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JP2004040918A - Brushless DC motor - Google Patents

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JP2004040918A
JP2004040918A JP2002195483A JP2002195483A JP2004040918A JP 2004040918 A JP2004040918 A JP 2004040918A JP 2002195483 A JP2002195483 A JP 2002195483A JP 2002195483 A JP2002195483 A JP 2002195483A JP 2004040918 A JP2004040918 A JP 2004040918A
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Japan
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motor
phase
brushless
winding
motor winding
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Mitsuru Amo
天羽 充
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】パーソナルコンピュータなどのCPU(中央演算装置)は、年々、性能が向上しており、性能の向上に伴ってCPUの発熱は大幅に増えてきているが、CPUを冷却しているブラシレス直流モータは、モータ巻線を通電しているドライバICの電流能力や許容損失、また、モータを駆動している駆動方式によって、モータ巻線に流すことができる電流は制限されており、CPUを冷却するためのブラシレス直流モータ出力が不足してきている。
【解決手段】モータ巻線1の相を二相とし、各相に流す電流の位相差を180°、または、位相差をゼロとし、モータ巻線1の両方向に電流を流す全波駆動方式のブラシレス直流モータとし、モータに流すことができる電流を増加させてモータ出力を向上させる。
【選択図】 図1
A CPU (Central Processing Unit) of a personal computer or the like has been improved in performance year by year, and the heat generation of the CPU has been greatly increased with the performance improvement. In the motor, the current that can be passed through the motor winding is limited by the current capability and allowable loss of the driver IC that energizes the motor winding, and the driving method that drives the motor, and the CPU is cooled. The output of the brushless DC motor is becoming insufficient.
A full-wave drive system in which the phases of a motor winding 1 are two phases, the phase difference of the current flowing in each phase is 180 °, or the phase difference is zero, and the current flows in both directions of the motor winding 1. A brushless DC motor is used to increase the current that can flow through the motor to improve the motor output.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に広く使用されているファンモータ、特には、ノートブック型パーソナルコンピュータのCPU(中央演算装置)の冷却などに用いるファンモータに使用されるブラシレス直流モータに関する。
【0002】
本発明は、ノートブック型パーソナルコンピュータのCPUの冷却などに用いるファンモータに関し、詳しくは、モータ出力を向上させることを可能にしたブラシレス直流モータに関する。
【0003】
【従来の技術】
一般に、ノートブック型パーソナルコンピュータなどは、その機能部品であるCPUが発熱することから、CPUを冷却するためのファンモータを装備している。このファンモータとしては、省電力、装置スペース、寿命の点から、ロータにマグネットを使用し、駆動回路を有したブラシレスの小型直流ファンモータを使用するようになってきている。
【0004】
前記ファンモータは、ファンモータの効率やコストなどの観点からモータ巻線が単相(一相)でありモータ巻線の両方向に電流を流して全波駆動する単相全波駆動方式(一相全波駆動方式)、もしくは、モータ巻線が二相であり各相を180°位相差で半波駆動する二相半波駆動方式が採用されている。
【0005】
図8に従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式の回路構成図を、図12に従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャートを示す。モータ巻線の励磁トルクが一定方向になるように、単相のモータ巻線を全波駆動している。単相全波駆動方式のファンモータの回路構成としては、ロータ位置検出部品16とモータ巻線17を転流するドライバIC18を一つ持つ構成となっている。
【0006】
なお、電流の方向は、モータ巻線の巻き始めから巻き終りに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としている。
【0007】
図9に従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式の回路構成図を、図13に従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャートを示す。図13に示すように、二相半波駆動方式では、モータ巻線の励磁トルクが一定方向になるように、二相のモータ巻線を180°位相差で半波駆動しており、一方向のみに電流を流している。二相半波駆動方式のファンモータの回路構成としては、ロータ位置検出部品19とモータ巻線20を転流するトランジスタ21を持つ構成となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところでパーソナルコンピュータに使われているCPUは、年々、性能が向上しており、性能の向上に伴ってCPUの発熱は大幅に増えてきている。そこで、CPUを冷却しているファンモータのモータ出力を向上させることで冷却性能の向上が求められている。
