JPH06165464A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステータコイルの各相への電流の切り替え
を、簡単な回路構成でなだらかに行うことができ、製造
性の向上を図る。 【構成】 各位置検出素子２４を、ステータコイル１７
の極の中心から電気角で３０度同じ方向にずれた位置で
且つ電気角で１２０度の等ピッチとなるように、ティー
ス１５の中心１５ａから機械的角度で７．５度ずれた位
置に配置し、各位置検出素子２４の出力波形に応じてス
テータコイル１７各相へ電流を供給する構成とする。こ
れにより、位置検出素子２４の出力波形とロータマグネ
ット２３の着磁波形との間の位相差がなくなり、必要な
ステータコイル１７の電流波形を、各位置検出素子２４
の出力波形に応じて得ることができ、補正のための論理
回路等の複雑な回路構成を用いる必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータの位置を検出す
る位置検出素子を備えたブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータの従来構成の一例を図
５に示す。このものは、ラジアルギャップ形で、かつア
ウターロータ形のモータとなっている。

【０００３】同図において、ステータ１におけるステー
タヨーク２には６個のティース３が設けられていて、各
ティース３にステータコイル４が設けられている。ロー
タ５のロータヨーク６は、ステータヨーク２を囲繞する
筒状をなし、内周面にステータコイル３に対して径方向
に隙間を存して対向するように、周方向に８極着磁され
たロータマグネット７が装着されている。ロータ５は、
ステータ１に回転軸８を介して回転可能に設けられてい
る。

【０００４】そして、ステータ１の所定部位には、ロー
タ５の位置を検出するためのホール素子から成る３個の
位置検出素子９がロータマグネット７と軸方向に対向す
るように設けられている。このとき、位置検出素子９
は、図５の二点鎖線で示すように、ステータ１における
ティース３の中心部３ａに対応する位置に配置するか、
或いは隣り合うティース３，３間のスロット３ｂの中央
部に対応する位置に配置するのが一般的である。

【０００５】而して、斯様なモータにおいては、各位置
検出素子９の出力信号に基づきステータコイル４の各相
へ電流を切り替えて供給する構成となっており、このと
きの電流の切り替えは急峻に行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のもので
は、ステータコイル４の各相への電流の切り替えが急峻
に行われる構成であったため、各相間の電流切り替え時
のインダクタンスの変化が急峻となり、スイッチングノ
イズが大きく、これがモータ騒音の原因となることがあ
った。

【０００７】そこで、このような問題に対処して、最近
では、電流の切り替えをソフトスイッチ方式で行い、ス
テータコイル４の各相への電流をなだらかに切り替える
方法が考えられている。

【０００８】この場合も、上記した構成の場合と同様
に、位置検出素子９は、ステータ１におけるティース３
の中心部３ａに対応する位置に配置するか、或いは隣り
合うティース３，３間のスロット３ｂの中央部に対応す
る位置に配置するのが一般的である。

【０００９】この方法においては、ロータマグネット７
の着磁波形と位置検出素子９の出力波形との間に、誘起
電圧との関係から位相差が生じることから、必要なステ
ータコイルの電流波形を得るために、論理回路を用いて
その位相差を補正するようにしている。

【００１０】具体的な例を図６及び図７に示す。なお、
図６には、ステータコイルの３つの相に対応するホール
素子の出力波形Ａ，Ｂ，Ｃと、補正のためにそれらホー
ル素子の出力を互いに引き算した合成波形（Ａ−Ｃ），
（Ｂ−Ａ），（Ｃ−Ｂ）とを示し、また、図７には、Ａ
相の補正前の電流波形Ａ′と、補正後の電流波形（Ａ−
Ｃ）′を示している。

【００１１】ここで、図７からわかるように、Ａ相の補
正前の電流波形Ａ′では、Ａ相の通電区間（電気角で例
えば０〜１２０度の間）で、波形のピークが中央の６０
度より３０度ずれた９０度にあるが、補正後の電流波形
（Ａ−Ｃ）′では、波形のピークが中央の６０度となっ
ていて、そのピークを基準とした対称波形となってい
る。なお、図示はしないが、他のＢ相、Ｃ相についても
同様である。

