JPH0334302B2 - - Google Patents
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- JPH0334302B2 JPH0334302B2 JP60121628A JP12162885A JPH0334302B2 JP H0334302 B2 JPH0334302 B2 JP H0334302B2 JP 60121628 A JP60121628 A JP 60121628A JP 12162885 A JP12162885 A JP 12162885A JP H0334302 B2 JPH0334302 B2 JP H0334302B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
- H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
- H02H7/0811—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for DC motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、複数の磁極の間に磁気的に不活性
な狭い領域を保有し、前記磁極が回転方向に向け
てほぼ台形の磁束密度分布を発生するための一定
の磁束密度を有する永久磁石製の外部又は内部回
転子と、回転子の位置を検出するセンサと、空〓
の有効磁気寸法の変化が前記回転子に対向する前
記固定子の周囲で180゜電気角にわたつて繰り返
す、前記回転子からほぼ円筒状の空〓ほど離れて
いる固定子と、動作中前記センサによる制御の下
に励磁電流を流し、前記固定子により交番磁場を
発生させるように前記固定子上に配設した巻線と
から成る２パルス式ブラシレ直流モータに関す
る。
な狭い領域を保有し、前記磁極が回転方向に向け
てほぼ台形の磁束密度分布を発生するための一定
の磁束密度を有する永久磁石製の外部又は内部回
転子と、回転子の位置を検出するセンサと、空〓
の有効磁気寸法の変化が前記回転子に対向する前
記固定子の周囲で180゜電気角にわたつて繰り返
す、前記回転子からほぼ円筒状の空〓ほど離れて
いる固定子と、動作中前記センサによる制御の下
に励磁電流を流し、前記固定子により交番磁場を
発生させるように前記固定子上に配設した巻線と
から成る２パルス式ブラシレ直流モータに関す
る。
この種のモータは、主特許明細書、即ち西独特
許第2346380号明細書に提唱されていて、詳細は
長くなるので省略するが、回転子の位置検出器と
してホール発電器が使用されている。この発電器
は中性領域、つまりモータの固定子の溝の中に配
設してある。このモータでは、回転数が増加刷る
と共に出力が低下し、望ましくない騒音が発生す
る。しかも、固定子巻線の励磁電流を制御する出
力トランジスタの消費電力が増加することも知ら
れている。
許第2346380号明細書に提唱されていて、詳細は
長くなるので省略するが、回転子の位置検出器と
してホール発電器が使用されている。この発電器
は中性領域、つまりモータの固定子の溝の中に配
設してある。このモータでは、回転数が増加刷る
と共に出力が低下し、望ましくない騒音が発生す
る。しかも、固定子巻線の励磁電流を制御する出
力トランジスタの消費電力が増加することも知ら
れている。
この発明の課題は、上記の難点に鑑み、特に回
転数の高い駆動を行う場合、励磁電流を整流する
スイツチング素子のスイツチング速度を高めるの
に適したブラシレス直流モータを提供することに
ある。
転数の高い駆動を行う場合、励磁電流を整流する
スイツチング素子のスイツチング速度を高めるの
に適したブラシレス直流モータを提供することに
ある。
上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた
種類に属するブラシレス直流モータの場合、前記
センサ３２を磁気中性領域から回転方向に対して
逆向きにずらした配置と、前記センサ３２に磁気
作用を及ぼし、しかも前記回転子１１の前記狭い
領域１４，１５に接続している磁気的に不活性な
領域１４′，１５′を対応する前記狭い領域１４，
１５に対して回転方向に向けてずらした配置の何
れか一方又は両方の配置を採用することによつて
解決されている。
種類に属するブラシレス直流モータの場合、前記
センサ３２を磁気中性領域から回転方向に対して
逆向きにずらした配置と、前記センサ３２に磁気
作用を及ぼし、しかも前記回転子１１の前記狭い
領域１４，１５に接続している磁気的に不活性な
領域１４′，１５′を対応する前記狭い領域１４，
１５に対して回転方向に向けてずらした配置の何
れか一方又は両方の配置を採用することによつて
解決されている。
この発明のブラシレス直流モータによれば、回
転子の瞬時位置に応じて導通させる固定子巻線の
電流を比較的早めに導通させることができ、固定
子積層板によつて生じる固定子巻線の高いインダ
クタンスにもかかわらず、巻線の電流には高速回
転時でも所望の値に上昇させるのに充分な時間が
ある。
転子の瞬時位置に応じて導通させる固定子巻線の
電流を比較的早めに導通させることができ、固定
子積層板によつて生じる固定子巻線の高いインダ
クタンスにもかかわらず、巻線の電流には高速回
転時でも所望の値に上昇させるのに充分な時間が
ある。
更に、この発明のブラシレス直流モータによれ
ば、望ましい時点に、つまり回転子永久磁石によ
つて固定子巻線に誘起される電圧、所謂逆記電力
