JPH09140104A - 永久磁石モータ及びロータの永久磁石の着磁方法 - Google Patents
永久磁石モータ及びロータの永久磁石の着磁方法Info
- Publication number
- JPH09140104A JPH09140104A JP7298055A JP29805595A JPH09140104A JP H09140104 A JPH09140104 A JP H09140104A JP 7298055 A JP7298055 A JP 7298055A JP 29805595 A JP29805595 A JP 29805595A JP H09140104 A JPH09140104 A JP H09140104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は主に各種家電・情報機器に使用され
る永久磁石モータに関するものであり、コギングトルク
を低減しつつ、誘起電圧の歪みを抑えることでトルクリ
ップルを低減した永久磁石モータを実現することを目的
とする。 【解決手段】 ステータ１は円周方向に配置された複数
のティース４で構成されている。ロータはロータコア２
と永久磁石３から構成され、空隙部を介してステータ１
と対向している。永久磁石３は着磁部１１ａと着磁部１
１a に比べて弱い着磁部１１ｂから成る。弱い着磁部１
１ｂの幅に併せて弱い着磁部の着磁量を変更することに
より、一様な起磁力分布が得られコギングトルクを低減
でき、また正弦波誘起電圧波形が得られ、トルクリップ
ルも低減した永久磁石モータが得られる。
る永久磁石モータに関するものであり、コギングトルク
を低減しつつ、誘起電圧の歪みを抑えることでトルクリ
ップルを低減した永久磁石モータを実現することを目的
とする。 【解決手段】 ステータ１は円周方向に配置された複数
のティース４で構成されている。ロータはロータコア２
と永久磁石３から構成され、空隙部を介してステータ１
と対向している。永久磁石３は着磁部１１ａと着磁部１
１a に比べて弱い着磁部１１ｂから成る。弱い着磁部１
１ｂの幅に併せて弱い着磁部の着磁量を変更することに
より、一様な起磁力分布が得られコギングトルクを低減
でき、また正弦波誘起電圧波形が得られ、トルクリップ
ルも低減した永久磁石モータが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁路を形成するステ
ータと、永久磁石式のロータを持つ周対向構造の各種永
久磁石モータ及びロータの永久磁石の着磁方法に関する
ものである。
ータと、永久磁石式のロータを持つ周対向構造の各種永
久磁石モータ及びロータの永久磁石の着磁方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＯＡ機器や情報機器の小型・高性
能化が進み、これら機器の駆動用に広く使われている永
久磁石モータも、小型・高速回転でかつ回転むらの少な
いモータが求められている。
能化が進み、これら機器の駆動用に広く使われている永
久磁石モータも、小型・高速回転でかつ回転むらの少な
いモータが求められている。
【０００３】図７に永久磁石式ロータを持つ従来の永久
磁石モータの平面図を示す。図７において、ステータ１
は円周方向に配置された複数のティース４の所定の位置
に巻線が巻回され、ロータはロータコア２と図７に示す
パターンで着磁した永久磁石３とで構成されている。図
８（ａ）は図７に示した従来のロータの永久磁石３によ
るオープンフラックス時の表面磁束分布すなわち起磁力
分布を示す。図８（ａ）から起磁力分布は回転方向にピ
ークが一定でないことがわかる。
磁石モータの平面図を示す。図７において、ステータ１
は円周方向に配置された複数のティース４の所定の位置
に巻線が巻回され、ロータはロータコア２と図７に示す
パターンで着磁した永久磁石３とで構成されている。図
８（ａ）は図７に示した従来のロータの永久磁石３によ
るオープンフラックス時の表面磁束分布すなわち起磁力
分布を示す。図８（ａ）から起磁力分布は回転方向にピ
ークが一定でないことがわかる。
【０００４】また、図８（ｂ）に巻線との鎖交磁束によ
り発生する誘起電圧波形を示す。図７のモータの場合、
起磁力分布の影響を受け、図８のように正弦波に高調波
が重なった歪んだ誘起電圧波形が得られ、その結果損失
が増大する問題が生じる。
り発生する誘起電圧波形を示す。図７のモータの場合、
起磁力分布の影響を受け、図８のように正弦波に高調波
が重なった歪んだ誘起電圧波形が得られ、その結果損失
が増大する問題が生じる。
【０００５】図９（ａ）にこのモータのコギングトルク
波形を示す。コギングトルクはティース４の数と永久磁
石３の磁極数との最小公倍数となって現れる。永久磁石
