JP2615699B2 - 周波数発電機及びブラシレスモータ - Google Patents

周波数発電機及びブラシレスモータ

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JP2615699B2 JP62291100A JP29110087A JP2615699B2 JP 2615699 B2 JP2615699 B2 JP 2615699B2 JP 62291100 A JP62291100 A JP 62291100A JP 29110087 A JP29110087 A JP 29110087A JP 2615699 B2 JP2615699 B2 JP 2615699B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はモータの速度制御用等として利用される周波
数発電機、及びその周波数発電機を使用したブラシレス
モータに関するものであり、OA機器において各種モータ
の回転速度制御用等として使用される。
従来の技術 以下、従来の周波数発電機について説明する。
従来、この種の周波数発電機においては多極着磁のマ
グネットの各磁極に対して2n−1(nは自然数)個の発
電線素を有しこれらの発電線素が直列に接続されその両
端に出力端子を設けた構造のものが提案されている(特
公昭59−20267号公報,特開昭61−285049号公報)。
以下、図面を用いて具体的に説明する。
第7図は前記した周波数発電機の概略断面図であり、
第8図は前記2つの公報のうち前者の周波数発電機の要
部の分解斜視図、第9図のその発電線素パターン図、第
10図は後者の発電線素パターン図である。
これらの図において、30は多極着磁されたマグネッ
ト、31はマグネット30を支持し磁気回路を形成するロー
タヨークで回転軸32に固定されている。33は発電線素が
その表面に形成されたパターン基板、34はマグネット30
とパターン基板33の間に配置された駆動コイルである。
そしてパターン基板33上には第8図に示すように発電線
素35a,35b,35c,・・・が等間隔にしかも前記マグネット
に対向して設けられている。そして発電線素は直列に接
続されている。なお本従来例では磁極数は12,発電線素
の個数も12である。
またパターン基板33の底面(即ち発電線素が形成され
ている面とは反対の面)にはホール素子(図示せず)が
3個取付けられ、これらの構成要素により前記マグネッ
ト30の磁極位置を検出して駆動コイル34へ流す駆動電流
の切換を行なっている。また第10図に示しているように
後者の従来例ではパターン基板36上に設けられる発電線
素が仮想線38a,38b,38c,38dの部分では省かれ、発電線
素37aと37bの間にホール素子やチップ部品が実装され
る。
発明が解決しようとする問題点 以上のように構成された従来の周波数発電機において
ロータが回転すると、ロータからの磁束が発電線素を横
切って移動するため各発電線素に誘起電圧が生じる。ま
た各発電線素は直列に接続されているためその両端39a,
39b間には夫々の誘起電圧が加算されて出力されるので
ある。上記第1の従来例においてホール素子やその他の
部品を実装する場合、パターン基板の上面には発電線素
が多数形成されているため前記部品の実装が困難とな
る。このためパターン基板を両面基板にして裏面に前記
部品を実装するか、あるいはパターン基板の外径を大き
く形成し発電線素の内周側に前記部品を実装するかして
いた。従ってコストアップにつながったり、また周波数
発電機の小型化の障害となっていた。
これに対し上記した第2の従来例のものでは、片面基
板でしかもパターン基板の外径を大きくすることなく部
品の実装が行えるが、発電線素の数が第1の従来例に比
較して少ないため出力電圧が低下し周波数発電機として
の特性が劣化してしまうという新たな問題が発生してい
た。
問題点を解決するための手段 そこで本発明の周波数発電機は以下のような構成とし
た。
即ち、パターン基板の中心より放射状に且つ等間隔に
仮想線を設け、隣あった仮想線同志で対を形成しその対
の内の幾つかを特定しその特定された対の2つの仮想線
を互に近付く方向へあるいは互いに離れる方向へほぼ同
じ中心角度だけ移動させた位置及び特定されなかった対
の仮想線の位置に発電線素を形成し、発電線素を直列に
接続した。
作 用 特定された対の仮想線に対応した発電線素の内側ある
いは外側にはその他の対の仮想線に対応する発電線素間
のスペースよりも広くスペースが形成されることとな
り、当部分への部品の実装が行い易くなる。しかも特定
された対の2つの仮想線に対応して形成された発電線素
間に得られる電圧波形は、特定されていない対の仮想線
に対応して形成された発電線素間に得られる電圧波形と
同位相になる。
実 施 例 以下本発明の一実施例につき図面を参照して説明す
る。
第1図は一実施例の周波数発電機を用いたブラシレス
モータの断面図、第2図はそのロータ部の斜視図であ
る。また第1図に示したブラシレスモータハホール素子
