JPH03226255A - Ｄｃブラシレスモータ - 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、モータの小型化及び駆動電圧の減少傾向に対
し、特に起動時の回転トルクの増大を図ったＤＣブラシ
レスモータに関する。

〔従来の技術〕

従来より、例えば３相の９ボールＤＣブラシレスモータ
では、第３図に示すように９個の電機子が３個の隣り合
う電機子と組（ベア）となり３つのコイルブロック（グ
ループ）を形成し、各ブロックの電機子にそれぞれの相
電流が通電される際に互いに逆極性となるようにコイル
が巻装される。

このとき、ブロック内の３つの電機子は第４図に示すよ
うに直列に結線されている。このように従来のＤＣブラ
シレスモータでは１つの相で励磁される複数の電機子は
直列に結線されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の従来のＤＣブラシレスモータでは、小型
化及び省電力などのため駆動電圧の低下を図った際に回
転トルク、特に起動時の回転トルクが相対的に小さくな
り、適正起動に必要な回転トルクが得られず、起動不良
や立」−げ遅れの原因となっている。

この原因について詳述すると、例えば、５■電源でバイ
ポーラトランジスタにより３相駆動回路を構成した場合
、直列される半導体スイッチの一方はダーリントン接続
とする必要があり、そのため半導体による降下電圧が約
２．５Ｖに達し、モータのコイルには約２．５ＶＬか印
加されない。

さらに、コイル抵抗と起動時の比較的大きな値の電流に
よる降下電圧のためモータには起動時にたかだか１．２
ＶＬか印加されないという事実に基づく。

このトルク不足を改善するため、巻回するコイルの巻き
数を増加したり、あるいは高い透磁率の磁性体を使用す
る等の対策が考えられる。しかし、このような対策は、
例えば同一線径における巻き数の増加では必然的に小型
化の要請に逆行し、他の定数にも悪影響を与える。また
、電機子鉄心に高透磁率の材料を使用すれば経済性、そ
の他の問題が生ずる６ さらに、他の方法、例えば回路的方法で電機子に高電圧
を印加して、その発生磁力を増大させトルク増を図るこ
とも考えられるが、この場合も励磁電流供給手段を高い
電圧用に変更しなければならす、小型化、コスト面ある
いは省電力化等の点で問題を残す。

そこで、本発明は、上述の点に鑑みて励磁電流供給手段
等の構造上の変更をほとんど必要とせず、回転トルクの
増大を可能とするＤＣブラシレスモータを提供すること
を、その目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のＤＣブラシレスモータは、１つの相電流により
励磁される複数個の電機子コイルが互いに並列に結線さ
れた並列コイル部を含むコイルブロックを有するステー
タと、 前記ステータと相対回転自在に配設されるロータと、 前記ステータの電機子コイルを間欠的に励磁する励磁電
流を供給する励磁電流供給手段と、を有することを特徴
とする。

前記ステータは、望ましい構成において９個の電機子コ
イルを有し、それぞれ連続する３個の電機子コイルが並
列に結線されて並列コイル部を構成し、これら並列コイ
ル部がコイルブロックとして３つに分けられ、それぞれ
のブロックの電機子コイルは３相の励磁電流のうちの１
つの相電流で隣り合うどうしが逆極性に励磁されるよう
に巻回されている。

［作用］ 従来のＤＣＣブラシレスモーフ、１つの相電流が通電さ
れるコイルブロック内の複数ｎ個の電機子コイルが直列
結線されているため、上述のように半導体の降下電圧に
よって低下したコイルの印加電圧がさらに按分され、そ
れぞれの電機子コイル両端の印加電圧は励磁電流供給手
段から出力され各電機子コイルに印加される電圧の１　
／　ｎとなる。

これに対し、本発明のＤＣブラシレスモータは、コイル
ブロックにおける複数個の電機子コイルの少なくとも一
部が並列結線されているため、並列コイル部において上
述の各コイルによる按分はなく、電機子コイルにはコイ
ルブロックにおける電機子コイルの数が同じにもかかわ
らず高い電圧が印加される。そのため、各電機子コイル
の端子間に印加される電圧は従来よりも高く、例えばコ
イルブロックにおける電機子コイルを全て並列に結線し
たときには、電機子コイルの端子間電圧は励磁電流供給
手段から出力される電圧となり、かかる電圧が各電機子
コイルに印加される。

また、各電機子コイルに発生する起動力は、ロータ」−
の磁石の極性が各励磁電流の有無によらず、電機子コイ
ルの極性を補償して同一極性となることにより、実質上
相殺されることがない。

〔実施例〕

本発明にかかる実施例ＤＣブラシレスモータを第１図及
び第２図を参照しながら説明する。第１図は本実施例の
ＤＣブラシレスモータの要部概略図であり、第２図は電
機子コイルの結線を示す模式図である。

本実施例のＤＣブラシレスモータは、９スロツトを有す
るステータコア４にコイルが巻装され９個の電機子コイ
ル１１乃至１９を有するステータ１と、ステータ１と相
対回転自在にステータｌの外周に配設されるロータ２と
、ステータ１に励磁電流を供給する励磁電流供給手段で
あるモータ駆動制御回路３と、を有して構成される。

ステータ１は第１図に示すように９個の電機子コイル１
１乃至１９を有し、９個の電機子１１乃至１９は連続す
る３個の電機子ごとに３つのコイルブロックに分けられ
る。第１のコイルブロックは電機子コイル１１，１２．
１３で構成され、３個の電機子コイル１１，１２．１３
に巻装されるコイルは第１の相電流によって互いに逆極
性となるように巻回される。このとき、この３個の電機
子コイル１１，１２．１３は第２図に示すように互いに
並列に結線されて並列コイル部を構成する。

