JPS6399754A - 多相ブラシレスモ−タ - Google Patents
多相ブラシレスモ−タInfo
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- JPS6399754A JPS6399754A JP61243107A JP24310786A JPS6399754A JP S6399754 A JPS6399754 A JP S6399754A JP 61243107 A JP61243107 A JP 61243107A JP 24310786 A JP24310786 A JP 24310786A JP S6399754 A JPS6399754 A JP S6399754A
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Links
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Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
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。
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〕
この発明はブラシレスモータに関し、さらに詳しくは、
DC7AC用す−ボモータに適した多相ブラシレスモー
タに関する。
DC7AC用す−ボモータに適した多相ブラシレスモー
タに関する。
(fT景技術〕
従来のブラシレスサーボモータを大別すると、(1)回
転子に永久磁石を用いた回期モータ(S M)型と、
(2)回転子にカゴ型ロータを用いた誘導モータ(IM
)型とがある。SM型モータは固定子に電機子巻線を持
ち1回転子に永久磁石が′A@されている。このモータ
ではマグネットロータの磁極がロータの回転に対応して
変化してしまうため、モータが一定方向に回転するため
には磁極位間に対応したコイルを励磁する必要がある。
転子に永久磁石を用いた回期モータ(S M)型と、
(2)回転子にカゴ型ロータを用いた誘導モータ(IM
)型とがある。SM型モータは固定子に電機子巻線を持
ち1回転子に永久磁石が′A@されている。このモータ
ではマグネットロータの磁極がロータの回転に対応して
変化してしまうため、モータが一定方向に回転するため
には磁極位間に対応したコイルを励磁する必要がある。
そのため、マグネットロータの磁t@位置を判別するた
めの補助部材が必要である。したがって、モータの部品
点数が増え、余分なスペースを必要とするため、モータ
構造も大きくなるばかりでなく回路構成も複雑となって
、この分コストアップの要因となる。とくに、2相モー
タの場合には、−回転中に2個所の死点(起動できない
ポイント)が存在する。したがって、このままではロー
タの位置によっては起動しないなどの不手際が生じ、実
用」−問題となる。これを解決すべく、3相、4相の多
相ブラシレスモータが提案されているが、このとき、相
が増える毎に磁極面積が少なくなり。
めの補助部材が必要である。したがって、モータの部品
点数が増え、余分なスペースを必要とするため、モータ
構造も大きくなるばかりでなく回路構成も複雑となって
、この分コストアップの要因となる。とくに、2相モー
タの場合には、−回転中に2個所の死点(起動できない
ポイント)が存在する。したがって、このままではロー
タの位置によっては起動しないなどの不手際が生じ、実
用」−問題となる。これを解決すべく、3相、4相の多
相ブラシレスモータが提案されているが、このとき、相
が増える毎に磁極面積が少なくなり。
しかもコイルは1相づつ励磁されるため、ロータのトル
クが小さくなる欠点がある。これを解決しようとすると
必然的にモータの構造が大きくならざるを得ない、なお
、ロータに永久磁石を使用しているため永年使用による
永久磁石の減磁作用によって、モータの運転特性が劣化
し、とくに高温環境下での使用には耐えられない、さら
に、磁石の加工とロータへの組み込み及び組立調整が大
変であり、サーボモータが高価となる欠点がある。
クが小さくなる欠点がある。これを解決しようとすると
必然的にモータの構造が大きくならざるを得ない、なお
、ロータに永久磁石を使用しているため永年使用による
永久磁石の減磁作用によって、モータの運転特性が劣化
し、とくに高温環境下での使用には耐えられない、さら
に、磁石の加工とロータへの組み込み及び組立調整が大
変であり、サーボモータが高価となる欠点がある。
しかも、永久磁石は機械的強度に弱いため、ロータ側の
マグネットの遠心力による飛散防1Fの対策のためにギ
ャップが大きくなって、モータの効率が低くなる。しか
もロータのマグネットによるイナーシャが大きいために
モータの高速化が国電となり、加速、減速時および瞬時
正逆時の応答性が悪いというg点がある。そこで、この
サーボモータの用途は中、小型のもので低速回転のもの
に限られていた。
マグネットの遠心力による飛散防1Fの対策のためにギ
ャップが大きくなって、モータの効率が低くなる。しか
もロータのマグネットによるイナーシャが大きいために
モータの高速化が国電となり、加速、減速時および瞬時
正逆時の応答性が悪いというg点がある。そこで、この
サーボモータの用途は中、小型のもので低速回転のもの
に限られていた。
IM型モータは固定子巻線に一次ffi流を流し、ロー
タのカゴ型巻線に二次電流を誘導させながら、スベリト
ルクを利用しながらロータを回転させるものであるが、
二次電流に比例したトルクを発生させるためにはすベリ
周波数の検出が必要であり、このため回転子の速度を検
