JPH0732576B2 - One-phase motor - Google Patents

One-phase motor

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JPH0732576B2
JPH0732576B2 JP60157694A JP15769485A JPH0732576B2 JP H0732576 B2 JPH0732576 B2 JP H0732576B2 JP 60157694 A JP60157694 A JP 60157694A JP 15769485 A JP15769485 A JP 15769485A JP H0732576 B2 JPH0732576 B2 JP H0732576B2
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JP
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torque
peripheral surface
rotor
magnetized
stator
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英二 坂口
峰世 遠藤
陽介 川手
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Nidec America Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一相モータに係り、特にブラシレスモータの
一相のものに関する。
The present invention relates to a single-phase motor, and more particularly to a single-phase brushless motor.

従来の二相以上のブラシレスモータでは、整流回路に2
個乃至それ以上のスイッチング素子を必要とした。
In conventional brushless motors with two or more phases, the rectifier circuit has two
More or more switching elements were needed.

本発明は整流回路においてスイッチング素子の必要数を
1個として部品点数を減じ、電流値を少なくした全く新
規な一相のブラシレスモータの提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a completely new one-phase brushless motor in which the required number of switching elements in the rectifying circuit is one, the number of parts is reduced, and the current value is reduced.

以下、図示の実施例に基づき本発明を詳説する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

第1図に於て、1はロータ、2はステータを示し、この
ロータ1の内側には、内周面をN極とした約70゜〜110
゜の中心角を有する円弧状の着磁部3,4を対称位置に設
けると共に、その残部を約110゜〜70゜の中心角を有す
る「着磁されていない領域」5,6(以下、「非着磁部」
という)とする。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotor, and 2 denotes a stator. Inside the rotor 1, about 70 ° to 110 ° with an inner peripheral surface having an N pole.
Arc-shaped magnetized portions 3 and 4 having a central angle of ° are provided at symmetrical positions, and the remaining portions are “non-magnetized regions” 5 and 6 having a central angle of approximately 110 ° to 70 ° (hereinafter, "Non-magnetized part"
That is).

なお、着磁部は、全周的に見てN極のみ又はS極のみと
されるが、実施例ではN極のみとしている。
It should be noted that the magnetized portion has only the N pole or only the S pole when viewed all around, but in the embodiment, it has only the N pole.

即ち、着磁部3、非着磁部5、着磁部4及び非着磁部6
と円周方向に配列されている。
That is, the magnetized portion 3, the non-magnetized portion 5, the magnetized portion 4, and the non-magnetized portion 6
And are arranged in the circumferential direction.

7,9及び8,10は、ロータ1内側に近接対峙するステータ
2の磁極対である。11は、ロータ1とステータ2の間に
固定され、ロータ1の回転位置を検出し、該検出出力で
ステータ2のコイル12,13,14,15に流す電流を断続して
ロータ1を駆動制御するためのロータ位置検出器であ
り、磁気センサー等が用いられる。
Reference numerals 7, 9 and 8, 10 are magnetic pole pairs of the stator 2 which face and face each other inside the rotor 1. Reference numeral 11 is fixed between the rotor 1 and the stator 2, detects the rotational position of the rotor 1, and intermittently interrupts the current flowing through the coils 12, 13, 14, 15 of the stator 2 by the detected output to drive and control the rotor 1. A rotor position detector for this purpose, and a magnetic sensor or the like is used.

しかして、ロータ内周面1aと、ステータ2の外周面2aと
のエアーギャップGを、円周方向にゆるやかに増減し
て、ロータ内周面1aとステータ外周面2aとの磁気抵抗を
円周方向に変化させている。具体的には、磁極7の右端
部7aのエアーギャップGを小さくなるように、外径方向
へ突出させ、段付部16をもってその左側を最大ギャップ
部17とする。
Then, the air gap G between the rotor inner peripheral surface 1a and the outer peripheral surface 2a of the stator 2 is gradually increased or decreased in the circumferential direction to reduce the magnetic resistance between the rotor inner peripheral surface 1a and the stator outer peripheral surface 2a. It is changing in the direction. Specifically, the air gap G of the right end portion 7a of the magnetic pole 7 is projected in the outer diameter direction so that the air gap G becomes small, and the stepped portion 16 is used as the maximum gap portion 17 on the left side.

