JPS611250A - ブラシレスモ−タ - Google Patents
ブラシレスモ−タInfo
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- JPS611250A JPS611250A JP59121634A JP12163484A JPS611250A JP S611250 A JPS611250 A JP S611250A JP 59121634 A JP59121634 A JP 59121634A JP 12163484 A JP12163484 A JP 12163484A JP S611250 A JPS611250 A JP S611250A
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- Japan
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- brushless motor
- armature winding
- rotor
- armature
- magnetic flux
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- Pending
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- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S250/00—Radiant energy
- Y10S250/909—Methods and apparatus ancillary to stimulable phosphor systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (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】
本発明はブラシレスモータに関し、一層詳細には回転す
る界磁磁極に対設される複数個の電機子巻線の夫々の枠
内空洞部内部にホール素子の如き磁束検知手段を設け、
この検知手段が検出する磁束に係る電気的信号を他段の
電機子巻線に導入し、これを繰り返し行うことにより磁
束に見合ったトルクを発生させるように構成したブラシ
レスモータに関する。
る界磁磁極に対設される複数個の電機子巻線の夫々の枠
内空洞部内部にホール素子の如き磁束検知手段を設け、
この検知手段が検出する磁束に係る電気的信号を他段の
電機子巻線に導入し、これを繰り返し行うことにより磁
束に見合ったトルクを発生させるように構成したブラシ
レスモータに関する。
通常の直流モータが有するブラシと整流子の機能を回転
子磁極位置検出器とトランジスタインバータに置換し、
回転子の位置に対応させて前記トランジスタインバータ
をイ」勢乃至減勢することにより固定子巻線に電流を通
流し、これにより回転子磁極との間にトルクを発生せし
めて回転子の回転をはかるトランジスタブラシレス直流
モークが広汎に普及している。この場合、回転子位置検
出器として近接スイッチ、光電変換素子および回転トラ
ンスを利用する方法があるが、一方において、ホール素
子等の磁気感応素子を利用する場合もある。このように
ホール素子を回転子磁極位置検出に用いるブラシレスモ
ータは比較的に小型であるために全体をコンパクトにま
とめる各種装置に好適に採用されている。
子磁極位置検出器とトランジスタインバータに置換し、
回転子の位置に対応させて前記トランジスタインバータ
をイ」勢乃至減勢することにより固定子巻線に電流を通
流し、これにより回転子磁極との間にトルクを発生せし
めて回転子の回転をはかるトランジスタブラシレス直流
モークが広汎に普及している。この場合、回転子位置検
出器として近接スイッチ、光電変換素子および回転トラ
ンスを利用する方法があるが、一方において、ホール素
子等の磁気感応素子を利用する場合もある。このように
ホール素子を回転子磁極位置検出に用いるブラシレスモ
ータは比較的に小型であるために全体をコンパクトにま
とめる各種装置に好適に採用されている。
この種のホールモータの概略構成を第１図に示す。すな
わち、永久磁石からなる回転子２の周囲に二組の固定子
（電機子）巻線４ａ、４ｂと４０．４ｄとを配置し、前
記固定子巻線４ａ、４ｃに近接して４つの端子を有する
ホール素子６ａ、６ｃを配設している。以上のように二
相構造からなる直流モータ８の前記固定子巻線４ａ、４
ｂと４０．４ｄとに図示しないトランジスタチョッパに
より付勢されたトランジスタの出力電流が通流すると回
転子２が回転し、ホール素子６ａ、６ｃは前記トランジ
スタの出力電流と回転子２の磁界の方向からこれに対応
する電圧を発生し、この電圧が回転子２の回転方向の検
出に役立つ。
わち、永久磁石からなる回転子２の周囲に二組の固定子
（電機子）巻線４ａ、４ｂと４０．４ｄとを配置し、前
記固定子巻線４ａ、４ｃに近接して４つの端子を有する
ホール素子６ａ、６ｃを配設している。以上のように二
相構造からなる直流モータ８の前記固定子巻線４ａ、４
ｂと４０．４ｄとに図示しないトランジスタチョッパに
より付勢されたトランジスタの出力電流が通流すると回
転子２が回転し、ホール素子６ａ、６ｃは前記トランジ
スタの出力電流と回転子２の磁界の方向からこれに対応
する電圧を発生し、この電圧が回転子２の回転方向の検
出に役立つ。
ところで、前記のように二相のホールモータが高速度で
回転する場合には回転子自体に相当の慣性力が発生する
ために出力されるトルクも円滑となるが、一方、このよ
うな比較釣用の少ないホールモータを低速で回転した場
合には前記と異なり悟性力が些程に得られないために出
力トルクにむらが起こり、従って、制御が複雑になる欠
点を露呈する。
回転する場合には回転子自体に相当の慣性力が発生する
ために出力されるトルクも円滑となるが、一方、このよ
うな比較釣用の少ないホールモータを低速で回転した場
合には前記と異なり悟性力が些程に得られないために出
力トルクにむらが起こり、従って、制御が複雑になる欠
点を露呈する。
このような不都合に鑑み、本出願人は低速での回転に適
し、しかも起動トルクが増大すると共に正確な回転制御
に適するブラシレスモータを完成し、発明［電機子巻線
を７個以上有するブラシレスモータ」として既に特許出
願を行った。特に低速での駆動に適し且つ制御の容易な
この種のブラシレスモータは出願人が開発した蓄積性蛍
光体シートを利用した放射線画像情報記録読取装置等に
おいて好適に用いられる。すなわち、特開昭５５−１２
４２９号、特開昭５６−１１３９５号等に開示されるよ
うに放射綿（Ｘ線、α線、β線、Ｔ綿、紫外線等）を照
射するとその放射線エネルギの一部を蓄積し、後に可視
光等の励起光を照射することにより蓄積されたエネルギ
に応した旌尽発光光を発する蓄積性螢光体にあっては、
前記励起光、例えば、１ノーリ′を照射してその蓄積さ
れた放射線画像情報を読み取る際、相当な低速度でソー
ト状の蓄積性螢光体を送出し７なりればならないが、こ
の場合、前記ブラシレスモータが好適に採用されること
になる。
し、しかも起動トルクが増大すると共に正確な回転制御
に適するブラシレスモータを完成し、発明［電機子巻線
を７個以上有するブラシレスモータ」として既に特許出
願を行った。特に低速での駆動に適し且つ制御の容易な
この種のブラシレスモータは出願人が開発した蓄積性蛍
光体シートを利用した放射線画像情報記録読取装置等に
おいて好適に用いられる。すなわち、特開昭５５−１２
４２９号、特開昭５６−１１３９５号等に開示されるよ
うに放射綿（Ｘ線、α線、β線、Ｔ綿、紫外線等）を照
射するとその放射線エネルギの一部を蓄積し、後に可視
光等の励起光を照射することにより蓄積されたエネルギ
に応した旌尽発光光を発する蓄積性螢光体にあっては、
前記励起光、例えば、１ノーリ′を照射してその蓄積さ
れた放射線画像情報を読み取る際、相当な低速度でソー
ト状の蓄積性螢光体を送出し７なりればならないが、こ
の場合、前記ブラシレスモータが好適に採用されること
になる。
然しなから、多相化されたこの種のブラシレスモータは
界磁磁極に対し固定子側の電機子を相当の故増加させ、
この電機子に近接してホール素子を設＆Ｊたものであり
、回転子の回転が低速で泪らかであったとしてもトルク
との関係では必ずしも高能率の制御が行われているわけ
でしＪない。すなわち、磁束に見合うトルクで回転ｒが
回転するという考慮がされているわけてはない。