が未だ高い電圧値の範囲にあるとき、この巻線の
電流を遮断できる。従つて、この種のモータは特
に換気装置を動作するに適している。何故なら、
このモータを比較的高い回転数（2500r.p.m以上）
で運転でき、整流するのに僅かな時間しかかから
ないからである。
ば、望ましい時点に、つまり回転子永久磁石によ
つて固定子巻線に誘起される電圧、所謂逆記電力
が未だ高い電圧値の範囲にあるとき、この巻線の
電流を遮断できる。従つて、この種のモータは特
に換気装置を動作するに適している。何故なら、
このモータを比較的高い回転数（2500r.p.m以上）
で運転でき、整流するのに僅かな時間しかかから
ないからである。
以上、要約すれば、この発明によるブラシレス
直流モータでは、 (1) 高速回転時に良好な回転特性を示す。
直流モータでは、 (1) 高速回転時に良好な回転特性を示す。
(2) 回転時のモータの騒音を低減できる。
(3) 高速回転時でも、固定子巻線の電流を早めに
導通させることができる。
導通させることができる。
(4) 逆起電力が強い時に、早めに遮断できる。
(5) 上記(3)と(4)から切換時の電源変動や無線雑音
を防止できる。
を防止できる。
西独特許第2146893号公報によれば、固定子の
位置検出器として使用され、互いに90゜ずれた二
つのホール発電器を共通の支持体上に配設した四
パルス式ブラシレス直流モータは公知である。前
記支持体は90゜回転すると、モータの回転方向が
逆転する。90゜の短い電流導通期間を有するこの
様なモータでは、ホール発電器が僅かな角度ほど
捩じれても、モータの動作に殆ど影響を与えな
い。
位置検出器として使用され、互いに90゜ずれた二
つのホール発電器を共通の支持体上に配設した四
パルス式ブラシレス直流モータは公知である。前
記支持体は90゜回転すると、モータの回転方向が
逆転する。90゜の短い電流導通期間を有するこの
様なモータでは、ホール発電器が僅かな角度ほど
捩じれても、モータの動作に殆ど影響を与えな
い。
更に、西独特許第1958785号公報によれば、ブ
ラシレス直流モータの回転子に特別な制御磁石を
装備し、この磁石が、たとえば三パルス式モータ
の場合、120゜の位相期間を有し、120゜の位相期間
のスイツチングパルスを発生させ、四パルス式モ
ータの場合90゜の位相期間を有し、90゜の位相期間
のパルスを発生させせることが知られている。急
激な立上りと立下りを有するぼけのない制御信号
を発生させることも目指している。この処置は、
どんなモータにも望ましいが、上記の課題をこの
処置で解決できない。
ラシレス直流モータの回転子に特別な制御磁石を
装備し、この磁石が、たとえば三パルス式モータ
の場合、120゜の位相期間を有し、120゜の位相期間
のスイツチングパルスを発生させ、四パルス式モ
ータの場合90゜の位相期間を有し、90゜の位相期間
のパルスを発生させせることが知られている。急
激な立上りと立下りを有するぼけのない制御信号
を発生させることも目指している。この処置は、
どんなモータにも望ましいが、上記の課題をこの
処置で解決できない。
この発明の詳細と他の有利な構成は、以下に示
す実施例と添付図によつて明確になる。
す実施例と添付図によつて明確になる。
第１図には、リング磁石で構成した二極の外部
回転子１１を有する外部回転モータが示してあ
る。モータ部品中の回転子の半径径方向の磁化
B1はほぼ第３図の形状を呈する。この形状の特
徴は、磁極領域でほぼ一定の誘導及び比較的狭い
（10〜20゜の電気位相角）の磁極間〓１４と１５を
有する点にある。このような磁化は通常台形状と
言われ、前記主特許明細書に詳しく説明してあ
る。
回転子１１を有する外部回転モータが示してあ
る。モータ部品中の回転子の半径径方向の磁化
B1はほぼ第３図の形状を呈する。この形状の特
徴は、磁極領域でほぼ一定の誘導及び比較的狭い
（10〜20゜の電気位相角）の磁極間〓１４と１５を
有する点にある。このような磁化は通常台形状と
言われ、前記主特許明細書に詳しく説明してあ
る。
回転子１１には、軟鉄製の外周部材１２があ
る。この部材は、例えば良く知られた鍋状に形成
してある。回転子の底にモータ回転軸が連結して
いる。外周部材１２に磁石１３が配設してある。
この磁石は、例えばゴム磁石の湾曲片、即ち磁石
粉末を混入したゴム又は合成樹脂製の磁石混合物
で構成されている。
る。この部材は、例えば良く知られた鍋状に形成
してある。回転子の底にモータ回転軸が連結して
いる。外周部材１２に磁石１３が配設してある。
この磁石は、例えばゴム磁石の湾曲片、即ち磁石
粉末を混入したゴム又は合成樹脂製の磁石混合物
で構成されている。
第１図と第２図では、Ｎ極に対してほぼ一定の
誘導を示す領域がハツチングを付けてあり、Ｓ極
に対して多数の点を付けて示しある。
誘導を示す領域がハツチングを付けてあり、Ｓ極
に対して多数の点を付けて示しある。
第１図には、回転子１１がモータの固定子巻線
の無通電時に占める二つの安定静止位置の内の一
方が示してある。これ等の静止位置は、空〓の形
状と磁化曲線B1の形状（第３図）によつて定ま
る。運転時には、回転子１１は矢印１６の方向に
回転する。
の無通電時に占める二つの安定静止位置の内の一
方が示してある。これ等の静止位置は、空〓の形
状と磁化曲線B1の形状（第３図）によつて定ま
る。運転時には、回転子１１は矢印１６の方向に
回転する。
モータ１０の固定子１８は、上極１９と下極２
０を有する二重Ｔ型電機子にして形成してある。
