JP2005269852A - Brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機器の駆動源に使用されるブラシレスモータに関する。 The present invention relates to a brushless motor used as a drive source for equipment.
現在、映像・音響機器、OA機器、家電機器、輸送用機器、FA機器等さまざまな機器に、駆動源としてモータが用いられている。これらの機器は、機器の高機能化に伴い、使われるモータの個数は年々増加する傾向にある。また、モータの性能についても近年、機器の小型化、高機能化によって小型でかつ高出力なモータが望まれている。 Currently, motors are used as drive sources in various devices such as video / audio devices, OA devices, home appliances, transportation devices, and FA devices. These devices tend to increase year by year as the number of motors used increases. As for motor performance, in recent years, small and high output motors are desired due to downsizing and high functionality of devices.
従来から、モータの小型化と高出力化を実現する方法について、数多くの提案がなされている。 Conventionally, many proposals have been made on methods for realizing miniaturization and high output of a motor.
図10は一従来例の磁気回路を示す図である。この従来例のモータは、コアの突極数を増加させないまま、磁極数のみを増加させることにより、コイル抵抗を増大させない構成を図り、モータのトルク性能を向上させる構成である。(例えば、特許文献1参照)
しかしながら、上記モータ構造は、従来型ブラシレスモータと比較して大幅にトルク性能を向上できるものの、より更に高性能化が望まれる場合もあった。 However, although the motor structure can greatly improve the torque performance as compared with the conventional brushless motor, there is a case where higher performance is desired.
従来技術において、コギングトルクを低減する方法についていくつかの提案がなされているが、一部特殊な構成をしたマグネット体を用いてモータを構成する場合には、そのままでは十分なコギングトルク低減効果が得られないケースもあり、その際にはさらなる改善が望まれていた。 In the prior art, several proposals have been made on methods for reducing the cogging torque. However, when a motor is configured using a magnet body having a special configuration, the cogging torque can be reduced sufficiently. In some cases, it could not be obtained, and further improvement was desired.
本発明は、従来技術をさらに改良し、特殊な構成のマグネット体の場合においてもモータのコギングトルクを低減できるようにすることを課題とする。 An object of the present invention is to further improve the prior art and to reduce the cogging torque of the motor even in the case of a magnet body having a special configuration.
上記課題を解決するために、本件出願に係る第1の発明のブラシレスモータは、回転方向にN極、S極を交互に着磁したマグネット体を有するロータと、前記マグネット体とラジアル方向に対向し磁気回路を構成しコイルが巻回された複数の突極を設けたコアとを有し、前記突極の前記マグネット体と対向する部分には、マグネット2極分と略同一ピッチの小歯が複数個設けられており、前記ロータの位置に応じてコイルに通電することにより、ロータを回転駆動するするブラシレスモータにおいて、ブラシレスモータが3相構造であり、前記突極1極あたりに設けられた小歯の歯数をnとした場合に、コアの軸方向断面形状が、回転方向に所定の角度づつずらしたn個のコア基本形状を適時組み合わせた形状に構成し、前記小歯部のうち、突極先端部の磁束密度が高くなる部分の小歯の開角を他の部分の小歯開角より小さくしたことを特徴とするブラシレスモータである。このようにして、コアの磁気飽和を緩和しモータ出力トルクを向上できる。 In order to solve the above problems, a brushless motor according to a first aspect of the present application is directed to a rotor having a magnet body in which N poles and S poles are alternately magnetized in the rotation direction, and opposed to the magnet body in a radial direction. And a core provided with a plurality of salient poles around which a coil is wound, and a portion of the salient pole facing the magnet body has a small tooth having substantially the same pitch as that of two magnet poles. In the brushless motor that rotates the rotor by energizing the coil according to the position of the rotor, the brushless motor has a three-phase structure and is provided per salient pole. When the number of teeth of the small teeth is n, the axial cross-sectional shape of the core is configured in a timely combination with n core basic shapes shifted by a predetermined angle in the rotation direction, and the small tooth portion home, A brushless motor which is characterized in that the open angle of small teeth of the portion where the magnetic flux density of the pole tip portion is higher and smaller than the small teeth open angle of the other portions. In this way, the magnetic saturation of the core can be relaxed and the motor output torque can be improved.
