JP2022066740A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】構造が容易であり、回転方向の切り替えが容易なブラシレスモータを提供する。【解決手段】本発明のブラシレスモータは、1本の導線が巻回されて形成されたコイルCと、コイルCに電流が流れることで生成される磁界内に、当該磁界の変化に応じて回転可能なよう軸支されて配置され、回転軸を挟んで1対の磁極が形成されたロータRと、ロータの周囲に配置されロータから生じる磁束の向きを検出すると共に検出結果に応じた信号を出力する磁気センサHと、電力供給を受けると共に、磁気センサからの出力信号の入力に応じて出力される電流をコイルに出力する2つのトランジスタ11,21と、を備える。そして、2つのトランジスタ11,21は、それぞれがコイルCの異なる端部に接続されており、磁気センサHからの出力信号の変化に応じて、2つのトランジスタ11,21のうち1つのみがコイルCに電流を出力するよう切り替わって作動する。【選択図】図2
Description
本発明は、ブラシレスモータに関する。
情報処理装置やその周辺機器、家電機器等において、内部の部品等を冷却するためにファンが用いられており、かかるファンを駆動するためにブラシレスモータが用いられる。また、ファンのみならず、種々の機器を回転駆動するためにもブラシレスモータが用いられる。そして、ブラシレスモータの多くは、特許文献1に記載されているように、3相のコイルに周期的な電流を流すことでロータを回転させるよう構成されている。
一方で、上述した3相のコイルを用いるブラシレスモータは、構造が複雑となる、という問題が生じる。また、ロータの回転方向を切り替えて使用することも困難であり、汎用性の向上を図ることができない、という問題もある。
このため、本発明の目的は、上述した課題である、構造が容易であり、回転方向の切り替えが容易となるブラシレスモータを提供することにある。
本発明の一形態であるブラシレスモータは、
1本の導線が巻回されて形成されたコイルと、
前記コイルに電流が流れることで生成される磁界内に、当該磁界の変化に応じて回転可能なよう軸支されて配置され、回転軸を挟んで1対の磁極が形成されたロータと、
前記ロータの周囲に配置され、当該ロータから生じる磁束の向きを検出すると共に検出結果に応じた信号を出力する磁気センサと、
電力供給を受けると共に、前記磁気センサからの出力信号の入力に応じて出力される電流を前記コイルに出力する2つのトランジスタと、を備え、
2つの前記トランジスタは、それぞれが前記コイルの異なる端部に接続されており、前記磁気センサからの出力信号の変化に応じて、2つの前記トランジスタのうち1つのみが前記コイルに電流を出力するよう切り替わって作動する、
という構成をとる。
1本の導線が巻回されて形成されたコイルと、
前記コイルに電流が流れることで生成される磁界内に、当該磁界の変化に応じて回転可能なよう軸支されて配置され、回転軸を挟んで1対の磁極が形成されたロータと、
前記ロータの周囲に配置され、当該ロータから生じる磁束の向きを検出すると共に検出結果に応じた信号を出力する磁気センサと、
電力供給を受けると共に、前記磁気センサからの出力信号の入力に応じて出力される電流を前記コイルに出力する2つのトランジスタと、を備え、
2つの前記トランジスタは、それぞれが前記コイルの異なる端部に接続されており、前記磁気センサからの出力信号の変化に応じて、2つの前記トランジスタのうち1つのみが前記コイルに電流を出力するよう切り替わって作動する、
という構成をとる。
また、上記ブラシレスモータでは、
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出した結果に応じた信号を一方の前記トランジスタを出力し、前記第二の磁束の向きを検出した結果に応じた信号を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタは、前記磁気センサから信号が入力されたときに、前記コイルに電流を出力するよう作動する、
という構成をとる。
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出した結果に応じた信号を一方の前記トランジスタを出力し、前記第二の磁束の向きを検出した結果に応じた信号を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタは、前記磁気センサから信号が入力されたときに、前記コイルに電流を出力するよう作動する、
という構成をとる。
また、上記ブラシレスモータでは、
