JP4809038B2

JP4809038B2 - Brushless, coreless, sensorless motor

Info

Publication number: JP4809038B2
Application number: JP2005313975A
Authority: JP
Inventors: 正深美
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2007124808A

Description

本発明は、ブラシレス・コアレス・センサレスモータに関するものである。 The present invention relates to a brushless coreless sensorless motor.

従来より、ロータの回転位置検出用のセンサおよびブラシを持たないブラシレス・センサレスモータが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このブラシレス・センサレスモータは、３相の励磁コイルに誘起される逆起電圧を用いてロータの位置を検出し、この検出したロータの位置に基づいて各励磁コイルへの通電タイミングを制御することにより、ホール素子等の磁気センサやフォトトランジスタ等の光センサなどからなるロータ位置検出センサを不要としたものである。 Conventionally, a sensor for detecting the rotational position of a rotor and a brushless sensorless motor having no brush have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). This brushless sensorless motor detects the position of the rotor using the back electromotive voltage induced in the three-phase excitation coil, and controls the energization timing to each excitation coil based on the detected rotor position. In addition, a rotor position detection sensor composed of a magnetic sensor such as a Hall element or an optical sensor such as a phototransistor is unnecessary.

特開２０００−２３６６９１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236691 特開２００５−１４３１８７号公報JP 2005-143187 A

特許文献１、特許文献２に開示されたブラシレス・センサレスモータでは、ステータを構成するＹ字型のコアに３相のコイルを巻くようになっている。このようなブラシレス・センサレスモータにおいて、コアを持たないコアレスを実現する場合、コイルを一定の形状に維持する方法とコイルをステータに固定する方法が問題となる。しかしながら、従来、ブラシレス・コアレス・センサレスモータは実現されておらず、このような問題を解消する方法は提案されていなかった。 In the brushless and sensorless motors disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a three-phase coil is wound around a Y-shaped core constituting the stator. In such a brushless / sensorless motor, when realizing a coreless without a core, a method of maintaining the coil in a certain shape and a method of fixing the coil to the stator are problematic. However, brushless, coreless, and sensorless motors have not been realized so far, and a method for solving such problems has not been proposed.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コイルを一定の形状に維持することができ、コイルをステータに容易に取り付けることができるブラシレス・コアレス・センサレスモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a brushless, coreless, sensorless motor that can maintain a coil in a certain shape and can be easily attached to a stator. And

本発明のブラシレス・コアレス・センサレスモータは、３相の第１のコイルを備えたステータと、永久磁石を備えたロータと、前記第１のコイルに発生する、前記ロータの回転による逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、この逆起電圧検出回路の検出結果から前記ロータの回転位置を検出して、この検出した回転位置に基づいて前記３相の第１のコイルへの励磁電流の供給を切り換える制御回路とを有し、さらに、前記ステータは、前記第１のコイルの外側に、前記ロータの回転軸を挟んで対応する相の前記第１のコイルと対向するように配置された３相の第２のコイルを備え、前記制御回路は、前記励磁電流の供給先として選択した前記第１のコイルによる磁界と同方向の磁界が発生するように、この第１のコイルと対応する相の前記第２のコイルに前記励磁電流を供給し、それぞれ平面視円弧状に固形化した前記３相の第１のコイルを機械的に連結して、前記第１のコイルの各々が発生する磁界が前記ロータの回転軸と直交するように筒状体に成形し、この筒状体を前記ステータに固定すると共に、それぞれ平面視円弧状に固形化した前記３相の第２のコイルを機械的に連結して、前記第２のコイルの各々が発生する磁界が前記ロータの回転軸と直交するように筒状体に成形し、この筒状体を前記ステータに固定するようにしたものである。 The brushless, coreless, sensorless motor of the present invention is configured to generate a back electromotive force generated by rotation of the rotor generated in the first coil, a stator including a three-phase first coil, a rotor including a permanent magnet, and the first coil. A counter electromotive voltage detection circuit to detect and a rotation position of the rotor is detected from a detection result of the counter electromotive voltage detection circuit, and an excitation current to the first coil of the three phases is detected based on the detected rotation position. A control circuit for switching supply, and the stator is arranged outside the first coil so as to face the first coil of the corresponding phase across the rotation shaft of the rotor. A three-phase second coil is provided, and the control circuit corresponds to the first coil so that a magnetic field in the same direction as the magnetic field generated by the first coil selected as the supply destination of the excitation current is generated. Phase of said Supplying the exciting current to the second coil, the first coil of each of the three phases which solidified in plan view arc shape mechanically coupled, magnetic fields each of said first coil generates said rotor The cylindrical body is molded so as to be orthogonal to the rotation axis, and the cylindrical body is fixed to the stator, and the second coils of the three phases solidified in an arc shape in plan view are mechanically connected to each other. Then, the magnetic field generated by each of the second coils is formed into a cylindrical body so as to be orthogonal to the rotation axis of the rotor, and the cylindrical body is fixed to the stator .

