JPS6192150A - ブラシレス直流モ−タ - Google Patents
ブラシレス直流モ−タInfo
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- JPS6192150A JPS6192150A JP21111084A JP21111084A JPS6192150A JP S6192150 A JPS6192150 A JP S6192150A JP 21111084 A JP21111084 A JP 21111084A JP 21111084 A JP21111084 A JP 21111084A JP S6192150 A JPS6192150 A JP S6192150A
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- excitation
- torque
- coil
- pole
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
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。
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、レーザプリンタ、ファックス用ポリゴンス
キャナー等に適用されるブラシレス直流モータに関する
ものである。
キャナー等に適用されるブラシレス直流モータに関する
ものである。
従来例の構成とその問題点
励磁巻線を多相にしてそれぞれに半導体スイッチを接続
し、永久磁石よりなるロータと励磁巻線との相対位置を
検出して励磁巻線の電流方向を切り換えかつコイルを選
択することにより一定方向にトルクを発生させる従来の
ブラシレス直流モータは、前記電流の切り換えあるいは
コイルの選択時において固有の不連続なトルクの変動を
生ずる。
し、永久磁石よりなるロータと励磁巻線との相対位置を
検出して励磁巻線の電流方向を切り換えかつコイルを選
択することにより一定方向にトルクを発生させる従来の
ブラシレス直流モータは、前記電流の切り換えあるいは
コイルの選択時において固有の不連続なトルクの変動を
生ずる。
このような固有のトルク変動を平均化するために回転部
の慣性を大きくしたり、励磁電流の位相と大きさをトル
ク変動を補正するように駆動回路の回路的処理で行なう
手段はすでにある。この発明は高調波磁束を基本の磁束
分布に付加し、さらにロータを構成する永久磁石の着磁
パターンを工夫して前記固有のトルクを補正するような
トルクを発生させてトルク変動を少なくした電動機を提
供するものである。
の慣性を大きくしたり、励磁電流の位相と大きさをトル
ク変動を補正するように駆動回路の回路的処理で行なう
手段はすでにある。この発明は高調波磁束を基本の磁束
分布に付加し、さらにロータを構成する永久磁石の着磁
パターンを工夫して前記固有のトルクを補正するような
トルクを発生させてトルク変動を少なくした電動機を提
供するものである。
以下従来例を具体的に説明する。従来例の代表としてト
ランジスタスイッチを用いたいわゆる交流励磁で２相励
磁に相当するブラシレスモーフを第７図に示す。第７図
において、１は固定子、２はロータでＮ、Ｓの２極に着
磁されている。なお図は単純化のため２極で説明してい
るが多極の場合は単位極対として電気角２πとなる。固
定子１にはスロット３があり夫々のスロット３には励磁
コイル４．４’、５．５’が巻回されている。また夫々
の励磁コイル４．４’、５．５’には直流スイッチＴ
ｒ ｌＩ＋ Ｔ ｒ Ｉ２．Ｔ ｒ ２１＋ Ｔ’ｒ
２２が直列に接続され、第７図のように電源７に接続さ
れる。
ランジスタスイッチを用いたいわゆる交流励磁で２相励
磁に相当するブラシレスモーフを第７図に示す。第７図
において、１は固定子、２はロータでＮ、Ｓの２極に着
磁されている。なお図は単純化のため２極で説明してい
るが多極の場合は単位極対として電気角２πとなる。固
定子１にはスロット３があり夫々のスロット３には励磁
コイル４．４’、５．５’が巻回されている。また夫々
の励磁コイル４．４’、５．５’には直流スイッチＴ
ｒ ｌＩ＋ Ｔ ｒ Ｉ２．Ｔ ｒ ２１＋ Ｔ’ｒ
２２が直列に接続され、第７図のように電源７に接続さ
れる。
直流スイッチＴ ｒＩＩ〜Ｔ ’ ２２はオンにおいて
