JPH0728549B2 - ブラシレス直流モータ - Google Patents

ブラシレス直流モータ

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JPH0728549B2
JPH0728549B2 JP62235575A JP23557587A JPH0728549B2 JP H0728549 B2 JPH0728549 B2 JP H0728549B2 JP 62235575 A JP62235575 A JP 62235575A JP 23557587 A JP23557587 A JP 23557587A JP H0728549 B2 JPH0728549 B2 JP H0728549B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、複数のステータコイルの通電切替時に所定の
導通角だけ通電を重複させて騒音の低減を図るようにし
たブラシレス直流モータに関するものである。
[従来の技術] 一般にブラシレス直流モータは、回転動作中、ステータ
コイルの各相の切替時に発生するスイッチング振動音が
誘導モータより大きいので、扇風機用モータのような低
騒音が要求されるモータに採用するにはスイッチング振
動音を低減することが要請されていた。このようなスイ
ッチング振動音を低減するものとして、ステータコイル
の各相の切替時に所定の導通角だけ通電を重複させるオ
ーバーラップ導通方式が知られている(例えば三洋電機
技報VOL.18No.2 1986.8の130頁〜132頁ご参照)。すな
わち、従来のこの種ブラシレス直流モータは、原理的に
は第4図および第7図に示すように磁気感応素子として
のホールIC(H1)(H2)(H3)によってロータ(1)の
磁極(2)の位置を検出し(回転位置を検出し)、この
検出信号をマイコン(3)に入力することによってマイ
コン(3)でステータコイル(4r)(4s)(4t)の通電
切替時の重複導通時間を演算し、その演算時間を通電切
替用の導通時間に加算し、この加算出力に基づいてスイ
ッチング用のトランジスタ(Q1)(Q2)(Q3)(Q4)
(Q5)(Q6)をオン、オフ制御していた。(5)は回転
軸である。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、第6図および第7図に示す従来例では、
ステータコイル(4r)(4s)(4t)の通電切替時の重複
導通時間を演算するためにマイコン(3)のような演算
回路が必要であり、コストアップになるという問題点が
あった。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたもので、マイコン
のような演算回路を必要とせずに、ステータコイルの通
電切替時に所定の導通角通電を重複できるブラシレス直
流モータを得ることを目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明によるブラシレス直流モータは、複数の磁極を具
備したロータと、前記複数の磁極によって前記ロータの
回転位置を検出し切替導通角用の検出信号を出力する主
磁気感応素子と、前記ロータの複数の磁極の少なくとも
1つに設けられた無磁極部と、前記複数の磁極と前記無
磁極部とによって前記ロータの回転位置を検出し重複導
通角用の検出信号を出力する補磁気感応素子と、前記主
磁気感応素子と前記補磁気感応素子からの検出信号に基
づいて複数のステータコイルに所定の導通角をもった駆
動電流を順次切り替えて供給するとともに、前記ロータ
の1回転に要するステータコイルの通電切替回数の少な
くとも1回は駆動電流の一部を重複して供給する駆動回
路とを具備してなり、前記駆動回路は、前記主磁気感応
素子と前記補磁気感応素子からの検出信号に基づいて通
電切替信号を出力するゲート回路と、このゲート回路の
出力信号に基づいて前記複数のステータコイルの駆動電
流を順次切り替えるスイッチング回路とからなることを
特徴とするものである。
[作用] 主磁気感応素子は複数の磁極によってロータの回転位置
を検出し、切替導通角用の検出信号を出力する。補磁気
感応素子は複数の磁極と無磁極部とによってロータの回
転位置を検出し、重複導通角用の検出信号を出力する。
駆動回路は、切替導通角用の検出信号と重複導通角用の
検出信号に基づいて複数のステータコイルに所定の導通