これ等の磁極の間には、二つの溝２３と２４があ
る。上記溝にバイフアイラ巻線の直列接続した二
つの二分割巻線２５と２６が配設してある。この
バイフアイラ巻線の中間タツプは正極２７に接続
され、両方の自由端は符号２８と２９で示してあ
る。回転子の位置検出器として使用されるホール
発電器３２は、溝２４の開口又は電気的に等価な
位置に配設される。
０を有する二重Ｔ型電機子にして形成してある。
これ等の磁極の間には、二つの溝２３と２４があ
る。上記溝にバイフアイラ巻線の直列接続した二
つの二分割巻線２５と２６が配設してある。この
バイフアイラ巻線の中間タツプは正極２７に接続
され、両方の自由端は符号２８と２９で示してあ
る。回転子の位置検出器として使用されるホール
発電器３２は、溝２４の開口又は電気的に等価な
位置に配設される。
磁極１９上の空〓３３と磁極２０上の空〓３４
は、それぞれ特開昭49−50411号公報（詳細は簡
単のため省略）による特別な方法によつて形成さ
れる。
は、それぞれ特開昭49−50411号公報（詳細は簡
単のため省略）による特別な方法によつて形成さ
れる。
第２図には、下部空〓３４に対して中心対称の
上部空〓３３の展開図が示してある。第２図に
は、約180゜の電気位相角の磁極弧にわたつて、上
部に回転子１１が、また下部に固定子１８が示し
てある。空〓３３は溝２３から出発して、位置３
６まで第一角度α（例えば、10゜〜50゜の電気位相
角）にわたつて単調に増加し、上記の位置で空〓
３３の最大値d2に達する。この位置３６から実空
〓３３は第二角度β（例えば、80゜〜170゜の電気位
相角）にわたつて溝２４の開口まで単調に減少
し、そこで実空〓３３は最小値d1に達する。この
開口から空〓３３に続く空〓３４は、次の位置３
６まで再び単調に増加する。
上部空〓３３の展開図が示してある。第２図に
は、約180゜の電気位相角の磁極弧にわたつて、上
部に回転子１１が、また下部に固定子１８が示し
てある。空〓３３は溝２３から出発して、位置３
６まで第一角度α（例えば、10゜〜50゜の電気位相
角）にわたつて単調に増加し、上記の位置で空〓
３３の最大値d2に達する。この位置３６から実空
〓３３は第二角度β（例えば、80゜〜170゜の電気位
相角）にわたつて溝２４の開口まで単調に減少
し、そこで実空〓３３は最小値d1に達する。この
開口から空〓３３に続く空〓３４は、次の位置３
６まで再び単調に増加する。
溝２３と２４の開口は巻線２５，２６を挿入
し、絶縁するために所定の寸法を必要とするの
で、これ等の開口は実効磁気空〓がこの溝開口の
領域でかなり大きく、第２図で溝２３に対して３
８、溝２４に対して３９の様な形状となる。即
ち、実効磁気空〓は、両方の位置４２と４３でほ
ぼd3の最少値を有し、それぞれ付属する溝開口の
前方の角度γ（例えば、10゜〜40゜の電気位相角）
に位置している。両方の角度αとβは合わせて角
度δとなる。この角度内では、実効磁気空〓は回
転方向と共に増加する。この実効磁気空〓はリラ
クタンストルクの形状に対して重要である。前記
ホール発電器３２を前記角度δのほぼ中心、又は
この中心に対して電気位相角nx180゜（ここで、ｎ
＝１，２……）だけずらして配設するように、こ
の角度δを設定すると有利である。第１図と第２
図には、安定静止位置の回転子１１が示してあ
る。この位置では、回転子の両磁極はそれぞれ狭
い空〓領域に対向し、磁極間〓１４と１５の位置
は最長空〓の位置３２にほぼ一致している。何故
なら、この位置で空〓の磁気抵抗が全体で最小に
なるからである。
し、絶縁するために所定の寸法を必要とするの
で、これ等の開口は実効磁気空〓がこの溝開口の
領域でかなり大きく、第２図で溝２３に対して３
８、溝２４に対して３９の様な形状となる。即
ち、実効磁気空〓は、両方の位置４２と４３でほ
ぼd3の最少値を有し、それぞれ付属する溝開口の
前方の角度γ（例えば、10゜〜40゜の電気位相角）
に位置している。両方の角度αとβは合わせて角
度δとなる。この角度内では、実効磁気空〓は回
転方向と共に増加する。この実効磁気空〓はリラ
クタンストルクの形状に対して重要である。前記
ホール発電器３２を前記角度δのほぼ中心、又は
この中心に対して電気位相角nx180゜（ここで、ｎ
＝１，２……）だけずらして配設するように、こ
の角度δを設定すると有利である。第１図と第２
図には、安定静止位置の回転子１１が示してあ
る。この位置では、回転子の両磁極はそれぞれ狭
い空〓領域に対向し、磁極間〓１４と１５の位置
は最長空〓の位置３２にほぼ一致している。何故
なら、この位置で空〓の磁気抵抗が全体で最小に
なるからである。
上記安定静止位置から回転方向１６に角度βだ
け回転子１１を回転させると、回転子１１に外部
からエネルギを加える必要がある。何故なら、空
〓の磁気抵抗が増加するから、換言すればリラク
タンストルクによつて回転子１１が制動を受ける
からであある。運転中には、このエネルギは巻線
２５又は２６の電流によつて供給される。
け回転子１１を回転させると、回転子１１に外部
からエネルギを加える必要がある。何故なら、空
〓の磁気抵抗が増加するから、換言すればリラク
タンストルクによつて回転子１１が制動を受ける
からであある。運転中には、このエネルギは巻線
２５又は２６の電流によつて供給される。
角度βだけ回転すると、回転子１１は磁気空〓
１４と１５が、言わば最も狭い空〓箇所４２と４
３を占める位置に達する。この位置では、空〓の
磁気抵抗は全体で最大となる。即ち、最大磁気エ
