JP2000341925A - 多速度ｄｃブラシレスモータ - Google Patents
多速度ｄｃブラシレスモータInfo
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
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- Brushless Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、可変速制御に際し、いずれの速度
においても高効率を実現することの出来る多速度ＤＣブ
ラシレスモータを得ることを目的とする。 【構成】 本発明に成る多速度ＤＣブラシレスモータ
は、制御される異なる回転速度に対応した速度制御用磁
気検出器が、いずれも固定子の円周方向に互いに隣接す
る磁極同士の中間点から回転子の回転方向と反対方向
に、誘起電圧のゼロクロス点を基準とした通電タイミン
グに対応するその位置が、高速用よりも低速用が大きな
角度位置に偏倚配置され、速度制御に際し、前記夫々の
速度制御用磁気検出器の切替手段が、機械的もしくは電
子的スイッチング手段で構成されている。
においても高効率を実現することの出来る多速度ＤＣブ
ラシレスモータを得ることを目的とする。 【構成】 本発明に成る多速度ＤＣブラシレスモータ
は、制御される異なる回転速度に対応した速度制御用磁
気検出器が、いずれも固定子の円周方向に互いに隣接す
る磁極同士の中間点から回転子の回転方向と反対方向
に、誘起電圧のゼロクロス点を基準とした通電タイミン
グに対応するその位置が、高速用よりも低速用が大きな
角度位置に偏倚配置され、速度制御に際し、前記夫々の
速度制御用磁気検出器の切替手段が、機械的もしくは電
子的スイッチング手段で構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＣブラシレスモータ、
特に多速度ＤＣブラシレスモータに関する。
特に多速度ＤＣブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来公知の、例えば二速度ＤＣブラシレ
スモータでは、高低２速度制御に際し、常態動作での例
えば高速運転の際に最も効率が高くなるように、ホール
素子等の磁気検出器で構成される速度制御用磁極位置信
号取得手段を位置決め配置している。図５はその一例を
示す要部正面略図で、図に示すように、固定子１が４つ
の磁極１−１と該夫々の磁極１−１に巻装された４つの
巻線２を有し、該巻線２は夫々対称位置の２つずつが直
列接続されて１相を形成し、４つの巻線で２相を構成し
ている。前記固定子１の外周面に小空隙を介して回転自
在に軸支される永久磁石回転子３は、その内周面がＮ・
Ｓ交互４極着磁されており、前記磁気検出器４−１は、
前記固定子１の円周方向に夫々のポールシュー間の隙間
中央となる互いに隣接する磁極１−１同士の中間点か
ら、前記永久磁石回転子３の回転方向と反対方向に設け
る。上述の通り例えば高速時において同一出力に対し入
力が最低となって高効率を示すように位置決め配置する
もので、その位置を電気角θM1として示している。
スモータでは、高低２速度制御に際し、常態動作での例
えば高速運転の際に最も効率が高くなるように、ホール
素子等の磁気検出器で構成される速度制御用磁極位置信
号取得手段を位置決め配置している。図５はその一例を
示す要部正面略図で、図に示すように、固定子１が４つ
の磁極１−１と該夫々の磁極１−１に巻装された４つの
巻線２を有し、該巻線２は夫々対称位置の２つずつが直
列接続されて１相を形成し、４つの巻線で２相を構成し
ている。前記固定子１の外周面に小空隙を介して回転自
在に軸支される永久磁石回転子３は、その内周面がＮ・
Ｓ交互４極着磁されており、前記磁気検出器４−１は、
前記固定子１の円周方向に夫々のポールシュー間の隙間
中央となる互いに隣接する磁極１−１同士の中間点か
ら、前記永久磁石回転子３の回転方向と反対方向に設け
る。上述の通り例えば高速時において同一出力に対し入
