省ス
ペ−スで納められる。
【図1】本発明に係るコアレスタイプのブラシレスDC
モ−タの一実施例を示す断面構造図である。
モ−タの一実施例を示す断面構造図である。
【図2】本発明の解決する課題を示す、回転トルク発生
の原理図である。
の原理図である。
【図3】本発明の磁極検出素子の配置を示す、ハウジン
グ組み立ての平面図である。
グ組み立ての平面図である。
【図4】本発明の制御回路手段の一実施例を示す、交流
100ボルト制御回路図である。
100ボルト制御回路図である。
BLD 単相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブ
ラシレスDCモ−タ 1 エンドブラケット 2 ハウジング 3 ボ−ルベアリング 4 電機子コイルヨ−ク 5,5−1,・・・,5−4 電機子コイル 5a 電機子コイルの発生トルクに寄与する導体部 5b 電機子コイルの発生トルクに寄与しない導体部 6,6−1,6−2 ホ−ル素子 7 ゴムブッシュ 8 リ−ド線 9 シャフト 10 マグネットヨ−ク支持体 11 マグネットヨ−ク 12 マグネットロ−タ 13 波ワッシャ− 14 ハウジングフランジ部 15 エンドブラケットフランジ部 16 コアレスステ−タ電機子 17 制御回路 18 波ワッシャ− 19 N極磁束 20 S極磁束 23 1ホ−ル素子位置 24−1,24−2 異極検出配置 25−1,25−2 同極検出配置 26 本体 28 交流100ボルト電源 29 整流素子 30 インダクタンス 31 平滑コンデンサ 32 プラス側端子 33 マイナス側端子 34−1,34−2 ホ−ル素子電流制限抵抗 35−1,35−2 ホ−ル素子分圧抵抗 36−1、36−2 N極オントランジスタ 37−1,37−2 S極オントランジスタ 38−1、38−2 トランジスタ電流制限抵抗 39−1,39−2,40−1,40−2 コレクタ接
地抵抗 41−1,41−2 アンドゲ−ト 42,43,44,45 アンドゲ−ト入力ピン 46 アンドゲ−ト電流制限抵抗 47 アンドゲ−ト分圧抵抗 48−1,48−2 プッシュプルトランジスタ 49−1,49−2,50−1,50−2 電流制限抵
抗 51−1,51−2,52−1,52−2 パワ−トラ
ンジスタ 53−1、53−2 電流帰還ダイオ−ド 54−1、54−2 ベ−スブリ−ダ抵抗
ラシレスDCモ−タ 1 エンドブラケット 2 ハウジング 3 ボ−ルベアリング 4 電機子コイルヨ−ク 5,5−1,・・・,5−4 電機子コイル 5a 電機子コイルの発生トルクに寄与する導体部 5b 電機子コイルの発生トルクに寄与しない導体部 6,6−1,6−2 ホ−ル素子 7 ゴムブッシュ 8 リ−ド線 9 シャフト 10 マグネットヨ−ク支持体 11 マグネットヨ−ク 12 マグネットロ−タ 13 波ワッシャ− 14 ハウジングフランジ部 15 エンドブラケットフランジ部 16 コアレスステ−タ電機子 17 制御回路 18 波ワッシャ− 19 N極磁束 20 S極磁束 23 1ホ−ル素子位置 24−1,24−2 異極検出配置 25−1,25−2 同極検出配置 26 本体 28 交流100ボルト電源 29 整流素子 30 インダクタンス 31 平滑コンデンサ 32 プラス側端子 33 マイナス側端子 34−1,34−2 ホ−ル素子電流制限抵抗 35−1,35−2 ホ−ル素子分圧抵抗 36−1、36−2 N極オントランジスタ 37−1,37−2 S極オントランジスタ 38−1、38−2 トランジスタ電流制限抵抗 39−1,39−2,40−1,40−2 コレクタ接
地抵抗 41−1,41−2 アンドゲ−ト 42,43,44,45 アンドゲ−ト入力ピン 46 アンドゲ−ト電流制限抵抗 47 アンドゲ−ト分圧抵抗 48−1,48−2 プッシュプルトランジスタ 49−1,49−2,50−1,50−2 電流制限抵
抗 51−1,51−2,52−1,52−2 パワ−トラ
ンジスタ 53−1、53−2 電流帰還ダイオ−ド 54−1、54−2 ベ−スブリ−ダ抵抗
Claims (5)
- 【請求項1】 隣り配置の磁極が異極となるようにN
極,S極の磁極を交互に有するマグネットロ−タと,該
マグネットロ−タと空隙を介して対向する固定側に1以
上のコアレス電機子コイルを単相通電構造に配置して形
成したステ−タ電機子と,該ステ−タ電機子側に上記マ
グネットロ−タのN極,S極の磁極を検出する磁気セン
サを配設して該磁気センサの出力信号を基に制御回路に
より上記電機子コイルの通電を切り換えるようにした単
相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレスD
Cモ−タにおいて,上記電機子コイルの発生トルクに寄
与する導体部の幅部分が上記マグネットロ−タのN極と
S極の両磁極に対向する場合に当該電機子コイルに通電
しないように無通電区間を形成するように構成した制御
