JPS6258892A - ブラシレスモ−タ及びその制御方法 - Google Patents

ブラシレスモ−タ及びその制御方法

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JPS6258892A
JPS6258892A JP60197192A JP19719285A JPS6258892A JP S6258892 A JPS6258892 A JP S6258892A JP 60197192 A JP60197192 A JP 60197192A JP 19719285 A JP19719285 A JP 19719285A JP S6258892 A JPS6258892 A JP S6258892A
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JP
Japan
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rotor
stator
torque
motor
hall
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Pending
Application number
JP60197192A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Nawata
縄田 悟
Seiji Okinaga
沖永 清治
Satoshi Yoshino
智 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Priority to JP60197192A priority Critical patent/JPS6258892A/ja
Publication of JPS6258892A publication Critical patent/JPS6258892A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は、ホールICによるスイッチング回路等により
電子的に整流されるブラシレス直流モータに関するもの
である。
[従来の技術] 今日、パソコン等のOAi器には電気的ノイズを発生し
ないブラシレスモータが多く用いられ、小型のブラシレ
ス扁平モータが薄型ファンの駆動部等として使用されて
いる。
この様な、小型ブラシレスモータの一例としては、第1
3図及び第14図に示す様なモータが挙げられる。第1
3図、第14図においてモータ10は平板状のロータヨ
ーク12を有し、該ロータヨーク12の下面には円周方
向に異なる磁極が順次隣接配雁された磁石15が取付け
られており、これらロータヨーク12と磁石15はモー
タ軸19により回転自在とされている。尚、これら磁石
15とロータヨーク12とはロータ11を構成するもの
である。更に該ロータ11の磁石15に対向して固定子
コイル16が設けられ、■一つ、ホール素子23を配し
てロータ11の磁石15磁極を検出し、固定子コイル1
6への電流制御を行なっている。
ところで、固定子コイル16を 120°間隔で3個設
けた3相機のトルク特性では、第15図に示す様に常に
回転トルクを生じさせることができるも、固定子コイル
16の数が増し、更にホール素子23等の磁電変換素子
を複数個用いる等電機子電流の制御が比較的複雑となる
又、固定子コイル16を2個又は4個設けた2相機では
モータ10の機械的構造、及び磁電変換素子の使用数ひ
いては電機子電流の制御を容易とするも、第16図のト
ルク特性に示す様に回転トルクが発生しないトルク死点
が生じ、ロータヨーク12の停止位置によっては起動で
きない場合もあった。
しかし、この様なブラシレスモータIOにおける2相機
においても種々の改良がなされ、ロータヨーク12に設
けた永久磁石15により生ずる磁界にひずみを持たせた
り、又、補助磁石29によりロータ11の磁石15の停
止位置をトルク死点から外したり、更には他の付属部品
によりロータ11の磁石15停止位置をトルク死点から
常に外れた位置に停止させる構造とする改良がなされ、
2相器の使用範囲が広がりつつある。
[発明が解決しようとする間m点] 上述の如くホール素子等を用いたブラシレスモータの2
相機は構造が比較的単純であり、起動トルクの改良がな
されて多用されつつあるも、稼動時における消費電力に
対するモータの効率が低い欠点があった。
本発明はこの様なブラシレスモータのモータ効率を高め
る方法であり、又、該方法を容易に実施し得るモータで
ある。
[問題を解決するための手段] 本発明は円周方向に互いに異なる磁極の磁石を隣接させ
て順次配置してなる回転自在なロータと、このロータに
対向させて円周方向に配置した複数個の固定子コイルか
ら成るステータとにより構成されるブラシレスモータに
おいて、トルク変換効率の悪い時期にはその固定子コイ
ルにM、機子電流を通電しないことを特徴とするブラシ
レスモータの制御方法であり、この方法を容易に実施し
得るブラシレスモータの構成としては、円周方向に互い
に異なる磁極の磁石を隣接させて順次配置してなる回転
自在なロータと、このロータに対向させて円周方向に配
置した複数個の固定子コイルから成るステータとにより
構成されるブラシレスモータにおいて、ロータの位置を
検出する為にステータ側に設けられた磁電変換素子によ
り検出されるロータの磁石の着磁部分の一部を除去する
等により無着磁部分とし、以て無着磁部分が検出されて
いるときは電機子電流制御素子を導通させない構造とし
たことを特徴とするブラシレスモータである。
