JPS6268057A - 無整流子電動機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ファン等の駆動用に使用される無整流子電動
機に関するものである。

従来の技術 従来この種の無整流子電動機は第６図〜第９図に示すよ
うな構成であった。すなわち、トランジスタよりなるス
イッチング素子１〜６の出力端は、３相ブリツジ接続さ
れ中性点非接地スター結線された固定子巻線７〜１２の
入力端に接続されている。そして回転子１３は４極に着
磁された磁極片をもつ構成となっている。第６図の例に
おいては、固定子巻線７〜１２に対する回転子１３の相
対的な位置を検出するだめに、３ケの磁電変換素子２４
〜２６が回転子１３の磁極片の磁束を検知できるよう、
磁極片の近傍に取り付けられている。前記磁電変換素子
２４〜２６は制御回路２７に接続さ３　ペーノ れ、磁電変換素子２４〜２６の出力に応じて、スイッチ
ング素子１〜６のゲート信号を制御するよ８図に示す導
通状態図におけるＯＮで動作するゲート信号を出力して
、固定子巻線７〜１２に流れる電流を制御し、回転子１
３を回転させている。

また第７図は第６図に対して、磁電変換素子２４〜２６
を使用しない例であり、電動機起動時には、通常回転時
とは異なる処理で回転子を回転させる必要があるが、回
転子１３の回転中においては、第８図から明らかなよう
に、スター結線された固定子巻線７〜１２のうち必らず
１相の巻線は非通電となっており、この非通電の巻線に
生じる誘起電圧の変化を、固定子巻線中性点２９や固定
子巻線端３ｏ〜３２より取り出し、この誘起電圧の変化
に応じてスイッチング素子１〜６のゲート信号を制御す
る制御回路２８に入力し、第６図の例と同様に回転子１
３を回転させている。

なお第６図および第７図の例のいずれの場合にも、固定
子巻線７〜１２は、回転子１３に対して第９図のように
各相の２個の巻線が１８０°対向するような位置に配置
されている。

（たとえば特開昭５２−２９９１７号公報および特開昭
５９−１２２３５２号公報） 発明が解決しようとする問題点 このよう々従来の構成では、第６図の例では回転子１３
の固定子巻線７〜１２に対する和動的な位置を検出する
ために、３個の磁電変換素子２４〜２６を回転子１３の
磁極片の近傍に取り付ける必要があり、磁電変換素子２
４〜２６と制御回路２７との接続部が多く、構成が複雑
になるとともに、３個の磁電変換素子２４〜２６の相対
的な取付位置が適正でなかったり、３個相互の特性のば
らつきが大きかった場合、回転子１３の位置検出に誤差
が生じ、固定子巻線７〜１２への通電タイミングが乱れ
、電動機の回転特性が悪くなるとともに振動・騒音発生
の原因となるという問題があった。また第７図の例では
、低速回転時や急激な負荷変動で回転速度が低下したと
きに、非通電の５　ヘ一／ 固定子巻線に誘起される電圧が低くなり、固定子巻線中
性点２９や固定子巻線端３０〜３２から誘起電圧を検出
することが困難となり、制御回路２８が動作せず回転不
良となる問題があった。さらに負荷の大小によって誘起
電圧の波形が変化したり、スイッチング素子１〜６のス
イッチングノイズが誘起電圧波形に含まれたりするので
、誘起電圧の取り出しに回路的な工夫を必要とし、回路
が複雑となる問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するたので、センサー
の取付部や制御回路の構成を複雑とせず、またセンサー
の相対的な特性のばらつきによる回転特性の変化がなく
、低速時や負荷の変化にかかわりなく安定な回転をする
無整流子電動機を提供することを目的とするものである
。

問題点を解決するだめの手段 この問題点を解決するために本発明は、３相の固定子巻
線と、永久磁石の磁極をもつ回転子の回転と同期して回
転子の位置検出信号を発生する１個のセンサーを有する
回転子位置検出器と、この回転子位置検出器の出力に応
じて前記３相の固定子巻線に流れる電流を制御する制御
回路とをもうけたものである。

