JP2000295884A - 単相ブラシレスモータ - Google Patents
単相ブラシレスモータInfo
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- JP2000295884A JP2000295884A JP11094566A JP9456699A JP2000295884A JP 2000295884 A JP2000295884 A JP 2000295884A JP 11094566 A JP11094566 A JP 11094566A JP 9456699 A JP9456699 A JP 9456699A JP 2000295884 A JP2000295884 A JP 2000295884A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速回転時においても高出力が得られ高速回
転に対応できると共に、低速回転時においても回転効率
を良好に保つことができる単相ブラシレスモータを提供
すること。 【解決手段】 電機子巻線3への通電のオンオフは、回
転子磁石2の磁極境界2aがホール素子7,8を通過す
るタイミングにより、即ち、回転子磁石2の回転量(変
位量)により定まる。よって、モータの回転速度に関係
なく、電機子巻線3への通電のオンオフ比率を略一定に
維持することができる。従って、高速回転時において
も、通電オフの時間的な比率を長くしてしまうことがな
いので、高出力を得ることができ、モータを高速回転さ
せることができる。また、低速回転時においても、回転
子磁石2が所定の位置まで回転すると通電を確実にオフ
するので、停止トルクを発生させるような通電を解消し
て、モータの駆動(回転)効率を良好にすることができ
るのである。
転に対応できると共に、低速回転時においても回転効率
を良好に保つことができる単相ブラシレスモータを提供
すること。 【解決手段】 電機子巻線3への通電のオンオフは、回
転子磁石2の磁極境界2aがホール素子7,8を通過す
るタイミングにより、即ち、回転子磁石2の回転量(変
位量)により定まる。よって、モータの回転速度に関係
なく、電機子巻線3への通電のオンオフ比率を略一定に
維持することができる。従って、高速回転時において
も、通電オフの時間的な比率を長くしてしまうことがな
いので、高出力を得ることができ、モータを高速回転さ
せることができる。また、低速回転時においても、回転
子磁石2が所定の位置まで回転すると通電を確実にオフ
するので、停止トルクを発生させるような通電を解消し
て、モータの駆動(回転)効率を良好にすることができ
るのである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、単相ブラシレス
モータに関し、特に、ホール素子などの磁極位置検出素
子を2つ用いることにより、高速回転時においても高出
力が得られ高速回転に対応できると共に、低速回転時に
おいても回転効率を良好に保つことができる単相ブラシ
レスモータに関するものである。
モータに関し、特に、ホール素子などの磁極位置検出素
子を2つ用いることにより、高速回転時においても高出
力が得られ高速回転に対応できると共に、低速回転時に
おいても回転効率を良好に保つことができる単相ブラシ
レスモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】 従来、ホール素子を使用した小型電動
機(単相ブラシレスモータ)として、特公平6−407
30号に記載のものがある。この単相ブラシレスモータ
は、回転子磁石の停止位置から一定角度移動させた位置
に1つのホール素子を取り付け、このホール素子から出
力される回転子磁石の磁極位置検出信号に基づいて、電
機子巻線への通電制御を行い、回転子磁石を回転させる
ものである。具体的には、ホール素子で回転子磁石の磁
極の切り替わりを検出すると、電機子巻線への通電を所
定時間オフし、その後、前回とは逆の方向へ通電を行っ
て、モータを回転させるのである。
機(単相ブラシレスモータ)として、特公平6−407
30号に記載のものがある。この単相ブラシレスモータ
は、回転子磁石の停止位置から一定角度移動させた位置
に1つのホール素子を取り付け、このホール素子から出
力される回転子磁石の磁極位置検出信号に基づいて、電
機子巻線への通電制御を行い、回転子磁石を回転させる
ものである。具体的には、ホール素子で回転子磁石の磁
極の切り替わりを検出すると、電機子巻線への通電を所
定時間オフし、その後、前回とは逆の方向へ通電を行っ
て、モータを回転させるのである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、かか
る通電オフの時間は、コンデンサと抵抗との時定数によ
り定まる時間なので、モータの回転速度に拘わらず一定
である。よって、通電オフの時間的な比率はモータが高
速回転するほど大きくなり、その結果、高速回転時にお
いては、高出力が得られず、高速回転に適さないという
問題点があった。逆に、低速回転時においては、通電オ
フの時間的な比率が小さくなるので、180度に近い角
度で通電が行われる。このため、回転の停止トルクが働
くまで通電が継続されることがあり、回転効率を悪化さ
せてしまうという問題点があった。
る通電オフの時間は、コンデンサと抵抗との時定数によ
り定まる時間なので、モータの回転速度に拘わらず一定
である。よって、通電オフの時間的な比率はモータが高
速回転するほど大きくなり、その結果、高速回転時にお
いては、高出力が得られず、高速回転に適さないという
問題点があった。逆に、低速回転時においては、通電オ
フの時間的な比率が小さくなるので、180度に近い角
度で通電が行われる。このため、回転の停止トルクが働
くまで通電が継続されることがあり、回転効率を悪化さ
せてしまうという問題点があった。
【0004】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、高速回転時においても高出力が得
