JPS58119754A - 電動機 - 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】 本発明は突極構造の電機子鉄心を有する電動機に関する
ものである。

一般に、巻線を施すために電機子鉄心を突極構造にした
電動機は、突極構造でない電動機と比較して巻線に多く
の界磁磁束を鎖交させることができるため、小型、軽量
で大きな出力トルクを出す電動機となる。

しかし、電機子鉄心が突極構造という磁気的に不均一な
構造であるために、例えば界磁部として永久磁石を使用
する場合、永久磁石との相互作用によってコギング力を
発生させるという欠点がある。

さらに、永久磁石の着磁状態と電機子鉄心の突極配置と
は、コギング力に密接な関係があると共に、出力トルク
のトルクロリップルとも密接な関係があり、その両者を
同時に小さくすることは難かしかった。

第１図に突極構造の電機子鉄心を有する従来の電動機の
要部構成図を示す。これを説明すると、１は回転子を構
成する円環状の永久磁石で構成された界磁部、２はその
界磁部１の内側に同心的に配設された固定子を構成する
電機子鉄心であり、その突極部２ａ　、２ｂ　、２ｃは
界磁部１の着磁内面に対して所要の間隙あけて対向せら
れている。

３ａ、３ｂ、３ｃは巻線用の溝、４ａ、４ｂ。

４Ｃは上記各突極部２ａ、２ｂ、２ａの基部に巻装され
た巻線である。それらの巻線４ａ　、４ｂ　。

４Ｃに周知の適当な駆動回路によって電流を流すことに
よシ、界磁部１との電磁的な相互作用を発生させて回転
トルクを得る。

て説明する。コギング力は界磁部と電機子鉄心の間の磁
場に貯えられた磁気エネルギーが両者の相対的な回転に
応じて変化することにより生じるものであり、特に、界
磁部の磁気的不均一性（磁極に起因）と電機子鉄心の磁
気的不均一性（溝に起因）の両者に関係して発生し、第
１図のように界磁部１と電機子鉄心２の両方に磁気的な
周期性がある場合には、一般に、その両者に共通して存
在する調波成分（整合成分）のコギング力が生じる。

第１図において、反時計方向にみたときの角度θにおけ
る界磁部１の表面の半径方向の磁束密度ＢＭ（θ）は、
一般に、第２図（、）に示すように、はぼ台形波状に変
化する。磁気エネルギーは磁束密度ＢＭの２乗に関係す
る量であるから、界磁部１の有する磁気的な周期・波形
（磁束密度を２乗した波形）をフーリエ級数展開したと
きの基本的な調波成分は、一般に、磁極数４を次数とす
る第４次調波成分となる。ここで、１回転に１回の正弦
波成分を第１次−一波成分とする。すなわち、界磁部１
は第４次調波成分を基本成分として、第８次。

第１２次、第１６次、・・・・・・などの高調波成分を
含んでいることになる。

一方、電機子鉄心２の磁気的不均一性は突極間の巻線用
の溝３ａ、３ｂ、３ｃによって生じ、界磁部１の表面の
各点からみた電機子鉄心２のパーミアンス（磁気抵抗の
逆数）の場所的な変動によって表わされ、同様にフーリ
エ級数展開できる。

従って、第１図の電機子鉄心２の磁気的不均一性の基本
的な調波成分は第３次調波成分となる。すなわち、第３
次調波成分を基本成分として、第６次、第９次、第１２
次、・・・・・・などの高調波成分をも含んでいること
になる。コギング力は、界磁部１と電機子鉄心２に共通
して存在する成分（整合成分）が生じるから、本従来例
においては第１２次、第２４次、第３６次、・・・・・
・などの調波成分が主に生じることになる。

第２回申）に、本従来例のコギング力を１回転分につい
て示す。

次に、本従来例のトルク・リップルについて説明する。

第３図は電機子鉄心２の突極部間における磁束の分布を
示す図である。同図において、界磁部１から出た磁束は
矢印で示すように、その大部分が磁気抵抗の高い溝部を
さけて突極部に吸いとられる。その結果、突極部の実効
的なピッチは先端部分のピッチより広くなり、本従来例
では、はぼ１２０°となる。巻線４ａと鎖交する磁束は
突極部２ａに流入する磁束に等しいから、巻線４ａの実
効ピッチがほぼ１２０°といえる。他の巻線４ｂ、４Ｃ
についても同様である。

