JPH0789728B2 - モ−タ - Google Patents
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- JPH0789728B2 JPH0789728B2 JP60090980A JP9098085A JPH0789728B2 JP H0789728 B2 JPH0789728 B2 JP H0789728B2 JP 60090980 A JP60090980 A JP 60090980A JP 9098085 A JP9098085 A JP 9098085A JP H0789728 B2 JPH0789728 B2 JP H0789728B2
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- cogging torque
- cogging
- magnetic
- torque
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/16—Stator cores with slots for windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ラジアル方向に着磁されている永久磁石、
特にリング状でラジアル方向に多極着磁されている永久
磁石からなる磁極と、その内側または外側に配置されて
いる突極を有するコアとを備えたモータに関するもので
ある。
特にリング状でラジアル方向に多極着磁されている永久
磁石からなる磁極と、その内側または外側に配置されて
いる突極を有するコアとを備えたモータに関するもので
ある。
近年、種々の新しい機械装置，電気および電子機器の開
発に伴い、コギングが少なく、かつ大きなトルクを有す
る高品位の小型モータが強く望まれるようになつた。
発に伴い、コギングが少なく、かつ大きなトルクを有す
る高品位の小型モータが強く望まれるようになつた。
コギング対策としてはコアレスモータ等が使用されてい
たが、コアレスモータは充分に大きいトルクが得られ
ず、大きいトルクを得るためには大型化を免れ得なかつ
た。
たが、コアレスモータは充分に大きいトルクが得られ
ず、大きいトルクを得るためには大型化を免れ得なかつ
た。
一方、第１図に示すような突極を有するモータが大きな
トルクを得られるために使用されている。なお、第１図
のこの発明の一実施例でもあるが、従来例の説明にも用
いる。すなわち、第１図において、１はコアで、突極２
を有している。なお、巻線は省略してある。３は磁極
で、リング状永久磁石からなりラジアル方向に着磁され
ており、しかも円周方向に沿つてＮ極,S極が交互に形成
されている。４は磁気ヨークである。そして、コア１側
か磁気ヨーク４側の一方がステータとなり、他方がロー
タとなるが、第１図の場合はコア１がステータ，磁気ヨ
ーク４がロータとなつているアウターロータ型モータで
ある。
トルクを得られるために使用されている。なお、第１図
のこの発明の一実施例でもあるが、従来例の説明にも用
いる。すなわち、第１図において、１はコアで、突極２
を有している。なお、巻線は省略してある。３は磁極
で、リング状永久磁石からなりラジアル方向に着磁され
ており、しかも円周方向に沿つてＮ極,S極が交互に形成
されている。４は磁気ヨークである。そして、コア１側
か磁気ヨーク４側の一方がステータとなり、他方がロー
タとなるが、第１図の場合はコア１がステータ，磁気ヨ
ーク４がロータとなつているアウターロータ型モータで
ある。
このような突極２を有するモータは、大きなトルクが得
られるものの、コギングが発生するという不都合があつ
た。
られるものの、コギングが発生するという不都合があつ
た。
従来、このように突極２を有するモータは、コギングを
減少させるために、例えば特公昭58−52426号公報に開
示されているように、電機子鉄心に加工を施す方法が提
案されている。
減少させるために、例えば特公昭58−52426号公報に開
示されているように、電機子鉄心に加工を施す方法が提
案されている。
上記した電機子鉄心に加工を施す方法は複雑であり、コ
ギングの減少も、ますます増大する高品位化への要望に
対し充分なものでなかつた。
ギングの減少も、ますます増大する高品位化への要望に
対し充分なものでなかつた。
さらに、最近は永久磁石に磁力の強い希土類磁石等を用
いるに至つて、小型化は促進されるもののコギングがよ
り顕著となり、実用上の不都合が増した。
いるに至つて、小型化は促進されるもののコギングがよ
り顕著となり、実用上の不都合が増した。
本発明者等は上記の点にかんがみ、永久磁石、特にリン
グ状でラジアル方向に着磁され、円周方向に交互に多極
着磁されている永久磁石を磁極として用いたモータにつ
いて種々研究を重ねた結果、この発明はなされたもの
で、着磁角度や着磁パターンを精密に制御することによ
り小型でトルクが大きく、しかもコギングが少ないモー
タを提供することを目的とする。
グ状でラジアル方向に着磁され、円周方向に交互に多極
着磁されている永久磁石を磁極として用いたモータにつ
いて種々研究を重ねた結果、この発明はなされたもの
で、着磁角度や着磁パターンを精密に制御することによ
り小型でトルクが大きく、しかもコギングが少ないモー
タを提供することを目的とする。
この発明に係るモータは、ラジアル方向に着磁されてい
る永久磁石からなる磁極と、その内側または外側に配置
されている突極を有するコアとを備えたモータにおい
て、突極数と磁極数の最小公倍数をｉとしたとき、平衡
安定点を基準とする回転角360゜/iのコギングトルクの
周囲の間で４個の変曲点を有するように前記永久磁石の
磁束分布を制御したものである。
る永久磁石からなる磁極と、その内側または外側に配置
されている突極を有するコアとを備えたモータにおい
て、突極数と磁極数の最小公倍数をｉとしたとき、平衡
