JPH0568395A - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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- JPH0568395A JPH0568395A JP3229875A JP22987591A JPH0568395A JP H0568395 A JPH0568395 A JP H0568395A JP 3229875 A JP3229875 A JP 3229875A JP 22987591 A JP22987591 A JP 22987591A JP H0568395 A JPH0568395 A JP H0568395A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brushless motor
- drive current
- frequency
- coil
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 効率が高い矩形波状の電流での駆動を行いな
がら、低騒音のブラシレスモ−タを提供する。 【構成】 回転させるためにコイルに流す駆動電流が矩
形波状の電流で、この電流の立上り時間と立下り時間を
等しくｔ2 とし、回転時の騒音を増長する振動数ｆ、例
えば固有振動数などの逆数の整数倍に略一致するよう
に、すなわちｔ2 ＝ｎ／ｆのように設定すると、回転方
向と異なる方向の加振力Ｈｖ＝ｈ（ｔ）の波形をフーリ
エ積分した結果が０となる振動数の条件と一致するもの
となり、振動数ｆにおいて騒音振動が軽減される。この
ため、モータの効率を低下させることなく、低コスト
で、大きさや重量を増大させることなく低騒音のブラシ
レスモ−タを実現することができる。
がら、低騒音のブラシレスモ−タを提供する。 【構成】 回転させるためにコイルに流す駆動電流が矩
形波状の電流で、この電流の立上り時間と立下り時間を
等しくｔ2 とし、回転時の騒音を増長する振動数ｆ、例
えば固有振動数などの逆数の整数倍に略一致するよう
に、すなわちｔ2 ＝ｎ／ｆのように設定すると、回転方
向と異なる方向の加振力Ｈｖ＝ｈ（ｔ）の波形をフーリ
エ積分した結果が０となる振動数の条件と一致するもの
となり、振動数ｆにおいて騒音振動が軽減される。この
ため、モータの効率を低下させることなく、低コスト
で、大きさや重量を増大させることなく低騒音のブラシ
レスモ−タを実現することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ホール素子等の位置検
出素子の出力を得てコイルの駆動電流を制御して回転す
るようにしたブラシレスモータに関する。
出素子の出力を得てコイルの駆動電流を制御して回転す
るようにしたブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ブラシレスモータは複写機やビデ
オテープレコーダなどの駆動源として多く用いられてい
る。そして、例えばホール素子を用いたブラシレスＤＣ
モータではコイルに、ホール素子の出力をそのまま増幅
するようにして得られる正弦波状の駆動電流を流して回
転させるようにしたものと、ホール素子の出力をスイッ
チングのタイミングをとるために用いるか、あるいはホ
ール素子の正弦波状の出力をスライスするようにして矩
形波状にした駆動電流を流して回転させるものとがあ
る。その中で、駆動電流を正弦波状にしたものはトルク
むらと電磁騒音が少ないものの、モータ効率が駆動電流
を矩形波状としたものに比べ劣るものであり、一方、コ
イル電流を矩形波状にしたものはモータ効率が良いが騒
音が大きい欠点があった。
オテープレコーダなどの駆動源として多く用いられてい
る。そして、例えばホール素子を用いたブラシレスＤＣ
モータではコイルに、ホール素子の出力をそのまま増幅
するようにして得られる正弦波状の駆動電流を流して回
転させるようにしたものと、ホール素子の出力をスイッ
チングのタイミングをとるために用いるか、あるいはホ
ール素子の正弦波状の出力をスライスするようにして矩
形波状にした駆動電流を流して回転させるものとがあ
る。その中で、駆動電流を正弦波状にしたものはトルク
むらと電磁騒音が少ないものの、モータ効率が駆動電流
を矩形波状としたものに比べ劣るものであり、一方、コ
イル電流を矩形波状にしたものはモータ効率が良いが騒
音が大きい欠点があった。
【０００３】そして効率が良い矩形波状の駆動電流で回
転させるモータ、例えばアウターロータ型ブラシレスモ
ータは、カップ形状に形成されたロータの内周面に異な
る磁極が交互に配列されるように磁石を設け、この磁石
との間に微小間隙を有するようにコイルが装着されたス
テータを設けている。またステータには磁石の相対位置
を検出するホール素子が対向配置されていて、このホー
ル素子によってロータの相対位置を検出し、検出結果に
より電流を流すタイミングを決めながらコイルに駆動電
流を流すことによってロータを回転させている。
転させるモータ、例えばアウターロータ型ブラシレスモ
ータは、カップ形状に形成されたロータの内周面に異な
る磁極が交互に配列されるように磁石を設け、この磁石
との間に微小間隙を有するようにコイルが装着されたス
テータを設けている。またステータには磁石の相対位置
を検出するホール素子が対向配置されていて、このホー
ル素子によってロータの相対位置を検出し、検出結果に
より電流を流すタイミングを決めながらコイルに駆動電
流を流すことによってロータを回転させている。
