JPH0154949B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0154949B2 JPH0154949B2 JP16232781A JP16232781A JPH0154949B2 JP H0154949 B2 JPH0154949 B2 JP H0154949B2 JP 16232781 A JP16232781 A JP 16232781A JP 16232781 A JP16232781 A JP 16232781A JP H0154949 B2 JPH0154949 B2 JP H0154949B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hall
- magnetic flux
- drive coil
- rotor magnet
- drive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 65
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はブラシレスモータに関するもので、駆
動コイルに流す電流の切替えを理想的なタイミン
グで行ない、ロータの回転むらが極力生じないよ
うにしたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a brushless motor, in which current flowing through a drive coil is switched at ideal timing to minimize uneven rotation of the rotor.
ブラシレスモータのロータマグネツトの位置検
出センサにホール素子等を用いる、いわゆるホー
ルモータにおいては、ロータマグネツトの磁束分
布をホール素子でホール出力電圧として検出し、
このホール出力電圧で駆動コイルに流す駆動電流
の向きを変えたり、その大きさを変えたりして制
御する。 In a so-called Hall motor that uses a Hall element etc. as a position detection sensor for the rotor magnet of a brushless motor, the magnetic flux distribution of the rotor magnet is detected by the Hall element as a Hall output voltage.
This Hall output voltage is used to control the drive current flowing through the drive coil by changing its direction or magnitude.
ホールモータでは、一般にロータマグネツトの
着磁面から発生する磁束の磁束密度分布をホール
素子で検出し、その磁束密度分布に比例して発生
するホール出力電圧で駆動電流を制御する。すな
わち、このホール出力電圧がO〔ボルト〕(ロータ
マグネツトの磁束密度がO〔ガウス〕)になつたと
き、ホール素子が駆動コイルに通電していた駆動
電流を切つたり、その向きを変えたりする。従
来、2相巻線方式のホールモータでは第1図に示
すような構成であつた。そして、ロータの回転む
らを小さくする方式として最近、ホール素子が検
出したホール出力電圧に比例した電流を駆動コイ
ルに駆動電流として流す方式が注目されている。
しかしながら、この方式だと従来のホール素子の
位置では回転むらを小さくすることは不可能であ
つた。 In a Hall motor, the magnetic flux density distribution of magnetic flux generated from the magnetized surface of a rotor magnet is generally detected by a Hall element, and the drive current is controlled by a Hall output voltage generated in proportion to the magnetic flux density distribution. In other words, when this Hall output voltage reaches O [volts] (the magnetic flux density of the rotor magnet is O [gauss]), the Hall element cuts off the drive current that was passing through the drive coil or changes its direction. or Conventionally, a two-phase winding type Hall motor has a configuration as shown in FIG. Recently, as a method for reducing rotational unevenness of the rotor, a method in which a current proportional to the Hall output voltage detected by a Hall element is caused to flow through a drive coil as a drive current has been attracting attention.
However, with this method, it has been impossible to reduce rotational unevenness at the position of the conventional Hall element.
以下、前述した従来のホールモータの構成とそ
の問題点を詳しく説明する。第1図は従来のホー
ルモータを示す要部断面図である。先ず、ロータ
の構成について述べると、2は鉄板等の磁性材で
できたロータケースであつて、その内側には円筒
状のロータマグネツト3を固着する。このロータ
マグネツト3の磁極数は6極の多極構造としてお
り、その内周面にはN極とS極が交互に着磁され
る。次に、ステータの構成について述べると、4
はケイ素鋼板等を積層したステータコアであつ
て、その外周にはプラスチツク等の絶縁層を介し
て駆動コイル5a,5bが巻回され、駆動コイル
5aと駆動コイル5bとは互いに電気角で90゜の
位相差をなしているなお、10は補極である。そ
して、この駆動コイル5a,5bの駆動電流を制
御する制御素子としてホール素子6b,6aを、
駆動コイル5a,5bの中心線上に、かつ、駆動
コイル5a,5bと対向させて設けている。ホー
ル素子6aは駆動コイル5aの駆動電流を制御す
るものであつて、駆動コイル5bが巻回されたス
テータコア4とロータマグネツト3との間の空隙
部分に設けられる。同様に、駆動コイル5bの駆
動電流を制御するホール素子6bは、駆動コイル
5aが巻回されたステータコア4とロータマグネ
ツト3との間の空隙部分に設けられる。これら駆
動コイル5a,5bとホール素子6a,6bと
は、第14図に示すように駆動回路9a,9bを
介して接続される。 Hereinafter, the configuration of the conventional Hall motor and its problems will be explained in detail. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a conventional Hall motor. First, regarding the structure of the rotor, reference numeral 2 denotes a rotor case made of a magnetic material such as an iron plate, and a cylindrical rotor magnet 3 is fixed to the inside of the rotor case 2. The rotor magnet 3 has a multi-pole structure with six magnetic poles, and the inner peripheral surface thereof is alternately magnetized with north and south poles. Next, we will discuss the configuration of the stator.
is a stator core made of laminated silicon steel plates, etc. Drive coils 5a and 5b are wound around the outer periphery of the stator core with an insulating layer of plastic or the like interposed between them. Note that 10 is a commutative pole that has a phase difference. Hall elements 6b and 6a are used as control elements for controlling the drive currents of the drive coils 5a and 5b.
