JP5266746B2 - Brushless motor, device, and robot - Google Patents

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Abstract

The invention provides a brushless motor for rotating driven parts under the condition that a certer axis is not rotated. The brushless motor includes a stator (10) having a electromagnetic coil (12) and a position sensor (40); an axis (64) fixed to the stator (10); and a rotor (30) having a permanent magnet (32). The rotor (30) rotates around the axis (64). The rotor (30) is linked to a driven member (70, 71) that is driven by the brushless motor.

Description

本発明は、永久磁石と電磁コイルとを利用したブラシレスモータに関するものである。   The present invention relates to a brushless motor using a permanent magnet and an electromagnetic coil.

永久磁石と電磁コイルとを利用したブラシレスモータとしては、例えば下記の特許文献1に記載されたブラシレスモータが知られている。   As a brushless motor using a permanent magnet and an electromagnetic coil, for example, a brushless motor described in Patent Document 1 below is known.

特開2001−298982号公報JP 2001-298882 A

従来の電動モータでは、固定子の中で回転子が回転し、回転子と回転軸とを固定することによって、回転子の回転運動を回転軸に伝えていた。そして、歯車等の伝達手段を用いたり、あるいは回転軸に直接車輪等を接続することによって、回転軸の回転運動を車輪等の被駆動部材に伝えていた。しかし、この構成では、回転軸のねじれの発生等により、回転子の回転運動が車輪等の被駆動部材に伝達されるまでに遅延が発生するといった問題や、大きな回転力を伝達するためには回転軸に大きなねじれ強度が必要になるという問題があった。なおこのような問題は、モータに限らず、発電機にも共通する問題であった。   In the conventional electric motor, the rotor rotates in the stator, and the rotation of the rotor is transmitted to the rotation shaft by fixing the rotor and the rotation shaft. Then, by using a transmission means such as a gear, or by directly connecting a wheel or the like to the rotation shaft, the rotational motion of the rotation shaft is transmitted to a driven member such as a wheel. However, in this configuration, there is a problem that a delay occurs until the rotational motion of the rotor is transmitted to a driven member such as a wheel due to the occurrence of twisting of the rotating shaft, etc. There was a problem that a large torsional strength was required for the rotating shaft. Such a problem is not limited to the motor, but is common to generators.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、モータの中心軸を回転させることなく、被駆動部材を回転させることのできる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of rotating a driven member without rotating the central axis of the motor.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態を取ることが可能である。
[形態]
被駆動部材を駆動するブラシレスモータであって、
A相コイル群とB相コイル群と電磁コイルと位置センサとを有するステータと、
前記ステータに固定された軸部と、
永久磁石を有し、前記軸部の周囲を回転するとともに、前記被駆動部材に連結されたロータと、
前記ステータに設けられ、前記ブラシレスモータを駆動する駆動信号を生成する駆動回路ユニットと、
前記軸部の内部の少なくとも一部に設けられ、前記駆動回路ユニットに接続された配線と、
を備え、
前記ロータは、第1のロータと、前記第1のロータに接続され、前記第1のロータに対する相対位置が固定された第2のロータとを有し、
前記第1のロータと前記第2のロータは、前記ステータを挟んでおり、
前記第1のロータは、第1の永久磁石群を有するとともに前記ステータの一方の側に配置され、
前記第2のロータは、第2の永久磁石群を有するとともに前記ステータの他方の側に配置され、
前記ステータは、第1の面と、前記第1の面とは反対側の面である第2の面とを有し、
前記A相コイル群は、前記ステータの前記第1の面に配置されているが、前記第2の面には配置されておらず、
前記B相コイル群は、前記ステータの前記第2の面に配置されているが、前記第1の面には配置されておらず、
前記A相コイル群と前記B相コイル群は、電気角でπ/2だけずれて配置されており、
前記A相及びB相コイル群は、磁性体のコアを有しておらず、
前記第1の永久磁石群に含まれる永久磁石の数は、前記A相コイル群に含まれる電磁コイルの数と等しく、
前記第2の永久磁石群に含まれる永久磁石の数は、前記B相コイル群に含まれる電磁コイルの数と等しく、
前記第1の永久磁石群に含まれる永久磁石の数は、前記第2の永久磁石群に含まれる永久磁石の数と等しく、
前記第1の永久磁石群に含まれる永久磁石は、それぞれ一定の磁極ピッチで配置されており、隣接する永久磁石同士は逆方向に磁化されており、
前記第2の永久磁石群に含まれる永久磁石は、それぞれ一定の磁極ピッチで配置されており、隣接する永久磁石同士は逆方向に磁化されており、
前記第1及び第2の永久磁石群に含まれる永久磁石は、前記ステータに向かう磁極が互いに異なる極性となるように配置されており、
前記第1及び第2の永久磁石群に含まれる永久磁石のピッチは、前記A相及びB相コイル群に属するコイルのピッチと等しく、
前記第1及び第2の永久磁石群の磁束の方向は、前記ステータに対して垂直であり、
前記A相及びB相コイル群には、前記駆動信号として交流の駆動信号が供給されるる、
ブラシレスモータ。
In order to solve at least a part of the above-described problems, the present invention can take the following forms.
[Form]
A brushless motor for driving a driven member,
A stator having an A phase coil group, a B phase coil group, an electromagnetic coil, and a position sensor;
A shaft portion fixed to the stator;
A rotor having a permanent magnet, rotating around the shaft, and coupled to the driven member;
A drive circuit unit that is provided in the stator and generates a drive signal for driving the brushless motor;
Wiring provided in at least a part of the inside of the shaft portion and connected to the drive circuit unit;
With
The rotor has a first rotor and a second rotor connected to the first rotor and fixed in a relative position with respect to the first rotor;
The first rotor and the second rotor sandwich the stator,
The first rotor has a first permanent magnet group and is disposed on one side of the stator,
The second rotor has a second permanent magnet group and is disposed on the other side of the stator,
The stator has a first surface and a second surface that is a surface opposite to the first surface;
The A-phase coil group is disposed on the first surface of the stator, but is not disposed on the second surface,
The B phase coil group is disposed on the second surface of the stator, but is not disposed on the first surface,
The A phase coil group and the B phase coil group are arranged with an electrical angle shifted by π / 2,
The A phase and B phase coil groups do not have a magnetic core,
The number of permanent magnets included in the first permanent magnet group is equal to the number of electromagnetic coils included in the A-phase coil group,
The number of permanent magnets included in the second permanent magnet group is equal to the number of electromagnetic coils included in the B-phase coil group,
The number of permanent magnets included in the first permanent magnet group is equal to the number of permanent magnets included in the second permanent magnet group;
The permanent magnets included in the first permanent magnet group are each arranged at a constant magnetic pole pitch, and the adjacent permanent magnets are magnetized in opposite directions,
The permanent magnets included in the second permanent magnet group are each arranged at a constant magnetic pole pitch, and the adjacent permanent magnets are magnetized in opposite directions,
The permanent magnets included in the first and second permanent magnet groups are arranged such that the magnetic poles directed to the stator have different polarities,
The pitch of the permanent magnets included in the first and second permanent magnet groups is equal to the pitch of the coils belonging to the A phase and B phase coil groups,
The direction of the magnetic flux of the first and second permanent magnet groups is perpendicular to the stator;
An AC drive signal is supplied to the A phase and B phase coil groups as the drive signal.
Brushless motor.

[形態1]
ブラシレスモータであって、
電磁コイルと位置センサとを有するステータと、
前記ステータに固定された軸部と、
永久磁石を有し、前記軸部の周囲を回転するロータと、
を備え、
前記ロータは、前記ブラシレスモータで駆動される被駆動部材に連結されている、ブラシレスモータ。
[Form 1]
A brushless motor,
A stator having an electromagnetic coil and a position sensor;
A shaft portion fixed to the stator;
A rotor having a permanent magnet and rotating around the shaft portion;
With
The rotor is a brushless motor connected to a driven member driven by the brushless motor.

形態1のブラシレスモータによれば、軸部はステータに固定され、ロータが軸部を中心として回転し、被駆動部材がロータに連結されているので、モータの中心軸を回転させることなく、被駆動部材を回転させることができる。   According to the brushless motor of aspect 1, since the shaft portion is fixed to the stator, the rotor rotates around the shaft portion, and the driven member is connected to the rotor, the driven member is not rotated without rotating the central shaft of the motor. The drive member can be rotated.

[形態2]
形態1記載のブラシレスモータであって、
前記軸部の内部に、前記ブラシレスモータを駆動するための配線が設けられている、ブラシレスモータ。
[Form 2]
A brushless motor according to the first aspect,
A brushless motor, wherein wiring for driving the brushless motor is provided inside the shaft portion.

形態2のブラシレスモータによれば、軸部の内部に配線が設けられているので、配線部分の省スペース化を図ることができる。   According to the brushless motor of aspect 2, since the wiring is provided inside the shaft portion, the space of the wiring portion can be saved.

[形態3]
形態1または2記載のブラシレスモータであって、
前記ロータは、前記ステータを内部に包み込む形状を有し、
前記永久磁石は、前記ロータの内側部分に設けられている、ブラシレスモータ。
[Form 3]
The brushless motor according to the first or second aspect,
The rotor has a shape that wraps the stator inside,
The permanent magnet is a brushless motor provided in an inner portion of the rotor.

形態3のブラシレスモータによれば、外部からの汚れ等に強い密閉構造を実現することができる。   According to the brushless motor of aspect 3, it is possible to realize a sealed structure that is resistant to dirt and the like from the outside.

[形態4]
形態1ないし3のいずれかに記載のブラシレスモータであって、
前記位置センサは、前記ステータと前記ロータの相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力する磁気センサを含む、ブラシレスモータ。
[Form 4]
The brushless motor according to any one of Forms 1 to 3,
The position sensor is a brushless motor including a magnetic sensor that outputs an output signal indicating an analog change according to a relative position between the stator and the rotor.

形態4のブラシレスモータによれば、磁気センサのアナログ的変化を利用して効率良くブラシレスモータを駆動することができる。   According to the brushless motor of aspect 4, it is possible to efficiently drive the brushless motor by utilizing the analog change of the magnetic sensor.

[形態5]
形態4記載のブラシレスモータであって、
前記ステータは、さらに、
前記磁気センサの出力信号のアナログ的変化を利用したPWM制御を実行することによって、前記磁気センサの出力信号のアナログ的変化を模擬した駆動信号を生成するPWM制御回路を含む制御回路を備える、ブラシレスモータ。
[Form 5]
A brushless motor according to mode 4,
The stator further comprises:
A brushless comprising a control circuit including a PWM control circuit that generates a drive signal that simulates an analog change in the output signal of the magnetic sensor by executing PWM control using an analog change in the output signal of the magnetic sensor. motor.

形態5のブラシレスモータによれば、コイルの逆起電力波形に近い形状の駆動信号でブラシレスモータを駆動できるので、効率を向上することが可能である。   According to the brushless motor of aspect 5, since the brushless motor can be driven by a drive signal having a shape close to the counter electromotive force waveform of the coil, the efficiency can be improved.

[形態6]
形態5記載のブラシレスモータであって、
前記制御回路は、さらに、
前記電磁コイルから電力を回生する回生回路を備える、ブラシレスモータ。
[Form 6]
A brushless motor according to the fifth aspect,
The control circuit further includes:
A brushless motor comprising a regenerative circuit for regenerating power from the electromagnetic coil.

形態6のブラシレスモータによれば、回生回路を用いて発電を行うことが可能である。   According to the brushless motor of aspect 6, it is possible to generate power using the regenerative circuit.

[形態7]
形態6記載のブラシレスモータであって、
前記軸部の内部に、前記回生回路からの回生電力を回収するための配線が設けられている、ブラシレスモータ。
[Form 7]
A brushless motor according to the sixth aspect,
A brushless motor, wherein wiring for recovering regenerative power from the regenerative circuit is provided inside the shaft portion.

形態7のブラシレスモータによれば、軸部の内部に配線が設けられているので、配線部分の省スペース化を図ることができる。   According to the brushless motor of aspect 7, since the wiring is provided inside the shaft portion, space saving of the wiring portion can be achieved.

[形態8]
形態5ないし7記載のブラシレスモータであって、
前記電磁コイルと、前記位置センサと、前記制御回路と、のうちの少なくとも一部を樹脂により覆った、ブラシレスモータ。
[Form 8]
A brushless motor according to any one of forms 5 to 7,
A brushless motor in which at least a part of the electromagnetic coil, the position sensor, and the control circuit is covered with resin.

形態8のブラシレスモータによれば、電磁コイル等の腐食を抑制することができる。   According to the brushless motor of aspect 8, corrosion of the electromagnetic coil or the like can be suppressed.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ブラシレスモータ、ブラシレス発電機、それらの制御方法(又は駆動方法)、それらを用いたアクチュエータ、発電装置又は移動体等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms, for example, a brushless motor, a brushless generator, a control method (or drive method) thereof, an actuator using them, a power generator, a moving body, and the like. It can be realized in the form.

