JPS5847840Y2 - Brushless DC motor - Google Patents

Brushless DC motor

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JPS5847840Y2
JPS5847840Y2 JP1976004307U JP430776U JPS5847840Y2 JP S5847840 Y2 JPS5847840 Y2 JP S5847840Y2 JP 1976004307 U JP1976004307 U JP 1976004307U JP 430776 U JP430776 U JP 430776U JP S5847840 Y2 JPS5847840 Y2 JP S5847840Y2
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JP
Japan
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output
differential amplifier
detection element
coils
resistor
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JP1976004307U
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JPS5296219U (en
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光男 宇塚
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ソニー株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は無刷子直流モータに関し、特にステータのコイ
ルに順次流れる電流が互いに他の相と重複しないように
して効率を向上させると共に、このために論理回路等を
用いずに、抵抗又はダイオードという安価簡単なる手段
を用いるようにしたものである。
[Detailed description of the invention] The present invention relates to a brushless DC motor, and in particular improves efficiency by preventing the currents sequentially flowing through the stator coils from overlapping each other with other phases, and for this purpose, it does not use logic circuits etc. In this case, an inexpensive and simple means such as a resistor or a diode is used.

無刷子直流モータでは、第1図に示すように、例えば3
個のコイルに対してΦ8.Φ6.Φ。
In a brushless DC motor, for example, 3
Φ8. Φ6. Φ.

で示すようにロータによる磁束が鎖交し、電気角で18
0°の範囲にわたり各コイルが通電されることによって
トルクが発生するようになされている。
As shown in , the magnetic flux due to the rotor is interlinked, and the electrical angle is 18
Torque is generated by energizing each coil over a range of 0°.

ここで、コイルは原理的には120°の範囲で通電すれ
ば良いが、実際にはブランクが生じないように180°
の範囲で通電されている。
In principle, the coil should be energized within a range of 120°, but in reality, it is necessary to energize the coil within a range of 180° to avoid blanking.
is energized within the range of

この場合、第1図においてΦ8に関して斜線領域で示す
ように、Φ8が小さい範囲(前後の30°の範囲)にお
いては、トルクが磁束と比例関係にあることがら、発生
するトルクが小さく、この範囲でコイルに電流を流さな
いようにすることにより、効率を例えば15%も向上さ
せることができる。
In this case, as shown by the shaded area regarding Φ8 in Fig. 1, in the range where Φ8 is small (30° range before and after), the generated torque is small because the torque is proportional to the magnetic flux. By not allowing current to flow through the coil, efficiency can be improved by, for example, 15%.

本考案はかかる点に基づき案出されたもので、然も構成
が簡単で極めて実用的は無刷子直流モータを提供せんと
するものである。
The present invention has been devised based on these points, and it is an object of the present invention to provide a brushless DC motor that is simple in construction and extremely practical.

以下、本考案の一実施例について説明するに、第2図に
おいて、1 a、1 b、I Cは夫々永久磁石からな
るロータの位置を検出する検出素子を示す。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. In FIG. 2, 1a, 1b, and IC each indicate a detection element that detects the position of a rotor made of a permanent magnet.

検出素子としでは、磁気感応素子(ホール素子、可飽和
インダクタ)、光感応素子(フォトトランジスタ)等を
適用ができるが、一例として磁気抵抗素子を用いれば良
い。
As the detection element, a magnetically sensitive element (Hall element, saturable inductor), a photosensitive element (phototransistor), etc. can be used, and as an example, a magnetoresistive element may be used.

磁気抵抗素子は、駆動電流が電源端子から抵抗器を介し
て与えられている状態で磁界中におかれると抵抗が変化
し、その出力端子には作用する磁界の大きさ及び方向に
より変化する電圧が現れ、また2つの出力端子には逆相
の出力電圧が生じる。
When a magnetoresistive element is placed in a magnetic field with a drive current applied from a power supply terminal through a resistor, its resistance changes, and its output terminal produces a voltage that changes depending on the magnitude and direction of the magnetic field acting on it. appears, and output voltages of opposite phases are generated at the two output terminals.

