JPH08154395A - Brushless dc motor - Google Patents

Brushless dc motor

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JPH08154395A
JPH08154395A JP6295214A JP29521494A JPH08154395A JP H08154395 A JPH08154395 A JP H08154395A JP 6295214 A JP6295214 A JP 6295214A JP 29521494 A JP29521494 A JP 29521494A JP H08154395 A JPH08154395 A JP H08154395A
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JP
Japan
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phase
period
motor
brushless
exciting
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Withdrawn
Application number
JP6295214A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Ito
淳志 伊藤
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Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain a brushless DC motor which smoothes a torque ripple and reduces a noise due to the pulsation of a fuel or the like by a method wherein the level of an exciting current at every phase is changed at every angle of rotation of a rotor. CONSTITUTION: Four-phase motor coils 13a to 13d are excited at one phase or two phases by a drive circuit 200. Exciting currents 11 to 14 for respective phases have a duty ratio of 100% during an exciting period at one phase, they have a duty ratio of 50% during an exciting period at two pjases. The electrifying period of the exciting current at one phase becomes a cutoff period in the exciting current at the other phase. The number of generated torque ripples per rotation of a rotor 1 is eight. In addition, since the magnitude of a torque ripple during the exciting period at one phase is suppressed, the torque ripple becomes small, and the magnitude of individual torque ripples becomes nearly equal. In this manner, when the level of the exciting current at every phase is changed at every angle of rotation of the rotor at an integral multiple of the number of phases, the torque ripples are smoothed, and a noise due to the pulsation of a fuel or the like can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスDCモー
タ、詳しくは、電動式燃料ポンプなどの動力源として使
用され、トルクリップルの平滑化を図るブラシレスDC
モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor, and more particularly, to a brushless DC motor used as a power source for an electric fuel pump or the like for smoothing torque ripple.
Regarding motors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ブラシレスDCモータは、例えば
4相2極モータの場合、図10に示すように、永久磁石
を有するロータ2の回転角を検出する4個のホール素子
3a,3b,3c,3dからの信号に基づいて、駆動回
路(図示せず。)が、ステータ1のコア12a,12
b,12c,12dに巻回されたI 相、II相、III 相、
IV相の各モータコイル13a,13b,13c,13d
を1相励磁するように構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the case of a brushless DC motor, for example, a four-phase two-pole motor, as shown in FIG. 10, four Hall elements 3a, 3b, 3c for detecting a rotation angle of a rotor 2 having a permanent magnet. , 3d, the drive circuit (not shown) causes the cores 12a, 12 of the stator 1 to rotate.
Phases I, II, III wound around b, 12c, 12d,
IV phase motor coils 13a, 13b, 13c, 13d
Is configured to be excited by one phase.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のブ
ラシレスDCモータによると、図10に示すように、大
きなトルクリップルが1回転あたり4つ発生することか
ら、例えば燃料が脈動しながら圧送され、また、燃料の
脈動による騒音が比較的大きいという問題があった。
However, according to the above-mentioned conventional brushless DC motor, as shown in FIG. 10, four large torque ripples are generated per rotation, so that, for example, fuel is pumped while pulsating. In addition, there is a problem that noise due to fuel pulsation is relatively large.

【0004】そこで、トルクリップルの平滑化を図るた
めに、図11に示すような1−2相励磁方式でモータを
駆動することが考えられる。しかし、この駆動方式によ
ると、図11に示すように、2相励磁期間に、大きなト
ルクリップルが発生し、トルクリップルの平滑化を十分
に達成できるまでには至らないという問題がある。
Therefore, in order to smooth the torque ripple, it is possible to drive the motor by the 1-2 phase excitation method as shown in FIG. However, according to this driving method, as shown in FIG. 11, there is a problem that a large torque ripple is generated during the two-phase excitation period, and smoothing of the torque ripple cannot be sufficiently achieved.

【0005】本発明は、上記問題点を解決し、トルクリ
ップルの平滑化を十分に達成でき、燃料等の脈動による
騒音を十分に低減可能なブラシレスDCモータを提供す
ることを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a brushless DC motor capable of sufficiently achieving smoothing of a torque ripple and sufficiently reducing noise due to pulsation of fuel or the like.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1では、ロータの
回転角を検出する回転角検出手段と、該回転角検出手段
の信号に基づいてn相モータコイルを1−2相励磁する
駆動回路とを備えるブラシレスDCモータであって、前
記回転角検出手段は、「n×N」(N;2以上の整数)
のロータ回転角を検出できるよう構成され、また、前記
駆動回路は、「n×N」のロータ回転角毎に、各相の励
磁電流レベルを変化させることを特徴とするブラシレス
DCモータを採用する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of a rotor, and a drive circuit for exciting 1-2 phase of an n-phase motor coil based on a signal from the rotation angle detecting means. And a rotation angle detecting means, wherein the rotation angle detecting means is “n × N” (N; integer of 2 or more).
Of the brushless DC motor, wherein the drive circuit changes the exciting current level of each phase for each “n × N” rotor rotation angle. .