力が最低となって高効率を示すように位置決め配置する
もので、その位置を電気角θM1として示している。
【０００３】そして、例えば当該ＤＣブラシレスモータ
をモータファン駆動用に使用した例では、搭載されるシ
ステムが稼動していない場合（スタンバイモード）は、
冷却対象部材が弱冷却で良いため、静音化・省電力化を
意図し低速駆動とし、また、システムが稼動している場
合には発熱に伴い冷却を強める必要があって強冷却のた
めに高速駆動する等、可変速駆動することとなり、入力
電流を可変して速度制御を行なう事になる。
をモータファン駆動用に使用した例では、搭載されるシ
ステムが稼動していない場合（スタンバイモード）は、
冷却対象部材が弱冷却で良いため、静音化・省電力化を
意図し低速駆動とし、また、システムが稼動している場
合には発熱に伴い冷却を強める必要があって強冷却のた
めに高速駆動する等、可変速駆動することとなり、入力
電流を可変して速度制御を行なう事になる。
【０００４】図６は、上記可変速ＤＣブラシレスモータ
を駆動するための制御装置の例のブロック構成図で、磁
気検出器４−１を構成するホール素子が、前記永久磁石
回転子３（図５参照）の磁束を検出した信号は、通電信
号分配回路５に入力されて、該通電信号分配回路５より
２相構成された巻線２に交互に通電信号が分配される。
そして速度（通電率）制御回路６を介しモータ駆動回路
７に通電信号が供給される。当該ＤＣブラシレスモータ
は通電率の高低（通電幅の大小）で速度制御されるもの
で、前記速度（通電率）制御回路６は速度指令信号入力
端子Ｇから入力された信号により通電幅（通電率）、従
って回転速度が制御される。
を駆動するための制御装置の例のブロック構成図で、磁
気検出器４−１を構成するホール素子が、前記永久磁石
回転子３（図５参照）の磁束を検出した信号は、通電信
号分配回路５に入力されて、該通電信号分配回路５より
２相構成された巻線２に交互に通電信号が分配される。
そして速度（通電率）制御回路６を介しモータ駆動回路
７に通電信号が供給される。当該ＤＣブラシレスモータ
は通電率の高低（通電幅の大小）で速度制御されるもの
で、前記速度（通電率）制御回路６は速度指令信号入力
端子Ｇから入力された信号により通電幅（通電率）、従
って回転速度が制御される。
【０００５】図９は二速度可変の例での、磁気検出器４
−１の配置位置を変えた時の効率変化の傾向を示す一例
で、モータ入力の大きな高速駆動の“Ｈ”でモータ入力
が極小となる磁気検出器４−１の固定位置では、モータ
入力を少なくして低速駆動する“Ｌ”での入力は更に減
少を続ける傾向を示している。図５に示す従来技術に成
る構成の例では、通電タイミングを決めるための磁気検
出器４−１は、隣接する固定子磁極１−１の各ポールシ
ュー１−２の間に位置する中間部位から、永久磁石回転
子３の回転方向とは反対方向に機械角で約６度（電気角
で進みの１２度）の位置に固定されており、図９が、該
例におけるある相の巻線に誘起される誘起電圧と通電タ
イミングと通電時間との、高速時・低速時夫々における
関係を模式的に示すものである。
−１の配置位置を変えた時の効率変化の傾向を示す一例
で、モータ入力の大きな高速駆動の“Ｈ”でモータ入力
が極小となる磁気検出器４−１の固定位置では、モータ
入力を少なくして低速駆動する“Ｌ”での入力は更に減
少を続ける傾向を示している。図５に示す従来技術に成
る構成の例では、通電タイミングを決めるための磁気検
出器４−１は、隣接する固定子磁極１−１の各ポールシ
ュー１−２の間に位置する中間部位から、永久磁石回転
子３の回転方向とは反対方向に機械角で約６度（電気角
で進みの１２度）の位置に固定されており、図９が、該
例におけるある相の巻線に誘起される誘起電圧と通電タ
イミングと通電時間との、高速時・低速時夫々における
関係を模式的に示すものである。
【０００６】図７は、従来例での高速時における誘起電
圧、コイル通電信号、モータ電流の関係を示しており、
誘起電圧ｅ1のゼロ点を基準として効率的に最適な進み
期間：ｔ1 に対応してホール素子の取付位置が決定さ