【０００４】そしてこのようなブラシレスモータの定常
回転時の騒音を測定すると、横軸に振動数をとり縦軸に
騒音レベルをとって例えば図１４に示すように、３５０
０Ｈｚに騒音の大きなピ−クが測定される。このように
大きな騒音はブラシレスモータの固有振動数に多くは一
致するものであった。
回転時の騒音を測定すると、横軸に振動数をとり縦軸に
騒音レベルをとって例えば図１４に示すように、３５０
０Ｈｚに騒音の大きなピ−クが測定される。このように
大きな騒音はブラシレスモータの固有振動数に多くは一
致するものであった。
【０００５】このため、定常回転時の騒音を低減するた
めにロータに制振材を張り付けたり、あるいは制振鋼板
を使用して構成しダンピングを大きなものとしたり、構
造材料の板厚を厚くして強固なものとしたりして固有振
動数をずらしたり、騒音のピークを下げる等していた。
しかしながら板厚を厚くしたり、制振材を使用したりす
る騒音の低減ではコストが上昇してしまい、また大きさ
が大きくなったり、重量が重くなったり等してしまう問
題があった。
めにロータに制振材を張り付けたり、あるいは制振鋼板
を使用して構成しダンピングを大きなものとしたり、構
造材料の板厚を厚くして強固なものとしたりして固有振
動数をずらしたり、騒音のピークを下げる等していた。
しかしながら板厚を厚くしたり、制振材を使用したりす
る騒音の低減ではコストが上昇してしまい、また大きさ
が大きくなったり、重量が重くなったり等してしまう問
題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような板厚を厚
くする等して騒音の低減を行うものではコストが上昇し
たり、重量が重くなってしまうなどの問題がある。この
ような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的
とするところはモータの効率を低下させることなく、コ
ストが低く、また大きさや重量が増大することがない低
騒音のブラシレスモ−タを提供することにある。
くする等して騒音の低減を行うものではコストが上昇し
たり、重量が重くなってしまうなどの問題がある。この
ような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的
とするところはモータの効率を低下させることなく、コ
ストが低く、また大きさや重量が増大することがない低
騒音のブラシレスモ−タを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のブラシレスモ−
タは、磁石の相対位置を検出する位置検出素子が設けら
れ、コイルに流れる矩形波状の駆動電流によって回転す
るブラシレスモータにおいて、駆動電流の立上り時間が
回転時の騒音を増長している振動数の逆数の整数倍に略
一致するように設定されていることを特徴とするもので
あり、また、磁石の相対位置を検出する位置検出素子が
設けられ、コイルに流れる矩形波状の駆動電流によって
回転するブラシレスモータにおいて、駆動電流の立上り
時間と立下り時間が等しく、かつこれらの立上り時間及
び立下り時間とブラシレスモータの固有振動数とが、立
上り時間及び立下り時間をｔ、固有振動数をｆ0 とした
とき、 ｔ＝ｎ0 ／ｆ0 （ｎ0 は正の整数） であることを特徴とするものであり、さらに、磁石の相
対位置を検出する位置検出素子が設けられ、コイルに流
れる矩形波状の駆動電流によって回転するブラシレスモ
ータにおいて、駆動電流の立上り時間及び立下り時間と
回転時の騒音を増長する第１，第２の振動数とが、立上
り時間をｔｘ、立下り時間をｔｙ、第１の振動数を
ｆｘ、第２の振動数をｆｙとしたとき、 ｔｘ＝ｎｘ／ｆｘ かつｔｘ＝ｍｘ／ｆｙ （ｎｘ，ｍ
ｘは正の整数）、 またはｔｙ＝ｎｙ／ｆｘ かつｔｙ＝ｍｙ／ｆｙ （ｎ
ｙ，ｍｙは正の整数） であることを特徴としており、なおさらに、矩形波状の
駆動電流の立上り時間が、位置検出素子の出力をスライ
スするスレショルドレベルの調整手段を調整することに
よって行うものであることを特徴とするものである。
タは、磁石の相対位置を検出する位置検出素子が設けら
れ、コイルに流れる矩形波状の駆動電流によって回転す
るブラシレスモータにおいて、駆動電流の立上り時間が
回転時の騒音を増長している振動数の逆数の整数倍に略
一致するように設定されていることを特徴とするもので
あり、また、磁石の相対位置を検出する位置検出素子が
設けられ、コイルに流れる矩形波状の駆動電流によって
回転するブラシレスモータにおいて、駆動電流の立上り
時間と立下り時間が等しく、かつこれらの立上り時間及
び立下り時間とブラシレスモータの固有振動数とが、立
上り時間及び立下り時間をｔ、固有振動数をｆ0 とした
とき、 ｔ＝ｎ0 ／ｆ0 （ｎ0 は正の整数） であることを特徴とするものであり、さらに、磁石の相
対位置を検出する位置検出素子が設けられ、コイルに流
れる矩形波状の駆動電流によって回転するブラシレスモ
ータにおいて、駆動電流の立上り時間及び立下り時間と
回転時の騒音を増長する第１，第２の振動数とが、立上
り時間をｔｘ、立下り時間をｔｙ、第１の振動数を
ｆｘ、第２の振動数をｆｙとしたとき、 ｔｘ＝ｎｘ／ｆｘ かつｔｘ＝ｍｘ／ｆｙ （ｎｘ，ｍ
ｘは正の整数）、 またはｔｙ＝ｎｙ／ｆｘ かつｔｙ＝ｍｙ／ｆｙ （ｎ
ｙ，ｍｙは正の整数） であることを特徴としており、なおさらに、矩形波状の
駆動電流の立上り時間が、位置検出素子の出力をスライ
スするスレショルドレベルの調整手段を調整することに
よって行うものであることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】上記のように構成されたブラシレスモ−タは、
