JP4335628B2

JP4335628B2 - Coreless motor

Info

Publication number: JP4335628B2
Application number: JP2003331841A
Authority: JP
Inventors: 正岡部; 裕樹松下; 誠人内田
Original assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Current assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: JP2005102389A

Description

本発明は市販の駆動ＩＣを用いた駆動回路で駆動されるコアレスモータに関する。 The present invention relates to a coreless motor driven by a drive circuit using a commercially available drive IC.

従来の汎用コアレスモータは市販の駆動ＩＣを用いた駆動回路を使用して構成している。 A conventional general-purpose coreless motor is configured using a drive circuit using a commercially available drive IC.

コアレスモータは、有鉄心タイプのモ−タと異なり、巻線部分にコア( 鉄心)がないので、コイルのインダクタンス値が小さくなりやすく、また、スロット数が多くなるにつれてインダクタンス値が小さくなる傾向があるが、市販の駆動ＩＣは、インダクタンス値の小さいモ−タに使用することまでは考慮されていないため、このようなコアレスモータに使用すると、モータの起動時間が延びてしまうという欠点があり、また、専用の駆動ＩＣを作成するには、非常にコストが高くなり、容易には実施できないという欠点があった。
なし Unlike a cored motor, a coreless motor does not have a core (iron core) in the winding part, so the coil inductance value tends to be small, and the inductance value tends to decrease as the number of slots increases. However, since a commercially available drive IC is not considered until it is used for a motor having a small inductance value, there is a disadvantage that the start time of the motor is extended when used for such a coreless motor, Further, in order to create a dedicated drive IC, there is a disadvantage that it is very expensive and cannot be easily implemented.
None

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、市販の駆動ＩＣを用いてもモータの起動時間が延びるのを効率よく阻止でき、構造が簡単で、容易に実施することができるコアレスモータを提供することを目的としている。 In view of the above-described conventional drawbacks, the present invention provides a coreless motor that can efficiently prevent the start-up time of the motor from being extended even if a commercially available drive IC is used, has a simple structure, and can be easily implemented. The purpose is to do.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description is read in conjunction with the accompanying drawings.
However, the drawings are for explanation only and do not limit the technical scope of the present invention.

上記目的を達成するために、本発明は市販の駆動ＩＣを用いた駆動回路とモータコイル部との間に外付コイルを介装したコアレスモータにおいて、外付コイルは外周部に３個のコイル収納凹部が形成されたコアと、このコアのコイル収納凹部にそれぞれ巻付け収納された一端部がモータコイル部に接続されるように、他端部が駆動回路に接続されるように外方へ突出された３個のコイルと、前記コアが内部に収納される円筒状のカバーとで構成され、前記コアあるいは前記カバーのどちらか一方あるいは両方が磁性材かでコアレスモータを構成している。 In order to achieve the above object, the present invention provides a coreless motor in which an external coil is interposed between a drive circuit using a commercially available drive IC and a motor coil part. The core in which the housing recess is formed and the one end wound and housed in the coil housing recess of the core are connected to the motor coil portion, and the other end is connected outward to the drive circuit. The three coils protruded and a cylindrical cover in which the core is housed, and one or both of the core and the cover are made of a magnetic material to constitute a coreless motor.

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。 As is clear from the above description, the present invention has the following effects.

(１) 市販の駆動ＩＣを用いた駆動回路とモータコイル部との間に外付コイルを介装したコアレスモータにおいて、外付コイルは外周部に３個のコイル収納凹部が形成されたコアと、このコアのコイル収納凹部にそれぞれ巻付け収納された一端部がモータコイル部に接続されるように、他端部が駆動回路に接続されるように外方へ突出された３個のコイルと、前記コアが内部に収納される円筒状のカバーとで構成され、前記コアあるいは前記カバーのどちらか一方あるいは両方が磁性材からなるので、外付コイルによってコアレスコイルのインダクタンス値が小さくなるのを阻止することができる。
したがって、モータの起動時間が延びてしまう欠点の解消を図ることができる。 (1) In a coreless motor in which an external coil is interposed between a drive circuit using a commercially available drive IC and a motor coil section, the external coil has a core having three coil housing recesses formed on the outer periphery. Three coils projecting outward so that the other end portion is connected to the drive circuit so that one end portion wound and accommodated in the coil accommodating recess of the core is connected to the motor coil portion; The core is composed of a cylindrical cover accommodated therein, and either one or both of the core and the cover are made of a magnetic material, so that the inductance value of the coreless coil is reduced by the external coil. Can be blocked.
Therefore, it is possible to eliminate the disadvantage that the startup time of the motor is extended.

