JPS6349469B2 - - Google Patents
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- JPS6349469B2 JPS6349469B2 JP10345178A JP10345178A JPS6349469B2 JP S6349469 B2 JPS6349469 B2 JP S6349469B2 JP 10345178 A JP10345178 A JP 10345178A JP 10345178 A JP10345178 A JP 10345178A JP S6349469 B2 JPS6349469 B2 JP S6349469B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- motor coil
- magnetic sensor
- motor
- phase
- Prior art date
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ロータの回転位相を磁気センサによ
り磁気的に検出しこの検出出力によりｎ相のモー
タコイルを順次通電させる無整流子モータに関す
るもので、その目的とするところは、モータコイ
ルに流れる負荷電流のリツプルを小さくなし得
て、ロータの回転むら、電源電圧の変動及び電気
的雑音の発生を夫々軽減し得る等の効果を奏する
無整流子モータを提供するにある。
り磁気的に検出しこの検出出力によりｎ相のモー
タコイルを順次通電させる無整流子モータに関す
るもので、その目的とするところは、モータコイ
ルに流れる負荷電流のリツプルを小さくなし得
て、ロータの回転むら、電源電圧の変動及び電気
的雑音の発生を夫々軽減し得る等の効果を奏する
無整流子モータを提供するにある。
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず第１図において、１はロータ軸２を一体
的に有するロータであり、これは断面半円状をな
し且つ上記ロータ１の回転方向（図中矢印Ｒで示
す）に分極された二個の永久磁石３及び４を全体
として円筒状をなすように配置し、以て各永久磁
石３，４のＮ極とＳ極とから成るＰ個例えば４個
の界磁極５が機械角90度の位相角をもつて交互に
位置されるようにした構成である。６は前記永久
磁石３，４に数mm程度の距離を存して近接され、
且つ互の位相角が機械的に360／ｎ度となるように配 置された例えばｎ個の磁気センサたるホール素子
（２個のみ図示）で、これは例えばＮ極の界磁極
５から与えられる磁束により動作されて検出信号
を出力し、以てロータ１の回転位相を界磁極５の
極性に応じて検出するものである。
る。まず第１図において、１はロータ軸２を一体
的に有するロータであり、これは断面半円状をな
し且つ上記ロータ１の回転方向（図中矢印Ｒで示
す）に分極された二個の永久磁石３及び４を全体
として円筒状をなすように配置し、以て各永久磁
石３，４のＮ極とＳ極とから成るＰ個例えば４個
の界磁極５が機械角90度の位相角をもつて交互に
位置されるようにした構成である。６は前記永久
磁石３，４に数mm程度の距離を存して近接され、
且つ互の位相角が機械的に360／ｎ度となるように配 置された例えばｎ個の磁気センサたるホール素子
（２個のみ図示）で、これは例えばＮ極の界磁極
５から与えられる磁束により動作されて検出信号
を出力し、以てロータ１の回転位相を界磁極５の
極性に応じて検出するものである。
尚、上記各磁気センサ６からの検出信号は、次
相の磁気センサ６から検出信号が出力された時点
で消失するように回路設計がなされている。一
方、第２図Ａはロータ１をその回転方向Ｒに展開
して示すものであり、この第２図Ａにおいて、７
は図示しないステータに巻装されてｎ相電力が供
給されるように設けられた例えば４個のモータコ
イル（１個のみ図示）であり、これは前記ロータ
１にその内部から対向され且つ互に機械角360／ｎ度 づつずれるように配置されている。そして、各モ
ータコイル７は、第３図に示すように、夫々直流
電源８と接地端子との間に負荷電流制御用のトラ
ンジスタ９のコレクタ・エミツタ間を介して接続
されており、該トランジスタ９がそのベースに前
記磁気センサ６からの検出信号を受けてオンする