前記磁気センサは、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動する、
という構成をとる。
前記磁気センサは、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動する、
という構成をとる。
また、上記ブラシレスモータでは、
前記コイルの異なる端部にそれぞれ接続されると共に、前記電力供給のマイナス側にそれぞれ接続された、さらに2つのトランジスタである追加トランジスタを備え、
2つの前記追加トランジスタは、前記磁気センサからの出力信号に基づく信号の入力に応じて、いずれか1つのみに前記コイルから当該コイルを流れた電流が入力されるよう切り替わって作動する、
という構成をとる。
前記コイルの異なる端部にそれぞれ接続されると共に、前記電力供給のマイナス側にそれぞれ接続された、さらに2つのトランジスタである追加トランジスタを備え、
2つの前記追加トランジスタは、前記磁気センサからの出力信号に基づく信号の入力に応じて、いずれか1つのみに前記コイルから当該コイルを流れた電流が入力されるよう切り替わって作動する、
という構成をとる。
また、上記ブラシレスモータでは、
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動し、
2つの前記追加トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、コレクタが前記電力供給のマイナス側に接続され、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、エミッタに前記コイルを流れた電流が入力されるよう作動する、
という構成をとる。
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動し、
2つの前記追加トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、コレクタが前記電力供給のマイナス側に接続され、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、エミッタに前記コイルを流れた電流が入力されるよう作動する、
という構成をとる。
また、上記ブラシレスモータでは、
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動し、
2つの前記追加トランジスタはそれぞれNPN型トランジスタであり、エミッタが前記電力供給のマイナス側に接続され、前記PNP型トランジスタのコレクタから出力された電流がベースに入力されたときに、コレクタに前記コイルを流れた電流が入力されるよう作動する、
という構成をとる。
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動し、
2つの前記追加トランジスタはそれぞれNPN型トランジスタであり、エミッタが前記電力供給のマイナス側に接続され、前記PNP型トランジスタのコレクタから出力された電流がベースに入力されたときに、コレクタに前記コイルを流れた電流が入力されるよう作動する、
という構成をとる。
本発明は、以上のように構成されることにより、構造が容易であり、回転方向の切り替えが容易となるブラシレスモータを提供することができる。
<実施形態1>
本発明の第1の実施形態を、図1乃至図9を参照して説明する。図1乃至図2は、ブラシレスモータの構成を説明するための図である。図3乃至図4は、ブラシレスモータの動作を説明するための図である。図5乃至図7は、ブラシレスモータの他の回路の構成を説明するための図である。図8乃至図9は、ブラシレスモータの他の全体構成を説明するための図である。
本発明の第1の実施形態を、図1乃至図9を参照して説明する。図1乃至図2は、ブラシレスモータの構成を説明するための図である。図3乃至図4は、ブラシレスモータの動作を説明するための図である。図5乃至図7は、ブラシレスモータの他の回路の構成を説明するための図である。図8乃至図9は、ブラシレスモータの他の全体構成を説明するための図である。
[構成]
