JPH0634567B2 - Brushless motor - Google Patents
Brushless motorInfo
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- JPH0634567B2 JPH0634567B2 JP5765186A JP5765186A JPH0634567B2 JP H0634567 B2 JPH0634567 B2 JP H0634567B2 JP 5765186 A JP5765186 A JP 5765186A JP 5765186 A JP5765186 A JP 5765186A JP H0634567 B2 JPH0634567 B2 JP H0634567B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はブラシレスモータに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a brushless motor.
従来のブラシレスモータにおいては、コイルが巻設され
るティースを有するステータを使用していた(つまり、
該ティースを形成するために複雑な形状のスロットを有
していた)ので、発生するコギングトルクが大きく、非
常になめらかな回転を要求される場合には、使用しにく
かった。また、高効率を要求される用途において、例え
ば、起動電流を低くする必要がある場合、その電流が小
さくなったことにより、ステータ磁界によって生じるト
ルクに対するコギングトルクの比が非常に大きくなる。
従って、みかけ上のトルクリップルが増加し、起動トル
クの最小値が非常に低くなるという欠点があった。In a conventional brushless motor, a stator having teeth around which a coil is wound is used (that is,
Since it has a slot having a complicated shape to form the teeth), it is difficult to use when a large cogging torque is generated and a very smooth rotation is required. Further, in applications requiring high efficiency, for example, when it is necessary to lower the starting current, the current becomes small, and the ratio of the cogging torque to the torque generated by the stator magnetic field becomes very large.
Therefore, there is a drawback that the apparent torque ripple increases and the minimum value of the starting torque becomes extremely low.
本発明は従来のこのような問題点を解決して、滑らかに
回転してコギングトルクが極めて小さいブラシレスモー
タを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve such a conventional problem and provide a brushless motor that smoothly rotates and has an extremely small cogging torque.
本発明のブラシレスモータは、着磁される磁極数をPと
したときに、夫々π/Pラジアンの磁極ピッチとなるN
極・S極が2π/Pラジアンのピッチにて交互に配設さ
れるロータと、トロイダルコアが使用されると共に2相
のコイルが巻設されるステータ2と、を備え、このステ
ータに、各コイルにて、巻設方向が順次逆となるπ/P
ラジアンのコイルピッチαを、2π/Pラジアンのコイ
ル間ピッチで夫々P個形成し、かつ、コイルの各相を、
相互にπ/Pラジアンずらせている。When the number of magnetized magnetic poles is P, the brushless motor of the present invention has a magnetic pole pitch of π / P radian, respectively.
A rotor in which poles and S poles are alternately arranged at a pitch of 2π / P radian, and a stator 2 in which a toroidal core is used and a two-phase coil is wound are provided, and each of the stators has Π / P in which the winding direction is sequentially reversed in the coil
P coil pitches of radians are formed at a pitch between coils of 2π / P radians, and each phase of the coils is
They are offset from each other by π / P radian.
上述の如く構成された本発明のブラシレスモータにあっ
ては、ステータにトロイダルコアが使用され、これに2
相のコイルがそれぞれコイルピッチαで交互に連続的に
巻設されているため、両コイルへの通電電流をロータの
磁極に合わせて順次切り換えることにより、ロータの各
磁極に対してステータ側にスロット式コアのような無磁
極部が生じることがなく、つまり回転中にトルクが現れ
ない位置が存在せず、コギングトルクの極めて小さいロ
ータの円滑な回転が得られる。In the brushless motor of the present invention configured as described above, the toroidal core is used for the stator, and
Since the coils of each phase are alternately and continuously wound at the coil pitch α, the current supplied to both coils is switched sequentially according to the magnetic poles of the rotor. A magnetic pole-free portion such as a magnetic core does not occur, that is, there is no position where torque does not appear during rotation, and smooth rotation of the rotor with extremely small cogging torque can be obtained.
以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を詳説する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating examples.