界磁磁極に対し固定子側の電機子を相当の故増加させ、
この電機子に近接してホール素子を設＆Ｊたものであり
、回転子の回転が低速で泪らかであったとしてもトルク
との関係では必ずしも高能率の制御が行われているわけ
でしＪない。すなわち、磁束に見合うトルクで回転ｒが
回転するという考慮がされているわけてはない。
従って、本発明の目的は超低速且つ高精度でしかも高ト
ルクを出力することが可能なブラシレスモータを提供す
ることにある。
ルクを出力することが可能なブラシレスモータを提供す
ることにある。
前記の目的を達成するために、本発明は複数個の電機子
巻線を固定子側に配設し、前記電機子巻線に対し相対的
に回転する界磁磁極を含む回転子を回転軸から延在する
ロータに取着したブラシレスモータにおいて、前記電機
子巻線の夫々の枠内空洞部内部に回転子位置検出器を設
け、前記回転子位置検出器の出力側を他段の電機子巻線
の入力端に接続し、回転子位置検出器が検出する界磁磁
極磁束に係る信号に応じて前記他段の電機子巻線に流れ
る電流を連続的に変化させるよう構成することを特徴と
する。
巻線を固定子側に配設し、前記電機子巻線に対し相対的
に回転する界磁磁極を含む回転子を回転軸から延在する
ロータに取着したブラシレスモータにおいて、前記電機
子巻線の夫々の枠内空洞部内部に回転子位置検出器を設
け、前記回転子位置検出器の出力側を他段の電機子巻線
の入力端に接続し、回転子位置検出器が検出する界磁磁
極磁束に係る信号に応じて前記他段の電機子巻線に流れ
る電流を連続的に変化させるよう構成することを特徴と
する。
次に、本発明に係るブラシレスモータについて好適な実
施態様を掲げ、添イ１の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。
施態様を掲げ、添イ１の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。
先ず、本発明のブラシレスモータの機械的構成に一つい
−ご概略的に説明する。
−ご概略的に説明する。
第２図において、参照符号１０４ま軸方向偏平型のブラ
シレスモータを示し、このブラシレスモータ１０はアル
ミニウムをプレス加工により整形した偏平カップ状の筐
体１２と、前記筐体１２の下面に圧入固定される円板状
の軟鋼板からなる蓋ｉ’＋Ｉ（＋、ｔ １４とから構成
されるブラシレスモータ本体Ｉ６を含む。筐体１２並び
に蓋部材１４の略中心部には軸受１８ａ、１８ｂが固定
され、前記軸受１８ａ、１８ｔ）により回転軸２０が回
転自在に軸支される。
シレスモータを示し、このブラシレスモータ１０はアル
ミニウムをプレス加工により整形した偏平カップ状の筐
体１２と、前記筐体１２の下面に圧入固定される円板状
の軟鋼板からなる蓋ｉ’＋Ｉ（＋、ｔ １４とから構成
されるブラシレスモータ本体Ｉ６を含む。筐体１２並び
に蓋部材１４の略中心部には軸受１８ａ、１８ｂが固定
され、前記軸受１８ａ、１８ｔ）により回転軸２０が回
転自在に軸支される。
回転軸２０には軟鋼板等により形成された円板状のｌコ
ーク２２が軸支され、前記ロータ２２の一方の面には後
述するようにＮ−３に磁化された１６磁極からなる円環
状の界磁磁極２４ａ乃至２４ｐが固設される。一方、蓋
部材１４の内側には前記界磁磁極２．Ｉａ乃至２４ｐと
相対的に回動するための電機子２６ａ乃至２６ｋが互い
に対向するように配設され、前記電機子２６ａ乃至２６
ｋを構成する電機子巻線２８の枠内空胴部に位置検出素
子が固設される。実質的には前記位置検出素子は四端子
を有するホール素子３０からなり、本実施態様では蓋部
材１４の一方側に互いに連続して１１個の電機子巻線２
８が装着されることから計１１個のホール素子３０ａ乃
至３０ｋが固設されることになる。
ーク２２が軸支され、前記ロータ２２の一方の面には後
述するようにＮ−３に磁化された１６磁極からなる円環
状の界磁磁極２４ａ乃至２４ｐが固設される。一方、蓋
部材１４の内側には前記界磁磁極２．Ｉａ乃至２４ｐと
相対的に回動するための電機子２６ａ乃至２６ｋが互い
に対向するように配設され、前記電機子２６ａ乃至２６
ｋを構成する電機子巻線２８の枠内空胴部に位置検出素
子が固設される。実質的には前記位置検出素子は四端子
を有するホール素子３０からなり、本実施態様では蓋部
材１４の一方側に互いに連続して１１個の電機子巻線２
８が装着されることから計１１個のホール素子３０ａ乃
至３０ｋが固設されることになる。
前記のように位置検出素子、すなわち、ホール素子３０
ａ乃至３０ｋを配設するとこれらのホール素子３０ａ乃
至３０にば対応する界磁磁極２４のＮ極、Ｓ極の極性と
磁束密度を検知し、後述する整流装置によりいずれかの
方向の電流をどれだけの量、他段の電機子巻線２８に？
ｆｉｔすかを決定する。従って、発生ずる１−ルクとの
関係において鑑みれば、前記ホール素子３０ａ乃至３０
ｋが磁束を検出してそれに対応する電圧を発生させ、こ
れを他段の電機子巻線の増幅回路に印加し、ごれを順次
繰り返すことにより検出した磁束に見合ったトルクでモ
ータのロータを回転することが可能となる。
ａ乃至３０ｋを配設するとこれらのホール素子３０ａ乃
至３０にば対応する界磁磁極２４のＮ極、Ｓ極の極性と
磁束密度を検知し、後述する整流装置によりいずれかの
方向の電流をどれだけの量、他段の電機子巻線２８に？
ｆｉｔすかを決定する。従って、発生ずる１−ルクとの
関係において鑑みれば、前記ホール素子３０ａ乃至３０
ｋが磁束を検出してそれに対応する電圧を発生させ、こ
れを他段の電機子巻線の増幅回路に印加し、ごれを順次
繰り返すことにより検出した磁束に見合ったトルクでモ
ータのロータを回転することが可能となる。
本発明では前記ホール素子３０，３乃至３０ｋを夫々の
電機子巻線２８の略中央部であって、その出力を入力す
る電機子Ｓ線の電流の位相と合致した位相の磁束を検出
できる位置に配置している。
電機子巻線２８の略中央部であって、その出力を入力す
る電機子Ｓ線の電流の位相と合致した位相の磁束を検出
できる位置に配置している。
実際し、前記のように本発明装置は界磁磁極として１６
極を有する。すなわち、電気角は全体として２８８０°
となり、一方、夫々の界磁磁極はユニット毎に機械角と
して２２．５°の開角を有することになる（第４図参照
）。一方、電機子巻線２８に着目する時、前記の通り、
電機子巻線２８は総計１１個配設されており、従って、
夫々の界磁磁極との対応関係を考える時、第３図に示す
ようになる。すなわち、今、仮に電機子巻線２８ａが界
Ｌ５’ｔ、 ［極２４ａと正対した位置にあるとしたと
き、その他の電機子巻線は電気角にして順に３（：０°
／］Ｉ＃ ３２．７２°づつずれ、また、機械角にして
４．０９６づつずれた位置にある。このようａ、＝夫々
の電機子巻線は界磁磁極ａに対してずれてゆくため、最
終的に電機子巻線２８には界磁磁極２４ａに対して電機
角で３２７．２°ずれるごとになる。例えば、電機子巻
線２８ａに取り付けられた；ｊ−−ル素子３０ａの出力
を電機子巻線２８ｄに入力−づる場合、電機子巻線２８
ａは電機子巻線２８（１と電気角として２６１．７６°
ずれているので、電機子巻線２８ｄの′？ａ流と合致し
た位相の磁束を検出するためには、ホール素子３０ａを
機械的な位置ずれに換算して（３６０−２６１，７６＞
／ ８ ＝１．０３の如く、約ピだけ電機子巻線ａの
中心から変位した位置に存在させればよい。一般的には
、界磁磁極の数をｐ、電機子巻線の数をａとし、ホール
素子で検出した信号をその電機子巻線からａ（−１番目
（第３図の如き配置による）の電機子巻線に入力する場
合は、ホール素子を機械的な角度で電機子巻線の中心か
ら π（４ａ ｆｆｋ ） ／ ｐｊＥ １旦し、ｋ＝１または２ ａ−帆１，２ ・・・ ｐ＝２ｎ （ｎ ゛”Ｌ ２．３ ・・）７！＝２ｍ
−ｌ−１（ｍ−帆Ｌ２ ・・）ｐとρＣ３１互いに素
である。
極を有する。すなわち、電気角は全体として２８８０°
となり、一方、夫々の界磁磁極はユニット毎に機械角と
して２２．５°の開角を有することになる（第４図参照
）。一方、電機子巻線２８に着目する時、前記の通り、
電機子巻線２８は総計１１個配設されており、従って、
夫々の界磁磁極との対応関係を考える時、第３図に示す
ようになる。すなわち、今、仮に電機子巻線２８ａが界
Ｌ５’ｔ、 ［極２４ａと正対した位置にあるとしたと
き、その他の電機子巻線は電気角にして順に３（：０°
／］Ｉ＃ ３２．７２°づつずれ、また、機械角にして
４．０９６づつずれた位置にある。このようａ、＝夫々
