JP2950907B2 - 電子整流子電動機 - Google Patents

電子整流子電動機

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JP2950907B2 JP2110722A JP11072290A JP2950907B2 JP 2950907 B2 JP2950907 B2 JP 2950907B2 JP 2110722 A JP2110722 A JP 2110722A JP 11072290 A JP11072290 A JP 11072290A JP 2950907 B2 JP2950907 B2 JP 2950907B2
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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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、電子制御装置によって交互に励磁される2
つの固定子巻線を有する固定子と、固定子巻線の制御接
続端子を橋絡し、かつ転流過程の期間に前記2つの固定
子巻線のアンペアターンを制御する少なくとも1つのコ
ンデンサと、磁化された領域を有する回転子と、回転子
の磁化された領域の位置を検出するために前記固定子に
設けられたセンサ素子と、センサ信号に依存して前記固
定子巻線を励磁するための電子制御装置とを具備した電
子整流子電動機に関する。このような電子整流子電動機
はブラシレス直流電動機またはエレクトロコミュテータ
電動機とも称される。
従来の技術 この形式の電動機は、数多くの形態において公知であ
り、例えば電子整流子装置の種々の形態も公知である。
このような電動機において、電子整流子装置を通る磁束
を動作巻線に切り換える際に転流雑音が生じるという問
題がある。このことを防止するために、個別に構成され
た制御装置において転流フェーズ期間に制御トランジス
タを直線領域に制御して、比較的平坦な電流側縁が得ら
れるようにすることが既に提案されている。これにより
確かに転流雑音が回避されるが、回路に高いコストをか
けなければならない。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、上述の欠点が回避された、簡単でコ
ンパクトな電子整流子電動機を構成することである。
課題を解決するための手段 この課題は、2つの固定子巻線が、一組の、両側面が
押し潰されたような形のコイルを形成し、その際、押し
潰されたような形によって生じた空間は、センサ素子お
よび/または電子制御装置および/またはコンデンサを
収容するために用いられ、コイル、センサ素子、電子制
御装置およびコンデンサは基板上に配設されており、基
板は固定子基本部材に、回転子がある方の側において固
定されている構成により解決される。
本発明の電子整流子電動機では、トランジスタを純然
たるスイッチングトランジスタとして形成することがで
き、その結果例えばディジタル高出力ICを使用すること
ができ、また固定子巻線の制御端子間の簡単なコンデン
サによって転流雑音を弱めるか、または抑圧することが
できる。このことはコンデンサまたは別の回路素子によ
って2つの巻線電流の時間的なオーバーラップが生じる
ようにすることから実現され、これにより転流時点にお
いてコイルに発生する力が補償されるので、コイルにお
ける力の交番が比較的長い時間にわたって持続する。交
番する力の比較的緩慢な変化によりきわめて僅かな雑音
しか生じない。
本発明の利点として挙げられるのは、転流雑音の低減
または抑圧を電子制御装置を操作することなしに簡単な
コンデンサによって実現できることである。これにより
市販の素子、例えば市販のホールICを使用することがで
き、構成が簡単であることのほか、コストの面で有利な
解決手段が得られる。
さらに本発明によれば、構造がきわめてコンパクトに
なり、また製造時や組立時のコストが低減される利点が
得られる。
その他の請求項に記載の構成によって請求項1に記載
の電動機の有利な実施例および改良が可能である。
固定子巻線をバイファイラコイルとして形成すると、
電磁結合が改良されかつ構造はコンパクトになりしかも
製造および組立てコストは低減される。
センサ素子は有利には、ホールセンサとして形成され
ており、その際このホールセンサは電子制御装置と共に
有利にも集積モジュールにまとめられる。この形式の、
例えばデジタルに実現された高出力ホールICは、コスト
の余りかからないコンパクトな部品として市販されてい
る。
センサ素子、電子制御装置およびコンデンサを1つの
基板上に配置し、この基板を固定子基本部材に回転子が
ある方の側において固定すれば、上記構成を一層簡単に
しかつ改良することができる。固定子巻線がこの基板上
に付加的に配設されている場合殊に、電動機の電気・電
子部品全体を基板上に予め組立てることができかつ固定
子基本部材上に完成した部品として装着することができ
る。またこれにより組立ては一層簡単になる。
基板は有利には穴あき円板形に形成されておりかつ組
立てられた状態において回転子用の軸および/または支
承部材を把持し、その結果基板は、固定子基本部材に確
実に固定することができる。
固定子基本部材を合成樹脂から形成することによっ
て、製造を付加的に低廉化することができ、その際磁束
に対する軟鉄部品材、殊に軟鉄円板が固定子基本部材中
