JP2006238536A - Single-phase brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,ファン駆動用DCモータである単相ブラシレスDCモータ(以下モータと称する)に関するものである。 The present invention relates to a single-phase brushless DC motor (hereinafter referred to as a motor) that is a DC motor for driving a fan.
従来のモータは,構造を簡易化することによって,コストの低減を図っている。すなわち,ロータマグネットの極数とステータコアのティース数を4程度とし,ロータマグネットの磁極位置を検出する磁気センサに1個のホール素子を用い,半導体により単相のモータコイルに交互方向に通電してロータを回転させている。この構成では単相であるため,回転トルクを発生しない点が存在する。 Conventional motors reduce costs by simplifying the structure. In other words, the number of poles of the rotor magnet and the number of teeth of the stator core are set to about 4, one Hall element is used as a magnetic sensor for detecting the magnetic pole position of the rotor magnet, and a single-phase motor coil is energized in an alternating direction by a semiconductor. The rotor is rotating. Since this configuration has a single phase, there is a point where no rotational torque is generated.
またロータマグネットとティースの突極間の間隙が円周方向に一定であると,突極とロータマグネット間に生じるコギングトルクが0になる点と,上記回転トルクの生じない点とが同じ位置で発生するために,いわゆる,デットポイントと呼ばれるモータが起動できない点が存在する。 If the gap between the salient poles of the rotor magnet and the teeth is constant in the circumferential direction, the point where the cogging torque generated between the salient pole and the rotor magnet becomes zero and the point where the rotational torque does not occur are at the same position. Because of this, there is a so-called dead point where the motor cannot be started.
図4はロータマグネットの磁束分布が正弦波状の場合のモータ回転中にコイルに発生する逆起電力とゴギングトルクの関係を示すもので,4−1はステータコア突極とロータマグネットの間の間隙が均一である場合で,逆起電力波形をsinθとするとコギングトルクは−sin2θで表せ周期が2倍であり,デットポイント点Pが存在することが分かる。
4−2は突極とロータマグネット間の間隙に不均一部分を適切に設け,マグネットの着磁を工夫したもので,コギングトルク波形Tcはほぼ余弦波となりTc=Ccos2θ(Cはコギングトルクのピーク値)と表せる。このようにコギングトルク0点の位置をずらすことによって,上述のデットポイントを回避する方法をとるのが一般的である。
Fig. 4 shows the relationship between the back electromotive force generated in the coil and the gogging torque during motor rotation when the magnetic flux distribution of the rotor magnet is sinusoidal. 4-1 is a uniform gap between the stator core salient pole and the rotor magnet. When the counter electromotive force waveform is sin θ, the cogging torque can be expressed by −sin 2θ and the cycle is doubled, and it can be seen that the dead point P exists.
4-2 is a device in which a non-uniform portion is appropriately provided in the gap between the salient pole and the rotor magnet, and the magnetization of the magnet is devised. Value). Generally, a method of avoiding the above-described dead point by shifting the position of the cogging torque 0 point is generally adopted.
例えば,突極6はロータマグネット2との間隙の狭い6A部と間隙の広い6B部を有し,モータコイル7,8が無通電状態のとき,対向するロータマグネット2の磁極中心部2Aは,突極6のセンター部6Cよりも間隙の狭い6A部に吸引され,ロータマグネット2の極とティース5の突極6の位置関係は,図5の状態で停止している。この位置で,ホール素子3とロータマグネット2の位置関係から,ホール素子3の出力電圧により,DCファン専用のICを介してモータコイル7,8が通電され,ティース5の突極6とロータマグネット2に回転トルクが発生してロータコア1が回転するものである。 For example, the salient pole 6 has a 6A portion having a narrow gap with the rotor magnet 2 and a 6B portion having a wide gap, and when the motor coils 7 and 8 are not energized, the magnetic pole center portion 2A of the opposing rotor magnet 2 is The magnetic pole 6 is attracted to a portion 6A having a narrower gap than the center portion 6C of the salient pole 6, and the positional relationship between the pole of the rotor magnet 2 and the salient pole 6 of the tooth 5 is stopped in the state shown in FIG. At this position, due to the positional relationship between the Hall element 3 and the rotor magnet 2, the motor coils 7 and 8 are energized through the IC dedicated to the DC fan by the output voltage of the Hall element 3, and the salient pole 6 of the tooth 5 and the rotor magnet. Rotational torque is generated in 2 and the rotor core 1 rotates.
