WO2021205804A1 - 単相ブラシレスdcモータ - Google Patents

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driver
hall
stator
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秀哲 伊藤
太郎 旦野
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日本電産サーボ株式会社
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    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the present invention relates to a single-phase brushless DC motor.
  • a driver which is an IC having a built-in Hall element and capable of outputting the excitation switching timing. By using this driver, it is possible to realize miniaturization and cost reduction of the motor. Twice
  • An object of the present invention is to be able to detect an accurate rotation position of a rotor.
  • An exemplary first invention of the present application is a single-phase brushless DC motor, which comprises a rotor that can rotate about a central axis, a stator core having slots between a plurality of salient poles, and the salient poles. It has a stator that is wound around the rotor and faces the rotor via an air gap, and a substrate that is fixed to the stator and mounts a driver that controls energization of the winding.
  • the driver incorporates a Hall element that acquires the timing of the energization control, and the substrate mounts a Hall IC that detects the circumferential position of the rotor separately from the driver.
  • the accurate rotation position of the rotor can be detected in the single-phase brushless DC motor.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the motor which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a side sectional view for demonstrating the structure of the motor 10 of FIG.
  • the motor 10 of FIG. 1 is cut at a surface orthogonal to the Y-axis and located on the other side in the axial direction from the salient pole 220 of the stator 200 and on the one side in the axial direction from the one side end in the axial direction of the driver 330.
  • the XYZ coordinate system is shown as a three-dimensional Cartesian coordinate system as appropriate.
  • the Y-axis direction is a direction parallel to the axial direction of the central axis J shown in FIG.
  • the X-axis direction is the left-right direction in FIG. 3 among the radial directions with respect to the central axis J.
  • the Z-axis direction is a direction orthogonal to both the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the side pointed by the arrow in the figure is the + side
  • the opposite side is the-side. Twice
  • the positive side (+ Y side) in the Y-axis direction is referred to as “front side” or “one side”
  • the negative side (-Y side) in the Y-axis direction is referred to as “rear side” or “rear side”.
  • the other side is referred to as "rear side” or "rear side”.
  • the rear side (the other side) and the front side (one side) are names used only for explanation and do not limit the actual positional relationship and direction.
  • the direction parallel to the central axis J (Y-axis direction) is simply referred to as the "axial direction”
  • the radial direction centered on the central axis J is simply referred to as the "radial direction”.
  • the circumferential direction around the center that is, around the central axis J is simply called the "circumferential direction”.
  • the side approaching the central axis J in the radial direction is referred to as “diameter inner side”
  • the side away from the central axis J is referred to as “diameter outer side”. Twice
  • extending in the axial direction means not only extending in the strict axial direction (Z-axis direction) but also extending in a direction inclined within a range of less than 45 ° with respect to the axial direction. Also includes. Further, in the present specification, "extending in the radial direction” means that it extends in the radial direction, that is, in the direction perpendicular to the axial direction (Z-axis direction), and 45 in the radial direction. Including the case where it extends in the tilted direction within the range of less than °. Further, "parallel” includes not only the case where they are strictly parallel but also the case where the angles formed by each other are tilted within a range of less than 45 °. Twice
  • FIG. 1 is a perspective view showing a motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view for explaining the structure of the motor 10 of FIG.
  • the motor 10 is a single-phase brushless DC motor.
  • the motor 10 includes a rotor 100, a stator 200, and a substrate 300.
  • the rotor 100 can rotate about the central axis J.
  • the rotor 100 has a shaft 110 arranged along the central axis J.
  • the rotor 100 has an outer peripheral portion 120 that extends radially outward from the shaft 110 and then extends axially to the other side.
  • the outer peripheral portion 120 has a bottomed cylindrical shape that covers the stator 200 from one side in the axial direction.
  • the outer peripheral portion 120 has a bottom portion 120b extending radially outward from the shaft 110, and a side wall portion 120a extending axially from the radial outer end portion of the bottom portion 120b.
  • the rotor 100 has a rotor magnet 130 on the inner peripheral side of the side wall portion 120a, as will be described in detail later.
  • the shaft 110 is integrated with the outer peripheral portion 120.
  • the shaft 110 may be a separate member from the outer peripheral portion 120.
  • the shaft 110 is pivotally supported by a bearing, but the bearing is not shown.