本発明によれば、それぞれ平面視円弧状に固形化した３相の第１のコイルを機械的に連結して、第１のコイルの各々が発生する磁界がロータの回転軸と直交するように筒状体に成形し、この筒状体をステータに固定することにより、３相の第１のコイルを一定の形状に維持することができ、第１のコイルを固形化してステータに容易に取り付けることができる。 According to the present invention, the three-phase first coils solidified in an arc shape in plan view are mechanically connected so that the magnetic field generated by each of the first coils is orthogonal to the rotation axis of the rotor. By forming the cylindrical body and fixing the cylindrical body to the stator, the three-phase first coil can be maintained in a fixed shape, and the first coil is solidified and easily attached to the stator. be able to.

また、本発明では、第１のコイルの外側に、ロータの回転軸を挟んで対応する相の第１のコイルと対向するように３相の第２のコイルを配置し、制御回路が、励磁電流の供給先として選択した第１のコイルによる磁界と同方向の磁界が発生するように、この第１のコイルと対応する相の第２のコイルに励磁電流を供給することにより、ロータの回転トルクを強くすることができる。 In the present invention, the second coil of the three phases is arranged outside the first coil so as to face the first coil of the corresponding phase across the rotation axis of the rotor, and the control circuit is excited Rotating the rotor by supplying an excitation current to the second coil of the phase corresponding to the first coil so that a magnetic field in the same direction as the magnetic field generated by the first coil selected as the current supply destination is generated. Torque can be increased.

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態となるブラシレス・コアレス・センサレスモータの構成を示す断面図、図２は図１のブラシレス・コアレス・センサレスモータを上から透視した図である。本実施の形態のブラシレス・コアレス・センサレスモータは、ロータ（回転子）１を構成する外ヨーク２および内ヨーク３と、ロータ１に取り付けられた永久磁石４−Ｎ，４−Ｓと、３相の第１のコイル５−１，５−２，５−３と、コイル５−１〜５−３を保持するコイルホルダ６と、ロータ１の回転を制御するロータ制御回路が搭載された回路基板７と、モータ全体を支える基台となるフランジ８と、ロータ１のシャフト９と、フランジ８に取り付けられ、シャフト９を回転自在に支持する軸受１０とを有する。コイルホルダ６と回路基板７とフランジ８とは、ステータ（固定子）を構成している。なお、図２では、記載を簡略化するため、ロータ１と永久磁石４−Ｎ，４−Ｓとコイル５−１〜５−３とシャフト９のみ記載している。 [First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a brushless coreless sensorless motor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the brushless coreless sensorless motor of FIG. The brushless, coreless, sensorless motor of the present embodiment includes an outer yoke 2 and an inner yoke 3 constituting a rotor (rotor) 1, permanent magnets 4-N, 4-S attached to the rotor 1, and three-phase. Circuit board on which the first coils 5-1, 5-2, 5-3, the coil holder 6 that holds the coils 5-1 to 5-3, and the rotor control circuit that controls the rotation of the rotor 1 are mounted. 7, a flange 8 serving as a base for supporting the entire motor, a shaft 9 of the rotor 1, and a bearing 10 attached to the flange 8 and rotatably supporting the shaft 9. The coil holder 6, the circuit board 7, and the flange 8 constitute a stator (stator). In FIG. 2, only the rotor 1, the permanent magnets 4 -N and 4 -S, the coils 5-1 to 5-3, and the shaft 9 are shown to simplify the description.

次に、本実施の形態におけるロータ１の回転制御について説明する。図３はコイル５−１〜５−３の斜視図、図４はコイル５−１〜５−３の接続図、図５はロータ制御回路の回路図である。本実施の形態では、図３に示すように、それぞれ楕円状または矩形状に巻いた巻線を平たくプレスして平面視円弧状に固形化したコイル５−１〜５−３を機械的に連結して、コイル５−１〜５−３の各々が発生する磁界がシャフト９と直交するように筒状体に成形し、この筒状体をコイルホルダ６に固定するようにしている。各コイル５−１〜５−３の固形化と連結、およびコイルホルダ６への固定には、例えば接着剤を用いる。 Next, rotation control of the rotor 1 in the present embodiment will be described. 3 is a perspective view of the coils 5-1 to 5-3, FIG. 4 is a connection diagram of the coils 5-1 to 5-3, and FIG. 5 is a circuit diagram of the rotor control circuit. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, coils 5-1 to 5-3, which are solidified in an arc shape in plan view by pressing flatly wound windings in an elliptical shape or a rectangular shape, are mechanically connected. Then, the magnetic field generated by each of the coils 5-1 to 5-3 is formed into a cylindrical body so as to be orthogonal to the shaft 9, and this cylindrical body is fixed to the coil holder 6. For example, an adhesive is used to solidify and connect the coils 5-1 to 5-3 and to fix the coils to the coil holder 6.

図４に示すように、コイル５−１，５−２，５−３は、それぞれの一端Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａ（本実施の形態では巻き終わり側の端子）がロータ制御回路との接続端子となり、他端Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂ（本実施の形態では巻き始め側の端子）が互いに接続されている。この接続点を中点Ｃとする。 As shown in FIG. 4, each of the coils 5-1, 5-2 and 5-3 has terminals L1a, L2a and L3a (in this embodiment, terminals on the winding end side) as connection terminals with the rotor control circuit. The other ends L1b, L2b, and L3b (terminals on the winding start side in the present embodiment) are connected to each other. Let this connection point be the midpoint C.