It is provided on the center line of the drive coils 5a, 5b and facing the drive coils 5a, 5b. The Hall element 6a controls the drive current of the drive coil 5a, and is provided in the gap between the stator core 4 and the rotor magnet 3, around which the drive coil 5b is wound. Similarly, a Hall element 6b for controlling the drive current of the drive coil 5b is provided in the gap between the stator core 4 and the rotor magnet 3, around which the drive coil 5a is wound. These drive coils 5a, 5b and Hall elements 6a, 6b are connected via drive circuits 9a, 9b as shown in FIG. 14.
次に、ロータが回転している時に、ホール素子
6aが出力するホール出力電圧の波形とその問題
点について説明する。第2図は、ホール素子6a
のホール出力電圧の波形を示すもので、第2図A
はロータマグネツト3が発生する磁束のみの影響
を受けてホール素子6aが出力するホール出力電
圧の波形図、第2図Bは駆動コイル5bが発生す
る磁束のみの影響を受けてホール素子6aが出力
するホール出力電圧の波形図、第2図Cは第2図
Aと第2図Bとに示されているホール素子6aの
ホール出力電圧の合成波形であつて、ホール素子
6aはこの合成されたホール出力電圧を実際に出
力するものである。なお、前記駆動回路9aは、
ホール素子6aのホール出力電圧に比例した駆動
電流を駆動コイル5aに流すように構成されてい
る。同様に、前記駆動回路9bは、ホール素子6
bのホール出力電圧に比例した駆動電流を駆動コ
イル5bに流すように構成されている。 Next, the waveform of the Hall output voltage output by the Hall element 6a when the rotor is rotating and its problems will be explained. FIG. 2 shows the Hall element 6a
Figure 2A shows the waveform of the Hall output voltage.
2B is a waveform diagram of the Hall output voltage outputted by the Hall element 6a under the influence of only the magnetic flux generated by the rotor magnet 3, and FIG. The waveform diagram of the Hall output voltage to be outputted, FIG. 2C, is a composite waveform of the Hall output voltages of the Hall element 6a shown in FIGS. 2A and 2B, and the Hall element 6a is It actually outputs the Hall output voltage. Note that the drive circuit 9a is
It is configured so that a drive current proportional to the Hall output voltage of the Hall element 6a flows through the drive coil 5a. Similarly, the drive circuit 9b includes the Hall element 6
It is configured so that a drive current proportional to the Hall output voltage of b flows through the drive coil 5b.
いま、駆動コイル5aとホール素子6aとが第
1図に示すような位置関係にある場合、駆動コイ
ル5aによる磁束の影響をホール素子6aが全く
受けなければ、ホール素子が出力するホール出力
電圧は第2図C中の点線で示した波形となり、こ
れは、第2図Aで示した波形と同じである。しか
しながら、駆動コイル5aに流れる駆動電流が増
加してホール素子6aに影響をあたえてくれる
と、駆動コイル5aが発生する磁束とロータマグ
ネツト3が発生する磁束とは互いに電気角で90゜
の位相差をなすため、その合成磁束は駆動電流に
よつて変わり、ホール素子6aが実際に出力する
ホール出力電圧は、第2図C中実線で示すように
電気角でΔθだけ位相がずれた波形になる。なお、
第1図で示したロータの回転位置は第2図では図
中▽印で示した時の状態を示す。 Now, when the drive coil 5a and the Hall element 6a are in the positional relationship as shown in FIG. The waveform is shown by the dotted line in FIG. 2C, which is the same as the waveform shown in FIG. 2A. However, when the drive current flowing through the drive coil 5a increases and affects the Hall element 6a, the magnetic flux generated by the drive coil 5a and the magnetic flux generated by the rotor magnet 3 are at an electrical angle of 90 degrees from each other. Because of the phase difference, the composite magnetic flux changes depending on the drive current, and the Hall output voltage actually output by the Hall element 6a has a waveform whose phase is shifted by Δθ in electrical angle, as shown by the solid line in FIG. 2C. Become. In addition,
The rotational position of the rotor shown in FIG. 1 is shown in FIG. 2 as indicated by ▽ in the figure.
上述したように、従来は一方の相の駆動コイル
を制御する制御素子が、他方の相の駆動コイルに
流れる駆動電流の影響を受けてホール出力電圧を
生じるので、制御素子が実際に出力する合成され
たホール出力電圧の波形は、第2図C中実線で示
したように位相がずれてしまう。したがつて、一
方の相の駆動コイルに流す駆動電流と、他方の相
の駆動コイルに流す駆動電流との切換えのタイミ
ングがずれることとなり、ロータマグネツトの回
転むらの制御を精度よく行ない難いという欠点が
あつた。 As mentioned above, conventionally, the control element that controls the drive coil of one phase generates the Hall output voltage under the influence of the drive current flowing through the drive coil of the other phase, so the composite voltage actually output by the control element is The waveform of the Hall output voltage thus generated is out of phase as shown by the solid line in FIG. 2C. Therefore, the timing of switching between the drive current flowing through the drive coil of one phase and the drive current flowing through the drive coil of the other phase is shifted, making it difficult to accurately control uneven rotation of the rotor magnet. There were flaws.