常に一方向の電流を通すので例えば直流スイッチＴｒ
ＩＩに接続している励磁コイル４に電流が流れ込むとコ
イル直下の鉄心はＮに励磁され図示のロータ極Ｎと同極
となる。一方直流スイッチＴｒＩ□がオンになれば励磁
コイル４′に電流が流れ込みコイル直下の鉄心はＮに励
磁され図示のロータ極Ｎと異極になる。すなわち励磁コ
イル４の直下の極性は直流スイッチＴ ｒ １）のオン
でＮ 、 Ｔ ｒ ｌ□のオンでＳとなり励磁コイル４
′の直下の極性はＴ ｒ １）のオンでｓ、Ｔｒ、□の
オンでＮとなり、実質的に交流励磁における単一の励磁
コイルを表わしている。
常に一方向の電流を通すので例えば直流スイッチＴｒ
ＩＩに接続している励磁コイル４に電流が流れ込むとコ
イル直下の鉄心はＮに励磁され図示のロータ極Ｎと同極
となる。一方直流スイッチＴｒＩ□がオンになれば励磁
コイル４′に電流が流れ込みコイル直下の鉄心はＮに励
磁され図示のロータ極Ｎと異極になる。すなわち励磁コ
イル４の直下の極性は直流スイッチＴ ｒ １）のオン
でＮ 、 Ｔ ｒ ｌ□のオンでＳとなり励磁コイル４
′の直下の極性はＴ ｒ １）のオンでｓ、Ｔｒ、□の
オンでＮとなり、実質的に交流励磁における単一の励磁
コイルを表わしている。
励磁コイル５．５′と直流スイッチＴ ｒ Ｈ、Ｔｒ２
□の関係も同様であり実質的には交流励磁における２相
励磁に相当する。Ｈｌ、Ｈ２，Ｈ，、Ｈ２は夫々ロータ
２の着磁極性により励磁すべき励磁コイル４．４’、５
．５’を選択、するための励磁コイル４．４’、５．５
’とロータ２の位置センサであり、例えばホール素子を
用いて図中においてロータ２のＮ極の増加にしたがって
ホール素子Ｈ１に電圧が誘起して直流スイッチＴ ｒｌ
ｌをオンにし、一方且、の誘起電圧を減少させて直流ス
イッチＴｒ１□をオフにする。同様のことをπ／２の位
置のづれで直流スイッチＴ ｒ ２（、Ｔ ｒ ２□に
も作動させる。
□の関係も同様であり実質的には交流励磁における２相
励磁に相当する。Ｈｌ、Ｈ２，Ｈ，、Ｈ２は夫々ロータ
２の着磁極性により励磁すべき励磁コイル４．４’、５
．５’を選択、するための励磁コイル４．４’、５．５
’とロータ２の位置センサであり、例えばホール素子を
用いて図中においてロータ２のＮ極の増加にしたがって
ホール素子Ｈ１に電圧が誘起して直流スイッチＴ ｒｌ
ｌをオンにし、一方且、の誘起電圧を減少させて直流ス
イッチＴｒ１□をオフにする。同様のことをπ／２の位
置のづれで直流スイッチＴ ｒ ２（、Ｔ ｒ ２□に
も作動させる。
以上説明の通りこれは交流２相励磁と等価的である。す
なわちロータ２がシャフト６の回りを回転することによ
り順次励磁コイル４．４’、５．５’が切り換えられる
。第８図（ａ）はその時の励磁コイル極性とロータ極の
関係を示したものであり、図においてロータ２のＮ極と
ホール素子Ｈ１による直流スイッチＴｒｌｌのオンによ
り励磁コイル４がロータ２と同極励磁したときの第２コ
イルの励磁極の極性の関係位置を示し、さらにホール素
子と励磁極との関係位置を表わしている。第８図（ｂ）
は時間経過とともに発生するトルクを示し、Ｔ１は第１
コイルである励磁コイル４，４′により発生するトルク
、Ｔ２は第２コイルである励磁コイル５．５′により発
生するトルクでＴ１＋Ｔ２はその合成されたトルクであ
る。これはロータ２の回転がπにわたって励磁コイル４
．４’、５．５’が切り替わり、また励磁コイル群の第
１コイルと第２コイルの位相差はπ／２であることを示
している。ブラシレスモーフではπ通電と云われている
。
なわちロータ２がシャフト６の回りを回転することによ
り順次励磁コイル４．４’、５．５’が切り換えられる
。第８図（ａ）はその時の励磁コイル極性とロータ極の
関係を示したものであり、図においてロータ２のＮ極と
ホール素子Ｈ１による直流スイッチＴｒｌｌのオンによ
り励磁コイル４がロータ２と同極励磁したときの第２コ
イルの励磁極の極性の関係位置を示し、さらにホール素
子と励磁極との関係位置を表わしている。第８図（ｂ）
は時間経過とともに発生するトルクを示し、Ｔ１は第１
コイルである励磁コイル４，４′により発生するトルク
、Ｔ２は第２コイルである励磁コイル５．５′により発
生するトルクでＴ１＋Ｔ２はその合成されたトルクであ
る。これはロータ２の回転がπにわたって励磁コイル４
．４’、５．５’が切り替わり、また励磁コイル群の第
