JPH08340667A - 磁石モータ - Google Patents
磁石モータInfo
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- JPH08340667A JPH08340667A JP7168233A JP16823395A JPH08340667A JP H08340667 A JPH08340667 A JP H08340667A JP 7168233 A JP7168233 A JP 7168233A JP 16823395 A JP16823395 A JP 16823395A JP H08340667 A JPH08340667 A JP H08340667A
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- poles
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Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 トルクリップルの改善を図ることができる磁
石モータを提供する。 【構成】 ロータマグネット1と、ティース2a乃至2
d及びそれらの先端部に設けられたティップ2f乃至2
iから成るステータコア2と、ティース2a乃至2dに
巻かれたコイル3a乃至3dと、を具備する磁石モー
タ。コイル2a乃至3dは、隣接するティース2a乃至
2dの極性が異極となるように巻かれ、ロータマグネッ
ト1は、周方向の角度が比較的大きい一対の第1の磁極
1b,1cと周方向の角度が比較的小さい一対の第2の
磁極1d,1eから成る磁極組を有し、第1及び第2の
磁極1b乃至1eは、ティップ2f乃至2iに発生する
部分トルク中の逆トルク成分の発生を実質上排除する比
率に設定されている。
石モータを提供する。 【構成】 ロータマグネット1と、ティース2a乃至2
d及びそれらの先端部に設けられたティップ2f乃至2
iから成るステータコア2と、ティース2a乃至2dに
巻かれたコイル3a乃至3dと、を具備する磁石モー
タ。コイル2a乃至3dは、隣接するティース2a乃至
2dの極性が異極となるように巻かれ、ロータマグネッ
ト1は、周方向の角度が比較的大きい一対の第1の磁極
1b,1cと周方向の角度が比較的小さい一対の第2の
磁極1d,1eから成る磁極組を有し、第1及び第2の
磁極1b乃至1eは、ティップ2f乃至2iに発生する
部分トルク中の逆トルク成分の発生を実質上排除する比
率に設定されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファンモータ、CD−
ROM用スピンドルモータなどの小型簡易な磁石モータ
の改良に関する。
ROM用スピンドルモータなどの小型簡易な磁石モータ
の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ファンモーターなど余りトルクリ
ップルが問題にならないブラシレス磁石モータでは、ロ
ーターマグネットとステータティップあるいはスロット
の数を四程度の同数として、一個のホール素子を用い、
二つのコイルに交互に通電して回転させている。この場
合、正逆の回転方向に対して対称な磁場が形成される
と、後述の理由で起動死点を発生するため、ティップの
一部に切り欠きを設けることにより、マグネットの磁極
とステータティップの間に発生するコギングトルクを偏
向させて死点を回避する方法が一般化している。
ップルが問題にならないブラシレス磁石モータでは、ロ
ーターマグネットとステータティップあるいはスロット
の数を四程度の同数として、一個のホール素子を用い、
二つのコイルに交互に通電して回転させている。この場
合、正逆の回転方向に対して対称な磁場が形成される
と、後述の理由で起動死点を発生するため、ティップの
一部に切り欠きを設けることにより、マグネットの磁極
とステータティップの間に発生するコギングトルクを偏
向させて死点を回避する方法が一般化している。
【0003】第2図は、そのような従来のファンモータ
ーの磁気回路の断面を示す。図で、1は正弦波四極着磁
の円環状ローターマグネット、1aは着磁のゼロクロス
部分、1bはローターヨークである。2は、四個の突起
状ティース2a,2b,2c,2d,および軸受孔2e
を有する等方性珪素鋼帯を打ち抜いたラミネーションコ
アを十数枚積層して形成したステータであって、マグネ
ット1とステータ2によってアウターロータータイプの
磁気回路が構成される。ティース2a,2b,2c,2
dは、それぞれテイップ2f,2g,2h,2iを有し
てマグネット1の内周面と対向し、ティース2b,2d
は、鎖線2bdによってその中心角が示される。各ティ
ースの外周にはコイル3a,3b,3c,3dが巻回さ
れ、3a−3c,3b−3dがそれぞれ直列に接続され
る。マグネット1の内周と各テイップの外周の間にはエ
アーギャップ4が形成され、ティップ2fと隣接のテイ
ップ2gの間隙には、非表示のベースプレート上にホー
ルセンサ5が取り付けられている。
ーの磁気回路の断面を示す。図で、1は正弦波四極着磁
の円環状ローターマグネット、1aは着磁のゼロクロス
部分、1bはローターヨークである。2は、四個の突起
状ティース2a,2b,2c,2d,および軸受孔2e
を有する等方性珪素鋼帯を打ち抜いたラミネーションコ
アを十数枚積層して形成したステータであって、マグネ
ット1とステータ2によってアウターロータータイプの
磁気回路が構成される。ティース2a,2b,2c,2
dは、それぞれテイップ2f,2g,2h,2iを有し
てマグネット1の内周面と対向し、ティース2b,2d
は、鎖線2bdによってその中心角が示される。各ティ
ースの外周にはコイル3a,3b,3c,3dが巻回さ
れ、3a−3c,3b−3dがそれぞれ直列に接続され
る。マグネット1の内周と各テイップの外周の間にはエ