図５に示すように、ロータ制御回路は、３つのコイル５−１〜５−３のうち２つに励磁電流を供給する電源１１と、励磁電流が流れない残り１つのコイルに生じる、ロータ１の回転による逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路１２と、コイル５−１〜５−３の接続端子Ｌ１ａ〜Ｌ３ａと電源１１および逆起電圧検出回路１２との間の接続を切り換えるスイッチ１３−１〜１３−３と、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいてスイッチ１３−１〜１３−３を制御する制御回路１４とを有する。 As shown in FIG. 5, the rotor control circuit generates the rotor 1 generated in the power source 11 that supplies excitation current to two of the three coils 5-1 to 5-3 and the remaining one coil that does not flow the excitation current. A counter electromotive voltage detection circuit 12 for detecting a counter electromotive voltage due to rotation of the coil, and a switch 13 for switching connection between the connection terminals L1a to L3a of the coils 5-1 to 5-3 and the power source 11 and the counter electromotive voltage detection circuit 12. -1 to 13-3 and a control circuit 14 that controls the switches 13-1 to 13-3 based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12.

コイル５−１〜５−３とロータ制御回路との接続は、コイルホルダ６を貫通する穴を通して行われる。すなわち、コイルホルダ６を貫通する穴にコイル５−１〜５−３のそれぞれの巻き終わりを通して回路基板７に接続することで、接続端子Ｌ１ａ〜Ｌ３ａとロータ制御回路とが接続され、同様にコイルホルダ６を貫通する穴にコイル５−１〜５−３のそれぞれの巻き始めを通して回路基板７に接続することで、接続端子Ｌ１ｂ〜Ｌ３ｂ間が回路基板７上で接続される。 Connection between the coils 5-1 to 5-3 and the rotor control circuit is made through a hole penetrating the coil holder 6. That is, the connection terminals L1a to L3a and the rotor control circuit are connected to each other by connecting to the circuit board 7 through the winding ends of the coils 5-1 to 5-3 in the holes penetrating the coil holder 6, and similarly the coils The connection terminals L1b to L3b are connected on the circuit board 7 by connecting to the circuit board 7 through the winding start of the coils 5-1 to 5-3 in the holes penetrating the holder 6.

図６は本実施の形態におけるロータ１の回転制御を説明するための図である。まず、図６（Ａ）の状態において、制御回路１４は、スイッチ１３−１をｅ側に切り換え、スイッチ１３−２をｄ側に切り換え、スイッチ１３−３をｆ側に切り換える。これにより、電源１１から供給される励磁電流がコイル５−２からコイル５−１へと流れる。コイル５−１による磁界Ｓ１はロータ１の中心から外方向に発生し、コイル５−２による磁界Ｓ２は中心方向に発生する。したがって、磁界Ｓ１，Ｓ２の合成磁界であるステータ磁界Ｇは図６（Ａ）のように発生する。ロータ１の磁界Ｒの方向はステータ磁界Ｇの方向に一致しようとするので、ロータ１はＤの方向に回転する。 FIG. 6 is a diagram for explaining the rotation control of the rotor 1 in the present embodiment. First, in the state of FIG. 6A, the control circuit 14 switches the switch 13-1 to the e side, switches the switch 13-2 to the d side, and switches the switch 13-3 to the f side. Thereby, the exciting current supplied from the power supply 11 flows from the coil 5-2 to the coil 5-1. The magnetic field S1 generated by the coil 5-1 is generated outward from the center of the rotor 1, and the magnetic field S2 generated by the coil 5-2 is generated in the central direction. Therefore, the stator magnetic field G, which is a combined magnetic field of the magnetic fields S1 and S2, is generated as shown in FIG. Since the direction of the magnetic field R of the rotor 1 tends to coincide with the direction of the stator magnetic field G, the rotor 1 rotates in the direction D.

このとき、コイル５−３には、ロータ１の回転位置に応じた逆起電圧が発生する。スイッチ１３−３をｆ側に切り換えたことにより、逆起電圧検出回路１２は、コイル５−３に生じた逆起電圧を検出する。そして、制御回路１４は、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいて、例えばロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ａ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｅ側に切り換え、スイッチ１３−２をｆ側に切り換え、スイッチ１３−３をｄ側に切り換える。これにより、励磁電流がコイル５−３からコイル５−１へと流れる。図６（Ｂ）はこのスイッチ切換後の状態を示しており、コイル５−１による磁界Ｓ１は中心から外方向に発生し、コイル５−３による磁界Ｓ３は中心方向に発生する。磁界Ｓ１，Ｓ３を合成したステータ磁界Ｇは図６（Ｂ）のように発生する。 At this time, a counter electromotive voltage corresponding to the rotational position of the rotor 1 is generated in the coil 5-3. By switching the switch 13-3 to the f side, the counter electromotive voltage detection circuit 12 detects the counter electromotive voltage generated in the coil 5-3. Then, based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12, the control circuit 14 switches the switch 13 at a timing near the direction in which the magnetic field R of the rotor 1 coincides with the direction of the stator magnetic field G in FIG. -1 is switched to the e side, the switch 13-2 is switched to the f side, and the switch 13-3 is switched to the d side. Thereby, an exciting current flows from the coil 5-3 to the coil 5-1. FIG. 6B shows the state after the switch is switched. The magnetic field S1 generated by the coil 5-1 is generated outward from the center, and the magnetic field S3 generated by the coil 5-3 is generated in the central direction. A stator magnetic field G obtained by combining the magnetic fields S1 and S3 is generated as shown in FIG.