１コイルと第２コイルの位相差はπ／２であることを示
している。ブラシレスモーフではπ通電と云われている
。
各励磁コイル４．４’、５．５’−の励磁において発生
するトルクは空隙長を一様として、レラクタンストルク
がないものとすれば、単純にコイルを直流励磁している
場合、 ステータの励磁磁束分布は単位軸方向長さ当りＢｓ５ｉ
ｎθ ロータ磁石の磁束分布は単位軸方向長さ当りＢ Ｒａｌ
ｎ （θ−ｗｔ−ψ） である。θは空間分布角、Ｂ、は励磁分布の最大値、ｗ
ｔは回転角速度、ＢＲはロータ着磁分布の最大値、ψは
ステータとロータの初期位置着または負荷角である。空
隙だ蓄えられる磁気的エネルギＷは Ｗ ＝ （Ｂ ５ｓｉｎθ＋Ｂ Ｒ５１ｎ （θ−
ｗｔ−ψ）） ”Ｒ・・・・・・１式 ここで、Ｒは磁気抵抗である。
するトルクは空隙長を一様として、レラクタンストルク
がないものとすれば、単純にコイルを直流励磁している
場合、 ステータの励磁磁束分布は単位軸方向長さ当りＢｓ５ｉ
ｎθ ロータ磁石の磁束分布は単位軸方向長さ当りＢ Ｒａｌ
ｎ （θ−ｗｔ−ψ） である。θは空間分布角、Ｂ、は励磁分布の最大値、ｗ
ｔは回転角速度、ＢＲはロータ着磁分布の最大値、ψは
ステータとロータの初期位置着または負荷角である。空
隙だ蓄えられる磁気的エネルギＷは Ｗ ＝ （Ｂ ５ｓｉｎθ＋Ｂ Ｒ５１ｎ （θ−
ｗｔ−ψ）） ”Ｒ・・・・・・１式 ここで、Ｒは磁気抵抗である。
故に発生トルク
＝−２πＲＢＳ ＢＲｓｉｎ （ｗ ｔ＋ψ）・・・・
・・２式もし、磁束分布において空間的に高調波磁束分
布がある場合、１式および２式の経過よりトルクは同一
次数の高調波磁束分布があるときのみ発生する。
・・２式もし、磁束分布において空間的に高調波磁束分
布がある場合、１式および２式の経過よりトルクは同一
次数の高調波磁束分布があるときのみ発生する。
Ｔｏ＝−２πＲｎＢ５ 。ＢＲ１）Ｂｌｎｎ （ｗ
ｔ＋ψ）・・・・・・３式 ここで、ＢＳｏはｎ次励磁分布の最大値、ＢＲｎはｎ次
ロータ着磁分布の最大値である。
ｔ＋ψ）・・・・・・３式 ここで、ＢＳｏはｎ次励磁分布の最大値、ＢＲｎはｎ次
ロータ着磁分布の最大値である。
以上は励磁コイル４．４’、５．５’に直流を流しつづ
けた場合であるから各励磁コイル共ロータの位置センサ
であるところのホール素子Ｈ１〜旦２の夫々によって励
磁コイルが直流で励磁している区間において成立してい
る。すなわちπ通電であれば０〜πの通電期間で各励磁
コイルとロータの関係で成立している。
けた場合であるから各励磁コイル共ロータの位置センサ
であるところのホール素子Ｈ１〜旦２の夫々によって励
磁コイルが直流で励磁している区間において成立してい
る。すなわちπ通電であれば０〜πの通電期間で各励磁
コイルとロータの関係で成立している。
第９図は励磁コイルとロータとの関係位置において、π
／２通電となし特定の励磁コイルの通電中は他の励磁コ
イルの電流はオフになるようにホール素子Ｈ１〜且２を
配してスイッチオンオフの論理を取ったものであり、π
／２の期間で順次励磁コイルが排他的に励磁されたいわ
ゆるπ／２通電のトルクを示している。いずれにせよト
ルクは２相励磁においてπ／２の間隔で固有のトルク変
動を有している。
／２通電となし特定の励磁コイルの通電中は他の励磁コ
イルの電流はオフになるようにホール素子Ｈ１〜且２を
配してスイッチオンオフの論理を取ったものであり、π
／２の期間で順次励磁コイルが排他的に励磁されたいわ
ゆるπ／２通電のトルクを示している。いずれにせよト
ルクは２相励磁においてπ／２の間隔で固有のトルク変
動を有している。
第１０図は、２相励磁と同様に交流励磁における３相励
磁相当の関係を示したもので同（ａｌはある時点の各励
磁コイルの励磁極性を表わし、同（ｂ）はロータ着磁極
Ｎが第１コイル極の極性と合致した場合を示す。この時
、同（Ｃ１のホール素子Ｈ１〜基。
磁相当の関係を示したもので同（ａｌはある時点の各励
磁コイルの励磁極性を表わし、同（ｂ）はロータ着磁極
Ｎが第１コイル極の極性と合致した場合を示す。この時
、同（Ｃ１のホール素子Ｈ１〜基。
は第１０図（ａ）のような励磁分布を構成している。
これはいわゆるπ通電である。第１０図（ｄ＋はπ／３
通電の場合のホール素子Ｈ１〜旦。の論理をとり、各コ
イルを排他的に通電してその通電期間をπ／３となした
場合であり、同図（Ｑ）はそのときの各励磁コイル群に