近年家庭やオフイスで使用される機器に搭載されたファンモータの振動や騒音の低減要求が強く,本発明者等は特開2004−140897において,モータコイルに通電されて生じる通電トルクとゴギングトルクの和である回転トルクのトルクリップルを低減する方法を開示した。 In recent years, there has been a strong demand for reducing vibration and noise of fan motors mounted on devices used in homes and offices, and the present inventors have disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-140897 the sum of energized torque and gogging torque generated by energizing a motor coil. A method for reducing torque ripple of rotational torque is disclosed.
特開2004−140897のなかで,上記の目的を達成するために,ホール素子の出力電圧を正弦波状(sinθ)に取り出し,それを増幅してモータコイルに正弦波状の電流を通電する。また,モータコイルの逆起電力も正弦波状(sinθ)に取り出し,ステータコア突極とマグネットのエアギャップを不均一にすることで,コギングトルク波形を正弦波に対してほぼ2倍の回転周期の余弦波状(cos2θ)に取り出し,通電トルクがコギングトルクのほぼ2倍になるように設定することでトルクリップルを無くすことが可能であることを開示している。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-140897, in order to achieve the above-described object, the output voltage of the Hall element is extracted in a sine wave shape (sin θ), amplified, and a sine wave current is applied to the motor coil. In addition, the back electromotive force of the motor coil is also extracted in a sine wave shape (sin θ), and the air gap between the stator core salient pole and the magnet is made non-uniform so that the cogging torque waveform has a cosine of approximately twice the rotation period of the sine wave It is disclosed that it is possible to eliminate the torque ripple by taking out in a wave shape (cos 2θ) and setting the energization torque to be almost twice the cogging torque.
空隙の磁束密度が正弦波であれば,コギングトルクが余弦波状(cos2θ)に取り出せることは,電気学会 産業応用部門 2002年4月号論文 「永久磁石ブラシレスモータのコギングトルク低減」にて詳細に説明されている。即ち,ステータコアとロータマグネットの空隙の磁束密度分布Bgが正弦波状(sinθ)であれば,磁束分布傾斜βは1となり,340頁の(11)式で示される基本波のみでコギングトルクTcは(cos2θ)状に変化することが説明されている。 The fact that the cogging torque can be extracted in the form of a cosine wave (cos 2θ) if the magnetic flux density in the air gap is a sine wave is explained in detail in the paper “Reduction of cogging torque of permanent magnet brushless motor” published by the Institute of Electrical Engineers in April 2002. Has been. That is, if the magnetic flux density distribution Bg in the gap between the stator core and the rotor magnet is sinusoidal (sin θ), the magnetic flux distribution slope β is 1, and the cogging torque Tc is (1) only with the fundamental wave represented by the expression (11) on page 340. Cos 2θ) is described.
しかしながら,実際にホール素子の出力電圧を正弦波状(sinθ)に,モータコイルの逆起電力も正弦波状(sinθ)に,コギングトルク波形を正弦波に対してほぼ2倍の回転周期の余弦波状(cos2θ)に取り出すにはロータマグネットからの磁束分布を正弦波にする必要がある。そのために,ラジアル方向に異方性を持つ従来のロータマグネットでは着磁をする際に,着磁ヨークとロータマグネット間に部分的にエアギャップを持たせて,着磁ヨークと接触しないマグネット部分の磁化を弱める方法を実施している。 However, the output voltage of the Hall element is actually a sine wave (sin θ), the back electromotive force of the motor coil is also a sine wave (sin θ), and the cogging torque waveform is a cosine wave having a rotation period almost twice that of the sine wave ( (cos 2θ), the magnetic flux distribution from the rotor magnet needs to be a sine wave. For this reason, when magnetizing a conventional rotor magnet having anisotropy in the radial direction, an air gap is partially provided between the magnetizing yoke and the rotor magnet so that the magnet portion that does not come into contact with the magnetizing yoke A method of weakening the magnetization is implemented.