回転させるためにコイルに流す駆動電流が矩形波状の電
流で、この電流の立上り時間が回転時の騒音を増長する
振動数の逆数の整数倍に略一致するように設定されてい
るため、騒音振動の原因となっている回転方向と異なる
方向の加振力が、この加振力の波形をフーリエ積分した
結果が０となる条件の振動数を求めるように解析する
と、騒音を増長する振動数において減少する特性を示
し、これによって騒音振動が軽減されたものとなる。ま
た駆動電流の立上り時間と立下り時間が等しく、ブラシ
レスモータの固有振動数の逆数の整数倍となるように設
定されているため、回転時の固有振動数での回転方向と
異なる方向の加振力が減少する特性を示して固有振動数
の騒音が軽減されたものとなる。このため、モータの効
率を低下させることなく、コストが低く、また大きさや
重量が増大することなしに低騒音のブラシレスモ−タを
実現することができる。
回転させるためにコイルに流す駆動電流が矩形波状の電
流で、この電流の立上り時間が回転時の騒音を増長する
振動数の逆数の整数倍に略一致するように設定されてい
るため、騒音振動の原因となっている回転方向と異なる
方向の加振力が、この加振力の波形をフーリエ積分した
結果が０となる条件の振動数を求めるように解析する
と、騒音を増長する振動数において減少する特性を示
し、これによって騒音振動が軽減されたものとなる。ま
た駆動電流の立上り時間と立下り時間が等しく、ブラシ
レスモータの固有振動数の逆数の整数倍となるように設
定されているため、回転時の固有振動数での回転方向と
異なる方向の加振力が減少する特性を示して固有振動数
の騒音が軽減されたものとなる。このため、モータの効
率を低下させることなく、コストが低く、また大きさや
重量が増大することなしに低騒音のブラシレスモ−タを
実現することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。先ず、本発明の基本原理について図１乃至図８に
より説明する。図１はブラシレスモータの回転を説明す
るために示す模式図で、１はロータの円周上にＳ極とＮ
極が交互になるように配列された磁石であり、２ａ，２
ｂ，２ｃはステータに磁石１に略対向するように配列さ
れたコイルであり、３ａ，３ｂ，３ｃはステータの各コ
イル２ａ，２ｂ，２ｃの間に設けられたホール素子であ
る。なお４は磁束で、各コイル２ａ，２ｂ，２ｃに交差
し、また各コイル２ａ，２ｂ，２ｃには図１での右側導
体には紙面の表側から裏側に、左側導体には紙面の裏側
から表側に電流が流れる。そして例えばコイル２ｂに電
流が流れると、図１の上下方向の磁束４によってコイル
２ｂに図１の右方向への力が生じる。しかしコイル２ｂ
はステータに固定されているため磁石１を固着したロー
タがＡ矢方向に力を受けて回転することになる。
する。先ず、本発明の基本原理について図１乃至図８に
より説明する。図１はブラシレスモータの回転を説明す
るために示す模式図で、１はロータの円周上にＳ極とＮ
極が交互になるように配列された磁石であり、２ａ，２
ｂ，２ｃはステータに磁石１に略対向するように配列さ
れたコイルであり、３ａ，３ｂ，３ｃはステータの各コ
イル２ａ，２ｂ，２ｃの間に設けられたホール素子であ
る。なお４は磁束で、各コイル２ａ，２ｂ，２ｃに交差
し、また各コイル２ａ，２ｂ，２ｃには図１での右側導
体には紙面の表側から裏側に、左側導体には紙面の裏側
から表側に電流が流れる。そして例えばコイル２ｂに電
流が流れると、図１の上下方向の磁束４によってコイル
２ｂに図１の右方向への力が生じる。しかしコイル２ｂ
はステータに固定されているため磁石１を固着したロー
タがＡ矢方向に力を受けて回転することになる。
【００１０】しかしながら、磁石１の磁束４には磁石１
の隣接部に図１の左右方向のものがあるため、この左右
方向の磁束４とコイル２ｂに流れる電流との間で生じる
力は回転方向に対し９０度ずれた方向のものとなり、こ
れによりロータ及びステータは回転方向と異なる方向に
加振される。そしてこの回転方向と異なる方向の加振に
よって大きな騒音が発生する。
の隣接部に図１の左右方向のものがあるため、この左右
方向の磁束４とコイル２ｂに流れる電流との間で生じる
力は回転方向に対し９０度ずれた方向のものとなり、こ
れによりロータ及びステータは回転方向と異なる方向に
加振される。そしてこの回転方向と異なる方向の加振に
よって大きな騒音が発生する。
【００１１】そこで騒音振動の原因となっている力の発
生について、図２によって時間経過に対する状況を見
る。図２（ａ）はコイルの１つの導体から見た回転力が
発生する方向の磁束の磁束密度ＢT の変化を示してお
り、図２（ｂ）は同じくコイルの１つの導体から見た回
転力が発生する方向に直交する方向の磁束の磁束密度Ｂ
ｖの変化を示している。そして図２（ｃ）はコイルに流
れる電流Ｉを示し、この電流Ｉと回転力が発生する方向
に直交する方向の磁束とによって図２（ｄ）に示される
回転方向と異なる方向に加振する力Ｈｖが発生する。
生について、図２によって時間経過に対する状況を見
る。図２（ａ）はコイルの１つの導体から見た回転力が
発生する方向の磁束の磁束密度ＢT の変化を示してお
り、図２（ｂ）は同じくコイルの１つの導体から見た回
転力が発生する方向に直交する方向の磁束の磁束密度Ｂ
ｖの変化を示している。そして図２（ｃ）はコイルに流
れる電流Ｉを示し、この電流Ｉと回転力が発生する方向
に直交する方向の磁束とによって図２（ｄ）に示される
回転方向と異なる方向に加振する力Ｈｖが発生する。