られ高速回転に対応できると共に、低速回転時において
も回転効率を良好に保つことができる単相ブラシレスモ
ータを提供することを目的としている。
なされたものであり、高速回転時においても高出力が得
られ高速回転に対応できると共に、低速回転時において
も回転効率を良好に保つことができる単相ブラシレスモ
ータを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】 この目的を達成するた
めに請求項1記載の単相ブラシレスモータは、電機子巻
線が巻回された固定子鉄心と、回転子磁石とを備え、そ
の回転子磁石がロック位置から所定の偏角をもって停止
するように構成されたものであり、磁極に応じた信号を
出力する2つの磁極位置検出センサと、前記回転子磁石
の磁極境界がその磁極位置検出センサの一方を通過する
ことを契機として前記電機子巻線への通電を一旦オフす
ると共に、前記回転子磁石の磁極境界が前記磁極位置検
出センサの他方を通過することを契機として前記電機子
巻線への通電を前回の通電方向とは逆方向に再開する通
電制御回路とを備えている。
めに請求項1記載の単相ブラシレスモータは、電機子巻
線が巻回された固定子鉄心と、回転子磁石とを備え、そ
の回転子磁石がロック位置から所定の偏角をもって停止
するように構成されたものであり、磁極に応じた信号を
出力する2つの磁極位置検出センサと、前記回転子磁石
の磁極境界がその磁極位置検出センサの一方を通過する
ことを契機として前記電機子巻線への通電を一旦オフす
ると共に、前記回転子磁石の磁極境界が前記磁極位置検
出センサの他方を通過することを契機として前記電機子
巻線への通電を前回の通電方向とは逆方向に再開する通
電制御回路とを備えている。
【0006】請求項1記載の単相ブラシレスモータによ
れば、電源投入により電機子巻線へ通電が行われると、
固定子鉄心に磁束が生じ、回転子磁石が回転を始める。
回転子磁石の磁極境界が一方の磁極位置検出センサを通
過すると、この通過を契機として、電機子巻線への通電
が一旦オフされる。通電のオフされた回転子磁石は、慣
性により同方向への回転を継続する。そして、回転子磁
石の磁極境界が他方の磁極位置検出センサを通過する
と、この通過を契機として、電機子巻線への通電が前回
の通電方向とは逆方向に再開され(転流され)、回転子
磁石が回転する。
れば、電源投入により電機子巻線へ通電が行われると、
固定子鉄心に磁束が生じ、回転子磁石が回転を始める。
回転子磁石の磁極境界が一方の磁極位置検出センサを通
過すると、この通過を契機として、電機子巻線への通電
が一旦オフされる。通電のオフされた回転子磁石は、慣
性により同方向への回転を継続する。そして、回転子磁
石の磁極境界が他方の磁極位置検出センサを通過する
と、この通過を契機として、電機子巻線への通電が前回
の通電方向とは逆方向に再開され(転流され)、回転子
磁石が回転する。
【0007】請求項2記載の単相ブラシレスモータは、
請求項1記載の単相ブラスレスモータにおいて、前記通
電制御回路は、前記2つの磁極位置検出センサが同一の
磁極を検出することを契機として前記電機子巻線への通
電を一旦オフすると共に、異なった磁極を検出すること
を契機として前記電機子巻線への通電を前回の通電方向
とは逆方向に再開するものである。
請求項1記載の単相ブラスレスモータにおいて、前記通
電制御回路は、前記2つの磁極位置検出センサが同一の
磁極を検出することを契機として前記電機子巻線への通
電を一旦オフすると共に、異なった磁極を検出すること
を契機として前記電機子巻線への通電を前回の通電方向
とは逆方向に再開するものである。
【0008】請求項3記載の単相ブラシレスモータは、
請求項1記載の単相ブラスレスモータにおいて、前記通
電制御回路は、前記2つの磁極位置検出センサが異なっ
た磁極を検出することを契機として前記電機子巻線への
通電を一旦オフすると共に、同一の磁極を検出すること
を契機として前記電機子巻線への通電を前回の通電方向
とは逆方向に再開するものである。
請求項1記載の単相ブラスレスモータにおいて、前記通
電制御回路は、前記2つの磁極位置検出センサが異なっ
た磁極を検出することを契機として前記電機子巻線への
通電を一旦オフすると共に、同一の磁極を検出すること
を契機として前記電機子巻線への通電を前回の通電方向
とは逆方向に再開するものである。
【0009】請求項4記載の単相ブラシレスモータは、
請求項1から3のいずれかに記載の単相ブラスレスモー
タにおいて、前記2つの磁極位置検出センサはホール素
子により構成されている。
請求項1から3のいずれかに記載の単相ブラスレスモー
タにおいて、前記2つの磁極位置検出センサはホール素
子により構成されている。
【0010】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の好ましい実施例
について、添付図面を参照して説明する。図1は、本実
施例の単相ブラシレスモータの断面図である。単相ブラ
シレスモータ1は、回転子として回転子磁石2を、固定
子として電機子巻線3とその電機子巻線3が巻回された
固定子鉄心4とを用いた、表面磁石形、特に、スケルト
ン形の単相ブラシレスモータである。
について、添付図面を参照して説明する。図1は、本実
施例の単相ブラシレスモータの断面図である。単相ブラ
シレスモータ1は、回転子として回転子磁石2を、固定
子として電機子巻線3とその電機子巻線3が巻回された
固定子鉄心4とを用いた、表面磁石形、特に、スケルト
ン形の単相ブラシレスモータである。
【0011】固定子鉄心4の磁極5の内側の2箇所に
は、一対の切り欠け6が対向して形成され、固定子鉄心
4の磁極5と回転子磁石2との空隙がこの切り欠け6の
部分だけ他の部分より大きくされている。また、この一
対の切り欠け6を結ぶ直線と直交する直線状の固定子鉄
心4の外周には、磁極分離用の一対の切り欠け9が対向
して形成されている。これら各二対の切り欠け6,9に
よりコギングトルクが生じるので、回転子磁石2の磁束
軸Xが電機子巻線3への通電により固定子鉄心4に生じ