【００１２】ところが、このような方法の場合には、必
要な各相の補正後の電流波形を得るためには、各合成波
形（Ａ−Ｃ），（Ｂ−Ａ），（Ｃ−Ｂ）を演算するため
の論理回路が必要となるため、回路構成が複雑となり、
製造性が悪いという欠点を有していた。

【００１３】そこで、本発明の目的は、ステータコイル
の各相への電流の切り替えを、簡単な回路構成でなだら
かに行うことができ、製造性の向上を図り得るブラシレ
スモータを提供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、複数のステータコイルを備えたステー
タと、前記ステータコイルと対向するロータマグネット
を備えたロータと、前記ステータに前記ロータの位置を
検出するように電気角で１２０度の等ピッチで設けられ
た磁気検出素子から成る複数の位置検出素子とを具備
し、前記各位置検出素子の出力波形に応じて前記ステー
タコイル各相へ電流を供給するようにしたブラシレスモ
ータにおいて、前記各位置検出素子を、前記ステータコ
イルの極の中心から電気角で３０度同じ方向にずれた位
置に配置したことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】上記した手段によれば、位置検出素子の出力波
形に応じてステータコイル各相へ電流を供給する構成と
し、電流の切り替えをソフトスイッチング方式とするこ
とにより、ステータコイルの各相への電流をなだらかに
切り替えることが可能となる。

【００１６】そして、位置検出素子をステータコイルの
極の中心から電気角で３０度同じ方向にずれた位置に配
置することにより、位置検出素子の出力波形と、ロータ
マグネットの着磁波形との間での位相差がなくなり、必
要なステータコイルの電流波形を、位置検出素子の出力
波形に応じて得ることができるようになるから、補正の
ための論理回路等の複雑な回路構成が必要なく、簡単な
回路構成で対応することが可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明をラジアルギャップ形で、かつ
アウターロータ形のブラシレスモータに適用した一実施
例につき図１ないし図４を参照して説明する。

【００１８】まず図１及び図２において、ステータ１１
のハウジング１２は、中央部に上方向へ延びる筒部１３
を有していて、この筒部１３の外周部に、電磁鋼板を多
数枚積層した後かしめて構成されたステータヨーク１４
が固定されている。

【００１９】ステータヨーク１４は、外周部に６個のテ
ィース１５を有していて、表面にエポキシ樹脂１６がコ
ーティングされている。各ティース１５には、ウレタン
でコーティングされた銅線を巻回して構成されたステー
タコイル１７が装着されている。また、上記ハウジング
１２における筒部１３の基端部側の外周部には、プリン
ト基板１８がねじ止めにより固定されている。

【００２０】これに対して、ロータ１９のロータヨーク
２０は、鉄を材料に鍛造及び機械加工により製作される
と共に表面に亜鉛メッキが施されていて、ステータヨー
ク１４を囲繞する円筒状をなしている。このロータヨー
ク２０の中心部には回転軸２１が設けられていて、この
回転軸２１が上記ハウジング１２の筒部１３に軸受２２
を介して回転可能に支承されている。

【００２１】また、ロータヨーク２０の内周面には、円
筒状をなすフェライト製のロータマグネット２３が例え
ば接着により設けられている。このロータマグネット２
３は、周方向に８極着磁されていて、上記ステータコイ
ル１７と径方向に所定の隙間を存して対向している。

【００２２】そして、上記プリント基板１８における図
２中の上面には、磁気検出素子であるホール素子から成
る３個の位置検出素子２４が、電気角で１２０度の等ピ
ッチをなして、ロータマグネット２３の下端部の端面と
対向するように配設されている。ここで、各位置検出素
子２４は、対応するステータコイル１７の極の中心から
電気角で３０度同じ方向へずれた位置となるように、図
１に示すように、ティース１５の中心１５ａから機械的
角度で７．５度同じ方向にずれた位置に配置している。