を3個備え、またロータマグネットは12極に着磁され、
ステータには9個のスロットが設けられている。
図において1は樹脂マグネット(以降は単にマグネッ
トと称する)であり第2図に示すように内周面と端面と
が同極となるように着磁されている。2は前記マグネッ
ト1を保持したロータヨークでありロータボス11により
回転軸9に固定されている。3は駆動用コイル、4はス
ロットに前記駆動用コイル3を巻回したステータコアで
ありマグネット1の内周面と対向して配置されている。
5はパターン基板、6はパターン基板上に配置されたホ
ール素子で各々マグネット1の端面に対向している。7
はステータフレーム、8は回転軸を支持する軸受、10は
成型樹脂であり駆動用コイル3,ステータコア4,パターン
基板5を一体化している。
第3図はパターン基板5の周波数発電機部分の平面図
である。そしてそのパターン基板の上に形成された12個
の発電線素13A〜13Lは以下のような位置に位置してい
る。
即ち、パターン基板の中心よりその半径方向へ中心と
なす角度が30゜間隔で伸びた12本の仮想線13a〜13l(本
仮想線は実際のパターンとしては現れない)のうち、13
a〜13d及び13g〜13l上に発電線素13A〜13D及び13G〜13L
が夫々位置する。また、発電線素13E及び13Fは仮想線13
e及び13fの位置よりも互いに近付く方向へ夫々7.5゜ず
つ変移した位置に位置している。このため、発電線素13
Eと13Fがパターン基板の中心となす角度は15゜となって
いる。
なお14h及び14iは周波数発電機の出力端である。
第4図はパターン基板5の平面図であり、図において
16a,16b,16cはホール素子接続用の配線パターン、17a,1
7b,17c,18は駆動コイル接続用の配線パターン、19はモ
ータ外部との接続用の端子である。また、第5図は発電
線素13A及び13Bに生じる誘起電圧波形図、第6図は発電
線素13E及び13Fに生じる誘起電圧波形図であり、図にお
いて20は発電線素13Aに誘起される電圧の波形,21は発電
線素13Bに誘起される電圧の波形、23は発電線素13Eに誘
起される電圧の波形,24は発電線素13Fに誘起される電圧
の波形である。また、22は発電線素13Aと13Bの端部14a
と14bの間の電圧波形、25は端部14eと14fの間の電圧波
形である。
以上述べたような構成の本実施例の周波数発電機並び
にブラシレスモータにつき、以下その動作を説明する。
まずロータが回転すると、周波数発電機の各発電線素
と対向したマグネット1の磁束が周方向に移動し発電線
素を横切るため各発電線素に起電力が誘起される。その
起電力の波形はマグネット1の着磁分布や周波数発電機
の磁気回路によって変わるが通常は正弦波状または台形
波状のものが得られる。以下、誘起される電圧の波形が
正弦波として、数式を用いて説明する。
発電線素13Aに誘起される電圧の波形は前述したよう
に第5図の20にて示したような波形となる。そして図示
しているような発電線素13Bに誘起される電圧波形は21
にて示した如く波形20とは逆位相となっている。ここで
発電線素13Aと13Bがパターン基板の中心となす角度即ち
30゜は電気角ではπに相当するので式で表すと波形20は
sinθであり波形21はsin(θ−π)となる。
ここで発電線素13Aと13Bを第3図のように直列に接続
するとその端部14a,14b間の電圧は発電線素13Aの誘起電
圧から発電線素13Bの誘起電圧を減算した値となりつま
り22で示したように20で示した電圧波形と同位相で振幅
が2倍の波形となる。この22で示した電圧波形の式はsi
nθ−sin(θ−π)=2sinθである。
また前記仮想線のうちで特定されしかも互いに近付く
方向へ移動した位置に形成された発電線素13E,13Fに誘
起される電圧の波形は前記したように第6図中の23と24
で示したものとなる。そしてこの発電線素13Eは仮想線1
3eより反時計方向へ7.5゜移動した位置であるのでその
誘起電圧波形は(7.5゜/30゜)即ち電気角で(π/4)だ
け遅れた波形となる。また同様に発電線素13Fは電気角
で(π/4)だけ進んだ波形となる。即ち23で示した電圧
波形の式はsin(θ−π/4)となり、24で示した電圧波
形の式はsin(θ−3π/4)となる。そして端部14eと14
fの間の電圧波形は、 sin(θ−π/4)−sin(θ−3π/4) 即ち となり、その他の対の発電線素間の電圧波形と同位相と
なる。
従って周波数発電機の出力端14h,14i間には各対の発
電線素間の電圧の振幅を加算した振幅値の信号が得られ
る。
以上のように本実施例によれば一対の発電線素間の距
離を、その発電線素の仮想線間の中心線15bと発電線素1
3Eの間隔及び中心線15bと発電線素13Fの間隔を等しく保
ったまま、仮想線13eと13fの間隔の1/2にしたことによ
り、発電線素13Dと13Eの間及び13Fと13Gの間が広くなる
ため、当部分へのホール素子やチップ部品の実装が容易
となる。また発電線素対13E,13Fにも他の対と同位相で の振幅を有する電圧が発生するため出力端14h,14i間の