かかる検出素子1aの出力Sa及びS8は増増器例えば
差動増幅器2aの2つの入力とされ、同様に検出素子1
bの出力S、及びS、が差動増幅器2bの入力とされ、
検出素子1Cの出力Sc及びScが差動増幅器2Cの入
力とされる。
The outputs Sa and S8 of the detection element 1a are used as two inputs of an amplifier, for example, a differential amplifier 2a, and similarly the outputs Sa and S8 of the detection element 1a
The outputs S and S of b are input to the differential amplifier 2b,
The outputs Sc and Sc of the detection element 1C are input to the differential amplifier 2C.

これら差動増幅器2a、2b、2Cは一方の入力Sa、
Sb、Soが他方の人力Sa、Sb、Soより小となる
ときに出力P8. P、、 PCが正の電圧(高レベル
)となり、逆の関係では出力P8. Pb、 PcがO
v(低レベル)となるもので゛ある。
These differential amplifiers 2a, 2b, 2C have one input Sa,
When Sb, So is smaller than the other human power Sa, Sb, So, the output P8. P,, PC becomes a positive voltage (high level), and in the opposite relationship, the output P8. Pb, Pc are O
v (low level).

この出力P、、 Pb、 PCが駆動回路を構成するス
イッチングトランジスタ3 a 、3 b 、3 Cの
夫々のベースに供給される。
These outputs P, Pb, and PC are supplied to the bases of switching transistors 3 a , 3 b , and 3 C forming the drive circuit.

トランジスタ3a、3b、3Cのエミッタは接地され、
夫々のコレクタと電源端子との間にコイル4a、4b、
4Cが挿入される。
The emitters of transistors 3a, 3b, and 3C are grounded,
Coils 4a, 4b, between the respective collectors and the power supply terminals.
4C is inserted.

コイル4 a 、4 b 、4 Cは図示せずもコアに
巻回され、ステータを構成するものである。
The coils 4 a , 4 b , and 4 C are wound around a core (not shown) and constitute a stator.

上述の構成でロータが回転すると、差動増幅器2a、2
b、2Cから(P、→Pb−+Po−+P8→Pb・・
・・・・)の順序で高レベルの出力が現れ、従ってコイ
ルに4a→4b→4C→4aの順序で電流が流れる。
When the rotor rotates with the above configuration, the differential amplifiers 2a, 2
b, from 2C (P, →Pb-+Po-+P8 →Pb...
A high level output appears in the order of 4a→4b→4C→4a.

本例では−の差動増幅器の出力を通電順に従った前の差
動増幅器の入力側に抵抗を介して帰還し、これによりコ
イル4a、4b、4Cに順次流れる電流が互いに他の相
と重複しないようにしたものである。
In this example, the output of the - differential amplifier is fed back to the input side of the previous differential amplifier according to the energization order via a resistor, so that the currents flowing sequentially through the coils 4a, 4b, and 4C overlap each other and the other phases. I tried not to do that.

即ち、差動増幅器2Cの出力PCを抵抗器5bを介して
検出素子1bの出力Sbが供給される差動増幅器2bの
一方の入力端子に帰還し、差動増幅器2bの出力Pbを
抵抗器5aを介して検出素子1aの出力S8が供給され
る差動増幅器2aの一方の入力端子に帰還し、差動増幅
器2aの出力P8を抵抗器5Cを介して検出素子1Cの
出力Scが供給される差動増幅器2Cの一方の入力端子
に帰還する。
That is, the output PC of the differential amplifier 2C is fed back via the resistor 5b to one input terminal of the differential amplifier 2b to which the output Sb of the detection element 1b is supplied, and the output Pb of the differential amplifier 2b is fed back to the resistor 5a. The output P8 of the differential amplifier 2a is fed back to one input terminal of the differential amplifier 2a to which the output S8 of the detection element 1a is supplied via the resistor 5C, and the output Sc of the detection element 1C is supplied via the resistor 5C. It is fed back to one input terminal of the differential amplifier 2C.

上述の本考案の一実施例で、検出素子1a、1b、IC
の夫々に対してロータによる鎖交磁束が第3図Aに示す
ように変化すると、検出素子1alb、ICの出力は第
3図BCDに示すものとなる。
In one embodiment of the present invention described above, the detection elements 1a, 1b, and the IC
When the flux linkage caused by the rotor changes as shown in FIG. 3A, the output of the detection element 1alb and IC becomes as shown in FIG. 3BCD.