る磁束軸Yと一致するいわゆるロック位置から所定の偏
角θを保つ2箇所の位置に、電機子巻線3への非通電時
において回転子磁石2は停止する(図1(a),(b)
参照)。
は、一対の切り欠け6が対向して形成され、固定子鉄心
4の磁極5と回転子磁石2との空隙がこの切り欠け6の
部分だけ他の部分より大きくされている。また、この一
対の切り欠け6を結ぶ直線と直交する直線状の固定子鉄
心4の外周には、磁極分離用の一対の切り欠け9が対向
して形成されている。これら各二対の切り欠け6,9に
よりコギングトルクが生じるので、回転子磁石2の磁束
軸Xが電機子巻線3への通電により固定子鉄心4に生じ
る磁束軸Yと一致するいわゆるロック位置から所定の偏
角θを保つ2箇所の位置に、電機子巻線3への非通電時
において回転子磁石2は停止する(図1(a),(b)
参照)。
【0012】電機子巻線3は、一組の中間子付巻線(セ
ンタタップ巻線)により構成され、2つの端子a,bと
1つの中間端子cとの合計3つの端子を備えている。そ
の巻線仕上げは、2本の導線を束ねて同時に巻く、いわ
ゆるパイファイラ巻きにより行われている。なお、かか
る巻線仕上げは、中間端子(中間タップ)cがあれば良
く、必ずしもパイファイラ巻きである必要はない。
ンタタップ巻線)により構成され、2つの端子a,bと
1つの中間端子cとの合計3つの端子を備えている。そ
の巻線仕上げは、2本の導線を束ねて同時に巻く、いわ
ゆるパイファイラ巻きにより行われている。なお、かか
る巻線仕上げは、中間端子(中間タップ)cがあれば良
く、必ずしもパイファイラ巻きである必要はない。
【0013】電機子巻線3への通電により固定子鉄心4
に生じる磁束軸Yと直交する方向の固定子鉄心4の一側
(本実施例では図1中上側)には、磁極位置検出センサ
としての2つのホール素子(ホールIC)7,8が角度
αの間隔で固設されている。ホール素子7,8は、回転
子磁石2のN極が対向する場合にHi信号を出力し、S
極が対向する場合にLow信号を出力する向きに、それ
ぞれ本実施例では配設されている。よって、回転子磁石
2のN極とS極との磁極境界2aがホール素子7,8を
通過すると、ホール素子7,8の出力信号がHiからL
ow又はLowからHiへ変化する。なお、角度αは、
30〜60度の範囲内の値とすることが望ましい。ま
た、ホール素子7,8は固定子鉄心4の他側(図1中、
回転子磁石2の下側かつ電機子巻線3の上側の固定子鉄
心4上)に固設するようにしても良い。
に生じる磁束軸Yと直交する方向の固定子鉄心4の一側
(本実施例では図1中上側)には、磁極位置検出センサ
としての2つのホール素子(ホールIC)7,8が角度
αの間隔で固設されている。ホール素子7,8は、回転
子磁石2のN極が対向する場合にHi信号を出力し、S
極が対向する場合にLow信号を出力する向きに、それ
ぞれ本実施例では配設されている。よって、回転子磁石
2のN極とS極との磁極境界2aがホール素子7,8を
通過すると、ホール素子7,8の出力信号がHiからL
ow又はLowからHiへ変化する。なお、角度αは、
30〜60度の範囲内の値とすることが望ましい。ま
た、ホール素子7,8は固定子鉄心4の他側(図1中、
回転子磁石2の下側かつ電機子巻線3の上側の固定子鉄
心4上)に固設するようにしても良い。
【0014】図2は、前記した単相ブラシレスモータ1
のモータ駆動回路10の回路図である。モータ駆動回路
10は、2つのホール素子7,8とは別体になって、ハ
イブリッドIC化またはモノシリックIC化されて単相
ブラシレスモータ1上に搭載されている。なお、このよ
うにモータ駆動回路10をホール素子7,8を別体にし
てIC化することにより、単相ブラシレスモータ1の用
途や種類に応じて、ホール素子7,8の取り付け位置を
変更することが可能になる。
のモータ駆動回路10の回路図である。モータ駆動回路
10は、2つのホール素子7,8とは別体になって、ハ
イブリッドIC化またはモノシリックIC化されて単相
ブラシレスモータ1上に搭載されている。なお、このよ
うにモータ駆動回路10をホール素子7,8を別体にし
てIC化することにより、単相ブラシレスモータ1の用
途や種類に応じて、ホール素子7,8の取り付け位置を
変更することが可能になる。
【0015】モータ駆動回路10の電源11のプラス側
端子は、電機子巻線3の中間端子cと5ボルトの安定電
圧を出力する安定化電源である三端子レギュレータ12
の入力端Iに接続されている。三端子レギュレータ12
の出力端Oは、他端が回路接地された0.1μFのコン
デンサC1の一端、ホール素子7,8の電圧入力端V、
および、10kΩのプルアップ抵抗R1,R3の一端
に、それぞれ接続されている。
端子は、電機子巻線3の中間端子cと5ボルトの安定電
圧を出力する安定化電源である三端子レギュレータ12
の入力端Iに接続されている。三端子レギュレータ12
の出力端Oは、他端が回路接地された0.1μFのコン
デンサC1の一端、ホール素子7,8の電圧入力端V、
および、10kΩのプルアップ抵抗R1,R3の一端
に、それぞれ接続されている。
【0016】ホール素子7の出力端は、プルアップ抵抗
R1の他端に接続されると共に、2入力アンド回路13
の入力端および2入力ノア回路の入力端に、それぞれ接
続されている。また、ホール素子8の出力端は、プルア
ップ抵抗R3の他端に接続されると共に、2入力アンド
回路13の入力端および2入力ノア回路の入力端に、そ
れぞれ接続されている。なお、アンド回路13及びノア
回路14によって、出力論理回路15を構成している。
R1の他端に接続されると共に、2入力アンド回路13
の入力端および2入力ノア回路の入力端に、それぞれ接
続されている。また、ホール素子8の出力端は、プルア
ップ抵抗R3の他端に接続されると共に、2入力アンド
回路13の入力端および2入力ノア回路の入力端に、そ
れぞれ接続されている。なお、アンド回路13及びノア
回路14によって、出力論理回路15を構成している。
【0017】アンド回路13の出力端は、1kΩの抵抗