次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A.第1実施例のモータ構成と動作の概要:
B.駆動回路ユニットの構成:
C.第1実施例のモータ構成の変形例:
D.第2実施例のモータ構成:
E.第3実施例のモータ構成:
F.変形例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. Overview of motor configuration and operation of the first embodiment:
B. Configuration of drive circuit unit:
C. Modification of the motor configuration of the first embodiment:
D. Motor configuration of the second embodiment:
E. Motor configuration of the third embodiment:
F. Variations:

A.第1実施例のモータ構成と動作の概要:
図1(A)〜(D)は、本発明の第1実施例としてのブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体は、軸部64と、ステータ部10と、ロータ部30とを備えている。ステータ部10およびロータ部30は、略円盤状の形状を有している。軸部64は、軸固定部64aによって車両等の移動体のサスペンション1に取り付けられており、軸部64自身が回転しないように固定されている。ロータ部30は、上部ロータ部30Uと、下部ロータ部30Lと、を備えている。図1(B)は、上部ロータ部30Uの水平断面図である。上部ロータ部30Uは、上部回転ケーシング部31Uと、軸受け部65Uと、それぞれ略扇状の4つの永久磁石32Uとを有しており、軸受け部65Uを介して軸部64を中心として回転運動が可能である。軸受け部65Uとしては、例えば、ボールベアリングを用いて実現することができる。下部ロータ部30Lも、上部ロータ部30Uと同様の構成を有しているので図示を省略する。各永久磁石32U,32Lの磁化方向は、軸部64と平行な方向である。軸部64の端部には、軸端部固定部材64eが取り付けられており(図1(A))、軸受け部65Uが回転によって外れてしまわない構成となっている。上部回転ケーシング部31Uには、ホイール部70が固定ねじ部50によって固定されている。ホイール部70の中心部には密閉キャップ70cが取り付けられており、モータ内部に異物等が侵入するのを抑制している。ホイール部70の外周部には、移動体の車輪として機能する車輪部71が取り付けられている。
A. Overview of motor configuration and operation of the first embodiment:
1A to 1D are cross-sectional views illustrating the configuration of a motor body of a brushless motor as a first embodiment of the present invention. The motor body includes a shaft portion 64, a stator portion 10, and a rotor portion 30. The stator part 10 and the rotor part 30 have a substantially disk shape. The shaft portion 64 is attached to the suspension 1 of a moving body such as a vehicle by a shaft fixing portion 64a, and is fixed so that the shaft portion 64 itself does not rotate. The rotor unit 30 includes an upper rotor unit 30U and a lower rotor unit 30L. FIG. 1B is a horizontal sectional view of the upper rotor portion 30U. The upper rotor portion 30U includes an upper rotary casing portion 31U, a bearing portion 65U, and four substantially fan-shaped permanent magnets 32U, and can rotate around the shaft portion 64 via the bearing portion 65U. It is. The bearing portion 65U can be realized using, for example, a ball bearing. Since the lower rotor portion 30L has the same configuration as the upper rotor portion 30U, the illustration is omitted. The magnetization directions of the permanent magnets 32 </ b> U and 32 </ b> L are parallel to the shaft portion 64. A shaft end portion fixing member 64e is attached to the end portion of the shaft portion 64 (FIG. 1A), so that the bearing portion 65U does not come off by rotation. A wheel portion 70 is fixed to the upper rotating casing portion 31U by a fixing screw portion 50. A sealing cap 70c is attached to the central portion of the wheel portion 70 to prevent foreign matter and the like from entering the motor. A wheel portion 71 that functions as a wheel of the moving body is attached to the outer peripheral portion of the wheel portion 70.

図1(C)は、ステータ部10の水平断面図である。ステータ部10は、図1(A)に示すように、複数のA相コイル12Aと、複数のB相コイル12Bと、これらのコイル12A,12Bを支持する支持部材14とを有している。図1(C)は、このA相コイル12Aの側を示している。この例では、A相コイル12Aは4つ設けられており、それぞれ略扇状の形状に巻かれている。B相コイル12Bも同じである。ステータ部10には、さらに、駆動回路ユニット500が設置されている。図1(A)に示すように、軸部64の中心部は、中抜きの構造とし、各コイル12に電力を供給するための駆動用電力線278や、駆動回路ユニット500に信号を送るための制御線279等を通すことが好ましい。また、各コイル12からの回生電力(以下に後述する)を回収する場合は、受給用電力線280(以下では、「回生用の電源配線280」とも呼ぶ。)をその中抜き部分に通すことが好ましい。こうすれば、配線の省スペース化を図ることができるからである。   FIG. 1C is a horizontal sectional view of the stator portion 10. As shown in FIG. 1A, the stator unit 10 has a plurality of A-phase coils 12A, a plurality of B-phase coils 12B, and a support member 14 that supports these coils 12A and 12B. FIG. 1C shows the side of the A-phase coil 12A. In this example, four A-phase coils 12A are provided, each wound in a substantially fan shape. The same applies to the B-phase coil 12B. The stator unit 10 is further provided with a drive circuit unit 500. As shown in FIG. 1A, the central portion of the shaft portion 64 has a hollow structure, and is used to send a signal to the drive power line 278 for supplying power to each coil 12 and the drive circuit unit 500. It is preferable to pass the control line 279 and the like. In addition, when recovering regenerative power from each coil 12 (which will be described later), a receiving power line 280 (hereinafter also referred to as “regenerative power supply wiring 280”) may be passed through the hollowed out portion. preferable. This is because wiring space can be saved.

以上のような構成のモータとすると、ロータ部30が軸部64を中心として回転して車輪を回転させ、軸部64は固定されて回転しない(図1(A))。したがって、軸部64にはねじれの力が掛からなくなる。このため、軸部64のねじれ強度を大きくする必要がなくなり、モータを軽量化することができる。そして、軸部64にねじれが発生しないことや、歯車等の伝達手段を用いる必要が無いため、伝達損失がなく、安定した制御と高速な応答速度を実現することができる。これは、正転と逆転の高速な応答速度が求められる姿勢制御等において特に有効である。   When the motor is configured as described above, the rotor portion 30 rotates around the shaft portion 64 to rotate the wheel, and the shaft portion 64 is fixed and does not rotate (FIG. 1A). Therefore, no twisting force is applied to the shaft portion 64. For this reason, it is not necessary to increase the torsional strength of the shaft portion 64, and the motor can be reduced in weight. Since the shaft portion 64 is not twisted and there is no need to use a transmission means such as a gear, there is no transmission loss, and stable control and a high response speed can be realized. This is particularly effective in posture control or the like that requires a fast response speed of normal rotation and reverse rotation.

モータのメンテナンス時には、軸固定部64aにより、モータを軸部64ごとサスペンション1等の移動体から切り離すことができるため、上下のロータ部30U,30Lを容易に分解することができる。したがって、車輪部71、ホイール部70、軸部64、ステータ部10、ロータ部30等の全体のメンテナンス性が優れている。また、ステータ部10やロータ部30を、他の特性を持つステータ部やロータ部と交換することが容易であるため、移動体の動力特性の変更や向上等を容易に実現することが可能となる。さらに、ホイール部70および車輪部71は、固定ねじ部50によってロータ部30から容易に着脱可能であるため、モータ本体とは分離してホイール部70および車輪部71をメンテナンスすることが可能である。なお、ロータ部30内に生じる熱は、上部回転ケーシング部31Uを放熱構造として利用してモータの外部へ熱伝導させることができるため、本実施例のモータは放熱効果が高いという利点がある。   During motor maintenance, the shaft fixing portion 64a can be used to separate the motor from the moving body such as the suspension 1 together with the shaft portion 64, so that the upper and lower rotor portions 30U and 30L can be easily disassembled. Therefore, overall maintainability of the wheel portion 71, the wheel portion 70, the shaft portion 64, the stator portion 10, the rotor portion 30 and the like is excellent. In addition, since it is easy to replace the stator unit 10 and the rotor unit 30 with a stator unit and a rotor unit having other characteristics, it is possible to easily change or improve the power characteristics of the moving body. Become. Furthermore, since the wheel part 70 and the wheel part 71 can be easily detached from the rotor part 30 by the fixing screw part 50, the wheel part 70 and the wheel part 71 can be maintained separately from the motor body. . In addition, since the heat generated in the rotor part 30 can be thermally conducted to the outside of the motor by using the upper rotary casing part 31U as a heat dissipation structure, the motor of this embodiment has an advantage that the heat dissipation effect is high.

さらに、図1(A)に示すように、上下の回転ケーシング部31U,31Lによって、ステータ部10を完全に覆ってしまえば、外部からの汚れ等に強い密閉構造を容易に実現することができる。したがって、この密閉構造を活かせば、水陸両用の車両の車輪として用いることもできる。また、このモータを粉塵等の影響を受けるファンモータに用いれば、粉塵等がモータの内部に入り込まないため、メンテナンスフリーを実現することが可能となる。なお、ホイール部70および車輪部71は、本発明における「被駆動部材」に相当する。   Furthermore, as shown in FIG. 1A, if the stator portion 10 is completely covered by the upper and lower rotary casing portions 31U and 31L, a sealed structure that is resistant to dirt from the outside can be easily realized. . Therefore, if this sealed structure is utilized, it can also be used as a wheel of an amphibious vehicle. Further, if this motor is used for a fan motor that is affected by dust or the like, dust or the like does not enter the motor, so that maintenance-free operation can be realized. The wheel portion 70 and the wheel portion 71 correspond to the “driven member” in the present invention.

図1(D)は、ステータ部10と上下のロータ部30U,30Lの関係を示す概念図である。ただし、ロータ部30のうち、回転ケーシング部31と軸受け部65は省略している。ステータ部10の支持部材14上には、A相用の磁気センサ40AとB相用の磁気センサ40Bとが設けられている。磁気センサ40A,40Bは、ロータ部30U,30Lの位置(すなわちモータの位相)を検出するためのものである。なお、これらのセンサを以下では「A相センサ」及び「B相センサ」とも呼ぶ。A相センサ40Aは、2つのA相コイル12Aの中間の中央位置に配置されている。B相センサ40Bも、同様に、2つのB相コイル12Bの中間の中央位置に配置されている。この例では、B相センサ40Bが支持部材14の上側の面においてA相コイル12Bとともに配置されているが、この代わりに、支持部材14の下側の面に配置されていても良い。A相センサ40Aも同様である。なお、図1(C)からも理解できるように、この実施例ではB相センサ40BをA相コイル12Aの内部に配置するので、センサ40Bを配置する空間を確保しやすいという利点がある。   FIG. 1D is a conceptual diagram showing the relationship between the stator portion 10 and the upper and lower rotor portions 30U, 30L. However, the rotating casing part 31 and the bearing part 65 are omitted in the rotor part 30. On the support member 14 of the stator portion 10, a magnetic sensor 40A for A phase and a magnetic sensor 40B for B phase are provided. The magnetic sensors 40A and 40B are for detecting the positions of the rotor portions 30U and 30L (that is, the phase of the motor). Hereinafter, these sensors are also referred to as “A-phase sensor” and “B-phase sensor”. The A-phase sensor 40A is disposed at the center position between the two A-phase coils 12A. Similarly, the B-phase sensor 40B is also arranged at the center position between the two B-phase coils 12B. In this example, the B-phase sensor 40B is disposed on the upper surface of the support member 14 together with the A-phase coil 12B. Alternatively, the B-phase sensor 40B may be disposed on the lower surface of the support member 14. The same applies to the A-phase sensor 40A. As can be understood from FIG. 1C, in this embodiment, since the B-phase sensor 40B is arranged inside the A-phase coil 12A, there is an advantage that it is easy to secure a space for arranging the sensor 40B.

図1(D)に示すように、磁石32U,32Lは、それぞれ一定の磁極ピッチPmで配置されており、隣接する磁石同士は逆方向に磁化されている。A相コイル12Aは、一定のピッチPcで配置されており、隣接するコイル同士が逆向きに励磁される。B相コイル12Bも同様である。本実施例では、磁極ピッチPmはコイルピッチPcに等しく、電気角でπに相当する。なお、電気角の2πは、駆動信号の位相が2πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が2πだけ変化すると、ロータ部30U,30Lが磁極ピッチPmの2倍だけ移動する。また、A相コイル12Aと、B相コイル12Bは、位相がπ/2だけずれた位置に配置されている。   As shown in FIG. 1D, the magnets 32U and 32L are arranged at a constant magnetic pole pitch Pm, and adjacent magnets are magnetized in opposite directions. The A-phase coil 12A is arranged at a constant pitch Pc, and adjacent coils are excited in opposite directions. The same applies to the B-phase coil 12B. In this embodiment, the magnetic pole pitch Pm is equal to the coil pitch Pc and corresponds to π in electrical angle. The electrical angle 2π is associated with a mechanical angle or distance that moves when the phase of the drive signal changes by 2π. In this embodiment, when the phase of the drive signal changes by 2π, the rotor portions 30U and 30L move by twice the magnetic pole pitch Pm. Further, the A-phase coil 12A and the B-phase coil 12B are arranged at positions where the phases are shifted by π / 2.