スイッチ１３−２をｆ側に切り換えたことにより、逆起電圧検出回路１２は、コイル５−２に生じた逆起電圧を検出する。制御回路１４は、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいて、例えばロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｂ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｆ側に切り換え、スイッチ１３−２をｅ側に切り換え、スイッチ１３−３をｄ側に切り換える。これにより、励磁電流がコイル５−３からコイル５−２へと流れる。図６（Ｃ）はこのスイッチ切換後の状態を示しており、コイル５−２による磁界Ｓ２は中心から外方向に発生し、コイル５−３による磁界Ｓ３は中心方向に発生する。磁界Ｓ２，Ｓ３を合成したステータ磁界Ｇは図６（Ｃ）のように発生する。 By switching the switch 13-2 to the f side, the counter electromotive voltage detection circuit 12 detects the counter electromotive voltage generated in the coil 5-2. Based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12, the control circuit 14 switches, for example, at the timing near the direction in which the magnetic field R of the rotor 1 coincides with the direction of the stator magnetic field G in FIG. Is switched to the f side, the switch 13-2 is switched to the e side, and the switch 13-3 is switched to the d side. Thereby, an exciting current flows from the coil 5-3 to the coil 5-2. FIG. 6C shows the state after the switch is switched. The magnetic field S2 generated by the coil 5-2 is generated outward from the center, and the magnetic field S3 generated by the coil 5-3 is generated in the central direction. A stator magnetic field G obtained by combining the magnetic fields S2 and S3 is generated as shown in FIG.

スイッチ１３−１をｆ側に切り換えたことにより、逆起電圧検出回路１２は、コイル５−１に生じた逆起電圧を検出する。制御回路１４は、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいて、例えばロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｃ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｄ側に切り換え、スイッチ１３−２をｅ側に切り換え、スイッチ１３−３をｆ側に切り換える。これにより、励磁電流がコイル５−１からコイル５−２へと流れる。図６（Ｄ）はこのスイッチ切換後の状態を示しており、コイル５−１による磁界Ｓ１は中心方向に発生し、コイル５−２による磁界Ｓ２は中心から外方向に発生する。磁界Ｓ１，Ｓ２を合成したステータ磁界Ｇは図６（Ｄ）のように発生する。 By switching the switch 13-1 to the f side, the counter electromotive voltage detection circuit 12 detects the counter electromotive voltage generated in the coil 5-1. Based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12, the control circuit 14 switches the switch 13-1 at a timing near the direction in which the magnetic field R of the rotor 1 coincides with the direction of the stator magnetic field G in FIG. Is switched to the d side, the switch 13-2 is switched to the e side, and the switch 13-3 is switched to the f side. Thereby, an exciting current flows from the coil 5-1 to the coil 5-2. FIG. 6D shows the state after the switch is switched. The magnetic field S1 generated by the coil 5-1 is generated in the central direction, and the magnetic field S2 generated by the coil 5-2 is generated outward from the center. A stator magnetic field G obtained by combining the magnetic fields S1 and S2 is generated as shown in FIG.

スイッチ１３−３をｆ側に切り換えたことにより、逆起電圧検出回路１２は、コイル５−３に生じた逆起電圧を検出する。制御回路１４は、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいて、例えばロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｄ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｄ側に切り換え、スイッチ１３−２をｆ側に切り換え、スイッチ１３−３をｅ側に切り換える。これにより、励磁電流がコイル５−１からコイル５−３へと流れる。図６（Ｅ）はこのスイッチ切換後の状態を示しており、コイル５−１による磁界Ｓ１は中心方向に発生し、コイル５−３による磁界Ｓ３は中心から外方向に発生する。磁界Ｓ１，Ｓ３を合成したステータ磁界Ｇは図６（Ｅ）のように発生する。 By switching the switch 13-3 to the f side, the counter electromotive voltage detection circuit 12 detects the counter electromotive voltage generated in the coil 5-3. Based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12, the control circuit 14 switches, for example, at the timing near the direction in which the magnetic field R of the rotor 1 coincides with the direction of the stator magnetic field G in FIG. Is switched to the d side, the switch 13-2 is switched to the f side, and the switch 13-3 is switched to the e side. Thereby, an exciting current flows from the coil 5-1 to the coil 5-3. FIG. 6E shows the state after the switch is switched. The magnetic field S1 generated by the coil 5-1 is generated in the central direction, and the magnetic field S3 generated by the coil 5-3 is generated outward from the center. A stator magnetic field G obtained by combining the magnetic fields S1 and S3 is generated as shown in FIG.