よる発生トルクＴ、、Ｔ２．’ｒ３のπ／３期間ずつ順
次時間経過によって発生するトルクになる。π通電の場
合のトルクは図示していないが、夫々の励磁コイルによ
る発生トルクの和になることは明らかである。いずれに
せよトルクは３相励磁においてπ／３の間隔で固有のト
ルク変動を有している。
通電の場合のホール素子Ｈ１〜旦。の論理をとり、各コ
イルを排他的に通電してその通電期間をπ／３となした
場合であり、同図（Ｑ）はそのときの各励磁コイル群に
よる発生トルクＴ、、Ｔ２．’ｒ３のπ／３期間ずつ順
次時間経過によって発生するトルクになる。π通電の場
合のトルクは図示していないが、夫々の励磁コイルによ
る発生トルクの和になることは明らかである。いずれに
せよトルクは３相励磁においてπ／３の間隔で固有のト
ルク変動を有している。
発明の目的
この発明の目的は、トルクの変動を低減し、効果的にト
ルクリップルを平準化することができるブラシレス直流
モータを提供することである。
ルクリップルを平準化することができるブラシレス直流
モータを提供することである。
発明の構成
この発明のブラシレス直流モータは、半導体スイッチを
励磁コイルに接続し、ｄ−夕磁石により励磁コイルを前
記半導体スイッチで作動させかつ半導体スイッチを選択
する位置センサを有するブラシレス直流モータであって
そのスイッチング動作をモータの発生する合成トルクが
各励磁相によって発生するトルクそのものであるような
タイミングになしたブラシレス直流モータにおいて、各
励磁相のコイルを第３高調波分布を含むように巻回し、
一方ロータ磁石は主動磁極と同極数の主ロータ極と前記
第３高調波と同極数の３倍磁極である補正用ロータ極を
有する磁石を同軸に結合したことを特徴とするものであ
る。補正用ロータ極とコイルに発生する第３高調波磁束
分布との間に生ずるトルクが主トルクの変動を打消すよ
うに働くため、トルクの変動を低減することができる。
励磁コイルに接続し、ｄ−夕磁石により励磁コイルを前
記半導体スイッチで作動させかつ半導体スイッチを選択
する位置センサを有するブラシレス直流モータであって
そのスイッチング動作をモータの発生する合成トルクが
各励磁相によって発生するトルクそのものであるような
タイミングになしたブラシレス直流モータにおいて、各
励磁相のコイルを第３高調波分布を含むように巻回し、
一方ロータ磁石は主動磁極と同極数の主ロータ極と前記
第３高調波と同極数の３倍磁極である補正用ロータ極を
有する磁石を同軸に結合したことを特徴とするものであ
る。補正用ロータ極とコイルに発生する第３高調波磁束
分布との間に生ずるトルクが主トルクの変動を打消すよ
うに働くため、トルクの変動を低減することができる。
実施例の説明
この発明の一実施例を第１図ないし第６図に基づいて説
明する。すなわち、このブラシレス直流モータは、半導
体スイッチを励磁コ、イルに接続し、ロータの永久磁石
により励磁コイルのスイッチを作動させそれを選択する
位置センサを有するものであり、そのスイッチング動作
をモータの発生する合成トルクが各励磁相によって発生
するトルクそのものであるようなタイミングになしてい
る。
明する。すなわち、このブラシレス直流モータは、半導
体スイッチを励磁コ、イルに接続し、ロータの永久磁石
により励磁コイルのスイッチを作動させそれを選択する
位置センサを有するものであり、そのスイッチング動作
をモータの発生する合成トルクが各励磁相によって発生
するトルクそのものであるようなタイミングになしてい
る。
そして各相励磁コイルを高調波磁束分布を含むようにス
テータに巻回し、一方ロータは高調波分布極と同極数磁
石（補正用ロータ磁極）を同軸に結合している。
テータに巻回し、一方ロータは高調波分布極と同極数磁
石（補正用ロータ磁極）を同軸に結合している。
一般のモータにおいては励磁巻線による磁束分布は正弦
波になるように配するのが理想的であるが寸法上あるい
は製造を簡易化するために単純な巻線をなすことが多い
。一般には主コイル１極当り１コイルにするとフルピッ
チあるいは極端なシヨードピッチで巻くとき励磁束分布
には第３高調波磁束分布が非常に大きくなる。この第３
高調波磁束分布とは別の表現をすれば基本の極数の３倍
の極数をもった励磁巻線が併存すると考えればよい。フ
ーリエ級数による展開で分かるように奇数高調波極の分