アーギャップ4が形成され、ティップ2fと隣接のテイ
ップ2gの間隙には、非表示のベースプレート上にホー
ルセンサ5が取り付けられている。
【0004】ティップ2fはマグネット側に張り出した
部分2f1とマグネットから後退した部分2f2を有
し、他のティップ2g,2h,2iについても同様な形
状に設定される。このためティップ2fについて言う
と、対向するマグネット1の着磁中心Nがティース2a
の中心線よりもティップ2fの張り出し側2f1により
強く引き寄せられ、その結果、ゼロクロス1aの位置が
図示の位置まで移動してセンサ5に磁界が鎖交する。応
じて、センサ5に出力電圧が発生すると、この出力電圧
が信号処理され、オン・オフ信号として図3(a)のド
ライブ回路に与えられる。すなわち、ドライブ回路のパ
ワーステージを構成する半導体スイッチ6a、6bのベ
ースの一方に導通信号が与えられ、半導体スイッチ6a
か6bの一方が閉成し、巻線3a−3cから成るコイル
31あるいは巻線3b−3dから成るコイル32に励磁
電流が供給され、これによりマグネット1と各ティツプ
間に回転磁力が発生してローターが回転する。以下ロー
ターマグネットの回転によりセンサの出力電圧が交番す
ることにより、両スイッチが交互に開閉してローターの
回転が継続する。
部分2f1とマグネットから後退した部分2f2を有
し、他のティップ2g,2h,2iについても同様な形
状に設定される。このためティップ2fについて言う
と、対向するマグネット1の着磁中心Nがティース2a
の中心線よりもティップ2fの張り出し側2f1により
強く引き寄せられ、その結果、ゼロクロス1aの位置が
図示の位置まで移動してセンサ5に磁界が鎖交する。応
じて、センサ5に出力電圧が発生すると、この出力電圧
が信号処理され、オン・オフ信号として図3(a)のド
ライブ回路に与えられる。すなわち、ドライブ回路のパ
ワーステージを構成する半導体スイッチ6a、6bのベ
ースの一方に導通信号が与えられ、半導体スイッチ6a
か6bの一方が閉成し、巻線3a−3cから成るコイル
31あるいは巻線3b−3dから成るコイル32に励磁
電流が供給され、これによりマグネット1と各ティツプ
間に回転磁力が発生してローターが回転する。以下ロー
ターマグネットの回転によりセンサの出力電圧が交番す
ることにより、両スイッチが交互に開閉してローターの
回転が継続する。
【0005】ところで図2の磁気回路において、もしテ
ィップ上の張り出し部分2f1や後退部分2f2のよう
な変形がないときは、マグネットの磁極中心は各ティー
スの中心線に対面して引き合うだけとなる。このときゼ
ロクロス1aは、ティップ間の空隙部分の中央線上に位
置するため、センサ5には磁束が鎖交せず通電は得られ
ない。なおドライブ回路によっては、一定の期間信号が
到来しないとき自動的に通電が行われるようにしたもの
もあるが、例え通電が得られたとしても、このような位
置関係では、マグネットとティップがラジアル方向に引
き合うか反発するのみでローターの起動には至らない。
よって従来の磁気回路では、マグネット1の内周と対向
する各ティップ外周の形状を切り欠くことによってロー
ターマグネットを周方向に対して偏角させることを不可
欠としている。
ィップ上の張り出し部分2f1や後退部分2f2のよう
な変形がないときは、マグネットの磁極中心は各ティー
スの中心線に対面して引き合うだけとなる。このときゼ
ロクロス1aは、ティップ間の空隙部分の中央線上に位
置するため、センサ5には磁束が鎖交せず通電は得られ
ない。なおドライブ回路によっては、一定の期間信号が
到来しないとき自動的に通電が行われるようにしたもの
もあるが、例え通電が得られたとしても、このような位
置関係では、マグネットとティップがラジアル方向に引
き合うか反発するのみでローターの起動には至らない。
よって従来の磁気回路では、マグネット1の内周と対向
する各ティップ外周の形状を切り欠くことによってロー
ターマグネットを周方向に対して偏角させることを不可
欠としている。
【0006】ティップの切り欠きによってローターが偏
角する理由に関し、図2の場合、ローターマグネット1
の内周に対向して形成されるギャップ4のラジアル方向
の長さは回転方向に対して非対称であるため、エアギャ
ップの磁気抵抗が、したがってその吸引力も非対称とな
る。したがって、ローターマグネット2の磁極は各ティ
ップとの間に発生するこの非対称なコギングトルクによ
って吸引され、切り欠きがない場合に比較して移動した
位置で安定する。
角する理由に関し、図2の場合、ローターマグネット1
の内周に対向して形成されるギャップ4のラジアル方向
の長さは回転方向に対して非対称であるため、エアギャ
ップの磁気抵抗が、したがってその吸引力も非対称とな
る。したがって、ローターマグネット2の磁極は各ティ
ップとの間に発生するこの非対称なコギングトルクによ
って吸引され、切り欠きがない場合に比較して移動した
位置で安定する。
【0007】第2図の構成は、簡易低価格のため広く用
いられる反面、つぎの欠点を余儀なくされる。第一に、
ある角度のギャップ長がティツプに切り欠きがあるため
回転とともに波打つため、起磁力中に振動成分が混入し
てトルクリップルが増大する。第二に、このトルクリッ
プルによって、電磁振動や騒音が直接的に発生するだけ
でなく、モータ各部の機構部品が加振される結果、騒音
振動レベルの増大を免れない。第三に、切り欠き形状は
平均のギャップ長を増加させ空隙磁気抵抗を高めるた
め、回転トルクの低下を来たすので励磁電流を増大させ
る必要があり、従って、効率の低下を免れない。
いられる反面、つぎの欠点を余儀なくされる。第一に、
ある角度のギャップ長がティツプに切り欠きがあるため
回転とともに波打つため、起磁力中に振動成分が混入し
てトルクリップルが増大する。第二に、このトルクリッ
プルによって、電磁振動や騒音が直接的に発生するだけ