ネルギがモータに貯えられ、回転子１１はこの不
安定な位置で再び両安定位置の一方に達するま
で、一方又は他方の方向に回転しようとする。回
転子１１を、例えば矢印１６の方向に更に回転さ
せると、電極を供給しなくとも、駆動トルクを与
える。このトルクは前記の等価空〓の増加を適当
に均等に形成した場合、実際上一定の振幅を有す
る。
１４と１５が、言わば最も狭い空〓箇所４２と４
３を占める位置に達する。この位置では、空〓の
磁気抵抗は全体で最大となる。即ち、最大磁気エ
ネルギがモータに貯えられ、回転子１１はこの不
安定な位置で再び両安定位置の一方に達するま
で、一方又は他方の方向に回転しようとする。回
転子１１を、例えば矢印１６の方向に更に回転さ
せると、電極を供給しなくとも、駆動トルクを与
える。このトルクは前記の等価空〓の増加を適当
に均等に形成した場合、実際上一定の振幅を有す
る。
制動を受けるリラクタンストルクは角度範囲β
にほぼあり、ここでは磁極間〓１４と１５が実効
空〓の減少する領域を通過する。駆動を与えるリ
ラクタンストルクはほぼ角度範囲δにあり、ここ
では磁気間〓１４と１５が実効空〓の増加する領
域を通過する。
にほぼあり、ここでは磁極間〓１４と１５が実効
空〓の減少する領域を通過する。駆動を与えるリ
ラクタンストルクはほぼ角度範囲δにあり、ここ
では磁気間〓１４と１５が実効空〓の増加する領
域を通過する。
第５図には、記号４０を付けたリラクタンスト
ルクMreLの波形が回転子の一回転、即ち電気位
相角360゜にわたつて示してある。第１図と第２図
に示した回転子の安定位置に記号４１が、またこ
の位置に対して対称な回転子の安定位置に記号４
１′が付けてある。これ等の両位置の間に、回転
子の不安定位置４２と、この位置に対して対称な
不安定位置４２′が存在する。これ等の位置４１，
４１′，４２及び４２′では、リラクタンストルク
４０はそれぞれ零の値をとる。更に、位置４１と
４２間及び位置４１′と４２′間に、記号４３と４
３′を付けた制動を受けるリラクタンストルクの
推移を見ることができる。これ等の位置の間隔は
ほぼ角度βによつて決まる。前記区間にそれぞれ
続く駆動を与えるリラクタンストルクの区間４４
と４４′があり、それ等の区間は角度δによつて
決まる。第４図には、更に記号４５，４５′を付
けた電磁駆動トルクMreLの形状が示してある。
このトルクは駆動リラクタンストルク４４又は４
４′の期間中零の値を示す。
ルクMreLの波形が回転子の一回転、即ち電気位
相角360゜にわたつて示してある。第１図と第２図
に示した回転子の安定位置に記号４１が、またこ
の位置に対して対称な回転子の安定位置に記号４
１′が付けてある。これ等の両位置の間に、回転
子の不安定位置４２と、この位置に対して対称な
不安定位置４２′が存在する。これ等の位置４１，
４１′，４２及び４２′では、リラクタンストルク
４０はそれぞれ零の値をとる。更に、位置４１と
４２間及び位置４１′と４２′間に、記号４３と４
３′を付けた制動を受けるリラクタンストルクの
推移を見ることができる。これ等の位置の間隔は
ほぼ角度βによつて決まる。前記区間にそれぞれ
続く駆動を与えるリラクタンストルクの区間４４
と４４′があり、それ等の区間は角度δによつて
決まる。第４図には、更に記号４５，４５′を付
けた電磁駆動トルクMreLの形状が示してある。
このトルクは駆動リラクタンストルク４４又は４
４′の期間中零の値を示す。
モータ巻線２５，２６の電流はホール発電器３
２を経由して回転子１１の磁場によつて制御され
るから、回転子磁石１３の磁化に対し、第３図で
B2を付けた波形にし、第４図では下部に模式的
にに示したような形状に選ぶと効果的である。即
ち、ホール発電器３２を制御する磁石１３の一部
は、元の磁極間〓１４と１５より広い磁極間〓１
４′と１５′を有すると効果的である。それ故、磁
束密度が零より余り大きくならない比較的広い回
転子の部分は、中性区間から回転方向１６の逆向
きに少しずらしてあるホール発電器３２に作用す
る（第２図は中性領域にある配置を示し、第４図
は上記のずれた配置を示す）。ホール発電器３２
を上記中性領域からずらす代わりに、当然磁極間
〓１４′と１５′も磁極間〓１４と１５に対して非
対称に配置できる。その場合、ホール発電器３２
を第１図と第２図のように中性領域に配設しても
同じ作用が生じる。この配置には、正逆両回転方
向に対して同じホール発電器の位置を用いること
ができ、回転子磁石を回転方向に応じて異なつた
磁化を行う必要があると言う利点もある。
２を経由して回転子１１の磁場によつて制御され
るから、回転子磁石１３の磁化に対し、第３図で
B2を付けた波形にし、第４図では下部に模式的
にに示したような形状に選ぶと効果的である。即
ち、ホール発電器３２を制御する磁石１３の一部
は、元の磁極間〓１４と１５より広い磁極間〓１
４′と１５′を有すると効果的である。それ故、磁
束密度が零より余り大きくならない比較的広い回
転子の部分は、中性区間から回転方向１６の逆向
きに少しずらしてあるホール発電器３２に作用す
る（第２図は中性領域にある配置を示し、第４図
は上記のずれた配置を示す）。ホール発電器３２
を上記中性領域からずらす代わりに、当然磁極間
〓１４′と１５′も磁極間〓１４と１５に対して非
対称に配置できる。その場合、ホール発電器３２
を第１図と第２図のように中性領域に配設しても
同じ作用が生じる。この配置には、正逆両回転方
向に対して同じホール発電器の位置を用いること
ができ、回転子磁石を回転方向に応じて異なつた