上部ロータ部30Uの磁石32Uと、下部ロータ部30Lの磁石32Lは、ステータ部10に向かう磁極が互いに異なる極性(S極とN極)となるように配置されている。換言すれば、上部ロータ部30Uの磁石32Uと、下部ロータ部30Lの磁石32Lは、互いに反対の極が向き合うように配置されている。この結果、図1(D)の右端に示すように、これらの磁石32U,32Lの間の磁場は、ほぼ直線状の磁力線で表されるものとなり、これらの磁石32U,32Lの間で閉じたものとなる。このような閉じた磁場は、開放された磁場に比べて強いことが理解できる。この結果、磁場の利用効率が高まり、モータ効率を向上させることが可能である。なお、磁石32U,32Lの外側の面には、強磁性体製の磁気ヨーク34U,34Lがそれぞれ設けられていることが好ましい。磁気ヨーク34U,34Lは、コイルにおける磁場をより強めることが可能である。但し、磁気ヨーク34U,34Lは省略してもよい。   The magnet 32U of the upper rotor part 30U and the magnet 32L of the lower rotor part 30L are arranged such that the magnetic poles directed to the stator part 10 have different polarities (S pole and N pole). In other words, the magnet 32U of the upper rotor portion 30U and the magnet 32L of the lower rotor portion 30L are arranged so that opposite poles face each other. As a result, as shown at the right end of FIG. 1 (D), the magnetic field between these magnets 32U and 32L is represented by a substantially linear magnetic field line, and is closed between these magnets 32U and 32L. It will be a thing. It can be understood that such a closed magnetic field is stronger than an open magnetic field. As a result, the use efficiency of the magnetic field is increased, and the motor efficiency can be improved. In addition, it is preferable that the magnetic yokes 34U and 34L made from a ferromagnetic material are provided on the outer surfaces of the magnets 32U and 32L, respectively. The magnetic yokes 34U and 34L can further strengthen the magnetic field in the coil. However, the magnetic yokes 34U and 34L may be omitted.

なお、コイル12A,12Bと、磁気センサ40A,40Bと、駆動回路ユニット500のうち、いずれかまたは全てを、樹脂により覆うことが好ましい。こうすれば、それらの腐食を抑制することができるからである。また、コイル12A,12B等を覆う樹脂を軸部64に接触させれば、コイル12A,12B等から発生する熱を樹脂によって軸部64に伝え、軸部64をヒートシンクとして利用することによりコイル12A,12B等を冷却することが可能となる。   In addition, it is preferable to cover any or all of the coils 12A and 12B, the magnetic sensors 40A and 40B, and the drive circuit unit 500 with resin. This is because such corrosion can be suppressed. Further, if the resin covering the coils 12A, 12B, etc. is brought into contact with the shaft portion 64, the heat generated from the coils 12A, 12B, etc. is transmitted to the shaft portion 64 by the resin, and the shaft portion 64 is used as a heat sink. , 12B, etc. can be cooled.

図2は、センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。図2(A)は、図1(D)と同じものである。図2(B)は、A相コイル12Aに発生する逆起電力の波形の例を示しており、図2(C),(D)は、A相センサ40AとB相センサ40Bのセンサ出力SSA,SSBの波形の例を示している。これらのセンサ40A,40Bは、モータ運転時のコイルの逆起電力とほぼ相似形状のセンサ出力SSA,SSBを発生することができる。図2(B)に示すコイル12Aの逆起電力は、モータの回転数とともに上昇する傾向にあるが、波形形状(正弦波)はほぼ相似形状に保たれる。センサ40A,40Bとしては、例えばホール効果を利用したホールICを採用することができる。この例では、センサ出力SSAと逆起電力Ecは、いずれも正弦波か、正弦波に近い波形である。後述するように、このモータの駆動制御回路は、センサ出力SSA,SSBを利用して、逆起電力Ecとほぼ相似波形の電圧をそれぞれのコイル12A,12Bに印加する。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the sensor output and the back electromotive force waveform of the coil. FIG. 2A is the same as FIG. FIG. 2 (B) shows an example of the waveform of the counter electromotive force generated in the A-phase coil 12A. FIGS. 2 (C) and 2 (D) show sensor outputs SSA of the A-phase sensor 40A and the B-phase sensor 40B. , SSB waveform examples are shown. These sensors 40A and 40B can generate sensor outputs SSA and SSB that are substantially similar to the back electromotive force of the coil during motor operation. The counter electromotive force of the coil 12A shown in FIG. 2B tends to increase with the number of rotations of the motor, but the waveform shape (sine wave) is kept substantially similar. As the sensors 40A and 40B, for example, a Hall IC using the Hall effect can be employed. In this example, the sensor output SSA and the back electromotive force Ec are both sine waves or waveforms close to a sine wave. As will be described later, the drive control circuit of the motor applies a voltage having a waveform substantially similar to the back electromotive force Ec to the coils 12A and 12B using the sensor outputs SSA and SSB.

ところで、電動モータは、機械的エネルギと電気的エネルギとを相互に変換するエネルギ変換装置として機能するものである。そして、コイルの逆起電力は、電動モータの機械的エネルギが電気的エネルギに変換されたものである。従って、コイルに印加する電気的エネルギを機械的エネルギに変換する場合(すなわちモータを駆動する場合)には、逆起電力と相似波形の電圧を印加することによって、最も効率良くモータを駆動することが可能である。なお、以下に説明するように、「逆起電力と相似波形の電圧」は、逆起電力と逆向きの電流を発生する電圧を意味している。   By the way, the electric motor functions as an energy conversion device that mutually converts mechanical energy and electrical energy. The back electromotive force of the coil is obtained by converting the mechanical energy of the electric motor into electrical energy. Therefore, when the electrical energy applied to the coil is converted into mechanical energy (that is, when the motor is driven), the motor is driven most efficiently by applying a voltage having a waveform similar to the counter electromotive force. Is possible. As described below, “a voltage having a waveform similar to that of the back electromotive force” means a voltage that generates a current in the opposite direction to the back electromotive force.

図3(A)は、コイルの印加電圧と逆起電力との関係を示す模式図である。ここで、コイルは交流の逆起電力Ecと抵抗Rcとで模擬されている。また、この回路では、交流印加電圧Ei及びコイルと並列に電圧計Vが接続されている。なお、逆起電力Ecを「誘起電圧Ec」とも呼び、また、印加電圧Eiを「励磁電圧Ei」とも呼ぶ。コイルに交流電圧Eiを印加してモータを駆動すると、印加電圧Eiと逆の電流を流す方向に逆起電力Ecが発生する。モータが回転している状態でスイッチSWを開放すると、電圧計Vで逆起電力Ecを測定することができる。スイッチSWを開放した状態で測定される逆起電力Ecの極性は、スイッチSWを閉じた状態で測定される印加電圧Eiと同じ極性である。上述の説明において「逆起電力とほぼ相似波形の電圧を印加する」という文言は、このような電圧計Vで測定された逆起電力Ecと同じ極性を有するほぼ相似形状の波形を有する電圧を印加することを意味している。   FIG. 3A is a schematic diagram showing the relationship between the applied voltage of the coil and the back electromotive force. Here, the coil is simulated by an alternating back electromotive force Ec and a resistance Rc. In this circuit, a voltmeter V is connected in parallel with the AC applied voltage Ei and the coil. The counter electromotive force Ec is also referred to as “induced voltage Ec”, and the applied voltage Ei is also referred to as “excitation voltage Ei”. When an AC voltage Ei is applied to the coil to drive the motor, a back electromotive force Ec is generated in a direction in which a current opposite to the applied voltage Ei flows. When the switch SW is opened while the motor is rotating, the back electromotive force Ec can be measured by the voltmeter V. The polarity of the back electromotive force Ec measured with the switch SW opened is the same polarity as the applied voltage Ei measured with the switch SW closed. In the above description, the phrase “applying a voltage having a waveform similar to that of the back electromotive force” refers to a voltage having a waveform having a substantially similar shape having the same polarity as the back electromotive force Ec measured by the voltmeter V. It means to apply.

図3(B)は、本実施例で採用している駆動方法の概要を示している。ここでは、モータを、A相コイル12Aと、永久磁石32Uと、A相センサ40Aとで模擬している。永久磁石32Uを有するロータ部30が回転すると、センサ40Aに交流電圧Es(「センサ電圧Es」とも呼ぶ)が発生する。このセンサ電圧Esは、コイル12Aの誘起電圧Ecと相似な波形形状を有している。そこで、センサ電圧Esの模擬したPWM信号を生成してスイッチSWをオン/オフ制御することによって、誘起電圧Ecとほぼ相似波形の励磁電圧Eiをコイル12Aに印加することが可能となる。この時の励磁電流Iiは、Ii=(Ei−Ec)/Rcで与えられる。   FIG. 3B shows an outline of the driving method employed in this embodiment. Here, the motor is simulated by the A-phase coil 12A, the permanent magnet 32U, and the A-phase sensor 40A. When the rotor unit 30 having the permanent magnet 32U rotates, an AC voltage Es (also referred to as “sensor voltage Es”) is generated in the sensor 40A. The sensor voltage Es has a waveform shape similar to the induced voltage Ec of the coil 12A. Therefore, by generating a PWM signal simulating the sensor voltage Es and performing on / off control of the switch SW, it is possible to apply the excitation voltage Ei having a waveform similar to the induced voltage Ec to the coil 12A. The exciting current Ii at this time is given by Ii = (Ei−Ec) / Rc.

上述したように、モータを駆動する場合には、逆起電力と相似波形の電圧を印加することによって、最も効率良くモータを駆動することが可能である。なお、正弦波状の逆起電力波形の中位点近傍(電圧0の近傍)ではエネルギ変換効率が比較的低く、反対に、逆起電力波形のピーク近傍ではエネルギ変換効率が比較的高いことが理解できる。逆起電力と相似波形の電圧を印加してモータを駆動すると、エネルギ変換効率の高い期間において比較的高い電圧を印加することになるので、モータ効率が向上する。一方、例えば単純な矩形波でモータを駆動すると、逆起電力がほぼ0となる位置(中位点)の近傍においてもかなりの電圧が印加されるので、モータ効率が低下する。また、このようにエネルギ変換効率の低い期間において電圧を印加すると、渦電流により回転方向以外の方向の振動が生じ、これによって騒音が発生するという問題も生じる。   As described above, when the motor is driven, the motor can be driven most efficiently by applying a voltage having a waveform similar to that of the counter electromotive force. Note that the energy conversion efficiency is relatively low near the middle point of the sinusoidal back electromotive force waveform (near voltage 0), and conversely, the energy conversion efficiency is relatively high near the peak of the back electromotive force waveform. it can. When the motor is driven by applying a voltage having a waveform similar to the counter electromotive force, a relatively high voltage is applied during a period of high energy conversion efficiency, so that the motor efficiency is improved. On the other hand, for example, when the motor is driven with a simple rectangular wave, a considerable voltage is applied even in the vicinity of the position where the back electromotive force is almost zero (middle point), so that the motor efficiency is lowered. In addition, when a voltage is applied in such a period with low energy conversion efficiency, vibration in a direction other than the rotation direction is caused by an eddy current, thereby causing a problem that noise is generated.

上述の説明から理解できるように、逆起電力と相似波形の電圧を印加してモータを駆動すると、モータ効率を向上させることができ、また、振動や騒音を低減することができるという利点がある。   As can be understood from the above description, when the motor is driven by applying a voltage having a waveform similar to that of the back electromotive force, the motor efficiency can be improved, and vibration and noise can be reduced. .