れ、実験値では約１２°と確認されている。
圧、コイル通電信号、モータ電流の関係を示しており、
誘起電圧ｅ1のゼロ点を基準として効率的に最適な進み
期間：ｔ1 に対応してホール素子の取付位置が決定さ
れ、実験値では約１２°と確認されている。
【０００７】また図８は、従来例での低速時における誘
起電圧、コイル通電信号、モータ電流の関係を示し、低
速出力を得るため通電信号の幅（通電率）を可変するこ
とで速度制御するが、図に見るように誘起電圧ピーク値
を越えた期間で通電されているため、低速時の効率が低
下してしまう。これは、高速時と低速時とで磁気検出器
を共用しているため、進み期間ｔ２が従属されて低速時
の電気角θE2が高速時の電気角θE1と同値になることに
拠る。
起電圧、コイル通電信号、モータ電流の関係を示し、低
速出力を得るため通電信号の幅（通電率）を可変するこ
とで速度制御するが、図に見るように誘起電圧ピーク値
を越えた期間で通電されているため、低速時の効率が低
下してしまう。これは、高速時と低速時とで磁気検出器
を共用しているため、進み期間ｔ２が従属されて低速時
の電気角θE2が高速時の電気角θE1と同値になることに
拠る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の構成
は可変速制御する際にも、永久磁石回転子の磁気検出器
４−１が固定位置で共用されるので、上述図９に見るよ
うに、ある速度では高効率を得ることが出来ても、他の
速度では効率低下を招いてしまう事になっていた。
は可変速制御する際にも、永久磁石回転子の磁気検出器
４−１が固定位置で共用されるので、上述図９に見るよ
うに、ある速度では高効率を得ることが出来ても、他の
速度では効率低下を招いてしまう事になっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に成る多速度ＤＣ
ブラシレスモータは、一実施例として示す、４つの磁極
と夫々の磁極に巻装された４つの巻線を有する固定子
と、該固定子と小空隙を介して対向し永久磁石を主体部
材として回転自在に軸支される回転子と、高低二速度の
速度制御に対応し夫々専用のホール素子等より成る２つ
の速度制御用磁極位置検出用の磁気検出器を備える二速
度ＤＣブラシレスモータでは、前記２つの磁気検出器
が、いずれも前記固定子の円周方向に互いに隣接する磁
極同士の中間点から前記回転子の回転方向と反対方向に
配置され、誘起電圧のゼロクロス点を基準とした通電タ
イミングに対応するその位置が、高速用は電気角で１４
±４°、低速用は電気角で３０°を越えて偏倚配置さ
れ、速度制御に際し、前記２つの磁気検出器の切替手段
が、機械的もしくは電子的スイッチング手段で構成され
ている。
ブラシレスモータは、一実施例として示す、４つの磁極
と夫々の磁極に巻装された４つの巻線を有する固定子
と、該固定子と小空隙を介して対向し永久磁石を主体部
材として回転自在に軸支される回転子と、高低二速度の
速度制御に対応し夫々専用のホール素子等より成る２つ
の速度制御用磁極位置検出用の磁気検出器を備える二速
度ＤＣブラシレスモータでは、前記２つの磁気検出器
が、いずれも前記固定子の円周方向に互いに隣接する磁
極同士の中間点から前記回転子の回転方向と反対方向に
配置され、誘起電圧のゼロクロス点を基準とした通電タ
イミングに対応するその位置が、高速用は電気角で１４
±４°、低速用は電気角で３０°を越えて偏倚配置さ
れ、速度制御に際し、前記２つの磁気検出器の切替手段
が、機械的もしくは電子的スイッチング手段で構成され
ている。
【００１０】
【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明に成る例の要部正面略図で、該例は、
固定子が４つの磁極と夫々の磁極に巻装された４つの巻
線２を有し、２つの速度制御用の磁気検出器４−１，４
−２が、いずれも前記固定子の円周方向に互いに隣接す
る磁極同士の中間点から前記回転子の回転方向と反対方
向に配置され、誘起電圧のゼロクロス点を基準とした通