本発明の特徴は、一対の制御素子のうち一方の
相の駆動コイルに流れる駆動電流を制御する制御
素子を、前記一方の相の駆動コイルが発生する磁
束と前記ロータマグネツトが発生する磁束とが前
記制御素子に対して両磁束が位相差0となる場合
であつて、かつ、他方の相の駆動コイルが発生す
る磁束による影響を受けない場所に配置したこと
を特徴とするものである。 A feature of the present invention is that the control element that controls the drive current flowing through the drive coil of one phase out of a pair of control elements is configured to combine the magnetic flux generated by the drive coil of the one phase with the magnetic flux generated by the rotor magnet. The control element is characterized in that both magnetic fluxes have a phase difference of 0 with respect to the control element, and that the control element is disposed at a location where it is not affected by the magnetic flux generated by the drive coil of the other phase.
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。 Next, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第3図において、2はロータケース、3はロー
タマグネツト、4は駆動コイル5a,5bが巻回
されたステータコアであつて、これらの構成は前
述した従来の構成と同じであるが、ホール素子6
a,6bについてはその取付位置が異なる。更に
詳しく説明すると、ホール素子6a,6bはステ
ータコア4の先端部周縁位置にそれぞれ配設され
ており、かつ、駆動コイル5a,5bの中心軸線
上からそれぞれはずれた位置に配設されている。
この場合、ホール素子6a,6bをステータコア
4の先端部周縁に近接させて設置することが、磁
束を有効に利用する観点から最も望ましい。ここ
で、ホール素子6aは駆動コイル5aに流れる駆
動電流を制御する制御素子として機能し、また、
ホール素子6bは駆動コイル5bに流れる駆動電
流を制御する制御素子として機能する。 In FIG. 3, 2 is a rotor case, 3 is a rotor magnet, and 4 is a stator core around which drive coils 5a and 5b are wound.These structures are the same as the conventional structure described above, but the Hall element is 6
The mounting positions of a and 6b are different. More specifically, the Hall elements 6a and 6b are respectively disposed at the peripheral edge of the tip of the stator core 4, and are disposed at positions offset from the central axes of the drive coils 5a and 5b, respectively.
In this case, it is most desirable to place the Hall elements 6a, 6b close to the periphery of the tip end of the stator core 4 from the viewpoint of effectively utilizing the magnetic flux. Here, the Hall element 6a functions as a control element that controls the drive current flowing through the drive coil 5a, and
The Hall element 6b functions as a control element that controls the drive current flowing through the drive coil 5b.
第4図は、横軸に時間をとり縦軸にホール素子
6bが出力するホール出力電圧をとつた波形図で
あつて、第4図Aはロータマグネツト3が発生す
る磁束のみの影響を受けてホール素子6bが出力
するホール出力電圧の波形図、第4図Bは駆動コ
イル5bが発生する磁束のみの影響を受けてホー
ル素子6bが出力するホール出力電圧の波形図、
第4図Cは第4図Aと第4図Bとに示されている
ホール素子6bのホール出力電圧の合成波形であ
つて、ホール素子6bはこの合成されたホール出
力電圧を実際に出力するものである。ここでは、
ロータマグネツト3は時計方向に回転しており、
第3図においてはホール素子6bにロータマグネ
ツト3のN極が対向している。ホール素子6bは
このロータマグネツト3のN極を感知してプラス
の電圧を出力する。また、ロータマグネツト3を
時計方向に回転させるために、駆動コイル5bに
は、ホール素子6b側のステータコア4の先端部
にS極が発生し、かつ、ホール素子6b側の先端
部とは反対側の先端部にN極が発生するように駆
動電流が流されている。この駆動電流の波形は第
4図Cに示すホール出力電圧の波形と相似ている
から、ロータマグネツト3の回転によつて変化す
る。ロータマグネツト3が第3図に示す位置、す
なわち、第4図では□1印で示したときの状態に
おいて、ホール素子6bを通過する磁束はロータ
マグネツト3のN極から発生する磁束と、ステー
タコア4のS極から発生する磁束とが半径方向内
方に同じ向き(位相差0)であり、この両磁束は
加算されてホール素子6bを通過する。なお、ロ
ータマグネツト3が第3図に示す位置にあると
き、ホール素子6bのホール出力電圧は最大とな
る。 FIG. 4 is a waveform diagram in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the Hall output voltage output by the Hall element 6b. FIG. 4B is a waveform diagram of the Hall output voltage output by the Hall element 6b under the influence of only the magnetic flux generated by the drive coil 5b.