  • the stator 200 has a cylindrical strut portion 250 through which the shaft 110 penetrates, and the strut portion 250 penetrates through the through hole 300a of the substrate 300.
  • the stator 200 has a stator core 210 on the radial outer side of the support column 250. A winding 211 as a motor coil is wound around the stator core 210, as will be described in detail later.
  • the stator 200 is fixed to the substrate 300.
  • the stator core 210 of the stator 200 is located on one side in the axial direction with respect to the substrate 300.
  • the stator 200 may be fixed directly to the substrate 300 or indirectly.
  • FIG. 3 shows that the motor 10 of FIG. 1 is orthogonal to the Y-axis and is axially opposite to the salient pole 220 (see FIG. 4) of the stator 200 and axially to one end of the driver 330. It is a plan sectional view which shows by cutting in the plane located on the side.
  • the rotor magnet 130 is fixed to the inner peripheral surface of the side wall portion 120a at the other end in the axial direction of the side wall portion 120a.
  • the rotor magnet 130 is an annular member in which N poles and S poles are alternately magnetized at equal intervals over the entire circumference in the circumferential direction.
  • FIG. 4 is a plan view showing the rotor 100 removed from the motor 10 of FIG.
  • the stator core 210 has a salient pole 220 extending radially outward. A plurality of salient poles 220 are arranged in the circumferential direction. In this embodiment, four salient poles 220 are arranged.
  • the stator core 210 has a slot 240 between adjacent salient poles 220.
  • the stator 200 has a winding 211 wound around the salient pole 220 through the slot 240.
  • the radial outer end of the salient pole 220 faces the inner peripheral surface of the rotor magnet 130 via an air gap in the radial direction. That is, the stator 200 faces the rotor 100 via an air gap in the radial direction.
  • the board 300 mounts the connector 310.
  • the connector 310 is mounted on one surface of the substrate 300 in the axial direction.
  • the connector 310 may be mounted on the other surface of the substrate 300 in the axial direction.
  • the connector 310 makes an electrical connection between each component mounted on the substrate 300 and the outside. Wiring from the outside is connected to the connector 310. Twice
  • the board 300 mounts the driver 330.
  • the driver 330 is mounted on one surface of the substrate 300 in the axial direction.
  • the driver 330 has a Hall element built-in.
  • the driver 330 is mounted at a position facing the other axial end of the rotor magnet 130 in the axial direction.
  • the Hall element built in the driver 330 detects the rotational position of the rotor 100 and acquires the timing of energization control for the winding 211 wound around the salient pole 220.
  • the driver 330 performs energization control on the winding 211 wound around the salient pole 220 based on the energization control timing acquired by the built-in Hall element.
  • the Hall element built in the driver 330 detects the rotational position of the rotor 100, that is, the circumferential position of the rotor 100 by detecting the boundary between the north and south poles of the rotor magnet 130.
  • the driver 330 is arranged at a position in the circumferential direction of the slot 240 of the stator core 210. Therefore, the driver 330 is less susceptible to the electromagnetic noise caused by the stator 200, and can more accurately detect the circumferential position of the rotor 100. Twice
  • the board 300 mounts the hall IC 320 separately from the driver 330. That is, the Hall IC 320 is a component different from the Hall element built in the driver 330.
  • the Hall IC 320 is mounted on one surface of the substrate 300 in the axial direction.
  • the Hall IC 320 is mounted at a position facing the other end of the rotor magnet 130 in the axial direction in the axial direction.
  • the Hall IC 320 detects the rotational position of the rotor 100, that is, the circumferential position of the rotor 100 by detecting the boundary between the north and south poles of the rotor magnet 130.
  • the accurate circumferential position of the rotor 100 can be output by using the circumferential position of the rotor 100 detected by the hall IC 320.
  • the fact that the Hall IC 320 can output the accurate circumferential position of the rotor 100 will be described in detail below. Twice
  • the distance between the Hall IC 320 and the connector 310 is shorter than the distance between the driver 330 and the connector 310. Therefore, the length of the wiring connecting the hall IC 320 and the connector 310 can be made shorter than the length of the wiring connecting the driver 330 and the connector 310, and the hole IC 320 is less susceptible to electromagnetic noise. For example, the circumferential position of the rotor can be detected more accurately. Twice
  • the hall IC 320 is arranged at a position in the circumferential direction of the slot 240 of the stator core 210. Therefore, the Hall IC 320 is less susceptible to electromagnetic noise from the stator 200, and can more accurately detect the circumferential position of the rotor 100. For example, the Hall IC 320 faces the other axial end of the rotor magnet 130 and is located in the slot 240 closest to the connector 310.
  • the timing at which the driver 330 switches the energization of the winding 211 of the stator 200 is different from the timing at which the boundary between the north and south poles of the rotor magnet 130 comes to the circumferential position of the hall IC 320.