R2の一端に接続され、その抵抗R2の他端はトランジ
スタQ1のベース端子に接続されている。トランジスタ
Q1のコレクタ端子は電機子巻線3の端子aに接続さ
れ、エミッタ端子は接地されている。一方、ノア回路1
4の出力端は、1kΩの抵抗R4の一端に接続され、そ
の抵抗R4の他端はトランジスタQ2のベース端子に接
続されている。トランジスタQ2のコレクタ端子は電機
子巻線3の端子bに接続され、エミッタ端子は、トラン
ジスタQ1のエミッタ端子と同じく、接地されている。
R2の一端に接続され、その抵抗R2の他端はトランジ
スタQ1のベース端子に接続されている。トランジスタ
Q1のコレクタ端子は電機子巻線3の端子aに接続さ
れ、エミッタ端子は接地されている。一方、ノア回路1
4の出力端は、1kΩの抵抗R4の一端に接続され、そ
の抵抗R4の他端はトランジスタQ2のベース端子に接
続されている。トランジスタQ2のコレクタ端子は電機
子巻線3の端子bに接続され、エミッタ端子は、トラン
ジスタQ1のエミッタ端子と同じく、接地されている。
【0018】なお、トランジスタQ1,Q2に代えて、
電界効果トランジスタを用いるようにしても良い。電界
効果トランジスタを用いると、抵抗R2,R4を省略す
ることができるので、モータ駆動回路10のIC化が一
層容易なものとなる。
電界効果トランジスタを用いるようにしても良い。電界
効果トランジスタを用いると、抵抗R2,R4を省略す
ることができるので、モータ駆動回路10のIC化が一
層容易なものとなる。
【0019】次に、図3及び図4を参照して、前記した
単相ブラシレスモータ1の動作について説明する。ま
ず、図1(a)に示す位置に回転子磁石2が停止してい
る状態で、電源11からモータ駆動電圧が供給される
と、両ホール素子7,8にはN極が対向しているので、
ホール素子7,8からはいずれもHi信号が出力され
る。その結果、アンド回路13からはHi信号、ノア回
路14からはLow信号がそれぞれ出力される。これに
より、トランジスタQ1がオン、トランジスタQ2がオ
フとなって、電機子巻線3の端子ca間を電機子電流が
流れ、図1における固定子鉄心4の左から右方向へ磁束
が生じ、回転子磁石2が右方向へ回転を始める(図3
(a))。
単相ブラシレスモータ1の動作について説明する。ま
ず、図1(a)に示す位置に回転子磁石2が停止してい
る状態で、電源11からモータ駆動電圧が供給される
と、両ホール素子7,8にはN極が対向しているので、
ホール素子7,8からはいずれもHi信号が出力され
る。その結果、アンド回路13からはHi信号、ノア回
路14からはLow信号がそれぞれ出力される。これに
より、トランジスタQ1がオン、トランジスタQ2がオ
フとなって、電機子巻線3の端子ca間を電機子電流が
流れ、図1における固定子鉄心4の左から右方向へ磁束
が生じ、回転子磁石2が右方向へ回転を始める(図3
(a))。
【0020】この回転子磁石2の右方向回転により、磁
極境界2aがホール素子7を超え、回転子磁石2のS極
がホール素子7に対向すると(図3(b))、ホール素
子7の出力はHiからLowへ立ち下がる。これにより
アンド回路13の出力はHiからLowへ立ち下がり、
電機子巻線3への通電が一旦オフされる。かかる通電オ
フは、回転子磁石2の磁極境界2aがホール素子8を超
えるまで継続される(図3(c))。
極境界2aがホール素子7を超え、回転子磁石2のS極
がホール素子7に対向すると(図3(b))、ホール素
子7の出力はHiからLowへ立ち下がる。これにより
アンド回路13の出力はHiからLowへ立ち下がり、
電機子巻線3への通電が一旦オフされる。かかる通電オ
フは、回転子磁石2の磁極境界2aがホール素子8を超
えるまで継続される(図3(c))。
【0021】回転子磁石2が右方向回転を続けて、その
磁極境界2aがホール素子8を超えると(図3
(d))、ホール素子8にもS極が対向するので、両ホ
ール素子7,8からLow信号が出力される。これによ
り、ノア回路14の出力はLowからHiへ立ち上が
り、オフされていた電機子巻線3の端子cb間へ前回の
通電方向とは逆方向の電機子電流が流れ(転流が行わ
れ)、固定子鉄心4へ前回とは逆方向の右から左方向へ
の磁束が生じ、回転子磁石2の右方向回転が継続され
る。
磁極境界2aがホール素子8を超えると(図3
(d))、ホール素子8にもS極が対向するので、両ホ
ール素子7,8からLow信号が出力される。これによ
り、ノア回路14の出力はLowからHiへ立ち上が
り、オフされていた電機子巻線3の端子cb間へ前回の
通電方向とは逆方向の電機子電流が流れ(転流が行わ
れ)、固定子鉄心4へ前回とは逆方向の右から左方向へ
の磁束が生じ、回転子磁石2の右方向回転が継続され
る。
【0022】一方、図1(b)に示す位置に回転子磁石
2が停止している状態で、電源11からモータ駆動電圧
が供給されると、両ホール素子7,8にはS極が対向し
ているので、ホール素子7,8からはいずれもLow信
号が出力される。その結果、アンド回路13からはLo
w信号、ノア回路14からはHi信号がそれぞれ出力さ
れる。これにより、トランジスタQ1がオフ、トランジ
スタQ2がオンとなって、電機子巻線3の端子cb間を
電機子電流が流れ、図1における固定子鉄心4の右から
左方向へ磁束が生じ、回転子磁石2が右方向へ回転を始
める(図4(a))。
2が停止している状態で、電源11からモータ駆動電圧
が供給されると、両ホール素子7,8にはS極が対向し
ているので、ホール素子7,8からはいずれもLow信
号が出力される。その結果、アンド回路13からはLo
w信号、ノア回路14からはHi信号がそれぞれ出力さ
れる。これにより、トランジスタQ1がオフ、トランジ
スタQ2がオンとなって、電機子巻線3の端子cb間を
電機子電流が流れ、図1における固定子鉄心4の右から
左方向へ磁束が生じ、回転子磁石2が右方向へ回転を始
める(図4(a))。
【0023】この回転子磁石2の右方向回転により、磁
極境界2aがホール素子7を超え、回転子磁石2のN極
がホール素子7に対向すると(図4(b))、ホール素