安定点を基準とする回転角360゜/iのコギングトルクの
周囲の間で４個の変曲点を有するように前記永久磁石の
磁束分布を制御したものである。
この発明においては、平均的なコギングトルクの周期が
モータのトルクの1/2の周期となるので、コギングトル
クが最小になる。
モータのトルクの1/2の周期となるので、コギングトル
クが最小になる。
以下、この発明の実施例について詳細に説明する。
第１図はこの発明のモータの一実施例であるアウターロ
ータ型モータの断面略図である。このアウターロータ型
モータは、６個の突極２を有するコア１と、極数が４個
から成る磁極３および磁気ヨーク４を主要部として構成
されている。
ータ型モータの断面略図である。このアウターロータ型
モータは、６個の突極２を有するコア１と、極数が４個
から成る磁極３および磁気ヨーク４を主要部として構成
されている。
このリング状の磁極３は、形態的には通常のものと何ら
変わるところは無く、リングの中心軸に垂直な各断面に
おいて実質的に均一な厚さと組成とを有している。また
各磁極の着磁パターンも通常の正弦波や台形的な形と同
一であるが、磁気ヨーク４の磁気的な特性に合わせ、そ
のコギングトルクの周期が、通常発生するコギングトル
クの基本周期θ′ｉ〔ただしθ′ｉはコア１と磁極３の
極数との最小公倍数をｉとするとき、（360゜/i）で決
まる角度〕の1/2、つまり に等しくなるように着磁パターンが制御されている。
変わるところは無く、リングの中心軸に垂直な各断面に
おいて実質的に均一な厚さと組成とを有している。また
各磁極の着磁パターンも通常の正弦波や台形的な形と同
一であるが、磁気ヨーク４の磁気的な特性に合わせ、そ
のコギングトルクの周期が、通常発生するコギングトル
クの基本周期θ′ｉ〔ただしθ′ｉはコア１と磁極３の
極数との最小公倍数をｉとするとき、（360゜/i）で決
まる角度〕の1/2、つまり に等しくなるように着磁パターンが制御されている。
ところで、コキングとは回転時に発生する回転むらであ
り、その原因は突極２と磁極３の各極との間の相対的に
回転位置によつて、磁極各部に働く力が回転に対して対
称とならない場合に発生する力（コギング力）によつて
もたらされる。そして、コギングトルクは突極数と磁極
数の最小公倍数をｉとすると360゜/iの周期をもつ。
り、その原因は突極２と磁極３の各極との間の相対的に
回転位置によつて、磁極各部に働く力が回転に対して対
称とならない場合に発生する力（コギング力）によつて
もたらされる。そして、コギングトルクは突極数と磁極
数の最小公倍数をｉとすると360゜/iの周期をもつ。
したがつて、第１図に示すモータでは、突極数が“6"、
磁極数が“4"であるからｉ＝12であり、コギングトルク
の周期は30゜である。
磁極数が“4"であるからｉ＝12であり、コギングトルク
の周期は30゜である。
第２図は磁極数が４極のリング状の永久磁石を得るため
の着磁器10を示している。この図で、11はヨークで、４
個の外部コア12を有し、各外部コア12には励磁用のコイ
ル13がそれぞれ装着されている。
の着磁器10を示している。この図で、11はヨークで、４
個の外部コア12を有し、各外部コア12には励磁用のコイ
ル13がそれぞれ装着されている。
14は内部コアである。ヨーク11の外部コア12と内部コア
14との間に着磁を行うべきリング状の磁性材料15（着磁
後磁極３となる）を挿入し、着磁を行う。
14との間に着磁を行うべきリング状の磁性材料15（着磁
後磁極３となる）を挿入し、着磁を行う。
さて、この着磁器10において、外部コア12の先端部12A
は中心Ｏに対して角度の傾斜を設けて、磁性材料15の
着磁幅を規制している。。
は中心Ｏに対して角度の傾斜を設けて、磁性材料15の
着磁幅を規制している。。
さて、先端部12Aの角度を変化させて着磁を行つた場
合、第１図のモータのロータ（磁極３と磁気ヨーク４か
らなる）の回転角に対するコギングトルクの特性は第３
図のようになる。
合、第１図のモータのロータ（磁極３と磁気ヨーク４か
らなる）の回転角に対するコギングトルクの特性は第３
図のようになる。
この図では、回転角が０゜,15゜および30゜でコギング
トルクが零になつているが、着磁のばらつきによつては
多少周期にばらつきが発生することがある。
トルクが零になつているが、着磁のばらつきによつては
多少周期にばらつきが発生することがある。
第３図から明らかなように、コギングトルクの大きさ
は、着磁の感度を変化させることによつて変化し、
が55゜〜60゜の間で小さくなる。またが55゜〜60゜の
間でコギングトルクの位相が逆転することがわかる。
は、着磁の感度を変化させることによつて変化し、
が55゜〜60゜の間で小さくなる。またが55゜〜60゜の
間でコギングトルクの位相が逆転することがわかる。
が55゜〜60゜の間のコギングトルクの特性を詳しく調
べてみると、第４図のようになる。つまり、位相の遷移
領域においては、位相の異なるトルクパターンを重ねた
ようなトルクパターンとなり、コギングトルクの周期
は、もとの周期の1/2になる。すなわち、回転角30゜の
周期の間に４個の変曲点P1〜P4を有し、かつ５点のコギ
ングトルクの零点Q1〜Q5を有している。さらに詳述すれ
ば回転角15゜の周期の間に２個の変曲点P1,P2を有し、
かつ３点のコギングトルクの零点Q1〜Q3を有している。
このモータは、従来にない著しくコギングの少ない性能
を示した。
べてみると、第４図のようになる。つまり、位相の遷移
領域においては、位相の異なるトルクパターンを重ねた
ようなトルクパターンとなり、コギングトルクの周期
は、もとの周期の1/2になる。すなわち、回転角30゜の
周期の間に４個の変曲点P1〜P4を有し、かつ５点のコギ
ングトルクの零点Q1〜Q5を有している。さらに詳述すれ
ば回転角15゜の周期の間に２個の変曲点P1,P2を有し、
