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    公开号:WO1984002810A1
    申请号:PCT/JP1983/000463
    申请日:1983-12-28
    公开日:1984-07-19
    发明作者:Satoshi Sakamoto；Mitsuo Uzuka
    申请人:Sony Corp；
    IPC主号:H02K29-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称 3 相ブ ラ シ レ ス モータ
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は 3 相ブ ラ シ レ ス モータ に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 従来第 1 図に示す如き偏平な小形の 3 相ブ ラ シ レ ス モー タが提案されていた。 この第 1 図に於いて（1)はス テ 一 タ 、 （2)は ロ ー タ 、 （3)は回転軸を示す。 こ の ス テー タ（1)は第 2 図に示す如 く略円形の基板（4)上に互いに等 しい角範囲例えば 60度範囲に分布する 6 個の偏平なス テ一タ コ イ ル Ια ， L2 L 6 を設けたも のであ る。 こ の場合対向する ス テ一 タ コ イ ル と L4 ， L2 と L5 , L3 と L6 とは夫 々直列又は並列接続する如 く なす。 又 ロ ー タ（2)は例えば第 3 図に示す如 く N極及び S 極の 8 極が交互に等角範囲に着磁された円板状のマグネ ッ ト よ j るる も のである。 又ス テ一 タ（1)の所定位置例えば このス テータ（1)の外周部のス テータ コ ィ ル L6 と Li と の中間、 I と L2 との中間及び L2 と L 3 との中間に夫 夫磁気電気変換素子例えばホ ー ル素子 Hi , H2 及び H3 を配する。 この場合各ホ ー ル素子 Hi , H2及び H3 の幾 何学的角度は 60度であるが口一タ（2)の極数が 8 極である ので電気角で 240 度の相対位置関係にあ る こ とにな る。
    [0007] こ の各ホ ー ル素子 Hi ， H2及び H3を夫 々第 4 図に示 す如 く 電源端子 (5) と大地 との間に接続 し、 こ のホ ー ル 素子 Hi ， H2及び H3 の夫々 の出力信号を夫々半導体集 積回路 よ ！） 成る制御信号形成回路（6)に供給 し、 この制 御信号形成回路（6)の 6 つの出力端子を夫々 npn 形 ト ラ ン ジ ス タ （7a) , (7b) , (8a) ， （8b) ， （9a)及び（9b) の夫 々 の ペ ースに接続する。 こ の ト ラ ン ジス タ （7a) ， (8a) 及び (9a) の夫々 の コ レ ク タ を正の直流電圧が供 -給される電源端子 CIO)に接続し、 こ の ト ラ ンヅスタ （7a) (8a) 及び （9a) の夫 々 の エ ミ ッ タ を夫 々 ト ラ ン -ク ス タ (7b) , (8b) 及び （9b) の夫々の コ レ ク タ に接続 し、 こ れ ら ト ラ ン 、ク ス タ （7b) , (8b) 及び （9b)の夫々のェ ミ ッ タ を接地する。 こ の ト ラ ン 、ク ス タ （7a) のェ ミ ツ タ 及 び ト ラ ン ス タ （7b) のコレク タ の接続点を ステ一 タ コ ィ ル Ι 及び L4 の直列回路とス テ ータ コ ィ ル L5及び L2 の直列回路 との直列回路を介して ト ラ ン ヅス タ （8a)の エ ミ ッ タ及び ト ラ ン ジ ス タ （8b)のコ レク タ の接続点に 接続し、 ス テ一 タ コ イ ル L4 及び L5 の接続点をス テ一 タ コ イ ル L6 及び L3 の直列回路を介して ト ラ ン ジ スタ (9a) のェ ミ ッ タ 及び ト ラ ン ク ス タ （9b) の コ レク タ の 接続点に接続する。 この場合制御信号形成回路 (6)に於 いてはホ ー ル素子 Hi , H2及び H3の出力側に第 5 図 A