【0007】請求項2では、前記駆動回路は、デューテ
ィー制御により各相の励磁電流レベルを変化させること
を特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータを
採用する。
According to a second aspect of the present invention, the drive circuit changes the exciting current level of each phase by duty control, and the brushless DC motor according to the first aspect is adopted.

【0008】請求項3では、各相の励磁電流は、いずれ
もパルス波形であり、1相励磁期間においては、100
%のデューティー比(通電時間と遮断時間との比)を有
し、また、2相励磁期間においては、50%のデューテ
ィー比を有するとともに、一方の相の励磁電流波形の通
電期間が、他方の相の励磁電流波形の遮断期間となるこ
とを特徴とする請求項2に記載のブラシレスDCモータ
を採用する。
In the third aspect, the exciting current of each phase has a pulse waveform, and is 100 during the one-phase exciting period.
% Duty ratio (ratio between energization time and interruption time), and in the two-phase excitation period, with a duty ratio of 50%, the energization period of the excitation current waveform of one phase is The brushless DC motor according to claim 2, wherein the excitation current waveform of the phase is cut off.

【0009】請求項4では、各相の励磁電流は、いずれ
もパルス波形であり、1相励磁期間においては、100
%のデューティー比(通電時間と遮断時間との比)を有
し、また、2相励磁期間においては、段階的に切り替わ
る複数のデューティー比を有するとともに、一方の相の
励磁電流波形の通電期間が、他方の相の励磁電流波形の
遮断期間となることを特徴とする請求項2に記載のブラ
シレスDCモータを採用する。
In the present invention, the exciting current of each phase has a pulse waveform, and the exciting current is 100 during the one-phase exciting period.
% Duty ratio (ratio between energization time and interruption time), and in the two-phase excitation period, there are a plurality of duty ratios that are switched in stages, and the energization period of the excitation current waveform of one phase is The brushless DC motor according to claim 2, wherein the excitation current waveform of the other phase is cut off.

【0010】請求項5では、前記回転角検出手段は、ス
テータの一方の半円領域側にのみ円周方向に等間隔で配
された「n×N/2」個のホール素子からなることを特
徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のブラシレ
スDCモータを採用する。
According to a fifth aspect of the present invention, the rotation angle detecting means is composed of “n × N / 2” Hall elements arranged at equal intervals in the circumferential direction only on one semicircular region side of the stator. The brushless DC motor according to any one of claims 1 to 4 is adopted.

【0011】[0011]

【発明の作用効果】請求項1に係るブラシレスDCモー
タによると、「n×N」のロータ回転角毎に、各相の励
磁電流レベルを変化させるようにしたため、1回転当り
「n×N」のトルクリップルが発生する。このトルクリ
ップルの発生数「n×N」は、上記従来の場合には発生
数が「n」であることから、従来と比べ「N」倍とな
り、トルクリップルが小さくなる。また、各相の励磁電
流レベルを変化させることにより、個々のトルクリップ
ル間で大きさを略同一にすることが可能になる。このた
め、トルクリップルの平滑化を十分に達成でき、燃料等
の脈動による騒音を十分に低減可能になる。
According to the brushless DC motor of the first aspect of the present invention, since the exciting current level of each phase is changed for every "n × N" rotor rotation angle, "n × N" per revolution. Torque ripple occurs. Since the number of occurrences of this torque ripple “n × N” is “n” in the case of the above-mentioned conventional case, it is “N” times that of the conventional case, and the torque ripple becomes small. Further, by changing the exciting current level of each phase, it becomes possible to make the magnitudes of the individual torque ripples substantially the same. Therefore, smoothing of the torque ripple can be sufficiently achieved, and noise due to pulsation of fuel or the like can be sufficiently reduced.

【0012】請求項2に係るブラシレスDCモータは、
デューティ制御により各相の励磁電流レベルを変化させ
るようにしたため、駆動回路の簡素化、省電力化が期待
できる。
A brushless DC motor according to claim 2 is
Since the excitation current level of each phase is changed by duty control, simplification of the drive circuit and power saving can be expected.