スイッチ１３−２をｆ側に切り換えたことにより、逆起電圧検出回路１２は、コイル５−２に生じた逆起電圧を検出する。制御回路１４は、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいて、例えばロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｅ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｆ側に切り換え、スイッチ１３−２をｄ側に切り換え、スイッチ１３−３をｅ側に切り換える。これにより、励磁電流がコイル５−２からコイル５−３へと流れる。図６（Ｆ）はこのスイッチ切換後の状態を示しており、コイル５−２による磁界Ｓ２は中心方向に発生し、コイル５−３による磁界Ｓ３は中心から外方向に発生する。磁界Ｓ２，Ｓ３を合成したステータ磁界Ｇは図６（Ｆ）のように発生する。 By switching the switch 13-2 to the f side, the counter electromotive voltage detection circuit 12 detects the counter electromotive voltage generated in the coil 5-2. Based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12, the control circuit 14 switches the switch 13-1 at a timing near the direction in which the magnetic field R of the rotor 1 coincides with the direction of the stator magnetic field G in FIG. Is switched to the f side, the switch 13-2 is switched to the d side, and the switch 13-3 is switched to the e side. Thereby, an exciting current flows from the coil 5-2 to the coil 5-3. FIG. 6F shows the state after the switch is switched. The magnetic field S2 generated by the coil 5-2 is generated in the central direction, and the magnetic field S3 generated by the coil 5-3 is generated outward from the center. A stator magnetic field G obtained by combining the magnetic fields S2 and S3 is generated as shown in FIG.

スイッチ１３−１をｆ側に切り換えたことにより、逆起電圧検出回路１２は、コイル５−１に生じた逆起電圧を検出する。制御回路１４は、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいて、例えばロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｆ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｅ側に切り換え、スイッチ１３−２をｄ側に切り換え、スイッチ１３−３をｆ側に切り換える。前記の図６（Ａ）はこのスイッチ切換後の状態を示している。以上のようにして、ロータ１の回転を制御することができる。 By switching the switch 13-1 to the f side, the counter electromotive voltage detection circuit 12 detects the counter electromotive voltage generated in the coil 5-1. Based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12, the control circuit 14 switches, for example, at the timing near the direction in which the magnetic field R of the rotor 1 coincides with the direction of the stator magnetic field G in FIG. Is switched to the e side, the switch 13-2 is switched to the d side, and the switch 13-3 is switched to the f side. FIG. 6A shows the state after the switch is switched. As described above, the rotation of the rotor 1 can be controlled.

本実施の形態では、図３に示すように成形したコイル５−１〜５−３をコイルホルダ６に固定することにより、コイル５−１〜５−３を固形化してステータに容易に取り付けることができる。また、本実施の形態では、各コイル５−１〜５−３をそれぞれ巻き始めから巻き終わりに向かって単純に巻くだけでよいので、各コイル５−１〜５−３の製造工程を簡略化することができる。 In the present embodiment, the coils 5-1 to 5-3 formed as shown in FIG. 3 are fixed to the coil holder 6 so that the coils 5-1 to 5-3 are solidified and easily attached to the stator. Can do. Further, in the present embodiment, each coil 5-1 to 5-3 may be simply wound from the start to the end of winding, so that the manufacturing process of each coil 5-1 to 5-3 is simplified. can do.

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態となるブラシレス・コアレス・センサレスモータを上から透視した図であり、図１、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のブラシレス・コアレス・センサレスモータは、コイル５−１〜５−３の外側に第２のコイル１５−１〜１５−３を追加したものである。図７では、ロータ１と永久磁石４−Ｎ，４−Ｓとコイル５−１〜５−３，１５−１〜１５−３とシャフト９のみ記載している。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a perspective view of a brushless, coreless, and sensorless motor according to a second embodiment of the present invention, and the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. The brushless coreless sensorless motor of the present embodiment is obtained by adding second coils 15-1 to 15-3 outside the coils 5-1 to 5-3. In FIG. 7, only the rotor 1, the permanent magnets 4-N, 4-S, the coils 5-1 to 5-3, 15-1 to 15-3, and the shaft 9 are shown.

コイル１５−１〜１５−３は、シャフト９を挟んで対応する相のコイル５−１〜５−３と対向するように配置されている。すなわち、コイル１５−１はシャフト９を挟んでコイル５−１と対向し、コイル１５−２はシャフト９を挟んでコイル５−２と対向し、コイル１５−３はシャフト９を挟んでコイル５−３と対向している。コイル１５−１〜１５−３のコイルホルダ６への固定方法はコイル５−１〜５−３と同様であり、それぞれ楕円状または矩形状に巻いた巻線を平たくプレスして平面視円弧状に固形化したコイル１５−１〜１５−３を機械的に連結して、コイル１５−１〜１５−３の各々が発生する磁界がシャフト９と直交するように筒状体に成形し、この筒状体をコイルホルダ６に固定するようにしている。 The coils 15-1 to 15-3 are arranged so as to face the corresponding phase coils 5-1 to 5-3 with the shaft 9 interposed therebetween. That is, the coil 15-1 is opposed to the coil 5-1 across the shaft 9, the coil 15-2 is opposed to the coil 5-2 across the shaft 9, and the coil 15-3 is opposed to the coil 5 across the shaft 9. -3. The method for fixing the coils 15-1 to 15-3 to the coil holder 6 is the same as that for the coils 5-1 to 5-3. The coils 15-1 to 15-3 solidified are mechanically connected to each other, and are formed into a cylindrical body so that the magnetic field generated by each of the coils 15-1 to 15-3 is orthogonal to the shaft 9. The cylindrical body is fixed to the coil holder 6.