でなく、モータ各部の機構部品が加振される結果、騒音
振動レベルの増大を免れない。第三に、切り欠き形状は
平均のギャップ長を増加させ空隙磁気抵抗を高めるた
め、回転トルクの低下を来たすので励磁電流を増大させ
る必要があり、従って、効率の低下を免れない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の諸問題を解消し、新規な磁気回路によって従来不可能
とされたトルクリップルそれ自体の改善を図ることがで
きる新規な磁石モータを提供することである。
の諸問題を解消し、新規な磁気回路によって従来不可能
とされたトルクリップルそれ自体の改善を図ることがで
きる新規な磁石モータを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明においては、複数
個の磁極を備えたロータマグネットと、周方向に間隔を
置いて配設された複数個のティースを有し、複数個のテ
ィースの先端部に夫々周方向に延びるティップが設けら
れたステータコアと、該複数個のティースに巻かれた励
磁巻線と、該励磁巻線を通電するためのドライブ回路
と、を含む磁石モータにおいて、該複数個のティップの
先端面と該ロータマグネットとの間隔は周方向に実質上
同一であり、該励磁巻線は隣接するティースの極性が異
極となるように該複数個のティースに捲回されており、
該ロータマグネットは、周方向の角度が比較的大きい第
1の磁極と周方向の角度が比較的小さい第2の磁極を有
しており、該第1及び第2の磁極の周方向の角度は、該
複数個のティップに発生する部分トルク中の逆トルク成
分の発生を実質上排除する比率に設定されたいる。
個の磁極を備えたロータマグネットと、周方向に間隔を
置いて配設された複数個のティースを有し、複数個のテ
ィースの先端部に夫々周方向に延びるティップが設けら
れたステータコアと、該複数個のティースに巻かれた励
磁巻線と、該励磁巻線を通電するためのドライブ回路
と、を含む磁石モータにおいて、該複数個のティップの
先端面と該ロータマグネットとの間隔は周方向に実質上
同一であり、該励磁巻線は隣接するティースの極性が異
極となるように該複数個のティースに捲回されており、
該ロータマグネットは、周方向の角度が比較的大きい第
1の磁極と周方向の角度が比較的小さい第2の磁極を有
しており、該第1及び第2の磁極の周方向の角度は、該
複数個のティップに発生する部分トルク中の逆トルク成
分の発生を実質上排除する比率に設定されたいる。
【0010】
【作用】本発明の磁石モータでは、ロータマグネット
は、周方向の角度が比較的大きい第1の磁極と周方向の
角度が比較的小さい第2の磁極から構成されている。そ
して、第1の磁極及び第2の磁極の周方向の角度は、複
数個のティップに発生する部分トルク中の逆トルク成分
を実質上排除する比率に設定される。従って、複数個の
ティップには逆トルク成分が実質上発生せず、モータの
効率を高め、コギングトルク、トルクリップルを低減す
ることができる。
は、周方向の角度が比較的大きい第1の磁極と周方向の
角度が比較的小さい第2の磁極から構成されている。そ
して、第1の磁極及び第2の磁極の周方向の角度は、複
数個のティップに発生する部分トルク中の逆トルク成分
を実質上排除する比率に設定される。従って、複数個の
ティップには逆トルク成分が実質上発生せず、モータの
効率を高め、コギングトルク、トルクリップルを低減す
ることができる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の第一の実施例の磁気回路の
断面を示す。図で、各部の記号は図2の場合と共通であ
る。マグネット1は、ラジアル配向の異方性ゴムフェラ
イト磁石を正弦波着磁したものであり、実施例において
N極とS極が交互に配置されるように4極に着磁されて
いる。この磁極の周方向角度については後述する。ステ
ータは等方性の珪素鋼帯を13枚積層したラミネーショ
ンコア2で形成されている。ステータコア2は、周方向
に実質上等間隔を置いて配設された4個のティース2
a,2b,2c,2dを有し、これらティース2a,2
b,2c,2dの先端部には周方向(モータの回転方向
及びその反対方向)に延びるティップ2f,2g,2
h,2iが夫々設けられている。例えば、ティース2a
に関連し、ティップ2fはロータマグネット1の回転方
向に延びる上流部2f1とその回転方向と反対方向に延
びる下流部2f2とを有し、上流部2f1の周方向の角
度と下流部2f2の周方向の角度とが実質上等しくなっ
ている。これらティップ2f,2g,2h,2iの外周
面とロータマグネット1の内周面との間隔は周方向に実
質上等しく設定されている。
断面を示す。図で、各部の記号は図2の場合と共通であ
る。マグネット1は、ラジアル配向の異方性ゴムフェラ
イト磁石を正弦波着磁したものであり、実施例において
N極とS極が交互に配置されるように4極に着磁されて
いる。この磁極の周方向角度については後述する。ステ
ータは等方性の珪素鋼帯を13枚積層したラミネーショ
ンコア2で形成されている。ステータコア2は、周方向
に実質上等間隔を置いて配設された4個のティース2
a,2b,2c,2dを有し、これらティース2a,2
b,2c,2dの先端部には周方向(モータの回転方向
及びその反対方向)に延びるティップ2f,2g,2
h,2iが夫々設けられている。例えば、ティース2a
に関連し、ティップ2fはロータマグネット1の回転方
向に延びる上流部2f1とその回転方向と反対方向に延
びる下流部2f2とを有し、上流部2f1の周方向の角
度と下流部2f2の周方向の角度とが実質上等しくなっ
ている。これらティップ2f,2g,2h,2iの外周
面とロータマグネット1の内周面との間隔は周方向に実
質上等しく設定されている。
【0012】ティース2a,2b,2c,2dには、励
磁巻線としてのコイル3a,3b,3c,3dが巻かれ
ている。実施例では、コイル3a,3b,3c,3dは
