JPS6328253A - 直流モ−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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はＶＴＲやテープレコーダ等の駆動源として好適
な直流モータに関する。

（ロ）従来の技術 近年、ＶＴＲやテープレコーダ等の小型精密機器におい
て、テープ駆動用に直流のブラシレスモータが広く用い
られている。

第３図に従来の３相Ｙ結線の面対向ブラシレスモータの
一部断面側面図を示す。複数のコイノ囲がプリント板２
を介してステータヨーク３に固定されている。このステ
ータヨーク３は図示していない外部部材に固定されたハ
ウジング４に固定される。

一方、コイルｌと面対向配置されるリング状の界磁マグ
ネット５はロータヨーク６に固定される。このロータヨ
ーク６は軸７に固定され、軸受８によ・リハウジング４
に対して回転自在に軸受されている。

コイル１の結線図および界磁マグネット５の構成図をそ
れぞれ第４図（ａ）、（ｂ）に示す。コイル１は図のよ
うにＹ結線されている。ここで、以下の説明のため、Ｙ
結線された各コイルａ、ｂ、ｃの３つの頂点から中性点
に向って流れる電流をそれぞれＴａ　、　Ｉｂ　。

Ｉｃとする。一方、界磁マグネット５はＮ−５の各極性
をもつ８つの主磁極９が交互に極性配置され、各主磁極
９は１つで１８０’の電気角をなし、隣り合うＮ−５一
対の主磁極で３６０°の電気角を形成する。

次に、この３相Ｙ結線された面対向ブラシレスモータの
動作原理について第５図（ａ）〜（ｄ）を用いて説明す
る。

第５図（ａ）は界磁マグネット５の１つの主磁極９のな
す電気角１８０°に対して、主磁極９の発生する磁束密
度Ｂと、３相Ｙ結線された１相のコイルに一定電流■を
通電したときにコイル１および界磁マグネット５間に相
対的に発生する力（以下、トルクという）Ｔを示す。こ
のトルクＴは良く知られるようにＫを定数としてＴ＝に
−ｎＸＴで表わされる。

第５図（ｂ）は３相各相に一定電流■を通電したときに
発生するトルクを示す。ただし、横軸はコイルａに対す
る電気角度をとっである。各相に発生するトルクは電気
角で１２０°の位相差をなしている。

第５図（ｃ）に各相の電流Ｔａ、Ｉｂ、Ｉｃの電気角に
対する通電パターンを示す。これは、片方向通電と呼ば
れるもので電気角３０６から１５０’まではＩａが、１
５０６カら２７０　’まではＩｂが、２７０°から３９
０’まではＴｃが通電されるパターンとなっている。ま
た、各電流ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの大きさは通電されたとき
は一定電流■である。

以上の通電を行なうことによって、電気角が３０’から
１５０°まではＩａにより、１５０°から２７０″まで
はＩｂにより、２７０６　から３９０°まではＩｃによ
り、それぞれトルクＴａ、Ｔｂ、Ｔｃが発生し、第５図
（ｄ）に示すような、各電気角度に対して一定方向のト
ルクが発生する。

以上のコイル１および界磁マグネット５間に作用するト
ルクは、コイルＩがステータヨーク３を介してハウジン
グ４に固定されているため、反作用により、界磁マグネ
ット５を介してロータヨーク６を回転させる回転力とな
る。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 ３相Ｙ結線は各相に所定の通電パターンで電流を流すこ
とによってモータを回転させているが、前述したように
ロータを回転させるトルクは第５図（ｄ）に示すように
なり、トルクに脈動が発生する。図に示した電気角９０
°、２１０°、３３０°、・・・・・のトルク最大値Ｔ
ｒｎａｘおよび電気角３０’　、１５０’　、２７０’
　。

・・・・・のトルク最小値Ｔｍ１ｎの幅△Ｔ　：　Ｔｍ
ａｘ　−Ｔ１１ｉｎは、いわゆるトルクリップルと呼ば
れる。このトルクリップル△丁が大きいと、特にＶＴＲ
に用いた場合にシリンダ系では画像ゆれ（以下、ジッタ
ーという）。

またキャプスタン系ではテープ速度ムラ（以下、ワウ・
フラッタ−という）を発生するという問題点が生じる。

この点を考慮して、特開昭５８−２２５７４号公報に見
られるように各主磁極の６０’　、１２０’　；２４０
°、３００゜の電気角度位置に対して補助磁極を設けた
ものがあるが、これによると両方向通電方式の場合はト
ルクリップルを低減できるが、これを片方向通電方式に
適用するとトルクリップルの低減効果はまったく得られ
ない問題点があった。

そこで本発明は、トルクリップルを低減し、常に安定し
た回転の得られる３相Ｙ結線の直流モータを提供するこ
とを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は３相■結線された直流モータのトルクリップル
を低減するために、その界磁マグネットの主磁極のなす
電気角度の中央部の位置に補助磁極を一４＝ 設けたものである。

（ホ）作用 これにより、トルクリップルの最大値Ｔｍａｘが抑えら
れ、リップル幅を低減することにより回転速度を安定化
し、ＶＴＲに適用した場合にはジッターおよびワウ・フ
ラッタ−をなくすことができる。