【0013】請求項3に係るブラシレスDCモータによ
ると、各相の励磁電流が、1相励磁期間では100%の
デューティー比を有し、また、2相励磁期間では50%
デューティー比を有するとともに、一方の相の励磁電流
の通電期間が他方の相の励磁電流では遮断期間となるた
め、1相励磁期間の電流レベルと2相励磁期間の2相全
体での電流レベルとが等しくなる。このため、個々のト
ルクリップル間で大きさを略同一にすることが可能にな
り、トルクリップルの平滑化を十分に達成でき、燃料等
の脈動による騒音を十分に低減可能になる。
According to the brushless DC motor of the third aspect, the exciting current of each phase has a duty ratio of 100% in the one-phase exciting period and 50% in the two-phase exciting period.
In addition to having the duty ratio, the energizing period of the exciting current of one phase becomes the cutoff period of the exciting current of the other phase, so that the current level of the one-phase exciting period and the current level of the entire two phases of the two-phase exciting period are Are equal. Therefore, it is possible to make the sizes of the individual torque ripples substantially the same, it is possible to sufficiently achieve smoothing of the torque ripples, and it is possible to sufficiently reduce noise due to pulsation of fuel and the like.

【0014】請求項4に係るブラシレスDCモータによ
ると、2相励磁期間においてデューティー比が切り替わ
ることによりトルクリップルが発生するため、トルクリ
ップルの発生数が増加する。このため、トルクリップル
が、より一層平滑化され、燃料等の脈動による騒音を、
より一層低減することが期待できる。
According to the brushless DC motor of the fourth aspect, since the torque ripple is generated by switching the duty ratio in the two-phase excitation period, the number of torque ripples is increased. Therefore, the torque ripple is further smoothed, and noise due to pulsation of fuel etc.
It can be expected to be further reduced.

【0015】請求項5に係るブラシレスDCモータにお
いて、ステータの一方の半円領域にのみ円周方向に等間
隔で配された「n×N/2」個のホール素子の出力パタ
ーンは、ロータ1回転当り「n×N」通りの組合せとな
る。このため、検出すべきロータ回転角の数の半数のホ
ール素子で全てのロータ回転角を検出でき、従って、ホ
ール素子の使用個数を半減することができる。
In the brushless DC motor according to the fifth aspect, the output pattern of the "n × N / 2" Hall elements arranged at equal intervals in the circumferential direction only in one semicircular region of the stator is the rotor 1 There are “n × N” combinations per rotation. For this reason, all the rotor rotation angles can be detected by half of the rotor rotation angles to be detected, so that the number of Hall elements used can be halved.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、第1実施例に係る4相2極、1−
2相励磁のブラシレスDCモータの全体構成を示してい
る。
FIG. 1 is a four-phase two-pole, 1-
1 shows the overall configuration of a two-phase excitation brushless DC motor.

【0018】図1において、1は、図2(A) に示すモー
タ本体100のステータを表している。モータ本体10
0は、図2(A)、(B) に示すように、円盤状のステータ基
板11を有し、このステータ基板11の上面には、4つ
のコア12a,12b,12c,12dが円周方向に等
間隔で配され、各コア12a,12b,12c,12d
に4相モータコイルすなわちI 相モータコイル13a、
II相モータコイル13b、III 相モータコイル13c及
びIV相モータコイル13dが巻回されている。一方、ロ
ータ2において、円盤状のロータ基板21の下面には、
円盤状の永久磁石22が配設されている。この永久磁石
22は、一方の半円領域下面がN極となり、他方の半円
領域下面がS極となるように着磁されている。そして、
ロータ基板21の中心には回転軸23が固着されてお
り、この回転軸23は、ステータ基板11の中心に設け
られた軸受け14によって回転自在とされている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a stator of the motor body 100 shown in FIG. Motor body 10
As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), 0 has a disk-shaped stator substrate 11, on the upper surface of which four cores 12a, 12b, 12c, 12d are circumferentially arranged. The cores 12a, 12b, 12c, 12d at equal intervals
A four-phase motor coil, that is, an I-phase motor coil 13a,
The II-phase motor coil 13b, the III-phase motor coil 13c, and the IV-phase motor coil 13d are wound. On the other hand, in the rotor 2, on the lower surface of the disk-shaped rotor substrate 21,
A disk-shaped permanent magnet 22 is arranged. The permanent magnet 22 is magnetized so that the lower surface of one semicircular region has an N pole and the lower surface of the other semicircular region has an S pole. And
A rotary shaft 23 is fixed to the center of the rotor substrate 21, and the rotary shaft 23 is rotatable by a bearing 14 provided at the center of the stator substrate 11.