と通電駆動されて前記界磁極５に従つてロータ１
に回転トルクを与えるようになつている。尚、第
３図においては１個のモータコイルについてのみ
接続関係を示した。しかして斯かるモータコイル
７と前記磁気センサ６との位置関係は次に述べる
ようにして決定される。即ち、各磁気センサ６
を、夫々と電気的に対応するモータコイル７から
前記ロータ１の回転方向ＲへＯ＜θ＜360／2P（１− ２／ｎ）の関係にある機械角θ（第２図Ａ参照）ずれ た位置に配置する。また、第２図Ｂは、ロータ１
の回転に伴う界磁極５による交番磁界の磁束密度
Ｂの大きさ及び方向の時間変化を該ロータ１の回
転位相と関係付けて示した図である。
相の磁気センサ６から検出信号が出力された時点
で消失するように回路設計がなされている。一
方、第２図Ａはロータ１をその回転方向Ｒに展開
して示すものであり、この第２図Ａにおいて、７
は図示しないステータに巻装されてｎ相電力が供
給されるように設けられた例えば４個のモータコ
イル（１個のみ図示）であり、これは前記ロータ
１にその内部から対向され且つ互に機械角360／ｎ度 づつずれるように配置されている。そして、各モ
ータコイル７は、第３図に示すように、夫々直流
電源８と接地端子との間に負荷電流制御用のトラ
ンジスタ９のコレクタ・エミツタ間を介して接続
されており、該トランジスタ９がそのベースに前
記磁気センサ６からの検出信号を受けてオンする
と通電駆動されて前記界磁極５に従つてロータ１
に回転トルクを与えるようになつている。尚、第
３図においては１個のモータコイルについてのみ
接続関係を示した。しかして斯かるモータコイル
７と前記磁気センサ６との位置関係は次に述べる
ようにして決定される。即ち、各磁気センサ６
を、夫々と電気的に対応するモータコイル７から
前記ロータ１の回転方向ＲへＯ＜θ＜360／2P（１− ２／ｎ）の関係にある機械角θ（第２図Ａ参照）ずれ た位置に配置する。また、第２図Ｂは、ロータ１
の回転に伴う界磁極５による交番磁界の磁束密度
Ｂの大きさ及び方向の時間変化を該ロータ１の回
転位相と関係付けて示した図である。
さて、モータコイル７と磁気センサ６との位置
関係を上述のように決定した根拠について説明す
る。即ち、モータコイル７一相当りに関する電圧
波形を示した第４図Ａ及び第５図Ａのように、ロ
ータ１が回転している状態では、該モータコイル
７に、これと界磁極５との間の相対速度により逆
起電圧Viが誘起されこれが直流電源８の電源電
圧Vdに重畳されるから、トランジスタ９のコレ
クタ電圧Vcは該トランジスタ９が理想的なタイ
ミングでオン状態にある期間（第４図ではタイミ
ングT1〜T2及びT3〜T4、第５図ではタイミング
T1〜T4）以外において逆起電圧Viと同一の波形
となる。上記逆起電圧Viはモータの負荷の大き
さに反比例して増減する性質を有するから、ロー
タ１が軽負荷で回転されている場合を示す第４
図、及び中負荷で回転されている場合を示す第５
図から理解されるように、各場合における上記コ
レクタ電圧Vcの振幅は相違する。従つて、トラ
ンジスタ９のオン期間には、上述の各場合におい
て、モータコイル７に第４図Ｂ及び第５図Ｂに
夫々示すような波形、即ち前記逆起電圧Viのピ
ークを中心に対称的な波形の負荷電流Icが流れ
る。しかして従来においては、磁気センサ６に対
してＮ極の界磁極５が対向され始めた時点に該磁
気センサ６から検出信号を出力させるべく、モー
タコイル７と磁気センサ６との位置関係を第２図
中二点鎖線で示すように設定していた。即ち、磁
気センサ６をモータコイル７からロータ１の回転
方向Ｒへ機械角θ0ずれた位置に配置しており、θ0
＝360／2P（１−２／ｎ）の関係に設定するのが通常で あつた。以下、θ0の関係式を説明する。ロータ１
が回転するためには、まずロータ１の着磁位相と
モータコイル７の位置関係は回転界磁１サイクル
毎に同様になる必要がある。そして回転磁界の１
サイクルとはロータ１の回転機械角でθF＝360／
（Ｐ／２）と示すことができる。
関係を上述のように決定した根拠について説明す
る。即ち、モータコイル７一相当りに関する電圧
波形を示した第４図Ａ及び第５図Ａのように、ロ
ータ１が回転している状態では、該モータコイル
７に、これと界磁極５との間の相対速度により逆
起電圧Viが誘起されこれが直流電源８の電源電
圧Vdに重畳されるから、トランジスタ９のコレ