一体のコイルから構成され、隣接するティースの磁極が
反対となるように巻回されている。例えば、ティース2
aに巻かれたコイル3aは時計方向に、ティース2bに
巻かれたコイル3bは反時計方向に、ティース2cに巻
かれたコイル3cは時計方向に、またティース2dに巻
かれたコイル3dは反時計方向に捲回される。
磁巻線としてのコイル3a,3b,3c,3dが巻かれ
ている。実施例では、コイル3a,3b,3c,3dは
一体のコイルから構成され、隣接するティースの磁極が
反対となるように巻回されている。例えば、ティース2
aに巻かれたコイル3aは時計方向に、ティース2bに
巻かれたコイル3bは反時計方向に、ティース2cに巻
かれたコイル3cは時計方向に、またティース2dに巻
かれたコイル3dは反時計方向に捲回される。
【0013】次に、ロータマグネット1の磁極幅につい
て説明すると、実施例においては、一対の第1の磁極1
b,1cは周方向の角度が比較的大きく、例えば105
度に設定される。また、一対の第2の磁極1d,1eは
周方向の角度が比較的小さく、例えば75度に設定され
る。このモータにおいては、一対の第1の磁極1b,1
cと一対の第2の磁極1d,1eによって磁極組を構成
し、一対の磁極1b,1cの内側に一対の磁極1d,1
eが配置され、第1の磁極1b,1cの周方向角度は、
第2の磁極1d,1cの周方向角度の1.4倍程度に設
定することによって、後述する通りの効果が達成され
る。
て説明すると、実施例においては、一対の第1の磁極1
b,1cは周方向の角度が比較的大きく、例えば105
度に設定される。また、一対の第2の磁極1d,1eは
周方向の角度が比較的小さく、例えば75度に設定され
る。このモータにおいては、一対の第1の磁極1b,1
cと一対の第2の磁極1d,1eによって磁極組を構成
し、一対の磁極1b,1cの内側に一対の磁極1d,1
eが配置され、第1の磁極1b,1cの周方向角度は、
第2の磁極1d,1cの周方向角度の1.4倍程度に設
定することによって、後述する通りの効果が達成され
る。
【0014】上述したモータにおけるロータマグネット
1とステータとの間に通電の際に個別の磁極に発生する
磁力は図4に示すパターンとなる。即ち、実施例におい
ては、ティース2a,2b,2c,2dのティップ2
f,2g,2h,2iの周方向の角度と隣接するティッ
プ間に規定されるスロットの周方向の角度(換言する
と、スロットのギャップ)との比率は、5:1(5倍)
に設定される。かかる構成のステータに対してロータマ
グネット1が矢印で示す回転方向に移動すると、ロータ
マグネット1の各磁極1b,1c,1d,1eにおいて
逆トルク成分の発生を実質上排除することができる。図
4において、ロータマグネット1の各磁極1b,1c,
1d,1eにおける表示磁極(図中の記号N又はS)の
近傍に示されているく字形表示は、ロータマグネット1
とステータとの間に作用する電磁力の大きさと方向を示
している。<字形表示はその先端突出方向に電磁力が作
用することを示している。そして、表示磁極の両側に<
字形表示が示されている場合には、駆動電磁力の作用が
比較的大きく、表示磁性の片側に<字形表示が示されて
いる場合には、駆動電磁力は中程度であり、表示磁極の
近傍に<字形表示が示されていない場合には、駆動電磁
力が実質上作用しない。
1とステータとの間に通電の際に個別の磁極に発生する
磁力は図4に示すパターンとなる。即ち、実施例におい
ては、ティース2a,2b,2c,2dのティップ2
f,2g,2h,2iの周方向の角度と隣接するティッ
プ間に規定されるスロットの周方向の角度(換言する
と、スロットのギャップ)との比率は、5:1(5倍)
に設定される。かかる構成のステータに対してロータマ
グネット1が矢印で示す回転方向に移動すると、ロータ
マグネット1の各磁極1b,1c,1d,1eにおいて
逆トルク成分の発生を実質上排除することができる。図
4において、ロータマグネット1の各磁極1b,1c,
1d,1eにおける表示磁極(図中の記号N又はS)の
近傍に示されているく字形表示は、ロータマグネット1
とステータとの間に作用する電磁力の大きさと方向を示
している。<字形表示はその先端突出方向に電磁力が作
用することを示している。そして、表示磁極の両側に<
字形表示が示されている場合には、駆動電磁力の作用が
比較的大きく、表示磁性の片側に<字形表示が示されて
いる場合には、駆動電磁力は中程度であり、表示磁極の
近傍に<字形表示が示されていない場合には、駆動電磁
力が実質上作用しない。
【0015】また、ロータマグネット1の各磁極1b,
1c,1d,1eにおける、回転方向上流部に示されて
いる表示は、コギングトルクの大きさと方向を示してい
る。駆動電磁力の場合と同様に、<字形表示はその先端
突出方向にコギングトルクが作用することを示してい
る。そして、<字形表示が示されている場合には、コギ
ングトルクが作用し、<字形表示に代えて「−」表示が
示されている場合には、コギングトルクが実質上作用し
ない。
1c,1d,1eにおける、回転方向上流部に示されて
いる表示は、コギングトルクの大きさと方向を示してい
る。駆動電磁力の場合と同様に、<字形表示はその先端
突出方向にコギングトルクが作用することを示してい
る。そして、<字形表示が示されている場合には、コギ
ングトルクが作用し、<字形表示に代えて「−」表示が
示されている場合には、コギングトルクが実質上作用し
ない。
【0016】このモータの回路として、例えば図3
(b)に示すものを用いることができる。即ち、4個の
駆動トランジスタ7a,7b,8a,8bから構成し、
駆動トランジスタ7a,8bの間にコイル3(a,b,
c,d)の一端を接続し、駆動トランジスタ8a,7b
の間にコイル3の他端を接続する。そしてコイル3に矢
印で示す所定方向の電流を供給するときには、駆動トラ
ンジスタ7a,7bが付勢される。かくすると、電源か