電タイミングに対応するその位置が、高速用４−１は電
気角でほぼ１４°で、低速用４−２は電気角でほぼ３０
°の位置に偏倚配置した２相駆動に成る二速速度ＤＣブ
ラシレスモータである。隣接する２つの磁極間のスリッ
トから回転子の回転方向と逆向きに角度θM2で示すほぼ
１４°偏倚した位置に高速用４−１、そして角度θM3と
して示すほぼ３０°偏倚した位置に低速用４−２で示
す、夫々のホール素子等に成る磁気検出器が固定されて
いる。
る。図１は本発明に成る例の要部正面略図で、該例は、
固定子が４つの磁極と夫々の磁極に巻装された４つの巻
線２を有し、２つの速度制御用の磁気検出器４−１，４
−２が、いずれも前記固定子の円周方向に互いに隣接す
る磁極同士の中間点から前記回転子の回転方向と反対方
向に配置され、誘起電圧のゼロクロス点を基準とした通
電タイミングに対応するその位置が、高速用４−１は電
気角でほぼ１４°で、低速用４−２は電気角でほぼ３０
°の位置に偏倚配置した２相駆動に成る二速速度ＤＣブ
ラシレスモータである。隣接する２つの磁極間のスリッ
トから回転子の回転方向と逆向きに角度θM2で示すほぼ
１４°偏倚した位置に高速用４−１、そして角度θM3と
して示すほぼ３０°偏倚した位置に低速用４−２で示
す、夫々のホール素子等に成る磁気検出器が固定されて
いる。
【００１１】図２は、図１に示す２相のＤＣブラシレス
モータを駆動する制御回路のブロック構成図の例で、上
述図６に示す従来技術に成る構成と対比すると明らかな
ように、速度指令信号入力端子Ｇに入力された信号が、
速度（通電率）制御回路６と共に磁気検出器切替回路８
にも送られ、２つの磁気検出器４−１，４−２を選択切
替えるように作用する。
モータを駆動する制御回路のブロック構成図の例で、上
述図６に示す従来技術に成る構成と対比すると明らかな
ように、速度指令信号入力端子Ｇに入力された信号が、
速度（通電率）制御回路６と共に磁気検出器切替回路８
にも送られ、２つの磁気検出器４−１，４−２を選択切
替えるように作用する。
【００１２】例えば速度指令信号入力端子Ｇに、高速駆
動の速度指令信号が入力されると、該信号が速度（通電
率）制御回路６に送られると共に、磁気検出器切替回路
８にも送られ、２つの磁気検出器４−１，４−２のうち
の高速対応分４−１を選択して、該高速用磁気検出器４
−１による通電タイミングで、高速駆動に相当する大き
な通電電流が流れる。
動の速度指令信号が入力されると、該信号が速度（通電
率）制御回路６に送られると共に、磁気検出器切替回路
８にも送られ、２つの磁気検出器４−１，４−２のうち
の高速対応分４−１を選択して、該高速用磁気検出器４
−１による通電タイミングで、高速駆動に相当する大き
な通電電流が流れる。
【００１３】同様に、速度指令信号入力端子Ｇに、低速
駆動の速度指令信号が入力されると、該信号が速度（通
電率）制御回路６に送られると共に、磁気検出器切替回
路８にも送られ、２つの磁気検出器４−１，４−２のう
ちの低速対応分４−２を選択して、該低速用磁気検出器
４−２による通電タイミングで、低速駆動に相当する小
さな通電電流が流れる。
駆動の速度指令信号が入力されると、該信号が速度（通
電率）制御回路６に送られると共に、磁気検出器切替回
路８にも送られ、２つの磁気検出器４−１，４−２のう
ちの低速対応分４−２を選択して、該低速用磁気検出器
４−２による通電タイミングで、低速駆動に相当する小
さな通電電流が流れる。
【００１４】図３は本発明に成る例の、低速時における
誘起電圧、コイル通電信号、モータ電流の関係を示して
いる。高速用とは別に低速用の磁気検出器を設け、図の
ように通電信号の進み期間をｔ３とする通電タイミング
として、高速時とは関係無しに、効率面で最適な電気角
θE3を設定するものである。上述従来技術になる図８と
対比し、図１、図５を参照すると明らかなように、夫々
（ａ）は、誘起電圧ｅがゼロの位置から進みの位置ｈ
３，ｈ２に磁気検出器４−１が配置されている時の、巻
線２の誘起電圧の波形ｅとホール素子等の磁気検出器４