  • the timing of switching the energization of the winding of the stator 200, which tends to generate electromagnetic noise, and the timing of detecting and outputting the circumferential position of the rotor 100 by the Hall IC 320 can be shifted. Can be done.
  • the timing at which the driver 330 switches the energization of the winding 211 of the stator 200 is later than the timing at which the boundary between the north pole and the south pole of the rotor magnet 130 comes to the circumferential position of the hole IC 320. You may. By doing so, the circumferential position of the rotor 100 can be detected and output by the Hall IC 320 at a timing with less electromagnetic noise, so that the circumferential position of the rotor 100 can be detected more accurately. Twice
  • the timing at which the driver 330 switches the energization of the winding 211 of the stator 200 is before the timing at which the boundary between the north pole and the south pole of the rotor magnet 130 comes to the circumferential position of the hall IC 320.
  • the Hall IC 320 can detect and output the circumferential position of the rotor 100 at a timing with less electromagnetic noise, so that the circumferential position of the rotor 100 can be detected more accurately.
  • the detection of the circumferential position of the rotor 100 by the Hall element built in the driver 330 can be used as a forecast. For example, by energizing the hall IC 320 after receiving the forecast, it is possible to contribute to power saving. Twice
  • the driver 330, the stator core 210, the hole IC 320, and the connector 310 are arranged in a straight line.
  • the wiring can be shortened, it is less affected by electromagnetic noise, and the circumferential position of the rotor 100 can be detected more accurately. Twice
  • the single-phase brushless DC motor is a rotor that can rotate about a central axis, a stator core having a plurality of salient poles and slots between the salient poles, and the salient poles. It has a stator that is wound around the rotor and faces the rotor via an air gap, and a substrate that is fixed to the stator and mounts a driver that controls energization of the winding.
  • the driver incorporates a Hall element that acquires the timing of the energization control, and the substrate mounts a Hall IC that detects the circumferential position of the rotor separately from the driver.
  • the Hall IC detects the circumferential position of the rotor, it is not necessary to use the output of the Hall element built in the driver, so that it is not easily affected by electromagnetic noise, and the circumferential position of the rotor is detected more accurately. Can be done.
  • the board includes a connector to which wiring from the outside is connected, and the distance between the Hall IC and the connector is shorter than the distance between the driver and the connector. Therefore, since the distance between the Hall IC and the connector is short, it is less likely to be affected by electromagnetic noise, and the circumferential position of the rotor can be detected more accurately.
  • the Hall element and the Hall IC built in the driver are arranged at positions in the circumferential direction of the slot of the stator core. Therefore, it is not easily affected by electromagnetic noise caused by the stator, and the circumferential position of the rotor can be detected more accurately.
  • the rotor includes a rotor magnet in which N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction, and when the rotor rotates, the timing at which the driver switches the energization of the winding of the stator and the rotor magnet.
  • the timing at which the boundary between the north pole and the south pole of the Hall IC comes to the circumferential position of the Hall IC is different. Therefore, by shifting the energization switching timing of the winding of the stator, which tends to generate electromagnetic noise, and the output timing of the rotor position by the Hall IC, the output of the Hall IC is less likely to be affected by the electromagnetic noise, and the position in the circumferential direction of the rotor. Can be detected more accurately.
  • the timing at which the driver switches the energization of the winding of the stator is later than the timing at which the boundary between the north pole and the south pole of the rotor magnet comes to the circumferential position of the Hall IC. Is. Therefore, the rotor position can be output by the Hall IC at a timing with less electromagnetic noise, and the circumferential position of the rotor can be detected more accurately.
  • the timing at which the driver switches the energization of the winding of the stator is earlier than the timing at which the boundary between the north pole and the south pole of the rotor magnet comes to the circumferential position of the Hall IC. Is. Therefore, the detection of the rotor position by the Hall element built in the driver can be used as a forecast, and for example, by energizing the Hall IC after receiving the forecast, it is possible to contribute to power saving.
  • the driver, the stator core, the Hall IC, and the connector are arranged in a straight line. Therefore, by arranging the driver, the stator core, the Hall IC, and the connector on a straight line, the wiring can be shortened, it is less affected by electromagnetic noise, and the circumferential position of the rotor can be detected more accurately. ..