第４図は、本従来例の界磁部１と巻線４ａ（またはａｂ
　、　４Ｃ）との関係を示す概略展開図である。同第４
図において、界磁部１は平面展開されており、また、巻
線４ａは等制約に実効ピッチ１２ｏ０の１タ一ン巻線６
に置き換えである。ここで、巻線６に電流ｉを流すと、
界磁部１との電磁作用によって回転力Ｍが生じる。その
大きさは、フレミングの左手の法則より、電流と磁束密
度に比例するから、 Ｍｒ）Ｏｌ・〔ＢＭ（θ。＋６０°）−ＢＭ（θ。−６
００）〕・・・（１）となる。ここに、θ０　は回転角
を表わし、第１図に示すように界磁部１の基準点Ａと電
機子鉄心２の基準点Ｂと回転中心０とがなす角／ＡＯＢ
である。前記０）式よシ、回転力Ｍは巻線の実効ピッチ
の両端における磁束密度ＢＭ（θ。＋６００）とＢＭ（
θ。

−ｅｏｏ）の差に比例することがわかる。回転角θ０の
変化に対する第１図の各巻線４ａ、４ｂ、４ｃの各実効
ピッチ両端における磁束密度の差の変化を第６図（、）
に示す。この場合、一定値の電流ｉａ。

ｆｂ、ｉ、を゛第６図（ロ）のように回転角に応じて各
巻線４ａ、４ｂ、４ｃに順次流すと、回転力Ｍは第６図
（Ｃ）となる。一定電流を通電するときの回転力の変動
分が、トルク・リップルであるから、本従来例において
は第６図（Ｃ）のΔＭとなる。

以上の説明および第６図から明らかなように、各巻線４
ａ、４ｂ、４ｃの磁束密度差の平坦部の角度幅Φを広く
すれば、トルク・リップルΔＭは減少する。界磁部１の
磁束密度ＢＭ（θ）の分布は第の１磁極ピツチ（本例に
おいては９ｏ０）に近づける程、磁束密度差の平坦部の
角度は広がり、トルク・リップルは減少する。

このような考えのもとに、本発明においては補助突極を
設けて、不要な磁束が巻線と鎖交しないようにし、巻線
の実効ピッチを界磁部の１磁極ピツチに近づけている。

特に、巻線の実効ピッチを界磁部の１磁極ピツチに等し
く、または、はぼ等しくした場合には、本発明のトルク
・リップルを小さくする効果は大となる。また、本発明
においては、突極に補助溝を設けることにより、コギン
グ力も同時に減少させるようにしている。次に、本発明
の実施例について第６図乃至第１１図を参照して説明す
る。

第６図は本発明の第１の実施例の要部構成図を示し、図
中の１１は回転子を構成する円環状の永久磁石で構成さ
れた界磁部で、ここでは４極着磁の場合を示している。

１２は、その界磁部１１の内側に同心的に配設された固
定子を構成する電機子鉄心であシ、これは基部にそれぞ
れ巻線１３ａ。

１３ｂ、１３ｃが施された主突極部１２ａ、１２ｂ。

１２Ｃと、それらの主突極部１２ａと１２ｂの間。

１２ｂと１２ｃの間、１２Ｃと１２ａの間に位置する補
助突極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含めて構成されてい
る。なお、上記各主突極部１２ａ。

１２ｂ、１２ｃの前記界磁部１１の着磁内面と対向する
部分には、それぞれ３つの補助溝１５ａ１゜１５ａ　　
１５ａ　　　１５ｂ　　、１５ｂ２，１５ｂ３，１６Ｃ
１゜２ツ　　　　３１　　　　１ １６Ｃ２，１５Ｃ３が回転軸心（図面の紙面に対して垂
直な軸心線）と平行して設けられている。また、第６図
中の１ｅａ、１ｓｂ、１ｅａ、１ｅｄ。

１６６．１６ｆは前記主突極部１２ａ〜１２Ｃと補助突
極部１４ａ〜１４ａとの間にそれぞれ形成された巻線用
の溝である。

なお、第６図の実施例では前記主突極部１２ａ〜１２Ｃ
と補助突極部１４ａ〜１４ｃとは一体的に形成されてお
り、これはフェライト材料で構成しても良いし、多数枚
のけい素鋼板の積層体で構成しても良い。

