JPS61231853A - Winding method for commutatorless dc motor coil and commutatorless dc motor - Google Patents

Winding method for commutatorless dc motor coil and commutatorless dc motor

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JPS61231853A
JPS61231853A JP7274485A JP7274485A JPS61231853A JP S61231853 A JPS61231853 A JP S61231853A JP 7274485 A JP7274485 A JP 7274485A JP 7274485 A JP7274485 A JP 7274485A JP S61231853 A JPS61231853 A JP S61231853A
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JP
Japan
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excitation
poles
type
coils
pole
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Pending
Application number
JP7274485A
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Japanese (ja)
Inventor
Sotaro Kobayashi
小林 宗太郎
Fumiaki Ano
阿野 文昭
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Igarashi Electric Works Ltd
Original Assignee
Igarashi Electric Works Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

Abstract

PURPOSE:To eliminate the extreme decrease of a starting torque even near the switching point of an exciting current by forming a plurality of exciters at a yoke member of a stator, and magnetically coupling the coils of the exciters in a chain form. CONSTITUTION:Adjacent poles in which even number (m) of permanent magnets M1-Mm are disposed adjacently are inverted and arranged circularly in a rotor 1. the yoke member 3 of a stator 2 has (n) pieces of poles P1-Pn divided by 2m=n pieces of slots S1-Sn. Two exciters A, C and B, D of the first and second types are formed in the slots S1-Sn, and (m) pieces of coils are wired in series per one of the exciters A-D. The exciters A or B and C or D in which the coils are wound in a relation that he slots are displaced by one are magnetically coupled in a chain state in such a manner that each coil has at least one pole.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の用分野) 本発明は、無整流子直流モータにおける新規な巻線方法
と、それによって得られる無整流子直流モータに関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Field) The present invention relates to a novel winding method for a commutatorless DC motor and a commutatorless DC motor obtained thereby.

(従来の技術とその問題点) 従来の無整流子直流モータは、回転子たる永久磁石の磁
極反転を検出する磁気検出手段1例えばホール素子等の
分解能、並びに、永久磁石の反転磁界の部分に尖鋭な変
化が得られない等により、ロータの回転の方向付けに死
点を生じ、しかも、この死点付近では、起動トルクが極
端に低下する欠点がある。
(Prior art and its problems) Conventional non-commutated DC motors have problems with the resolution of the magnetic detection means 1, such as a Hall element, which detects the reversal of the magnetic poles of the permanent magnets, which are the rotor, and the reversal magnetic field of the permanent magnets. Due to the inability to obtain a sharp change, a dead center occurs in the direction of rotation of the rotor, and furthermore, there is a drawback that the starting torque decreases extremely near this dead center.

この死点を除去するために、従来は、死点上でロータが
停止しないように、通称コツキングと称される手段、例
えば機械的に安定したロータの停止点、もしくは、静止
磁界によるロータの安定した停止点等が設けるようにさ
れ、このようなロータの停止位置に安定点が設けられた
モータは、回転時に振動並びに騒音を生じる欠点がある
In order to eliminate this dead center, conventional methods have been used to prevent the rotor from stopping at the dead center, such as by establishing a mechanically stable stopping point for the rotor, or stabilizing the rotor using a static magnetic field. A motor with a stable point provided at the stop position of the rotor has the disadvantage of generating vibration and noise during rotation.

また、上記コツキング手段を用いずに死点を除去するた
めに、ロータの磁界を検出するホール素子を少なくとも
3個以上用いて、確実に回転方向を検出し、起動時のロ
ータの回転方向付けをすることも行なわれているが、こ
の場合は、制御回路が複雑になって、高価になるという
欠点がある。
In addition, in order to eliminate the dead center without using the above-mentioned locking means, at least three Hall elements that detect the magnetic field of the rotor are used to reliably detect the rotational direction and determine the rotational direction of the rotor at the time of startup. However, this method has the disadvantage that the control circuit becomes complicated and expensive.

(発明の目的) 本発明は、回転子の回転方向付けに、ホール素子の分解
能、並びに1反転磁界変化の暖急にかかわりなく、全く
死点を生じないようにするとともに、励磁電流の切り換
え点付近においても、起動トルクの極端な低下をなくし
た固定子の巻線方法と、その巻線方法によって得られる
無整流子直流モータを提供することにある。
(Purpose of the Invention) The present invention aims to prevent dead points from occurring at all in the rotational direction of the rotor, regardless of the resolution of the Hall element and the speed and speed of one reversal change in the magnetic field, and at the same time, the switching point of the excitation current is It is an object of the present invention to provide a stator winding method that eliminates an extreme drop in starting torque even in the vicinity, and a commutatorless DC motor obtained by the winding method.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、回転子における永久磁極数の少なくとも2倍
のポール数を持つ固定子のヨーク部材に、隣接する複数
のポールに共通巻回された複数のコイルが直列接続され
てなる励磁回路を、複数回路形成するとともに、該複数
の励磁回路における少なくとも1対の励磁回路の各コイ
ルを、互いに他方の励磁回路に係る少なくとも一つ以上
のポールを共有して連鎖状に磁気結合してなる無整流子
直流モータコイルの巻線方法に関する。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a yoke member of a stator having at least twice the number of permanent magnetic poles in the rotor, and a plurality of coils commonly wound around a plurality of adjacent poles. are connected in series to form a plurality of excitation circuits, and each coil of at least one pair of excitation circuits in the plurality of excitation circuits shares at least one or more poles related to the other excitation circuit. This invention relates to a method of winding a commutatorless DC motor coil that is magnetically coupled in a chain.