−１との相関を示している。そして（ｂ），（ｃ）は磁
気検出器４−１による通電タイミング信号で、（ｄ）は
モータ電流を示している。
誘起電圧、コイル通電信号、モータ電流の関係を示して
いる。高速用とは別に低速用の磁気検出器を設け、図の
ように通電信号の進み期間をｔ３とする通電タイミング
として、高速時とは関係無しに、効率面で最適な電気角
θE3を設定するものである。上述従来技術になる図８と
対比し、図１、図５を参照すると明らかなように、夫々
（ａ）は、誘起電圧ｅがゼロの位置から進みの位置ｈ
３，ｈ２に磁気検出器４−１が配置されている時の、巻
線２の誘起電圧の波形ｅとホール素子等の磁気検出器４
−１との相関を示している。そして（ｂ），（ｃ）は磁
気検出器４−１による通電タイミング信号で、（ｄ）は
モータ電流を示している。
【００１５】上述実施例では、４つの磁極と夫々に巻装
された４つの巻線を有する固定子を備える構成で二速度
制御の例を示したが、磁極数や変速条件は任意選定でき
る。
された４つの巻線を有する固定子を備える構成で二速度
制御の例を示したが、磁極数や変速条件は任意選定でき
る。
【００１６】また、磁気検出器についてはホール素子と
して示したが、その他の電子部品の採用も可能である
他、可変速制御に際しての上記磁気検出器の切替手段
も、リレーの他、機械的・電気的スイッチング手段を任
意選択できる。
して示したが、その他の電子部品の採用も可能である
他、可変速制御に際しての上記磁気検出器の切替手段
も、リレーの他、機械的・電気的スイッチング手段を任
意選択できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明に成る多速度ＤＣブラシレスモー
タは、夫々の制御速度に対応する別の磁気検出器を備
え、いずれの速度でも高効率に最適な条件を得ることが
出来る優れた効果を実現できる。
タは、夫々の制御速度に対応する別の磁気検出器を備
え、いずれの速度でも高効率に最適な条件を得ることが
出来る優れた効果を実現できる。
【図１】本発明に成る例の要部正面略図である。
【図２】図１の例の制御回路の構成例を示すブロック図
である。
である。
【図３】本発明に成る通電タイミングと通電電流との相
関を説明する図である。
関を説明する図である。
【図４】本発明に成る制御回路の磁気検出器切換回路の
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図５】従来技術に成る例の要部正面略図である。
【図６】図５の例の制御回路の構成例を示すブロック図
である。
である。
【図７】従来技術に成る、高速駆動時の通電タイミング
と通電電流との相関を説明する図である。
と通電電流との相関を説明する図である。
【図８】従来技術に成る、低速駆動時の通電タイミング
と通電電流との相関を説明する図である。
と通電電流との相関を説明する図である。
【図９】二速度可変の例での磁気検出器の配置位置に対
する効率変化の傾向を示す図である。
する効率変化の傾向を示す図である。
１ 固定子 １−１ 磁極 １−２ ポールシュー ２ 巻線 ３ 永久磁石回転子 ４ 高速・低速時共用の磁気検出器 ４−１ 高速専用の磁気検出器 ４−２ 低速専用の磁気検出器 ５ 通電信号分配回路 ６ 速度（通電率）制御回路 ７ 電動機駆動回路 ８ 磁気検出器切替回路
Claims (5)
- 【請求項１】 巻線を有する固定子と、該固定子と小空
隙を介して対向し回転自在に軸支される永久磁石回転子
と、該永久磁石回転子の磁極位置信号取得手段と、速度
制御装置と、を備える多速度ＤＣブラシレスモータにお
いて、前記永久磁石回転子の磁極位置信号取得手段は、
夫々異なる所定速度に対応し夫々の所定位置に併設され
た複数個の磁気検出器より成り、前記速度制御装置の変
速に対応した速度指令信号出力で作動する該磁気検出器
の切替手段をも備えること、を特徴とする多速度ＤＣブ
ラシレスモータ。 - 【請求項２】 前記固定子が、４つの磁極と夫々の磁極
に巻装された４つの巻線を有し、永久磁石回転子の磁極
位置信号を取得する２つの磁気検出器が、いずれも前記
