JPH05505299A - Improvement of slotless, brushless and large air gap motors - Google Patents

Improvement of slotless, brushless and large air gap motors

Info

Publication number
JPH05505299A
JPH05505299A JP3502865A JP50286590A JPH05505299A JP H05505299 A JPH05505299 A JP H05505299A JP 3502865 A JP3502865 A JP 3502865A JP 50286590 A JP50286590 A JP 50286590A JP H05505299 A JPH05505299 A JP H05505299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
winding
power
coil
field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3502865A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
シュラモ,ダニエル ジェイ.
ベンフォード,スーザン エム.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPH05505299A publication Critical patent/JPH05505299A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0435Wound windings
    • H02K15/0464Lap windings
    • H02K15/0471Lap windings manufactured by flattening a spiral winding
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 スロットレス、ブラシレスで大きなエアギヤ、ブのあるモータの改良 直東上ユニ里丘互 本発明は、概括的には電動機及び発電機等の電気機械装置に関し、特にスロット レス、ブラシレスで大きなエアギーr’yブのある電動機に関する。[Detailed description of the invention] Slotless, brushless, large air gear, and improved motors with brushes Naoto upper uni Satooka mutual TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to electromechanical devices such as electric motors and generators, and in particular to slot It relates to electric motors that are brushless and have a large air supply.

え一旦!皇 スロットレス、ブラシレスで大きなエアギャップのある電動機は周知であり、様 々な用途に用いられている。これらの用途としては、動力機器、大衆消費器具及 び自動車産業が挙げられるが、それらはほんの−例に過ぎない。Well, once! Emperor Slotless, brushless, large air gap electric motors are well known and widely used. It is used for various purposes. These applications include power equipment, consumer appliances, and and the automobile industry, but these are just a few examples.

このタイプの電動機の性質により、異なる用途のために所望のトルク及び馬力を 得るには、モータを実貫的に再設計しなければならない。加えて、通常は、それ ぞれ異なるモータを制御するためには異なる電子パッケージが必要である。これ らの要因及びスロットレス、ブランレスモータを製造する難しさによって、モー タは、モータが用いられる多くの部材、又はモータを用いる事が望まれる多くの 部材に対して主要なコストを占めるようになっている。例えば、上述した動力機 器又は器具においてである。それゆえ、これら及び他の器具及び用途においてモ ータのコストを削減できれば、完成部材の全コストに与える影響はかなり大きく なる。さらに、例えば、自動車産業のように大規模に大量にそのようなモータを 用いる場合には、1個又は数個はどのモータのコストが一つの品物、すなわち自 動車のコストに重大な影響を与えることはあり得ないが、量産の結果として全体 のモータコストは、重大であり、そのコスト削減は有益となる。The nature of this type of electric motor allows it to produce the desired torque and horsepower for different applications. To obtain this, the motor must be substantially redesigned. In addition, it is usually Different electronic packages are required to control different motors. this Due to these factors and the difficulty of manufacturing slotless, branless motors, Motors can be used for many parts in which motors are used or for which it is desired to use motors. It now occupies the major cost for parts. For example, the power machine mentioned above In a vessel or utensil. Therefore, in these and other instruments and applications, If the cost of data can be reduced, the impact on the total cost of the finished part will be significant. Become. Moreover, such motors are used in large quantities in large quantities, for example in the automobile industry. When used, the cost of one or several motors can be reduced to one item, i.e. Although it is unlikely to have a significant impact on the cost of the vehicle, as a result of mass production the overall Motor costs are significant and any reduction in that cost would be beneficial.

メロ1トレス、ブランレスで大きなエアギヤノブのあるモータは、比較的効率が 良くない。効率が良くなI、s原因としては、典型的な熱放散などの他の損失と 同様に、ヒステリシス損失及び渦電流損失が挙げられる。効率が良くない他の原 因の例としては、入力電気エネルギーのタイプが1つのみに、すなわち直流電源 又は交流電源のいずれかに制限されてし)ることか挙げられる。そのようなモー タの効率を改善し、両タイプのii源で使えるよう互換性を持たせると、モータ は一般的に、さらに容易に用いられるようになり、そのようなモータの市場も拡 大するだろう。例えば、そのようなモータを手動ドリルなどの器具に用いること が望まれる。それにより、従来の手動ドリルよりも熱をもたずに作動することが でき、しかも壁コンセントに差し込んでも、或いはノ(ツテリノfツクによって も電力を供給されることができる。Mero 1 tres, branless motors with large air gear knobs are relatively efficient. not good. The reasons for the better efficiency include other losses such as typical heat dissipation. Similarly, hysteresis losses and eddy current losses can be mentioned. Other sources that are less efficient An example of this is when the input electrical energy is of only one type, i.e. or limited to AC power sources). Such mode By improving the efficiency of the motor and making it compatible with both types of II sources, motors are generally becoming more readily available, and the market for such motors is expanding. It will be big. For example, the use of such motors in tools such as manual drills is desired. This allows it to operate with less heat than traditional manual drills. It can be plugged into a wall outlet or can also be powered.

聚豆旦11 本発明は、スロットレス、ブラシレスで大きなエアギヤノブのあるモータの改良 に関する。そのような改良は、動作の効率性、製造の容易さ及び汎用性に関係す る。本発明は、整流構造、及びトルク及び馬力特性には関係なく、本発明の整流 構造に従って設計された多数のく好ましくは全ての)モータを制御するためにm mいられ得る汎用性電子制御/<、7ケージに関する。Judame 11 The present invention is an improvement to a slotless, brushless motor with a large air gear knob. Regarding. Such improvements are related to efficiency of operation, ease of manufacture and versatility. Ru. The present invention provides the rectifier of the present invention regardless of the rectifier structure and the torque and horsepower characteristics. m for controlling a number of (preferably all) motors designed according to the structure. Concerning versatile electronic control/<, 7 cages.

従って、本発明の目的は、高効率のスロットレス、ブランレスで大きなエアギャ ップのあるモータを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a highly efficient slotless, branless and large air gap. The objective is to provide a motor with high power consumption.

本発明の他の目的は、製造をオートメーション化して、独自のコイル巻き構成を 採用することにより、そのようなモータの製造コストを簡単化し、削減する事で ある。Another object of the invention is to automate manufacturing and create unique coil winding configurations. By adopting this method, the manufacturing cost of such motors can be simplified and reduced. be.

他の目的は、モータを駆動するために必要なコイル巻き数を最小限にすることで ある。Another objective is to minimize the number of coil turns required to drive the motor. be.

他の目的は、制御電子回路の共通なセ、l−が、どの大きさのモータに対しても 用いられ得るようにする整流回路を提供し、それによって制御電子回路をモータ アセンブリの一体化された部品とすることである。Another objective is that the control electronics have a common cell, l-, for any size motor. Provides a rectifier circuit that allows the control electronics to be used in the motor. It should be an integrated part of the assembly.

さらに他の目的は、可変速度モータを提供することであり、その速度は、供給さ れる電力のパルス幅を変調することにより決定される。Yet another object is to provide a variable speed motor, the speed of which is is determined by modulating the pulse width of the applied power.

本発明の1つの局面によれば、スロットレス、ブラシレスで大きなエアギャップ のある電動機は、界磁巻線及び界磁ノ<ツクアイロンを有する固定子であって、 その界磁巻線がほぼ平たい巻線であるように多数の連続的にずらして配置された 多角形の形をしたターンを宵する固定子と、その固定子の中に配置されており、 シャフト及びその上に取り付けられた永久磁石を有する回転子とを備えている。According to one aspect of the invention, a slotless, brushless, large air gap A certain electric motor has a stator having a field winding and a field iron, A large number of consecutively staggered windings such that the field windings are approximately flat windings. A stator that makes polygonal turns and is placed inside the stator. A rotor having a shaft and a permanent magnet mounted thereon.

多角形の形をした夕−ンは、例えば、矩形又は六角形の形とすることができる。The polygonal shape can be, for example, rectangular or hexagonal in shape.

他の局面によれば、電動機のための界磁巻線を作成する方法は、多角形の形をし た型の回りにワイヤをらせん状に巻くステップと、予め決められた距離で巻かれ ないスペースを残すステップであって、そのスペースは、予め決められた距離の 長さを有するステップと、ワイヤ巻線をほぼ平たくして、およそ多角形の形状を 有する巻線の連続的にずらして配置されたターンで巻かれないスペースを埋める ように、型の2つの両側面をつぶすステップと、中空の円筒を形成するために、 平たくされた巻線を巻くステップとを包含する。According to other aspects, a method of creating a field winding for an electric motor has a polygonal shape. spirally winding the wire around the shaped mold and winding the wire at a predetermined distance; the step of leaving a space with no space, the space being a predetermined distance Steps with a length and the wire windings are approximately flattened to form approximately a polygonal shape. Fill the unwound space with successively staggered turns of windings with In order to form a hollow cylinder, the steps of crushing the two sides of the mold are as follows: winding the flattened winding.

本発明のさらに他の局面によれば、電動機は、界磁巻線及び界磁バンクアイロン を有する固定子であって、その界磁巻線は、Y字状に構成されて、そのY字のそ れぞれの端部と接−地との間に整流スイッチを有し、そのY字の共通接続点と電 源との間に電力スイッチを有する固定子と、その固定子の中に配置され、シャフ ト及びその上に取り付けられた永久磁石を宵する回転子と、前記スイッチを制御 する集積回路とを備えている。According to yet another aspect of the invention, the electric motor includes a field winding and a field bank iron. A stator having a field winding having a Y-shape, the field winding having a Y-shape, A rectifier switch is installed between each end and ground, and the common connection point of the Y is connected to the power source. a stator having a power switch between the source and the shaft located within that stator; a rotor with a permanent magnet mounted thereon; and a rotor that controls the switch. It is equipped with an integrated circuit.

さらに、他の局面によれば、電動機は、界磁巻線及び界磁バックアイロンを有す る固定子と、その固定子の中に配置され、シャフト、その上に取り付けられた永 久磁石、及び永久磁石の互いに相反する極の間で磁気回路を完成するために永久 磁石の両゛側に置かれた1対の素子を有する回転子とを備えている。Further, according to other aspects, the electric motor has a field winding and a field back iron. a stator disposed within the stator, a shaft, and a permanent mounted thereon; permanent magnet, and a permanent magnet to complete the magnetic circuit between the mutually opposing poles of the permanent magnet. and a rotor having a pair of elements placed on either side of the magnet.

本発明の他の局面によれば、多相電動機は、界磁巻線及び界磁バックアイロンを 有する固定子であって、その界磁巻線がY字状に構成されて、そのY字のそれぞ れの端部と接地との間に整流スイッチを有し、そのY字の共通接続点と電源との 間に電力スイッチを有する固定子と、その固定子の中に配置され、シャフト及び その上に取り付けられた永久磁石を有する回転子とを備えている。According to another aspect of the invention, a polyphase motor includes a field winding and a field back iron. A stator having a field winding arranged in a Y shape, each of which has a field winding arranged in a Y shape. A rectifier switch is provided between the end of the Y and the ground, and the common connection point of the Y is connected to the power supply. a stator having a power switch between; a shaft and a stator disposed within the stator; and a rotor having permanent magnets mounted thereon.

さらに、他の局面によれば、電動機は、界磁巻線及び界磁バックアイロンを有す る固定子であって、その界磁巻線は整流された交流及び直流の両方によって活性 化するためのセクション及び整流された交流のみによって活性化するセクション を有する固定子と、その固定子の中に配置され、シャフト及びその上に取り付け られた永久磁石を有する回転子とを備えている。Further, according to other aspects, the electric motor has a field winding and a field back iron. a stator whose field windings are activated by both rectified alternating current and direct current. sections for activation and sections activated only by rectified alternating current. a stator with a shaft located within the stator and mounted on it; and a rotor having permanent magnets.

本発明のさらに他の局面によれば、多相電動機を整流する方法は、第1の界磁巻 線相に電力を供給するステップと、第1の界磁巻線相への電力を中断するステッ プと、第1の巻線相の保持エネルギーを第2の巻線相に放散するステップと、前 記第2の巻線相に電力を与えるステップとを順次包含する。According to yet another aspect of the invention, a method of commutating a polyphase motor includes: providing power to the line phase and interrupting power to the first field winding phase; a step of dissipating the retained energy of the first winding phase into a second winding phase; and applying power to the second winding phase.

本発明のこれらの目的及び他の目的、利点、特徴並びに局面は以下順次述べる説 明で明らかになるだろう。These and other objects, advantages, features and aspects of the present invention will be explained in detail below. It will become clear in the light.

前述の、及び関連した目的を達成するために、本発明は、明細書において以下に 詳しく説明され、特許請求の範囲に特定される特徴を備えている。以下の説明及 び添付した図面は本発明の特定の例示的な実施例を詳しく説明するものである。To achieve the foregoing and related objects, the present invention provides the following features in the specification: It has the features specifically described and specified in the claims. The explanation below The accompanying drawings set forth in detail certain illustrative embodiments of the invention.

しかしながら、このことは、本発明の主要な部分か用いられることができる様々 な方法の1つを示しているにすぎない。However, this is not a major part of the invention or the variety that can be used. This is just one possible method.

本発明の範囲が、請求の範囲及びその同等物によって決定されるべきであること はもちろんである。that the scope of the invention should be determined by the claims and their equivalents; Of course.

1立i!f反皿 添付図面において、 図1は、本発明のスロットレス、ブランレスで大きなエアギヤノブのあるモータ を図示したものである。1 standing i! f anti-plate In the attached drawings, Figure 1 shows the slotless, branless, large air gear knob motor of the present invention. This is an illustration.