また本発明は、回転子に極性反転して円形に循環配列さ
れた複数個の永久磁石と、該永久磁石の極数の少なくと
も2倍のポール数を持つ固定子のヨーク部材と、該ヨー
ク部材の複数のポールに共通巻回された複数のコイルを
互いに直列接続してなる第1種の励磁回路と、その第1
種の励磁回路のコイルが共通に巻回された複数のポール
の少なくとも一つの以上のポールを共有して、当該第1
種の励磁回路と連鎖状に磁気結合し、かつ前記ヨーク部
材の隣接する複数のポールに共通巻回された複数のコイ
ルを互いに直列接続してなる第2種の励磁回路と、前記
第1種並びに第2種の励磁回路のいずれかに、励磁電流
を流す時期を制御し、かつ、一方が永久磁界の極性反転
部に位置するとき、他方が永久磁界のほぼ中央部に位置
するように、前記固定子の適所に設けられた1対の磁界
検出手段とを備えてなる無整流子直流モータにも関する
The present invention also provides a stator yoke member including a plurality of permanent magnets circularly arranged in a rotor with reversed polarity, a stator yoke member having at least twice the number of poles of the permanent magnets, and the yoke member. A first type excitation circuit is formed by connecting in series a plurality of coils commonly wound around a plurality of poles;
The coil of the excitation circuit of the species shares at least one or more of the plurality of commonly wound poles, and the first
a second type of excitation circuit formed by connecting in series a plurality of coils that are magnetically coupled to the first type of excitation circuit in a chain and commonly wound around a plurality of adjacent poles of the yoke member; and controlling the timing at which the excitation current is applied to either of the second type excitation circuits, so that when one is located at the polarity reversal portion of the permanent magnetic field, the other is located approximately at the center of the permanent magnetic field. The present invention also relates to a commutatorless DC motor comprising a pair of magnetic field detection means provided at appropriate positions on the stator.

(実施例) 第1図は、本発明に係る固定子の巻線状態を模式的しこ
示す展開図で、第2図は、第1図の具体的巻線状態を示
すモータ軸線方向から見た正面図である。
(Example) Fig. 1 is a developed view schematically showing the winding state of the stator according to the present invention, and Fig. 2 is a developed view showing the specific winding state of Fig. 1 as viewed from the motor axis direction. FIG.

回転子(1)には、偶数m個の永久磁石(M+)〜(M
m)が、互いに隣接する磁極を反転させて循環配列され
ている。
The rotor (1) has an even number m of permanent magnets (M+) to (M
m) are arranged in a circular manner with adjacent magnetic poles reversed.

固定子(2)のヨーク部材(3)は、2m=n個のスロ
ット(S+)〜(Sn)によって区分されたn個のポー
ル(Pl)〜(Pn)を有し、図示の実施例では、m=
4、n=8の場合である。
The yoke member (3) of the stator (2) has n poles (Pl) to (Pn) separated by 2m=n slots (S+) to (Sn), and in the illustrated embodiment , m=
4, in the case of n=8.

各スロット(Sl)〜(Ss)には、本発明に係る新規
な巻線方法によって、第1種の励磁回路(A)(C)と
、第2種の励磁回路(B)(D)が各2回路ずつ設けら
れ、各励磁回路(A)〜(D)は、1励磁回路当りm=
4個のコイルをシリース結線されている。
Each slot (Sl) to (Ss) is provided with a first type excitation circuit (A) (C) and a second type excitation circuit (B) (D) by the novel winding method according to the present invention. Two circuits each are provided, and each excitation circuit (A) to (D) is m=
Four coils are connected in series.

第3図 a ” dは、各励磁回路(A)(B)(C)
(D)毎の巻線状態を示すもので、第3図aは第1種の
励磁回路(A)、同すは第2種の励磁回路(B)、同C
は第1種の励磁回路(C)、同dは第2種の励磁回路(
D)を順に示している。
Figure 3 a ” d indicates each excitation circuit (A) (B) (C)
(D) shows the winding state for each type, and Figure 3a shows the first type excitation circuit (A), the second type excitation circuit (B), and the same type C
is the first type excitation circuit (C), and d is the second type excitation circuit (C).
D) are shown in order.