図4(A)〜(D)は、本実施例のブラシレスモータの正転動作の様子を示す説明図である。図4(A)は、位相が0の直前における状態を示している。A相コイル12AとB相コイル12Bの位置に記載されている「N」,「S」の文字は、これらのコイル12A,12Bの励磁方向を示している。コイル12A,12Bが励磁されると、コイル12A,12Bと磁石32U,32Lとの間に吸引力と反発力が生じる。この結果、ロータ部30U,30Lは、正転方向(図の右方向)に回転する。なお、位相が0となるタイミングで、A相コイル12Aの励磁方向が反転する(図2参照)。図4(B)は、位相がπ/2の直前まで進んだ状態を示している。位相がπ/2となるタイミングでは、B相コイル12Bの励磁方向が反転する。図4(C)は、位相がπの直前まで進んだ状態を示している。位相がπとなるタイミングでは、A相コイル12Aの励磁方向が再び逆転する。図4(D)は、位相が3π/2の直前まで進んだ状態を示している。位相が3π/2となるタイミングでは、B相コイル12Bの励磁方向が再び逆転する。   FIGS. 4A to 4D are explanatory views showing the state of forward rotation of the brushless motor of this embodiment. FIG. 4A shows a state immediately before the phase is zero. The letters “N” and “S” written at the positions of the A-phase coil 12A and the B-phase coil 12B indicate the excitation directions of these coils 12A and 12B. When the coils 12A and 12B are excited, an attractive force and a repulsive force are generated between the coils 12A and 12B and the magnets 32U and 32L. As a result, the rotor portions 30U and 30L rotate in the normal rotation direction (right direction in the figure). At the timing when the phase becomes 0, the excitation direction of the A-phase coil 12A is reversed (see FIG. 2). FIG. 4B shows a state where the phase has advanced to just before π / 2. At the timing when the phase becomes π / 2, the excitation direction of the B-phase coil 12B is reversed. FIG. 4C shows a state where the phase has advanced to just before π. At the timing when the phase becomes π, the excitation direction of the A-phase coil 12A is reversed again. FIG. 4D shows a state in which the phase has advanced to just before 3π / 2. At the timing when the phase becomes 3π / 2, the excitation direction of the B-phase coil 12B is reversed again.

なお、図2(C)、(D)からも理解できるように、位相がπ/2の整数倍となるタイミングでは、センサ出力SSA,SSBがゼロとなるので、2相のコイル12A,12Bのうちの一方のみから駆動力を発生する。しかし、位相がπ/2の整数倍となるタイミングを除く他のすべての期間において、2相のコイル12A,12Bの両方が同時に駆動力を発生することが可能である。従って、2相のコイル12A,12Bの両方を用いて大きなトルクを発生することができる。   As can be understood from FIGS. 2C and 2D, since the sensor outputs SSA and SSB become zero at the timing when the phase is an integral multiple of π / 2, the two-phase coils 12A and 12B Driving force is generated from only one of them. However, both of the two-phase coils 12A and 12B can simultaneously generate driving force in all other periods except for the timing when the phase is an integral multiple of π / 2. Therefore, a large torque can be generated using both of the two-phase coils 12A and 12B.

ところで、図4(A)から理解できるように、A相センサ40Aは、A相コイル12Aの中心が永久磁石32Uの中心と対向する位置においてそのセンサ出力の極性が切り替わる位置に配置されている。同様に、B相センサ40Bは、B相コイル12Bの中心が永久磁石32Lの中心と対向する位置においてそのセンサ出力の極性が切り替わる位置に配置されている。このような位置にセンサ40A,40Bを配置すれば、センサ40A,40Bから、コイルの逆起電力とほぼ相似形状のセンサ出力SSA,SSB(図2)を発生することが可能である。   As can be understood from FIG. 4A, the A-phase sensor 40A is disposed at a position where the polarity of the sensor output is switched at a position where the center of the A-phase coil 12A faces the center of the permanent magnet 32U. Similarly, the B-phase sensor 40B is disposed at a position where the polarity of the sensor output is switched at a position where the center of the B-phase coil 12B faces the center of the permanent magnet 32L. If the sensors 40A and 40B are arranged at such positions, it is possible to generate sensor outputs SSA and SSB (FIG. 2) having a shape substantially similar to the counter electromotive force of the coil from the sensors 40A and 40B.

図5(A)〜(D)は、本実施例のブラシレスモータの逆転動作の様子を示す説明図である。図5(A)〜(D)は、位相が0,π/2,π,3π/2の直前となる状態をそれぞれ示している。この逆転動作は、例えば、コイル12A,12Bの駆動電圧の極性(すなわち正負)を、正転動作の駆動電圧からそれぞれ反転させることによって実現することができる。   FIGS. 5A to 5D are explanatory views showing the reverse operation of the brushless motor of this embodiment. FIGS. 5A to 5D show states where the phases are immediately before 0, π / 2, π, and 3π / 2, respectively. This reverse operation can be realized, for example, by inverting the polarity (that is, positive / negative) of the drive voltage of the coils 12A and 12B from the drive voltage of the normal operation.

B.駆動回路ユニットの構成:
図6は、実施例における駆動回路ユニットの内部構成を示すブロック図である。この駆動回路ユニット500は、CPU110と、駆動制御部100と、回生制御部200と、ドライバ回路150と、整流回路250と、電源ユニット300とを備えている。2つの制御部100,200は、バス102を介してCPU110と接続されている。駆動制御部100とドライバ回路150は、電動モータに駆動力を発生させる場合の制御を行う回路である。また、回生制御部200と整流回路250は、電動モータから電力を回生する場合の制御を行う回路である。回生制御部200と整流回路250とをまとめて「回生回路」とも呼ぶ。また、駆動制御部100を「駆動信号生成回路」とも呼ぶ。電源ユニット300は、駆動回路ユニット500内の他の回路に各種の電源電圧を供給するための回路である。図6では、図示の便宜上、電源ユニット300から駆動制御部100及びドライバ回路150に向かう電源配線のみが描かれており、他の回路に向かう電源配線は省略されている。
B. Configuration of drive circuit unit:
FIG. 6 is a block diagram illustrating an internal configuration of the drive circuit unit in the embodiment. The drive circuit unit 500 includes a CPU 110, a drive control unit 100, a regeneration control unit 200, a driver circuit 150, a rectifier circuit 250, and a power supply unit 300. The two control units 100 and 200 are connected to the CPU 110 via the bus 102. The drive control unit 100 and the driver circuit 150 are circuits that perform control when a driving force is generated in the electric motor. The regeneration control unit 200 and the rectifier circuit 250 are circuits that perform control when power is regenerated from the electric motor. The regeneration control unit 200 and the rectifier circuit 250 are collectively referred to as a “regeneration circuit”. The drive control unit 100 is also referred to as a “drive signal generation circuit”. The power supply unit 300 is a circuit for supplying various power supply voltages to other circuits in the drive circuit unit 500. In FIG. 6, for convenience of illustration, only the power supply wiring from the power supply unit 300 to the drive control unit 100 and the driver circuit 150 is illustrated, and the power supply wiring to the other circuits is omitted.

図7は、ドライバ回路150(図6)に含まれるA相ドライバ回路120AとB相ドライバ回路120Bの構成を示している。A相ドライバ回路120Aは、A相コイル12Aに、交流駆動信号DRVA1,DRVA2を供給するためのH型ブリッジ回路である。なお、駆動信号を示すブロックの端子部分に付されている白丸は、負論理であり信号が反転していることを示している。また、符号IA1,IA2が付された矢印は、A1駆動信号DRVA1とA2駆動信号DRVA2によって流れる電流方向をそれぞれ示している。B相ドライバ回路120Bの構成もA相ドライバ回路120Aの構成と同じである。なお、信号を反転させる負論理をなくし、H側のPチャネルMOS−FETを、L側と同様のNチャネルMOS−FETに変更すれば、周波数特性に優れた駆動を実現することもできる。   FIG. 7 shows the configuration of phase A driver circuit 120A and phase B driver circuit 120B included in driver circuit 150 (FIG. 6). The A-phase driver circuit 120A is an H-type bridge circuit for supplying AC drive signals DRVA1 and DRVA2 to the A-phase coil 12A. A white circle attached to the terminal portion of the block indicating the drive signal is negative logic and indicates that the signal is inverted. In addition, arrows with symbols IA1 and IA2 indicate the directions of currents flowing by the A1 drive signal DRVA1 and the A2 drive signal DRVA2, respectively. The configuration of the B phase driver circuit 120B is the same as the configuration of the A phase driver circuit 120A. If the negative logic that inverts the signal is eliminated and the P channel MOS-FET on the H side is changed to the same N channel MOS-FET as that on the L side, driving with excellent frequency characteristics can be realized.

図8は、駆動制御部100(図6)の内部構成と動作を示す説明図である。駆動制御部100は、基本クロック生成回路510と、1/N分周器520と、PWM部530と、正逆方向指示値レジスタ540と、乗算器550と、符号化部560と、AD変換部570と、電圧指令値レジスタ580と、励磁区間設定部590とを備えている。なお、駆動制御部100は、A相用の駆動信号とB相用の駆動信号の両方を生成する回路であり、基本クロック生成回路510と、分周器520と、正逆方向指示値レジスタ540は、A相とB相とで共通で用いられている。A相用とB相用とでそれぞれに存在するその他の構成要素は、図8(A)では図示の便宜上、A相用の回路構成のみとして描かれているが、B相用についても、A相用と同じ構成要素が駆動制御部100内に設けられている。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing the internal configuration and operation of the drive control unit 100 (FIG. 6). The drive control unit 100 includes a basic clock generation circuit 510, a 1 / N frequency divider 520, a PWM unit 530, a forward / reverse direction value register 540, a multiplier 550, an encoding unit 560, and an AD conversion unit. 570, a voltage command value register 580, and an excitation interval setting unit 590. The drive control unit 100 is a circuit that generates both an A-phase drive signal and a B-phase drive signal, and includes a basic clock generation circuit 510, a frequency divider 520, and a forward / reverse direction instruction value register 540. Are commonly used in the A phase and the B phase. The other components existing for the A phase and the B phase are depicted as only the A phase circuit configuration in FIG. 8A for convenience of illustration, but the A phase is also used for the B phase. The same components as those for the phase are provided in the drive control unit 100.

基本クロック生成回路510は、所定の周波数を有するクロック信号PCLを発生する回路であり、例えばPLL回路で構成される。分周器520は、このクロック信号PCLの1/Nの周波数を有するクロック信号SDCを発生する。Nの値は所定の一定値に設定される。このNの値は、予めCPU110によって分周器520に設定される。PWM部530は、クロック信号PCL,SDCと、乗算器550から供給される乗算値Maと、正逆方向指示値レジスタ540から供給される正逆方向指示値RIと、符号化部560から供給される正負符号信号Paと、励磁区間設定部590から供給される励磁区間信号Eaとに応じて、交流駆動信号DRVA1,DRVA2(図7)を生成する。この動作については後述する。   The basic clock generation circuit 510 is a circuit that generates a clock signal PCL having a predetermined frequency, and is composed of, for example, a PLL circuit. The frequency divider 520 generates a clock signal SDC having a frequency 1 / N of the clock signal PCL. The value of N is set to a predetermined constant value. The value of N is set in the frequency divider 520 by the CPU 110 in advance. The PWM unit 530 is supplied from the clock signals PCL and SDC, the multiplication value Ma supplied from the multiplier 550, the forward / reverse direction indication value RI supplied from the forward / reverse direction indication value register 540, and the encoding unit 560. AC drive signals DRVA1 and DRVA2 (FIG. 7) are generated according to the positive / negative sign signal Pa and the excitation interval signal Ea supplied from the excitation interval setting unit 590. This operation will be described later.

正逆方向指示値レジスタ540内には、モータの回転方向を示す値RIがCPU110によって設定される。本実施例では、正逆方向指示値RIがLレベルのときにモータが正転し、Hレベルのときに逆転する。PWM部530に供給される他の信号Ma,Pa,Eaは以下のように決定される。   In the forward / reverse direction value register 540, a value RI indicating the rotation direction of the motor is set by the CPU 110. In the present embodiment, the motor rotates forward when the forward / reverse direction instruction value RI is at L level, and reverses when it is at H level. Other signals Ma, Pa, and Ea supplied to the PWM unit 530 are determined as follows.

磁気センサ40Aの出力SSAは、AD変換部570に供給される。このセンサ出力SSAのレンジは、例えばGND(接地電位)からVDD(電源電圧)までであり、その中位点(=VDD/2)が出力波形の中位点(正弦波の原点を通る点)である。AD変換部570は、このセンサ出力SSAをAD変換して、センサ出力のデジタル値を生成する。AD変換部570の出力のレンジは、例えばFFh〜0h(語尾の"h"は16進数であることを示す)であり、中央値80hがセンサ波形の中位点に相当する。   The output SSA of the magnetic sensor 40A is supplied to the AD converter 570. The range of the sensor output SSA is, for example, from GND (ground potential) to VDD (power supply voltage), and the middle point (= VDD / 2) is the middle point of the output waveform (point passing through the origin of the sine wave). It is. The AD conversion unit 570 performs AD conversion on the sensor output SSA to generate a digital value of the sensor output. The output range of the AD converter 570 is, for example, FFh to 0h ("h" at the end indicates a hexadecimal number), and the median value 80h corresponds to the middle point of the sensor waveform.

