JPS58148653A - ブラシレス直流モ−タ - Google Patents
ブラシレス直流モ−タInfo
- Publication number
- JPS58148653A JPS58148653A JP2971082A JP2971082A JPS58148653A JP S58148653 A JPS58148653 A JP S58148653A JP 2971082 A JP2971082 A JP 2971082A JP 2971082 A JP2971082 A JP 2971082A JP S58148653 A JPS58148653 A JP S58148653A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- rotor
- motor
- hall element
- phase
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロータを磁石体で構成してなるブラシレス直流
モータに関するものである。一般にこの種の２相式のブ
ラシレス直流モータは第１図および第２図に示すように
構成されている。すなわち図において１はモータフレー
ムであシ、ステータ巻線３−ＩＬ、３−ｂの巻かれたス
テータコア２が収められておシ、かつ、ホール素子６が
ロータ７の外周の一部に対応するように固定されている
。
モータに関するものである。一般にこの種の２相式のブ
ラシレス直流モータは第１図および第２図に示すように
構成されている。すなわち図において１はモータフレー
ムであシ、ステータ巻線３−ＩＬ、３−ｂの巻かれたス
テータコア２が収められておシ、かつ、ホール素子６が
ロータ７の外周の一部に対応するように固定されている
。
前記ロータ７は外周部を４極着磁永久磁石４によって構
成され、モータシャフト６に固定されている。そして、
ステータ巻線３−ＩＬと３−ｂは異相となっでおシ、ロ
ータ７の回転に応じて働くホール素子６のスイッチング
機構によシ、前記ロータ７の回転角度−ごとに交互に電
流か流れ、これによジロータフは第２図に示す８０回転
方向に回転運動を行う。
成され、モータシャフト６に固定されている。そして、
ステータ巻線３−ＩＬと３−ｂは異相となっでおシ、ロ
ータ７の回転に応じて働くホール素子６のスイッチング
機構によシ、前記ロータ７の回転角度−ごとに交互に電
流か流れ、これによジロータフは第２図に示す８０回転
方向に回転運動を行う。
前記回転運動をさせるだめの動作回路は第３図に示すよ
うに構成され、ロータ７の４極着磁永久磁石４の回転に
よる磁束変化をロータ信号１０としてホール素子５が検
知して相切換え信号発生回路１２に出力として出し、さ
らに増幅回路１３にて相切換え信号全増幅して各相の巻
線３−ａ、３−ｂを順次作動させる。
うに構成され、ロータ７の４極着磁永久磁石４の回転に
よる磁束変化をロータ信号１０としてホール素子５が検
知して相切換え信号発生回路１２に出力として出し、さ
らに増幅回路１３にて相切換え信号全増幅して各相の巻
線３−ａ、３−ｂを順次作動させる。
このブラシレス直流モータにおいては定格回転数を高速
に設定すればするほど所要の定格トルクを得るために、
回転センター、たとえばホール素子６に↓るロータ７の
位置検出を、ホール素子６の取付位置をロータ７の反回
転方向に移動させることにより早める必要があるが、こ
のために逆にモータ起動時のトルク脈動が大きくなって
くるので円滑な起動が望めなくなシ極端な場合には起動
不能等の不具合を生じてしまう。従来はこの対策として
巻線の相数を増やしたりステータ２に補極を設けたりし
ているが巻線に多くの工数を要し駆動回路が煩雑となっ
たシ、モータ効率の低下を来／こしたりして思わしくな
い。
に設定すればするほど所要の定格トルクを得るために、
回転センター、たとえばホール素子６に↓るロータ７の
位置検出を、ホール素子６の取付位置をロータ７の反回
転方向に移動させることにより早める必要があるが、こ
のために逆にモータ起動時のトルク脈動が大きくなって
くるので円滑な起動が望めなくなシ極端な場合には起動
不能等の不具合を生じてしまう。従来はこの対策として
巻線の相数を増やしたりステータ２に補極を設けたりし
ているが巻線に多くの工数を要し駆動回路が煩雑となっ
たシ、モータ効率の低下を来／こしたりして思わしくな
い。
さらに詳しく特性について述べると、第４図の（イ）は
巻線の作動相切換えをロータ回転による誘起電圧が０と
なる中性軸上で行った場合の速度−トルク特性図であり
、（ロ）は巻線の作動相切換えを中性軸よシ反回転方向
に進めて行った場合の速度−トルク特性図である。前記
（イ）の無負荷速度ｖＩでの（ロ）のトルク増加分はΔ
Ｔ１であシ定格速度ｖ２での増加分はΔＴ２である。