角をもった駆動電流を順次切り替えて供給し回転磁界を
作ってロータを回転駆動するとともに、ロータの回転に
要するステータコイルの導通切替回数の少なくとも1回
は駆動電流の一部を重複する。このとき、駆動回路のゲ
ート回路は主磁気感応素子と補磁気感応素子からの検出
信号に基づいて通電切替信号を出力し、駆動回路のスイ
ッチング回路はゲート回路の出力信号に基づいて複数の
ステータコイルの駆動電流を順次切り替える。上述のよ
うに、複数のステータコイルに所定の導通角をもった駆
動電流を順次切り替えて供給するとともに、その駆動電
流の一部が切り替え時に重複するので、ロータの回転駆
動時に生じる急激な磁束変化が少なくなり、騒音が低減
する。
[実施例] 第1図、第2図および第3図は本発明の一実施例を示す
もので、第6図および第7図と同一部分は同一符号とす
る。
これらの図において、(10)はロータ、(11)はステー
タコアである。前記ステータコア(11)には、互に120
°の電気角(幾何学的角度は1/2の60°になる。以下同
じ)をもったステータコイル(4r)(4s)(4t)が配設
されるとともに、主磁気感応素子としてのホールIC
(H1)(H2)(H3)が120°の電気角をもって配設さ
れ、さらに、補磁気感応素子としてのホールIC(H4)が
ホールIC(H1)からホールIC(H2)に向って電気角θ
(例えば30°)をなす位置と対応した位置に配設されて
いる。前記ロータ(10)は積層コアの周囲に永久磁石と
してのN,S,N,Sの4極の磁極(12a)(12b)(12c)(12
d)が付着若しくは着磁して形成されるとともに、これ
らの磁極(12a)〜(12d)の前記ホールIC(H4)に対向
する磁極のそれぞれの中間部には無磁極部としての凹部
(13a)〜(13d)が形成されている。
前記ホールIC(H1)(H2)(H3)(H4)は第3図に示す
ように直流電源(14)に接続され、前記ロータ(10)の
リーケージフラックスを利用し、N極を判別したとき
は、H1b,H2b,H3b,H4b出力端子にHレベルのホール出
力電圧(例えば+300mV)を出力するとともにH4a出力端
子にLレベルのホール出力電圧(例えば−300mV)を出
力し、S極を判別したときは前記と逆のレベルのホール
出力電圧を出力し、さらに無磁極部の凹部(13a)〜(1
3d)を判別したときはホールIC(H4)の出力端子H4a,H
4bに0レベルのホール出力電圧(例えば0mV)を出力す
るように構成されている。
(15)は駆動回路で、この駆動回路(15)は、前記ホー
ルIC(H1)(H2)(H3)(H4)の出力端子H1b,H2b,H3
b,H4aおよびH4bからの検出出力に基づいて通電切替信
号を出力するゲート回路(16)と、このゲート回路(1
6)からの信号に基づいて前記ステータコイル(4r)(4
s)(4t)の駆動電流(Ir)(Is)(It)を切り替える
スイッチング回路(17)とからなっている。前記ゲート
回路(16)は、出力端子H1b,H2b,H3b,H4aおよびH4b
からの検出出力を反転するインバータ(18)(19)(2
0)(21)(22)と、出力端子H1b,H2b,H3b,H4aおよ
びH4Bからの検出出力と前記インバータ(18)(19)(2
0)(21)(22)からの出力との中から選択した3つの
出力若しくは2つの出力に基づいて前記スイッチング回
路(17)のスイッチング用のトランジスタ(Q1)〜
(Q6)のベースに通電切替信号を出力するナンドゲート
(23)(24)およびアンドゲート(25)(26)、オアゲ
ート(27)(28)およびアンドゲート(29)(30)と、
アンドゲート(31)(32)とからなっている。
前記スイッチング回路(17)の3つのトランジスタ
(Q1)(Q3)(Q5)のコレクタは共通のモータ電源(3
3)の+側に接続され、エミッタはそれぞれ前記ステー
タコイル(4t)(4s)(4r)の一方の端部に接続される
とともに残りの3つのトランジスタ(Q2)(Q4)(Q6)
のコレクタに接続され、これらのトランジスタ(Q2)
(Q4)(Q6)のエミッタは前記モータ電源(33)の−側
に接続されている。前記ステータコイル(4t)(4s)
(4t)の他方の端部は○点で結線されている。
つぎに、前記実施例の作用を第4図および第5図を併用
して説明する。説明の便宜上、ロータ(10)が第1図、
第2図および第4図に示す位置にあるときを基準(幾何
