JPH0870562A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor

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JPH0870562A
JPH0870562A JP6225834A JP22583494A JPH0870562A JP H0870562 A JPH0870562 A JP H0870562A JP 6225834 A JP6225834 A JP 6225834A JP 22583494 A JP22583494 A JP 22583494A JP H0870562 A JPH0870562 A JP H0870562A
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coil
demagnetizing
brushless motor
magnetizing
stator
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Isao Kaneda
勲 金田
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Nidec Corp
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Abstract

PURPOSE: To get high torque by offsetting a part of cogging at non-current application by the magnetomotive force generated by the difference between the magnetizing components and the demagnetizing components of a magnetic flux generated by the current application to each coil of a stator core. CONSTITUTION: Each coil 34 wound on each T (1)-(6) of a stator core forms a network 40, and this network 40 is supplied with a current simultaneously by bidirectional current application by a single-phase power source. At this time, the magnitudes of the magnetizing components and the demagnetizing components of the magnetic flux generated by the current application to each coil 24 different from each other, so a part of the cogging at non-current application can be offset by the magnetomotive force by the difference between these magnetizing components and demagnetizing components. In short, the total of the cogging at non-current application can be offset by the difference between the magnitudes of the magnetizing components and the demagnetizing components of the magnetic flux, consequently smooth torque occurs in a rotor magnet, and the rotor rotates smoothly with low vibration. Hereby, high torque can be obtained.

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、マグネット式小型モー
タ全般に係わり、特にスピンドルモータおよび各種マイ
クロモータ等に好適なブラシレスモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to small magnet type motors, and more particularly to a brushless motor suitable for spindle motors and various micromotors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、HDD用スピンドルモータや
マグネット式小型モータ等のブラシレスモータにあって
は、各種の構造が採用されているが、そのほとんどは、
複数のスロットを有するステータコアの各ティースに多
相のコイルを巻装してステータを構成し、このステータ
に対向して、周方向に異極を交互に配列して構成された
円環状のロータマグネットを回転自在に設け、多相のコ
イルへの通電を選択的に切り換えることにより、コイル
電流により発生した磁極歯上の電磁極とロータマグネッ
トの磁極との電磁相互作用によりロータマグネットを備
えたロータを回転するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various structures have been adopted for brushless motors such as HDD spindle motors and small magnet type motors, but most of them are
An annular rotor magnet configured by winding a multi-phase coil around each tooth of a stator core having a plurality of slots to form a stator, and facing the stator and alternately arranging different poles in the circumferential direction. Is rotatably provided, and the energization of the multi-phase coil is selectively switched, so that the rotor equipped with the rotor magnet is electromagnetically interacted with the electromagnetic poles on the magnetic pole teeth generated by the coil current and the magnetic poles of the rotor magnet. I am trying to rotate.

【0003】この場合、ロータマグネットの極性と磁束
の交番位置とをホール素子等のセンサまたはコイルの誘
起電圧で検出することにより、通電タイミングの切り換
えを制御する構成になっている。
In this case, the switching of the energization timing is controlled by detecting the polarity of the rotor magnet and the alternating position of the magnetic flux with a sensor such as a Hall element or the induced voltage of a coil.

【0004】ところで、このような構成のブラシレスモ
ータにあっては、ロータとステータとの間に無通電ゴギ
ングを有し、両者の相対位置によっては起動死点を形成
することがあるばかりでなく、回転むらを大きくすると
いった欠点がある。このため、ロータの起動信頼性を高
め、回転むらを抑えるために、ステータのスロット数と
ロータマグネットの磁極数とに3相ドライブ等の特別な
関係を持たせたり、複数のセンサを用い、あるいは、ス
テータに起動用の補極を設けて死点を避ける場合もあ
る。
By the way, in the brushless motor having such a structure, not only the non-energized goggling is provided between the rotor and the stator, but the starting dead center may be formed depending on the relative position of the two. It has the drawback of increasing the uneven rotation. Therefore, in order to improve the starting reliability of the rotor and suppress the rotation unevenness, a special relationship such as a three-phase drive is given to the number of slots of the stator and the number of magnetic poles of the rotor magnet, or a plurality of sensors are used, or In some cases, a dead center is avoided by providing a starting pole on the stator.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のブラシレスモータにあっては、無通電ゴギング
を避けるためにステータのスロット数とロータマグネッ
トの磁極数とに特別な関係を持たせる構造では、その組
み合わせが限定されるため、回転トルク等の性能が高い
にも拘らず無通電コギングのために実用されていない領
域(組み合わせ)が存在するといった問題がある。
However, in the above-mentioned conventional brushless motor, in the structure in which the number of slots of the stator and the number of magnetic poles of the rotor magnet have a special relationship in order to avoid non-energized gogging, Since the combination is limited, there is a problem that there is a region (combination) that is not in practical use due to the non-energized cogging even though the performance such as the rotation torque is high.