また、本件出願に係る第2の発明のブラシレスモータは、回転方向にN極、S極を交互に着磁したマグネット体を有するロータと、前記マグネット体とラジアル方向に対向し磁気回路を構成しコイルが巻回された複数の突極を設けたコアとを有し、前記突極の前記マグネット体と対向する部分には、マグネット2極分と略同一ピッチの小歯が複数個設けられており、前記ロータの位置に応じてコイルに通電することにより、ロータを回転駆動するするブラシレスモータにおいて、前記小歯のエッジ部分の形状を、回転方向前側と回転方向後側で非対称に構成したことを特徴とするブラシレスモータである。このようにして、コアの磁気飽和を緩和しモータ出力トルクを向上できる。 Further, the brushless motor of the second invention according to the present application comprises a rotor having a magnet body in which N poles and S poles are alternately magnetized in the rotation direction, and a magnetic circuit facing the magnet body in the radial direction. A core provided with a plurality of salient poles around which a coil is wound, and a plurality of small teeth having substantially the same pitch as that of two magnet poles are provided on a portion of the salient pole facing the magnet body. In the brushless motor that rotationally drives the rotor by energizing the coil according to the position of the rotor, the shape of the edge portion of the small teeth is asymmetrical between the front side in the rotational direction and the rear side in the rotational direction. Is a brushless motor characterized by In this way, the magnetic saturation of the core can be relaxed and the motor output torque can be improved.
また、本件出願に係る第3の発明のブラシレスモータは、回転方向にN極、S極を交互に着磁したマグネット体を有するロータと、前記マグネット体とラジアル方向に対向し磁気回路を構成しコイルが巻回された複数の突極を設けたコアとを有し、前記突極の前記マグネット体と対向する部分には、マグネット2極分と略同一ピッチの小歯が複数個設けられており、前記ロータの位置に応じてコイルに通電することにより、ロータを回転駆動するするブラシレスモータにおいて、前記マグネット体は、高透磁率の軟磁性材料の薄板を複数枚軸方向に積み重ねて構成したバックヨーク部に複数の永久磁石を挿入した、いわゆる磁石埋め込み型の構造であり、マグネット体一極あたりのロータ表面積よりも、マグネット体一極あたりの永久磁石の着磁方向の投影面積が大きくなるように構成したことを特徴とするブラシレスモータである。このようにして、ロータ表面の磁束密度を高めモータ出力トルクを向上できる。 Further, a brushless motor according to a third aspect of the present application comprises a rotor having a magnet body in which N poles and S poles are alternately magnetized in the rotation direction, and a magnetic circuit facing the magnet body in a radial direction. A core provided with a plurality of salient poles around which a coil is wound, and a plurality of small teeth having substantially the same pitch as that of two magnet poles are provided on a portion of the salient pole facing the magnet body. In the brushless motor that rotates the rotor by energizing the coil according to the position of the rotor, the magnet body is configured by stacking a plurality of thin plates of soft magnetic material with high magnetic permeability in the axial direction. This is a so-called magnet-embedded structure in which a plurality of permanent magnets are inserted into the back yoke, and the permanent magnet per magnet body pole is larger than the rotor surface area per magnet body pole. A brushless motor, wherein the projected area of magnetic direction is configured to be larger. In this way, the magnetic flux density on the rotor surface can be increased and the motor output torque can be improved.
また、本件出願に係る第4の発明のブラシレスモータは、第3の発明において、永久磁石は、マグネット体1極あたり2個の平板上永久磁石を同じ極が向かい合わせになるように、への字状に並べて埋め込まれたことを特徴とするブラシレスモータである。 Further, the brushless motor of the fourth invention according to the present application is the brushless motor according to the third invention, wherein the permanent magnet has two flat permanent magnets per pole of the magnet body so that the same pole faces each other. A brushless motor characterized by being embedded in a letter shape.