FIG. 4C is a composite waveform of the Hall output voltage of the Hall element 6b shown in FIGS. 4A and 4B, and the Hall element 6b actually outputs this composite Hall output voltage. It is something. here,
The rotor magnet 3 is rotating clockwise,
In FIG. 3, the north pole of the rotor magnet 3 faces the Hall element 6b. The Hall element 6b senses the north pole of the rotor magnet 3 and outputs a positive voltage. Furthermore, in order to rotate the rotor magnet 3 clockwise, an S pole is generated in the drive coil 5b at the tip of the stator core 4 on the Hall element 6b side, and opposite to the tip on the Hall element 6b side. A drive current is applied so that a north pole is generated at the tip of the side. Since the waveform of this drive current is similar to the waveform of the Hall output voltage shown in FIG. 4C, it changes as the rotor magnet 3 rotates. When the rotor magnet 3 is in the position shown in FIG. 3, that is, in the state indicated by □1 in FIG. 4, the magnetic flux passing through the Hall element 6b is the magnetic flux generated from the N pole of the rotor magnet 3, and The magnetic flux generated from the S pole of the stator core 4 is radially inward in the same direction (phase difference 0), and these two magnetic fluxes are added together and pass through the Hall element 6b. Note that when the rotor magnet 3 is in the position shown in FIG. 3, the Hall output voltage of the Hall element 6b is maximum.
以上のように、ホール素子6bが出力するホー
ル出力電圧は、ロータマグネツト3の磁束によつ
て生ずるホール出力電圧と駆動コイル5bの磁束
によつて生ずるホール出力電圧とは同相となつて
加算される。このことを更に詳しく第10図で説
明すると、ロータマグネツト3のN極がホール素
子6bの左側にあり、実線で示す磁束が生じてい
る。一方、駆動コイル5bには図示する方向に駆
動電流が流れているので、ホール素子6bの右側
にS極が発生されて、破線で示す磁束が生じてい
る。この両者の磁束はともに向きが同じであるの
で、ホール素子6bにはこれらの磁束が加算され
て磁束密度を大にして通過するので、その分だけ
ホール素子6bが出力するホール出力電圧は増大
する。 As described above, the Hall output voltage output by the Hall element 6b is obtained by adding the Hall output voltage generated by the magnetic flux of the rotor magnet 3 and the Hall output voltage generated by the magnetic flux of the drive coil 5b in the same phase. Ru. To explain this in more detail with reference to FIG. 10, the north pole of the rotor magnet 3 is located on the left side of the Hall element 6b, and a magnetic flux shown by a solid line is generated. On the other hand, since a drive current flows through the drive coil 5b in the direction shown in the figure, an S pole is generated on the right side of the Hall element 6b, and a magnetic flux shown by a broken line is generated. Since both of these magnetic fluxes have the same direction, these magnetic fluxes are added to pass through the Hall element 6b, increasing the magnetic flux density, so the Hall output voltage output by the Hall element 6b increases by that amount. .
第5図は、本発明の一実施例によく似た方法で
あるが、実際には大きく異なる本発明の前記実施
例に対する比較例である。 FIG. 5 is a comparative example to the previous embodiment of the invention, which is similar in method to one embodiment of the invention, but is actually very different.
第5図において、構成の概略は前記した一実施
例と同じであるが、ホール素子6a,6bの取付
位置のみが異なる。 In FIG. 5, the general structure is the same as that of the above-described embodiment, but only the mounting positions of the Hall elements 6a and 6b are different.
第6図は、横軸に時間をとり縦軸にホール素子
6bが出力するホール出力電圧をとつた波形図で
あつて、第6図Aはロータマグネツト3が発生す
る磁束のみの影響を受けてホール素子6bが出力
するホール出力電圧の波形図、第6図Bは駆動コ
イル5bが発生する磁束のみの影響を受けてホー
ル素子6bが出力するホール出力電圧の波形図、
第6図Cは第6図Aと第6図Bとに示されている
ホール素子6bのホール出力電圧の合成波形であ
つて、ホール素子6bはこの合成されたホール出
力電圧を実際に出力するものである。なお、第5
図において、駆動コイル5bに流れる駆動電流の
向きは、前記実施例の場合と同じである。第6図
Aおよび第6図Cでは▽印で示したとき、すなわ
ち、ロータマグネチツト3が第5図で示した位置
にあるとき、ホール素子6bが出力するホール出
力電圧は最小となる。このホール素子6bが出力
するホール出力電圧は前記実施例と同様に、ロー
タマグネツト3の磁束によるホール出力電圧と、
駆動コイル5bの磁束によるホール出力電圧とが
合成されたものとなるが、この両者の磁束は互い
に逆相、すなわち、互いに電気角で180゜の位相差
をなすので、ホール素子6bが実際に出力するホ
ール出力電圧は次式によつて求まるものである。 FIG. 6 is a waveform diagram in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the Hall output voltage output by the Hall element 6b. FIG. 6B is a waveform diagram of the Hall output voltage output by the Hall element 6b under the influence of only the magnetic flux generated by the drive coil 5b.
FIG. 6C is a composite waveform of the Hall output voltage of the Hall element 6b shown in FIGS. 6A and 6B, and the Hall element 6b actually outputs this composite Hall output voltage. It is something. Furthermore, the fifth
In the figure, the direction of the drive current flowing through the drive coil 5b is the same as in the previous embodiment. 6A and 6C, when the rotor magnet 3 is in the position shown in FIG. 5, the Hall output voltage output by the Hall element 6b is at its minimum. The Hall output voltage output by the Hall element 6b is the same as the Hall output voltage due to the magnetic flux of the rotor magnet 3, as in the previous embodiment.