図2は、図1の矢印2−2の方向で見た場合の閉塞部分を示すモータの端面図で ある。FIG. 2 is an end view of the motor showing the blocked portion when viewed in the direction of arrow 2-2 in FIG. be.

図3は、本発明の電子パッケージの平面図である。FIG. 3 is a top view of the electronic package of the present invention.

図4は、図1の矢印4−4の方向で見た場合のモータの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the motor as viewed in the direction of arrow 4-4 in FIG.

図5は、典型的な永久磁石回転子の両端における磁界を図示したものである。FIG. 5 illustrates the magnetic field at both ends of a typical permanent magnet rotor.

図6は、本発明の透磁性素子を用いる回転子の両端における磁界を図示したもの である。FIG. 6 illustrates the magnetic field at both ends of the rotor using the magnetically permeable element of the present invention. It is.

図7は、本発明のコイル巻線が型の周囲に巻かれている斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the coil winding of the present invention being wound around a mold.

図8は、本発明の一例であるコイル相巻線が直列に配線されている図である。FIG. 8 is a diagram in which coil phase windings, which are an example of the present invention, are wired in series.

図9は、−例であるコイル相巻線が並列に配線されて(する図である。FIG. 9 is a diagram in which the coil phase windings are wired in parallel.

図10は、相構成を示すフィル巻線の平面図である。FIG. 10 is a plan view of the fill winding showing the phase configuration.

図11は、コイル巻線が不完全につぶされた図である。FIG. 11 is a diagram in which the coil winding is incompletely collapsed.

図12は、円筒状芯の周囲を巻こうとしているコイル巻線の図である。FIG. 12 is a diagram of a coil winding about to be wound around a cylindrical core.

図13は、コイル巻線の各相の1つのセグメントを示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of one segment of each phase of the coil winding.

図14は、完成したコイル巻線及び永久磁石固定子の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of the completed coil winding and permanent magnet stator.

図15は、図1のモータにおける使用に対して、六角形巻線用型の周囲に巻かれ たコイルの他の実施例を図示したものである。Figure 15 shows a hexagonal winding die for use in the motor of Figure 1. 3 is a diagram illustrating another embodiment of the coil.

図16は、本発明のモータ及び制御回路構成要素の概略電気回路図である。FIG. 16 is a schematic electrical diagram of the motor and control circuit components of the present invention.

図17は、図16の回路の整流セクションの概略図である。FIG. 17 is a schematic diagram of the rectifier section of the circuit of FIG. 16.

図18は、図1のモータの回転子の角位置の関数と15で、コイルセクション及 び供給電力それぞれの相対的な相励磁を示す図である。FIG. 18 shows the coil section and FIG.

図19は、本発明のパルス幅変調構造を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a pulse width modulation structure of the present invention.

図20は、DC又はAC電力での使用に適した本発明の他の実施例における、整 流構造及びii源を示す電気回路の概略図である。FIG. 20 shows an arrangement of other embodiments of the invention suitable for use with DC or AC power. FIG. 2 is a schematic diagram of an electrical circuit showing the flow structure and ii source.

良皿二m!匪 同じ部材には同じ参照番号が付されている各図を蓼照する。Two meters of good plates! negation Refer to the drawings in which like parts have been given the same reference numerals.

まず、図1−図4では、本発明のスロットレス、プランレスで大きなエアギャッ プのある電動機10が示されている。モータ10は、従来のスロットレス、ブラ シレスモータと同様に、永久磁石回転子アセンブリ12及び巻かれる固定子14 を備えている。回転子アセンブリI2は、バックアイロン芯18によって囲まれ 、次に永久磁石20に囲まれる延長シャフト16を備えている。固定子アセンブ リ14はコイル巻線22及びそのコイル巻線を囲む界磁バックアイロン24を備 えており、そのコイル巻線は、その中に回転子を配置するために十分な空間をう えるための内径を有する。永久磁石20と界磁バックアイロン24の内径との間 の空間であって、部分的にコイル巻線22によって占められる空間は、エアギャ ップ25と表される。First, Figures 1 to 4 show the slotless, planless and large air gap of the present invention. An electric motor 10 is shown with a pull-up. The motor 10 is a conventional slotless, brushless motor. Similar to the Siles motor, a permanent magnet rotor assembly 12 and a wound stator 14 It is equipped with The rotor assembly I2 is surrounded by a back iron core 18. , and an extension shaft 16 surrounded by permanent magnets 20 in turn. stator assembly The iron 14 includes a coil winding 22 and a field back iron 24 surrounding the coil winding. The coil winding has sufficient space to accommodate the rotor. It has an inner diameter to accommodate Between the permanent magnet 20 and the inner diameter of the field back iron 24 The space partially occupied by the coil winding 22 is the air gap. 25.

モータ10は、開放端セクション28、中間セクション3−〇及び閉塞端セクシ ョン32を有するハウジングアセ二ノブ926をさらに備えている。ハウジング アセンブリ26は、回転子アセンブリ12及び固定子アセンブリ]4をそれぞれ 収納するためのものである。固定子アセンブリ14はハウジングアセンブリ26 の中ζこ固定され、一方、回転子アセンブリ]2は長軸Zの回りを回転できるよ うに取り付けられている。The motor 10 has an open end section 28, an intermediate section 3-0, and a closed end section. A housing assembly knob 926 is further provided having a housing adjustment knob 926. housing The assembly 26 includes the rotor assembly 12 and the stator assembly ]4, respectively. It is for storage. Stator assembly 14 is connected to housing assembly 26 ζ is fixed, while the rotor assembly] 2 can rotate around the long axis Z. It is attached to the sea urchin.

回転子アセンブリ12は、開放端ハウジングアセンブリ28及び閉塞端ハウジン グセク/ヨン32の中に取り付けられた1対のベアl)ング34a、34bによ って、ハウジングアセンブリ26の中に半径方向及び軸方向に固定されている。The rotor assembly 12 includes an open end housing assembly 28 and a closed end housing. A pair of bearings 34a and 34b installed in the bearing 32 and is radially and axially secured within housing assembly 26.

その結果、回転子アセツブIJ12は固定子アセンブリ14内で自由に回転する 。回転子シャフト16は、ある負荷に取り付けられ、その負荷を相対的に回転さ せるために、開放端ハウジングセクション28を通って延びている。As a result, rotor assembly IJ12 rotates freely within stator assembly 14. . The rotor shaft 16 is attached to a load and rotates the load relative to it. It extends through open-ended housing section 28 to accommodate the needs of the user.

閉塞端ハウジングアセンブリ32に接触している熱伝導性端部部材38は、モー タ1oの閉塞端部を形成し、モータを汚染から密閉する。端部部材38には、電 源及びモータ制御入力にそれぞれ接続される多くの端子41及び42が設けられ ている(図2)、、プリント配線回路板44が、端部部材38の内側に取り付け られ、端子41及び42に電気的に接続されており(図1及び図3)、その上に はモータ1oの制御電子部品(概括的に46で示される)が取り付けられている 。A thermally conductive end member 38 in contact with the closed end housing assembly 32 1o to seal the motor from contamination. The end member 38 has an electric A number of terminals 41 and 42 are provided which are connected to a power source and a motor control input, respectively. (FIG. 2), a printed circuit board 44 is mounted inside the end member 38. and is electrically connected to terminals 41 and 42 (Figs. 1 and 3), and is fitted with the control electronics of motor 1o (indicated generally by 46). .

回路板44は薄いカプトン(Kapton)基板からなることが好ましく、その 上に回路バス及び取り付はパッドが周知の方法で印刷される。集積回路、トラン ジスタ、ポール効果センサなどの制御電子回路素子は、wi的なリードボンディ ング又は同様の技術により、電気的及び機械的に回路板44に接続される。制御 電子部品におこる電気ノイズの悪影響を低減するために、電磁妨害(EMI)シ ールド47(点線で示される)が、回路板44と回転子アセンブリ12及び固定 子アセンブリ14との間に置かれていてもよい。Circuit board 44 is preferably comprised of a thin Kapton substrate; Circuit buses and mounting pads are printed thereon in a known manner. integrated circuit, transformer Control electronic circuit elements such as resistors and pole effect sensors are The circuit board 44 is electrically and mechanically connected to the circuit board 44 by connecting or similar techniques. control Electromagnetic interference (EMI) systems are used to reduce the negative effects of electrical noise on electronic components. A field 47 (shown in dotted lines) connects the circuit board 44 to the rotor assembly 12 and the fixed It may be placed between the child assembly 14 and the child assembly 14.

作動中、モータ10内に発生する熱の大部分は、固定子アセンブリ14から生じ るものである。モータ1oの作動効率及び電子部品46の信頼性のある機能を維 持するため、固定子アセンブリ14から発生した熱を回転子12及び電子部品か ら取り除くことは有益である。それゆえ、ハウジングセクション28.30及び 32は、高い熱伝導係数を有する物質から作られる。また、プリント配線回路板 44を熱伝導性端部部材38に直接取り付けることにより、電子部品46から発 生した熱は効率よく端部部材に移される。端部部材38は、熱が周囲の環境に移 動することを促進し、さらには電子部品46の比較的低温での作動の維持を助け るフィン40又は他の構成とともに設計されることが好ましい。During operation, the majority of the heat generated within motor 10 comes from stator assembly 14. It is something that Maintaining the operating efficiency of the motor 1o and the reliable functioning of the electronic components 46 The heat generated from the stator assembly 14 is transferred to the rotor 12 and electronic components in order to It is beneficial to remove them. Therefore, housing section 28.30 and 32 is made from a material with a high coefficient of thermal conductivity. Also printed wiring circuit board By attaching 44 directly to the thermally conductive end member 38, the electronic component 46 The generated heat is efficiently transferred to the end member. The end member 38 is designed to prevent heat from being transferred to the surrounding environment. and further helps maintain the operation of the electronic components 46 at relatively low temperatures. fins 40 or other configurations.

図4に示されるように、回転子12の永久磁石20は、極セグメントと呼ばれる 多くのセクション46に分けられ、互いに相反する磁極、すなわちN極とS極と が通常半径方向外側に面して、交互に配置される。好ましい実施例では、三対の 極、又は6つの磁石セクションが採用される。永久磁石20は、互いに固定され た6つの通常くさび形の独立した磁石セクション、又は従来の公知の方法によっ て適切に磁化され得る適切な物質から構成され得る。As shown in FIG. 4, the permanent magnets 20 of the rotor 12 are called pole segments. It is divided into many sections 46 and has mutually opposing magnetic poles, namely north and south poles. are arranged alternately, usually facing radially outward. In a preferred embodiment, three pairs of Poles, or six magnet sections, are employed. The permanent magnets 20 are fixed to each other. six normally wedge-shaped independent magnet sections, or by conventional known methods. It can be composed of any suitable material that can be suitably magnetized.

ここで挙げられるように、永久磁石20は、後述されるような極から極への磁界 を生成する単数もしくは複数の物質又は単数もしくは複数の物質の構造を備えて いる。また、以下の記載は、3対の磁極を有する永久磁石に関するものであるが 、それより少数の又は多数の対の磁極を採用してもよい。As mentioned here, the permanent magnet 20 has a magnetic field that is polar-to-pole as described below. comprising one or more substances or a structure of one or more substances that produces There is. Furthermore, the following description relates to a permanent magnet having three pairs of magnetic poles. , fewer or more pairs of magnetic poles may be employed.

本発明は、例えばステッパモータに典型的に用いられるような50対以上の極を 有する永久磁石を用いてもよく、又は2対の極しか持たない永久磁石を用いるモ ータでもよい。さらに、ここで用いる、界磁巻線、コイル巻線及びコイルという 表現は、固定子磁界を生成する固定子の単数又は複数の素子を示す間等の表現で ある。The present invention can accommodate 50 or more pairs of poles, such as those typically used in stepper motors. A permanent magnet with only two pairs of poles may be used, or a permanent magnet with only two pairs of poles may be used. Data may also be used. Furthermore, as used herein, field winding, coil winding, and coil The expression may be used to indicate the element or elements of the stator that generate the stator magnetic field. be.

永久磁石20の互いに相反する磁極は、極から極への磁気回路を作り出し、その 一部は概括的に48で示される。磁束は、磁石20のN極面50からエアギャッ プ25及びコイル巻線22を通って界磁バックアイロン24へと発散され、そこ でS極面域に向かう通常は弓形の経路に沿って進む。その後、磁束は巻線22及 びエアギヤツブ25を再び通ってS極面52へと同かい、さらに回転子バックア イロン18を通って発散極面50へと戻る。The mutually opposing magnetic poles of the permanent magnet 20 create a pole-to-pole magnetic circuit that A portion is indicated generally at 48. The magnetic flux flows from the N pole face 50 of the magnet 20 to the air gap. The field is emitted through the loop 25 and the coil winding 22 to the field back iron 24, where it is emitted. It usually follows an arcuate path towards the S-polar plane. After that, the magnetic flux is transferred to the winding 22 and and the air gear 25 again to the S pole face 52, and then the rotor It passes through the iron 18 and returns to the diverging polar surface 50.