次に、この第６図の実施例の構造によって得られる効果
について説明する。

まず、トルク・リップルについて説明する。電機子鉄心
１２に補助突極部１４ａ〜１４Ｃを設けることにより、
主突極部１２ａ〜１２ｃの実効ピッチは界磁部１１の１
磁極ピツチに等しく、または、はぼ等しく、およそ１２
００Ｘ（４１５）＝９６゜（１磁極ピツチの約１．０７
倍）となっている。従って、巻線１３ａ、１３ｂ、１３
ｃの実効ピッチは９６°となる。界磁部１１０表面の磁
束密度ＢＭ（θ）を先述の従来例と同じく第２図体）と
すれば、各巻線１３ａ、１３ｂ、１３Ｃの実効ピッチの
両端における磁束密度の差は、回転角θ。の変化に対し
て第７図（ａ）のように変化する。このとき、従来例と
同様に第７図（ｂ）に示すような電流’ａｌ　’ｂ＋　
’ｃをそれぞれ流すと、回転力Ｍおよびトルク・リップ
ルΔＭは第７図（Ｃ）に示すごとくなる。第６図（Ｃ）
に示す従来例のトルク・リップルと比較すると、本発明
の実施例のほうが小さくなっていることがわかる。

次に、コギング力についての効果を第８図を参照して説
明する。第８図は、主突極部１２ｂと補助突極部１４ｃ
間の溝１６ｂの入口付近での磁束の分布を代表して表わ
した図であり、溝１６ｂが界磁部１１ＯＮ極と対向して
いるものとする。もちろん他の溝１６ａ、１６ｃ、１６
ｄ、１６ｅ。

１６ｆにおいても同様である。同第８図において、界磁
部１１からの磁束は矢印で示すように、大部分が磁気抵
抗の高い溝部を避けて、主突極部１２ｂまたは補助突極
部１４ａに吸いとられ、図示の破線Ｈよシ深く入り込む
磁束は非常に少なくなる。

従って、溝の深さは破線Ｈよシ深くても、磁気的には破
線Ｈの深さのものとほぼ同等である。そこで、第６図に
示すように、溝１６ａ〜１ｅｆと磁気的にほぼ同等な効
果を有する補助溝１６ａ１〜１６ａ　　１６ｂ　〜１６
ｂ　　１５ｃ　〜１６Ｃ３を設け３ラ　　　　　１　　
　　　　３ν　　　　　するならば、電機子鉄心１２の
磁気的不均一性の状態は変化する。本実施例においては
、主突極部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの実効ピッチを補助
突極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃの実効ピッチのほぼ４効
ピツチをほぼ４等分する位置に補助溝１５ａ１〜１６ａ
　　１６ｂ　〜１６ｂ３，１６Ｃ１〜１６Ｃ３を設３ｔ
　　　　　　１ けている。すなわち、電機子鉄心１２が有する溝は全て
磁気的に同等であり、それらが電機子鉄心１２の中心Ｏ
に対して等角度間隔または、はぼ等角度間隔に配置され
た形となっている。従って、第６図に示した実施例の電
機子鉄心１２の磁気的不均一性の周期・波形の基本的な
成分は第１６次調波成分となり、その高調波成分である
第３０次。

第４６次、第６０次・・・・・・などが含まれることに
なる。

また、界磁部１１が有する調波成分は、先述の従来例と
同様に第４次調波成分を基本として、第８次、第１２次
、・・・・・・などである。従って、コギング力として
は、第６０次、第１２０次、・・・・・・などの調波成
分が生じることになる。第２図（Ｃ）に本発明の実施例
のコギング力を示す。この結果を第２図（ｂ）に示す従
来例のコギング力と比較すると、第１２次、第２４次、
・・・・・・などの調波成分のコギング力が欠落（また
は減少）し、さらにコギング力の基本的な調波成分の次
数は従来例では第１２次であるのに対して、本実施例に
おいては第６０次と６倍の高次の成分となっている。

一般に、コギング力の各成分の大きさは、界磁部の有す
る該当成分の大きさと電機子鉄心の有する該当成分の大
きさの積に関係し、その積が小さくなればコギング力の
該当成分の大きさも小さくなるものである。また、界磁
部および電機子鉄心の有する調波成分は、通常高次の成
分になる程、その大きさは減衰するから、第１２次成分
（従来例）に較べて第６０火成分（本実施例）はかなり
小さいのが普通である。従って、前述のごとき補助溝１
６ａ〜１６ａ３，１５ｂ１〜１６ｂ３，１６０１〜１６
Ｃ３を設けることにより、コギング力に関与し得る界磁
部および電機子鉄心の調波成分の数が少なくなるばかり
でなく、コギング力の基本的な調波成分が高次の成分と
なることによシ、コギング力は減少する。