図6は,こうしたロータマグネットの表面磁束分布を示すもので,6−1は従来のラジアル異方性の磁場配向マグネットの着磁後の表面磁束波形であり台形波状となっていて,中央部が低くなっている。6−2は従来のラジアル異方性の磁場配向のロータマグネットで部分的にエアギャップを設けた弱め着磁後の表面磁束波形であり,正弦波状になっているが,磁束量の平均値が低下している。6−3は極異方性の磁場配向したロータマグネットで平均的な磁束量の低下もなく,表面磁束波形は正弦波状となる。 FIG. 6 shows the surface magnetic flux distribution of such a rotor magnet. 6-1 is a surface magnetic flux waveform after magnetization of a conventional radial anisotropic magnetic field orientation magnet, which is trapezoidal, with a central portion at the center. It is low. 6-2 is a surface magnetic flux waveform after weakly magnetized with a conventional radial anisotropic magnetic field orientation rotor magnet partially provided with an air gap, which is sinusoidal, but the average value of the magnetic flux amount is It is falling. No. 6-3 is a rotor magnet with polar anisotropic magnetic field orientation, and the average magnetic flux does not decrease, and the surface magnetic flux waveform is sinusoidal.
このように,マグネットに極異方性の磁場配向することで,多相のブラシレスDCモータにおいては磁束分布が正弦波状になり,その結果コギングトルクが低減されて,振動騒音の低減に効果のあることが知られている。しかしながら本発明に係わるモータ(単相)においては,コギングトルクを発生させて起動時のデッドポイントを無くし,回転中にはコギングトルクを有効活用しトルクリップルを低減させる点で多相のモータとは異なる。 In this way, by orienting the magnet with a polar anisotropic magnetic field, the magnetic flux distribution becomes sinusoidal in a multi-phase brushless DC motor, and as a result, the cogging torque is reduced, which is effective in reducing vibration noise. It is known. However, in the motor (single phase) according to the present invention, the cogging torque is generated to eliminate the dead point at the start, and the cogging torque is effectively utilized during rotation to reduce the torque ripple. Different.
上述の如き従来のファンモータ構成では,正弦波状磁束分布を得るために,図6の6−2ような弱め着磁を実施することになり,モータ効率に悪影響を及ぼす。また,アウターロータモータ用のロータマグネットの極異方性磁場配向は,その配向マグネットをロータマグネットの内径側に配置する必要があり,ロータマグネット径の小さなモータに適用することの難しさがある。また,ホール素子でマグネットの磁極を検出して,モータコイルに電圧を印加する電圧駆動方式では,モータコイルに存在するインダクタンス分により,モータ逆起電力とモータコイル通電電流には位相差が生じ,その位相差によって逆回転トルクが発生し,回転トルクリップルとモータ効率低下の原因になる。また,ホール素子の出力電圧波形を利用して通電するには,温度,電圧等の変化に対するホール素子の出力電圧変化を抑制する必要がある。
本発明は上述の従来技術の問題点に鑑み,回転中のトルクリップルを無くし,ファンとしての振動・騒音を極小とし,且つモータコイルの鎖交磁束を最大に取り出し効率の良いモータを提供することを目的とするものである。
In the conventional fan motor configuration as described above, in order to obtain a sinusoidal magnetic flux distribution, weakening magnetization as shown in FIG. 6B is performed, which adversely affects the motor efficiency. In addition, the polar anisotropic magnetic field orientation of the rotor magnet for the outer rotor motor needs to be arranged on the inner diameter side of the rotor magnet, which makes it difficult to apply to a motor having a small rotor magnet diameter. Also, in the voltage drive method in which the magnetic pole of the magnet is detected by the Hall element and the voltage is applied to the motor coil, a phase difference occurs between the motor back electromotive force and the motor coil energization current due to the inductance present in the motor coil. The phase difference generates reverse rotational torque, which causes rotational torque ripple and reduced motor efficiency. In order to energize using the output voltage waveform of the Hall element, it is necessary to suppress changes in the output voltage of the Hall element with respect to changes in temperature, voltage, and the like.