発生する電圧は、 となり、また仮想線上に発電線素を全て配置した時に同
出力端に発生する電圧は2sinθ×6=12sinθであり、
本実施例のように発電線素を配置したことによる出力の
低下は となり、低下率としては すなわち、4.9%と以上に小さく抑えることができ
る。
なお、本実施例では発電線素に誘起される電圧波形は
正弦波としたが、擬似的な正弦波や台形波であっても特
定された対の発電線素間に発生する電圧はその他の対の
発電線素間に発生する電圧と同位相となり、本実施例と
同様の結果となる。
また、本実施例では特定された発電線素の長さはその
他の発電線素の長さと同じにして説明をすすめて来た
が、部品の配置やパターンの配置を容易にする等の目的
で、他の発電線素の長さに比較して短かくすることもで
きるが、その際にはその特定の対をなす発電線素の長さ
はほぼ等しくなければならない。
発明の効果 本発明は、パターン基板の中心より放射状に且つ等間
隔に仮想線を設け、隣あった仮想線同志で対を形成しそ
の対の内の幾つかを特定しその特定された対の2つの仮
想線を互に近付く方向へあるいは互いに離れる方向へほ
ぼ同じ距離だけ移動させた位置及び特定されなかった対
の仮想線の位置に発電線素を形成し、発電線素を直列に
接続したことにより、特定された対の2つの仮想線に対
応した発電線素間の内側あるいは外側の領域が広くなる
ため、当部分へのホール素子等の実装が容易となる。ま
た、特定された対の2つの仮想線に対応した発電線素間
に得られる電圧波形は、特定されていない対の仮想線上
に設けられた発電線素間に得られる電圧波形と同位相に
なるため出力電圧の低下も非常に小さく抑えることがで
き実用上大変有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の周波数発電機を用いたブラ
シレスモータの断面図、第2図は同実施例におけるロー
タ部の斜視図、第3図はパターン基板の周波数発電機部
分の平面図、第4図はパターン基板の平面図、第5図は
発電線素13A及び13Bに生じる誘起電圧波形図、第6図は
発電線素13E及び13Fに生じる誘起電圧波形図、第7図は
従来の周波数発電機の概略断面図であり、第8図は従来
の周波数発電機の要部の分解斜視図、第9図,第10図は
従来のパターン基板の周波数発電機部分の平面図であ
る。 1……樹脂マグネット、2……ロータヨーク、 3……駆動用コイル、4……ステータコア、 5……パターン基板、6……ホール素子、 7……ステータフレーム、8……軸受、 9……回転軸、10……成型樹脂、 11……ロータボス、 13A〜13L……発電線素、 13a〜13l……仮想線

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2p極(pは自然数)に着磁されたマグネッ
    トを有するロータと、前記マグネットに対向して配置さ
    れ2np(nは奇数)個の発電線素を有するパターン基板
    を備え、前記パターン基板の前記マグネットとの対向面
    には、パターン基板の中心より放射状に且つ等間隔に2n
    p個の仮想線を設け、前記2np個の仮想線のうち互いに隣
    あった仮想線同志でnp個の対を形成し、前記np個の対の
    仮想線の内の多くともnp−1個の対を特定し前記特定さ
    れた対の仮想線を互に近付く方向へ或は互いに離れる方
    向へほぼ同じ中心角度だけ移動させた位置及び特定され
    なかった対の仮想線の位置に2np個の発電線素を形成
    し、前記2np個の発電線素を直列に接続してなることを
    特徴とする周波数発電機。
  2. 【請求項2】2p極(pは自然数)に着磁されたマグネッ
    トを有するロータと、前記マグネットに対向して配置さ
    れしかも駆動コイルを有するステータと、前記マグネッ
    トに対向して配置され2np(nは奇数)個の発電線素を
    有するパターン基板を備え、前記パターン基板の前記マ
    グネットとの対向面には、パターン基板の中心より放射
    状に且つ等間隔に2np個の仮想線を設け、前記2np個の仮
    想線のうち互いに隣あった仮想線同志でnp個の対を形成
    し、前記np個の対の仮想線の内の多くともnp−1個の対
    を特定し前記特定された対の仮想線を互に近付く方向へ
    ほぼ同じ中心角度だけ移動させた位置及び特定されなか
    った対の仮想線の位置に2np個の発電線素を形成し、前
    記2np個の発電線素を直列に接続してなることを特徴と
    するブラシレスモータ。
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JPS60176457A (ja) * 1984-02-23 1985-09-10 Shikoo Giken:Kk 周波数発電機を有するブラシレスモ−タ

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