クタ電圧Vcは該トランジスタ９が理想的なタイ
ミングでオン状態にある期間（第４図ではタイミ
ングT1〜T2及びT3〜T4、第５図ではタイミング
T1〜T4）以外において逆起電圧Viと同一の波形
となる。上記逆起電圧Viはモータの負荷の大き
さに反比例して増減する性質を有するから、ロー
タ１が軽負荷で回転されている場合を示す第４
図、及び中負荷で回転されている場合を示す第５
図から理解されるように、各場合における上記コ
レクタ電圧Vcの振幅は相違する。従つて、トラ
ンジスタ９のオン期間には、上述の各場合におい
て、モータコイル７に第４図Ｂ及び第５図Ｂに
夫々示すような波形、即ち前記逆起電圧Viのピ
ークを中心に対称的な波形の負荷電流Icが流れ
る。しかして従来においては、磁気センサ６に対
してＮ極の界磁極５が対向され始めた時点に該磁
気センサ６から検出信号を出力させるべく、モー
タコイル７と磁気センサ６との位置関係を第２図
中二点鎖線で示すように設定していた。即ち、磁
気センサ６をモータコイル７からロータ１の回転
方向Ｒへ機械角θ0ずれた位置に配置しており、θ0
＝360／2P（１−２／ｎ）の関係に設定するのが通常で あつた。以下、θ0の関係式を説明する。ロータ１
が回転するためには、まずロータ１の着磁位相と
モータコイル７の位置関係は回転界磁１サイクル
毎に同様になる必要がある。そして回転磁界の１
サイクルとはロータ１の回転機械角でθF＝360／
（Ｐ／２）と示すことができる。
θF：回転機械角
Ｐ：界磁極数
また電機子回路の相数がｎの場合にモータコイ
ル７の１相当りの通電角度はθA＝θF/oとなる。
ル７の１相当りの通電角度はθA＝θF/oとなる。
一方、同一方向の電流をモータコイル７に順次
流し続けて同一方向のトルクを発生するために
は、ロータ１の界磁と同一磁極性下になる様にモ
ータコイル７に通電すればよい。即ちロータ１の
回転機械角θ下にあつてモータコイル７の通電角
度θAの間通電すればよい。しかしロータ１の界磁
極の境界近傍は磁束密度が低いため、その期間は
モータコイル７に通電しない方がトルクの効率は
優れたものとなる。従つてモータコイル７が界磁
極の境目よりθ0だけ磁極中心側に入つた時点で磁
気センサ６が信号を発するように配置することが
望ましい。つまりモータコイル７のピツチがロー
タ１の回転界磁の半サイクルの奇数倍である場合
には次式が成り立つ。
流し続けて同一方向のトルクを発生するために
は、ロータ１の界磁と同一磁極性下になる様にモ
ータコイル７に通電すればよい。即ちロータ１の
回転機械角θ下にあつてモータコイル７の通電角
度θAの間通電すればよい。しかしロータ１の界磁
極の境界近傍は磁束密度が低いため、その期間は
モータコイル７に通電しない方がトルクの効率は
優れたものとなる。従つてモータコイル７が界磁
極の境目よりθ0だけ磁極中心側に入つた時点で磁
気センサ６が信号を発するように配置することが
望ましい。つまりモータコイル７のピツチがロー
タ１の回転界磁の半サイクルの奇数倍である場合
には次式が成り立つ。
θ0＋θA＋θ0＝θF／２
θ0＝（θF／２−θA）／２
＝（360／Ｐ−360×２／Pn）／２
θ0＝360／2P・（１−２／ｎ）
［θ0＝180（１−２／ｎ）／Ｐ］
また、実際にはモータコイル７は何重にも巻回
されているため幅を有するが、その巻回されたコ
イル幅の中心を通る半径方向の線を中心線とし、
機械角θ0ずらすモータコイル７の基準線は前記中
心線であるとして説明する。しかしながら、磁気
センサ６を動作させてこれに検出信号を出力させ
るには所定値以上の磁束密度B0（第２図Ｂ参照）
が必要であり、実際には磁気センサ６によるロー
タ１の回転位相の検出が、第２図に示すように機
械角△θづつ遅れる結果となる。このため、モー
タコイル７に対する通電開始時期が、タイミング
T1から上記遅れ機械角△θに起因して電気角△
ψ遅れてタイミングT1′にずれ込み、同時に通電
終了時期がタイミングT4から電気角△ψ遅れて
タイミングT4′にずれ込み、モータコイル７には、
ロータ１が軽負荷で回転されている場合及び中負
荷で回転されている場合に夫々第４図Ｃ及び第５
図Ｃに示すような波形の非対称的な負荷電流Icが
流れる。従つて、従来のものにおいては、ｎ相の
モータコイル７全体に流れる負荷電流Icの波形