出する速度センサーが必要となる。制御回路側では検出
されたモータ速度と必要なトルクからスベリ周波数を演
算し、電流制御を行なっているが、制御回路が複雑高価
であるばかりでなく、高精度の速度制御が不可能である
。
タのカゴ型巻線に二次電流を誘導させながら、スベリト
ルクを利用しながらロータを回転させるものであるが、
二次電流に比例したトルクを発生させるためにはすベリ
周波数の検出が必要であり、このため回転子の速度を検
出する速度センサーが必要となる。制御回路側では検出
されたモータ速度と必要なトルクからスベリ周波数を演
算し、電流制御を行なっているが、制御回路が複雑高価
であるばかりでなく、高精度の速度制御が不可能である
。
そこで、この発明の目的は、極めて簡単な構成にて、大
幅に低コストで。
幅に低コストで。
高精度、高速応答、高速回転の要求を満たすことのでき
る新規なブラシレスモータを提供することにある。
る新規なブラシレスモータを提供することにある。
この発明の他の目的は、超小型から大容量のものまで製
造可能な適用範囲の広いブラシレスモータを提供するこ
とにある。
造可能な適用範囲の広いブラシレスモータを提供するこ
とにある。
この発明の他の目的は5回転子モーメントを小さくでき
、小型軽量化が可能で、トルク/イナーシャ、トル97
重に、トルク/入力が著しく改善された小型高性能のブ
ラシレスモータを提供することにある。
、小型軽量化が可能で、トルク/イナーシャ、トル97
重に、トルク/入力が著しく改善された小型高性能のブ
ラシレスモータを提供することにある。
この発明の他の目的は、ロータに使用された永久磁石ま
たはカゴ型巻線より生じた種々の問題を解決したブラシ
レスモータを提供することにある。
たはカゴ型巻線より生じた種々の問題を解決したブラシ
レスモータを提供することにある。
この発明の他の目的はモータの回転中の死点をM<L、
したがって、回転子の位置センサーや速度センサーを不
要とし、これに伴なって制御回路を大幅に簡略化して低
コスト化および高信頼化を実現できるブラシレスモータ
を提供することにある。
したがって、回転子の位置センサーや速度センサーを不
要とし、これに伴なって制御回路を大幅に簡略化して低
コスト化および高信頼化を実現できるブラシレスモータ
を提供することにある。
この発明の他の[1的は相の増加にもかがオ)らず、磁
極面積を大きくとれる構造を採用することにより、励磁
コイルを1相づつ励磁しても大きな出力トルクが得られ
る多相ブラシレスモータを提供することにある。
極面積を大きくとれる構造を採用することにより、励磁
コイルを1相づつ励磁しても大きな出力トルクが得られ
る多相ブラシレスモータを提供することにある。
本発明の多相ブラシレスモータはヨークの軸方向に多段
のステータとロータを積層し、各段のステータをトロイ
ダルコイルとその両側のステータコアにより構成し、ロ
ータを高透磁率材料からなるロータコアにより構成する
とともに、ロータコアをギャップを介してステータコア
に対峙させ、ヨーク、ステータコア、ロータコアおよび
ロータの軸部上て閉路をなす磁路で各相を形成するもの
において、各相のステータコアに円弧状の高パーミアン
ス磁極面と、その円弧状磁極面の少なくとも一部上低パ
ーミアンス部を形成し、各相のロータコアには前記ステ
ータコアに対応して実質的に円弧状の高パーミアンス磁
極面と、その円弧状磁極面の少なくとも一部上低パーミ
アンス部を形成し、各相のステータおよびロータの低パ
ーミアンス部の相対位置が1/n(n=相数)ピッチ角
をもってセットされるように配列し、各段のステータコ
アとロータコアとに磁路方向と平行に複数の渦電流防止
用スリットを形成したことを特徴とする。
のステータとロータを積層し、各段のステータをトロイ
ダルコイルとその両側のステータコアにより構成し、ロ
ータを高透磁率材料からなるロータコアにより構成する
とともに、ロータコアをギャップを介してステータコア
に対峙させ、ヨーク、ステータコア、ロータコアおよび
ロータの軸部上て閉路をなす磁路で各相を形成するもの
において、各相のステータコアに円弧状の高パーミアン
ス磁極面と、その円弧状磁極面の少なくとも一部上低パ
ーミアンス部を形成し、各相のロータコアには前記ステ
ータコアに対応して実質的に円弧状の高パーミアンス磁
極面と、その円弧状磁極面の少なくとも一部上低パーミ
アンス部を形成し、各相のステータおよびロータの低パ
ーミアンス部の相対位置が1/n(n=相数)ピッチ角
をもってセットされるように配列し、各段のステータコ
アとロータコアとに磁路方向と平行に複数の渦電流防止
用スリットを形成したことを特徴とする。
この発明によるブラシレスモータを一例として3相サー
ボモータに適用した一実施例を第1図ないし第5図に基
づいて説明する。第1.2図において、3相ブラシレス
モータ1oはステータヨーク12と、その両端に配置さ
れた非磁性金属からなるエンドブラケット14.16を
備える。ステータヨーク12は軸方向に間隔を置いて第
1段ないし第3段のステータ18.19.20のいオ〕
ゆる3相構造を支持している。この多段構造のステータ
と対向してロータ22がベアリング24.26を介して
エンドブラケット14.16により支持されている。第
1相ステータ18は軸方向に間隔を置いて配置された一
対のステータコア28.28’ と、これらステータコ
アを励磁するためのトロイダル状の励磁コイル3oを備
える。
ボモータに適用した一実施例を第1図ないし第5図に基
づいて説明する。第1.2図において、3相ブラシレス
モータ1oはステータヨーク12と、その両端に配置さ
れた非磁性金属からなるエンドブラケット14.16を
備える。ステータヨーク12は軸方向に間隔を置いて第