符号化部560は、AD変換後のセンサ出力値のレンジを変換するとともに、センサ出力値の中位点の値を0に設定する。この結果、符号化部560で生成されるセンサ出力値Xaは、正側の所定の範囲(例えば+127〜0)と負側の所定の範囲(例えば0〜−127)の値を取る。但し、符号化部560から乗算器550に供給されるのは、センサ出力値Xaの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号PaとしてPWM部530に供給される。   The encoding unit 560 converts the range of the sensor output value after AD conversion, and sets the middle value of the sensor output value to 0. As a result, the sensor output value Xa generated by the encoding unit 560 takes a value in a predetermined range on the positive side (for example, +127 to 0) and a predetermined range on the negative side (for example, 0 to -127). However, what is supplied from the encoding unit 560 to the multiplier 550 is the absolute value of the sensor output value Xa, and the sign of the sensor output value Xa is supplied to the PWM unit 530 as the sign signal Pa.

電圧指令値レジスタ580は、CPU110によって設定された電圧指令値Yaを格納する。この電圧指令値Yaは、後述する励磁区間信号Eaとともに、モータの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば0〜1.0の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Eaを設定した場合には、Ya=0は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ya=1.0は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器550は、符号化部560から出力されたセンサ出力値Xaと、電圧指令値Yaとを乗算して整数化し、その乗算値MaをPWM部530に供給する。   Voltage command value register 580 stores voltage command value Ya set by CPU 110. This voltage command value Ya functions as a value for setting the applied voltage of the motor together with an excitation interval signal Ea described later, and takes a value of 0 to 1.0, for example. If the excitation interval signal Ea is set so that the entire excitation interval is set without providing a non-excitation interval, Ya = 0 means that the applied voltage is zero, and Ya = 1.0 is This means that the applied voltage is the maximum value. Multiplier 550 multiplies sensor output value Xa output from encoding unit 560 and voltage command value Ya to produce an integer, and supplies the multiplied value Ma to PWM unit 530.

図8(B)〜(E)は、乗算値Maが種々の値を取る場合におけるPWM部530の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。PWM部530は、クロック信号SDCの1周期の間に、デューティがMa/Nであるパルスを1つ発生させる回路である。すなわち、図8(B)〜(E)に示すように、乗算値Maが増加するに従って、駆動信号DRVA1,DRVA2のパルスのデューティが増加する。なお、第1の駆動信号DRVA1は、センサ出力SSAが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第2の駆動信号DRVA2はセンサ出力SSAが負のときにのみパルスを発生する信号であるが、図8(B)〜(E)ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第2の駆動信号DRVA2を負側のパルスとして描いている。   8B to 8E show the operation of the PWM unit 530 when the multiplication value Ma takes various values. Here, it is assumed that the entire period is an excitation interval and there is no non-excitation interval. The PWM unit 530 is a circuit that generates one pulse with a duty of Ma / N during one cycle of the clock signal SDC. That is, as shown in FIGS. 8B to 8E, the duty of the pulses of the drive signals DRVA1 and DRVA2 increases as the multiplication value Ma increases. The first drive signal DRVA1 is a signal that generates a pulse only when the sensor output SSA is positive, and the second drive signal DRVA2 is a signal that generates a pulse only when the sensor output SSA is negative. However, in FIGS. 8B to 8E, these are described together. For convenience, the second drive signal DRVA2 is drawn as a negative pulse.

図9(A)〜(C)は、センサ出力の波形とPWM部530で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Hiz」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図8で説明したように、駆動信号DRVA1,DRVA2はセンサ出力SSAのアナログ波形をそのまま利用したPWM制御によって生成される。従って、これらの駆動信号DRVA1,DRVA2を用いて、各コイルに、センサ出力SSAの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。   FIGS. 9A to 9C are explanatory diagrams illustrating a correspondence relationship between the waveform of the sensor output and the waveform of the drive signal generated by the PWM unit 530. In the figure, “Hiz” means a high impedance state in which the electromagnetic coil is in an unexcited state. As described with reference to FIG. 8, the drive signals DRVA1 and DRVA2 are generated by PWM control using the analog waveform of the sensor output SSA as it is. Therefore, using these drive signals DRVA1 and DRVA2, it is possible to supply an effective voltage indicating a level change corresponding to the change of the sensor output SSA to each coil.

PWM部530は、さらに、励磁区間設定部590から供給される励磁区間信号Eaで示される励磁区間のみに駆動信号を出力し、励磁区間以外の区間(非励磁区間)では駆動信号を出力しないように構成されている。図9(C)は、励磁区間信号Eaによって励磁区間EPと非励磁区間NEPを設定した場合の駆動信号波形を示している。励磁区間EPでは図9(B)の駆動信号パルスがそのまま発生し、非励磁区間NEPでは駆動信号パルスが発生しない。このように、励磁区間EPと非励磁区間NEPを設定するようにすれば、逆起電力波形の中位点近傍(すなわち、センサ出力の中位点近傍)においてコイルに電圧を印加しないので、モータの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間EPは、逆起電力波形のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間NEPは、逆起電力波形の中位点(中心点)を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。   Further, the PWM unit 530 outputs a drive signal only in the excitation interval indicated by the excitation interval signal Ea supplied from the excitation interval setting unit 590, and does not output a drive signal in intervals other than the excitation interval (non-excitation interval). It is configured. FIG. 9C shows drive signal waveforms when the excitation interval EP and the non-excitation interval NEP are set by the excitation interval signal Ea. In the excitation interval EP, the drive signal pulse of FIG. 9B is generated as it is, and no drive signal pulse is generated in the non-excitation interval NEP. Thus, if the excitation interval EP and the non-excitation interval NEP are set, no voltage is applied to the coil in the vicinity of the middle point of the back electromotive force waveform (that is, in the vicinity of the middle point of the sensor output). It is possible to further improve the efficiency. The excitation interval EP is preferably set to a symmetrical interval centered on the peak of the back electromotive force waveform, and the non-excitation interval NEP is centered on the middle point (center point) of the back electromotive force waveform. It is preferable to set to a symmetrical section.

なお、前述したように、電圧指令値Yaを1未満の値に設定すれば、乗算値Maが電圧指令値Yaに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Yaによっても、実効的な印加電圧を調整することが可能である。   As described above, when the voltage command value Ya is set to a value less than 1, the multiplication value Ma becomes smaller in proportion to the voltage command value Ya. Therefore, the effective applied voltage can be adjusted also by the voltage command value Ya.

上述の説明から理解できるように、本実施例のモータでは、電圧指令値Yaと、励磁区間信号Eaとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ya及び励磁区間信号Eaとの関係は、予め駆動回路ユニット500(図6)内のメモリにテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、駆動回路ユニット500が、外部から望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、CPU110がその目標値に応じて、電圧指令値Yaと、励磁区間信号Eaとを駆動制御部100に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Yaと、励磁区間信号Eaの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。   As can be understood from the above description, in the motor of this embodiment, it is possible to adjust the applied voltage using both the voltage command value Ya and the excitation interval signal Ea. The relationship between the desired applied voltage, the voltage command value Ya, and the excitation interval signal Ea is preferably stored in advance as a table in a memory in the drive circuit unit 500 (FIG. 6). In this way, when the drive circuit unit 500 receives the target value of the desired applied voltage from the outside, the CPU 110 sends the voltage command value Ya and the excitation interval signal Ea to the drive control unit 100 according to the target value. It is possible to set. Note that it is not necessary to use both the voltage command value Ya and the excitation interval signal Ea to adjust the applied voltage, and only one of them may be used.

図10は、PWM部530(図8)の内部構成の一例を示すブロック図である。PWM部530は、カウンタ531と、EXOR回路533と、駆動波形形成部535とを備えている。これらは以下のように動作する。   FIG. 10 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the PWM unit 530 (FIG. 8). The PWM unit 530 includes a counter 531, an EXOR circuit 533, and a drive waveform forming unit 535. These operate as follows.

図11は、モータ正転時のPWM部530の動作を示すタイミングチャートである。この図には、2つのクロック信号PCL,SDCと、正逆方向指示値RIと、励磁区間信号Eaと、乗算値Maと、正負符号信号Paと、カウンタ531内のカウント値CM1と、カウンタ531の出力S1と、EXOR回路533の出力S2と、駆動波形形成部535の出力信号DRVA1,DRVA2とが示されている。カウンタ531は、クロック信号SDCの1期間毎に、クロック信号PCLに同期してカウント値CM1を0までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値CM1の初期値は乗算値Maに設定される。なお、図11では、図示の便宜上、乗算値Maとして負の値も描かれているが、カウンタ531で使用されるのはその絶対値|Ma|である。カウンタ531の出力S1は、カウント値CM1が0で無い場合にはHレベルに設定され、カウント値CM1が0になるとLレベルに立ち下がる。   FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the PWM unit 530 during normal rotation of the motor. In this figure, two clock signals PCL and SDC, forward / reverse direction instruction value RI, excitation interval signal Ea, multiplication value Ma, positive / negative sign signal Pa, count value CM1 in counter 531 and counter 531 The output S1, the output S2 of the EXOR circuit 533, and the output signals DRVA1 and DRVA2 of the drive waveform forming unit 535 are shown. The counter 531 repeats the operation of down-counting the count value CM1 to 0 in synchronization with the clock signal PCL every period of the clock signal SDC. The initial value of the count value CM1 is set to the multiplication value Ma. In FIG. 11, a negative value is also drawn as the multiplication value Ma for convenience of illustration, but the counter 531 uses the absolute value | Ma |. The output S1 of the counter 531 is set to H level when the count value CM1 is not 0, and falls to L level when the count value CM1 becomes 0.

EXOR回路533は、正負符号信号Paと正逆方向指示値RIとの排他的論理和を示す信号S2を出力する。モータが正転する場合には、正逆方向指示値RIがLレベルである。従って、EXOR回路533の出力S2は、正負符号信号Paと同じ信号となる。駆動波形形成部535は、カウンタ531の出力S1と、EXOR回路533の出力S2から、駆動信号DRVA1,DRVA2を生成する。すなわち、カウンタ531の出力S1のうち、EXOR回路533の出力S2がLレベルの期間の信号を第1の駆動信号DRVA1として出力し、出力S2がHレベルの期間の信号を第2の駆動信号DRVA2として出力する。なお、図11の右端部付近では、励磁区間信号EaがLレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間NEPが設定されている。従って、この非励磁区間NEPでは、いずれの駆動信号DRVA1,DRVA2も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。   The EXOR circuit 533 outputs a signal S2 indicating an exclusive OR of the positive / negative sign signal Pa and the forward / reverse direction instruction value RI. When the motor rotates normally, the forward / reverse direction instruction value RI is at the L level. Therefore, the output S2 of the EXOR circuit 533 is the same signal as the positive / negative sign signal Pa. The drive waveform forming unit 535 generates drive signals DRVA1 and DRVA2 from the output S1 of the counter 531 and the output S2 of the EXOR circuit 533. That is, out of the output S1 of the counter 531, the signal during the period in which the output S2 of the EXOR circuit 533 is at the L level is output as the first drive signal DRVA1, and the signal during the period in which the output S2 is at the H level Output as. In the vicinity of the right end of FIG. 11, the excitation interval signal Ea falls to the L level, thereby setting the non-excitation interval NEP. Accordingly, in this non-excitation interval NEP, none of the drive signals DRVA1, DRVA2 is output and the high impedance state is maintained.

図12は、モータ逆転時のPWM部530の動作を示すタイミングチャートである。モータ逆転時には、正逆方向指示値RIがHレベルに設定される。この結果、2つの駆動信号DRVA1,DRVA2が図11から入れ替わっており、この結果、モータが逆転することが理解できる。   FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the PWM unit 530 during motor reverse rotation. During reverse rotation of the motor, the forward / reverse direction instruction value RI is set to H level. As a result, the two drive signals DRVA1 and DRVA2 are interchanged from FIG. 11, and as a result, it can be understood that the motor reverses.

図13は、励磁区間設定部590の内部構成と動作を示す説明図である。励磁区間設定部590は、電子可変抵抗器592と、電圧比較器594,596と、OR回路598とを有している。電子可変抵抗器592の抵抗値Rvは、CPU110によって設定される。電子可変抵抗器592の両端の電圧V1,V2は、電圧比較器594,596の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器594,596の他方の入力端子には、センサ出力SSAが供給されている。電圧比較器594,596の出力信号Sp,Snは、OR回路598に入力されている。OR回路598の出力は、励磁区間と非励磁区間とを区別するための励磁区間信号Eaである。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing the internal configuration and operation of the excitation interval setting unit 590. The excitation interval setting unit 590 includes an electronic variable resistor 592, voltage comparators 594, 596, and an OR circuit 598. The resistance value Rv of the electronic variable resistor 592 is set by the CPU 110. Voltages V1 and V2 across the electronic variable resistor 592 are applied to one input terminal of a voltage comparator 594,596. A sensor output SSA is supplied to the other input terminal of the voltage comparators 594 and 596. Output signals Sp and Sn of the voltage comparators 594 and 596 are input to the OR circuit 598. The output of the OR circuit 598 is an excitation interval signal Ea for distinguishing between excitation intervals and non-excitation intervals.

