JPS63174542A - ブラシレスモ−タ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小型直流モータにおいて、永久磁石によるロ
ータとこのロータに対向配設された固定子としての電機
子コイルを備えたブラシレスモータに関する。

〔従来の技術〕

小型直流ブラシレスモータは、トルク制御及び速度制御
が容易であると共に、長寿命かつ高イ８頼性の特徴を有
することから、ＡＶ（オーディオ・ビジュアル）機器、
ＯＡ機器等に広く用いられている。

ところで、ＶＴＲ（ビデオ・テープ・レコーダ）のドラ
ムやキャプスタン等の駆動に用いられるモータは、高度
の定速性と回転速度変動特性が要求される。このような
要求に対し、一般にモータは、発生トルクのトルク変動
を原理的に発生し、これが回転むらになるため、このト
ルク変動は重要な問題となる。

このトルク変動を低減するものとして、例えば特開昭５
８−２２５７４があり、３相両方向通電のブラシレスモ
ーフにおいて、界磁マグネットの主磁極に対し電気角６
０度、１２０度、２４０度、３００度の各位置に無着磁
部分、非飽和磁化部分又は逆極性磁化部分による？ｉ！
償磁極を設ける構成がとられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような従来のブラシレスモーフにあっては
、主磁極の一部に前述のような？１１ｉ償磁極を設ける
ことは技術的に解決すべき問題が多く実現性に乏しいの
みならず、発生トルクが補償磁極の分だけ減少するとい
う問題がある。

〔目的〕

本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決でき
、主磁極に特殊な補償磁極を設けることなくトルクリッ
プルの低減が可能なブラシレスモーフを提供することに
ある。

〔問題を解決するための手段〕 本発明は、界磁束の磁路を形成する電機子ヨークの一部
に設けた磁気抵抗変化部で磁気抵抗を変化させることに
よって発生するコギングトルクで発生トルクのリップル
を相殺することにより、トルクを減少させることなくト
ルクリンプルを低減することを可能にし、もって、上記
目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下、第１図及至第１０図により本発明を具体的に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す模式的断面図、第２図
は第１図の実施例のｔｒ−ｎの矢視断面図、第３図は第
１図の実施例のＩＩＩ−Ｉ［１の矢視断面図であり、無
鉄心偏平ブラシレスモーフを例示している。

ロータ側は、磁束の帰路を形成すると共に不図示の軸お
よび軸受により回転自在に配設された円板状のロータヨ
ーク２、及び該ロータヨーク２の内面に放射状にかつ隣
接の極性が異極になるよ・うに配設される複数の磁極よ
りなる界磁永久磁石１より構成される。

また、ステータ側は、所定の空隙をもって界磁永久磁石
１に対向配設される電機子コイル３及び該コイル３を固
定設置する電機子ヨーク４より構成される。

第２図及び第３図に示すように、実施例は６コイル８極
の３相偏平ブラシレスモータの構成になっている。電機
子コイル３の３ａ、３ｂ及び３ｃの各コイル群によって
３相の電機子が構成されている。

以上の構成において、電機子コイル３ａｓ３ｂｓ３Ｃに
不図示の通電手段により６０度の電気角の位相差を持た
せて順次通電することにより、回転磁界が発生し、この
磁界と界磁永久磁石１のＴｉ＋極間に生じる反発力によ
ってロータが回転する。

このとき、電機子コイル３ａ〜３ｃと界磁永久磁石１と
の間に発生するトルクは、第４図の如くになる。１２０
度両方向通電の場合、発生トルクＴａ　ｓ　Ｔ　ｂ　、
Ｔ　ｃは夫々電気角で６０度の位相差をもった疑似正弦
波になっている。モータ全体として、電機子コイル３と
界磁永久磁石１との間に作用する合成トルクは、２相分
のトルク波形が加算された波形（第４図のＴｄ）となる
。各相のトルク波形の最大値の角度位置において、合成
トルクは最小値を示している。

第４図中の波形Ｔｅは、合成トルクＴｄのトルクリップ
ルを補償するコギングトルク波形である。

図より明らかなように、合成トルクの最大値になる角度
位置でコギングトルクがマイナス側の最大値となり、・
合成トルクの最小値になる角度位置でコギングトルクが
プラス側の最大値となるようにすることにより、発生ト
ルクのリップルを相殺することができる。

このコギングトルクを発生させるため、電機子ヨーク４
の外周部に、第５図に示すように、円周方向に所定間隔
にスリット４２を形成し、磁気抵抗変化部を設けている
（凸部４１の幅とスリット４２の幅は同一にされている
）。凸部４１間のピッチ角は、例えば１５度にされ、コ
イル３のコ・イル辺３１及び３２は開度４５度に設定さ
れる。すなわち、コイル辺の開角４５度は電気角１８０
度に対応している。したがってスリット４２のピッチは
電気角では６０度になる。なお、凸部４１は低磁気抵抗
部、スリット４２は高磁気抵抗部を構成している。

第５図において、ロータの回転方向を矢印Ａ方向とする
と、凸部４１とコイル辺３１．３２は回転方向に１５度
の電気角のずれが形成され、実際の角度では、３．７５
度の位相ずれが形成されている。