の電機子巻線は界磁磁極ａに対してずれてゆくため、最
終的に電機子巻線２８には界磁磁極２４ａに対して電機
角で３２７．２°ずれるごとになる。例えば、電機子巻
線２８ａに取り付けられた；ｊ−−ル素子３０ａの出力
を電機子巻線２８ｄに入力−づる場合、電機子巻線２８
ａは電機子巻線２８（１と電気角として２６１．７６°
ずれているので、電機子巻線２８ｄの′？ａ流と合致し
た位相の磁束を検出するためには、ホール素子３０ａを
機械的な位置ずれに換算して（３６０−２６１，７６＞
／ ８ ＝１．０３の如く、約ピだけ電機子巻線ａの
中心から変位した位置に存在させればよい。一般的には
、界磁磁極の数をｐ、電機子巻線の数をａとし、ホール
素子で検出した信号をその電機子巻線からａ（−１番目
（第３図の如き配置による）の電機子巻線に入力する場
合は、ホール素子を機械的な角度で電機子巻線の中心か
ら π（４ａ ｆｆｋ ） ／ ｐｊＥ １旦し、ｋ＝１または２ ａ−帆１，２ ・・・ ｐ＝２ｎ （ｎ ゛”Ｌ ２．３ ・・）７！＝２ｍ
−ｌ−１（ｍ−帆Ｌ２ ・・）ｐとρＣ３１互いに素
である。
度だけずらゼば位相のずれかなく６２束を検出すること
ができる。本発明装置でｔ、１ホール素子はこの位置に
配設されている。
１次に、前記ホール素子３０ａ乃至３０にと接続する
制御回路について説明する。なお、説明の便宜Ｉ−、ホ
ール素子３０ｄの出力制御回路について説明し、ポール
素子３０ａ乃至３０ｃおよびホール素子３０ｃ乃至３０
にの説明は省略する。
ができる。本発明装置でｔ、１ホール素子はこの位置に
配設されている。
１次に、前記ホール素子３０ａ乃至３０にと接続する
制御回路について説明する。なお、説明の便宜Ｉ−、ホ
ール素子３０ｄの出力制御回路について説明し、ポール
素子３０ａ乃至３０ｃおよびホール素子３０ｃ乃至３０
にの説明は省略する。
そこで、ポール素子３０ｄの出力側は抵抗Ｒ１を介して
第１段目の演算増幅器４０と第２段目の演算増幅器４２
とからなる増幅器４４に接続すると共に前記増幅器４４
の出力側はプッシュプル増幅器４６に接続しておく。こ
の場合、前記プッシュプル増幅器４６の出力側は電機子
巻線２８ａの一方の端子と接続し、電機子巻線２８ａの
他方の端子には可変抵抗からなる帰還抵抗４８に接続す
る。
第１段目の演算増幅器４０と第２段目の演算増幅器４２
とからなる増幅器４４に接続すると共に前記増幅器４４
の出力側はプッシュプル増幅器４６に接続しておく。こ
の場合、前記プッシュプル増幅器４６の出力側は電機子
巻線２８ａの一方の端子と接続し、電機子巻線２８ａの
他方の端子には可変抵抗からなる帰還抵抗４８に接続す
る。
帰還抵抗４８の一方の端子は演算増幅器４２の反転入力
端子に接続する。
端子に接続する。
この結線を順次行い全てのホール素子３０；３乃全３０
にと電機子巻線２８ａ乃至２８にとを接続する。
にと電機子巻線２８ａ乃至２８にとを接続する。
本発明は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその作用並びに効果につい”ζ説明する。
り、次にその作用並びに効果につい”ζ説明する。
通常状態において図示しないスイッチを投入してブラシ
レスモータ１０の電機子巻線２８ａ乃至２８ｋに電機子
電流が流れると界磁Ｃｆｉ極２４の磁束が前記電流と鎖
交するため引張力が生じ前記界磁磁極を固定したロータ
２２が回転軸２０を中心にして回転動作を開始する。こ
の時、各々の電機子巻線２８に取り付けられたホール素
子３０は、それに対峙している界磁磁極２４の各々の磁
束に見合・う電圧を生じ、これを反転増幅回路を構成す
るオペアンプ４０に出力する。前記オペアンプ４０の出
力信号は、増幅器４２を経て増幅され、次いでプッシュ
プル増幅器４４に導入され、プッシュプル増幅器４４を
構成するトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が導通ずる。この
結果、例えば、電機子巻線２８１にはその前段における
ポール素子３０ａにより検出された磁束に比例する電圧
が増幅されて導入される。ずなわら、ポール素子３０ａ
により検出された磁束に係るトルクが得られることにな
る。他の電機子巻線とポール素子についても順次これを
行うことによりブラシレスモータ１０は検出された磁束
に見合ったトルクの総和のトルクで回転をＶｆ、りるこ
とに７．１′る。その際、帰Ｊ〒砥抗４８はごれを調整
することによりプッシュプル増幅器４６のゲインの調整
に役立つ。
レスモータ１０の電機子巻線２８ａ乃至２８ｋに電機子
電流が流れると界磁Ｃｆｉ極２４の磁束が前記電流と鎖
交するため引張力が生じ前記界磁磁極を固定したロータ
２２が回転軸２０を中心にして回転動作を開始する。こ
の時、各々の電機子巻線２８に取り付けられたホール素
子３０は、それに対峙している界磁磁極２４の各々の磁
束に見合・う電圧を生じ、これを反転増幅回路を構成す
るオペアンプ４０に出力する。前記オペアンプ４０の出
力信号は、増幅器４２を経て増幅され、次いでプッシュ
プル増幅器４４に導入され、プッシュプル増幅器４４を
構成するトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が導通ずる。この
結果、例えば、電機子巻線２８１にはその前段における
ポール素子３０ａにより検出された磁束に比例する電圧
が増幅されて導入される。ずなわら、ポール素子３０ａ
により検出された磁束に係るトルクが得られることにな
る。他の電機子巻線とポール素子についても順次これを
行うことによりブラシレスモータ１０は検出された磁束
に見合ったトルクの総和のトルクで回転をＶｆ、りるこ
とに７．１′る。その際、帰Ｊ〒砥抗４８はごれを調整
することによりプッシュプル増幅器４６のゲインの調整
に役立つ。
本発明によれば、以上のように回転子を構成する界磁磁
極の磁束を位置検出素子により検出し、これを他段の電
機子巻線の電機子電流として流すように構成したもので
界磁磁束に見合うトルクが得られる。このために本発明
に係るブラシレスモータは低速での駆動に際しても慣性
力に依存することなく円滑な運転が行われる効果を奏す
る。
極の磁束を位置検出素子により検出し、これを他段の電
機子巻線の電機子電流として流すように構成したもので
界磁磁束に見合うトルクが得られる。このために本発明
に係るブラシレスモータは低速での駆動に際しても慣性
力に依存することなく円滑な運転が行われる効果を奏す
る。
従って、例えば、前記蓄積性螢光体からなるシート」二
の放射線画像情報の読取の際極めて低速で駆動しても正
確な情報を読み取ることが可能となる。
の放射線画像情報の読取の際極めて低速で駆動しても正
確な情報を読み取ることが可能となる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改良並びに設計
の変更が可能なことは勿論である。
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改良並びに設計
の変更が可能なことは勿論である。
第１図は従来技術に係るブラシレスモータの概略説明図
、第２図は本発明に係るブラシレスモータの縦断面図、
第３図は−・の界磁磁極に対する全ての電板子の相対的
位置を示す説明図、第４図は本発明に係るブラシレスモ
ータの界磁磁極と電機子とホール素子の相対的位置関係
を示す説明図、第５図はポール素子の出力を増幅する電
気回路図である。 ２・・回転子 ４ａ〜４ｄ・・固定子（電機子）巻線 ６３〜６ｃ・・ホール素子 ８・・直流モータ １０・・ブラシレスモータ１２・
・筺体 １４・・蓋部材１６・・ブラシレスモ
ータ本体 １８ａ、１８ｂ・・軸受 ２０・・回転軸２２・・ロー
タ ２４ａ〜２４ｐ・・界磁磁極 手続補正書 昭和６０年 ９月 ５日 １ 事件の表示 昭和５９年 特許願第１２１６
３４号２） 発明の名称 ブラシレスモータ３、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 神奈川県南足柄市中沼２１０番地氏
名 （５２０）冨士写真フィルム株式会社４
代理人 ５、補１１命令の＋４（；ｌ 自発６、補正の対象
（１）全文訂正明細書（２１刀り刷を右五何 ′ 串Ａ／ １、発明の名称 ブラシレスモータ ２）特許請求の範囲 （１）複数個の電機子巻線を固定子側に配設し、前記電
機子巻線に対し相対的に回転する界磁磁極を含む回転子
を回転軸から延在するローフに取着したブラシレスモー
タにおいて、前記電機子巻線によって画成される空間内