子7の出力はLowからHiへ立ち上がる。これにより
ノア回路14の出力はHiからLowへ立ち下がり、電
機子巻線3への通電が一旦オフされる。かかる通電オフ
は、回転子磁石2の磁極境界2aがホール素子8を超え
るまで継続される(図4(c))。
極境界2aがホール素子7を超え、回転子磁石2のN極
がホール素子7に対向すると(図4(b))、ホール素
子7の出力はLowからHiへ立ち上がる。これにより
ノア回路14の出力はHiからLowへ立ち下がり、電
機子巻線3への通電が一旦オフされる。かかる通電オフ
は、回転子磁石2の磁極境界2aがホール素子8を超え
るまで継続される(図4(c))。
【0024】回転子磁石2が右方向回転を続けて、その
磁極境界2aがホール素子8を超えると(図4
(d))、ホール素子8にもN極が対向するので、両ホ
ール素子7,8からHi信号が出力される。これによ
り、アンド回路13の出力はLowからHiへ立ち上が
り、オフされていた電機子巻線3の端子ca間へ前回の
通電方向とは逆方向の電機子電流が流れ(転流が行わ
れ)、固定子鉄心4へ前回とは逆方向の左から右方向へ
の磁束が生じ、回転子磁石2の右方向回転が継続され
る。
磁極境界2aがホール素子8を超えると(図4
(d))、ホール素子8にもN極が対向するので、両ホ
ール素子7,8からHi信号が出力される。これによ
り、アンド回路13の出力はLowからHiへ立ち上が
り、オフされていた電機子巻線3の端子ca間へ前回の
通電方向とは逆方向の電機子電流が流れ(転流が行わ
れ)、固定子鉄心4へ前回とは逆方向の左から右方向へ
の磁束が生じ、回転子磁石2の右方向回転が継続され
る。
【0025】図3及び図4を参照して説明したように、
電源11からモータ駆動電圧が供給されると、回転子磁
石2の回転位置に応じた信号がホール素子7,8から出
力され、その信号に応じてアンド回路13およびノア回
路14からモータの駆動信号が出力される。この結果、
図3又は図4の(a)から(g)・・・に示すように、
回転子磁石2が右方向に回転する。
電源11からモータ駆動電圧が供給されると、回転子磁
石2の回転位置に応じた信号がホール素子7,8から出
力され、その信号に応じてアンド回路13およびノア回
路14からモータの駆動信号が出力される。この結果、
図3又は図4の(a)から(g)・・・に示すように、
回転子磁石2が右方向に回転する。
【0026】ここで、電機子巻線3への通電のオンオフ
は、回転子磁石2の磁極境界2aがホール素子7,8を
通過するタイミングにより、即ち、回転子磁石2の回転
量(変位量)により定まる。よって、モータの回転速度
に関係なく、電機子巻線3への通電のオンオフ比率を略
一定に維持することができる。従って、高速回転時にお
いても、通電オフの時間的な比率を長くしてしまうこと
がないので、高出力を得ることができ、モータを高速回
転させることができる。また、低速回転時においても、
回転子磁石2が所定の位置まで回転すると通電を確実に
オフするので、停止トルクを発生させるような通電を解
消して、モータの駆動(回転)効率を良好にすることが
できるのである。
は、回転子磁石2の磁極境界2aがホール素子7,8を
通過するタイミングにより、即ち、回転子磁石2の回転
量(変位量)により定まる。よって、モータの回転速度
に関係なく、電機子巻線3への通電のオンオフ比率を略
一定に維持することができる。従って、高速回転時にお
いても、通電オフの時間的な比率を長くしてしまうこと
がないので、高出力を得ることができ、モータを高速回
転させることができる。また、低速回転時においても、
回転子磁石2が所定の位置まで回転すると通電を確実に
オフするので、停止トルクを発生させるような通電を解
消して、モータの駆動(回転)効率を良好にすることが
できるのである。
【0027】更に、本実施例の単相ブラシレスモータ1
(モータ駆動回路10)によれば、電源11の電圧を調
整することにより、モータの回転速度やトルクを容易に
変更することができる。また、モータの起動時に、モー
タを逆回転させることなく、確実に右方向へ回転させる
ことができる。なお、モータを左方向へ確実に回転させ
るためには、固定子鉄心4の磁極5の内側に形成された
切り欠け6を、略90度ズラした位置に形成するように
すれば良い。
(モータ駆動回路10)によれば、電源11の電圧を調
整することにより、モータの回転速度やトルクを容易に
変更することができる。また、モータの起動時に、モー
タを逆回転させることなく、確実に右方向へ回転させる
ことができる。なお、モータを左方向へ確実に回転させ
るためには、固定子鉄心4の磁極5の内側に形成された
切り欠け6を、略90度ズラした位置に形成するように
すれば良い。
【0028】次に、本実施例の変形例を説明する。ホー
ル素子7,8の取り付け向きを逆にすると、今まで回転
子磁石2のN極に対向した場合にHi信号を、S極に対
向した場合にLow信号を出力していたものが、逆に、
N極に対向した場合にLow信号を、S極に対向した場
合にHi信号を出力するようになる。本実施例のモータ
駆動回路10は、かかる場合であっても、出力論理回路
15に若干の変更を施すことにより単相ブラシレスモー
タ1を確実に右方向へ回転させることができる。以下、
かかる第1から第3の変形例について説明する。
ル素子7,8の取り付け向きを逆にすると、今まで回転
子磁石2のN極に対向した場合にHi信号を、S極に対
向した場合にLow信号を出力していたものが、逆に、
N極に対向した場合にLow信号を、S極に対向した場
合にHi信号を出力するようになる。本実施例のモータ
駆動回路10は、かかる場合であっても、出力論理回路
15に若干の変更を施すことにより単相ブラシレスモー
タ1を確実に右方向へ回転させることができる。以下、
かかる第1から第3の変形例について説明する。
【0029】なお、ホール素子の取り付け向きを逆にす
ることは、ホール素子8の取り付け位置を回転子磁石2
の回転中心Oを基準に180度回転させた位置に取り付
けた場合と同様である。よって、以降の説明を容易にす
