JP3171293B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

ブラシレスモータ

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JP3171293B2
JP3171293B2 JP8211594A JP8211594A JP3171293B2 JP 3171293 B2 JP3171293 B2 JP 3171293B2 JP 8211594 A JP8211594 A JP 8211594A JP 8211594 A JP8211594 A JP 8211594A JP 3171293 B2 JP3171293 B2 JP 3171293B2
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憲治 成田
孝史 鈴木
浩之 奥寺
裕司 河合
幸司 森
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、ブラシレスモータは、図6に示す
ように、回転子の円周方向に沿って着磁した複数の極を
有する永久磁石1を外周に備えた回転子鉄心2に対向
し、固定子鉄心4に巻装した巻線5に正逆両方向の電流
を流し、回転力を得るように構成されていた。このた
め、固定子鉄心に交番磁束が通り鉄損が発生して効率が
低下するという欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の問題点に鑑みなされたもので、固定子鉄心に交番
磁束を発生させないようにし、鉄損を小さくすることに
より、効率の良好なブラシレスモータを提供することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、永久磁石により磁化する回転子と、固定子鉄心に複
数の巻線を巻装して磁極を設けた固定子と、回転子位置
検出用のマグネット及び位置センサを備えたブラシレス
モータにおいて、軸方向と直角に前記固定子と前記回転
子を2対設け、前記回転子は、直径の異なる半円状の2
つの鉄心を中心を合わせて接合した形状とし、軸方向に
着磁した永久磁石を挟んで、互いに軸周りに180度ず
らして配置し、共通の回転軸に嵌合させ、互いに極性の
異なる単極の磁極に磁化する一方、前記固定子は、強磁
性体からなり、互いに極性の異なる2対の単極の固定子
とし、各々複数個の磁極を形成し、前記回転子位置検出
用のマグネットを一方の回転子の一側に設け、且つ複数
の位置センサを前記マグネットと平行となるように一側
のエンドブラケットの所定位置から等間隔に設け、前記
各々の位置センサに対応した固定子の磁極の巻線に、前
記センサの信号により、同センサの位置から次のセンサ
の位置までマグネットが回転する間、直流電流を通電
し、順次回転方向に沿って通電する巻線を切換えてなる
ことを特徴とする。更に、前記固定子に設けた巻線の中
で、複数個の隣接した巻線の駆動電流を同時に通電して
なることを特徴とする。一方、前記2つの固定子の各々
の磁極を組み合わせ、異なる極性の巻線の端子を互いに
接続し、その2つの端子の間の駆動電流を並列に通電し
制御して互いに異なる極性としてなることを特徴とす
る。あるいは、前記2つの固定子の各々の磁極を組み合
わせ、異なる極性の巻線の端子の一組を接続し、他の2
つの端子の間の駆動電流を直列に通電し制御して互いに
異なる極性としてなることを特徴とする。
【0005】
【作用】上記の構成によれば、軸方向と直角に前記固定
子と前記回転子を2対設け、前記回転子は、直径の異な
る半円状の2つの鉄心を中心を合わせて接合した形状と
し、軸方向に着磁した永久磁石を挟んで、互いに軸周り
に180度ずらして配置し、共通の回転軸に嵌合させ、
互いに極性の異なる単極の磁極に磁化する一方、前記固
定子は、強磁性体からなり、互いに極性の異なる2対の
単極の固定子とし、各々複数個の磁極を形成し、前記回
転子位置検出用のマグネットを一方の回転子の一側に設
け、且つ複数の位置センサを前記マグネットと平行とな
るように一側のエンドブラケットの所定位置から等間隔
に設け、前記各々の位置センサに対応した固定子の磁極
の巻線に、前記位置センサの信号により、同センサの位
置から次のセンサの位置までマグネットが回転する間、
直流電流を通電し、順次回転方向に沿って通電する巻線
を切換えてなるようにし、更に、前記固定子に設けた巻
線の中で、複数個の隣接した巻線の駆動電流を同時に通
電してなるようにする一方、前記2つの固定子の各々の
磁極を組み合わせ、異なる極性の巻線の端子を互いに接
続し、その2つの端子の間の駆動電流を並列に通電し制
御して互いに異なる極性としてなるか、あるいは、前記
2つの固定子の各々の磁極を組み合わせ、異なる極性の
巻線の端子の一組を接続し、他の2つの端子の間の駆動
電流を直列に通電し制御して互いに異なる極性としてな
るようにしたので、前記2つの回転子鉄心は、リラクタ
ンスが不平衡であるため極性が異なり、各々単極の磁極
を形成する。一方、この2つの各々の回転子に対向させ
て、複数個の固定子磁極を配し、ユニポーラとなるよう
