JP3280158B2 - Dcブラシレスモータ - Google Patents
DcブラシレスモータInfo
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Description
FDD(フロッピーディスクドライブ)、HDD(ハー
ドディスクドライブ)のスピンドルモータ用のDCブラ
シレスモータに関する。
原因であるコギングトルクを低減するために、電機子突
極の中間に補助突極を設けたものや界磁マグネットの取
付け幅を2種類とし合い隣の磁束のピークをずらして高
次の高調波成分をキャンセルするものがある。後者の一
例として、円周上に取りつけたP個のC型界磁マグネッ
トからなる回転子と、n個の巻線用の溝及びm個の補助
溝を有する鉄心とを備え、C型界磁マグネットの相隣合
うマグネットの取り付け角度幅を、jを0を含む整数、
Qを1を除くPの約数としたとき、 360゜/P+[360゜/(m+n)]×[1/(2
Q)+j] としたものをQ/2個連続させ、 360゜/P−[360゜/(m+n)]×[1/(2
Q)+j] としたものをQ/2個連続させて1ブロックを形成し、
それをP/Qブロックに形成したものがある(例えば、
特開昭64−77452号公報)。以上のように構成す
ることによって、(m+n)次のコギングトルクを小さ
くするとしている。
ムラの影響を小さくしたい場合や低速度の駆動を行いた
い場合は、トルクリップルを少なくするため、界磁マグ
ネットを多極にしたものが望ましい。しかしながら、後
者の従来の技術は、基本調波である界磁極数と巻線溝の
最小公倍数に起因するコギングトルクの脈動数そのもの
に対するものであるため、コギングトルクの減衰率が小
さい。また、補助溝をなくし突極数を必要最小限にし界
磁マグネットを多極としたものに適用しようとすると、
角度幅がとれない。そのため、界磁マグネットを多極に
構成するには電機子の突極数を増加させる必要があり、
巻線が複雑になる。そこで、本考案は、コギングトルク
の脈動を高次化することによりコギングトルクを減衰し
易くし、回転ムラをなくし滑らかに回転をする、巻線が
容易な多極構造のDC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、円周上にP極対の永久磁石を相隣合うも
ののピッチ角をずらして取り付けた界磁と、S個の巻線
用の等ビッチ角で設けた突極を有する鉄心を備えた電機
子からなるDCブラシレスモータにおいて、Pを界磁永
久磁石の極対数、nを>=1の整数、Mを相数、相隣合
う界磁永久磁石の着磁ピッチ角をλとしたとき、λを、
λ1 =180°/P、λ2 =λ1+180゜/(S*
(M*n+1あるいは2))、λ3 =λ1 −180゜/
(S*(M*n+1あるいは2))の3種類とし、界磁
永久磁石を順次ずらして配置し、DCブラシレスモータ
を構成する。
ルクの次数が2倍になり、基本調波である界磁極数と巻
線溝の最小公倍数を回避でき、減衰し易くなるとともに
振幅も減少する。
示す。この実施例は3相6突極10極の場合であり、イ
ンナーステータ、アウタロータの構造になっている。積
層強磁性板よりなる電機子1の外径側には、6個の突極
2を設け、この突極2に集中巻の巻線3を巻回し各相磁
極U、W´、V、U´、W、V´を形成してある。円環
状の磁性体よりなる界磁5の内径側には、電機子1の突
極2の外径側と空隙をもって対向させ、円筒状の永久磁
石4を36°、42°、30°の3種の角度を1グルー
プとし、円周方向に不等分ピッチで着磁して10極の界
磁5を構成してある。突極の取り付けピッチ角=90゜
としてある。界磁永久磁石の着磁ピッチ角λを、下記の
λ1 ,λ2 ,λ3 の3種類にしてある。基準着磁ピッチ
角λ1 に対し、相隣の永久磁石の着磁ピッチ角λ2 とλ
3 を基準着磁ピッチ角λ1 =180°/5=36°、一
方の相隣の永久磁石の着磁ピッチ角λ2 =λ1 +180
°/(6*5)=36°+6°=42°、他方の相隣の
永久磁石の着磁ピッチ角λ3 =λ1 −180°/(6*
5)=36°−6°=30°としてある。なお、組立を
容易にするため、永久磁石4に円筒状のものを用いてい
るが、弓形のセグメントにしてもよい。第2図に、突極
2に巻回した各相巻線3を順次励磁したときの、界磁5
が1回転中に、突極21〜26に生じるコギングトルク
を示している。ここで、通常の3相6突極10極の場
合、突極と永久磁石の両方が等ピッチであれば、突極2
1と突極24、突極22と突極25、突極23と突極2
6それぞれのコギングトルクは同位相になり、結局振幅
が2倍になったコギングトルクが機械角で120゜位相
差で存在する。コギングトルクの波形が完全に正弦波で
あるならば、120゜位相差の3つのコギング力の合成
は零になるが、コギングトルクには高調波成分が重畳し
ているために、実際には、コギングトルクの脈動数Nc
=界磁極数と突極の最小公倍数=3×10=30のコギ
ングトルクが発生している。ところが、本発明の実施例
のように、突極2を等分ピッチ、永久磁石4の着磁ピッ
チを3種の不等分ピッチにすると、コギングトルクの脈
動数がNc=2×3×10=60と倍になる。一般にN
cを大きくすればコギングトルクの振幅は減少し、コギ
ングトルクが低減する。以下に、コギングトルクの減少
率と回転ムラについて述べる。突極1個に対するパーミ
アンスをフーリエ級数展開して表すと、永久磁石を等ピ
ッチした場合のコギングトルクの主成分の式は τr =k・P3・sin(30°θ) で表され、永久磁石磁極ピッチを不等分ピッチした場合
