JPS6181162A - 無刷子電動機 - 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】 ［技術分野１ 本発明は位置検出にホール素子などの磁気感応素子を用
いた２極の無刷子電動機に関するものである。

［背景技術］ 近年バッテリ電源で使用できしがちブラシの摩耗がなく
ｌＩｃ＃命のファン用電動）蔑として、第・を図に示す
ように磁気感応素子を使用した無刷子型直流電動機が開
発されている。この種の電動機は２相の電医子巻線を施
した突極型固定子の外側または内側に永久磁石回転子を
回転させるものであるが、２相直流電！ｌ１ｌｆｉに特
有のトルクの死点をなくすために、回転子として４極部
分と８極部分とよりなる円筒状永久磁石１２を使用する
と共に、固定子には巻線を施した主極１３の中間に巻線
のない補極１４を設けて、基本波の１７２の周期を持つ
補助トルクを発生させ、第３図に示すように、磁気感応
素子による基本波Ｔ１の相切換え時点（θ＝Ｉ、２π）
で補助トルクＴ２がプラス側（回転方向側）の最大値を
とるように構成することによって自起動特性を持たせて
いた。しかしこの方法は永久磁石回転子の構造が複雑で
着磁が容易でない上に、ｆｌｆｆ１部分の磁極の強さが
劣化し易いという問題があり、また固定子には主極と同
数の補極を必要とするので小形軽量化し難いという問題
があっｔこ。

［発明の目的１ 本発明は上記の問題点に鑑み為されたちのであり、その
目的とするところは、上記従来例と同等の自起動機能を
持ち、しから固定子およブ水久磁石回転子の構造がきわ
めて簡単で小形電気は器に適した無刷子電動医を提供す
るにある。

［発明の開示１ しかして本発明無刷子電動磯は、異磁極を等間隔に着磁
された２極の永久磁石回転子と、両磁極の中心線同士が
１４０〜１６０度の角をなし一方の磁極の幅が他方の４
０〜６０％となるように形成された２極の凸極塑固定子
と、固定子に装着され通過する回転子磁極の極性を検出
する磁気感応素子と、磁気感応素子により制御され（２
）定子巻線の磁束の方向を交互に切り換える電流切換回
路とで構成したものであり、１個の磁気感応素子と２極
固定子の組み合わせに上り、機械的構造と電気回路を簡
単化すると共に、突磁極の形状によって自起動特性を得
るようにしｒこちのである。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示したちので
ある。第１図（ａ）および（ｂ）において、本体ケーシ
ング１に固定されｒこ円筒状支持体２の周囲に、積層鉄
芯よりなる２極の突極型固定子３が固設され、両磁極４
および５には直列にバイファイラ巻きの２相の電機子巻
線６が施されており、両相には互いに逆方向の電流が交
互に供給されるようになっている。円筒状支持体２１こ
は内側にベアリング７を介して回転軸８を保持されてお
り、この回転軸８の一端に固定されたカップ状ヨークつ
とその内周面に固着された円筒状永久磁石１０とにより
回転子が構成されている。永久磁石１０は（ｂ）図に示
すように、２極構成で周面にＮＳ＃’等間隔に着磁され
てお１）、一方固定子は磁極幅Ｄ１の大きな幅広磁極４
と磁極幅Ｄ２が幅広磁極の約１／２−こ形成さ汽た幅狭
磁極Ｓとで構成され、さｈに幅狭磁極５は等間隔位置か
ら回転方向側へ２０度乃至４０度偏位させられている。

また幅広６ａ極４の中央線から回転方向側へ約９（）度
離れた箇所１こ、通過する回転子＠甑の極性を検出する
ための磁気感応素子１１が装着されており、この磁気感
応素子１１の畠力ｌ二上って、同図（ｃ＞ｉこ示した電
流切換回路の２ｖＡのＹランノ又りＱｌおよグＱ、を制
御し、固定子の２本の巻線り、およＶＬ２に交互１こ電
流を供給している。すなわち磁気感応素子としてのホー
ル素子１１は一方の極性（本実施例ではＮｔｉ）を検出
したときのみ信号を出力して、トランクスりＱ、をオン
にすることにより、トランノスタＱ、をオン、Ｑ２をオ
フ１こし、まｒこＳ極を検出しｒことき１こはトランク
スりＱ、をオフ１こして、Ｑｌをオフ、Ｑ、をオンにし
て、巻線り、とり、とに電流を切り換えるようになって
いるのである。