第1図は本発明に係る2相バイポーラのブラシレスモー
タの簡略図を示し、同図において、1はN極・S極が交
互に着磁されるロータであって、その着磁された磁極数
をPとしたときに、N極・S極は夫々π/Pラジアン磁極
ピッチβ,βを有し、かつ、該N極・S極は2π/Pラ
ジアンのピッチにて交互に配設される。即ち、図例で
は、磁極数は4であるので、π/4ラジアンの磁極ピッチ
βとなるN極とπ/4ラジアンの磁極ピッチβとなるS極
とがπ/2ラジアンおきに交互に配設されている。FIG. 1 shows a simplified diagram of a two-phase bipolar brushless motor according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotor in which N poles and S poles are alternately magnetized, and the number of magnetized magnetic poles. Where P is, the N pole and the S pole have π / P radian magnetic pole pitches β and β, respectively, and the N pole and the S pole are alternately arranged at a pitch of 2π / P radian. . That is, in the illustrated example, since the number of magnetic poles is 4, N poles having a magnetic pole pitch β of π / 4 radians and S poles having a magnetic pole pitch β of π / 4 radians are alternately arranged every π / 2 radian. It is set up.
2は上記ロータ1に外嵌されるステータであって、その
ステータ2に2相分のコイル3が巻設されるが、図例で
は、1相目のみが示され、2相目は省略されている。Reference numeral 2 denotes a stator that is fitted onto the rotor 1, and a coil 3 for two phases is wound around the stator 2. In the illustrated example, only the first phase is shown and the second phase is omitted. ing.
しかして、コイル3は、巻設方向が順次逆となるπ/Pラ
ジアルのコイルピッチαを、2π/Pラジアンのコイル間
ピッチγでP個形成する。そして各相は相互にπ/Pラジ
アンずらせて、1相と2相とが重合しないように設定さ
れる。Thus, the coil 3 is formed with P coil pitches α of π / P radial in which the winding directions are sequentially reversed, with a pitch γ between coils of 2π / P radians. Then, the respective phases are shifted from each other by π / P radian so that the first phase and the second phase are not polymerized.
従って、図例では、ロータ1の磁極数は4であるので、
コイルピッチαはπ/4ラジアンとなり、また各コイルピ
ッチαはπ/2ラジアンおきに形成されると共に、1相と
2相とはπ/4ラジアンずれることになる。つまり、1相
目のコイル3は部位Xから反時計廻りに部位Yまで巻設
されると共に、π/2ラジアンおきに巻設方向が順次逆の
π/4ラジアンのコイルピッチαを4個形成する。また、
2相目(図示省略)も1相目と同様な巻き方にて巻設さ
れるが、この2相目のコイルピッチα…は1相目のコイ
ル3から時計廻り方向に夫々π/4ラジアンずれる。Therefore, in the illustrated example, since the number of magnetic poles of the rotor 1 is 4,
The coil pitch α is π / 4 radians, each coil pitch α is formed every π / 2 radians, and the 1-phase and the 2-phase are deviated by π / 4 radian. That is, the coil 3 of the first phase is wound counterclockwise from the part X to the part Y, and four coil pitches α of π / 4 radians whose winding directions are sequentially reversed at intervals of π / 2 radians are formed. To do. Also,
The second phase (not shown) is also wound in the same winding manner as the first phase, but the coil pitch α of the second phase is π / 4 radians clockwise from the coil 3 of the first phase. It shifts.
そして、ロータ1近傍の固定部に付設された図示省略の
ロータ位置検出器にて、ロータ1の位置を検出し、該ロ
ータ1の位置に応じて、コイル3,3への通電方向を切
換え、もってモータを回転させる。Then, the rotor position detector (not shown) attached to the fixed portion near the rotor 1 detects the position of the rotor 1, and switches the energization direction to the coils 3 and 3 according to the position of the rotor 1. To rotate the motor.