検出素子1aの出力S、(実線で示す)とS、(細線で
示す)は互いに逆相で(S、<S、)となる120°の
範囲で差動増幅器2aの出力P8が第3図Eに示すよう
に高レベルとなり、これによってトランジスタ3aがオ
ンし、コイル4aに電流が流れる。
The output S, (indicated by a solid line) of the detection element 1a and S, (indicated by a thin line) are in opposite phases to each other, and the output P8 of the differential amplifier 2a is in a range of 120° such that (S, < S,) in FIG. As shown in E, the level becomes high, which turns on the transistor 3a and causes current to flow through the coil 4a.

また検出素子1bの出力Sb及びS、が(sb<sb)
となる120°の範囲で差動増幅器2bの出力Pbが第
3図Fに示すように高レベルとなり、これによってトラ
ンジスタ3bがオンし、コイル4bに電流か′流れる。
Moreover, the outputs Sb and S of the detection element 1b are (sb<sb)
In the range of 120°, the output Pb of the differential amplifier 2b becomes high level as shown in FIG. 3F, which turns on the transistor 3b and causes a current to flow through the coil 4b.

さらに検出素子1Cの出力Sc及びScが(S、〈Sc
)となる120°の範囲で差動増幅器の出力PCが第3
図Gに示すように高レベルとなり、これによってトラン
ジスタ3Cがオンし、コイル4Cに電流が流れる。
Furthermore, the outputs Sc and Sc of the detection element 1C are (S, <Sc
), the output PC of the differential amplifier is the third
As shown in Figure G, the level becomes high, which turns on the transistor 3C and causes current to flow through the coil 4C.

従ってコイル4 a 、4 b 、4 Cに順次流れる
電流が互いに他の相と重複しないものとなる。
Therefore, the currents that sequentially flow through the coils 4 a , 4 b , and 4 C do not overlap with each other in other phases.

一例として、検出素子1aの出力S、、 S、と差動増
幅器2bの出力Pbについて動作を詳述すると、まず鎖
交磁束Φ8によって第3図Bに示すようにS8がS8よ
り大となって、差動増幅器2aの出力P8が第3図Eに
示すように高いレベルとなる。
As an example, to explain in detail the operation of the outputs S, , S, of the detection element 1a and the output Pb of the differential amplifier 2b, first, S8 becomes larger than S8 due to the linkage magnetic flux Φ8, as shown in FIG. 3B. , the output P8 of the differential amplifier 2a becomes high level as shown in FIG. 3E.

ここで出力P、が帰還されてなければSa及びP8は第
3図B及びEにおいて破線で示すような変化となるか゛
、120°の時点で出力P、が高レベルとなることによ
って、検出素子1aの出力Saが大きくなり、(sa>
sa)の関係になり、出力Paが低レベルとなり、これ
によってトランジスタ3aがオフとなるのである。
If the output P is not fed back, Sa and P8 will change as shown by the broken lines in FIG. The output Sa of 1a increases, and (sa>
sa), the output Pa becomes a low level, and the transistor 3a is thereby turned off.

この場合、差動増幅器2bの出力Pbの帰還量は、抵抗
器5aと検出素子1aの内部抵抗の比によって定まり、
この抵抗器5aは内部抵抗より大とされている。
In this case, the amount of feedback of the output Pb of the differential amplifier 2b is determined by the ratio of the internal resistance of the resistor 5a and the detection element 1a,
This resistor 5a is larger than the internal resistance.

従って出力Pbが低レベルとなれば、再び検出素子1a
の出力Saはもとの値となり、この時点では(S8>S
a)の関係となっているため出力P8は低レベルのまま
で゛ある。
Therefore, if the output Pb becomes a low level, the detection element 1a will be activated again.
The output Sa becomes the original value, and at this point (S8>S
Because of the relationship a), the output P8 remains at a low level.

他の検出素子1bの出力Sbと差動増幅器2Cの出力P
Cの関係並びに検出素子1Cの出力S。
Output Sb of other detection element 1b and output P of differential amplifier 2C
C and the output S of the detection element 1C.

と差動増幅器28の出力P8の関係も上述と同様である
The relationship between P8 and the output P8 of the differential amplifier 28 is also the same as described above.