固定子の円周方向に互いに隣接する磁極同士の中間点か
ら前記回転子の回転方向と反対方向に配置され、誘起電
圧のゼロクロス点を基準とした通電タイミングに対応す
るその位置が、高速用で電気角θeh、低速用で電気角θ
eLとして、｜θeh｜＜｜θeL｜の関係で偏倚配置されて
いること、を特徴とする、請求項１に記載の二速度ＤＣ
ブラシレスモータ。 - 【請求項３】 前記複数の磁気検出器が、ホール素子で
あること、を特徴とする請求項１，２いずれかに記載の
多速度ＤＣブラシレスモータ。 - 【請求項４】 速度制御に際し、前記複数の磁気検出器
の切替手段が、機械的スイッチング手段であること、を
特徴とする請求項１から３いずれかに記載の多速度ＤＣ
ブラシレスモータ。 - 【請求項５】 速度制御に際し、前記複数の磁気検出器
の切替手段が、電子的スイッチング手段であること、を
特徴とする請求項１から３いずれかに記載の多速度ＤＣ
ブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147546A JP2000341925A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 多速度ｄｃブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147546A JP2000341925A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 多速度ｄｃブラシレスモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000341925A true JP2000341925A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15432775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11147546A Pending JP2000341925A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 多速度ｄｃブラシレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000341925A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007151250A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Mitsumi Electric Co Ltd | 単相全波式直流ブラシレスモータおよび遠心式ポンプ |
| US7282876B2 (en) | 2004-09-28 | 2007-10-16 | Japan Servo Co., Ltd. | System for driving brushless DC motor and method of driving same |
| JP2015505957A (ja) * | 2011-11-29 | 2015-02-26 | ライプニッツ−インスティトゥートフュア フェストケルパー− ウント ヴェルクシュトフフォルシュング ドレスデン エー ファオＬｅｉｂｎｉｚ−Ｉｎｓｔｉｔｕｔ ｆｕｅｒ Ｆｅｓｔｋｏｅｒｐｅｒ− ｕｎｄ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｆｏｒｓｃｈｕｎｇ Ｄｒｅｓｄｅｎ ｅ．Ｖ． | フレキシブル薄膜磁気センサ素子の使用方法 |
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1999
- 1999-05-27 JP JP11147546A patent/JP2000341925A/ja active Pending
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