かつ３点のコギングトルクの零点Q1〜Q3を有している。
このモータは、従来にない著しくコギングの少ない性能
を示した。
ただし、そのトルクパターンは周期が完全に一定になら
ないことがあり、また見掛上、第５図，第６図に示すよ
うに複雑なパターンを示すことがある。しかし、回転角
30゜の周期の間には４個の変曲点P1〜P4を有し、第３図
の従来のコギング特性とは全く異なり、かつコギングの
著しい減少を示す。
ないことがあり、また見掛上、第５図，第６図に示すよ
うに複雑なパターンを示すことがある。しかし、回転角
30゜の周期の間には４個の変曲点P1〜P4を有し、第３図
の従来のコギング特性とは全く異なり、かつコギングの
著しい減少を示す。
したがつて、コギングトルクの位相変化の様子を見なが
ら、着磁器10の外部コア12,内部コア14の形状や、着磁
電流を変えていき、上記のコギングトルクの周期になる
ように、着磁パターンを制御することが可能となる。こ
のようなトルクパターンをもつ領域において、コギング
トルクは十分に小さくなり、高性能のマイクロモータが
設計できる。
ら、着磁器10の外部コア12,内部コア14の形状や、着磁
電流を変えていき、上記のコギングトルクの周期になる
ように、着磁パターンを制御することが可能となる。こ
のようなトルクパターンをもつ領域において、コギング
トルクは十分に小さくなり、高性能のマイクロモータが
設計できる。
第７図は他の着磁手段を説明するための着磁器10を示す
もので、内部コア14に溝14Aを形成し、リング状の磁性
材料15の内側から角度′を連続的に変化させるもので
ある。角度′はあらかじめ異なつた角度に形成した多
数の内部コア14を用意しておき、これを順次取りかえれ
ばよい。なお、この他、実質的に各極当りの着磁強さを
連続的に変化できるようにしたものであれば、一般に何
であつてもよい。
もので、内部コア14に溝14Aを形成し、リング状の磁性
材料15の内側から角度′を連続的に変化させるもので
ある。角度′はあらかじめ異なつた角度に形成した多
数の内部コア14を用意しておき、これを順次取りかえれ
ばよい。なお、この他、実質的に各極当りの着磁強さを
連続的に変化できるようにしたものであれば、一般に何
であつてもよい。
上記のようにして着磁されたリング状の４極の磁極３の
各極の磁化の強さを測定すると、一般に第８図または第
９図に実線または点線で示すような分布をしていること
がわかる。
各極の磁化の強さを測定すると、一般に第８図または第
９図に実線または点線で示すような分布をしていること
がわかる。
次にこの発明の他の実施例である10極リング磁石,15突
極からなるモータのコギングトルク特性を第10図に示
す。図中、は第２図同様10極着磁器10における着磁ヨ
ークの先端の角度を示し、を変化させた場合第３図と
同様の位相の変化が起こる。着磁の角度＝26゜におい
て、コギングトルクの基本周期θ′ｉ＝12゜の範囲の間
に４個の変曲点P1〜P4を有する。
極からなるモータのコギングトルク特性を第10図に示
す。図中、は第２図同様10極着磁器10における着磁ヨ
ークの先端の角度を示し、を変化させた場合第３図と
同様の位相の変化が起こる。着磁の角度＝26゜におい
て、コギングトルクの基本周期θ′ｉ＝12゜の範囲の間
に４個の変曲点P1〜P4を有する。
この発明では、上記のようにモータのコギングトルク特
性が特定の状態になるように永久磁石の磁束分布を制御
するが、その制御方法としては、通常永久磁石の着磁角
度や着磁パターン等を制御することによつて行われる。
この永久磁石は、ラジアル方向に着磁された状態で配置
されていればよく、特にその形状等は特定されるもので
はないが、この発明で最も有用なものは第１図に示すよ
うにリング状のものであり、また極めて高い磁気性能が
要求されることから、希土類元素とコバルトを主体とし
た遷移金属の金属間化合物を利用したいわゆる希土類磁
石の使用が推奨される。
性が特定の状態になるように永久磁石の磁束分布を制御
するが、その制御方法としては、通常永久磁石の着磁角
度や着磁パターン等を制御することによつて行われる。
この永久磁石は、ラジアル方向に着磁された状態で配置
されていればよく、特にその形状等は特定されるもので
はないが、この発明で最も有用なものは第１図に示すよ
うにリング状のものであり、また極めて高い磁気性能が
要求されることから、希土類元素とコバルトを主体とし
た遷移金属の金属間化合物を利用したいわゆる希土類磁
石の使用が推奨される。
リング状磁石には、焼結型と樹脂結合型があるが、焼結
型のリング状磁石は形状そのものも造りにくいうえにラ
ジアル異方化を行うと、熱膨張係数も異方化されるので
割れてしまう。よつて焼結型では形状および磁気特性の
制限が大きい。一方樹脂結合型、すなわちプラスチツク
マグネツトのリング状磁石はこの発明の目的に極めてよ
く適合する。
型のリング状磁石は形状そのものも造りにくいうえにラ
ジアル異方化を行うと、熱膨張係数も異方化されるので
割れてしまう。よつて焼結型では形状および磁気特性の
制限が大きい。一方樹脂結合型、すなわちプラスチツク
マグネツトのリング状磁石はこの発明の目的に極めてよ
く適合する。
以下、この発明を代表的なリング状磁石の一例をもつて
さらに説明する。
さらに説明する。
まず、リング状プラスチツクマグネツトは、一般に以下
のようにして製造される。フエライトの粉末や希土類磁
石の粉末等の磁石粉末とプラスチツクと練り合わせ、射
出成形やプレス成形等で様々な形状のリング成形体を作
製し、次いでこのようにして得られたリング状成形体
に、Ｎ極とＳ極とが交互に存在するように着磁器10を用
いて着磁することによつて得られる。
のようにして製造される。フエライトの粉末や希土類磁
石の粉末等の磁石粉末とプラスチツクと練り合わせ、射
出成形やプレス成形等で様々な形状のリング成形体を作