It is a combination of the Hall output voltage due to the magnetic flux of the drive coil 5b, but since these two magnetic fluxes have opposite phases to each other, that is, they have a phase difference of 180 degrees in electrical angle, the Hall element 6b actually outputs The Hall output voltage is determined by the following equation.
Vt=Vm−Vc
ただし、Vtはホール素子6bが実際に出力す
るホール出力電圧、Vmはロータマグネツト3の
磁束のみの影響を受けてホール素子6bが出力す
るホール出力電圧、Vcは駆動コイル5bの磁束
のみの影響を受けてホール素子6bが出力するホ
ール出力電圧である。なお、第6図C中に実線で
示した波形は、ホール素子6bが実際に出力する
ホール出力電圧の波形であり、点線で示した波形
は、ホール素子6bがロータマグネツト3の磁束
のみの影響を受けて出力するホール出力電圧の波
形である。このことを次に更に詳しく説明する。
第11図において、ホール素子6bの左側にロー
タマグネツト3のN極が位置して、実線で示す磁
束が発生しており、ホール素子6bの右側には駆
動コイル5bによつてN極が発生するように駆動
電流が流されて、破線で示す磁束が発生してい
る。このように、ホール素子6bには互いに逆向
きの磁束が通過し、ロータマグネツト3の磁束の
方が駆動コイル5bの磁束よりも大きい場合、ロ
ータマグネツト3の磁束が駆動コイル5bの磁束
の分だけ減磁されるので、ホール素子6bが実際
に出力するホール出力電圧は、ロータマグネツト
3の磁束のみによつて出力するホール出力電圧よ
りも低くなる。したがつて、駆動コイル5bとホ
ール素子6bが第5図に示すような位置関係にあ
ると、駆動電流が増大した場合、それに比例して
駆動コイル5bが発生する磁束も強くなるため、
ホール出力電圧が逆転して誤動作することも考え
られる。 Vt=Vm-Vc However, Vt is the Hall output voltage actually output by the Hall element 6b, Vm is the Hall output voltage output by the Hall element 6b under the influence of only the magnetic flux of the rotor magnet 3, and Vc is the Hall output voltage output by the drive coil 5b. This is the Hall output voltage output by the Hall element 6b under the influence of only the magnetic flux. Note that the waveform shown by the solid line in FIG. This is the waveform of the Hall output voltage that is affected and output. This will be explained in more detail below.
In Fig. 11, the N pole of the rotor magnet 3 is located on the left side of the Hall element 6b, generating magnetic flux shown by the solid line, and the N pole is generated on the right side of the Hall element 6b by the drive coil 5b. A driving current is applied so that the magnetic flux shown by the broken line is generated. In this way, magnetic fluxes in opposite directions pass through the Hall element 6b, and when the magnetic flux of the rotor magnet 3 is larger than the magnetic flux of the drive coil 5b, the magnetic flux of the rotor magnet 3 becomes the magnetic flux of the drive coil 5b. Therefore, the Hall output voltage actually outputted by the Hall element 6b is lower than the Hall output voltage outputted only by the magnetic flux of the rotor magnet 3. Therefore, when the drive coil 5b and the Hall element 6b are in the positional relationship as shown in FIG. 5, when the drive current increases, the magnetic flux generated by the drive coil 5b also increases in proportion to it.
It is also possible that the Hall output voltage is reversed and malfunctions.
なお、第3図での説明ではステータコア4とロ
ータマグネツト3との間の空隙部分または空隙部
分に接するステータコア4の表面に接してホール
素6a,6bを取付けた場合について説明した
が、本発明は無論これに限定されるものではな
い。 In the explanation with reference to FIG. 3, a case has been described in which the Hall elements 6a and 6b are attached in contact with the gap between the stator core 4 and the rotor magnet 3 or the surface of the stator core 4 that is in contact with the gap. Of course, it is not limited to this.
次に、本発明の他の実施例について説明する。
ここでは、ロータマグネツト3の端面に発生する
磁束で位置検出するようにホール素子6a,6b
を取付けた場合を説明する。第7図乃至第8図に
おいて、内周面にN極、S極が着磁された環状の
ロータマグネツト3の外周面に接するように、ヨ
ーク材よりなるロータケース2を固定する。7は
ホールモータを支接するモータ支持部材であつ
て、その中央部に軸受2によつて回転軸1を回動
自在に支えている。そして、軸受2の外周部に、
駆動コアル5a,5bが巻回されたステータコア
4を固定する。また、モータ支持部材7がロータ
マグネツト3の内径と対向する同心円上にホール
素子6a,6bを配置させる。ここで、駆動コイ
ル5a,5bとホール素子6a,6bとの位置関
係は次に詳しく説明する。なお、その他の構成の
概略は前記実施例と同じである。 Next, other embodiments of the present invention will be described.
Here, Hall elements 6a and 6b are used to detect the position using the magnetic flux generated on the end face of the rotor magnet 3.