[作用] 本発明は前述の如く、トルク変換効率の悪い時期([囲
)、即ち、固定子コイルに電機子電流を通電しても回転
トルクが発生しない範囲、或は小さな回転トルクしか生
じない範囲においては電機子電流を導通させないことに
よりモータの消費電力を減じ、モータの効率を高め得る
ブラシレスモータの制御方法であり、又、ロータの磁石
の一部を無着磁部分とすることによりホール素子等の磁
電変換素子がロータの磁石のN極又はS極を検出する時
期をずらし、トルク変換効率が悪いときは容易に′1シ
機子電流を導通させないようにしたブラシレスモータで
ある。
[実施例] 本発明の実施例としてリニア形ホールICを用いた4極
2相ホールモータを先ず説明する。
該実施例においては第1図に示す様にロータ11に取付
けられた磁石15は90’の範囲に4分割され、順次N
極とS極とをもって4極着磁され、該ロータ11の磁石
15と対向してステータヨーク17−Lには固定子コイ
ル1Bが90°間隔で4個配置されている。これら固定
子コイル16及びステータヨーク17はステータ18を
構成する。そして、固定子コイル16の機械的中間位置
に磁電変換素子21としてホールIC22を設け、且つ
、該磁電変換素子21により検出されるロータ11の磁
石15の一部において、N極とS極との境界線30を中
心として前後に所要角αを有する適宜幅の切欠き13を
設ける様に着磁部分を除去する。
この切欠き13の角度αは次の様にして決めるのが望ま
しい。
即ち、第1図に示す様に、ステータ18の中心を通り、
相隣るコイル16とコイル16との中間位置を通る半径
方向の直&a31 (第1図は磁石15の異極が接する
境界線30位置とこの直線31の位置は一致している状
態を示している。)と、ステータ18の中心を通り、前
記直線31の両側に位置するコイル16の最外側と接す
る半径方向の直線32とのなす角度をβとした時に、角
度αは角度βと等しくするか、又は、図示の直線33の
位置の様に角度βよりも所要量大きくなる様にすると良
い、この角度αの上限値は切欠き13を設けない時のモ
ータ10のトルク特性に応じて決定するようにし、トル
クが最大トルクよりも小さくなる範囲の適宜な位置とす
ると良い。
この様に決めるのは、先ず、磁石15の境界線3゜が角
度βの範囲内に位置した時にはコイルIBには磁石15
のN極とS極の双方がまたがらないのでトルクが発生せ
ず、この範囲内は固定子コイル16に通電してもモータ
10は仕事をしないので無駄な為である。即ち、角度β
で示される範囲はトルク死点である。尚、この角度βは
通常際めて小さくなる様に設計されている。
そして、第1図においてステータ18の中心を通り、コ
イル16の内周縁と接する2木の半径方向の直線34及
び直線35がなす角度をγとした時、トルクは、磁石1
5の境界線30がこの角度γの範囲内に位置している時
が最大となる。そして、磁石15が回転するにつれ、磁
石15の境界線3oが回転方向に対して遅れる側の前記
直線35を過ぎていくと徐々に小さくなっていき、前記
直線32に至った時点でトルクはO(零)となる、勿論
、これとは反対に、磁石15の境界線30が回転方向に
対して先行する側の前記直線34に近づいて回転してい
る時には、発生トルクは徐々に大きくなり、直線34に
至った時、最大となる。従って、このトルクの減少過程
、或は、増加過程にある範囲においても、発生角度が零
に近づく範囲をも切欠くことが望ましい。
尚、磁電変換素子21及び固定子コイル16の電気回路
は第2図に示す様に2個の固定子コイル16を直列とし
く尚、この場合、2個の固定子コイル16とは、第1図
において180°間隔をおいて相対する画定子コイル1
6である。)、更に電機子電流制御素子25であるトラ
ンジスタを介した回路を並列に設け、磁電変換素子21
であるホールIC22の出力端子を各制御トランジスタ
のベースに接続する。
このホールIC22はホール素子23と適宜の増幅部2
4等で構成される素子であって、第3図に示す様に、磁
気検出部への磁束密度が零のとき2つの出力電圧が交叉
する対称出力特性を有するリニア形ホールIC22であ
る。
この様な特性のホールIC22を用い前述の如く磁極境
界に切欠き13を有するロータ11の磁石15の磁極を
検出すると、ホールIC22位置に該切欠き13が位こ
したときホールIC22と交叉する磁束が零となり、ホ
ールIC22の出力は第4図に示す様にロータの切欠き
13の長さに応じて再出力電圧の一致点が長くなる。従
って、この様な状態で制御トランジスタのベースバイア
ス抵抗26を適宜に定めることにより、例えばホールI
C22の出力が3vで制御トランジスタが導通する如く
設定すれば、トルク死点の前後所定角αを除いて制御ト
ランジスタが導通し、電機子電流を第5図に示す様な脈
流とすることができる。そして、この電機子電流の非導
通部分は第16図に示したトルク特性におけるトルク死
点の近傍であり、電機子電流の非導通時はトルク死点と
同期し、本発明に係るブラシレスモータ10の出力特性
は第6図に示す様にトルク死点の幅が多少広くなり、出
力が若干低くなるもモータ10の消費電力が大幅に減少
し、モータ10の効率を高めることができる。
尚、磁電変換素子21と例えば 180°の位置のモー
タケースの位置に補助磁石29を設ける等により、ロー
タ11の磁石15の停止位置をトルク死点から外し、以
て常に起動トルクが生じ得る様にされていることはいう
迄もない。
又、前記実施例はロータ!lの磁石15の周辺に切欠き
13を設けたが、該切欠き13はホールIC22が磁気
を検出しないロータの回転位置を作り出す為のものであ