部に回転子位置検出器を設け、前記回転子位置検出器の
出力側を他段の電機子巻線の入力側に接続し、回転子位
置検出器が検出する界磁磁極磁束に係る信号に応じて前
記他段の電機子巻線に流れる電流を連続的に変化させる
よう構成することを特徴とするブラシレスモータ。 （２）特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータに
おいて、電機子巻線の空間内部に配設される回転子位置
検出器の出力側は次段の電機子巻線に’％４ｆ’１．子
電流として導入されることからなるブラシレスモータ。 （３）特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータに
おいて、回転位置検出器は複数の電機子８線とそれと異
なる数の界磁磁極のいずれか一対を正対させた時生ずる
他の電機子巻線と界磁磁極との位相の位置ずれを補正す
るよう電機子巻線空間内に位置決めされてなるブラシレ
スモータ。 （４）特許請求の範囲第３項記載のブラシレスモータに
おいて、回転位置検出器の電機子巻線の中心かくしの補
正位置は 式 ％式％（） ａニ一つの電機子巻線を正対させた 時そこから位置補正を要する回 転位置検出器が配設される電機 子巻線までの個数 に：１ｏｒ３ なお、Ｐとｐとは互いに素である によって決定されることからなるブラシレスモータ。 （５）特許請求の範囲第４項記載のブラシレスモータに
おいて、電機子巻線は１１であり、界磁磁極は１６であ
り、夫々の回転位置検出器は夫々の前記電機子巻線の中
心より約１°偏位して配設されてなるブラシレスモータ
。 （６）特許請求の範囲第１項乃至第５項記載のブラシレ
スモータにおいて、回転子位置検出器はホール素子から
なるブラシレスモータ。 （７）特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータに
おいて、回転位置検出器の出力側は増幅器を介して他段
の電機子巻線に接続し、前記電機子巻線の一方の端子と
前記増幅器の反転入ノＪ端子に接続することからなるブ
ラシレスモータ。 ３、発明の詳細な説明 本発明はブラシレスモータに関し、一層詳細には回転す
る界磁磁極に対設される複数個の電機子巻線の夫々の枠
内空洞部内部にホール素子の如き磁束検知手段を設け、
この検知手段が検出する磁束に係る電気的信号を他段の
電機子巻線に導入し、これを繰り返し行うことにより磁
束に見合ったトルクを発生させるように構成したブラシ
レスモータに関する。 通常の直流モータが有するブラシと整流子の機能を回転
子磁極位置検出器とトランジスタインバータに置換し、
回転子の位置に対応させて前記トランジスタインバータ
を付勢乃至減勢することにより固定子巻線に電流を通流
し、これにより回転子磁極との間にトルクを発生せしめ
て回転子の回転を図るトランジスタブラシレス直流モー
タが広汎に普及している。この場合、回転子位置検出器
として近接スイッチ、光電変換素子および回転トランス
を利用する方法があるが、一方において、ホール素子等
の磁気感応素子を利用する場合もある。このようにホー
ル素子を回転子磁極位置検出に用いるブラシレスモータ
は比較的に小型であるために全体をコンパクトに纏める
各種装置に好適に採用されている。 この種のホールモータの概略構成を第１図に示す。すな
わち、永久磁石からなる回転子２の周囲に二組の固定子
（電機子）巻線４ａ、４ｂと４０．４ｄとを配置し、前
記固定子巻線４ａ、４ｃに近接して４つの端子を有する
ホール素子６ａ、６ｃを配設している。以上のように二
相構造からなる直流モータ８の前記固定子巻線４ａ、４
ｂと４０．４ｄとに図示しないトランジスタチョッパに
より付勢されたトランジスタの出力電流が通流すると回
転子２が回転し、ポール素子６ａ、６ｃは前記トランジ
スタの出力電流と回転子２の磁界の方向からこれに対応
する電圧を発生し、この電圧が回転子２の回転方向の検
出に役立つ。 とごろで、前記のように二相のホールモータが高速度で
回転する場合には回転子自体に相当の慣性力が発生ずる
ために出力されるトルクも円滑となるが、一方、このよ
・うな比較均相の少ないホールモータを低速で回転した
場合には前記と異なり慣性力が些程に得られないために
出力トルクにむらが起こり、従って、制御が複雑になる
欠点を露呈する。 このような不都合にｐ４，７ｊ、本出願人は低速での回
転に適し、しかも起動トルクが増大すると共に正確な回
転制御に通ずるブラシレスモータを完成し、発明「電機
子巻線を７個以上有するブラシレスモータ」として既に
日本特許出願を行った（特開間第５８−１２５６６号）
。 （なお、この日本国特許出願に基づき、優先権主張
を伴って出願された米国特許出願は米国特許第４４８４
１１５号として特許が成立している。）また、本出願人
は１］４田実用新案登録願第５７−１８６２２０号とし
てディスク型ブラソレスモークを出願している（実開間
第５９−９０２７１号）。このディスク型プランレスモ
ークはコンパクト化を一層促進出来、しかも電流損失を
最小限に抑えてモータの効率を一層図ることが可能とな
るうそこで、この種のモータは特に低速での駆動に適し
且つ制御が容易であるために出願人が開発した蓄積性螢
光体シートを利用した放射線画像情報記録読取装置等に
おいて好適に用いられる。ずなわら、特開間第５５−１
２４２９号、特開間第５６−１１３９５号等に開示され
るように放射線（Ｘ線、α線、β線、Ｔ線、電子線、紫
外線等）を照射するとその放射線エネルギの一部を蓄積
し、後に可視光等の励起光を照射することにより蓄積さ
れたエネルギに応じた輝尽発光光を発する蓄積性螢光体
にあっては、前記励起光、例えば、レーザを照射してそ
の蓄積された放射線画像情報を読み取る際、相当な低速
度でシート状の蓄積性螢光体を送出しなければならない
が、この場合、前記ブラシレスモータが好；７３ ｃ：
二採用されることになる。 然しなから、多相化されたこの種のブラシレスモータは
界磁磁極に対し固定子側の電機子を相当の数増加さゼ、
この電機子に近接してホール素子を設りたものであり、
回転子の回転が低速で湧らかであったとしてもトルクと
の関係では必ずしも高能率の制御が行われているわけで
はない。すなわち、磁束に見合うトルクで回転子が回転
するという考慮がされているねりではない。 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、超低速且つ高精度でしかも高トルクを出力する
ことが可能なブラシレスモータを提供することを目的と
する。 前記の目的を達成するために、本発明は複数個の電機子
巻線を固定子側に配設し、前記電機子巻線に対し相対的
に回転する界ＶＡ磁極を含む回転子を回転軸から延在す
るロータに取着したブラシレスモータにおいて、前記電
機子巻線によって画成される空間内部に回転子位置検出
器を設け、前記回転子位置検出器の出力側を地膜の電機
子巻線の入力側に接続し、回転子位置検出器が検出する
界磁磁極磁束に係る信号に応して前記地膜の電機子巻線
に流れる電流を連続的に変化させるよう構成することを
特徴とする。 次に、本発明に係るブラシレスモータについて好適な実
施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。 先ず、本実施態様のブラシレスモータの機械的構成につ
いて概略的に説明する。 第２図において、参照符号１０は軸方向偏平型のブラシ
レスモータを示し、このブラシレスモータ１０はアルミ
ニウムをプレス加工により整形した偏平カップ状の筺体
１２と、前記筺体１２の下面に圧入固定される円板状の
軟鋼板からなる蓋部材１４とから構成されるブラシレス
モータ本体１６を含む。筐体１２並びに蓋部材１４の略
中心部には軸受１８ａ、１８ｂが固定され、前記軸受１
８ａ、１８ｂにより回転軸２０が回転自在に軸支される
。 回転軸２０には軟鋼板等により形成された円板状のロー
タ２２が軸支され、前記ロータ２２の一方の面には後述
するようにＮ−３に平面的に磁化された１６磁極からな
る円環状の界磁磁極Ｐ、乃至Ｐ１６が固設される（第３
図Ａ参照）。一方、蓋部材１４の内側には前記界磁磁極
Ｐ１乃至Ｐ１６と相対的に回動するための電機子巻線Ｃ
Ｉ乃至Ｃ１゜が互いに対向するように配設され（第２図
並びに第３図Ｂ参照）、夫々の前記電機予巻ｆｉｃｌ乃
至（／Ｉ＋を構成する巻線枠内空間部に位置検出素子が
固設される。実質的には前記位置検出素子は４端子を有
するホール素子からなり、本実施態様では蓋部＋Ｊ’１