    [0008] B 及び C に示す如き順次電気角で 240 度の.位相の異な る矩形波信号が得られたと き に、 ス テ一 タ コ イ ル Li及 び L4 の直列回路を流れる電流を la 、 ス テ一 タ コ イ ル L2 及び L5 の直列回路を流れる電流を lb、 ステ一 タ コ ィ ル L3 及び L6 の直列回路を流れる電流を I c と した と き これ ら電流 l a , l b及び I cはそれぞれ第 5 図 D ， E 及び F に示す如 く 順次 120 度づっ位相が異な ] 、 電気 角で 1 20 度間正の電流、 次の 60度間零電流、 次の 120 度間負の電流及び次の 60度間零電流を順次繰 ] 返す電 流が得 られる如き 制御信号を発生する如 く 構成されて い る。
    [0009] 斯かる従来の 3 相ブ ラ シ レ ス モー タは 3 個のホ ー ル 素子 Hi ， H2及び H3 を必要 とするため、 これと駆動回 路 と の結線本数が多 く 、 又ホ ー ル素子の駆動電力が省 電力化の点で無視でき い問題点があった。 更にモ ー タ を小形化する と、 ホ ー ル素子の位置精度が出 しに く く 、 ホ ー ル素子を設けるス ペ ー ス が少な く な るの で、 従来の よ う に 3 個のホ ー ル素子を必要とする こ とは好 ま し く ない。
    [0010] この為先に第 6 図に示す如 く、 π —タ（2)の回転位置 を検出する磁気電気変換素子例えばホ ー ル素子の 2 個 Hi 及び H2 を電気角で 120 度又は 240 度の相対位置関 係に配置 し、 こ の磁気電気変換素子 Hi , H2 の夫 々 の 出力信号を合成 して これ ら磁気電気変換素子 ， H2 の出力信号とは 120 度の位相差を有する合成信号を得、 こ の合成信号と これ ら磁気電気変換素子 Hi , H2 の出 力信号とに よ D ス テ一タ コ イ ル l ， L2 L6に駆動 電流を供給する よ う に した 3 相ブ ラ シ レ ス モー タ が提 案されている。 即ち第 6 図例においてはステータ（1)及 び ロ ータ（2)は第 2 図及び第 3 図と同様に構成し、 第 2 図のホ ー ル素子 Hi , H2及び H3 の う ちホール素子 H3 を 除去し、 2 個のホ ー ル素子 Hi , H2 を設ける如 く する。 この場合、 各ホー ル素子 Hi ， H2 は電気角で 240 度の 相対位置関係にある こ とにな る。 このホー ル素子 Hi ， H2に夫々電源端子 (5) よ の直流電圧を抵抗器 (11) ·を介 し てバ イ ア ス電圧を供給し、 こ のホー ル素子 Hi の一方及 び他方の出力端子 ai 及び a 2 間に得られる 出力信号を 制御信号形成回路 (6)の第 1 及び第 2 の入力端子間に供 給する と共にホー ル素子 H2 の一方及び他方の出力端子 bi 及び b2 間に得 られる出力信号を制御信号形成回路 (6)の第 3 及び第 4 の入力端子間に供給する。 こ のホ ー ル素子 の一方の出力端子 a i とホール素子 H2 の他方 の 出力端子 b i との間に抵抗値 Rの等 しい 2 個の抵抗器 (13及び (L3)の直列回路を接続 し、 この抵抗器 (12)及び (13)の 接続点を制御信号形成回路 (6)の第 6 の入力端子に接続 する と共にホー ル素子 Hi の他方の出力端子 a2 とホ一 ル素子 H2 の一方の出力端子 b2 との-間》に抵抗値 Rの等 しい 2個の抵抗器 (^及び (15)の直列回路を接続し、 この 抵抗器 (14)及び (15)の接続点を第 5 の入力端子に接続する。 この場合抵抗器 ， （L3) ， CL4)及び (15)の夫々 の抵抗値 R を ホー ル素子 Hi , H2 の抵抗値 よ ])極めて大き く 選定す る。 又この場合ホー ル素子 Hiの一方及び他方の出力端 子 及び a2 の夫々 の出力電圧値を Va及び と し、 ホー ル素子 H2 の一方及び他方の出力端子 fc 及び b2 の 夫々 の 出力電圧値を Vb 及び Vb' としたと き制御信号形 成回路（6)の第 5 の入力端子に供給される電圧値 Vcは