らの電流は駆動トランジスタ7a、コイル3及び駆動ト
ランジスタ7bを通って矢印で示す方向に流れる。一
方、上述とは反対方向に電流を供給するときには、駆動
トランジスタ8a,8bが付勢される。かくすると、電
源からの電流は駆動トランジスタ8a、コイル3及び駆
動トランジスタ8bを通って矢印とは反対方向に送給さ
れる。
(b)に示すものを用いることができる。即ち、4個の
駆動トランジスタ7a,7b,8a,8bから構成し、
駆動トランジスタ7a,8bの間にコイル3(a,b,
c,d)の一端を接続し、駆動トランジスタ8a,7b
の間にコイル3の他端を接続する。そしてコイル3に矢
印で示す所定方向の電流を供給するときには、駆動トラ
ンジスタ7a,7bが付勢される。かくすると、電源か
らの電流は駆動トランジスタ7a、コイル3及び駆動ト
ランジスタ7bを通って矢印で示す方向に流れる。一
方、上述とは反対方向に電流を供給するときには、駆動
トランジスタ8a,8bが付勢される。かくすると、電
源からの電流は駆動トランジスタ8a、コイル3及び駆
動トランジスタ8bを通って矢印とは反対方向に送給さ
れる。
【0017】かかるモータにおいて、コイル3に上述し
た如く電流を送給すると、ロータマグネット1が第1の
磁極と第2の磁極を有するので、このロータマグネット
1は加速、減少を繰り返しながら一定方向に所定の回転
数で回転する。ロータマグネット1がかく所定方向に回
転すると、図4から理解される如く、このロータマグネ
ット1の各磁極1b,1c,1d,1eにおいて駆動磁
力の逆トルク成分が実質上発生せず、従ってロータマグ
ネット1の回転がスムースとなり、コギングトルクを抑
えてトルクリップルを小さくすることができる。尚、コ
イル3への電流の切換えを行うために専用のマグネット
を設けるようにしてもよい。
た如く電流を送給すると、ロータマグネット1が第1の
磁極と第2の磁極を有するので、このロータマグネット
1は加速、減少を繰り返しながら一定方向に所定の回転
数で回転する。ロータマグネット1がかく所定方向に回
転すると、図4から理解される如く、このロータマグネ
ット1の各磁極1b,1c,1d,1eにおいて駆動磁
力の逆トルク成分が実質上発生せず、従ってロータマグ
ネット1の回転がスムースとなり、コギングトルクを抑
えてトルクリップルを小さくすることができる。尚、コ
イル3への電流の切換えを行うために専用のマグネット
を設けるようにしてもよい。
【0018】図1の実施例では、ステータコア2として
等方性の材料を用いているのが、起動特性を改善するた
めに、一定の方向性を有する異方性材料、例えば方向性
の珪素鋼帯を用いることができる。かく異方性材料を用
いた場合の構成及び作用効果については、本出願人が平
成7年5月12日付けで提出した特許願(名称:磁石モ
ータ)の明細書及び図面を参照されたい。
等方性の材料を用いているのが、起動特性を改善するた
めに、一定の方向性を有する異方性材料、例えば方向性
の珪素鋼帯を用いることができる。かく異方性材料を用
いた場合の構成及び作用効果については、本出願人が平
成7年5月12日付けで提出した特許願(名称:磁石モ
ータ)の明細書及び図面を参照されたい。
【0019】また、ステータコアは、ラミネーションコ
アに限定されるものではなく、例えばインダクタモータ
のように、打ち抜き鋼板によって形成される一枚板のス
テータティップの表面に作用する電磁力を応用する磁気
回路に対しても、複数のティップ形状を採用することに
よって同様に適用することができる。
アに限定されるものではなく、例えばインダクタモータ
のように、打ち抜き鋼板によって形成される一枚板のス
テータティップの表面に作用する電磁力を応用する磁気
回路に対しても、複数のティップ形状を採用することに
よって同様に適用することができる。
【0020】図5は、本発明に従うモータの第2の実施
例を示している。図5において、第2の実施例では、ス
テータ102は周方向に実質上等間隔を置いて配設され
た12個のティース102a乃至102lを有し、これ
らティース102a乃至102lの先端部には、夫々、
周方向に延びるティップ104a乃至104lが設けら
れている。ステータ102の外側にはロータマグネット
106が回転自在に配設されている。ロータマグネット
106は、ティース102a乃至102lの数と同じ1
2個の磁極108a乃至108lを有し、ティース10
2乃至102lのティップ104a乃至104lの外周
面とロータマグネット106の内周面との間隔は、周方
向に実質上等しくなっている。
例を示している。図5において、第2の実施例では、ス
テータ102は周方向に実質上等間隔を置いて配設され
た12個のティース102a乃至102lを有し、これ
らティース102a乃至102lの先端部には、夫々、
周方向に延びるティップ104a乃至104lが設けら
れている。ステータ102の外側にはロータマグネット
106が回転自在に配設されている。ロータマグネット
106は、ティース102a乃至102lの数と同じ1
2個の磁極108a乃至108lを有し、ティース10
2乃至102lのティップ104a乃至104lの外周
面とロータマグネット106の内周面との間隔は、周方
向に実質上等しくなっている。
【0021】この第2の実施例では、ロータマグネット
106は3組の磁極組を有している。磁極108a,1
08b,108c,108lが第1の組の磁極組を構成
し、磁極108c,108lが、周方向の角度が比較的
大きい第1の磁極を構成し、磁極108b,108c
が、周方向の角度が比較的小さい第2の磁極を構成し、
一対の第1の磁極の内側に一対の第2の磁極が配設され
ている。また、磁極108d,108g(又は108
h,108k)が第2の組(又は第3の組)の第1の磁
極を構成し、磁極108e,108f(又は108i,
108j)が第2の組(又は第3の組)の第2の磁極を
構成している。この例でも、第1の磁極の磁極の周方向