次に第２図により本発明無刷子電動融の動作を説明する
。巻＆ｉ６のＬ；およびＬ２に電流が流れていない時に
は、回転子は同図（ａｉまたは第１図（ｂ）のいずれか
の状態で停止しており、幅狭磁極５に回転子のＮ極まｔ
こはＳ極のほぼ中央部が対向している。すなわちこの時
の磁束は永久磁石から発生しているものだけであり、幅
広磁極４では誘導された磁荷が自由に動けるが、幅狭磁
極５ではあまり自由度がないので、幅狭磁極５に規制さ
れた位置関係で回転子が停止しているのである。次に巻
！６Ａ６Ｉ：電眼子電流を流すと、両磁極４お上び５で
は永久磁石による磁化に電機子電流による磁化が重性さ
汽、そのｒこめｔこ幅広磁極４の磁化の中心がほぼ磁極
の中心に移動するので、回転子は第２（２Ｉ（ｂ）に矢
印で示した向きに反発力を受ける。いよ第２図（ａ）の
状態で電動機が起動されたとすると、ホール素子１１は
回転子のＳ極を検出しているので、トランノスタＱ２が
オンとなって巻線り、に電流が流れて磁極４がＳ極、磁
極５がＮｌｉに励磁され、回転子は正回転（右回転）し
て（ｂ）図の位置を通過し、さらに右回転方向に吸引さ
れて（ｃ）図の位置に達する。二の位置でホール素子か
回転子のＮ極を検出して巻線Ｌ２からＬｌへ電流が切り
換見られるので、再び回転子は（ｄ）図のように反発さ
れ、上記と同様にして回転を続けることができるのであ
る。

第３図は本発明無刷子電動磯の動作特性を示した乙ので
ある。同図において、電機子電流による磁束と回転子と
の相互作用のみ（二よるトルク曲線Ｔ１は半周期ごとに
基本波か切換えられて上半分の波形となっている。電（
Ｋ予電ｒａｔゼロの状態における永久磁石と固定子突磁
極との相互作用による補助トルク曲線Ｔ２は基本波Ｔ１
の２倍の周期を持ち、正から負へ座標軸を切る点θ１θ
２が安定停止点となっている。固定子の各磁極が等間隔
に設けられておれば、この安定停止点が基本波Ｔ１のゼ
ロ点に一致するのであるが、幅狭磁極５を偏位させるこ
とによって補助トルク曲線Ｔ２を正回転方向へずらし、
そへｉ二よって安定停止点θ、θ２が基本波Ｔ１のゼロ
点の若干右側に位置するようにしてあり、合成トルク曲
線Ｔ、＋Ｔ、は常に正で死点のない曲線となっている。

このように起動時すなわち電機子電流がゼロの状態にお
いて、第２図（ａ）のように、回転子が正回転方向へ若
干回転した位置で停止しているのが、幅狭磁極５を等間
隔位置から偏位させ且つその磁極幅を小さくしたことに
よる効果である。

［発明の効果１ 上述のように本発明は、電動機として最ら単純な構成の
２極電動磯において、固定子の突磁極を互いに鈍角をな
すように配置して−）Ｊの磁極幅を他方の約１７２に形
成し、磁気感応素子で制御される電流切換回路−二よっ
て固定子の磁束方向を切り換えるようにしｒこので、１
個の磁気感応素子で２相の電（蔑子電流を切換える回路
がきわめて簡単に構成できる上に、従来のように固定子
に補極を設けたり永久磁石を４１ｉ８極構成にしたりす
る必要がなく、構造簡単で軽量の無刷子電動機を安価に
実現し得るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明無刷子電動機の一実施例を示したちので
、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は要部横断面図、（ｃ）は
回路図、第２図（ａ）（ｂＨｃ）（ｄ）は同上の動作を
示す要部断面図、第３図は同上の動作特性図、第４図は
従来例を示すもので、（ａ）は回転子の概略斜視図、（
ｂ）は固定子の概略平面図である。 １は本体ケーシング、２は円筒状支持体、３は突極型固
定子、４は幅広磁極、５は幅狭磁極、６は電機子巻線、
７はベアリング、８は回転軸、９はカップ状ヨーク、１
０は永久磁石、１１は磁気感応素子。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第２１ ゜。）（ｂ） １に３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）異磁極を等間隔に着磁された２極の永久磁石回転
   子と、両磁極の中心線同士が１４０〜１６０度の角をな
   し一方の磁極の幅が他方の４０〜６０％となるように形
   成された２極の凸極型固定子と、固定子に装着され通過
   する回転子磁極の極性を検出する磁気感応素子と、磁気
   感応素子により制御され固定子巻線の磁束の方向を交互
   に切り換える電流切換回路とより成ることを特徴とする
   無刷子電動機。