電流が固定子14のフィル巻線22に適切に与えられると、磁界が作られ、その 磁界が回転子12の永久磁石20によって作られる極から極への界磁と相互作用 して、固定子と回転子との間に反応トルクを生じる。回転子12は、ベアリング 34a及び34bに取り付けられるので、自由に回転でき、2つの磁極面50及 び52の弓形の長さにほぼ等しい距離又は120度だけ回転して、そのトルクを 減じる。回転子12がその距離分だけ回転するにつれて、コイル巻線22を流れ る電流は、次の回転相を与えるために整流される。3相モータでは、回転子を3 60度回転させるためには、コイル相と呼ばれるコイル巻線の3つの異なるセグ メントに順次電流を流さなければならない。電流をコイル相に連続的に流すこと により、回転子の連続的な回転が達成される。モータ10のトルク及び馬力特性 はコイル巻線22及び永久磁石20によって作られる磁界のりアクタンスの強度 により決定される。When a current is suitably applied to the fill winding 22 of the stator 14, a magnetic field is created and its The magnetic field interacts with the pole-to-pole field created by the permanent magnets 20 of the rotor 12. As a result, a reaction torque is generated between the stator and rotor. The rotor 12 is a bearing 34a and 34b, so it can rotate freely and the two magnetic pole faces 50 and and 52 by a distance approximately equal to the length of the arc, or 120 degrees, to apply that torque. decrease. As the rotor 12 rotates that distance, the current flows through the coil windings 22. The current that flows is rectified to provide the next rotational phase. In a 3-phase motor, the rotor is In order to rotate 60 degrees, three different segments of the coil winding called coil phases are required. Current must be passed through the elements in sequence. Continuously passing current through the coil phase Continuous rotation of the rotor is thereby achieved. Torque and horsepower characteristics of motor 10 is the strength of the magnetic field actance created by the coil winding 22 and the permanent magnet 20 Determined by

通常、コイル22により発生される磁界の強度は、フィルターンの数及びコイル を流れる電流■の関数である。永久磁石20の磁界の強度は、磁石の大きさ及び 使用される材料のタイプの関数である。モータトルクはこのように、コイルター ンの数を増大すること、電流を上げること、より大きな永久磁石を用いること等 により増加され得る。一方、モータ10のトルク特性及びモータの効率もまた、 モータの様々な構成要素を通過する磁束損失を排除することにより回転子12と 固定子14との間の磁界相互作用が増大されるように改良されることができる。Typically, the strength of the magnetic field generated by coil 22 depends on the number of filters and the coil It is a function of the current flowing through . The strength of the magnetic field of the permanent magnet 20 depends on the size of the magnet and It is a function of the type of material used. The motor torque is determined by the coil motor in this way. increasing the number of magnets, increasing the current, using larger permanent magnets, etc. can be increased by On the other hand, the torque characteristics of the motor 10 and the efficiency of the motor are also rotor 12 by eliminating magnetic flux losses through the various components of the motor. Modifications can be made such that the magnetic field interaction with the stator 14 is increased.

永久磁石20が回転する時、変動磁界が界磁バクファイローン24、ベアリング 34a、34b及びハウジングアセンブリ26などの固定導電性モータ素子の近 くに生成される。この変動界磁は、ヒステリメス及び渦電流による損失を被りや すい。界磁バックアイロン24を断面積の小さい高透磁性ワイヤからなる巻線層 又は巻線束で構成することにより、これらの損失を界磁バlクアイロン24にお いて低減することができる。より詳しくは、1989年12月20日出願の、M agnetic flux Return Path for an Elec trical Deviceと題する米国特許出願第07/453,616号に 記載されており、ここに引例として組み込まれている。各ワイヤの小さな断面積 はワイヤ内の渦電流を低減し、高周波の交流及びそれの高調波に付随する表皮効 果を最小限にする。界磁バックアイロン24は、従来のスロット電動機の界磁巻 線を製造するために用いられるような従来の巻き付は機器を用いて製造され得る 。When the permanent magnet 20 rotates, the fluctuating magnetic field is applied to the field backplane 24 and the bearing. 34a, 34b and near fixed conductive motor elements such as housing assembly 26. It is generated frequently. This fluctuating field is susceptible to losses due to hysteresis and eddy currents. water. The field back iron 24 is made of a winding layer made of highly permeable wire with a small cross-sectional area. Alternatively, these losses can be reduced to the field bulk iron 24 by configuring it with a winding bundle. can be reduced. For more details, please refer to M.A., filed on December 20, 1989. agnetic flux Return Path for an Elec In U.S. patent application Ser. No. 07/453,616 entitled trical Device and is incorporated herein by reference. Small cross-sectional area of each wire reduces eddy currents in the wire and eliminates skin effects associated with high frequency alternating current and its harmonics. minimize the effects. The field back iron 24 is a field winding of a conventional slot motor. Conventional windings, such as those used to produce wire, can be produced using equipment .

回転子12の磁気回路を完成させるには変動磁界が界磁バンクアイロン24を通 過する必要があるが、磁界に影響され、その結果、磁束損失を引き起こして何の 利益ももたらさない構成要素がある。たとえば、ベアリング34a、34b及び ハウジング端部セクション28.32などの構成要素である。To complete the magnetic circuit of rotor 12, a varying magnetic field is passed through field bank iron 24. What should be done is to be affected by the magnetic field and result in magnetic flux loss. There are components that don't even bring benefits. For example, bearings 34a, 34b and Components such as housing end sections 28, 32.

図5では、典型的なスロットレス、プランレスモータに用いられ得る4極永久磁 石回転子53が示されている。磁石54の両端に、永久磁石54のN磁極とS磁 極との間に形成された磁束回路56が概略的に示されている(図中に疑似線で示 されている)。磁石54が回転するにつれて、磁束回路56がベアリング等の固 定導電性モータ素子を通過して、これらの素子内に、ヒステリ7ス損失及び渦電 流損失を伴う変動界磁を生成する。Figure 5 shows a four-pole permanent magnet that can be used in a typical slotless, planless motor. A stone rotor 53 is shown. At both ends of the magnet 54, the N magnetic pole and the S magnetic pole of the permanent magnet 54 are connected. A magnetic flux circuit 56 formed between the poles is schematically shown (indicated by pseudo-lines in the figure). ). As the magnet 54 rotates, the magnetic flux circuit 56 Hysteresis losses and eddy currents pass through constant conductivity motor elements and within these elements. Generates a fluctuating field with flow losses.

本発明によれば、そのような損失は、図6に示すように、回転子53に関して正 しく配置された透磁性磁束短絡素子58を用いることにより低減され得る。磁石 54の片側(又は両側)に、軟鉄ワッシャなどの透磁性の高い素子58を磁気的 に回転子の上に配置することにより、磁束回路60が短絡され、そのような損失 が大幅に低減される。図6に示すように、磁束回路60は、ワ、ンヤ58に閉じ こめられる。ワッシャ58は、回転子52と共に移動するので、一定の磁束を有 する。その磁束は一定であり、かつ、ワノ/ヤの中に閉じこめられるため、その 磁束により生じる界磁もまた一定となる。従って、一般に変動界磁に伴う損失は 起こらないし、特にベアリング34a、34b及びハウジング端部セクション2 8.32における変動界磁に伴う損失も起こらない。According to the invention, such losses are made positive with respect to the rotor 53, as shown in FIG. This can be reduced by using properly positioned magnetically permeable flux shunting elements 58. magnet Magnetically attach a highly permeable element 58 such as a soft iron washer to one side (or both sides) of the By placing the flux circuit 60 above the rotor, the flux circuit 60 is shorted and such losses are reduced. is significantly reduced. As shown in FIG. It's packed. Since the washer 58 moves together with the rotor 52, it has a constant magnetic flux. do. Because the magnetic flux is constant and is confined within Wano/Ya, The field generated by the magnetic flux is also constant. Therefore, in general, the loss associated with a fluctuating field is does not occur, especially bearings 34a, 34b and housing end section 2. 8.32 loss associated with the varying field does not occur either.

磁束損失を低減させるという改良によって、回転子の極から極への磁界の強度が 増大し、それに応じてコイル巻線の磁界との反応トルクが増大する。磁束損失は 熱として放散されるので、損失を低減することによりモータを冷えた法曹で作動 させることができる。Improvements in reducing magnetic flux losses reduce the strength of the magnetic field from pole to pole of the rotor. The reaction torque of the coil winding with the magnetic field increases accordingly. The magnetic flux loss is Runs the motor cold, reducing losses as it is dissipated as heat can be done.

次に図7〜図15に関して、本発明の好ましいコイル構造の特徴を示し、説明す る。まず、図7では、モータ10のコイル巻線又は界磁巻線を作るための第1の ステップを示す。Referring now to FIGS. 7-15, preferred coil construction features of the present invention will be illustrated and described. Ru. First, in FIG. 7, the first coil winding or field winding for the motor 10 is shown. Show steps.

そのようなフィル巻線は、モータ10の相の1つ、例えば3相モータの第1の相 φ1のために用いられ得る。図7において、第1のステップでは、絶縁銅ワイヤ などの連続導線6]が用いられ、配線用型62に巻かれている。配線用型62は 矩形であることが好ましい。型62は永久磁石20の軸長(モータ軸Zの方向) に相当する高さLrl、及び永久磁石の1つのセクノ3ン46の周囲もしくは弓 形の長さ又は永久磁石の極面50.52の周囲もしくは弓形の長さに相当する幅 LRIを有する。Such a fill winding is connected to one of the phases of the motor 10, for example the first phase of a three-phase motor. It can be used for φ1. In Figure 7, in the first step, the insulated copper wire A continuous conductive wire 6] is used and is wound around a wiring mold 62. The wiring type 62 is Preferably, it is rectangular. The type 62 is the axial length of the permanent magnet 20 (direction of motor axis Z) , and the circumference or arch of one section 46 of the permanent magnet. Width equivalent to the length of the shape or the circumference of the pole face 50.52 of the permanent magnet or the length of the arc Has LRI.

最初に、小さい直径の絶縁銅ワイヤなどのコイル巻線に適した導線61が、型6 2の回りに巻かれ、3つのコイルセグメントAl、Bl、C1などの複数のフィ ルセグメントを形成する。コイルセグメントの数はモータ10の極の対の数に相 当する。導線61を巻く場合に、最初のターン63は高さり、l及び幅LRnの 矩形の形とされる。高さLr+及び幅LRnの寸法は型62の形に相当する。( 下付き文字rnJは、ここではコイル相を表す。例えば、コイル相φ1ではLR rlはLRIと表すれる。他のフィルセグメントについても同様である。)導線 61は、−巻き毎に隣接する矩形を形成しながら、連続して型62の回りJこ巻 かれる。この操作は、隣接する導線ターンの累積長(ターン63aで始まりター ノロ3bで終わる)がLRIに等しくなるまで繰り返され、コイル相φ1の第1 のコイルセグントンA1が完成する。次のコイルターン64aは、コイルセグメ ントA1のターン63t)から距離L々1をおいて始められ、第2のコイルセグ メントB、を開始する。コイルセグメントB、の残りは、導線61を型62の回 りに何度も巻き付けて、ターン64t)で終わらせることにより形成される。コ イルセグメントC1は、コイルセグメントBlから間隔LR+をおいて同様に作 られる。このようにして、3つの等しい間隔をおいたコイルセグメントA)、B l及びC】が各々LR7の長さを持ち、各々距離LR,をおいて隣接するように 作られる。それぞれのセグメントの間に間隔を有するこれら3つのコイルセグメ ントA+、F31及びC1、並びに最後のコイルターンhc+に続く間隔LR+ は、全体として、全長がLll+の6倍であるコイル巻線22の1つの相(第1 の相φ1として表される)を形成するために用いられる。First, a conductor 61 suitable for coil winding, such as a small diameter insulated copper wire, is placed in a type 6 2 and has multiple fibres, such as three coil segments Al, Bl, C1. form a segment. The number of coil segments is proportional to the number of pole pairs of the motor 10. I guess. When winding the conductor 61, the first turn 63 has a height, l, and width LRn. It is assumed to be rectangular in shape. The dimensions of height Lr+ and width LRn correspond to the shape of mold 62. ( The subscript rnJ here represents the coil phase. For example, in coil phase φ1, LR rl is expressed as LRI. The same applies to other fill segments. ) conductor wire 61 is a continuous winding around the mold 62 while forming an adjacent rectangle with each winding. It will be destroyed. This operation determines the cumulative length of adjacent conductor turns (starting with turn 63a) (ending with groove 3b) is repeated until LRI is equal to the first coil phase φ1. Coil Segunton A1 is completed. The next coil turn 64a is a coil segment. The second coil segment Start Ment B. For the remainder of coil segment B, conductor wire 61 is passed through mold 62. It is formed by winding it around the rim many times and ending with a turn 64t). Ko The coil segment C1 is made in the same manner with a distance LR+ from the coil segment B1. It will be done. In this way, three equally spaced coil segments A), B l and C] each have a length LR7 and are adjacent to each other with a distance LR, respectively. Made. These three coil segments with a spacing between each segment A+, F31 and C1 and the interval LR+ following the last coil turn hc+ is one phase (the first (expressed as phase φ1).

