JP2636108B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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- Brushless Motors (AREA)
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Description
くすると共に大きな出力が得られるブラシレスモータに
関する。
が不円滑となるので、コギングトルク低減のための工夫
がなされている。マグネットロータの磁極にスキュー
(傾き)を設けるのもその一つである。リング状のマグ
ネットロータは、周方向に交互に異極着磁されて適宜数
の磁極を有する。磁極と磁極の境界線を中心軸線に対し
傾けると、磁極と磁極との境界線の軸方向両端部は軸方
向から見て一致せず、周方向に広がりをもつことにな
る。この磁極の境界線の中心軸線からの広がり角度θを
スキュー角度と定義する。
る従来一般の方法は、予め所定の向きに着磁した複数の
磁極片をロータヨークの外周に所定のスキュー角度を設
定して貼付る方法である。しかし、この方法によれば、
多数の磁極片を用意しておき、これを個々に所定の向き
に着磁した上で一つ一つヨークに貼付なければならない
ので、組立作業が極めて面倒であると共に、各磁極の貼
り付け位置精度が悪く、スキュー角度のばらつきも大き
くなるという難点があった。
着磁されたリング状のマグネットロータであって、軸方
向に区分された複数の着磁部からなり、各着磁部相互が
周方向にずらされて、各着磁部の同極部分が階段状に続
いていることを特徴とするモータのマグネットロータに
関して先に特許出願をした。特願平3−35474号に
かかる発明がそれであり、これを図10ないし図12に
概略的に示す。図10、図11において、ロータマグネ
ット20は、周方向に交互に異極着磁された複数の磁極
を有しているが、軸方向に同じ寸法に区分された二つの
着磁部20a,20bからなり、各着磁部20a,20
bはそれぞれ周方向に交互に異極着磁されて互いに同数
の磁極を同ピッチで有している。各着磁部20a,20
bに形成された各磁極には角度θ2のスキュー角がつけ
られている。また、各着磁部20a,20bは相互に周
方向にずらされ、これによって各着磁部20a,20b
の同極部分が階段状に続いている。各着磁部20a,2
0bのずらし方向は、各磁極のスキュー方向に対して逆
行する方向であり、これによって各着磁部20a,20
bの同極部分が稲妻形の階段状に続いている。
のスロットピッチをθ0としたとき、 θ1=(0.8〜1.05)θ0 θ2=(0.2〜0.6)θ1 となるようにロータマグネット20の各部の寸法条件が
設定されている。
の例を示す。この例では、同一形状の複数のリング状マ
グネット22a,22b,22cを用意し、各マグネッ
ト22a,22b,22cごとに周方向に所定ピッチ
で、かつ、一定のスキュー角度を設定して着磁すること
により同一パターンの磁極を形成する。次に、各マグネ
ット22a,22b,22c相互を周方向に所定角度ず
らして一体に接合し固着する。図12では3個のマグネ
ットが示されているが、図10、図11の例の場合は2
個のマグネットを用いる。
ば、各着磁部相互を周方向へずらすことにより、各着磁
部の同極部分を階段状に連続させたため、磁極にスキュ
ーを設定したのと実質的に同一のロータを簡単な構成
で、かつ、簡単な組立作業で得ることができるし、各着
磁部相互の周方向へのずらし量を適宜設定することによ
り、モータのコギングトルクを小さくしながら大きな出
力を得ることができるという利点がある。
願にかかるロータマグネットは、各着磁部の同極部分を
階段状に連続させる必要があり、このような着磁パター
ンを着磁ヘッドで直接形成することは困難であり、よっ
て、実際には図12に示すように複数のロータマグネッ
トを個々に着磁した後これらを周方向に多少ずらしなが
ら接着等によって固定するという方法をとることになる
であろう。しかし、図12を参照すればわかるように、
同一の極性同志が対向して反発しあう複数個のマグネッ
トを接着等によって固定する必要があるため、作業性が
よくないという難点がある。
するためになされたもので、ロータマグネットの作成及
び着磁が容易で作業性がよく、また、コギングトルクや
誘起電圧の歪が小さく、効率の高いブラシレスモータを
提供することを目的とする。
に本発明は、ブラシレスモータにおいて、nを1以上の
整数としたとき、リング状ロータマグネットの極数が2
n、ステータコアの極数が3nである2:3構造であっ
て、ロータマグネットの磁極のスキュー角θ2を (76°/n)×0.8≦θ2≦(76°/n)×1.