【００１２】さらに、図３及び図４に図２（ｃ）及び図
２（ｄ）の一部を取り出して騒音振動の発生の状況を見
る。図３はコイルに流れる矩形波状の電流Ｉを示し、図
４は磁束密度Ｂｖと電流Ｉの積として得られる騒音振動
の原因の力Ｈｖを示している。図３において、電流Ｉの
波形は矩形でなく台形となっており、時間−（ｔ1 ＋ｔ
2 ）において０から立ち上がり始め、ｔ2 時間後の時間
−ｔ1 で最大値となり、また２ｔ1 ）時間後の時間＋ｔ
1 において立ち下がり始め、ｔ2 時間後の時間＋（ｔ1
＋ｔ2 ）で０となる。この様な電流Ｉに磁束密度Ｂｖを
乗じて得られる力Ｈｖ＝ｈ（ｔ）は図４に示されるよう
になり、この力Ｈｖ＝ｈ（ｔ）の振動数成分はこの波形
をフーリエ積分することによって知ることができ、また
波形は次式で示される。
２（ｄ）の一部を取り出して騒音振動の発生の状況を見
る。図３はコイルに流れる矩形波状の電流Ｉを示し、図
４は磁束密度Ｂｖと電流Ｉの積として得られる騒音振動
の原因の力Ｈｖを示している。図３において、電流Ｉの
波形は矩形でなく台形となっており、時間−（ｔ1 ＋ｔ
2 ）において０から立ち上がり始め、ｔ2 時間後の時間
−ｔ1 で最大値となり、また２ｔ1 ）時間後の時間＋ｔ
1 において立ち下がり始め、ｔ2 時間後の時間＋（ｔ1
＋ｔ2 ）で０となる。この様な電流Ｉに磁束密度Ｂｖを
乗じて得られる力Ｈｖ＝ｈ（ｔ）は図４に示されるよう
になり、この力Ｈｖ＝ｈ（ｔ）の振動数成分はこの波形
をフーリエ積分することによって知ることができ、また
波形は次式で示される。
【００１３】
【数１】
【００１４】………（１） これをフーリエ積分すると次の通りとなる。
【００１５】
【数２】
【００１６】………（２） ここで通常、ｔ1 はｔ2 に比べて十分に大きいので、Ｈ
（ω）の絶対値の大きさは式（２）の第２項できまる。
（ω）の絶対値の大きさは式（２）の第２項できまる。
【００１７】そして、Ｈ（ω）＝０となる振動数は、
【００１８】
【数３】
【００１９】とおいて、 ω（２ｔ1 ＋ｔ2 ）／２＝ｎπ＋π／２ または ωｔ2 ／２＝ｎπ となる。すなわち振動数ｆが、 ｆ＝（ｎ＋１／２）（１／（２ｔ1 ＋ｔ2 ）） （ｎは整数） ………（３） または、 ｆ＝ｎ（１／ｔ2 ） （ｎは整数） ………（４） の時に、Ｈ（ω）＝０となる。
【００２０】以上の結果をもとにして、ｔ1 及びｔ2 を
適宜に設定して計算機によってシミュレートし、力のス
ペクトルを求めたところ以下の通りの結果となった。
適宜に設定して計算機によってシミュレートし、力のス
ペクトルを求めたところ以下の通りの結果となった。
【００２１】先ず、第１の解析としてｔ1 ＝０．０１
秒、ｔ2 ＝０．００１秒としたときには、図５に横軸に
振動数、縦軸に加振力をとって示す通り、櫛状に加振力
が減少するのは（３）式で示される１／（２ｔ1＋
ｔ2 ）＝１／０．０２１の約４８Ｈｚの振動数間隔、す
なわち１／０．０２１の整数倍の振動数で加振力が減少
することを示し、また加振力の包絡線が周期的に大きく
減少するのは（４）式で示される１／ｔ2 ＝１／０．０
０１＝１０００Ｈｚの振動数間隔、すなわち１／０．０
０１の整数倍の振動数で加振力が減少することが示され
た。
秒、ｔ2 ＝０．００１秒としたときには、図５に横軸に
振動数、縦軸に加振力をとって示す通り、櫛状に加振力
が減少するのは（３）式で示される１／（２ｔ1＋
ｔ2 ）＝１／０．０２１の約４８Ｈｚの振動数間隔、す
なわち１／０．０２１の整数倍の振動数で加振力が減少
することを示し、また加振力の包絡線が周期的に大きく
減少するのは（４）式で示される１／ｔ2 ＝１／０．０
０１＝１０００Ｈｚの振動数間隔、すなわち１／０．０
０１の整数倍の振動数で加振力が減少することが示され
た。
【００２２】また、第２の解析としてｔ1 ＝０．０１
秒、ｔ2 ＝０．０００５秒としたときには、図６に示す
通り、１／（２ｔ1 ＋ｔ2 ）＝１／０．０２０５の約４
９Ｈｚの振動数間隔で櫛状に加振力が減少し、また１／
ｔ2 ＝１／０．０００５＝２０００Ｈｚの振動数間隔で
加振力が減少することが示された。
秒、ｔ2 ＝０．０００５秒としたときには、図６に示す
通り、１／（２ｔ1 ＋ｔ2 ）＝１／０．０２０５の約４
９Ｈｚの振動数間隔で櫛状に加振力が減少し、また１／
ｔ2 ＝１／０．０００５＝２０００Ｈｚの振動数間隔で
加振力が減少することが示された。
【００２３】一方、電流Ｉの立下り時間をｔ3 とし、立
上り時間のｔ2 と異なるようにすると、この場合の力Ｈ
ｖ＝ｈ（ｔ）は図７に示すようになる。そして、第３の
解析としてｔ1 ＝０．０１秒、ｔ2 ＝０．００１秒、ｔ
3 ＝０．００１５秒としたときの力のスペクトルは、図
８に示す通りとなり、この場合には１／０．００１＝１
０００Ｈｚの整数倍の振動数と１／０．００１５＝６６
６Ｈｚの整数倍の振動数で加振力が減少することが示さ
れた。
上り時間のｔ2 と異なるようにすると、この場合の力Ｈ
ｖ＝ｈ（ｔ）は図７に示すようになる。そして、第３の
解析としてｔ1 ＝０．０１秒、ｔ2 ＝０．００１秒、ｔ
3 ＝０．００１５秒としたときの力のスペクトルは、図
８に示す通りとなり、この場合には１／０．００１＝１
０００Ｈｚの整数倍の振動数と１／０．００１５＝６６
６Ｈｚの整数倍の振動数で加振力が減少することが示さ
れた。
【００２４】次に、上記の基本原理をもとにしてなされ
た本発明の第１の実施例を図９乃至図１１により説明す
る。図９はアウターロータ型ＤＣブラシレスモータの概
略構成を示す断面図である。１１はカップ形状に形成さ
れたロータで、このロータ１１の円筒部１２の内周面に