しかして、上述の如く構成された1相目のコイル3の部
位Xをプラスとすると共に、該コイル3の部位Yをマイ
ナスとして、1相目のコイル3の通電方向を反時計廻り
方向とし、かつ、2相目のコイル3の通電方向も同様に
反時計廻り方向とすれば、ロータ1は矢印A方向つまり
時計廻りの回転力を受けて回転する。そして、ロータ1
が矢印A方向にπ/4ラジアン回転したときうには、1相
目のコイルによって該ロータ1は矢印A方向とは逆の方
向つまり反時計廻りの方向の回転力を受ける。従って、
この状態のときに、1相目のコイル3の通電方向を逆に
切換えて、2相目のコイルを元のままの通電方向にして
おけば、ロータ1には矢印A方向の回転力を受けること
になる。つまり、ロータ1がπ/4ラジアン回転するごと
に第4図に従って1相目及び2相目のコイル3の通電方
向を切換えれば、ロータ1は一定方向の回転力を受ける
ことになり、該ロータ1は回転し続けることができる。
従って、ロータ1を1回転させるには1相目と2相目の
コイル3,3の通電方向を合計すると8回切換えること
になる。Then, the portion X of the first-phase coil 3 configured as described above is set to be positive, the portion Y of the coil 3 is set to be negative, and the energization direction of the first-phase coil 3 is set to the counterclockwise direction. If the energizing direction of the coil 3 of the second phase is also the counterclockwise direction, the rotor 1 rotates by receiving the rotational force in the arrow A direction, that is, the clockwise direction. And the rotor 1
Is rotated by π / 4 radians in the direction of arrow A, the first phase coil causes the rotor 1 to receive a rotational force in a direction opposite to the direction of arrow A, that is, in the counterclockwise direction. Therefore,
In this state, if the energizing direction of the first-phase coil 3 is switched to the opposite direction and the second-phase coil is left in the original energizing direction, the rotor 1 receives the rotational force in the direction of arrow A. It will be. That is, if the energizing directions of the first-phase coil 2 and the second-phase coil 3 are switched every time the rotor 1 rotates by π / 4 radians, the rotor 1 receives a rotational force in a constant direction. The rotor 1 can continue to rotate.
Therefore, in order to rotate the rotor 1 once, the energizing directions of the first-phase coils 3 and the second-phase coils 3 are switched eight times.
また、このブラシレスモータは、2個のロータ位置検出
器をロータ1の近傍にπ/4ラジアンずらせて配置した
場合、それぞれのロータ位置検出器が検出する波形が第
2図に示す様なI,IIとなり、2相のコイル3,3に発
生する逆起電力波形はそれぞれ第3図におけるI,IIに
示す様な波形となる。Further, in this brushless motor, when two rotor position detectors are arranged in the vicinity of the rotor 1 while being shifted by π / 4 radians, the waveforms detected by the rotor position detectors are I, as shown in FIG. II, the counter electromotive force waveforms generated in the two-phase coils 3 and 3 are as shown by I and II in FIG. 3, respectively.
しかして、上述の如く構成された1相目のコイル3と2
相目のコイル3にそれぞれ第4図のI,IIのような電流
を流せば、1相目のコイル3に発生するトルク及び2相
目のコイル3に発生するトルクは夫々第5図I,IIに示
す様な波形となる。従って、その2相分の合成トルク波
形を第6図に示す様な一直線状の波形とすることができ
る。Thus, the first-phase coils 3 and 2 constructed as described above
If currents such as I and II in FIG. 4 are respectively applied to the coil 3 of the phase, the torque generated in the coil 3 of the first phase and the torque generated in the coil 3 of the second phase are respectively shown in FIG. The waveform is as shown in II. Therefore, the combined torque waveform for the two phases can be made into a linear waveform as shown in FIG.
なお、各磁極の磁極ピッチを約π/Pラジアンとしている
のは、これ以上大きな磁極ピッチでは、逆トルクが働い
て効率を落とすことになるためである。The magnetic pole pitch of each magnetic pole is set to about π / P radian because the reverse torque acts to reduce the efficiency at a larger magnetic pole pitch.
本発明は図示の実施例に限定されず、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で設計変更自由であり、例えば、磁極数は
勿論自由であり、また、インナー・ロータ・タイプ、ア
ウター・ロータ・タイプとするも自由である。さらに、
マグネットとステータについては、シャフト方向に対向
するタイプあるいはラジアル方向に対向するタイプとす
るも自由である。巻設されるコイル巻数は図例では簡素
化されているが、実際は多数巻かれている。なお、角度
はすべて機械角で示されている。The present invention is not limited to the illustrated embodiments, and the design can be freely changed without departing from the scope of the present invention. For example, the number of magnetic poles can be freely changed, and the inner rotor type and the outer rotor type can be used. You are free to choose. further,
The magnet and the stator may be of a type that faces the shaft direction or a type that faces the radial direction. Although the number of coil turns wound is simplified in the illustrated example, a large number of turns are actually used. The angles are all mechanical angles.