(２)前記(１)によって、外付コイルを取り付けるだけでよいので、容易で低コストで実施することができる。 (2) According to the above (1), since it is only necessary to attach an external coil, it can be carried out easily and at low cost.

(３)前記(１)によって、市販されている駆動ＩＣを用いた駆動回路を用いても、モータの起動時間が延びるのを解消することができるので、駆動回路を特注で製作しなくてもよく、低コストで製造することができる。 (3) According to the above (1), even if a drive circuit using a commercially available drive IC is used, it is possible to eliminate an increase in the start-up time of the motor. Well, it can be manufactured at low cost.

(４) 前記(１)によって、外付コイルも容易に製造することができる。 (4) According to (1), an external coil can be easily manufactured.

(５)請求項２の前記(１)〜 (４)と同様な効果が得られる。 (5) The same effects as the above (1) to (4) of claim 2 can be obtained.

以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the best mode for carrying out the invention shown in the drawings.

図１ないし図１１に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は本発明のコアレスモータで、このコアレスモータ１は市販されている駆動ＩＣ２を用いた駆動回路３が搭載された基台あるいは基板4と、この基台あるいは基板４に取り付けられた前記駆動回路３によって駆動されるコアレスモータ本体５と、前記駆動回路３から前記コアレスモータ本体５のモータコイル部６、６、６へ電流を流して駆動させる回路に介装させた前記基台あるいは基板４に取り付けられた外付コイル７とで構成されている。 In the best mode for carrying out the present invention shown in FIGS. 1 to 11, reference numeral 1 denotes a coreless motor of the present invention, and this coreless motor 1 is equipped with a drive circuit 3 using a commercially available drive IC 2. The base 4 or the substrate 4, the coreless motor body 5 driven by the drive circuit 3 attached to the base or substrate 4, and the motor coils 6 and 6 of the coreless motor body 5 from the drive circuit 3. , 6 and the external coil 7 attached to the base or the substrate 4 interposed in a circuit that is driven by passing a current.

前記コアレスモータ本体５は、図３ないし図５に示すように前記駆動回路３が搭載された基台あるいは基板4と、この基台あるいは基板４のほぼ中央部に下方
から上方に突出するように固定されたスリーブ１３と、このスリーブ１３の内周部に気体動圧軸受けを構成する気体空間１２を介して配置されたシャフト１１と、このシャフト１１に固定されたハブ１７と、このハブ１７に固定されたバックヨーク１６およびマグネットカバ−３２
と、このマグネットカバ−３２の内側に固定され、内周部に着磁されたメインマグネット３３と、前記バックヨーク１６
とメインマグネット３３の間に配置され、前記基台あるいは基板４に固定された円筒状のコアレスコイル１５と、前記シャフト１１の軸心方向と直角方向に外方へ突出するポリゴンミラー２０と、このポリゴンミラー２０と共にネジ３４で前記ハブ１７の上部に締結されたミラー押え３５および円板３６と、前記シャフト１１の下側に固定されたスラストマグネットIN２３と、このスラストマグネットIN２３に対向して配置し、前記スリーブ１３に固定されたスラストマグネットＯＵＴ２２とで構成されている。 As shown in FIGS. 3 to 5, the coreless motor main body 5 has a base or substrate 4 on which the drive circuit 3 is mounted, and protrudes upward from below at a substantially central portion of the base or substrate 4. A fixed sleeve 13, a shaft 11 disposed on the inner peripheral portion of the sleeve 13 via a gas space 12 constituting a gas dynamic pressure bearing, a hub 17 fixed to the shaft 11, and a hub 17 Fixed back yoke 16 and magnet cover 32
A main magnet 33 fixed to the inner side of the magnet cover 32 and magnetized on the inner periphery, and the back yoke 16.
A cylindrical coreless coil 15 disposed between the main magnet 33 and the base or the substrate 4, a polygon mirror 20 projecting outward in a direction perpendicular to the axial direction of the shaft 11, and A mirror retainer 35 and a disk 36 fastened to the upper portion of the hub 17 by screws 34 together with the polygon mirror 20, a thrust magnet IN 23 fixed to the lower side of the shaft 11, and the thrust magnet IN 23. , And a thrust magnet OUT22 fixed to the sleeve 13.