【0006】また、複数のセンサを用いたり、ステータ
に補極を設ける等の場合、複数エレメント間の平衡をと
る必要から構造が複雑となり、モータが大形になるだけ
でなく高価になる問題を有している。
Further, in the case of using a plurality of sensors or providing a stator with a compensating pole, the structure becomes complicated due to the necessity of balancing a plurality of elements, and the motor becomes large and expensive. Have

【0007】なお、従来技術においては、モータのトル
ク変動(dT/dt)を検出してこれを電流変化(di
/dt)によって補正つまり打ち消すようにしたトルク
むら低減化駆動制御系を採用したモータもあるが、これ
を実現する回路手段は非常に高価なため、普及していな
いのが実状である。
In the prior art, the motor torque fluctuation (dT / dt) is detected and the current change (di) is detected.
There is also a motor that employs a torque unevenness reduction drive control system that is corrected, that is, canceled by / dt), but the circuit means for realizing this is very expensive and is not widely used.

【0008】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に留意してなされたものであり、その目的とする
ところは、複雑な構造上の工夫を要することなく、高い
起動信頼性が得られ、無通電コギングがあっても回転む
らがなく、高トルクが得られる新規なブラシレスモータ
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and the purpose thereof is to provide high starting reliability without requiring complicated structure. An object of the present invention is to provide a novel brushless motor that can obtain high torque without uneven rotation even when there is non-energized cogging.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、複数のスロットを有するステータコアの
任意のティースにそれぞれコイルを巻装して構成された
ステータと、このステータに対向して回転自在に設けら
れ周方向に異極を交互に配列してなるロータマグネット
と、このロータマグネットの磁束を検出するセンサとを
備え、各ティースに巻装された各コイルにより1つの回
路網を形成し、この回路網を単相電源による双方向通電
により同時に通電するようにし、各コイルへの通電によ
って発生する磁束の増磁成分と減磁成分とのそれぞれの
和は大きさが異なるようにし、この増磁成分と減磁成分
との大きさの差分による起磁力により、無通電コギング
の少なくとも一部を相殺するようにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is directed to a stator constituted by winding a coil around an arbitrary tooth of a stator core having a plurality of slots, and a stator facing the stator. And a rotor magnet in which different poles are alternately arranged in the circumferential direction, and a sensor for detecting the magnetic flux of the rotor magnet. One coil is wound around each tooth to form one circuit network. The circuit network is configured to be energized at the same time by bidirectional energization with a single-phase power supply, and the sum of the demagnetization component and the increasing component of the magnetic flux generated by energizing each coil is different in magnitude. At least a part of the non-energized cogging is canceled by the magnetomotive force due to the difference in magnitude between the magnetizing component and the demagnetizing component.

【0010】この場合、各ティースに巻装された各コイ
ルの極性を、増磁性と減磁性との数を異なるようにする
のが実施し易い。また、各ティースに巻装された各コイ
ルを、増磁性と減磁性とで巻数を異ならせるのも好まし
い。さらに、各ティースに巻装された各コイルを、増磁
性と減磁性とを並列接続してこの巻線の線径を異ならせ
るのもよい。
In this case, it is easy to implement the polarity of each coil wound around each tooth so that the number of magnetizing and demagnetizing is different. It is also preferable that the number of turns of each coil wound around each tooth be different between the magnetism increase and the magnetism decrease. Further, the coils wound around the teeth may be connected in parallel for increasing magnetism and demagnetizing to make the wire diameter of the winding different.

【0011】また、コイルへの通電方向を、ステータコ
アの磁気余効時間より長い休止期間を含まないで通電方
向を逆転させると、磁束密度の変化幅を高めることがで
きるため、このような逆励時により行うのがよく、その
結果、起動時やロック時、再起動に際して高トルクを得
ることができる。
If the direction of energization of the coil is reversed without including a rest period longer than the magnetic aftereffect time of the stator core, the variation width of the magnetic flux density can be increased. This is preferably done depending on the time, and as a result, high torque can be obtained at the time of starting, locking, and restarting.

【0012】[0012]

【作用】従来のブラシレスモータによれば、ステータコ
アの各ティースに巻回されたコイルは選択的に励磁さ
れ、各コイルの通電によって発生する磁束の増磁成分と
減磁成分の大きさは相等しくなるように設計されてお
り、したがって無通電コギングが通電により打ち消され
ることは起こらない。
According to the conventional brushless motor, the coils wound around each tooth of the stator core are selectively excited, and the magnitudes of the magnetic demagnetization component and the magnetic demagnetization component of the magnetic flux generated by the energization of the coils are equal. Therefore, the non-energized cogging will not be canceled by energization.