作　　用 この構成により、回転子の回転と同期して回転子の位置
を検出し信号を発生し、その検出信号により固定子巻線
に流れる電流を制御するため１個のセンサーで制御する
ことができ、センサーの取付部や制御回路の構成が単純
化し、安定した運転ができることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例について、第１図および第２図に
もとづき説明する。図において、１４は回転子１３と同
軸上に取り付けられた位置検出板で、Ｎ極とＳ極が均等
な幅で交互に着磁され、全体で１２極の磁極を有してい
る。この位置検出板１４の磁束を検出できる位置には磁
電変換素子１５が取り付けられている。前記磁電変換素
子１６は制御回路１７に接続され、磁電変換素子１６の
出力が、正から負、あるいは負から正に変化すると７　
べ−・ とに、第２図に示すような導通状態となるように、順番
にスイッチング素子１〜６のゲート信号を制御するよう
になっている。固定子巻線７〜１２の配置は、第９図に
示す従来例と同様である。

上記構成において、第２図に示す時刻ｔ１に、磁電変換
素子１５に対向する位置検出板１４の磁極が、Ｓ極から
Ｎ極に変化する位置に位置検出板１４と磁電変換素子１
６を設定しておけば、時刻ｔ１　　に磁電変換素子１５
の出力が負から正に変化し、制御回路１６はスイッチン
グ素子１と５を導通させるゲート信号を発生させる。ス
イッチング素子１と６が導通することにより、固定子巻
線７゜８．１１．１２に電流が流れ、回転子１３を回転
させる。それと同時に位置検出板１４も回転し、時刻ｔ
２には磁電変換素子１６に対向する磁極部分がＮ極から
Ｓ極に変化するような位置となり、磁電変換素子の出力
が正から負に変化し、同時に制御回路１６からのゲート
信号もスイッチング素子１と６を導通させる状態に変化
し、固定子巻線７．８，９．１０に電流が流れ、回転子
１３が回転する。このようにして順次回転子１３が回転
し、時刻ｔ　における位置から時刻ｔ１３における位置
にくると、回転子１３は１回転したことになる。

もし回転途中、たとえば時刻ｔ　からｔ２の間に、負荷
が何らかの理由で急激に大きくなり回転速度が低下した
場合、位置検出板１４の回転速度も低下し、磁電変換素
子１５の出力が正から負に変化する時刻１２１での時間
が長くなり、その間制御回路１６は、時刻ｔ１に発生さ
せたスイッチング素子１と５を導通させるゲート信号を
保持することになり、回転子１３の回転に支障はきたさ
ない。

逆に負荷が小さくなり回転速度が上昇した場合は、時刻
ｔ１からｔ２１での時間が短くなり、ゲート信号を保持
する時間が短くなり、同様に回転子１３０回転に支障は
ない。なお、時刻ｔ１において磁電変換素子１５に対向
する位置検出板１４の磁極は、かならずしもＳ極からＮ
極に変化する必要はなく、Ｎ極からＳ極に変化してもよ
い。また磁極電変換素子１５の出力も、位置検出板１４
の磁極がＮ極からＳ極に変化するとき、正から負に変化
９　ペー／゛ する必要はなく、負から正に変化するように取り付けら
れていてもかまわない。ｔ２〜ｔつ、の時刻においても
同様である。要はスイッチング素子１〜６の導通状態を
変化させる必要のあるときに、磁電変換素子１５の出力
が変化するように、磁電変換素子１５と位置検出板１４
が取り付けられておればよい。以上のように本実施例に
よれば、１個の磁電変換素子しか使用しないため、取付
が簡単となり、また制御回路との接続部も複雑とならず
、さらに磁電変換素子を複数個使う場合の相互の特性の
ばらつきの影響が解消でき、まだ着磁された位置検出板
をもうけているため、回転速度が低速でも高速でも、あ
るいは変化しても安定した回転子位置検出信号が得られ
、回転不良となることはない。そして、制御回路は１個
の磁電変換素子の出力が変化したかどうかを判別するだ
けでゲート信号を変更するタイミングがつかめるため、
回路そのものが簡単に構成できる。

第３図は本発明の第２の実施例を示すものである。この
実施例は、回転子位置検出器２０を構成１０　ページ する１個のセンサーをバイアス磁石を有する磁気抵抗素
子１８としたことに特徴をもっている。