本発明の2相バイポーラのブラシレスモータは、ロータ
に磁極数Pの磁極(N極,S極)をこの磁極ピッチと等
しい間隔を置いて交互に配設する一方、ステータにトロ
イダルコアを使用し、これに2相のコイルをそれぞれコ
イルピッチαで交互に連続的に巻設する構成としたた
め、両コイルへの通電電流をロータの磁極に合わせて順
次切り換えることにより、リップルが非常に小さい合成
トルクを得ることができ、コギングトルクが極めて小さ
く、ロータは常になめらかに回転するものであり、高効
率のモータを得ることができる。In the two-phase bipolar brushless motor of the present invention, magnetic poles (N poles, S poles) having the number of magnetic poles P are alternately arranged at the rotor at an interval equal to the magnetic pole pitch, while using a toroidal core for the stator. Since the two-phase coils are alternately and continuously wound at the coil pitch α, the combined current with very small ripple can be obtained by sequentially switching the currents to both coils according to the magnetic poles of the rotor. The cogging torque is extremely small, the rotor always rotates smoothly, and a highly efficient motor can be obtained.
第1図は本発明の一実施例を示す簡略平面図、第2図の
(I),(II)はロータ位置を検出する2個のロータ位
置検出器それぞれの出力波形図、第3図の(I),(I
I)はロータ回転時に2相のコイルそれぞれに発生する
逆起電力波形図、第4図の(I),(II)はそれぞれ2
相のコイルに供給される通電電流波形図、第5図の
(I),(II)は2相のコイルそれぞれにより発生する
トルク波形図、第6図は2相分の合成トルク波形図であ
る。 1……ロータ、2……ステータ、3……コイル、α……
コイルピッチ、β……磁極ピッチ、γ……コイル間ピッ
チ。FIG. 1 is a simplified plan view showing an embodiment of the present invention, (I) and (II) of FIG. 2 are output waveform diagrams of two rotor position detectors for detecting rotor positions, and FIG. (I), (I
(I) is a back electromotive force waveform diagram generated in each of the two-phase coils when the rotor is rotating, and (I) and (II) in FIG.
Waveforms of energizing current supplied to phase coils, (I) and (II) of FIG. 5 are torque waveform diagrams generated by the two-phase coils, and FIG. 6 is a composite torque waveform diagram of two phases. . 1 ... Rotor, 2 ... Stator, 3 ... Coil, α ...
Coil pitch, β ... magnetic pole pitch, γ ... coil pitch.
Claims (1)
π/Pラジアンの磁極ピッチβ,βとなるN極・S極が
2π/Pラジアンのピッチにて交互に配設されるロータ
1と、 トロイダルコアが使用されると共に2相のコイル3,3
が巻設されるステータ2と、 を備え、さらに、該ステータ2に、各コイル3,3に
て、巻設方向が順次逆となるπ/Pラジアンのコイルピ
ッチαを、2π/Pラジアンのコイル間ピッチγで夫々
P個形成し、かつ、コイル3,3の各相を、相互にπ/
Pラジアンずらせたことを特徴とする2相バイポーラの
ブラシレスモータ。1. When the number of magnetic poles to be magnetized is P, magnetic pole pitches β and β of π / P radians are alternately arranged at a pitch of 2π / P radians. Rotor 1 and toroidal core are used and two-phase coils 3, 3
A coil pitch α of π / P radians, in which the winding directions of the coils 3 and 3 are sequentially reversed, in the stator 2 of 2π / P radians. P coils are formed with a pitch γ between the coils, and the phases of the coils 3 and 3 are mutually π /
A two-phase bipolar brushless motor characterized by a shift of P radians.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5765186A JPH0634567B2 (en) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | Brushless motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5765186A JPH0634567B2 (en) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | Brushless motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217849A JPS62217849A (en) | 1987-09-25 |
| JPH0634567B2 true JPH0634567B2 (en) | 1994-05-02 |
Family
ID=13061806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5765186A Expired - Fee Related JPH0634567B2 (en) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | Brushless motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634567B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429613B1 (en) * | 2000-10-12 | 2004-05-03 | 엘지전자 주식회사 | brushless DC motor |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP5765186A patent/JPH0634567B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62217849A (en) | 1987-09-25 |
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