式のロータを持つモータの場合、永久磁石３の磁気エネ
ルギーとスロット開口部の存在と相成って、コギングト
ルクが発生し永久磁石の性能に見合ったモータの高性能
化が実現できない欠点がある。
波形を示す。コギングトルクはティース４の数と永久磁
石３の磁極数との最小公倍数となって現れる。永久磁石
式のロータを持つモータの場合、永久磁石３の磁気エネ
ルギーとスロット開口部の存在と相成って、コギングト
ルクが発生し永久磁石の性能に見合ったモータの高性能
化が実現できない欠点がある。
【０００６】図９（ｂ）に３相矩形波駆動方式の無負荷
回転時でのモータのトルク波形の特性を示すが、誘起電
圧が歪んでいるためにトルクリップルが発生する。
回転時でのモータのトルク波形の特性を示すが、誘起電
圧が歪んでいるためにトルクリップルが発生する。
【０００７】また、モータのコギングトルクやトルクリ
ップルが大きいと、速度変動が発生し回転が不円滑にな
ったり振動騒音が発生する。
ップルが大きいと、速度変動が発生し回転が不円滑にな
ったり振動騒音が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はすでに述べた
従来のモータについての課題を解決するためになされた
もので、永久磁石の起磁力分布を台形波状に一様にし
て、コギングトルクを低減したり、巻線との鎖交磁束を
正弦波状にすることで誘起電圧を正弦波にし、その結果
トルクリップルを低減した高効率で低振動構造のモータ
を、簡単な着磁方法で提供することを目的とする。
従来のモータについての課題を解決するためになされた
もので、永久磁石の起磁力分布を台形波状に一様にし
て、コギングトルクを低減したり、巻線との鎖交磁束を
正弦波状にすることで誘起電圧を正弦波にし、その結果
トルクリップルを低減した高効率で低振動構造のモータ
を、簡単な着磁方法で提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、円周方向に多極着磁された永久磁石を持つ
ロータと、このロータと対向して複数の巻線用スロット
を備えた磁束の閉磁路を形成するステータ機構とを備
え、巻線にモータの回転角に応じて通電させ駆動するモ
ータにおいて、前記ロータの永久磁石の磁極の両端は中
央部より着磁量を低くした着磁を施したことを特徴とす
る。
に本発明は、円周方向に多極着磁された永久磁石を持つ
ロータと、このロータと対向して複数の巻線用スロット
を備えた磁束の閉磁路を形成するステータ機構とを備
え、巻線にモータの回転角に応じて通電させ駆動するモ
ータにおいて、前記ロータの永久磁石の磁極の両端は中
央部より着磁量を低くした着磁を施したことを特徴とす
る。
【００１０】また本発明においては、磁性体でなりロー
タの永久磁石の着磁表面に対向する着磁ヨークと上記着
磁ヨークに巻回された着磁コイルに着磁電流を通電し、
上記着磁ヨークの幅を上記着磁量を低くした角度幅に併
せて決定することにより、永久磁石の着磁面に、磁極の
両端は中央部より着磁量を低くした着磁パターンを形成
しながら、ロータの永久磁石を着磁するようにする。
タの永久磁石の着磁表面に対向する着磁ヨークと上記着
磁ヨークに巻回された着磁コイルに着磁電流を通電し、
上記着磁ヨークの幅を上記着磁量を低くした角度幅に併
せて決定することにより、永久磁石の着磁面に、磁極の
両端は中央部より着磁量を低くした着磁パターンを形成
しながら、ロータの永久磁石を着磁するようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１２】なお、従来例と同一または同一箇所と見な
せる部分には同一符号を付した。図１は、本発明の一実
施の形態に係る永久磁石式ロータの平面図である。図１
に示すように、円筒型の永久磁石３はロータの外周部に
接着されており、永久磁石３は一体構造になっている。
永久磁石３の一つの磁極は、着磁部１１ａ（Ｎ極，Ｓ極
で示す）と両端の弱い着磁部１１ｂ（Ｎ’極，Ｓ’極で
示す）とに分かれている。磁界解析により求めた弱い着
磁部１１ｂの角度幅の割合を示すパラメータｓと、起磁
力分布が台形状になる時の磁極両端の弱い着磁部１１ｂ
と中心部の着磁部１１ａとの着磁量との比との関係を図
２に示す。図２より、弱い着磁部１１ｂの角度幅ｓθに
併せて弱い着磁部１１ｂの着磁量をｓ倍に調節すること
で、起磁力分布を台形状にできることがわかった。本実
施の形態では、弱い着磁部１１ｂはｓ＝１／３として、
磁極の角度θ [deg]の両端に１／３の範囲ずつ設けた。
せる部分には同一符号を付した。図１は、本発明の一実
施の形態に係る永久磁石式ロータの平面図である。図１
に示すように、円筒型の永久磁石３はロータの外周部に
接着されており、永久磁石３は一体構造になっている。