【0009】
しかし、単相全波駆動方式では、使用しているドライバICの電流能力や許容損失によってモータ巻線に流すことができる電流は制限されるため、モータ出力に限界がある。また、二相半波駆動方式では、単相全波駆動方式と比較してモータ効率が低いため、単相全波駆動方式のモータよりモータ出力が低い。
【0010】
本発明は、前期従来の問題に留意し、大幅にモータ出力を向上させることができるブラシレス直流モータを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、モータ巻線の相数を二相とし、各相に流す電流の位相差を180°、または、位相差をゼロとし、モータ巻線の両方向に電流を流す、二相全波駆動方式のブラシレス直流モータとする。
【0012】
本発明によれば、二相あるモータ巻線の各相にドライバICを一つ、または、トランジスタ数個を設け、各相を全波駆動することから、一つの相で単相全波駆動方式と同じ電流を流すことができ、二つの相を合わせたモータ全体としては、単相全波駆動方式の約2倍の電流を流すことが可能となり、モータ出力を大幅に向上させたブラシレス直流モータを提供できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、モータ巻線の相数は二相であり、モータ巻線への通電方法は、各相に流れる電流の位相が180°ずれており、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータであり、モータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【0014】
本発明の請求項2に記載の発明は、回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、モータ巻線の相数は二相であり、モータ巻線への通電方法は、各相に流れる電流の位相差がなく、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータであり、モータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【0015】
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1、または、請求項2に記載のブラシレス直流モータにおいて、プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのドライバICを二つ有し、ドライバICはモータ巻線の各相に一つずつ配置され、モータ巻線の各相はドライバIC一つによって全波駆動されており、ドライバICを二つ使用してモータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【0016】
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1、または、請求項2に記載のブラシレス直流モータにおいて、プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのトランジスタを数個とトランジスタを動作させるプリドライバICを有し、トランジスタはモータ巻線の各相を全波駆動しており、トランジスタ数個を使用してモータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【0017】
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項3に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品でドライバIC二つを動作させることでモータ出力を向上させるとともに、部品点数を削減でき、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【0018】
本発明の請求項6に記載の発明は、請求項1と請求項2および請求項4に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品でプリドライバICを動作させることでモータ出力を向上させるとともに、部品点数を削減でき、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【0019】
本発明の請求項7に記載の発明は、請求項1、または、請求項2に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、モータ巻線の各相は、BTL(バランスドトランスフォーマーレス)駆動されていることでモータ出力を向上させるとともに、トルクリップルを小さくしてモータからの音を低減し、さらに、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【0020】
本発明の請求項8に記載の発明は、請求項1から7に記載のブラシレス直流モータにおいて、モータ巻線は、プリント回路基板と接続され、モータ巻線は、2スロット以上の偶数個のスロットを有し、モータ巻線とプリント回路基板が180°回転して取り付けられても、目的の回転方向にロータが回転するようにモータ巻線を巻いており、ブラシレス直流モータの生産性を高めるという作用を有する。
【0021】
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。
【0022】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1であるブラシレス直流モータの回路構成図で、図10は、本発明の実施の形態1である各相に流す電流の位相差を180°としたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート、図11は、本発明の実施の形態1である各相に流す電流の位相差をゼロとしたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャートである。
【0023】
この実施の形態1のブラシレス直流モータは、モータ巻線1の相を二相とし、各相をA相、B相とすると、A相とB相に流す電流の位相差を180°、または、位相差をゼロとし、モータ巻線への通電方法は、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式である。
【0024】
図10では、A相の誘起電圧27と、B相の誘起電圧28に180°の位相差があるため、A相の電流29とB相の電流30を180°の位相差で通電し、各相が同じ方向に励磁トルク31,32を発生する。A相の励磁トルク31とB相の励磁トルク32の合成励磁トルクは33となる。
【0025】
図11では、A相の誘起電圧27と、B相の誘起電圧28に位相差がないため、A相の電流29とB相の電流30を位相差ゼロで通電し、各相が同じ方向に励磁トルクを発生する。A相の励磁トルク31とB相の励磁トルク32の合成励磁トルクは33となる。
【0026】
なお、A相の誘起電圧27と、B相の誘起電圧28の位相差が180°であるか、位相差がゼロであるかは、モータ巻線の巻き方によるものである。
【0027】
また、電流の方向は、モータ巻線の巻き始めから巻き終りに向かう方向を正方向とし、逆方向を負方向としている。