に巻線を施しているので、直流分の磁束だけで交番磁束
はほとんど発生しないようにしている。
【0006】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。ここで、従来と同じ部品についての図面上の
符号は同一とする。図1は、本発明によるブラシレスモ
ータの一実施例を示す平面図である。また、図2は、図
1におけるAA’断面図である。この実施例では、6極
のブラシレスモータとし、回転軸と直角方向に回転子と
固定子を2対配置し、2つの円筒面にエアギャップ14
を形成している。まず、強磁性体からなる回転子鉄心A
2と回転子鉄心B3は、永久磁石1を間に挟み共通の非
磁性体の回転軸13嵌合し結合される。また、回転子
鉄心は、図3に示されるように、前記回転子鉄心を固定
子の内径とエアギャップを形成する直径の略半円とそれ
より小さい直径の略半円とを中心を合わせ断面で接合し
た形状とし、回転子鉄心Aと回転子鉄心Bは、互いに軸
回りに180度ずらして配置する。ここで、永久磁石は
軸方向に着磁されているため、前記の2個の極性の異な
る回転子を形成する。一方、強磁性体からなる固定子鉄
心A4とB6を非磁性体のフレーム8により結合し、前
記固定子鉄心A4の歯部にそれぞれ巻線5a,5b,5
c,・・・,5fを巻装し単極を形成する。同様に、固
定子鉄心B6の歯部にそれぞれ巻線7a,7b,7c,
・・・,7fを巻装し単極を形成する。ここで、巻線5
aと7a,5bと7bのように各々の単極を組み合わせ
て極性を逆にして並列または直列に接続する。更に、回
転子位置センサ用のマグネット15を片方の回転子の一
側の所定位置に1個備え、且つ位置センサ16例えばホ
ールICを前記マグネットと平行となるように片方のエ
ンドブラケットBの所定位置から放射状に等間隔に複数
設ける。図1の実施例では16a,16b,16c,・
・・,16fの6個の位置センサ、例えばホールICを
設けている。この複数個の位置センサにより、前記回転
子の一側に設けたマグネットの磁束を検出し、その位置
から回転子の角度位置を割り出す。上記のようにして形
成された回転子の両側を軸受A9と同B11で軸支し、
同軸受をエンドブラケットA10と同B12で保持し本
発明の一実施例による6極の概略のブラシレスモータが
形成される。
【0007】次に、前記固定子巻線に駆動電流を通電す
る方法について説明する。本発明による一実施例のブラ
シレスモータの固定子巻線は各々の単極を組み合わせて
極性を逆にして並列または直列に接続されている。図4
は、各単極の巻線に駆動電流を通電する制御回路として
6個のトランジスタを用いた例である。Ta,Tb,T
c,・・・ ,Tfの各トランジスタにより、直流電源
Eから固定子巻線の5a,5b,5c,・・・ ,5f
の6個の単極の駆動電流を通電する制御を前記6個の位
置センサの信号により行う。その巻線の直前の回転位置
に設けた前記回転子の位置センサがマグネットの磁束を
検出すると、その信号により前記単極の巻線に通電す
る。例えば、位置センサの16aが磁束を検出すると、
その時点で現在の角度位置の次に来る単極の巻線は5a
となり、同巻線5aに駆動電流が流れるように、前記ト
ランジスタTaがONとなる。更に、順次回転方向に沿
って通電するトランジスタを切り換えて巻線の駆動電流
を制御し最初の巻線に戻る。この制御を繰り返すことに
より、本発明のブラシレスモータは回転する。なお、前
記トランジスタTaがONとなる場合に、回転方向に隣
接したトランジスタを複数個同時にONとしてもよい。
は、3個のトランジスタを同時に順次ONとし巻線
の駆動電流を制御する場合のタイミングチャートを示
す。また、この実施例では、6極のブラシレスモータと
したが、極数を6極に限定するものではない。
【0008】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、軸方
向と直角に前記固定子と前記回転子を2対設け、前記回
転子は、直径の異なる半円状の2つの鉄心を中心を合わ
せて接合した形状とし、軸方向に着磁した永久磁石を挟
んで、互いに軸周りに180度ずらして配置し、共通の
回転軸に嵌合させ、互いに極性の異なる単極の磁極に磁
化する一方、前記固定子は、強磁性体からなり、互いに
極性の異なる2対の単極の固定子とし、各々複数個の磁
極を形成し、前記回転子位置検出用のマグネットを一方
の回転子の一側に設け、且つ複数の位置センサを前記マ
グネットと平行となるように一側のエンドブラケットの
所定位置から放射状に等間隔に設け、前記各々のセンサ
の位置に対応した固定子の磁極の巻線に、前記位置セン
サの信号により、同センサの位置から次のセンサの位置
までマグネットが回転する間、直流電流を通電し、順次
回転方向に沿って通電する巻線を切換えてなるように
し、更に、前記固定子に設けた巻線の中で、複数個の隣
接した巻線の駆動電流を同時に通電してなるようにする
一方、前記2つの固定子の各々の磁極を組み合わせ、異
なる極性の巻線の端子を互いに接続し、その2つの端子
の間の駆動電流を並列に通電し制御して互いに異なる極
性としてなるか、あるいは、前記2つの固定子の各々の