永久磁石３の一つの磁極は、着磁部１１ａ（Ｎ極，Ｓ極
で示す）と両端の弱い着磁部１１ｂ（Ｎ’極，Ｓ’極で
示す）とに分かれている。磁界解析により求めた弱い着
磁部１１ｂの角度幅の割合を示すパラメータｓと、起磁
力分布が台形状になる時の磁極両端の弱い着磁部１１ｂ
と中心部の着磁部１１ａとの着磁量との比との関係を図
２に示す。図２より、弱い着磁部１１ｂの角度幅ｓθに
併せて弱い着磁部１１ｂの着磁量をｓ倍に調節すること
で、起磁力分布を台形状にできることがわかった。本実
施の形態では、弱い着磁部１１ｂはｓ＝１／３として、
磁極の角度θ [deg]の両端に１／３の範囲ずつ設けた。
【００１３】この弱い着磁部１１ｂを形成するための着
磁ヨークを図３に示す。すなわち、着磁ヨーク３１はロ
ータの永久磁石３の着磁面に対向している。着磁ヨーク
幅ｗ[deg]は、着磁部１１ａの幅（１−２ｓ）θ[deg]に
よって決定する。図４に磁界解析による着磁部１１ａの
幅と着磁ヨーク幅ｗとの関係を示す。図４より、着磁ヨ
ーク幅ｗ[deg]は、着磁部１１ａの幅（１−２ｓ）θ [d
eg]の１〜２倍程度が有効であるが、できれば１．１〜
１．２倍程度が望ましい。
磁ヨークを図３に示す。すなわち、着磁ヨーク３１はロ
ータの永久磁石３の着磁面に対向している。着磁ヨーク
幅ｗ[deg]は、着磁部１１ａの幅（１−２ｓ）θ[deg]に
よって決定する。図４に磁界解析による着磁部１１ａの
幅と着磁ヨーク幅ｗとの関係を示す。図４より、着磁ヨ
ーク幅ｗ[deg]は、着磁部１１ａの幅（１−２ｓ）θ [d
eg]の１〜２倍程度が有効であるが、できれば１．１〜
１．２倍程度が望ましい。
【００１４】本実施の形態では、ｓ＝１／３であり、着
磁ヨークの幅ｗは磁極の角度θの（１−２／３）すなわ
ち、１／３θの１．１倍にした。着磁コイル３２は着磁
ヨーク３１に巻回され、着磁コイル３３に５〜１５[kA]
程度の着磁電流を通電することにより、着磁ヨーク部３
１の内周部に挿入されたロータの永久磁石３の周側面に
図１に示すようなＮ極およびＳ極の着磁パターンとして
着磁部１１ａと両端の弱い着磁部１１ｂが形成される。
磁ヨークの幅ｗは磁極の角度θの（１−２／３）すなわ
ち、１／３θの１．１倍にした。着磁コイル３２は着磁
ヨーク３１に巻回され、着磁コイル３３に５〜１５[kA]
程度の着磁電流を通電することにより、着磁ヨーク部３
１の内周部に挿入されたロータの永久磁石３の周側面に
図１に示すようなＮ極およびＳ極の着磁パターンとして
着磁部１１ａと両端の弱い着磁部１１ｂが形成される。
【００１５】以上の構成において、永久磁石３の各磁極
の両端から１／３の領域は中央部の１／３の着磁量にな
り、Ｎ極からＳ極へと磁極が切り替わる際の磁石表面の
磁束分布の変化をなめらかにでき、図５（ａ）に示すよ
うにオープン時の起磁力分布は台形波状になり、ピーク
を円周方向の長い幅で一様に近づけることができる。さ
らに、本実施の形態の着磁状態により、モータの回転に
伴う鎖交磁束による誘起電圧波形を図５（ｂ）に示す如
く正弦波に近づけることができる。
の両端から１／３の領域は中央部の１／３の着磁量にな
り、Ｎ極からＳ極へと磁極が切り替わる際の磁石表面の
磁束分布の変化をなめらかにでき、図５（ａ）に示すよ
うにオープン時の起磁力分布は台形波状になり、ピーク
を円周方向の長い幅で一様に近づけることができる。さ
らに、本実施の形態の着磁状態により、モータの回転に
伴う鎖交磁束による誘起電圧波形を図５（ｂ）に示す如
く正弦波に近づけることができる。
【００１６】モータ内のコギングトルクは、図６（ａ）
に示す如く小さくすることができる。
に示す如く小さくすることができる。
【００１７】また、ステータの巻線に３相矩形波電流を
通電し駆動させた場合のモータの発生トルクは図６
（ｂ）に示す如くなり、トルクリップルを低減させるこ
とができる。
通電し駆動させた場合のモータの発生トルクは図６
（ｂ）に示す如くなり、トルクリップルを低減させるこ
とができる。
【００１８】以上より、永久磁石の起磁力分布を一様に
し、誘起電圧を正弦波にすることで、トルクリップルお
よびコギングトルクの小さい周対向型永久磁石モータを
提供することができる。
し、誘起電圧を正弦波にすることで、トルクリップルお
よびコギングトルクの小さい周対向型永久磁石モータを
提供することができる。
【００１９】なお、ｓの値は０＜ｓ＜０．５の範囲で常
に成り立っており、ｓの値に応じて磁極両端の着磁量を
ｓ倍に変化させれば同様の効果が得られる。また、ｓの
値に応じて着磁ヨークの角度幅ｗを変化させればよい。
また、永久磁石３がＮ極，Ｎ’極ごとに、分割した磁石
片から構成されても本発明は実施できる。
に成り立っており、ｓの値に応じて磁極両端の着磁量を
ｓ倍に変化させれば同様の効果が得られる。また、ｓの