が、上述の各場合において夫々第６図Ｃ，Ｄに示
すようなリツプルの極めて大きなものになる欠点
があり、このためロータ１の回転にむらが生じた
り、直流電源８の容量によつては電源電圧が変動
したり、或は電気的雑音が多量に発生してしまう
問題点があつた。また、トランジスタ９の如き電
子部品に流れる電流が大きく変化するため、その
負荷率が大となつて信頼性に欠けるものであつ
た。
されているため幅を有するが、その巻回されたコ
イル幅の中心を通る半径方向の線を中心線とし、
機械角θ0ずらすモータコイル７の基準線は前記中
心線であるとして説明する。しかしながら、磁気
センサ６を動作させてこれに検出信号を出力させ
るには所定値以上の磁束密度B0（第２図Ｂ参照）
が必要であり、実際には磁気センサ６によるロー
タ１の回転位相の検出が、第２図に示すように機
械角△θづつ遅れる結果となる。このため、モー
タコイル７に対する通電開始時期が、タイミング
T1から上記遅れ機械角△θに起因して電気角△
ψ遅れてタイミングT1′にずれ込み、同時に通電
終了時期がタイミングT4から電気角△ψ遅れて
タイミングT4′にずれ込み、モータコイル７には、
ロータ１が軽負荷で回転されている場合及び中負
荷で回転されている場合に夫々第４図Ｃ及び第５
図Ｃに示すような波形の非対称的な負荷電流Icが
流れる。従つて、従来のものにおいては、ｎ相の
モータコイル７全体に流れる負荷電流Icの波形
が、上述の各場合において夫々第６図Ｃ，Ｄに示
すようなリツプルの極めて大きなものになる欠点
があり、このためロータ１の回転にむらが生じた
り、直流電源８の容量によつては電源電圧が変動
したり、或は電気的雑音が多量に発生してしまう
問題点があつた。また、トランジスタ９の如き電
子部品に流れる電流が大きく変化するため、その
負荷率が大となつて信頼性に欠けるものであつ
た。
しかして、本実施例によれば、磁気センサ６を
夫々と電気的に対応するモータコイル７からロー
タ１の回転方向ＲへＯ＜θ＜θ0（θ0＝360／2P（１− ２／ｎ））の関係にある機械角θずれた位置に配置、 換言すれば、磁気センサ６を従来の位置より機械
角（θ0−θ）だけモータコイル７側へ近づけた位
置に配置するようになし、以て該モータコイル７
への通電開始時期を早めるように構成して、磁気
センサ６によるロータ１の回転位相検出遅れ角△
θを吸収せしめるようにしている。従つてトラン
ジスタ９を理想的なタイミングでオンさせること
が可能となつて、ｎ相のモータコイル８全体に流
れる負荷電流Icの波形を、ロータ１が軽負荷で回
転している場合及び中負荷で回転している場合に
夫々第６図Ａ及びＢに示す如く従来に比してリツ
プルの小さいものとなし得て従来のような問題点
を解消できる。尚、上記機械角θ0は、磁気センサ
６の感度、磁気センサ６と界磁極５との間のギヤ
ツプ、界磁極５の磁界強度及び分布等に応じて適
宜に決定される。
夫々と電気的に対応するモータコイル７からロー
タ１の回転方向ＲへＯ＜θ＜θ0（θ0＝360／2P（１− ２／ｎ））の関係にある機械角θずれた位置に配置、 換言すれば、磁気センサ６を従来の位置より機械
角（θ0−θ）だけモータコイル７側へ近づけた位
置に配置するようになし、以て該モータコイル７
への通電開始時期を早めるように構成して、磁気
センサ６によるロータ１の回転位相検出遅れ角△
θを吸収せしめるようにしている。従つてトラン
ジスタ９を理想的なタイミングでオンさせること
が可能となつて、ｎ相のモータコイル８全体に流
れる負荷電流Icの波形を、ロータ１が軽負荷で回
転している場合及び中負荷で回転している場合に
夫々第６図Ａ及びＢに示す如く従来に比してリツ
プルの小さいものとなし得て従来のような問題点
を解消できる。尚、上記機械角θ0は、磁気センサ
６の感度、磁気センサ６と界磁極５との間のギヤ
ツプ、界磁極５の磁界強度及び分布等に応じて適
宜に決定される。
従つて、従来はロータの回転バランスの精度を
上げる等、やみくもに各精度を上げなければなら
なかつたが、本発明によれば以上の説明から明ら
かなように、モータコイルに流れる負荷電流のリ
ツプルを容易に小さくなし得て、ロータの回転む
ら、電源電圧の変動及び電気的雑音の発生を夫々
軽減し得ると共に、負荷電流制御用の電子部品の
信頼性を高め得る無整流子モータを提供すること
ができる。
上げる等、やみくもに各精度を上げなければなら