本実施例に示すように、電機子鉄心に補助突極部１４ａ
〜１４Ｃを設けて、不要な磁束が主突極部１２ａ〜１２
Ｃに流出入しないようにするならば、各主突極部の実効
ピッチを簡単に界磁部の１磁極ピツチに近づけることが
できる。その結果、巻線の実効ピッチを界磁部の１磁極
ピツチに等しく、または、はぼ等しくできるため、トル
ク・リップルを容易に減少させることができる。

また、本実施例に示すように、電機子鉄心が有する全て
の突極部を同一部材にて形成すれば、電機子鉄心の構造
が簡単となると共に、突極部間の溝・補助溝の角度間隔
を均一化でき、コギング力に対する補助溝の効果が安定
する。しかし、後述の第９図に示す本発明の他の実施例
のように、電機子鉄心の突極の全てを同一部材にて形成
しない場合でも、本発明の効果は得られる。

更に第６図の実施例に示したように、補助溝１６ａ〜１
６ａ　　１６ｂ〜１６ｂ３，１６Ｃ１〜１６Ｃ３１３９
１ を設けることにより、電機子鉄心の磁気的不均一性の周
期・波形と界磁部の磁気的な周期・波形との整合成分の
基本的な調波成分の次数を高くするならば、コギング力
は減少する。その方法として本実施例では、突極部間の
溝１６ａ〜１６ｆと磁気的にほぼ同等な補助溝を使用し
、それらの補助溝１５ａ〜１５ａ３，１６ｂ１〜１６ｂ
３，１６ｃ１〜１６Ｃ３および突極間の溝１６ａ〜１６
ｆの全体を電機子鉄心１２の中心０に対して、等角度間
隔または、はぼ等角度間隔に配置することにより、電機
子鉄心１２の磁気的不均一性の周期・波形の基本的な調
波成分の次数を高くして、界磁部１１の有する磁気的な
周期・波形の調波成分との整合成分を簡単に高次の調波
成分にした。その結果、コギング力が大幅に減少した。

一般に、本発明の実施例のように、界磁部とし２て永久
磁石を使用する場合には、その極数をＰとすれば界磁部
の有する基本的な調波成分は第Ｐ武威分となシ、界磁部
の磁気的な周期・波形は第Ｐ次、第２Ｐ次、第３Ｐ次、
・・・・・・などの調波成分を含んでいる。

一方、前述のような補助溝を設けない場合の電機子鉄心
の有する磁気的不均一性の周期・波形のことにより、電
機子鉄心の基本的な調波成分が第に、Ｓ次（ただし、Ｋ
は２以上の整数）となるものとする。このとき、補助溝
を設けない場合のコギング力の基本的な調波成分の次数
をＧ１とおき、補助溝を設けた場合のコギング力の基本
的な調波成分の次数を０２とおけば、Ｇ１はＰとＳの最
小公倍数であり、Ｇ２はＰとに−８の最小公倍数である
。従って、ＰとＳとの最大公約数をＱとし、Ｐ／Ｑ　と
Ｋとの最大公約数をＲとすれば、次式が成り立つ。

一般に、コギング力の基本的な調波成分の次数が高くな
る程、すなわちＧ２が大きくなる程、コギング力の大き
さは減少する。前記（２）　＋　（３）式より、補助溝
の効果を十分に得るためには、Ｋを一定とすれば、Ｒが
小さい程良く、特に）ｌ＝１の場合（いいかえれば、Ｋ
≧２で、Ｐ／Ｑ　とＫが１以外の共通因子を持たない場
合）が最も良いといえる。

すなわち、Ｐ／Ｑ　　とＫとの最大公約数Ｒが少なくと
もＫよりも小さい場合には補助溝の効果を得ることがで
き、さらにＲ＝１の場合には補助溝の効果は大といえる
。すでに説明した第１図の従来例および第６図に示した
本発明の実施例について計算すれば、Ｐ＝４　、Ｓ＝３
　、Ｑ＝１であり、・Ｋ＝ｓ、Ｒ＝１であるから、Ｇ１
＝１２（従来例）、Ｇ２＝６０（本発明の実施例）とな
る。これは、すでに説明したコギング力の基本的な調波
成分の次数と一致する。