値に応じて着磁ヨークの角度幅ｗを変化させればよい。
また、永久磁石３がＮ極，Ｎ’極ごとに、分割した磁石
片から構成されても本発明は実施できる。
【００２０】本発明は、周対向型モータであればアウタ
ーロータ型の永久磁石モータにも適用可能である。ま
た、上記実施の形態では３相矩形波駆動方式についての
み説明したが、他の駆動方式のモータについても同様で
あることは明らかである。
ーロータ型の永久磁石モータにも適用可能である。ま
た、上記実施の形態では３相矩形波駆動方式についての
み説明したが、他の駆動方式のモータについても同様で
あることは明らかである。
【００２１】なお、永久磁石の配向状態，材質，形状は
本発明が適用である限り制限は受けない。
本発明が適用である限り制限は受けない。
【００２２】ロータの永久磁石の両端の着磁量を低くす
ることで、Ｎ極とＳ極との磁極の変化に伴う磁束の変化
がなめらかになり、オープン時の磁石表面磁束分布、す
なわち起磁力分布を台形波状に一様にでき、よってロー
タの回転角に応じて空隙内の磁束分布がなめらかに変化
して、空隙パーミンスの変化を低減することにより、コ
ギングトルクを低減できる。また、鎖交磁束を正弦波形
にすることが可能になり、巻線に歪み率の低い正弦波状
の誘起電圧波形を誘導でき、モータ回転時のトルクリッ
プルも低減できる。
ることで、Ｎ極とＳ極との磁極の変化に伴う磁束の変化
がなめらかになり、オープン時の磁石表面磁束分布、す
なわち起磁力分布を台形波状に一様にでき、よってロー
タの回転角に応じて空隙内の磁束分布がなめらかに変化
して、空隙パーミンスの変化を低減することにより、コ
ギングトルクを低減できる。また、鎖交磁束を正弦波形
にすることが可能になり、巻線に歪み率の低い正弦波状
の誘起電圧波形を誘導でき、モータ回転時のトルクリッ
プルも低減できる。
【００２３】以上により、コギングトルクやトルクリッ
プルの低減により、回転むらによる振動が少なくなり高
効率でかつ高速回転が可能なモータが得られる。
プルの低減により、回転むらによる振動が少なくなり高
効率でかつ高速回転が可能なモータが得られる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、永久磁石
の磁極両端の着磁を中央部に比べ低くすることによりコ
ギングトルクを低減し、トルクリップルや回転むらが小
さい低振動な高効率永久磁石モータを提供できる。
の磁極両端の着磁を中央部に比べ低くすることによりコ
ギングトルクを低減し、トルクリップルや回転むらが小
さい低振動な高効率永久磁石モータを提供できる。
【図１】本発明の一実施の形態による永久磁石モータの
ロータの平面図
ロータの平面図
【図２】弱い着磁部の寸法と台形波起磁力分布になる着
磁量との関係を示す説明図
磁量との関係を示す説明図
【図３】本発明の一実施の形態による着磁器の着磁ヨー
クの平面図
クの平面図
【図４】着磁幅と着磁ヨーク幅との関係を示す説明図
【図５】本発明の一実施の形態によるモータの起磁力分
布と誘起電圧波形図
布と誘起電圧波形図
【図６】（ａ）本発明の一実施の形態によるモータのコ
ギングトルク波形図 （ｂ）本発明の一実施の形態によるモータのトルク特性
図
ギングトルク波形図 （ｂ）本発明の一実施の形態によるモータのトルク特性
図
【図７】従来の永久磁石モータとその着磁パターンを示
す平面図
す平面図
【図８】従来のモータの起磁力分布と誘起電圧波形図
【図９】（ａ）従来のモータのコギングトルク波形図 （ｂ）従来のモータのトルク特性図
１ ステータ ２ ロータコア ３ 永久磁石 ４ ティース １１ａ 着磁部 １１ｂ 弱い着磁部 ３１ 着磁ヨーク ３２ 着磁コイル
Claims (3)
- 【請求項１】 円周方向に配置された複数の巻線用のス
ロットを備えたステータと、前記ステータと空隙部を介
して対向する面に複数の磁極に着磁された永久磁石を備
えた永久磁石式ロータとで構成されるモータにおいて、
１磁極の角度幅をθ [deg]とした時、両端からθ×ｓ
[deg]（ただし０＜ｓ＜０. ５）の範囲は着磁量を中心
部のｓ倍の着磁量以下にしたことを特徴とする永久磁石
モータ。 - 【請求項２】 永久磁石の着磁量が異なるごとに、所定
の着磁済みの磁石を分割して構成した請求項１記載の永
久磁石モータ。 - 【請求項３】 ロータの永久磁石の着磁表面の所定位置
に対向した、磁性体からなる着磁ヨークをロータの永久
磁石の極数の数だけ設け、上記着磁ヨークに設けられた
着磁コイルに着磁電流を通電させる永久磁石の着磁器に
おいて、上記着磁ヨークの幅ｗ[deg]をθ×（１−２
ｓ）から２θ×（１−２ｓ）（ただし０＜ｓ＜０. ５）
の範囲にして、上記ロータの永久磁石を着磁することを