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Abstract

単相ブラシレスDCモータであって、中心軸を中心に回転可能なロータと、複数突極部と突極部間にスロットを有するステータコアと前記突極部に巻かれた巻線とを備え、前記ロータとエアギャップを介して対向するステータと、前記ステータに固定され、前記巻線への通電制御を行うドライバを実装する基板と、を有し、前記ドライバは、前記通電制御のタイミングを取得するホール素子を内蔵し、前記基板は、前記ドライバとは別に、前記ロータの周方向位置を検出するホールICを実装する。

Description

単相ブラシレスDCモータ
本発明は、単相ブラシレスDCモータに関する。
従来、ホール素子で検出したロータの回転位置すなわち周方向位置に基づいて、ステータに巻き回したコイルへの通電を切り替えることで、ステータの励磁切替えを行い、これによりモータを駆動することが知られている(特許文献1参照)。
特開平11-332193号公報
ステータの励磁切替えタイミングを得る目的においては、ホール素子を内蔵して励磁切替えタイミングを出力可能なICであるドライバを用いることが考えられる。このドライバを用いることで、モータの小型化、低コスト化を実現することが出来る。 
一方、最近では、ステータの励磁切替えタイミングを得る以外の目的で、ロータの回転位置を取得する要望が生じている。この場合にもドライバの出力信号を用いることが考えられるが、ドライバの出力信号はステータの励磁切替えに最適化した信号を出力するため、実際のロータの回転位置とはズレが生じている虞があった。このため、ロータの正確な回転位置を得ることはできないという問題があった。 
本発明の目的は、ロータの正確な回転位置を検出可能とすることである。
本願の例示的な第1発明は、単相ブラシレスDCモータであって、中心軸を中心に回転可能なロータと、複数の突極部と突極部間にスロットを有するステータコアと前記突極部に巻かれた巻線とを備え、前記ロータとエアギャップを介して対向するステータと、前記ステータに固定され、前記巻線への通電制御を行うドライバを実装する基板と、を有し、前記ドライバは、前記通電制御のタイミングを取得するホール素子を内蔵し、前記基板は、前記ドライバとは別に、前記ロータの周方向位置を検出するホールICを実装する。
本願の例示的な第1発明によれば、単相ブラシレスDCモータにおいて、ロータの正確な回転位置を検出可能とすることが出来る。
本発明の第1実施形態に係るモータを示す斜視図である。 図1のモータ10の構造を説明するための側断面図である。 図1のモータ10を、Y軸と直交し、ステータ200の突極部220よりも軸方向他方側且つドライバ330の軸方向一方側端部よりも軸方向一方側に位置する面で切断して示す平断面図である。 図1のモータ10からロータ100を外して示す平面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。 
また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Y軸方向は、図1に示す中心軸Jの軸方向と平行な方向とする。X軸方向は、中心軸Jに対する径方向のうち図3の左右方向とする。Z軸方向は、X軸方向とY軸方向との両方と直交する方向とする。X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向のいずれにおいても、図中に示す矢印が指す側を+側、反対側を-側とする。 
また、以下の説明においては、Y軸方向の正の側(+Y側)を「フロント側」又は「一方側」と呼び、Y軸方向の負の側(-Y側)を「リア側」又は「他方側」と呼ぶ。なお、リア側(他方側)及びフロント側(一方側)とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Jに平行な方向(Y軸方向)を単に「軸方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸Jの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。径方向において中心軸Jに近づく側を「径方向内側」と呼び、中心軸Jから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。 
なお、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向(Z軸方向)に延びる場合に加えて、軸方向に対して、45°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向(Z軸方向)に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、45°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が45°未満の範囲で傾いた場合も含む。 
[第1実施形態]<全体構成> 図1は、本発明の第1実施形態に係るモータを示す斜視図である。