前述の第６図の本発明の実施例のように、巻線用の溝と
磁気的にほぼ同等な効果を有する補助溝を付加し、補助
溝および巻線用の溝の全体を電機子鉄心の中心に対して
等角度間隔もしくはほぼ等角度間隔に配置する場合には
、補助溝と巻線用の溝の総数（Ｋ−Ｓに相当）を永久磁
石の極数（Ｐに相当）の公倍数（整数倍）と異ならせる
ならば、上記の効果を容易に得ることができる。

Ｋ−８がＰの公倍数でないことは、前述のＲについての
条件（Ｒ（Ｋ　）で、さらに、ＲがＰ／Ｑよりも小さい
場合に相当する。その理由は、Ｐ／Ｑ〉ＲとすればＰ／
（Ｑ−Ｒ）≧２となり、Ｇ２＝に−８・（Ｐ／（Ｑ＠Ｒ
））≧２・Ｋ−８となるが、Ｇ２がＰとに−８の最小公
倍数であることを考えると、ＫφＳがＰの公倍数（整数
倍）でないといえる。このとき、コギング力の基本次数
らが電機子鉄心の有する磁気的不均一性の基本次数に−
８よりも２倍以上の高次になっているから、コギング力
は小さくなりやすい。

一般に、電機子鉄心の磁気的不均一性の状態を変化させ
る効果を有する補助溝を設けることにより、電機子鉄心
の有する磁気的不均一性の周期・波形（調波成分）と界
磁部の有する磁気的な周期・波形（調波成分）との整合
成分のなかで支配的な成分の大きさを、補助溝を設けな
い場合の電機子鉄心の有する磁気的不均一性の周期・波
形（調波成分）と界磁部の有する磁気的な周期・波形（
調波成分）との整合成分のなかで支配的な成分の大きさ
に較べて、小さくなるように補助溝を配置すれば、コギ
ング力を減少させ得る。

通常の電動機においては、電機子鉄心の磁気的不均一性
の周期・波形と界磁部の磁気的な周期・・波形との整合
成分のうちで、基本的な調波成分が支配的な成分である
ことが多い。従って、前記実施例のごとく補助溝を設け
ることにより、基本的な整合成分の次数を高くすれば、
本発明の効果を簡単に得ることができる。

第９図は本発明の他の実施例の要部構成図である。これ
は第６図の補助突極部１４ａ、１４ｂｙ１４ｃに相当す
る補助突極部１４ａ’、１４ｂ’、１４ａ’を有する磁
性体１４を電機子鉄心１２′と別体とし、これを電機子
鉄心１２′と組合せることにより、第６図の電機子鉄心
１２と実質的に同様の電機子鉄心を得るようにするとと
もに、第６図における補助溝１５ａ１，１５ａ３，１５
ｂ４，１５ｂ３゜１５０　　１６Ｃ３に代えて、それら
と磁気的に同様１　り な作用をなす２対の補助溝１５ａ１’と１５　ａ　１”
　＋１５ａ３’とＩＥｆａ３，１５’ｂ１と１６”ｂｌ
、１６′ｂ３と１６“ｂ３，１６′Ｃ１と１６”ｃｌ、
　１５’ｃ３と１６”Ｃ３をそれぞれ付設したものであ
る。

なお、第９図中の主突極部１２’ａ、１２’ｂ、１２’
ｃおよび補助溝１５’ａ２　、１　ｓ’ｂ２．１５’ｃ
２は第６図における主突極部１２ａ、１２ｂ、１２ｃお
よび補助溝１６ａ２，１６ｂ２，１６ｃ２にそれぞれ相
当する。その他については第６図の実施例のものと同様
である。

この第９図の実施例における主突極部１２′ａ〜１２′
ｃと補助突極部１４′ａ〜１４′ｃの実効ピッチは、先
の第６図の実施例と同じである。従って、本実施例の巻
線１３ａ〜１３ｃの実効ピッチも界磁部１１の１磁極ピ
ツチに等しく、または、はぼ等しく、同様にトルク・リ
ップルは減少する。また、本実施例の補助溝１５’ａ１
，１５“ａｌ、１５’ａ２゜１５’ａ　　　１５“ａ３
＋・・・・・・・・・１５’ｃ、、１５ｑｃ１゜３ν １６′セ、１５’ｃ３，１５”Ｃ３のコギングに対する
効果も第６図の実施例と同等であるから、コギング力も
減少する。