【0028】
ドライバIC2は、A相、B相の各相に一つずつ配置されており、各相を全波駆動する。一つの相に流せる電流は、単相全波駆動方式と同じドライバICを使用すると、単相全波駆動方式と同じ電流を流せるので、二つの相を合わせたモータ全体では、単相全波駆動方式の約2倍の電流を流すことが可能になる。
【0029】
このように本実施の形態1では、二相あるモータ巻線の各相に流す電流の位相差を180°、または、位相差をゼロとし、ドライバIC二つで全波駆動することで、モータに流れる電流を増加させ、モータ出力を向上させることができる。
【0030】
なお、ドライバICは、モータ駆動専用のドライバIC、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【0031】
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2であるブラシレス直流モータの回路構成図である。なお、図2において、前記図1と同じ構成部材には、図1と同じ符号を付与している。
【0032】
この実施の形態2のブラシレス直流モータは、図2に示すように、モータ巻線1の通電を数個のトランジスタ5と数個のトランジスタ5を動作させるプリドライバIC6で全波駆動をする。モータ巻線1の各相に流す電流の位相差を180°、または、位相差をゼロとし、各相を全波駆動するので、一つの相に流せる電流は、単相全波駆動方式と同じ電流を流せるので、二つの相を合わせたモータ全体では、単相全波駆動方式の約2倍の電流を流すことが可能になる。
【0033】
このように本実施の形態2では、二相あるモータ巻線の各相に流す電流の位相差を180°、または、位相差をゼロとし、数個のトランジスタ5と数個のトランジスタ5を動作させるプリドライバIC6で全波駆動することで、モータに流れる電流を増加させ、モータ出力を向上させることができる。
【0034】
なお、プリドライバICは、モータ駆動専用のプリドライバICやドライバIC、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【0035】
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3であるブラシレス直流モータの回路構成図である。なお、図3において、前記図1、または、図2と同じ部材には、図1、または、図2と同じ符号を付与している。
【0036】
この実施の形態3のブラシレス直流モータは、図3に示すように、ロータの位置を検出するロータ位置検出部品3は一つであり、一つのロータ位置検出部品3でドライバIC2を二つ動作させるので、モータ出力を向上させるとともに、ブラシレス直流モータを低廉にすることができる。
【0037】
なお、ドライバICは、モータ駆動専用のドライバIC、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【0038】
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4であるブラシレス直流モータの回路構成図である。図4において、前期図1から図3と同じ構成部品には、図1から図3と同じ符号を付与してある。
【0039】
この実施の形態4のブラシレス直流モータは、図4に示すように、ロータの位置を検出するロータ位置検出部品3は一つであり、一つのロータ位置検出部品3で数個のトランジスタ5を動作させるプリドライバIC6を動作させるので、モータ出力を向上させるとともに、装置を低廉にすることができる。
【0040】
なお、プリドライバICは、モータ駆動専用のプリドライバICやドライバIC、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【0041】
(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5であるブラシレス直流モータの回路構成図である。図5において、前記図1と同じ構成部材には、図1と同じ符号を付与している。
【0042】
この実施の形態5のブラシレス直流モータは、図5に示すように、モータ巻線1の各相は、二つのパワーアンプ7、8でBTL(バランスドトランスフォーマーレス)駆動しており、モータ巻線1の各相に流す電流の位相差を180°、または、位相差をゼロとしている。BTL駆動すると、モータのトルクリップルが小さくなり、モータからの音が小さくなる。ロータ位置検出部品としてホール素子9を一つ使用し、ホール素子9で一つのパワーアンプ7を動作させ、このパワーアンプ7の出力波形で、別のパワーアンプ8を動作させる。分圧抵抗12は、パワーアンプ8の入力電圧範囲を越えないように、パワーアンプ7の出力電圧を分圧している。BTL駆動すると、ホール素子9から、アンプのゲインを決めているフィードバック抵抗10に電流が流れるため、ホール素子9の出力が小さくなるが、ホール素子9で動作させるパワーアンプを一つとすることで、ホール素子9の出力低下を小さくできる。
【0043】
このように、本実施の形態5では、ホール素子の出力低下が小さく、音が小さく、低廉で、かつ、モータ出力を向上させることができる。
【0044】
なお、フィードバック抵抗10は、パワーアンプ7,8の内部に配置されていてもよい。
【0045】
(実施の形態6)
図6は、実施の形態6であるブラシレス直流モータの巻線図、図7はプリント回路基板とモータ巻線が一体となったブラシレス直流モータのステータ図である。
【0046】
この実施の形態6のブラシレス直流モータは、図6に示すようにモータ巻線を鉄心に巻いている。A相とB相の巻き始めを対向させて、同じ方向に巻き、A相とB相の巻き終わりを対抗させて、同じ方向に巻く。例えば、A相の巻き始めをCW方向(時計方向)に巻き、巻き終りをCCW方向(反時計方向)に巻くと、B相も巻き始めをCW方向に巻き、巻き終りをCCW方向に巻く。このようにモータ巻線を巻くことで、モータ巻線13を取り付けるプリント回路基板15との取り付け位置が180°回転しても、モータ巻線13の巻き方は変わらず、ロータの回転方向を目的の回転方向とすることができる。
【0047】
なお、モータ巻線の巻き方は、巻き始めをCCW方向、巻き終りをCW方向としてもよい。
【0048】
このように、本実施の形態6では、モータ巻線13とプリント回路基板15の取り付け位置が、180°回転して取り付けられても目的の回転方向とすることができるので、モータ出力を向上させたブラシレス直流モータの生産性を高めることができる。
【0049】
なお、前記の実施の形態1から6はノートブック型パーソナルコンピュータの冷却用ファンモータとしているが、本発明のブラシレス直流モータは他の電子機器の冷却に使用するファンモータとしてもよい。
【0050】
また、前記の実施の形態6ではモータのスロット数を4スロットとしているが、スロット数が偶数であれば、スロット数がいくつでもよい。
【0051】
また、前記の実施の形態1から5のモータ構造は、周対向型、面対向型、スロット付き型、スロットレス型、コア付き型、コアレス型、インナーロータ形、アウターロータ形など、どのようなモータ構造でもよい。