【0013】これに対して、前述した本発明のブラシレ
スモータによれば、ステータコアの各ティースに巻回さ
れたコイルを励磁すると、この時、各コイルへの通電に
よって発生する磁束の増磁成分と減磁成分とのそれぞれ
の大きさの和が異なっているため、この増磁成分と減磁
成分との大きさの差分による起磁力により、無通電コギ
ングの少なくとも一部を相殺し得る。つまり、無通電の
コギングの総和を磁束の増磁成分と減磁成分との大きさ
の差分による起磁力により減殺でき、したがって、ロー
タマグネットに滑らかな回転力が発生し、ロータが円
滑、低振動の状態で回転する。
On the other hand, according to the above-described brushless motor of the present invention, when the coil wound around each tooth of the stator core is excited, at this time, a magnetic flux increasing component generated by energization of each coil is generated. Since the sums of the magnitudes of the demagnetizing component and the demagnetizing component are different, at least a part of the non-energized cogging can be canceled by the magnetomotive force due to the difference in the magnitudes of the magnetizing component and the demagnetizing component. In other words, the total sum of non-energized cogging can be canceled by the magnetomotive force due to the difference in magnitude between the magnetic flux increasing component and the magnetic demagnetizing component. It rotates in the state of.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の実施例につき、図面を参照して説明
する。まず、第1の実施例につき、図1〜図4を用いて
説明する。図2は、CD−ROM等の記録媒体を回転駆
動するマイクロモータに適用した場合を示す。なお、こ
の分野のスピンドルモータに対しては、トラッキング及
びフォーカスエラーの観点から、これまで単相励磁は使
用できないとされていた。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a case where the recording medium such as a CD-ROM is applied to a micromotor for rotationally driving the recording medium. It has been considered that single-phase excitation cannot be used for spindle motors in this field from the viewpoint of tracking and focus errors.

【0015】図2において、駆動装置に固定される珪素
鋼板等よりなる基板10には取付孔12が形成され、こ
の取付孔12に円筒状のスリーブ14が、その軸心を基
板10に対し直交させてかつ下方に突出した状態で固定
され、スリーブ14の内側に一対の含油軸受16,18
を介してシャフト20が回転自在に支持されている。シ
ャフト20の上下端部はそれぞれスリーブ14より上下
に導出している。
In FIG. 2, a mounting hole 12 is formed in a substrate 10 made of a silicon steel plate or the like fixed to a drive unit, and a cylindrical sleeve 14 is formed in the mounting hole 12 and its axis is orthogonal to the substrate 10. And fixed in a state of protruding downward, and a pair of oil-impregnated bearings 16 and 18 are provided inside the sleeve 14.
The shaft 20 is rotatably supported via. The upper and lower ends of the shaft 20 are led out from the sleeve 14 in the vertical direction.

【0016】スリーブ14の下半部の外周には、ステー
タコア22にコイル24を巻回して構成されたステータ
26が固定され、シャフト20の下端部に、ステータ2
6の外周を囲繞して配設されたカップ状のロータホルダ
28がかしめ等により固定され、このロータホルダ28
の円筒壁の内周面に円環状のロータマグネット30が固
定されている。ロータマグネット30はステータ26の
外周面に対し若干の空隙を介して対向している。このロ
ータホルダ28とロータマグネット30とによりロータ
32が構成されている。
A stator 26 formed by winding a coil 24 around a stator core 22 is fixed to the outer periphery of the lower half of the sleeve 14, and the stator 2 is attached to the lower end of the shaft 20.
A cup-shaped rotor holder 28 arranged so as to surround the outer periphery of 6 is fixed by caulking or the like.
An annular rotor magnet 30 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical wall. The rotor magnet 30 faces the outer peripheral surface of the stator 26 with a slight gap. A rotor 32 is constituted by the rotor holder 28 and the rotor magnet 30.

【0017】シャフト20の上端部には、基板10の上
側に位置するターンテーブル34が圧入固定され、これ
に図外のCD(記録媒体)が載置される。基板10の下
面のロータマグネット30に対応する位置には、1個の
ホール素子よりなるセンサ36が配設され、ロータマグ
ネット30の磁束を検出する。
At the upper end of the shaft 20, a turntable 34 located above the substrate 10 is press-fitted and fixed, and a CD (recording medium) not shown is placed on the turntable 34. A sensor 36 including one Hall element is arranged at a position corresponding to the rotor magnet 30 on the lower surface of the substrate 10 and detects the magnetic flux of the rotor magnet 30.

【0018】図3は、前記マイクロモータにおけるステ
ータ26とロータ32との関係を示したものである。な
お、コイル24は省略してある。
FIG. 3 shows the relationship between the stator 26 and the rotor 32 in the micromotor. The coil 24 is omitted.

【0019】ステータ26のステータコア22は1方向
性珪素鋼板からなる6スロット構成であり、6個のティ
ース(、、、、、)38が円周方向に等間
隔に配列されている。ステータコア22の磁化方向つま
り磁化容易軸の方向は、任意の1つのティース()3
8の突出方向に対して偏角θ(約10度)を有する。こ
の偏角θは、ステータコア22のスロット数に基づく電
気角の関係から角度の倍増効果を有する。
The stator core 22 of the stator 26 has a six-slot structure made of a unidirectional silicon steel plate, and six teeth (,,, ...) 38 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. The magnetization direction of the stator core 22, that is, the direction of the easy axis of magnetization, is set to any one tooth () 3
8 has a deviation angle θ (about 10 degrees) with respect to the protruding direction. This declination θ has the effect of doubling the angle from the relationship of the electrical angle based on the number of slots of the stator core 22.

