JPS5959060A - 電機子巻線を５個有する５相のブラシレスモ−タ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明（は固定子側に位置検知素子群及び５個の電機子
巻緋群ケ配設し、該電機子巻勝群に相対的に回動するよ
うに回転軸に界磁磁極ケ固設して相対向し、上記各々の
電機子巻線のそｎぞへの−の端子を共通に接続し、上記
各々の電機子巻線の他の端子にはそｎぞｎ半導体整流装
置ケ接続した電機千巻；ｆＭ　ｋ　５個有する５相のブ
ラシレス（半導体）モータに関する。

本発明は従来に訃いて５個の屯様子巻線孕有丁るものの
ように電機子巻線ケ有効利用し寿いものに比較して電機
子巻線をほとんどイ１効利用できるようにし／ζもので
ある。

従来において電機子巻線を５個以上廂する整流子モータ
としては第１図に示すようなものが見られる。こ肛（は
鉄芯ケ１周した閉回路の？）を口幣重巻である。ここに
おいて符号１は軍機子巻線、２は整流子、３はブラシｒ
示す。その他とし−Ｃは、単ロ二重巻や複ロ二重巻が公
知となっている。σて第１図の整流子モータをブラシレ
ス（半導体）モータに置換すると、第２図に示すように
なる。４はトランジスタＴｒ＋　、　Ｔｒ２　　とのＢ
級噌幅回路（ブノおいては符号１７−１ｉプラス電源端
子、１７−２ケマイナス上源端子としている。各電機子
巻線１−１．・・・、１−５は巻線同士の接続点に上記
半導体整流装置４が接続１几ている。この半導体整流装
置４は第２図のものにおいてはＩ７ｔ’ｉｌ賂し１こが
、実際には第３図に示すような構成のものケ用いると都
合よい。尚、この場合については後述し、先にブラシレ
スモータの一実施１タリとしての構成忙第５図乃至第７
図ケ用いて説明する。第５図のモータは軸方向偏平型ブ
ラシレスモーフＭ孕示アもので、軟；−板ケプレス加工
により成形し／石偏平力゛ノブ状の筐体５の下面に円板
伏の軟鋼板６ケ圧入固定して軸方向偏平型ブラシレスモ
ータ本体を形成している。筐体５及び軟鋼板６の略中心
部には軸受７が固定式几、該軸受７によって回転ｌ１Ｉ
ＩＩＩ８が回転自在に軸支さｎている。回転軸８には軟
鋼板等で形成式′ｎだ円板状ヨーク９が垂設さ汎ている
。

ヨーク９の片面には第６図で示すように例えは、６０度
の開角でＮ、Ｓに磁化され１ζ６磁極の円環状の界磁磁
極１０が固設さｎている。軟＜ｎｌｌ板６の内面には界
磁磁極１０と相対的回動するように電機子１が、１目対
向して配設σｎているＣ電ゆ子１は、・・、１−５は重
畳しないように等間隔で配６’Ｕさ几ており、トルク発
生に有効な導体部（半径方向の導体部）が界（１鼓（ｉ
Ｂ極１０の磁極幅と略同−開角幅に、例えば、６０度の
開角幅に導＆！ヲ扇枠状に多数巻回形成し７こもので、
７２度の等しいピッチで配設Ｊｎでいる。このように配
設さｆ′Ｌ／こ電機子１（電機予巻ン腺１−１．・・、
１−５）に適した方向の電流を通電してや几は回転子は
フレミングの左手の法則に従って所定方向に回転するＣ
とになる。

適し１０方向の電流をｖＩＬアｌζめに上記した半導体
整流装置４が必要となる。上記において、説明ケ省略し
７こ第３図に示す半導体整流装置斤４について以下に説
明していく。１１は位置検知素子で、例えば４端子ケ有
するホール素子２用いることとする。