のコギングトルクの主成分の式は τi =k・P6・sin(60°θ) で表される。ここで k:磁石起磁力に関する係数 θ:界磁の回転角 P3:パーミアンスの第3次フーリエ係数 P6:パーミアンスの第6次フーリエ係数 である。界磁の回転角を変数としたパーミアンスの関数
を三角波などで近似すると τr :τi =P3・sin(30°θ):P6・sin(60°θ)=1:
(1/4) となり、コギングトルクの振幅が約1/4に低減するこ
とになる。さらに、回転ムラへの効果を示す。回転ムラ
を表す式は δω=100×δτ/(J・n・ω) (%) である。ここで、 δτ:コギングトルクの片振幅 J :界磁のイナーシャ n :コギングトルク次数 ω :界磁の回転速度 である。これによれば、コギングトルクの振幅δτが1
/4に低減し、コギングトルク次数が3から6へと倍に
なれば、回転ムラは1/8に低減することになる。以上
のように、本発明はコギングトルクの低減により滑らか
な回転を実現する作用を持つ。第3図に他の実施例の正
断面図を示す。この実施例は2相4突極10極の場合で
あり、インナーステータ、アウタロータの構造になって
いる。電機子1の突極2の取り付けピツチ角を60°、
界磁5の永久磁石4の着磁ピッチ角を36°、45°、
27°の3種の角度の不等分にしてある。この場合も、
Nc=2×2×10=40とコギングトルクの脈動数が
等ピッチのものに比べ倍になる。以上の説明は、相数、
溝数、極対数が個別の例であるが、一般化すると、Pを
永久磁石の極対数、Sを電機子の突極数、nを>=1の
整数、Mを相数としたとき、相隣合う界磁永久磁石の着
磁ピッチ角λを、 λ1 =180°/P、 λ2 =λ1 +180゜/(S*(M*n+1あるいは
2))、 λ3 =λ1 +180゜/(S*(M*n+1あるいは
2)) の3種類とし、相隣り合うように円周上に順次配置す
る。なお、実施例では、モータの構造をインナーステー
タ、アウタロータとしてあるが、アウターロータ、イン
ナーステータにも同様に適用出来る。
動数が大きくなるため振幅が低減する。これに伴い、回
転ムラも低減する。 2.補助突極を設ける必要がないので、電機子の突極数
と界磁の磁極数を多くでき、低速度駆動のための多極構
造を実現することができる。
フ、
Claims (2)
- 【請求項1】 円周上にP極対の永久磁石を相隣合うも
ののピッチ角をずらして取り付けた界磁と、S個の巻線
用の等ビッチ角で設けた突極を有する鉄心を備えた電機
子からなるDCブラシレスモータにおいて、 Pを界磁永久磁石の極対数、nを>=1の整数、Mを相
数、相隣合う界磁永久磁石の着磁ピッチ角をλとしたと
き、λを、λ1 =180°/P、λ2 =λ1 +180゜
/(S*(M*n+1あるいは2))、λ3 =λ1 −1
80゜/(S*(M*n+1あるいは2))の3種類と
し、順次配置したことを特徴とするDCブラシレスモー
タ。 - 【請求項2】 前記界磁の永久磁石が円筒状であり、円
周方向に着磁した請求項1記載のDCブラシレスモー
タ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11452494A JP3280158B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Dcブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11452494A JP3280158B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Dcブラシレスモータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07298597A JPH07298597A (ja) | 1995-11-10 |
JP3280158B2 true JP3280158B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=14639916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11452494A Expired - Fee Related JP3280158B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Dcブラシレスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3280158B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6894661B2 (ja) * | 2015-02-09 | 2021-06-30 | 株式会社シマノ | 発電機 |
CN108494202B (zh) * | 2018-04-13 | 2020-01-03 | 华中科技大学 | 一种可磁化重构的机器人关节电机 |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP11452494A patent/JP3280158B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH07298597A (ja) | 1995-11-10 |
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