【0020】ステータコア22の各ティース(、、
、、、)38にはそれぞれコイル(、、
、、、)24が巻回されているが、これらコイ
ル(、、、、、)24は、図1に示すよう
に、3つのコイル(、、)24の直列回路と3つ
のコイル(、、)24の直列回路とを並列接続し
て1つの回路網40を構成している。この場合、各コイ
ル(、、、、、)24はそれぞれ同一巻き
数に設定されているが、2つのコイル(、)と他の
コイル(、、、)24とは巻方向が異なり、従
って増磁性のコイル数と減磁性のコイル数とが異なるよ
うになっている。なお、図1において、R1,R2(R
1=R2)はコイルの直流抵抗を示す。
Each tooth (,,, of the stator core 22
,,,) 38 have coils (,,,)
,,,) 24 are wound, but these coils (,,,,,) 24 are, as shown in FIG. 1, a series circuit of three coils (,,) 24 and three coils (,,,). ) 24 series circuits are connected in parallel to form one circuit network 40. In this case, each coil (,,,,,) 24 is set to have the same number of turns, but the winding directions of the two coils (,) and the other coils (,,,) 24 are different, and therefore the number of turns is increased. The number of magnetic coils and the number of demagnetizing coils are different. In FIG. 1, R1, R2 (R
1 = R2) indicates the DC resistance of the coil.

【0021】一方、ロータマグネット30は、8ポール
構成であり、周方向にN極とS極とが交互に配列されて
8個の磁極を形成している。なお、8ポールの他4ポー
ル(図示せず)も使用でき、8ポールと同等以上に良好
なモータ特性を得ることができる。前記センサ36は、
基板10の下面においてステータコア22の任意の隣合
う2つのティース(、)38間中央の径方向外側に
ロータマグネット30に向かい合って配置されている。
On the other hand, the rotor magnet 30 has an 8-pole structure, and N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction to form eight magnetic poles. Note that, in addition to 8 poles, 4 poles (not shown) can be used, and good motor characteristics equivalent to or better than those of 8 poles can be obtained. The sensor 36 is
On the lower surface of the substrate 10, the rotor core 30 is arranged radially outside the center between any two adjacent teeth (,) 38 of the stator core 22.

【0022】図4は、モータ制御回路42の概略構成を
示したものである。このモータ制御回路42は、直流電
源44に接続され回路網40に直流電流を供給する電源
制御部46と、回路網40に接続されたスイッチング素
子、例えばトランジスタT1〜T4をスイッチング制御
する励磁電流制御部48とを有している。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the motor control circuit 42. The motor control circuit 42 is connected to a DC power supply 44 and supplies a DC current to the circuit network 40, and an excitation current control that controls switching of switching elements connected to the circuit network 40, for example, transistors T1 to T4. And a portion 48.

【0023】この電源制御部46は、CDの再生時に得
られるCLV信号により回路網40に供給する電流を制
御し、ロータ32の回転速度を制御する。また、励磁電
流制御部48は、各コイル24を実質的に休止期間を含
まずステータコア22の磁化が残留する間に通電方向が
逆転する双方向通電により同時に駆動し、かつ、通電に
よって形成されるステータコア22の各電磁極がロータ
マグネット30の対向磁極に対して総合的に回転力を生
じるようセンサ36の検出信号を用いてコイル24を励
磁する。
The power supply control unit 46 controls the electric current supplied to the circuit network 40 by the CLV signal obtained when reproducing the CD, and controls the rotation speed of the rotor 32. In addition, the exciting current control unit 48 drives the coils 24 at the same time by bidirectional energization in which the energization direction is reversed while the magnetization of the stator core 22 remains substantially without including a rest period, and is formed by energization. The coil 24 is excited by using the detection signal of the sensor 36 so that the respective electromagnetic poles of the stator core 22 collectively generate a rotational force with respect to the opposing magnetic poles of the rotor magnet 30.

【0024】このように構成されたマイクロモータにあ
っては、モータ制御回路42によりステータ26の各コ
イル24による回路網40を駆動すると、ステータコア
22が方向性を有することによりモータ内の磁束のパス
が変位することによってセンサ電圧を得て、モータは死
点なく起動する。起動後は該ステータ26の各ティース
38は、コイル(、)24とコイル(、、、
)24との巻方向に応じて磁化されるため、発生する
磁化力の差分に従って回転力が生じ、例え無通電コギン
グを有していてもロータ32が速やかに加速する。
In the thus constructed micromotor, when the motor control circuit 42 drives the circuit network 40 by the coils 24 of the stator 26, the stator core 22 has a directional property, so that the magnetic flux path in the motor is increased. The sensor voltage is obtained by the displacement of the motor, and the motor starts without a dead center. After starting, each tooth 38 of the stator 26 has a coil (,) 24 and a coil (,,,
) 24, the rotor 32 is magnetized in accordance with the winding direction, so that a rotational force is generated according to the difference in the generated magnetizing force, and the rotor 32 accelerates quickly even if there is non-energized cogging.