また、本件出願に係る第5の発明のブラシレスモータは、回転方向にN極、S極を交互に着磁したマグネット体を有するロータと、前記マグネット体とラジアル方向に対向し磁気回路を構成しコイルが巻回された複数の突極を設けたコアとを有し、前記突極の前記マグネット体と対向する部分には、マグネット2極分と略同一ピッチの小歯が複数個設けられており、前記ロータの位置に応じてコイルに通電することにより、ロータを回転駆動するするブラシレスモータにおいて、前記マグネット体は、円環状バックヨークに、ラジアル方向と回転方向に着磁された永久磁石を互い違いに固定して構成したいわゆるハルバッハ磁石配列であることを特徴とするブラシレスモータである。このようにしてロータ表面の磁束密度を高めモータ出力トルクを向上できる。 A brushless motor according to a fifth aspect of the present application comprises a rotor having a magnet body in which N poles and S poles are alternately magnetized in the rotation direction, and a magnetic circuit facing the magnet body in a radial direction. A core provided with a plurality of salient poles around which a coil is wound, and a plurality of small teeth having substantially the same pitch as that of two magnet poles are provided on a portion of the salient pole facing the magnet body. In the brushless motor that rotates the rotor by energizing the coil according to the position of the rotor, the magnet body includes a permanent magnet magnetized in a radial direction and a rotational direction on an annular back yoke. It is a brushless motor characterized by a so-called Halbach magnet arrangement that is fixed alternately. In this way, the magnetic flux density on the rotor surface can be increased and the motor output torque can be improved.
このようなモータの構造を具備させることにより、更に大きいトルクが出力可能となり、同一サイズ、質量でもより高出力なモータを提供できる。 By providing such a motor structure, a larger torque can be output, and a motor with higher output can be provided even with the same size and mass.
本件出願に係る発明によれば、モータのコギングトルクを小さくしながら、かつ最大トルクも高いモータを提供できる。また、このモータを機器に搭載することにより、機器の小型化・機能向上を図ることができる。 According to the invention of the present application, it is possible to provide a motor having a high maximum torque while reducing the cogging torque of the motor. In addition, by mounting this motor on a device, it is possible to reduce the size and improve the function of the device.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、実施の形態1〜3では、コアの形状を改良することによりトルクを向上する方法について説明する。実施の形態4〜5ではマグネット体(永久磁石を用いた界磁部分)の構成について説明する。 In the first to third embodiments, a method for improving torque by improving the shape of the core will be described. In the fourth to fifth embodiments, the configuration of a magnet body (a field portion using a permanent magnet) will be described.
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1のモータの磁気回路構成を示す説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the magnetic circuit configuration of the motor according to the first embodiment.
図1に示す通り、コア3の突極5先端部に設けられた小歯6−1、6−2は左右で開角が異なっており、突極先端回転方向前側の小歯6−1の開角が回転方向後側の小歯6−2の開角より大きく形成されている。
As shown in FIG. 1, the small teeth 6-1 and 6-2 provided at the tip of the
なお、図において角度は全て電気角で表している。具体的には、図2(a)・図2(b)に示すように同一形状で角度が電気角で30°ずれた2つのコア3−1、3−2の形状の斜線部分を組み合わせて形成されている。 In the figure, all angles are expressed as electrical angles. Specifically, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the hatched portions of the two cores 3-1 and 3-2 having the same shape and the angle shifted by 30 ° in electrical angle are combined. Is formed.
このようにコギングトルクの基本周期の半分である電気角30°分ずらした形状を組み合わせることで、コギングトルクを打ち消すことによりコギングトルクが極めて小さく回転精度が高いモータを提供できる。 Thus, by combining the shapes shifted by an electrical angle of 30 °, which is half the basic period of the cogging torque, by canceling the cogging torque, a motor with extremely small cogging torque and high rotational accuracy can be provided.
また、本実施の形態1のコア3では、突極5先端の小歯6−1、6−2の開角を左右非対称とすることで、以下に示すような効果を得ることができる。
Moreover, in the
小歯の開角を不均等にしたり、ピッチを変えたりすると、各磁極からそれぞれの小歯に入射する磁束数が異なる形となる。一般的には小歯の開角が大きい場合、そして磁極に対しての小歯の位置がより前側(位相が進んでいる)小歯ほどより多くの磁束が集まる状態となる。 If the opening angles of the small teeth are made uneven or the pitch is changed, the number of magnetic fluxes incident on the small teeth from each magnetic pole will be different. In general, when the opening angle of the small teeth is large, and the position of the small teeth with respect to the magnetic pole is closer to the front (the phase is advanced), more magnetic flux is collected.