の角度は第2の磁極の周方向の角度の1.4倍に設定さ
れ、第1の磁極は35度に、第2の磁極は25度になっ
ている。
106は3組の磁極組を有している。磁極108a,1
08b,108c,108lが第1の組の磁極組を構成
し、磁極108c,108lが、周方向の角度が比較的
大きい第1の磁極を構成し、磁極108b,108c
が、周方向の角度が比較的小さい第2の磁極を構成し、
一対の第1の磁極の内側に一対の第2の磁極が配設され
ている。また、磁極108d,108g(又は108
h,108k)が第2の組(又は第3の組)の第1の磁
極を構成し、磁極108e,108f(又は108i,
108j)が第2の組(又は第3の組)の第2の磁極を
構成している。この例でも、第1の磁極の磁極の周方向
の角度は第2の磁極の周方向の角度の1.4倍に設定さ
れ、第1の磁極は35度に、第2の磁極は25度になっ
ている。
【0022】かく構成した場合においても、容易に理解
される如く、ティース102a乃至102lの各ティッ
プ104a乃至104lとロータマグネット106の各
磁極108a乃至108lとの間に発生する回転トルク
は、実質上ゼロ(零)か回転方向(順方向)となり、そ
れ故に逆方向のトルク成分を解消することができる。従
ってモータ効率を高めることができ、あるいは最大磁束
密度の低いマグネット素材を使用できる。またこの場
合、全ての磁極と全てのティップが同期することが避け
られるから、振動周波数の分散が可能になる。なお、こ
のような効果は、磁気回路を整数倍した多スロット構
成、あるいは上記ティース幅の比率1/2を2/3に変
化させるなど各種の組み合わせにおいても得ることがで
き、コギングトルクやトルクリップルを低減することが
できる。尚、コギングトルクを一層低減するために、補
極を適宜設けるようにしてもよい。
される如く、ティース102a乃至102lの各ティッ
プ104a乃至104lとロータマグネット106の各
磁極108a乃至108lとの間に発生する回転トルク
は、実質上ゼロ(零)か回転方向(順方向)となり、そ
れ故に逆方向のトルク成分を解消することができる。従
ってモータ効率を高めることができ、あるいは最大磁束
密度の低いマグネット素材を使用できる。またこの場
合、全ての磁極と全てのティップが同期することが避け
られるから、振動周波数の分散が可能になる。なお、こ
のような効果は、磁気回路を整数倍した多スロット構
成、あるいは上記ティース幅の比率1/2を2/3に変
化させるなど各種の組み合わせにおいても得ることがで
き、コギングトルクやトルクリップルを低減することが
できる。尚、コギングトルクを一層低減するために、補
極を適宜設けるようにしてもよい。
【0023】第2の実施例のモータでは、例えば図6に
示す回路によって回転制御することができる。即ち、コ
イルは一本のコイルを全てのティース102a乃至10
2lに直列に巻くこともできるが、この実施例では、例
えばティース102a乃至102dに巻かれたコイル1
12a(ティース102a−cw(時計方向),102
d−ccw(反時計方向),102c−cw,102d
−ccw)と、ティース102e乃至102hに巻かれ
たコイル112b(ティース102e−cw,102f
−ccw,102g−cw,102h−ccw)と、テ
ィース102i乃至102lに巻かれたコイル112c
(102i−cw,102j−ccw,102k−c
w,102l−ccw)とを並列に接続している。かく
接続すると、各コイル112a,112b,112cに
電源電圧が印加され、各コイル112a,112b,1
12cの印加電圧を効果的に高く維持し、発生磁界を高
めることができる。従って、比較的低電圧で駆動される
場合は、かかる結線を適用することができる。
示す回路によって回転制御することができる。即ち、コ
イルは一本のコイルを全てのティース102a乃至10
2lに直列に巻くこともできるが、この実施例では、例
えばティース102a乃至102dに巻かれたコイル1
12a(ティース102a−cw(時計方向),102
d−ccw(反時計方向),102c−cw,102d
−ccw)と、ティース102e乃至102hに巻かれ
たコイル112b(ティース102e−cw,102f
−ccw,102g−cw,102h−ccw)と、テ
ィース102i乃至102lに巻かれたコイル112c
(102i−cw,102j−ccw,102k−c
w,102l−ccw)とを並列に接続している。かく
接続すると、各コイル112a,112b,112cに
電源電圧が印加され、各コイル112a,112b,1
12cの印加電圧を効果的に高く維持し、発生磁界を高
めることができる。従って、比較的低電圧で駆動される
場合は、かかる結線を適用することができる。
【0024】駆動トランジスタ114a,114bが付
勢されたときには、電源からの電流は駆動トランジスタ
114a,112a112b,112c及び駆動トラン
ジスタ114bを通して矢印で示す方向に送給される。
一方、駆動トランジスタ116a,116bが付勢され
たときは、電源からの電流は駆動トランジスタ116
a,コイル112a,112b,112c及び駆動トラ
ンジスタ116bを通して矢印とは反対方向に送給され
る。
勢されたときには、電源からの電流は駆動トランジスタ
114a,112a112b,112c及び駆動トラン
ジスタ114bを通して矢印で示す方向に送給される。
一方、駆動トランジスタ116a,116bが付勢され
たときは、電源からの電流は駆動トランジスタ116
a,コイル112a,112b,112c及び駆動トラ
ンジスタ116bを通して矢印とは反対方向に送給され
る。
【0025】図7は、本発明に従う磁石モータの第3の
実施例を示している。第3の実施例では、ステータコア
202は周方向に間隔を置いて配設された12個のティ
ース204a乃至204lを有し、これらティース20