コイル巻線22の第1の相φ1を巻くための上述の工程は、第2の相φ2及び第 3の相φ3を巻くために同様にそれぞれ実行される。しかしながら、第2のコイ ル相及び第3のコイル相を巻く場合には、各フィルセグメントAn、Bn、及び C0の長さ及び幅、並びにその間の間隔は、増大される弓形の長さに応じて(モ ータ軸Zからの半径方向に増大される距離だけ離れるように)増大される。モー タ10に実装される場合には、コイル巻線22の連続する各相は、増大される弓 形の長さに従わなければはならない。このことは、以下にさらに詳しく説明され る。その結果、巻線用型62の幅LR1,lは、よす&い各コイル相がその上に 巻かれるべき位置に相当する間隔で増大する。好ましい実施例では、コイル巻線 22の全ての相は、コイルの各相のコイルセグメントA。S Bn及びC1,l のそれぞれのために必要な回路接続を作るために、適切な長さのコイルワイヤが 引き出されながら、単一の型62の上に連続して巻かれる。或いは、各コイルセ グメントは、適切な大きさの特性を持つ別々の型62に巻かれてもよい。The above-described process for winding the first phase φ1 of the coil winding 22 is performed for winding the second phase φ2 and the first phase φ1 of the coil winding 22. The same is carried out for winding the three phases φ3, respectively. However, the second carp When winding the coil phase and the third coil phase, each fill segment An, Bn, and The length and width of C0, as well as the spacing between them, will vary depending on the length of the arc being increased (Model radially away from the data axis Z). Mo When implemented in a motor 10, each successive phase of the coil winding 22 has an increased bow. Must follow the length of the shape. This is explained in more detail below. Ru. As a result, the width LR1,l of the winding mold 62 is such that each coil phase is It increases at intervals corresponding to the positions to be wound. In a preferred embodiment, the coil winding All phases of 22 are coil segments A for each phase of the coil. S Bn and C1,l Coil wire of appropriate length to make the necessary circuit connections for each of the It is continuously wound onto a single mold 62 while being drawn out. Or each coil The segment may be rolled into separate molds 62 with appropriately sized characteristics.

図8及び図9は、コイル巻線22が電気エネルギーを受け取る場合と同様に活性 化される場合、又は電気的に活性化される場合に見うけられる、コイル巻線22 の1つの相のコイルセグメントを形成する代表的なコイルターンのための配線構 成の例を示す。まず、図8では、コイル相は直列に電気的に接続されている。相 を形成するために巻かれた導線の最初のフィルセグメントAnは引き出されて、 電源■に接続される。8 and 9 show that the coil winding 22 is activated similarly to when it receives electrical energy. Coil winding 22 as seen when activated or electrically activated Wiring structure for a typical coil turn forming a coil segment of one phase of Here is an example of the configuration. First, in FIG. 8, the coil phases are electrically connected in series. phase The first fill segment An of the wound conductor is drawn out to form Connected to power supply ■.

さらに、導線はその相の巻線の端部に達するまで切断されず、端部で引き出され て接地される。コイル巻線22の1つの相のコイルセグメントを形成する代表的 なコイルターンのための並列構成を図9に示す。各相セグメン1−An、B、及 びCnの始点で、導線は引き出されて、電源Vと接続される。さらに、各コイル セグメントを巻く最後の導線が引き出されて、接離される。後者の構成では、各 フイルセグメン1−AnSBn及びCoは、実際には別々の回路であるか、又は 別々の回路として接続される。各コイル相φ1、φ2及びφ3は上記の方法の1 つで同様に配線される。Additionally, the conductor is not cut until it reaches the end of the winding of that phase, and is pulled out at the end. and grounded. Typical coil segments forming one phase of coil winding 22 A parallel configuration for coil turns is shown in FIG. Each phase segment 1-An, B, and At the beginning of Cn and Cn, the conductor is brought out and connected to the power supply V. Furthermore, each coil The last conductor winding the segment is pulled out and disconnected. In the latter configuration, each File segment 1 - AnSBn and Co are actually separate circuits or connected as separate circuits. Each coil phase φ1, φ2 and φ3 is one of the above methods. Wired in the same way.

コイル22を直列又は並列のいずれで接続するかは、モータ10の用途及び利用 可能な電源による。高電圧、低電流の電源が使用可能である場合には、フィルに わたって電力損失を最小限とするために、コイル22は通常直列に配線される。Whether the coils 22 are connected in series or in parallel depends on the purpose and usage of the motor 10. Depends on available power source. If a high voltage, low current power source is available, fill The coils 22 are typically wired in series to minimize power loss throughout.

低電圧、高電流の場合には、フィルセグメントにわたって適切な電位差を与える ために、通常、コイルは並列に配線されることが望ましい。For low voltage, high current cases, provide the appropriate potential difference across the fill segment Therefore, it is usually desirable to wire the coils in parallel.

いずれの構成で配線されても、電流を流すと磁界がフィル巻線22の回りに発生 する。電流がコイル22の各ターンを流れる時、磁界が作り出される。接近して 間隔をおいたターンの界磁は、互いに合わさって、相セグメントの両端で互いに 相反する極を有する累積磁界を作り出す。Regardless of the wiring configuration, a magnetic field is generated around the fill winding 22 when current is applied. do. When current flows through each turn of coil 22, a magnetic field is created. get closer The fields of the spaced turns join together and touch each other at both ends of the phase segment. Creates a cumulative magnetic field with opposing poles.

3相のためのコイル巻線22を図10に示す。図7に関連して巻線用型62を上 面から見たものであり、上述した回路接続は図示されていない。コイル巻線22 はコイル相φ1、φ2及びφ3を有し、各コイル相はそれぞれコイルセグメント A1、B1、C1; A2、B2、C2;及びA3、B3、C3で構成されてい る。コイルセグメントA、又はフィルセグメントBn等のフィルセグメントの各 々は、長さLRn及び高さLRnを有シテいる。各コイルセグメントの間の間隔 はLRnであり、隣接したコイル相(コイル相は、第]の相φ1などのコイル相 を形成するコイルセグメント、An、B、等の渠まりである)の間の間隔は、お よそLRnである。いくつかの応用例では、例えば公知のようにモータ10の用 途に応じて、巻かれたコイル相どうしを重ねたり、モータのトルク特性を改良す るために、隣接するコイル相の間隔をLqnより小さくしてもよい。The coil winding 22 for three phases is shown in FIG. The winding mold 62 is shown above in relation to FIG. It is a top view and the circuit connections mentioned above are not shown. Coil winding 22 has coil phases φ1, φ2, and φ3, and each coil phase has a coil segment, respectively. Consists of A1, B1, C1; A2, B2, C2; and A3, B3, C3. Ru. Each fill segment such as coil segment A or fill segment Bn Each has a length LRn and a height LRn. Spacing between each coil segment is LRn, and the coil phase such as the adjacent coil phase (the coil phase is the second phase φ1) The spacing between the coil segments, An, B, etc. It's LRn. In some applications, for example, the use of motor 10 may be Depending on the application, the wound coils may be overlapped or the torque characteristics of the motor may be improved. In order to achieve this, the interval between adjacent coil phases may be made smaller than Lqn.

必要であれば、型62の上のコイル22は(又は型62からコイル22が取り除 かれた後)、コイルセグメントの配線を共にゆるく保持する絶縁ワニスなどの熱 伝導性、電気的絶縁材料で覆うこともできる。If necessary, the coil 22 on the mold 62 can be removed (or the coil 22 can be removed from the mold 62). heat, such as an insulating varnish that loosely holds the wires of the coil segments together It can also be covered with a conductive, electrically insulating material.

コイル巻線22を作る次の又テップでは、巻線を少なくとも部分的に変形して平 たくし、各々のコイル相を構成するコイルセグメントが後述される円周の様式で 巻かれ得るようにする。従って、図10に関して、コイル巻線22は、コイル巻 線22のコイルターン)A+の底コーナ63a、63b及びコイルセグメントB 1の64a、64b等を左回りに回転させることにより巻線用型62の幅の方向 につぶされる。不完全に回転されて、つふされたコイル巻線22及び型62を図 11に示す。この時点で、不完全につふされた型62はコイル巻線22から取り 除かれることが好ましい。しかし、コイル巻線22が寸法の完全性を十分に有し ていれば、型62はつふすステップの前に取り除かれてもよい。The next step in making the coil winding 22 is to at least partially deform and flatten the winding. The coil segments constituting each coil phase are arranged in a circumferential manner as described below. Allow it to be rolled. Therefore, with respect to FIG. 10, coil winding 22 is Coil turns of wire 22) A+ bottom corners 63a, 63b and coil segment B By rotating 64a, 64b, etc. of 1 counterclockwise, the width direction of the winding die 62 is adjusted. crushed by Figure 62 shows the coil winding 22 and the mold 62 which have been incompletely rotated and are closed. 11. At this point, the incompletely filled mold 62 is removed from the coil winding 22. Preferably, it is removed. However, the coil winding 22 has sufficient dimensional integrity. If so, the mold 62 may be removed before the rinsing step.

コーナ63a、63b等は合計でおよそ90度回転され、コイル22をほぼ完全 に平らにする。このことにより、当初は隣接スるコイルセグメントの間にあった 空いている空間が埋められる。このようにして、LRl、lの2倍のセグメント 長を有するコイルセグメントが与えられる。このつぶす動作の効果は、電気的に 活性化された時に、各距離LRnにわたって交互磁極性を持つコイル相を有する コイル巻線22が作られることである。平たくされたコイル22は、コイルの寸 法を維持し、熱伝導をも容易にし得るフェス又は同等の材料で覆われ、又は再度 覆われる。The corners 63a, 63b, etc. are rotated approximately 90 degrees in total, and the coil 22 is almost completely rotated. flatten it. This initially caused the The empty space will be filled. In this way, LRl, twice the segment of l A coil segment having a length is provided. The effect of this crushing action is electrically having coil phases with alternating magnetic polarity over each distance LRn when activated The coil winding 22 is to be made. The flattened coil 22 is Covered or re-covered with a fest or similar material that can maintain the temperature and also facilitate heat transfer. covered.

すぐ上で説明されたつぶす動作は、相対的にずらされた平行四辺形の2つの対向 平面の相対的な動きと類似している。The squishing action just described involves two opposing parallelograms that are offset relative to each other. It is analogous to the relative movement of planes.

これらの平面が逆方向へ移動するにつれて、平行四辺形はつぶれ、それらの2つ の平面は互いに近づいて最終的には同一平面の関係となる。平行四辺形が正方形 ならば、上述した2つの対句平面は完全につぶされ、はぼ同一平面となり、当初 の一対の対角関係にある角、例えば図11のコーナ63a163dは、隣接した 関係となる。同様に、図11を参照して、フィルセグメントA1.81″iiに より形成された多数の平行四近影がつぶれると、連続したコイルセグメントのコ ーナ63b及びコーナ64eなどの1対のコーナが図12に示されるように、隣 接した、はぼ同一平面の関係になる。As these planes move in opposite directions, the parallelogram collapses and their two The planes of will approach each other and eventually become coplanar. Parallelogram is a square If so, the two couplet planes mentioned above will be completely collapsed and become almost the same plane, and the original A pair of diagonal corners, for example corners 63a163d in FIG. It becomes a relationship. Similarly, with reference to FIG. 11, in fill segment A1.81″ii When a large number of parallel four approximations formed by A pair of corners, such as corner 63b and corner 64e, are adjacent to each other as shown in FIG. If they are in contact with each other, they are on the same plane.

その後、図12に示されるように、完成したコイル22は、回転子アセンブリ1 2が、巻かれたコイル巻線22内で自由に回転できるだけの十分な外側の寸法を 有して、日間状芯66の回りに巻かれる。第1のコイル相φ1は、つぶされた後 もLRIの6倍の長さを持っており、芯66の回りをちょうど1回だけ巻くこと になる。第1のコイル相φlと箪2のコイル相φ2との間には、長さLR2の埋 められていない空間があるので、第2のコイル相は、図13に示されるように、 1つの磁極面から所望のオーバラップ部分を引いた分だけ、コイル位相φ1の第 1フイルセグメントAIからずらして配置さ−れる第1コイルセグメンl−A? 、を有する。同様のことが、第3のコイル相φ3にも適用され、芯66の回りに 巻かれるとき、コイル相φ3は、第2のコイル相φ2から一つの磁極面分だけず らして配置される。Thereafter, the completed coil 22 is assembled into the rotor assembly 1 as shown in FIG. 2 has sufficient outer dimensions to allow free rotation within the wound coil winding 22. and is wound around the diagonal core 66. After the first coil phase φ1 is crushed, has six times the length of the LRI, and can be wrapped around the core 66 just once. become. Between the first coil phase φl and the coil phase φ2 of the cabinet 2, there is a buried space having a length LR2. Since there is an unresolved space, the second coil phase is The coil phase 1st coil segment l-A that is arranged offset from one fill segment AI? , has. The same applies to the third coil phase φ3, around the core 66. When wound, the coil phase φ3 is separated from the second coil phase φ2 by one pole face. It will be placed in the same direction.

これは、第2のコイル相φ2及び第3のコイル相φ3が前のコイル相より大きい 幅及びセグメント長LRnを持つ必要があることを示す。第2のコイル相φ2が 巻かれる時は、芯66の周囲だけでな(第1のコイル相φ1により増大した周囲 も十分覆える長さでなければならない。同様に第3のコイル相φ3も、芯66、 第1のコイル相φ1及び第2のコイル相φ2を完全に巻くことかできる十分な長 さを持っていなげればならない。LR2及びLR3の大きさが増大することによ って、第2のコイル相φ2及び第3のコイル相φ3の相セグメントAn、Bn及 びC1は、図14に示されるように、それぞれが増大した直径で各磁極面の弓形 の長さを覆うことができる。This means that the second coil phase φ2 and the third coil phase φ3 are larger than the previous coil phase. Indicates that it needs to have width and segment length LRn. The second coil phase φ2 is When it is wound, not only the circumference of the core 66 (the circumference increased by the first coil phase φ1) It must be long enough to cover the area. Similarly, the third coil phase φ3 also has a core 66, Sufficient length to completely wind the first coil phase φ1 and second coil phase φ2 You have to have that. By increasing the size of LR2 and LR3, Therefore, the phase segments An, Bn and Bn of the second coil phase φ2 and the third coil phase φ3 and C1 are the arcuate shapes of each pole face, each with an increased diameter, as shown in FIG. can cover the length of

モータのトルク要求が、より多数のコイルターンを必要とするならば、コイル相 の巻線のセットが、芯66及び以前に巻かれた単一セット又は複数セットの上に さらに巻かれることになる。上述の通り、さらに巻かれた各セットのコイル相は 、結果と1.て、増大したセグメント長及び幅LRnを有し、磁極面からの増大 した距離に適応する。各コイル相は、上述したように、第1セントにおいて対応 するコイル相が接続されたのと同じ方法で電気的に接続される。If the torque demand of the motor requires a larger number of coil turns, the coil phase of windings on the core 66 and a previously wound set or sets of windings. It will be rolled further. As mentioned above, the coil phase of each further wound set is , results and 1. has an increased segment length and width LRn, and has an increased segment length and width LRn from the pole face. Adapt to the distance. Each coil phase corresponds to the first cent as described above. are electrically connected in the same way that the coil phases are connected.