【0052】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は、モータ巻線の相数を二相とし、かつ、モータ巻線への通電方法は、モータ巻線の各相に流れる電流の位相差を180°、または、位相差ゼロとし、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式としたもので、モータ出力を大幅に向上させることができ、小型に、かつ、低廉なブラシレス直流モータを提供できるものであり、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図2】本発明の実施の形態2であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図3】本発明の実施の形態3であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図4】本発明の実施の形態4であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図5】本発明の実施の形態5であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図6】本発明の実施の形態6であるブラシレス直流モータの巻線図
【図7】プリント回路基板とモータ巻線が一体となったブラシレス直流モータのステータ図
【図8】従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式の回路構成図
【図9】従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式の回路構成図
【図10】本発明の実施の形態1である各相に流す電流の位相差を180°としたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート
【図11】本発明の実施の形態1である各相に流す電流の位相差をゼロとしたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート
【図12】従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャート
【図13】従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャート
【符号の説明】
1 モータ巻線
2 ドライバIC
3 ロータ位置検出部品
4 ロータ位置検出部のバイアス抵抗
5 トランジスタ
6 プリドライバIC
7,8 パワーアンプ
9 ホール素子
10 フィードバック抵抗
11 ホール素子のバイアス抵抗
12 分圧抵抗
13 モータ巻線
14 鉄心(コア)
15 プリント回路基板
16 ロータ位置検出部品
17 モータ巻線
18 ドライバIC
19 ロータ位置検出部品
20 モータ巻線
21 トランジスタ
22 コンパレータ
23 A相の電流が流れる方向
24 B相の電流が流れる方向
25 電流が流れる方向
26 電流が流れる方向
27 A相の誘起電圧
28 B相の誘起電圧
29 A相の電流
30 B相の電流
31 A相の励磁トルク
32 B相の励磁トルク
33 A相とB相の合成励磁トルク
34 誘起電圧
35 電流
36 励磁トルク
37 A相の誘起電圧
38 B相の誘起電圧
39 A相の電流
40 B相の電流
41 A相の励磁トルク
42 B相の励磁トルク
43 A相とB相の合成励磁トルク
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fan motor generally used widely, and more particularly to a brushless DC motor used for a fan motor used for cooling a CPU (central processing unit) of a notebook personal computer.
[0002]
The present invention relates to a fan motor used for cooling a CPU of a notebook personal computer, and more particularly to a brushless DC motor capable of improving the motor output.
[0003]
[Prior art]
Generally, a notebook type personal computer or the like is equipped with a fan motor for cooling the CPU, which is a functional component, because the CPU generates heat. As the fan motor, a brushless small DC fan motor using a magnet for the rotor and having a drive circuit has been used from the viewpoint of power saving, device space, and life.
[0004]
The fan motor has a single-phase (one-phase) single-phase (single-phase) drive system in which the motor winding is single-phase (single-phase) from the viewpoint of the efficiency and cost of the fan motor. Or a two-phase half-wave drive system in which the motor winding is two-phase and each phase is half-wave driven with a phase difference of 180 °.
[0005]
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a single-phase full-wave drive system which is a conventional brushless DC motor, and FIG. 12 is a timing chart of motor winding commutation of a single-phase full-wave drive system which is a conventional brushless DC motor. The single-phase motor winding is driven in full-wave so that the excitation torque of the motor winding is in a fixed direction. The circuit configuration of the fan motor of the single-phase full-wave drive system includes a rotor position detecting component 16 and one driver IC 18 that commutates the motor winding 17.