逆に磁束が集中する側の小歯の開角が小さくなる様に組み合わせを行なえば、磁気飽和を緩和することができる。 Conversely, if the combination is made so that the opening angle of the small teeth on the side where the magnetic flux is concentrated becomes small, the magnetic saturation can be alleviated.
本実施例の場合、磁束が集中し易い回転方向後側の小歯6−2の開角を回転方向前側の小歯6−1より小さくすることにより、磁束の不均衡を緩和し、コイルにより大きい電流を流してもコアが磁気飽和しにくくなり、結果としてコアの磁気飽和に起因する最大トルクを向上することができる。 In the case of the present embodiment, the opening angle of the small teeth 6-2 on the rear side in the rotational direction in which the magnetic flux tends to concentrate is made smaller than the small teeth 6-1 on the front side in the rotational direction, thereby reducing the magnetic flux imbalance. Even if a large current is passed, the core is less likely to be magnetically saturated, and as a result, the maximum torque resulting from the magnetic saturation of the core can be improved.
なお、このようにコアを回転方向で不均等な形に構成しても、モータのトルク定数、コギングトルクは、ほとんど変化しすることはないが、ロータの回転方向が逆の場合は、上記に示したのと全く同じ理由で、コアの磁気飽和が早まり、最大トルクが逆に低下してしまう。 Even if the core is configured in an uneven shape in the rotational direction in this way, the torque constant and cogging torque of the motor hardly change, but if the rotational direction of the rotor is reversed, For exactly the same reason as shown, the magnetic saturation of the core is accelerated and the maximum torque is reduced.
従って、このようにコアを回転方向で不均等な形に構成することは、モータが主に一方方向に回転する用途(例えばファン駆動等)に適した技術である。 Therefore, configuring the core in an uneven shape in the rotation direction in this way is a technique suitable for an application in which the motor mainly rotates in one direction (for example, fan driving).
このように、小歯の開角を変えることで、コギングトルクを小さくしながら、かつ最大トルクも高いモータを提供できる。 In this way, by changing the opening angle of the small teeth, it is possible to provide a motor having a high maximum torque while reducing the cogging torque.
(実施の形態2)
図3は本実施の形態2のモータの磁気回路構成を示す説明図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the magnetic circuit configuration of the motor according to the second embodiment.
図3に示す通り、コア3の突極5先端部に設けられた小歯6−1、6−2、6−3は中央の小歯6−2の開角が大きく左右の小歯6−1、6−2の開角が小さく形成されている。具体的には、図4(a)・図4(b)・図4(c)に示すように同一形状で角度が電気角で10°ずつずれた3つのコア3−1、3−2、3−3の形状の斜線部分を組み合わせて形成されている。
As shown in FIG. 3, the small teeth 6-1, 6-2, 6-3 provided at the tip of the
このように、小歯の開角を電気角で150°とし、コギングトルク基本周期の2分の1の周期のコギングトルクを発生する形状をベースとし、コギングトルクの基本周期の6分の1である電気角10°分づつずらした3つのコア形状を組み合わせることで、コギングトルクが極めて小さく回転精度が高いモータを提供できる。 In this way, the opening angle of the small teeth is set to 150 ° in electrical angle, and the shape that generates the cogging torque of the half of the basic period of the cogging torque is used as a base. By combining three core shapes shifted by an electrical angle of 10 °, a motor with extremely small cogging torque and high rotational accuracy can be provided.
また、本実施の形態2のコア形状では、突極先端の小歯の開角を中央部と左右で異ならせることで、以下に示すような効果を得ることができる。
Moreover, in the core shape of this
突極先端中央部分の小歯6−2は根元が直接巻線部分につながっているため、この部分が磁気飽和することはない。一方左右両端部の小歯6−1、6−3は、細い継鉄部7でつながれているため、この継鉄部7が磁気飽和を起こしやすい状態となっている。 Since the root of the small tooth 6-2 at the center portion of the salient pole tip is directly connected to the winding portion, this portion is not magnetically saturated. On the other hand, since the small teeth 6-1 and 6-3 at both left and right end portions are connected by the thin yoke portion 7, the yoke portion 7 is likely to cause magnetic saturation.