図示の如く、第1、第2種共に、各励磁回路(A)〜(
D)における各コイル(A1)〜(A4)、(B1)〜
(B4)、(C+)〜(C4)、(Dl)〜(B4)は
、スロット(S)を1つ置きにして、隣接する2個のポ
ール(P)に対して1個のコイルが共通に巻回されてい
る。
As shown in the figure, each excitation circuit (A) to (
Each coil (A1) to (A4), (B1) to D)
(B4), (C+) ~ (C4), (Dl) ~ (B4) have every other slot (S) and one coil is common to two adjacent poles (P). is wrapped around.

同種の励磁回路(A)と(C)、もしくは、(B)と(
D)の各コイルは、同一の2個のポールに複巻に巻回さ
れ、また、異種の励磁回路(A)もしくは(B)と(C
)もしくは(D)の各回路間のコイル同士は、スロット
を一つずらせた関係で巻回されてい、 る。
Similar excitation circuits (A) and (C), or (B) and (
Each coil in D) is wound in multiple turns around the same two poles, and different types of excitation circuits (A) or (B) and (C
) or (D), the coils between each circuit are wound with one slot shifted from each other.

この、スロットを一つずらせた関係で巻回されている励
磁回路(A)もしくはCB)と(C)もしくは(D)は
、同種の励磁回路においては共通してコイルが巻回され
る二つのポールが、異種の励磁回路間においては、少な
くとも一つのポールを異種同士のコイルが共有して、鎖
状に結合する関係となっている。
These excitation circuits (A) or CB) and (C) or (D), which are wound with the slots shifted by one, are two coils wound in common in the same type of excitation circuit. In excitation circuits of different types, at least one pole is shared by coils of different types, and the poles are coupled in a chain.

各励磁回路(A)〜(D)内の各コイルの結線は、第1
図及び第3図に示す如く、各励磁回路(A)〜(D)に
電流が流れた時、一つの励磁回路内では、隣接コイルに
発生する磁界の向きが互いに逆向きとなるように結線さ
れている。
The wiring of each coil in each excitation circuit (A) to (D) is the first
As shown in Figures and Figure 3, when current flows through each of the excitation circuits (A) to (D), the wires are connected so that the directions of the magnetic fields generated in adjacent coils in one excitation circuit are opposite to each other. has been done.

さらに、同種の励磁回路(A)と(C)、もしくは。Furthermore, the same type of excitation circuits (A) and (C), or.

(B)と(D)の各コイルは、それぞれの励磁回路に電
流が流れた時、複巻されたコイル同士が逆向きの磁界を
発生するように、励磁電流の向きが決められ、この同種
の励磁回路同士は、2回路以上同時に励磁電流を流すこ
とはない。
In each of the coils (B) and (D), the direction of the excitation current is determined so that when current flows through each excitation circuit, the multi-wound coils generate magnetic fields in opposite directions. Two or more excitation circuits do not allow excitation current to flow through them at the same time.

なお、各励磁回路へ流れる電流の方向を、制御回路を簡
素化する関係上、一義的に一方向へ定めたため、同種の
励磁回路(A)と(C)、もしくは、(B)と(D)の
2回路をぞぞれに必要としているが、後述する実施例の
第5図に示すように、励磁回路へ流れる電流の向きを両
方向に制御すれば、それぞれ1回路で十分である。
In addition, the direction of the current flowing to each excitation circuit is uniquely determined to be one direction in order to simplify the control circuit, so the same type of excitation circuits (A) and (C), or (B) and (D ), but one circuit is sufficient for each if the direction of the current flowing to the excitation circuit is controlled in both directions, as shown in FIG. 5 of the embodiment described later.

各励磁回路(A)〜(D)の両端子(a、 ) (a、
 )、(bl)(b2)、CC,) (C,)、(di
 ) (d2)は、その電流の流入端(ai ) (b
i ) (cl ) (dx )側は正電源(+)に、
また、流出端(as ) (bz ) (cz ) (
dz )側はNPNトランジスタ(Ta)(Tb)(T
c)(Td)のコレクタに、それぞれ接続され、かつ、
各トランジスタ(Ta)〜(Td)の、エミッタは、負
電源(−)(接地)へ接続されている。
Both terminals (a, ) of each excitation circuit (A) to (D) (a,
), (bl) (b2), CC,) (C,), (di
) (d2) is the current inflow end (ai) (b
i) (cl) (dx) side to positive power supply (+),
Also, the outflow end (as) (bz) (cz) (
dz ) side is an NPN transistor (Ta) (Tb) (T
c) are respectively connected to the collectors of (Td), and
The emitter of each transistor (Ta) to (Td) is connected to a negative power supply (-) (ground).

