JPH0116100B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は永久磁石をローターに持つ無整流子モ
ータに関する。

従来の無整流子モータをたて形プレーヤの駆動
に用いた例を第１図ａに示す。同図において、１
は複数極を有し主磁束源としての永久磁石、２は
ステータヨークで軟磁性材より成る。３はロータ
ー円板であつて軟磁性材より成り、永久磁石１を
保持する。１２は電機子巻線であつて複数の巻線
１２Ａ〜１２Ｄより成り、それぞれステータヨー
タ２上には第１図ｂの様に配置される。１２Ａ，
１２Ｂは２相モータの第１相巻線をなし直列接続
される。１２Ｃ，１２Ｄは同じく直列接続されて
第２相巻線となり、第１相，第２相間は電気角で
90゜位相差を持つ様に配置される。第１図では永
久磁石が８極の場合であり、１巻線のコイル辺間
の角度は45゜、隣る巻線のコイル辺間の角度は
22.5゜である。これらの巻線には誘起電圧と同相
のピーク値の等しい正弦波電流が供給され、回転
数一定のときモータの出力トルクはローターの回
転位相の任意の位置において一定となる様に制御
されるものとする。回転軸９には支持金具４を介
して前記ローター円板３が固定されると共に、モ
ーターと反対の側にはターンテーブル１０が取付
金具１１により固定される。軸受５，６は今たと
えばオイルレスメタルより成るものとし、これら
は軸金具７に固定され、さらに支持板８に固定さ
れるものとする。

さて、以上の様に構成されたものにおいて、回
転軸がローター円板３に取付けられた磁石１によ
つて駆動力を得、回転するとき、軸受５，６には
モーターのロータとターンテーブル１０などの重
量によるラジアル荷重をうける。同時にまた永久
磁石１とステータヨーク２との間の吸引力のため
に、支持金具４と軸受５の側面との間でスラスト
荷重をうける。このスラスト荷重は磁石の吸引力
が大きくなるほど大で面接触でこの荷重を受ける
場合特にその負荷が大きい。これをポイント接触
に変更するにしても構造は必ずしも簡単でなくま
たスラスト荷重は残る。所でステータヨーク２に
はローター磁石１の回転に伴つて交番および回転
磁束が通り、鉄損即ちヒステリシス損失やうず電
流損失が発生する。本損失は回転速度が大きくな
る程度であり、第１図の様なプレーヤの場合は小
さくとも、他の高速回転負荷ではその損失を無視
出来ない。この様に従来の永久磁石回転型の無整
流子機ではロータとステータ間の吸引力のために
負荷が大きくなり、また不必要な鉄損を発生して
好ましくないものであつた。

本発明は以上の点に鑑みてなされ、吸引力によ
る負荷や鉄損を原理上無くし、効率の良い無整流
子モータを具体化しようとするものである。さら
には、従来のモータでは電機子巻線に鎖交する磁
束の、回転に伴う変化を正弦波状にすることが容
易ではなかつたが、本発明ではそれをも容易に正
弦波分布に出来る様しようとするものである。以
下、図面に従つて本発明を説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図で、同
図において、第１図と同一または相当部分には同
一符号で示している。電機子巻線１２は非磁性板
１３，１４、たとえば配線パターンの印刷された
板で両側をはさまれる。また、非磁性スペーサリ
ング１５，１６は巻線１２と同じ厚さでなり、こ
れらは一体化されてスペーサ１７により取付板８
に固定される。ヨーク板２は支持金具４に固定さ
れる。つまりローターの一部となり、永久磁石
１、ヨーク板２、ロータ板３は回転軸９に一体固
定される。その他の構造は第１図と同様とする。
ここでヨーク板２は第３図ｂの様に構成される。
つまり円板状の板より成るが、対向する永久磁石
の極間境界に対応する部分に図示の如きスリツト
２１を刻んで成る。もしも、このスリツト２１が
無ければ、永久磁石１とヨーク板２との間に配置
された電機子巻線１２に鎖交する磁束はローター
の回転に伴つて第３図ａ中の点線の様になり正弦
波から歪んだ波形となる。この時正弦波状の電流
を電機子巻線に電圧と同相の状態で流しても、回
転数が一定の時、脈動トルクを生じ、トルク一定
とはならない。そこで、永久磁石１の８極の各極
の境界付近に第３図ｂのようにスリツト２１を刻
んで各極間の磁気抵抗を大きくすることにより第
３図ａ中の実線の如き正弦波分布にする。つま
り、磁極の端部付近の磁気抵抗を高くしてその部
分の磁束密度を下げる様にして正弦波状にする。
この形状の調整はスリツト２１の開き角θを加減
することによつて行いうる。ヨーク板２中を通る
主たる磁束は、このスリツト２１を迂回して第３
図ｂに矢印にて示した如き経路を通つて磁石１と
の間で磁路が閉成される。スリツト２１について
は単に円板状の板を打抜くことにより貫通させて
作るのみならず、この軟磁性板を削つて薄くする
こと、もしくはプレスをもつて陥没させ永久磁石
１との間の距離を大きくする等の方法をもつても
実現出来る。要するに磁石１との間で作られる磁
気抵抗をロータの回転方向に対して連続的に変化
させるヨークを備えたものであれば良い。