    [0011] Vc = 4 ( Va' + Vbf )
    [0012] であ 、 第 6 の入力端子に供給される電圧値 Vc'は
    [0013] であ る。 こ こで第 5 及び第 6 の入力端子間の入力信号 c は
    [0014] c = Vc — Vc = - - ( Va — Va )
    [0015] -- ( Vb - Vb' )
    [0016] である。 こ こ で第 1 及び第 2 の入力端子間の入力信号 即ちホ ー ル素子 Hi の出力信号' a は
    [0017] a = Va - Va '
    [0018] であ ] 、 第 3 および第 4 の入力端子間の入力信号即ち ホ ー ル素子 H2 の出力信号 b は
    [0019] b = Vb - Vb'
    [0020] であ る。 従って
    [0021] c = - 2~ ( a + b )
    [0022] と 、 制御信号形成回路 (6)の入力側に第 5 図 A ， B 及び C に示す如き検出信号が供給されたこ と と な る。 第 6 図に於いてその他は第 4 図同様に構成する。 従つ て第 6 図に於 て も第 4 図 と同様に ロ ータ（2)を回転す る こ と ができ る。 レ WIPO こ の第 6 図に於いてはホ ー ル素子を 3個から 2 個に 低滅する こ とができ、 このホ ー ル素子と駆動回路 との 間の結線の本数を減少する こ と ができ る と共に消費電 力の低減を図る こ とができ、 さ らにそれだけモータ を 小形化する点で有利 となる。
    [0023] 然 し な カ ら斯かる 3 相ブ ラ シ レ ス モー タ の ロ ー タ (2) と して第 3 図に示す如 く N極及び S 極が等角間隔に 着磁された も のを使用 し、 こ の ロ ー タは）を回転させた と き はホー ル素子 Hi ， H2 の夫 々 の出力信号の波形は 第 7 図 A の曲線 S i ， S 2 に示す如 く 頭部が平坦 飽和 した波形 とな る為こ の波形 S i 及び S 2 に依る合成信号 c の波形 S3は第 7図 A に示す如 く ゼ ロ ク ロ ス点で非常 になだらか 傾斜と ])、 ゼ ロ ク ロ ス点が正確に定ま らず制御信号形成回路（6)の第. 5 及び第 6 の入力端子間 に第 7 図 C に示す如き 合成信号 c が供給される こ と と なる。 第 7 図 C に示す合成信号 c はその矩形.波の立下 及び立上 1)点の位相が正規の位相よ ] J Ζι , Ζ2 , Ζ3 とずれたも の と なる。 第 7 図 Β 及び Dは夫々 ホー ル素子 Hi ， H2 の出力信号 S i 及び S 2 よ ])得られる波 形である。 斯かる第 7 図 B , C及び！ に示す如き信号 を制御信号形成回路 (6) の入力側に供給 し、 ス テ一 タ コ ィ ル Ι ， L2 L6に供給する駆動電流を得、 これに よ 口 ータ（2)を回転したと きはその回転 ト ル クむらは 第 7 図 E に示す如 く 合成信号 S 3 のゼ口ク ロ ス点近傍で 大 き く ] 、 例えば リ ッ プルが 23.4 以上と も なる欠 点があった。 本発明は斯かる点に鑑み 2 個の磁気電気 変換素子を使用 した 3 相ブ ラ シ レ ス モ ー タ の回転 卜 ル クむらを改善する こ と を 目的とする。
    [0024] 発明の開示 .
