JPH0817544B2 - ブラシレスｄｃモータ - Google Patents
ブラシレスｄｃモータInfo
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- JPH0817544B2 JPH0817544B2 JP63151005A JP15100588A JPH0817544B2 JP H0817544 B2 JPH0817544 B2 JP H0817544B2 JP 63151005 A JP63151005 A JP 63151005A JP 15100588 A JP15100588 A JP 15100588A JP H0817544 B2 JPH0817544 B2 JP H0817544B2
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- JP
- Japan
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- rotor
- magnet
- stator
- brushless
- rotor magnet
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2786—Outer rotors
- H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コイルを巻き付けたステータ磁極の他に
補極を有するステータと、円筒状でステータ対向面に磁
気的に溝が設けられラジアル方向に着磁されているロー
タ磁石と、ロータ位置検出手段を有するブラシレスDCモ
ータに関するものである。
補極を有するステータと、円筒状でステータ対向面に磁
気的に溝が設けられラジアル方向に着磁されているロー
タ磁石と、ロータ位置検出手段を有するブラシレスDCモ
ータに関するものである。
ブラシレスDCモータにおいて起動を安定化させる技術
の一つとして、コイルを巻き付けたステータ磁極の他に
補極を設けたステータと、特殊な着磁パターンを持つロ
ータ磁石とを組み合わせて任意のロータ位置で電磁力が
０にならないようにするものがある。ロータ磁石に形成
する着磁パターンは、その着磁極数をＰとしたとき円周
を3P/2分割し、順次Ｎ極,S極，無着磁部とする。このよ
うな技術は例えば米国特許第3299335号に記載されてい
る。ロータの位置検出手段としては、ロータに直結した
スリット付きの円板を用い光電変換子で検出する技術
と、ロータにロータ位置検出用の磁石を別個に設けて磁
電変換子で検出する技術とがある。
の一つとして、コイルを巻き付けたステータ磁極の他に
補極を設けたステータと、特殊な着磁パターンを持つロ
ータ磁石とを組み合わせて任意のロータ位置で電磁力が
０にならないようにするものがある。ロータ磁石に形成
する着磁パターンは、その着磁極数をＰとしたとき円周
を3P/2分割し、順次Ｎ極,S極，無着磁部とする。このよ
うな技術は例えば米国特許第3299335号に記載されてい
る。ロータの位置検出手段としては、ロータに直結した
スリット付きの円板を用い光電変換子で検出する技術
と、ロータにロータ位置検出用の磁石を別個に設けて磁
電変換子で検出する技術とがある。
第10図はロータ位置検出手段として１個の磁電変換子
を用いた４極インナーロータ型の一例である。ステータ
はモータケース１とステータヨーク２、等間隔で配置さ
れた４個のステータ磁極3a,…,3d、各ステータ磁極に巻
き付けられるコイル4a,…,4d、各ステータ磁極の中間に
位置する補極5ab,…,5daからなる。ロータはトルク発生
に寄与するロータメイン磁石７とロータ位置検出用磁石
８とからなる。ロータ位置検出用磁石８に対向して磁電
変換子６が設けられる。ここでロータメイン磁石７は、
その全周が60度ずつ磁気的に区分され且つそれぞれの領
域はＳ極→無着磁部→Ｎ極→Ｓ極→無着磁部→Ｎ極の順
になっている。
を用いた４極インナーロータ型の一例である。ステータ
はモータケース１とステータヨーク２、等間隔で配置さ
れた４個のステータ磁極3a,…,3d、各ステータ磁極に巻
き付けられるコイル4a,…,4d、各ステータ磁極の中間に
位置する補極5ab,…,5daからなる。ロータはトルク発生
に寄与するロータメイン磁石７とロータ位置検出用磁石
８とからなる。ロータ位置検出用磁石８に対向して磁電
変換子６が設けられる。ここでロータメイン磁石７は、
その全周が60度ずつ磁気的に区分され且つそれぞれの領
域はＳ極→無着磁部→Ｎ極→Ｓ極→無着磁部→Ｎ極の順
になっている。
なおロータメイン磁石７とロータ位置検出用磁石８の
磁極位置関係は第11図に示すような所定の関係で結合さ
れている。
磁極位置関係は第11図に示すような所定の関係で結合さ
れている。
ロータ位置検出磁石８と磁電変換子６の位置関係が第
10図に示すようになっている時、コイル4a,4cに通電し
ステータ磁極3a,3cがＮ極、その他のステータ磁極及び
補極がＳ極に励磁されると、ロータメイン磁石７のＮ極