４の一方側に互いに連続して１１個の電機子巻線Ｃ１乃
至ＣＩ＋が装着されることから計１１個のホール素子旧
乃至Ｈ＋ ＋が固設されることになる。 前記のように位置検出素子、すなわち、ホール素子１−
１ 、乃至１−（、、を配設すると、これらのホール素
子１］１乃至Ｈ，、は対応する界磁磁極Ｐｌ乃至Ｐ１７
．のＮ極、Ｓ極の極性と磁束密度を検知し、ホール素子
個有の効果としていずれかの方向の電流をとれだりの量
、地膜の電機子巻線に流すかを決定する。従って、発生
ずるトルクとの関係において鑑みれば、前記ホール素子
Ｉ＋。 乃至１］１１が磁束を検出してそれに対応する電圧を発
？１″させ、これを地膜の電機子巻線の増幅回路に印加
し、これを順次繰り返すことにより検出した磁束に見合
ったトルクでモータのロータを回転することが可能とな
る。 本実施態様では前記ホール素子１］１乃至Ｈｚを夫々の
電機子巻線の略中央部であって、その出力を入力する電
機子巻線の電流の位相と合致した位相の磁束を検出出来
る位置に配置している。実際上、前記のように本実施態
様装置は界磁磁極として１６極を有する。すなわぢ、電
気角は全体として２８８０°となり、これは、夫々の界
磁磁極が各ユニット毎に機械角として２２．５°の開角
を有することを意味する（第６図参照）。 次に、電機子巻線に着目する時、前記の通り、この電機
子巻線はＣ１乃至ＣＩ＋に至る合計１１１平面放射状に
配設されている。そこで、この電機子巻線Ｃ１乃至ＣＩ
＋と電気角、機械角との相関関係を考察すれば、次のよ
うになる。すなわら、電気角は電機子巻線毎に、 ２８８０°／１１＝ ２６１．旧）３１８゜となる。一
方、機械角は、 ３６０°／ ］ ］ ＝ ３２．７２７２７゜すなわち
、互いに隣接する電機子巻線は電気角にして２６１．８
］８１８°、また、機械角にして３２）７２７２７°ず
れているごとになる。 ところで、発明者の知見によれば、機械角と電気角とが
正対している時、ホール素子は最大磁束を検出し、それ
に対応する電流を生起する。 従って、この電流を位相ずれの可及的に少ないところに
位置している電機子巻線に導入すれば、極めて大きなト
ルクを得て界磁磁極を回転することが可能となる。例え
ば、第５図に示すように、への位置で最大磁束を受けて
いるコイルに、位相的に同相の位置にあるＢで最大磁束
を受けているホール素子の出力を増幅して、電力増幅回
路を通し電流を流す。すなわぢ、磁束に見合った電流を
コイルに通電する方法によってモータを駆動している。 これをさらに詳しく説明すれば、第６回に示すように、
界磁磁極Ｐ１と電機子巻線Ｃ４とが互いに正対している
時、ホール素子Ｈｔは、磁束ＦＸを示す波形図からも容
易に諒解されるように、最大磁束を検出することが可能
である。 そこで、この最大磁束の検出によって得られる最大の電
流をこのホール素子Ｈ，から隣接する最大磁束を受けて
いる電機子巻線Ｃ７に導入すれば、前記磁束Ｆｘの波形
図に示すように、界磁磁極Ｐ２とＰ３との間に対峙する
この電機子巻線Ｃ１に磁束と電流との間で位相ずれがな
いために、最大トルクで界磁磁極を回転することが可能
となる。 然しなから、実質的には、前記電機子巻線Ｃ１は、界磁
磁極Ｐ、と電機子巻線Ｃ４とを正対させた位置にある時
、電機子巻線ＣＩ乃至ＣＩ １を界磁磁極に均等な開度
を以て対峙させる必要上、位相的にみて位置ずれを生ぜ
ざるを得ない。すなわち、そのずれは最大あったとして
も電気角Ｇこして３６０°の範囲内にあり、従って、機
械角で４；ｌ： ４５°の範囲内に留まる。 今、仮に電機子巻線Ｃ４が界磁磁極Ｐ１と正対した位置
にあるとした時、その他の電機子巻線は電気角にして順
に ３６０°／１１＃３２．７２°ずつずれ、また、機械角
にして４．０９°ずつずれた位置にある。このように夫
々の電機子巻線は界磁磁極に対してずれていくため、最
終的に電機子巻線ＣＩ Ｉは界磁磁極Ｐ１に対して電気
角で３２７．２°ずれることになる。 結局、この位置ずれを吸収する電機子巻線空間内にホー
ル素子を固設すれば、このホール素子は最大磁束の検出
を果たす。例えば、電機子巻線Ｃ４と界磁磁極Ｐ、とを
正対させた時、電流と磁束との位相差が最も少ない電機
子巻線Ｃ５でも機（成用では１２．２７°、電気角で９
８．１．８°であり、正対位置からは機械角で ＋２．２７° １１．２５’−１，０２°、電気角で
、９８．１８’ ９０’−Ｅｌ、１８°の偏差が顕れ
る（第７図参照）。 そこで、この偏差を吸収する位置にホール素子を夫々位
置決めすればよい。すなわち、第５図並びに第６図に示
すように、回転方向ＣＷに対して電機子Ｓ線の中心から
約１°ずらせて夫々のホール素子を当該空間内に位置さ
せれば最大磁束の検出に役立つ。 このホール素子の位置決め場所の偏位量θ。 を一般式で求めると次のようになる。 Ｐ／２ ７２０゜ 一−−−ａ−１８０” Ｋ ρ 一］ｉ３０°（４ａ−（？Ｋ）／Ｐ（！但し、ｐ−コイ
ルの相数−２ｍ−１−１（ｍは１．２）１）−磁極の数
−２ｎ （ｎは１，２）の：駆動するホール素子が入
っているコイルのＮｏ、と駆動されるコイルＮｏ、との
差の数 （０，１，２，３−＝１！ −１）Ｋ＝ｌｏｒ
３ なお、駆動するポール素子が入って いるコイルと駆動されるコイルとの 位相差は常に９０°または２７０゛ずれていることが必
要である。従って、 Ｋは実質的に１または３になる。 そこで、本実施態様の如く磁極数が１６でコイルの相数
を１１とする時、θ°は次のように算出される。 Ｉ）３０′ （４Ｘ（４−１）−１１Ｘ１１１６ Ｘ
ＩＩ この場合、位相ずれが９０°であるとしてに＝１に選択
している。 なお、Ｋ＝３に選択した時、すなわち、位相ずれを２７
０°にした時 次に、磁極数が１６でコイルの相数を９とする時、θ°
は次のように算出される。 Ｋ＝１の時 １６Ｘ９ １４４ に＝３の時 ＋６ Ｘ ９ １４４ この磁極帥１６、：Ｉイル相数９の場合、界磁磁極の回
転方向に（ｌＬっで、−１，２５’あるいは川、２５゛
電ａ７−巻線の中心位置からホール素子の位置各ずら・
ｌばよい。 本実施態杯装置ではポール素子はこのように位置づ゛れ
を吸収する位置に配設されている。 次に、前記ポール素子！−＋ 、乃至１−１ 、 、と
接続する制御回路に一ついて説明する。なお、説明の便
宜子、ホール素子Ｈ、の出力制御回路について説明し、
ポール素子１（、乃至Ｈ７およびホール素子Ｉ＋、乃至
１−１□の説明は省略する。 そこで、ポール素子Ｈ４の出力側は抵抗Ｒ１を介して第
１段目の演算増幅器４０と第２段目の演算増幅器４２と
からなる増幅器４４に接続すると共に前記増幅器４４の
出力側はブツシュプル増幅器４６に接続しておく。この
場合、前記プッシュプル増幅器４６の出力側は電機子巻
線Ｃ４の一方の端子と接続し、電機子巻線Ｃ４の他方の
端子には可変抵抗からなる帰還抵抗４８に接続する。 帰還抵抗４Ｈの一方の端子は演算増幅器４２の反転入力
端子に接続する。 この結線を順次行い、全てのホール素子Ｈ１乃至１（＋
＋と電機子巻線ＣＩ乃至Ｃ１１とを接続する。 本実施態様のブラシレスモータは、基本的には以上のよ
うに構成されるものであり、次にその作用並びに効果に
ついて説明する。 通常状態において図示しないスイッチを投入してブラシ
レスモータＩＯの電機子巻線ＣＩ乃至Ｃ１に電機子電流
が流れると、界磁磁極Ｐ、乃至Ｐ１６の磁束が前記電流
と鎖交するため引張力が生し前記界磁磁・極を固定した
ロータ２２が回転軸２０を中心にして回転動作を開始す
る。この時、各々の電機子巻線Ｃに取り付けられたポー
ル素子Ｈば、それに対峙している界磁磁極Ｐ、乃至Ｐ１
６の各々の磁束に見合う電圧を生し、これを反転増幅回
路を構成する増幅器４０に出力する。 前記増幅器４０の出力信号は増幅器４２を経て増幅され
、次いでプッシュプル増幅器４Ｇに導入され、プッシュ
プル増幅器４６を構成するトランジスタＴｒ、、Ｔｒ、
が導通する。この結果、例えば、電機子巻線Ｃ６にはそ
の前段におけるホール素子Ｈ４により検出された磁束に
比例する電圧が増幅されて導入される。すなわち、ホー
ル素子Ｈ４により検出された磁束に係るトルクが得られ
ることになる。他の電機子巻線とホール素子についても
、順次、これを行うことによりブラシレスモータ１０は
検出された磁束に見合ったトルクの総和のトルクで回転
を続けることになる。その際、帰還抵抗４８はこれを調
整することによりプッシュプル増幅器４６のゲインの調
整に役立つ。 本発明によれば、以上のように回転子を構成する界ｖ１
俳極の磁束を位置検出素子により検出し、これを他段の
電機子巻線の電機子電流として流すように構成したもの