    [0025] 本発明は複数の着磁領域を有する 口 一 タ の回転位置 を検出する磁気電気変換素子の 2 個を電気角で 1 20 度 又は 240 度の相対位置関係に配置 し、 この磁気電気変 換素子の出 力信号と 120 度の位相差を有する合成信号 を得、 こ の合成信号と磁気電気変換素子の出力信号と に よ ] ス テ 一 タ コ イ ル に供給する駆動電流を決定する よ う に した 3 相ブラ シレ ス モー タに於いて、 この ロ ー タ の磁気電気変換素子の対向部近傍に主磁極と は逆極 性の補助磁極を設けて、 合成信号の波形のゼ ロ ク ロ ス 点に於ける磁気電気変換素子の出力信号の波形が急峻 と る よ う に し、 ス テ 一 タ コ ィ ル に供給する駆動電流 を良好な も の と し、 回転 ト ル ク む ら を改善する よ う に したも のである。
    [0026] 図面の簡単な説明
    [0027] 第 1 図は偏平形 3 相ブ ラ シ レ ス モ 一 タの例を示す断 面図、 第 2 図は従来のス テ ー タ の例を示す平面図、 第 3 図は従来の ロ ー タ の例を示す平面図、 第 4 図及び第 6 図は夫 々駆動電流供給回路の例を示す構成図、 第 5 図 ， 第 7 図 ， 第 9 図及び第 1 1 図は夫 々本発明の説明に
    [0028] "¾U Rど^
    [0029] _ O PI
    [0030] WlP° 供する線図、 第 8 図は本発明 3 相ブ ラ シ レス モー タ の —実施例の ロ ー タ の例を示す平面図、 第 10 図及び第 12 図は本発明の他の実施例の π -タ の例を示す平面図、 第 13図は本発明を円筒形モ 一 タに適用 した例の 口 一タ の例を示す線図である。
    [0031] 発明を実施するための最良の形態
    [0032] 以下第 8 図を参照しながら本発明 3 相ブ ラ シ レ ス モ —タ の一実施例につき説明 し ょ う。 こ の第 8 図に於い て第 3 図に対応する部分には同一符号を付 しその詳細 説明は省略する。
    [0033] 本例に於いてはス テ 一タ（1)は第 2 図に示す如 く 略円 形の基板（4)上に互いに等しい角範囲例えば 60度範囲に 分布する 6 個の偏平なス テー タ コ イ ル Li ， L2 L6 を設けたも のである。 この場合対向するス テータ コ ィ ル l と L4 , L2 と L5 , L 3 と L6 とは夫々直列又は並 列接続する。 又ス テー タ（1)の所定位置例えばこ のステ — タ （1)の外周部のス テ一 タ コ ィ ル L6 と Li と の中間及 び In と L2 と の中間に夫 々磁気電気変換素子例えばホ ー ル素子 Hi 及び H2 を配する。 この場合各ホール素子
    [0034] Hi 及び H2 は電気角で 240 度の相対位置関係になる こ とになる。 本例に於いては このホー ル素子 ， H2 ， ス テ一 タ コ イ ル 1^ ， L2 …- … L6 との接続関係は第 6 図 と同様とする。
    [0035] 本例においては ロ ー タ（2)を第 8 図に示す如 ぐ構成す
    [0036] OMP!