ホール素子１１ば２つの抵抗１工１とＲ２との中間点位
置に配設さｎでいる。このボール素子１１は、例えば上
記扇枠状に巻回形成で几１こ電機予巻、腺１−１．・、
１−５の発生トルクに寄与する半径方向の導体部と均等
位置にある軍機子巻線１−１゜・・、１−５のＭ’内空
服］ＩＳに配設式ｒしている。ホール素子１１は界磁磁
極１０のＮ極、Ｓ極勿検知（〜、こ才ｔにより後古己す
る整γｆ＋ｆｉ装置４によっていすｎの方向の電流蛍電
イ幾子巻線１−１．・・・、１−５に流子かｒ決定する
ものである。ホール素子１１からの出力波形は第４図（
ａ）に示すように現わ７しる。

１２は反転」”ρ幅回路で、この回路１２はホール素子
１１からの出力゛亀圧缶増幅するもので、回路１２から
の出力波形は第４図（ｂ）のように現わ扛る。

１３は電流増幅回路で、この回路１３からの出力波形は
第４図（ｃ）のように現わ′ｒＬる。ホール素子１１が
界磁磁極１０のＳ悼と対応し、即ち、Ｓ極ゲ検出したと
きには、ホール素子１１の出力はｊＪ３；。

抗Ｒ３盆弁じてオペアンプ１４て電圧増幅１曵抵抗Ｒａ
忙：ｊｒしてトランジスタＴｒｔがオンしくこのとキ（
、トランジスタＴｒ＋　、　Ｔｒｓはオフとなっている
）、トランジスタＴ　ｒ　２もオンーヂるのでＥ１磯予
巻線１−１には矢印Ａ方向に電流が流ｆＬる。ホール素
子１１が界１．丑１ｊ且憧１０のＮ軸にメ・」向（検知
）し７こときｌＬはホール素子］］の出力は抵抗Ｒ４領
：ｌｆｊ”してオペアンプ１４に訛几て電圧Ｊ、、′−
ｊ幅さ几、Ｃの電圧増幅σ几／こ出力は抵抗Ｒ・を弁し
てトランジスタ、［’ｒ３７オンするので（尚、トラン
ジスタＩｌｌ　ｒ、。

Ｔｒ→はオフとなっている）、トランジスタＴｒ＋に反 もオンするので１幾子ヲ、１が１−１に→き印Ａ刀回に
電流力嘲り几る。トランジスタ１１１１　ｒｌと＋１’
ｔ　ｒ　３．　ｒ１ｔｒ２とＴｒ　、によって電流増幅
がなさｎる。再び第２図に戻ると、仮に半尋坏堰流装置
４−１．・・・、４−３において、ホール素子１１が界
罎１社祢１０のＮ極と対向しているとすると、トランジ
スタＴｒ、のみがオンし、装置４−４．・・・、４−５
においてばホール素子１１が界罎磁・ｌ莫１０のＳ極に
対向しているとすると、トランジスタＴｒ２のみがオン
し、市（幾子巻、１，１ｌｉ１１−１．１−３からの電
流は市、を幾子巻勝１−４．１−５に流几ることになる
。即ち、プラス・１則からマイナス１則へ流ｎることＶ
Ｃなる。しかし、第２図のような直予巻蓚勝１−１．・
・、１−５の接続によると、接わじ点１６−１．・・・
、１６−３は同′ぼ位となっているので、１更起山、力
が出ている場合、ンヨートさｆ′Ｌ取機子巻源１−２．
　１−３には電流がｖＩＬ　ｎ、ず、Ｃｎによってはト
ルクがかせげない。同様に接続点１６−４．１６−５は
四亀位なので電予巻響勝１−５には直流は流汎ない。即
ち、第２図のような市予巻結勝ては、上記場合には接続
点１６−１と１６−５．１６−３と１６−４の電位が異
なるので電機子巻線１−１．　　ｌ−４の６１２個にだ
けしか直流が苑汎ない。このように５個の電機予巻、ｆ
尿１−１．・・、１−５のうち２個しか有効」″り用さ
ｆＬムい１ζめ、トルフケ十分にかせぐことのできない
ものとなるｃ丑１ζ１゛ルク忙十分にがせごうとして電
Ｊｌ幾子巻１尿数τ多く丁スｔは１−るほど通電さ几な
い電僚子巻ｉ詠数も増えるという欠点侑有する。