4a乃至204lの先端部にティップ206a乃至20
6lが設けられている。ステータコア202の外側には
ロータマグネット208が配設され、このロータマグネ
ット208の構成は図5の第2の実施例のものと実質上
同一である。
実施例を示している。第3の実施例では、ステータコア
202は周方向に間隔を置いて配設された12個のティ
ース204a乃至204lを有し、これらティース20
4a乃至204lの先端部にティップ206a乃至20
6lが設けられている。ステータコア202の外側には
ロータマグネット208が配設され、このロータマグネ
ット208の構成は図5の第2の実施例のものと実質上
同一である。
【0026】第3の実施例では、ステータコアは一方向
を有する異方性の珪素鋼板から構成されており、この珪
素鋼板の特定方向は、直線205(図7において実質上
上下方向に延びる直線)を基準にして反時計方向に実質
上10度偏向しており、従って磁化容易軸が直線205
を基準に反時計方向に実質上10度傾斜して延びてい
る。
を有する異方性の珪素鋼板から構成されており、この珪
素鋼板の特定方向は、直線205(図7において実質上
上下方向に延びる直線)を基準にして反時計方向に実質
上10度偏向しており、従って磁化容易軸が直線205
を基準に反時計方向に実質上10度傾斜して延びてい
る。
【0027】また、ティップ206a乃至206lの周
方向の角度は、ロータマグネット208の角度の比率に
対応したものとなっている。即ち、ティップ206a,
206d,206e,206h,206i,206l
は、周方向の長さが比較的大きい第1のティップを構成
し、残りのティップ206b,206c,206f,2
06g,206j,206kは、周方向の長さが比較的
小さい第2のティップを構成している。そして、これら
ティップ206a乃至206lは、一対の第1のティッ
プの内側に一対の第2のティップが配置されるように周
方向に配設され、第1のティップの周方向の角度は第2
のティップの周方向の角度の1.4倍に設定されてい
る。
方向の角度は、ロータマグネット208の角度の比率に
対応したものとなっている。即ち、ティップ206a,
206d,206e,206h,206i,206l
は、周方向の長さが比較的大きい第1のティップを構成
し、残りのティップ206b,206c,206f,2
06g,206j,206kは、周方向の長さが比較的
小さい第2のティップを構成している。そして、これら
ティップ206a乃至206lは、一対の第1のティッ
プの内側に一対の第2のティップが配置されるように周
方向に配設され、第1のティップの周方向の角度は第2
のティップの周方向の角度の1.4倍に設定されてい
る。
【0028】第3の実施例の他の構成は、第2の実施例
と同様でよい。この第3の実施例では、第2の実施例と
同様の効果が達成され、加えて方向性珪素鋼板を用いて
いるので起動特性を改善することもできる。
と同様でよい。この第3の実施例では、第2の実施例と
同様の効果が達成され、加えて方向性珪素鋼板を用いて
いるので起動特性を改善することもできる。
【0029】以上、本発明に従う磁石モータの実施例に
ついて述べたが、本発明の応用範囲は、これらの実施例
の構成に止まらず、異方性材料を用いる各種のモータと
駆動に対してその技術基盤を逸脱しない範囲において広
く適用することができる。例えば、方向性と異方向性を
混在させたステータ、二方向性など多方向性のステー
タ、ポール数、スロット数を更に変えた磁気回路、複数
の配向方向が混在したマグネット、インナーロータータ
イプの磁気回路、並列接続を含む各種のコイル結線、起
動のみに本発明を適用し回転中は多相でドライブするな
どの方法などを選択的に用いることができる。また、実
施例ではマグネットが回転する構成であるが、マグネッ
トが静止し励磁コイルが回転する型のモータにも適用で
きる。
ついて述べたが、本発明の応用範囲は、これらの実施例
の構成に止まらず、異方性材料を用いる各種のモータと
駆動に対してその技術基盤を逸脱しない範囲において広
く適用することができる。例えば、方向性と異方向性を
混在させたステータ、二方向性など多方向性のステー
タ、ポール数、スロット数を更に変えた磁気回路、複数
の配向方向が混在したマグネット、インナーロータータ
イプの磁気回路、並列接続を含む各種のコイル結線、起
動のみに本発明を適用し回転中は多相でドライブするな
どの方法などを選択的に用いることができる。また、実
施例ではマグネットが回転する構成であるが、マグネッ
トが静止し励磁コイルが回転する型のモータにも適用で
きる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、ロータマグネットの磁
極を回転方向の角度が異なる2種のものから構成し、こ
れら2種の磁極の角度を、ステータのティップに発生す
る部分トルク中の逆トルク成分が実質上発生しないよう
に設定したので、コギングトルク、かつしたがってトル
クリップルを低減し、或いは解消することができる。特
に、単相モータにおいてはモータ効率を更に高めること
により、低クラスのマグネツト素材の使用を可能にする
ことができる。
極を回転方向の角度が異なる2種のものから構成し、こ
れら2種の磁極の角度を、ステータのティップに発生す
る部分トルク中の逆トルク成分が実質上発生しないよう
に設定したので、コギングトルク、かつしたがってトル
クリップルを低減し、或いは解消することができる。特
に、単相モータにおいてはモータ効率を更に高めること
により、低クラスのマグネツト素材の使用を可能にする
ことができる。
【図1】本発明による磁石モータの第1の実施例の磁気
回路の断面を示す。
回路の断面を示す。
【図2】従来のファンモータの磁気回路の断面を示す。
【図3】各種の単相励磁ドライブ回路のパワーステージ
を示す。
を示す。
【図4】第1の実施例のモータの各ティップに発生する
部分トルクの性質を示す。