さらに、第1種の励磁回路(A)(C)におけるトラン
ジスタ(Ta)(Tc)の各ベースは、電流の切換点を
検出する一方のホール素子(Hx)のホール起電力出力
端子にそれぞれ接続され、同じく、第2種の励磁回路(
B)(D)におけるトランジスタ(Tb)(Td)の各
ベースは、電流の切換点を検出する他方のホール素子(
Hx )のホール起電力出力端子にそ九ぞれ接続されて
いる。
Furthermore, the bases of the transistors (Ta) and (Tc) in the first type excitation circuits (A) and (C) are respectively connected to the Hall electromotive force output terminal of one Hall element (Hx) that detects the current switching point. Similarly, the second type of excitation circuit (
B) Each base of the transistors (Tb) (Td) in (D) is connected to the other Hall element (
Hx) are connected to the Hall electromotive force output terminals.

ホール素子(Hx)(Hy)は、永久磁石(M2)(M
4)のN極に接近して、図示の実線矢印の方向に磁界が
加わったとき、励磁回路(A)及び(B)のトランジス
タ(Ta)(Tb)のベースを正極性とし、また永久磁
石(Ml)(M3)のS極に接近して、図示の点線矢印
の方向に磁界が加わったとき、励磁回路(C)及び(D
)のトランジスタ(Tc)(Td)のベースを正極性と
し、そのとき、ベースが正極性となったトランジスタは
、ターンオンして、各コイルに励磁電流を矢示の向きに
流す。
The Hall elements (Hx) (Hy) are permanent magnets (M2) (M
4), when a magnetic field is applied in the direction of the solid arrow shown in the figure, the bases of the transistors (Ta) and (Tb) of the excitation circuits (A) and (B) have positive polarity, and the permanent magnet (Ml) When approaching the S pole of (M3) and applying a magnetic field in the direction of the dotted arrow shown in the figure, the excitation circuit (C) and (D
), the bases of the transistors (Tc) and (Td) are set to positive polarity, and at this time, the transistor whose base is set to positive polarity is turned on and causes an excitation current to flow through each coil in the direction of the arrow.

1対のホール素子(Hx)(Hy)は、一方が永久磁石
(Ml)〜(M4)の極性反転部に位置するとき、他方
が永久磁石(Ml)〜(M4)のいずれかのほぼ中央部
に位置するように、固定子の適所に設けられる。
When one of the pair of Hall elements (Hx) (Hy) is located at the polarity reversal portion of the permanent magnets (Ml) to (M4), the other is located approximately at the center of any of the permanent magnets (Ml) to (M4). The stator is provided at an appropriate location so that the

実施例においては、第2ポール(P2)の側面にホール
素子(Hy)を、第7ポール(P7)の側面にホール素
子(Hx )をそれぞれ固着しである。
In the embodiment, a Hall element (Hy) is fixed to the side surface of the second pole (P2), and a Hall element (Hx) is fixed to the side surface of the seventh pole (P7).

実施例の場合、第1図に示す如く、永久磁石(M3)(
M4)が逆極性に当接した極性反転部へホール素子(H
x)が位置するとき、永久磁石(Ml)の中央部には、
ホール素子(Hy)が位置している。
In the case of the example, as shown in Fig. 1, a permanent magnet (M3) (
The Hall element (H
x), the central part of the permanent magnet (Ml) is
A Hall element (Hy) is located there.

この−ような相対関係の位置1例えば、ホール素子(H
z)は第7ポールにそのままとした場合、ホール素子(
Hy)は、第4、第6、第8ポール(P4)(P i)
 (P s)のいずれに設けてもよい。
Position 1 of such a relative relationship, for example, a Hall element (H
If z) is left as it is at the 7th pole, the Hall element (
Hy) are the 4th, 6th, and 8th poles (P4) (P i)
(Ps).

ただし、ホール素子(Hy)を第2ポール(P2)に設
けたとき、永久磁石(Ml)の極性がS極であって、ホ
ール素子(Hy)がその起電圧をトランジスタ(Ta>
(Tb)のベースへ図示の如く出力して、後述の動作を
適正に行うとした場合に、ホール素子(Hx)を第4、
第8いずれかのポール(P 4) (P g)へ移した
とき、そこでは永久磁石(M2)(M4)の極性が永久
磁石(Ml)の極性と反対のN極であるため、トランジ
スタ(ra)(Tc)のベースへ与える極性は逆にしな
ければならない。
However, when the Hall element (Hy) is provided at the second pole (P2), the polarity of the permanent magnet (Ml) is the S pole, and the Hall element (Hy) transfers the electromotive force to the transistor (Ta>
(Tb) as shown in the figure, and if the operation described below is performed properly, the Hall element (Hx) is connected to the fourth,
When transferred to either of the eighth poles (P4) (Pg), the polarity of the permanent magnets (M2) (M4) is the N pole opposite to that of the permanent magnet (Ml), so the transistor ( The polarity applied to the base of ra) (Tc) must be reversed.