図８は本実施の形態におけるコイル５−１〜５−３，１５−１〜１５−３の接続図、図９は本実施の形態におけるロータ制御回路の回路図である。本実施の形態では、コイル５−１，５−２，５−３の一端Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａ（本実施の形態では巻き終わり側の端子）がロータ制御回路との接続端子となり、他端Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂ（本実施の形態では巻き始め側の端子）はそれぞれコイル１５−１，１５−２，１５−３の一端Ｍ１ｂ，Ｍ２ｂ，Ｍ３ｂ（本実施の形態では巻き始め側の端子）と接続されている。また、コイル１５−１，１５−２，１５−３は、それぞれの他端Ｍ１ａ，Ｍ２ａ，Ｍ３ａ（本実施の形態では巻き終わり側の端子）が互いに接続されている。すなわち、コイル１５−１はコイル５−１と逆向きに接続され、コイル１５−２はコイル５−２と逆向きに接続され、コイル１５−３はコイル５−３と逆向きに接続されている。 FIG. 8 is a connection diagram of the coils 5-1 to 5-3 and 15-1 to 15-3 in the present embodiment, and FIG. 9 is a circuit diagram of the rotor control circuit in the present embodiment. In the present embodiment, one ends L1a, L2a, and L3a (terminals on the winding end side in this embodiment) of the coils 5-1, 5-2, and 5-3 serve as connection terminals to the rotor control circuit, and the other end L1b. , L2b, and L3b (terminals on the winding start side in this embodiment) are one ends M1b, M2b, and M3b (terminals on the winding start side in the present embodiment) of the coils 15-1, 15-2, and 15-3, respectively. It is connected. In addition, the coils 15-1, 15-2, and 15-3 are connected to each other at the other ends M1a, M2a, and M3a (terminals on the winding end side in the present embodiment). That is, the coil 15-1 is connected in the opposite direction to the coil 5-1, the coil 15-2 is connected in the opposite direction to the coil 5-2, and the coil 15-3 is connected in the opposite direction to the coil 5-3. Yes.

コイル５−１〜５−３，１５−１〜１５−３とロータ制御回路との接続は、コイルホルダ６を貫通する穴を通して行われる。すなわち、コイルホルダ６を貫通する穴にコイル５−１〜５−３のそれぞれの巻き終わりを通して回路基板７に接続することで、接続端子Ｌ１ａ〜Ｌ３ａとロータ制御回路とが接続され、同様にコイルホルダ６を貫通する穴にコイル５−１〜５−３，１５−１〜１５−３のそれぞれの巻き始めを通して回路基板７に接続することで、接続端子Ｌ１ｂ〜Ｌ３ｂとＭ１ｂ〜Ｍ３ｂが回路基板７上で接続され、コイルホルダ６を貫通する穴にコイル１５−１〜１５−３のそれぞれの巻き終わりを通して回路基板７に接続することで、接続端子Ｍ１ｂ〜Ｍ３ｂ間が回路基板７上で接続される。 Connection between the coils 5-1 to 5-3 and 15-1 to 15-3 and the rotor control circuit is made through a hole penetrating the coil holder 6. That is, the connection terminals L1a to L3a and the rotor control circuit are connected to each other by connecting to the circuit board 7 through the winding ends of the coils 5-1 to 5-3 in the holes penetrating the coil holder 6, and similarly the coils The connection terminals L1b to L3b and M1b to M3b are connected to the circuit board 7 by connecting each of the coils 5-1 to 5-3 and 15-1 to 15-3 to the circuit board 7 through the holes penetrating the holder 6. 7 is connected to the circuit board 7 through the end of winding of each of the coils 15-1 to 15-3 in the holes penetrating the coil holder 6, so that the connection terminals M1b to M3b are connected on the circuit board 7. Is done.

本実施の形態の制御回路１４ａは、逆起電圧検出回路１２の検出結果に基づいてスイッチ１３−１〜１３−３を制御する。図１０は本実施の形態におけるロータ１の回転制御を説明するための図である。この図１０に示す状態は前記の図６（Ａ）の状態に相当する。図１０の状態において、制御回路１４ａは、スイッチ１３−１をｅ側に切り換え、スイッチ１３−２をｄ側に切り換え、スイッチ１３−３をｆ側に切り換える。これにより、励磁電流がコイル５−２からコイル１５−２，１５−１を経由してコイル５−１へと流れる。 The control circuit 14a of the present embodiment controls the switches 13-1 to 13-3 based on the detection result of the back electromotive voltage detection circuit 12. FIG. 10 is a diagram for explaining the rotation control of the rotor 1 in the present embodiment. The state shown in FIG. 10 corresponds to the state shown in FIG. In the state of FIG. 10, the control circuit 14a switches the switch 13-1 to the e side, switches the switch 13-2 to the d side, and switches the switch 13-3 to the f side. As a result, the exciting current flows from the coil 5-2 to the coil 5-1 via the coils 15-2 and 15-1.