学的な回転角=0°)とし、ホールIC(H1)(H2)
(H3)がN極性を判別したときはH側の斜視部で表わし
(第5図(a))、ホールIC(H4)がN極性またはS極
性を判別したときはH側またはL側の斜線部で表わし、
さらにホールIC(H4)が無極性を判別したときは非斜線
部で表わす(第5図(b))。また、トランジスタ
(Q1)〜(Q6)がオン、オフしている状態を斜線部、非
斜線部で表わし(第5図(c))、駆動電流(Ir)(I
s)(It)が結線部の○点に向って流れている状態を+
側の斜線部、逆の場合を−側の斜線部で表わす(第5図
(d))ものとする。
(イ)ロータ(10)回転角が0°のときは、ホールIC
(H1)の検出出力が「L」から「H」に切り替わり、IC
(H1)〜(H4)の検出出力は第5図(a)(b)に示す
ように「HLHLH」となっているので、トランジスタ
(Q5)が「オフ」から「オン」に切り替わるとともにト
ランジスタ(Q1)(Q4)がオン状態である。このため、
ステータコイル(4r)(4s)(4t)に「+」「−」
「+」方向の駆動電流Ir,Is,Itを流して励磁し、ロータ
(10)を矢印方向に回転する。ここで駆動電流の「+」
方向は結線部の○点へ向って流れる場合を示し、「−」
方向は逆向きに流れる場合を示す。このため、第5図
(c)の交叉斜線部で表わしたトランジスタ(Q1)の
「オン」時間に対応した重複導通角30°(幾何学的角度
15°を極の対数(2)倍した電気角で表わす。以下同
じ)だけステータコイル(4t)の駆動電流Itが重複す
る。
(ロ)ロータ(10)が回転し、回転角が15°になると、
ホールIC(H4の検出出力H4a、H4bがそれぞれ「H」、
「L」に切り替わり、ホールIC(H1)〜(H4)の検出出
力は「HLHHL」になっているので、トランジスタ(Q1)
が「オフ」に切り替わる。このためステータコイル(4
r)(4s)に「+」「−」方向の駆動電流Ir,Isを流して
励磁し、ロータ(10)を矢印方向に回転する。このとき
駆動電流はステータコイル(4r)から(4s)へ流れるだ
けなので、駆動電流の重複がなくなる。
(ハ)以下同様にして回転角が15°進む毎に第5図
(a)(b)に示すようにホールIC(H1)〜(H4)の検
出出力が切り替わり、ホールIC(H1)〜(H4)の検出出
力が「HLLHL、「HLL00」、「HHL00」…に切り替わるの
で、第5図(c)に示すようにトランジスタ(Q1)〜
(Q6)のうちの1つが「オフ」から「オン」へ、または
「オン」から「オフ」に切り替わる。このため、ステー
タコイル(4r)(4s)(4t)のうちの2つまたは3つが
励磁されロータ(10)は第4図に示すように矢印方向に
回転する。このとき、回転角が30°〜45°、60°〜75
°、…の範囲に対応した第5図(c)の交叉斜線部で表
わしたトランジスタ(Q1)〜(Q6)のうちの1つの「オ
ン」時間に相当する重複導通角30°だけ駆動電流Ir,Is,
Itが重複する(第5図(d)の交叉斜線部に相当す
る)。
(ニ)回転角が180°(電気角360°に対応)に達する
と、前記(イ)の回転角が0°のときの状態に戻り、通
電切替が1循環する。
前記実施例において、ホールIC(H4)をホールIC(H1)
からホールIC(H2)に向ってなす電気角θが30°(幾何
学的角度15°)の位置に対応した位置に配設し、重複導
通角が30°となるようにしたが、本発明はこれに限るも
のでなく、この電気角θを変えることによって重複導通
角を変えることができる。例えば、電気角θ=30°+θ
a(|θa|<30°)とすることによって重複導通角を30
±θaに変えることができる。すなわち、θa=+15°
とした場合には、ホールIC(H4)の検出出力H4a、H4bは
第5図(b)に点線で示すようになり、スイッチング回
路(17)のトランジスタ(Q1)〜(Q6)の状態も同図
(c)に点線で示すようになるので、重複導通角は30°
+15°となる。θa=−15°としたときには重複導通角
は30°−15°となる。また、ホールIC(H4)の位置を設
定変更せずにロータの磁極に形成する凹部の回転方向に
沿った長さの割合を変えることによって、若しくは前記
電気角θの設定変更と組み合わせて重複導通角を変える
ことができる。
前記実施例では、無磁極部としての凹部を複数の磁極の
それぞれの中間の1/3部分に対応した位置に形成し、ロ
