JPS6158461A - ニパルス式ブラシレス直流モータ - Google Patents
ニパルス式ブラシレス直流モータInfo
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- JPS6158461A JPS6158461A JP60121628A JP12162885A JPS6158461A JP S6158461 A JPS6158461 A JP S6158461A JP 60121628 A JP60121628 A JP 60121628A JP 12162885 A JP12162885 A JP 12162885A JP S6158461 A JPS6158461 A JP S6158461A
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- 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
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
- H02P2209/07—Trapezoidal waveform
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Brushless Motors (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、特許請求の範囲の上位概念部分に示したよう
な２相ブラシレス直流モータに関する。この種モータは
永久磁石ロータを使用し、ロータ位置と検出するために
ホール発電器のようなロータ位置検出装置を使用する。
な２相ブラシレス直流モータに関する。この種モータは
永久磁石ロータを使用し、ロータ位置と検出するために
ホール発電器のようなロータ位置検出装置を使用する。
このようなロータ位置検出装置によって２相巻線に流れ
る電流を制御し、トルクを発生させるものである。この
場合の半導体制御装置はモータのステータ溝内における
中性領域に配設される。このモータは、回転数増加に応
じて出力が低下し、望ましくない騒音が発生し、そして
ステータ巻線電流を制御する出力トランジスタの消費電
力が増加することが知られている。
る電流を制御し、トルクを発生させるものである。この
場合の半導体制御装置はモータのステータ溝内における
中性領域に配設される。このモータは、回転数増加に応
じて出力が低下し、望ましくない騒音が発生し、そして
ステータ巻線電流を制御する出力トランジスタの消費電
力が増加することが知られている。
本発明の目的は高い回転数での運転に適するモータを提
供することである。
供することである。
この目的は特許請求の範囲の特徴部分に記述する構成を
有するブラシレス直流モータによって達成される。本発
明にかかるブラシレス直流モータによれば、ロータの瞬
時位置に対応して切換えられなければならないステータ
巻線の電流が比較的迅速に切換えられ、そしてステータ
巻線の切換えによりスデータ内に発生する高いインダク
タンスにもかかわらず巻線電流は高速回転時にも望まし
い呟に維持される。また本発明ＶＣかかるブラシレス直
流モータによれば、ロータ永久磁石からステータ巻線に
誘起される電圧すなわち逆起電力が高い電圧範囲にある
際に、望ましい時点にこの巻線を遮断することができる
。したがってとのモータは特に換気扇用の比較的高い回
転数（２５００ｒ、ｐ、ｍ、）に適しておシ、ここでの
転流にはごく短時間が必要とされるにすぎない。
有するブラシレス直流モータによって達成される。本発
明にかかるブラシレス直流モータによれば、ロータの瞬
時位置に対応して切換えられなければならないステータ
巻線の電流が比較的迅速に切換えられ、そしてステータ
巻線の切換えによりスデータ内に発生する高いインダク
タンスにもかかわらず巻線電流は高速回転時にも望まし
い呟に維持される。また本発明ＶＣかかるブラシレス直
流モータによれば、ロータ永久磁石からステータ巻線に
誘起される電圧すなわち逆起電力が高い電圧範囲にある
際に、望ましい時点にこの巻線を遮断することができる
。したがってとのモータは特に換気扇用の比較的高い回
転数（２５００ｒ、ｐ、ｍ、）に適しておシ、ここでの
転流にはごく短時間が必要とされるにすぎない。
西独国特許公告第２１４６８９５号によれば、ロータ位
置検出器としてのホール発電器が９０゜隔てて共通の支
持体に配設された４パルスブラシレス直流モータが開示
されている。この支持体はモータの回転方向に９０°回
転させることができる。この９０°である短い電流流通
期間を有するモータでは、僅かな角度のホール発電器の
偏位がモータ運転について本質的影響を与えない。
置検出器としてのホール発電器が９０゜隔てて共通の支
持体に配設された４パルスブラシレス直流モータが開示
されている。この支持体はモータの回転方向に９０°回
転させることができる。この９０°である短い電流流通
期間を有するモータでは、僅かな角度のホール発電器の
偏位がモータ運転について本質的影響を与えない。
さらに西独国特許公開第１９５８７８５によれば、４パ
ルスモータでは９０°でなければならず９０°の長さの
切換パルスを発生するのに対して、１２０°の長さを有
し１２０°の長さの切換パルスを発生する６バルスモー
タとしての制御磁石部がロータに配設されたブラシレス
直流モータが開示されている。この目的は急峻な立上シ
および急峻な立下シをもった明瞭に限定し得る制御信号
を発生させるものである。この方法は多くのモータに適
用し得るが、上述の本題目的を達することはできない。
ルスモータでは９０°でなければならず９０°の長さの
切換パルスを発生するのに対して、１２０°の長さを有
し１２０°の長さの切換パルスを発生する６バルスモー