る故、切欠き13に換えて第7図の様にロータ11の磁
石15に着磁を行なわないことにより着磁を除去する如
くして無着磁部分14とする場合もある。
又、磁電変換素子21として前記実施例はホールIC2
2を使用し、制御トランジスタのベースバイアスを設定
したが、磁電変換素子21としてホール抵抗や、第8図
に示す様な磁界の向き及び磁束密度に応じて順次出力電
圧を増加させる比較的単純なホール素子23を用いた場
合には第9図に示す様に制御抵抗27を挿入するのみで
足りる場合もある。
更に、ロータ11の磁石15の着磁は第1O図に示す様
にBO3毎の6極着磁としたり、又、6極以上の多極機
として回転トルクによる振動を少なくすることも有り、
この6極着磁のロータ11の磁石15に対する固定子コ
イル!6は600間隔で6個設ける場合、又は、2ケ所
をイメージコイルとして固定子コイルIBを4個用いる
場合、更には4ケ所をイメージコイルとして固定子コイ
ル1Bを2個用いる場合もある。
そして、上記実施例におけるロータ11の形状は円板状
であったが、第11図に示す様なインナーロータ形又は
第12図に示す様なアウターロータ形の円筒形ロータで
あっても実施し得ることは云う迄もない。
又、電・種子′f1を流制御素子25であるトランジス
タは通常のトランジスタに限ることなく、FET等の素
子を用いることもできる。
[発明の効果] 本発明は前述の如く、トルク変換効率の悪い間、電機子
電流を導通させないブラシレスモータの制御方法である
故、トルク変換効率の悪い時期において消費される電機
子電流を無くし、モータの消費電力を少なくし効率を容
易に高め得る方法であり、又、ロータの一部に無着磁部
分を形成し、以て磁電変換素子に磁束を与えない時期を
有するブラシレスモータである故、容易にトルク死点に
同期して″N、a子電流開電流制御素子通時を作ること
ができ、製造容易にして効率の高いブラシレスモータを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るブラシレスモータのロータ、周定
子コイル及び磁電変換素子等を示す要部平面図、第2図
は本発明に係るブラシレスモータの電気回路の一例を示
す図、第3図はホー−ルICの出力特性を示す図にして
第4図は本発明に使用した場合のホールIC出力を示す
図、第5図、第6図は夫々電機子電流及び回転トルクを
示す図にして、第7図及び第10図乃至第12図は他の
実施例のロータを示す図、第8図はホール素子の出力特
性を示す図にして第9図は他の実施例の電気回路を示す
図であり、第13図は従来一般のプテシレスMモモータ
の断面図で−あって、第14図はそのロータの平面図、
第15図及び第16図は一般の3相機及び?枢機の各ト
ルク特性を示す図である。 10=ブラシレスモータ、   11=ロータ、12=
ロータヨーク、   13=切欠き、   14=無着
磁部分、   15=磁石、  16==固定子コイル
、   17=ステータヨーク、   18=  ステ
ータ、  !9=モータ軸、  21=磁電変換素子、
 25=電機子電流制御素子、  26=バイアス抵抗
、  27=制御抵抗、  29=補助磁石。 才 3  図 才4図 才5図 すvM酎耐f 才U図 才12図 2〒−l−2 0トーーυ オ L5  図 オ 【G 図 手続補正書 昭和80年10月16日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)円周方向に互いに異なる磁極の磁石を隣接させて
    順次配置してなる回転自在なロータと、このロータに対
    向させて円周方向に配置した複数個の固定子コイルから
    成るステータとにより構成されるブラシレスモータにお
    いて、トルク変換効率の悪い時期にはその固定子コイル
    に界磁電流を通電しないことを特徴とするブラシレスモ
    ータの制御方法。
  2. (2)円周方向に互いに異なる磁極の磁石を隣接させて
    順次配置してなる回転自在なロータと、このロータに対
    向させて円周方向に配置した複数個の固定子コイルから
    成るステータとにより構成されるブラシレスモータにお
    いて、ロータの位置を検出する為にステータ側に設けら
    れた磁電変換素子により検出されるロータの磁石の着磁
    部分の一部を除去する等により無着磁部分とし、以て無
    着磁部分が検出されているときは界磁電流制御素子を導
    通させない構造としたことを特徴とするブラシレスモー
    タ。
JP60197192A 1985-09-05 1985-09-05 ブラシレスモ−タ及びその制御方法 Pending JPS6258892A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63316690A (ja) * 1987-06-19 1988-12-23 Fujitsu General Ltd ブラシレス直流モ−タ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57206263A (en) * 1981-06-10 1982-12-17 Sony Corp Two phase switching type brushless motor
JPS5944992A (ja) * 1982-09-03 1984-03-13 Citizen Watch Co Ltd モ−タ駆動回路

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