製し、次いでこのようにして得られたリング状成形体
に、Ｎ極とＳ極とが交互に存在するように着磁器10を用
いて着磁することによつて得られる。
この発明では、上記着磁器10を用いて着磁する時に、着
磁角度や着時パターンを精密に制御する。すなわち従来
のように、リング状プラスチツクマグネツトの全面にラ
ジアル方向の着磁を行うのではなく、無着磁領域を設け
たり、また着磁の磁気性能に特定の分布（着磁パター
ン）を（360゜／磁極数）よりも狭い範囲でもたせたも
のである。
磁角度や着時パターンを精密に制御する。すなわち従来
のように、リング状プラスチツクマグネツトの全面にラ
ジアル方向の着磁を行うのではなく、無着磁領域を設け
たり、また着磁の磁気性能に特定の分布（着磁パター
ン）を（360゜／磁極数）よりも狭い範囲でもたせたも
のである。
通常、全面に着磁を行つたリング状磁石を用いたモータ
は、極めて大きなコキングを示す。このようなモータ
は、突極と磁極数の最小公倍数をｉとしたとき、コギン
グトルク特性として平衡安定点を基準とする回転角（36
0゜/i）を一周期とするコギングトルクが発生しており
（すなわちこの一周期内に２個の変曲点を有する）、こ
の磁石の着磁角度が着磁パターンを前述のように変化さ
せると、第３図にその代表的なコギングトルクの特性を
示すように、コギングトルクのトルク値は平衡安定点を
基準とする回転角（360゜/i）の周期を維持したまま変
化する。ただし、第３図における＝50゜,55゜につれ
ては平衡安定点は1/2周期（15゜）ずれた形で描かれて
いる。なお、以下この発明で述べる回転角は、必ず平衡
安定点を基準とする。なお、「平衡安定点」とはコギン
グトルクが零の点であり、かつその位置よりも角度が増
減した時、元の位置に戻ろうとする力が働く点である。
ところが、永久磁石の着磁角度や着磁パターン等、すな
わち磁束分布を精密に制御すると、極めて特定の狭い範
囲で、コギングトルク特性が第３図と異なり、例えば第
４図にその一例を示すように回転角（360゜/i）の範囲
内で４個の変曲点P1〜P4を有するパターンを示す。この
時、モータのコギングは極めて小さくなり、この発明の
目的が達成される。
は、極めて大きなコキングを示す。このようなモータ
は、突極と磁極数の最小公倍数をｉとしたとき、コギン
グトルク特性として平衡安定点を基準とする回転角（36
0゜/i）を一周期とするコギングトルクが発生しており
（すなわちこの一周期内に２個の変曲点を有する）、こ
の磁石の着磁角度が着磁パターンを前述のように変化さ
せると、第３図にその代表的なコギングトルクの特性を
示すように、コギングトルクのトルク値は平衡安定点を
基準とする回転角（360゜/i）の周期を維持したまま変
化する。ただし、第３図における＝50゜,55゜につれ
ては平衡安定点は1/2周期（15゜）ずれた形で描かれて
いる。なお、以下この発明で述べる回転角は、必ず平衡
安定点を基準とする。なお、「平衡安定点」とはコギン
グトルクが零の点であり、かつその位置よりも角度が増
減した時、元の位置に戻ろうとする力が働く点である。
ところが、永久磁石の着磁角度や着磁パターン等、すな
わち磁束分布を精密に制御すると、極めて特定の狭い範
囲で、コギングトルク特性が第３図と異なり、例えば第
４図にその一例を示すように回転角（360゜/i）の範囲
内で４個の変曲点P1〜P4を有するパターンを示す。この
時、モータのコギングは極めて小さくなり、この発明の
目的が達成される。
この発明のモータは、上述の磁束分布の制御の状態で、
様々なコギングトルク特性を示す。第５図，第６図およ
び第10図はその例示である。これらの図からも明らかな
ように回転角（360゜/i）のコギングトルクの周期の間
で必ず４個の変曲点P1〜P4を示す。なお、この発明でい
う「変曲点」とはコギングトルク対角度のカーブで、勾
配が零となる点を指す。
様々なコギングトルク特性を示す。第５図，第６図およ
び第10図はその例示である。これらの図からも明らかな
ように回転角（360゜/i）のコギングトルクの周期の間
で必ず４個の変曲点P1〜P4を示す。なお、この発明でい
う「変曲点」とはコギングトルク対角度のカーブで、勾
配が零となる点を指す。
しかしながら、この発明のモータの中で、よりコギング
が小さくて好ましいものは、上記変曲点P1〜P4の４個が
特定の回転角の位置に集中せず、回転角（360゜/i）の
範囲内に適度に分散する場合である。よつて回転角1/2
（360゜/i）の範囲内に変曲点が２個あるように分散し
たコキングトルク特性を示すよう、磁束分布を制御する
ことが推奨されている。また特に、この発明ではコギン
グトルク特性が第４図に示されるように、コギングトル
ク＝０を境にしてプラス，マイナスを極性の異なる両方
向でそれぞれ変曲点を有している方が、コギングおよび
モータの安定回転のために好ましい。よって回転角Ｋ
（360゜/i）のコギングトルクのいずれかの周期の間に
５点のコギングトルク零点を有するよう永久磁石の磁束
分布を制御することが推奨される。なお、Ｋ値は0.85≦
Ｋ≦1.15の範囲の係数である（以下同様とする）。これ
は磁束分布の制御の状態では、回転角（360゜/i）の周
期において零点とならず、第５図，第６図等に示すよう
に、若干ずれる場合があるからである。換言すれば、Ｋ
値の意味するところは、Ｋ値が上記範囲のいずれか１点
の回転角に第５点目のコギングトルク零点が存在すると
いうことを示すものである。
が小さくて好ましいものは、上記変曲点P1〜P4の４個が
特定の回転角の位置に集中せず、回転角（360゜/i）の
範囲内に適度に分散する場合である。よつて回転角1/2
（360゜/i）の範囲内に変曲点が２個あるように分散し
たコキングトルク特性を示すよう、磁束分布を制御する
ことが推奨されている。また特に、この発明ではコギン
グトルク特性が第４図に示されるように、コギングトル