とステータ磁極3a,3cのＮ極が磁気的に反撥し合いロー
タは時計方向（矢印の向き）に回転する。ロータが90度
回転した時点で、コイル4a,4cの通電が切れると同時に
コイル4b,4dに通電され、ステータ磁極3b,3dをＮ極その
他のステータ磁極及び補極をＳ極に励磁する。その結果
ロータメイン磁石７のＮ極とステータ磁極3b,3dのＮ極
同士の磁気的反撥によりロータは引続き時計方向に回転
し続ける。
10図に示すようになっている時、コイル4a,4cに通電し
ステータ磁極3a,3cがＮ極、その他のステータ磁極及び
補極がＳ極に励磁されると、ロータメイン磁石７のＮ極
とステータ磁極3a,3cのＮ極が磁気的に反撥し合いロー
タは時計方向（矢印の向き）に回転する。ロータが90度
回転した時点で、コイル4a,4cの通電が切れると同時に
コイル4b,4dに通電され、ステータ磁極3b,3dをＮ極その
他のステータ磁極及び補極をＳ極に励磁する。その結果
ロータメイン磁石７のＮ極とステータ磁極3b,3dのＮ極
同士の磁気的反撥によりロータは引続き時計方向に回転
し続ける。
このようにロータが90度回転する毎に磁電変換子６が
ロータ位置検出用磁石８の磁極変化を検出し、コイルへ
の通電を4a,4cの組と4b,4dの組を切り換え、ロータを一
方向に連続回転させるのである。
ロータ位置検出用磁石８の磁極変化を検出し、コイルへ
の通電を4a,4cの組と4b,4dの組を切り換え、ロータを一
方向に連続回転させるのである。
第12図A,Bにそれぞれロータメイン磁石７とロータ位
置検出用磁石８の表面磁束密度分布を示す。
置検出用磁石８の表面磁束密度分布を示す。
このような構造のブラシレスDCモータは、モータ起動
トルクが安定化しディテントトルクが小さく好ましい
が、以下に述べるような欠点がある。
トルクが安定化しディテントトルクが小さく好ましい
が、以下に述べるような欠点がある。
ロータ磁石の着磁パターンが特殊であり、特性の揃っ
たモータを量産することが難しい。つまり従来技術では
ロータ磁石に無着磁部を形成しなければならないため、
特殊なヨーク形状の着磁治具が必要だし、着磁装置の違
い（着磁電圧、着磁電流、電源の静電容量等）或いは周
囲温度の変化等によって空間磁束密度分布がばらついて
しまう。なおモータ特性はロータ磁石の着磁パターンに
大きく依存するため、空間磁束密度分布にばらつきがあ
ると、モータの特性が大きく変化することになる。
たモータを量産することが難しい。つまり従来技術では
ロータ磁石に無着磁部を形成しなければならないため、
特殊なヨーク形状の着磁治具が必要だし、着磁装置の違
い（着磁電圧、着磁電流、電源の静電容量等）或いは周
囲温度の変化等によって空間磁束密度分布がばらついて
しまう。なおモータ特性はロータ磁石の着磁パターンに
大きく依存するため、空間磁束密度分布にばらつきがあ
ると、モータの特性が大きく変化することになる。
またロータ位置検出手段として磁電変換子６を用いる
構成では、トルクを発生するロータメイン磁石７の他に
ロータ位置検出用磁石８を取り付けなければならず、ロ
ータ構造は更に複雑化してしまう。
構成では、トルクを発生するロータメイン磁石７の他に
ロータ位置検出用磁石８を取り付けなければならず、ロ
ータ構造は更に複雑化してしまう。
この発明が解決しようとする技術的課題は、ロータ磁
石中に無着磁部を設ける必要がなく完全着磁するため着
磁が容易で且つ空間密度分布のばらつきを少なくできる
ブラシレスDCモータ及びそれに用いるロータ磁石を提供
することにある。
石中に無着磁部を設ける必要がなく完全着磁するため着
磁が容易で且つ空間密度分布のばらつきを少なくできる
ブラシレスDCモータ及びそれに用いるロータ磁石を提供
することにある。
上記のような技術的課題を解決できるこの発明は、コ
イルを取り付けたステータ磁極と補極を有するステータ
と、円筒状でラジアル方向に着磁されているロータ磁石
を有するロータと、ロータ位置検出手段を具備し、ステ
ータとロータとが周方向で対向するラジアルフラックス
型構造をなし、前記ロータ磁石は、ステータとの対向面
に磁気的な溝が設けられ且つ全体が着磁されているブラ
シレスDCモータである。
イルを取り付けたステータ磁極と補極を有するステータ
と、円筒状でラジアル方向に着磁されているロータ磁石
を有するロータと、ロータ位置検出手段を具備し、ステ
ータとロータとが周方向で対向するラジアルフラックス
型構造をなし、前記ロータ磁石は、ステータとの対向面
に磁気的な溝が設けられ且つ全体が着磁されているブラ
シレスDCモータである。
ここで「磁気的な溝」とは、外観上明らかな通常の意
味での溝のみならず、そのような溝に非磁性の補強材が
充填されているような場合、更には希土類磁石のような
高性能磁石に設けられている溝にプラスチック磁石が充
填されているような場合も含んでいる。この磁気的な溝
は、ステータとの対向面の多数の異極の境界位置に交互
に設ける。これら溝は、断面ほぼ矩形状もしくはセグメ
ント状であって、異極の境界に対して両側でほぼ対称に
形成されている。そして溝以外の磁石部分は厚みがほぼ