【0019】また、ステータ基板11の上面には、4個
のホール素子3a,3b,3c,3dが配設されてい
る。これらのホール素子3a,3b,3c,3dは、円
盤状ステータ基板11の一方の半円領域にのみ円周方向
に等間隔(45°間隔)で配されている。そして、各ホ
ール素子3a,3b,3c,3dは、永久磁石22のN
極と対向しているときHiレベル信号を出力するもので
ある。従って、図3に示すように、4個のホール素子3
a,3b,3c,3dの出力パターンは、ロータ2が4
5°回転するたびに変化し、ロータ1回転当り8通りの
組合せとなる。
Further, four Hall elements 3a, 3b, 3c and 3d are arranged on the upper surface of the stator substrate 11. These Hall elements 3a, 3b, 3c, 3d are arranged at equal intervals (45 ° intervals) in the circumferential direction only in one semicircular region of the disk-shaped stator substrate 11. The Hall elements 3 a, 3 b, 3 c, 3 d are arranged so that
It outputs a Hi level signal when it faces the pole. Therefore, as shown in FIG. 3, four Hall elements 3
The output patterns of a, 3b, 3c and 3d are 4
It changes every 5 ° rotation, and there are 8 combinations per rotor rotation.

【0020】各ホール素子3a,3b,3c,3dは、
ステータ1の4相モータコイル13a,13b,13
c,13dを1−2相励磁する駆動回路200に接続さ
れている。
Each Hall element 3a, 3b, 3c, 3d is
Four-phase motor coils 13a, 13b, 13 of the stator 1
It is connected to a drive circuit 200 that excites the c and 13d in the 1-2 phase.

【0021】駆動回路200は、各ホール素子3a,3
b,3c,3dの出力を増幅する4つの増幅器41a,
41b,41c,41dと、各増幅器41a,41b,
41c,41dの出力を反転する4つのインバータ回路
42a,42b,42c,42dとからなる信号生成部
40を有する。信号生成部40は、各ホール素子3a,
3b,3c,3d毎に、ホール素子出力a1,a2,a3,a4
(図4参照)と、インバータ回路42a,42b,42
c,42dによる上記ホール素子出力a1,a2,a3,a4 の反
転出力とからなる2つの信号を別々に出力するものであ
る。信号生成部40の出力側には、8つのアンド回路5
1a,51b,51c,51d,51e,51f,51
g,51hからなる回転角検出部50が接続されてい
る。
The drive circuit 200 includes hall elements 3a and 3a.
four amplifiers 41a for amplifying the outputs of b, 3c and 3d,
41b, 41c, 41d and the amplifiers 41a, 41b,
The signal generation unit 40 includes four inverter circuits 42a, 42b, 42c, 42d that invert the outputs of 41c, 41d. The signal generator 40 includes the Hall elements 3a,
Hall element outputs a1, a2, a3, a4 for every 3b, 3c, 3d
(See FIG. 4) and the inverter circuits 42a, 42b, 42
Two signals consisting of the hall element outputs a1, a2, a3, a4 inverted by c and 42d are separately output. Eight AND circuits 5 are provided on the output side of the signal generator 40.
1a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, 51
A rotation angle detector 50 composed of g and 51h is connected.

【0022】回転角検出部50は、信号生成部40から
の8つの出力に応じて、いずれか1つのアンド回路51
a,51b,51c,51d,51e,51f,51g
又は51hのみが論理「1」信号を出力し、8つのアン
ド回路51a,51b,51c,51d,51e,51
f,51g,51hのうちいずれが論理「1」信号を出
力しているかによって、現在のロータ回転角を示すこと
ができるように構成されている。すなわち、アンド回路
51aは、4つのホール素子3a,3b,3c,3dの
8通りの出力パターンのうちの「1000」を示す信号
b1を出力し、その他、アンド回路51bは、「110
0」を示す信号b2、アンド回路51cは、「1110」
を示す信号b3、アンド回路51dは、「1111」を示
す信号b4、アンド回路51eは、「0111」を示す信
号b5、アンド回路51fは、「0011」を示す信号b
6、アンド回路51gは、「0001」を示す信号b7、
アンド回路51hは、「0000」を示す信号b8をそれ
ぞれ出力する(図4参照)。回転角検出部50のうち、
アンド回路51b,51d,51f,51hの出力側に
は、デューティー発生部60が接続されている。
The rotation angle detecting section 50 has one AND circuit 51 according to the eight outputs from the signal generating section 40.
a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, 51g
Or, only 51h outputs a logic "1" signal, and eight AND circuits 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51 are provided.
The present rotor rotation angle can be indicated depending on which of f, 51g, and 51h outputs the logical "1" signal. That is, the AND circuit 51a outputs a signal indicating "1000" out of the eight output patterns of the four Hall elements 3a, 3b, 3c, 3d.
b1 is output, and the AND circuit 51b outputs "110".
The signal b2 indicating "0" and the AND circuit 51c are "1110".
Signal b3 indicating that the AND circuit 51d is a signal b4 indicating “1111”, the AND circuit 51e is a signal b5 indicating “0111”, and the AND circuit 51f is a signal b indicating “0011”.
6, the AND circuit 51g has a signal b7 indicating "0001",
The AND circuit 51h outputs the signal b8 indicating "0000" (see FIG. 4). Of the rotation angle detector 50,
A duty generator 60 is connected to the output sides of the AND circuits 51b, 51d, 51f, 51h.