るために磁極に対するホール素子の出力を固定し(N極
に対向するときはHi信号を出力するようにし)、その
取り付け位置を180度回転させた図で説明する。
ることは、ホール素子8の取り付け位置を回転子磁石2
の回転中心Oを基準に180度回転させた位置に取り付
けた場合と同様である。よって、以降の説明を容易にす
るために磁極に対するホール素子の出力を固定し(N極
に対向するときはHi信号を出力するようにし)、その
取り付け位置を180度回転させた図で説明する。
【0030】第1に、前記した実施例に対して、ホール
素子8のみを逆向きに配設した場合(ホール素子8のみ
を回転子磁石2の回転中心Oを基準に180度回転させ
た位置に取り付けた場合)には、図5に示すように、出
力論理回路25を構成することにより単相ブラシレスモ
ータ1を右方向へ回転させることができる。即ち、出力
論理回路25を、2入力アンド回路21と、インバータ
22と、ノア回路23とにより構成し、ホール素子7の
出力端Oを、アンド回路21の入力端およびノア回路2
3の入力端に接続し、一方、ホール素子8の出力端O
を、インバータ22を介して、アンド回路21の入力端
およびノア回路23の入力端に接続するのである。
素子8のみを逆向きに配設した場合(ホール素子8のみ
を回転子磁石2の回転中心Oを基準に180度回転させ
た位置に取り付けた場合)には、図5に示すように、出
力論理回路25を構成することにより単相ブラシレスモ
ータ1を右方向へ回転させることができる。即ち、出力
論理回路25を、2入力アンド回路21と、インバータ
22と、ノア回路23とにより構成し、ホール素子7の
出力端Oを、アンド回路21の入力端およびノア回路2
3の入力端に接続し、一方、ホール素子8の出力端O
を、インバータ22を介して、アンド回路21の入力端
およびノア回路23の入力端に接続するのである。
【0031】この回路の動作について説明すると、図1
(a)の状態から回転子磁石2が回転を始める場合に
は、図6に示すようにモータ駆動回路10は動作し、一
方、図1(b)の状態から回転子磁石2が回転を始める
場合には、図7に示すようにモータ駆動回路10は動作
する。なお、各動作の詳細は、前記した実施例と同一で
あるので、その説明は省略する(後述する第2、3の変
形例についても同様)。
(a)の状態から回転子磁石2が回転を始める場合に
は、図6に示すようにモータ駆動回路10は動作し、一
方、図1(b)の状態から回転子磁石2が回転を始める
場合には、図7に示すようにモータ駆動回路10は動作
する。なお、各動作の詳細は、前記した実施例と同一で
あるので、その説明は省略する(後述する第2、3の変
形例についても同様)。
【0032】第2に、前記した実施例に対して、ホール
素子7のみを逆向きに配設した場合(ホール素子7のみ
を回転子磁石2の回転中心Oを基準に180度回転させ
た位置に取り付けた場合)には、図8に示すように、出
力論理回路35を構成することにより単相ブラシレスモ
ータ1を右方向へ回転させることができる。即ち、出力
論理回路35を、インバータ31と、2入力アンド回路
32と、ノア回路33とにより構成し、ホール素子7の
出力端Oを、インバータ31を介して、アンド回路32
の入力端およびノア回路33の入力端に接続し、一方、
ホール素子8の出力端Oを、アンド回路32の入力端お
よびノア回路33の入力端に接続するのである。この回
路の動作については、図1(a)の状態から回転子磁石
2が回転を始める場合には、図9に示すようにモータ駆
動回路10は動作する。
素子7のみを逆向きに配設した場合(ホール素子7のみ
を回転子磁石2の回転中心Oを基準に180度回転させ
た位置に取り付けた場合)には、図8に示すように、出
力論理回路35を構成することにより単相ブラシレスモ
ータ1を右方向へ回転させることができる。即ち、出力
論理回路35を、インバータ31と、2入力アンド回路
32と、ノア回路33とにより構成し、ホール素子7の
出力端Oを、インバータ31を介して、アンド回路32
の入力端およびノア回路33の入力端に接続し、一方、
ホール素子8の出力端Oを、アンド回路32の入力端お
よびノア回路33の入力端に接続するのである。この回
路の動作については、図1(a)の状態から回転子磁石
2が回転を始める場合には、図9に示すようにモータ駆
動回路10は動作する。
【0033】第3に、前記した実施例に対して、ホール
素子7,8の両方を逆向きに配設した場合(ホール素子
7,8の両方を回転子磁石2の回転中心Oを基準に18
0度回転させた位置に取り付けた場合)には、図10に
示すように、出力論理回路45を構成することにより単
相ブラシレスモータ1を右方向へ回転させることができ
る。即ち、出力論理回路45を、2つのインバータ4
1,43と、2入力アンド回路42と、ノア回路44と
により構成し、ホール素子7の出力端Oを、インバータ
41を介して、アンド回路42の入力端およびノア回路
44の入力端に接続し、一方、ホール素子8の出力端O
を、インバータ43を介して、アンド回路42の入力端
およびノア回路44の入力端に接続するのである。この
回路の動作については、図1(a)の状態から回転子磁
石2が回転を始める場合には、図11に示すようにモー
タ駆動回路10は動作する。
素子7,8の両方を逆向きに配設した場合(ホール素子
7,8の両方を回転子磁石2の回転中心Oを基準に18
0度回転させた位置に取り付けた場合)には、図10に
示すように、出力論理回路45を構成することにより単
相ブラシレスモータ1を右方向へ回転させることができ
る。即ち、出力論理回路45を、2つのインバータ4
1,43と、2入力アンド回路42と、ノア回路44と
により構成し、ホール素子7の出力端Oを、インバータ
41を介して、アンド回路42の入力端およびノア回路
44の入力端に接続し、一方、ホール素子8の出力端O
を、インバータ43を介して、アンド回路42の入力端
およびノア回路44の入力端に接続するのである。この
回路の動作については、図1(a)の状態から回転子磁