タとしての制御磁石部がロータに配設されたブラシレス
直流モータが開示されている。この目的は急峻な立上シ
および急峻な立下シをもった明瞭に限定し得る制御信号
を発生させるものである。この方法は多くのモータに適
用し得るが、上述の本題目的を達することはできない。
その他の詳細ならびに有利な構成については、有利な実
施例を示す添付図ならびに詳、ｉ（０な説明によってさ
らに明確となろう。
施例を示す添付図ならびに詳、ｉ（０な説明によってさ
らに明確となろう。
この発明の理解を容易にするため、１つの例としてＭ１
図に、環状磁石で構成した２極の外部ロータ１１を有す
る外部ロータ型のモータを示した。この環状磁石の半径
方向の磁化曲線Ｂ１はほぼ第３図に示す形状を有する。
図に、環状磁石で構成した２極の外部ロータ１１を有す
る外部ロータ型のモータを示した。この環状磁石の半径
方向の磁化曲線Ｂ１はほぼ第３図に示す形状を有する。
この形状の特長は、磁極面においてははソ一定の磁束密
度Ｂ１ を有し、磁極間隙１４および１５は比較的狭
い（１０−２０°電気角）ことである。この磁化状態は
図のように台形状である。
度Ｂ１ を有し、磁極間隙１４および１５は比較的狭
い（１０−２０°電気角）ことである。この磁化状態は
図のように台形状である。
ロータ１１は軟鉄よシなる周辺部分１２を有しており、
この周辺部分の下方は公知の手段に・よりモータ回転軸
を接続する基体部となり得る。
この周辺部分の下方は公知の手段に・よりモータ回転軸
を接続する基体部となり得る。
上記周辺部分１２の内部に実際の磁石１３が配設される
のであるが、この磁石はたとえばゴム磁石の極片たとえ
ば磁石粒体と混合されたゴムまたはプラスチックよシな
る磁石片とすることができる。
のであるが、この磁石はたとえばゴム磁石の極片たとえ
ば磁石粒体と混合されたゴムまたはプラスチックよシな
る磁石片とすることができる。
第１図および第２図において、はｙ一定の磁束密度を有
する領域はＮ極に対してはハンチング、Ｓ極に対しては
多数点の描写であられされている。
する領域はＮ極に対してはハンチング、Ｓ極に対しては
多数点の描写であられされている。
第１図はロータ１１が、モータのステータ巻線を付勢し
てないと仮定したときの２つの安定な静止位置のうちの
１つの位置にある場合を示している。これらの静止位置
は、空隙および第３図の磁化曲線Ｂｌ の形状によっ
て決定される。
てないと仮定したときの２つの安定な静止位置のうちの
１つの位置にある場合を示している。これらの静止位置
は、空隙および第３図の磁化曲線Ｂｌ の形状によっ
て決定される。
モータ１０のステータ１８は、上部磁極１９および下部
磁極２０よシな夛、これら磁極の間に２つのスロット２
３および２４を包含する２重ＴＷ鉄心よシなっている。
磁極２０よシな夛、これら磁極の間に２つのスロット２
３および２４を包含する２重ＴＷ鉄心よシなっている。
この鉄心の間には、１つの単相巻線のうちの半分の巻線
２５および２６が直列に接続されて配置されており、こ
の単相巻線の中心タップは正極２７に接続されておシ、
その両他端はそれぞれ符号２８または２９によって示さ
れている。磁電変換センサとしてのホール発電器３２は
スロット２４の開口または電気的に等価な点に配設され
ている。なお、このホール発電器以外のロータ位置信号
発生器、例えば磁気抵抗素子、光電素子等を使用するこ
とも可能でちるが、ここでは代表例としてホール発電器
を採り上げて説明する。
２５および２６が直列に接続されて配置されており、こ
の単相巻線の中心タップは正極２７に接続されておシ、
その両他端はそれぞれ符号２８または２９によって示さ
れている。磁電変換センサとしてのホール発電器３２は
スロット２４の開口または電気的に等価な点に配設され
ている。なお、このホール発電器以外のロータ位置信号
発生器、例えば磁気抵抗素子、光電素子等を使用するこ
とも可能でちるが、ここでは代表例としてホール発電器
を採り上げて説明する。
磁極１９上の空隙３６および磁極２０上の空隙３４は昭
和４８年５月２５日出願の特開昭４９−５０４１１号公
報に開示されている特別な方法によって形成されている
。
和４８年５月２５日出願の特開昭４９−５０４１１号公
報に開示されている特別な方法によって形成されている
。
第２図に、上部空隙３５の展開図が示されており、この
空隙は下部空隙３４と半径方向に対称である。第２図は
、約１８００の電気角の磁極弧に亘って、上部にロータ
１１を下部にステータ１８を示している。空隙３３はス
ロット２３から出発して点３６に到るＭｌの角度範囲α
（たとえば電気角１０°ないし５０°）に亘って単調に
増加し、この点６６において空隙３３は最大値ｄ２
に達する。この点３６から実際の空隙３３が第２の角度
範囲β（たとえば電気角８０°ないし１’７０’）に亘
って単調に減少し、さらにスロット２４の開口に到シこ
こで空隙３３は最小値ｄｌ に達する。この開口から
次の空隙３４までは再び単調に増加して次の点３６に到
る。
空隙は下部空隙３４と半径方向に対称である。第２図は
、約１８００の電気角の磁極弧に亘って、上部にロータ
１１を下部にステータ１８を示している。空隙３３はス
ロット２３から出発して点３６に到るＭｌの角度範囲α
（たとえば電気角１０°ないし５０°）に亘って単調に
増加し、この点６６において空隙３３は最大値ｄ２
に達する。この点３６から実際の空隙３３が第２の角度
範囲β（たとえば電気角８０°ないし１’７０’）に亘
って単調に減少し、さらにスロット２４の開口に到シこ
こで空隙３３は最小値ｄｌ に達する。この開口から
次の空隙３４までは再び単調に増加して次の点３６に到
る。
スロット２３および２４の開口は、巻線２５および２６
を挿入するためおよびそれらの絶縁のために所定の寸法
を必要とするので、これらのスロット開口の領域よシ大
