JPH0487543A - モータ - 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】 〔産業上の利用分野］ この発明は、外部から特性を制御できる永久磁石界磁型
モータに関し、特に起動トルクが高（、高速回転可能な
モータに関するものである。

〔従来の技術Ｊ 永久磁石界磁型モータは、界磁を固定して電機子を回転
するｒＤＣモータ」あるいは電機子を固定して界磁を回
転するｒＤＣブラシレスモータ」としてよく知られ、広
く応用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種のモータは、一般に、トルクが電流に比例すると
いう性質があり、大きなトルクを得るためにはこの比例
係数が大きいことが望まれる。−方、このモータは、直
流発電機と同様の構成をしており、回転数に比例した起
電力（逆起電力と呼ばれる）を生じ、逆起電力に打ち勝
って通電を行うためには逆起電力より高い電源電圧が必
要となる。モータの回転数を上げるためには、この比例
係数は小さいことが要求されるが、この比例係数は前記
トルクと電流との間の比例係数に等しく、回転数が高く
、かつトルクの大きいモータを得ることは難しい。

この発明は、永久磁石を通過する磁力線を制御すること
によって起動トルクが大きく、しかも高い回転数も容易
に得られるようにしたモータを提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段］ この発明にがかるモータは、永久磁石界磁型のモータに
おいて、永久磁石を通過する磁力線が軟磁性材料で構成
されたリングの一部を通過するように設計し、このリン
グにトロイダル巻線を施し、このトロイダル巻線への通
電を電流制御手段により制御するようにしたものである
。

〔作用１ −の発明においては、トルクが電流に比例する比例係数
（モータ定数と呼ばれる）は界磁の強さ、巻線の巻数、
機械的形状（極数、半径、長さなど）によって決定され
る。これらは、一般に設計時に与えられるパラメータで
あるが、この発明は、トロイダル巻線への通電により界
磁の強さを調整しモータ定数を制御するものである。

界磁の強さは永久磁石の強さと磁気回路内の磁気抵抗に
より決定される。通常のモータは高い界磁を得るためエ
アギャップ部分（コアレス構造にあってはコイル部分を
含む）を除いて珪素鋼板等の透磁率の高い材料で構成さ
れる。これは、ロータの回転に対して常に磁路を閉じる
ことができるよう円管状の部分を含む。すなわち、ラジ
アルギャップ型モータであれば円筒状の磁性体を持ち、
アキシャルギャップ型モータであれば円盤状の磁性体を
持つ。後者は中心部に穴を設けることでリングにするこ
とができる。

この発明の要点は、かかるリングにトロイダル巻線を設
けることである。このような磁性体からなるリングは磁
気抵抗が極めて低いためトロイダル巻線にわずかの電流
を流すことで大きな磁束を生じ容易に飽和させることが
できる。リングの部分が飽和すると磁気抵抗が増加し界
磁の強さが低下する。通常は、ある回転数以上でトロイ
ダル巻線に通電しモータ定数を下げればよい。

〔実施例１ 第１図はこの発明のモータ１００の一実施例を示すもの
で、アキシャルギャップ型のコアレスモーフに応用した
例を示すものである。このようなモータ１００は、情報
記録媒体を一定速度で回転させるため、あるいはレーザ
光線をスキャンするために多面体ミラーを高速回転させ
る目的で広く使用されている。かかる用途において、装
置の立ち上げ時間を短縮するために起動時に高いトルク
のモータが要求され、また、同時に必要な回転数に到達
できることが要求されている。

第１図に示すモータ１００は、８極に着磁された永久磁
石１とロータヨーク２からなるロータ３がシャフト４お
よび軸受け５により回転自在に軸支され、６つの空心の
巻線６を取り付け、軟磁性材料で構成されたステータヨ
ーク７に対向している。ステータヨーク７にはトロイダ
ル巻線８が設けられている。このモータ１ｏＯはホール
センサによりロータ位置を検出し、これに応じて巻線６
への通電を切り換えることにより連続的な回転を得る。

なお、センサおよび通電切換回路は図示していない。

この発明のモータ１００のトルク回転数特性を第２図に
示す。この図において、直線Ａはトロイダル巻線８の通
電を行わない時、直線Ｂはトロイダル巻線８に通電した
時の、それぞれトルク回転数特性を示している。直線Ａ
と直線Ｂの交点Ｃより右側、つまり回転数の高いときは
トロイダル巻線８に通電を行う方が良好な特性が得られ
ることが分る。

第３図は上述のような制御を行うための電流制御手段の
一例を示す回路であって、低速制御を行うモータドライ
バ９の内部で得られる速度信号をコンパレータ１ｏで基
準値Ｓと比較し、一定速度以上であることが検出された
場合のみトランジスタ１１をオンし、モータ１００内の
トロイダル巻線８への通電を行う。

なお、ラジアルギャップ型モータについても全く同様に
してこの発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、この発明によれば、永久磁
石を通過する磁力線の一部が通過する軟磁性材料で構成
されたリングと、このリングに施されたトロイダル巻線
と、このトロイダル巻線の電流を制御する電流制御手段
とを備えたので、簡単な装置によりモータ特性を切り換
えることが可能となり、起動トルクが高く、最大回転数
も大きくできるモータを小形、かつ安価に構成すること
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す要部の分解斜視図、
第２図はこの発明の動作原理を説明するためのトルク−
回転数の特性図、第３図はこの発明の電流制御手段の一
例を示す回路の概略図である。 図中、１は永久磁石、２はロータヨーク、３はロータ、
４はシャフト、５は軸受け、６は巻線、７はステータヨ
ーク、８はトロイダル巻線、９はモータドライバ、１ｏ
はコンパレータ、１１はトランジスタ、１００はモータ
である。 町可ゴ；

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 永久磁石によって形成される複数の磁極、および巻線に
   よって形成される複数の磁極を相対的な位置関係が変化
   し得るように対向配置し、位置関係に応じて巻線への通
   電を制御することにより動力を得る永久磁石界磁型のモ
   ータであって、前記永久磁石を通過する磁力線の一部が
   通過する軟磁性材料で構成されたリングと、このリング
   に施されたトロイダル巻線と、このトロイダル巻線の電
   流を制御する電流制御手段とを備えたことを特徴とする
   モータ。