[0006]
As for the direction of the current, the direction from the beginning to the end of the winding of the motor winding is defined as a positive direction, and the reverse direction is defined as a negative direction.
[0007]
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a two-phase half-wave drive system which is a conventional brushless DC motor, and FIG. 13 is a timing chart of motor winding commutation of a two-phase half-wave drive system which is a conventional brushless DC motor. As shown in FIG. 13, in the two-phase half-wave drive system, the two-phase motor windings are half-wave driven with a phase difference of 180 ° so that the excitation torque of the motor windings is in a constant direction. Only the current is flowing. The circuit configuration of the fan motor of the two-phase half-wave drive system includes a rotor position detecting component 19 and a transistor 21 that commutates the motor winding 20.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the performance of CPUs used in personal computers has been improving year by year, and the heat generation of CPUs has been greatly increased with the improvement in performance. Therefore, there is a demand for improving the cooling performance by improving the motor output of the fan motor that cools the CPU.
[0009]
However, in the single-phase full-wave driving method, the current that can be passed through the motor winding is limited by the current capability and the allowable loss of the driver IC used, so that the motor output is limited. Further, in the two-phase half-wave driving method, the motor efficiency is lower than that in the single-phase full-wave driving method, so that the motor output is lower than that of the single-phase full-wave driving method.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a brushless DC motor capable of greatly improving the motor output while paying attention to the conventional problems in the previous term.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a motor winding having two phases, a phase difference of 180 ° between currents flowing through each phase, or a phase difference of zero, and a current flowing in both directions of the motor winding. It is a two-phase full-wave drive type brushless DC motor.
[0012]
According to the present invention, one driver IC or several transistors are provided for each phase of a two-phase motor winding, and each phase is full-wave driven. The same current as above can be passed, and as a whole motor that combines two phases, it is possible to pass about twice the current of the single-phase full-wave drive system, and the brushless DC motor has greatly improved motor output Can be provided.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention has a rotor as a rotating body, a printed circuit board having a rotor position detecting component, and a motor winding for rotating the rotor, and the number of phases of the motor winding is two. The brushless DC motor is characterized in that the phase of the current flowing in each phase is shifted by 180 ° and the current is applied to both phases of the motor winding by a full-wave drive system. This has the effect of increasing the current flowing through the motor and improving the motor output.
[0014]
The invention according to claim 2 of the present invention has a rotor as a rotating body, a printed circuit board having a rotor position detecting component, and a motor winding for rotating the rotor, and the number of phases of the motor winding is two. A brushless DC motor characterized by a full-wave drive system in which there is no phase difference between the currents flowing through the respective phases and the current flows in both directions of the motor windings. It has the effect of increasing the current flowing through the motor and improving the motor output.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the brushless DC motor according to the first or second aspect, the printed circuit board has two driver ICs for driving the motor windings in full-wave. The driver ICs are arranged one for each phase of the motor winding, and each phase of the motor winding is driven by a single driver IC for full-wave driving. To increase the motor output.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the brushless DC motor according to the first or second aspect, the printed circuit board includes several transistors for driving the motor windings in full-wave. It has a pre-driver IC that operates the transistor, and the transistor drives each phase of the motor winding full-wave. Using several transistors, the current flowing to the motor is increased, and the action of improving the motor output is achieved. Have.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the brushless DC motor according to any one of the first to third aspects, the number of rotor position detecting components is one, and two driver ICs are operated by one rotor position detecting component. By doing so, the motor output can be improved, the number of parts can be reduced, and the brushless DC motor can be made inexpensive.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the brushless DC motor according to the first, second, and fourth aspects, the number of rotor position detecting components is one, and the pre-driver is provided by one rotor position detecting component. By operating the IC, the motor output can be improved, the number of components can be reduced, and the brushless DC motor can be manufactured at low cost.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the brushless DC motor according to the first or second aspect, only one rotor position detecting component is provided, and each phase of the motor winding is BTL (balanced). In addition to the fact that it is driven by a transformer (less transformer), the motor output is improved, the torque ripple is reduced to reduce the noise from the motor, and the brushless DC motor is reduced in cost.
[0020]
According to an eighth aspect of the present invention, in the brushless DC motor according to any one of the first to seventh aspects, the motor winding is connected to a printed circuit board, and the motor winding is an even number of slots of two or more slots. The motor winding is wound so that the rotor rotates in the desired direction of rotation even if the motor winding and the printed circuit board are mounted by being rotated by 180 °, thereby increasing the productivity of the brushless DC motor. Has an action.