布が存在するが前記のように第３調波極の分布が成分と
しては大きい。この高調波極は基本権に随伴しているも
のであるからロータの基本権とステータ励磁巻線による
励磁基本権との相対位置によりトルクを常に所定方向に
保つべく励磁電流の方向を切り換えて励磁極性を反転す
るときは第３調波極も同様に反転する。今、第３高調波
の励磁分布極に対してロータ２にそれと同極数の永久磁
石を基本永久磁石極と複合あるいは併設すれば夫々の成
分のトルクが発生する。この関係をトルク一時間、ステ
ータ励磁極性、ロータの永久磁石着磁極性の関係で図示
すると第１図、第４図および第５図のようになる。
波になるように配するのが理想的であるが寸法上あるい
は製造を簡易化するために単純な巻線をなすことが多い
。一般には主コイル１極当り１コイルにするとフルピッ
チあるいは極端なシヨードピッチで巻くとき励磁束分布
には第３高調波磁束分布が非常に大きくなる。この第３
高調波磁束分布とは別の表現をすれば基本の極数の３倍
の極数をもった励磁巻線が併存すると考えればよい。フ
ーリエ級数による展開で分かるように奇数高調波極の分
布が存在するが前記のように第３調波極の分布が成分と
しては大きい。この高調波極は基本権に随伴しているも
のであるからロータの基本権とステータ励磁巻線による
励磁基本権との相対位置によりトルクを常に所定方向に
保つべく励磁電流の方向を切り換えて励磁極性を反転す
るときは第３調波極も同様に反転する。今、第３高調波
の励磁分布極に対してロータ２にそれと同極数の永久磁
石を基本永久磁石極と複合あるいは併設すれば夫々の成
分のトルクが発生する。この関係をトルク一時間、ステ
ータ励磁極性、ロータの永久磁石着磁極性の関係で図示
すると第１図、第４図および第５図のようになる。
第１図に示す２相π／２通電の場合二同図（ａｌは発生
トルクを示したもので、Ｔは基本磁束Ｔ１゜Ｔ２の合成
トルク、Ｔ１は第１相の基本励磁極とロータ基本権によ
るトルク、Ｔ２は第２相の基本励磁極とロータ基本権に
よるトルク、Ｔ３は第３高調波磁束Ｔ Ｉ−３、Ｔ ２
−３の合成トルク、Ｔ１−３は第１相の随伴の第３高調
波極と対応するロータ２の補正用ロータ磁極１０による
トルク、Ｔ２−３は第２相の随伴の第３高調波極と対応
するロータ２の補正用ロータ磁極１０によるトルクであ
る。
トルクを示したもので、Ｔは基本磁束Ｔ１゜Ｔ２の合成
トルク、Ｔ１は第１相の基本励磁極とロータ基本権によ
るトルク、Ｔ２は第２相の基本励磁極とロータ基本権に
よるトルク、Ｔ３は第３高調波磁束Ｔ Ｉ−３、Ｔ ２
−３の合成トルク、Ｔ１−３は第１相の随伴の第３高調
波極と対応するロータ２の補正用ロータ磁極１０による
トルク、Ｔ２−３は第２相の随伴の第３高調波極と対応
するロータ２の補正用ロータ磁極１０によるトルクであ
る。
同図（ｂｌは第１コイル（第１相）１）の励磁極１３お
よびその随伴高調波極１４と第２コイル（第２相）１２
との関係を示した展開図である。同図（Ｃ１は第１コイ
ル１）を基準としてロータ２の主ロータ極である基本権
１５とロータ２の補正用ロータ磁極１０の関係を示した
展開図である。Ｈｌ。
よびその随伴高調波極１４と第２コイル（第２相）１２
との関係を示した展開図である。同図（Ｃ１は第１コイ
ル１）を基準としてロータ２の主ロータ極である基本権
１５とロータ２の補正用ロータ磁極１０の関係を示した
展開図である。Ｈｌ。
Ｈ２，基１．ｆ１２は励磁極１３とロータ基本権１５の
相対位置を検出して励磁方向を切り換えるセンサおよび
その位置を示す。
相対位置を検出して励磁方向を切り換えるセンサおよび
その位置を示す。
基本トルクと随伴トルクの合成トルクＴ十Ｔ３を最も平
準化する条件は、各相の基本励磁極による最大トルクを
基準１とすれば １−Ｔ３＝０．７０７＋０．７０７Ｔ３Ｔ３／Ｔ１＝０
．１７２ ・・・・・・４式なる関係を満
足することである。
準化する条件は、各相の基本励磁極による最大トルクを
基準１とすれば １−Ｔ３＝０．７０７＋０．７０７Ｔ３Ｔ３／Ｔ１＝０
．１７２ ・・・・・・４式なる関係を満
足することである。
トルク成分子１．’ｒ３は励ｆｌ東分布と対応する各ロ
ータ磁石の磁束分布の積である。
ータ磁石の磁束分布の積である。
（例 １）
ステータ励磁磁束分布をπ矩形波分布とするとフーリエ
展開により、各相の基本波励磁磁束最大値Ｂｓ１＝１
（基準）とすれば第３調波励磁束の最大値Ｂ５３＝１／