前記コアレスモータ本体５はシャフト１１の外周部に気体空間１２を介して配置したスリーブ１３の外周部に回転構造の永久磁石が配置されたロータ１４と円筒状のコアレスコイル１５を配置しているので、回転力を発生する磁気回路からシャフト１１とスリーブ１３に加えられるコギング等の有害な力は全くなくなる。 Since the coreless motor body 5 has a rotor 14 and a cylindrical coreless coil 15 disposed on the outer periphery of the sleeve 11 disposed on the outer periphery of the shaft 11 via the gas space 12. There is no harmful force such as cogging applied to the shaft 11 and the sleeve 13 from the magnetic circuit that generates the rotational force.

前記外付コイル７は図６ないし図８に示すように、外周部に３個のコイル収納凹部２４、２４、２４および対応する外周部にコイル挿入溝２５、２５が形成されたフェライト材製のコア２６と、このコア２６のコイル収納凹部２４、２４、２４にそれぞれ巻付け収納された一端部、前記コアレスモータ本体５のモータコイル部６、６、６に接続されるように、前記一方のコイル挿入溝２５を通過して外方へ突出され、他端部が前記駆動回路３に接続されるように、前記他方のコイル挿入溝２５を通過して外方へ突出された３個のコイル２７、２７、２７と、この３個のコイル２７、２７、２７の両端部を外方へ導くコイル挿入孔２８、２８が形成された、前記コア２６が内部に収納される円筒状の磁性材のインダクタンスカバー２９とで構成されている。 As shown in FIGS. 6 to 8, the external coil 7 is made of a ferrite material in which three coil housing recesses 24, 24, 24 are formed on the outer periphery and coil insertion grooves 25, 25 are formed on the corresponding outer periphery. The core 26, one end wound and housed in the coil housing recesses 24, 24, 24 of the core 26, respectively, and the one coil coil 6, 6, 6 of the coreless motor body 5 are connected to the one Three coils projecting outward through the coil insertion groove 25 and projecting outward through the other coil insertion groove 25 so that the other end is connected to the drive circuit 3 27, 27, 27 and a cylindrical magnetic material in which the core 26 is housed, in which coil insertion holes 28, 28 for guiding both ends of the three coils 27, 27, 27 to the outside are formed. And an inductance cover 29 It has been.