図1は、本発明におけるブラシレスモータの全体構成を示している。なお、図1(2)は、図1(1)に示したブラシレスモータを右側から見て簡略化した図である。図1に示すように、ブラシレスモータは、1本の導線cが略矩形に巻回されて形成された1つのコイルCを備えており、コイルCの内部空間に位置するよう配置されたロータRを備えている。ロータRは、略円柱形状であり、円形状の中心位置に回転軸が連結しており、円周方向に回転可能なよう軸支されている。そして、ロータRは、回転軸を挟んで1対の磁極が形成された磁石で構成されており、図1(2)に示す例では、回転軸を挟んで上半分がS極、下半分がN極に形成されている。これにより、ロータRは、コイルCに電流が流れることで当該コイルCの内部空間に生成される磁界の変化に応じて回転可能なよう配置されていることとなる。例えば、図1(1)においてコイルCに時計回りに電流が流れたときには、図1(2)において下側がN極となり、ロータRはS極側が下側に位置するよう回転軸を中心に回転することとなる。また、図1(1)においてコイルCに反時計回りに電流が流れたときには、図1(2)において上側がN極となり、ロータRはS極側が上側に位置するよう回転軸を中心に回転することとなる。
図1は、本発明におけるブラシレスモータの全体構成を示している。なお、図1(2)は、図1(1)に示したブラシレスモータを右側から見て簡略化した図である。図1に示すように、ブラシレスモータは、1本の導線cが略矩形に巻回されて形成された1つのコイルCを備えており、コイルCの内部空間に位置するよう配置されたロータRを備えている。ロータRは、略円柱形状であり、円形状の中心位置に回転軸が連結しており、円周方向に回転可能なよう軸支されている。そして、ロータRは、回転軸を挟んで1対の磁極が形成された磁石で構成されており、図1(2)に示す例では、回転軸を挟んで上半分がS極、下半分がN極に形成されている。これにより、ロータRは、コイルCに電流が流れることで当該コイルCの内部空間に生成される磁界の変化に応じて回転可能なよう配置されていることとなる。例えば、図1(1)においてコイルCに時計回りに電流が流れたときには、図1(2)において下側がN極となり、ロータRはS極側が下側に位置するよう回転軸を中心に回転することとなる。また、図1(1)においてコイルCに反時計回りに電流が流れたときには、図1(2)において上側がN極となり、ロータRはS極側が上側に位置するよう回転軸を中心に回転することとなる。
また、ブラシレスモータは、上述したロータRから生じる磁束の向きを検出するための磁気センサを備えており、特に、本実施形態では、磁気センサとしてホール素子Hを備えている。ホール素子Hは、図1(1)、(2)に示すように、ロータRの周囲であり、当該ロータRの外側面から離れた位置に配置され、ホール素子Hに対してロータRの最も近い距離に位置する箇所、つまり、ホール素子Hと対向するロータRの箇所の磁極による磁束の向きを検出する。具体的に、ホール素子Hは、両極検出のスイッチタイプで形成されており、S極が接近することにより生じる第一の磁束の向きを検出したときには、第一の端子S1からマイナスの電流からなる信号を出力し、N極が接近することにより生じる第一の磁束の向きとは反対方向となる第二の磁束の向きを検出したときには、第二の端子S2からマイナスの電流からなる信号を出力するよう構成されている。なお、ホール素子Hは、S極及びN極が接近していないときには、プラスの電流が第一の端子S1及び第二の端子S2から出力されていることとなる。
そして、ブラシレスモータは、上記コイルC及びホール素子Hに電気的に接続された駆動回路Dを備えており、かかる駆動回路Dにて、コイルCに流れる電流の向きを切り替えて、ブラシレスモータの駆動を制御する。ここで、駆動回路Dの構成の詳細を、図2を参照して説明する。なお、図2は、駆動回路Dに上述したコイルC、ロータR及びホール素子Hを含めたブラシレスモータ全体の回路図を示している。
図2に示すように、ブラシレスモータは、4つのトランジスタ11,12,21,22を備えており、全てがPNP型トランジスタである。このうち、符号11,21に示すトランジスタは、コイルCに電流を供給するよう作動することとなり、以下のように各端子が接続される。符号11,21のトランジスタ11,21のエミッタには、電源Pのプラス側が接続されており電力が供給されている。また、トランジスタ11,21のベースには、抵抗器を介して、ホール素子Hの第一の端子S1と第二の端子S2がそれぞれ接続されている。具体的に、符号11のトランジスタ(一方のトランジスタ)のベースには、ホール素子Hの第一の端子S1が接続され、符号21のトランジスタ(他方のトランジスタ)のベースには、ホール素子Hの第二の端子S2が接続されている。また、符号11のトランジスタのコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの一端側c1が接続され、符号21のトランジスタのコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの他端側c2が接続される。