きい磁気的に活性な空隙が生ずることになシ、この磁気
的に活性な空隙は第２図に示すようにスロット２３に対
しては３８、スロット２４に対しては３９に示す形状を
有する。たとえばこの磁気的に活性な空隙は、スロット
開口の前面の角度γ（たとえば電気角１０’ないし４０
°）に位置している２つの点４２および４３の所ではソ
ｄ３ の最小値を有する。それ故に、この２つの角度
αおよびβは加えられて角度δとなシ、とのδの角度内
で前記磁気的に活性な空隙は回転方向に増加する。この
活性な空隙はりラフタンストルクの形状を決定する。前
記ホール発電器３２がこの角度δのはｙ中心に配設され
るかまたはこの中心に対して電気角でｎＸ１８０°だけ
偏位して配設されることが望ましい。ここでΩ＝１，２
・・・・である。
を挿入するためおよびそれらの絶縁のために所定の寸法
を必要とするので、これらのスロット開口の領域よシ大
きい磁気的に活性な空隙が生ずることになシ、この磁気
的に活性な空隙は第２図に示すようにスロット２３に対
しては３８、スロット２４に対しては３９に示す形状を
有する。たとえばこの磁気的に活性な空隙は、スロット
開口の前面の角度γ（たとえば電気角１０’ないし４０
°）に位置している２つの点４２および４３の所ではソ
ｄ３ の最小値を有する。それ故に、この２つの角度
αおよびβは加えられて角度δとなシ、とのδの角度内
で前記磁気的に活性な空隙は回転方向に増加する。この
活性な空隙はりラフタンストルクの形状を決定する。前
記ホール発電器３２がこの角度δのはｙ中心に配設され
るかまたはこの中心に対して電気角でｎＸ１８０°だけ
偏位して配設されることが望ましい。ここでΩ＝１，２
・・・・である。
第１図および第２図は、ロータ１１が安定静止位置にあ
る場合を示している。この位置においては、ロータの２
つの磁極は小さな空隙領域に対面しておシ、磁極間の間
隙１４および１５の位置は最大の空隙位置３２にはソ一
致している。なんとなれば、これらの位置においては全
空隙の磁気抵抗が最小であるからである。
る場合を示している。この位置においては、ロータの２
つの磁極は小さな空隙領域に対面しておシ、磁極間の間
隙１４および１５の位置は最大の空隙位置３２にはソ一
致している。なんとなれば、これらの位置においては全
空隙の磁気抵抗が最小であるからである。
上記安定静止位置から回転方向１６の方向に角度βだけ
ロータ１１を回転させる場合は、空隙の磁気抵抗が増加
し、換言すればリラクタンストルクによってロータ１１
が制動されるから、このロータ１１に対して対応する駆
動力を与えなければならない。運転の際には、この駆動
力は巻線２５および２６によって供給される。
ロータ１１を回転させる場合は、空隙の磁気抵抗が増加
し、換言すればリラクタンストルクによってロータ１１
が制動されるから、このロータ１１に対して対応する駆
動力を与えなければならない。運転の際には、この駆動
力は巻線２５および２６によって供給される。
角度βだけ回転したのちは、ロータ１１は、その磁極間
隙１４および１５が最小活性空隙４２および４３の位置
に位置する。空隙の全磁気抵抗はこの位置において最大
であり、即ちこの位置において最大の磁気エネルギーが
モータに貯えられ、ロータ１１はこの不安定な位置にお
いて一方向か他方向かに回転し、再度上記２つの安定位
置のうちの１つの位置に到達しようとする。もしロータ
１１が、たとえば、矢印１６の方向に更に回転せしめら
れるならば、電流を供給しなくとも、ロータは前記活性
空隙のはソ均一な増加を伴ってはソ一定の振幅を有する
駆動トルクを伝達する。
隙１４および１５が最小活性空隙４２および４３の位置
に位置する。空隙の全磁気抵抗はこの位置において最大
であり、即ちこの位置において最大の磁気エネルギーが
モータに貯えられ、ロータ１１はこの不安定な位置にお
いて一方向か他方向かに回転し、再度上記２つの安定位
置のうちの１つの位置に到達しようとする。もしロータ
１１が、たとえば、矢印１６の方向に更に回転せしめら
れるならば、電流を供給しなくとも、ロータは前記活性
空隙のはソ均一な増加を伴ってはソ一定の振幅を有する
駆動トルクを伝達する。
上述のように、磁極間隙１４および１５が減少する活性
空隙の領域上を通過する角度範囲β中にはりラフタンス
制動トルクが存在し、上記磁極空隙１４および１５が増
加する活性空隙の領域を通過する角度範囲δ中にはりラ
フタンス駆動トルクが存在する。
空隙の領域上を通過する角度範囲β中にはりラフタンス
制動トルクが存在し、上記磁極空隙１４および１５が増
加する活性空隙の領域を通過する角度範囲δ中にはりラ
フタンス駆動トルクが存在する。
第５図は、符号４０で示されているリラクタンストルク
Ｍｒｅｌ をロータの１回転即ち電気角３６０°に亘
って示している。４１は第１図および第２図でポしたロ
ータの安定位置で１．４１′は４１に対称なロータの安
定位置である。
Ｍｒｅｌ をロータの１回転即ち電気角３６０°に亘
って示している。４１は第１図および第２図でポしたロ
ータの安定位置で１．４１′は４１に対称なロータの安
定位置である。
これら２つの位置の間にロータの不安定位置４２および
この位置４２と対称な不安定位置４２′が存在する。こ
れらの位置４１．４１’。
この位置４２と対称な不安定位置４２′が存在する。こ
れらの位置４１．４１’。
４２および４２′ではリラクタンストルク４０の値は零
である。点４１と４２との間および点４１′と４２′と
の間に、その長さが本質的に角度βによって決定される
リラクタンス制動トルクの形状が４３および４６′によ
って示されておシ、引き続く範囲４４または４゛４′の
りラフタンス駆動トルクの期間は前記角度δによって決
定される。第５図はまた、符号４５または４５′によっ
て示す電磁駆動トルクＭｅｌの形状を示しており、この