We will explain the case where the is installed. In FIGS. 7 to 8, a rotor case 2 made of a yoke material is fixed so as to be in contact with the outer peripheral surface of an annular rotor magnet 3 whose inner peripheral surface is magnetized with N and S poles. Reference numeral 7 denotes a motor support member for supporting the Hall motor, and rotatably supports the rotary shaft 1 by means of a bearing 2 in the center thereof. Then, on the outer periphery of the bearing 2,
The stator core 4 around which the drive cores 5a and 5b are wound is fixed. Further, the Hall elements 6a and 6b are arranged on a concentric circle where the motor support member 7 faces the inner diameter of the rotor magnet 3. Here, the positional relationship between the drive coils 5a, 5b and the Hall elements 6a, 6b will be explained in detail below. Note that the other general configurations are the same as in the previous embodiment.
第8図において、ホール素子6a,6bは駆動
コイル5a,5bの磁束の中心から電気角で90゜
の位相差だけそれぞれロータマグネツト3の回転
方向に進んだ位置で、ロータマグネツト3の端面
に対向した場所に固定する。ここで、ホール素子
6aとホール素子6bは互いに電気角で90゜の位
相差をなしている。また、駆動コイル5aに流れ
る駆動電流とホール素子6aが出力するホール出
力電圧とは同相であり、駆動コイル5bに流れる
駆動電流とホール素子6bが出力するホール出力
電圧についても同相である。なお、基準とする端
子を変えると電気角で180゜の位相差をなす。この
ように、ホール素子6aが出力するホール出力電
圧で駆動コイル5aに流れる駆動電流を制御し、
ホール素子6bが出力するホール出力電圧で駆動
コイル5bに流れる駆動電流を制御する。なお、
第8図で示した位置でのホール素子6a,6bが
出力するホール出力電圧は第4図の□2印で示し
たときの値である。 In FIG. 8, the Hall elements 6a and 6b are located at positions that are advanced in the rotational direction of the rotor magnet 3 by a phase difference of 90 degrees in electrical angle from the center of the magnetic flux of the drive coils 5a and 5b, respectively, and are connected to the end face of the rotor magnet 3. Fix it in a place opposite to. Here, the Hall element 6a and the Hall element 6b have a phase difference of 90 degrees in electrical angle. Furthermore, the drive current flowing through the drive coil 5a and the Hall output voltage output from the Hall element 6a are in phase, and the drive current flowing through the drive coil 5b and the Hall output voltage output from the Hall element 6b are also in phase. Note that changing the reference terminal results in a phase difference of 180° in electrical angle. In this way, the drive current flowing through the drive coil 5a is controlled by the Hall output voltage output by the Hall element 6a,
The drive current flowing through the drive coil 5b is controlled by the Hall output voltage output by the Hall element 6b. In addition,
The Hall output voltage outputted by the Hall elements 6a and 6b at the position shown in FIG. 8 is the value shown by the mark □2 in FIG.
第8図において、ロータマグネツト3を時計方
向に回転させるので、駆動コイル5bにはホール
素子6b側にS極を、その反対側にN極が発生す
るように駆動電流が流される。すると、ロータマ
グネツト3が発生する磁束と、駆動コイル5bが
発生する磁束とが同相となつて加算された磁束、
いわゆる、磁束密度が増大した磁束がホール素子
6bを通過する。この状態を第12図で示してい
る。すなわち、前記実施例と同じように、ホール
素子6bを通過する磁束はロータマグネツト3が
発生する磁束のみの場合よりも駆動コイル5bが
発生する磁束の分だけ加算されるので、駆動コイ
ル5bに流れる駆動電流が増すに伴つてホール素
子6bが出力するホール出力電圧は増大して、第
14図に示した駆動回路9aに安定的に入力され
る。 In FIG. 8, since the rotor magnet 3 is rotated clockwise, a drive current is passed through the drive coil 5b so that an S pole is generated on the side of the Hall element 6b and an N pole is generated on the opposite side. Then, the magnetic flux generated by the rotor magnet 3 and the magnetic flux generated by the drive coil 5b become in phase, and the added magnetic flux,
So-called magnetic flux with increased magnetic flux density passes through the Hall element 6b. This state is shown in FIG. That is, as in the embodiment described above, the magnetic flux passing through the Hall element 6b is added by the amount of magnetic flux generated by the drive coil 5b compared to the case where only the magnetic flux generated by the rotor magnet 3 is generated. As the flowing drive current increases, the Hall output voltage output from the Hall element 6b increases and is stably input to the drive circuit 9a shown in FIG. 14.