石2が回転を始める場合には、図11に示すようにモー
タ駆動回路10は動作する。
【0034】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形
が可能であることは容易に推察できるものである。
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形
が可能であることは容易に推察できるものである。
【0035】例えば、本実施例では、いずれかのホール
素子7,8が回転子磁石2の磁極境界2aを検出する
と、直ちに、電機子巻線3の通電状態を切り替えるよう
に構成したが、かかる構成に代えて、いずれかのホール
素子7,8が回転子磁石2の磁極境界2aを検出した
後、所定時間経過後に、電機子巻線3の通電状態を切り
替えるようにしても良い。即ち、ホール素子7,8が回
転子磁石2の磁極境界2aを検出することを契機とし
て、電機子巻線3の通電状態を切り替えれば良いのであ
る。また、回転子磁石2の磁極境界2aを検出できるも
のであれば、ホール素子7,8に代替しても良い。
素子7,8が回転子磁石2の磁極境界2aを検出する
と、直ちに、電機子巻線3の通電状態を切り替えるよう
に構成したが、かかる構成に代えて、いずれかのホール
素子7,8が回転子磁石2の磁極境界2aを検出した
後、所定時間経過後に、電機子巻線3の通電状態を切り
替えるようにしても良い。即ち、ホール素子7,8が回
転子磁石2の磁極境界2aを検出することを契機とし
て、電機子巻線3の通電状態を切り替えれば良いのであ
る。また、回転子磁石2の磁極境界2aを検出できるも
のであれば、ホール素子7,8に代替しても良い。
【0036】
【発明の効果】 本発明の単相ブラシレスモータによれ
ば、回転子磁石の磁極境界が一方の磁極位置検出センサ
を通過すると、電機子巻線への通電は一旦オフされ、逆
に、磁極境界が他方の磁極位置検出センサを通過する
と、電機子巻線への通電は前回の通電方向とは逆方向に
再開され(転流され)、回転子磁石が回転する。即ち、
磁極境界が一方の磁極位置検出センサを通過してから他
方の磁極位置検出センサを通過するまで電機子巻線への
通電がオフされ、逆に、磁極境界が他方の磁極位置検出
センサを通過してから一方の磁極位置検出センサを通過
するまで電機子巻線への通電がオンされる。
ば、回転子磁石の磁極境界が一方の磁極位置検出センサ
を通過すると、電機子巻線への通電は一旦オフされ、逆
に、磁極境界が他方の磁極位置検出センサを通過する
と、電機子巻線への通電は前回の通電方向とは逆方向に
再開され(転流され)、回転子磁石が回転する。即ち、
磁極境界が一方の磁極位置検出センサを通過してから他
方の磁極位置検出センサを通過するまで電機子巻線への
通電がオフされ、逆に、磁極境界が他方の磁極位置検出
センサを通過してから一方の磁極位置検出センサを通過
するまで電機子巻線への通電がオンされる。
【0037】2つの磁極位置検出センサは所定の位置に
固設されているので、かかる通電のオンオフは回転子磁
石の回転量(変位量、回転位置)に応じて定まる。よっ
て、回転速度に関係なく通電のオンオフ比率を一定に保
つことができるので、高速回転時においては、通電オフ
の時間を短くして高出力を得ることができ、モータを高
速回転させることできると共に、低速回転時において
も、回転子磁石が所定の位置まで回転すると通電をオフ
するので、停止トルクを発生させる通電を解消し回転効
率を向上することができるという効果がある。
固設されているので、かかる通電のオンオフは回転子磁
石の回転量(変位量、回転位置)に応じて定まる。よっ
て、回転速度に関係なく通電のオンオフ比率を一定に保
つことができるので、高速回転時においては、通電オフ
の時間を短くして高出力を得ることができ、モータを高
速回転させることできると共に、低速回転時において
も、回転子磁石が所定の位置まで回転すると通電をオフ
するので、停止トルクを発生させる通電を解消し回転効
率を向上することができるという効果がある。
【図1】 本発明の一実施例である単相ブラシレスモー
タの断面図であり、(a)は、回転子磁石のN極が右側
に位置して停止した状態を示しており、(b)は、回転
子磁石のN極が左側に位置して停止した状態を示してい
る。
タの断面図であり、(a)は、回転子磁石のN極が右側
に位置して停止した状態を示しており、(b)は、回転
子磁石のN極が左側に位置して停止した状態を示してい
る。
【図2】 モータ駆動回路の回路図である。
【図3】 図1(a)の状態から始動する場合の単相ブ
ラシレスモータ及びモータ駆動回路の動作状態を示した
図である。
ラシレスモータ及びモータ駆動回路の動作状態を示した
図である。
【図4】 図1(b)の状態から始動する場合の単相ブ
ラシレスモータ及びモータ駆動回路の動作状態を示した
図である。
ラシレスモータ及びモータ駆動回路の動作状態を示した
図である。
【図5】 第1の変形例のモータ駆動回路の回路図であ
る。
る。
【図6】 第1の変形例における図1(a)の状態から
始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動回
路の動作状態を示した図である。
始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動回
路の動作状態を示した図である。
【図7】 第1の変形例における図1(b)の状態から
始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動回
路の動作状態を示した図である。
始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動回
路の動作状態を示した図である。
【図8】 第2の変形例のモータ駆動回路の回路図であ
る。
る。
【図9】 第2の変形例における図1(a)の状態から
始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動回
路の動作状態を示した図である。