で界６ル磁束に見合うトルクが得られる。このために本
発明に係るプランレスモーフは低速での駆動に際しても
慣性力に依存することなく円滑な運転が行われる効果を
奏する。 従って、例えば、前記蓄積性螢光体からなるシート上の
放射線画像情報の読み取りの際極めて低速で駆動しても
正確な情幸ドを読み取ることが可能となる。 以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改良並びに設計
の変更が可能なことは勿論である。 ４、図面の簡単な説明 第１図は従来技術に係るブラシレスモータの概略説明図
、第２図は本発明に係るブラシレスモータの縦断面図、
第３図Ａ、Ｂは夫々界磁磁極と電機子巻線の分離した状
態の平面図、第４図は界磁磁極と電機子巻線の分離した
状態の斜視図、第５図は電機子巻線とホール素子と磁極
と磁束との関係を示す説明図、第６図は本発明に係るブ
ラシレスモータの界磁磁極と電機子巻線とホール素子の
相対的位置関係を示す説明図、第７図は−・の界磁磁極
に対して正対する電機子巻線がある時、他の電機子巻線
が正対位置からどの程度ずれているかを示す全ての電機
子巻線の相対的位置の説明図、第８図はホール素子の出
力を増幅する電気回路図である。 ２・・・回転子 ４３〜４ｄ・・固定子（電機子）巻線 ８・・直流モータ １ｏ・・・ブラシレスモータ
１２・・・筺体 １４・・・蓋部材１６・
・・ブラシレスモータ本体 １８Ｘｌ、＋８ｂ・・・軸受 ２０・・・回転軸２
２・・・ｒｌ−り Ｐｌへ・Ｐ１６・・・界
磁磁極Ｃ１へ０１１・・・電機子巻線１（、〜■］、１
・・・ホール素子４０．４２．４４・・・増幅器 ４Ｇ １ノア１１．プル増幅器 イシ（・す帝ｙ１１（抗
、第２図は本発明に係るブラシレスモータの縦断面図、
第３図は−・の界磁磁極に対する全ての電板子の相対的
位置を示す説明図、第４図は本発明に係るブラシレスモ
ータの界磁磁極と電機子とホール素子の相対的位置関係
を示す説明図、第５図はポール素子の出力を増幅する電
気回路図である。 ２・・回転子 ４ａ〜４ｄ・・固定子（電機子）巻線 ６３〜６ｃ・・ホール素子 ８・・直流モータ １０・・ブラシレスモータ１２・
・筺体 １４・・蓋部材１６・・ブラシレスモ
ータ本体 １８ａ、１８ｂ・・軸受 ２０・・回転軸２２・・ロー
タ ２４ａ〜２４ｐ・・界磁磁極 手続補正書 昭和６０年 ９月 ５日 １ 事件の表示 昭和５９年 特許願第１２１６
３４号２） 発明の名称 ブラシレスモータ３、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 神奈川県南足柄市中沼２１０番地氏
名 （５２０）冨士写真フィルム株式会社４
代理人 ５、補１１命令の＋４（；ｌ 自発６、補正の対象
（１）全文訂正明細書（２１刀り刷を右五何 ′ 串Ａ／ １、発明の名称 ブラシレスモータ ２）特許請求の範囲 （１）複数個の電機子巻線を固定子側に配設し、前記電
機子巻線に対し相対的に回転する界磁磁極を含む回転子
を回転軸から延在するローフに取着したブラシレスモー
タにおいて、前記電機子巻線によって画成される空間内
部に回転子位置検出器を設け、前記回転子位置検出器の
出力側を他段の電機子巻線の入力側に接続し、回転子位
置検出器が検出する界磁磁極磁束に係る信号に応じて前
記他段の電機子巻線に流れる電流を連続的に変化させる
よう構成することを特徴とするブラシレスモータ。 （２）特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータに
おいて、電機子巻線の空間内部に配設される回転子位置
検出器の出力側は次段の電機子巻線に’％４ｆ’１．子
電流として導入されることからなるブラシレスモータ。 （３）特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータに
おいて、回転位置検出器は複数の電機子８線とそれと異
なる数の界磁磁極のいずれか一対を正対させた時生ずる
他の電機子巻線と界磁磁極との位相の位置ずれを補正す
るよう電機子巻線空間内に位置決めされてなるブラシレ
スモータ。 （４）特許請求の範囲第３項記載のブラシレスモータに
おいて、回転位置検出器の電機子巻線の中心かくしの補
正位置は 式 ％式％（） ａニ一つの電機子巻線を正対させた 時そこから位置補正を要する回 転位置検出器が配設される電機 子巻線までの個数 に：１ｏｒ３ なお、Ｐとｐとは互いに素である によって決定されることからなるブラシレスモータ。 （５）特許請求の範囲第４項記載のブラシレスモータに
おいて、電機子巻線は１１であり、界磁磁極は１６であ
り、夫々の回転位置検出器は夫々の前記電機子巻線の中
心より約１°偏位して配設されてなるブラシレスモータ
。 （６）特許請求の範囲第１項乃至第５項記載のブラシレ
スモータにおいて、回転子位置検出器はホール素子から
なるブラシレスモータ。 （７）特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータに
おいて、回転位置検出器の出力側は増幅器を介して他段
の電機子巻線に接続し、前記電機子巻線の一方の端子と
前記増幅器の反転入ノＪ端子に接続することからなるブ
ラシレスモータ。 ３、発明の詳細な説明 本発明はブラシレスモータに関し、一層詳細には回転す
る界磁磁極に対設される複数個の電機子巻線の夫々の枠
内空洞部内部にホール素子の如き磁束検知手段を設け、
この検知手段が検出する磁束に係る電気的信号を他段の
電機子巻線に導入し、これを繰り返し行うことにより磁
束に見合ったトルクを発生させるように構成したブラシ
レスモータに関する。 通常の直流モータが有するブラシと整流子の機能を回転
子磁極位置検出器とトランジスタインバータに置換し、
回転子の位置に対応させて前記トランジスタインバータ
を付勢乃至減勢することにより固定子巻線に電流を通流
し、これにより回転子磁極との間にトルクを発生せしめ
て回転子の回転を図るトランジスタブラシレス直流モー
タが広汎に普及している。この場合、回転子位置検出器
として近接スイッチ、光電変換素子および回転トランス
を利用する方法があるが、一方において、ホール素子等
の磁気感応素子を利用する場合もある。このようにホー
ル素子を回転子磁極位置検出に用いるブラシレスモータ
は比較的に小型であるために全体をコンパクトに纏める
各種装置に好適に採用されている。 この種のホールモータの概略構成を第１図に示す。すな
わち、永久磁石からなる回転子２の周囲に二組の固定子
（電機子）巻線４ａ、４ｂと４０．４ｄとを配置し、前
記固定子巻線４ａ、４ｃに近接して４つの端子を有する
ホール素子６ａ、６ｃを配設している。以上のように二
相構造からなる直流モータ８の前記固定子巻線４ａ、４
ｂと４０．４ｄとに図示しないトランジスタチョッパに
より付勢されたトランジスタの出力電流が通流すると回
転子２が回転し、ポール素子６ａ、６ｃは前記トランジ
スタの出力電流と回転子２の磁界の方向からこれに対応
する電圧を発生し、この電圧が回転子２の回転方向の検
出に役立つ。 とごろで、前記のように二相のホールモータが高速度で
回転する場合には回転子自体に相当の慣性力が発生ずる
ために出力されるトルクも円滑となるが、一方、このよ
・うな比較均相の少ないホールモータを低速で回転した
場合には前記と異なり慣性力が些程に得られないために
出力トルクにむらが起こり、従って、制御が複雑になる
欠点を露呈する。 このような不都合にｐ４，７ｊ、本出願人は低速での回
転に適し、しかも起動トルクが増大すると共に正確な回
転制御に通ずるブラシレスモータを完成し、発明「電機
子巻線を７個以上有するブラシレスモータ」として既に
日本特許出願を行った（特開間第５８−１２５６６号）
。 （なお、この日本国特許出願に基づき、優先権主張
を伴って出願された米国特許出願は米国特許第４４８４
１１５号として特許が成立している。）また、本出願人
は１］４田実用新案登録願第５７−１８６２２０号とし
てディスク型ブラソレスモークを出願している（実開間
第５９−９０２７１号）。このディスク型プランレスモ
ークはコンパクト化を一層促進出来、しかも電流損失を
最小限に抑えてモータの効率を一層図ることが可能とな
るうそこで、この種のモータは特に低速での駆動に適し
且つ制御が容易であるために出願人が開発した蓄積性螢
光体シートを利用した放射線画像情報記録読取装置等に
おいて好適に用いられる。ずなわら、特開間第５５−１
２４２９号、特開間第５６−１１３９５号等に開示され