従来のコアレスモータは、市販されている駆動I C２を用いた駆動回路３を使用した場合、コイルのインダクタンス値が小さいと電気的な時定数が小さくなるため、モータ起動時の電流がＰＷＭ制御のＯＮーＯＦＦスイッチングの影響を受け、図１０に示すようにモータコイル部６に流れる電流(コイル電流)波形の勾配が急峻となる。
モータを回転させるトルクはコイル電流に比例することから、起動時のトルクとして有効な部分(図１０で斜線を施した部分の面積)は小さくなり、結果としてモータの起動時間が延びてしまうことになる。
これに対して、上記構成のコアレスモータ１は外付コイル７を駆動回路３とモータコイル部６との間に介装しているため、コイルのインダクタンス値が大きくなり、電気的な時定数が大きくなるため、モータ起動時の電流はＰＷＭ制御のＯＮーＯＦＦスイッチングの影響を受け難くなり、図１１に示すようにモータコイル部６に流れる電流波形の勾配が穏やかとなる。
したがって、起動時のトルクとしては有効な部分(図１１で斜線を施した部分の面積)が大きくなり、モータ起動時間が伸びるのを解消することができる。
(発明を実施するための異なる形態) In a conventional coreless motor, when a drive circuit 3 using a commercially available drive IC 2 is used, the electrical time constant becomes small if the coil inductance value is small. Under the influence of ON-OFF switching, the gradient of the waveform of the current (coil current) flowing through the motor coil unit 6 becomes steep as shown in FIG.
Since the torque for rotating the motor is proportional to the coil current, the effective portion (the area of the hatched portion in FIG. 10) as the starting torque is reduced, resulting in an increase in the starting time of the motor. Become.
On the other hand, since the coreless motor 1 having the above configuration has the external coil 7 interposed between the drive circuit 3 and the motor coil section 6, the inductance value of the coil is increased, and the electrical time constant is increased. Therefore, the current at the time of starting the motor is hardly affected by the ON / OFF switching of the PWM control, and the gradient of the current waveform flowing through the motor coil section 6 becomes gentle as shown in FIG.
Therefore, an effective portion (area of the hatched portion in FIG. 11) becomes large as the torque at the time of starting, and it is possible to eliminate the increase in the motor starting time.
(Different forms for carrying out the invention)

次に、図１２ないし図１５に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、この本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。 Next, different modes for carrying out the present invention shown in FIGS. 12 to 15 will be described. In the description of the different modes for carrying out the present invention, the same components as those in the best mode for carrying out the present invention are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. .

図１２ないし図１５に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、外付コイル７A で、この外付コイル７A は円柱状の磁性材のコア２６A と、このコア２６Aの一端部を除く外周部に取り付けられた３個のコイル収納凹部２４、２４、２４および対応する外周部にコイル挿入溝２５、２５が形成された絶縁材のコイル支持部材３０と、このコイル支持部材３０の３個のコイル収納凹部２４、２４、２４に一端部がモータコイル部６、６、６に接続されるように、前記一方のコイル挿入溝２５を通過し、他端部が駆動回路３に接続されるように前記他方のコイル挿入溝２５を通過して外方へ突出するように巻付け収納された３個のコイル２７、２７、２７と、この３個のコイル２７、２７、２７および前記コア２６Aの外周部を覆うように取り付けられる、一端部が閉塞された円筒状の絶縁材のインダクタンスカバー２９A と、このインダクタンスカバー２９Aの開口端部と前記コア２６Aの一端部との間を覆う絶縁材の蓋体３１とで構成されている。
このような外付コイル７Aを用いて構成されたコアレスモータ１Aにしても前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。 The second embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 12 to 15 is mainly different from the best first embodiment for carrying out the present invention in the external coil 7A. The coil 7A has a cylindrical magnetic material core 26A, three coil housing recesses 24, 24, 24 attached to the outer periphery excluding one end of the core 26A, and coil insertion grooves 25, 25 on the corresponding outer periphery. The coil support member 30 made of an insulating material is formed, and one end of each of the coil support recesses 24, 24, 24 of the coil support member 30 is connected to the motor coil portions 6, 6, 6. Three coils wound and housed so as to pass through one coil insertion groove 25 and project outward through the other coil insertion groove 25 so that the other end is connected to the drive circuit 3 27, 27, 27 and these three carp The inductor 27, 27, 27 and the inductor 26A, which is attached to cover the outer periphery of the core 26A, is a cylindrical insulating material closed at one end, the opening end of the inductance cover 29A and the core 26A. It is comprised with the cover body 31 of the insulating material which covers between one end parts.
Even with the coreless motor 1A configured using such an external coil 7A, the same effects as those of the best first embodiment for carrying out the present invention can be obtained.

本発明はコアレスモータを製造する産業およびコアレスモータを使用する産業で利用される。 The present invention is used in industries that manufacture coreless motors and industries that use coreless motors.