なお、この第９図の実施例のように、電機子鉄心の主突
極部に対して補助突極部を別体にすると、主突極部に巻
線を施した後に補助突極部１４′ａ〜１４′Ｃを有する
磁性体１４を取付ければ良いので、巻線が容易となる。

本発明の別の実施例を第１０図に示す。これは電機子鉄
心１２の各主突極部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに、それぞ
れ６つの補助溝１７ａ１〜１７ａ６，１７ｂ１〜１７ｂ
　　１７ｃ　〜１７Ｃ６を形成するとともに、６Ｉ　　
　　　１ 補助突極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃにも補助溝１８ａ、
１８ｂ、１８ｃをそれぞれ形成し、かつ、主突極部１２
＆、１２ｂ、１２０の実効ピッチを、およそ９３．４°
に、また、補助突極部１４ａ、１４ｂ。

１４０の実効ピッチを、およそ２６．６°にして、両者
の実効ピッチの比を、およそ７：２としたものである。

なお、前記補助溝１７ａ１〜１７ａ６，１７ｂ１〜１７
ｂ　　１７Ｃ〜１７Ｃ６および１８ａ〜１８ｃは、６Ｉ
　　　　　１ 突極部間の溝１６ａ〜１６ｆと磁気的に同等な効果を有
し、かつ、それらの補助溝および溝１６ａ〜１６１の全
体が電機子鉄心１２の中心０に対して、およそ１３．３
°　（補助突極の実効ピッチの％）毎に配置された形と
なっている。

次に、この第１０図の実施例のトルク・リップルについ
て説明する。主突極部１２ａ、１２ｂ。

１２Ｃの実効ピッチは９３．４°であるから、巻線１３
ａ、１３ｂ、１３ｃの実効ピッチも９３．４゜となる。

従って、界磁部１１の１磁極ピツチとほぼ等しい（約１
．０４倍）から、本実施例のトルク・リップルは小さく
なる。

次に、コギング力について説明する。

界磁部１１の極数（Ｐ）は４である。補助溝がない場合
の電機子鉄心１２の磁気的不均一性の基本的な調波成分
の次数（Ｓ）は３であり、補助溝を設けることにより、
Ｋ−３＝２７となる。従って、コギング力の基本的な調
波成分の次数は、補助溝がない場合にＧ、＝１２（第１
２次調波成分）であるのに対し、補助溝を設けることに
より、Ｇ２＝１０８（第１０８次調波成分）と９倍の高
次となる。従って、コギング力も小さくなる。

一般に、本実施例に示すように、主突極部および補助突
極部が電機子鉄心の中心に対して交互に等角度間隔また
は、はぼ等角度間隔に配置され、かつ主突極部に巻線が
施されている場合には、主突極部の実効ピッチを界磁部
の１磁極ピツチと等しく、または、はぼ等しくするとと
もに、主突極部の実効ピッチと補助突極部の実効ピッチ
とを、′はぼ整数比Ｌ：Ｍ（ただし、Ｌ、Ｍは整数）と
なし；突極部間の溝と同効もしくはほぼ同効な補助溝を
設け、溝の全体を補助突極部の実効ピッチのＭ分の１ピ
ツチ毎に配置するならば、巻線の実効ピッチを界磁部の
１磁極ピツチにほぼ等しくできると共に、コギング力の
基本成分の次数を高次にできるから、トルク・リップル
およびコギング力を同時に簡単に減少できる。

なお、第６図、第９図、第１０図に示した本発明の実施
例においては、１３ａ、１３ｂ、１３ｃという３つの巻
線を使用し、それらに回転位置に応じて順次通電すると
いう３相駆動力式の場合について説明したが、本発明は
そのような３相駆動力式に限定されるものではない。例
えば第１１図に例示するととき４相駆動力式でも本発、
明は適用できる。

なお、第１１図において、２１は６極着磁された円環状
永久磁石よりなる界磁部、２２は先の実施例で説明した
補助溝と同様の４つの補助溝２３ａ　〜２３ａ　　＆ｓ
ｂ　〜２３ｂ　　２３ｃ　〜２３ｃ１　　　　　　４’
　　　　　　１　　　　　　４１　　　　１　　　　　
４１２３ｄ、〜２３ｄ４をそれぞれ有する４つの主突極
部２２ａ〜２２ｄと、それぞれ１つの補助溝２５ａ〜２
ｓｄを有する４つの補助突極部２４ａ〜２４ｄが一体形
成された電機子鉄心であり、上記主突極部２２ａ　′２
２ｄは実効ピッチが、およそ６４゜に、また、補助突極
部２４ａ〜２４ｄは実効ピッチが、およそ２６°となっ
ている。