[0021]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention in which a phase difference of a current flowing through each phase is 180 °. FIG. 11 is a timing chart of the motor winding commutation of the brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention in which the phase difference of the current flowing through each phase is zero. .
[0023]
In the brushless DC motor according to the first embodiment, when the phases of the motor winding 1 are two phases and each phase is an A phase and a B phase, the phase difference between the currents flowing through the A phase and the B phase is 180 ° or The method of energizing the motor winding with a phase difference of zero is a full-wave drive system in which current flows in both directions of the motor winding.
[0024]
In FIG. 10, there is a phase difference of 180 ° between the induced voltage 27 of the phase A and the induced voltage 28 of the phase B. Therefore, the current 29 of the phase A and the current 30 of the phase B are supplied with a phase difference of 180 °. The phases generate the excitation torques 31, 32 in the same direction. The combined excitation torque of the A-phase excitation torque 31 and the B-phase excitation torque 32 is 33.
[0025]
In FIG. 11, since there is no phase difference between the induced voltage 27 of the A phase and the induced voltage 28 of the B phase, the current 29 of the A phase and the current 30 of the B phase are supplied with a phase difference of zero, and each phase is in the same direction. Generates exciting torque. The combined excitation torque of the A-phase excitation torque 31 and the B-phase excitation torque 32 is 33.
[0026]
Whether the phase difference between the A-phase induced voltage 27 and the B-phase induced voltage 28 is 180 ° or zero is dependent on how the motor winding is wound.
[0027]
As for the direction of the current, the direction from the beginning to the end of the winding of the motor winding is defined as a positive direction, and the opposite direction is defined as a negative direction.
[0028]
The driver IC 2 is arranged one for each of the A phase and the B phase, and drives each phase in full-wave. If the same driver IC as in the single-phase full-wave drive method is used, the same current as in the single-phase full-wave drive method can be applied to the current that can flow in one phase. It is possible to pass about twice the current of the system.
[0029]
As described above, in the first embodiment, the phase difference of the current flowing through each phase of the two-phase motor winding is set to 180 ° or the phase difference is set to zero, and the two driver ICs are used to perform full-wave driving. And the motor output can be improved.
[0030]
Note that the driver IC can be composed of a driver IC dedicated to motor driving, a power amplifier, an operational amplifier, and the like.
[0031]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a brushless DC motor according to Embodiment 2 of the present invention. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
[0032]
In the brushless DC motor according to the second embodiment, as shown in FIG. 2, the energization of the motor winding 1 is driven by full-wave driving by several transistors 5 and a pre-driver IC 6 for operating the several transistors 5. Since the phase difference of the current flowing through each phase of the motor winding 1 is set to 180 ° or the phase difference is set to zero and each phase is driven by full-wave, the current that can flow in one phase is the same as that of the single-phase full-wave driving method. Since the current can flow, it is possible to flow about twice the current of the single-phase full-wave drive system in the entire motor in which the two phases are combined.
[0033]
As described above, in the second embodiment, the phase difference of the current flowing in each phase of the two-phase motor winding is set to 180 ° or the phase difference is set to zero, and several transistors 5 and several transistors 5 are operated. By performing full-wave driving with the pre-driver IC 6 to be driven, the current flowing through the motor can be increased, and the motor output can be improved.
[0034]
The pre-driver IC can be constituted by a pre-driver IC dedicated to motor driving, a driver IC, a power amplifier, an operational amplifier, and the like.
[0035]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a brushless DC motor according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 3, the same members as those in FIG. 1 or FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 or FIG.
[0036]
As shown in FIG. 3, the brushless DC motor according to the third embodiment has one rotor position detecting component 3 for detecting the position of the rotor, and one rotor position detecting component 3 operates two driver ICs 2. Therefore, the motor output can be improved and the brushless DC motor can be reduced in cost.
[0037]
Note that the driver IC can be composed of a driver IC dedicated to motor driving, a power amplifier, an operational amplifier, and the like.
[0038]
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a brushless DC motor according to Embodiment 4 of the present invention. 4, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals as those in FIGS.
[0039]
As shown in FIG. 4, the brushless DC motor according to the fourth embodiment has one rotor position detecting component 3 for detecting the position of the rotor, and operates several transistors 5 with one rotor position detecting component 3. Since the pre-driver IC 6 is operated, the motor output can be improved and the device can be made inexpensive.
[0040]
The pre-driver IC can be constituted by a pre-driver IC dedicated to motor driving, a driver IC, a power amplifier, an operational amplifier, and the like.