電磁駆動トルクはりラフタンス駆動トルク４４または４
４′の期間中即ち理論的整流時点１８０°、６６０°（
電気角）のまわシの範囲ではその値は零でちる。
である。点４１と４２との間および点４１′と４２′と
の間に、その長さが本質的に角度βによって決定される
リラクタンス制動トルクの形状が４３および４６′によ
って示されておシ、引き続く範囲４４または４゛４′の
りラフタンス駆動トルクの期間は前記角度δによって決
定される。第５図はまた、符号４５または４５′によっ
て示す電磁駆動トルクＭｅｌの形状を示しており、この
電磁駆動トルクはりラフタンス駆動トルク４４または４
４′の期間中即ち理論的整流時点１８０°、６６０°（
電気角）のまわシの範囲ではその値は零でちる。
モータの巻線２５および２６の電流はホール発電Ｂｓ２
６経てロータ１１の磁界によって制御されるから、ロー
タ磁石１３の磁気特性として適切に選ばれた磁化曲線の
形状は第３図にＢ２によって示された形状であシ、この
磁化曲線の形状は第４図の下方部分に略図的に示されて
いる。即ち磁石１６がホール発電器３２を制御する部分
は磁極間隙１４′および１５′を含み、この部分は他方
の磁極間隙１４および１５よシ拡大している。それ故に
、回転中、磁束密度が零よシあまシ高くない比較的広い
ロータ部分が、回転方向１６と反対方向に磁気的中性点
から少し偏位して配設されている（偏位させた方が有利
である）ホール発電器３２に作用する（第２図はホール
発電器が磁気的中性点に、第４図は磁気的中性点から偏
位して配置されている場合を示す）。ホール発電器３２
を上記中性点から偏位させるかわシに、磁極１４′およ
び１５′を磁極間隙１４および１５に対して非対称に配
列することができ、そしてホール発電器３２を第１図お
よび第２図に示すように中性点に配設したまま、前記と
同じ作用を持たせることができる。
６経てロータ１１の磁界によって制御されるから、ロー
タ磁石１３の磁気特性として適切に選ばれた磁化曲線の
形状は第３図にＢ２によって示された形状であシ、この
磁化曲線の形状は第４図の下方部分に略図的に示されて
いる。即ち磁石１６がホール発電器３２を制御する部分
は磁極間隙１４′および１５′を含み、この部分は他方
の磁極間隙１４および１５よシ拡大している。それ故に
、回転中、磁束密度が零よシあまシ高くない比較的広い
ロータ部分が、回転方向１６と反対方向に磁気的中性点
から少し偏位して配設されている（偏位させた方が有利
である）ホール発電器３２に作用する（第２図はホール
発電器が磁気的中性点に、第４図は磁気的中性点から偏
位して配置されている場合を示す）。ホール発電器３２
を上記中性点から偏位させるかわシに、磁極１４′およ
び１５′を磁極間隙１４および１５に対して非対称に配
列することができ、そしてホール発電器３２を第１図お
よび第２図に示すように中性点に配設したまま、前記と
同じ作用を持たせることができる。
この配列は同じホール発電器を正逆両方向の回転に対し
て用いることができ、一方、ロータ磁石はそのとき所望
の回転方向に従って相異なるように磁化されなければな
らない。
て用いることができ、一方、ロータ磁石はそのとき所望
の回転方向に従って相異なるように磁化されなければな
らない。
もしホール発電器３２に作用する磁束密度がはソ零に等
しいときはこのホール発電器の両方の出力５０および５
１は同じ電位を有する。そしてこの信号の組合わせから
得られる情報は両巻線２５および２６の電流を減少させ
るため即ち電流の間隙を発生するために用いられる。
しいときはこのホール発電器の両方の出力５０および５
１は同じ電位を有する。そしてこの信号の組合わせから
得られる情報は両巻線２５および２６の電流を減少させ
るため即ち電流の間隙を発生するために用いられる。
磁電変換センサであるホール発電器３２ば、その一方の
制御端が抵抗５２を介して直流電源（たとえば２４ボル
ト）の正極に接続され、他方の制御端は抵抗４９を介し
て上記直流電源の負極５３に接続されていて、ロータ１
１の磁極の位置の関数として巻線２５および２６の電流
を制御するために用いられる。ホール発電器３２の２つ
の出力５０および５１は２つのＰ−Ｎ−Ｐ トランジス
タ５４および５５のベースに結合されており、これらト
ランジスタのコレクタは抵抗５６および５７を介して前
記負極に接続されている。一方上記トランジスタのエミ
ツタは点５８および共通抵抗５９を介して前記正極に接
続されている。このように、トランジスタ５４および５
５ｉｄ差動増幅器６０として作動する。エミッタが負極
に、コレクタが巻線２６の端子２９に接続されているＮ
−Ｐ−Ｎトランジスタ６３のペースは、トランジスタ５
４のコレクタに接続されている。同様に、エミッタが負
極だ、コレクタが巻線端子２８に接続されているＩＪ−
Ｐ−Ｎ）ランジスタロ４のベースは、トランジスタ５５
のコレクタに接続されている。
制御端が抵抗５２を介して直流電源（たとえば２４ボル
ト）の正極に接続され、他方の制御端は抵抗４９を介し
て上記直流電源の負極５３に接続されていて、ロータ１
１の磁極の位置の関数として巻線２５および２６の電流
を制御するために用いられる。ホール発電器３２の２つ
の出力５０および５１は２つのＰ−Ｎ−Ｐ トランジス
タ５４および５５のベースに結合されており、これらト
ランジスタのコレクタは抵抗５６および５７を介して前
記負極に接続されている。一方上記トランジスタのエミ
ツタは点５８および共通抵抗５９を介して前記正極に接
続されている。このように、トランジスタ５４および５
５ｉｄ差動増幅器６０として作動する。エミッタが負極
に、コレクタが巻線２６の端子２９に接続されているＮ
−Ｐ−Ｎトランジスタ６３のペースは、トランジスタ５
４のコレクタに接続されている。同様に、エミッタが負
極だ、コレクタが巻線端子２８に接続されているＩＪ−