本発明は上記欠点ｔｊ怖決する７こめになきＡ罠もので
、整流子モータでなく覗（幾子巻、敲が５１固り５相の
ティスフ型モータを提供するもので、本発明のものにｊ
ｆｌは辿電芒〕ｔない電偵子巷勝があるとしてもわずか
で、はとんどの亀槻子＠叡（ｌ（、ＪＬ！１電σｎるの
で十分なトルクがかせげ、性、正の良い５１０のブラ／
レスモークが得ら２’Ｌるものである。以下第８図以下
ン参照しつつ本発明の一実施１７Ｉ］）ｒ：説明する。

第８図において屯（次子は第７１スに示Ｔように重機子
巻線１−１．−、　１−５の計５個に有するもので、例
えば、第５図に示′Ｔ軸方向偏平型ブラシレスモークＭ
に適用し、界磁磁極１０は第６図に示し１こと同じ６６
に極のもの音用いる。ま／Ｃ半導体整流装置４は第３図
のもの勿用いるＣととする。

第８図に示す本発明のブラシレスモーフにおいては、電
機子巻崖１−１．・・、１−５４打は固定子（軟鋼板６
）側に配設し、又、ホール素子１１群も固定子ｌ拝に配
設し、該醒予巻巻、詠群１−１．・。

１−５と相対的回動するように界磁低（ｉ夕１０τ回転
叫１８に固設している。ここにおいて各′亀（幾子巻急
］−１，・・、１−５の−の端子Ｙ−１，・・、１′−
５＝、Ｈ−ピ几そ几内部において茶刈に接、１フシレ、
上記各電機子巻線の他の端子１〃−１、−、ＪＬＬ　−
５ｉｄそ扛ぞ汎モータ１■の本体外部に設けらｒＬ７ζ
半韓体整す］Ｌ装置４に接続さ几ている。尚、上６己し
／ζように市予巻巻、像１−１．・・１−５ば１・、ル
ク元生に上動な導体都が界１１荘低憧１０の開角とｐ＋
３同一の開角に形成芒几ており、１／ζ重畳しないよう
に等間隔て自己設さ几ている。ま／ζ界１戚ｆｉｒｌ　
４傘は２ｐ（ｐは３以上の整数）個のＳ、Ｎの１′ＩＲ
律にメガに１鑞化σｎ７ζものｒ用いている。弔８図の
もの足界晦１１ｊｌ　４＄１０、ホール素子１１及び半
導体整ｖ１コ装置１ゴ４と関係うけて展開図笛作ｉ４す
ると第９（スのようになる。