なお、ロータマグネツト3の回転方向を第9図
に示すように反時計方向に逆転させると、第5図
で説明したような誤動作をする。すなわち、第1
3図に示すように、ロータマグネツト3の実線で
示す磁束と、駆動コイル5bの破線で示す磁束と
は、その方向が互いに逆向きになつてホール素子
6bを通過する。このため、駆動コイル5bに流
れる駆動電流が大きくなつて、駆動コイル5bの
磁束がロータマグネツト3の磁束よりも大きくな
ると、ホール素子6bが出力する出力電圧の極性
は逆転して、第14図で示した駆動回路9bは誤
動作する。すなわち、ブレーキトルクが発生して
ロータマグネツト3の回転が停止するとか、駆動
電流の切換えがスムーズに行なわれずシヨート電
流が駆動素子(パワートランジスタ等)中を流れ
て駆動素子を破壊することとなる。 Note that if the rotation direction of the rotor magnet 3 is reversed counterclockwise as shown in FIG. 9, a malfunction as explained in FIG. 5 will occur. That is, the first
As shown in FIG. 3, the magnetic flux of the rotor magnet 3 shown by a solid line and the magnetic flux of the drive coil 5b shown by a broken line pass through the Hall element 6b in opposite directions. Therefore, when the drive current flowing through the drive coil 5b increases and the magnetic flux of the drive coil 5b becomes larger than the magnetic flux of the rotor magnet 3, the polarity of the output voltage output from the Hall element 6b is reversed, as shown in FIG. The drive circuit 9b shown in 2 malfunctions. In other words, brake torque is generated and the rotation of the rotor magnet 3 is stopped, or the switching of the drive current is not performed smoothly, and the short current flows through the drive element (power transistor, etc.) and destroys the drive element. .
上記実施例においては2相巻線方式のブラシレ
スモータで説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、3相巻線方式のブラシレスモー
タや4相巻線方式のブラシレスモータにも勿論適
用できる。また、上記実施例においては凸極を有
するステータコア式のホールモータについて説明
したが、本発明はスロツトレスやコアレス等のブ
ラシレスモータにも十分適用できる。さらに、本
発明はアナログ通電だけでなく、スイツチング通
電、すなわち、駆動コイルに流れる駆動電流がア
ナログ通電のように正弦波状でなく、矩形波状の
ものにも十分適用し得るものである。 Although the above embodiment has been explained using a two-phase winding type brushless motor, the present invention is not limited thereto, and can of course be applied to a three-phase winding type brushless motor or a four-phase winding type brushless motor. Applicable. Further, in the above embodiments, a stator core type Hall motor having convex poles has been described, but the present invention can also be applied to brushless motors such as slotless and coreless motors. Further, the present invention is fully applicable not only to analog energization but also to switching energization, that is, where the drive current flowing through the drive coil is not sinusoidal as in analog energization, but has a rectangular waveform.
本発明は、一方の相の駆動コイルを制御する制
御素子が、他方の相の駆動コイルに流れる駆動コ
イルの影響を受けないように、この一方の相の駆
動コイルを制御する制御素子を位置して設け、か
つ、この制御素子を通過する磁束、すなわち、ロ
ータマグネツトが発生する磁束と、この一方の相
の駆動コイルが発生する磁束とが同相となつて加
算されるようにしたので、制御素子が出力する出
力電圧を効率良く高めることができ、一方の相の
駆動コイルに流れる駆動電流と他方の相の駆動コ
イルに流れる駆動電流との切り換えのタイミング
がずれることなく、従来に較べて回転ムラを可及
的に小さくすることができるという効果を奏す
る。また、制御素子は、それと同相の駆動コイル
が作る磁束を検出するので、電機子反作用を正し
く考慮することができる。さらに、駆動コイルに
流れる駆動電流によつて生ずる磁束分だけ制御素
子が出力する出力電圧が増加するので、その増加
分だけモータの起動トルクが増大し、該モータの
回転制御を高精度に行うことができる。 The present invention positions the control element that controls the drive coil of one phase so that the control element that controls the drive coil of one phase is not affected by the drive coil flowing through the drive coil of the other phase. In addition, the magnetic flux passing through this control element, that is, the magnetic flux generated by the rotor magnet, and the magnetic flux generated by the drive coil of one phase are in phase and added, so that the control The output voltage output by the element can be efficiently increased, and the timing of switching between the drive current flowing to the drive coil of one phase and the drive current flowing to the drive coil of the other phase does not deviate, making rotation faster than before. This has the effect of reducing unevenness as much as possible. Furthermore, since the control element detects the magnetic flux produced by the drive coil that is in phase with the control element, armature reaction can be properly taken into account. Furthermore, since the output voltage output by the control element increases by the amount of magnetic flux generated by the drive current flowing through the drive coil, the starting torque of the motor increases by that increase, making it possible to control the rotation of the motor with high precision. Can be done.
第1図は従来のホールモータを示す要部断面、
第2図は第1図に係るホール出力電圧を示す波形
図、第3図は本発明の一実施例を示す要部断面
図、第4図は第3図に係るホール出力電圧を示す
波形図、第5図は第3図のものに対する比較例を
示す要部断面図、第6図は第5図に係る出力電圧
を示す波形図、第7図乃至第8図は本発明の他の
実施例を示す要部断面図、第9図は本発明の他の
実施例と類似するが、実際には異なるものを示す
参考図、第10図〜第13図は制御素子付近の磁
束分布を示す説明図、第14図は本発明に係る回
路を示す回路接続図、である。
3……ロータマグネツト、4……ステータコ
ア、5a,5b……駆動コイル、6a,6b……
ホール素子、9a,9b……駆動回路。
Figure 1 shows a cross section of the main parts of a conventional Hall motor.