は複数の磁石１３が異なる磁極が交互に配列されるよう
にして設けられ、円筒部１２の片端部を閉塞する底部１
４の中心にはシャフト１５が貫通するようにして固着さ
れている。１６はロータ１１の配列された磁石１３に微
小間隙をもって外周面が対向するように設けられた略円
柱形状のステータである。ステータ１６には駆動電流を
流す複数のコイル１７が装着されており、その中心部に
シャフト１５が貫通し図示しない軸受によってロータ１
１を軸支している。また１８はステータ１６にロータ１
１の磁石１３に対向するように取着され、磁石１３の相
対位置を検出する位置検出素子のホール素子である。
た本発明の第１の実施例を図９乃至図１１により説明す
る。図９はアウターロータ型ＤＣブラシレスモータの概
略構成を示す断面図である。１１はカップ形状に形成さ
れたロータで、このロータ１１の円筒部１２の内周面に
は複数の磁石１３が異なる磁極が交互に配列されるよう
にして設けられ、円筒部１２の片端部を閉塞する底部１
４の中心にはシャフト１５が貫通するようにして固着さ
れている。１６はロータ１１の配列された磁石１３に微
小間隙をもって外周面が対向するように設けられた略円
柱形状のステータである。ステータ１６には駆動電流を
流す複数のコイル１７が装着されており、その中心部に
シャフト１５が貫通し図示しない軸受によってロータ１
１を軸支している。また１８はステータ１６にロータ１
１の磁石１３に対向するように取着され、磁石１３の相
対位置を検出する位置検出素子のホール素子である。
【００２５】また、図１０は回路構成図で、本実施例の
ブラシレスモータは三相駆動されるもので、コイル１７
は各相のコイル７ｕ，７ｖ，７ｗが星状接続されるよう
に一端を接続している。また各コイル７ｕ，７ｖ，７ｗ
の他端には、各相の電力増幅部１９ｕ，１９ｖ，１９ｗ
が接続されており、これらの電力増幅部１９ｕ，１
９ｖ，１９ｗと、各相のホール素子１８ｕ，１８ｖ，１
８ｗが接続されたホール素子アンプ２０ｕ，２０ｖ，２
０ｗとの間には波形成形部２１ｕ，２１ｖ，２１ｗが接
続されている。そして、波形成形部２１ｕ，２１ｖ，２
１ｗでは各コイル１７ｕ，１７ｖ，１７ｗに加えられる
矩形波状の駆動電流Ｉａが所望の立上り時間及びこれに
等しい立下り時間ｔａを有するように、ホール素子１８
ｕ，１８ｖ，１８ｗの出力を波形成形している。そして
波形成形は、図１１に示すようにホール素子１８ｕ，１
８ｖ，１８ｗの出力Ｐを所定の立上り時間及び立下り時
間ｔａが得られるようにスレッショルドレベルＳを調整
して行われる。なお、駆動電流Ｉａの立上り時間及び立
下り時間ｔａは、予め想定された騒音として問題となる
２次の固有振動数ｆａから、ｔａ＝ｎａ／ｆａ、（ｎａ
が整数）となるように設定されている。例えば固有振動
数ｆａが３５００Ｈｚの場合には、立上り時間をｔａ＝
１／３５００の約０．０００２９秒に設定されている。
ブラシレスモータは三相駆動されるもので、コイル１７
は各相のコイル７ｕ，７ｖ，７ｗが星状接続されるよう
に一端を接続している。また各コイル７ｕ，７ｖ，７ｗ
の他端には、各相の電力増幅部１９ｕ，１９ｖ，１９ｗ
が接続されており、これらの電力増幅部１９ｕ，１
９ｖ，１９ｗと、各相のホール素子１８ｕ，１８ｖ，１
８ｗが接続されたホール素子アンプ２０ｕ，２０ｖ，２
０ｗとの間には波形成形部２１ｕ，２１ｖ，２１ｗが接
続されている。そして、波形成形部２１ｕ，２１ｖ，２
１ｗでは各コイル１７ｕ，１７ｖ，１７ｗに加えられる
矩形波状の駆動電流Ｉａが所望の立上り時間及びこれに
等しい立下り時間ｔａを有するように、ホール素子１８
ｕ，１８ｖ，１８ｗの出力を波形成形している。そして
波形成形は、図１１に示すようにホール素子１８ｕ，１
８ｖ，１８ｗの出力Ｐを所定の立上り時間及び立下り時
間ｔａが得られるようにスレッショルドレベルＳを調整
して行われる。なお、駆動電流Ｉａの立上り時間及び立
下り時間ｔａは、予め想定された騒音として問題となる
２次の固有振動数ｆａから、ｔａ＝ｎａ／ｆａ、（ｎａ
が整数）となるように設定されている。例えば固有振動
数ｆａが３５００Ｈｚの場合には、立上り時間をｔａ＝
１／３５００の約０．０００２９秒に設定されている。
【００２６】そして、ホール素子１８によってロータ１
１の相対位置を検出し、検出結果により電流を流すタイ
ミングを決めながら正弦波状のホール素子１８の出力を
スライスし、矩形波状の駆動電流をコイル１７に流すこ
とによってロータ１１が回転する。
１の相対位置を検出し、検出結果により電流を流すタイ
ミングを決めながら正弦波状のホール素子１８の出力を
スライスし、矩形波状の駆動電流をコイル１７に流すこ
とによってロータ１１が回転する。
【００２７】上記のように本実施例のブラシレスモータ
は構成されているために、回転中の固有振動数ｆａ＝ｎ
ａ／ｔａ、（ｎａが整数）、すなわち立上り時間及び立
下り時間を約０．０００２９秒に設定されたものでは、
約３５００Ｈｚの振動数での回転方向と異なる方向への
加振力を大幅に低減させることができ、構成材料の板厚
を厚くしたり、制振材を使用したりしてコストを上昇さ
せたり、また大きさが大きくなったり、重量が重くなっ
たり等することなしに固有振動数ｆａでの、すなわち周
波数が約３５００Ｈｚでの騒音を大幅に減らすことがで
きる。なお立上り時間及び立下り時間を約０．０００５
７秒に設定した場合においては、約０．０００５７秒が
１／１７５０＝２／３５００であることより、約１７５
０Ｈｚ及び約３５００Ｈｚの振動数での回転方向と異な
る方向への加振力を低減させることができ、約１７５０
Ｈｚ及び約３５００Ｈｚの２つの振動数の騒音を低減す