図13(B)は、励磁区間設定部590の動作を示している。電子可変抵抗器592の両端電圧V1,V2は、抵抗値Rvを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧V1,V2は、電圧レンジの中央値(=VDD/2)からの差分が等しい値に設定される。センサ出力SSAが第1の電圧V1よりも高い場合には第1の電圧比較器594の出力SpがHレベルとなり、一方、センサ出力SSAが第2の電圧V2よりも低い場合には第2の電圧比較器596の出力SnがHレベルとなる。励磁区間信号Eaは、これらの出力信号Sp,Snの論理和を取った信号である。従って、図13(B)の下部に示すように、励磁区間信号Eaは、励磁区間EPと非励磁区間NEPとを示す信号として使用することができる。励磁区間EPと非励磁区間NEPの設定は、CPU110が可変抵抗値Rvを調整することによって行なわれる。   FIG. 13B shows the operation of the excitation interval setting unit 590. Both-end voltages V1 and V2 of the electronic variable resistor 592 are changed by adjusting the resistance value Rv. Specifically, both-end voltages V1 and V2 are set to values having the same difference from the median value (= VDD / 2) of the voltage range. When the sensor output SSA is higher than the first voltage V1, the output Sp of the first voltage comparator 594 becomes H level, while when the sensor output SSA is lower than the second voltage V2, the second voltage V2 is output. The output Sn of the voltage comparator 596 becomes H level. The excitation interval signal Ea is a signal obtained by taking the logical sum of these output signals Sp and Sn. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 13B, the excitation interval signal Ea can be used as a signal indicating the excitation interval EP and the non-excitation interval NEP. The excitation interval EP and the non-excitation interval NEP are set by the CPU 110 adjusting the variable resistance value Rv.

図14は、上述した本実施例のモータを矩形波で駆動した場合と、正弦波(説明のため、逆起電力波形を正弦波とも呼ぶ)で駆動した場合の各種の信号波形を比較して示している。矩形波駆動の場合には、矩形波の駆動電圧がコイルに与えられる。駆動電流は、始動時には矩形波に近いが、回転速度が上昇すると減少する。これは、回転速度の上昇に応じて逆起電力が増加するからである(図2)。但し、矩形波駆動では、回転速度が上昇しても、駆動電圧が切り替わるタイミング(位相=nπ)の近傍における電流値はあまり減少せず、かなり大きな電流が流れる傾向にある。   FIG. 14 compares various signal waveforms when the motor of this embodiment described above is driven with a rectangular wave and when driven with a sine wave (for the sake of explanation, the back electromotive force waveform is also referred to as a sine wave). Show. In the case of rectangular wave driving, a rectangular wave driving voltage is applied to the coil. The drive current is close to a rectangular wave at the start, but decreases as the rotational speed increases. This is because the counter electromotive force increases as the rotational speed increases (FIG. 2). However, in the rectangular wave driving, even if the rotation speed increases, the current value in the vicinity of the timing (phase = nπ) at which the driving voltage is switched does not decrease so much, and a considerably large current tends to flow.

一方、正弦波で駆動する場合には、駆動電圧の実効値が正弦波形状となるように駆動電圧がPWM制御される。駆動電流は、始動時には正弦波に近いが、回転速度が上昇すると逆起電力の影響で駆動電流が減少する。正弦波駆動では、駆動電圧の極性が切り替わるタイミング(位相=nπ)の近傍において電流値が大幅に減少している。図2に即して説明したように、一般に、駆動電圧の極性が切り替わるタイミングの近傍では、モータのエネルギ変換効率が低い。正弦波駆動では、効率の低い期間における電流値が、矩形波駆動よりも小さくなるので、より高効率でモータを駆動することが可能である。   On the other hand, when driving with a sine wave, the drive voltage is PWM-controlled so that the effective value of the drive voltage has a sine wave shape. The drive current is close to a sine wave at the start, but when the rotational speed increases, the drive current decreases due to the influence of the counter electromotive force. In the sine wave drive, the current value is greatly reduced in the vicinity of the timing (phase = nπ) at which the polarity of the drive voltage is switched. As described with reference to FIG. 2, generally, the energy conversion efficiency of the motor is low near the timing at which the polarity of the drive voltage is switched. In the sine wave drive, the current value in the period of low efficiency is smaller than that in the rectangular wave drive, so that the motor can be driven with higher efficiency.

図15は、ドライバ回路150(図6)に含まれるA相ドライバ回路120AとB相ドライバ回路120Bの他の構成例を示している。このドライバ回路120A,120Bは、図7に示したドライバ回路120A,120Bを構成するトランジスタのゲート電極の前に、増幅回路122を設けたものである。なお、トランジスタのタイプも図7とは異なっているが、各トランジスタとしては任意のタイプのものを使用することができる。本実施例のモータを、トルクと回転数に関して広い動作範囲で駆動させるためには、ドライバ回路120A,120Bの電源電圧VDDを可変に設定できることが好ましい。電源電圧VDDを変更した場合には、各トランジスタのゲート電圧に与える駆動信号DRVA1,DRVA2,DRVB1,DRVB2のレベルもこれに比例して変更される。こうすれば、広い範囲の電源電圧VDDを用いてモータを駆動することができる。増幅回路122は、駆動信号DRVA1,DRVA2,DRVB1,DRVB2のレベルを変更するための回路である。なお、図6に示した駆動回路ユニット500の電源ユニット300は、可変の電源電圧VDDをドライバ回路150に供給するものとすることが好ましい。   FIG. 15 shows another configuration example of the A-phase driver circuit 120A and the B-phase driver circuit 120B included in the driver circuit 150 (FIG. 6). In the driver circuits 120A and 120B, an amplifier circuit 122 is provided in front of the gate electrodes of the transistors constituting the driver circuits 120A and 120B shown in FIG. Although the transistor type is also different from that in FIG. 7, any type of transistor can be used. In order to drive the motor of this embodiment in a wide operating range with respect to torque and rotation speed, it is preferable that the power supply voltage VDD of the driver circuits 120A and 120B can be set variably. When the power supply voltage VDD is changed, the levels of the drive signals DRVA1, DRVA2, DRVB1, DRVB2 given to the gate voltages of the transistors are also changed in proportion thereto. In this way, the motor can be driven using the power supply voltage VDD in a wide range. The amplifier circuit 122 is a circuit for changing the levels of the drive signals DRVA1, DRVA2, DRVB1, DRVB2. Note that the power supply unit 300 of the drive circuit unit 500 shown in FIG. 6 preferably supplies a variable power supply voltage VDD to the driver circuit 150.

図16は、本実施例のモータの無負荷時の回転数を示している。このグラフから理解できるように、本実施例のモータは無負荷時に極く低回転数まで極めて安定した回転数で回転する。この理由は、磁性体のコアが無いのでコギングが発生しないからである。   FIG. 16 shows the rotational speed of the motor of this embodiment when there is no load. As can be understood from this graph, the motor of this embodiment rotates at an extremely stable rotational speed up to an extremely low rotational speed when there is no load. This is because cogging does not occur because there is no magnetic core.

図17は、図6に示した回生制御部200と整流回路250の内部構成を示す図である。回生制御部200は、バス102に接続されたA相充電切換部202と、B相充電切換部204と、電子可変抵抗器206とを有している。2つの充電切換部202,204の出力信号は、2つのAND回路211,212の入力端子に与えられている。   FIG. 17 is a diagram illustrating an internal configuration of the regeneration control unit 200 and the rectifier circuit 250 illustrated in FIG. 6. Regenerative control unit 200 includes an A-phase charge switching unit 202, a B-phase charge switching unit 204, and an electronic variable resistor 206 connected to bus 102. Output signals of the two charge switching units 202 and 204 are given to input terminals of the two AND circuits 211 and 212, respectively.

A相充電切換部202は、A相コイル12Aからの回生電力を回収する場合には「1」レベルの信号を出力し、回収しない場合には「0」レベルの信号を出力する。B相充電切換部204も同様である。なお、これらの信号レベルの切換えは、CPU110によって行われる。また、A相コイル12Aからの回生の有無と、B相コイル12Bからの回生の有無とは、独立に設定することができる。従って、例えばA相コイル12Aを用いてモータに駆動力を発生させつつ、B相コイル12Bから電力を回生することも可能である。   The A-phase charge switching unit 202 outputs a “1” level signal when recovering regenerative power from the A-phase coil 12A, and outputs a “0” level signal when not recovering. The same applies to the B-phase charge switching unit 204. Note that these signal levels are switched by the CPU 110. Further, the presence / absence of regeneration from the A-phase coil 12A and the presence / absence of regeneration from the B-phase coil 12B can be set independently. Therefore, for example, it is possible to regenerate electric power from the B-phase coil 12B while generating a driving force in the motor using the A-phase coil 12A.

なお、図6に示した駆動制御部100も、同様に、A相コイル12Aを用いて駆動力を発生するか否かと、B相コイル12Bを用いて駆動力を発生するか否かとを、独立に設定できるように構成してもよい。このようにすれば、2相のコイル12A,12Bのうちの任意の一方で駆動力を発生させつつ、他方で電力を回生する運転モードでモータを運転することが可能である。   Similarly, the drive control unit 100 shown in FIG. 6 independently determines whether or not to generate a driving force using the A-phase coil 12A and whether or not to generate a driving force using the B-phase coil 12B. You may comprise so that it can set to. In this way, it is possible to operate the motor in an operation mode in which the driving force is generated on any one of the two-phase coils 12A and 12B while the power is regenerated on the other.

電子可変抵抗器206の両端の電圧は、4つの電圧比較器221〜224の2つの入力端子の一方に与えられている。電圧比較器221〜224の他方の入力端子には、A相センサ信号SSAとB相センサ信号SSBが供給されている。4つの電圧比較器221〜224の出力信号TPA,BTA,TPB,BTBは、「マスク信号」または「許可信号」と呼ぶことができる。   The voltage across the electronic variable resistor 206 is applied to one of the two input terminals of the four voltage comparators 221 to 224. A phase sensor signal SSA and a phase B sensor signal SSB are supplied to the other input terminals of the voltage comparators 221 to 224. The output signals TPA, BTA, TPB, BTB of the four voltage comparators 221 to 224 can be called “mask signals” or “permission signals”.

A相コイル用のマスク信号TPA,BTAはOR回路231に入力されており、B相用のマスク信号TPB,BTBは他のOR回路232に入力されている。これらのOR回路231,232の出力は、上述した2つのAND回路211,212の入力端子に与えられている。これらのAND回路211,212の出力信号MSKA,MSKBも、「マスク信号」または「許可信号」と呼ぶ。   The mask signals TPA and BTA for the A phase coil are input to the OR circuit 231, and the mask signals TPB and BTB for the B phase are input to the other OR circuit 232. The outputs of these OR circuits 231 and 232 are given to the input terminals of the two AND circuits 211 and 212 described above. The output signals MSKA and MSKB of these AND circuits 211 and 212 are also called “mask signals” or “permission signals”.

ところで、4つの電圧比較器221〜224とOR回路231,232の構成は、図13に示した励磁区間設定部590内の電圧比較器594,596とOR回路598を2つ並べたものと同じである。従って、A相コイル用のOR回路231の出力信号は、図13(B)に示した励磁区間信号Eaと同様な波形を有する。また、A相充電切換部202の出力信号が「1」レベルの場合には、A相コイル用のAND回路211から出力されるマスク信号MSKAはOR回路231の出力信号と同じものとなる。これらの動作はB相についても同様である。   By the way, the configuration of the four voltage comparators 221 to 224 and the OR circuits 231 and 232 is the same as that in which two voltage comparators 594 and 596 and two OR circuits 598 in the excitation interval setting unit 590 shown in FIG. It is. Therefore, the output signal of the A-phase coil OR circuit 231 has the same waveform as the excitation interval signal Ea shown in FIG. When the output signal of the A-phase charge switching unit 202 is “1” level, the mask signal MSKA output from the AND circuit 211 for the A-phase coil is the same as the output signal of the OR circuit 231. These operations are the same for the B phase.

整流回路250は、A相コイル用の回路として、複数のダイオードを含む全波整流回路252と、2つのゲートトランジスタ261,262と、バッファ回路271と、インバータ回路272(NOT回路)とを有している。なお、B相用にも同じ回路が設けられている。ゲートトランジスタ261,262は、回生用の電源配線280に接続されている。また、複数のダイオードとしては、低Vf特性に優れたショットキーダイオードを用いることが好ましい。   The rectifier circuit 250 includes a full-wave rectifier circuit 252 including a plurality of diodes, two gate transistors 261 and 262, a buffer circuit 271 and an inverter circuit 272 (NOT circuit) as a circuit for the A-phase coil. ing. The same circuit is provided for the B phase. The gate transistors 261 and 262 are connected to a power supply wiring 280 for regeneration. Further, as the plurality of diodes, it is preferable to use Schottky diodes excellent in low Vf characteristics.