[0041]
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a brushless DC motor according to Embodiment 5 of the present invention. 5, the same components as those in FIG. 1 are given the same reference numerals as in FIG.
[0042]
In the brushless DC motor according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 5, each phase of the motor winding 1 is driven by two power amplifiers 7 and 8 in a BTL (balanced transformerless) manner. The phase difference of the current flowing through each phase is set to 180 °, or the phase difference is set to zero. When the BTL drive is performed, the torque ripple of the motor decreases, and the sound from the motor decreases. One hall element 9 is used as a rotor position detecting component, and one power amplifier 7 is operated by the hall element 9, and another power amplifier 8 is operated with the output waveform of the power amplifier 7. The voltage dividing resistor 12 divides the output voltage of the power amplifier 7 so as not to exceed the input voltage range of the power amplifier 8. When the BTL drive is performed, a current flows from the Hall element 9 to the feedback resistor 10 that determines the gain of the amplifier, so that the output of the Hall element 9 decreases. However, by using a single power amplifier operated by the Hall element 9, The decrease in the output of the Hall element 9 can be reduced.
[0043]
As described above, in the fifth embodiment, the output of the Hall element is small, the sound is small, the cost is low, and the motor output can be improved.
[0044]
Note that the feedback resistor 10 may be arranged inside the power amplifiers 7 and 8.
[0045]
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a winding diagram of a brushless DC motor according to the sixth embodiment, and FIG. 7 is a stator diagram of a brushless DC motor in which a printed circuit board and a motor winding are integrated.
[0046]
The brushless DC motor according to the sixth embodiment has a motor winding wound around an iron core as shown in FIG. The A-phase and the B-phase are wound in the same direction with the winding start facing each other, and the A-phase and the B-phase are wound in the same direction with the winding ends facing each other. For example, if the winding start of the phase A is wound in the CW direction (clockwise) and the winding end is wound in the CCW direction (counterclockwise), the winding of the phase B is also wound in the CW direction and the winding end is wound in the CCW direction. By winding the motor winding in this way, even if the mounting position with the printed circuit board 15 on which the motor winding 13 is mounted is rotated by 180 °, the winding direction of the motor winding 13 does not change and the rotation direction of the rotor is intended. Rotation direction.
[0047]
Note that the winding of the motor winding may be such that the winding start is in the CCW direction and the winding end is in the CW direction.
[0048]
As described above, in the sixth embodiment, the mounting position of the motor winding 13 and the printed circuit board 15 can be set to a desired rotation direction even when the motor winding 13 and the printed circuit board 15 are mounted by being rotated by 180 °. In addition, the productivity of the brushless DC motor can be improved.
[0049]
Although the first to sixth embodiments are directed to a cooling fan motor for a notebook personal computer, the brushless DC motor of the present invention may be a fan motor used for cooling other electronic devices.
[0050]
In the sixth embodiment, the number of slots of the motor is four, but any number of slots may be used as long as the number of slots is even.
[0051]
In addition, the motor structure according to the first to fifth embodiments may be any type such as a circumferential facing type, a face facing type, a slotted type, a slotless type, a cored type, a coreless type, an inner rotor type and an outer rotor type. A motor structure may be used.
[0052]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention sets the number of phases of the motor winding to two, and the method of energizing the motor winding is such that the phase difference of the current flowing through each phase of the motor winding is 180 °, Alternatively, a full-wave drive system with zero phase difference and current flowing in both directions of the motor winding can greatly improve the motor output, and can provide a small and inexpensive brushless DC motor. The effect is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a brushless DC motor according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a brushless DC motor according to a second embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of a brushless DC motor according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram of a brushless DC motor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a winding diagram of a brushless DC motor according to a sixth embodiment of the present invention; FIG. 7 is a stator diagram of a brushless DC motor in which a printed circuit board and a motor winding are integrated; FIG. FIG. 9 is a circuit diagram of a single-phase full-wave drive system as a motor. FIG. 9 is a circuit diagram of a two-phase half-wave drive system as a conventional brushless DC motor. FIG. 10 is a circuit diagram of each phase according to the first embodiment of the present invention. Phase of the flowing current FIG. 11 is a timing chart of the motor winding commutation of the brushless DC motor in which the phase difference of the current flowing through each phase is zero according to the first embodiment of the present invention. Timing chart of current [FIG. 12] Timing chart of motor winding commutation of single-phase full-wave drive system which is a conventional brushless DC motor [FIG. 13] Motor winding of two-phase half-wave drive system which is a conventional brushless DC motor Timing chart of linear commutation [Explanation of symbols]