Ｐ−Ｎ）ランジスタロ４のベースは、トランジスタ５５
のコレクタに接続されている。
上述の第１図の回路は次のように作動する。
ロータ１１のＳ極□がホール発電器３２を通過する（第
１図および第２図に示されている）ときトランジスタ５
５および６４がオンとなシ従って巻線２５に電流が流れ
る。同様に、ロータ１１のＮ極がホール発電器３２を通
過するときトランジスタ５４および６５がオンとなす、
シたがって巻線２６に電流が流れる。かくして、これら
２つの巻線２５および２６は第５図に示す電磁駆動トル
ク４５および４５′を発生し、この電磁駆動トルクは、
（ａ）ロータ磁石１３の磁束密度Ｂｌ （第６図）が
広い範囲に亘ってはソ一定であること、（１））モータ
の電流が同等な範囲に亘ってはソ一定であること、の結
果として、比較的広い角度範囲に亘ってほぼ一定である
。前記２つの巻線２５および２６に誘起される逆起電力
もまたこの角度範囲内ではソ一定である。
１図および第２図に示されている）ときトランジスタ５
５および６４がオンとなシ従って巻線２５に電流が流れ
る。同様に、ロータ１１のＮ極がホール発電器３２を通
過するときトランジスタ５４および６５がオンとなす、
シたがって巻線２６に電流が流れる。かくして、これら
２つの巻線２５および２６は第５図に示す電磁駆動トル
ク４５および４５′を発生し、この電磁駆動トルクは、
（ａ）ロータ磁石１３の磁束密度Ｂｌ （第６図）が
広い範囲に亘ってはソ一定であること、（１））モータ
の電流が同等な範囲に亘ってはソ一定であること、の結
果として、比較的広い角度範囲に亘ってほぼ一定である
。前記２つの巻線２５および２６に誘起される逆起電力
もまたこの角度範囲内ではソ一定である。
即ち印加電圧（正極２７と負極５３との間の電圧）に対
する逆起電力の比が高いのでモータの効率はこの角度範
囲内で非常に良好である。それ故に、高効率に着目する
場合は、高磁束密度を有する角度範囲内に、即ち高い逆
起電力を有する角度範囲内において前記巻線に電圧を印
加すればよい。このようにすれば更に、前記巻線に高い
逆起電力が存在している時点でこのモータ巻線に流れる
電流をしゃ断すると、印加電圧と逆起電力と差が小さい
という主たる理由から、はんの僅かの電圧波高値しか発
生せず、従ってモータ電流は前記逆起電力が減少する角
度範囲におけるモータ電流よりも小さいという利点が得
られる。前記逆起電力が減少するときしゃ断するとモー
タ電流は増加し、それ故しゃ断することが一層困難にな
るでちろう。
する逆起電力の比が高いのでモータの効率はこの角度範
囲内で非常に良好である。それ故に、高効率に着目する
場合は、高磁束密度を有する角度範囲内に、即ち高い逆
起電力を有する角度範囲内において前記巻線に電圧を印
加すればよい。このようにすれば更に、前記巻線に高い
逆起電力が存在している時点でこのモータ巻線に流れる
電流をしゃ断すると、印加電圧と逆起電力と差が小さい
という主たる理由から、はんの僅かの電圧波高値しか発
生せず、従ってモータ電流は前記逆起電力が減少する角
度範囲におけるモータ電流よりも小さいという利点が得
られる。前記逆起電力が減少するときしゃ断するとモー
タ電流は増加し、それ故しゃ断することが一層困難にな
るでちろう。
このように、モータ巻線を流れる電流は前記逆起電力が
その減少過程にあるときは既にしゃ断されていなければ
ならない。その結果、効率の向上および逆起電力波高値
の低減ならびにラジオ障害の減少を図ることが可能とな
る。加うるに、各トランジスタと最適条件で利用し、小
型モータに容易に適用し得る小形部品を用いることがで
きる。このことは、換気用軸流ファンに関しては、それ
が全長が非常に短小であってモータ内部で利用出来る空
間を最適に用いる必要があるから、特に重要でちる。こ
のように、双方の巻線電流を、理論的な整流時点前後の
特定な角度範囲中にわたって少なくともはソ零にするこ
とが要望される。
その減少過程にあるときは既にしゃ断されていなければ
ならない。その結果、効率の向上および逆起電力波高値
の低減ならびにラジオ障害の減少を図ることが可能とな
る。加うるに、各トランジスタと最適条件で利用し、小
型モータに容易に適用し得る小形部品を用いることがで
きる。このことは、換気用軸流ファンに関しては、それ
が全長が非常に短小であってモータ内部で利用出来る空
間を最適に用いる必要があるから、特に重要でちる。こ
のように、双方の巻線電流を、理論的な整流時点前後の
特定な角度範囲中にわたって少なくともはソ零にするこ
とが要望される。
第１図は上記のことを実行する２つの場合を略図的に示
している。前記ホール発電器３２の両方の出力がはソ同
−電位のときに両方の巻線２５および２６の電流を抑制
する目的のため、これら出力はアンドゲート６５の２つ
の入力に接続される。このアンドゲートはその２つの入
力がはソ同−電位のときに出力信号を発生するように構
成されている。
している。前記ホール発電器３２の両方の出力がはソ同
−電位のときに両方の巻線２５および２６の電流を抑制
する目的のため、これら出力はアンドゲート６５の２つ
の入力に接続される。このアンドゲートはその２つの入
力がはソ同−電位のときに出力信号を発生するように構
成されている。
このアンドゲート６５は、図示のように、エミッターコ
レクタ通路が点５８と負極５３との間に接続されている
。Ｐ−Ｎ−Ｐ）ランジスタロ６が、エミッターコレクタ
通路が点５８と抵抗５９との間に接続されているトラン
ジスタ６７かのいずれかを制御する。第６図によれば、
前記特定の信号の組合せがこのアンドゲートの入力端に
発生したとき、ホール発電器３２がトランジスタ５４お
よび５５の両方を直接オフにする。
レクタ通路が点５８と負極５３との間に接続されている
。Ｐ−Ｎ−Ｐ）ランジスタロ６が、エミッターコレクタ