一定である。ロータ磁石は完全な一体構造の場合の他
に、複数の部材を集めて最終的にほぼ円筒状としたもの
も含む。ここで円筒状とはリング状等も含む広い概念と
して用いている。
味での溝のみならず、そのような溝に非磁性の補強材が
充填されているような場合、更には希土類磁石のような
高性能磁石に設けられている溝にプラスチック磁石が充
填されているような場合も含んでいる。この磁気的な溝
は、ステータとの対向面の多数の異極の境界位置に交互
に設ける。これら溝は、断面ほぼ矩形状もしくはセグメ
ント状であって、異極の境界に対して両側でほぼ対称に
形成されている。そして溝以外の磁石部分は厚みがほぼ
一定である。ロータ磁石は完全な一体構造の場合の他
に、複数の部材を集めて最終的にほぼ円筒状としたもの
も含む。ここで円筒状とはリング状等も含む広い概念と
して用いている。
この発明ではロータ磁石には無着磁部がなく全体が完
全着磁され、ステータ対向面に磁気的な溝を設けること
によりモータとして構成した場合の周方向のパーミアン
ス分布を変えて所望の空間磁束密度分布を得ている。補
極を有するステータと特殊な空間磁束密度分布を持つロ
ータ磁石との組み合わせによって、任意のロータ位置で
トルクが発生するようにし安定した起動特性を生じさせ
ている。
全着磁され、ステータ対向面に磁気的な溝を設けること
によりモータとして構成した場合の周方向のパーミアン
ス分布を変えて所望の空間磁束密度分布を得ている。補
極を有するステータと特殊な空間磁束密度分布を持つロ
ータ磁石との組み合わせによって、任意のロータ位置で
トルクが発生するようにし安定した起動特性を生じさせ
ている。
この発明ではロータ位置検出を行うのに、ロータ磁石
のステータ対向面に面して１個の磁電変換子を設けるだ
けでよく、従来技術のようなロータ位置検出用磁石は不
要である。
のステータ対向面に面して１個の磁電変換子を設けるだ
けでよく、従来技術のようなロータ位置検出用磁石は不
要である。
第１図はこの発明に係るブラシレスDCモータの原理図
であり、４極アウターロータ型モータの例である。ステ
ータ部分についての基本的な考え方は第10図に示す従来
技術とほぼ同様であるから、説明を分かり易くするため
対応する部分には同一符号を付す。
であり、４極アウターロータ型モータの例である。ステ
ータ部分についての基本的な考え方は第10図に示す従来
技術とほぼ同様であるから、説明を分かり易くするため
対応する部分には同一符号を付す。
ステータは、ステータヨーク２とそれに連続して90度
の空間角で配置される４個のステータ磁極3a,…,3dと、
各ステータ磁極に巻き付けられるコイル4a,…,4dと、ス
テータ磁極の丁度中間に配置される４個の補極5ab,…,5
daとから構成される。ロータ位置を検出するための磁電
変換子６は例えばホール素子等であり、ここでは補極5b
cの先端に設けられる。ロータはロータヨーク10とロー
タ磁石11とを有し、回転軸（図示せず）が取り付けられ
回転自在に保持されている。
の空間角で配置される４個のステータ磁極3a,…,3dと、
各ステータ磁極に巻き付けられるコイル4a,…,4dと、ス
テータ磁極の丁度中間に配置される４個の補極5ab,…,5
daとから構成される。ロータ位置を検出するための磁電
変換子６は例えばホール素子等であり、ここでは補極5b
cの先端に設けられる。ロータはロータヨーク10とロー
タ磁石11とを有し、回転軸（図示せず）が取り付けられ
回転自在に保持されている。
ロータ磁石11の詳細を第２図に示し、その表面磁束密
度分布を第３図に示す。ロータ磁石11は４極ラジアル着
磁であり、２個所の溝12a,12bを有する。４極の場合、
溝12a,12bは180°対称的に磁極切り換わり点（ニュート
ラル点）からＮ極及びＳ極へそれぞれ中心角度でθ°ず
つ合計２θ°の幅である。このような磁気的な溝12a,12
bの有無によりロータ磁石11の表面磁束密度分布は第３
図に示すようになる。即ち溝12a,12bでは他の部分と比
較してステータ磁極と鎖交する表面磁束密度が極端に低
下し、第12図Ｂに示す従来技術のロータメイン磁石の表
面磁束密度分布に近づく。一方ニュートラル点は４極の
場合90°の位置に必ず現れるため、第10図に示す従来技
術のようなロータ位置検出用磁石を付加する必要がなく
なる。
度分布を第３図に示す。ロータ磁石11は４極ラジアル着
磁であり、２個所の溝12a,12bを有する。４極の場合、
溝12a,12bは180°対称的に磁極切り換わり点（ニュート
ラル点）からＮ極及びＳ極へそれぞれ中心角度でθ°ず
つ合計２θ°の幅である。このような磁気的な溝12a,12
bの有無によりロータ磁石11の表面磁束密度分布は第３
図に示すようになる。即ち溝12a,12bでは他の部分と比
較してステータ磁極と鎖交する表面磁束密度が極端に低
下し、第12図Ｂに示す従来技術のロータメイン磁石の表
面磁束密度分布に近づく。一方ニュートラル点は４極の
場合90°の位置に必ず現れるため、第10図に示す従来技
術のようなロータ位置検出用磁石を付加する必要がなく
なる。
ロータ磁石11の溝幅を中心角で見て２θ°とすると、