ここで、第６図（ａ）〜（ｄ）を参照してコギングトル
クの発生状態を説明する。第６図（ａ）は界磁永久磁石
ｌの磁極中心に電機子ヨーク４の凸部４１が対向する位
置関係にある場合で、コギングトルクが零の磁気的安定
状態を示している。

この第６図（ａ）の状態から界磁永久磁石１と凸部４１
との相対位置が左または右にずれると、第６図（ａ）の
状態に戻そうとするコギングトルクが発生する。

第６図（ｂ）はコギングトルクが左向きに働く関係位置
を示している。さらに、第６図（ｄ）はコギングトルク
が零の状態を示し、磁気的に不安定な位置関係にある。

第７図はコギングトルクによってトルクリップルを相殺
補償する原理の説明図である。界磁永久磁石ｌは前述の
ように交互にＮ極とＳ極が磁化されており、例えばコイ
ル辺３１がＮ極の中心に対向するとき、コイル辺３２は
Ｓ極の中心に対向する。この位置において電機子コイル
３に通電すると、電機子コイル３と界磁永久磁石ｌとの
間に働くトルクが最大値になる。即ち、第４図における
電気角９０度の位置に該当する。この位置において合成
トルクが最小値になるため、コギングトルクはプラス方
向の最大値になる必要がある。

ロータが第７図の矢視Ｂ方向に移動するものとすれば、
本図の状態において、界磁永久磁石ｌをＢ方向へ移動さ
せるコギングトルクが発生すればよい、したがって、コ
イル辺３１．３２のコイル幅の中心から電気角の位相を
ロータ回転方向に１５度ずらせて電機子ヨーク４の凸部
４１が形成されるようにすることにより、本発明の目的
を達成することができる。

また、第７図の状態から、ロータが電気角で３０度移動
すると、合成トルクは最大値にある（第４図の電気角１
２０度の位置に相当）、この位置におけるコギングトル
クは、矢印Ｂと逆方向に最大値となる必要がある。した
がって、電機子ヨーク４の凸部４１の幅を３０度の電気
角に設定する。

この場合、電機子ヨーク４には電気角６０度ピッチで、
電気角３０度の幅の凸部４１を設けることにより、合成
トルクリップルをコギングトルクによって相殺補償する
ことができる。なお、コギングトルクはプラス方向とマ
イナス方向に交互に発生するので、原理的にはトルクロ
スを生じない。

また、第５図においては、凸部４１を電機子ヨーク４の
一部にのみ設けるものとしたが、ヨーク４の全周に設け
ることが望ましい。さらに、スリット４２の半径方向の
長さは、補償すべきトルクリップルの大きさに応じて決
定される。

第８図は凸部の他の形成手段を示すもので、ヨーク４の
外周部の半径方向に凸部４１を第９図のように溶接等に
より形成し、或いは第１０図のようにプレス加工によっ
て凸部４１を形成するようにしたものである。尚、４３
は凸４１間に形成される溝部である。

尚、以上の実施例においては、偏平型ブラシレスモーフ
を例に説明したが、第７図の展開断面図から明らかなよ
うに、円筒形のブラシレスモーフに対しても本発明の適
用が可能である。

以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、トルク
リップル波形に対し逆相のコギング波形を発生させる磁
気抵抗変化部を電機子ヨークに設ける構成にしたので、
簡単、な構成によりトルクを低減することなくトルクリ
ップルを低減することが可能なブラシレスモーフが提供
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す模式的正面断面図、第
２図は第１図の実施例のｎ−ｎ矢視断面図、第３図は第
１図の実施例のｍ−ｍ矢視断面図、第４図は発生トルク
波形図、第５図は本発明に係る電機子ヨークの平面図、
第６図（ａ）〜（ｄ）は本発明におけるコギングトルク
の発生説明図、第７図はコギングトルクによるトルクリ
ップル相殺補償の説明図、第８図は本発明の他の電機子
ヨークを示す平面図、第９図および第１０図は本発明の
他の磁気抵抗変化部の断面図である。 ｌ・・・・−・−・・界磁永久磁石、２−・・−・・・
・・ロータヨーク、３．３ａ、３ｂ、３ｃ・・・・−・
・・・・電機子コイル、４−・・・−・・電機子ヨーク
、３１，３２−・−・・・・・・・・コイル辺、４１−
・−・・−・・凹部、４２−・・−・・−・・・・スリ
ット、４３・−・・・−溝部。 代理人　弁理士　　大　音　康　毅 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図 第６図 第８図 第９図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の永久磁石のＮ極とＳ極を円周方向へ交互に
   配設したロータと、前記永久磁石に対向配設した相数分
   の電機子コイルと、該電機子コイルの各々を固定設置す
   る電機子ヨークとを備えて構成されるブラシレスモータ
   において、トルクリップル波形に対し逆相のコギング波
   形を発生させる磁気抵抗変化部を前記電機子ヨークに設
   けたことを特徴とするブラシレスモータ。
2. （２）前記磁気抵抗変化部は、前記電機子ヨークの周縁
   部に円周方向に所定間隔に且つ半径方向に所定の長さに
   設けたスリットにより構成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のブラシレスモータ。
3. （３）前記磁気抵抗変化部は、前記電機子ヨークの厚み
   方向に凹部を設け、この凹部を円周方向へ所定間隔に設
   けて構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のブラシレスモータ。