本発明の別の実施例では、図15に示されるように、巻線用型62が六角形の断 面を有しても良い。、:の実施例では、フィル巻線22が、それぞれの幅の中間 点で折れ曲がるように作成される。つぶされるときに、4二のフィル構成は矩形 のコイルよりさらに平坦になるので、モータ10のエアギヤノブ25に置かれる べきフィルターン数をさらに増やすことが可能になる。同様に、つぶして平坦に することができ、しかも容易に巻かれることができるコイル巻線を促進するよう な他の幾何学的構成を採用することもできる。In another embodiment of the invention, the winding die 62 has a hexagonal cross section, as shown in FIG. It may have a surface. , : the fill windings 22 are located midway between their respective widths. Created to bend at a point. When crushed, the fill configuration of 42 is rectangular. It is placed on the air gear knob 25 of the motor 10 because it is flatter than the coil of It becomes possible to further increase the number of power filters. Similarly, crush and flatten To facilitate coil winding that can be easily wound Other geometric configurations may also be employed.

コイル巻線が配置され、フェスでさらに覆うことによって、。By further covering the coil windings with placed and fess.

前に覆ったものを乾かすことによって、導線61自身が堅いことによって、又は 他の手段によって互いに固定された後、フィル22は、それ以前に形成され、組 み立てられ、巻かれたりした界磁バックアイロン24内でボノチング(po t  ting)等により固定される。円箇状芯66は、コイル巻線22を界磁バッ クアイロン24に外接された空間に置く前に、又は後に取り除かれる。或いは、 界磁バ・ツクアイロン24を完成したコイル巻線22の上に直接巻き付けること もできる。By drying the previous covering, by the fact that the conductor 61 itself is hard, or After being secured together by other means, the fills 22 are then formed and assembled together. Bonotching (pot ting) etc. The circular core 66 connects the coil winding 22 to a field bag. It is removed before or after being placed in the space circumscribed by the quailon 24. Or, Winding the field bar iron 24 directly onto the completed coil winding 22 You can also do it.

このようにして、界磁バックアイロン及びフィル巻線の寸法の許容範囲に柔軟性 をもたせることができる。In this way, flexibility in the dimensional tolerances of the field back iron and fill windings can be made to last.

最近提案された多くの巻線構成1こ対[7て、上述した巻線構成に特有の利点は 、巻き付は工程が従来の巻き付は機で行われることが可能であり、安価に行い得 ることである。本発明の巻線構成は、多くの従来の巻線で可能であるよりも高い 密度で電気導線ターンを束ねることをエアギヤノブ25に提供することIこより 、同じ面積でより多数のコイルターン及びより強い固定子磁界を可能にする。A number of recently proposed single-pair winding configurations [7] The unique advantages of the above-mentioned winding configurations are , the winding process can be done with a conventional winding machine and can be done at low cost. Is Rukoto. The winding configuration of the present invention has a higher To provide an air gear knob 25 for bundling electrical conductor turns with density. , allowing a larger number of coil turns and a stronger stator field in the same area.

回転子12を駆動するために必要な固定子14における磁界を形成するために、 完成された界磁巻線22は、図16及び図17に示されるよ)な方法で電気的に 接続される。図16中の破線に囲まれた構成要素がモータ10のための電子パフ ケージ78を構成する。他の構成要素は、3相モータのための従来のY字状整流 構成80において接続されたコイル巻線22の独立したコイル相φ1、φ2及び φ3である。To create the magnetic field in the stator 14 necessary to drive the rotor 12, The completed field winding 22 is electrically connected in the manner shown in FIGS. 16 and 17). Connected. The components surrounded by broken lines in FIG. 16 are electronic puffs for the motor 10. A cage 78 is constructed. Other components are traditional wye commutation for 3-phase motors The independent coil phases φ1, φ2 and φ2 of the coil windings 22 connected in configuration 80 It is φ3.

界磁巻線及び整流回路は、3相モータでの使用のために構成されているが、当業 者は、本発明が同じ結果を伴って、あらゆる多相モータに使用され得ることを理 解するであろう。The field windings and rectifier circuits are configured for use with three-phase motors, but are not known to those skilled in the art. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be used with any polyphase motor with the same results. will understand.

図16に示される電子パッケージ78は、モータハウジング26内に直接取り付 けられることが好ましい。例えば、プリント配線回路板44上に形成され及び/ ′ヌは組ろ立てられている。電子パッケージは、交流?4 # 84からのフィ ルタされていない全波の整流された電力を供給するための電力回路の構成要素8 2と、コイル相φ1、φ2及びφ3へ、流れる電流並びに各コイル相φ1、φ2 及びφ3の間を流れる電流を制御するための整流及び電力トランジスタ86と、 回転子/ナフト160角位置を決定するための位置センサ88と、整流及び電力 トランジスタ86を制御するための集積回路90と、12ボルトの直流電力を位 置センサ88及び集積回路90に供給するための電力調節回路92とを備えてい る。電力回路の構成要素82は、4個のダイオードD1、D2、D3及びD4か ら構成される従来の整流回路である。調節回路92も同様に、整流された交流を 12ボルトの直流に変換するための従来の回路である。The electronics package 78 shown in FIG. 16 mounts directly within the motor housing 26. It is preferable that the For example, formed on printed circuit board 44 and/or 'Nu has been assembled. Electronic packaging up? 4 #Fi from 84 Components of a power circuit for supplying unrouted full-wave rectified power 8 2, the current flowing to the coil phases φ1, φ2, and φ3, and the current flowing to each coil phase φ1, φ2. and a rectifier and power transistor 86 for controlling the current flowing between and φ3; Position sensor 88 for determining rotor/naft 160 angular position, commutation and power An integrated circuit 90 for controlling transistor 86 and for supplying 12 volts DC power. and a power adjustment circuit 92 for supplying power to the position sensor 88 and the integrated circuit 90. Ru. The power circuit components 82 include four diodes D1, D2, D3 and D4. This is a conventional rectifier circuit consisting of Similarly, the adjustment circuit 92 also outputs rectified alternating current. This is a conventional circuit for converting to 12 volts direct current.

集積回路90は、カスタムIC製造業者から入手可能な複数の標準的な論理素子 を用いており、本明細書で以下に論じられる機能を提供するために、これらの素 子が組み合わせられている。集積回路の入力、出力及び所望の機能を以下に論じ れば、当業者は相応な努力で物理的ICを設計することができるであろう。或い は、必要であれば、それらの機能は分散した構成要素によって実施されることも 可能であるが、そのような場合には、電子バ、ケージ78のサイズが、モータハ ウジング26内に取り付けるには大きくなりすぎる可能性がある。Integrated circuit 90 includes a plurality of standard logic elements available from custom IC manufacturers. These elements are used to provide the functionality discussed herein below. children are combined. The inputs, outputs and desired functions of integrated circuits are discussed below. If so, one skilled in the art would be able to design a physical IC with reasonable effort. Or If necessary, those functions may be performed by distributed components. It is possible, but in such a case, the size of the electronic bar or cage 78 may It may become too large to fit within housing 26.

集積回路90は、いくつかの出力を有している。その出力は、整流トランジスタ Q1、Q2、及びQ3を切り換えるための3個のドライバDRIVEL、DRI VE2及びDRIVE3と、電力トランジスタQPを駆動するための、好ましく はパルス幅を変調される切り換えドライバPWM PWRと、共通/′T4力接 地基準COM M ONと、12ボルトDCの5UPPLY C0NTR0Lと を含む。集積回路90は、いくつかの入力を有している。その入力は、12ポル )DC34力入力と、位置センサ88からの3つの入力信号と、電力が電源84 に供給されてもモータが作動しないように整流トランジスタQ1、Q2、Q3及 び電力トランジスタQPを非導通状態でラッチするために用いられ得るINHI BIT信号と、多数のモータ制御入力(例えば、速度、方向及び電力の制御を目 的とした入力)とを含む。Integrated circuit 90 has several outputs. Its output is a rectifying transistor Three drivers DRIVEL, DRI for switching Q1, Q2, and Q3 VE2 and DRIVE3 and preferably for driving the power transistor QP. is a switching driver PWM PWR whose pulse width is modulated and a common /'T4 force contact. Ground reference COM M ON and 12 volt DC 5UPPLY C0NTR0L including. Integrated circuit 90 has several inputs. Its input is 12pol ) DC 34 force input, three input signals from position sensor 88, and power source 84 The rectifier transistors Q1, Q2, Q3 and and INHI which can be used to latch the power transistor QP in a non-conducting state. BIT signal and numerous motor control inputs (e.g., aimed at controlling speed, direction, and power). (targeted input).

モータ制御入力は、C0MM0N、FORWARD/REVERSE、、5PE ED、PHASE ADVANCES LOW 5PEED LEVEL AD JUSTである。これらの信号の全ては、低電力信号論理レベルである。FOW ARD/REVER3EはCOM M ONへの信号を開放する又は短絡させる ことによって達成される。これは、一定の方向、右回り、/左回りのアプリケ− /:lンのためのモータに対しては内部的に、又は反転するモータアプリケーシ ョンに対しては外部的な接触を介して達成される。S PEEDは、以下に論じ られるように、整流電力のパルス幅変調を通して可変速度を規定スるために、ス ピードタップと信号c o m m o n トノ間の外部可変抵抗を介して与 えられる。PHASE ADVANCEは、外部又は内部抵抗器からの入力であ って、相を調整することにより高速動作を改良する。LOW 5PEED L’ EVEL ADJUSTは、C0MM0NとLOW 5PEED LEVEL  ADJUSTとの間の外部又は内部の固定抵抗器からの入力であって、モータの 最高速度を固定する。3ツノ付加入力、RAMP、LINEAR及びEXPON ENTIALは、特殊なモータのアプリケーションのために、こ−う配、線形、 又は指数関数的な加速をそれぞれ提供する。これらの入力の全ては、外部入力か らの低レベル論理信号である。Motor control inputs are C0MM0N, FORWARD/REVERSE, 5PE. ED, PHASE ADVANCES LOW 5PEED LEVEL AD It is JUST. All of these signals are at low power signal logic levels. FOW ARD/REVER3E opens or shorts the signal to COM M ON This is achieved by This applies to constant direction, clockwise and/or counterclockwise applications. /:l internally or reversing motor application for motors This is accomplished through external contact. S PEED is discussed below. In order to regulate the variable speed through pulse width modulation of the rectified power, Provided via an external variable resistor between the speed tap and the signal c o m m o n available. PHASE ADVANCE is an input from an external or internal resistor. Therefore, high-speed operation is improved by adjusting the phase. LOW 5PEED L’ EVEL ADJUST is C0MM0N and LOW 5PEED LEVEL An input from an external or internal fixed resistor between ADJUST and the motor's Fix the maximum speed. 3 additional inputs, RAMP, LINEAR and EXPON ENTIAL offers tilted, linear, and or provide exponential acceleration, respectively. Are all of these inputs external inputs? These are low level logic signals.

集積回路90は、モータ制御低レベル論理信号入力を処理して、上記出力信号の 特性を決定する。例えば、集積回路90は、入力信号LOW 5PEED LE VEL ADJUSTを処理して、電力トランジスタQPを駆動するパルス幅を 変調された出力PWM PWRの最大デユーティサイクルを決定する。Integrated circuit 90 processes the motor control low level logic signal input and outputs the output signal. Determine the characteristics. For example, the integrated circuit 90 receives input signal LOW 5PEED LE Process VEL ADJUST to determine the pulse width that drives the power transistor QP. Determine the maximum duty cycle of the modulated output PWM PWR.

コイル相φ1、φ2、及びφ3の整流は、図16〜図18に関して説明される。Commutation of coil phases φ1, φ2, and φ3 is described with respect to FIGS. 16-18.

各コイル相φ1、φ2、及びφ3は、整流トランジスタQ1、Q2及びQ3をそ れぞれ介して、接地されている。電力は、電力トランジスタQPを介してコイル Y字状回路80に供給される。図17では、整流トランジスタQ1、Q2及びQ 3は、それぞれスイッチS1、S2及びS3として示されており、集積回路90 によって制御されて、コイル相φ1、φ2及びφ3を接地基準電位の′ノース9 4に連結する。電力トランジスタQPは、スイッチSPとして示されており、同 様に集積回路90によって制御されて、整流回路80を、フィルタされていない 全波の整流された電力に連結する。Each coil phase φ1, φ2, and φ3 has a rectifier transistor Q1, Q2, and Q3 connected thereto. They are grounded through each other. Power is supplied to the coil via power transistor QP. It is supplied to a Y-shaped circuit 80. In FIG. 17, rectifying transistors Q1, Q2 and Q 3 are shown as switches S1, S2 and S3, respectively, and the integrated circuit 90 control the coil phases φ1, φ2 and φ3 to a ground reference potential of Connect to 4. The power transistor QP is shown as a switch SP, The rectifying circuit 80 is controlled by the integrated circuit 90 in a manner similar to that of the unfiltered Connects to full wave rectified power.