なお、図中の２６ａ〜２６ｄは巻線である。

本実施例においては、回転子（例えば界磁部２１）の回
転位置に応じて巻線２６ａ、２６ｂ。

２６Ｃ，２６ｄに順次通電することにより、一定方向の
回転力を得る。各主突極部２２ａ〜２２ｄの実効ピッチ
は、およそ６４°であるから、各巻線２６ａ〜２６ｄの
実効ピッチも６４°（１磁極ピツチの約１．０ｍ倍）と
なり、出力トルクのトルク・リップルは小さくなる。ま
た、コギング力の基本的な調波成分の次数は、Ｐ＝６．
Ｓ＝４．に６Ｓ＝２８であるから、補助溝がない場合は
Ｇ、＝１２（第１２欠講・波成分）であるのに対し、補
助溝を設けることによシ、Ｇ２−８４（第８４次調波成
分）と７倍の高次となり、コギング力も小さくなる。

以上の説明から明らかなように、本発明の電動機は補助
溝と補助突極部の両者を有することによって、コギング
力とトルク・リップルを同時に低減している。補助溝と
補助突極部はコギング力とトルク・リップルに複雑に関
係し、補助溝と補助突極部の両者の相乗効果によって、
発生トルクの変動を小さくしている。これについて更に
詳しく説明する。

丙　本発明の補助溝によるコギング力低減効果は大きく
、界磁部の磁極を強く形成することができ、磁束密度の
分布を矩形波状に近づけてもコギング力はさほど大きく
ならない。その結果、磁束密度の分布の平坦部の幅を広
くでき、トルク・リップルを小さくできる。すなわち、
補助溝と補助突極部の両者を設けることによって、コギ
ング力とトルク・リップルを同時に小さくさせることが
できた。

これに対し、従来の補助溝のない電動機では、界磁部の
磁束密度の分布の平坦・部の幅を広くすると、コギング
力が著しく大きくな−った。逆に、コギング力を小さく
するために磁束密度の分布の平坦部の幅を狭くすると、
トルク・リップルが大きくなる。その結果、コギング力
とトルク・リップルを同時に小さくすることが難かしか
った。

（ロ）電機子鉄心に配設される補助突極部は、トルク・
リップルの低減だけでなく、コギング力の低減にも大き
く寄与している。

主突極部の間に形成される空間に補助突極部を配置する
ことによって、突極部の間に形成される溝、（突極部間
の溝）は小さくなる。従って、幅の狭い、かつ浅い補助
溝によって前記突極部間の溝と磁気的に同等または、は
ぼ同等の効果を得ることができる。その結果、多回の補
助溝を効果的に配設することが可能となり、コギング力
を容易に低減できる。

これに対し、従来の補助突極部のない電動機では、主突
極部の先端を１磁極ピツチに等しくすると、主突極部間
の空間は広く、かつ大きな溝となる。このような状態に
て、補助溝を配設してコギング力を低減するには、幅の
広い、かつ深い補助溝が必要となる。その結果、コギン
グ力を十分低減させることができなかった。

また、本発明のととく突極構造の電機子鉄心を使用する
と、効率は非常に良くなる。さらに、第６図から第１１
図の実施例にて示したように、補助溝の深さを突極部間
の溝（巻線用の溝）よりも浅く形成したならば、巻線を
収納する空間が大きくなり、効率はさらに良くなる。

以上のように本発明はコギング力およびトルク・リップ
ルの両方を共に小さくし得るので、トルク変動が極めて
少ない電動機を実現し得るもので、トルク変動が極めて
少ない電動機を実現し得るものである。従って、本発明
に基いて特に音響機器用電子整流子型電動機を構成した
場合には、振動やトルク変動を極小にし得るため、極め
て高性能の音響機器を得ることを可能ならしめるもので
ある。

なお、前述の本発明の実施例においては、電機子鉄心を
固定子とし、界磁部を回転子としたが、この関係が逆で
あっても良く、また、外転型に限らず、内転型であって
も本発明の効果は得られる。