2 としたことを特徴とする。
アの極数を2:3とした場合、ロータマグネットの磁極
のスキュー角θ2を (76°/n)×0.8≦θ2≦(76°/n)×1.
2 の範囲に設定することによって、コギングトルク及び誘
起電圧の歪率が小さくなり、効率の低下がない。
にかかるブラシレスモータの実施例について説明する。
図1、図2において、円筒状のモータケース1の内周側
にはステータコア2が固定されている。ステータコア2
はコア素体が多数枚積層されてなり、外形が円形で、中
心方向に向かう複数の(図示の例では6個)突極を有
し、各突極にはコイル3が巻かれている。モータケース
1の両端中央部にはボールベアリング4,5が取付けら
れ、ボールベアリング4,5によってスピンドル6が回
転自在に支持されている。スピンドル6の外周には上記
ステータコア2の内周側においてリング状ロータマグネ
ット7が嵌合固着されている。図3にも示すように、ロ
ータマグネット7は周方向に異極着磁されて適宜数(図
示の例では4個)の磁極が形成されている。このよう
に、コイル3が巻かれたステータコア2の内側にロータ
マグネット7が配設されてインナーロータタイプのブラ
シレスモータが構成されている。
4、図5に示すように角度θ2のスキュー角が付けられ
ている。前にも述べたとおり、スキュー角θ2は、一つ
の磁極とこれに隣接する磁極との境界線の軸方向両端部
の周方向への広がり角度のことである。従って、スキュ
ー角θ2を一定とすれば、図1に示すロータマグネット
7の軸線方向の長さlが長い場合には磁極と磁極との境
界線の傾斜は小さくなり、上記長さlが短い場合には上
記境界線の傾斜は大きくなる。図4、図5においてθは
一つの磁極の周方向への広がり角度を示すもので、ここ
では4極構成のため、θ=360゜/4=90゜になっ
ている。
何度に設定するかによってモータのコギング特性その他
の特性に大きく影響してくる。そこで、n=4として、
ロータマグネット7の磁極数を2n=8、ステータコア
2の極数を3n=12とした場合に、スキュー角度θ2
を変化させながら、効率、コギングトルク、誘起電圧の
歪率のデータをとってその結果を表したものが図7であ
る。図7を参照すれば明らかなように、スキュー角度θ
2=17゜付近で最もコギングトルクが小さく、スキュ
ー角度θ2=19゜前後で誘起電圧の歪率が最も小さ
く、効率も比較的よくなっている。そして、スキュー角
度θ2=19゜を中心としてこれの+20%を超えるス
キュー角度になると効率が低下し、コギングトルク及び
誘起電圧の歪率が大きくなっている。また、スキュー角
度θ2=19゜を中心としてこれの−20%未満のスキ
ュー角度になるとコギングトルク及び誘起電圧の歪率が
大きくなっている。従って、スキュー角度θ2=19゜
±20%に設定する。誘起電圧の歪率とは、正弦波に対
する歪率である。誘起電圧が正弦波の場合にコギングト
ルクが小さくなり、歪率が大きくなるとコギングトルク
も大きくなる傾向がある。従って、誘起電圧の歪率はな
るべく小さいのが望ましい。
たとき、リング状ロータマグネット7の磁極数を2n、
ステータコア2の極数を3nとした2:3構造のブラシ
レスモータであれば同様に当てはまる。すなわち、スキ
ュー角度θ2を76°/nとした場合に最も良好な特性
が得られ、これを中心として±20%の範囲内であれば
比較的良好な特性が得られる。これを式で表せば、 (76°/n)×0.8≦θ2≦(76°/n)×1.2・・・・(1) となり、スキュー角θ2をこの範囲に設定すればよいこ
とになる。従って、ロータマグネットの磁極数が2、ス
テータコアの極数が3の場合は、n=1であるから、ス
キュー角θ2は76°±20%に設定することになる。
トの変形例を示すもので、2個のリング状ロータマグネ
ット7a,7bを軸方向に接合したものである。2個の
リング状ロータマグネット7a,7bは同一形状で同数
の磁極を有しかつ磁極にスキューが付けられている。マ
グネット7a,7bは同一磁極が連続するように、すな
わち同一磁極間に段差が付かないように接合されてい
る。このロータマグネットもその極数とステータコアの
極数との比が2:3のインナーロータタイプのブラシレ
スモータに用い、マグネット7a,7b全体としてのス
キュー角度θ2を上記(1)式の範囲に設定することに
より、前述の実施例と同様の作用効果を奏する。
ネット7a,7bは同一磁極間に段差が付かないように
接合されるため、着磁前の2個のロータマグネット7
a,7bを接合した後着磁することが可能であり、特願
平3−35474号にかかるロータマグネットのように
着磁後の複数個のマグネットを反発力に打ち勝ちながら
接合しなければならないという困難さを解消することが
できる。
モータの場合について説明してきたが、本発明はこれに
限られたものではなく、アウターロータタイプのブラシ
レスモータにも適用可能である。そこで次に、本発明を
アウターロータタイプのブラシレスモータに適用した実
施例について説明する。
示しており、このステータコア12は図示されない軸受
ホルダーを介してモータ基板に固定されている。ステー
タコア12は複数の突極(この例では6個)を有し、各
突極にはコイル13が巻かれている。従来知られている
アウターロータタイプのモータと同様に、上記軸受ホル
ダーには軸受が嵌められ、この軸受によって回転軸が回