その時の溝と磁極の配列は次のようになる。なお角度の
単位は度である。
その時の溝と磁極の配列は次のようになる。なお角度の
単位は度である。
Ｎ極（90−θ）→Ｓ極（90−θ）→溝Ｓ極（θ）→溝
Ｎ極（θ）→Ｎ極（90−θ）→Ｓ極（90−θ）→溝Ｓ極
（θ）→溝Ｎ極（θ） この発明の特徴は、周方向で磁気的な変化を付けるよ
うな磁気的な溝を形成し且つ全体が着磁され無着磁部が
ないように構成されている点及びそれに伴ってロータメ
イン磁石とロータ位置検出用磁石の区別を不要とした点
である。
Ｎ極（θ）→Ｎ極（90−θ）→Ｓ極（90−θ）→溝Ｓ極
（θ）→溝Ｎ極（θ） この発明の特徴は、周方向で磁気的な変化を付けるよ
うな磁気的な溝を形成し且つ全体が着磁され無着磁部が
ないように構成されている点及びそれに伴ってロータメ
イン磁石とロータ位置検出用磁石の区別を不要とした点
である。
上記のように構成したブラシレスDCモータの動作原理
は前述した従来技術の場合と同様である。ロータ磁石11
と磁電変換子６の位置関係を第１図に示すようにした
時、コイル4b,4dに通電しステータ磁極3b,3dをＮ極、そ
の他のステータ磁極及び補極をＳ極に励磁すると、ロー
タ磁石11のＮ極とステータ磁極3b,3dのＮ極が磁気的に
反撥し合いロータは反時計方向（矢印の向き）に回転す
る。ロータが90°回転した時点で、コイル4b,4dの通電
が切れると同時にコイル4a,4cに通電され、ステータ磁
極3a,3cをＮ極、その他のステータ磁極及び補極がＳ極
に励磁される。その結果ロータ磁石11のＳ極とステータ
磁極3a,3cのＮ極との磁気的反撥によりロータは引続き
時計方向に回転し続ける。
は前述した従来技術の場合と同様である。ロータ磁石11
と磁電変換子６の位置関係を第１図に示すようにした
時、コイル4b,4dに通電しステータ磁極3b,3dをＮ極、そ
の他のステータ磁極及び補極をＳ極に励磁すると、ロー
タ磁石11のＮ極とステータ磁極3b,3dのＮ極が磁気的に
反撥し合いロータは反時計方向（矢印の向き）に回転す
る。ロータが90°回転した時点で、コイル4b,4dの通電
が切れると同時にコイル4a,4cに通電され、ステータ磁
極3a,3cをＮ極、その他のステータ磁極及び補極がＳ極
に励磁される。その結果ロータ磁石11のＳ極とステータ
磁極3a,3cのＮ極との磁気的反撥によりロータは引続き
時計方向に回転し続ける。
ここで補極5ab,…,5daは、どのロータ位置でもトルク
を発生させる（死点がない）機能を果たす。
を発生させる（死点がない）機能を果たす。
このようにロータが90°回転する毎に磁電変換子６が
ロータ磁石11の磁極変化を検出し、コイル4a,4cの組と
コイル4b,4dの組とで通電を切り換え、ロータを一方向
に連続回転させるのである。
ロータ磁石11の磁極変化を検出し、コイル4a,4cの組と
コイル4b,4dの組とで通電を切り換え、ロータを一方向
に連続回転させるのである。
この発明において溝の角度θがモータ特性に及ぼす影
響について実験検討した。ステータ部の構造は一定と
し、第２図に示すロータ磁石11の溝12a,12bの角度θを1
5°,20°,30°,40°の４種類と、比較のため従来方式の
ロータ磁石を用いた例について、モータ軸トルクが10g-
cmの時のモータ回転数及びモータ電流を実験により求
め、それに基づき効率を計算した。その結果を第１表に
示す。
響について実験検討した。ステータ部の構造は一定と
し、第２図に示すロータ磁石11の溝12a,12bの角度θを1
5°,20°,30°,40°の４種類と、比較のため従来方式の
ロータ磁石を用いた例について、モータ軸トルクが10g-
cmの時のモータ回転数及びモータ電流を実験により求
め、それに基づき効率を計算した。その結果を第１表に
示す。
第１表から判るようにこの発明によれば従来技術と比
較して電流値が低下し効率が１〜６％上昇する。４極着
磁ロータ磁石を使用した時にはθ＝30°近傍で最も効率
が良いことが判った。第１表に示す実験は、ロータ磁石
とステータとのギャップｔ1と溝とステータのギャップ
ｔ2との関係はｔ1＝4t2で行った。これは表面磁束密度
分布及び実験結果より求めたものである。従ってロータ
磁石に形成する溝形状は、 0.33×360/P＜２θ＜0.88×360/P …（１） Ｄ≧Ｇ 但し２θ：中心角でみたステータ対向面での溝幅（度） P:着磁極数 D:溝の深さ G:ステータとロータ磁石との最小間隙間隔 の二つの式を満たすように設定するのが望ましい。
較して電流値が低下し効率が１〜６％上昇する。４極着
磁ロータ磁石を使用した時にはθ＝30°近傍で最も効率
が良いことが判った。第１表に示す実験は、ロータ磁石
とステータとのギャップｔ1と溝とステータのギャップ
ｔ2との関係はｔ1＝4t2で行った。これは表面磁束密度
分布及び実験結果より求めたものである。従ってロータ
磁石に形成する溝形状は、 0.33×360/P＜２θ＜0.88×360/P …（１） Ｄ≧Ｇ 但し２θ：中心角でみたステータ対向面での溝幅（度） P:着磁極数 D:溝の深さ G:ステータとロータ磁石との最小間隙間隔 の二つの式を満たすように設定するのが望ましい。