ク＝０を境にしてプラス，マイナスを極性の異なる両方
向でそれぞれ変曲点を有している方が、コギングおよび
モータの安定回転のために好ましい。よって回転角Ｋ
（360゜/i）のコギングトルクのいずれかの周期の間に
５点のコギングトルク零点を有するよう永久磁石の磁束
分布を制御することが推奨される。なお、Ｋ値は0.85≦
Ｋ≦1.15の範囲の係数である（以下同様とする）。これ
は磁束分布の制御の状態では、回転角（360゜/i）の周
期において零点とならず、第５図，第６図等に示すよう
に、若干ずれる場合があるからである。換言すれば、Ｋ
値の意味するところは、Ｋ値が上記範囲のいずれか１点
の回転角に第５点目のコギングトルク零点が存在すると
いうことを示すものである。
またこのような特性を示すモータの中でも、よりコギン
グが小さくて好ましいものは、上記５点のコギングトル
ク零点が特定の回転角の位置に集中せず、回転角Ｋ（36
0゜/i）の範囲内に適度に分散する場合である。よつて
回転角K/2（360゜/i）のコギングトルクのいずれかの周
期の間に３点のコギングトルク零点を有すよう磁束分布
を制御することが推奨される。
グが小さくて好ましいものは、上記５点のコギングトル
ク零点が特定の回転角の位置に集中せず、回転角Ｋ（36
0゜/i）の範囲内に適度に分散する場合である。よつて
回転角K/2（360゜/i）のコギングトルクのいずれかの周
期の間に３点のコギングトルク零点を有すよう磁束分布
を制御することが推奨される。
この発明は、コギングが少なく、かつ大きなトルクを有
する高品位の小型モータを提供するものである。このよ
うなことから、この発明の効果を顕著に示すモータは、
リング状の永久磁石のデイメンジヨンが、およそ外径５
〜100mm,高さ２〜100mmおよび肉厚0.5〜10mmの範囲にあ
るものである。このデイメンジヨンよりも大きな永久磁
石を用いるモータでは、この発明の構成以外の手法によ
つてもコギングを少なくすることができ、必ずしもこの
発明の構成が最適のコギング減少の手法でない場合があ
るからである。
する高品位の小型モータを提供するものである。このよ
うなことから、この発明の効果を顕著に示すモータは、
リング状の永久磁石のデイメンジヨンが、およそ外径５
〜100mm,高さ２〜100mmおよび肉厚0.5〜10mmの範囲にあ
るものである。このデイメンジヨンよりも大きな永久磁
石を用いるモータでは、この発明の構成以外の手法によ
つてもコギングを少なくすることができ、必ずしもこの
発明の構成が最適のコギング減少の手法でない場合があ
るからである。
またこの発明のモータは、磁極数と突極数が極めて多い
モータでは着磁パターンなどによらず、コギングが比較
的小さいことから、モータの磁極と突極との関係がn
1（２極,3突極）,n2（４極,3突極）およびn3（10極,6突
極）であるモータに適用することが好ましい（ただし、
n1,n2,n3はそれぞれ１n115,1n210,1n3５の
範囲を満たす正の整数）。
モータでは着磁パターンなどによらず、コギングが比較
的小さいことから、モータの磁極と突極との関係がn
1（２極,3突極）,n2（４極,3突極）およびn3（10極,6突
極）であるモータに適用することが好ましい（ただし、
n1,n2,n3はそれぞれ１n115,1n210,1n3５の
範囲を満たす正の整数）。
以上述べたように、この発明の永久磁石の磁束分布の制
御は、コギングの減少に極めて有効な知見であるが、こ
の知見を利用し、モータのコギング特性の良否を判定す
るにも有用である。すなわち、与えられたモータのコギ
ング特性を測定し、回転角（360゜/i）のコギングトル
クの周期の間で４個の変曲点を有するのであれば、実用
した時にコギングがほとんど問題とならない良好なモー
タであると判断できる。このようにこの発明の知見はそ
のまま、モータのコギング特性の良否の判断に適用でき
る。
御は、コギングの減少に極めて有効な知見であるが、こ
の知見を利用し、モータのコギング特性の良否を判定す
るにも有用である。すなわち、与えられたモータのコギ
ング特性を測定し、回転角（360゜/i）のコギングトル
クの周期の間で４個の変曲点を有するのであれば、実用
した時にコギングがほとんど問題とならない良好なモー
タであると判断できる。このようにこの発明の知見はそ
のまま、モータのコギング特性の良否の判断に適用でき
る。
なお、磁石の極数および突極２の数が多い場合、この発
明による周期をもつコギングトルクの絶対値は、例えば
Ｎ極とＳ極の着磁強度のばらつきなどによつて発生する
２θ′ｉの周期をもつコギングトルクなどよりも相対的
に小さくなる場合があり、コギングトルクパターンから
即座にこの発明によるコギングトルク周期を判断しにく
い場合がある。
明による周期をもつコギングトルクの絶対値は、例えば
Ｎ極とＳ極の着磁強度のばらつきなどによつて発生する
２θ′ｉの周期をもつコギングトルクなどよりも相対的
に小さくなる場合があり、コギングトルクパターンから
即座にこの発明によるコギングトルク周期を判断しにく
い場合がある。
この場合コギングトルクの基本周期θ′ｉは12゜である
が、この周期のトルクの位相の逆転が起こる＝26゜付
近のコギングトルクパターンは非常に複雑な形状を示
し、一見すると２θ′ｉの周期をもつように見える。こ
れはこのモータでは磁石および突極２の数が増加したた
めに、この発明による周期をもつコギングトルクの絶対
値が非常に小さく、Ｎ極,S極の着磁強度のばらつき等に
よつて発生するコギングトルクよりも相対的に小さくな
つたためである。しかし、詳しく見ると値は小さいが周
期２θ′ｉのコギングトルク上にθ′ｉのコギングトル
クが発見できる。
が、この周期のトルクの位相の逆転が起こる＝26゜付
近のコギングトルクパターンは非常に複雑な形状を示
し、一見すると２θ′ｉの周期をもつように見える。こ