巻線の作動相切換えをロータ回転による誘起電圧が０と
なる中性軸上で行った場合の速度−トルク特性図であり
、（ロ）は巻線の作動相切換えを中性軸よシ反回転方向
に進めて行った場合の速度−トルク特性図である。前記
（イ）の無負荷速度ｖＩでの（ロ）のトルク増加分はΔ
Ｔ１であシ定格速度ｖ２での増加分はΔＴ２である。
第５図は中性軸上で作動相切換えを行った場合の磁束密
度を最大値とし切換え時期を反回転方向に進めて巻線電
流による減磁成分を増加させていつだ場合のトルク発生
に有効々磁束密度−トルク特性図であシ、ロータ回転速
度１）ｋ−Ｚラメータとしたものである。無負荷速度ｖ
１では最大ΔＴ、 ｍ１ＬＸ定格速度ｖ２では最大ΔＴ
２ｍｌＬＸのトルり増加が得られる。この特性図を式で
表わすと Ｔ二に、ＩＢ・・・・・・・・・・・■Ｅ−に２ｖＢ・
・・・・・・・■ −Ｅ ニー□・・・・・・［相］ ■、■、Ｇより 一に、Ｂ−に２７．ＩＢ２ ここで Ｔ：モータトルク エ二巻線電流 Ｂ：トルク発生に有効な磁束密度 Ｖ：電源電圧 Ｖ：ロータ回転速度 ｋｌ ＊ ｋ２＋ｋｌ ｔ ｋ２ ：比例定数Ｅ＝誘起
電圧 Ｒ：巻線抵抗 となる。
度を最大値とし切換え時期を反回転方向に進めて巻線電
流による減磁成分を増加させていつだ場合のトルク発生
に有効々磁束密度−トルク特性図であシ、ロータ回転速
度１）ｋ−Ｚラメータとしたものである。無負荷速度ｖ
１では最大ΔＴ、 ｍ１ＬＸ定格速度ｖ２では最大ΔＴ
２ｍｌＬＸのトルり増加が得られる。この特性図を式で
表わすと Ｔ二に、ＩＢ・・・・・・・・・・・■Ｅ−に２ｖＢ・
・・・・・・・■ −Ｅ ニー□・・・・・・［相］ ■、■、Ｇより 一に、Ｂ−に２７．ＩＢ２ ここで Ｔ：モータトルク エ二巻線電流 Ｂ：トルク発生に有効な磁束密度 Ｖ：電源電圧 Ｖ：ロータ回転速度 ｋｌ ＊ ｋ２＋ｋｌ ｔ ｋ２ ：比例定数Ｅ＝誘起
電圧 Ｒ：巻線抵抗 となる。
第６図の実線（ト）は第４図のげ）の中性軸上で作動相
の切換え金行った場合の起動時のトルク脈動を示すロー
タ回転角−トルク特性図であシ破線４は同じく回転速度
ｖ２でのトルクを示し、第７図の（１刀は（ト）の、（
ヌ）は（チの各相巻線３−ａ、３−ｂの電流波形ｌを示
す。
の切換え金行った場合の起動時のトルク脈動を示すロー
タ回転角−トルク特性図であシ破線４は同じく回転速度
ｖ２でのトルクを示し、第７図の（１刀は（ト）の、（
ヌ）は（チの各相巻線３−ａ、３−ｂの電流波形ｌを示
す。
第８図の実線しｌは第４図の（ロ）の中性軸よシ反回転
方向に作動相の切換えを進めた場合の起動時のトルク脈
動を示すロータ回転角−トルク特性図であり、破線（財
）は同じく回転速度ｖ２でのトルクを示し、第９図に（
ワは四の、（力は（９）の各相巻線３−ａ。
方向に作動相の切換えを進めた場合の起動時のトルク脈
動を示すロータ回転角−トルク特性図であり、破線（財
）は同じく回転速度ｖ２でのトルクを示し、第９図に（
ワは四の、（力は（９）の各相巻線３−ａ。
３−ｂの電流波彫工を示す。第７図の斜線部（ａｌと第
９図の斜線部ａ′はロータ回転による誘起電圧Ｅによる
巻線電流の減少分を示している。
９図の斜線部ａ′はロータ回転による誘起電圧Ｅによる
巻線電流の減少分を示している。
以上述べたようにモータ起動時には第６図の（ト）に見
られるように中性軸上で作動相の切換えを行っだ場合が
トルク脈動が最小になりかつ第４図の（嗜に見られるよ
うに起動付近の低回転域でも最大のトルクが得られる。
られるように中性軸上で作動相の切換えを行っだ場合が
トルク脈動が最小になりかつ第４図の（嗜に見られるよ
うに起動付近の低回転域でも最大のトルクが得られる。
しかし高回転域では第４図に示すように最小のトルクし
か得られないだめ、高回転域でトルクを犬きくし出力を
増すためには、中性軸よシ反回転方向に作動相の切換え
を進めてロータ回転による誘起電圧の発生を小さくし巻
線によシ大きい電流金離す必要がある。その結果第４図
の（ロ）の特性が得られるのであるが、逆にそのために
起動時には第８図のＱりに見られるようにトルク脈動が
Ｏから■と大きなものになってしまう。
か得られないだめ、高回転域でトルクを犬きくし出力を
増すためには、中性軸よシ反回転方向に作動相の切換え
を進めてロータ回転による誘起電圧の発生を小さくし巻
線によシ大きい電流金離す必要がある。その結果第４図
の（ロ）の特性が得られるのであるが、逆にそのために
起動時には第８図のＱりに見られるようにトルク脈動が
Ｏから■と大きなものになってしまう。
本発明は上記のごとき特性をもつブラシレス直流モータ
において、回転センサーの位置を工夫し、起動時にはト
ルク脈動の最小となりトルクの最大となる中性軸上で作
動相の切換えを行い任意の設定された回転速度に到達す
ると作動相の切換え位置を反回転方向に進めてその時期
