JPH0667165B2 - ブラシレスモ−タ - Google Patents

ブラシレスモ−タ

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JPH0667165B2
JPH0667165B2 JP59177016A JP17701684A JPH0667165B2 JP H0667165 B2 JPH0667165 B2 JP H0667165B2 JP 59177016 A JP59177016 A JP 59177016A JP 17701684 A JP17701684 A JP 17701684A JP H0667165 B2 JPH0667165 B2 JP H0667165B2
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JP
Japan
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magnetic pole
permanent magnet
magnet rotor
pole
narrow
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Expired - Lifetime
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JP59177016A
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JPS6154859A (ja
Inventor
康夫 鈴木
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Priority to GB08519639A priority patent/GB2163607B/en
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Priority to DE19853529174 priority patent/DE3529174A1/de
Priority to FR8512591A priority patent/FR2569504B1/fr
Priority to IT48487/85A priority patent/IT1182834B/it
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は位置検出にホール素子を用いた2相ブラシレス
モータに関するものである。
[背景技術] 近年バッテリ電源で使用できしかもブラシの摩耗がなく
長寿命のファン用モータとして、ホール素子を使用した
2相ブラシレス型直流モータが開発されている。この種
のモータは2相の電機子巻線を施した突極型固定子の外
側または内側に永久磁石回転子を回転させるものである
が、2相直流モータに特有のトルクの死点をなくすため
に、第5図(a)に示すように、回転子として4極部分と
8極部分とよりなる円筒状永久磁石12を使用すると共
に、第5図(b)に示すように、固定子には巻線を施した
主極13の中間に巻線のない補極14を設けて、基本波
の1/2の周期を持つ補助トルクを発生させ、第3図に示
すように、ホール素子による基本波Tの相切換え時点
(θ=π、2π)で補助トルクTがプラス側(回転方
向側)の最大値をとるように構成することによって自起
動特性を持たせていた。しかしこの方法は永久磁石回転
子の構造が複雑で着磁が容易でない上に8極部分の磁極
の強さが劣化し易いという問題があり、また固定子には
主極と同数の補極を必要とするので小形軽量化し難いと
いう問題があった。
[発明の目的] 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは、上記従来例と同等の自起動機能を
持ち、しかも固定子および永久磁石回転子の構造がきわ
めて簡単で小形電気機器に適した2相ブラシレスモータ
を提供するにある。
[発明の開示] 本発明のブラシレスモータは、異磁極を回転方向に等間
隔で交互に着磁した永久磁石回転子と、それぞれ永久磁
石回転子の着磁面に対向する幅広磁極と幅狭磁極とが永
久磁石回転子の回転方向に交互に配列され幅広磁極と幅
狭磁極とを合計した磁極数が永久磁石回転子と同極数で
ある固定子と、永久磁石回転子の着磁面に対向する定位
置に固定され通過する永久磁石回転子の磁極の極性を検
出するホール素子と、ホール素子により検出された極性
に応じて固定子に巻装された2相の巻線のうちのいずれ
か一方に選択的に通電する電流切換回路とを備え、幅狭
磁極は磁極幅が幅広磁極の30〜60%に設定されると
共に、永久磁石回転子の回転方向における等間隔位置に
対して電気角で20〜40度偏位した位置に配置され、
永久磁石回転子の回転方向において幅広磁極に隣接する
一方の幅狭磁極は同相の巻線により異磁極に励磁され、
他方の幅狭磁極は異相の巻線により同磁極に励磁される
ものであり、電気子電流がゼロの状態で永久磁石回転子
と突極型固定子磁極との間に発生するトルクを利用し、
このトルク曲線を回転方向側へずらせることによって、
自起動特性を得るようにしたものである。
第1図〜第4図は本発明ブラシレスモーター実施例を示
したものである。第1図(a)および(b)において、本体ケ
ーシング1に固定された円筒状支持体2の周囲に、積層
鉄芯よりなる4極の突極型固定子3が固設され、各磁極
4a4bおよび5a5bには2相の電機子巻線6が施されてい
る。円筒状支持体2は内側にベアリング7を介して回転
軸8を保持しており、この回転軸8の一端に固定された