例えば、電流：、４Ｍ４Ａ−２においてホール素子１１
が８１戦と対向しているのでトランジスタＴｒ２がオン
しているとすると端子１１ｔ　−１７、ｑ＋ｆｉ、ｉＲ
子響勝） Ｔｒ＋のオンにより電予巻巷腓１−１から１−５へ電流
が流式ｎる。同様に屯（幾子巻想１−３に、直重さ几る
と′重機子巻線１−４にも′市？厄か泥几る。尚、４Ａ
はトランジスタ＋１ｌｒ１と’ｌ”ｒ２とからなる１３
級増中畠器（ブツシュ・プル 示す半導体釡流装置４から上記トランジスタ’Ｊ’　ｒ
　＋とＴｒ２とからなるプノノユ・プル回４　４　Ａ　
Ｋ　：亦い７ζ残りの回路部分である。上６己から明ら
かなように化８図及び第９図にボ丁木元明の市予巻巷諜
の結，課方法によ几ば、第２１スにボアと同様に１１＋
　’４．芒れない場合の亀イ幾子巻，詠もあるが、第２
図に丁Ｔものに比較してその数は極めて少なくなる。本
発明においては、′電機子巻線の数が多くな扛ばなる程
、１ことえ心電ざ扛ない電機子巻線があるとしても、そ
のようなケースはかなり減少さ几、電機子１１数に比例
して界磁磁極１０の磁極数も増加丁扛ば、電機子を誹に
道幅を扛ない時間はわずかの時間（回転角度間）のみで
、その後丁ぐに電機子巻線１ｖｃ、；ｍ電σｎるように
なるのできほどテメリノトになる要素はない。従って、
電機子巻線１を有効利用でき、十分なトルク盆がぜげる
と共に極めて効率の良い５相のブラシレスモータが得ら
れるという効果がある。尚、本発明は上記において鴨方
向偏平型ブラシレスモータ＋ｆ：適用して説明したが、
こ几に限らず、円筒形（カップ型）ブラシレス（半導体
〕モータにも適用できるものであり、壕だ、上記したよ
うに電機予巻１ｗ１は重畳しないように等間隔で配設し
、且つ電機子＠線１の開角は界磁磁極１０の唾極幅と略
同−の場合ケ説明したが、理想的にはこのようにする必
要があるが、本発明では電機子巻線１が重畳するものや
庫（幾子巻緋１の開角が界磁磁極と略同−のものでない
場合も適用ａｎることは言う−までもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は電機子巻線７５個以上有する整流子モータの原
理構成説明図、第２図は第１図の整流子モータケ５個の
趙機子＠緋葡有するブラシレスモータに置換し７こ場合
の原理ネ１４成税明図、第３図は第２図のブラシレスモ
ータに用いる半導体整流装置の説明図、第４図は第３図
の半導体整流装置の各構成ブロックから出力４ｎる出力
波形図、第５図は本発明ケ適用しようとする軸方向偏平
型ブラシレスモータの一実施例ｋｗ、丁縦前縦断面図６
図は第５図のモータに使用する一実施例としての界磁磁
極の平面図、第７図は第５図のモータの電機子音構成す
る電機子巻線の一実〃山例としての配設方法ケ説明する
ための平面配設図、第８図は本発明の一実施例としての
原理構成説明図、第９図は半導体整流装置、ホール素子
（位置検出素子）、及び界１６磁極と電機予巻）胃との
関糸ケ示Ｔ第８図の場合における展開説明図である。 １・・・電機子、　　１−１．　　・・、】−８・・・
電機子巻線、　　２・・・整流子、　　３・・・ブラシ
、　　４・・・半導体整流装置、　　５・・・筐体、　
　６・・・軟鋼板、　　７・・・軸受、　　８・・・回
転軸、　　９・・・円板状ヨーク、１０・・・界磁磁極
、　　１１・・・位置検知素子、　　１２・・・反転増
幅回路、　　１３・・・電流増幅回路、　　１（オペア
ンプ。 特許出願人 ｆｆ１４　　図 第　５　図 第　６　図 、　　　　　　Ｉ ｊＮ ＼＼、　　　　　　　１　　　　　　　／　。 □ ＼／ 、Ｎ′Ｓ ／　　　　　　　　　　　　ゝ　 ″、 Ｊ：’　、’ｊ””　”””ｋＪ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電機子巻線を固定子１１４Ｕに配設し、該電機子巻
   線と相対的回動をな丁ように回転軸に界磁磁険金固設し
   たブラシレスモータにおいて、上記電機子巻線を５個琺
   無設け、該電機子巻勝群側には位置検知素子群孕設け、
   上記各電（幾子巻緩の−の端子を内部においてそｎそ）
   ′シ共通に接続し、上記各電機子巻線の他の端子にはそ
   几ぞれ半導体整流装置を接続したことケ特徴とする電ｉ
   幾子巻屍を５個有する５相のブラシレスモータ。 ２　上記電機子巻線はトルク発生に有効な７！゛１体部
   が界磁磁極の開角と略同−の開角に巻回形成σ几たこと
   ケ特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電機子巻線を
   ５個有する５相のグラ／レスモータ。 ３　上記電機子巻線は重畳しないように等間隔で配設し
   たものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の電機子巻線を５個有する５相のブラシレスモータ。 ４　上記界磁磁極は２ｐ（ｐは３以上の正の整数）個の
   Ｓ、Ｎの磁極に交互に有するものであることケ特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の電機子巻線ケ５個有する
   ５相のブラシレスモータ。