なお、上記の式は、第１表の結果を一般式に変えたも
のである。実験は第２図の場合であるので着磁極数Ｐは
４である。第１表において、少なくともθが15°〜40°
までの範囲では従来例のモータに比してモータ効率が良
い。係数をαとおいて式をたてると、次のようになる。
のである。実験は第２図の場合であるので着磁極数Ｐは
４である。第１表において、少なくともθが15°〜40°
までの範囲では従来例のモータに比してモータ効率が良
い。係数をαとおいて式をたてると、次のようになる。
２θ＝α×360/P これにθ＝15〜40、及びＰ＝４を代入すると、α＝0.33
〜0.88が得られる。
〜0.88が得られる。
この発明に係るブラシレスDCモータは様々な用途に適
用できるが、起動特性が良好で効率も高いことからファ
ンモータ等に好適である。その例を第４図に示す。説明
を簡略化するためモータ部分については第１図と対応す
る部分には同一符号を付す。
用できるが、起動特性が良好で効率も高いことからファ
ンモータ等に好適である。その例を第４図に示す。説明
を簡略化するためモータ部分については第１図と対応す
る部分には同一符号を付す。
合成樹脂により一体成形したインペラ（羽根車）40の
内側にロータヨーク10が嵌入し、熱カシメにより固定さ
れる。ロータのシャフト18は、ケース42に取り付けられ
ている軸受44,45により回転自在に支持され、バネ46で
予圧を掛けた状態で止め輪48により保持される。ステー
タは、ステータヨーク２を積層して絶縁した状態でコイ
ル4a,…,4dを巻き付けたものであり、ケース42の中心部
の軸受ホルダに固定する。ケース42の内側には回路基板
50がネジ51によって取り付けられる。なおこの回路基板
50はコイル励磁切り換え論理回路やスイッチング素子、
ロータ位置検出用の磁電変換子６等が実装されており、
各コイル4a,…,4dの端子もこの回路基板50に接続され
る。必要な電力は外部からコード52により供給される。
内側にロータヨーク10が嵌入し、熱カシメにより固定さ
れる。ロータのシャフト18は、ケース42に取り付けられ
ている軸受44,45により回転自在に支持され、バネ46で
予圧を掛けた状態で止め輪48により保持される。ステー
タは、ステータヨーク２を積層して絶縁した状態でコイ
ル4a,…,4dを巻き付けたものであり、ケース42の中心部
の軸受ホルダに固定する。ケース42の内側には回路基板
50がネジ51によって取り付けられる。なおこの回路基板
50はコイル励磁切り換え論理回路やスイッチング素子、
ロータ位置検出用の磁電変換子６等が実装されており、
各コイル4a,…,4dの端子もこの回路基板50に接続され
る。必要な電力は外部からコード52により供給される。
ロータ磁石に形成する溝の断面形状は矩形状のみに限
定されるものではなく、第５図A,Bに示すような形状で
あってもよい。例えば同図Ａに示すように溝底部両側に
多少アールを付けてもよいし、Ｂに示すように底部両側
が中心角θより多少食い込む構造でもよい。
定されるものではなく、第５図A,Bに示すような形状で
あってもよい。例えば同図Ａに示すように溝底部両側に
多少アールを付けてもよいし、Ｂに示すように底部両側
が中心角θより多少食い込む構造でもよい。
ロータ磁石の構造についても変形が可能である。第６
図及び第７図はその例を示している。特性向上を図るた
めにはロータ磁石を焼結磁石や希土類磁石のような高性
能磁石で構成すればよいが、全体をそれらで製作すると
高価になる場合も多い。そこで第６図に示す実施例では
必要な部分だけに焼結磁石や希土類磁石のような高性能
磁石52を使用し、他の部分は安価で成形し易いプラスチ
ック磁石51を用いて所望の形状にしたものである。これ
によってコストパフォーマンスの良いロータ磁石が得ら
れる。
図及び第７図はその例を示している。特性向上を図るた
めにはロータ磁石を焼結磁石や希土類磁石のような高性
能磁石で構成すればよいが、全体をそれらで製作すると
高価になる場合も多い。そこで第６図に示す実施例では
必要な部分だけに焼結磁石や希土類磁石のような高性能
磁石52を使用し、他の部分は安価で成形し易いプラスチ
ック磁石51を用いて所望の形状にしたものである。これ
によってコストパフォーマンスの良いロータ磁石が得ら
れる。
ロータ磁石の溝は薄肉状になるから、強度的に弱くな
っており変形が起こり易く取り扱いにも十分な注意を必
要とする。第７図に示す例は、ロータ磁石54の溝に適当
な補強材53を充填することにより強度を高めた例であ
る。補強材53としては例えば非磁性プラスチック材があ
る。またロータ磁石54が焼結磁石や希土類磁石のような
高性能磁石の場合には、補強材53としてプラスチック磁
石を用いることもできる。
っており変形が起こり易く取り扱いにも十分な注意を必
要とする。第７図に示す例は、ロータ磁石54の溝に適当
な補強材53を充填することにより強度を高めた例であ
る。補強材53としては例えば非磁性プラスチック材があ