このとき、各電機子コイル１１乃至１９は、並列接続に
おいて、従来の直列接続のインダクタンスと同じ値にな
るだけ、即ち約３倍の巻数巻回され、また従来に比して
電機子コイル１１乃至１９の電流が１／３になるため、
それに対応する細径の巻線が使用される。同様に、３個
の電機子コイル１４．１５．１６は第２のコイルブロッ
クを構成し、第２の相電流によって励磁され、互いに並
列に結線されて並列コイル部を構成する。同じく３個の
電機子コイル１７，１８．１９は第３のコイルブロック
を構成し、第３の相電流によって励磁され互いに並列に
結線されて並列コイル部を構成する。

このように、すべての電機子コイルはそれぞれの電機子
コイルの端子から個々に励磁電流が通電されるように結
線されている。

ロータ２は８極であり、Ｎ極とＳ極が交互となるように
着磁され、ステータｌの外周に所定間隔を隔てて回転自
在に配設されている。

モータ駆動制御回路３は、ステータ１の各電機子コイル
１１乃至１９に励磁用の電流を供給する励磁電流供給手
段であり、３相の交番電流を出力する。第１の相電流が
ステータ１の第１のコイルフロックを構成する３個の電
機子コイル１１，１２．１３に通電される。このとき、
３個の電機子コイル１１，１２．１３は互いに並列に結
線されているため、個々の電機子コイルはそれぞれモー
タ駆動制御回路からその両端に電圧が印加される。

同様に、第２のコイルブロックの電機子コイル１４．１
５，１６、第３のコイルブロックの電機子コイル１７，
１８．１９にもそれぞれの相電流が通電される。なお、
このモータ駆動制御回路３は例えば５■の電源電圧で使
用され、各電機子コイルには１．２Ｖ程度の出力端電圧
があり、各電機子コイル１１乃至１９に十分な起動電流
を供給できる。

このように構成される本実施例のＤＣブラシレスモータ
は次のように作用する。

モータ駆動制御回路３より出力された励磁電流は３相の
各相電流がステータ１の電機子コイル１１乃至１９の各
コイルブロックごとに印加される。

モータ駆動制御回路３の出力電圧は、電源電圧が例えば
５■であれば、その出力電圧は各部での電圧降下による
影響を差し引くとほぼ１．２Ｖ程度となる。この電圧が
それぞれ各電機子コイル１１乃至１９．の両端に印加さ
れ、各電機子コイルごとに電磁力を発生することになる
。また、各コイルブロック内の３つの電機子コイルの合
成抵抗は、各々の電機子コイルの抵抗値が例えば９Ωと
すると、それらが並列結線のため３Ωとなる。モータ駆
動制御回路からの電流の供給すに余裕があり、しかも電
機子コイルの許容電流値が十分に大きければ、さらに多
量の励磁電流を通電することが可能となる。そして、高
い印加電圧に加えて、多量の励磁電流により、−層大き
い回転トルクの発生が実現できる。

本発明は一■−述の実施例に限定されず、励磁電流がＩ
相２、相あるいは４相以上のＤＣブラシレスモータにも
適用することができ、また１つの相で励磁される電機子
コイルも２個以上であればよい。

また、具体例では、各コイルブロックにおける全ての電
機子コイルを並列に接続しているが、各コイルブロック
における複数個の電機子コイルの一部を並列に接続する
ようにしてもよい。さらに、電機子コイルそれぞれのグ
ループ間の結線も実用可能な結線であればＹ結線、Δ結
線をはじめ種々の結線でもよく、本発明の趣旨に沿うも
のであれば特に限定されない。

〔発明の効果〕

本発明によるＤＣブラシレスモータは、各コイルブロッ
クが複数個の電機子コイルが並列に接続された並列コイ
ル部を含んでいる。このため、励磁電流を供給する励磁
電流供給手段から各電機子コイルに従来に比して高い電
圧を印加できるため、各電機子に発生する回転トルクは
従来のものに比べ大幅に増大され、小型化に伴う回転ト
ルクの減少を補うことができ（特に、スピンドルモータ
等のＤＣモータの小型化に伴う起動トルクの減少を抑え
、小型にもかかわらず比較的大きい起動トルクを得るこ
とができる）、小型化に伴う障害を一掃することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に伴う実施例のＤＣブラシレスモータの
要部概略図であり、第２図は同じく本実施例の電機子の
結線を示す模式図である。第３図は従来例における要部
概略図であり、第４図は同じくその電機子の結線を示す
模式図である。 １・−・ステータ ２・・・ロータ ３・・・モータ駆動制？１１Ｎ路（励磁電流供給回路）
１１、・・・、１９・・・電機子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つの相電流により励磁される複数個の電機子コイ
   ルが互いに並列に結線された並列コイル部を含むコイル
   ブロックを有するステータと、前記ステータと相対回転
   自在に配設されるロータと、 前記ステータの電機子コイルを間欠的に励磁する励磁電
   流を供給する励磁電流供給手段と、を有することを特徴
   とするＤＣブラシレスモータ。 ２、前記ステータは９個の電機子コイルを有し、それぞ
   れ連続する３個の電機子コイルが並列に結線されて並列
   コイル部を構成し、これら並列コイル部がコイルブロッ
   クとして３つに分けられ、それぞれのコイルブロックの
   ３個の電機子コイルは３相の励磁電流のうちの１つの相
   電流で隣り合うどうしが逆極性に励磁されるように巻回
   されている請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。