バイアス磁石を有する磁気抵抗素子１８は、その近傍に
透磁率の高い物体が接近すると出力を発生する性質があ
り、位置検出板１９を鉄等で６ケの歯をもつ歯車形状に
形成すれば、歯の部分が磁気抵抗素子１８に接近すれば
出力が発生し、歯でない部分が接近したときには出力が
発生しなくなり、第１の実施例で説明した位置検出器１
６と同様の機能を発揮することが可能となる。この構成
によって、位置検出板１９に磁極を形成する必要がなく
なり、鉄板等を打ち抜くことによって簡単に位置検出板
１９の製作ができるという効果をもつ。なおその動作は
第１の実施例と同じであるので省略する。

第４図および第６図は第３の実施例を示すものである。

この実施例は、回転子位置検出器２３を構成する１個の
センサーをフォトインタラプタ２１としたことに特徴を
もっている。フォトインタラプタ２１を第５図に示すよ
うに、歯車形状の位置１１　ページ 検出板２２に対向させると、第６図（ａ）のフォトイン
タラブ２１に位置検出板２２の歯が接近したときには、
投光部からでた光が歯の表面で反射して受光部に入り、
フォトインタラブ２１から出力が発生する。第５図（１
））の歯でない部分が接近したときには、光の反射位置
が遠くなり、受光部に光が入らなくなり、出力が発生し
なくなり、第１の実施例で説明した位置検出器１６と同
様の機能をすることが可能となる。

この構成によって、位置検出板２２に磁極を形成する必
要がなくなるとともに、第２の実施例の位置検出板１９
のように透磁率の高い物質で製作する必要がなく、位置
検出板２２を形成することが可能な物質の種類が増える
という効果をもつ。

なおその動作は第１の実施例と同じであるので省略する
。

発明の効果 以上の実施例の説明より明らかなように本発明によれば
、回転子の回転と同期して回転子の位置検出信号を発生
する１個のセンサーを有する回転子位置検出器によって
、回転子の位置を検出するようにしたことにより、セン
サー取付部や制御回路を複雑に構成しなくても、センサ
ーの特性のばらつきや負荷の変化によって乱れることの
ない安定した位置検出信号を得ることが可能となり、簡
単な構成で、騒音や振動発生のない、安定した同転をす
る無整流子電動機の製作が可能となる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における無整流子電動機の概
略構成図、第２図は同スイッチング素子の導通順序およ
び磁電変換素子の出力を示す説明図、第３図は第２の実
施例における回転子位置検出器の概略構成図、第４図は
第３の実施例における回転子位置検出器の概略構成図、
第６図（ａ）　、　（ｂ）は同要部拡大図、第６図は従
来の無整流子電動機の概略構成図、第７図は他の従来例
の無整流子電動機の概略構成図、第８図は第６図および
第７図の例におけるスイッチング素子の導通状態を示す
説明図、第９図は同固定子巻線の概略配置図であ１３　
ページ ７．８，９，１０，１１．１２・・・・・・固定子巻線
、１３・・・・・回転子、１６・・・・・・磁電変換素
子、１７゜１８・・・・・・磁気抵抗素子、２１・・・
・・・フォトインタラプタ、１４，１９．２２・・・・
・・位置検出板、１６゜２０．２３・・・・・回転子位
置検出器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２Ｑ
−一一回転睡１紅泳 ２２−一−イｆｒｔｒｉゴー＋２ 第　６　図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）３相の固定子巻線と、永久磁石の磁極をもつ回転
   子の回転と同期して回転子の位置検出信号を発生する１
   個のセンサーを有する回転子位置検出器と、この回転子
   位置検出器の出力に応じて、前記３相の固定子巻線に流
   れる電流を制御する制御回路とを有する無整流子電動機
   。
2. （２）回転子位置検出器は、１個の磁電変換素子と回転
   子の回転と同期して回転する複数極に着磁された位置検
   出板とから構成された特許請求の範囲第１項記載の無整
   流子電動機。
3. （３）回転子位置検出器はバイアス磁石を有する１個の
   磁気抵抗素子と、回転子の回転と同期して回転する透磁
   率の高い金属によって形成された位置検出板とから構成
   された特許請求の範囲第１項記載の無整流子電動機。
4. （４）回転子位置検出器は、１個のフォトインタラプタ
   と回転子の回転と同期して回転する位置検出板とから構
   成された特許請求の範囲第１項記載の無整流子電動機。