他方、180゜反対側の磁極8の右端部8a(時計廻りの方
向を「右」と呼ぶ)のエアーギャップGを小さくなるよ
うに、外径方向に突出させ、段付部18をもってその左側
を最大ギャップ部19とする。
On the other hand, the right end portion 8a of the magnetic pole 8 on the opposite side of 180 ° (the clockwise direction is referred to as "right") is projected in the outer diameter direction so as to reduce the air gap G, and the stepped portion 18 is attached to the left side thereof. The maximum gap is 19.

そして、最大ギャップ部17と右端部8aとが滑らかな曲面
で連結されるように、磁極7と磁極10の外周面を形成す
る。望ましくは、磁極10の左端近傍(第1図中のA部)
のエアーギャップGを最小に設定し、前記最大ギャップ
部17からこの最小ギャップ部Aまで、ギャップGが単調
減少するように、ステータ2の外周面2a−即ち磁極7,10
の外周面−を形成する様に設定する。
Then, the outer peripheral surfaces of the magnetic poles 7 and 10 are formed so that the maximum gap portion 17 and the right end portion 8a are connected by a smooth curved surface. Desirably, near the left end of the magnetic pole 10 (A portion in FIG. 1)
The air gap G of the stator 2 is set to a minimum, and the gap G monotonically decreases from the maximum gap portion 17 to the minimum gap portion A.
The outer peripheral surface of-is set.

他方、最大ギャップ部19と前記右端部7aとが滑らかな曲
面で連結されるように、磁極8,9の外周面を形成する。
この外周面形状は、上述の磁極7,10の外周面を点対称形
とするから、以下の詳細説明は省略するが、第1図中の
B部が最小ギャップ部として、前述のA部と点対称をな
す位置に形成される。
On the other hand, the outer peripheral surfaces of the magnetic poles 8 and 9 are formed so that the maximum gap portion 19 and the right end portion 7a are connected by a smooth curved surface.
Since this outer peripheral surface shape is such that the outer peripheral surfaces of the magnetic poles 7 and 10 are point-symmetrical, detailed description thereof will be omitted below. However, the portion B in FIG. It is formed at a point-symmetrical position.

このような構成の一相モータのデテントトルク(Detent
Torgue)を第2図Iに、コイル12,13,14,15に発生す
る逆起電力によるトルクを第2図IIに、及びコイルに電
流を流した時に出力として外部に現れるロータ1の回転
トルク(起動トルク)を第2図IIIに夫々示す。
The detent torque (Detent
Torgue) in FIG. 2I, the torque due to the back electromotive force generated in the coils 12, 13, 14, and 15 in FIG. 2I, and the rotational torque of the rotor 1 that appears as an output when a current is applied to the coils. (Starting torque) is shown in FIG.

第1図と第2図Iで明らかなように、非着磁部5,6をロ
ータ1に設けると共に、さらに、エアーギャップGの増
減による磁気抵抗の変化により、デテントトルクのプラ
ス領域(即ち第1図のR方向にロータ1が回転する方向
へのトルク)が、電気角で180゜以上となる。そして、
ロータ1を回転させた時、コイルに誘起する起電力の波
形は、第2図(II)に於て、破線と実線で示されるよう
なカーブとなる。この起電力の正の部分のみを利用すべ
く、この正の区間に、コイルに通電すれば、この波形の
大きさに比例したトルクが得られる。この通電角は90゜
から180゜の区間、及び270゜から360゜の区間に正確に
(第2図(II)の如く)設定する必要はない。つまり、
第2図(I)に示されたトルクの負の部分を含み、さら
にその前後に多少の幅を有する範囲に、上記通電角を設
定すれば、十分である。但し、この場合に於て、第2図
(II)に示すように、合成した回転トルクが、所定の値
を下まわらない範囲であるようにする。第2図に於て
は、ONの波形部20が、第2図Iの狭いマイナス部21に対
応して、同図IとIIとを合成して得られる回転トルク波
形22は、常時プラスとなる。
As is clear from FIGS. 1 and 2I, the non-magnetized portions 5 and 6 are provided in the rotor 1, and the magnetic resistance changes due to the increase or decrease in the air gap G. The torque in the direction of rotation of the rotor 1 in the R direction in FIG. 1) is 180 ° or more in electrical angle. And
When the rotor 1 is rotated, the waveform of the electromotive force induced in the coil becomes a curve as shown by a broken line and a solid line in FIG. 2 (II). If the coil is energized in this positive section in order to use only the positive portion of this electromotive force, a torque proportional to the magnitude of this waveform can be obtained. This energization angle does not have to be set accurately (as in Fig. 2 (II)) in the interval of 90 ° to 180 ° and in the interval of 270 ° to 360 °. That is,
It is sufficient to set the energization angle in a range including the negative torque portion shown in FIG. 2 (I) and having a certain width before and after it. However, in this case, as shown in FIG. 2 (II), the combined rotational torque is set within a range not falling below a predetermined value. In FIG. 2, the ON waveform portion 20 corresponds to the narrow minus portion 21 in FIG. 2I, and the rotational torque waveform 22 obtained by combining FIG. Become.