カップ状ヨーク9とその内周面に固着された円筒状永久
磁石10とにより回転子が構成されている。永久磁石1
0は(b)図に示すように、固定子と同一極数すなわち4
極構成で周面に等間隔に且つNS交互に着磁されてお
り、一方固定子は磁極幅の大きな幅広磁極4aおよび4bと
磁極幅が幅広磁極の約1/2に形成された幅狭磁極5aおよ
び5bとで構成され、さらに幅狭磁極5aおよび5bは等間隔
位置よりも回転方向側へ電気角で20度乃至40度偏位
させられている。また2個の幅広磁極のうちの一方4aの
中央位置から回転方向側へ電気角で90度離れた箇所
に、通過する回転子磁極の極性を検出するためのホール
素子11が装着されており、このホール素子11の出力
によって、同図(c)に示した電流切換回路の2個のトラ
ンジスタQ1およびQ2を制御し、固定子の2組のNS極
にそれぞれ巻装された巻線L1およびL2に交互に電流を
供給している。ホール素子11は一方の極性(本実施例
ではN極)を検出して信号を出力し、トランジスタQ3
をオンにすることにより、トランジスタQ1をオン、Q2
をオフにするようになっており、その結果巻線L1に電
流が流れ、L2には電流が流れないので、(b)図において
巻線L1の巻装されている磁極4aと5aのみが励磁され、
巻線L2の巻装されている磁極4bと5bは励磁されない。
このように固定子磁極は常に4極のうちのいずれか2極
が励磁されるようになっているのである。
次に第2図により本発明ブラシレスモータの動作を説明
する。(a)図は巻線L1およびL2に電流が流れていない
状態を示しており、幅狭磁極5aと5bに回転子のN極また
はS極のほぼ中央部が対向している。この時には、永久
磁石10からのみ磁束が発生しており、幅狭磁極5a5bで
は幅広磁極4a4bに比較して永久磁石10の磁極との対向
面積が小さいから、永久磁石10との間の磁束密度は、
幅狭磁極5a5bでは幅広磁極4a4bに比較して大きくなる。
すなわち、永久磁石10から作用する単位面積当たりの
吸引力は、幅狭磁極5a5bのほうが大きくなり、第1図
(b)のように、永久磁石10の磁極の中心が幅狭磁極5a5
bのほぼ中央に対向するような位置で停止することにな
る。次に、巻線L1に電機子電流を流すと、(b)図に示す
ように幅広磁極4aの磁化の中心がほぼ磁極の中心に移動
し、そのために回転子は矢印の向きに反発力を受ける。
いま同図のように固定子の4a極(N極)に回転子のN極
が対向し、5a極(S極)に回転子のS極が対向している
状態でモータを起動すると、ホール素子11は回転子の
N極を検出しているので、トランジスタQ1がオンとな
って巻線L1に電流が流れ、回転子は正回転(右回転)
して(c)図の位置を通過し、さらに右回転方向に吸引さ
れて(d)図の位置に達するが、(c)図から(d)図の状態へ
移る時に、ホール素子が回転子のS極を検出して巻線L
1からL2へ電流が切り換えられるので、再び上記と同様
にして回転を続けることができる。
第3図は本発明ブラシレスモータの動作を示したもので
ある。同図において、電機子電流による磁束と回転子と
の相互作用のみによるトルク曲線T1は半周期ごとに基
本波が切換えられて上半分の波形となっている。電機子
電流ゼロの状態における永久磁石と固定子突磁極との相
互作用による補助トルク曲線T2は基本波T1の1/2の周
期を持ち、正から負へ座標軸を切る点θ1θ2が安定停止
点となっている。固定子の各磁極が等間隔に設けられて
おれば、この安定停止点が基本波T1のゼロ点に一致す
るのであるが、幅狭磁極5a5bを偏位させることによって
補助トルク曲線T2を正回転方向へずらし、安定停止点
θ1θ2が基本波T1のゼロ点の若干右側に位置するよう
にしたものであり、合成トルク曲線T1+T2は常に正で
死点のない曲線となっている。このように起動時すなわ
ち電機子電流がゼロの状態において、第2図(a)のよう
に、回転子が正回転方向へ若干回転した位置で停止して
いるのが、磁極5aと5bを偏位させ且つその磁極幅を小さ
くしたことによる効果である。なお起動時の回転子の位
置としては、第2図(a)と第4図(a)の二つの場合が考え
られるが、第4図(a)の場合には起動時にホール素子が
回転子のS極を検出するので、巻線L2のみに電流が流
れて4b極(S極)と5b極(N極)が励磁され、やはり回
転子は正回転して同図(b)の状態へと移行していくので
ある。
[発明の効果] 本発明は上述のように構成したから、固定子の無励磁時
には電気角で180度ごとに安定停止点が存在するトル
ク波形が得られ、固定子の励磁時には無励磁時のトルク
波形の1/2の周期であって無励磁時の安定停止点で最大
トルクになるようなトルク波形が得られる。その結果、
両トルクを合成した回転中のトルクは常に同じ向きに作
用することになるのであって、自起動できることにな
る。また、回転中のトルク波形は比較的変化が小さくな
るから、トルクむらの少ない安定した回転が得られるの
である。さらに、隣合う幅広磁極と幅狭磁極とを同相の
巻線で同極に励磁していることにより、励磁時には、幅
広磁極−幅狭磁極−永久磁石回転子という経路の磁路が
形成されて、高い電気効率を得ることができるのであ
る。しかも、固定子に磁極幅の異なる幅広磁極と幅狭磁
極とを設け、幅狭磁極と幅広磁極に対して等間隔位置か
らずらして設けていることにより、永久磁石回転子の各
磁極の着磁位置を等間隔として着磁を容易にしながら
も、磁束の集中度を幅狭磁極の周囲で幅広磁極の周囲で
よりも高くすることができ、無励磁時の安定停止点の安
定性が高まって、永久磁石回転子の変位量を所望量に設