 図2は、図1のモータ10の構造を説明するための側断面図である。

 本実施形態において、モータ10は、単相ブラシレスDCモータである。モータ10は、ロータ100と、ステータ200と、基板300と、を有する。 
ロータ100は、中心軸Jを中心に回転可能である。ロータ100は、中心軸Jに沿って配置されたシャフト110を有する。ロータ100は、シャフト110から径方向外側に広がった後、軸方向他方側に広がる外周部120を有する。外周部120は、ステータ200を軸方向一方側から覆う有底円筒形状である。外周部120は、シャフト110から径方向外側に広がる底部120bと、底部120bの径方向外側端部から軸方向他方側に広がる側壁部120aを有する。ロータ100は、詳しくは後述するように、側壁部120aの内周側にロータマグネット130を有する。シャフト110は、外周部120と一体である。シャフト110は、外周部120と別部材であってもよい。シャフト110は、軸受によって軸支されるが、軸受の図示は省略している。

 ステータ200は、シャフト110が貫通する筒状の支柱部250を有する、支柱部250は、基板300の貫通孔300aを貫通する。ステータ200は、支柱部250の径方向外側にステータコア210を有する。ステータコア210には、詳しくは後述するように、モータコイルとしての巻線211が巻かれる。ステータ200は、基板300に固定される。ステータ200のステータコア210は、基板300よりも軸方向一方側に位置する。ステータ200は、基板300に直接固定されてもよいし、間接的に固定されてもよい。 
図3は、図1のモータ10を、Y軸と直交し、ステータ200の突極部220(図4参照)よりも軸方向他方側且つドライバ330の軸方向一方側端部よりも軸方向一方側に位置する面で切断して示す平断面図である。

 ロータマグネット130は、側壁部120aの軸方向他方側端部において、側壁部120aの内周面に固定される。ロータマグネット130は、周方向の全周に亘り、N極とS極とを等間隔で交互に着磁して配置した円環状部材である。 
図4は、図1のモータ10からロータ100を外して示す平面図である。