にはめ込まれ、更に有利には同じくはめ込まれた基板に
より軟鉄部材は固定されかつ閉鎖される。
実施例 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に
説明する。
第1図ないし第3図に図示の電子整流子電動機(ま
た、ブラシレス直流電動機またはエレクトロコンミュテ
ータ電動機)において、回転子10が軸11を用いて固定子
12に回転可能に支承されている。
回転子は、円形の、偏平なディスク13から成ってい
る。このディスクは、一方の面において(図では上側)
8つの垂直方向に配向された送風翼15に対する保持部材
14を支持し、反対側の面において磁化可能な材料から成
るリングディスク16を支持している。このディスクは、
交番する磁極を有する4つのセクタ領域が形成されるよ
うに固定磁化されている。これは例えば、焼結磁石とす
ることができる。軸11はディスク13および保持部材14内
に固着されている。
固定子12は実質的に、合成樹脂から成るほぼ円板形の
基本部材17から成っている。この基本部材の中央領域
に、軸11を回転可能に支承する軸受19に対する管状の受
容部18が隆起している。この受容部18は固定子基本部材
17と一体成形されている。リングディスク形の基板20
は、実質的に受容部18の外径に相応する直径を有する中
央孔を有しているので、基板20は、固定子基本部材17に
半径方向に固定して装着することができる。固定子基本
部材17の相応の凹部により、基板20は固定子基本部材17
中に、固定子基本部材17の上面および基板20の上面が1
平面内にあるように、はめ込まれている。この固定は最
も簡単な場合には、接着または締め付けによって行うこ
とができるが、勿論別の公知の固定方法でもよい。受容
部18を取り囲む、基板20の方向に開いている、リング溝
形の通路は、電動機における磁束を保証するためのリン
グ形の軟鉄板21を収容するために用いられる。この軟鉄
板21は基板20によって固定子基本部材17に固定される。
基板20に、2つの固定子巻線を形成するバイファイラ
コイル22が配設されている。このコイル22は、一方の方
向における直径が実質的に基板20の直径に相当し、一方
それに対して垂直な方向における直径が著しく小さく、
その結果その内径が受容部18にまで達するように、両側
面が押し潰されたような形になっている。この押し潰し
た形によってコイル22の外側に、コイル22の両側におい
て基板20上に自由空間が形成され、その際一方の側にコ
ンデンサ23および高出力ホールIC24が基板20上に配設さ
れている。接続線は簡単に示すために図示されていない
が、第4図に図示の回路図から明らかである。
第4図において3つの素子、すなわちコイル22、コン
デンサ23および高出力ホールIC24間の接続線が回路図に
基づいて示されている。
デジタル高出力ホールIC24は例えば、モジュールUGS3
275Kとして市販されているので、以下に簡単に説明す
る:給電電圧源のプラスおよびマイナス極に接続されて
いる電圧調整器25はその他の素子、すなわちホール素子
26、増幅器27、例えばシュミットトリガとして形成され
ているしきい値段28、インバータ29、並びに2つのスイ
ッチングトランジスタ30,31に給電する。磁化されてい
るシリンダディスク16の磁気的に作用する領域中に配置
されたホール素子26は、このリングデイスク16の回転の
際に交番する磁化を検出し、その際相応して発生する信
号が増幅器27において増幅されかつしきい値段28に供給
される。2つのスイッチングトランジスタ30,31のベー
スはそれぞれ一方がインバータ29を介してしきい値段28
の出力側に接続されており、他方が直接しきい値段28の
出力側に接続されており、その結果2つのトランジスタ
30,31はその都度反対の切換状態を有しており、すなわ
ちその都度一方のトランジスタが遮断されており、他方
のトランジスタが導通状態にある。回転するリングディ
スク26の磁化の変化の都度、2つのスイッチングトラン
ジスタ30,31はその都度反対の切換状態に切り換えられ
る。
2つのスイッチングトランジスタ30,31のエミッタは
給電電圧のマイナス極に接続されている一方、コレクタ
はそれぞれバイファイラコイル22の2つの巻線32,33の
1つを介して給電電圧のブラス極に接続されている。こ
のため、スイッチングトランジスタ30,31の交互に生じ
る切換状態によって2つの巻線32,33が交互に励磁され
る。これらの巻線は相互に磁気的に反対方向に切り換え
られるので(2つの点によって示されている)、スイッ
チングトランジスタ30,31の切換状態変化の都度磁界の
方向が変化するので、電動機が駆動される。
バイファイラコイル構造に基づいて、2つの巻線電流
の交互に生じる整流によって、転流雑音が生ずる可能性
がある交番力が発生する。スイッチングトランジスタ3
0,31の2つのコレクタ、従ってコイル22の接続端子を橋
絡するコンデンサ23によって、2つの巻線電流の時間的
な重なりが実現され、これにより転流時点においてコイ
ルに発生する力が補償されかつコイルにおける力の交番
が比較的長い時点にわたって延在する。交番力の比較的
緩慢な変化によって転流雑音が弱められるかないし抑圧
され、その際同時に申し分ない障害防止が実現される。
図示の実施例の変形例において、バイフィアラに巻回
されたコイルに代わって2つの別個のコイルを使用する
ことも勿論できる。巻数は例えば1000とすることができ
る。
ホール素子ないし高出力ホールICに代わって、磁界に