    [0037] 、 る。 即ち ロ ー タ（2)は磁性材 よ ]) る 円板に例えば 8極 の N極及び S 極を交互に等角範囲に着磁 し、 これ ら を 主磁極 （2 a) と し、 こ の 8 つの主磁極 （2a) の夫 々 の外 周の隣接する 中間点を互いに結び、 その外側に主磁極 (2a) とは逆極性の補助磁極 （2b) を着磁する。 こ の場 合こ の 口 一 タ '、2)の補助磁極 （2b)は略ステ ー タ の磁気電 気変換素子 Hi , Η2·上を通過する如 く ¾すつ
    [0038] 本例に於いては先に提案された 2 個のホ ー ル素子 Hi , H2 を使用 した 3 相ブ ラ シ レ ス モータ と同様に 口 ― タ（2)の回転位置を検出する ホ ー ル素子 ， ·Η2·の 2 個を電気角で 240 度の相対位置関係に配置され、 この ホ ー ル素子 Hi , H2 の夫 々 の出 力信号を合成 して こ の ホ ー ル素子 Hi ， H2 の出力信号と 120 度の位相差を有 する合成信号を得、 こ の合成信号と ホ ー ル素子 ， ¾ の出力信号 とに よ ス テ 一 タ コ イ ル l ， L2 L6 に 供給する駆動電流を決定 しているので、 この 3 相プ ラ シ レ ス モータ を回転駆動する こ と ができ る。
    [0039] この場合本例に於いては ロ ー タ（2)を回転させた と き はホー ル素子 Hi ， H2 の夫 々 の出力信号の波形'は — タ （2)のホ ー ル素子 Hi ， H2 の対向部近傍に主磁極 （2a) とは逆極性の補助磁極 （2b)を設けてい る ので第 9 図 A の曲線 S4 , S5 に示す如 く 飽和する こ と な く 比較的急 峻な波形と 、 こ の波形 S4 及び S5 に依る合成信号 c の波形 S6 は第 9図 Aに示す如 く ゼ ロ ク ロ ス点で比較 的急峻 と な ] 、 ゼ ロ ク π ス点が定ま ] 、 制御信号形成 回路（6)の第 5 及び第 6 の入力端子間に第 9 図 C に示す 如き 合成信号 c が供給され、 こ の第 9 図 C に示す如き 合成信号 c はその矩形波の立上 ] 点及び立下 ] 点は波 形 S6のゼロ ク ロ ス点で決る。 又第 9 図 β及び Dは夫々 ホ ー ル素子 Hi ， H2 の出力信号 S4 及び S5 よ ])得られ る波形である。 斯かる第 9 図 B ， C及び D に示す如き 信号を制御信号形成回路 (6)の入力側に供給 し、 ス テー タ コ イ ル 1^ ， L2 L6 に供給する駆動電流を得、 こ れに よ ] ロ ータ（2)を回転したと きは、 そ ·の回転 ト ル ク む らは第 9 図 E に示す如 く 比較的小さ く 例えば リ ッ プ ルが 6.3 と改善される利益がある。 ·
    [0040] 又第 10図は本発明に依る —タ（2)の他の実施例を示 す。 この第 10 図に於いては夫々 の主磁極 （2a) の外周近 傍に島状の 2 つのこの主磁極 （2 a) とは逆極性の補助磁 極 （2b) を対称に設けたも のである。 この場合島状の補 助磁極 （2b) を第 10 図に示す如 く 電気 角 で 略 60° , 120° ， 240° , 300°に設ける如く する。 こ のス テータ を 上述同様に構成したと きはホ ー ル素子 Hr , H2 の出力 信号の波形は第 11図 Aの曲線 S7 , S8 に示す如 く ] 、 この曲線 s7 , s8 の合成信号の波形 s9は合成信号のゼ 口 ク ロ ス点に於 て急峻 と なるの で、 合成信号の波形 は第 11図 Aの曲線 S9 に示す如 ぐ ゼ ロ ク ロ ス点で急峻と
    [0041] ¾ 、 こ のゼ ロ ク ロ ス点が正確に定ま ！）、 ステ一 タ コ ィ ル I ， L2 L6 に良好な駆動電流 la , l b ， I c を 供給する こ と がで き、 こ の回転 ト ル ク むらを第 1 1 図 B に示す如 く 極めて小さ く する こ と がで き た。
    [0042] 又第 12図は本発明の更に他の実施例を示 しこの第 12 図に於いては π — タ（2)の補助磁極 （2b ) を主磁極 （2 a ) の内側に配 した も ので、 この場合ス テ一 タ のホー ル素子 Hi ， H2 も こ の補助磁極 （2b )に対応する如 く 配する。 斯かる第 12図例に於いて も上述同様の作用効果が得 られ る こ とは勿論である。 又本発明 を円筒形モー タに適用 する と きはそのロ ー タ -を第 13 -図. A ， に示す如 く構成 し、 こ の補助磁極 （2 b ) を端面に配する。 この第 13 図 例に於いて も上述同様の作用効果が得 られる こ とは勿 し，あ る o .