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a motor that eliminates torque ripple during rotation, minimizes vibration and noise as a fan, maximizes the linkage flux of a motor coil, and has high efficiency. It is intended.
上記の目的を達成するために,射出成形可能なマグネット材で成型時に適切な極異方性の磁場配向をかけてロータマグネットを成型する。ホール素子の出力電圧信号を,ロータマグネットの1極に対して,ほぼその中心に相当する位置で,ホール素子の出力電圧信号が最大値を有する波形とし,モータコイル通電電流の転流区間において,通電後半のほぼ50%区間の電流を徐々に低下し,転流点でほぼ零になるように通電指令信号を生成し,更にモータコイルに流れる電流を検出し,その電流が通電指令信号と一致するような帰還回路を設ける。 In order to achieve the above object, a rotor magnet is molded by applying an appropriate magnetic field orientation of polar anisotropy at the time of molding with an injection moldable magnet material. The Hall element output voltage signal has a waveform in which the Hall element output voltage signal has a maximum value at a position substantially corresponding to the center of one pole of the rotor magnet. The energization command signal is generated so that the current in the approximately 50% section in the latter half of energization gradually decreases and becomes almost zero at the commutation point. Further, the current flowing through the motor coil is detected, and the current matches the energization command signal. Such a feedback circuit is provided.
ロータマグネットが極異方性に磁場配向されているため,磁束が正弦波状でモータ鎖交磁束が大きく取り出すことが可能である。磁束が正弦波であることから,ホール素子出力電圧波形,逆起電力波形の正弦波化とコギングトルクの余弦波化,更に,ゴギングトルクと通電トルクの比を約1/2にすることで,単相モータのトルクリップルを無くせることが,理論的に可能となった。その設定値に合わせてモータを設計することで,回転トルクが一定となり,モータからの振動は生じなくなる。以下にその効果を列挙する。
(1)単相モータのトルクリップルを低減すことが可能である。
(2)転流時の急激な電流変化に起因するモータ加振源が無くなり,従来のファンモータの騒音原因となっていたファン羽根振動やフレームの共振が生じなくなり,ファンの騒音を著しく低減できる。
(3)ホール素子出力電圧波形・逆起電力波形の正弦波化とコギングトルクの余弦波化が完全でなくても,本発明の考えを導入することで相当のトルクリップル低減が可能となる。
(4)鎖交磁束が大きく取り出せることから,モータの高効率化が実現可能である。
(5)ロータマグネットが極異方性の磁場配向であるから,ロータヨークが不要であり,モータを安価に構成できる。
Since the rotor magnet is magnetically oriented with polar anisotropy, the magnetic flux is sinusoidal and the motor interlinkage magnetic flux can be extracted greatly. Since the magnetic flux is a sine wave, the Hall element output voltage waveform, the back electromotive force waveform are converted into a sine wave, the cogging torque is converted into a cosine wave, and the ratio of the gogging torque to the energizing torque is reduced to about ½. It is theoretically possible to eliminate the torque ripple of the phase motor. By designing the motor according to the set value, the rotational torque becomes constant and vibration from the motor does not occur. The effects are listed below.
(1) It is possible to reduce torque ripple of a single phase motor.
(2) Motor excitation source due to sudden current change during commutation is eliminated, fan blade vibration and frame resonance that caused noise of conventional fan motors are not generated, and fan noise can be significantly reduced. .
(3) Even if the sine wave of the Hall element output voltage waveform / counterelectromotive force waveform and the cosine wave of the cogging torque are not perfect, by introducing the idea of the present invention, a considerable torque ripple can be reduced.
(4) Since the interlinkage magnetic flux can be taken out greatly, high efficiency of the motor can be realized.
(5) Since the rotor magnet has polar anisotropic magnetic field orientation, the rotor yoke is unnecessary and the motor can be constructed at low cost.