【0023】デューティー発生部60は、アンド回路5
1b,51d,51f,51hの論理「1」信号が入力
されているとき50%デューティー信号を出力するアン
ド回路61a,61b,61c,61dと、これらのア
ンド回路61a,61b,61c,61dから入力され
てくる50%デューティー信号を反転するインバータ付
きのアンド回路62a,62b,62c,62dとから
構成される。デューティー発生部60の出力側には、4
相モータコイル13a,13b,13c,13dに励磁
電流を流す給電トランジスタ4a,4b,4c,4dの
スイッチングを制御する4つのオア回路71a,71
b,71c,71dからなるスイッチング制御部70が
接続されている。
The duty generator 60 includes an AND circuit 5
AND circuits 61a, 61b, 61c, 61d that output a 50% duty signal when a logical "1" signal of 1b, 51d, 51f, 51h is input, and input from these AND circuits 61a, 61b, 61c, 61d It is composed of AND circuits 62a, 62b, 62c, and 62d with an inverter that invert the incoming 50% duty signal. The output side of the duty generator 60 has 4
Four OR circuits 71a, 71 for controlling switching of the power supply transistors 4a, 4b, 4c, 4d for supplying exciting current to the phase motor coils 13a, 13b, 13c, 13d
A switching control unit 70 including b, 71c, and 71d is connected.

【0024】スイッチング制御部70の各オア回路71
a,71b,71c,71dは、回転角検出部50のア
ンド回路51a,51c,51e,51gからの論理
「1」信号、アンド回路61a,61b,61c,61
dからの50%デューティー信号、アンド回路62a,
62b,62c,62dからの50%デューティー信号
の反転信号又は論理「0」信号からなる信号c1,c2,c3,c
4 (図4参照)を給電トランジスタ4a,4b,4c,
4dのベースに印加するものである。
Each OR circuit 71 of the switching control unit 70
a, 71b, 71c, 71d are logical "1" signals from the AND circuits 51a, 51c, 51e, 51g of the rotation angle detection unit 50, and AND circuits 61a, 61b, 61c, 61.
50% duty signal from d, AND circuit 62a,
Signals c1, c2, c3, c consisting of inverted signals of 50% duty signals from 62b, 62c, 62d or logic "0" signals
4 (see FIG. 4) to the feeding transistors 4a, 4b, 4c,
It is applied to the base of 4d.

【0025】駆動回路200は上記のように構成されて
いるため、各増幅器41a,41b,41c,41dの
出力a1,a2,a3,a4 、各アンド回路51a,51b,51
c,51d,51e,51f,51g,51hの出力b
1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8 及び各オア回路71a,71
b,71c,71dの出力c1,c2,c3,c4 は、図4に示す
ようなものとなる。この図4に示すオア回路出力c1,c2,
c3,c4 すなわち給電トランジスタのベース電圧から明ら
かなように、4相モータコイル13a,13b,13
c,13dは、駆動回路200により1−2相励磁さ
れ、各相の励磁電流I1,I2,I3,I4 は、1相励磁期間では
100%のデューティー比を有し、また、2相励磁期間
では50%デューティー比を有するとともに、一方の相
の励磁電流の通電期間が他方の相の励磁電流では遮断期
間となる。
Since the drive circuit 200 is configured as described above, the outputs a1, a2, a3, a4 of the amplifiers 41a, 41b, 41c, 41d and the AND circuits 51a, 51b, 51 are formed.
Output b of c, 51d, 51e, 51f, 51g, 51h
1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8 and respective OR circuits 71a, 71
The outputs c1, c2, c3, c4 of b, 71c, 71d are as shown in FIG. The OR circuit outputs c1, c2, shown in FIG.
c3, c4 That is, as is apparent from the base voltage of the power supply transistor, the four-phase motor coils 13a, 13b, 13
c and 13d are excited by 1-2 phase by the drive circuit 200, and the excitation currents I1, I2, I3, and I4 of each phase have a duty ratio of 100% in the one-phase excitation period, and the two-phase excitation period. Has a 50% duty ratio, and the energizing period of the exciting current of one phase becomes the cutoff period of the exciting current of the other phase.