上記構成により、符号11のトランジスタ(一方のトランジスタ)と符号21のトランジスタ(他方のトランジスタ)とは、ロータRの回転に応じてそれぞれ以下のように作動する。まず、ロータRが回転してホール素子HにS極が接近したときには、当該ホール素子Hの第一の端子S1から出力されたマイナスの電流が、符号11のトランジスタのベースに入力されることとなり、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流がコレクタからコイルCの一端側c1に流れることとなる。また、さらにロータRが回転してホール素子HにN極が接近したときには、当該ホール素子Hの第二の端子S2から出力されたマイナスの電流が、符号21のトランジスタのベースに入力されることとなり、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流がコレクタからコイルCの他端側c2が流れることとなる。このように、符号11,21に示す2つのトランジスタは、ホール素子Hから出力される信号の変化に応じて、いずれか一方のみがコイルCに電流を出力するよう切り替わって作動することとなる。
また、ブラシレスモータが備える4つのトランジスタ11,12,21,22のうち、符号12,22に示すトランジスタ(追加トランジスタ)は、コイルCを流れて出力された電流が流れ込むよう作動することとなり、以下のように各端子が接続される。まず、トランジスタ12,22のベースには、抵抗器を介して、ホール素子Hの第一の端子S1と第二の端子S2がそれぞれ接続されている。具体的に、符号12のトランジスタのベースには、ホール素子Hの第一の端子S1が接続され、符号22のトランジスタのベースには、ホール素子Hの第二の端子S2が接続されている。また、符号12,22のトランジスタ12,22のコレクタには、電源Pのマイナス側が接続されている。また、符号12のトランジスタのエミッタには、コイルCを形成する1本の導線cの他端側c2が接続され、符号22のトランジスタのコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの一端側c1が接続される。なお、符号12のトランジスタのベースには、符号11のトランジスタのベースも接続されており、符号11のトランジスタと符号12のトランジスタとは、後述するように同時に動作する第一トランジスタセット10を形成している。同様に、符号22のトランジスタのベースには、符号21のトランジスタのベースも接続されており、符号21のトランジスタと符号22のトランジスタとは、後述するように同時に動作する第二トランジスタセット20を形成している。
上記構成により、符号12のトランジスタと符号22のトランジスタとは、ロータRの回転に応じてそれぞれ以下のように作動する。まず、ロータRが回転してホール素子HにS極が接近したときには、当該ホール素子Hの第一の端子S1から出力されたマイナスの電流が、符号12のトランジスタのベースに入力されることとなり、コイルCを流れて出力された電流が他端側c2からエミッタに流れ込み、コレクタから電源Pのマイナス側に流れることとなる。また、さらにロータRが回転してホール素子HにN極が接近したときには、当該ホール素子Hの第二の端子S2から出力されたマイナスの電流が、符号22のトランジスタのベースに入力されることとなり、コイルCを流れて出力された電流が一端側c1からエミッタに流れ込み、コレクタから電源Pのマイナス側に流れることとなる。このように、符号12,22に示す2つのトランジスタは、ホール素子Hから出力される信号の入力に応じて、いずれか一方のみにコイルCから当該コイルCを流れた電流が入力されるよう切り替わって作動することとなる。
なお、図2では、トランジスタ11,12とホール素子Hとにそれぞれ別々の電源から電力を供給する場合を例示しているが、1つの電源Pからトランジスタ11,12とホール素子Hとに電力を供給してもよい。
[動作]
次に、上述した構成のブラシレスモータの動作を、図3乃至図4を参照して説明する。まず、図3は、図1(2)においてロータRのS極が左向きに位置し、ロータRのS極がホール素子Hに近接したときの様子を示している。ロータRのS極がホール素子Hに近接すると、当該ホール素子Hの第一の端子S1からマイナスの電流Isが出力され、かかるマイナスの電流が符号11のトランジスタのベースに入力される。すると、符号11のトランジスタでは、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流IinがコレクタからコイルCの一端側c1に流れることとなる。これと同時に、ホール素子Hの第一の端子S1から出力されたマイナスの電流Isが、符号12のトランジスタのベースにも入力される。