るように放射線（Ｘ線、α線、β線、Ｔ線、電子線、紫
外線等）を照射するとその放射線エネルギの一部を蓄積
し、後に可視光等の励起光を照射することにより蓄積さ
れたエネルギに応じた輝尽発光光を発する蓄積性螢光体
にあっては、前記励起光、例えば、レーザを照射してそ
の蓄積された放射線画像情報を読み取る際、相当な低速
度でシート状の蓄積性螢光体を送出しなければならない
が、この場合、前記ブラシレスモータが好；７３ ｃ：
二採用されることになる。 然しなから、多相化されたこの種のブラシレスモータは
界磁磁極に対し固定子側の電機子を相当の数増加さゼ、
この電機子に近接してホール素子を設りたものであり、
回転子の回転が低速で湧らかであったとしてもトルクと
の関係では必ずしも高能率の制御が行われているわけで
はない。すなわち、磁束に見合うトルクで回転子が回転
するという考慮がされているねりではない。 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、超低速且つ高精度でしかも高トルクを出力する
ことが可能なブラシレスモータを提供することを目的と
する。 前記の目的を達成するために、本発明は複数個の電機子
巻線を固定子側に配設し、前記電機子巻線に対し相対的
に回転する界ＶＡ磁極を含む回転子を回転軸から延在す
るロータに取着したブラシレスモータにおいて、前記電
機子巻線によって画成される空間内部に回転子位置検出
器を設け、前記回転子位置検出器の出力側を地膜の電機
子巻線の入力側に接続し、回転子位置検出器が検出する
界磁磁極磁束に係る信号に応して前記地膜の電機子巻線
に流れる電流を連続的に変化させるよう構成することを
特徴とする。 次に、本発明に係るブラシレスモータについて好適な実
施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。 先ず、本実施態様のブラシレスモータの機械的構成につ
いて概略的に説明する。 第２図において、参照符号１０は軸方向偏平型のブラシ
レスモータを示し、このブラシレスモータ１０はアルミ
ニウムをプレス加工により整形した偏平カップ状の筺体
１２と、前記筺体１２の下面に圧入固定される円板状の
軟鋼板からなる蓋部材１４とから構成されるブラシレス
モータ本体１６を含む。筐体１２並びに蓋部材１４の略
中心部には軸受１８ａ、１８ｂが固定され、前記軸受１
８ａ、１８ｂにより回転軸２０が回転自在に軸支される
。 回転軸２０には軟鋼板等により形成された円板状のロー
タ２２が軸支され、前記ロータ２２の一方の面には後述
するようにＮ−３に平面的に磁化された１６磁極からな
る円環状の界磁磁極Ｐ、乃至Ｐ１６が固設される（第３
図Ａ参照）。一方、蓋部材１４の内側には前記界磁磁極
Ｐ１乃至Ｐ１６と相対的に回動するための電機子巻線Ｃ
Ｉ乃至Ｃ１゜が互いに対向するように配設され（第２図
並びに第３図Ｂ参照）、夫々の前記電機予巻ｆｉｃｌ乃
至（／Ｉ＋を構成する巻線枠内空間部に位置検出素子が
固設される。実質的には前記位置検出素子は４端子を有
するホール素子からなり、本実施態様では蓋部＋Ｊ’１
４の一方側に互いに連続して１１個の電機子巻線Ｃ１乃
至ＣＩ＋が装着されることから計１１個のホール素子旧
乃至Ｈ＋ ＋が固設されることになる。 前記のように位置検出素子、すなわち、ホール素子１−
１ 、乃至１−（、、を配設すると、これらのホール素
子１］１乃至Ｈ，、は対応する界磁磁極Ｐｌ乃至Ｐ１７
．のＮ極、Ｓ極の極性と磁束密度を検知し、ホール素子
個有の効果としていずれかの方向の電流をとれだりの量
、地膜の電機子巻線に流すかを決定する。従って、発生
ずるトルクとの関係において鑑みれば、前記ホール素子
Ｉ＋。 乃至１］１１が磁束を検出してそれに対応する電圧を発
？１″させ、これを地膜の電機子巻線の増幅回路に印加
し、これを順次繰り返すことにより検出した磁束に見合
ったトルクでモータのロータを回転することが可能とな
る。 本実施態様では前記ホール素子１］１乃至Ｈｚを夫々の
電機子巻線の略中央部であって、その出力を入力する電
機子巻線の電流の位相と合致した位相の磁束を検出出来
る位置に配置している。実際上、前記のように本実施態
様装置は界磁磁極として１６極を有する。すなわぢ、電
気角は全体として２８８０°となり、これは、夫々の界
磁磁極が各ユニット毎に機械角として２２．５°の開角
を有することを意味する（第６図参照）。 次に、電機子巻線に着目する時、前記の通り、この電機
子巻線はＣ１乃至ＣＩ＋に至る合計１１１平面放射状に
配設されている。そこで、この電機子巻線Ｃ１乃至ＣＩ
＋と電気角、機械角との相関関係を考察すれば、次のよ
うになる。すなわら、電気角は電機子巻線毎に、 ２８８０°／１１＝ ２６１．旧）３１８゜となる。一
方、機械角は、 ３６０°／ ］ ］ ＝ ３２．７２７２７゜すなわち
、互いに隣接する電機子巻線は電気角にして２６１．８
］８１８°、また、機械角にして３２）７２７２７°ず
れているごとになる。 ところで、発明者の知見によれば、機械角と電気角とが
正対している時、ホール素子は最大磁束を検出し、それ
に対応する電流を生起する。 従って、この電流を位相ずれの可及的に少ないところに
位置している電機子巻線に導入すれば、極めて大きなト
ルクを得て界磁磁極を回転することが可能となる。例え
ば、第５図に示すように、への位置で最大磁束を受けて
いるコイルに、位相的に同相の位置にあるＢで最大磁束
を受けているホール素子の出力を増幅して、電力増幅回
路を通し電流を流す。すなわぢ、磁束に見合った電流を
コイルに通電する方法によってモータを駆動している。 これをさらに詳しく説明すれば、第６回に示すように、
界磁磁極Ｐ１と電機子巻線Ｃ４とが互いに正対している
時、ホール素子Ｈｔは、磁束ＦＸを示す波形図からも容
易に諒解されるように、最大磁束を検出することが可能
である。 そこで、この最大磁束の検出によって得られる最大の電
流をこのホール素子Ｈ，から隣接する最大磁束を受けて
いる電機子巻線Ｃ７に導入すれば、前記磁束Ｆｘの波形
図に示すように、界磁磁極Ｐ２とＰ３との間に対峙する
この電機子巻線Ｃ１に磁束と電流との間で位相ずれがな
いために、最大トルクで界磁磁極を回転することが可能
となる。 然しなから、実質的には、前記電機子巻線Ｃ１は、界磁
磁極Ｐ、と電機子巻線Ｃ４とを正対させた位置にある時
、電機子巻線ＣＩ乃至ＣＩ １を界磁磁極に均等な開度
を以て対峙させる必要上、位相的にみて位置ずれを生ぜ
ざるを得ない。すなわち、そのずれは最大あったとして
も電気角Ｇこして３６０°の範囲内にあり、従って、機
械角で４；ｌ： ４５°の範囲内に留まる。 今、仮に電機子巻線Ｃ４が界磁磁極Ｐ１と正対した位置
にあるとした時、その他の電機子巻線は電気角にして順
に ３６０°／１１＃３２．７２°ずつずれ、また、機械角
にして４．０９°ずつずれた位置にある。このように夫
々の電機子巻線は界磁磁極に対してずれていくため、最
終的に電機子巻線ＣＩ Ｉは界磁磁極Ｐ１に対して電気
角で３２７．２°ずれることになる。 結局、この位置ずれを吸収する電機子巻線空間内にホー
ル素子を固設すれば、このホール素子は最大磁束の検出
を果たす。例えば、電機子巻線Ｃ４と界磁磁極Ｐ、とを
正対させた時、電流と磁束との位相差が最も少ない電機
子巻線Ｃ５でも機（成用では１２．２７°、電気角で９
８．１．８°であり、正対位置からは機械角で ＋２．２７° １１．２５’−１，０２°、電気角で
、９８．１８’ ９０’−Ｅｌ、１８°の偏差が顕れ
る（第７図参照）。 そこで、この偏差を吸収する位置にホール素子を夫々位
置決めすればよい。すなわち、第５図並びに第６図に示
すように、回転方向ＣＷに対して電機子Ｓ線の中心から
約１°ずらせて夫々のホール素子を当該空間内に位置さ
せれば最大磁束の検出に役立つ。 このホール素子の位置決め場所の偏位量θ。 を一般式で求めると次のようになる。 Ｐ／２ ７２０゜ 一−−−ａ−１８０” Ｋ ρ 一］ｉ３０°（４ａ−（？Ｋ）／Ｐ（！但し、ｐ−コイ
ルの相数−２ｍ−１−１（ｍは１．２）１）−磁極の数
−２ｎ （ｎは１，２）の：駆動するホール素子が入
っているコイルのＮｏ、と駆動されるコイルＮｏ、との
差の数 （０，１，２，３−＝１！ −１）Ｋ＝ｌｏｒ
３ なお、駆動するポール素子が入って いるコイルと駆動されるコイルとの 位相差は常に９０°または２７０゛ずれていることが必
要である。従って、 Ｋは実質的に１または３になる。 そこで、本実施態様の如く磁極数が１６でコイルの相数