【００２３】而して、６個のステータコイル１７は、対
向配置された２個ずつが直列接続され、これらがＹ結線
されていて、各位置検出素子２４がロータ１９における
ロータマグネット２３の磁界に基づきロータ１９の位置
を検出し、この検出信号に基づきＹ結線されたステータ
コイル１７の３端子のうち、どの２端子間、すなわちど
の相に電流を流すかが決定される。このようにしてステ
ータコイル１７の各相へ電流が切り替えられて供給され
ることにより、ロータ１９が所定の方向に回転される。

【００２４】このとき、各位置検出素子２４は対応する
ステータコイル１７の極の中心から電気角で３０度同じ
方向にずれた位置に電気角で１２０度の等ピッチとなる
ように配置されているので、位置検出素子２４の出力波
形は図３に示すようになる。この結果、例えばＡ相の位
置検出素子２４の出力波形Ａに応じた電流波形Ａ′は、
図４に示すように、Ａ相の通電区間（電気角で例えば０
〜１２０度の間）で、波形のピークが中央の６０度とな
っていて、そのピークを基準とした対称波形となる。従
って、位置検出素子２４の出力波形と、ロータマグネッ
ト２３の着磁波形との間に位相差がなくなり、必要なス
テータコイル１７の電流波形を、各位置検出素子２４の
出力波形に応じて得ることができる。

【００２５】またこのとき、各位置検出素子２４の出力
波形に応じてステータコイル１７の各相へ電流を供給す
る構成とし、電流の切り替えをソフトスイッチング方式
とすることにより、ステータコイル１７の各相への電流
をなだらかに切り替えることができる。

【００２６】上記した実施例によれば、各位置検出素子
２４を、対応するステータコイル１７の極の中心から電
気角で３０度同じ方向にずれた位置となるように配置
し、各位置検出素子２４の出力波形に応じてステータコ
イル１７の各相へ電流を供給する構成としたことによ
り、ステータコイル１７の各相への電流をなだらかに切
り替えることができ、これに伴いスイッチングノイズを
抑えることができ、ひいては騒音の発生を抑えることが
できる。

【００２７】しかもこの場合、位置検出素子２４の出力
波形とロータマグネット２３の着磁波形との間の位相差
がなくなり、必要なステータコイル１７の各相の電流波
形を、各位置検出素子２４の出力信号を単に増幅するだ
けで用いることができるようになるから、従来必要とし
ていた補正のための論理回路等の複雑な回路構成を用い
る必要がなく、簡単な回路構成で対応することができ、
製造性の向上を図ることができる。

【００２８】なお、本発明は上記しかつ図面に示した実
施例にのみ限定されるものではなく、例えばアキシャル
ギャップ形のブラシレスモータにも適用することができ
る等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得
る。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、各位置検出素子を、対応するステータコイル
の極の中心から電気角で３０度同じ方向にずれた位置で
且つ電気角で１２０度の等ピッチとなるように配置し、
各位置検出素子の出力波形に応じてステータコイルの各
相へ電流を供給する構成としたことにより、ステータコ
イルの各相への電流の切り替えを、簡単な回路構成でな
だらかに行うことができ、製造性の向上を図り得るとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の横断平面図

【図２】一部を破断して示す全体の正面図

【図３】位置検出素子の出力波形を示す図

【図４】Ａ相の電流波形を示す図

【図５】従来構成を示す図１相当図

【図６】位置検出素子の出力波形と補正のために合成し
た合成波形を示す図

【図７】Ａ相の補正前と補正後の電流波形を示す図

【符号の説明】

１１はステータ、１７はステータコイル、１９はロー
タ、２３はロータマグネット、２４は位置検出素子であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のステータコイルを備えたステータ
   と、前記ステータコイルと対向するロータマグネットを
   備えたロータと、前記ステータに前記ロータの位置を検
   出するように電気角で１２０度の等ピッチで設けられた
   磁気検出素子から成る複数の位置検出素子とを具備し、
   前記各位置検出素子の出力波形に応じて前記ステータコ
   イル各相へ電流を供給するようにしたものにおいて、 前記各位置検出素子を、前記ステータコイルの極の中心
   から電気角で３０度同じ方向にずれた位置に配置したこ
   とを特徴とするブラシレスモータ。