【0026】図5は、上記のように構成されたブラシレ
スDCモータのロータ回転角と励磁電流I1,I2,I3,I4
(モータコイル印加電圧)とトルクリップルとの関係を
示している。この図5に示すように、ロータ1回転当り
のトルクリップル発生数は「8」であり、また、2相励
磁期間におけるトルクリップルの大きさが抑制されるた
め、トルクリップルは小さくなり、また、個々のトルク
リップルの大きさは略等しいものとなる。
FIG. 5 shows the rotor rotation angle and the exciting currents I1, I2, I3, I4 of the brushless DC motor configured as described above.
The relationship between (motor coil applied voltage) and torque ripple is shown. As shown in FIG. 5, the number of torque ripples generated per one rotation of the rotor is "8", and the magnitude of the torque ripple during the two-phase excitation period is suppressed, so that the torque ripple becomes small, and The magnitudes of the individual torque ripples are substantially the same.

【0027】図6は、ホール素子を6個用いるととも
に、2相励磁期間におけるデューティー比を、30%と
70%の二段階に設定した第2実施例における、ロータ
回転角と励磁電流I1,I2,I3,I4 とトルクリップルとの関
係を示している。この図6に示すように、ロータ1回転
当りのトルクリップル発生数は「12」となるため、よ
り一層トルクリップルは小さくなる。
FIG. 6 shows the rotor rotation angle and the exciting currents I1, I2 in the second embodiment in which six Hall elements are used and the duty ratio in the two-phase exciting period is set in two stages of 30% and 70%. , I3, I4 and the torque ripple are shown. As shown in FIG. 6, since the number of torque ripples generated per one rotation of the rotor is "12", the torque ripple is further reduced.

【0028】図7は、ホール素子を8個用いるととも
に、2相励磁期間におけるデューティー比を、30%と
50%と70%の三段階に設定した第3実施例におけ
る、ロータ回転角と励磁電流I1,I2,I3,I4 とトルクリッ
プルとの関係を示している。この図7に示すように、ロ
ータ1回転当りのトルクリップル発生数は「16」とな
るため、さらにトルクリップルは小さくなる。
FIG. 7 shows the rotor rotation angle and the exciting current in the third embodiment in which eight Hall elements are used and the duty ratio in the two-phase excitation period is set to three stages of 30%, 50% and 70%. The relationship between I1, I2, I3, I4 and torque ripple is shown. As shown in FIG. 7, since the number of torque ripples generated per one rotation of the rotor is "16", the torque ripple is further reduced.

【0029】図8は、第4実施例に係る3相2極、1−
2相励磁のブラシレスDCモータの全体構成を示し、図
中の符号は図1の符号と対応している。
FIG. 8 is a three-phase two-pole type 1-
The overall structure of a brushless DC motor with two-phase excitation is shown, and the reference numerals in the figure correspond to those in FIG.

【0030】この実施例によると、各増幅器41a,4
1b,41cの出力a1,a2,a3、各アンド回路51a,5
1b,51c,51d,51e,51fの出力b1,b2,b
3,b4,b5,b6 及び各オア回路71a,71b,71cの
出力c1,c2,c3は、図9に示すようなものとなり、トルク
リップルの発生数は、「6」となる。
According to this embodiment, each amplifier 41a, 4a
Outputs a1, a2, a3 of 1b, 41c, and AND circuits 51a, 5
Outputs b1, b2, b of 1b, 51c, 51d, 51e, 51f
The outputs c1, c2, c3 of 3, b4, b5, b6 and the OR circuits 71a, 71b, 71c are as shown in FIG. 9, and the number of generated torque ripples is "6".

【0031】以上説明したように、上記各実施例に係る
ブラシレスDCモータによると、「n×N」、すなわ
ち、「4×2」、「4×3」、「4×4」又は「3×
2」のロータ回転角毎に、各相の励磁電流レベルを変化
させるようにしたため、1回転当り「8」、「12」、
「16」又は「6」のトルクリップルが発生する。この
トルクリップルの発生数は、上記従来の場合には発生数
が「n」であることから、従来と比べ「N」倍となり、
トルクリップルが小さくなる。
As described above, according to the brushless DC motors according to the above-mentioned embodiments, "n × N", that is, "4 × 2", "4 × 3", "4 × 4" or "3 ×".
Since the exciting current level of each phase is changed for each rotor rotation angle of "2", "8", "12" per rotation,
A torque ripple of "16" or "6" occurs. In the case of the above-mentioned conventional case, the number of occurrences of this torque ripple is "n", so that it is "N" times that of the conventional case.
Torque ripple is reduced.