ることができる。
は構成されているために、回転中の固有振動数ｆａ＝ｎ
ａ／ｔａ、（ｎａが整数）、すなわち立上り時間及び立
下り時間を約０．０００２９秒に設定されたものでは、
約３５００Ｈｚの振動数での回転方向と異なる方向への
加振力を大幅に低減させることができ、構成材料の板厚
を厚くしたり、制振材を使用したりしてコストを上昇さ
せたり、また大きさが大きくなったり、重量が重くなっ
たり等することなしに固有振動数ｆａでの、すなわち周
波数が約３５００Ｈｚでの騒音を大幅に減らすことがで
きる。なお立上り時間及び立下り時間を約０．０００５
７秒に設定した場合においては、約０．０００５７秒が
１／１７５０＝２／３５００であることより、約１７５
０Ｈｚ及び約３５００Ｈｚの振動数での回転方向と異な
る方向への加振力を低減させることができ、約１７５０
Ｈｚ及び約３５００Ｈｚの２つの振動数の騒音を低減す
ることができる。
【００２８】また、コイル１７に供給する矩形波状の駆
動電流の立上り時間及び立下り時間ｔａは、単にホール
素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの出力Ｐをスライスするス
レッショルドレベルＳを調整し、所定の立上り時間及び
立下り時間のｔａが得られるようにするのみでよく、騒
音の低減を簡単な構成で実現することができる。
動電流の立上り時間及び立下り時間ｔａは、単にホール
素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの出力Ｐをスライスするス
レッショルドレベルＳを調整し、所定の立上り時間及び
立下り時間のｔａが得られるようにするのみでよく、騒
音の低減を簡単な構成で実現することができる。
【００２９】次に、本発明の第２の実施例を図１２によ
り説明する。図はインナーロータ型ブラシレスＤＣモー
タの概略構成を示す断面図で、両端面部が閉塞された筒
状のモータケース３１の内周面に複数のコイル３２が設
けられたステータ３３が圧入されている。また外周上に
複数の磁石３４を配列したロータ３５にはシャフト３６
が貫通するように圧入され、このシャフト３６の両端部
をモータケース３１の端面部に設けられた軸受３７に装
着することにより、ロータ３５はステータ３３の内周面
に対し所定の空隙を有するようにして軸支されている。
さらにステータ３３には磁石３４に対向するようにホー
ル素子３８が取着されている。
り説明する。図はインナーロータ型ブラシレスＤＣモー
タの概略構成を示す断面図で、両端面部が閉塞された筒
状のモータケース３１の内周面に複数のコイル３２が設
けられたステータ３３が圧入されている。また外周上に
複数の磁石３４を配列したロータ３５にはシャフト３６
が貫通するように圧入され、このシャフト３６の両端部
をモータケース３１の端面部に設けられた軸受３７に装
着することにより、ロータ３５はステータ３３の内周面
に対し所定の空隙を有するようにして軸支されている。
さらにステータ３３には磁石３４に対向するようにホー
ル素子３８が取着されている。
【００３０】そして、本実施例における回路構成も例え
ば前記第１の実施例と同様の回路構成として駆動され
る。またインナーロータ型ブラシレスＤＣモータはアウ
ターロータ型に比べるとステータ３３やロータ３５が構
造的に強固なものであるため、比較的振動しやすいモー
タケース３１が騒音源となりやすい。このことからコイ
ル３２に供給する矩形波状の駆動電流の立上り時間及び
立下り時間ｔｂを、モータケース３１の固有振動数ｆｂ
の逆数の整数倍、すなわちｔｂ＝ｎｂ／ｆｂにしてあ
る。
ば前記第１の実施例と同様の回路構成として駆動され
る。またインナーロータ型ブラシレスＤＣモータはアウ
ターロータ型に比べるとステータ３３やロータ３５が構
造的に強固なものであるため、比較的振動しやすいモー
タケース３１が騒音源となりやすい。このことからコイ
ル３２に供給する矩形波状の駆動電流の立上り時間及び
立下り時間ｔｂを、モータケース３１の固有振動数ｆｂ
の逆数の整数倍、すなわちｔｂ＝ｎｂ／ｆｂにしてあ
る。
【００３１】その結果、本実施例においても第１の実施
例と同様の作用、効果が得られる。
例と同様の作用、効果が得られる。
【００３２】次に、本発明の第３の実施例を図１３によ
り説明する。図はアキシャル型ブラシレスＤＣモータの
概略構成を示す断面図で、中心部に貫通孔が設けられた
円柱状のフレーム４１の上端面上には支持部材４２を介
して略平板状のステータ４３が設けられている。ステー
タ４３は中心部に開口４４を有するプリント配線基板４
５と、開口４４を同心円状に囲むようにプリント配線基
板４５上に設けられた薄板状のコイル４６を備えてい
る。またフレーム４１の貫通孔の上端部には軸受４７
が、フレーム４１の上端面に垂直な方向を回転軸方向と
するように取着され、シャフト４８を回転支持してい
る。シャフト４８の上端部には略円板状のロータ４９が
固着されており、ロータ４９にはコイル４６に対向する
ように磁石５０が同心円状に装着されている。さらにス
テータ４３には磁石５０に対向するようにホール素子５
１が取着されている。
り説明する。図はアキシャル型ブラシレスＤＣモータの
概略構成を示す断面図で、中心部に貫通孔が設けられた
円柱状のフレーム４１の上端面上には支持部材４２を介
して略平板状のステータ４３が設けられている。ステー
タ４３は中心部に開口４４を有するプリント配線基板４
５と、開口４４を同心円状に囲むようにプリント配線基
板４５上に設けられた薄板状のコイル４６を備えてい
る。またフレーム４１の貫通孔の上端部には軸受４７