コイル相に対する回転子12の位置は、回転子/ヤフト16に隣接して回路板4 4上に120度の間隔で取り付けられた3個の位置センサ88によって検出され る。位置センサは、回転子シャフトエ6上のリング磁石95(図1に図示)の回 転位置を検出することによってシャフト位置を検出するホール効果センサである ことが好ましい。或いは、位置センサは、シセフト16の反射面からの光を反射 することによってシャフト位置を検出する光ダイオード、又は他の同等の位置検 出装置とすることもできる。位置センサの出力は、ライン96.97及び98を 介して集積回路90に接続されており、これらの信号から、スイッチSP、31  S2及びS3を開けるか閉じるかを決定する。図18は、スイッチSP、S1 、S2及びS3が、回転子/ヤフト16の位置との関数として仮定する望ましい 状態を示している。図18の縦軸はスイッチの状態を示している。より高い信号 はスイッチが閉じてし\ることを示し、より低い信号はスイッチが開いているこ とを示す。横軸は、回転子ノでフト16の角位置を示しており、軸の長さは、全 部で、約2回転又は例示される目的では720度である。The location of the rotor 12 relative to the coil phase is such that the rotor 12 is positioned adjacent to the rotor/yaft 16 on the circuit board 4. Detected by three position sensors 88 mounted at 120 degree intervals on the Ru. The position sensor is connected to the rotation of a ring magnet 95 (shown in FIG. 1) on the rotor shaft 6. It is a Hall effect sensor that detects shaft position by detecting displacement. It is preferable. Alternatively, the position sensor reflects light from the reflective surface of the scissorft 16. A photodiode or other equivalent position detection device that detects the shaft position by It can also be used as an output device. The position sensor output follows lines 96, 97 and 98. From these signals, switches SP, 31 are connected to the integrated circuit 90 through Decide whether to open or close S2 and S3. FIG. 18 shows switches SP, S1 , S2 and S3 as a function of the position of the rotor/yaft 16. Indicates the condition. The vertical axis in FIG. 18 indicates the state of the switch. higher signal indicates that the switch is closed, and a lower signal indicates that the switch is open. and The horizontal axis shows the angular position of the foot 16 at the rotor, and the length of the shaft is the total part, approximately 2 revolutions or 720 degrees for the purposes illustrated.

回転子が停止している場合には、集積回路90は、FORWARD/REVER 3Eモータ制御入力と共に、位置センサ88から得られる/fアフト置情報を用 いて、回転子の回転を始めるためにどのコイル相を最初に活性化するべきかを決 定する。整流順序、つまり、φ1、φ2、φ3、φ1等、又はφ3、φ2、φ1 、φ3等は、FORWARD/REVER5E入力のレベル又は符号から決定さ れ、所望の方向(右回り/左回り)に回転させる。When the rotor is stopped, integrated circuit 90 outputs the FORWARD/REVER The /f aft position information obtained from the position sensor 88 is used along with the 3E motor control input. determine which coil phase should be activated first to start the rotor rotation. Set. Rectification order, i.e. φ1, φ2, φ3, φ1 etc. or φ3, φ2, φ1 , φ3, etc. are determined from the level or sign of the FORWARD/REVER5E input. and rotate it in the desired direction (clockwise/counterclockwise).

整流回路80は、整流及び電力トランジスタ86を介して、以下の整流論理表( 表1)に示されるように集積回路90によって制御される。表において、[]」 は閉じた状態又は導通位置のスイッチを示し、「0」は開いた、又は非導通のス イッチを示す。The rectification circuit 80, via the rectification and power transistor 86, operates according to the following rectification logic table ( Controlled by integrated circuit 90 as shown in Table 1). In the table, []" indicates a switch in the closed or conducting position, and “0” indicates an open or non-conducting switch. Indicates switch.

整流論理表 φ1 φl φ2 φ2 φ3 φ3 表1から分かるように、各整流相φ1、φ2及びφ3は、電力スイッチSPがそ のコイル相に電流を流し、ているかどうかに応じて○N及びOFFサイクルを有 している。SP及びS3が閉じており、電力がコイル相φ3に供給されている状 態でモータ10が作動しているとすると、回転子が特定の角位置に達すると、電 カスイッチSPが開かれ、スイッチS1が閉じられる(表1の第1欄を参照)。Rectification logic table φ1 φl φ2 φ2 φ3 φ3 As can be seen from Table 1, each rectifying phase φ1, φ2, and φ3 is connected to the power switch SP. A current is passed through the coil phase of the coil, and there are ○N and OFF cycles depending on whether the are doing. SP and S3 are closed and power is supplied to coil phase φ3. When the rotor reaches a certain angular position, the electric current is Switch SP is opened and switch S1 is closed (see first column of Table 1).

Slが閉じている状態では、S3が開かれると、コイル相φ3に保持されている 残留電力がコイル相φ1へ流れる。これによって、従来ではバイパス装置におい て熱として放散されてきたコイル相φ3からの残留エネルギーを用いてコイル相 φ1が活性化され始める。スイッチS3が開かれる直前にスイッチS1が閉じら れるので、電流をコイル相φ3からコイル相φ1に流すどとによって、誘導スパ イクも解消される。その後、電力スイッチSPが閉じられて、電流がコイル相φ 1へ流れるようになり、コイル相φ1を完全に活性化する(表1、第2欄)。活 性化されたコイル相φ1にこのようにして作られた磁界が回転子12の極から極 への磁界と相互作用して、約2個の磁極面の角距離又は120度だけ回転子を回 転させる反応トルクを生じる。When Sl is closed, when S3 is opened, the coil phase is held at φ3. Residual power flows to coil phase φ1. This eliminates the need for conventional bypass devices. Using the residual energy from the coil phase φ3 that has been dissipated as heat, the coil phase φ1 begins to be activated. Switch S1 is closed just before switch S3 is opened. Therefore, by flowing current from coil phase φ3 to coil phase φ1, induction spacing can be achieved. The orgasm also disappears. Then, the power switch SP is closed and the current flows into the coil phase φ 1, completely activating the coil phase φ1 (Table 1, second column). life The magnetic field thus created in the polarized coil phase φ1 is transferred from the poles of the rotor 12 to the poles. interacts with the magnetic field to rotate the rotor by an angular distance of about two pole faces or 120 degrees. generates a reaction torque that causes the rotation.

その後、電力スイッチSPが開けられて整流回路へ電流が流れなくなると、スイ ッチS2が閉じられる(第3欄)。スイッチS1が開かれると、前回活性化され ていたコイル相φ1に保持されている残留エネルギーがコイル相φ2に流れて、 その活性状態を開始する。電力スイッチSPが再び閉じられると、コイル相φ2 が活性化されて磁界を生じ、回転子12がさらに120度回転される(第4欄) 。その後、電力スイッチSPが開かれ、S3が閉じて82が開かれると、コイル 相φ2からの残留電力を用いてコイル相φ3を活性化する(第5欄)。電力が再 び与えられるとく第6欄)、コイル相φ3が、回転子12の極から極への磁界と 相互作用する磁界を再び生じて、回転子の360度の1回転を完了する。この順 序は、連続的に繰り返されて、モータ10へ整流電力を供給する。After that, when the power switch SP is opened and current no longer flows to the rectifier circuit, the switch switch S2 is closed (third column). When switch S1 is opened, the previously activated The residual energy held in coil phase φ1 flows to coil phase φ2, Begins its active state. When the power switch SP is closed again, the coil phase φ2 is activated to produce a magnetic field, causing the rotor 12 to rotate an additional 120 degrees (column 4). . Then, when the power switch SP is opened, S3 is closed and 82 is opened, the coil The residual power from phase φ2 is used to activate coil phase φ3 (column 5). power is restored (column 6), the coil phase φ3 interacts with the magnetic field from pole to pole of the rotor 12. The interacting magnetic fields are again generated to complete one 360 degree rotation of the rotor. In this order The sequence is repeated continuously to supply rectified power to the motor 10.

シャフトの回転位置によって決定されるように、前回活性化されていたコイル相 からの整流スイッチが開けられると同時に、又はその直後に、電力スイッチSP が閉じられて、次の順番のコイル相に電流が流れる。或いは、整流回路接合点9 9と11[84との間の電位電圧は測定可能であるので、電位差が約ゼロに達す ると、電力スイッチSPが閉じられる。The coil phase that was last activated as determined by the rotational position of the shaft At the same time or immediately after the rectifier switch from SP is opened, the power switch SP is closed and current flows to the next coil phase in sequence. Or rectifier circuit junction point 9 Since the potential voltage between 9 and 11 [84 is measurable, the potential difference reaches approximately zero Then, the power switch SP is closed.

上記のような整流回路の切り換えは、実際にはトランジスタQ1、Q2及びQ3 によって行われる。IC90によって受け取られるシャフト位置信号96.97 .98が、コイル相φ1が接地94に導通されるべきである(図17においてス イッチS1が閉じている)ことを示している場合には、高い信号又はアクティブ 信号がDRI VE +からライン100を通してトランジスタQlへ出力され る。これによってトランジスタQ1が駆動されて、コイル相φlに接続されて0 るライン102を接地するので、コイル相φ1を通して電流が流れる。他のコイ ル相φ2及びφ3のための切り換えは、トランジスタQ2及びQ3を各々用いて 同じ方法で行われる。The switching of the rectifier circuit as described above is actually performed using transistors Q1, Q2 and Q3. carried out by. Shaft position signal 96.97 received by IC90 .. 98, the coil phase φ1 should be conducted to ground 94 (in FIG. switch S1 is closed), a high signal or active A signal is output from DRIVE+ through line 100 to transistor Ql. Ru. This drives the transistor Q1, which is connected to the coil phase φl and becomes 0. Since line 102 is grounded, current flows through coil phase φ1. other carp Switching for phase φ2 and φ3 is performed using transistors Q2 and Q3, respectively. done in the same way.

IC90がPWM PWR(ライフ106)を低1.S信号又バインアクティブ 状態に駆動する場合には、電流は、トランジスタQPによってライン104を通 してコイル相に流される。IC90 has PWM PWR (life 106) low 1. S signal or bind active state, current is passed through line 104 by transistor QP. and flows into the coil phase.

回転子12が回転する速度は、回転期間にわたってコイル相φ1、φ2、φ3に 与えられる平均電力によって決定されることができる。モータ速度は、可変又は 固定の信号入力の関数であり、例えば、モータが用いられるアプリケ−/gンに よって決定され得る関数である。その信号はS P E E D、という入力で 集積回路90に供給される。コイル相への平均電力は電力トランジスタQPによ ってコイル相に供給される電力をパルス幅変調することによって決定又は制御さ れることができる。集積回路90の5PEED入力に送られる信号に基づいて、 集積回路は、次には電力トランジスタQPを駆動するパルス幅変調信号PWM  PWRのノ<パルス幅を決定する。The speed at which the rotor 12 rotates varies with the coil phases φ1, φ2, φ3 over the rotation period. It can be determined by the average power given. Motor speed can be variable or It is a function of a fixed signal input, e.g. Therefore, it is a function that can be determined. The signal is the input S P E E D. integrated circuit 90. The average power to the coil phase is determined by the power transistor QP. determined or controlled by pulse width modulating the power supplied to the coil phase. can be Based on the signal sent to the 5PEED input of integrated circuit 90, The integrated circuit then generates a pulse width modulated signal PWM that drives the power transistor QP. Determine the pulse width of PWR.

その結果、整流回路80は、図19に示されるように1.<ルス幅変調電力によ って実際に電力を供給される。集積回路9δからのPMW PWR信号の基本チ 5ノブ周波数は、20〜30キロヘルツ(Khz)の範囲内であることが好まし いが、より高い又はより低い周波数も用いられることができる。20〜30Kh zのチョップ周波数は、他のシステム時間制約よりも少なくとも10は高いので 、整流回路80に入力される本質的に一定な電力をシミュレートする。As a result, the rectifier circuit 80 is configured as shown in FIG. <Depending on pulse width modulation power power is actually supplied. Basic chip of PMW PWR signal from integrated circuit 9δ 5 The knob frequency is preferably within the range of 20-30 kilohertz (Khz). However, higher or lower frequencies can also be used. 20~30Kh Since the chop frequency of z is at least 10 higher than other system time constraints, , which simulates essentially constant power input to the rectifier circuit 80.

電力が与えられるチョップ周波数継続時間の割合は、整流回路80に送られる平 均電力を決定する。図19の一番上の信号は、チョップ周波数の20パーセント 、従って20パーセントのデユーティサイクルの間型力が供給される信号の例を 示している。その結果、モータ10は、最大速度の20パーセントで動作する。The proportion of the chop frequency duration that power is applied is the proportion of the chop frequency duration that is fed to the rectifier circuit 80. Determine the equalized power. The top signal in Figure 19 is 20 percent of the chop frequency. , thus an example of a signal in which the mold force is applied for a duty cycle of 20 percent. It shows. As a result, motor 10 operates at 20 percent of maximum speed.

中央及び下側の信号は、50及び80パーセントのデユーティサイクルの例をそ れぞれ示している。The middle and lower signals represent examples of 50 and 80 percent duty cycles. are shown respectively.

好ましい実施例において、モータの速度は、整流回路80への電力のデユーティ サイクルを変えることによって、最小値と最古値との間を連続的に変化すること ができる。In the preferred embodiment, the speed of the motor is determined by the duty of power to the rectifier circuit 80. Continuously changing between the minimum value and the oldest value by changing the cycle Can be done.

モータはまた、交流(AC)又は直流(D C)の電源を相互交換可能に用いて 動作するように構成することもできる。Motors can also interchangeably use alternating current (AC) or direct current (DC) power sources. It can also be configured to work.