以上の様にして成る第３図の構成のモータにお
いて、永久磁石１とヨーク板２との間の磁気的吸
引力は、これらが双方共にロータを構成するた
め、ステータとの間に作用せず、軸受５に対して
スラスト荷重とはならない。したがつて負荷が大
となることはない。また、ヨーク板２は永久磁石
１と共に回転し、それらの相対位置はロータの回
転位置にかかわらず不変故、交番、回転各磁界は
ほとんど作用せず鉄損を生ずることがほとんどな
い。電機子巻線１２による起磁力に基いて本損失
は生ずるが、量は小さい。さらにヨーク板２には
対向する磁石１の極間境界付近に磁気抵抗を大き
くする要素をもうけたので電機子巻線１２に鎖交
する磁束の回転に対する変化を正弦波状とするこ
とが出来、モータは一定回転時ほとんどトルクム
ラのない回転を行うことが出来る。

第３図ｂのものと異なるものとして第４図のよ
うにするのも有効である。第４図ａの斜線の部分
を陥没させるが、その円周方向のＡ―Ａ断面を第
４図ｂの様に構成する。こうすると磁極の中心附
近は磁束密度が高く、端部にゆくにつれてその減
衰の割合が大きく結果として巻線の中心附近の磁
束分布は回転角変化に従つて正弦波状とすること
が出来る。

第５図ａは第２図の例において、さらに速度検
出のための手段を追加した例である。ヨーク板２
にはリング状の円板２２を取付けこれに同じくリ
ング状の多極着磁々石２３を取付けた例である。
ステータ側の非磁性板１３の前記磁石と対向する
面には第５図ｂの３３に示す如きプリントパター
ンを印刷しておく。このパターンの極ピツチは磁
石２３のそれとほゞ一致させる。この様に構成す
ればパターン３３にはローターの回転に従つて多
極磁石２３の極ピツチと回転数に対応する周波数
の交流を誘起させ得て、これを回転速度信号とし
て利用出来る。従来のモータであればローターの
基本が永久磁石とそれを取付ける板のみであつた
ので、この種速度発電機機構を取付けるに際して
も磁石１の配置に制約される形でしか取付けられ
なかつた。しかし本発明の様に主磁束を通すヨー
ク板２をもローターの一部とした結果、速度発電
機機構を本ヨーク板にも設けることが出来るので
モータの構成に自由度が増すこととなる。速度発
電機の機構は第５図の例にとどまらず、ヨーク板
２の外周端部に均等ピツチのスリツトを刻み、そ
れを投受光器ではさんで構成することも考えられ
る。

なお、以上の説明では全て省略して来たが、こ
の種の無整流子モータではロータの位置を検知す
る手段が必須である。それは電機子巻線とそれに
鎖交する永久磁石の磁束の極性との関係を検出す
る手段であり、電機子巻線の置かれるステータ側
に普通設ける。ローターの磁石１の磁束をホール
素子にて直接見ることとしても良いが、前記ヨー
ク板２の一部分にスリツトを刻み、それをステー
タ側においた投受光器でスリツトの有無による信
号の差異を検知し、位置信号に用いるなどしても
良い。この様にローター側へ持つて来たヨーク板
２は単に主磁束の経路として有用なるのみなら
ず、前記の如く、速度や位置の信号を検出する手
段としても有効である。

以上の説明から明らかな様に、本発明によれ
ば、主磁束を通すヨーク板をローターにした結
果、永久磁石の吸引力によるスラスト荷重を軸受
から排除することが出来る。さらに回転に伴う鉄
損を極めて小さくすることが出来る。さらにヨー
ク板を加工して主磁束源の各電極間に対応する部
分の磁気抵抗をロータの回転方向に対して連続的
に変化させることによつて電機子巻線に鎖交する
永久磁石の磁束の分布をローターの回転角に対し
て正弦波状に近づけることが出来るので、一定回
転時において、そのトルクリツプルを軽減するな
どの効果がある。

またさらに、ヨーク板には位置検出手段、速度
検出手段を付加することも出来るので別途これら
の手段をおく必要がなく、モータの構造は簡単に
なるなど、実用的でメリツトの多いモータとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の無整流子モータの一実施
例を示す構成図、第２図は本発明の一実施例を示
す構成図、第３図ａは磁束特性を示す特性図、第
３図ｂは第２図のヨーク板を説明する説明図、第
４図および第５図はそれぞれこの発明の実施例を
説明するための説明図である。 図において、１は永久磁石、２はヨーク、３は
ロータ円板、４は支持金具、５，６は軸受、１２
は電機子巻線である。なお、図中同一符号は同一
または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステータ上に設けられた駆動用電機子巻線、
   ロータ上にあつて前記駆動用電機子巻線の一方の
   側に所定の空〓を隔てて設けられ、前記駆動用電
   機子巻線に鎖交する磁束を供給する複数の極を有
   する主磁束源、前記駆動用電機子巻線の他方の側
   に所定の空〓を隔てて設けられ、前記主磁束源か
   らの磁束を受けつつ、前記主磁束源と一体回転
   し、前記駆動用電機子巻線に鎖交する磁束が前記
   ロータの回転円周方向の変化に伴つて前記駆動用
   電機子巻線の駆動電流波形に応じて前記主磁束源
   の各極間に対応する部分の磁気抵抗を前記ロータ
   の回転方向に対して連続的に変化させたヨークを
   備えたことを特徴とする無整流子モータ。 ２ ヨークには位置又は速度手段を兼用させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の無整
   流子モータ。