が、フレーム４１の上端面に垂直な方向を回転軸方向と
するように取着され、シャフト４８を回転支持してい
る。シャフト４８の上端部には略円板状のロータ４９が
固着されており、ロータ４９にはコイル４６に対向する
ように磁石５０が同心円状に装着されている。さらにス
テータ４３には磁石５０に対向するようにホール素子５
１が取着されている。
【００３３】また、本実施例における回路構成も例えば
前記第１の実施例と同様の回路構成として駆動される。
そしてステータ４３及びロータ４９が平板状の構成であ
るため振動しやすく騒音源となりやすい。このことから
コイル４６に供給する矩形波状の駆動電流の立上り時間
及び立下り時間ｔｃを、ステータ４３もしくはロータ４
９のうち定常回転時に騒音源となるものの固有振動数ｆ
ｃの逆数の整数倍、すなわちｔｃ＝ｎｃ／ｆｃにしてあ
る。
前記第１の実施例と同様の回路構成として駆動される。
そしてステータ４３及びロータ４９が平板状の構成であ
るため振動しやすく騒音源となりやすい。このことから
コイル４６に供給する矩形波状の駆動電流の立上り時間
及び立下り時間ｔｃを、ステータ４３もしくはロータ４
９のうち定常回転時に騒音源となるものの固有振動数ｆ
ｃの逆数の整数倍、すなわちｔｃ＝ｎｃ／ｆｃにしてあ
る。
【００３４】その結果、本実施例においても第１の実施
例と同様の作用、効果が得られる。
例と同様の作用、効果が得られる。
【００３５】尚、上記の各実施例においては立上り時間
と立下り時間を等しくして固有振動数の逆数の整数倍に
設定しているが、立上り時間と立下り時間とは等しくな
くてもよく共に騒音を増長している振動数の逆数の整数
倍に略々一致するように設定されていればよく、また駆
動電流の波形が半波の半波駆動方式のものについて説明
したが、全波駆動方式のものについても適用できる等、
要旨を逸脱しない範囲内で本発明は適宜変更して実施し
得るものである。
と立下り時間を等しくして固有振動数の逆数の整数倍に
設定しているが、立上り時間と立下り時間とは等しくな
くてもよく共に騒音を増長している振動数の逆数の整数
倍に略々一致するように設定されていればよく、また駆
動電流の波形が半波の半波駆動方式のものについて説明
したが、全波駆動方式のものについても適用できる等、
要旨を逸脱しない範囲内で本発明は適宜変更して実施し
得るものである。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は矩形波状の駆動電流の立上り時間を騒音を増長してい
る振動数の逆数の整数倍に略一致するように設定する構
成としたことにより、効率が高い駆動を行いながら、大
きさや重量が増大することがなくコストが低い低騒音の
ブラシレスモ−タを実現できる等の効果が得られる。
は矩形波状の駆動電流の立上り時間を騒音を増長してい
る振動数の逆数の整数倍に略一致するように設定する構
成としたことにより、効率が高い駆動を行いながら、大
きさや重量が増大することがなくコストが低い低騒音の
ブラシレスモ−タを実現できる等の効果が得られる。
【図１】本発明の基本原理を説明するために示すブラシ
レスモータの模式図である。
レスモータの模式図である。
【図２】騒音振動の原因力の発生を説明するための図
で、図２（ａ）は回転力発生方向の磁束密度を示す特性
図であり、図２（ｂ）は回転力発生方向に直交する方向
の磁束密度を示す特性図であり、図２（ｃ）はコイルを
流れる電流の波形図であり、図２（ｄ）は回転力発生方
向と異なる方向に作用する力の波形図である。
で、図２（ａ）は回転力発生方向の磁束密度を示す特性
図であり、図２（ｂ）は回転力発生方向に直交する方向
の磁束密度を示す特性図であり、図２（ｃ）はコイルを
流れる電流の波形図であり、図２（ｄ）は回転力発生方
向と異なる方向に作用する力の波形図である。
【図３】図２（ｃ）の部分拡大図である。
【図４】図２（ｄ）の部分拡大図である。
【図５】本発明に係わる第１の解析の結果を示す力のス
ペクトル図である。
ペクトル図である。
【図６】本発明に係わる第２の解析の結果を示す力のス
ペクトル図である。
ペクトル図である。
【図７】立上り時間と立下り時間が異なる場合の回転力
発生方向とは異なる方向に作用する力の波形図である。
発生方向とは異なる方向に作用する力の波形図である。
【図８】本発明に係わる第３の解析の結果を示す力のス
ペクトル図である。
ペクトル図である。
【図９】本発明の第１の実施例のアウターロータ型ＤＣ
ブラシレスモータの概略構成を示す断面図である。
ブラシレスモータの概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施例に係わるモータを駆動
する回路構成図である。
する回路構成図である。
【図１１】本発明の第１の実施例に係わるホール素子の
出力を波形成形する状況を説明するための図である。
出力を波形成形する状況を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施例のインナーロータ型Ｄ
Ｃブラシレスモータの概略構成を示す断面図である。
Ｃブラシレスモータの概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施例のアキシャル型ＤＣブ
ラシレスモータの概略構成を示す断面図である。
ラシレスモータの概略構成を示す断面図である。
【図１４】従来のブラシレスモータの騒音の振動数の分
布図である。
布図である。
１１…ロータ １３…磁石 １６…ステータ １７…コイル １８…ホール素子 ｔ2 …立上り時間 Ｈｖ…回転方向と異なる方向に加振する力
Claims (4)