図６（Ａ）の場合と同様に、コイル５−１による磁界Ｓ１はロータ１の中心から外方向に発生し、コイル５−２による磁界Ｓ２は中心方向に発生する。一方、コイル１５−１はコイル５−１と逆向きに接続され、同じくコイル１５−２はコイル５−２と逆向きに接続されているので、コイル１５−１による磁界Ｕ１は中心方向に発生し、コイル１５−２による磁界Ｕ２はロータ１の中心から外方向に発生する。したがって、磁界Ｓ１，Ｕ１の合成磁界と、磁界Ｓ２，Ｕ２の合成磁界が発生するので、これらの磁界の合成磁界であるステータ磁界Ｇは図１０のように発生し、ロータ１はＤの方向に回転する。本実施の形態におけるステータ磁界Ｇは図６（Ａ）の場合よりも強いので、強い回転トルクを得ることができる。 As in the case of FIG. 6A, the magnetic field S1 generated by the coil 5-1 is generated outward from the center of the rotor 1, and the magnetic field S2 generated by the coil 5-2 is generated in the central direction. On the other hand, since the coil 15-1 is connected in the opposite direction to the coil 5-1, and the coil 15-2 is connected in the opposite direction to the coil 5-2, the magnetic field U1 generated by the coil 15-1 is generated in the central direction. The magnetic field U2 generated by the coil 15-2 is generated outward from the center of the rotor 1. Therefore, since the combined magnetic field of the magnetic fields S1 and U1 and the combined magnetic field of the magnetic fields S2 and U2 are generated, the stator magnetic field G, which is a combined magnetic field of these magnetic fields, is generated as shown in FIG. Rotate. Since the stator magnetic field G in the present embodiment is stronger than that in the case of FIG. 6A, a strong rotational torque can be obtained.

以下の回転制御も同様に行えばよい。制御回路１４ａは、逆起電圧検出回路１２がコイル５−３，１５−３の逆起電圧を検出した結果に基づいて、ロータ１の磁界Ｒの方向が図１０のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｅ側に切り換え、スイッチ１３−２をｆ側に切り換え、スイッチ１３−３をｄ側に切り換える。
制御回路１４ａは、逆起電圧検出回路１２がコイル５−２，１５−２の逆起電圧を検出した結果に基づいて、ロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｂ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｆ側に切り換え、スイッチ１３−２をｅ側に切り換え、スイッチ１３−３をｄ側に切り換える。 The following rotation control may be performed similarly. Based on the result of the back electromotive voltage detection circuit 12 detecting the back electromotive voltage of the coils 5-3 and 15-3, the control circuit 14a matches the direction of the magnetic field R of the rotor 1 with the direction of the stator magnetic field G of FIG. The switch 13-1 is switched to the e side, the switch 13-2 is switched to the f side, and the switch 13-3 is switched to the d side.
The control circuit 14a determines that the direction of the magnetic field R of the rotor 1 is that of the stator magnetic field G in FIG. The switch 13-1 is switched to the f side, the switch 13-2 is switched to the e side, and the switch 13-3 is switched to the d side at a timing in the vicinity that matches the direction.

制御回路１４ａは、逆起電圧検出回路１２がコイル５−１，１５−１の逆起電圧を検出した結果に基づいて、ロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｃ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｄ側に切り換え、スイッチ１３−２をｅ側に切り換え、スイッチ１３−３をｆ側に切り換える。
制御回路１４ａは、逆起電圧検出回路１２がコイル５−３，１５−３の逆起電圧を検出した結果に基づいて、ロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｄ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｄ側に切り換え、スイッチ１３−２をｆ側に切り換え、スイッチ１３−３をｅ側に切り換える。 The control circuit 14a determines that the direction of the magnetic field R of the rotor 1 is that of the stator magnetic field G in FIG. At a timing near the direction that matches the direction, the switch 13-1 is switched to the d side, the switch 13-2 is switched to the e side, and the switch 13-3 is switched to the f side.
The control circuit 14a determines that the direction of the magnetic field R of the rotor 1 is that of the stator magnetic field G in FIG. At a timing near the direction that matches the direction, the switch 13-1 is switched to the d side, the switch 13-2 is switched to the f side, and the switch 13-3 is switched to the e side.

