JPS62147944A - 無刷子電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、ホール素子等の磁気感応素子を用いた無刷子
電動機に関する。

［背景技術］ この種の無刷子電動機は、２極あるいは４極の固定子と
２極４極あるいは４極８極の永久磁石回転子を組合せて
レラクタンストルクとこれの２倍の周期を持つ電流トル
クを生ぜしめ１．かつ電流トルクのピーク値とレラクタ
ンストルクの零点が一致するよう合成して常に一方向の
回転トルクを得るものが一般的である。

この種の無刷子電動機を研究している本願出願人は、特
願昭５９−１７７０１６．特１頭昭５９−１９９９１７
等において、第６図の如く、回転子の永久磁石Ａは単に
内方向に異極が交互に等間隔で着磁された円筒状とし、
固定子は一対の磁極Ｂ１　Ｃの谷幅を変えるとともに、
隣合うＴｉＩ４極間角度に差を持たせることにより、永
久磁石を有する回転子及び固定子の構造の簡易化を達成
した。Ｄはホール素子である。

しかしながら、さらに電動機の小型化やコスト低減を図
っていく場合、固定子の磁極形状から複数の巻線が同一
形状とならないため巻線作業が煩雑になったり、巻線ス
ペースが制約されて小型化の阻害要因になったりあるい
は巻線同志が接触して絶縁劣化を起こす恐れも含んでい
た。また、レラクタンストルクによる逆回転力が強くな
るため、始動・停止時等低速動作の円滑性や始動電圧が
上昇する等、性能面でも若干問題を有するものであった
。

［発明の目的］ 本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的と
するところは、回転子に用いる永久磁石の着磁は簡易な
ものでありながら、トルクむらの軽減やコスト低減が図
れる無刷子電動機の提供にある。

［発明の開示］ 本発明の無刷子電動機は、周方向に異極が交互に等間隔
で着磁された円筒状の永久磁石を有する回転子と固定子
と巻線と巻線の電流方向を切り換えるための磁気感応素
子とよりなる無刷子電動機においで、固定子の各磁極を
同形状でかつ等角度間隔に形成するとともに該角度の１
／２より近寄り方向に中心が位置する各磁極の補助磁極
を形成し、永久磁石の着磁ピーク位置を磁極と補助磁極
間角度の９０’の補数関係となる角度だけ該ネ１（）助
磁極方向にずらせたことを特徴とし、これにより上記目
的を達成したものである。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づいて説
明する。

１は円筒状の永久磁石２を有する回転子で、カップ状ヨ
ーク３の内周壁に永久磁石２を固定し、底部中央に回転
軸４を固着して構成される。永久磁石２は周方向に異極
（Ｎ極、Ｓ極）が交互に等間隔で着磁されている。通常
このような永久磁石の着磁の大きさは、周方向に展開し
てみた場合正弦波状分布となるが、本案ではそのピーク
位置を正常な正弦波状からずらせである。この点は後述
する。この実施例の極数は２であるが、これを４あるい
はそれ以上にすることも可能である。　　−５は積層鉄
心よりなる固定子で、回転子１　（永久磁石２）の極数
に等しい磁極６　（この実施例では第１磁極５ａ、第２
磁極６ｂの計２個）を有してその磁極面６ｃ、６ｄが永
久磁石２に対し径方向に対面している。第１．第２磁極
６ａ、６ｂは同形状でかつ対称的な１８０°の等角度間
隔に形成しである。さらに固定子５には、上記角度のｌ
／２、すなわち９０°より第１．第２磁極６ａ。

６ｂに対し近寄り方向に中心が位置する各磁極の補助磁
極７　　（７ａ、７ｂ）を形成しである。具体的には第
１．第２磁極５ａ、５ｂの磁極面６ｃ。

６ｄが中心角約９０°に、第１．第２磁極６ａ。

６ｂと補助磁極７ａ、７ｂの中心線がなす中心角を約６
０°としである。また補助磁極７ａ、７ｂの平面形状は
第１．第２磁極５ａ、５ｂの基部幅と同等もしくは細い
長方形とする。

この固定子５は、本体ケーシング８に固定された円筒状
支持体９の外周に固設される。また円筒状支持体９の内
周にはベアリング１０が装着され、これに回転軸４が回
動可能に支持される。

１１は固定子５の各磁ｉ６ａ、６ｂに直列バイファイラ
巻で巻装された２相の巻線で、電流が流されることによ
り各磁極６ａ、６ｂにＮ、Ｓ極性又はＳ、Ｎ極性を付与
する。当然電流方向が切り換えられると各磁極６ａ、６
ｂに付与する極性が切り換えられる。

１２は固定子５に装着されるホール素子からなる磁気感
応素子で、回転子１の永久磁石２の極性の一方（本実施
例ではＮ極）を検出し、その出力が一般的な電流切換回
路に入力されて巻線１１の電流方向を切り換える。