れはこのモータでは磁石および突極２の数が増加したた
めに、この発明による周期をもつコギングトルクの絶対
値が非常に小さく、Ｎ極,S極の着磁強度のばらつき等に
よつて発生するコギングトルクよりも相対的に小さくな
つたためである。しかし、詳しく見ると値は小さいが周
期２θ′ｉのコギングトルク上にθ′ｉのコギングトル
クが発見できる。
第11図および第12図は、第10図における＝28゜および
＝26゜におけるコギングトルクの周波数解析における
パワースペクトル図である。＝28゜の場合は基本周期
θ′ｉに相当するスペクトルｂの強度が圧倒的に大き
く、周期θｉに相当するスペクトルｄの強度の約70倍、
周期２θ′ｉに相当するスペクトルａの強度の約６倍で
ある。
＝26゜におけるコギングトルクの周波数解析における
パワースペクトル図である。＝28゜の場合は基本周期
θ′ｉに相当するスペクトルｂの強度が圧倒的に大き
く、周期θｉに相当するスペクトルｄの強度の約70倍、
周期２θ′ｉに相当するスペクトルａの強度の約６倍で
ある。
＝26゜の場合は、ｂのスペクトル強度はｄのスペクト
ル強度の約12倍まで小さくなつており、ａのスペクトル
強度が最も大きな値を示している。スペクトルｂの強度
がスペクトルｄに比較して大きいのは、主に２θ′ｉの
周期をもつコギングトルクパターンが正弦波からずれて
いることによつて発生している高周波成分の寄与が大き
いことによる。
ル強度の約12倍まで小さくなつており、ａのスペクトル
強度が最も大きな値を示している。スペクトルｂの強度
がスペクトルｄに比較して大きいのは、主に２θ′ｉの
周期をもつコギングトルクパターンが正弦波からずれて
いることによつて発生している高周波成分の寄与が大き
いことによる。
この発明をパワースペクトルで判断する場合には、コギ
ングトルクの基本周期θ′ｉに相当するスペクトルｂの
強度が、この発明によるコギングトルクの周期θｉに相
当するスペクトルｄの強度の約30倍以下になつていれ
ば、一般にコギングトルクの小さなモータとして使用で
きる。このように、パワースペクトルの変化を見ながら
着磁角度やパターンの精密に制御しコギングトルクの少
ないモータを作ることもできるが、この意味するところ
は、θ′ｉなる周期をもつコキングトルクの位相を検知
しながらθ′ｉの周期をもつコギングトルクを減少さ
せ、相対的にθ′ｉなる周期をもつコギングトルクがト
ルクパターンとして現れることに他ならない。
ングトルクの基本周期θ′ｉに相当するスペクトルｂの
強度が、この発明によるコギングトルクの周期θｉに相
当するスペクトルｄの強度の約30倍以下になつていれ
ば、一般にコギングトルクの小さなモータとして使用で
きる。このように、パワースペクトルの変化を見ながら
着磁角度やパターンの精密に制御しコギングトルクの少
ないモータを作ることもできるが、この意味するところ
は、θ′ｉなる周期をもつコキングトルクの位相を検知
しながらθ′ｉの周期をもつコギングトルクを減少さ
せ、相対的にθ′ｉなる周期をもつコギングトルクがト
ルクパターンとして現れることに他ならない。
この発明は以上説明したように、突極数と磁極の極数の
最小公倍数をｉとしたときに平衡安定点を基準とする回
転角360゜/iのコギングトルクの周期の間で４個の変曲
点を有するように永久磁石の磁束分布を制御したので、
コギングトルクを最小にすることができ、したがつて、
出力トルクが大きい高品位モータを提供でき、工業的意
義の極めて大きいものである。
最小公倍数をｉとしたときに平衡安定点を基準とする回
転角360゜/iのコギングトルクの周期の間で４個の変曲
点を有するように永久磁石の磁束分布を制御したので、
コギングトルクを最小にすることができ、したがつて、
出力トルクが大きい高品位モータを提供でき、工業的意
義の極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示す４極リング磁石,6突
極からなるモータの断面略図、第２図は第１図の実施例
の着磁に用いる着磁器の一例を示す断面略図、第３図，
第４図は第１図のモータの着磁の角度をパラメータにし
たコギングトルクの特性図、第５図，第６図はこの発明
によるコギングトルクの他の例を示す特性図、第７図は
他の着磁器を示す断面略図、第８図，第９図はこの発明
の一実施例における磁極の磁化の強さの分布特性図、第
10図は10極リング磁石,15突極からなるモータのコギン
グトルクパターンを示す図、第11図，第12図は第10図の
モータの着磁角度がそれぞれ＝28゜および＝26゜に
おけるコギングトルクの周波数解析によるパワースペク
トル図である。 図中、１はコア、２は突極、３は磁極、４は磁気ヨー
ク、N,Sは磁極の磁性、は＝着磁の角度である。
極からなるモータの断面略図、第２図は第１図の実施例
の着磁に用いる着磁器の一例を示す断面略図、第３図，
第４図は第１図のモータの着磁の角度をパラメータにし
たコギングトルクの特性図、第５図，第６図はこの発明
によるコギングトルクの他の例を示す特性図、第７図は
他の着磁器を示す断面略図、第８図，第９図はこの発明
の一実施例における磁極の磁化の強さの分布特性図、第
10図は10極リング磁石,15突極からなるモータのコギン
グトルクパターンを示す図、第11図，第12図は第10図の
モータの着磁角度がそれぞれ＝28゜および＝26゜に
おけるコギングトルクの周波数解析によるパワースペク
トル図である。 図中、１はコア、２は突極、３は磁極、４は磁気ヨー
ク、N,Sは磁極の磁性、は＝着磁の角度である。
Claims (5)
- 【請求項１】ラジアル方向に着磁されている永久磁石か
らなる磁極と、その内側または外側に配置されている突
極を有するコアとを備えたモータにおいて、突極数と磁
極数の最小公倍数をｉとしたときに平衡安定点を基準と
する回転角360゜/iのコギングトルクの周期の間で４個
