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
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
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- 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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