- 【請求項１】 磁石の相対位置を検出する位置検出素子
が設けられ、コイルに流れる矩形波状の駆動電流によっ
て回転するブラシレスモータにおいて、前記駆動電流の
立上り時間が回転時の騒音を増長している振動数の逆数
の整数倍に略一致するように設定されていることを特徴
とするブラシレスモータ。 - 【請求項２】 磁石の相対位置を検出する位置検出素子
が設けられ、コイルに流れる矩形波状の駆動電流によっ
て回転するブラシレスモータにおいて、前記駆動電流の
立上り時間と立下り時間が等しく、かつこれらの立上り
時間及び立下り時間と前記ブラシレスモータの固有振動
数とが、前記立上り時間及び立下り時間をｔ、前記固有
振動数をｆ0 としたとき、 ｔ＝ｎ0 ／ｆ0 （ｎ0 は正の整数） であることを特徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項３】 磁石の相対位置を検出する位置検出素子
が設けられ、コイルに流れる矩形波状の駆動電流によっ
て回転するブラシレスモータにおいて、前記駆動電流の
立上り時間及び立下り時間と回転時の騒音を増長する第
１，第２の振動数とが、前記立上り時間をｔｘ、前記立
下り時間をｔｙ、前記第１の振動数をｆｘ、前記第２の
振動数をｆｙとしたとき、 ｔｘ＝ｎｘ／ｆｘ かつｔｘ＝ｍｘ／ｆｙ （ｎｘ，ｍ
ｘは正の整数）、 またはｔｙ＝ｎｙ／ｆｘ かつｔｙ＝ｍｙ／ｆｙ （ｎ
ｙ，ｍｙは正の整数）であることを特徴とするブラシレ
スモータ。 - 【請求項４】 矩形波状の駆動電流の立上り時間が、位
置検出素子の出力をスライスするスレショルドレベルの
調整手段を調整することによって行うものであることを
特徴とする請求項１乃至３記載のブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22987591A JP3210035B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22987591A JP3210035B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | ブラシレスモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568395A true JPH0568395A (ja) | 1993-03-19 |
| JP3210035B2 JP3210035B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=16899077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22987591A Expired - Fee Related JP3210035B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3210035B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002044927A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Honda Motor Co Ltd | ブラシレスモータ |
| JP2007068391A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Asahi Kasei Microsystems Kk | モータのためのデジタルノイズリダクション |
| JP2010063266A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Nippon Soken Inc | 界磁巻線型同期機 |
| JP2024170314A (ja) * | 2023-05-26 | 2024-12-06 | ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイション | 高速モータを含む動力工具 |
-
1991
- 1991-09-10 JP JP22987591A patent/JP3210035B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002044927A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Honda Motor Co Ltd | ブラシレスモータ |
| JP2007068391A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Asahi Kasei Microsystems Kk | モータのためのデジタルノイズリダクション |
| JP2010063266A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Nippon Soken Inc | 界磁巻線型同期機 |
| JP2024170314A (ja) * | 2023-05-26 | 2024-12-06 | ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイション | 高速モータを含む動力工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3210035B2 (ja) | 2001-09-17 |
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