次に、第3図は他の実施例であって、ステータ2を8極
とし、かつロータ1の着磁部3a,3b,4a,4b及び非着磁部5
a,5b,6a,6bを第1図の場合の2倍としたもので、ロータ
内周面1aとステータ外周面2aとのエアーギャップGを、
90゜毎に繰返して変化させ、第1図の2倍としたもので
あり、ロータ内周面1aとステータ外周面2aとの磁気抵抗
を、同90゜毎に変化させている。
Next, FIG. 3 shows another embodiment in which the stator 2 has eight poles, and the magnetized portions 3a, 3b, 4a, 4b and the non-magnetized portion 5 of the rotor 1 are used.
a, 5b, 6a, 6b are doubled in the case of FIG. 1, and the air gap G between the rotor inner peripheral surface 1a and the stator outer peripheral surface 2a is
The magnetic resistance between the rotor inner peripheral surface 1a and the stator outer peripheral surface 2a is changed every 90 ° by repeatedly changing the magnetic resistance at every 90 ° and doubling that in FIG.

着磁されていない領域5,6−即ち非着磁部−の中心角度
は、約30゜〜60゜に設定するのがよい。この第3図によ
って得られる回転トルク(起動トルク)波形22は、第4
図のようになり、第3図中の矢印R方向に常時作用す
る。つまり、常にプラスとなる。
The central angle of the non-magnetized regions 5, 6 —that is, the non-magnetized portion—is preferably set to about 30 ° to 60 °. The rotational torque (starting torque) waveform 22 obtained by FIG.
As shown in the figure, it always acts in the direction of arrow R in FIG. In other words, it is always positive.

なお、本発明は図示の実施例以外に、設計変更自由であ
り、段付部16をギャップGがゆるやかに増減するなだら
かな形状としたり、ギャップGの円周方向への増減も単
調増加(又は減少)としないで極大値や極小値をもった
形状とすれば、デテントトルクの波形を適宜選定可能と
なる。さらに、ステータ外周面の材質を円周方向に、適
宜変化させることによって、磁気抵抗を円周方向に変化
させることも可能である。また着磁部3,4,3a,3b,4a,4b
を内周側をS極とするも自由である。
In addition to the illustrated embodiment, the present invention can be freely modified in design, and the stepped portion 16 has a gentle shape in which the gap G gradually increases or decreases, or the gap G increases or decreases in the circumferential direction (or increases monotonically). If the shape has a maximum value or a minimum value instead of (decrease), the waveform of the detent torque can be appropriately selected. Further, it is also possible to change the magnetic resistance in the circumferential direction by appropriately changing the material of the outer peripheral surface of the stator in the circumferential direction. Also, the magnetized parts 3, 4, 3a, 3b, 4a, 4b
It is also free to make the inner circumference side the S pole.

第5図に示す如く、スイッチング素子−即ち同図ではト
ランジスタ31で示した−を1個とすることが可能であ
る。
As shown in FIG. 5, it is possible to have one switching element, that is, the transistor 31 shown in FIG.