る。またロータ磁石54が焼結磁石や希土類磁石のような
高性能磁石の場合には、補強材53としてプラスチック磁
石を用いることもできる。
第８図及び第９図はロータの他の実施例を示してい
る。例えばファンモータのようにロータにインペラを結
合する必要がある場合には、第８図に示すようにロータ
磁石56とシャフト55と補強材（ファンモータ用インペ
ラ）57を一体成形すると良い。第９図は外周にギヤを有
する補強材58によってロータ磁石56とシャフト55とを一
体成形している例である。
る。例えばファンモータのようにロータにインペラを結
合する必要がある場合には、第８図に示すようにロータ
磁石56とシャフト55と補強材（ファンモータ用インペ
ラ）57を一体成形すると良い。第９図は外周にギヤを有
する補強材58によってロータ磁石56とシャフト55とを一
体成形している例である。
以上この発明の実施例について詳述したが本発明はこ
のような構成のみに限定されるものではない。上記の実
施例はアウターロータ型のモータであるが、インナーロ
ータ型でも同様に構成できるし、駆動方式や磁石極数に
依存せず同様の高い効率が得られる。また磁石や補強材
の材料、補強材によって構成する部品等も種々変更可能
であることは言うまでもない。更に磁電変換子でロータ
位置検出を行う方式の他、この発明は光電式でロータ位
置検出を行う構成にも適用できる。
のような構成のみに限定されるものではない。上記の実
施例はアウターロータ型のモータであるが、インナーロ
ータ型でも同様に構成できるし、駆動方式や磁石極数に
依存せず同様の高い効率が得られる。また磁石や補強材
の材料、補強材によって構成する部品等も種々変更可能
であることは言うまでもない。更に磁電変換子でロータ
位置検出を行う方式の他、この発明は光電式でロータ位
置検出を行う構成にも適用できる。
この発明は上記のようにロータ磁石中に無着磁部がな
く完全着磁であるから、特殊なヨーク形状の着磁治具が
不要となり着磁治具の設計が容易となるし、着磁電源や
着磁電圧、電源の静電容量等によるばらつきが少なく、
安定した空間磁束密度分布を得ることができ、減磁等の
心配も無くなる。そしてロータ磁石の肉厚又は間隙間隔
を変えることにより任意の空間磁束密度分布を得ること
が可能となる。
く完全着磁であるから、特殊なヨーク形状の着磁治具が
不要となり着磁治具の設計が容易となるし、着磁電源や
着磁電圧、電源の静電容量等によるばらつきが少なく、
安定した空間磁束密度分布を得ることができ、減磁等の
心配も無くなる。そしてロータ磁石の肉厚又は間隙間隔
を変えることにより任意の空間磁束密度分布を得ること
が可能となる。
この発明ではトルク発生に寄与するロータ磁石の着磁
パターンでロータ位置検出ができるので、従来技術のよ
うなロータ位置検出用磁石が不要となり、ロータの構造
は極めて簡単になる。
パターンでロータ位置検出ができるので、従来技術のよ
うなロータ位置検出用磁石が不要となり、ロータの構造
は極めて簡単になる。
更にはこの発明によって運転時の電流が低下するので
効率が向上し温度上昇が抑制される。従来品と同一性能
を出すのにロータ磁石の容積を少なくできるから材料費
の低減を図ることができる。またコギングトルクも低減
する。
効率が向上し温度上昇が抑制される。従来品と同一性能
を出すのにロータ磁石の容積を少なくできるから材料費
の低減を図ることができる。またコギングトルクも低減
する。
このようにこの発明に係るブラシレスDCモータは製造
の容易化、モータ特性の向上とばらつきの低減など優れ
た効果を有するものである。
の容易化、モータ特性の向上とばらつきの低減など優れ
た効果を有するものである。
第１図はこの発明に係るブラシレスDCモータの原理説明
図、第２図はそれに使用するロータ磁石の詳細図、第３
図はその表面磁束密度分布を示す説明図、第４図はこの
発明をファンモータに適用した一例を示す断面図、第５
図A,Bはロータ磁石に形成する溝の断面形状の例を示す
説明図、第６図及び第７図はそれぞれロータ磁石の他の
実施例を示す断面図、第８図及び第９図はロータの他の
構成例を示す断面図である。 また第10図は従来技術の一例を示す説明図、第11図はロ
ータ磁石の詳細説明図、第12図A,Bはロータ位置検出用
磁石とロータメイン磁石の表面磁束密度分布を示す説明
図である。 ２……ステータヨーク、3a,3b,3c,3d……ステータ磁
石、4a,4b,4c,4d……コイル、5ab,5bc,5cd,5da……補
極、６……磁電変換子、10……ロータヨーク、11……ロ
ータ磁石、12a,12b……溝。
図、第２図はそれに使用するロータ磁石の詳細図、第３
図はその表面磁束密度分布を示す説明図、第４図はこの
発明をファンモータに適用した一例を示す断面図、第５
図A,Bはロータ磁石に形成する溝の断面形状の例を示す
説明図、第６図及び第７図はそれぞれロータ磁石の他の
実施例を示す断面図、第８図及び第９図はロータの他の
構成例を示す断面図である。 また第10図は従来技術の一例を示す説明図、第11図はロ
ータ磁石の詳細説明図、第12図A,Bはロータ位置検出用