射出成形可能なマグネット材を成型時に適切な極異方性磁場配向をかけて成型することで,ロータマグネットのからの磁束分布を正弦波状とし,モータコイルの逆起電力を正弦波状に,コギングトルク波形を正弦波に対してほぼ2倍の回転周期の余弦波状(cos2θ)に取り出す。また,ステータコア突極とマグネットのエアギャップを不均一にし起動の安定性を確保する。更にホール素子の出力電圧信号を,ロータマグネットの1極に対して,ほぼその中心に相当する位置で,ホール素子の出力電圧信号が最大値を有する波形とし,モータコイル通電電流の転流区間において,通電後半のほぼ50%区間の電流を徐々に低下し,転流点でほぼ零になるように通電指令信号を生成し,更にモータコイルに流れる電流を検出し,その電流が通電指令信号と一致するような帰還回路を設ける。モータコイルに流れる電流を検出し,その電流波形の立ち上がり下がりがホール素子の出力電圧波形の立ち上がり下がりと類似するように電流帰還ループを設け電流駆動方式の通電とする。 By molding a magnet material that can be injection-molded with an appropriate polar anisotropic magnetic field orientation at the time of molding, the magnetic flux distribution from the rotor magnet is made sinusoidal, the back electromotive force of the motor coil is made sinusoidal, and the cogging torque The waveform is extracted in the form of a cosine wave (cos 2θ) having a rotation period almost twice that of the sine wave. In addition, the air gap between the stator core salient poles and the magnets is made non-uniform to ensure starting stability. In addition, the Hall element output voltage signal has a waveform in which the Hall element output voltage signal has a maximum value at a position substantially corresponding to the center of one pole of the rotor magnet. , The current in the second half of the energization is gradually reduced, the energization command signal is generated so that it becomes almost zero at the commutation point, the current flowing in the motor coil is detected, and the current is Provide a matching feedback circuit. The current flowing in the motor coil is detected, and a current feedback loop is provided so that the rise and fall of the current waveform is similar to the rise and fall of the output voltage waveform of the Hall element, and the current drive system is energized.
図1は本発明の請求項1と2に係わる実施例のモータの構造を示す図である。図中の20は成型時に極異方性に4極に磁場配向された状態を示す円環状のロータマグネットで,矢印が配向方向を示すものである。モータの回転によりモータコイルに生じる逆起電力は正弦波状になる。3はロ一夕マグネット20の磁極位置を検出するホール素子で,プリント基板(図示せず)に取り付けられている。4は珪素鋼板を打ち抜いて積層したステータコアで,4個のティース5と突極6を有し,突極6とロータマグネット2の間の間隙は,図4に示すように,一定ではなく不均一になっている。7と8はモータコイルである。 FIG. 1 is a view showing the structure of a motor of an embodiment according to claims 1 and 2 of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes an annular rotor magnet showing a state in which magnetic anisotropy is set to four poles in polar anisotropy at the time of molding, and an arrow indicates an orientation direction. The counter electromotive force generated in the motor coil due to the rotation of the motor becomes sinusoidal. Reference numeral 3 denotes a hall element that detects the magnetic pole position of the magnet 20 and is attached to a printed board (not shown). Reference numeral 4 denotes a stator core formed by punching and stacking silicon steel plates, and has four teeth 5 and salient poles 6. The gap between the salient poles 6 and the rotor magnet 2 is not constant but uneven as shown in FIG. It has become. 7 and 8 are motor coils.
突極6はロータマグネット2との間隙の狭い6A部と間隙の広い6B部を有し,モータコイル7,8が無通電状態のとき,対向するロータマグネット2の磁極中心部2Aは,突極6のセンター部6Cよりも間隙の狭い6A部に吸引され,ロータマグネット2の極とティース5の突極6の位置関係は,図1の状態で停止することは,従来のモータと同一である。しかし図7に示すように,ラジアル異方性磁場配向のモータコギングトルク波形7−2は高調波成分を多く含むのに対して,極異方性磁場配向のコギングトルク波形7−1は余弦波状(cos2θ)に取り出せている。 The salient pole 6 has a 6A portion having a narrow gap with the rotor magnet 2 and a 6B portion having a wide gap. When the motor coils 7 and 8 are not energized, the magnetic pole center portion 2A of the opposing rotor magnet 2 has a salient pole. 6 is attracted to the 6A portion having a narrower gap than the center portion 6C, and the positional relationship between the poles of the rotor magnet 2 and the salient poles 6 of the teeth 5 is the same as that of the conventional motor. . However, as shown in FIG. 7, the motor cogging torque waveform 7-2 of the radial anisotropic magnetic field orientation includes many harmonic components, whereas the cogging torque waveform 7-1 of the polar anisotropic magnetic field orientation has a cosine wave shape. (Cos 2θ).