(動 作) 次に1本発明に係る無整流子直流モータの動作を、第1
図に基いて説明する。
(Operation) Next, the operation of the commutatorless DC motor according to the present invention will be described in the first section.
This will be explained based on the diagram.

第1図に示すホール素子(H2)が永久磁石(M3)(
M4)の極性反転部に位置するところは、従来の無整流
子モータでは死点に相当するところで、ここでロータが
停止している場合、起動が不可能かもしくは非常に低起
動トルクとなって、負荷を起動するトルクが得られない
位置である。
The Hall element (H2) shown in Fig. 1 is connected to a permanent magnet (M3) (
The position at the polarity reversal part of M4) corresponds to the dead center of conventional non-commutated motors, and if the rotor is stopped here, it is impossible to start or the starting torque is very low. , is the position where the torque to start the load cannot be obtained.

永久磁石(Ml)〜(M4)の当接部である極性反転部
は、ホール素子(Hz)又は(Hy)の磁気感度と分解
能並びに反転磁界の磁束変化の暖急等により、ホール素
子(Hz)(Hy)が磁性の反転を感知するのに幅をも
ち、この図中斜線で示す範囲は不感帯と称して、この幅
が広い程死点の範囲が広くなる。
The polarity reversal part, which is the abutting part of the permanent magnets (Ml) to (M4), is caused by the magnetic sensitivity and resolution of the Hall element (Hz) or (Hy), as well as the temperature and speed of the magnetic flux change of the reversal magnetic field. ) (Hy) has a width for sensing magnetic reversal, and the shaded area in this figure is called a dead zone, and the wider this width, the wider the dead center range.

本発明のモータにおいては、ホール素子(Hz)がこの
不感帯にあるとき、他方のホール素子(Hy)は、永久
磁石(M+)のほぼ中央に位置して、確実にそのS極の
磁界に感能し、それによって得られる起電力でトランジ
スタ(Tc)をターンオンして、第1種の励磁回路(C
)に電流を矢印の方向へ流す。
In the motor of the present invention, when the Hall element (Hz) is in this dead zone, the other Hall element (Hy) is located approximately at the center of the permanent magnet (M+) and is reliably sensitive to the magnetic field of its S pole. The resulting electromotive force turns on the transistor (Tc), and the first type excitation circuit (C
) in the direction of the arrow.

トランジスタ(Tc)がターンオンしているときは、励
磁回路(C)の各コイル(C1)〜(C4)によって、
2個のポール(Pl)と(Pl)、(P3)と(P a
) 。
When the transistor (Tc) is turned on, each coil (C1) to (C4) of the excitation circuit (C)
Two poles (Pl) and (Pl), (P3) and (P a
).

(Ps)と(PF、)、(Pl)と(Ps)が、各ポー
ルに発生しうる最大磁束密度を100%とするときの、
50%つづに磁化される(ただし、漏洩磁束は無視して
考査する)。
When (Ps) and (PF, ), (Pl) and (Ps) are the maximum magnetic flux density that can be generated in each pole as 100%,
It is magnetized in 50% increments (however, leakage magnetic flux is ignored in this study).

この際に、各永久磁石(Ml)〜(M4)に対向して2
個づつ磁化されたポール対は、各永久磁石(Ml)〜(
M4)の中心(区分された磁極S又はNのロータ回転方
向に対する中心)に対して、ポールピッチ角に対応した
角度45°だけ中心がずれて逆極性に磁化され、それに
よって、永久磁石(M +)〜(M4)のロータにトル
クを発生して、そのロータを矢印(R)の方向に回転す
る。
At this time, 2
The individually magnetized pole pairs are composed of permanent magnets (Ml) to (
With respect to the center of the permanent magnet (M4) (the center of the segmented magnetic pole S or N with respect to the rotor rotational direction), the center is shifted by an angle of 45° corresponding to the pole pitch angle and is magnetized to have an opposite polarity. +) to (M4) to rotate the rotor in the direction of the arrow (R).

ロータが若干回転すると、ホール素子(Hz)は不感帯
から脱出して、永久磁石(M4)のN極の磁界に入り、
それによって、トランジスタ(Td)をターンオンし、
第2種の励磁回路(D)に励磁電流を流し、このとき、
第1種と第2種の励磁回路(C)(D)には同時に励磁
電流が流れる。
When the rotor rotates slightly, the Hall element (Hz) escapes from the dead zone and enters the magnetic field of the N pole of the permanent magnet (M4),
thereby turning on the transistor (Td),
An excitation current is passed through the second type excitation circuit (D), and at this time,
Excitation current flows simultaneously through the first type and second type excitation circuits (C) and (D).