もちろん本発明は図示の実施例のものに限定されるもの
ではなく、その他にも本発明の要旨を変えずして種々の
変形が考えられることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電動機の要部構成図、第２図（ａ）。 （ｂ）　、　（ｃ）は界磁部の磁束密度とコギング力と
の関係を示す図、第３図は従来の電動機の電機子鉄心の
突極部間における磁束の分布を示す図、第４図は同従来
の電動機の界磁部と巻線の関係を示す概略展開図、第６
図（ａ）、（ロ）、（Ｃ）は従来の電動機の回転角に対
する磁束密度差と巻線電流および回転力の関係を示す図
、第６図は本発明の一実施例の要部構成図、第７図（、
）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は同本発明の実施例の回転
角に対する磁束密度差と巻線電流および回転力の関係を
示す図、第８図は同本発明の実施例の電機子鉄心の突極
部間における磁束の分布を示す図、第９図、第１０図お
よび第１１図はそれぞれ本発明の他の実施例の要部構成
図である。 １１．２１・・・・・・界磁部、１２．１２’、２２・
−・・・譬電機子鉄心、１２ａ〜１２ｃ　、１２’ａ〜
１２’ｃ。 ２２　ａ　〜２２　ｃｌ−・・−主突極部、１３ａ〜１
３ｃ。 ２６　ａ　〜２６　ｄ＝巻線、１４ａ〜１４ｃ、１４’
ａ〜１４’ｃ、２４ａ〜２４ｄ＝−−−−補助突極部、
１４・・・・・・磁性体、１５ａ１〜１５ａ３，１５ｂ
１〜１５ｂ３、ｔ１５ｃ　”−１５ｃ３，１５’ａ１，
１５“ａｌ、１５’ａ２．１５’ａ３゜１６“ａ　　１
６′ｂ　　１６″ｂ１，１６′ｂ２，１６′ｂ３゜３ν
　　　　　　１ｇ １６“ｂ　　　１５’Ｃ１５“ａ　　１５’ｃ２，１５
’ｃ３ｔ３９　　　　　１９　　　　　１　り １６“Ｃ３，１７ａ１〜１７ａ６，１７ｂ１〜１７ｂ６
，１７Ｃ１〜１７Ｃ６，１８ａ〜１８Ｃ２２３ａ１〜２
３ａ４，２３ｂ１〜２３ｂ　２３Ｃ〜２３Ｃ２３ｄ〜２
３ｄ４，２６ａ４Ｉ　　　　１　　　　　４ν　　　　
　１〜２ｓｄ・・・・・・補助溝。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
１１５１ １１２ｍ １３１！Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｉ第４図 ５図 回転角θ０ 目粗角θ。 ｒｇＪ戟角θ。 Ｗ２Ｃ図 回、転角θ。 ｒｇＪ転角θ０ ＷＡ８図 Ｉｔ、ｂ 第９図 第１０図 １１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）複数個の磁極を有する界磁部と、複数相の巻線が巻
   装された主突極部および巻線用の溝を有する電機子鉄心
   を具備し、前記界磁部と電機子鉄心のうち、いずれか一
   方を他方に対して回転させるように構成し、前記電機子
   鉄心の主突極部の間に前記界磁部と対向するように補助
   突極部を設け、少なくとも１個の主突極部もしくは補助
   突極部の前記界磁部と対向する部分に補助溝を設け、前
   記補助溝と巻線用の溝の全体を前記電機子鉄心の中心に
   対して等角度間隔もしくはほぼ等角度間隔となるように
   配置し、かつ前記補助溝と巻線用の溝との総数を前記界
   磁部の極数の公倍数と異ならせたことを特徴とする電動
   １機。 （２）　　電機子鉄心の主突極部の実効ピッチと補助突
   極部の実効ピッチとの比をＬ：Ｍもしくは、はぼＬ：Ｍ
   （ただし、Ｌ、Ｍは整数）とし、前記主突極部と補助突
   極部のうちの少なくとも一方の界磁部と対向する部分に
   補助溝を設け、前記補助溝および巻線用の溝の全体を前
   記補助突極部の実効ピッチのＭ分の１ピツチ毎に配置し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電
   動機。 （３）主突極部の数は界磁部の磁極数より少なくし、前
   記主突極部の実効ピッチを前記界磁部の１磁極−ピッチ
   に等しく、もしくは、はぼ等しくしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の電動機。