また,ロータマグネットはプラスチックをバインダーとしたフェライト系磁性粉で射出成型される際に,極異方性の磁場配向が必要で,その配向用のマグネットをロータマグネットの内径側に配置する必要があり,内径側にある程度の面積が必要である。本発明者等は種々実験、研究の結果、極異方性磁場配向に必要な1極の円弧最小長さは約20mmであることを見いだした。即ち,4極の着磁が施されたロータマグネットの内径は約25mm以上必要となる。同様に4極の着磁が施されたロータマグネットの内径は約38mm以上必要となる。 In addition, when a rotor magnet is injection-molded with a ferrite-based magnetic powder containing plastic as a binder, polar anisotropic magnetic field orientation is required, and the magnet for that orientation must be placed on the inner diameter side of the rotor magnet. Some area is required on the inner diameter side. As a result of various experiments and researches, the present inventors have found that the minimum arc length of one pole necessary for polar anisotropic magnetic field orientation is about 20 mm. That is, the inner diameter of the rotor magnet that is magnetized with four poles needs to be about 25 mm or more. Similarly, the inner diameter of the rotor magnet that is magnetized with four poles is required to be about 38 mm or more.
図2は本発明の請求項2に係わる実施例の駆動回路の概略を示すもので,3はホール素子であり,モータコイル7と8はHブリッジに接続されたパワートランジスタ26,27,28,29に接続されている。21はモータをバイポーラ通電するためのプリドライブICであり,Rfはモータコイルの電流検出用の抵抗であり,12は電流帰還ループでる。 FIG. 2 shows an outline of the drive circuit of the embodiment according to claim 2 of the present invention, 3 is a hall element, and motor coils 7 and 8 are power transistors 26, 27, 28, connected to an H bridge. 29. Reference numeral 21 is a pre-drive IC for bipolar energizing the motor, Rf is a resistance for detecting the current of the motor coil, and 12 is a current feedback loop.
図3は図2回路の動作を示すタイミングチャートである。3−1はホール素子3の出力電圧波形で,ロータマグネット20が極異方性磁場配向されていても,ロータマグネット20とホール素子3の位置により,ピーク値をもつ形状となっている。ホール素子3の出力電圧はプリドライブIC21に入力されて,Hブリッジの上アームトランジスタ26と27にそれぞれ相補の電圧3−2と3−3を出力する。更にホール素子3の出力電圧波形3−1を,ロータマグネットの1極に対して,ほぼその中心に相当する位置で,ホール素子の出力電圧波形が最大値を有し,モータコイル通電電流の転流間において,通電後半のほぼ50%区間の電流を徐々に低下し,転流点でほぼ零になるように通電指令信号を生成する。一方モータコイルに流れる電流は,電流検出抵抗Rfより検出されて,通電指令信号と類似するように,電流帰還ループ12によりプリドライブIC21に入力され,トランジスタ28と29にドライバビリティ(電流値コントロール)が制御される相補の電流信号3−4と3−5を出力する。 FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG. Reference numeral 3-1 denotes an output voltage waveform of the Hall element 3, which has a peak value depending on the position of the rotor magnet 20 and the Hall element 3 even if the rotor magnet 20 is oriented in a polar anisotropic magnetic field. The output voltage of the Hall element 3 is input to the pre-drive IC 21 and outputs complementary voltages 3-2 and 3-3 to the upper arm transistors 26 and 27 of the H bridge, respectively. Furthermore, the output voltage waveform 3-1 of the Hall element 3 has a maximum value in the Hall element output voltage waveform at a position substantially corresponding to the center of one pole of the rotor magnet. In the flow, the current command signal is generated so that the current in the approximately 50% section in the latter half of the current flow is gradually reduced and becomes almost zero at the commutation point. On the other hand, the current flowing through the motor coil is detected by the current detection resistor Rf, and is input to the pre-drive IC 21 by the current feedback loop 12 so as to be similar to the energization command signal, and drivability (current value control) is applied to the transistors 28 and 29. Output complementary current signals 3-4 and 3-5.