回路を備えたことを特徴とする単相往復通電にて駆動す
るコアレスタイプのブラシレスDCモ−タ。 - 【請求項2】 上記無通電区間を形成するように構成し
た制御回路は,上記電機子コイルの発生トルクに寄与す
る導体部の幅の両側にそれぞれに磁気センサを配設し,
当該2つの磁気センサがそれぞれ違った磁極を検出して
いる場合に当該制御回路により電機子コイルへ通電しな
いように構成したことを特徴とする請求項1に記載の単
相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレスD
Cモ−タ。 - 【請求項3】 上記無通電区間を形成するように構成し
た制御回路は,上記電機子コイルの発生トルクに寄与す
る導体部の幅の両側にそれぞれに磁気センサを配設し,
当該2つの磁気センサがそれぞれ同じ磁極を検出してい
る場合に当該制御回路により電機子コイルへ通電しない
ように構成したことを特徴とする請求項1に記載の単相
往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレスDC
モ−タ。 - 【請求項4】 上記マグネットロ−タのN極とS極間に
上記電機子コイルの発生トルクに寄与する導体部の幅の
2分の1程度の幅の無着磁部分を形成し,上記電機子コ
イルの発生トルクに寄与する導体部の幅中心に上記磁気
センサを配設し,該磁気センサによって上記電機子コイ
ルの発生トルクに寄与する導体部が上記無磁極部分と対
向していて,上記磁気センサが当該無磁極部分を検出し
ている場合に,上記制御回路により電機子コイルへ通電
しないように構成したことを特徴とする請求項1に記載
の単相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレ
スDCモ−タ。 - 【請求項5】 上記制御回路は,制御回路には交流10
0ボルトを入力し、整流素子および平滑コンデンサにて
直流電源に変換する回路を備え,直流入口には、突入電
流防止用のインダクタンスを直列に接続し、突入電流に
よる制御回路の故障を防止する構成とし,トランジスタ
などスイッチング素子への電源供給は、トランスにて降
圧することなく高耐圧の汎用部品で構成して抵抗による
電流制限のみで故障を防止するように構成し,ICなど
低電圧を電源に必要とする電子部品は、抵抗の分圧によ
って電源を得る構成とし,電機子コイルも線径を細くか
つ巻き回数を多くし、コイル抵抗値を高くしておくこと
により電機子コイルに通電させるパワ−トランジスタの
通電電流を小さくし、コレクタ損失を押さえる構成とし
たことを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の単
相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレスD
Cモ−タ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4208425A JPH0638482A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 単相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレス dcモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4208425A JPH0638482A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 単相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレス dcモ−タ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0638482A true JPH0638482A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16556011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4208425A Pending JPH0638482A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 単相往復通電にて駆動するコアレスタイプのブラシレス dcモ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0638482A (ja) |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP4208425A patent/JPH0638482A/ja active Pending
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