 ステータコア210は、径方向外側に延びる突極部220を有する。突極部220は、周方向に複数配置される。本実施形態では、突極部220は、4つ配置されている。ステータコア210は、隣接する突極部220同士の間にスロット240を有する。ステータ200は、スロット240を通って突極部220に巻かれた巻線211を有する。突極部220の径方向外側端部は、径方向において、エアギャップを介してロータマグネット130の内周面と対向する。すなわち、ステータ200は、径方向において、ロータ100とエアギャップを介して対向する。 
基板300は、コネクタ310を実装する。コネクタ310は、基板300の軸方向一方側の面に実装される。コネクタ310は、基板300の軸方向他方側の面に実装されるものであってもよい。コネクタ310は、基板300に実装された各部品と外部との電気的接続を行う。コネクタ310は、外部からの配線が接続される。 
基板300は、ドライバ330を実装する。ドライバ330は、基板300の軸方向一方側の面に実装される。ドライバ330は、ホール素子を内蔵する。ドライバ330は、軸方向において、ロータマグネット130の軸方向他方側端部と対向する位置に実装される。ドライバ330が内蔵するホール素子は、ロータ100の回転位置を検出し、突極部220に巻かれた巻線211に対する通電制御のタイミングを取得する。ドライバ330は、内蔵するホール素子が取得した通電制御のタイミングに基づいて、突極部220に巻かれた巻線211に対する通電制御を行う。ドライバ330が内蔵するホール素子は、ロータマグネット130のN極とS極との境目を検出することで、ロータ100の回転位置すなわちロータ100の周方向位置を検出する。ドライバ330は、ステータコア210のスロット240の周方向位置に配置される。このため、ドライバ330は、ステータ200による電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータ100の周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
基板300は、ドライバ330とは別に、ホールIC320を実装する。すなわち、ホールIC320は、ドライバ330が内蔵するホール素子とは別の部品である。ホールIC320は、基板300の軸方向一方側の面に実装される。ホールIC320は、軸方向において、ロータマグネット130の軸方向他方側端部と対向する位置に実装される。ホールIC320は、ロータマグネット130のN極とS極との境目を検出することで、ロータ100の回転位置すなわちロータ100の周方向位置を検出する。モータ10によれば、ホールIC320が検出したロータ100の周方向位置を用いることで、ロータ100の正確な周方向位置を出力することが出来る。ホールIC320が、ロータ100の正確な周方向位置を出力することが出来ることについて、以下に詳しく説明する。 
ホールIC320とコネクタ310との間の距離は、ドライバ330とコネクタ310との間の距離よりも短い。このため、ホールIC320とコネクタ310とを接続する配線の長さを、ドライバ330とコネクタ310とを接続する配線の長さよりも短くすることが出来、電磁ノイズの影響を受けにくく、ホールIC320によればロータの周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
ホールIC320は、ステータコア210のスロット240の周方向位置に配置される。このため、ホールIC320は、ステータ200による電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータ100の周方向位置をより正確に検出することが出来る。例えば、ホールIC320は、ロータマグネット130の軸方向他方側端部と対向し、コネクタ310に最も近いスロット240に配置される。  
また、ロータ100の回転時において、ドライバ330がステータ200の巻線211の通電切り替えるタイミングと、ロータマグネット130のN極とS極との境目がホールIC320の周方向位置に来るタイミングとは異なっている。このようにドライバ330及びホールIC320を配置することで、電磁ノイズが出やすいステータ200の巻線の通電切り替えタイミングと、ホールIC320によるロータ100の周方向位置を検出して出力するタイミングとをずらすことが出来る。このようにタイミングをずらすことにより、ホールIC320による検出時に、通電切り替え時の電磁ノイズが発生せず、ホールIC320の出力が電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータ100の周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
また、ロータ100の回転時において、ドライバ330がステータ200の巻線211の通電切り替えるタイミングは、ロータマグネット130のN極とS極との境目がホールIC320の周方向位置に来るタイミングよりも後にしてもよい。このようにすることで、電磁ノイズの少ないタイミングで、ホールIC320によるロータ100の周方向位置の検出及び出力を行うことが出来るので、ロータ100の周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
また、ロータ100の回転時において、ドライバ330がステータ200の巻線211の通電切り替えるタイミングは、ロータマグネット130のN極とS極との境目がホールIC320の周方向位置に来るタイミングよりも前にしてもよい。このようにすることで、電磁ノイズの少ないタイミングで、ホールIC320によるロータ100の周方向位置の検出及び出力を行うことが出来るので、ロータ100の周方向位置をより正確に検出することが出来ると共に、ドライバ330が内蔵するホール素子によるロータ100の周方向位置の検出を予報として用いることが出来る。例えば予報を受けてからホールIC320に通電することで省電力化に寄与することが出来る。 
また、本実施形態では、図3及び図4に示すように、ドライバ330、ステータコア210、ホールIC320及びコネクタ310を直線上に配置した。このように配置することで、配線を短縮することが出来、電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータ100の周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
<モータの作用・効果> 次に、モータ10の作用・効果について説明する。 
上述の実施形態に係る発明においては、単相ブラシレスDCモータであって、中心軸を中心に回転可能なロータと、複数の突極部と突極部間のスロットを有するステータコアと前記突極部に巻かれた巻線とを備え、前記ロータとエアギャップを介して対向するステータと、前記ステータに固定され、前記巻線への通電制御を行うドライバを実装する基板と、を有し、前記ドライバは、前記通電制御のタイミングを取得するホール素子を内蔵し、前記基板は、前記ドライバとは別に、前記ロータの周方向位置を検出するホールICを実装する。