すると、符号12のトランジスタでは、コイルCを流れた電流Ioutが他端側c2からエミッタに流れ込み、コレクタから電源Pのマイナス側に流れることとなる。このように、ロータRのS極がホール素子Hに近接すると、第一トランジスタセット10を構成する符号11,12のトランジスタが作動し、図3の符号Iin,Ioutに示す方向の電流がコイルCに流れることとなる。すると、コイルCに流れた電流の向きに応じた磁界がコイルCの内部空間に形成される。このとき、例えば、図1(1)においてコイルCに反時計回りに電流が流れたときには、図1(2)において上側がN極となり、ロータRはS極側が上側に位置するよう回転軸を中心に回転することとなる。なお、このとき、第二トランジスタセット20のトランジスタ21,22は作動しない。
次に、上述した構成のブラシレスモータの動作を、図3乃至図4を参照して説明する。まず、図3は、図1(2)においてロータRのS極が左向きに位置し、ロータRのS極がホール素子Hに近接したときの様子を示している。ロータRのS極がホール素子Hに近接すると、当該ホール素子Hの第一の端子S1からマイナスの電流Isが出力され、かかるマイナスの電流が符号11のトランジスタのベースに入力される。すると、符号11のトランジスタでは、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流IinがコレクタからコイルCの一端側c1に流れることとなる。これと同時に、ホール素子Hの第一の端子S1から出力されたマイナスの電流Isが、符号12のトランジスタのベースにも入力される。すると、符号12のトランジスタでは、コイルCを流れた電流Ioutが他端側c2からエミッタに流れ込み、コレクタから電源Pのマイナス側に流れることとなる。このように、ロータRのS極がホール素子Hに近接すると、第一トランジスタセット10を構成する符号11,12のトランジスタが作動し、図3の符号Iin,Ioutに示す方向の電流がコイルCに流れることとなる。すると、コイルCに流れた電流の向きに応じた磁界がコイルCの内部空間に形成される。このとき、例えば、図1(1)においてコイルCに反時計回りに電流が流れたときには、図1(2)において上側がN極となり、ロータRはS極側が上側に位置するよう回転軸を中心に回転することとなる。なお、このとき、第二トランジスタセット20のトランジスタ21,22は作動しない。
そして、S極側が上側に位置するよう回転したロータRは、慣性によりさらに回転し、下側に位置するよう回転したN極側が、図1(1)の左向きに位置し、ロータRのN極がホール素子Hに近接することとなる。そのときの様子を図4に示す。ロータRのN極がホール素子Hに近接すると、当該ホール素子Hの第二の端子S2からマイナスの電流Isが出力され、かかるマイナスの電流が符号21のトランジスタのベースに入力される。すると、符号21のトランジスタでは、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流IinがコレクタからコイルCの他端側c2に流れることとなる。これと同時に、ホール素子Hの第二の端子S2から出力されたマイナスの電流Isが、符号22のトランジスタのベースにも入力される。すると、符号22のトランジスタでは、コイルCを流れた電流Ioutが一端側c2からエミッタに流れ込み、コレクタから電源Pのマイナス側に流れることとなる。このように、ロータRのN極がホール素子Hに近接すると、第二トランジスタセット20を構成する符号21,22のトランジスタが作動し、図4の符号Iin,Ioutに示す方向の電流がコイルCに流れることとなる。つまり、図3の状況に対して、コイルCを流れる電流の方向が反対方向となる。すると、コイルCに流れた電流の向きに応じた磁界がコイルCの内部空間に形成される。このとき、例えば、図1(1)においてコイルCに時計回りに電流が流れたときには、図1(2)において上側がS極となり、ロータRはN極側が上側に位置するよう回転軸を中心に回転することとなる。なお、このとき、第一トランジスタセット10のトランジスタ11,12は作動しない。
そして、上述したようなロータRの回転に応じて、コイルCを流れる電流の方向が交互に切り替わることで、ロータRの回転が継続される。このため、きわめて簡易な構成のブラシレスモータを実現することができる。また、ホール素子Hの第一の端子S1と第二の端子S2との接続先を変更することで、容易にロータRの回転方向を反対方向に設定することができる。例えば、ホール素子Hの第一の端子S1を第二トランジスタセット20を構成する符号21,22のトランジスタのベースに接続し、ホール素子Hの第二の端子S2を第一トランジスタセット10を構成する符号11,12のトランジスタのベースに接続する。このように、ロータRの回転方向の切り替え設定が容易となり、ブラシレスモータの汎用性の向上を図ることができる。