磁化を行う必要があると言う利点もある。
ホール発電器３２のところの磁束密度がほぼ零
に等しいとき、ホール発電器３２の両出力端５０
と５１はほぼ同じ電位であり、この信号の組み合
わせから得られる情報は両巻線２５と２６の電流
を減少させるために、即ち電流の中断期間を発生
させるために利用できる。
に等しいとき、ホール発電器３２の両出力端５０
と５１はほぼ同じ電位であり、この信号の組み合
わせから得られる情報は両巻線２５と２６の電流
を減少させるために、即ち電流の中断期間を発生
させるために利用できる。
回転子１１の磁極位置に依存して巻線２５と２
６の電流を制御するために、ホール発電器３２が
使用される。この発電器の一方の制御端は抵抗５
３を介して正極２７に接続されているが、他の制
御端は抵抗４９を介して直流電源（例えば、
24V）の負導線５３に接続してある。ホール発電
器３２の両出力端５０と５１は二つのPNPトラ
ンジスタ５４と５５のベースに接続してある。両
トランジスタのコレクタはそれぞれ抵抗５６と５
７を介して前記負導線に接続されているが、エミ
ツタは結合点５８と共通抵抗５９とを介して前記
正極に接続されている。トランジスタ５４と５５
は差動増幅器６０として動作する。トランジスタ
５４のコレクタには、NPNトランジスタ６３の
ベースが接続されている。同様に、トランジスタ
５５のコレクタには、NPNトランジスタ６４の
ベースが接続されている。このトランジスタのエ
ミツタが負導線に、コレクタが巻線端子２８に接
続されいる。
６の電流を制御するために、ホール発電器３２が
使用される。この発電器の一方の制御端は抵抗５
３を介して正極２７に接続されているが、他の制
御端は抵抗４９を介して直流電源（例えば、
24V）の負導線５３に接続してある。ホール発電
器３２の両出力端５０と５１は二つのPNPトラ
ンジスタ５４と５５のベースに接続してある。両
トランジスタのコレクタはそれぞれ抵抗５６と５
７を介して前記負導線に接続されているが、エミ
ツタは結合点５８と共通抵抗５９とを介して前記
正極に接続されている。トランジスタ５４と５５
は差動増幅器６０として動作する。トランジスタ
５４のコレクタには、NPNトランジスタ６３の
ベースが接続されている。同様に、トランジスタ
５５のコレクタには、NPNトランジスタ６４の
ベースが接続されている。このトランジスタのエ
ミツタが負導線に、コレクタが巻線端子２８に接
続されいる。
回転子１１のＳ極が、第１図と第２図に示して
あるように、ホール発電器３２を通過する場合、
トランジスタ５５と６４がオンし、巻線２５に電
流が流れる。同様に、回転子１１のＮ極がホール
発電器３２を通過する場合、トランジスタ５４と
６３がオンして、巻線２６に電流が流れる。この
ように、両巻線２５と２６によつて第５図に示す
電磁駆動トルク４５，４５′が発生する。このト
ルクは、回転子磁石１３の磁束密度B1が広い範
囲でほぼ一定であること（第３図）、及びモータ
の電流もこの範囲でほぼ一定であるため、比較的
広い角度範囲でほぼ一定である。この角度範囲で
は、両巻線２５と２６に誘起される逆起電力もほ
ぼ一定である。即ち、モータの効率がこの角度範
囲内で非常に良好である。何故なら、正極２７と
負導線５３間の印加電圧に対する逆起電力の比が
大きいからである。それ故、高い効率に着目する
と、高磁束密度B1（即ち、高い逆起電力）を有す
る角度範囲内では、巻線に電圧が印加されてい
る。この場合の他の利点は、モータ巻線の電流を
遮断する場合、巻線に高い逆起電力が存在してい
る時、ほんの僅かな電圧波高値しか発生しない点
にある。その主因は、印加電圧と逆起電力の差が
小さく、モータ電流は逆起電力が減少する角度範
囲のモータ電流よりも小さくなるためであり、モ
ータ電流は増加して遮断がより困難になるためで
ある。
あるように、ホール発電器３２を通過する場合、
トランジスタ５５と６４がオンし、巻線２５に電
流が流れる。同様に、回転子１１のＮ極がホール
発電器３２を通過する場合、トランジスタ５４と
６３がオンして、巻線２６に電流が流れる。この
ように、両巻線２５と２６によつて第５図に示す
電磁駆動トルク４５，４５′が発生する。このト
ルクは、回転子磁石１３の磁束密度B1が広い範
囲でほぼ一定であること（第３図）、及びモータ
の電流もこの範囲でほぼ一定であるため、比較的
広い角度範囲でほぼ一定である。この角度範囲で
は、両巻線２５と２６に誘起される逆起電力もほ
ぼ一定である。即ち、モータの効率がこの角度範
囲内で非常に良好である。何故なら、正極２７と
負導線５３間の印加電圧に対する逆起電力の比が
大きいからである。それ故、高い効率に着目する
と、高磁束密度B1（即ち、高い逆起電力）を有す
る角度範囲内では、巻線に電圧が印加されてい
る。この場合の他の利点は、モータ巻線の電流を
遮断する場合、巻線に高い逆起電力が存在してい
る時、ほんの僅かな電圧波高値しか発生しない点
にある。その主因は、印加電圧と逆起電力の差が
小さく、モータ電流は逆起電力が減少する角度範
囲のモータ電流よりも小さくなるためであり、モ
ータ電流は増加して遮断がより困難になるためで
ある。
このことから、両モータ巻線を流れる電流は逆
起電力が完全に最大値にならないとき、遮断され
ることになる。その結果、効率が向上し、遮断波
高値が低下し、無線障害が減少する。更に、トラ
ンジスタを最適に利用でき、小型モータにも容易
に組み込める小型部品を使用することができる。
このことは、換気用軸流フアンの場合、特に重要
である。更に、この処置によつて上記モータの騒