その結果,図3のAの通電区間では3−6のように,モータコイル7からモータコイル8に向かう電流が流れ,Bの通電区間ではモータコイル8からモータコイル7に向かう電流が,3−6のような立ち上がり立ち下がりがなめらかな形状で流れる。転流後の電流波形が通電指令信号と異なるのは,モータコイルのインダクタンス成分と逆起電力により電流の立ち上がりが遅れるためである。 As a result, in the energizing section of FIG. 3A, a current flowing from the motor coil 7 to the motor coil 8 flows like 3-6, and in the energizing section of B, a current flowing from the motor coil 8 to the motor coil 7 is 3- A rising and falling edge like 6 flows in a smooth shape. The reason why the current waveform after commutation is different from the energization command signal is that the rise of the current is delayed due to the inductance component of the motor coil and the back electromotive force.
また,インジュームアンチモン材からなるホール素子の温度に対する出力電圧変化は比較的大きく,上述立ち上がり立ち下がりの電流波形の形状に影響を及ぼすため,プリドライブIC内にある増幅器(図示せず)のゲインを自動的に変化させて,ある程度変化を抑制している。 Also, the output voltage change with respect to the temperature of the Hall element made of indium antimony material is relatively large and affects the shape of the rising and falling current waveform, so that the gain of an amplifier (not shown) in the pre-drive IC is increased. Is automatically changed to suppress the change to some extent.
また,特開2004−140897号で開示されている,コギングトルクと通電トルクの和,即ちトルクリップルを極限に抑制する具体策として,本発明を適用することも可能である。 In addition, the present invention can be applied as a specific measure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-140897 that suppresses the sum of the cogging torque and the energization torque, that is, the torque ripple.
以上のように本発明の実施例を単相バイポーラ通電のモータとして説明したが,180度位相差の2相ユニポーラ通電のモータにおいても同様に実施出来ることは言うまでもない。 As described above, the embodiment of the present invention has been described as a single-phase bipolar energized motor, but it goes without saying that the present invention can be similarly applied to a 180-phase phase difference two-phase unipolar energized motor.
本発明の各要素の基本技術は確立されていて,それを単相モータに応用することで,著しい特性改善が見込める。そして,単相モータでありながらトルクリップルレスが実現可能である。それはファン駆動用モータとして要求されるコスト,低振動,低騒音,高効率を兼ね備えた最適な駆動源と言える。 The basic technology of each element of the present invention has been established, and by applying it to a single-phase motor, significant characteristics improvement can be expected. In addition, torque rippleless can be realized even though it is a single-phase motor. It can be said that it is an optimal drive source that combines the cost, low vibration, low noise, and high efficiency required for a fan drive motor.
1:ロータコア
2:ロータマグネット
3:ホール素子
4:ステータコア
5:ティース
6:突極
7,8:モータコイル
11:DC電源
12:電流帰還ループ
20:ロータマグネット
21:プリドライブIC
22:定電圧回路
26,27:上アームトランジスタ
28,29:上アームトランジスタ
30:コンデンサ
R:抵抗
Rf:電流検出抵抗
1: Rotor core 2: Rotor magnet 3: Hall element 4: Stator core 5: Teeth 6: Salient poles 7, 8: Motor coil 11: DC power supply 12: Current feedback loop 20: Rotor magnet 21: Pre-drive IC
22: Constant voltage circuit 26, 27: Upper arm transistor 28, 29: Upper arm transistor 30: Capacitor R: Resistance Rf: Current detection resistance
Claims (6)
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US10243438B2 (en) | 2015-05-08 | 2019-03-26 | Johnson Electric International AG | Single-phase outer-rotor motor and rotor thereof |
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- 2005-02-23 JP JP2005046382A patent/JP2006238536A/en active Pending
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