なかつたが、本発明によれば以上の説明から明ら
かなように、モータコイルに流れる負荷電流のリ
ツプルを容易に小さくなし得て、ロータの回転む
ら、電源電圧の変動及び電気的雑音の発生を夫々
軽減し得ると共に、負荷電流制御用の電子部品の
信頼性を高め得る無整流子モータを提供すること
ができる。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
はロータの斜視図、第２図はロータの展開図と該
ロータの回転に伴う界磁極による交番磁界の時間
変化とを夫々示す図、第３図は電気回路図、第４
図及び第５図は夫々異なる状態における一相当り
の電圧波形及び負荷電流波形を示す図、第６図は
ｎ相のモータコイル全体に流れる負荷電流を従来
例をも含めて示す図である。 図中、１はロータ、３，４は永久磁石、５は界
磁極、６は磁気センサ、７はモータコイルを示
す。
はロータの斜視図、第２図はロータの展開図と該
ロータの回転に伴う界磁極による交番磁界の時間
変化とを夫々示す図、第３図は電気回路図、第４
図及び第５図は夫々異なる状態における一相当り
の電圧波形及び負荷電流波形を示す図、第６図は
ｎ相のモータコイル全体に流れる負荷電流を従来
例をも含めて示す図である。 図中、１はロータ、３，４は永久磁石、５は界
磁極、６は磁気センサ、７はモータコイルを示
す。
Claims (1)
- １ Ｐ個の永久磁石製界磁極を有するロータと、
このロータの１個の界磁極幅の奇数倍のピツチ幅
を有するｎ相のモータコイルと、前記ロータの回
転位相を該界磁極の極性に応じて検出する磁気セ
ンサを有し、この磁気センサからの検出出力によ
り前記モータコイルに順次通電せしめてロータの
回転を持続させるものにおいて、前記モータコイ
ルに流れる電流が対称波形となるように前記磁気
センサを、これと電気的に対応した前記モータコ
イルから前記ロータの回転方向へ０＜θ＜180（１
−２／ｎ）／Ｐの関係にある機械角θずれた位置
に配置するようにしたことを特徴とする無整流子
モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10345178A JPS5532421A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Commutatorless motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10345178A JPS5532421A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Commutatorless motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5532421A JPS5532421A (en) | 1980-03-07 |
| JPS6349469B2 true JPS6349469B2 (ja) | 1988-10-04 |
Family
ID=14354381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10345178A Granted JPS5532421A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Commutatorless motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5532421A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237046A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-18 | Sanyo Electric Co Ltd | ブラシレスモ−タ |
-
1978
- 1978-08-25 JP JP10345178A patent/JPS5532421A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5532421A (en) | 1980-03-07 |
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