【0025】ロータ32が起動すると、センサ36によ
りロータマグネット30の回転位置つまり磁極の境目が
検出され、この検出信号により直接あるいは信号を遅延
した上で回路網40への通電方向を切り換えることによ
り各ティース38にロータマグネット30の対向磁極に
対し総合的に逆極性になる電磁極が形成され、ロータ3
2に連続して回転力を与えることが可能となる。
When the rotor 32 is started, the sensor 36 detects the rotational position of the rotor magnet 30, that is, the boundary between the magnetic poles, and the detection signal directly or after delaying the signal switches the energizing direction to the network 40. Electromagnetic poles having a polarity opposite to that of the opposing magnetic poles of the rotor magnet 30 are formed on the teeth 38.
It is possible to continuously apply the rotational force to the two.

【0026】特に、この実施例の場合、ロータ32の無
通電の停止時には、ロータマグネット30の各磁極がス
テータコア22の先端の各ティップに対向しているが、
起動時、コイル24への通電によりステータコア22を
磁化すると、各ティップにおける磁化中心がティップの
中心から偏角θだけずれるため、ロータマグネット30
の各磁極の中心と各ティップ40磁化中心とがずれ、ロ
ータマグネット30にこれらのずれ角度に基づく回転力
が作用し、ロータ32が速やかに起動する。
In particular, in this embodiment, when the rotor 32 is de-energized, the magnetic poles of the rotor magnet 30 face the tips of the stator core 22, respectively.
When the stator core 22 is magnetized by energizing the coil 24 at the time of start-up, the magnetization center of each tip deviates from the center of the tip by a deviation angle θ.
The center of each magnetic pole and the magnetization center of each tip 40 are deviated, and a rotational force based on these deviation angles acts on the rotor magnet 30, and the rotor 32 is quickly activated.

【0027】また、従来のブラシレスモータでは、主に
3相バイポーラが用いられているが、この場合、ある時
間において6スロットとすれば内4スロットが通電され
るのみで2スロットは停止していた。従って、ロータ1
回転について起磁力は4個のティースから発生する。こ
れに対して本発明では、1回転当たり6個のティースか
ら起磁力が発生するから、そのトルク出力の割合にし
て、急速な加減速を実現できる。
In the conventional brushless motor, a 3-phase bipolar is mainly used. In this case, if 6 slots are set at a certain time, only 4 slots are energized and 2 slots are stopped. . Therefore, the rotor 1
For rotation, magnetomotive force is generated from four teeth. On the other hand, in the present invention, since magnetomotive force is generated from 6 teeth per one rotation, rapid acceleration / deceleration can be realized with the ratio of the torque output.

【0028】図5及び図6は、12ポール9スロットの
場合を示した第2の実施例である。ステータ50のステ
ータコア52は9スロット構成であり、9個のティース
(、、、、、、、、)54が周方向
等間隔つまり40度間隔で配列されている。この各ティ
ース(、、、、、、、、)54には
それぞれコイル(、、、、、、、、
)56が巻回されているが、これらコイル(、、
、、、、、、)56は、図6に示すよう
に、4つのコイル(、、、、)56及び1つの
コイル()を2等分した時の一方のコイル(’)5
6の直列回路と、4つのコイル(、、、)56
及び1つのコイル()を2等分した時の他方のコイル
(’’)56の直列回路とを並列接続して1つの回路
網58を構成している。
FIGS. 5 and 6 show a second embodiment showing the case of 12 poles and 9 slots. The stator core 52 of the stator 50 has a nine-slot configuration, and nine teeth (,,,,,,) 54 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, that is, at 40-degree intervals. Each of the teeth (,,,,,,,) 54 has a coil (,,,,,,,,).
) 56 is wound, but these coils (,,
,,,,,,) 56 is one coil (') 5 when four coils (,,,,) 56 and one coil () are bisected as shown in FIG.
6 series circuits and 4 coils (,,,) 56
And a series circuit of the other coil (″) 56 when one coil () is divided into two equal parts are connected in parallel to form one circuit network 58.

【0029】この場合、各コイル(、、、、
、、、、)56はそれぞれ同一巻き数に設定
されているが、4つのコイル(、、、)56と
5つのコイル(、、、、)56とは巻方向が
異なり、従って増磁性のコイル数と減磁性のコイル数と
が異なるようになっている。なお、図6において、R1
1,R12(R11=R12)はコイルの直流抵抗を示
す。
In this case, each coil (,,,,
,,,,) 56 are set to have the same number of turns respectively, but the winding directions of the four coils (,,,) 56 and the five coils (,,,,) 56 are different, and thus the coil of increased magnetism is used. The number and the number of demagnetizing coils are different. In FIG. 6, R1
1, R12 (R11 = R12) represents the DC resistance of the coil.