第1種と第2種の励磁回路(C)(D)の各コイル(C
1)〜(C4)、(Dl)〜(D4)は、各ポール(P
l)〜(Pg)を共有して鎖状に連結されているため、
各ポール(P+)−(Pa)は両方の励磁回路(C)(
D)の各コイルによって磁化され、それが同一極性であ
る場合には、各コイルによって得られる磁束密度の2倍
の磁束、すなわち、このモータにおける最大磁束密度1
00%に励磁され、また逆極性同士では磁束が打消され
て0となり、その結果、具体的には、第1.3.5.7
の各ポール(P +)(P:1)(Ps)(P))が1
00%に励磁される。
Each coil (C) of the first and second type excitation circuits (C) (D)
1) to (C4), (Dl) to (D4) are each pole (P
l) ~ (Pg) are shared and connected in a chain, so
Each pole (P+) - (Pa) connects both excitation circuits (C) (
D) is magnetized by each coil of the same polarity, the magnetic flux is twice the magnetic flux density obtained by each coil, i.e. the maximum magnetic flux density in this motor is 1
00%, and when the polarities are opposite, the magnetic flux cancels out and becomes 0, and as a result, specifically, 1.3.5.7
Each pole (P +) (P:1) (Ps) (P)) is 1
Excited to 00%.

この100%に励磁された各ポール(Pl)・・・は、
それに接近した永久磁石(M+)〜(M4)が予め始動
した回転方向に、進み位相で逆極性に励磁され、その方
向にロータは大きなトルクを発生する。
Each pole (Pl) excited to 100%...
The permanent magnets (M+) to (M4) that are close to it are excited in the pre-started rotation direction with an advanced phase and opposite polarity, and the rotor generates a large torque in that direction.

永久磁石(Ml)〜(Ml)の中心が100%に励磁さ
れたポール(Pl)・・・の中心に達する直前に、ホー
ル素子(Hy)が永久磁石(Ml)と(Ml)の間の不
感帯に入り、トランジスタ(T c )をカットオフし
、ホール素子(Hz)は永久磁石(M4)のほぼ中心に
位置して、第2種の励磁回路(D)のみを引き続き作動
する。
Immediately before the centers of the permanent magnets (Ml) to (Ml) reach the center of the 100% excited pole (Pl), the Hall element (Hy) moves between the permanent magnets (Ml) and (Ml). Entering the dead zone, the transistor (T c ) is cut off, the Hall element (Hz) is located approximately at the center of the permanent magnet (M4), and only the second type excitation circuit (D) continues to operate.

この第2種の励磁回路(D)のみでは、隣接する一対の
ポール(Ps)(P+)、(Pl)(P3)、 (Pa
)(P 5) (P s) (P y)が各ポール当り
50%に励磁され、そのポール対の中心は、各永久磁石
(Ml)〜(M4)の中心より進み位相で、極性は逆に
なっている。
In this second type of excitation circuit (D) alone, a pair of adjacent poles (Ps) (P+), (Pl) (P3), (Pa
) (P 5) (P s) (P y) is excited to 50% for each pole, and the center of the pole pair is in a lead phase than the center of each permanent magnet (Ml) to (M4), and the polarity is opposite. It has become.

このようにして、次は、第1種の励磁回路(A)が作動
して第2種の励磁回路(D)と同時に作動し、次に回路
(A)のみ1次に回路(A)と(B)、次に回路(B)
のみ、次に回路(B)と(C)、次に回路(C)のみと
、順次に循環して作動していく。
In this way, the first type excitation circuit (A) operates simultaneously with the second type excitation circuit (D), and then only the circuit (A) operates as the primary circuit (A). (B), then circuit (B)
circuits (B) and (C), then only circuit (C), and so on.

このように、第1種の励磁回路(A)(C)と第2種の
励磁回路(B)(D)は交互に、かつ、不感帯以外は同
時に作動して、大きなトルクを発生する。
In this way, the first type excitation circuits (A) and (C) and the second type excitation circuits (B) and (D) operate alternately and simultaneously except in the dead zone to generate a large torque.

また、第1種又は第2種のいずれか一方のみが作動した
場合でも、はぼ50%に近い磁速密度を発生することが
できる。
Further, even when only one of the first type and the second type is activated, a magnetic velocity density close to 50% can be generated.

さらに、ホール素子(Hz)(Hy)のいずれか不感帯
に入った後に100%の磁束をもつポールの進み角度は
、理想的なホール素子(Hz)(Hy)の位相関係にあ
っては、ポールピッチ角の45°であるため逆トルクを
発生するようなホール素子(Hz)(Hy)の位置不整
合の許容範囲は、その1ポールピツチ角だけ余裕として
得られる。
Furthermore, the advancing angle of the pole that has 100% magnetic flux after entering the dead zone of either Hall element (Hz) (Hy) is, in the ideal phase relationship of the Hall element (Hz) (Hy), the pole Since the pitch angle is 45°, the allowable range for positional misalignment of the Hall elements (Hz) (Hy) that would generate reverse torque can be obtained with a margin of one pole pitch angle.