本発明を実施するための最良の第１の形態の平面図。The top view of the best 1st form for implementing this invention. 本発明を実施するための最良の第１の形態の側面図。The side view of the best 1st form for implementing this invention. 本発明を実施するための最良の第１の形態のコアレスモータ本体の正面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The front view of the coreless motor main body of the best 1st form for implementing this invention. 図３の４−４線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the 4-4 line of FIG. 図３の５−５線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the 5-5 line of FIG. 本発明を実施するための最良の第１の形態の外付コイルの正面図。The front view of the best external coil of the 1st form for carrying out the present invention. 図６の７−７線に沿う断面図。Sectional drawing in alignment with line 7-7 in FIG. 図６の８−８線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the 8-8 line of FIG. 本発明を実施するための最良の第１の形態の概略回路図。1 is a schematic circuit diagram of a best first mode for carrying out the present invention. 従来の起動状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the conventional starting state. 本発明の起動状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the starting state of this invention. 本発明を実施するための第２の形態の平面図。The top view of the 2nd form for carrying out the present invention. 本発明を実施するための第２の形態の外付コイルの正面図。The front view of the externally attached coil of the 2nd form for carrying out the present invention. 図１３の１４−１４線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the 14-14 line | wire of FIG. 図１３の１５−１５線に沿う断面図。Sectional drawing in alignment with line 15-15 in FIG.

１Ａ：コアレスモータ、２：駆動IC、
３：駆動回路、４：基台あるいは基板、
５：コアレスモータ本体、６：モータコイル部、
７、７Ａ：外付コイル、１１：シャフト、
１２：気体空間、
１３：スリーブ、１４：ロータ、
１５：コアレスコイル、
１６：バックヨーク、１７：ハブ、
１８：カバー、１９：ホルダー、
２０：ポリゴンミラー、２１：凹部、
２２：スラストマグネットＯＵＴ、
２３：スラストマグネットIN、
２４：コイル収納凹部、２５：コイル挿入溝、
２６、２６Ａ：コア、２７：コイル、
２８：コイル挿入孔、２９、２９Ａ：インダクタンスカバー、
３０：コイル支持部材、３１：蓋体、
３２：マグネットカバ−、３３：メインマグネット、
３４：ネジ、３５：ミラー押え、
３６：円板。 1A: Coreless motor, 2: Drive IC,
3: drive circuit, 4: base or substrate,
5: Coreless motor body, 6: Motor coil section,
7, 7A: External coil, 11: Shaft,
12: Gas space,
13: Sleeve, 14: Rotor,
15: Coreless coil,
16: Back yoke, 17: Hub,
18: Cover, 19: Holder,
20: Polygon mirror, 21: Recess,
22: Thrust magnet OUT,
23: Thrust magnet IN,
24: Coil housing recess, 25: Coil insertion groove,
26, 26A: Core, 27: Coil,
28: Coil insertion hole 29, 29A: Inductance cover,
30: Coil support member, 31: Cover body,
32: Magnet cover, 33: Main magnet,
34: Screw, 35: Mirror presser,
36: Disc.

Claims

In a coreless motor in which an external coil is interposed between a drive circuit using a commercially available drive IC and a motor coil part, the external coil has a core in which three coil housing recesses are formed on the outer periphery, and the core Three coils projecting outward so that one end portion wound and housed in each coil housing recess is connected to the motor coil portion, and the other end portion is connected to the drive circuit, and the core A coreless motor, wherein the core and / or the cover are made of a magnetic material.

In a coreless motor in which an external coil is interposed between a drive circuit using a commercially available drive IC and a motor coil part, the external coil has a core with three coil housing recesses formed on the outer periphery, The coil includes a cylindrical magnetic material core, a coil support member made of an insulating material formed with three coil storage recesses attached to the outer periphery of the core, and three coil storage recesses of the coil support member. Three coils wound and housed so that one end is connected to the motor coil part and the other end is connected to the drive circuit so as to protrude outward, and the three coils and A coreless motor comprising: a cover attached to cover an outer peripheral portion of the coil support member.