音レベルも低下する。両巻線の電流の一定角度範
囲の間少なくともほぼ零にする必要が生じる。
起電力が完全に最大値にならないとき、遮断され
ることになる。その結果、効率が向上し、遮断波
高値が低下し、無線障害が減少する。更に、トラ
ンジスタを最適に利用でき、小型モータにも容易
に組み込める小型部品を使用することができる。
このことは、換気用軸流フアンの場合、特に重要
である。更に、この処置によつて上記モータの騒
音レベルも低下する。両巻線の電流の一定角度範
囲の間少なくともほぼ零にする必要が生じる。
これに対して、第１図には二つの可能性が模式
的に示してある。この図はホール発電器３２の両
出力端がほぼ同一電位のとき、両巻線２５と２６
の電流を抑制するためにある。これ等の出力端は
アンドゲート６５の二つの入力端に接続される。
このゲートは両入力端がほぼ同一電位のとき、出
力信号を出力するように構成されている。
的に示してある。この図はホール発電器３２の両
出力端がほぼ同一電位のとき、両巻線２５と２６
の電流を抑制するためにある。これ等の出力端は
アンドゲート６５の二つの入力端に接続される。
このゲートは両入力端がほぼ同一電位のとき、出
力信号を出力するように構成されている。
上記アンドゲート６５は、図示されているよう
に、エミツタ・コレクタ区間が結合点５８と負導
線５３の間に接続されているPNPトランジスタ
６６か、あるいはエミツタ・コレクタ区間が結合
点５８と抵抗５９間に接続されているトランジス
タ６７を制御する。以下に、第６図で説明するよ
うな第三の可能性は前記特定信号の組み合わせが
この回転子位置検出器３２の入力端に生じたと
き、この検出器が両トランジスタ５４と５５を遮
断する。
に、エミツタ・コレクタ区間が結合点５８と負導
線５３の間に接続されているPNPトランジスタ
６６か、あるいはエミツタ・コレクタ区間が結合
点５８と抵抗５９間に接続されているトランジス
タ６７を制御する。以下に、第６図で説明するよ
うな第三の可能性は前記特定信号の組み合わせが
この回転子位置検出器３２の入力端に生じたと
き、この検出器が両トランジスタ５４と５５を遮
断する。
第６図には、更に現状で最適で好ましい回路が
示しある。この回路は遮断を確実に行え、望まし
い電流中断期間を発生させ、更に高感度なため、
モータに組み込んだ場合でも、高い動作温度で駆
動できる。この場合、トランジスタ５４と５５を
交流電圧に合わせて断続させるため、ホール発電
器３２に、例えばそれぞれ約10μFの容量の電解
コンデンサ７７と７８が使用されている。トラン
ジスタ５４と５５はホール発電器３２に対して並
列分路をなしているので、トランジスタ５４又は
５５の一方が導通すると、ホール発電器３２を流
れる電流は減少する。このことは負帰還結合によ
つてこれ等のトランジスタに対して電流制限とし
て使用される。何故なら、ホール発電器を流れる
電流が減少したとき、この発電器の出力がそれに
応じて減少するからである。
示しある。この回路は遮断を確実に行え、望まし
い電流中断期間を発生させ、更に高感度なため、
モータに組み込んだ場合でも、高い動作温度で駆
動できる。この場合、トランジスタ５４と５５を
交流電圧に合わせて断続させるため、ホール発電
器３２に、例えばそれぞれ約10μFの容量の電解
コンデンサ７７と７８が使用されている。トラン
ジスタ５４と５５はホール発電器３２に対して並
列分路をなしているので、トランジスタ５４又は
５５の一方が導通すると、ホール発電器３２を流
れる電流は減少する。このことは負帰還結合によ
つてこれ等のトランジスタに対して電流制限とし
て使用される。何故なら、ホール発電器を流れる
電流が減少したとき、この発電器の出力がそれに
応じて減少するからである。
両トランジスタ５４と５５のエミツタは、抵抗
５２を介して正導線２７と、比較的導通性の良い
シリコンダイオード９１のアノードに直接繋がる
結合点９０とに接続されている。前記ダイオード
のカソードは結合点９２を介してホール発電器３
２の一方の入力端に結合している。ダイオード９
１は、例えばその導通状態で約0.75Vを有する
ITT601型であつてもよい。
５２を介して正導線２７と、比較的導通性の良い
シリコンダイオード９１のアノードに直接繋がる
結合点９０とに接続されている。前記ダイオード
のカソードは結合点９２を介してホール発電器３
２の一方の入力端に結合している。ダイオード９
１は、例えばその導通状態で約0.75Vを有する
ITT601型であつてもよい。
更に、結合点９２には抵抗９７（例えば3kΩ）
を介して、比較的導通性の悪い二つのシリコンダ
イオード９３と９４のカソードが接続されてい
る。ダイオード９３ののアノードは、トランジス
タ５４のベースに、またダイオード９４のアノー
ドはトランジスタ５５のベースに接続されてい
る。ダイオード９３と９４にはBA170型が使用
できる。更に、シリコンダイオード９８はホール
発電器３２に並列である。
を介して、比較的導通性の悪い二つのシリコンダ
イオード９３と９４のカソードが接続されてい
る。ダイオード９３ののアノードは、トランジス
タ５４のベースに、またダイオード９４のアノー
ドはトランジスタ５５のベースに接続されてい
る。ダイオード９３と９４にはBA170型が使用
できる。更に、シリコンダイオード９８はホール
発電器３２に並列である。
第６図の回路の動作は、以下の通りである。最
初に抵抗９７を考慮外に置くと、ほぼ等価な二個
のダイオード５５（トランジスタ５５ののエミツ