そのため、ホール素子(Hz)(Hy)の取付は精度は
、非常に低くてよく、またホール素子(Hz)(Hy)
は、通常ポールの側面に取り付けられるので、ポールピ
ッチ角以上の取り付は誤差を生じることは全くない。
Therefore, the accuracy of installing the Hall element (Hz) (Hy) may be very low, and the accuracy of the installation of the Hall element (Hz) (Hy)
is usually attached to the side of the pole, so there will be no error at all if it is attached at an angle greater than the pole pitch angle.

(他の実施例) 第5図は、第3図aとbに示す第1種の励磁回路(A)
と、第2種の励磁回路(B)と同様な励磁回路(A’)
(B’)を各1回路のみによって、前記実施例と同様の
動作を行なわせるものである。
(Other embodiments) Fig. 5 shows the first type excitation circuit (A) shown in Fig. 3 a and b.
and an excitation circuit (A') similar to the second type excitation circuit (B).
(B') is made to perform the same operation as in the previous embodiment using only one circuit.

両励磁回路(A’)(B’)は、ブリッジ型に各配置さ
れたトランジスタ(T A + )〜(TAa)、(T
 B + )〜(TBa)によって励磁電流が双方向に
制御される。
Both excitation circuits (A') (B') include transistors (T A + ) to (TAa), (T
The excitation current is bidirectionally controlled by B + ) to (TBa).

すなわち、トランジスタ(T A +)と(Ta2)は
、ホール素子(Hy)がN極の磁界にあるとき、その極
性を判別する演算増幅器による差動型コンバレー、  
タ(OP^)によって、ターンオンされ、そのとき、励
磁回路(A′)は、第1図実施例の励磁回路(C)と同
様な向きに磁界を発生する。
That is, the transistors (T A +) and (Ta2) are a differential type converter using an operational amplifier that determines the polarity when the Hall element (Hy) is in the N-pole magnetic field.
At this time, the excitation circuit (A') generates a magnetic field in the same direction as the excitation circuit (C) of the embodiment of FIG. 1.

また、トランジスタ(T A3)と(Ta4)は、ホー
ル素子(Hy)がS極の磁界にあるとき、ターンオンし
て、第1図の実施例の励磁回路(A)と同様な向きに磁
界を発生する。
Furthermore, when the Hall element (Hy) is in the S-pole magnetic field, the transistors (T A3) and (Ta4) are turned on and apply a magnetic field in the same direction as the excitation circuit (A) of the embodiment shown in FIG. Occur.

同様にして、トランジスタ(TB+)と(TB2)はホ
ール素子(Hz)がN極の磁界にあるとき、差動型コン
パレータ(OPe)によってターンオンされ、そのとき
、励磁回路(B′)は、前記第1図の励磁回路(D)と
同様に作動し、かつトランジスタ(TB:i)と(TB
4)は、ホール素子(Hz)がS極の磁界にあるとき、
ターンオンし、そのとき励磁回路(B′)は第1図の励
磁回路(B)と同様に作動する。
Similarly, the transistors (TB+) and (TB2) are turned on by the differential comparator (OPe) when the Hall element (Hz) is in the N-pole magnetic field, and then the excitation circuit (B') It operates in the same way as the excitation circuit (D) in Figure 1, and the transistors (TB:i) and (TB
4) When the Hall element (Hz) is in the magnetic field of the S pole,
The excitation circuit (B') then operates in the same manner as the excitation circuit (B) of FIG.

なお、第5図中、(I A)(I B)はインバータ、
(Z)はツェナーダイオード、(r)は限流抵抗器であ
る。
In addition, in FIG. 5, (I A) (I B) are inverters,
(Z) is a Zener diode, and (r) is a current limiting resistor.

(本発明の効果) 以上の如く、本発明による巻線方法によれば、ロータの
停止位置にかかわらず、全く死点を生じることなく、安
定して起動する無整流子モータを作ることができ、かっ
この巻線方法によって製造された本発明のモータは、振
動並びに騒音を発生することのない、構造的かっ、電気
的にバランスのとれたものとなる。
(Effects of the present invention) As described above, according to the winding method of the present invention, it is possible to create a commutatorless motor that stably starts without any dead center, regardless of the stopping position of the rotor. The motor of the present invention manufactured by the bracket winding method is structurally and electrically balanced without generating vibration or noise.