【0030】一方、ステータ50に対向するように回転
自在に設けられたロータ60は、ロータホルダの周壁の
内周面に環状のロータマグネット62を取り付けて構成
されている。ロータマグネット62は、12ポール構成
であり、N極、S極が交互に周方向等間隔に配列されて
いる。なお、12ポールの他6ポール(図示せず)も使
用でき、12ポールと同等以上に良好なモータ特性を得
ることができる。このロータマグネット62に対向して
ホール素子等のセンサ64が配設されている。
On the other hand, the rotor 60, which is rotatably provided so as to face the stator 50, is constructed by attaching an annular rotor magnet 62 to the inner peripheral surface of the peripheral wall of the rotor holder. The rotor magnet 62 has a 12-pole configuration, and N poles and S poles are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction. In addition to 12 poles, 6 poles (not shown) can be used, and good motor characteristics equivalent to or better than 12 poles can be obtained. A sensor 64 such as a Hall element is arranged so as to face the rotor magnet 62.

【0031】このように構成されたマイクロモータにあ
っては、第1の実施例の場合と同様に、モータ制御回路
により各コイル56による回路網58を駆動すると、ス
テータコア52の各ティース54は、コイル(、、
、)56とコイル(、、、、)56との
巻方向に応じて磁化され、この差分に従って回転力が生
じ、無通電コギングを有していてもロータ60が速やか
に回転を開始する。本実施例においては、スロット数が
多いため、特に方向性ステータとの組み合わせにおいて
無通電コギングが減少する。また、回転中は極数に比例
して高いトルクが得られる。
In the micromotor constructed as described above, when the circuit network 58 of the coils 56 is driven by the motor control circuit as in the case of the first embodiment, the teeth 54 of the stator core 52 are coil(,,
,) 56 and the coils (,,,,) 56 are magnetized in accordance with the winding direction, a rotational force is generated according to this difference, and the rotor 60 quickly starts rotating even if there is non-energized cogging. In the present embodiment, since the number of slots is large, the non-energized cogging is reduced especially in combination with the directional stator. Further, during rotation, high torque is obtained in proportion to the number of poles.

【0032】そして、ロータ60が回転し始めると、セ
ンサ64によりロータマグネット62の回転位置つまり
磁極の位置が検出され、この検出信号により回路網58
への通電方向を切り換えることにより、ロータ60に連
続して回転力を与えることが可能となり、これ以降ロー
タ60の回転が継続される。
When the rotor 60 starts rotating, the sensor 64 detects the rotational position of the rotor magnet 62, that is, the position of the magnetic pole, and the detection signal outputs the circuit network 58.
By switching the energizing direction to the rotor 60, it becomes possible to continuously apply the rotational force to the rotor 60, and thereafter, the rotation of the rotor 60 is continued.

【0033】次に、本発明の第3〜第5の実施例を、図
7〜図9を用いて説明する。なお、これらの実施例は、
第1の実施例の場合と同様に、6スロット構成のステー
タを用いた場合を示す。
Next, third to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, these examples are
Similar to the case of the first embodiment, a case where a stator having a 6-slot structure is used is shown.

【0034】まず、第3の実施例を示した図7におい
て、ステータの各ティースに巻回された6つのコイル
(、、、、、)70は、直列接続されて1
つの回路網72を構成しているが、3つのコイル(、
、)70と3つのコイル(、、)70とは、
巻数が異なると共に巻方向が異なり、各コイル70への
通電によって発生する磁束の増磁成分と減磁成分とのそ
れぞれの大きさの和が異なっている。
First, in FIG. 7 showing the third embodiment, six coils (,,,,,) 70 wound around each tooth of the stator are connected in series to form one coil.
Although one circuit network 72 is configured, three coils (,
,) 70 and the three coils (,,) 70
The number of turns is different and the winding direction is different, and the sums of the magnitudes of the magnetizing component and the demagnetizing component of the magnetic flux generated by energizing each coil 70 are different.

【0035】また、第4の実施例を示した図8におい
て、ステータの各ティースに巻回された6つのコイル
(、、、、、)80は、並列接続されて1
つの回路網82を構成しており、各コイル(、、
、、、)80は巻数が等しく設定されている
が、2つのコイル(、)80と4つのコイル(、
、、)70とは巻方向が異なっており、増磁性と
減磁性との数が異なっている。
In FIG. 8 showing the fourth embodiment, the six coils (,,,,,) 80 wound around each tooth of the stator are connected in parallel to form one coil.
One circuit network 82 is formed, and each coil (,,,
,,,) 80 have the same number of turns, but two coils (,) 80 and four coils (,
,,) 70 and the winding directions are different from each other, and the numbers of magnetizing and demagnetizing are different.