部分トルクの性質を示す。
【図5】本発明による磁石モータの第2の実施例の磁気
回路の断面を示す。
回路の断面を示す。
【図6】第2の実施例のモータの単相励磁ドライブ回路
のパワーステージを示す。
のパワーステージを示す。
【図7】本発明による磁石モータの第3の実施例の磁気
回路の断面を示す。
回路の断面を示す。
1 ロータマグネット 2 ステータコア 2a乃至2d ティース 2f乃至2i ティップ 3a乃至3d コイル 5 磁石センサ
Claims (7)
- 【請求項1】 複数個の磁極を備えたマグネットと、周
方向に間隔を置いて配設された複数個のティースを有
し、該複数個のティースの先端部に夫々周方向に延びる
ティップが設けられ、且つ該マグネットに対して相対的
に回転自在であるコアと、該複数個のティースに巻かれ
た励磁巻線と、該励磁巻線を通電するためのドライブ回
路と、を含む磁石モータにおいて、 該複数個のティップの先端面と該マグネットとの間隔は
周方向に実質上同一であり、 該励磁巻線は隣接するティースの極性が異極となるよう
に該複数個のティースに捲回されており、 該マグネットは、周方向の角度が比較的大きい第1の磁
極と周方向の角度が比較的小さい第2の磁極を有してお
り、 該第1及び第2の磁極の周方向の角度は、該複数個のテ
ィップに発生する部分トルク中の逆トルク成分の発生を
実質上排除する比率に設定されている、 ことを特徴とする磁石モータ。 - 【請求項2】 該マグネットは、N極とS極とが交互に
配設された4個の磁極から成る磁極組を有し、該磁極組
は一対の該第1の磁極と一対の該第2の磁極から構成さ
れている請求項1記載の磁石モータ。 - 【請求項3】 該磁極組の該一対の第1の磁極は、該一
対の第2の磁極の周方向外側に配設されている請求項2
記載の磁石モータ。 - 【請求項4】 該マグネットは、1、2又は3組の該磁
極組から構成されている請求項2又は3記載の磁石モー
タ。 - 【請求項5】 該第1の磁極の周方向角度は、該第2の
磁極の周方向角度の1.4倍である請求項1乃至4のい
ずれかに記載の磁石モータ。 - 【請求項6】 該マグネットの磁極数と該複数個のティ
ースの個数とは等しい請求項1乃至5のいずれかに記載
の磁石モータ。 - 【請求項7】 該コアは、特定方向の方向性を有する軟
磁性素材から形成されており、該励磁巻線への無通電
時、該マグネットから該複数個のティースの該ティップ
に送給される磁束を偏向させて該マグネットをその回転
方向に偏向させる請求項1乃至6のいずれかに記載の磁
石モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168233A JPH08340667A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 磁石モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168233A JPH08340667A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 磁石モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08340667A true JPH08340667A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15864251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7168233A Pending JPH08340667A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 磁石モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08340667A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010003849A (ko) * | 1999-06-25 | 2001-01-15 | 이형도 | 단상의 무정류자 전동기 |
| WO2006068043A1 (ja) * | 2004-12-24 | 2006-06-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | モータ装置 |
| JP2007244006A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-20 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 直流モータ及び直流振動モータ |
| CN111725925A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-09-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 单相永磁自起动电机及具有其的电动设备 |
| CN114930685A (zh) * | 2020-02-07 | 2022-08-19 | 美蓓亚三美株式会社 | 马达 |
-
1995
- 1995-06-09 JP JP7168233A patent/JPH08340667A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006187057A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | モータ装置 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050125 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050621 |