磁極を組み合わせ、異なる極性の巻線の端子の一組を接
続し、他の2つの端子の間の駆動電流を直列に通電し制
御して互いに異なる極性としてなるようにしたので、交
番磁界を大幅に低減させ、鉄損が大幅に減少し効率の良
好な性能の優れた電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による固定子に回転子を装着した状態を
示す一実施例の平面図である。
【図2】本発明によるブラシレスモータの固定子に回転
子を装着した状態を示す一実施例の図1におけるAA’
断面図である。
【図3】図2における回転子の磁石と回転子鉄心の分解
図である。
【図4】巻線の駆動電流を制御する回路を示す回路図で
ある。
【図5】図4の駆動電流を制御するタイミングチャート
を示す説明図である。
【図6】従来のブラシレスモータの断面図である。
【符号の説明】
1 永久磁石 2 回転子鉄心A 3 回転子鉄心B 4 固定子鉄心A 5 巻線A 5a 巻線Aのa 5b 巻線Aのb 5c 巻線Aのc 5d 巻線Aのd 5e 巻線Aのe 5f 巻線Aのf 6 固定子鉄心B 7 巻線B 7a 巻線Bのa 7b 巻線Bのb 7c 巻線Bのc 7d 巻線Bのd 7e 巻線Bのe 7f 巻線Bのf 8 フレーム 9 軸受A 10 エンドブラケットA 11 軸受B 12 エンドブラケットB 13 回転軸 14 エアギャップ 15 位置検出用のマグネット 16 位置センサ 16a 位置センサa 16b 位置センサb 16c 位置センサc 16d 位置センサd 16e 位置センサe 16f 位置センサf E 直流電源 Ta トランジスタa Tb トランジスタb Tc トランジスタc Td トランジスタd Te トランジスタe Tf トランジスタf
フロントページの続き (72)発明者 森 幸司 川崎市高津区末長1116番地 株式会社富 士通ゼネラル内 (72)発明者 相馬 裕治 川崎市高津区末長1116番地 株式会社富 士通ゼネラル内 審査官 堀川 一郎 (56)参考文献 特開 昭55−166474(JP,A) 特開 昭53−46610(JP,A) 特開 平1−270759(JP,A) 特開 昭55−8201(JP,A) 特開 平2−114842(JP,A) 実開 昭59−18564(JP,U) 特公 昭42−10658(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 29/00 H02K 21/20 H02K 29/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】永久磁石により磁化される回転子と固定子
    鉄心に複数の巻線を巻装して磁極を設けた固定子と、回
    転子位置検出用のマグネット及び位置センサを備えたブ
    ラシレスモータにおいて、軸方向と直角に前記固定子と
    前記回転子を2対設け、前記回転子は、直径の異なる半
    円状の2つの鉄心を中心を合わせて接合した形状とし、
    軸方向に着磁した永久磁石を挟んで、互いに軸周りに1
    80度ずらして配置し、共通の回転軸に嵌合させ、互い
    に極性の異なる単極の磁極に磁化する一方、前記固定子
    は、強磁性体からなり、互いに極性の異なる2対の単極
    の固定子とし、各々複数個の磁極を形成し、前記回転子
    位置検出用のマグネットを一方の回転子の一側に設け、
    且つ複数の位置センサを前記マグネットと平行となるよ
    うに一側のエンドブラケットの所定位置から等間隔に設
    け、前記各々の位置センサに対応した固定子の磁極の巻
    線に、前記位置センサの信号により、同センサの位置か
    ら次のセンサの位置までマグネットが回転する間、直流
    電流を通電し、順次回転方向に沿って通電する巻線を切
    換えてなることを特徴とするブラシレスモータ。
  2. 【請求項2】前記固定子に設けた巻線の中で、複数個の
    隣接した巻線の駆動電流を同時に通電してなることを特
    徴とする請求項1記載のブラシレスモータ。
  3. 【請求項3】前記2つの固定子の各々の磁極を組み合わ
    せ、異なる極性の巻線の端子を互いに接続し、その2つ
    の端子の間の駆動電流を並列に通電し制御して互いに異
    なる極性としてなることを特徴とする請求項1記載のブ
    ラシレスモータ。
  4. 【請求項4】前記2つの固定子の各々の磁極を組み合わ
    せ、異なる極性の巻線の端子の一組を接続し、他の2つ
    の端子の間の駆動電流を直列に通電し制御して互いに異
    なる極性としてなることを特徴とする請求項1記載のブ
    ラシレスモータ。
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KR100432954B1 (ko) * 2002-06-26 2004-05-28 주식회사 아모텍 레이디얼 코어타입 더블 로터 방식의 비엘디씨 모터
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