タ・ベース間のダイオード部分）とダイオード９
４は、ダイオード９１に並列である。両ダイオー
ドは、例えばシリコン製で同じ導通方向に接続さ
れている。オフ状態ではダイオード９１と約
0.7Vの電圧降下は両ダイオード５５と９４で分
圧されるので、両方にそれぞれ約0.35Vが印加す
る。従つて、これ等のダイオードを経由して、例
えば0.001mAの最小電流が流れる。ダイオード５
５と９４間の接続点１００には、コンデンサ７８
を経由して、例えば−0.2Vの負のパルスが印加
し、トランジスタ５５はオンになる。即ち、この
回路ではトランジスタ５５又は５４をオンにする
には、接続点１００の僅かな電位変化で充分であ
る。回路素子５５と９４から成る分圧器によつ
て、トランジスタ５５のしきい値電圧が低下する
ので、回路は非常に敏感になる。
初に抵抗９７を考慮外に置くと、ほぼ等価な二個
のダイオード５５（トランジスタ５５ののエミツ
タ・ベース間のダイオード部分）とダイオード９
４は、ダイオード９１に並列である。両ダイオー
ドは、例えばシリコン製で同じ導通方向に接続さ
れている。オフ状態ではダイオード９１と約
0.7Vの電圧降下は両ダイオード５５と９４で分
圧されるので、両方にそれぞれ約0.35Vが印加す
る。従つて、これ等のダイオードを経由して、例
えば0.001mAの最小電流が流れる。ダイオード５
５と９４間の接続点１００には、コンデンサ７８
を経由して、例えば−0.2Vの負のパルスが印加
し、トランジスタ５５はオンになる。即ち、この
回路ではトランジスタ５５又は５４をオンにする
には、接続点１００の僅かな電位変化で充分であ
る。回路素子５５と９４から成る分圧器によつ
て、トランジスタ５５のしきい値電圧が低下する
ので、回路は非常に敏感になる。
ホール発電器３２に並列にダイオード９８が接
続されているので、動作時にはホール発電器３２
に約0.7Vの電圧が印加され、B2＝０の場合、こ
の電圧はそれぞれ0.35Vの二つの分割電圧に分圧
される。その結果、動作中のモータでコンデンサ
７８に、例えば0.7Vの直流電圧が生じる。この
電圧は動作中一定である。ホール発電器３２の出
力端５１が負の場合には、トランジスタ５５のベ
ース・エミツタによるダイオードを通じてコンデ
ンサ７８に充電電流が流れる。即ち、トランジス
タ５５が導通する。出力端５１が正の場合、トラ
ンジスタ５５はオフとなり、ダイオード９４、抵
抗９７及びホール発電器３２を経由して放電電流
がコンデンサ７８から流れる。この場合、前記放
電電流は予め充電された電荷と同じものが放電さ
れる。
続されているので、動作時にはホール発電器３２
に約0.7Vの電圧が印加され、B2＝０の場合、こ
の電圧はそれぞれ0.35Vの二つの分割電圧に分圧
される。その結果、動作中のモータでコンデンサ
７８に、例えば0.7Vの直流電圧が生じる。この
電圧は動作中一定である。ホール発電器３２の出
力端５１が負の場合には、トランジスタ５５のベ
ース・エミツタによるダイオードを通じてコンデ
ンサ７８に充電電流が流れる。即ち、トランジス
タ５５が導通する。出力端５１が正の場合、トラ
ンジスタ５５はオフとなり、ダイオード９４、抵
抗９７及びホール発電器３２を経由して放電電流
がコンデンサ７８から流れる。この場合、前記放
電電流は予め充電された電荷と同じものが放電さ
れる。
抵抗９７（例えば、3kΩ）はホール発電器３２
の内部抵抗（例えば、30Ωで、強い温度依存性が
ある）よりも高抵抗であるので、放電時定数はほ
ぼ一定で充電時定数よりも大きい。従つて、放電
にはより高い電圧となる。トランジスタ５４から
トランジスタ６３に、あるいはトランジスタ５５
からトランジスタ６４に流れる電流は、抵抗５２
を経由して流れ、負帰還作用をする。何故なら、
この抵抗はホール発電器３２の制御電流を減少す
るからである。
の内部抵抗（例えば、30Ωで、強い温度依存性が
ある）よりも高抵抗であるので、放電時定数はほ
ぼ一定で充電時定数よりも大きい。従つて、放電
にはより高い電圧となる。トランジスタ５４から
トランジスタ６３に、あるいはトランジスタ５５
からトランジスタ６４に流れる電流は、抵抗５２
を経由して流れ、負帰還作用をする。何故なら、
この抵抗はホール発電器３２の制御電流を減少す
るからである。
モータを止めようとすれば、コンデンサ７７又
は７８は充電される。このコンデンサに付属する
ホール発電器の出力が負になり、両トランジスタ
５４と５５のベースは、ホール発電器の磁束密度
B2が零か、又はほぼ零に等しい時と同じ電位に
なるので、約１秒の遅延時間の後に両トランジス
タ５４又は５５の何れもオンしない。そして、両
巻線２５と２６の電流は完全に遮断される。従つ
て、モータを拘束して止めても、モータの過熱を
確実に防止できる。再スタートは、導線２７，５
３の電圧パルス、短時間の電源の遮断又は手動に
よるモータの起動によつて行える。
は７８は充電される。このコンデンサに付属する
ホール発電器の出力が負になり、両トランジスタ
５４と５５のベースは、ホール発電器の磁束密度
B2が零か、又はほぼ零に等しい時と同じ電位に
なるので、約１秒の遅延時間の後に両トランジス
タ５４又は５５の何れもオンしない。そして、両
巻線２５と２６の電流は完全に遮断される。従つ
て、モータを拘束して止めても、モータの過熱を
確実に防止できる。再スタートは、導線２７，５
３の電圧パルス、短時間の電源の遮断又は手動に
よるモータの起動によつて行える。
抵抗９７はコンデンサを丁度放電したトランジ
スタ５４又は５５のオン状態を遅延させるので、