電流切換回路は、例えば第５図の如きもので、磁気感応
素子１２はＮ極を検出するとトランジスタＱ３をオンし
てトランジスタＱ１をオン、トランジスタＱ２をオフし
、Ｓ極を検出するとトランジスタＱ３をオフしてトラン
ジスタＱ１をオフ。

トランジスタＱ２をオンし、巻線１１ａとｌｌｂの電流
を切り換える。

次に上記固定子５とともに本発明の要部をなす回転子１
の永久磁石２について説明すると、その着磁ピーク位置
を磁極と補助磁極間角度の９０゜の補数関係となる角度
だけ該補助磁極方向にずらせである。すなわち本実施例
では、ＶＡ極と補助磁極間角度が約６０°であるから、
第３図の如く正常な正弦波状ピーク位置より約３０°ず
らずこととなる。従って、巻線１１に電流が流れていな
いとき、回転子１は第１．第２磁極６ａ、６ｂの中心と
永久磁石２の着磁ピーク位置が略一致する位置に安定停
止し、永久磁石２のＮ、Ｓ極境界が補助磁極７ａ、７ｂ
の中心に略一致するのである。

（動作） 第４図（ａ）は巻線１１に電流が流れていない安定停止
状態にある。この状態で巻線１１に電流が流されると第
１磁極６ａにＮ極、第２磁極６ｂにＳ極が付与される。

この場合第１磁極６ａからの磁束は第２磁極６ｂに至る
とともに、補助磁極７ａにも至る。従って補助磁極７ａ
はＳ極、補助磁極７ｂはＮ極が付与された状態になる。

このことにより　（ｂ）の如く永久磁石２は各補助磁極
７ａ、７ｂの吸引力と第１．第２硼極６ａ、６ｂの反発
力を受け、回転子１は矢符り方向に回転し、（ｃ）を経
て１８０°回転した（ｄ）の位置に達する。この状態で
磁気感応素子１２はＮ極を検出して巻線１１の電流方向
、従って第１．第２磁極６ａ、６ｂに付与される極性が
切り換えられ、以後これを繰り返して回転子１が回転を
継続する。

なお、この実施例では固定子の外方に回転子を配設した
もので説明したが、固定子の内方に回転子を配設しても
よい。

［発明の効果コ 本発明の無刷子電動機は、周方向に異極が交互に等間隔
で着磁された円筒状の永久磁石は着磁のピーク位置をず
らせただけとしであるから、永久磁石の着磁は簡易なも
のであり、固定子の各磁極を同形状でかつ等角度間隔、
すなわち対称的に形成したから、各磁極に巻装される巻
線が同一形状となって巻線作業が容易になり、磁穫間角
度の１／２より近寄り方向に中心が位置する各磁極の補
助磁極を形成し、永久磁石の着磁ピーク位置を磁極と補
助磁極間角度の９０°の補数関係となる角度だけ該補助
磁極方向にずらせたから、一方向への自起動を可能にす
ることは勿論、極端に細幅の磁極を有さないので従来の
ものに比してレラクタンストルクによる逆回転力が弱め
られて低速動作の円滑性や始動電圧の低下をもたらし、
また巻線同志が接触する危険が少なくなって絶縁劣化が
起こりにくくなる等、回転子に用いる永久磁石の着磁は
簡易なものでありながら、トルクむらの軽減やコスト低
減が図れるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す横断面図、第２図は
、その縦断面図、 第３図は、回転子の着磁状態を示す特性図、第４図（ａ
）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、動作説明図、第５図は、一般
的な電流切換回路の回路図、第６図は、従来例を示す横
断面図。 ■−回転子、２−永久磁石、３−カップ状ヨーク、４−
回転軸、５−・固定子、６−磁極、７−補助磁極、９−
円筒状支持体、１１−巻線、１２−・−磁気感応素子・ 第１図 第２図 第３図 第４図 （ａ）（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）周方向に異極が交互に等間隔で着磁された円筒状
   の永久磁石を有する回転子と、該回転子の極数に等しい
   磁極を有してその磁極面が回転子の永久磁石に対し径方
   向に対面する固定子と、該固定子の各磁極に巻装された
   巻線と、前記固定子に装着され前記回転子の極性を検出
   して前記巻線の電流方向を切り換える磁気感応素子とよ
   りなる無刷子電動機において、前記固定子の各磁極を同
   形状でかつ等角度間隔に形成するとともに該角度の１／
   ２より近寄り方向に中心が位置する各磁極の補助磁極を
   形成し、前記永久磁石の着磁ピーク位置を磁極と補助磁
   極間角度の９０°の補数関係となる角度だけ該補助磁極
   方向にずらせたことを特徴とする無刷子電動機。