【0032】また、上記第1実施例では、各相の励磁電
流が、1相励磁期間では100%のデューティー比を有
し、また、2相励磁期間では50%デューティー比を有
するとともに、一方の相の励磁電流の通電期間が他方の
相の励磁電流では遮断期間となるため、1相励磁期間の
電流レベルと2相励磁期間の2相全体での電流レベルと
が等しくなる。このため、個々のトルクリップル間で大
きさを略同一にすることが可能になり、トルクリップル
の平滑化を十分に達成でき、燃料等の脈動による騒音を
十分に低減可能になる。
In the first embodiment, the exciting current of each phase has a duty ratio of 100% during the one-phase excitation period and a duty ratio of 50% during the two-phase excitation period. Since the energization period of the excitation current of one phase is a cutoff period for the excitation current of the other phase, the current level of the one-phase excitation period becomes equal to the current level of all the two phases of the two-phase excitation period. Therefore, it is possible to make the sizes of the individual torque ripples substantially the same, it is possible to sufficiently achieve smoothing of the torque ripples, and it is possible to sufficiently reduce noise due to pulsation of fuel and the like.

【0033】また、上記第2、第3実施例では、2相励
磁期間においてデューティー比が切り替わることにより
トルクリップルが発生するため、トルクリップルの発生
数が増加する。このため、トルクリップルが、より一層
平滑化され、燃料等の脈動による騒音を、より一層低減
することが期待できる。
Further, in the second and third embodiments, since the torque ripple is generated by switching the duty ratio in the two-phase excitation period, the number of torque ripples is increased. Therefore, the torque ripple can be further smoothed, and noise due to pulsation of fuel or the like can be expected to be further reduced.

【0034】また、上記各実施例は、ステータの一方の
半円領域にのみ円周方向に等間隔で配された「n×N/
2」個のホール素子の出力パターンは、ロータ1回転当
り「n×N」通りの組合せとなる。このため、検出すべ
きロータ回転角の数の半数のホール素子で全てのロータ
回転角を検出でき、従って、ホール素子の使用個数を半
減することができる。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, only "n × N /", which is arranged in one circumferential region of the stator at equal intervals in the circumferential direction.
The output patterns of 2 ”Hall elements are“ n × N ”combinations per one rotation of the rotor. For this reason, all the rotor rotation angles can be detected by half of the rotor rotation angles to be detected, so that the number of Hall elements used can be halved.

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

【図1】第1実施例に係る4相2極、1−2相励磁のブ
ラシレスDCモータの全体構成図
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a 4-phase 2-pole, 1-2-phase excitation brushless DC motor according to a first embodiment.

【図2】モータ本体100の構成を示し、図2(A) は、
その縦断面図、図2(B) は、図2(A) 図示B−B線によ
る断面図
FIG. 2 shows a configuration of a motor main body 100, and FIG.
The longitudinal sectional view, FIG. 2B is a sectional view taken along line BB in FIG. 2A.

【図3】4個のホール素子3a,3b,3c,3dの出
力パターンを示す図
FIG. 3 is a diagram showing an output pattern of four Hall elements 3a, 3b, 3c, 3d.

【図4】その駆動回路200の動作を説明するためのタ
イミングチャート
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the drive circuit 200.

【図5】ロータ回転角と励磁電流I1,I2,I3,I4 (モータ
コイル印加電圧)とトルクリップルとの関係を示す図
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between rotor rotation angle, exciting currents I1, I2, I3, I4 (motor coil applied voltage) and torque ripple.

【図6】第2実施例における、ロータ回転角と励磁電流
I1,I2,I3,I4 (モータコイル印加電圧)とトルクリップ
ルとの関係を示す図
FIG. 6 is a rotor rotation angle and exciting current in the second embodiment.
Diagram showing the relationship between I1, I2, I3, I4 (motor coil applied voltage) and torque ripple

【図7】第3実施例における、ロータ回転角と励磁電流
I1,I2,I3,I4 (モータコイル印加電圧)とトルクリップ
ルとの関係を示す図
FIG. 7 is a rotor rotation angle and exciting current in the third embodiment.
Diagram showing the relationship between I1, I2, I3, I4 (motor coil applied voltage) and torque ripple

【図8】第4実施例に係る3相2極、1−2相励磁のブ
ラシレスDCモータの全体構成図
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a brushless DC motor with 3-phase 2-pole and 1-2-phase excitation according to a fourth embodiment.