【0036】さらに、第5の実施例を示した図9におい
て、ステータの各ティースに巻回された6つのコイル
(、、、、、)90は、全て同一巻数に設
定されており、かつ、3つのコイル(、、)90
と3つのコイル(、、)90とが互いに巻方向が
逆になっているが、コイル(、)90が並列接続さ
れてコイル()90に直列接続されると共に、コイル
(、)90が並列接続されてコイル()90に直
列接続され、これらの直列回路が並列接続され、いわゆ
る直並列回路を構成している。
Further, in FIG. 9 showing the fifth embodiment, the six coils (,,,,,) 90 wound around each tooth of the stator are all set to the same number of turns, and Three coils (,,) 90
And the three coils (,,) 90 have winding directions opposite to each other, but the coils (,) 90 are connected in parallel and connected in series to the coil () 90, and the coils (,) 90 are connected in parallel. They are connected and connected in series to the coil () 90, and these series circuits are connected in parallel to form a so-called series-parallel circuit.

【0037】従って、コイル(、)90にはモータ
制御回路からの駆動電流の2分1が、コイル(、、
、)90にはモータ制御回路からの駆動電流の4分
1がそれぞれ供給され、結果として各コイル90への通
電によって発生する磁束の増磁成分と減磁成分とのそれ
ぞれの大きさの和が異なっている。
Therefore, half of the drive current from the motor control circuit is supplied to the coil (,) 90.
,) 90 is supplied with a quarter of the drive current from the motor control circuit, and as a result, the sum of the respective magnitudes of the magnetic flux increasing and demagnetizing components generated by the energization of each coil 90 is calculated. Is different.

【0038】このように各コイルを直並列接続すること
により、同様なモータ構造で各種電源電圧に対応するこ
とが可能になる。また、各ティースコイルの端子電圧の
変更により異なる回転数にも対応させることができる。
By connecting the coils in series and parallel in this way, it becomes possible to cope with various power source voltages with a similar motor structure. Further, it is possible to deal with different rotation speeds by changing the terminal voltage of each tooth coil.

【0039】以上、本発明による各種のブラシレスモー
タの実施例について説明したが、本発明はこれら実施例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱するこ
とのない範囲で種々の変更ないし修正が可能であること
は言うまでもない。
Although various embodiments of the brushless motor according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various changes and modifications are made without departing from the scope of the present invention. It goes without saying that modifications are possible.

【0040】例えば、各コイルにより直並列回路を構成
する場合の直列コイル数あるいは並列コイル数を違え
て、各コイルへの通電によって発生する磁束の増磁成分
と減磁成分とのそれぞれの大きさの和を異ならせるよう
にしてもよい。
For example, when the series-parallel circuit is composed of each coil, the number of series coils or the number of parallel coils is changed, and the magnitudes of the magnetic demagnetization component and the magnetic demagnetization component of the magnetic flux generated by energizing each coil are different. The sum of may be different.

【0041】あるいは、各コイルの線径を異ならせて各
コイルへの通電によって発生する磁束の増磁成分と減磁
成分とのそれぞれの大きさの和を異ならせるようにして
もよい。または、各ティースの方向性に応じてそのアン
ペアターンを変更し、発生する起磁力の大きさを変更し
てもよい。
Alternatively, the wire diameter of each coil may be made different so that the sum of the respective magnitudes of the magnetizing component and the magnetizing component of the magnetic flux generated by energizing each coil may be made different. Alternatively, the magnitude of the generated magnetomotive force may be changed by changing the ampere-turn according to the directionality of each tooth.

【0042】なお、前記実施例では、アウターロータ型
のブラシレスモータの場合を示したが、インナーロータ
型ブラシレスモータにおいても同様に適用できることは
明かである。
Although the outer rotor type brushless motor has been described in the above embodiment, it is apparent that the same can be applied to the inner rotor type brushless motor.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次に記載する効果を奏する。各ティースに
巻装され1つの回路網を形成すると共に単相電源による
双方向通電により同時に励磁される各コイルを、通電に
よって発生する磁束の増磁成分と減磁成分とのそれぞれ
の大きさの和を異ならせることにより、この増磁成分と
減磁成分との大きさの差分による起磁力をもって、無通
電コギングの少なくとも一部を相殺することができ、無
通電コギングがあっても高い起動信頼性が得られると共
に、回転むらが少なく、高トルクが得られる新規なブラ
シレスモータを提供できるものである。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. Each coil wound around each tooth to form one circuit network and simultaneously excited by bidirectional energization by a single-phase power source has respective magnitudes of the magnetic flux increasing and demagnetizing components. By making the sums different, at least a part of the non-energized cogging can be canceled by the magnetomotive force due to the difference in the magnitudes of the magnetizing component and the demagnetizing component, and high starting reliability is achieved even when the non-energizing cogging is present. It is possible to provide a novel brushless motor that can obtain high performance, has less rotation unevenness, and can obtain high torque.

【0044】その上、無通電コギングを避けるためにス
テータのスロット数とロータマグネットの磁極数とに特
別な関係を持たせたり、複数のセンサを用いたり、ある
いはステータに補極を設ける等の複雑な構造上の工夫を
要することがなく、簡単小型で安価なブラシレスモータ
を提供できるものである。
In addition, in order to avoid non-energized cogging, there is a complicated relationship such that the number of slots in the stator and the number of magnetic poles in the rotor magnet have a special relationship, a plurality of sensors are used, or an auxiliary pole is provided in the stator. It is possible to provide a simple, small-sized, inexpensive brushless motor without requiring any special structural ingenuity.