磁石とロータメイン磁石の表面磁束密度分布を示す説明
図である。 ２……ステータヨーク、3a,3b,3c,3d……ステータ磁
石、4a,4b,4c,4d……コイル、5ab,5bc,5cd,5da……補
極、６……磁電変換子、10……ロータヨーク、11……ロ
ータ磁石、12a,12b……溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−126889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−164452（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−176974（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−115773（ＪＰ，Ｕ)
Claims (7)
- 【請求項１】コイルを取り付けたステータ磁極と補極を
有するステータと、円筒状でラジアル方向に着磁されて
いるロータ磁石を有するロータと、ロータ位置検出手段
を具備し、ステータとロータとが周対向型のブラシレス
DCモータにおいて、前記ロータ磁石は、ステータとの対
向面の多数の異極の境界位置に交互に磁気的な溝が設け
られており、該溝は断面ほぼ矩形状もしくはセグメント
状であって異極の境界に対して両側でほぼ対称に形成さ
れ、溝以外の磁石部分は厚みがほぼ一定であり、且つ磁
石全体が着磁されていることを特徴とするブラシレスDC
モータ。 - 【請求項２】ロータ位置検出手段は、ロータ磁石のステ
ータ対向面に面して設けられた１個の磁電変換子からな
る請求項１記載のブラシレスDCモータ。 - 【請求項３】ロータ磁石の磁気的な溝の形状は、 0.33×360/P＜２θ＜0.88×360/P Ｄ≧Ｇ 但し２θ：中心角でみたステータ対向面での溝幅（度） P:着磁極数 D:溝の深さ G:ステータとロータ磁石との最小間隙間隔 の二つの式を満たしている請求項１記載のブラシレスDC
モータ。 - 【請求項４】ロータ磁石は、円筒状をなし、全体がラジ
アル方向で複数極に着磁されていて、周面の軸方向で多
数の異極の境界位置に交互に磁気的な溝が設けられてい
る構造である請求項１記載のブラシレスDCモータ。 - 【請求項５】ロータ磁石が、特性の異なる磁石材を組み
合わせて構成されている請求項４記載のブラシレスDCモ
ータ。 - 【請求項６】ロータ磁石は、溝内に補強材が充填されて
いる構造である請求項４記載のブラシレスDCモータ。 - 【請求項７】ロータ磁石がロータ磁石保持用のハウジン
グと一体形成されている請求項４記載のブラシレスDCモ
ータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63151005A JPH0817544B2 (ja) | 1988-06-18 | 1988-06-18 | ブラシレスｄｃモータ |
| EP89123525A EP0433479B1 (en) | 1988-06-18 | 1989-12-20 | Brushless DC motor and its rotor magnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63151005A JPH0817544B2 (ja) | 1988-06-18 | 1988-06-18 | ブラシレスｄｃモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318536A JPH01318536A (ja) | 1989-12-25 |
| JPH0817544B2 true JPH0817544B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=15509208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63151005A Expired - Fee Related JPH0817544B2 (ja) | 1988-06-18 | 1988-06-18 | ブラシレスｄｃモータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0433479B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0817544B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2322481B (en) * | 1995-01-20 | 1999-03-10 | Automotive Motion Tech Ltd | Brushless dc motors |
| JP3534889B2 (ja) * | 1995-04-26 | 2004-06-07 | ミネベア株式会社 | 回転電機の固定子構造 |
| JP3376373B2 (ja) * | 1995-06-07 | 2003-02-10 | ミネベア株式会社 | モータ構造 |
