JPS5825024B2 - 無刷子直流モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無刷子直流モータに関する。

従来の無刷子モータは、駆動コイルを３個以上有し、ロ
ータの位置に応じて、順次駆動コイルを励磁して回転力
を得ていた。

このため、少（とも駆動コイル３個、スイッチング素子
３個を有しており、通常の直流モータに比し極めて高価
となっており、特殊な用途にしか使うことができなかっ
た。

このため、駆動コイル、スイッチング素子の数を減らす
ことは種々試みられてはいるが、２個以下では自起動し
ないか又は効率が低いという点で従来の刷子付直流モー
タに劣るものである。

また自起動するように、ロータの停止位置をずらすもの
においては、低効率でしかもトルク分布にムラがあり、
起動トルクは小さい。

本発明は上記の欠点を除去するために提案されたもので
ある。

本発明の目的は、スイッチング素子を２個使用し、かつ
駆動コイルも本質的には２個で構成されるいわゆる２極
の無刷子モータを提供することにあり、従来の２極無刷
子モータの欠点である死点をなくシ、かつ効率を向上せ
しめることにある。

次に本発明の２極無刷子モータについて詳しく述べてゆ
く。

そヒ；先って先ず従来の無刷子モータの構成とトル
布を第１図乃至第３図について説明する ） 第１図は；来の真極蕪刷子モータの軸に直角な １ 断面図であり、ロブタ磁石１の周囲に駆動コイル２．３
を配し、トルク強化のためコイル外周にヨーク４を配し
ている。

第２図に示すようにホール素子７にてロータの位置を検
出し、駆動コイルを交互に励磁してゆくと、第３図（曲
線Ａはコイル２による励磁、Ｂはコイル３による励磁）
の如く、平均トルクは正であるが、図示の位置を基準に
して、０とπの角度の位置では発生トルクはＯとなる。

これがいわゆる死点となり、この種のモータが使用し難
い原因の一つである。

また、この種の構成では駆動コイルに発生する逆起電圧
は正弦波的であり、回転数の如何にかかわらず逆起電圧
が０となる近傍においてはかなりの電流が流れるにもか
５わらず、これによる発生トルクは少く、殆んど銅損と
なる。

従って、全体としての効率は低くなり、使用し難い他の
一つの原因となっている。

なお第２図において５，６はトランジスタでホール素子
７により、これを交互にオン、オフする。

第４図イは本発明の一実施例の無刷子モータの軸に直角
な断面図、口は軸に沿う断面図で、ロータ１１の周囲に
円筒形のヨーク１８が配置されており、このヨーク１８
にコイル１２，１３とが巻成されている。

ロータの磁極はＮ又はＳ極いずれかの磁極巾を電気角で
πラジアン以上にしている。

この図ではＮ極９はＳ極１０よりも磁極巾が大きくなっ
ている。

このようなロータに対向して、電気角でπラジアン離れ
た位置にコイル１２゜１３を、ヨーク１８に巻回して配
しである。

このような構成のモータを第５図の回路で駆動するとコ
イル１２のみ励磁されていると、第６図のＣ１の如きト
ルク分布を示し、コイル１３のみの場合にはＣ２の如き
分布となる。

ロータの位置検出器により、Ａ′２−Ａ４間ではコイル
１２、Ａ、 −Ａ２間ではコイル１３を励磁するとすれ
ば、結局第７図のトルク分布となる。

これからもわかるように、ロータの位置が０〜２πのど
の位置にあっても正トルクを有し、かつ、トルクが０と
なる点はなく、リップルも少い。

ロータが回転中のコイル１２，１３の逆起電圧の波形は
第８図のｅｌ、Ｃ２に示すようになっており、位置検出
器により、ｅｌ、Ｃ２の交点でスイッチは切換わるので
、電源接続時には各コイルには、第９図の形状の電流が
流れる。

従って、従来の２極モータの如く、電流は流れているが
出力が０であるような点はなく、シかも全電流はほぼ平
滑にしうるため銅損が少く、高効率にできることは従来
の３コイル型の無刷子モータと同様である。

以上はロータを２極の場合について説明してきたが、ロ
ータがそれ以上の極数でも全く同様であり、第１０図は
本発明の他の実施例を示すものでロータが４極の場合で
ある。

すなわち上下にＮ。Ｓと着磁された永久磁石の上下を磁
性板１９゜２０で磁極１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ
を形。

成し、図の如＜１９ａ、１９ｂの方の磁極を２０ａ、２
０ｂの磁極より広くしておく。

このようなロータに空隙を介して、ヨーク２８に巻かれ
た４個のコイル１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂのうち
、１２ａ、１２ｂは同一極性となるように直列接続され
、更にスイッチング素子も直列接続される。

１３ａ、１３ｂも同様とする。１２ａ。１２ｂ又は１３
ａ、１３ｂは電圧に応じて極性さえ合わせておけば並列
接続でも可能であることはもちろんである。

本発明は斜上のように、永久磁石をロータとして、２個
のスイッチング素子を交互に導通させてなる無刷子モー
タにおいて、ロータの一方の極巾を電気角でπラジアン
より太きくシ、他方の極巾を電気角でπラジアンより小
さくシ、空隙を介して対向するヨークに電気角でπラジ
アンづつ、隔った位置にコイルを巻きつけ、該コイルと
直列に接続されたスイッチング素子を交互に励磁するよ
うに構成することにより、主回路のスイッチング素子を
２個とし、かつ高効率で死点のない無刷子モータをうる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１乃至３図は従来モータの説明図で、第１図は断面図
、第２図は駆動回路、第３図はトルク分布である。 第４図イ２口は本発明のモータの断面図、第５図はその
駆動回路、第６図は一方のスイッチング素子励磁のトル
ク分布、第７図はモータとしてのトルク分布、第８図は
コイルに発生する逆起電圧、第９図は各コイルに流れる
電流である。 第１０図イ〜ハは本発明の他の実施例を示す。 １・・・・・・ロータ、２，３・・・・・・コイル、４
・・・・・・ヨーク、５，６・・・・・・トランジスタ
、７・・・・・・ホール素子、８．９，１０・・・・・
・永久磁石、１１・・・・・・ロータ、１２．１３・・
・・・・駆動コイル、１５，１６・・・・・・トランジ
スタ、１７・・・・・・リードスイッチ、１９，２０・
・・・・・磁性板、１９ａ〜２０ｂ・・・・・・磁極、
２８・・・・・・ヨーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 永久磁石をロータとして、２個のスイッチング素子
   を交互に導通させてなるモータにおいて、Ｎ、８２極に
   構成されたロータの一方の磁極の極巾を電気角でπラジ
   アンより太きくシ、他方の磁極の極巾を電気角でπラジ
   アンより小さくシ、前記ロータと空隙を介して内周面が
   対向する円筒状のヨークに電気角でπラジアンづつ、隔
   った位置にコイルを巻きつけ、該コイルと直列に接続さ
   れたスイッチング素子を交互に導通させてなる無刷子直
   流モータ。