1 Motor winding 2 Driver IC
3 rotor position detecting component 4 bias resistor of rotor position detecting section 5 transistor 6 pre-driver IC
7, 8 Power amplifier 9 Hall element 10 Feedback resistance 11 Bias resistance of Hall element 12 Voltage dividing resistor 13 Motor winding 14 Iron core
15 Printed circuit board 16 Rotor position detecting component 17 Motor winding 18 Driver IC
Reference Signs List 19 rotor position detection component 20 motor winding 21 transistor 22 comparator 23 direction of A-phase current 24 direction of B-phase current 25 direction of current flow 26 direction of current flow 27 induced voltage of A phase 28 induction of B phase Voltage 29 A-phase current 30 B-phase current 31 A-phase excitation torque 32 B-phase excitation torque 33 Combined excitation torque of A-phase and B-phase 34 Induced voltage 35 Current 36 Exciting torque 37 A-phase induced voltage 38 B-phase Induced voltage 39 A-phase current 40 B-phase current 41 A-phase excitation torque 42 B-phase excitation torque 43 Combined excitation torque of A-phase and B-phase

Claims (8)

回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、前記ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、前記モータ巻線の相数は二相であり、モータ巻線への通電方法は、各相に流れる電流の位相を180°ずらし、前記電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータ。It has a rotor that is a rotating body, a printed circuit board having a rotor position detecting component, and a motor winding for rotating the rotor. The number of phases of the motor winding is two, and power is supplied to the motor winding. The brushless DC motor is characterized in that the method is a full-wave drive system in which a phase of a current flowing in each phase is shifted by 180 ° and the current flows in both directions of a motor winding. 回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、前記ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、前記モータ巻線の相数は二相であり、モータ巻線への通電方法は、各相に流れる電流の位相差がなく、前記電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータ。It has a rotor that is a rotating body, a printed circuit board having a rotor position detecting component, and a motor winding for rotating the rotor. The number of phases of the motor winding is two, and power is supplied to the motor winding. The brushless DC motor is characterized in that the method is a full-wave drive system in which there is no phase difference between currents flowing in each phase and the current flows in both directions of a motor winding. 前記プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのドライバICを二つ有し、前記ドライバICはモータ巻線の各相に一つずつ配置され、モータ巻線の各相はドライバIC一つによって全波駆動されることを特徴とする請求項1、または、請求項2に記載のブラシレス直流モータ。The printed circuit board has two driver ICs for driving the motor windings in full-wave, and the driver ICs are arranged one for each phase of the motor windings, and each phase of the motor windings is a driver. 3. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the brushless DC motor is driven by a single IC. 前記プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのトランジスタを数個と前記トランジスタを動作させるプリドライバICを有し、前記トランジスタはモータ巻線の各相を全波駆動することを特徴とする請求項1、または、請求項2に記載のブラシレス直流モータ。The printed circuit board has several transistors for driving the motor windings in full-wave and a pre-driver IC for operating the transistors, and the transistors drive each phase of the motor windings in full-wave. The brushless DC motor according to claim 1 or 2, wherein: ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品で前記ドライバIC二つを動作させることを特徴とする請求項1から請求項3に記載のブラシレス直流モータ。The brushless DC motor according to any one of claims 1 to 3, wherein there is one rotor position detecting component, and one driver position detecting component operates the two driver ICs. ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品で前記プリドライバICを動作させることを特徴とする請求項1と請求項2および請求項4に記載のブラシレス直流モータ。5. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the rotor position detecting component is one, and the pre-driver IC is operated by one rotor position detecting component. ロータ位置検出部品は一つであり、モータ巻線の各相は、BTL(バランスドトランスフォーマーレス)駆動されていることを特徴とする請求項1から請求項3に記載のブラシレス直流モータ。The brushless DC motor according to any one of claims 1 to 3, wherein there is one rotor position detecting component, and each phase of the motor winding is driven by a BTL (balanced transformerless). モータ巻線は、プリント回路基板と接続され、前記モータ巻線は、2スロット以上の偶数個のスロットを有し、前記モータ巻線と前記プリント回路基板が180°回転して取り付けられても、目的の回転方向にロータが回転するように前記モータ巻線を巻いていることを特徴とする請求項1から請求項7に記載のブラシレス直流モータ。The motor winding is connected to a printed circuit board, and the motor winding has an even number of slots of two or more slots, and even if the motor winding and the printed circuit board are mounted by being rotated by 180 °, The brushless DC motor according to any one of claims 1 to 7, wherein the motor winding is wound so that the rotor rotates in a target rotation direction.
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