[変形例]
次に、本実施形態におけるブラシレスモータの構成の変形例を説明する。まず、図5に示す例におけるブラシレスモータは、上述した符号12,22のPNP型のトランジスタに替えて、符号13,23に示すNPN型のトランジスタ(追加トランジスタ)を備えている。そして、これらトランジスタ13,23は、以下のように接続される。まず、トランジスタ13のベースには、抵抗器を介して、符号11のトランジスタのコレクタが接続される。つまり、トランジスタ13のベースには、ホール素子Hの第一の端子S1から入力されたマイナスの電流に応じて符号11のトランジスタのコレクタから出力された電流が入力されることとなる。そして、トランジスタ13のコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの他端側c2が接続され、トランジスタ13のエミッタには、電源Pのマイナス側が接続されている。また、トランジスタ23のベースには、抵抗器を介して、符号21のトランジスタのコレクタが接続される。つまり、トランジスタ23のベースには、ホール素子Hの第二の端子S2から入力されたマイナスの電流に応じて符号21のトランジスタのコレクタから出力された電流が入力されることとなる。そして、トランジスタ23のコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの一端側c1が接続され、トランジスタ23のエミッタには、電源Pのマイナス側が接続されている。
次に、本実施形態におけるブラシレスモータの構成の変形例を説明する。まず、図5に示す例におけるブラシレスモータは、上述した符号12,22のPNP型のトランジスタに替えて、符号13,23に示すNPN型のトランジスタ(追加トランジスタ)を備えている。そして、これらトランジスタ13,23は、以下のように接続される。まず、トランジスタ13のベースには、抵抗器を介して、符号11のトランジスタのコレクタが接続される。つまり、トランジスタ13のベースには、ホール素子Hの第一の端子S1から入力されたマイナスの電流に応じて符号11のトランジスタのコレクタから出力された電流が入力されることとなる。そして、トランジスタ13のコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの他端側c2が接続され、トランジスタ13のエミッタには、電源Pのマイナス側が接続されている。また、トランジスタ23のベースには、抵抗器を介して、符号21のトランジスタのコレクタが接続される。つまり、トランジスタ23のベースには、ホール素子Hの第二の端子S2から入力されたマイナスの電流に応じて符号21のトランジスタのコレクタから出力された電流が入力されることとなる。そして、トランジスタ23のコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの一端側c1が接続され、トランジスタ23のエミッタには、電源Pのマイナス側が接続されている。
図5に示す上記構成のブラシレスモータは、上述した図3,4と同様に動作することとなる。まず、ロータRの一方の極がホール素子Hに近接して、当該ホール素子Hの第一の端子S1からマイナスの電流が出力されると、かかるマイナスの電流が符号11のトランジスタのベースに入力される。すると、符号11のトランジスタでは、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流がコレクタからコイルCの一端側c1に流れることとなる。これと同時に、符号13のトランジスタのベースに、符号11のトランジスタのコレクタから出力された電流が入力される。すると、符号13のトランジスタでは、コイルCを流れて出力された電流が他端側c2からエミッタに流れ込み、コレクタから電源Pのマイナス側に流れることとなる。このように、まずは第一トランジスタセット10を構成する符号11,13のトランジスタが作動し、コイルCの一端側c1から他端側c2の方向の電流が流れることとなる。そして、コイルCに流れた電流の向きに応じた磁界により、ロータRが回転することとなる。