を１１とする時、θ°は次のように算出される。 Ｉ）３０′ （４Ｘ（４−１）−１１Ｘ１１１６ Ｘ
ＩＩ この場合、位相ずれが９０°であるとしてに＝１に選択
している。 なお、Ｋ＝３に選択した時、すなわち、位相ずれを２７
０°にした時 次に、磁極数が１６でコイルの相数を９とする時、θ°
は次のように算出される。 Ｋ＝１の時 １６Ｘ９ １４４ に＝３の時 ＋６ Ｘ ９ １４４ この磁極帥１６、：Ｉイル相数９の場合、界磁磁極の回
転方向に（ｌＬっで、−１，２５’あるいは川、２５゛
電ａ７−巻線の中心位置からホール素子の位置各ずら・
ｌばよい。 本実施態杯装置ではポール素子はこのように位置づ゛れ
を吸収する位置に配設されている。 次に、前記ポール素子！−＋ 、乃至１−１ 、 、と
接続する制御回路に一ついて説明する。なお、説明の便
宜子、ホール素子Ｈ、の出力制御回路について説明し、
ポール素子１（、乃至Ｈ７およびホール素子Ｉ＋、乃至
１−１□の説明は省略する。 そこで、ポール素子Ｈ４の出力側は抵抗Ｒ１を介して第
１段目の演算増幅器４０と第２段目の演算増幅器４２と
からなる増幅器４４に接続すると共に前記増幅器４４の
出力側はブツシュプル増幅器４６に接続しておく。この
場合、前記プッシュプル増幅器４６の出力側は電機子巻
線Ｃ４の一方の端子と接続し、電機子巻線Ｃ４の他方の
端子には可変抵抗からなる帰還抵抗４８に接続する。 帰還抵抗４Ｈの一方の端子は演算増幅器４２の反転入力
端子に接続する。 この結線を順次行い、全てのホール素子Ｈ１乃至１（＋
＋と電機子巻線ＣＩ乃至Ｃ１１とを接続する。 本実施態様のブラシレスモータは、基本的には以上のよ
うに構成されるものであり、次にその作用並びに効果に
ついて説明する。 通常状態において図示しないスイッチを投入してブラシ
レスモータＩＯの電機子巻線ＣＩ乃至Ｃ１に電機子電流
が流れると、界磁磁極Ｐ、乃至Ｐ１６の磁束が前記電流
と鎖交するため引張力が生し前記界磁磁・極を固定した
ロータ２２が回転軸２０を中心にして回転動作を開始す
る。この時、各々の電機子巻線Ｃに取り付けられたポー
ル素子Ｈば、それに対峙している界磁磁極Ｐ、乃至Ｐ１
６の各々の磁束に見合う電圧を生し、これを反転増幅回
路を構成する増幅器４０に出力する。 前記増幅器４０の出力信号は増幅器４２を経て増幅され
、次いでプッシュプル増幅器４Ｇに導入され、プッシュ
プル増幅器４６を構成するトランジスタＴｒ、、Ｔｒ、
が導通する。この結果、例えば、電機子巻線Ｃ６にはそ
の前段におけるホール素子Ｈ４により検出された磁束に
比例する電圧が増幅されて導入される。すなわち、ホー
ル素子Ｈ４により検出された磁束に係るトルクが得られ
ることになる。他の電機子巻線とホール素子についても
、順次、これを行うことによりブラシレスモータ１０は
検出された磁束に見合ったトルクの総和のトルクで回転
を続けることになる。その際、帰還抵抗４８はこれを調
整することによりプッシュプル増幅器４６のゲインの調
整に役立つ。 本発明によれば、以上のように回転子を構成する界ｖ１
俳極の磁束を位置検出素子により検出し、これを他段の
電機子巻線の電機子電流として流すように構成したもの
で界６ル磁束に見合うトルクが得られる。このために本
発明に係るプランレスモーフは低速での駆動に際しても
慣性力に依存することなく円滑な運転が行われる効果を
奏する。 従って、例えば、前記蓄積性螢光体からなるシート上の
放射線画像情報の読み取りの際極めて低速で駆動しても
正確な情幸ドを読み取ることが可能となる。 以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改良並びに設計
の変更が可能なことは勿論である。 ４、図面の簡単な説明 第１図は従来技術に係るブラシレスモータの概略説明図
、第２図は本発明に係るブラシレスモータの縦断面図、
第３図Ａ、Ｂは夫々界磁磁極と電機子巻線の分離した状
態の平面図、第４図は界磁磁極と電機子巻線の分離した
状態の斜視図、第５図は電機子巻線とホール素子と磁極
と磁束との関係を示す説明図、第６図は本発明に係るブ
ラシレスモータの界磁磁極と電機子巻線とホール素子の
相対的位置関係を示す説明図、第７図は−・の界磁磁極
に対して正対する電機子巻線がある時、他の電機子巻線
が正対位置からどの程度ずれているかを示す全ての電機
子巻線の相対的位置の説明図、第８図はホール素子の出
力を増幅する電気回路図である。 ２・・・回転子 ４３〜４ｄ・・固定子（電機子）巻線 ８・・直流モータ １ｏ・・・ブラシレスモータ
１２・・・筺体 １４・・・蓋部材１６・
・・ブラシレスモータ本体 １８Ｘｌ、＋８ｂ・・・軸受 ２０・・・回転軸２
２・・・ｒｌ−り Ｐｌへ・Ｐ１６・・・界
磁磁極Ｃ１へ０１１・・・電機子巻線１（、〜■］、１
・・・ホール素子４０．４２．４４・・・増幅器 ４Ｇ １ノア１１．プル増幅器 イシ（・す帝ｙ１１（抗
Claims (3)
- （１）複数個の電機子巻線を固定子側に配設し、前記電
機子巻線に対し相対的に回転する界磁磁極を含む回転子
を回転軸から延在するロータに取着したブラシレスモー
タにおいて、前記電機子巻線の夫々の枠内空洞部内部に
回転子位置検出器を設け、前記回転子位置検出器の出力
側を他段の電機子巻線の入力側に接続し、回転子位置検
出器が検出する界磁磁極磁束に係る信号に応じて前記他
段の電機子巻線に流れる電流を連続的に変化させるよう
構成することを特徴とするブラシレスモータ。 - （２）特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータに
おいて、回転子位置検出器はホール素子からなるブラシ
レスモータ。 - （３）特許請求の範囲第２項記載のブラシレスモータに
おいて、ホール素子の出力側は増幅器を介して他段の電
機子巻線に接続し、前記電機子巻線の一方の端子と前記
増幅器の反転入力端子に接続することからなるブラシレ
スモータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59121634A JPS611250A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | ブラシレスモ−タ |
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| US06/744,440 US4723100A (en) | 1984-06-13 | 1985-06-13 | Brushless motor with a rotor pole position detector associated with each armature winding and electrically connected to another armature winding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59121634A JPS611250A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | ブラシレスモ−タ |
Publications (1)
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|---|---|
| JPS611250A true JPS611250A (ja) | 1986-01-07 |
Family
ID=14816118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59121634A Pending JPS611250A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | ブラシレスモ−タ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0164742B1 (ja) |
| JP (1) | JPS611250A (ja) |
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- 1985-06-12 EP EP85107246A patent/EP0164742B1/en not_active Expired
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Also Published As
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