特徴とするロータの永久磁石の着磁方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298055A JPH09140104A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 永久磁石モータ及びロータの永久磁石の着磁方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298055A JPH09140104A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 永久磁石モータ及びロータの永久磁石の着磁方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09140104A true JPH09140104A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17854552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7298055A Pending JPH09140104A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 永久磁石モータ及びロータの永久磁石の着磁方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09140104A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1389821A1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-02-18 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Brushless motor |
| WO2003085805A3 (en) * | 2002-04-08 | 2004-03-18 | Geok Hwee Chng | Rotating electric machine |
| DE102014114198A1 (de) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Minebea Co., Ltd. | Bürstenloser Motor und Lüfter, der den Motor verwendet |
| CN108702038A (zh) * | 2016-02-16 | 2018-10-23 | 联宝兴业有限公司 | 盘式电机、电动车辆及其控制方法 |
-
1995
- 1995-11-16 JP JP7298055A patent/JPH09140104A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085805A3 (en) * | 2002-04-08 | 2004-03-18 | Geok Hwee Chng | Rotating electric machine |
| EP1389821A1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-02-18 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Brushless motor |
| US6972503B2 (en) | 2002-08-08 | 2005-12-06 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Brushless motor |
| DE102014114198A1 (de) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Minebea Co., Ltd. | Bürstenloser Motor und Lüfter, der den Motor verwendet |
| CN104518631A (zh) * | 2013-09-30 | 2015-04-15 | 美蓓亚株式会社 | 无刷马达以及使用该无刷马达的鼓风机 |
| US10047754B2 (en) | 2013-09-30 | 2018-08-14 | Minebea Mitsumi Inc. | Brushless motor and fan using the motor |
| CN108702038A (zh) * | 2016-02-16 | 2018-10-23 | 联宝兴业有限公司 | 盘式电机、电动车辆及其控制方法 |
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