【図9】その駆動回路200の動作を説明するためのタ
イミングチャート
FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the drive circuit 200.

【図10】従来のブラシレスDCモータの問題点を説明
するための図
FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of a conventional brushless DC motor.

【図11】本発明の前提として考えられるブラシレスD
Cモータの問題点を説明するための図
FIG. 11: Brushless D considered as a premise of the present invention
Figure for explaining the problem of C motor

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステータ 2 ロータ 3a,3b,3c,3d ホール素子(回転角検出手
段) 13a,13b,13c,13d モータコイル 200 駆動回路 I1,I2,I3,I4 各相励磁電流
1 Stator 2 Rotor 3a, 3b, 3c, 3d Hall element (rotation angle detecting means) 13a, 13b, 13c, 13d Motor coil 200 Drive circuit I1, I2, I3, I4 Excitation current for each phase

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロータの回転角を検出する回転角検出手
段と、該回転角検出手段の信号に基づいてn相モータコ
イルを1−2相励磁する駆動回路とを備えるブラシレス
DCモータであって、 前記回転角検出手段は、「n×N」(N;2以上の整
数)のロータ回転角を検出できるよう構成され、 また、前記駆動回路は、「n×N」のロータ回転角毎
に、各相の励磁電流レベルを変化させることを特徴とす
るブラシレスDCモータ。
1. A brushless DC motor comprising: a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of a rotor; and a drive circuit for exciting a n-phase motor coil by 1-2 phase based on a signal from the rotation angle detecting means. The rotation angle detecting means is configured to detect a rotor rotation angle of “n × N” (N; an integer of 2 or more), and the drive circuit sets the rotor rotation angle of “n × N”. , A brushless DC motor characterized by changing the exciting current level of each phase.
【請求項2】 前記駆動回路は、デューティー制御によ
り各相の励磁電流レベルを変化させることを特徴とする
請求項1に記載のブラシレスDCモータ。
2. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the drive circuit changes the exciting current level of each phase by duty control.
【請求項3】 各相の励磁電流は、いずれもパルス波形
であり、1相励磁期間においては、100%のデューテ
ィー比(通電時間と遮断時間との比)を有し、また、2
相励磁期間においては、50%のデューティー比を有す
るとともに、一方の相の励磁電流波形の通電期間が、他
方の相の励磁電流波形の遮断期間となることを特徴とす
る請求項2に記載のブラシレスDCモータ。
3. The exciting current of each phase has a pulse waveform, has a duty ratio of 100% (ratio between energization time and interruption time) in the one-phase excitation period, and
3. The phase excitation period has a duty ratio of 50%, and the energization period of the excitation current waveform of one phase is a cutoff period of the excitation current waveform of the other phase. Brushless DC motor.
【請求項4】 各相の励磁電流は、いずれもパルス波形
であり、1相励磁期間においては、100%のデューテ
ィー比(通電時間と遮断時間との比)を有し、また、2
相励磁期間においては、段階的に切り替わる複数のデュ
ーティー比を有するとともに、一方の相の励磁電流波形
の通電期間が、他方の相の励磁電流波形の遮断期間とな
ることを特徴とする請求項2に記載のブラシレスDCモ
ータ。
4. The excitation current of each phase has a pulse waveform, has a duty ratio of 100% (ratio between energization time and cutoff time) in a one-phase excitation period, and
The phase excitation period has a plurality of duty ratios that are switched in stages, and the energization period of the excitation current waveform of one phase is a cutoff period of the excitation current waveform of the other phase. The brushless DC motor according to 1.
【請求項5】 前記回転角検出手段は、ステータの一方
の半円領域側にのみ円周方向に等間隔で配された「n×
N/2」個のホール素子からなることを特徴とする請求
項1ないし4のいずれかに記載のブラシレスDCモー
タ。
5. The rotation angle detecting means are arranged at equal intervals in the circumferential direction only on one semi-circular region side of the stator, “n ×”.
The brushless DC motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the brushless DC motor comprises N / 2 "Hall elements.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0911956A3 (en) * 1997-10-23 1999-11-17 Siemens Canada Limited Staggered pulse width modulation apparatus and method for EMI minimization in motor
CN103684124A (en) * 2012-09-19 2014-03-26 株式会社东芝 System for driving electromagnetic appliance and motor driven vehicle

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