始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動回
路の動作状態を示した図である。
【図10】 第3の変形例のモータ駆動回路の回路図で
ある。
ある。
【図11】 第3の変形例における図1(a)の状態か
ら始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動
回路の動作状態を示した図である。
ら始動する場合の単相ブラシレスモータ及びモータ駆動
回路の動作状態を示した図である。
1 単相ブラシレスモータ(スケルトン形) 2 回転子磁石 2a 磁極境界 3 電機子巻線 4 固定子鉄心 5 固定子鉄心の磁極 6,9 切り欠け 7,8 ホール素子(磁極位置検出センサ) 10 モータ駆動回路(通電制御回路) 15,25,35,45 出力論理回路
Claims (4)
- 【請求項1】 電機子巻線が巻回された固定子鉄心と、
回転子磁石とを備え、その回転子磁石がロック位置から
所定の偏角をもって停止するように構成された単相ブラ
シレスモータにおいて、 磁極に応じた信号を出力する2つの磁極位置検出センサ
と、 前記回転子磁石の磁極境界がその磁極位置検出センサの
一方を通過することを契機として前記電機子巻線への通
電を一旦オフすると共に、前記回転子磁石の磁極境界が
前記磁極位置検出センサの他方を通過することを契機と
して前記電機子巻線への通電を前回の通電方向とは逆方
向に再開する通電制御回路とを備えていることを特徴と
する単相ブラシレスモータ。 - 【請求項2】 前記通電制御回路は、前記2つの磁極位
置検出センサが同一の磁極を検出することを契機として
前記電機子巻線への通電を一旦オフすると共に、異なっ
た磁極を検出することを契機として前記電機子巻線への
通電を前回の通電方向とは逆方向に再開することを特徴
とする請求項1記載の単相ブラシレスモータ。 - 【請求項3】 前記通電制御回路は、前記2つの磁極位
置検出センサが異なった磁極を検出することを契機とし
て前記電機子巻線への通電を一旦オフすると共に、同一
の磁極を検出することを契機として前記電機子巻線への
通電を前回の通電方向とは逆方向に再開することを特徴
とする請求項1記載の単相ブラシレスモータ。 - 【請求項4】 前記2つの磁極位置検出センサはホール
素子により構成されていることを特徴とする請求項1か
ら3のいずれかに記載の単相ブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11094566A JP2000295884A (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 単相ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11094566A JP2000295884A (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 単相ブラシレスモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000295884A true JP2000295884A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14113878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11094566A Pending JP2000295884A (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 単相ブラシレスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000295884A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150092522A1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Casio Computer Co., Ltd. | Stepping motor and timepiece |
US10498181B2 (en) | 2013-08-09 | 2019-12-03 | Johnson Electric International AG | Motor and method for using and making the same |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP11094566A patent/JP2000295884A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10498181B2 (en) | 2013-08-09 | 2019-12-03 | Johnson Electric International AG | Motor and method for using and making the same |
US20150092522A1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Casio Computer Co., Ltd. | Stepping motor and timepiece |
US9709958B2 (en) * | 2013-09-27 | 2017-07-18 | Casio Computer Co., Ltd. | Stepping motor and timepiece |
US10331085B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-06-25 | Casio Computer Co., Ltd. | Stepping motor and timepiece |
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