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

【図1】図1は本発明のブラシレスモータの第1の実施
例を示す各コイルによる回路網の結線図である。
FIG. 1 is a wiring diagram of a circuit network including coils according to a first embodiment of a brushless motor of the present invention.

【図2】図1のブラシレスモータの全体構成を示す切断
正面図である。
FIG. 2 is a cut front view showing the overall configuration of the brushless motor of FIG.

【図3】図1のブラシレスモータの要部を示すステータ
とロータとの平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a stator and a rotor showing a main part of the brushless motor of FIG.

【図4】図1のコイル駆動回路を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing the coil drive circuit of FIG.

【図5】本発明の第2の実施例の要部を示すステータと
ロータとの平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a stator and a rotor showing a main part of a second embodiment of the present invention.

【図6】図5の各コイルによる回路網の結線図である。FIG. 6 is a wiring diagram of a circuit network formed by the coils of FIG.

【図7】本発明の第3の実施例を示す各コイルによる回
路網の結線図である。
FIG. 7 is a wiring diagram of a circuit network including coils according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施例を示す各コイルによる回
路網の結線図である。
FIG. 8 is a wiring diagram of a circuit network including coils according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例を示す各コイルによる回
路網の結線図である。
FIG. 9 is a wiring diagram of a circuit network including coils according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22、52 ステータコア 24、56、70、80、90 コイル 26、50 ステータ 30、62 ロータマグネット 36、64 センサ 40、58、72、82、92 回路網 22, 52 Stator core 24, 56, 70, 80, 90 Coil 26, 50 Stator 30, 62 Rotor magnet 36, 64 Sensor 40, 58, 72, 82, 92 Circuit network

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のスロットを有するステータコアの
任意のティースにそれぞれコイルを巻装して構成された
ステータと、該ステータに対向して回転自在に設けられ
周方向に異極を交互に配列してなるロータマグネット
と、該ロータマグネットの磁束を検出するセンサとを備
えたブラシレスモータであって、 前記各ティースに巻装された前記各コイルは1つの回路
網を形成し、該回路網が単相電源による双方向通電によ
り同時に通電され、 前記各コイルへの通電によって発生する磁束の増磁成分
と減磁成分とのそれぞれの和は大きさが異なっており、 この増磁成分と減磁成分との大きさの差分による起磁力
により、無通電コギングの少なくとも一部が相殺される
ことを特徴とするブラシレスモータ。
1. A stator configured by winding a coil around each tooth of a stator core having a plurality of slots, and a stator rotatably opposed to the stator and having different poles alternately arranged in the circumferential direction. A brushless motor comprising: a rotor magnet formed by: and a sensor for detecting a magnetic flux of the rotor magnet, wherein each coil wound around each tooth forms one circuit network, and the circuit network is a single network. The sum of the magnetizing component and the demagnetizing component of the magnetic flux generated by the energization of the coils is different from each other, and the sum of the magnetizing component and the demagnetizing component is different. A brushless motor characterized in that at least a part of non-energized cogging is canceled by a magnetomotive force due to a difference in size between the and.
【請求項2】 前記各ティースに巻装された前記各コイ
ルの極性は、増磁性と減磁性との数が異なっている請求
項1記載のブラシレスモータ。
2. The brushless motor according to claim 1, wherein polarities of the coils wound around the teeth are different in the number of magnetizing and demagnetizing.
【請求項3】 前記各ティースに巻装された前記各コイ
ルは、増磁性と減磁性とで巻数が異なっている請求項1
記載のブラシレスモータ。
3. The number of turns of each of the coils wound around each of the teeth is different between magnetizing and demagnetizing.
Brushless motor described.
【請求項4】 前記各ティースに巻装された前記各コイ
ルは、増磁性と減磁性とが直列もしくは並列接続され、
この増磁性の巻線と減磁性の巻線との線径が異なってい
るコイルを含むことを特徴とする請求項1記載のブラシ
レスモータ。
4. Each of the coils wound around each of the teeth is connected in series or in parallel for increasing magnetism and demagnetizing,
The brushless motor according to claim 1, further comprising a coil in which wire diameters of the magnetizing winding and the magnetizing winding are different.
【請求項5】 前記ステータコアもしくは前記ロータマ
グネットは、その磁化に関して方向性を有することを特
徴とする請求項1記載のブラシレスモータ。
5. The brushless motor according to claim 1, wherein the stator core or the rotor magnet has directionality with respect to its magnetization.
【請求項6】 前記コイルへの励磁電流は、前記ステー
タコアの磁気余効時間に比較して十分長い休止期間を含
まないで通電方向が逆転する逆励時により行われる請求
項1記載のブラシレスモータ。
6. The brushless motor according to claim 1, wherein the exciting current to the coil is performed at the time of reverse excitation in which the energization direction is reversed without including a pause period that is sufficiently long compared to the magnetic aftereffect time of the stator core. .
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