３Ｂ、１＝０．３３３Ｂ、１、磁路を共用しているから Ｔ３／”ｒ１＝ｎＢＳ ３ ＢＲ３／ＢＳ Ｉ ＢＲ１
・・・・・・５式 ここで、ｎは随伴の高調波次数（ｎ＝’３） 、Ｂｓ
１は各相励磁基本磁束分布の最大値、ＢＲＩはロータ２
の基本権１５の磁束分布の最大値、１３ｓａは各相励磁
の随伴第３調波磁束分布の最大値、ＢＲ３はロータ２の
補正用ロータ磁極１０の磁束分布の最大値である。
展開により、各相の基本波励磁磁束最大値Ｂｓ１＝１
（基準）とすれば第３調波励磁束の最大値Ｂ５３＝１／
３Ｂ、１＝０．３３３Ｂ、１、磁路を共用しているから Ｔ３／”ｒ１＝ｎＢＳ ３ ＢＲ３／ＢＳ Ｉ ＢＲ１
・・・・・・５式 ここで、ｎは随伴の高調波次数（ｎ＝’３） 、Ｂｓ
１は各相励磁基本磁束分布の最大値、ＢＲＩはロータ２
の基本権１５の磁束分布の最大値、１３ｓａは各相励磁
の随伴第３調波磁束分布の最大値、ＢＲ３はロータ２の
補正用ロータ磁極１０の磁束分布の最大値である。
ＢＳ １ ＝１．ＢＲ１＝’として単位基準とすれＴ
３ ／ Ｔ １ ＝ｎ °ｋ Ｓ ３ °ｋＲ３ｋＳ
３ ＝ＢＳ ３ ／Ｂ’Ｓ １＝πフルピツチ励磁
で０．３３３ ｋＲ３＝ＢＲ３／ＢＲ１ ステータのπピッチ励磁に対してロータ磁極の着磁をシ
ートピッチの矩形磁束分布になるようにした場合、ロー
タ着磁ピッチと基本トルクと第３調波トルクの比をプロ
ットしたのが第２図である。
３ ／ Ｔ １ ＝ｎ °ｋ Ｓ ３ °ｋＲ３ｋＳ
３ ＝ＢＳ ３ ／Ｂ’Ｓ １＝πフルピツチ励磁
で０．３３３ ｋＲ３＝ＢＲ３／ＢＲ１ ステータのπピッチ励磁に対してロータ磁極の着磁をシ
ートピッチの矩形磁束分布になるようにした場合、ロー
タ着磁ピッチと基本トルクと第３調波トルクの比をプロ
ットしたのが第２図である。
図より４式に近似した着磁ピッチは１４０°である。す
なわち無着磁帯を含むショートピッチ矩形波着磁でトル
クの平準化が図れる。
なわち無着磁帯を含むショートピッチ矩形波着磁でトル
クの平準化が図れる。
（例 ２）
ロータの基本磁石に３倍極磁石を付加して第３調波着磁
磁束分布ＢＲ３の大きさを補正して４式を満足させる。
磁束分布ＢＲ３の大きさを補正して４式を満足させる。
ステータはπ矩形波分布とする。
Ｔ３／ＴＩ＝３Ｘ０．３３３ｋＲ３＝０．１７２、−、
ｋＲ３，＝０．２ 第３図＋ａ）のように第１図（Ｃ）における基本権１５
と補正用ロータ磁極１０が同一材質よりなりかつ、磁路
を共用しているとすればロータ２の着磁パターンは軸方
向に Ｂ Ｒ１ｓｉｎθ＋Ｂ Ｒ３ｓｌｎ ３θ＝Ｂ Ｒ１（
ｓｌｎθ＋０、２ ｓｉｎ ３θ） となる。ＢＲ１＝１として基準化してπ／２ピッチでプ
ロットすれば同図（ｂ）に示す無着磁帯慶を含む着磁パ
ターンになる。
ｋＲ３，＝０．２ 第３図＋ａ）のように第１図（Ｃ）における基本権１５
と補正用ロータ磁極１０が同一材質よりなりかつ、磁路
を共用しているとすればロータ２の着磁パターンは軸方
向に Ｂ Ｒ１ｓｉｎθ＋Ｂ Ｒ３ｓｌｎ ３θ＝Ｂ Ｒ１（
ｓｌｎθ＋０、２ ｓｉｎ ３θ） となる。ＢＲ１＝１として基準化してπ／２ピッチでプ
ロットすれば同図（ｂ）に示す無着磁帯慶を含む着磁パ
ターンになる。
第４図に示す２相π通電の場合二発生トルク一時間の関
係を第４図に示す。π通電の場合各相、各高調波次数の
組み合わせにより発生するトルクが重畳されてくる。し
たがって基本権の合成トルクＴ１＋Ｔ２と第３調波極の
合成トルクＴ１−３十Ｔ２−３は夫々の最大値と最小値
の位置が合致してしまって補正効果がない。
係を第４図に示す。π通電の場合各相、各高調波次数の
組み合わせにより発生するトルクが重畳されてくる。し
たがって基本権の合成トルクＴ１＋Ｔ２と第３調波極の
合成トルクＴ１−３十Ｔ２−３は夫々の最大値と最小値
の位置が合致してしまって補正効果がない。
第５図に示す３相π／３通電の場合：第５図（ａ）。
（ｂＬ （Ｃ１に夫々発生トルク、ステータ各相コイル
の極性の関係、ロータ磁石極の極性関係およびステータ
励磁コイルに対するロータ位置センサの関係を示す。記
号は第１図の場合と同様で第３コイル（第３相）が追加
されただけである。Ｔ３はそのトルク、Ｔ３−３は高調
波シバトルクである。第５図（ａ）より分かるように最
もトルクの平坦な条件は０．８６６＝１−Ｔ３ Ｔ３／Ｔ１＝０．１３４ ・・・・・・６
式ステータ励磁磁束分布をπ矩形波分布とするとフーリ