本発明は上述のように、ロータ内周面に、全周的に見て
N極のみ又はS極のみの着磁部と着磁されていない非着
磁部とを、円周方向に沿って順次交互に配設すると共
に、該ロータ内周面と該ステータ外周面との磁気抵抗を
円周方向に変化させて、デテントトルクのプラス領域を
電気角で180゜以上とし、かつ、該デデントトルクのマ
イナス領域にてコイルに電通してデテントトルクと逆起
電力トルクとの合成トルクを常にプラスとなるように構
成したものであるから、トルク零(又は負)の点又は区
間なしに円滑に回転を持続し、しかも、整流回路におい
てスイッチング素子の必要数を1個として部品点数を減
じ、コストダウンを図り得る。また、デテントトルクの
プラス領域は大きく(電気角で180゜以上)、しかも、
デテントトルクのマイナス領域のみ通電すればよいの
で、電流値を大幅に少なくすることができ高効率なモー
タとなり、さらに、一相にもかかわらず、(従来の一相
モータでは不可能であった)トルクリップルが小となる
(第2図(III)参照)利点がある。
As described above, the present invention has, on the inner peripheral surface of the rotor, a magnetized portion having only N poles or S poles and a non-magnetized portion that is not magnetized as viewed in the entire circumference along the circumferential direction. The magnetic resistance between the rotor inner peripheral surface and the stator outer peripheral surface is changed in the circumferential direction while being alternately arranged, and the positive region of the detent torque is 180 ° or more in electrical angle, and the dedent torque It is configured so that the combined torque of the detent torque and the back electromotive force torque is always positive by conducting electricity to the coil in the negative region, so that smooth rotation is possible without a point or section where the torque is zero (or negative). In addition, the number of parts can be reduced by keeping the required number of switching elements as one in the rectifier circuit, and the cost can be reduced. In addition, the positive area of detent torque is large (more than 180 ° in electrical angle), and
Since it is sufficient to energize only in the minus area of the detent torque, the current value can be greatly reduced, resulting in a highly efficient motor. Furthermore, despite the fact that there is one phase, it was not possible with a conventional one-phase motor. There is an advantage that the torque ripple is small (see FIG. 2 (III)).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を模型的に示す説明図、第2
図は第1図に示す一相モータの特性を示すグラフ図、第
3図は他の実施例を模型的に示す説明図、第4図は第3
図に示す一相モータの特性を示す回転トルク図、第5図
は回路の一例を示す回路図である。 G……エアーギャップ、1……ロータ、1a……ロータ内
周面、2……ステータ、2a……ステータ外周面。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a graph showing the characteristics of the one-phase motor shown in FIG. 1, FIG. 3 is an explanatory view schematically showing another embodiment, and FIG.
FIG. 5 is a rotation torque diagram showing characteristics of the one-phase motor shown in FIG. 5, and FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a circuit. G: air gap, 1 ... rotor, 1a ... rotor inner peripheral surface, 2 ... stator, 2a ... stator outer peripheral surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川手 陽介 京都府亀岡市宮前町猪倉箱谷5番地 日本 電産株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−144022(JP,A) 特開 昭55−29294(JP,A) 特開 昭58−207853(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yosuke Kawate 5 Inokura Hakaya, Miyamae-cho, Kameoka-shi, Kyoto Nidec Corporation (56) References JP-A-50-144022 (JP, A) JP-A 55-29294 (JP, A) JP-A-58-207853 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロータ内周面に、全周的に見てN極のみ又
はS極のみの着磁部と着磁されていない非着磁部とを、
円周方向に沿って順次交互に配設すると共に、該ロータ
内周面と該ステータ外周面との磁気抵抗を円周方向に変
化させて、デテントトルクのプラス領域を電気角で180
゜以上とし、かつ、該デテントトルクのマイナス領域に
てコイルに通電してデテントトルクと逆起電力トルクと
の合成トルクを常にプラスとなるように構成したことを
特徴とする一相モータ。
1. A magnetized portion having only N poles or only S poles and a non-magnetized portion that is not magnetized when viewed in the entire circumference on an inner peripheral surface of a rotor.
The magnetic resistance between the rotor inner peripheral surface and the stator outer peripheral surface is changed in the circumferential direction while being alternately arranged along the circumferential direction, and the plus area of the detent torque is 180 electrical degrees.
A one-phase motor characterized in that the combined torque of the detent torque and the back electromotive force torque is always positive when the coil is energized in the negative region of the detent torque.
JP60157694A 1985-07-17 1985-07-17 One-phase motor Expired - Fee Related JPH0732576B2 (en)

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JPS6218958A JPS6218958A (en) 1987-01-27
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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