この抵抗による放電過程を引き延ばすことは有利
である。この放電過程が始まる前一定期間に達し
ている必要がある。こうして、抵抗９７を可変し
て、電流の中断期間を最も好ましい方法で最適に
できる。
スタ５４又は５５のオン状態を遅延させるので、
この抵抗による放電過程を引き延ばすことは有利
である。この放電過程が始まる前一定期間に達し
ている必要がある。こうして、抵抗９７を可変し
て、電流の中断期間を最も好ましい方法で最適に
できる。
この発明は、ホール発電器で整流を制御するモ
ータに限定しているものでなく、他の回転子位置
検出器、例えば磁気ダイオード等による整流の場
合でも同様に適用できる。何故なら、この様な回
転子位置検出器の場合でも、位相電流を発生させ
るとき、特別な信号の組み合わせが生じるからで
ある。当然、この信号の組み合わせは他の回転子
位置検出器の場合、別な形になるが、その評価は
この発明の原理と似た方法で行え、説明した機能
を達成できる。モータの電流が大きい場合、トラ
ンジスタ６３と６４をダーリントン・トランジス
タに置き変えることができる。
ータに限定しているものでなく、他の回転子位置
検出器、例えば磁気ダイオード等による整流の場
合でも同様に適用できる。何故なら、この様な回
転子位置検出器の場合でも、位相電流を発生させ
るとき、特別な信号の組み合わせが生じるからで
ある。当然、この信号の組み合わせは他の回転子
位置検出器の場合、別な形になるが、その評価は
この発明の原理と似た方法で行え、説明した機能
を達成できる。モータの電流が大きい場合、トラ
ンジスタ６３と６４をダーリントン・トランジス
タに置き変えることができる。
第１図、外部回転モータとして形成され、二駆
動導線とただ一個のホール発電器によつて制御さ
れる制御回路を備えた二パルス式モータであるブ
ラシレス直流モータの実施例の模式図。第２図、
第１図のモータの磁気回路の主要部の展開図。第
３図、第２図の回転子の誘導波形図。第４図、第
２図の回転子の内側の展開図。第５図、第１図と
第２図のモータの場合典型的なトルク波形を示す
グラフ。第６図、この発明のモータを利用するの
に適した回路の回路図。 図中引用記号：１０……モータ、１１……永久
磁石回転子、１３……回転子磁石、１４，１５，
１４′，１５′……磁極間〓、１８……固定子、２
５，２６……固定子巻線、３２……回転子位置検
出器（ホール発電器）、３３，３４……空〓、４
０，MreL……リラクタンス・トルク、４５，MeL
……電磁駆動トルク、５０，５１，６３，６４，
６６……トランジスタ、７７，７８……電解コン
デンサ。
動導線とただ一個のホール発電器によつて制御さ
れる制御回路を備えた二パルス式モータであるブ
ラシレス直流モータの実施例の模式図。第２図、
第１図のモータの磁気回路の主要部の展開図。第
３図、第２図の回転子の誘導波形図。第４図、第
２図の回転子の内側の展開図。第５図、第１図と
第２図のモータの場合典型的なトルク波形を示す
グラフ。第６図、この発明のモータを利用するの
に適した回路の回路図。 図中引用記号：１０……モータ、１１……永久
磁石回転子、１３……回転子磁石、１４，１５，
１４′，１５′……磁極間〓、１８……固定子、２
５，２６……固定子巻線、３２……回転子位置検
出器（ホール発電器）、３３，３４……空〓、４
０，MreL……リラクタンス・トルク、４５，MeL
……電磁駆動トルク、５０，５１，６３，６４，
６６……トランジスタ、７７，７８……電解コン
デンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の磁極の間に磁気的に不活性な狭い領域
１４，１５を保有し、前記磁極が回転方向１６に
向けてほぼ台形の磁束密度分布Ｂ１を発生するた
め、一定の磁束密度を有する永久磁石製の外部又
は内部回転子１１と、 回転子の位置を検出するセンサ３２と、 空〓の有効磁気寸法が180゜電気角内でそれぞれ
一度最大と最小になり、その間で単調に増加又は
減少する変化を前記回転子に対向する前記固定子
の周囲で180゜電気角にわたつて繰り返す、前記回
転子１１からほぼ円筒状の空〓３３，３４ほど離
れている固定子１８と、 動作中前記センサ３２による制御の下に励磁電
流を流し、前記固定子１８によつて交番磁場を発
生させるように、前記固定子１８上に配設した巻
線２５，２６と、 から成るブラシレス・リラクタンス・トルク直流
電気モータにおいて、 前記センサ３２を磁気中性領域から回転方向に
対して逆向きにずらした配置と、前記センサ３２
に磁気作用を及ぼし、しかも前記回転子１１の前
記狭い領域１４，１５に接続している磁気的に不
活性な領域１４′，１５′を対応する前記狭い領域
１４，１５に対して回転方向に向けてずらした配
置の何れか一方又は両方の配置が採用されている
ことを特徴とするモータ。 ２ 固定子巻線２５，２６の電流は、それぞれ台
形状に磁化B1した回転子磁極によつて固定子巻
線２５，２６中に誘起するほぼ台形状の電圧が未
だ高い電圧値の範囲にある時点で遮断されること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のモー
タ。 ３ 回転子１１の磁極間〓は前記センサ３２と相
互作用する区間１４′，１５′で拡がつていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載のモータ。
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