を早めて高速回転域でのモータトルクを増やして大きな
出力を得るようにしたものである。
において、回転センサーの位置を工夫し、起動時にはト
ルク脈動の最小となりトルクの最大となる中性軸上で作
動相の切換えを行い任意の設定された回転速度に到達す
ると作動相の切換え位置を反回転方向に進めてその時期
を早めて高速回転域でのモータトルクを増やして大きな
出力を得るようにしたものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
第１０図において６−１はロータ７の外周に対向する位
置に配置された起動時用のホール素子であり、６−２は
同じくロータ７の外周に対向する位置に配置された高速
域の定格回転時用のホール素子で、前記起動時用ホール
素子５−１とは進角角度α反回転方向にずれて取伺けら
れている。なお他の構成部材は前述の従来例を示す第２
図と同じであるので説明は省略する。
置に配置された起動時用のホール素子であり、６−２は
同じくロータ７の外周に対向する位置に配置された高速
域の定格回転時用のホール素子で、前記起動時用ホール
素子５−１とは進角角度α反回転方向にずれて取伺けら
れている。なお他の構成部材は前述の従来例を示す第２
図と同じであるので説明は省略する。
第１１図は動作回路のブロック図である。ロータ７の４
極着磁永久磁石４の回転による磁束変化を１０のロータ
信号として起動時に先ずホール素子６−１が検知して相
切換え信号発生回路に出力として出す。増幅回路１３に
相切換え信号全増幅して各相巻線３−ａ、３−ｂｉ順次
作動させる。
極着磁永久磁石４の回転による磁束変化を１０のロータ
信号として起動時に先ずホール素子６−１が検知して相
切換え信号発生回路に出力として出す。増幅回路１３に
相切換え信号全増幅して各相巻線３−ａ、３−ｂｉ順次
作動させる。
そして任意の設定された回転速度ｖ３に到達するまでは
ホール素子６−１がロータ位置を検知し相切換えを行い
続け、回転速度がｖ３に到達するとｖ３全回転数検知回
路１６が検知してホール素子選択回路１６にホール素子
６−２を選択きせ、無負荷回転数までホール素子６−２
による相切換えが行わこのようにしてモータの速度−ト
ルク特性は第４図に示すように起動からｖ３までは（イ
）の特性とな９、ｖ３から無負荷回転数までは（嗜とな
り、この二つの特性を持つ実線←→となる。またその起
動時のトルク脈動は第６図の実線トとなり中性軸より反
目転方向に作動相の切換えを進めた場合の起動時のトル
ク脈動第８図の四と比較して最小となり、トルクは最大
となる。また定格回転速度ｖ２においてΔＴ２のトルク
増加分を最大にするためには第５図のυ−υ２のときの
磁束密度−トルク特性のΔＴ、、 ｍａｘとなるような
磁束密度の値を得られるように第１０図の進角角度αを
決めてやればよい。
ホール素子６−１がロータ位置を検知し相切換えを行い
続け、回転速度がｖ３に到達するとｖ３全回転数検知回
路１６が検知してホール素子選択回路１６にホール素子
６−２を選択きせ、無負荷回転数までホール素子６−２
による相切換えが行わこのようにしてモータの速度−ト
ルク特性は第４図に示すように起動からｖ３までは（イ
）の特性とな９、ｖ３から無負荷回転数までは（嗜とな
り、この二つの特性を持つ実線←→となる。またその起
動時のトルク脈動は第６図の実線トとなり中性軸より反
目転方向に作動相の切換えを進めた場合の起動時のトル
ク脈動第８図の四と比較して最小となり、トルクは最大
となる。また定格回転速度ｖ２においてΔＴ２のトルク
増加分を最大にするためには第５図のυ−υ２のときの
磁束密度−トルク特性のΔＴ、、 ｍａｘとなるような
磁束密度の値を得られるように第１０図の進角角度αを
決めてやればよい。
以上のように本発明に係るブラシレス直流モータはロー
タの位置検出全回転数によって２段階丑たは数段階に分
けて行うことにより起動時にはトルク脈動が最小でかつ
起動トルクが最大で定格負荷運転では大きな出力をもつ
ものであシ、大きな起動トルクを必要とする高速用ブラ
シレス直流モ←り等として有用である。
タの位置検出全回転数によって２段階丑たは数段階に分
けて行うことにより起動時にはトルク脈動が最小でかつ
起動トルクが最大で定格負荷運転では大きな出力をもつ
ものであシ、大きな起動トルクを必要とする高速用ブラ
シレス直流モ←り等として有用である。
第１図は従来の２相式のブラシレス直流モータの断面図
、第２図はその横断面図、第３図はその動作回路のブロ
ック図、第４図は従来および本発明のブラシレス直流モ
ータの速度−トルク特性図、第６図は回転速度ヲハラメ
ータとした直流モータにおけるトルク発生に有効な磁束
密度−トルク特性図、第６図は２相式直流七−タにおい
て中性軸上で作動相切換えを行った場合の起動トルり脈