感応する別の素子または回転子10の位置を検出しかつ固
定子巻線を相応の方法で制御する、殊にデジタル制御す
るのに適している素子を使用することも勿論できる。
コンデンサに代わって、転流過程の期間に2つの固定
子巻線に一緒に電流を流すようにする別の回路素子また
は回路素子を使用することも基本的には可能であり、そ
の際力の作用は短時間補償される。このために例えば相
応に制御される半導体スイッチを用いることができる。
発明の効果 本発明の電子整流子電動機は、トランジスタとして純
然たるスイッチングトランジスタを使用することができ
るので、例えばデジタル高出力ICを使用することがで
き、例えば簡単なコンデンサを固定子巻線の制御接続端
子の間に設けることで転流雑音を弱めるかないし抑圧す
ることができるという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電子整流電動機の実施例を略示する
縦断面図であり、第2図は、基板を備えた固定子基本部
材を回転子を取り外した状態で見た平面図であり、第3
図は、回転子の平面図であり、第4図は、個々の素子の
電気的な接続を説明するための回路図である。 10……回転子、11……軸、12……固定子、13……ディス
ク、14……保持部材、15……送風翼、16……リングディ
スク、17……基本部材、18……受容部、19……軸受、20
……基板、21……軟鉄部材、22……コイル、23……コン
デンサ、24……高出力ホールIC、25……電圧調整器、26
……ホール素子、30,31……スイッチングトランジス
タ、32,33……固定子巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフ・ベルナウアー ドイツ連邦共和国フンツバツハ・フイー レーガー1 (56)参考文献 特開 昭55−157945(JP,A) 実開 昭62−145480(JP,U) 実開 昭55−125098(JP,U) 実開 昭63−194574(JP,U) 実開 昭63−97374(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 21/00,29/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子制御装置によって交互に励磁される2
    つの固定子巻線を有する固定子と、固定子巻線の制御接
    続端子を橋絡し、かつ転流過程の期間に前記2つの固定
    子巻線のアンペアターンを制御する少なくとも1つのコ
    ンデンサと、磁化された領域を有する回転子と、回転子
    の磁化された領域の位置を検出するために前記固定子に
    設けられたセンサ素子と、センサ信号に依存して前記固
    定子巻線を励磁するための電子制御装置とを具備した電
    子整流子電動機において、 2つの固定子巻線(32、33)が、一組の、両側面が押し
    潰されたような形のコイル(22)を形成し、 その際、押し潰されたような形によって生じた空間は、
    センサ素子(26)および/または電子制御装置(27〜3
    1)および/またはコンデンサ(23)を収容するために
    用いられ、 コイル(22)、センサ素子(26)、電子制御装置(27〜
    31)およびコンデンサ(23)は基板(20)上に配設され
    ており、 該基板は固定子基本部材(17)に、回転子(10)がある
    方の側において固定されている ことを特徴とする電子整流子電動機。
  2. 【請求項2】固定子巻線(32、33)はバイファイラコイ
    ル(22)として形成されている、請求項1記載の電子整
    流子電動機。
  3. 【請求項3】回転子(10)は磁化可能な材料から成るデ
    ィスク(16)を有し、該ディスクは交互に磁化された4
    つの領域から成っている、請求項1または2記載の電子
    整流子電動機。
  4. 【請求項4】センサ素子(26)はホールセンサとして形
    成されている、請求項1から3までのいずれか1項記載
    の電子整流子電動機。
  5. 【請求項5】ホールセンサ(26)は電子制御装置(27〜
    31)と共に集積モジュール(24)として形成されてい
    る、請求項4記載の電子整流子電動機。
  6. 【請求項6】集積モジュール(24)はデジタル高出力ホ
    ールICとして形成されている、請求項5記載の電子整流
    子電動機。
  7. 【請求項7】基板(20)は穴あきディスクの形に形成さ
    れておりかつ組み立てられた状態において回転子(10)
    用の軸(11)および/または支承部材(19)を把持す
    る、請求項1から6までのいずれか1項記載の電子整流
    子電動機。
  8. 【請求項8】基板(20)および固定子基本部材(17)
    は、磁束に対する軟鉄部材(21)、例えば軟鉄円板を含
    んでいる、請求項1から7までのいずれか1項記載の電
    子整流子電動機。
  9. 【請求項9】固定子基本部材(17)は合成樹脂から成
    る、請求項1から8までのいずれか1項記載の電子整流
    子電動機。
  10. 【請求項10】基板(20)は固定子基本部材(17)には
    め込まれている、請求項1から9までのいずれか1項記
    載の電子整流子電動機。
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