定するのが容易なるという効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明ブラシレスモータの一実施例を示したも
ので、(a)は縦断面図、(b)は要部横断面図、(c)は回路
図、第2図(a)(b)(c)(d)は同上の動作を示す要部断面
図、第3図は同上の動作特性図、第4図(a)(b)はさらに
同上の動作を補足説明する要部断面図、第5図は従来例
を示すもので、(a)は回転子の概略斜視図、(b)は固定子
の概略平面図である。 1は本体ケーシング、2は円筒状支持体、3は突極型固
定子、4a4bは幅広磁極、5a5bは幅狭磁極、6は電機子巻
線、7はベアリング、8は回転軸、9はカップ状ヨー
ク、10は永久磁石、11はホール素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】異磁極を回転方向に等間隔で交互に着磁し
    た永久磁石回転子と、それぞれ永久磁石回転子の着磁面
    に対向する幅広磁極と幅狭磁極とが永久磁石回転子の回
    転方向に交互に配列され幅広磁極と幅狭磁極とを合計し
    た磁極数が永久磁石回転子と同極数である固定子と、永
    久磁石回転子の着磁面に対向する定位置に固定され通過
    する永久磁石回転子の磁極の極性を検出するホール素子
    と、ホール素子により検出された極性に応じて固定子に
    巻装された2相の巻線のうちのいずれか一方に選択的に
    通電する電流切換回路とを備え、幅狭磁極は磁極幅が幅
    広磁極の30〜60%に設定されると共に、永久磁石回
    転子の回転方向における等間隔位置に対して電気角で2
    0〜40度偏位した位置に配置され、永久磁石回転子の
    回転方向において幅広磁極に隣接する一方の幅狭磁極は
    同相の巻線により異磁極に励磁され、他方の幅狭磁極は
    異相の巻線により同磁極に励磁されることを特徴とする
    ブラシレスモータ。
JP59177016A 1984-08-25 1984-08-25 ブラシレスモ−タ Expired - Lifetime JPH0667165B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59177016A JPH0667165B2 (ja) 1984-08-25 1984-08-25 ブラシレスモ−タ
GB08519639A GB2163607B (en) 1984-08-25 1985-08-05 D c brushless motor
US06/763,995 US4644233A (en) 1984-08-25 1985-08-09 D.C. brushless motor having wider and narrower pole parts
DE19853529174 DE3529174A1 (de) 1984-08-25 1985-08-14 Buerstenloser gleichstrommotor
FR8512591A FR2569504B1 (fr) 1984-08-25 1985-08-21 Moteur a courant continu sans collecteur
IT48487/85A IT1182834B (it) 1984-08-25 1985-08-22 Motore in corrente continua senza spazzole

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59177016A JPH0667165B2 (ja) 1984-08-25 1984-08-25 ブラシレスモ−タ

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Publication Number Publication Date
JPS6154859A JPS6154859A (ja) 1986-03-19
JPH0667165B2 true JPH0667165B2 (ja) 1994-08-24

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ID=16023686

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JP59177016A Expired - Lifetime JPH0667165B2 (ja) 1984-08-25 1984-08-25 ブラシレスモ−タ

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380748A (ja) * 1986-09-24 1988-04-11 Matsushita Electric Works Ltd 無刷子電動機
JP3720417B2 (ja) * 1995-05-12 2005-11-30 日本電産株式会社 磁石モータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5822083U (ja) * 1981-07-24 1983-02-10 森 弘行 直流ブラシレスモ−タ
JPS59139852A (ja) * 1983-01-28 1984-08-10 Honma Eiichi 直流ブラシレスモ−タ

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JPS6154859A (ja) 1986-03-19

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