（へ）実施例 第１図に本発明の一実施例による界磁マグネット５の構
成図を示す。各主磁極９の中央部に極性の異かる補助磁
極１０を設けである。本実施例で１１８つの主磁極９よ
りなる界磁マグネット５を用いてい゛るので、１つの主
磁極９は図のように４５°の角度幅をもち、補助磁極１
０は主磁極９どうじの境界から２２．５”の角度に位置
することになる。

このような構成の界磁マグネット５を用いた場合のトル
クリップル６丁について、第２図（ａ）、（ｂ）。

（ｃ）を用いて説明する。

本実施例の界磁マグネット５の１つの主磁極９により発
生した磁束密度Ｂの分布と、１相のコイルに一定電流■
を通電したときのコイルに作用するトルクＴを第２図（
ａ）に示す。界磁マグネット５の中央部に補助磁極ｌＯ
を設けたことにより、磁束密度ＢおよびトルクＴの分布
曲線はともに中央部、すなわち電気角９０°を中心にへ
こみ、平坦な形状となる。

第２図（ｂ）に、３相各相に一定電流■を流したときの
発生トルクを示す。横軸は第５図（ｂ）同様コイルａに
対する電気角度をとった。各相は位相差が１２０゜とな
っている。

次に、各相のコイルに前記の第５図（Ｃ）で説明した通
電パターンで電流を流したときの各相の発生トルクの合
成力を第２図（ｃ）に示す。電気角３０°から１５０’
まで、１５０°から２７０’まで、２７０°から３９０
°までそれぞれ電流Ｉａ　、　Ｉｂ　、　Ｉｃにより対
応したトルクＴａ、Ｔｂ、Ｔｃが発生し、連続した１〜
ルク曲線を形成する。このトルク曲線において、従来、
電気角９０″’　、２１０°、３３０’　、＝・・−の
位置でＴｍａｘとなっていたが、トルクピークの中央部
が平坦になっているため、Ｔｍａｘが低下し、トルクリ
ップル八Ｔが低減されている。

以−にのように、主磁極９の中央部に補助磁極１０を設
けて１−ルクリップルΔ丁を低減させることにより、ジ
ッターおよびワウ・フラッタ−の発生をおさえることが
できる。

尚、補助磁極としては、逆極性ばかりでなく、同一極性
であっても不飽和着磁されたものあるいは無着磁のもの
を用いても同様の効果が得られる。

また、本発明は面対向ブラシレスモータだけではなく、
周対向モータ、ブラシ付またはコア付モータ等の他のモ
ータに対しても適用でき、同様め効果を得ることができ
る。

（ト）発明の効果 以−ヒのように本発明によれば、３相Ｙ結線コイルを有
する直流モータにおいて、脈動トルクのトルクピーク値
に対応して界磁マグネットに補助磁極を設けるようにし
たので、トルクリップルを低減でき、高品質の直流モー
タを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による界磁マグネットの構
成図、第２図（ａ）は第１図の界磁マグネットにより発
生する磁束密度Ｂと一定電流を一部コイルに通電した時
のコイルに働くトルクＴの電気角度との関係図、同図（
ｂ）は第１図の界磁マグネットを用いたときの３相各コ
イルに一定電流を通電したときの発生トルクとコイルａ
に対する電気角度との関係図、同図（Ｃ）は第１図の界
磁マグネットを用いたときの合成トルク脈動とコイルａ
に対する電気角度どの関係図、第３図は一般的なブラシ
レスモータの一部断面側面図、第４図（ａ）および（ｂ
）はそれぞれ第３図のコイルの結線図および界磁マグネ
ットの構成図、第５図（ａ）は第４図（ｂ）の界磁マグ
ネットにより発生する磁束密度Ｂと一定電流を１相コイ
ルに通電した時のコイルに働くトルクＴの電気角度との
関係図、同図（ｂ）は第４図（ｂ）の界磁マグネット髪
用いたときの３相各コイルに一定電流を通電したときの
発生トルクとコイルａに対する電気角度との関係図、同
図（ｃ）は第４図（ａ）の各コイルに対する通電パター
ンとコイルａに対する電気角度との関係図、同図（ｄ）
は第４図（ｂ）の界磁マグネットを用いたときの合成１
−ルク脈動とコイ＝８− ルａに対する電気角度との関係図である。 １・・・コイル、２・・・プリント板、３・・・ステー
タヨーク、４・・・ハウジング、５・・・界磁マグネッ
ト、６・・・　ロータヨーク、７・・・軸、８・・・軸
受、９・・・主磁極、１０．１１・・・補助磁極。 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 （ａ） 電九角皮ｅｅ［ｄｅｇ］

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）主磁極を交互に極性配置して形成された界磁マグ
   ネットと、３相Ｙ結線されたコイルとを備えた直流モー
   タにおいて、各相のコイルに発生するトルクのピーク値
   を低減するために主磁極のなす電気角度の中央部に補助
   磁極を設けたことを特徴とする直流モータ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載において、補助磁極は
   、主磁極の極性と逆極性、非飽和着磁による同一極性あ
   るいは無着磁により極性のないことを特徴とする直流モ
   ータ。