通路が点５８と抵抗５９との間に接続されているトラン
ジスタ６７かのいずれかを制御する。第６図によれば、
前記特定の信号の組合せがこのアンドゲートの入力端に
発生したとき、ホール発電器３２がトランジスタ５４お
よび５５の両方を直接オフにする。
第６図は極めて簡単な構造によって拘束時においても高
感度で、かつ高い作動温度で使用できる特性のモータを
達成する回路を示すものである。
感度で、かつ高い作動温度で使用できる特性のモータを
達成する回路を示すものである。
第６図に示す装置において、たとえば約１０μＦの容量
の電解コンデンサ７７および７８はトランジスタ５４お
よび５５をホール発電器３２に交流結合をするために用
いられている。トランジスタ５４および５５はホール発
電器３２に対して並列分路分なしているので、ホール発
電器３２を通る電流は、もしトランジスタ５４またば５
５のうちの一方が導通すれば減少する。
の電解コンデンサ７７および７８はトランジスタ５４お
よび５５をホール発電器３２に交流結合をするために用
いられている。トランジスタ５４および５５はホール発
電器３２に対して並列分路分なしているので、ホール発
電器３２を通る電流は、もしトランジスタ５４またば５
５のうちの一方が導通すれば減少する。
ホール発電器を流れる電流が減少するときにはその出力
が対応して減少するので、負帰還によってこれらトラン
ジスタの電流制限のために作用する。
が対応して減少するので、負帰還によってこれらトラン
ジスタの電流制限のために作用する。
トランジスタ５４および５５のエミッタは、抵抗５２を
介して正極線２７につながる点９０に接続されておシ、
また導通性が比較的よいシリコンダイオード９１の陽極
にも直接接続されている。このダイオードの陰極は点９
２を介してホール発電器３２の一方の入力に結合されて
いる。ダイオード９１は、たとえばその導通状態で約０
．７５ Ｖの電圧降下を有する。
介して正極線２７につながる点９０に接続されておシ、
また導通性が比較的よいシリコンダイオード９１の陽極
にも直接接続されている。このダイオードの陰極は点９
２を介してホール発電器３２の一方の入力に結合されて
いる。ダイオード９１は、たとえばその導通状態で約０
．７５ Ｖの電圧降下を有する。
たとえば３にΩの抵抗９７を介して、導通性が比較的悪
いシリコンダイオード９５および９４の陰極が点９２に
接続されている。ダイオード９６の陽極はトランジスタ
５４０ベースに接続されておシ、ダイオード９４の陽極
はトランジスタ５５のペースに接続されている。／シコ
ンダイオード９８はホール発電器３２に並列に設けるこ
とができる。
いシリコンダイオード９５および９４の陰極が点９２に
接続されている。ダイオード９６の陽極はトランジスタ
５４０ベースに接続されておシ、ダイオード９４の陽極
はトランジスタ５５のペースに接続されている。／シコ
ンダイオード９８はホール発電器３２に並列に設けるこ
とができる。
第６図の回路の作動は以下の通りである。ダイオード９
１と並列をなすトランジスタ５５のエミッタペース間の
ダイオード部分ならびにダイオード９４の直列回路は、
共にシリコン製であってはソ同等の電流を並列に流す。
１と並列をなすトランジスタ５５のエミッタペース間の
ダイオード部分ならびにダイオード９４の直列回路は、
共にシリコン製であってはソ同等の電流を並列に流す。
オフ状態においては、、ダイオード９１と並列のトラン
ジスタ５５・ダイオード９４の直列回路における電圧降
下は約０．７ｖであるから分圧されて、それぞれが約０
．５５Ｖ、したがってこのダイオード９４には例えば０
．００１ ｍＡの最小電流が流れる。トランジスタ５５
とダイオード９４との間の接続点１００にはコンデンサ
７８を介して、例えば−〇、２ｖのような負のパルスが
印加されてトランジス°り５５はオンとなる。すなわち
、点１００の極めて僅かな電位変化でトランジスタ５５
（またはトランジスタ５４）がオンとなる。直列回路５
５および９４の分圧によってトランジスタ５５のスレッ
ショールド電圧が決まシ、回路の感度が決定される。
ジスタ５５・ダイオード９４の直列回路における電圧降
下は約０．７ｖであるから分圧されて、それぞれが約０
．５５Ｖ、したがってこのダイオード９４には例えば０
．００１ ｍＡの最小電流が流れる。トランジスタ５５
とダイオード９４との間の接続点１００にはコンデンサ
７８を介して、例えば−〇、２ｖのような負のパルスが
印加されてトランジス°り５５はオンとなる。すなわち
、点１００の極めて僅かな電位変化でトランジスタ５５
（またはトランジスタ５４）がオンとなる。直列回路５
５および９４の分圧によってトランジスタ５５のスレッ
ショールド電圧が決まシ、回路の感度が決定される。
ホール発電器３２に対して並列シてダイオード９８が接
続されているので、ホール発電器３２には約α７■の電
圧が印加されかつＢ２ ＝０であるから、この電圧は２
つの電圧Ｑ、３５Ｖに分圧され、その結果運転中のモー
タにあってはコンデンサ７８により例えば直流電圧０．
７■が一定に保たれる。ホール発電器３２の出力５１が
負の場合には、トランジスタ５５のベースエミ、 ツ
タ間を通してコンデンサ７８の充電電流が流れ、したが
ってトランジスタ５５が導通する。
続されているので、ホール発電器３２には約α７■の電
圧が印加されかつＢ２ ＝０であるから、この電圧は２
つの電圧Ｑ、３５Ｖに分圧され、その結果運転中のモー
タにあってはコンデンサ７８により例えば直流電圧０．
７■が一定に保たれる。ホール発電器３２の出力５１が
負の場合には、トランジスタ５５のベースエミ、 ツ
タ間を通してコンデンサ７８の充電電流が流れ、したが
ってトランジスタ５５が導通する。
出力５１が正の場合は、トランジスタ５５はオフとなシ
、ダイオード９４、抵抗９７ならびにホール発電器３２