動と定格運転でのトルク特性図、第７図は第６図の電流
波形図、第８図は２相式直流モータにおいて中性軸ニジ
反回転方向に作動相の切換えを進めた場合の起動トルク
脈動と定格運転でのトルク特性図、第９図は第８図の電
流波形図、第１ｏ図は本発明の一実施例のブラシレス直
流モータの横断面図、第１１図はその動作回路のブロッ
ク図である。 ２ ・・ステータコア、３−ａ、３−ｂ・・・巻線、４
・・・・４ｖｉ着磁永久磁石、５−１．５−２・・・・
・ホール素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 ２ 第４図 □０ひ 第５図 第６図 第１０図 第１１図
、第２図はその横断面図、第３図はその動作回路のブロ
ック図、第４図は従来および本発明のブラシレス直流モ
ータの速度−トルク特性図、第６図は回転速度ヲハラメ
ータとした直流モータにおけるトルク発生に有効な磁束
密度−トルク特性図、第６図は２相式直流七−タにおい
て中性軸上で作動相切換えを行った場合の起動トルり脈
動と定格運転でのトルク特性図、第７図は第６図の電流
波形図、第８図は２相式直流モータにおいて中性軸ニジ
反回転方向に作動相の切換えを進めた場合の起動トルク
脈動と定格運転でのトルク特性図、第９図は第８図の電
流波形図、第１ｏ図は本発明の一実施例のブラシレス直
流モータの横断面図、第１１図はその動作回路のブロッ
ク図である。 ２ ・・ステータコア、３−ａ、３−ｂ・・・巻線、４
・・・・４ｖｉ着磁永久磁石、５−１．５−２・・・・
・ホール素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 ２ 第４図 □０ひ 第５図 第６図 第１０図 第１１図
Claims (1)
- 永久磁石で構成されるロータの位置を検出する複数個の
ホール素子または光ダイオードなどの位置検出センサー
よシの信号で順次作動する複数個の駆動回路および巻線
金偏え、前記位置検出センサーの検出位置がモータ起動
時およびその付近の低回転域と定格負荷運転時の高回転
域とで異なること全特徴とするブラシレス直流モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2971082A JPS58148653A (ja) | 1982-02-24 | 1982-02-24 | ブラシレス直流モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2971082A JPS58148653A (ja) | 1982-02-24 | 1982-02-24 | ブラシレス直流モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58148653A true JPS58148653A (ja) | 1983-09-03 |
Family
ID=12283660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2971082A Pending JPS58148653A (ja) | 1982-02-24 | 1982-02-24 | ブラシレス直流モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58148653A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7270591B2 (en) | 2004-04-13 | 2007-09-18 | Black & Decker Inc. | Electric sander and motor control therefor |
-
1982
- 1982-02-24 JP JP2971082A patent/JPS58148653A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7270591B2 (en) | 2004-04-13 | 2007-09-18 | Black & Decker Inc. | Electric sander and motor control therefor |
| US7318768B2 (en) | 2004-04-13 | 2008-01-15 | Black & Decker Inc. | Low profile electric sander |
| US7371150B2 (en) | 2004-04-13 | 2008-05-13 | Black & Decker Inc. | Electric sander and motor control therefor |
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