 このため、ホールICによってロータの周方向位置を検出するので、ドライバに内蔵したホール素子の出力を用いる必要がないために電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータの周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
また、前記基板は、外部からの配線が接続されるコネクタを備え、前記ホールICと前記コネクタとの間の距離は、前記ドライバと前記コネクタとの間の距離よりも短い。

 このため、ホールICとコネクタとの距離が短いことで、電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータの周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
また、前記ドライバが内蔵する前記ホール素子及び前記ホールICは、前記ステータコアの前記スロットの周方向位置に配置される。

 このため、ステータによる電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータの周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
また、前記ロータは、周方向にN極とS極とを交互に配置するロータマグネットを備え、前記ロータの回転時において、前記ドライバが前記ステータの巻線の通電を切り替えるタイミングと、前記ロータマグネットのN極とS極との境目が前記ホールICの周方向位置に来るタイミングとが異なる。

 このため、電磁ノイズが出やすいステータの巻線の通電切り替えタイミングと、ホールICによるロータ位置の出力タイミングとをずらすことで、ホールICの出力が電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータの周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
また、前記ロータの回転時において、前記ドライバが前記ステータの巻線の通電を切り替えるタイミングは、前記ロータマグネットのN極とS極との境目が前記ホールICの周方向位置に来るタイミングよりも後である。

 このため、電磁ノイズの少ないタイミングで、ホールICによるロータ位置の出力を行うことが出来、ロータの周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
また、前記ロータの回転時において、前記ドライバが前記ステータの巻線の通電を切り替えるタイミングは、前記ロータマグネットのN極とS極との境目が前記ホールICの周方向位置に来るタイミングよりも前である。

 このため、ドライバが内蔵するホール素子によるロータ位置の検出を予報として用いることが出来、例えば予報を受けてからホールICに通電することで省電力化に寄与することが出来る。 
また、前記ドライバ、前記ステータコア、前記ホールIC及び前記コネクタを直線上に配置する。

 このため、ドライバ、ステータコア、ホールIC及びコネクタを直線上に配置することで、配線を短縮することが出来、電磁ノイズの影響を受けにくく、ロータの周方向位置をより正確に検出することが出来る。 
上述した実施形態のモータの用途は、特に限定されない。また、上述した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることが出来る。 
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲及び要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10 モータ 100 ロータ 200 ステータ 300 基板 310 コネクタ 320 ホールIC 330 ドライバ  

Claims (7)

  1. 単相ブラシレスDCモータであって、

     中心軸を中心に回転可能なロータと、

     複数の突極部と前記突極部間にスロットを有するステータコアと前記突極部に巻かれた巻線とを備え、前記ロータとエアギャップを介して対向するステータと、

     前記ステータに固定され、前記巻線への通電制御を行うドライバを実装する基板と、を有し、

     前記ドライバは、前記通電制御のタイミングを取得するホール素子を内蔵し、

     前記基板は、前記ドライバとは別に、前記ロータの周方向位置を検出するホールICを実装する、

    単相ブラシレスDCモータ。
  2. 前記基板は、外部からの配線が接続されるコネクタを備え、

     前記ホールICと前記コネクタとの間の距離は、前記ドライバと前記コネクタとの間の距離よりも短い、

    請求項1に記載の単相ブラシレスDCモータ。
  3. 前記ドライバが内蔵する前記ホール素子及び前記ホールICは、前記ステータコアの前記スロットの周方向位置に配置される、