を介してコンデンサ７８からの放電電流が流れ、かかる
動作によって前もって充電された電荷が放電される。
、ダイオード９４、抵抗９７ならびにホール発電器３２
を介してコンデンサ７８からの放電電流が流れ、かかる
動作によって前もって充電された電荷が放電される。
抵抗９７は、ホール発電器３２の内部抵抗（例えば３０
オームであるが大きい温度係数を有する）よりも高抵抗
で、例えば５０００オームであるので、放電時定数は充
電時定数よりも大であって、実質上一定とみなされ、そ
の結果放電に応じて高い電圧が発生する。
オームであるが大きい温度係数を有する）よりも高抵抗
で、例えば５０００オームであるので、放電時定数は充
電時定数よりも大であって、実質上一定とみなされ、そ
の結果放電に応じて高い電圧が発生する。
トランジスタ５４からトランジスタ６３への電流または
トランジスタ５５からトランジスタ６４への電流は抵抗
５２を介して流れ、ホール発電器３２の制御電流を減す
るための接続として・作用する。
トランジスタ５５からトランジスタ６４への電流は抵抗
５２を介して流れ、ホール発電器３２の制御電流を減す
るための接続として・作用する。
もしモータが拘束されると、たまたま負のホール発電器
の出力につながる特定のコンデンサ７７または７８は充
電される。そしてそのとき両トランジスタ５４および５
５のペースは、ホール発電器の磁束Ｂ２ が零かまた
ははソ番に等しい時と同じ電位をうけるから、約１秒後
にはこれら２つのトランジスタ５４または５５のいずれ
もが導通しない。そして双方のモータ巻線２５および２
６の電流は完全にしゃ断されるので、モータ拘束の場合
でもモータの過熱は完全に防止される。例えば、線２７
および５６に対する電圧パルスの印加、短期間の電源し
ゃ断、または手動起動等によってモータの再起動を行な
うことができる。
の出力につながる特定のコンデンサ７７または７８は充
電される。そしてそのとき両トランジスタ５４および５
５のペースは、ホール発電器の磁束Ｂ２ が零かまた
ははソ番に等しい時と同じ電位をうけるから、約１秒後
にはこれら２つのトランジスタ５４または５５のいずれ
もが導通しない。そして双方のモータ巻線２５および２
６の電流は完全にしゃ断されるので、モータ拘束の場合
でもモータの過熱は完全に防止される。例えば、線２７
および５６に対する電圧パルスの印加、短期間の電源し
ゃ断、または手動起動等によってモータの再起動を行な
うことができる。
抵抗９７による放電過程の遅延は次の理由により有利で
ある。即ち、抵抗？７は、コンデンサが今放電されよう
とする特定のトランジスタ５４または５５の導通を遅延
させ、またこの放電過程が所定の段階に達したのちにそ
れぞれのトランジスタが導通され得る。このような方法
により、電流の間隙が適正にされる。
ある。即ち、抵抗？７は、コンデンサが今放電されよう
とする特定のトランジスタ５４または５５の導通を遅延
させ、またこの放電過程が所定の段階に達したのちにそ
れぞれのトランジスタが導通され得る。このような方法
により、電流の間隙が適正にされる。
この発明はホール発電器によって整流が制御されるモー
タのみに限定されるものではなく、他の半導体制御手段
たとえば磁気ダイオード等によって整流が制御されるモ
ータにも同様に適用できる。かくのごとき半導体制御手
段によれば電流をきるときに特別な信号の組合せが生ず
る。この信号の組合せは他の半導体の制御手段とは相異
なる形状分有することは当然であシ、本発明の原理に従
って前述した効果と達成するだめの類似した評価がなし
得ることは容易に理解できよう。
タのみに限定されるものではなく、他の半導体制御手段
たとえば磁気ダイオード等によって整流が制御されるモ
ータにも同様に適用できる。かくのごとき半導体制御手
段によれば電流をきるときに特別な信号の組合せが生ず
る。この信号の組合せは他の半導体の制御手段とは相異
なる形状分有することは当然であシ、本発明の原理に従
って前述した効果と達成するだめの類似した評価がなし
得ることは容易に理解できよう。
可能な組合せの数は非常に多いために、あらゆる可能な
変形例の詳細は不可能である。上述した数多くの実施例
から、当業者は本発明の原理（ｌこ従って、他の半導体
制御手段を有するモータを設計し得、例えば大電流の場
合には、トラ筈である。
変形例の詳細は不可能である。上述した数多くの実施例
から、当業者は本発明の原理（ｌこ従って、他の半導体
制御手段を有するモータを設計し得、例えば大電流の場
合には、トラ筈である。
第１図は、本発明にかかるブランレス直流モータ分外部
ロータに適用した実施例の概略図である。 第２図は、ロータおよびステータの磁気回路の状態を示
す展開図である。 第３図は、第２図のロータに浴った磁化曲線である。 第４図は、第２図のロータ内部の展開平面図である。 第５図は、第１図および第２図に示す直流モータのトル
ク曲線である。 第６図は、本発明の実施例を示す回路図である。 図中の主な参照符号の対応は次の通り。 １０：モータ、１１：永久磁石ロータ、１５：ロータ磁
石、１４，１５：磁極間隙、１４′。
ロータに適用した実施例の概略図である。 第２図は、ロータおよびステータの磁気回路の状態を示
す展開図である。 第３図は、第２図のロータに浴った磁化曲線である。 第４図は、第２図のロータ内部の展開平面図である。 第５図は、第１図および第２図に示す直流モータのトル
ク曲線である。 第６図は、本発明の実施例を示す回路図である。 図中の主な参照符号の対応は次の通り。 １０：モータ、１１：永久磁石ロータ、１５：ロータ磁
石、１４，１５：磁極間隙、１４′。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）台形状磁束（Ｂ＿１）を発生するために各磁極間
に狭小な間隙（１４、１５）を有する永久磁石からなる