その後、ロータRはさらに回転し、ロータRの他方の極がホール素子Hに近接して、当該ホール素子Hの第二の端子S2からマイナスの電流が出力されると、かかるマイナスの電流が符号21のトランジスタのベースに入力される。すると、符号21のトランジスタでは、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流がコレクタからコイルCの他端側c2に流れることとなる。これと同時に、符号23のトランジスタのベースに、符号21のトランジスタのコレクタから出力された電流が入力される。すると、符号23のトランジスタでは、コイルCを流れて出力された電流が一端側c1からエミッタに流れ込み、コレクタから電源Pのマイナス側に流れることとなる。このように、その後は第二トランジスタセット20を構成する符号21,23のトランジスタが作動し、コイルCの他端側c2から一端側c1の方向の電流が流れることとなる。そして、コイルCに流れた電流の向きに応じた磁界が変化し、ロータRがさらに回転することとなる。
また、図6乃至図7を参照して、ブラシレスモータのさらなる変形例を説明する。図6乃至図7に示すブラシレスモータは、上述した図2に示すブラシレスモータの符号12,22のPNP型のトランジスタを削除して構成されており、符号11,21に示すPNP型のトランジスタは、以下のように接続される。まず、トランジスタ11のベースには、ホール素子Hの第一の端子S1が接続される。これに加え、トランジスタ11のベースには、コイルCを形成する1本の導線cの他端側c2が接続される。また、トランジスタ11のエミッタには、電源Pのプラス側が接続されており電力が供給されている。トランジスタ11のコレクタには、コイルCを形成する1本の導線cの一端側c1が接続される。これにより、図6に示すように、ホール素子Hの第一の端子S1からマイナスの電流Isが出力されると、かかるマイナスの電流が符号11のトランジスタのベースに入力されることとなり、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流IinがコレクタからコイルCの一端側c1に流れることとなる。そして、コイルCを流れた電流Ioutは当該コイルCの他端側c2からトランジスタ11のベースに入力される。
そして、ロータRが回転して、図7に示すようにホール素子Hの第二の端子S2からマイナスの電流Isが出力されると、かかるマイナスの電流が符号21のトランジスタのベースに入力されることとなり、エミッタに入力されている電源Pからの電流が増幅されて、かかる電流IinがコレクタからコイルCの他端側c2に流れることとなる。そして、コイルCを流れた電流Ioutは当該コイルCの一端側c1からトランジスタ21のベースに入力される。
以上のようにブラシレスモータを構成しても、コイルCを流れる電流の方向を交互に切り替えることができ、ロータRの回転が継続される。このため、きわめて簡易な構成のブラシレスモータを実現することができ、また、ロータRの回転方向の切り替え設定が容易となり、ブラシレスモータの汎用性の向上を図ることができる。
また、図8に、ブラシレスモータのさらなる変形例を示す。この例では、2つのコイルCa,Cbを備えているが、1本の導線cが巻回されて構成されたものである。このため、上述同様の駆動回路Dの構成つまり上述同様のトランジスタの構成とすることで、ロータRの回転に伴いコイルCを流れる電流の向きが切り替わり、ロータRの回転を継続させることができる。
また、図9に、ブラシレスモータのさらなる変形例を示す。この例では、上述したコイルC(第一のコイルC)、ロータR、ホール素子H(第一のホール素子H)、駆動回路D(第一の駆動回路)(図示せず)に加えて、第二のコイルC2と第二のホール素子H2のセットをさらに備えている。このとき、第二のコイルC2は、第一のコイルCと同様にロータRが内部空間に位置するよう配置されるが、当該第一のコイルCとは異なる磁界を生成するよう配置される。そして、第二のコイルC2とロータRの位置に応じて、第一のホール素子Hと同様の機能を有する第二のホール素子H2を配置し、さらに、第二のコイルC2と第二のホール素子H2とのセットに対応する第二の駆動回路(図示せず)も備える。第二の駆動回路は、上述した第一の駆動回路Dと同様に、第二のコイルC2と第二のホール素子H2とのセットにおいてもロータRが回転を継続できるよう、第二のコイルC2を流れる電流の向きを切り替えることができる回路構成とする。
以上、上記実施形態等を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
C コイル
R ロータ
H ホール素子
D 駆動回路
P 電源
11,12,13,21,22,23 トランジスタ
R ロータ
H ホール素子
D 駆動回路
P 電源
11,12,13,21,22,23 トランジスタ
Claims (6)
- 1本の導線が巻回されて形成されたコイルと、
前記コイルに電流が流れることで生成される磁界内に、当該磁界の変化に応じて回転可能なよう軸支されて配置され、回転軸を挟んで1対の磁極が形成されたロータと、