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

図は、本発明の実施例を示すもので、 第1図は、本発明方法によって巻線された無整流子モー
タの巻線状態を模式的に示す展開図、第2図は、第1図
の具体的巻線状態を示すもので、固定子と回転子を軸線
方向から見た正面図、第3図は、各励磁回路毎のコイル
の巻線を示す第2図と同様の正面図、 第4図は、第1図に示す無整流子モータの駆動回路を示
す電気回路図、 第5図は、他の実施例を示す無整流子モータの駆動回路
の電気回路図である。 (1)回転子      (2)固定子(3)ヨーク部
材    (Sl)〜(8日)スロット(Pl)〜(B
8)ポール  (Hz)(Hy)ホール素子(Ta)(
TbHTc)(Td) トランジスタ(TA+)(Ta
2)(Ta3)(Ta4) トランジスタ(TB+)(
TBz)(TB3)(TBJ トランジスタ(a)(b
)(c)(d)流入端子 (az)(b2)(C2)(dz)流出端子(op^)
(OPe)コンパレータ (A)(C)(A’)第1種励磁回路 (B)(D)(B′)第2種励磁回路 (A1)〜(A4)コイル (B1)〜(B4)コイル (Cり〜(C4)コイル (D+)〜(D4)コイル
The figures show an embodiment of the present invention. Figure 1 is a developed view schematically showing the winding state of a commutatorless motor wound by the method of the present invention, and Figure 2 is the same as Figure 1. 3 is a front view of the stator and rotor viewed from the axial direction, and FIG. 3 is a front view similar to FIG. 2 showing the windings of the coils for each excitation circuit. FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a drive circuit for the commutatorless motor shown in FIG. 1, and FIG. 5 is an electric circuit diagram of a drive circuit for a commutatorless motor showing another embodiment. (1) Rotor (2) Stator (3) Yoke member (Sl) ~ (8th) Slot (Pl) ~ (B
8) Pole (Hz) (Hy) Hall element (Ta) (
TbHTc) (Td) Transistor (TA+) (Ta
2) (Ta3) (Ta4) Transistor (TB+) (
TBz) (TB3) (TBJ Transistor (a) (b
) (c) (d) Inflow terminal (az) (b2) (C2) (dz) Outflow terminal (op^)
(OPe) Comparator (A) (C) (A') Type 1 excitation circuit (B) (D) (B') Type 2 excitation circuit (A1) to (A4) Coil (B1) to (B4) Coil (Cri ~ (C4) coil (D+) ~ (D4) coil

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回転子における永久磁極数の少なくとも2倍のポ
ール数を持つ固定子のヨーク部材に、隣接する複数のポ
ールに共通巻回された複数のコイルが直列接続されてな
る励磁回路を、複数回路形成するとともに、該複数の励
磁回路における少なくとも1対の励磁回路の各コイルは
、互いに他方の励磁回路に係る少なくとも一つ以上のポ
ールを共有して連鎖状に磁気結合してなることを特徴と
する無整流子直流モータコイルの巻線方法。
(1) A plurality of excitation circuits each consisting of a plurality of coils commonly wound around a plurality of adjacent poles are connected in series to a yoke member of the stator having at least twice the number of permanent magnetic poles as the number of permanent magnetic poles in the rotor. A circuit is formed, and each coil of at least one pair of excitation circuits in the plurality of excitation circuits is magnetically coupled in a chain by sharing at least one or more poles related to the other excitation circuit. A method of winding a commutatorless DC motor coil.
(2)回転子に極性反転して円形に循環配列された複数
個の永久磁石と、該永久磁石の極数の少なくとも2倍の
ポール数を持つ固定子のヨーク部材と、該ヨーク部材の
複数のポールに共通巻回された複数のコイルを互いに直
列接続してなる第1種の励磁回路と、その第1種の励磁
回路のコイルが共通に巻回された複数のポールの少なく
とも一つの以上のポールを共有して、当該第1種の励磁
回路と連鎖状に磁気結合され、かつ前記ヨーク部材の隣
接する複数のポールに共通巻回された複数のコイルを互
いに直列接続してなる第2種の励磁回路と、前記第1種
並びに第2種の励磁回路のいずれかに、励磁電流を流す
時期を制御し、かつ、一方が永久磁界の極性反転部に位
置するとき、他方が永久磁界のほぼ中央部に位置するよ
うに、前記固定子の適所に設けられた1対の磁界検出手
段とを備えてなることを特徴とする無整流子直流モータ
(2) a plurality of permanent magnets arranged circularly in a rotor with reversed polarity, a yoke member of the stator having at least twice the number of poles of the permanent magnets, and a plurality of the yoke members. a first type excitation circuit formed by connecting in series a plurality of coils commonly wound around a pole; and at least one of the plurality of poles around which the coils of the first type excitation circuit are commonly wound. A second coil is formed by connecting in series a plurality of coils that share a pole of the yoke member, are magnetically coupled in a chain with the first type excitation circuit, and are commonly wound around a plurality of adjacent poles of the yoke member. The timing at which the excitation current is applied to either the excitation circuit of the seed and the excitation circuits of the first type and the second type is controlled, and when one is located at the polarity reversal part of the permanent magnetic field, the other is placed in the permanent magnetic field. and a pair of magnetic field detection means provided at appropriate positions on the stator so as to be located approximately in the center of the stator.
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