転自在に支持され、回転軸にカップ状のロータケース1
1が嵌合固着されている。ロータケース11の周壁の内
面にはリング状のロータマグネット17が取付けられて
いる。ロータマグネット17には、図9に示すように、
周方向に異極着磁されて適宜数(図示の例では4個)の
磁極が形成されている。ロータマグネット17は、コイ
ル13が巻かれたステータコア12の外周面と間隙をお
いて対向配設され、アウターロータタイプのブラシレス
モータが構成されている。
と共に、ロータマグネット17の極数が4、ステータコ
ア12の極数が6である2:3構造であり、前述のイン
ナーロータタイプの実施例と同様に、スキュー角θ2を
(1)式の範囲として各磁極に設けている。このよう
に、アウターロータタイプのブラシレスモータにおい
て、ロータマグネット17のスキュー角θ2を上記
(1)式の範囲とすることによって、インナーロータタ
イプの場合と同様な作用効果を奏する。
いてnを1以上の整数としたとき、リング状ロータマグ
ネットの極数が2n、ステータコアの極数が3nである
2:3構造とし、ロータマグネットの磁極のスキュー角
θ2を(76°/n)×0.8≦θ2≦(76°/n)×
1.2としたことにより、コギングトルクや誘起電圧の
歪率を小さくしながら効率を高めることができ、もっ
て、トルクリップルや回転むらが小さく、小型で高出力
のブラシレスモータを得ることができる。また、ロータ
マグネットの着磁パターンが単純なため、ロータマグネ
ットの構成及び組立が容易であるという利点もある。
す側面断面図。
を示す斜視図。
性を示す線図。
を示す側面断面図。
示す斜視図。
例を示す斜視図。
Claims (1)
- 【請求項1】 コイルが巻かれたステータコアに対向し
てロータマグネットが配設されてなるブラシレスモータ
において、nを1以上の整数としたとき、リング状ロー
タマグネットの極数が2n、ステータコアの極数が3n
である2:3構造であって、ロータマグネットの磁極の
スキュー角θ2を (76°/n)×0.8≦θ2≦(76°/n)×1.
2 としたことを特徴とするブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3352237A JP2636108B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP3352237A JP2636108B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | ブラシレスモータ |
Publications (2)
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Family
ID=18422701
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3352237A Expired - Fee Related JP2636108B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2636108B2 (ja) |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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US6774521B2 (en) | 2001-05-16 | 2004-08-10 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brushless DC motor |
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JP6484009B2 (ja) * | 2014-11-20 | 2019-03-13 | 日本電産サンキョー株式会社 | モータ |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
JPS648853A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-12 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | Skewed brushless rotary electric machine |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP3352237A patent/JP2636108B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6853105B2 (en) | 2000-05-25 | 2005-02-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Permanent magnet motor |
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JPH05168181A (ja) | 1993-07-02 |
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