1段ないし第3段のステータ18.19.20のいオ〕
ゆる3相構造を支持している。この多段構造のステータ
と対向してロータ22がベアリング24.26を介して
エンドブラケット14.16により支持されている。第
1相ステータ18は軸方向に間隔を置いて配置された一
対のステータコア28.28’ と、これらステータコ
アを励磁するためのトロイダル状の励磁コイル3oを備
える。
第2図より明らかなように、ステータコア28,28’
は円弧状高パーミアンスU&極面28a、28″ aと
、これら磁極面の一部上形成された少くとも一つの低パ
ーミアンス部をなすカット部28b、28’ bとを備
える。ステータコア28.28’ には磁気通路と平行
に複数の細いスリット28c、28’ c (図示せず
)が形成されている。これは、トロイダルコイル30の
オン、オフ時の変動磁束による磁気表皮効果で有効に電
磁力に寄与する強磁束密度部分がきわめて狭い面積とな
って磁気抵抗が増して総磁束の減少をきたしてトルクが
低下するのを防ぐためである。すなわち。
は円弧状高パーミアンスU&極面28a、28″ aと
、これら磁極面の一部上形成された少くとも一つの低パ
ーミアンス部をなすカット部28b、28’ bとを備
える。ステータコア28.28’ には磁気通路と平行
に複数の細いスリット28c、28’ c (図示せず
)が形成されている。これは、トロイダルコイル30の
オン、オフ時の変動磁束による磁気表皮効果で有効に電
磁力に寄与する強磁束密度部分がきわめて狭い面積とな
って磁気抵抗が増して総磁束の減少をきたしてトルクが
低下するのを防ぐためである。すなわち。
スリット28c、28’ cによって変動磁束に対する
反磁界の作用である渦電流を抑えるので高パーミアンス
磁極面28a、28’ aの広い部分にわたって強磁束
部分が全体に均一に分布する効果がある。このように磁
気回路における有効断面積を増大させて磁気抵抗を減少
させ、総磁束を著しく増大させて、高速応答、高トルク
、高性能化、小型軽量化に寄与させることができる。ス
テータコア28,28’はFeにSiなどを混合して固
有抵抗を70〜80μΩ・lまで高めた粉末冶金法によ
るソリッド焼結鉄心か珪素鋼板等の高透磁率材料から形
成される。第1ステータ18と第2ステータ19との間
にはステータ相間の漏洩磁束を効果的に防ぐための導電
体からなる磁気遮断部材32が配置される。
反磁界の作用である渦電流を抑えるので高パーミアンス
磁極面28a、28’ aの広い部分にわたって強磁束
部分が全体に均一に分布する効果がある。このように磁
気回路における有効断面積を増大させて磁気抵抗を減少
させ、総磁束を著しく増大させて、高速応答、高トルク
、高性能化、小型軽量化に寄与させることができる。ス
テータコア28,28’はFeにSiなどを混合して固
有抵抗を70〜80μΩ・lまで高めた粉末冶金法によ
るソリッド焼結鉄心か珪素鋼板等の高透磁率材料から形
成される。第1ステータ18と第2ステータ19との間
にはステータ相間の漏洩磁束を効果的に防ぐための導電
体からなる磁気遮断部材32が配置される。
第1,3図に示されてるように、第2ステータ19はス
テータコア34゜34′と、これらステータコア間に配
置されたトロイダルコイル36を備える。ステータコア
34,34’はロータ22の外周に対向している円弧状
の高パーミアンス磁極面34a、34’ aと、少くと
も1つの低パーミアンス部またはカット部34b、34
’ bを備える。第3図に示すようにステータコア34
.34’のカット部34b、34’ bは第1ステータ
18のカット部28b、28’ bの中心位ff(X軸
)より反時計方向に1206位相がずれた位置に形成さ
れている。さらに、ステータコア34.34’には渦t
Ii流防止と発熱防止を兼ねた複数のスリット34c。
テータコア34゜34′と、これらステータコア間に配
置されたトロイダルコイル36を備える。ステータコア
34,34’はロータ22の外周に対向している円弧状
の高パーミアンス磁極面34a、34’ aと、少くと
も1つの低パーミアンス部またはカット部34b、34
’ bを備える。第3図に示すようにステータコア34
.34’のカット部34b、34’ bは第1ステータ
18のカット部28b、28’ bの中心位ff(X軸
)より反時計方向に1206位相がずれた位置に形成さ
れている。さらに、ステータコア34.34’には渦t
Ii流防止と発熱防止を兼ねた複数のスリット34c。
34″ Cが形成されており、その効果は第1ステータ
18のステータコア28.28’のスリット28c、2
8’ cと同様であるので詳しい説明を省略する。なお
、ステータコア34.34’もステータコア28.28
’と同様の方法で成形される。第2ステータ19と第3
ステータ2oとの間には導電体からなる磁気遮断部材3
8が配置される。
18のステータコア28.28’のスリット28c、2
8’ cと同様であるので詳しい説明を省略する。なお
、ステータコア34.34’もステータコア28.28
’と同様の方法で成形される。第2ステータ19と第3
ステータ2oとの間には導電体からなる磁気遮断部材3
8が配置される。
第1.4図に示されるように、第3ステータ20はステ
ータコア40゜40′とこれらステータコア間に配置さ
れたトロイダルコイル42を備える。ステータコア40
,40’は円弧状の高パーミアンス磁極面40a。
ータコア40゜40′とこれらステータコア間に配置さ
れたトロイダルコイル42を備える。ステータコア40
,40’は円弧状の高パーミアンス磁極面40a。
40′ aと、少くとも1つの低パーミアンス部または
カット部40b。
カット部40b。
40’bを備える。第3図に示すようにステータコア3
4,34’のカット部40b、40’ bは第2ステ
ータ19のカット部34b、34’ bの中心位ff1
(Y軸)より反時計方向に12o°位相がずれた位置に
形成されている。さらに、ステータコア40,40’に
は渦電流防止と発熱防止を兼ねた複数のスリット40c
、40’ cが形成されており、その効果は第1ステー
タ18のステータコア28,28’のスリット28c、
28’ cと同様であるので詳しい説明を省略する。な
お、ステータコア40,40’もステータコア28,2
8’ と同様の方法で成形される。
4,34’のカット部40b、40’ bは第2ステ
ータ19のカット部34b、34’ bの中心位ff1
(Y軸)より反時計方向に12o°位相がずれた位置に
形成されている。さらに、ステータコア40,40’に
は渦電流防止と発熱防止を兼ねた複数のスリット40c
、40’ cが形成されており、その効果は第1ステー
タ18のステータコア28,28’のスリット28c、
28’ cと同様であるので詳しい説明を省略する。な
お、ステータコア40,40’もステータコア28,2
8’ と同様の方法で成形される。
第1図において、ロータ22はイナーシャを少くするた
めの高透磁率の材料からなる中空軸44を備える。中空
軸44には第1相ロータコア46゜46′、第2相ロー
タコアF)0.50’および第3相ロータコア54゜5
4′が第1相ステータ18.第2相ステータ19および
第3相ステータ20に対応して固定4 56.56’
、58.58’ 、60.60’ そ(7)他の適当な
手段を介して固定支持される。これらロータコアは前述
の焼結鉄心、塊状電磁軟鋼、または積層鉄心薄板等の高
透磁率の材料から形成される。
めの高透磁率の材料からなる中空軸44を備える。中空
軸44には第1相ロータコア46゜46′、第2相ロー
タコアF)0.50’および第3相ロータコア54゜5
4′が第1相ステータ18.第2相ステータ19および
第3相ステータ20に対応して固定4 56.56’
、58.58’ 、60.60’ そ(7)他の適当な
手段を介して固定支持される。これらロータコアは前述
の焼結鉄心、塊状電磁軟鋼、または積層鉄心薄板等の高
透磁率の材料から形成される。
第2−41JllよjJ明らかなようL:、O−タコ7
46.46’ 、50.50’、54.54’はステー
タコア28.28’ 、34.34″、40.40’の
円弧状高パーミアンス磁極面とほぼ同一ピッチ角の円弧
状磁極面46 a 。
46.46’ 、50.50’、54.54’はステー
タコア28.28’ 、34.34″、40.40’の
円弧状高パーミアンス磁極面とほぼ同一ピッチ角の円弧
状磁極面46 a 。
46’ a、50a、50’ a、54a、54’ a
と、少くとも1つの低パーミアンス部を構成するカット
部46b、46’ b、50b、50’ b。
と、少くとも1つの低パーミアンス部を構成するカット
部46b、46’ b、50b、50’ b。
54b、54’ bを備える1本実施例においては、
1例としてこれらロータコアのカット部が軸方向におい
て同位相で配列されている。第1相ロータコア46′と
第2相ロータコア50との間には磁気漏洩防止による効
率アップを目的として導電材料からなる第1の磁気遮断
部材48が設けられ、同様に第2相ロータコア50′と
第3相ロータコア54の間に第2の磁気遮断部材52が
挟持されている。第1磁気遮断部材48の外周は極めて
少ないギャップを介してステータの第1磁気遮断部材3
2の内周と対面すること−により第1相と第2相間のス
テータおよびロータを介しての磁気漏洩を防+hしてモ
ータの効率の一ヒ昇を図っている。同様に第2磁気遮断
部材52の外周は極めて少ないギャップを介してステー
タの第2磁気遮断部材38の内周と対面して、第2相お
よび第;3川間のステータおよびロータを介しての磁−
2漏洩を効果的に防止している。
1例としてこれらロータコアのカット部が軸方向におい
て同位相で配列されている。第1相ロータコア46′と
第2相ロータコア50との間には磁気漏洩防止による効
率アップを目的として導電材料からなる第1の磁気遮断
部材48が設けられ、同様に第2相ロータコア50′と
第3相ロータコア54の間に第2の磁気遮断部材52が
挟持されている。第1磁気遮断部材48の外周は極めて
少ないギャップを介してステータの第1磁気遮断部材3
2の内周と対面すること−により第1相と第2相間のス
テータおよびロータを介しての磁気漏洩を防+hしてモ
ータの効率の一ヒ昇を図っている。同様に第2磁気遮断
部材52の外周は極めて少ないギャップを介してステー
タの第2磁気遮断部材38の内周と対面して、第2相お
よび第;3川間のステータおよびロータを介しての磁−
2漏洩を効果的に防止している。
第21司〜第4図より明らかなように、ロータコア4G
、46’ 、50゜50’ 、54.54’の各々の周
面には磁気通路と、ソ行に複数の細いスリット46c、
4[3’ c、50c、50’ c、54c、54
’ cがステータコアのスリットと同一幅および同一
ピッチで形成される。ロータコアのスリットは変動磁束
に対する反磁気作用である過電流を抑え、ロータコア全
体にわたって強磁束部分が均一に分布して、磁気回路に
おける有効断面積を増大させ、このため、磁気抵抗を減
らして総磁束を増やし2ステータのスリットと相まって
高速応答、高出力トルク、小型軒に化を達成するための
ものである。
、46’ 、50゜50’ 、54.54’の各々の周
面には磁気通路と、ソ行に複数の細いスリット46c、
4[3’ c、50c、50’ c、54c、54
’ cがステータコアのスリットと同一幅および同一
ピッチで形成される。ロータコアのスリットは変動磁束
に対する反磁気作用である過電流を抑え、ロータコア全
体にわたって強磁束部分が均一に分布して、磁気回路に
おける有効断面積を増大させ、このため、磁気抵抗を減
らして総磁束を増やし2ステータのスリットと相まって
高速応答、高出力トルク、小型軒に化を達成するための
ものである。
第5A〜5D図に第1相〜第73相が励磁された場合の
モータの回転の様子を示す、第5A〜5D図においては
簡略化のためにステータコアとロータコアのみをシンボ
リツクに示している。
モータの回転の様子を示す、第5A〜5D図においては
簡略化のためにステータコアとロータコアのみをシンボ
リツクに示している。
」−記構酸において、第1相コイル30が励磁されると
、第1相ステータコア28.28″の円弧状高パーミア
ンス磁極面28a、28’ aによってロータコア46
.4G’の円弧状磁極面が吸引され、ステータコアの低
パーミアンス部28b、28’ bとロータコアの低パ
ーミアンス部46a。
、第1相ステータコア28.28″の円弧状高パーミア
ンス磁極面28a、28’ aによってロータコア46
.4G’の円弧状磁極面が吸引され、ステータコアの低
パーミアンス部28b、28’ bとロータコアの低パ
ーミアンス部46a。
4G”aがロータの半径方向において一致する位置、す
なわち磁気抵抗が最も小さい安定点にて静止する。この
ときロータコアの低パーミアンス部46a、4G’ a
の中心はX軸■−に位置する(第2図参照)、この状態
において、第1相コイル30から第2相コイル36に励
磁が切換わると、第2相のロータコア50.50’ が
第2相のステータコア50.50’ により吸引されて
ロータ22は第5Δ図に示すようにX軸からYMに向か
ってCW力方向120°回転して、ロータコアのカント
部50a、50’ aがステータコアの低パーミアン
ス部34b、34’ bに一致した安定点で静止する。
なわち磁気抵抗が最も小さい安定点にて静止する。この
ときロータコアの低パーミアンス部46a、4G’ a
の中心はX軸■−に位置する(第2図参照)、この状態
において、第1相コイル30から第2相コイル36に励
磁が切換わると、第2相のロータコア50.50’ が
第2相のステータコア50.50’ により吸引されて
ロータ22は第5Δ図に示すようにX軸からYMに向か
ってCW力方向120°回転して、ロータコアのカント
部50a、50’ aがステータコアの低パーミアン
ス部34b、34’ bに一致した安定点で静止する。
つぎに、第2相コイル36から第3相コイル42に励磁
が切換オ〕ると。
が切換オ〕ると。
第3相のロータコア54.54′が第3相のステータコ
ア40.40’ により吸引されて、ロー922は第5
B図に示されるように6w方向にさらに120@回転し
て、ロータコアのカット部54a、54’ aがステ
ータコア40.40’の低パーミアンス部40b、40
’ bに一致したZ軸−1−にて安定する。また、第3
相から第1相に励磁が切換わると、ロータ22はCW力
方向120′回転して元の位置(第3図参照)にくる、
このような繰返しによりロータ22はCW力方向ii+
141Z、シ続ける。
ア40.40’ により吸引されて、ロー922は第5
B図に示されるように6w方向にさらに120@回転し
て、ロータコアのカット部54a、54’ aがステ
ータコア40.40’の低パーミアンス部40b、40
’ bに一致したZ軸−1−にて安定する。また、第3
相から第1相に励磁が切換わると、ロータ22はCW力
方向120′回転して元の位置(第3図参照)にくる、
このような繰返しによりロータ22はCW力方向ii+
141Z、シ続ける。
第2図に示した第1相の励磁状態がら第3相コイル42
に励磁が切換ねると、第5C図に示すように、ステータ
コア40.40’ によってロータコア54.54’
が吸引されて、ロータ22はCCW方向に12o°回転
する。このとき、ロータコア54.54’のカット部5
4 a 154 ’ aの中心位置がZ軸にすぜいて
、ステータコア40,40’の低パーミアンス部40b
、40’ bと一致した点で安定する。つぎに、第3
相コイル42がら第2相コイル3Gに励磁が切換わると
、第5D図に示すように、ロータ22はZ@の地点から
Y軸の地点までCcW方向に12o°回転する。さらに
、第2相コイル:36から第1相コイル30に励磁が切
換ゎるとロータ22はさらにCCW方向に1i71転す
る。
に励磁が切換ねると、第5C図に示すように、ステータ
コア40.40’ によってロータコア54.54’
が吸引されて、ロータ22はCCW方向に12o°回転
する。このとき、ロータコア54.54’のカット部5
4 a 154 ’ aの中心位置がZ軸にすぜいて
、ステータコア40,40’の低パーミアンス部40b
、40’ bと一致した点で安定する。つぎに、第3
相コイル42がら第2相コイル3Gに励磁が切換わると
、第5D図に示すように、ロータ22はZ@の地点から
Y軸の地点までCcW方向に12o°回転する。さらに
、第2相コイル:36から第1相コイル30に励磁が切
換ゎるとロータ22はさらにCCW方向に1i71転す
る。
第6〜91ス1は本発明による多相ブラシレスモータを
アウターロータ形の3相ブラシレスモータに適用した他
の実施例を示し、第1〜5図と類似の部品については同
一符号を用いて説明する。この実施例においては、ステ
ータヨーク12がロータ22の内側に配首されている。
アウターロータ形の3相ブラシレスモータに適用した他
の実施例を示し、第1〜5図と類似の部品については同
一符号を用いて説明する。この実施例においては、ステ
ータヨーク12がロータ22の内側に配首されている。
エンドブラケット14’ 、1G’がベアリング24.
26を介してステータ12に回転可能に支持され、エン
ドブラケット14’ 、16’によってロータ22が固
定支持される。ステータ18,19.20のスーテタコ
ア28.28’ 。
26を介してステータ12に回転可能に支持され、エン
ドブラケット14’ 、16’によってロータ22が固
定支持される。ステータ18,19.20のスーテタコ
ア28.28’ 。
34.34″、40.40″は半径方向で外側に向いて
いる円弧状磁極28a、28’ a、34a、34’
a、40a、40’ aと、軸方向において同位相で
形成されたカット部28b、28’ b、34b、3
4’ b。
いる円弧状磁極28a、28’ a、34a、34’
a、40a、40’ aと、軸方向において同位相で
形成されたカット部28b、28’ b、34b、3
4’ b。
40b、40’ bとを備える。励磁コイル30,3
6.42は中空のステータヨーク12上に固定支持され
、これらコイルのリードは通孔12aを介してヨークの
外側に引き出される。第1相ステータコア28.28’
の円弧状磁極にギャップを介して第1相ロータコア46
.46’の円弧状磁極46a、46’ aが対向する。
6.42は中空のステータヨーク12上に固定支持され
、これらコイルのリードは通孔12aを介してヨークの
外側に引き出される。第1相ステータコア28.28’
の円弧状磁極にギャップを介して第1相ロータコア46
.46’の円弧状磁極46a、46’ aが対向する。
第2相ステータコア34,34’の円弧状磁極34a、
34’ aにギャップを介して第2相ロータコア50
.50’の円弧状磁1150a、50’ aが対向する
。同様に第3相ステータコア40.40’の円弧状磁極
40a、40’ aにギャップを介して第3相ロータコ
ア54.54’の円弧状磁極54a、54’ aが対向
する。第7〜9図に示されるように、ステータの低パー
ミアンス部28b、40b。
34’ aにギャップを介して第2相ロータコア50
.50’の円弧状磁1150a、50’ aが対向する
。同様に第3相ステータコア40.40’の円弧状磁極
40a、40’ aにギャップを介して第3相ロータコ
ア54.54’の円弧状磁極54a、54’ aが対向
する。第7〜9図に示されるように、ステータの低パー
ミアンス部28b、40b。
34bは軸方向に同位相にて配列されているのに対し、
ロータコアの低パーミアンス部46b、50b、54b
はl/n(n=相数)づつ、すなわち、1200づつ位
相がづれるように配列される。かくして、アウターロー
タ形ブラシレスロータは第1〜3相の励磁シーケンスに
従って時計方向か反時計方向に回転する。
ロータコアの低パーミアンス部46b、50b、54b
はl/n(n=相数)づつ、すなわち、1200づつ位
相がづれるように配列される。かくして、アウターロー
タ形ブラシレスロータは第1〜3相の励磁シーケンスに
従って時計方向か反時計方向に回転する。
以上より明らかなように、本発明のブラシレスモータは
ステータおよびロータにおいて極めて大きな6!&極面
積比率を有する円弧状の高パーミアンス磁極と少くとも
1つの低パーミアンス部を形成し、各相を励磁する場合
に常にステータとロータの大きな磁極面積によって吸引
させる構成としたために、ステータおよびロータの磁気
回路における磁気抵抗を少なくしてステータからロータ
に作用する総磁束を著しく増大させることにより極めて
強大な出力トルクが得られる。すなわち、従来のSM型
ブラシレスサーボモータおよびIM型ブラシレスサーボ
モータにおいてはステータの極く一部の部分が磁極とし
て励磁され、ロータも同様にその極く一部の部分が磁極
として励磁されているのに対して1本発明のモータ構造
においては各相の励磁においてステータとロータの常に
約90%前後の磁極面が強磁束密度部分として励磁され
るためにモータ効率が著しく向上して小型軽量化と高性
能化が図れる。J−記の特殊構造により、ステータとロ
ータとには磁気通路と平行に多数のスリットを形成した
ために、ステータとロータにおける変動磁束による磁気
反作用を効果的に防止して磁気回路における有効断面積
を増大させ、磁気抵抗を減少させることによって総磁束
を著しく増大させることができる0本発明によるブラシ
レスモータの発生トルクはステータとロータ間にはたら
く磁気力Fによって定まり、ロータとステータ間の変位
がXであると仮定すると、両者間には変位XをOにする
方向へ磁気力が作用し、これが運動エネルギーとなり、
この場合磁気力FはF=dWm/dx の関係式で表される。なお、Wmはステータとロータ間
に蓄えられている磁気エネルギーを表わす、この磁気エ
ネルギーは磁気抵抗の高い部分に集中する性質があるの
で、ステータとロータ間に集中する。
ステータおよびロータにおいて極めて大きな6!&極面
積比率を有する円弧状の高パーミアンス磁極と少くとも
1つの低パーミアンス部を形成し、各相を励磁する場合
に常にステータとロータの大きな磁極面積によって吸引
させる構成としたために、ステータおよびロータの磁気
回路における磁気抵抗を少なくしてステータからロータ
に作用する総磁束を著しく増大させることにより極めて
強大な出力トルクが得られる。すなわち、従来のSM型
ブラシレスサーボモータおよびIM型ブラシレスサーボ
モータにおいてはステータの極く一部の部分が磁極とし
て励磁され、ロータも同様にその極く一部の部分が磁極
として励磁されているのに対して1本発明のモータ構造
においては各相の励磁においてステータとロータの常に
約90%前後の磁極面が強磁束密度部分として励磁され
るためにモータ効率が著しく向上して小型軽量化と高性
能化が図れる。J−記の特殊構造により、ステータとロ
ータとには磁気通路と平行に多数のスリットを形成した
ために、ステータとロータにおける変動磁束による磁気
反作用を効果的に防止して磁気回路における有効断面積
を増大させ、磁気抵抗を減少させることによって総磁束
を著しく増大させることができる0本発明によるブラシ
レスモータの発生トルクはステータとロータ間にはたら
く磁気力Fによって定まり、ロータとステータ間の変位
がXであると仮定すると、両者間には変位XをOにする
方向へ磁気力が作用し、これが運動エネルギーとなり、
この場合磁気力FはF=dWm/dx の関係式で表される。なお、Wmはステータとロータ間
に蓄えられている磁気エネルギーを表わす、この磁気エ
ネルギーは磁気抵抗の高い部分に集中する性質があるの
で、ステータとロータ間に集中する。
ここで、磁界の強さをH〔Δ/m〕、磁束密度をB (
T) 、空気の透磁率をμ。(H/m)、エアギャプの
体積をV(m)とすると磁気エネルギーWmは Wm=I/2BHV=1/2u。B2V (J)と表わ
せる。この式から、ステータとロータ間に作用する磁気
力FはF=μ、)Idll/dxV=I/μ、BdB/
dxV (N)の関係式で表わせる。この式より明らか
なように磁気力Fは磁界の強さや磁束密度だけでなく、
両者の変化分、っまりdH/dx、それにd r(/d
Xがそれぞれ関係するのが分かる。したがって、ステー
タとロータとが一致したとき、すなわち、磁気エネルギ
ーが変位分Xに対して一定の場合はさぎの式 %式% となり、移動方向の磁気力は発生しない0以上のことか
ら、本発明のステータとロータとは単に磁極の対向面積
を大きくすることにより磁気抵抗を減らすだけでなく、
dH/dx、それにdB/dxを極めて大きくでき、同
一の磁極面積に比べてスリットの数に応じてトルクを1
0〜50倍に増人することができる。したがって、高速
応答が可能で、従来にない不望軽量で高性能なブラシレ
スモータが実現される。
T) 、空気の透磁率をμ。(H/m)、エアギャプの
体積をV(m)とすると磁気エネルギーWmは Wm=I/2BHV=1/2u。B2V (J)と表わ
せる。この式から、ステータとロータ間に作用する磁気
力FはF=μ、)Idll/dxV=I/μ、BdB/
dxV (N)の関係式で表わせる。この式より明らか
なように磁気力Fは磁界の強さや磁束密度だけでなく、
両者の変化分、っまりdH/dx、それにd r(/d
Xがそれぞれ関係するのが分かる。したがって、ステー
タとロータとが一致したとき、すなわち、磁気エネルギ
ーが変位分Xに対して一定の場合はさぎの式 %式% となり、移動方向の磁気力は発生しない0以上のことか
ら、本発明のステータとロータとは単に磁極の対向面積
を大きくすることにより磁気抵抗を減らすだけでなく、
dH/dx、それにdB/dxを極めて大きくでき、同
一の磁極面積に比べてスリットの数に応じてトルクを1
0〜50倍に増人することができる。したがって、高速
応答が可能で、従来にない不望軽量で高性能なブラシレ
スモータが実現される。
また、各段の隣接するステータ間とロータ間とにはそれ
ぞれ導電部材を配置したのでスリムなスペース内にて漏
洩磁束を効果的に防止し、モータの効率を向!・させ、
かつモータの小+(+7軽it化を図ることができる。
ぞれ導電部材を配置したのでスリムなスペース内にて漏
洩磁束を効果的に防止し、モータの効率を向!・させ、
かつモータの小+(+7軽it化を図ることができる。
しかも、ステータおよびロータは何等高価な永久磁石を
使用することなく、安い原材料を使用可能とし、さらに
ステー先ロータ、励磁コイルの構造を極めて簡略化した
ため、精密加工が容易で安価に製造可能とし、著しくコ
ストを低減することができろ、な′F(、本発明のモー
タは構造簡キ、で頑丈なため、高速大出力用に適し、高
頻度の加減速運転に禽・(え高温、低温の耐環境性に優
れ、しかも連続使用による運転性能の劣化がなく、長寿
命である。実施例においては3相ブラシレスモータに適
用した例を示したが、この原理を4相思十のモータに適
用できることは明らかである。
使用することなく、安い原材料を使用可能とし、さらに
ステー先ロータ、励磁コイルの構造を極めて簡略化した
ため、精密加工が容易で安価に製造可能とし、著しくコ
ストを低減することができろ、な′F(、本発明のモー
タは構造簡キ、で頑丈なため、高速大出力用に適し、高
頻度の加減速運転に禽・(え高温、低温の耐環境性に優
れ、しかも連続使用による運転性能の劣化がなく、長寿
命である。実施例においては3相ブラシレスモータに適
用した例を示したが、この原理を4相思十のモータに適
用できることは明らかである。
第1図は本発明の一実施例による多相ブラシレスモータ
の断面図、第2図は第1図の■−■線からみた断面図、
第3図は第1図のIII −III線からみた断面図、
第4図は第1図のIV−IV線かC)みた断面図、第5
A〜5F)図はロータの回転の様子を示す概略図、第6
図は本発明の多相ブラシレスモータの他の実施例を示す
断面図、第7図は第6図の■−■線からみた断面図。 第8図は第6図の■−■線からみた断面図、および第9
図は第6図のLX−■線からみた断面図をそれぞれ示す
。 12・・・・・・・・ステータヨーク、 1s
、t9.20・・・・・・・・・ステータ30.36.
42・・・・・・・・・ステータコイル、28.28’
、34.34’ 、40.40’・・・・・・・・・
ステータコア46.46’ 、50.50° 、54.
54’ ・・・・・・ロータコア特許出願人 株式会
社 ハイテク研究所■ 凶 望 N 喝 マ へ 尾5AF3 秦5EII211 本5D区
の断面図、第2図は第1図の■−■線からみた断面図、
第3図は第1図のIII −III線からみた断面図、
第4図は第1図のIV−IV線かC)みた断面図、第5
A〜5F)図はロータの回転の様子を示す概略図、第6
図は本発明の多相ブラシレスモータの他の実施例を示す
断面図、第7図は第6図の■−■線からみた断面図。 第8図は第6図の■−■線からみた断面図、および第9
図は第6図のLX−■線からみた断面図をそれぞれ示す
。 12・・・・・・・・ステータヨーク、 1s
、t9.20・・・・・・・・・ステータ30.36.
42・・・・・・・・・ステータコイル、28.28’
、34.34’ 、40.40’・・・・・・・・・
ステータコア46.46’ 、50.50° 、54.
54’ ・・・・・・ロータコア特許出願人 株式会
社 ハイテク研究所■ 凶 望 N 喝 マ へ 尾5AF3 秦5EII211 本5D区
Claims (5)
- (1)ステータヨークと、このステータヨークの軸方向
に積層された多段のステータとロータからなり、各段の
前記ステータがトロイダルコイルとその両側に配置され
た一対のステータコアとを備え、各段の前記ロータが高
透磁材料から成る軸部と該軸部上の一対のロータコアを
備え、前記一対のロータコアをエアギャップを介して前
記一対のステータコアに対向させて、前記ステータヨー
クとステータコアとロータコアとロータの軸部にて閉路
をなす磁路で前記各段を形成し、前記各段のステータコ
アが円弧状の高パーミアンス磁極面と少くとも一つの低
パーミアンス部とを備え、前記各段のロータコアが前記
ステータコアに対応して円弧状の高パーミアンス磁極面
と少くとも一つの低パーミアンス部を備え、前記各段の
ステータおよびロータの低パーミアンス部の相対位置が
1/n(n=相数)ピッチ角づつずれるように配列し、
前記各段のステータコアとロータコアとに磁路方向と平
行に複数の渦電流防止用のスリットを形成したことを特
徴とする多相ブラシレスモータ。 - (2)前記ステータが前記ロータの半径方向側に配置さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多相
ブラシレスモータ。 - (3)前記ステータが前記ロータの半径方向内側に配置
されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多
相ブラシレスモータ。 - (4)前記各段が隣接するステータ間に導電体からなる
漏洩磁束防止部材を配置し、前記各段の隣接するロータ
間に導電体からなる漏洩磁束防止部材を配置し、前記ロ
ータの漏洩磁束防止部材を前記ステータの漏洩磁束防止
部材とをギャップを介して対向させたことを特徴とする
特許請求の範囲1第2項または第3項記載の多相ブラシ
レスモータ。 - (5)前記ロータの軸部が中空であることを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の多相ブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243107A JPS6399754A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 多相ブラシレスモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243107A JPS6399754A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 多相ブラシレスモ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6399754A true JPS6399754A (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=17098899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61243107A Pending JPS6399754A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 多相ブラシレスモ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6399754A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5883576A (ja) * | 1981-11-09 | 1983-05-19 | Copal Co Ltd | ステツピングモ−タ |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP61243107A patent/JPS6399754A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5883576A (ja) * | 1981-11-09 | 1983-05-19 | Copal Co Ltd | ステツピングモ−タ |
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