エ展開により各相の基本波動（■磁束最大値ＢＳエミ１
（基準）とすれば第３調波励磁束の最大値Ｂ３３＃０
．３３３Ｂ、１、また５式と６式より・ ｋ、３ ＝０．１３４＝０．１ シヨートピツチの矩形磁束分布にロータ２を着磁した場
合の着磁ピッチ幅は６式と第２図より約１３５°であり
、また同質磁石において基本磁石の磁束ＢＲ１＝１を基
準として第６図のような無着磁帯襄を含む軸方向の着磁
合成パターンになる。
の極性の関係、ロータ磁石極の極性関係およびステータ
励磁コイルに対するロータ位置センサの関係を示す。記
号は第１図の場合と同様で第３コイル（第３相）が追加
されただけである。Ｔ３はそのトルク、Ｔ３−３は高調
波シバトルクである。第５図（ａ）より分かるように最
もトルクの平坦な条件は０．８６６＝１−Ｔ３ Ｔ３／Ｔ１＝０．１３４ ・・・・・・６
式ステータ励磁磁束分布をπ矩形波分布とするとフーリ
エ展開により各相の基本波動（■磁束最大値ＢＳエミ１
（基準）とすれば第３調波励磁束の最大値Ｂ３３＃０
．３３３Ｂ、１、また５式と６式より・ ｋ、３ ＝０．１３４＝０．１ シヨートピツチの矩形磁束分布にロータ２を着磁した場
合の着磁ピッチ幅は６式と第２図より約１３５°であり
、また同質磁石において基本磁石の磁束ＢＲ１＝１を基
準として第６図のような無着磁帯襄を含む軸方向の着磁
合成パターンになる。
３相π通電の場合：２相π通電の場合と同様に基本権の
合成トルクと第３調波の合成トルクは夫々の最大値と最
小値が合致してしまって補正効果かない。
合成トルクと第３調波の合成トルクは夫々の最大値と最
小値が合致してしまって補正効果かない。
発明の効果
この発明によれば、励磁コイルの第３高調波励磁成分に
対応した補正用ロータ磁極を設けることにより簡単にト
ルクリップルの平準化ができるという効果がある。
対応した補正用ロータ磁極を設けることにより簡単にト
ルクリップルの平準化ができるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例における２相π／２通電の
場合の説明図、第２図はロータの着磁ピッチに対する基
本波トルクと第３調波トルクの比の関係を表わす説明図
、第３図は２相π／２通電におけるロータの着磁パター
ンを示す説明図、第４図は２相π通電におけるトルクの
波形図、第５図は３相π／３通電の場合の説明図、第６
図はそのロータの着磁パターンの説明図、第７図は従来
例の説明図、第８図はその励磁およびトルクの関係を示
す説明図、第９図は２相π／２通電の場合の説明図、第
１０図は３相の場合の説明図である。 ｌ・・・ステーク、２・・・ロータ、１０・・・補正用
ロータ磁極、１３・・・励磁極（励磁コイル）、１４・
・・高調波分布極、１５・・・基本権（主ロータ極）第
２ ｒ （ｂ （Ｃ −τ−埜−Ｆ寸０ ′：５１ 図 第 ６ 図 （ｂ） （Ｃ） 第 ５ 図 ′ 第 ８ 口 第 ７ 図 Ｎ Ｓ
第１コイル（勇１ス目）（ａ） Ｓ
Ｎ Ｓ 箇２コイル
（第２相）Ｓ Ｎ
Ｓ 第３フイｌしく′勇３相）第１
０ ［Ｌｉ ［ト［］＝＝≦］ 箋１コイｊしく第１４目）第９
口
場合の説明図、第２図はロータの着磁ピッチに対する基
本波トルクと第３調波トルクの比の関係を表わす説明図
、第３図は２相π／２通電におけるロータの着磁パター
ンを示す説明図、第４図は２相π通電におけるトルクの
波形図、第５図は３相π／３通電の場合の説明図、第６
図はそのロータの着磁パターンの説明図、第７図は従来
例の説明図、第８図はその励磁およびトルクの関係を示
す説明図、第９図は２相π／２通電の場合の説明図、第
１０図は３相の場合の説明図である。 ｌ・・・ステーク、２・・・ロータ、１０・・・補正用
ロータ磁極、１３・・・励磁極（励磁コイル）、１４・
・・高調波分布極、１５・・・基本権（主ロータ極）第
２ ｒ （ｂ （Ｃ −τ−埜−Ｆ寸０ ′：５１ 図 第 ６ 図 （ｂ） （Ｃ） 第 ５ 図 ′ 第 ８ 口 第 ７ 図 Ｎ Ｓ
第１コイル（勇１ス目）（ａ） Ｓ
Ｎ Ｓ 箇２コイル
（第２相）Ｓ Ｎ
Ｓ 第３フイｌしく′勇３相）第１
０ ［Ｌｉ ［ト［］＝＝≦］ 箋１コイｊしく第１４目）第９
口
Claims (2)
- （１）半導体スイッチを励磁コイルに接続し、ロータ磁
石により励磁コイルを前記半導体スイッチで作動させか
つ半導体スイッチを選択する位置センサを有するブラシ