| JP3262986B2 (ja) * | 1996-04-08 | 2002-03-04 | ミネベア株式会社 | モータ構造 |
| JP3395071B2 (ja) * | 1996-04-25 | 2003-04-07 | ミネベア株式会社 | モータ構造 |
| RU2153757C2 (ru) * | 1997-11-06 | 2000-07-27 | Пересветов Николай Николаевич | Электродвигатель |
| DE10318278A1 (de) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Antrieb mit Permanentmagneterregung |
| EP1661231A1 (en) | 2003-09-04 | 2006-05-31 | Ultra Motor Company Limited | Electric motor |
| DE102009013374B4 (de) * | 2009-03-07 | 2019-08-14 | Ziehl-Abegg Se | Rotor für Elektromotoren, Permanentmagnet für einen solchen Rotor sowie elektrische Maschine mit einem Rotor |
| CN107925279B (zh) * | 2015-09-18 | 2019-12-24 | 爱信艾达株式会社 | 旋转电机和定子 |
| CN112510952B (zh) * | 2020-11-25 | 2021-09-28 | 哈尔滨工业大学 | 基于磁场调制原理的横向错位无刷双转子电机 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1604122A (en) * | 1977-04-08 | 1981-12-02 | Sony Corp | Dc motors |
| DE3102492A1 (de) * | 1980-04-24 | 1981-12-03 | VEB Elektromotorenwerk Hartha, DDR 7302 Hartha | Ausfuehrung des magnetischen kreises von gleichstrommotoren mit elektronischer kommutierung |
| DE3229458A1 (de) * | 1982-08-06 | 1984-02-09 | Ryoji Nerima Tokyo Minegishi | Geblaese mit motor |
| JPS5990279U (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-19 | 山洋電気株式会社 | 永久磁石回転子形電動機 |
| JPS59170490A (ja) * | 1983-03-17 | 1984-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動送風機 |
| DE3331194A1 (de) * | 1983-08-30 | 1985-03-07 | Ebm Elektrobau Mulfingen Gmbh & Co, 7119 Mulfingen | Kollektorloser gleichstrommotor mit dreistraengiger, ungesehnter statorwicklung |
| JPS61164452A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-25 | Secoh Giken Inc | １相の突極型半導体電動機 |
| JPS62126889A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-09 | Ube Ind Ltd | 三相ブラシレスモ−タの制御方法及びその方法に用いるロ−タ |
| JPS62115773U (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-23 |
-
1988
- 1988-06-18 JP JP63151005A patent/JPH0817544B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-12-20 EP EP89123525A patent/EP0433479B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0433479B1 (en) | 1995-09-06 |
| EP0433479A1 (en) | 1991-06-26 |
| JPH01318536A (ja) | 1989-12-25 |
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