電力回生時にA相コイル12Aで発生した交流電力は、全波整流回路252で整流される。ゲートトランジスタ261,262のゲートには、A相コイル用のマスク信号MSKAとその反転信号が与えられており、これに応じてゲートトランジスタ261,262がオン/オフ制御される。従って、電圧比較器221,222から出力されたマスク信号TPA,BTAの少なくとも一方がHレベルの期間では回生電力が電源配線280に出力され、一方、マスク信号TPA,BTAの双方がLレベルの期間では電力の回生が禁止される。   The AC power generated by the A-phase coil 12A during power regeneration is rectified by the full-wave rectifier circuit 252. A gate signal of the A-phase coil and its inverted signal are given to the gates of the gate transistors 261 and 262, and the gate transistors 261 and 262 are controlled to be turned on / off accordingly. Accordingly, when at least one of the mask signals TPA and BTA output from the voltage comparators 221 and 222 is at the H level, the regenerative power is output to the power supply wiring 280, while both the mask signals TPA and BTA are at the L level. Then, power regeneration is prohibited.

以上の説明から理解できるように、回生制御部200と整流回路250を用いて、回生電力を回収することが可能である。また、回生制御部200と整流回路250は、A相コイル用のマスク信号MSKA及びB相コイル用のマスク信号MSKBに応じて、A相コイル12AとB相コイル12Bからの回生電力を回収する期間を制限し、これによって回生電力の量を調整することが可能である。   As can be understood from the above description, it is possible to recover the regenerative power using the regenerative control unit 200 and the rectifier circuit 250. In addition, the regeneration control unit 200 and the rectifier circuit 250 collect the regenerative power from the A-phase coil 12A and the B-phase coil 12B in accordance with the mask signal MSKA for the A-phase coil and the mask signal MSKB for the B-phase coil. And the amount of regenerative power can be adjusted accordingly.

以上のように、第1実施例のブレシレスモータでは、軸部64はステータ部10に固定され、ロータ部30が軸部64を中心として回転し、車輪部71等の被駆動部材がロータ部30に連結されているので、モータの中心軸を回転させることなく、被駆動部材を回転させることが可能である。   As described above, in the brushless motor of the first embodiment, the shaft portion 64 is fixed to the stator portion 10, the rotor portion 30 rotates around the shaft portion 64, and a driven member such as the wheel portion 71 is attached to the rotor portion 30. Since they are connected, the driven member can be rotated without rotating the central axis of the motor.

C.第1実施例のモータ構成の変形例:
図18は、第1実施例のモータ構成の他の例を示す説明図である。上記第1実施例では、モータの外周部に車輪部71を取り付けていたが、この代わりに、歯車71bを取り付け、モータ本体を歯車の一部として用いることも可能である(図18(A))。また、歯車71bの代わりにプーリー71cを取り付けることも可能である(図18(B))。
C. Modification of the motor configuration of the first embodiment:
FIG. 18 is an explanatory diagram showing another example of the motor configuration of the first embodiment. In the first embodiment, the wheel portion 71 is attached to the outer peripheral portion of the motor. Instead, it is also possible to attach a gear 71b and use the motor main body as a part of the gear (FIG. 18A). ). Moreover, it is also possible to attach the pulley 71c instead of the gear 71b (FIG. 18B).

D.第2実施例のモータ構成
図19は、第2実施例のモータ構成を示す説明図である。図1に示した第1実施例との違いは、永久磁石32とコイル12が支持部材14の片面にしか設けられていない点だけであり、他の構成は第1実施例と同じである。このように、片面励磁のモータとしても、モータの中心軸を回転させることなく、被駆動部材を回転させることが可能である。
D. Motor Configuration of Second Embodiment FIG. 19 is an explanatory diagram showing a motor configuration of the second embodiment. The only difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that the permanent magnet 32 and the coil 12 are provided only on one side of the support member 14, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. Thus, even with a single-sided excitation motor, the driven member can be rotated without rotating the central axis of the motor.

E.第3実施例のモータ構成
図20は、第3実施例のモータの構成を示す説明図である。図1に示した第1実施例との違いは、永久磁石32がコイル12の外周側に配置されている点だけであり、他の構成は第1実施例と同じである(図20(A))。また、車輪部71の代わりに、羽根71dを取り付けて、ファンモータとすることも可能である(図20(B))。このように、永久磁石32とコイル12の配置を、アウターロータ型のモータと同様の配置としても、モータの中心軸を回転させることなく、被駆動部材を回転させることが可能である。
E. Motor Configuration of Third Embodiment FIG. 20 is an explanatory diagram showing the configuration of the motor of the third embodiment. The only difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that the permanent magnet 32 is disposed on the outer peripheral side of the coil 12, and the other configuration is the same as that of the first embodiment (FIG. 20A). )). Further, instead of the wheel portion 71, a blade 71d may be attached to form a fan motor (FIG. 20B). As described above, even if the arrangement of the permanent magnet 32 and the coil 12 is the same as that of the outer rotor type motor, the driven member can be rotated without rotating the central axis of the motor.

F.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
F. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

F1.変形例1:
上記実施例や変形例では2相ブラシレスモータについて説明したが、本発明は、任意の相数M(Mは1以上の整数)のブラシレスモータに適用することが可能である。また、各相のコイル群は、少なくとも1個の電磁コイルを含んでいれば良いが、2個以上の電磁コイルを含むことが好ましい。
F1. Modification 1:
Although the two-phase brushless motor has been described in the above embodiments and modifications, the present invention can be applied to a brushless motor having an arbitrary number of phases M (M is an integer of 1 or more). Moreover, although the coil group of each phase should just contain at least 1 electromagnetic coil, it is preferable that 2 or more electromagnetic coils are included.

F2.変形例2:
上記実施例ではアナログ磁気センサを利用していたが、アナログ磁気センサの代わりに、多値のアナログ的出力を有するデジタル磁気センサを使用してもよい。アナログ磁気センサも多値出力を有するデジタル磁気センサも、アナログ的変化を示す出力信号を有する点で共通している。なお、本明細書において、「アナログ的変化を示す出力信号」とは、オン/オフの2値出力ではなく、3値以上の多数レベルを有するデジタル出力信号と、アナログ出力信号との両方を包含する広い意味で使用されている。
F2. Modification 2:
In the above embodiment, an analog magnetic sensor is used, but a digital magnetic sensor having a multi-valued analog output may be used instead of the analog magnetic sensor. An analog magnetic sensor and a digital magnetic sensor having a multi-value output are common in that they have an output signal indicating an analog change. In this specification, “an output signal indicating an analog change” includes both a digital output signal having multiple levels of three or more and an analog output signal, not an on / off binary output. Used in a broad sense.

なお、アナログ的変化を示す出力信号を有するセンサの代わりに、2値のデジタル出力を有するデジタル磁気センサを使用するようにしてもよい。この場合には、図8のADC部570と励磁区間設定部590が不要となる。従って、励磁区間の設定は行なわれず、また、正弦波駆動波形を用いないため、効率が低下し振動/騒音も生じてしまうが、安価なICで駆動制御回路を実現することができる。   A digital magnetic sensor having a binary digital output may be used instead of a sensor having an output signal indicating an analog change. In this case, the ADC unit 570 and the excitation interval setting unit 590 in FIG. 8 are not necessary. Therefore, since the excitation interval is not set and the sinusoidal drive waveform is not used, the efficiency is lowered and vibration / noise is generated. However, the drive control circuit can be realized with an inexpensive IC.

F3.変形例3:
PWM回路としては、図10に示した回路以外の種々の回路構成を採用することが可能である。例えば、センサ出力と基準三角波とを比較することによってPWM制御を行う回路を利用してもよい。また、PWM制御以外の方法で駆動信号を生成するようにしてもよい。また、PWM制御以外の方法で駆動信号を生成する回路を採用してもよい。例えば、センサ出力を増幅してアナログ駆動信号を生成する回路を採用することも可能である。
F3. Modification 3:
As the PWM circuit, various circuit configurations other than the circuit shown in FIG. 10 can be adopted. For example, a circuit that performs PWM control by comparing the sensor output with a reference triangular wave may be used. Further, the drive signal may be generated by a method other than PWM control. A circuit that generates a drive signal by a method other than PWM control may be employed. For example, it is possible to employ a circuit that amplifies the sensor output and generates an analog drive signal.

また、図8において、ADC部570を電圧比較器(コンパレータ)に変えることも可能である。この場合には、正弦波駆動波形では無く、矩形波駆動となるため、効率が低下し振動/騒音も生じてしまうが、安価なICで駆動制御回路を実現することができる。   In FIG. 8, the ADC unit 570 can be changed to a voltage comparator (comparator). In this case, since the rectangular wave drive is used instead of the sine wave drive waveform, the efficiency is reduced and vibration / noise is generated. However, the drive control circuit can be realized with an inexpensive IC.

F4.変形例4:
本発明は、回生回路を含まないモータや、駆動制御回路を含まない発電機にも適用可能である。具体例としては、例えば、プロジェクタの自動雲台、ビデオカメラの自動雲台、電動車輌、飛行船、ヘリコプタ、ジェットエンジン(加圧部)、ロボット、ファンモータ、時計(針駆動)、ドラム式洗濯機(単一回転)、ジェットコースタ、振動モータ、玩具などの種々の装置のモータに適用可能である。
F4. Modification 4:
The present invention is also applicable to a motor that does not include a regenerative circuit and a generator that does not include a drive control circuit. Specific examples include, for example, an auto head of a projector, an auto head of a video camera, an electric vehicle, an airship, a helicopter, a jet engine (pressurizing unit), a robot, a fan motor, a clock (hand drive), and a drum type washing machine. (Single rotation), can be applied to motors of various devices such as roller coasters, vibration motors, and toys.

図21は、本発明の実施例によるモータを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両1000は、モータ1010と、車輪1020とを有している。このモータ1010は、車輪1020を駆動する。さらに、モータ1010は、鉄道車両1000の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。このモータ1010としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。   FIG. 21 is an explanatory view showing a railway vehicle using a motor according to an embodiment of the present invention. This railway vehicle 1000 has a motor 1010 and wheels 1020. The motor 1010 drives the wheel 1020. Further, the motor 1010 is used as a generator during braking of the railway vehicle 1000 to regenerate electric power. As the motor 1010, the various brushless motors described above can be used.

F5.変形例5:
上記実施例では、着脱目的の固定ねじ部50が設けられていたが、固定ねじ部50を無くして、ホイール部70とロータ部30を一体成形しても良い。
F5. Modification 5:
In the above embodiment, the fixing screw portion 50 for attachment and detachment is provided, but the wheel portion 70 and the rotor portion 30 may be integrally formed without the fixing screw portion 50.