前記ロータの周囲に配置され、当該ロータから生じる磁束の向きを検出すると共に検出結果に応じた信号を出力する磁気センサと、
電力供給を受けると共に、前記磁気センサからの出力信号の入力に応じて出力される電流を前記コイルに出力する2つのトランジスタと、を備え、
2つの前記トランジスタは、それぞれが前記コイルの異なる端部に接続されており、前記磁気センサからの出力信号の変化に応じて、2つの前記トランジスタのうち1つのみが前記コイルに電流を出力するよう切り替わって作動する、
ブラシレスモータ。 - 請求項1に記載のブラシレスモータであって、
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出した結果に応じた信号を一方の前記トランジスタを出力し、前記第二の磁束の向きを検出した結果に応じた信号を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタは、前記磁気センサから信号が入力されたときに、前記コイルに電流を出力するよう作動する、
ブラシレスモータ。 - 請求項2に記載のブラシレスモータであって、
前記磁気センサは、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動する、
ブラシレスモータ。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のブラシレスモータであって、
前記コイルの異なる端部にそれぞれ接続されると共に、前記電力供給のマイナス側にそれぞれ接続された、さらに2つのトランジスタである追加トランジスタを備え、
2つの前記追加トランジスタは、前記磁気センサからの出力信号に基づく信号の入力に応じて、いずれか1つのみに前記コイルから当該コイルを流れた電流が入力されるよう切り替わって作動する、
ブラシレスモータ。 - 請求項4に記載のブラシレスモータであって、
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動し、
2つの前記追加トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、コレクタが前記電力供給のマイナス側に接続され、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、エミッタに前記コイルを流れた電流が入力されるよう作動する、
ブラシレスモータ。 - 請求項4に記載のブラシレスモータであって、
前記磁気センサは、相互に反対方向の第一の磁束の向きと第二の磁束の向きとをそれぞれ検出し、前記第一の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を一方の前記トランジスタに出力し、前記第二の磁束の向きを検出したときにマイナスの電流を他方の前記トランジスタに出力し、
2つの前記トランジスタはそれぞれPNP型トランジスタであり、エミッタに電力供給を受けると共に、前記磁気センサからマイナスの電流がベースに入力されたときに、コレクタから前記コイルに電流を出力するよう作動し、
2つの前記追加トランジスタはそれぞれNPN型トランジスタであり、エミッタが前記電力供給のマイナス側に接続され、前記PNP型トランジスタのコレクタから出力された電流がベースに入力されたときに、コレクタに前記コイルを流れた電流が入力されるよう作動する、
ブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020175263A JP2022066740A (ja) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020175263A JP2022066740A (ja) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | ブラシレスモータ |
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JP2020175263A Pending JP2022066740A (ja) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | ブラシレスモータ |
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-
2020
- 2020-10-19 JP JP2020175263A patent/JP2022066740A/ja active Pending
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