制御回路１４ａは、逆起電圧検出回路１２がコイル５−２，１５−２の逆起電圧を検出した結果に基づいて、ロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｅ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｆ側に切り換え、スイッチ１３−２をｄ側に切り換え、スイッチ１３−３をｅ側に切り換える。
制御回路１４ａは、逆起電圧検出回路１２がコイル５−１，１５−１の逆起電圧を検出した結果に基づいて、ロータ１の磁界Ｒの方向が図６（Ｆ）のステータ磁界Ｇの方向に一致する近辺のタイミングで、スイッチ１３−１をｅ側に切り換え、スイッチ１３−２をｄ側に切り換え、スイッチ１３−３をｆ側に切り換える。前記の図１０はこのスイッチ切換後の状態を示している。 The control circuit 14a determines that the direction of the magnetic field R of the rotor 1 is that of the stator magnetic field G in FIG. At a timing near the direction that matches the direction, the switch 13-1 is switched to the f side, the switch 13-2 is switched to the d side, and the switch 13-3 is switched to the e side.
The control circuit 14a determines that the direction of the magnetic field R of the rotor 1 is that of the stator magnetic field G in FIG. At a timing near the direction that matches the direction, the switch 13-1 is switched to the e side, the switch 13-2 is switched to the d side, and the switch 13-3 is switched to the f side. FIG. 10 shows the state after the switch is switched.

以上のようにして、ロータ１の回転を制御することができる。本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、コイル５−１〜５−３の外側にコイル１５−１〜１５−３を配置し、ロータ制御回路が、コイル５−１〜５−３のうち励磁電流の供給先として選択した２相のコイルによる磁界と同方向の磁界が発生するように、コイル１５−１〜１５−３の中から対応する２相のコイルを選択して励磁電流を供給することにより、第１の実施の形態よりも強い回転トルクを得ることができる。 As described above, the rotation of the rotor 1 can be controlled. According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In the present embodiment, coils 15-1 to 15-3 are arranged outside the coils 5-1 to 5-3, and the rotor control circuit supplies excitation current among the coils 5-1 to 5-3. By selecting a corresponding two-phase coil from among the coils 15-1 to 15-3 and supplying an excitation current so that a magnetic field in the same direction as the magnetic field generated by the two-phase coil selected as above is generated, A rotational torque stronger than that in the first embodiment can be obtained.

本発明は、モータに適用することができる。 The present invention can be applied to a motor.

本発明の第１の実施の形態となるブラシレス・コアレス・センサレスモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the brushless coreless sensorless motor used as the 1st Embodiment of this invention. 図１のブラシレス・コアレス・センサレスモータを上から透視した図である。It is the figure which saw through the brushless coreless sensorless motor of FIG. 1 from the top. 本発明の第１の実施の形態におけるコイルの斜視図である。It is a perspective view of the coil in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるコイルの接続図である。It is a connection diagram of the coil in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるロータ制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the rotor control circuit in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるロータの回転制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating rotation control of the rotor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態となるブラシレス・コアレス・センサレスモータを上から透視した図である。It is the figure which saw through the brushless coreless sensorless motor used as the 2nd Embodiment of this invention from the top. 本発明の第２の実施の形態におけるコイルの接続図である。It is a connection diagram of the coil in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態におけるロータ制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the rotor control circuit in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態におけるロータの回転制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating rotation control of the rotor in the 2nd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１…ロータ、２…外ヨーク、３…内ヨーク、４−Ｎ，４−Ｓ…永久磁石、５−１〜５−３，１５−１〜１５−３…コイル、６…コイルホルダ、７…回路基板、８…フランジ、９…シャフト、１０…軸受、１１…電源、１２…逆起電圧検出回路、１３−１〜１３−３，１６−１〜１６−３…スイッチ、１４，１４ａ…制御回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor, 2 ... Outer yoke, 3 ... Inner yoke, 4-N, 4-S ... Permanent magnet, 5-1-5-3, 15-1-15-3 ... Coil, 6 ... Coil holder, 7 ... Circuit board, 8 ... Flange, 9 ... Shaft, 10 ... Bearing, 11 ... Power source, 12 ... Back electromotive voltage detection circuit, 13-1 to 13-3, 16-1 to 16-3 ... Switch, 14, 14a ... Control circuit.

Claims

A stator having a three-phase first coil;
A rotor with permanent magnets;
A counter electromotive voltage detection circuit for detecting a counter electromotive voltage generated in the first coil due to rotation of the rotor;
A control circuit that detects the rotational position of the rotor from the detection result of the counter electromotive voltage detection circuit and switches the supply of the excitation current to the first coil of the three phases based on the detected rotational position. ,
Further, the stator includes a second coil of a three phase arranged on the outside of the first coil so as to face the first coil of a corresponding phase across the rotation axis of the rotor,
The control circuit applies the excitation to the second coil in a phase corresponding to the first coil so that a magnetic field in the same direction as the magnetic field generated by the first coil selected as the supply destination of the excitation current is generated. Supply current,
The three-phase first coils solidified in a circular arc shape in plan view are mechanically connected so that the magnetic field generated by each of the first coils is perpendicular to the rotation axis of the rotor. Each of the second coils is generated by fixing the cylindrical body to the stator and mechanically connecting the three-phase second coils solidified in an arc shape in plan view. A brushless, coreless, sensorless motor , wherein a cylindrical body is formed so that a magnetic field to be perpendicular to a rotation axis of the rotor, and the cylindrical body is fixed to the stator .