レス直流モータであってそのスイッチング動作をモータ
の発生する合成トルクが各励磁相によって発生するトル
クそのものであるようなタイミングになしたブラシレス
直流モータにおいて、各励磁相のコイルを第３高調波分
布を含むように巻回し、一方ロータ磁石は主励磁極と同
極数の主ロータ極と前記第３高調波と同極数の３倍磁極
である補正用ロータ極を有する磁石を同軸に結合したこ
とを特徴とするブラシレス直流モータ。 - （２）前記主ロータ極および補正用ロータ磁極は同一磁
石であり、無着磁帯を含む着磁パターンにより形成され
ている特許請求の範囲第（１）項記載のブラシレス直流
モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21111084A JPS6192150A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | ブラシレス直流モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21111084A JPS6192150A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | ブラシレス直流モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6192150A true JPS6192150A (ja) | 1986-05-10 |
Family
ID=16600571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21111084A Pending JPS6192150A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | ブラシレス直流モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6192150A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5004965A (en) * | 1987-05-20 | 1991-04-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Brushless motor with torque compensation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49104112A (ja) * | 1973-02-09 | 1974-10-02 | ||
| JPS5656162A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Dc rotary motor |
| JPS57206267A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-17 | Hitachi Ltd | Dc motor |
-
1984
- 1984-10-08 JP JP21111084A patent/JPS6192150A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49104112A (ja) * | 1973-02-09 | 1974-10-02 | ||
| JPS5656162A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Dc rotary motor |
| JPS57206267A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-17 | Hitachi Ltd | Dc motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5004965A (en) * | 1987-05-20 | 1991-04-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Brushless motor with torque compensation |
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