2 is a waveform diagram showing the Hall output voltage according to FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a waveform diagram showing the Hall output voltage according to FIG. 3. , FIG. 5 is a sectional view of main parts showing a comparative example with respect to the one in FIG. 3, FIG. 6 is a waveform diagram showing the output voltage according to FIG. 5, and FIGS. 7 to 8 are other embodiments of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing an example, and FIG. 9 is a reference diagram showing something that is similar to other embodiments of the present invention but is actually different. FIGS. 10 to 13 show magnetic flux distribution near the control element. The explanatory diagram, FIG. 14, is a circuit connection diagram showing a circuit according to the present invention. 3... Rotor magnet, 4... Stator core, 5a, 5b... Drive coil, 6a, 6b...
Hall element, 9a, 9b...drive circuit.
Claims (1)
ツトと、該ロータマグネツトに対向して駆動コイ
ルが巻回されたステータコアと、前記ロータマグ
ネツトの磁極を検出しかつ駆動回路と協動して前
記駆動コイルに流れる駆動電流を制御する少なく
とも一対の制御素子と、からなるブラシレスモー
タにおいて、該制御素子のうち一方の相の駆動コ
イルに流れる駆動電流を制御する制御素子は、前
記一方の相の駆動コイルが発生する磁束と前記ロ
ータマグネツトが発生する磁束とが前記制御素子
に対して両磁束が位相差0となる場所であつて、
かつ、他方の相の駆動コイルが発生する磁束によ
る影響を受けない場所に配置し、上記制御素子に
より上記両磁束を共に検出したことを特徴とする
ブラシレスモータ。1. A rotor magnet with a plurality of magnetic poles magnetized in the circumferential direction, a stator core around which a drive coil is wound opposite to the rotor magnet, and a stator core that detects the magnetic poles of the rotor magnet and cooperates with a drive circuit. a brushless motor comprising at least a pair of control elements that control a drive current flowing to the drive coil of one phase among the control elements, the control element controlling the drive current flowing to the drive coil of one phase; A location where the magnetic flux generated by the drive coil and the magnetic flux generated by the rotor magnet have a phase difference of 0 with respect to the control element,
A brushless motor characterized in that the brushless motor is disposed at a location where it is not affected by the magnetic flux generated by the drive coil of the other phase, and both of the magnetic fluxes are detected by the control element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16232781A JPS5866568A (en) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | Brushless motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16232781A JPS5866568A (en) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | Brushless motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5866568A JPS5866568A (en) | 1983-04-20 |
| JPH0154949B2 true JPH0154949B2 (en) | 1989-11-21 |
Family
ID=15752425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16232781A Granted JPS5866568A (en) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | Brushless motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5866568A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2149226B (en) * | 1983-09-05 | 1987-09-09 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Collectorless d c motor |
| US4554491A (en) * | 1984-08-10 | 1985-11-19 | Msl Industries, Inc. | Brushless DC motor having a laminated stator with a single stator winding |
| GB0400737D0 (en) * | 2004-01-14 | 2004-02-18 | Rolls Royce Plc | Electrical machine |
| DE202009008515U1 (en) * | 2009-06-20 | 2010-10-28 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Stator for an electric motor |
| JP6756752B2 (en) * | 2018-01-29 | 2020-09-16 | ミネベアミツミ株式会社 | Motor device, motor drive control device, and motor drive method |
-
1981
- 1981-10-12 JP JP16232781A patent/JPS5866568A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5866568A (en) | 1983-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5834873A (en) | Brushless three-phase dc motor | |
| US4644233A (en) | D.C. brushless motor having wider and narrower pole parts | |
| US4211963A (en) | Brushless, permanent magnet d-c pulse current controlled, essentially uniform torque dynamo electric machine, particularly motor | |
| JP2575628B2 (en) | Brushless motor | |
| US3867656A (en) | Brushless direct current motor | |
| GB1604122A (en) | Dc motors | |
| IE56810B1 (en) | Brushless dc motor | |
| US4985669A (en) | Motor feedback system | |
| JPH0154949B2 (en) | ||
| JPH0670526A (en) | Brushless motor | |
| JPS5855747B2 (en) | Brushless rotary motor | |
| JPH0815388B2 (en) | DC brushless motor | |
| JPH05219701A (en) | Variable reluctance motor with two salient-pole type rotor | |
| JPS58107058A (en) | Plane confronting brushless motor | |
| JP2639521B2 (en) | No-collection three-phase DC motor | |
| JPH0723027Y2 (en) | Brushless motor | |
| JP2518639B2 (en) | Stepping motor | |
| WO2024237053A1 (en) | Motor | |
| JP2639027B2 (en) | Electric motor | |
| JPS6118340A (en) | Small-sized motor | |
| JPS63242157A (en) | Permanent magnet rotor for synchronous motor | |
| JPH08149779A (en) | Variable reluctance motor | |
| JPS6059964A (en) | Brushless dc motor | |
| JPS62281746A (en) | Flat-type motor | |
| JPS61269657A (en) | Speed detector of brushless motor |