異なる電源、つまり、AC及びDCに対して同じ速度で同じ出力トルクを生じる ために、界磁巻線22は、図20に示すように構成されることもできる。1/4 馬カモータのために、ACII力要求は、2アンプで約115VACのオーダー であり、同じ馬力を生じるためのDC電力要求は、18.5アンプで約12VD Cである。従って、同じ出力トルクを有するためには、整流回路80の各相は2 セツトの巻線、すなわち一方はACil!力用、他方はDCII力用の巻線を有 していなくてはならない。(ACコイルはX、、DCコイルはYnで示されてい る。)前述したように、出力トルクはコイルターンの数及び与えられる電流の関 数である。Produces the same output torque at the same speed for different power supplies, i.e. AC and DC Therefore, the field winding 22 can also be configured as shown in FIG. 1/4 For horse camors, ACII power requirements are on the order of approximately 115 VAC at 2 amps. and the DC power requirement to produce the same horsepower is approximately 12 VD at 18.5 amps. It is C. Therefore, in order to have the same output torque, each phase of the rectifier circuit 80 must have two set of windings, i.e. one is ACil! one for DCII power, the other has a winding for DCII power. must be done. (AC coils are indicated by X, DC coils are indicated by Yn. Ru. ) As mentioned above, the output torque is a function of the number of coil turns and the applied current. It is a number.

整流回路は、それぞれ2個のスイッチング素子SA、SBを有し、それぞれの整 流トランジスタQ1、Q2、Q3を有するコイル相φl、φ2及びφ3を用いる Y字状回路として再び構成される。直流で動作するように構成されている場合は 、図20に示されるように、スイッチSBは開いており、スイッチSAはACコ イルセットx0をバイパスする位置にある。従ってDC電力は、DCコイルセ、 トY0を通してのみ流れる。DCコイルセットY。は、通常、より高いDCアン ペア数を扱うために、ACコイルセットX。よりも低いゲージのワイヤで巻かれ ている。電力の流れは、ライン110を通してACコイルセットをバイパスする 。AC電力で動作するように構成されている場合には、スイッチSBは閉じてお り(不図示)、スイッチSAはスイッチSSと協同して、ACコイルセフ F  X nを通して電流を導通する位置にある。交流は、ACコイルセットX。及び DCコイルセットYnの両方を通して流れる。The rectifier circuit has two switching elements SA and SB, and each rectifier circuit has two switching elements SA and SB. Using coil phases φl, φ2 and φ3 with flow transistors Q1, Q2, Q3 It is reconfigured as a Y-shaped circuit. If configured to operate on d.c. , as shown in Figure 20, switch SB is open and switch SA is connected to the AC power supply. It is located in a position that bypasses the illumination set x0. Therefore, the DC power is DC coil set, It flows only through Y0. DC coil set Y. typically has a higher DC amperage. AC coil set X to handle the number of pairs. wrapped with wire of a lower gauge than ing. Power flow bypasses the AC coil set through line 110 . When configured to operate on AC power, switch SB is closed. (not shown), the switch SA cooperates with the switch SS, and the AC coil safety F It is in a position to conduct current through Xn. For alternating current, use AC coil set X. as well as It flows through both DC coil sets Yn.

DC電力で動作するように構成されている場合には、電力調節回路92はバイパ スされ、12ボルトDC3ii力が集積コ路90及び位置センサ88へ供給され る。When configured to operate on DC power, power conditioning circuit 92 is bypassed. A 12 volt DC3II power is supplied to the integrated circuit 90 and the position sensor 88. Ru.

AC又はDCのいずれの構造においても、整流回路への電流の流れは、集積回路 90によって制御される電力トランジスタQPによって調整される。電力トラン ジスタQPに供給される電力は、フィルタされていない全波の整ff、Ac:! 4112、又はDC電#114から電力を供給するように位置付けられ得るスイ ッチSMによって決定される。スイッチSA及びSBの動作は、スイッチSMに 結び付けられ、前者がスイッチSMの位置に応じてAC又はDC′N力構成を自 動的に構成するようにすることが好ましい。スイッチSMは、モータの外部にあ ってユーザによって操作されるか、又は内部にあって電源の挿入又は電源コード 等によって操作されること。In either AC or DC structure, the current flow to the rectifier circuit is regulated by power transistor QP controlled by 90. power tran The power supplied to transistor QP is an unfiltered full-wave rectifier ff, Ac:! 4112, or a switch that can be positioned to supply power from DC power #114. Determined by SM. The operation of switches SA and SB is similar to switch SM. The former automatically configures AC or DC'N power depending on the position of switch SM. Preferably, it is configured dynamically. Switch SM is located outside the motor. be operated by the user or located internally to insert the power supply or power cord. be operated by etc.

ができる。Can be done.

水元i11の特徴は、スミノドレス、ブランレスで大きなエアギヤ、ブを有する 電動機という形態で電気機械的装置に関して上記のように説明されているが、そ れらの特徴の多くは他のモータ、発電機並びに同様の電気的及び電気機械的装置 に関しても用いられ得ることは当業者には理解されるであろう。Mizumoto i11's features are Sumino dress, branless, and large air gear. Although the above explanation refers to an electromechanical device in the form of an electric motor, Many of these features apply to other motors, generators and similar electrical and electromechanical devices. It will be understood by those skilled in the art that it may also be used with respect to

例えば、本明細書で説明された整流構造は典型的なスロットは名前を挙げると相 当数になる同等の装置において用いられることができる。For example, the rectifying structures described herein are compatible with typical slots, to name a few. It can be used in equivalent devices to be equivalent.

FIG、 13 FIG、 17 PWM L−1−七一七一化一1−fLfL 20%デ”−147471L−” 20% 電f)入p73・17゛イ1駅1 FIG、 19 1虱! スロットレス、ブラシレスで大きなエアギヤ、ブのある電動機(10)は、界磁 巻線(22)及び界磁バックアイロン(24)を有する固定子(14)並びに固 定子(14)の中に配置され、シャフト(16)及びその上に取り付けられた永 久磁石(20)を有する回転子(12)を備えている。界磁巻線は、複数の連続 的にずらして配置された多角形の形をしたターンからなり、はぼ平らな巻線とな っている。界磁巻線ターン(83a、63b、64 a、64 b)は、矩形又 は六角形の形状であることが好ましい。また、以前活性化された界磁巻線(22 )のセクションに保持されたエネルギーを、次に活性化される界磁巻線(22) のセクションjこ放散する整流構造と、この整流構造を用いてモータを制御する ための集積回路(90)と、交流及び直流の電源(84,92)の両方での使用 に適した巻線構成と、効率を増大させる透磁性の磁束短絡素子(58)が開示さ れている。FIG. 13 FIG. 17 PWM L-1-7171-1-fLfL 20% de"-147471L-" 20% electric f) entry p73・17゛1 station 1 FIG. 19 1 place! Slotless, brushless, large air gear, electric motor (10) with a magnetic field A stator (14) with a winding (22) and a field back iron (24) and a fixed a shaft (16) and a permanent mounted thereon; It has a rotor (12) with permanent magnets (20). The field winding consists of multiple It consists of polygon-shaped turns arranged at offset points, forming a roughly flat winding. ing. The field winding turns (83a, 63b, 64a, 64b) are rectangular or is preferably hexagonal in shape. Also, the previously activated field winding (22 ) is then activated by the field winding (22). The section J has a rectifying structure that dissipates, and this rectifying structure is used to control the motor. integrated circuits (90) for use in both AC and DC power supplies (84, 92) A suitable winding configuration and a magnetically permeable flux shorting element (58) that increases efficiency are disclosed. It is.