なお、上述の動作によると第3図Aに示す例えば鎖交磁
束Φ8に加して、電気角でO〜120°の範囲にわたっ
てコイル4aに電流が流れるが、コイル4aと検出素子
1aとの機械的取付位置は30°のずれが生じるように
調整されており、コイル4aに対する鎖交磁束Φ8が大
きい範囲でトルクを発生させることができる。
According to the above-mentioned operation, in addition to the magnetic flux linkage Φ8 shown in FIG. The target mounting positions are adjusted so that a deviation of 30 degrees occurs, and torque can be generated in a range where the interlinkage magnetic flux Φ8 with respect to the coil 4a is large.

他の相についても同様である。The same applies to other phases.

以上述べた所より明らかなように、本考案に依れば、コ
イル4 a 、4 b 、4 Cに順次流れる電流が互
いに他の相と重複しないようにでき、コイルに対する鎖
交磁束が大きい範囲においてトルクを発生させるように
しているから、効率を向上させることができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to prevent the currents flowing sequentially through the coils 4a, 4b, and 4C from overlapping each other with other phases, and to prevent the currents from overlapping each other with other phases, and to maintain a range in which the magnetic flux linkage to the coils is large. Since torque is generated in the engine, efficiency can be improved.

また、本考案に依れば、通常の構成に対して抵抗器5
a 、5 b 、5 Cを追加するだけで良く、スイッ
チングトランジスタを含む論理回路などを用いる場合に
比して構成が簡単であり、実用上天なる利益がある。
Furthermore, according to the present invention, the resistor 5 is
It is only necessary to add a, 5b, and 5c, and the configuration is simpler than when using a logic circuit including a switching transistor, which has great practical advantages.

この抵抗器5a、5b、5Cに代えてダイオードを用い
るようにしても良い。
Diodes may be used instead of the resistors 5a, 5b, and 5C.

なお、ロータの回転方向が上述の説明と逆であれば、通
電順も当然逆となり、このときは−の増幅器の出力が通
電順に従った後の相の増幅器の入力側に帰還されること
になる。
Note that if the rotation direction of the rotor is opposite to the above explanation, the energization order will naturally be reversed, and in this case, the output of the - amplifier will be fed back to the input side of the amplifier of the phase after the energization order. Become.

また、極数、相数は上述実施例のように2極、3相に限
定されないことも勿論である。
Further, it goes without saying that the number of poles and the number of phases are not limited to two poles and three phases as in the above embodiment.

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

第1図は本考案の説明に用いる波形図、第2図は本考案
の一実施例の接続図、第3図はその動作説明に用いる各
部波形図である。 1 a、1 b、I Cは検出素子、2a、2b、2C
は差動増幅器、4a、4b。 4Cはコイルである。
FIG. 1 is a waveform diagram used to explain the present invention, FIG. 2 is a connection diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a waveform diagram of each part used to explain its operation. 1 a, 1 b, I C are detection elements, 2 a, 2 b, 2 C
are differential amplifiers, 4a and 4b. 4C is a coil.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 永久磁石からなるロータ、このロータの位置を検出する
複数の検出素子と、この検出出力を増幅する複数の差動
増幅器と、この差動増幅器の出力が供給され、複数のコ
イルに夫々電流を流す複数の駆動回路とを備え、−の上
記差動増幅器の出力を通電順に従った前又は後の相の他
の上記差動増幅器の反転入力側に抵抗又はダイオードを
介して帰還するようになし、上記複数のコイルに順次流
れる電流が互いに他の相と重複しないようにした無刷子
直流モータ。
A rotor made of permanent magnets, multiple detection elements that detect the position of this rotor, multiple differential amplifiers that amplify this detection output, and the output of this differential amplifier is supplied to flow current to each of multiple coils. a plurality of drive circuits, the output of the differential amplifier - is fed back via a resistor or diode to the inverting input side of the other differential amplifier of the previous or subsequent phase according to the order of energization; A brushless DC motor in which the currents that sequentially flow through the plurality of coils do not overlap with other phases.
JP1976004307U 1976-01-19 1976-01-19 Brushless DC motor Expired JPS5847840Y2 (en)

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JPS5296219U JPS5296219U (en) 1977-07-19
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