の変曲点を有するように前記永久磁石の磁束分布を制御
したことを特徴とするモータ。 - 【請求項２】変曲点が平衡安定点を基準とする回転角1/
2（360゜/i）のコギングトルクの周期の間に２個あるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のモー
タ。 - 【請求項３】磁束分布の制御が着磁角度によつて行われ
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のモ
ータ。 - 【請求項４】磁束分布の制御が着磁パターンの制御によ
つて行われることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載のモータ。 - 【請求項５】永久磁石からなる磁極がリング状であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のモー
タ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60090980A JPH0789728B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | モ−タ |
| EP86105836A EP0201793B1 (en) | 1985-04-30 | 1986-04-28 | Motor |
| DE8686105836T DE3683864D1 (en) | 1985-04-30 | 1986-04-28 | Motor. |
| KR1019860003318A KR940000524B1 (ko) | 1985-04-30 | 1986-04-29 | 모우터 |
| US07/149,923 US4812692A (en) | 1985-04-30 | 1988-01-29 | Motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60090980A JPH0789728B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61254054A JPS61254054A (ja) | 1986-11-11 |
| JPH0789728B2 true JPH0789728B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=14013664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60090980A Expired - Lifetime JPH0789728B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | モ−タ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4812692A (ja) |
| EP (1) | EP0201793B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0789728B2 (ja) |
| KR (1) | KR940000524B1 (ja) |
| DE (1) | DE3683864D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0409661B1 (en) * | 1989-07-21 | 1995-01-11 | Mitsubishi Chemical Corporation | Motor |
| US5028073A (en) * | 1990-01-08 | 1991-07-02 | General Electric Company | Dynamic vehicle suspension system including electronically commutated motor |
| US5204569A (en) * | 1990-02-07 | 1993-04-20 | Asmo Co., Ltd. | Anisotropic magnet for rotary electric machine |
| JPH03106869U (ja) * | 1990-02-16 | 1991-11-05 | ||
| JP3008615B2 (ja) * | 1991-11-15 | 2000-02-14 | 大同特殊鋼株式会社 | ラジアル異方性リング磁石及びその製造方法 |
| JPH0837753A (ja) * | 1992-10-14 | 1996-02-06 | Tokyo Parts Ind Co Ltd | 偏心電機子鉄心を有する小型振動モータ |
| FR2733859B1 (fr) * | 1995-05-04 | 1997-08-14 | Oudet Claude | Moteur pas-pas ou synchrone economique |
| TW333724B (en) * | 1997-03-17 | 1998-06-11 | Ind Tech Res Inst | The spindle motor of optic disk driver |
| JP2003134772A (ja) * | 2001-10-29 | 2003-05-09 | Moric Co Ltd | 永久磁石式回転電機 |
| DE10163544A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-07-17 | Bsh Bosch Siemens Hausgeraete | Elektromotor und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP4069760B2 (ja) * | 2002-04-30 | 2008-04-02 | 株式会社デンソー | 燃料ポンプ |