国際調査報告international search report

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.界磁巻線及び界磁バックアイロンを有する固定子であって、該界磁巻線は、 巻かれていないときにはほぼ平たい巻線であるように複数の連続的にずらして配 置された多角形の形をしたターンを有する固定子、及び 該固定子の中に配置されており、シャフト及びその上に取り付けられた永久磁石 を有する回転子、を備えたスロットレス、ブラシレスで大きなエアギャップのあ る電動機。 2.前記多角形の形をしたターンが矩形である、請求項1に記載のモータ。 4.前記多角形の形をしたターンが六角形である、請求項1に記載のモータ。 5.前記複数のターンが直列に電気的に接続されている、請求項1に記載のモー タ。 6.前記複数のターンの個々のセグメントが並列に電気的に接続されている、請 求項1に記載のモータ。 7.前記界磁巻線が絶縁された銅線である、請求項1に記載のモータ。 8.前記界磁巻線が電気的に接続されて3相巻線を形成する、請求項1に記載の モータ。 9.前記界磁巻線がY字状整流回路に電気的に接続されている、請求項8に記載 のモータ。 10.前記整流回路が集積回路によって制御される、請求項9に記載のモータ。 11.多角形の形をした型の回りにワイヤをらせん状に巻くステップ、 予め決められた距離で巻かれないスペースを残すステップであって、該スペース は、該予め決められた距離の長さを有するステップ、 巻線を平たくして、およそ多角形の形状を有する該巻線の連続的にずらして配置 されたターンで該巻かれないスペースを埋めるように、該型の2つの両側面をつ ぶすステップ、中空の円筒を形成するために、該平たくされた巻線を巻くステッ プ、 を包含する、電動機のための界磁巻線を作成するための方法。 12.前記予め決められた距離のらせん状に巻かれたワイヤを直列に電気的に接 続するステップをさらに包含する、請求項11に記載の方法。 13.前記予め決められた距離のらせん伏に巻かれたワイヤるを並列に電気的に 接続するステップをさらに包含する、請求項11に記載の方法。 14.複数の前記予め決められた距離のワイヤを電気的に接続してY字状接合を 形成するステップをさらに包含する、請求項11に記載の方法。 15.前記平たくされた巻線を材料で被覆して、該平たくされた巻線を互いに固 定するステップをさらに包含する、請求項11に記載の方法。 16.前記巻くステップが、円筒状芯の回りに前記平たくされた巻線を巻くこと を包含している、請求項11に記載の方法。 17.前記界磁巻線の回りに透磁性材料を巻いて、該界磁巻線を囲む界磁バック アイロンを形成するステップをさらに包含する、請求項16に記載の方法。 18.界磁巻線及び界磁バックアイロンを有する固定子であって、該界磁巻線は Y字状に構成されて、該Y字のそれぞれの端部と接地との間に整流スイッチを有 し、該Y字の共通接合点と電源との間に電力スイッチを有する固定子、該固定子 の中に配置され、シャフト及びその上に取り付けられた永久磁石を備えている回 転子、及び該スイッチを制御する集積回路、 を備えた電動機。 19.前記整流スイッチが、前記集積回路によって制御されるトランジスタであ る、請求項18に記載のモータ。 20.前記電力スイッチが、前記集積回路によって制御されるトランジスタであ る、請求項19に記載のモータ。 21.前記電源が前記電力スイッチに交流を供給する、請求項18に記載のモー タ。 22.前記電源が前記集積回路に直流を供給する、請求項18に記載のモータ。 23.前記電力スイッチが前記Y字の共通接合点に供給される電力のパルス幅を 変調して、回転子の可変速度回転を規定する、請求項20に記載のモータ。 24.前記整流スイッチが、ほぼ順次に動作するように集積回路によって制御さ れる、請求項20に記載のモータ。 25.前記Y字への前記電源が、前記整流スイッチが切り換えられている間は電 力スイッチによって中断される、請求項24に記載のモータ。 26.界磁巻線及び界磁バックアイロンを有する固定子、及び 該固定子の中に配置され、シャフト、その上に取り付けられた永久磁石、及び該 永久磁石の両軸側から広がる磁界を短絡して該永久磁石の互いに相反する極の間 で磁気回路を完成する手段を有する回転子、 を備えた電動機。 27.前記磁界を短絡する前記手段が、前記永久磁石の両側の前記シャフト上に 取り付けられた一対の透磁性素子を備えた、請求項26に記載のモータ。 28.前記界磁バックアイロンが、比較的小さい直径を有する透磁性ワイヤから なる、請求項26に記載のモータ。 29.前記界磁バックアイロンが、前記透磁性ワイヤを用いて巻かれている、請 求項28に記載のモータ。 30.前記透磁性素子が軟鉄ラッシャーである、請求項27に記載のモータ。 31.界磁巻線及び界磁バックアイロンを有する固定子であって、該界磁巻線は Y字状に構成されて、該Y字のそれぞれの端部と接地との間に整流スイッチを有 し、該Y字の共通接合点と電源との間に電力スイッチを有する固定子、及び該固 定子の中に配置され、シャフト及びその上に取り付けられた永久磁石を有する回 転子、 を備えた多相電動機。 32.前記整流スイッチがトランジスタである、請求項31に記載のモータ。 33.前記電力スイッチがトランジスタである、請求項32に記載のモータ。 34.前記シャフトの回転位置を検出するための検出手段をさらに備えている、 請求項33に記載のモータ。 35.集積回路をさらに備えている、請求項34に記載のモータ。 36.前記集積回路が、前記シャフトの回転位置の関数として、前記整流スイッ チ及び前記電力スイッチを制御する、請求項35に記載のモータ。 37.前記集積回路が、前記シャフトの回転位置の関数として、前記整流スイッ チを制御し、前記共通接合点と前記電源との間の電位電圧差の関数として、及び 前記シャフトの回転位置の関数として、前記電力スイッチを制御する、請求項3 5に記載のモータ。 38.前記電源が前記電力スイッチに交流を供給する、請求項33に記載のモー タ。 39.前記電源が前記電力スイッチに直流を供給する、請求項33に記載のモー タ。 40.前記電源が前記集積回路及び前記検出手段に直流を供給する、請求項35 に記載のモータ。 41.前記検出手段がホール効果センサを包含している、請求項34に記載のモ ータ。 42.前記電力スイッチが、前記Y字の共通接合点に供給される電力のパルス幅 を変調して、前記回転子の可変速度回転を規定する、請求項37に記載のモータ 。 43.界磁巻線及び界磁バックアイロンを有する固定子であって、該界磁巻線は 整流された交流又は直流によって活性化するためのセクション及び直流のみによ って活性化するためのセクションを有する固定子、及び 該固定子の中に配置され、シャフト及びその上に取り付けられた永久磁石を有す る回転子、 を備えた電動機。 44.前記界磁巻線が交流を供給される、請求項43に記載のモータ。 45.前記界磁巻線が直流を供給される、請求項43に記載のモータ。 46.前記界磁巻線が、交流電力又は直流電力のいずれか一方を供給することに よって、その電力によって、電力を与えられるように自動的に構成される、請求 項45に記載のモータ。 47.第1の界磁巻線相に電力を与えるステップ、該第1の界磁巻線相への電力 を中断するステップ、該第1の界磁巻線相の保持エネルギーを第2の巻線相に放 散するステップ、及び 該第2の巻線相に電力を与えるステップ、を順次包含する、多相電動機を整流す る方法。 48.回転子の回転位置を検出するステップをさらに包含する、請求項47に記 載の方法。 49.前記電力を中断するステップが、回転子が所定の角度だけ回転したときに 行われる、請求項48に記載の方法。 50.前記所定の角度がほぼ120度である、請求項49に記載の方法。 51.前記第2の界磁巻線相に電力を与えるステップが、前記電力の電圧及び前 記界磁巻線の一部の電圧がほぼゼロになったときに行われる、請求項47に記載 の方法。[Claims] 1. A stator having a field winding and a field back iron, the field winding comprising: Multiple successively staggered windings so that when unwound they are nearly flat windings. a stator having polygon-shaped turns placed; a permanent magnet disposed within the stator and mounted on the shaft and thereon; rotor with slotless, brushless and large air gap electric motor. 2. The motor of claim 1, wherein the polygonal turns are rectangular. 4. The motor of claim 1, wherein the polygonal shaped turns are hexagonal. 5. The motor according to claim 1, wherein the plurality of turns are electrically connected in series. Ta. 6. wherein the individual segments of the plurality of turns are electrically connected in parallel; The motor according to claim 1. 7. The motor of claim 1, wherein the field winding is insulated copper wire. 8. 2. The field winding of claim 1, wherein the field windings are electrically connected to form a three-phase winding. motor. 9. 9. The field winding is electrically connected to a Y-shaped rectifier circuit. motor. 10. 10. The motor of claim 9, wherein the commutation circuit is controlled by an integrated circuit. 11. spirally winding the wire around a mold in the shape of a polygon; leaving an unwrapped space at a predetermined distance; has a length of the predetermined distance; Continuously staggered arrangement of flattened windings having approximately polygonal shapes; Tighten the two sides of the mold so that the unrolled turns fill the unrolled spaces. a step of winding the flattened winding to form a hollow cylinder; P, A method for creating a field winding for an electric motor, comprising: 12. The spirally wound wires of a predetermined distance are electrically connected in series. 12. The method of claim 11, further comprising the steps of: 13. The spirally wound wires of a predetermined distance are electrically connected in parallel. 12. The method of claim 11, further comprising the step of connecting. 14. A plurality of wires having a predetermined distance are electrically connected to form a Y-shaped joint. 12. The method of claim 11, further comprising the step of forming. 15. Covering the flattened windings with a material to secure the flattened windings together. 12. The method of claim 11, further comprising the step of determining. 16. The winding step includes winding the flattened winding around a cylindrical core. 12. The method of claim 11, comprising: 17. a field back that surrounds the field winding by wrapping a magnetically permeable material around the field winding; 17. The method of claim 16, further comprising forming an iron. 18. A stator having a field winding and a field back iron, the field winding comprising: It is configured in a Y shape and has a rectifier switch between each end of the Y shape and ground. and a stator having a power switch between the common junction point of the Y-shape and the power supply, the stator a rotating shaft having a shaft and a permanent magnet mounted thereon; a trochanter and an integrated circuit controlling the switch; electric motor with 19. the rectifying switch is a transistor controlled by the integrated circuit; The motor according to claim 18. 20. the power switch is a transistor controlled by the integrated circuit; The motor according to claim 19. 21. 19. The motor of claim 18, wherein the power source provides alternating current to the power switch. Ta. 22. 19. The motor of claim 18, wherein the power source provides direct current to the integrated circuit. 23. The power switch controls the pulse width of the power supplied to the common junction of the Y-shape. 21. The motor of claim 20, wherein the motor is modulated to provide variable speed rotation of the rotor. 24. The rectifier switches are controlled by an integrated circuit to operate substantially sequentially. 21. The motor according to claim 20. 25. The power supply to the Y is turned off while the rectifier switch is switched. 25. A motor according to claim 24, interrupted by a force switch. 26. a stator having a field winding and a field back iron, and a shaft, a permanent magnet mounted thereon, and a shaft disposed within the stator; By short-circuiting the magnetic field spreading from both axial sides of a permanent magnet, a rotor having means for completing a magnetic circuit with electric motor with 27. said means for short-circuiting said magnetic field on said shaft on both sides of said permanent magnet; 27. The motor of claim 26, comprising a pair of magnetically permeable elements attached thereto. 28. The field back iron is made from a magnetically permeable wire having a relatively small diameter. 27. The motor according to claim 26. 29. The field back iron is wound using the magnetically permeable wire. The motor according to claim 28. 30. 28. The motor of claim 27, wherein the magnetically permeable element is a soft iron lasher. 31. A stator having a field winding and a field back iron, the field winding comprising: It is configured in a Y shape and has a rectifier switch between each end of the Y shape and ground. a stator having a power switch between the common junction of the Y and the power supply; A rotation having a shaft and a permanent magnet placed in a stator and mounted on it. trochanter, Polyphase motor with. 32. 32. The motor of claim 31, wherein the commutation switch is a transistor. 33. 33. The motor of claim 32, wherein the power switch is a transistor. 34. further comprising detection means for detecting the rotational position of the shaft; A motor according to claim 33. 35. 35. The motor of claim 34, further comprising an integrated circuit. 36. The integrated circuit controls the commutation switch as a function of the rotational position of the shaft. 36. The motor of claim 35, wherein the motor controls the switch and the power switch. 37. The integrated circuit controls the commutation switch as a function of the rotational position of the shaft. as a function of the potential voltage difference between the common junction and the power supply, and 3. Controlling the power switch as a function of the rotational position of the shaft. 5. The motor according to 5. 38. 34. The motor of claim 33, wherein the power source provides alternating current to the power switch. Ta. 39. 34. The motor of claim 33, wherein the power source provides direct current to the power switch. Ta. 40. Claim 35, wherein the power supply supplies direct current to the integrated circuit and the detection means. The motor described in . 41. 35. The module of claim 34, wherein the detection means includes a Hall effect sensor. Data. 42. The pulse width of the power supplied to the common junction of the Y by the power switch 38. The motor of claim 37, wherein the motor modulates the rotor to define variable speed rotation of the rotor. . 43. A stator having a field winding and a field back iron, the field winding comprising: Sections for activation by rectified alternating current or direct current and sections for activation by direct current only. a stator having a section for activation; disposed within the stator and having a shaft and a permanent magnet mounted thereon; rotor, electric motor with 44. 44. The motor of claim 43, wherein the field winding is supplied with alternating current. 45. 44. The motor of claim 43, wherein the field winding is supplied with direct current. 46. The field winding supplies either AC power or DC power. Therefore, the power will automatically configure the claim to be powered. The motor according to item 45. 47. providing power to a first field winding phase; powering the first field winding phase; discharging the retained energy of the first field winding phase into the second winding phase; a step of dispersing; and commutating the polyphase motor, sequentially including the steps of: powering the second winding phase; How to do it. 48. 48. The method of claim 47, further comprising detecting a rotational position of the rotor. How to put it on. 49. The step of interrupting the power is performed when the rotor has rotated by a predetermined angle. 49. The method of claim 48, wherein the method is performed. 50. 50. The method of claim 49, wherein the predetermined angle is approximately 120 degrees. 51. The step of providing power to the second field winding phase comprises 48. The step is performed when the voltage of a portion of the field winding becomes approximately zero. the method of.
JP3502865A 1989-12-15 1990-12-14 Improvement of slotless, brushless and large air gap motors Pending JPH05505299A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US45181089A 1989-12-15 1989-12-15
US451,810 1989-12-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05505299A true JPH05505299A (en) 1993-08-05

Family

ID=23793791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3502865A Pending JPH05505299A (en) 1989-12-15 1990-12-14 Improvement of slotless, brushless and large air gap motors

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0505476A1 (en)
JP (1) JPH05505299A (en)
WO (1) WO1991009449A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002315752A (en) * 2001-04-20 2002-10-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic vibrator drive motor and ultrasonic diagnostic instrument using the same
JP2005027494A (en) * 2003-06-30 2005-01-27 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing two-layer lap winding
JP2016220410A (en) * 2015-05-21 2016-12-22 キヤノン株式会社 Brushless motor and device using the same

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5197180A (en) * 1991-09-13 1993-03-30 Faraday Energy Foundation Method for making an electric motor winding
US6717312B1 (en) * 2001-01-03 2004-04-06 Dana Corporation Defense vehicle aiming ordinance platform having variable reluctance motor
CN103138506B (en) 2006-12-28 2015-06-03 瑞思迈发动机及马达技术股份有限公司 Coil winding methods and structures for a slotless stator in a motor
FI126995B (en) * 2007-03-21 2017-09-15 Mirka Oy Compact electric grinder
DE102014206536A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Electric machine with shielding plate

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT318069B (en) * 1972-02-09 1974-09-25 Retobobina Handelsanstalt Winding for electromechanical converters with an ironless rotor moving in a magnetic field
GB1436543A (en) * 1972-05-13 1976-05-19 Plessey Co Ltd Production of windings for electrical rotating machines
JPS49117918A (en) * 1973-03-19 1974-11-11
US4130769A (en) * 1974-11-01 1978-12-19 Canon Kabushiki Kaisha Brushless DC motor
US4645961A (en) * 1983-04-05 1987-02-24 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Dynamoelectric machine having a large magnetic gap and flexible printed circuit phase winding
US4499408A (en) * 1983-06-09 1985-02-12 General Electric Company Control circuit for an electronically commutated motor, an integrated circuit for an ECM, and a method of operating an ECM
EP0150070A3 (en) * 1984-01-19 1986-06-04 Papst-Motoren GmbH & Co. KG Commutatorless direct-current motor with a ironless stator winding
US4868970A (en) * 1985-03-08 1989-09-26 Kolimorgen Corporation Method of making an electric motor
US4733118A (en) * 1986-09-22 1988-03-22 Hhk Inc. Low damping torque brushless D.C. motor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002315752A (en) * 2001-04-20 2002-10-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic vibrator drive motor and ultrasonic diagnostic instrument using the same
JP4686891B2 (en) * 2001-04-20 2011-05-25 パナソニック株式会社 Ultrasonic vibrator drive motor and ultrasonic diagnostic apparatus using the motor
JP2005027494A (en) * 2003-06-30 2005-01-27 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing two-layer lap winding
JP4603810B2 (en) * 2003-06-30 2010-12-22 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method for making two-layer lap winding
JP2016220410A (en) * 2015-05-21 2016-12-22 キヤノン株式会社 Brushless motor and device using the same
US10291097B2 (en) 2015-05-21 2019-05-14 Canon Kabushiki Kaisha Brushless motor and apparatus using the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP0505476A1 (en) 1992-09-30
EP0505476A4 (en) 1994-02-16
WO1991009449A1 (en) 1991-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5425165A (en) Method of making a slotless, brushless, large air-gap electric motor
US5619085A (en) Slotless, brushless, large air-gap electric motor
US6630764B1 (en) High performance brushless motor and drive for an electrical vehicle motorization
KR101154022B1 (en) Electric Motor
US6888280B2 (en) High performance brushless motor and drive for an electrical vehicle motorization
CA2097194C (en) Polyphase switched reluctance motor
CA2541286C (en) Electrical machine
KR100640319B1 (en) Rotary electric motor having controller and power supply integrated therein
CN101356716B (en) Constant-power brushless DC motor and generator
TWI730281B (en) Electronic braking in a power tool
JPH04501199A (en) Multiphase electronically commutated reluctance motor
WO2007105319A1 (en) Electric power generator, method for generating electric power, and motor
CN105324931B (en) Modularization polyphase machine
JP2013099241A (en) Apparatus and method for driving switched reluctance motor
JP2006521780A (en) Apparatus and method for preventing magnetic flux changes in a stator back material of a two-phase SRM (TPSRM)
JP3826785B2 (en) Rotating electric machine
JPH05505299A (en) Improvement of slotless, brushless and large air gap motors
US20210257950A1 (en) Control apparatus of rotary electric machine and method therefor
Torok et al. The world's simplest motor for variable speed control? The Cyrano motor, a PM-biased SR-motor of high torque density
CN109155547A (en) For motor or the stator of generator
US6727621B1 (en) Motor-based electrical power supply
JP2008245420A (en) Power generating system and charge control circuit
WO2017013594A1 (en) A controller for an electric machine
JP2001515340A (en) Electrical machines, especially three-phase alternators
JP5011602B2 (en) Power generator and electric washing machine using the same