ロータ（１１）と、 ロータ位置検出装置（３２）と、 回転角に応じて直径を変化させることによ り前記ロータ（１１）との間に形成されるほゞ円筒状の
空隙（３３、３４）を生ずるステータ鉄心（１９、２０
）および該鉄心に巻かれたステータ巻線（２５、２６）
から成り、該ステータ巻線には、運転時において交番し
かつ間隙（４６、４６′）を生ずる電磁駆動トルク（Ｍ
ｅｌ）を発生するために前記ロータ位置検出装置（３２
）によつて制御される電流が流れるように構成されるス
テータ（１８）と、 から構成されるブラシレス直流モータであつて、所定の
回転領域で前記ロータ（１１）と前記ステータ（１８）
との相互作用により磁気エネルギを蓄積しそして引続く
回転領域において電磁駆動トルク（Ｍｅｌ）のトルク間
隙 （４６、４６′）を補足するように蓄積エネルギを放出
するように形成され、そして角度範囲 （δ）である後者の回転領域において前記ロータの狭小
な間隙（１４、１５）がそれぞれその回転方向（１６）
に徐々に増加する磁気的作用空隙を通過するように形成
された、前記ブラシレス直流モータにおいて、 前記ロータ位置検出装置が、前記ロータ （１１）の磁界範囲内に配設された磁電検出センサ（３
２）として形成されること、 前記磁電検出センサ（３２）が、前記ステータ（１８）
の隣接する磁極（１９、２０）間の角度範囲であつて両
極間の境界よりも回転方向 （１６）と反対の方向に偏位して配設されること、およ
び／または、 前記磁電検出センサ（３２）に交互に作用する部分（１
４′、１５′）である前記ロータ（１１）の極間隙は、
前記電磁駆動トルク発生用の極間隙（１４、１５）に比
して回転方向（１６）に偏位していること、 を特徴とするブラシレス直流モータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2419432.9 | 1974-04-23 | ||
| DE2419432A DE2419432C3 (de) | 1974-04-23 | 1974-04-23 | Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem Stator und mit einem permanentmagnetischen Rotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158461A true JPS6158461A (ja) | 1986-03-25 |
| JPH0334302B2 JPH0334302B2 (ja) | 1991-05-22 |
Family
ID=5913637
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50048734A Expired JPS6135797B2 (ja) | 1974-04-23 | 1975-04-23 | |
| JP60121628A Granted JPS6158461A (ja) | 1974-04-23 | 1985-06-06 | ニパルス式ブラシレス直流モータ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50048734A Expired JPS6135797B2 (ja) | 1974-04-23 | 1975-04-23 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4030005A (ja) |
| JP (2) | JPS6135797B2 (ja) |
| DE (1) | DE2419432C3 (ja) |
| FR (1) | FR2269232B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102543234B1 (ko) * | 2023-05-08 | 2023-06-13 | 전홍섭 | Bemf 위상각 측정장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2419432C3 (de) * | 1974-04-23 | 1985-05-09 | Papst-Motoren GmbH & Co KG, 7742 St Georgen | Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem Stator und mit einem permanentmagnetischen Rotor |
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| US4459519A (en) * | 1974-06-24 | 1984-07-10 | General Electric Company | Electronically commutated motor systems and control therefor |
| US4763347A (en) * | 1983-02-02 | 1988-08-09 | General Electric Company | Control system, electronically commutated motor system, blower apparatus and methods |
| DE2452082A1 (de) * | 1974-11-02 | 1976-05-06 | Papst Motoren Kg | Kollektorloser gleichstrommotor mit einstraengiger statorwicklung |
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