    請求項1又は2に記載の単相ブラシレスDCモータ。
  4. 前記ロータは、周方向にN極とS極とを交互に配置するロータマグネットを備え、

     前記ロータの回転時において、前記ドライバが前記ステータの巻線の通電を切り替えるタイミングと、前記ロータマグネットのN極とS極との境目が前記ホールICの周方向位置に来るタイミングとが異なる、

    請求項1から3のいずれか1項に記載の単相ブラシレスDCモータ。
  5. 前記ロータの回転時において、前記ドライバが前記ステータの巻線の通電を切り替えるタイミングは、前記ロータマグネットのN極とS極との境目が前記ホールICの周方向位置に来るタイミングよりも後である、

    請求項4に記載の単相ブラシレスDCモータ。
  6. 前記ロータの回転時において、前記ドライバが前記ステータの巻線の通電を切り替えるタイミングは、前記ロータマグネットのN極とS極との境目が前記ホールICの周方向位置に来るタイミングよりも前である、

    請求項4に記載の単相ブラシレスDCモータ。
  7. 前記ドライバ、前記ステータコア、前記ホールIC及び前記コネクタを直線上に配置する、

    請求項2に記載の単相ブラシレスDCモータ。  
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3042636U (ja) * 1997-04-18 1997-10-31 国産電機株式会社 Dcブラシレスモータ用プリント配線板
JPH11332193A (ja) 1998-05-15 1999-11-30 Japan Servo Co Ltd 2相dcブラシレスモータ
US20060261807A1 (en) * 2004-01-09 2006-11-23 Hr Textron, Inc. Motor state counting
JP2007037284A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Japan Servo Co Ltd 単相ブラシレスdcモータ
JP2009112135A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Nippon Densan Corp ブラシレスモータ及び冷却ファン
JP2009131105A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Nidec Servo Corp モータの駆動回路
JP2015146728A (ja) * 2015-05-07 2015-08-13 株式会社リコー モータ駆動装置、シート搬送装置及び画像形成装置
US20170012559A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-12 Infineon Technologies Ag Techniques for controlling a brushless dc (bldc) electric motor
JP2019165632A (ja) * 2010-07-27 2019-09-26 株式会社リコー 駆動装置、画像形成装置および画像形成装置の周辺装置
WO2020066946A1 (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 日本電産株式会社 モータ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755728A (en) * 1986-09-16 1988-07-05 Itsuki Ban Single-phase semiconductor electric motor and fan using the same
JP4186593B2 (ja) * 2002-11-13 2008-11-26 松下電工株式会社 Dcブラシレスモータ及びそれを備えたdcポンプ
EP1981155A2 (en) * 2007-04-09 2008-10-15 Seiko Epson Corporation Brushless motor

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3042636U (ja) * 1997-04-18 1997-10-31 国産電機株式会社 Dcブラシレスモータ用プリント配線板
JPH11332193A (ja) 1998-05-15 1999-11-30 Japan Servo Co Ltd 2相dcブラシレスモータ
US20060261807A1 (en) * 2004-01-09 2006-11-23 Hr Textron, Inc. Motor state counting
JP2007037284A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Japan Servo Co Ltd 単相ブラシレスdcモータ
JP2009112135A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Nippon Densan Corp ブラシレスモータ及び冷却ファン
JP2009131105A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Nidec Servo Corp モータの駆動回路
JP2019165632A (ja) * 2010-07-27 2019-09-26 株式会社リコー 駆動装置、画像形成装置および画像形成装置の周辺装置
JP2015146728A (ja) * 2015-05-07 2015-08-13 株式会社リコー モータ駆動装置、シート搬送装置及び画像形成装置
US20170012559A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-12 Infineon Technologies Ag Techniques for controlling a brushless dc (bldc) electric motor
WO2020066946A1 (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 日本電産株式会社 モータ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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US20230155467A1 (en) 2023-05-18
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