ータ1回転時に磁極によって主磁気感応素子が切替導通
角用の検出信号を出力し、この検出信号によってステー
タコイルを流れる駆動電流の通電切替を行う切替総数
(前記実施例では12回)と同一として、通電切替時の全
てにおいて駆動電流の一部を所定導通角重複せしめるよ
うにしたが、本発明はこれに限るものでなく、例えば複
数の磁極の少なくとも1つに無磁極部としての凹部を形
成し、ロータの1回転に要するステータコイルの通電切
替回数の少なくとも1回は駆動電流の一部の重複させる
ための検出信号を補磁気感応素子に出力せしめるもので
あればよい。
前記実施例では、ロータの磁極に形成した無磁極部は凹
部としたが、本発明はこれに限るものでなく、補磁気感
応素子の検出出力を0とするものであればよい。
前記実施例では、インナーロータ形のブラシレス直流モ
ータについて本発明を利用したが、アウターロータ形若
しくはフラット形のブラシレス直流モータについても利
用できる。
前記実施例では、3相4極のブラシレス直流モータにつ
いて説明したが、相数、極数が3相、4極に限定されな
いことは勿論である。
[発明の効果] 本発明によるブラシレス直流モータは、上記のように、
ロータの複数磁極の少なくとも1つに無磁極部を設け、
複数の磁極と無磁極部とによってロータの回転位置を検
出して重複導通角用の検出信号を出力する補磁気感応素
子を設け、主磁気感応素子と補磁気感応素子からの検出
信号に基づいて複数のステータコイルに所定の導通角を
もった駆動電流を順次切り替えて供給するとともに、こ
の通電切替時に駆動電流の一部を重複して供給する駆動
回路を設け、この駆動回路をゲート回路とスイッチング
回路で構成した。このため、駆動回路の構成が簡単にな
り、従来のような重複導通時間を演算するためのマイコ
ンが不要になり、ブラシレス直流モータのコストダウン
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は本発明によるブラシレス
直流モータの一実施例を示すもので、第1図は回路結線
図、第2図はロータの斜視図、第3図はホールICの結線
図、第4図はホールICと磁極、無磁極部との対応を説明
する説明図、第5図は本発明の作用を説明するタイミン
グ図、第6図は従来例の回路結線図、第7図は従来例の
ロータの斜視図である。 (4r)(4s)(4t)……ステータコイル、(10)……ロ
ータ、(12a)〜(12d)……磁極、(13a)〜(13d)…
…凹部(無磁極部)、(15)……駆動回路、(16)……
ゲート回路、(17)……スイッチング回路、(H1)
(H2)(H3)……ホールIC(主磁気感応素子)、(H4)
……ホールIC(補磁気感応素子)、(Q1)〜(Q6)……
スイッチング用のトランジスタ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の磁極を具備したロータと、前記複数
    の磁極によって前記ロータの回転位置を検出し切替導通
    角用の検出信号を出力する主磁気感応素子と、前記ロー
    タの複数の磁極の少なくとも1つに設けられた無磁極部
    と、前記複数の磁極と前記無磁極部とによって前記ロー
    タの回転位置を検出し重複導通角用の検出信号を出力す
    る補磁気感応素子と、前記主磁気感応素子と前記補磁気
    感応素子からの検出信号に基づいて複数のステータコイ
    ルに所定の導通角をもった駆動電流を順次切り替えて供
    給するとともに、前記ロータの1回転に要するステータ
    コイルの通電切替回数の少なくとも1回は駆動電流の一
    部を重複して供給する駆動回路とを具備してなり、前記
    駆動回路は、前記主磁気感応素子と前記補磁気感応素子
    からの検出信号に基づいて通電切替信号を出力するゲー
    ト回路と、このゲート回路の出力信号に基づいて前記複
    数のステータコイルの駆動電流を順次切り替えるスイッ
    チング回路とからなることを特徴とするブラシレス直流
    モータ。
  2. 【請求項2】ロータの磁極に設けられた無磁極部は、補
    磁気感応素子に対向する複数の磁極のそれぞれの中間部
    に形成された凹部としてなる特許請求の範囲第1項記載
    のブラシレス直流モータ。
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