| DE60302116T2 (de) * | 2002-08-08 | 2006-07-27 | Daido Tokushuko K.K., Nagoya | Bürstenloser Motor |
| JP3582789B2 (ja) * | 2002-10-01 | 2004-10-27 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | モータ装置用永久磁石、モータ装置、及び着磁方法 |
| CN101816117B (zh) | 2007-08-01 | 2015-06-03 | 菲舍尔和佩克尔应用有限公司 | 磁性元件、转子及其制造方法、电机以及具有所述电机的电器 |
| JP2010226801A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Alphana Technology Co Ltd | ディスク駆動装置 |
| US8766753B2 (en) * | 2009-07-09 | 2014-07-01 | General Electric Company | In-situ magnetizer |
| CN105099015A (zh) * | 2014-05-22 | 2015-11-25 | 台达电子工业股份有限公司 | 低顿转永磁马达 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA934814A (en) * | 1970-06-26 | 1973-10-02 | Kawasaki Itaru | Rotating electric machine |
| US3860843A (en) * | 1970-06-26 | 1975-01-14 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Rotating electric machine with reduced cogging |
| US4074157A (en) * | 1976-10-04 | 1978-02-14 | Synchro-Start Products, Inc. | Permanent magnet A.C. signal generator |
| GB1603969A (en) * | 1977-05-26 | 1981-12-02 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Rotary electrical machine |
| JPS5444707A (en) * | 1977-09-14 | 1979-04-09 | Sony Corp | Dc brushless motor |
| US4354668A (en) * | 1981-08-20 | 1982-10-19 | Jones & Laughlin Steel Incorporated | Method and apparatus for determining completion of a cast in blast furnace casthouse pollution suppression system |
| US4575652A (en) * | 1984-09-27 | 1986-03-11 | Synektron Corporation | Permanent magnet motor having high starting torque and narrowly-defined detent zones |
| US4713569A (en) * | 1986-06-20 | 1987-12-15 | 501 Aeroflex Laboratories, Incorporated | Low cogging motor |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP60090980A patent/JPH0789728B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-04-28 EP EP86105836A patent/EP0201793B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-28 DE DE8686105836T patent/DE3683864D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-29 KR KR1019860003318A patent/KR940000524B1/ko not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-29 US US07/149,923 patent/US4812692A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0201793A3 (en) | 1988-04-27 |
| KR860008636A (ko) | 1986-11-17 |
| KR940000524B1 (ko) | 1994-01-21 |
| JPS61254054A (ja) | 1986-11-11 |
| US4812692A (en) | 1989-03-14 |
| DE3683864D1 (en) | 1992-03-26 |
| EP0201793B1 (en) | 1992-02-12 |
| EP0201793A2 (en) | 1986-11-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |