JP2003018774A - 直流ブラシレスモータ - Google Patents
直流ブラシレスモータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁さ
れた永久磁石よりなるロータを有する直流ブラシレスモ
ータに関し、コギングトルクの低減を図ることを課題と
する。 【解決手段】 コイル２７が巻回された複数のコアスロ
ットル２６を備えたステータヨーク２５が設けられてな
るステータ２２と、このステータ２２と対峙した状態で
回転可能に配設されると共に周方向にＮ極とＳ極が交互
に着磁されたマグネット２８を有したロータ２３とを具
備してなる直流ブラシレスモータにおいて、Ｎ極とＳ極
との境界位置Ｐ０を中心とした磁束密度の極大値ＰＨと
極小値ＰＬとの間隔をＴ１とし、一組のＮ極とＳ極との
着磁周期をＴ０としたとき、前記間隔Ｔ１と前記着磁周
期Ｔ０の比（Ｔ１／Ｔ０）が１／３以上１／２未満とな
るようマグネット２８の着磁分布を設定する。
れた永久磁石よりなるロータを有する直流ブラシレスモ
ータに関し、コギングトルクの低減を図ることを課題と
する。 【解決手段】 コイル２７が巻回された複数のコアスロ
ットル２６を備えたステータヨーク２５が設けられてな
るステータ２２と、このステータ２２と対峙した状態で
回転可能に配設されると共に周方向にＮ極とＳ極が交互
に着磁されたマグネット２８を有したロータ２３とを具
備してなる直流ブラシレスモータにおいて、Ｎ極とＳ極
との境界位置Ｐ０を中心とした磁束密度の極大値ＰＨと
極小値ＰＬとの間隔をＴ１とし、一組のＮ極とＳ極との
着磁周期をＴ０としたとき、前記間隔Ｔ１と前記着磁周
期Ｔ０の比（Ｔ１／Ｔ０）が１／３以上１／２未満とな
るようマグネット２８の着磁分布を設定する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直流ブラシレスモー
タの係り、特に周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁された
永久磁石よりなるロータを有する直流ブラシレスモータ
に関する。 【０００２】 【従来の技術】図５は、従来の一例である直流ブラシレ
スモータ１を示している。直流ブラシレスモータ１は、
大略するとステータ２とロータ３とにより構成されてい
る。 【０００３】ステータ２は、ベース４上にステータヨー
ク５が固定された構成とされている。このステータヨー
ク５には、例えば１２極のコアスロット６が形成されて
おり、各コアスロット６にはコイル７が巻回された構成
とされている。 【０００４】ロータ３はブシュ状のロータ出力部９を有
しており、このロータ出力部９がベース４に立設された
ステータシャフト１４に軸承されることにより、ステー
タ２に対して回転自在な構成とされている。また、ロー
タ３は環状のマグネット８が設けられており、このマグ
ネット８は前記したステータヨーク５のコアスロット６
と対峙するよう構成されている。 【０００５】マグネット８は、周方向にＮ極とＳ極が交
互に着磁された永久磁石である。図５に示す例では、Ｎ
極，Ｓ極が合計１６極となるよう着磁されている。よっ
て、図示しない駆動制御回路から各コイル7に駆動電流
を流すことにより、コアスロット６は所定のタイミング
で励磁される。これによりマグネット８は回転付勢さ
れ、この回転はロータ出力部９から出力される。 【０００６】図７は、マグネット８を着磁するための着
磁装置１０を示している。着磁装置１０は、筒状ベース
１３に着磁コイル１１及び着磁ヨーク１２を設けた構成
とされている。 【０００７】筒状ベース１３は、円筒形状を有した鉄よ
りなる部材である。着磁前のマグネット８（以下、これ
をマグネット基材８Ａという）は、筒状ベース１３の内
周部に配設される。着磁コイル１１及び着磁ヨーク１２
は、筒状ベース１３内に埋設された構成となっている。
しかしながら、着磁ヨーク１２のマグネット基材８Ａと
対峙する面は露出しており、マグネット基材８Ａに対し
磁界を印加できる構成とされている。 【０００８】着磁コイル１１及び着磁ヨーク１２は、マ
グネット８に対し着磁する極数だけ設けられている。即
ち、マグネット基材８Ａに対し１６極の着磁を行なうに
は、着磁装置１０には１６個の着磁コイル１１及び着磁
ヨーク１２が設けられている。 【０００９】そして、マグネット基材８Ａに対し着磁を
行なう場合には、隣り合う各着磁ヨーク１２の磁界方向
が互い逆となるよう着磁コイル１１に対して電流印加を
行なう。これにより、マグネット基材８Ａは周方向にＮ
極とＳ極が交互に１６極着磁され、マグネット８が製造
される。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】図６は、従来おける直
流ブラシレスモータ１に適用されていたマグネット８の
着磁分布を説明するための図である。同図では、縦軸に
磁束密度を取り、横軸にロータ角度を取っている。ま
た、同図ではＳ極とＮ極の１着磁周期Ｔ０（45deg）を
示している。 【００１１】同図示すように、従来の直流ブラシレスモ
ータ１に配設さたれマグネット８の着磁分布は、Ｎ極と
Ｓ極との境界位置（図中、矢印Ｐ０で示すロータ角度が
22.5degの位置）を中心とし、磁束密度が急激に変化し
ている。具体的には、この境界位置Ｐ０を中心とした磁
束密度の極小値ＰＬと極大値Ｐ Ｈとの間隔をＴ２（以
下、極大極小間隔Ｔ２という）とすると、磁束密度は短
い極大極小間隔Ｔ２の間に極小値ＰＬから極大値ＰＨに
急激に変化している。 【００１２】いま、１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間
隔Ｔ２の比（Ｔ２／Ｔ０）を求めると、図６に示す例で
はこの比（Ｔ２／Ｔ０）は約１／１０である。また、従
来の一般的な直流ブラシレスモータ１の場合、通常この
比（Ｔ２／Ｔ０）の値は１／５以下のものが殆どであっ
た。 【００１３】しかしながら、マグネット８に図６に示し
たような短いロータ角度間隔Ｔ２内に磁束密度が大きく
変化する領域（以下、この領域Ｔ２を磁束密度変化領域
という）が存在すると、ロータ３が回転する際に大きな
回転トルクの変動が発生してしまう。この回転トルク変
動はコギングトルクとなり、直流ブラシレスモータ１の
回転精度及び回転安定性が阻害されるという問題点があ
った。 【００１４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、コギングトルクの低減を図り得る直流ブラシレス
モータを提供することを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、コイルが巻回された複数のコイル巻き
線部を備えたステータと、該ステータと対峙した状態で
回転可能に配設されており、周方向にＮ極とＳ極が交互
に着磁された永久磁石よりなるロータとを具備してなる
直流ブラシレスモータにおいて、前記Ｎ極とＳ極との境
界位置を中心とした磁束密度の極大値と極小値との間隔
をＴ１とし、一組のＮ極とＳ極との着磁周期をＴ０とし
たとき、前記間隔Ｔ１と前記着磁周期Ｔ０の比（Ｔ１／
Ｔ０）が、１／３以上１／２未満となるよう、前記永久
磁石の着磁分布を設定したことを特徴とするものであ
る。 【００１６】上記のように、磁束密度の極大値と極小値
との間隔Ｔ１と、一組のＮ極とＳ極との着磁周期Ｔ０と
の比（Ｔ１／Ｔ０）を１／３以上１／２未満となるよう
着磁分布を設定したことにより、Ｎ極とＳ極との境界位
置における磁束密度の変化を滑らかにすることができ
る。これにより、相対的にＮ極とＳ極との境界位置をコ
アが通過した際、コギングトルクが発生することを抑制
することができる。 【００１７】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。 【００１８】図１は本発明の一実施例である直流ブラシ
レスモータ２０の斜視図であり、図２は直流ブラシレス
モータ２０のステータ２２とマグネット２８を拡大して
示す図である。 【００１９】直流ブラシレスモータ２０は、大略すると
ステータ２２とロータ２３とにより構成されている。ス
テータ２２は、ベース２４上にステータヨーク２５が固
定された構成とされている。 【００２０】ベース２４は金属製の平板状基板であり、
ステータヨーク２５が配設される位置には、プリント配
線部３４が形成されている。このプリント配線部３４
は、フルフラットケーブル（ＦＦＣ）３５によりベース
２４の外部に引き出される構成とされている。後述する
コイル２７の端線は、プリント配線部３４に電気的に接
続されると共に、ＦＦＣ３５から引き出される構成とれ
されている。ＦＦＣ３５は、直流ブラシレスモータ２０
の回転制御を行なう駆動制御装置（図示せず）に接続さ
れる。 【００２１】ステータヨーク２５は、本実施例では１２
極のコアスロット２６が形成されており、各コアスロッ
ト２６のコイル巻回部３３にはコイル２７が巻回されて
いる（図２では、コイル２７の図示を省略している）。
このステータヨーク２５は、薄いヨーク基材を複数枚積
層した構成とされている。即ち、コアスロットル２６は
積層コアとされており、よって渦電流損の発生が抑制さ
れている。また、コアスロットル２６に巻回されたコイ
ル２７の端線は、前記のようにベース２４に配設されて
いるプリント配線部３４に接続されている。尚、本実施
例に係る直流ブラシレスモータ２０は、３相モータ構造
とされている。 【００２２】ロータ２３は、ステータ２２の内部に配設
された構成とされている。即ち、本実施例に係る直流ブ
ラシレスモータ２０は、インナーロータ構造のモータで
ある。しかしながら、後の説明から明らかなように、本
発明の適用はインナーロータ構造のモータに限定されも
のではなく、アウターロータ構造のモータに対しても適
用できるものである。 【００２３】ステータ２２は、大略するとマグネット２
８，ロータ出力部２９，及びロータベース３０等により
構成されている。ロータベース３０は、例えば圧延鋼板
よりなる有底皿状の部材であり、環状のマグネット２８
の内周部に固定された構成とされている。 【００２４】また、ロータベース３０の中心位置にはブ
シュ状のロータ出力部２９が配設されており、このロー
タ出力部２９はベース２４に立設されたステータシャフ
ト３１に軸承される構成とされている。また、ステータ
シャフト３１とロータ出力部２９との間には、ベアリン
グ３２が配設されている。これにより、ロータ２３はス
テータ２２に対して回転自在な構成とされている。 【００２５】マグネット２８は、前記したステータヨー
ク２５のコアスロット２６と対峙するよう構成されてい
る。このマグネット２８は、周方向にＮ極とＳ極が交互
に着磁された永久磁石である。本実施例に係るマグネッ
ト２８では、Ｎ極，Ｓ極が合計１６極となるよう着磁さ
れている。尚、本発明の要部となるマグネット２８の着
磁分布については、説明の便宜上、後述するものとす
る。 【００２６】上記構成とされた直流ブラシレスモータ２
０において、図示しない駆動制御回路からＦＦＣ３５及
びプリント配線部３４を介して各コイル２７に駆動電流
が供給されると、コアスロット２６は所定のタイミング
で励磁され、これによりマグネット２８は回転付勢され
てロータ２３は回転する。このロータ２３の回転は、ロ
ータ出力部２９を介して外部の被駆動機器に伝達され
る。 【００２７】図４は、マグネット２８を着磁するための
着磁装置４０を示している。着磁装置４０の基本構成
は、図７に示した着磁装置１０と大きく変わるところは
なく、筒状ベース４３に着磁コイル４１及び着磁ヨーク
４２を設けた構成とされている。 【００２８】筒状ベース４３は円筒形状を有した鉄より
なる部材であり、着磁前のマグネット２８（マグネット
基材２８Ａ）は、着磁処理の際にその内周部に配設され
る。着磁コイル４１及び着磁ヨーク４２は、筒状ベース
４３内に埋設された構成となっている。しかしながら、
着磁ヨーク４２のマグネット基材２８Ａと対峙する面は
露出しており、マグネット基材２８Ａに対し磁界を印加
できる構成とされている。 【００２９】着磁コイル４１及び着磁ヨーク４２は、マ
グネット２８に対し着磁する極数だけ設けられている。
即ち、マグネット基材２８Ａに対し１６極の着磁を行な
うには、着磁装置４０には１６個の着磁コイル４１及び
着磁ヨーク４２が設けられている。 【００３０】そして、マグネット基材２８Ａに対し着磁
を行なう場合には、隣り合う各着磁ヨーク４２の磁界方
向が互い逆となるよう着磁コイル４１に対して電流印加
を行なう。これにより、マグネット基材２８Ａは周方向
にＮ極とＳ極が交互に１６極着磁され、マグネット２８
が製造される。 【００３１】この際、本実施例で用いるマグネット２８
を製造する着磁装置４０は、隣接する着磁ヨーク４２の
離間距離（即ち、着磁ヨーク４２が配設されていない部
分の距離。この距離を図中矢印Ｗ１で示す）が従来の着
磁装置１０に短くて広くなるよう設定されている。即
ち、図７に示すように、従来の着磁装置１０における隣
接する着磁ヨーク１２の離間距離をＷ２（矢印で示す距
離）とした場合、Ｗ２＞Ｗ１の関係が成立するよう構成
されている。 【００３２】図３は、上記構成とされた着磁装置４０で
着磁された、本実施例に係るマグネット２８の着磁分布
を説明するための図である。同図では、縦軸に磁束密度
を取り、横軸にロータ角度を取っている。また、同図に
おいてもＳ極とＮ極の１着磁周期Ｔ０（45deg）を示し
ている。 【００３３】同図示すように、本実施例に係るマグネッ
ト２８の着磁分布は、滑らかな正弦曲線状の分布特性を
示している。この点において、図６に示した矩形波状を
呈する従来のマグネット８の分布特性と大きく異なって
いる。 【００３４】いま、図３において、Ｎ極とＳ極との境界
位置（図中、矢印Ｐ０で示すロータ角度が22.5degの位
置）を中心とした磁束密度の極小値ＰＬと極大値ＰＨと
の間隔をＴ１（極大極小間隔Ｔ１）とすると、磁束密度
は比較的長い極大極小間隔Ｔ １の間に極小値ＰＬから極
大値ＰＨに、従来に比べて滑らかに変化している。 【００３５】いま、１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間
隔Ｔ１の比（Ｔ１／Ｔ０）を求めると、図３に示す例で
はこの比（Ｔ１／Ｔ０）は約３／８であった。そして、
この直流ブラシレスモータ２０を駆動させたところ、図
５乃至図７を用いて説明した従来の直流ブラシレスモー
タ１に比べ、コギングトルクが３０％〜５０％低減する
ことができた。 【００３６】これは、本実施で用いているマグネット２
８は、図３に示したように磁束密度の極小値ＰＬから極
大値ＰＨに至るまでのロータ角度間隔Ｔ１が長いため、
磁束密度の変化が滑らかな変化となることによる。よっ
て、ロータ２３が回転する際、ステータ２２とロータ２
３に大きな回転トルク変動が発生するようなことはな
く、コギングトルクの発生を抑制することができる。こ
れにより、直流ブラシレスモータ２０の回転精度及び回
転安定性を向上させることができる。 【００３７】上記のように、１着磁周期Ｔ０に対する極
大極小間隔Ｔ１を従来に比べ長くなるよう設定すること
により、コギングトルクの発生を抑制することができ
る。しかしながら、１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間
隔Ｔ１を過剰に長く設定すると、直流ブラシレスモータ
２０として被駆動機器を駆動するトルク（出力トルク）
が低下してしまう。 【００３８】本発明者は、１着磁周期Ｔ０に対する極大
極小間隔Ｔ１を可変させる実験を実施した。その結果、
１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間隔Ｔ１の比（Ｔ１／
Ｔ０）が１／３未満であるとコギングトルクの発生を有
効に抑制することができない。また、１着磁周期Ｔ０に
対する極大極小間隔Ｔ１の比（Ｔ１／Ｔ０）が１／２以
上となると、コギングトルクの発生を有効に抑制できる
ものの、直流ブラシレスモータ２０の出力トルクが著し
く低下してしまう。 【００３９】よって、極大極小間隔Ｔ１と、一組のＮ極
とＳ極との着磁周期Ｔ０との比（Ｔ １／Ｔ０）を１／３
以上１／２未満となるようマグネット２８の着磁分布を
設定することにより、コギングトルクの発生を有効に抑
制できると共に、出力トルクの著しい低下を抑制するこ
とができる。 【００４０】尚、極大極小間隔Ｔ１を可変するのは、先
に図４を用いて説明した隣接する着磁ヨーク４２の離間
距離Ｗ１を変更することにより、容易に可変することが
できる。即ち、離間距離Ｗ１を長くするほど極大極小間
隔Ｔ１は短くなり、逆に離間距離Ｗ１を短くするほど極
大極小間隔Ｔ１は長くなる。 【００４１】これは、着磁ヨーク４２の離間距離Ｗ１が
短くなると（即ち着磁ヨーク４２が周方向に長くな
る）、着磁時における磁界が分散され磁束密度が低下す
るため、図３に示すように着磁分布は滑らかなものとな
り、逆に着磁ヨーク４２の離間距離Ｗ１が長くなる（即
ち着磁ヨーク４２が周方向に短くなる）と、着磁時にお
ける磁界が集中され磁束密度が高くなるため、図３に示
すように急激に変化する着磁分布が形成されるからであ
る。 【００４２】 【発明の効果】上述の如く本発明によれば、Ｎ極とＳ極
との境界位置における磁束密度の変化を滑らかにするこ
とができ、これにより相対的にＮ極とＳ極との境界位置
をコアが通過した際にコギングトルクが発生することを
抑制でき、モータの回転の安定化を図ることができる。
タの係り、特に周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁された
永久磁石よりなるロータを有する直流ブラシレスモータ
に関する。 【０００２】 【従来の技術】図５は、従来の一例である直流ブラシレ
スモータ１を示している。直流ブラシレスモータ１は、
大略するとステータ２とロータ３とにより構成されてい
る。 【０００３】ステータ２は、ベース４上にステータヨー
ク５が固定された構成とされている。このステータヨー
ク５には、例えば１２極のコアスロット６が形成されて
おり、各コアスロット６にはコイル７が巻回された構成
とされている。 【０００４】ロータ３はブシュ状のロータ出力部９を有
しており、このロータ出力部９がベース４に立設された
ステータシャフト１４に軸承されることにより、ステー
タ２に対して回転自在な構成とされている。また、ロー
タ３は環状のマグネット８が設けられており、このマグ
ネット８は前記したステータヨーク５のコアスロット６
と対峙するよう構成されている。 【０００５】マグネット８は、周方向にＮ極とＳ極が交
互に着磁された永久磁石である。図５に示す例では、Ｎ
極，Ｓ極が合計１６極となるよう着磁されている。よっ
て、図示しない駆動制御回路から各コイル7に駆動電流
を流すことにより、コアスロット６は所定のタイミング
で励磁される。これによりマグネット８は回転付勢さ
れ、この回転はロータ出力部９から出力される。 【０００６】図７は、マグネット８を着磁するための着
磁装置１０を示している。着磁装置１０は、筒状ベース
１３に着磁コイル１１及び着磁ヨーク１２を設けた構成
とされている。 【０００７】筒状ベース１３は、円筒形状を有した鉄よ
りなる部材である。着磁前のマグネット８（以下、これ
をマグネット基材８Ａという）は、筒状ベース１３の内
周部に配設される。着磁コイル１１及び着磁ヨーク１２
は、筒状ベース１３内に埋設された構成となっている。
しかしながら、着磁ヨーク１２のマグネット基材８Ａと
対峙する面は露出しており、マグネット基材８Ａに対し
磁界を印加できる構成とされている。 【０００８】着磁コイル１１及び着磁ヨーク１２は、マ
グネット８に対し着磁する極数だけ設けられている。即
ち、マグネット基材８Ａに対し１６極の着磁を行なうに
は、着磁装置１０には１６個の着磁コイル１１及び着磁
ヨーク１２が設けられている。 【０００９】そして、マグネット基材８Ａに対し着磁を
行なう場合には、隣り合う各着磁ヨーク１２の磁界方向
が互い逆となるよう着磁コイル１１に対して電流印加を
行なう。これにより、マグネット基材８Ａは周方向にＮ
極とＳ極が交互に１６極着磁され、マグネット８が製造
される。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】図６は、従来おける直
流ブラシレスモータ１に適用されていたマグネット８の
着磁分布を説明するための図である。同図では、縦軸に
磁束密度を取り、横軸にロータ角度を取っている。ま
た、同図ではＳ極とＮ極の１着磁周期Ｔ０（45deg）を
示している。 【００１１】同図示すように、従来の直流ブラシレスモ
ータ１に配設さたれマグネット８の着磁分布は、Ｎ極と
Ｓ極との境界位置（図中、矢印Ｐ０で示すロータ角度が
22.5degの位置）を中心とし、磁束密度が急激に変化し
ている。具体的には、この境界位置Ｐ０を中心とした磁
束密度の極小値ＰＬと極大値Ｐ Ｈとの間隔をＴ２（以
下、極大極小間隔Ｔ２という）とすると、磁束密度は短
い極大極小間隔Ｔ２の間に極小値ＰＬから極大値ＰＨに
急激に変化している。 【００１２】いま、１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間
隔Ｔ２の比（Ｔ２／Ｔ０）を求めると、図６に示す例で
はこの比（Ｔ２／Ｔ０）は約１／１０である。また、従
来の一般的な直流ブラシレスモータ１の場合、通常この
比（Ｔ２／Ｔ０）の値は１／５以下のものが殆どであっ
た。 【００１３】しかしながら、マグネット８に図６に示し
たような短いロータ角度間隔Ｔ２内に磁束密度が大きく
変化する領域（以下、この領域Ｔ２を磁束密度変化領域
という）が存在すると、ロータ３が回転する際に大きな
回転トルクの変動が発生してしまう。この回転トルク変
動はコギングトルクとなり、直流ブラシレスモータ１の
回転精度及び回転安定性が阻害されるという問題点があ
った。 【００１４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、コギングトルクの低減を図り得る直流ブラシレス
モータを提供することを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、コイルが巻回された複数のコイル巻き
線部を備えたステータと、該ステータと対峙した状態で
回転可能に配設されており、周方向にＮ極とＳ極が交互
に着磁された永久磁石よりなるロータとを具備してなる
直流ブラシレスモータにおいて、前記Ｎ極とＳ極との境
界位置を中心とした磁束密度の極大値と極小値との間隔
をＴ１とし、一組のＮ極とＳ極との着磁周期をＴ０とし
たとき、前記間隔Ｔ１と前記着磁周期Ｔ０の比（Ｔ１／
Ｔ０）が、１／３以上１／２未満となるよう、前記永久
磁石の着磁分布を設定したことを特徴とするものであ
る。 【００１６】上記のように、磁束密度の極大値と極小値
との間隔Ｔ１と、一組のＮ極とＳ極との着磁周期Ｔ０と
の比（Ｔ１／Ｔ０）を１／３以上１／２未満となるよう
着磁分布を設定したことにより、Ｎ極とＳ極との境界位
置における磁束密度の変化を滑らかにすることができ
る。これにより、相対的にＮ極とＳ極との境界位置をコ
アが通過した際、コギングトルクが発生することを抑制
することができる。 【００１７】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。 【００１８】図１は本発明の一実施例である直流ブラシ
レスモータ２０の斜視図であり、図２は直流ブラシレス
モータ２０のステータ２２とマグネット２８を拡大して
示す図である。 【００１９】直流ブラシレスモータ２０は、大略すると
ステータ２２とロータ２３とにより構成されている。ス
テータ２２は、ベース２４上にステータヨーク２５が固
定された構成とされている。 【００２０】ベース２４は金属製の平板状基板であり、
ステータヨーク２５が配設される位置には、プリント配
線部３４が形成されている。このプリント配線部３４
は、フルフラットケーブル（ＦＦＣ）３５によりベース
２４の外部に引き出される構成とされている。後述する
コイル２７の端線は、プリント配線部３４に電気的に接
続されると共に、ＦＦＣ３５から引き出される構成とれ
されている。ＦＦＣ３５は、直流ブラシレスモータ２０
の回転制御を行なう駆動制御装置（図示せず）に接続さ
れる。 【００２１】ステータヨーク２５は、本実施例では１２
極のコアスロット２６が形成されており、各コアスロッ
ト２６のコイル巻回部３３にはコイル２７が巻回されて
いる（図２では、コイル２７の図示を省略している）。
このステータヨーク２５は、薄いヨーク基材を複数枚積
層した構成とされている。即ち、コアスロットル２６は
積層コアとされており、よって渦電流損の発生が抑制さ
れている。また、コアスロットル２６に巻回されたコイ
ル２７の端線は、前記のようにベース２４に配設されて
いるプリント配線部３４に接続されている。尚、本実施
例に係る直流ブラシレスモータ２０は、３相モータ構造
とされている。 【００２２】ロータ２３は、ステータ２２の内部に配設
された構成とされている。即ち、本実施例に係る直流ブ
ラシレスモータ２０は、インナーロータ構造のモータで
ある。しかしながら、後の説明から明らかなように、本
発明の適用はインナーロータ構造のモータに限定されも
のではなく、アウターロータ構造のモータに対しても適
用できるものである。 【００２３】ステータ２２は、大略するとマグネット２
８，ロータ出力部２９，及びロータベース３０等により
構成されている。ロータベース３０は、例えば圧延鋼板
よりなる有底皿状の部材であり、環状のマグネット２８
の内周部に固定された構成とされている。 【００２４】また、ロータベース３０の中心位置にはブ
シュ状のロータ出力部２９が配設されており、このロー
タ出力部２９はベース２４に立設されたステータシャフ
ト３１に軸承される構成とされている。また、ステータ
シャフト３１とロータ出力部２９との間には、ベアリン
グ３２が配設されている。これにより、ロータ２３はス
テータ２２に対して回転自在な構成とされている。 【００２５】マグネット２８は、前記したステータヨー
ク２５のコアスロット２６と対峙するよう構成されてい
る。このマグネット２８は、周方向にＮ極とＳ極が交互
に着磁された永久磁石である。本実施例に係るマグネッ
ト２８では、Ｎ極，Ｓ極が合計１６極となるよう着磁さ
れている。尚、本発明の要部となるマグネット２８の着
磁分布については、説明の便宜上、後述するものとす
る。 【００２６】上記構成とされた直流ブラシレスモータ２
０において、図示しない駆動制御回路からＦＦＣ３５及
びプリント配線部３４を介して各コイル２７に駆動電流
が供給されると、コアスロット２６は所定のタイミング
で励磁され、これによりマグネット２８は回転付勢され
てロータ２３は回転する。このロータ２３の回転は、ロ
ータ出力部２９を介して外部の被駆動機器に伝達され
る。 【００２７】図４は、マグネット２８を着磁するための
着磁装置４０を示している。着磁装置４０の基本構成
は、図７に示した着磁装置１０と大きく変わるところは
なく、筒状ベース４３に着磁コイル４１及び着磁ヨーク
４２を設けた構成とされている。 【００２８】筒状ベース４３は円筒形状を有した鉄より
なる部材であり、着磁前のマグネット２８（マグネット
基材２８Ａ）は、着磁処理の際にその内周部に配設され
る。着磁コイル４１及び着磁ヨーク４２は、筒状ベース
４３内に埋設された構成となっている。しかしながら、
着磁ヨーク４２のマグネット基材２８Ａと対峙する面は
露出しており、マグネット基材２８Ａに対し磁界を印加
できる構成とされている。 【００２９】着磁コイル４１及び着磁ヨーク４２は、マ
グネット２８に対し着磁する極数だけ設けられている。
即ち、マグネット基材２８Ａに対し１６極の着磁を行な
うには、着磁装置４０には１６個の着磁コイル４１及び
着磁ヨーク４２が設けられている。 【００３０】そして、マグネット基材２８Ａに対し着磁
を行なう場合には、隣り合う各着磁ヨーク４２の磁界方
向が互い逆となるよう着磁コイル４１に対して電流印加
を行なう。これにより、マグネット基材２８Ａは周方向
にＮ極とＳ極が交互に１６極着磁され、マグネット２８
が製造される。 【００３１】この際、本実施例で用いるマグネット２８
を製造する着磁装置４０は、隣接する着磁ヨーク４２の
離間距離（即ち、着磁ヨーク４２が配設されていない部
分の距離。この距離を図中矢印Ｗ１で示す）が従来の着
磁装置１０に短くて広くなるよう設定されている。即
ち、図７に示すように、従来の着磁装置１０における隣
接する着磁ヨーク１２の離間距離をＷ２（矢印で示す距
離）とした場合、Ｗ２＞Ｗ１の関係が成立するよう構成
されている。 【００３２】図３は、上記構成とされた着磁装置４０で
着磁された、本実施例に係るマグネット２８の着磁分布
を説明するための図である。同図では、縦軸に磁束密度
を取り、横軸にロータ角度を取っている。また、同図に
おいてもＳ極とＮ極の１着磁周期Ｔ０（45deg）を示し
ている。 【００３３】同図示すように、本実施例に係るマグネッ
ト２８の着磁分布は、滑らかな正弦曲線状の分布特性を
示している。この点において、図６に示した矩形波状を
呈する従来のマグネット８の分布特性と大きく異なって
いる。 【００３４】いま、図３において、Ｎ極とＳ極との境界
位置（図中、矢印Ｐ０で示すロータ角度が22.5degの位
置）を中心とした磁束密度の極小値ＰＬと極大値ＰＨと
の間隔をＴ１（極大極小間隔Ｔ１）とすると、磁束密度
は比較的長い極大極小間隔Ｔ １の間に極小値ＰＬから極
大値ＰＨに、従来に比べて滑らかに変化している。 【００３５】いま、１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間
隔Ｔ１の比（Ｔ１／Ｔ０）を求めると、図３に示す例で
はこの比（Ｔ１／Ｔ０）は約３／８であった。そして、
この直流ブラシレスモータ２０を駆動させたところ、図
５乃至図７を用いて説明した従来の直流ブラシレスモー
タ１に比べ、コギングトルクが３０％〜５０％低減する
ことができた。 【００３６】これは、本実施で用いているマグネット２
８は、図３に示したように磁束密度の極小値ＰＬから極
大値ＰＨに至るまでのロータ角度間隔Ｔ１が長いため、
磁束密度の変化が滑らかな変化となることによる。よっ
て、ロータ２３が回転する際、ステータ２２とロータ２
３に大きな回転トルク変動が発生するようなことはな
く、コギングトルクの発生を抑制することができる。こ
れにより、直流ブラシレスモータ２０の回転精度及び回
転安定性を向上させることができる。 【００３７】上記のように、１着磁周期Ｔ０に対する極
大極小間隔Ｔ１を従来に比べ長くなるよう設定すること
により、コギングトルクの発生を抑制することができ
る。しかしながら、１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間
隔Ｔ１を過剰に長く設定すると、直流ブラシレスモータ
２０として被駆動機器を駆動するトルク（出力トルク）
が低下してしまう。 【００３８】本発明者は、１着磁周期Ｔ０に対する極大
極小間隔Ｔ１を可変させる実験を実施した。その結果、
１着磁周期Ｔ０に対する極大極小間隔Ｔ１の比（Ｔ１／
Ｔ０）が１／３未満であるとコギングトルクの発生を有
効に抑制することができない。また、１着磁周期Ｔ０に
対する極大極小間隔Ｔ１の比（Ｔ１／Ｔ０）が１／２以
上となると、コギングトルクの発生を有効に抑制できる
ものの、直流ブラシレスモータ２０の出力トルクが著し
く低下してしまう。 【００３９】よって、極大極小間隔Ｔ１と、一組のＮ極
とＳ極との着磁周期Ｔ０との比（Ｔ １／Ｔ０）を１／３
以上１／２未満となるようマグネット２８の着磁分布を
設定することにより、コギングトルクの発生を有効に抑
制できると共に、出力トルクの著しい低下を抑制するこ
とができる。 【００４０】尚、極大極小間隔Ｔ１を可変するのは、先
に図４を用いて説明した隣接する着磁ヨーク４２の離間
距離Ｗ１を変更することにより、容易に可変することが
できる。即ち、離間距離Ｗ１を長くするほど極大極小間
隔Ｔ１は短くなり、逆に離間距離Ｗ１を短くするほど極
大極小間隔Ｔ１は長くなる。 【００４１】これは、着磁ヨーク４２の離間距離Ｗ１が
短くなると（即ち着磁ヨーク４２が周方向に長くな
る）、着磁時における磁界が分散され磁束密度が低下す
るため、図３に示すように着磁分布は滑らかなものとな
り、逆に着磁ヨーク４２の離間距離Ｗ１が長くなる（即
ち着磁ヨーク４２が周方向に短くなる）と、着磁時にお
ける磁界が集中され磁束密度が高くなるため、図３に示
すように急激に変化する着磁分布が形成されるからであ
る。 【００４２】 【発明の効果】上述の如く本発明によれば、Ｎ極とＳ極
との境界位置における磁束密度の変化を滑らかにするこ
とができ、これにより相対的にＮ極とＳ極との境界位置
をコアが通過した際にコギングトルクが発生することを
抑制でき、モータの回転の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である直流ブラシレスモータ
の斜視図である。 【図２】本発明の一実施例である直流ブラシレスモータ
におけるステータとマグネットを拡大して示す図であ
る。 【図３】本発明の一実施例である直流ブラシレスモータ
に設けられるマグネットの着磁分布を説明するための図
である。 【図４】本発明の一実施例である直流ブラシレスモータ
に設けられるマグネットを着磁する着磁装置を説明する
ための図である。 【図５】従来の一例である直流ブラシレスモータの斜視
図である。 【図６】従来の一例である直流ブラシレスモータに設け
られるマグネットの着磁分布を説明するための図であ
る。 【図７】従来の一例である直流ブラシレスモータに設け
られるマグネットを着磁する着磁装置を説明するための
図である。 【符号の説明】 ２０ 直流ブラシレスモータ ２２ ステータ ２３ ロータ ２４ ベース ２５ ステータヨーク ２６ コアスロットル ２７ コイル ２８ マグネット ２８Ａ マグネット基材 ２９ ロータ出力部 ３０ ロータベース ３１ ステータシャフト ３２ ベアリング ３３ コイル巻回部 ４０ 着磁装置 ４１ 着磁コイル ４２ 着磁ヨーク ４３ 筒状ベース
の斜視図である。 【図２】本発明の一実施例である直流ブラシレスモータ
におけるステータとマグネットを拡大して示す図であ
る。 【図３】本発明の一実施例である直流ブラシレスモータ
に設けられるマグネットの着磁分布を説明するための図
である。 【図４】本発明の一実施例である直流ブラシレスモータ
に設けられるマグネットを着磁する着磁装置を説明する
ための図である。 【図５】従来の一例である直流ブラシレスモータの斜視
図である。 【図６】従来の一例である直流ブラシレスモータに設け
られるマグネットの着磁分布を説明するための図であ
る。 【図７】従来の一例である直流ブラシレスモータに設け
られるマグネットを着磁する着磁装置を説明するための
図である。 【符号の説明】 ２０ 直流ブラシレスモータ ２２ ステータ ２３ ロータ ２４ ベース ２５ ステータヨーク ２６ コアスロットル ２７ コイル ２８ マグネット ２８Ａ マグネット基材 ２９ ロータ出力部 ３０ ロータベース ３１ ステータシャフト ３２ ベアリング ３３ コイル巻回部 ４０ 着磁装置 ４１ 着磁コイル ４２ 着磁ヨーク ４３ 筒状ベース
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AA09 AB06
5H621 AA02 BB07 BB10 GA01 GA04
HH01
5H622 AA02 CA05 CA11 PP03 QB02
QB09
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 コイルが巻回された複数のコイル巻き線
部を備えたステータと、 該ステータと対峙した状態で回転可能に配設されてお
り、周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁された永久磁石よ
りなるロータとを具備してなる直流ブラシレスモータに
おいて、 前記Ｎ極とＳ極との境界位置を中心とした磁束密度の極
大値と極小値との間隔をＴ１とし、一組のＮ極とＳ極と
の着磁周期をＴ０としたとき、前記間隔Ｔ１と前記着磁
周期Ｔ０の比（Ｔ１／Ｔ０）が、１／３以上１／２未満
となるよう、前記永久磁石の着磁分布を設定したことを
特徴とする直流ブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001198500A JP2003018774A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 直流ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001198500A JP2003018774A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 直流ブラシレスモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003018774A true JP2003018774A (ja) | 2003-01-17 |
Family
ID=19035941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001198500A Pending JP2003018774A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 直流ブラシレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003018774A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514834B2 (en) | 2002-05-30 | 2009-04-07 | Denso Corporation | Permanent magnet type three-phase ac generator |
| JP2010130724A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Minebea Co Ltd | モータ用磁石および直流モータ |
| CN101888162A (zh) * | 2009-05-14 | 2010-11-17 | 东京零件工业股份有限公司 | 小型电动机 |
| 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 |
-
2001
- 2001-06-29 JP JP2001198500A patent/JP2003018774A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514834B2 (en) | 2002-05-30 | 2009-04-07 | Denso Corporation | Permanent magnet type three-phase ac generator |
| US7791241B2 (en) | 2002-05-30 | 2010-09-07 | Denso Corporation | Permanent magnet type three-phase AC generator |
| JP2010130724A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Minebea Co Ltd | モータ用磁石および直流モータ |
| CN101888162A (zh) * | 2009-05-14 | 2010-11-17 | 东京零件工业股份有限公司 | 小型电动机 |
| JP2010268588A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Tokyo Parts Ind Co Ltd | 小型モータ |
| CN101888162B (zh) * | 2009-05-14 | 2014-03-12 | 东京零件工业股份有限公司 | 小型电动机 |
| 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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