第1実施例における電動モータのモータ本体の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor main body of the electric motor in 1st Example. 磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a magnetic sensor output and the back electromotive force waveform of a coil. コイルの印加電圧と逆起電力との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the applied voltage of a coil, and a counter electromotive force. 第1実施例のモータの正転動作の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the normal rotation operation | movement of the motor of 1st Example. 第1実施例のモータの逆転動作の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of reverse rotation operation | movement of the motor of 1st Example. モータの駆動回路ユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drive circuit unit of a motor. ドライバ回路の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a driver circuit. 駆動制御部の内部構成と動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal structure and operation | movement of a drive control part. センサ出力波形と駆動信号波形の対応関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the correspondence of a sensor output waveform and a drive signal waveform. PWM部の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a PWM part. モータ正転時のPWM部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the PWM part at the time of motor forward rotation. モータ逆転時のPWM部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the PWM part at the time of motor reverse rotation. 励磁区間設定部の内部構成と動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal structure and operation | movement of an excitation area setting part. 第1実施例のモータを矩形波で駆動した場合と、正弦波で駆動した場合の各種の信号波形を比較して示す説明図である。It is explanatory drawing which compares and shows the various signal waveforms at the time of driving the motor of 1st Example with a rectangular wave, and driving with a sine wave. ドライバ回路の他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of a driver circuit. 実施例のモータの無負荷時の回転数を示すグラフである。It is a graph which shows the rotation speed at the time of no load of the motor of an Example. 回生制御部と整流回路の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a regeneration control part and a rectifier circuit. 第1実施例のモータ構成の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the motor structure of 1st Example. 第2実施例のモータ構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the motor structure of 2nd Example. 第3実施例のモータの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the motor of 3rd Example. 本発明の実施例によるモータを利用した鉄道車両を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rail vehicle using the motor by the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10...ステータ部
12A,12B...電磁コイル
14...支持部材
30...ロータ部
30U...上部ロータ部
30L...下部ロータ部
31U...上部回転ケーシング部
31L...下部回転ケーシング部
32...永久磁石
32L...永久磁石
32U...永久磁石
34U,34L...磁気ヨーク
40A,40B...磁気センサ
50...固定ねじ部
64...軸部(中心軸)
64a...軸固定部
64e...軸端部固定部材
65U,65L...軸受け部
70...ホイール部
70c...密閉キャップ
71...車輪部
71b...歯車
71c...プーリー
71d...羽根
100...駆動制御部
102...バス
110...CPU
120A,120B...ドライバ回路
122...増幅回路
150...ドライバ回路
200...回生制御部
202,204...充電切換部
206...電子可変抵抗器
211,212...AND回路
221〜224...電圧比較器
231,232...OR回路
250...整流回路
252...全波整流回路
261,262...ゲートトランジスタ
271...バッファ回路
272...インバータ回路
278...駆動用電力線
279...制御線
280...電源配線
500...駆動回路ユニット
510...基本クロック生成回路
520...分周器
530...PWM部
531...カウンタ
533...EXOR回路
535...駆動波形形成部
540...レジスタ
550...乗算器
560...符号化部
570...AD変換部
580...指令値レジスタ
590...励磁区間設定部
592...電子可変抵抗器
594,596...電圧比較器
598...OR回路
1000...鉄道車両
1010...モータ
1020...車輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Stator part 12A, 12B ... Electromagnetic coil 14 ... Support member 30 ... Rotor part 30U ... Upper rotor part 30L ... Lower rotor part 31U ... Upper rotation casing part 31L. .. Lower rotating casing 32 ... Permanent magnet 32L ... Permanent magnet 32U ... Permanent magnet 34U, 34L ... Magnetic yoke 40A, 40B ... Magnetic sensor 50 ... Fixing screw 64 .. .Shaft (center axis)
64a ... shaft fixing portion 64e ... shaft end fixing member 65U, 65L ... bearing portion 70 ... wheel portion 70c ... sealing cap 71 ... wheel portion 71b ... gear 71c .. .Pulley 71d ... blade 100 ... drive control unit 102 ... bus 110 ... CPU
120A, 120B ... Driver circuit 122 ... Amplifier circuit 150 ... Driver circuit 200 ... Regenerative control unit 202,204 ... Charge switching unit 206 ... Electronic variable resistor 211,212 ... AND circuits 221 to 224 ... voltage comparators 231, 232 ... OR circuits 250 ... rectifier circuits 252 ... full-wave rectifier circuits 261, 262 ... gate transistors 271 ... buffer circuits 272 .. .Inverter circuit 278 ... drive power line 279 ... control line 280 ... power supply wiring 500 ... drive circuit unit 510 ... basic clock generation circuit 520 ... frequency divider 530 ... PWM unit 531 ... Counter 533 ... EXOR circuit 535 ... Drive waveform forming unit 540 ... Register 550 ... Multiplier 560 ... Encoding unit 570 ... AD conversion unit 580 ... Command value Register 590 ... Excitation section setting section 592 ... Electronic variable resistor 59 4,596 ... Voltage comparator 598 ... OR circuit 1000 ... Rail car 1010 ... Motor 1020 ... Wheel

Claims (11)

被駆動部材を駆動するブラシレスモータであって、
A相コイル群とB相コイル群と位置センサとを有するステータと、
前記ステータに固定された軸部と、
記軸部の周囲を回転するとともに、前記被駆動部材に連結されたロータと、
前記ステータに設けられ、前記ブラシレスモータを駆動する駆動信号を生成する駆動回路ユニットと、
前記軸部の内部の少なくとも一部に設けられ、前記駆動回路ユニットに接続された配線と、
を備え
前記ロータは、第1のロータと、前記第1のロータに接続され、前記第1のロータに対する相対位置が固定された第2のロータとを有し、
前記第1のロータと前記第2のロータは、前記ステータを挟んでおり、
前記第1のロータは、第1の永久磁石群を有するとともに前記ステータの一方の側に配置され、
前記第2のロータは、第2の永久磁石群を有するとともに前記ステータの他方の側に配置され、
前記ステータは、第1の面と、前記第1の面とは反対側の面である第2の面とを有し、
前記A相コイル群は、前記ステータの前記第1の面に配置されているが、前記第2の面には配置されておらず、
前記B相コイル群は、前記ステータの前記第2の面に配置されているが、前記第1の面には配置されておらず、
前記A相コイル群と前記B相コイル群は、電気角でπ/2だけずれて配置されており、
前記A相及びB相コイル群は、磁性体のコアを有しておらず、
前記第1の永久磁石群に含まれる永久磁石の数は、前記A相コイル群に含まれる電磁コイルの数と等しく、
前記第2の永久磁石群に含まれる永久磁石の数は、前記B相コイル群に含まれる電磁コイルの数と等しく、
前記第1の永久磁石群に含まれる永久磁石の数は、前記第2の永久磁石群に含まれる永久磁石の数と等しく、
前記第1の永久磁石群に含まれる永久磁石は、それぞれ一定の磁極ピッチで配置されており、隣接する永久磁石同士は逆方向に磁化されており、
前記第2の永久磁石群に含まれる永久磁石は、それぞれ一定の磁極ピッチで配置されており、隣接する永久磁石同士は逆方向に磁化されており、
前記第1及び第2の永久磁石群に含まれる永久磁石は、前記ステータに向かう磁極が互いに異なる極性となるように配置されており、
前記第1及び第2の永久磁石群に含まれる永久磁石のピッチは、前記A相及びB相コイル群に属するコイルのピッチと等しく、
前記第1及び第2の永久磁石群の磁束の方向は、前記ステータに対して垂直であり、
前記A相及びB相コイル群には、前記駆動信号として交流の駆動信号が供給される、
ブラシレスモータ。
A brushless motor for driving a driven member ,
A stator having an A-phase coil group, a B-phase coil group, and a position sensor;
A shaft portion fixed to the stator;
While rotating around the front Kijiku portion, and which are connected to the driven member rotor,
A drive circuit unit that is provided in the stator and generates a drive signal for driving the brushless motor;
Wiring provided in at least a part of the inside of the shaft portion and connected to the drive circuit unit;
Equipped with a,
The rotor has a first rotor and a second rotor connected to the first rotor and fixed in a relative position with respect to the first rotor;
The first rotor and the second rotor sandwich the stator,
The first rotor has a first permanent magnet group and is disposed on one side of the stator,
The second rotor has a second permanent magnet group and is disposed on the other side of the stator,
The stator has a first surface and a second surface that is a surface opposite to the first surface;
The A-phase coil group is disposed on the first surface of the stator, but is not disposed on the second surface,
The B phase coil group is disposed on the second surface of the stator, but is not disposed on the first surface,
The A phase coil group and the B phase coil group are arranged with an electrical angle shifted by π / 2,
The A phase and B phase coil groups do not have a magnetic core,
The number of permanent magnets included in the first permanent magnet group is equal to the number of electromagnetic coils included in the A-phase coil group,
The number of permanent magnets included in the second permanent magnet group is equal to the number of electromagnetic coils included in the B-phase coil group,
The number of permanent magnets included in the first permanent magnet group is equal to the number of permanent magnets included in the second permanent magnet group;
The permanent magnets included in the first permanent magnet group are each arranged at a constant magnetic pole pitch, and the adjacent permanent magnets are magnetized in opposite directions,
The permanent magnets included in the second permanent magnet group are each arranged at a constant magnetic pole pitch, and the adjacent permanent magnets are magnetized in opposite directions,
The permanent magnets included in the first and second permanent magnet groups are arranged such that the magnetic poles directed to the stator have different polarities,
The pitch of the permanent magnets included in the first and second permanent magnet groups is equal to the pitch of the coils belonging to the A phase and B phase coil groups,
The direction of the magnetic flux of the first and second permanent magnet groups is perpendicular to the stator;
An AC drive signal is supplied as the drive signal to the A-phase and B-phase coil groups.
Brushless motor.
請求項1に記載のブラシレスモータであって、
前記ロータは、前記ステータを内部に包み込む形状を有し、
前記第1及び第2の永久磁石は、前記ロータの内側部分に設けられている、ブラシレスモータ。
The brushless motor according to claim 1,
The rotor has a shape that wraps the stator inside,
The first and second permanent magnet groups are brushless motors provided in an inner portion of the rotor.
請求項1または2に記載のブラシレスモータであって、
前記位置センサは、前記ステータと前記ロータの相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力する磁気センサを含む、ブラシレスモータ。
The brushless motor according to claim 1 or 2,
The position sensor is a brushless motor including a magnetic sensor that outputs an output signal indicating an analog change according to a relative position between the stator and the rotor.
請求項3に記載のブラシレスモータであって、
前記駆動回路ユニットは、
前記磁気センサの出力信号のアナログ的変化を利用したPWM制御を実行することによって、前記磁気センサの出力信号のアナログ的変化を模擬した駆動信号を生成するPWM制御回路を含む、ブラシレスモータ。
The brushless motor according to claim 3,
The drive circuit unit is
A brushless motor including a PWM control circuit that generates a drive signal that simulates an analog change in the output signal of the magnetic sensor by executing PWM control using an analog change in the output signal of the magnetic sensor.
請求項4に記載のブラシレスモータであって、
前記駆動回路ユニットは、
前記A相及びB相コイルから電力を回生する回生回路を含む、ブラシレスモータ。
The brushless motor according to claim 4,
The drive circuit unit is
A brushless motor including a regenerative circuit for regenerating power from the A-phase and B-phase coil groups .
請求項5に記載のブラシレスモータであって、
前記軸部の内部に、前記回生回路からの回生電力を回収するための配線が設けられている、ブラシレスモータ。
The brushless motor according to claim 5,
A brushless motor, wherein wiring for recovering regenerative power from the regenerative circuit is provided inside the shaft portion.
請求項4ないし6のいずれか一項に記載のブラシレスモータであって、
前記A相及びB相コイルと、前記位置センサと、前記駆動回路ユニットと、のうちの少なくとも一部を樹脂により覆った、ブラシレスモータ。
The brushless motor according to any one of claims 4 to 6,
A brushless motor in which at least a part of the A-phase and B-phase coil groups , the position sensor, and the drive circuit unit is covered with resin.
請求項1ないし7のいずれか一項に記載のブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータによって駆動される被駆動部材と、
を備える装置。
The brushless motor according to any one of claims 1 to 7,
A driven member driven by the brushless motor;
A device comprising:
請求項8に記載の装置であって、
前記装置は移動体である、装置。
The apparatus according to claim 8, comprising:
The device is a moving body.
請求項9に記載の装置であって、
前記移動体は鉄道車両である、装置。
The apparatus of claim 9, comprising:
The apparatus, wherein the moving body is a railway vehicle.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のブラシレスモータを備えるロボット。   A robot comprising the brushless motor according to any one of claims 1 to 7.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012147541A (en) * 2011-01-11 2012-08-02 Seiko Epson Corp Electromechanical device, and actuator, motor, robot, and robot hand using the same
CN103036492A (en) * 2011-10-05 2013-04-10 姚其良 Working program control programming for outer-stator type direct current motor
CN105774563A (en) * 2016-04-14 2016-07-20 广东玛西尔电动科技有限公司 Direct-current brushless hub motor energy recovery and regenerative braking system and electric vehicle
US10530209B2 (en) * 2016-10-28 2020-01-07 Waymo Llc Devices and methods for driving a rotary platform
WO2024018819A1 (en) * 2022-07-20 2024-01-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Motor and ceiling fan
CN116722711B (en) * 2023-06-16 2024-05-10 宁波苏智美电机科技有限公司 Universal direct-drive motor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85106983A (en) * 1985-09-10 1987-03-11 周伟明 Steromotor
JP2657796B2 (en) * 1987-12-26 1997-09-24 日本電産株式会社 Brushless motor
JP3166362B2 (en) * 1992-12-22 2001-05-14 松下電器産業株式会社 Motor for magnetic disk drive
JP3133224B2 (en) * 1994-12-27 2001-02-05 財団法人鉄道総合技術研究所 Permanent magnet excitation synchronous motor for vehicles
CN1160943A (en) * 1996-01-18 1997-10-01 有裕株式会社 Coreless type BLDC motor and method of producing stator assembly
CN2288548Y (en) * 1997-04-09 1998-08-19 廖菊生 Motor for driving vehicle
JP2001128432A (en) * 1999-09-10 2001-05-11 Jianzhun Electric Mach Ind Co Ltd Ac power supply drive type dc brushless electric motor
CN1140040C (en) * 2001-05-21 2004-02-25 笪桂生 Comprehensive vehicle motor system
JP2003136450A (en) * 2001-10-26 2003-05-14 Communication Research Laboratory Remote control system of robot arm by providing audio information
CN2556843Y (en) * 2002-06-18 2003-06-18 上海安乃达驱动技术有限公司 Brushless dc otor for electric motor car
WO2005112230A1 (en) * 2004-05-18 2005-11-24 Seiko Epson Corporation Motor
JP4720278B2 (en) * 2005-04-27 2011-07-13 株式会社富士通ゼネラル Axial air gap type electric motor
JP4710838B2 (en) * 2007-01-24 2011-06-29 セイコーエプソン株式会社 Brushless DC motor

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