    [0043] 尚上述実施例のホ ー ル素子の代わ ]9 に磁気抵抗素子 等のその他の磁気電気変換素子を使用でき る こ とは勿 論である。 又上述例ではこの 2 個の磁気電気変換素子 を電気角で 240 度間隔に配 したがこれ ら を電気角で 120 度間隔に配 して も 同様に構成でき る こ とは容易に 理解でき よ う。 又本発明は上述実施例に限 らず-本発 の要旨を逸脱する こ と く、 その他種々 の構成が取 ] 得る こ とは勿論であ る。 ，
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1. 複数の着磁領域を有する ロ ー タ の回転位置を検出 する磁気電気変換素子の 2 個を電気角で 120 度又は
    240 度の相対位置関係に配置 し、 該磁気電気変換素 子の夫 々 の出力信号を合成 して上記磁気電気変換素 子の出力信号と 120 度の位相差を有する合成信号を 得、 該合成信号と上記磁気電気変換素子の出力信号 と によ ス テ 一 タ コ イ ル に供給する駆動電流を決定 する よ う に した 3 相ブ ラ シ レ ス モー タ に於 て、 上 記ロ ー の上記磁_気.電気—変換-素子の対向部近.傍 ·に主 磁極とは逆極性の補助磁極を設けて、 上記合成信号 の、 ゼ ロ ク ロ ス点に於ける上記磁気電気変換素子の 出力信号の波形が急峻と る よ う に したこと を特徵 とする 3 相ブ ラ シ レ ス モ ー タ 。
    2. 各着磁領域のス テ ー タ コ ィ ル との対向部の磁極が N ( S ) 極であ ]}、 上記着磁領域の磁気電気変換素 子との対向部は幅狭の N ( S ) 極とその両側に配さ れた補助磁極 S ( N ) 極部で構成されたこ とを特徵 とする請求の範囲第 1 項記載の 3 -相ブ ラ シ レ ス モ ー タ。
    3. ス テ ー タ コ イ ルは 6 個の コ イ ル よ ] 成 ] 、 ロ ー タ は 8 個の着磁領域 よ ]9成るこ と を特徵とする請求の 範囲第 2 項記載の 3 相ブ ラ シ レ ス モ ー タ。
    4. ス テー タ コ イ ルは互いに直列接続された 3-対の回 路 ょ 成 ] 、 各対の回路に異 る方向の電流を供給 する駆動回路が設け られている こ と を特徵とする請 求の範囲第 3 項記載の 3 相ブ ラ シ レ ス モータ。
    5. 磁気電気変換素子はホ ー ル素子であ ] 、 該ホ ー ル 素子は夫 々 2 つの出力端子を有 し、 夫々 異 な る ホ ー ル素子の出力端子間に夫 々 2 つの直列接続された抵 抗器 よ ] 成る回路が接続されて成 ] 、 該直列接続さ れた抵抗器の接続中点よ 合成信号を得る様に した こ と を特徴とする請求の範囲第 4 項記載の 3 相ブ ラ シ レ ス モ ー タ 0
    6. 各着磁領域のス テ 一 タ コ ィ ル と の対向部の磁極 N ( S ) 極部分の一部で電気 角 で 略 60度 ， 120 度 ， 240 度及び 300 度に対応する個所に島状 S ( N ) 極 部分を設けたこ と を特徵とする請求の範囲第 5 項記 載の 3 相ブ ラ シ レ ス モ ー タ 。
    7. 島状 S ( N ) 極部分は磁気電気変換素子 との対向 部分の補助磁極と互につながっている こ と を特徴と する請求の範囲第 6 項記載の 3 相ブ ラ シ レ ス モー タ c
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    1984-07-19| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): AT DE FR GB NL |
    1984-09-12| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1984900306 Country of ref document: EP |
    1985-01-23| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1984900306 Country of ref document: EP |
    1987-03-18| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1984900306 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP451783A|JPH0622394B2|1983-01-14|1983-01-14|３相ブラシレスモータ|AT84900306T| AT26048T|1983-01-14|1983-12-28|Buerstenfreier dreiphasenmotor.|
    DE19833370417| DE3370417D1|1983-01-14|1983-12-28|Three-phase brushless motor|
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