そこで小歯6−1、6−3の開角が小さくなる様に組み合わせを行なえば、小歯6−1、6−3から入射する磁束数が少なくなり、継鉄部7の磁気飽和を緩和することができる。 Therefore, if the combination is made so that the opening angle of the small teeth 6-1 and 6-3 becomes small, the number of magnetic fluxes incident from the small teeth 6-1 and 6-3 decreases, and the magnetic saturation of the yoke portion 7 is alleviated. can do.
このように突極先端部外側にある小歯の開角を小さくし磁気飽和を緩和することで、コイルにより大きい電流を流してもコアが磁気飽和しにくくなり、コアの磁気飽和に起因する最大トルクを向上することができる。 In this way, by reducing the opening angle of the small teeth outside the salient pole tip and reducing magnetic saturation, the core is less likely to be magnetically saturated even when a larger current is passed through the coil. Torque can be improved.
なお、上記実施の形態1では、コアが回転方向で不均等なため、ロータの回転方向が逆の場合は、最大トルクが低下するが、本実施の形態2の形状では正逆両回転共に同じ効果を得ることができる。 In the first embodiment, since the core is uneven in the rotation direction, the maximum torque is reduced when the rotation direction of the rotor is reversed. However, the shape of the second embodiment is the same for both forward and reverse rotations. An effect can be obtained.
以上実施の形態1、2では各一例ずつを示しているが、同様の考え方で他の構成も可能である。 In the first and second embodiments, one example is shown, but other configurations are possible in the same way.
一般的には、ブラシレスモータが3相構造であり、前記突極1極あたりに設けられた小歯の歯数をnとした場合に、コアの軸方向断面形状が、回転方向に所定角度ずつずらしたn個のコア基本形状を適時組み合わせた形状に構成し、前記小歯部のうち、突極先端部の磁束密度が高くなる部分の小歯の開角を他の部分の小歯開角より小さくすることにより、コギングトルクを小さく抑えながら、モータの最大トルクを向上できる。 Generally, a brushless motor has a three-phase structure, and when the number of small teeth provided per one salient pole is n, the axial cross-sectional shape of the core is a predetermined angle in the rotational direction. The basic shape of the n cores that have been shifted is combined in a timely manner. Among the small teeth, the small tooth opening angle of the portion where the magnetic flux density at the salient pole tip is high is the small tooth opening angle of the other portion. By making it smaller, the maximum torque of the motor can be improved while keeping the cogging torque small.
(実施の形態3)
本実施の形態3は、コア形状に関して上記実施の形態1、2と異なるアプローチでトルクを向上する方法について説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a method for improving torque with an approach different from the first and second embodiments with respect to the core shape will be described.
図5は本実施の形態3のモータの磁気回路構成を示す説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the magnetic circuit configuration of the motor according to the third embodiment.
本実施の形態3のコア形状は、小歯6先端が全て一方に傾いた形状である。
The core shape of the third embodiment is a shape in which the tips of the
このように小歯6先端を回転非対称に形成することも最大トルクを向上する効果がある。
Thus, forming the tip of the
図5において駆動時に小歯6先端部分にはコイル4による磁界と永久磁石1による磁界との両方が加わる状態となり、特に永久磁石にNd−Fe−B系焼結磁石など残留磁束密度の大きい磁石を使用した場合、小歯6先端の回転方向前側のエッジ部8にコア材質の磁気飽和を超える磁束が流れる場合がある。
In FIG. 5, both the magnetic field generated by the
そこで、小歯6先端部分を左右非対称に傾けた状態とし、磁気飽和し易い前側のエッジ8の角度を90°より大きくすることで、この部分の磁気飽和を緩和し最大トルクを向上することができる。
Therefore, by setting the tip portion of the
一方、このように小歯6先端部分を回転非対称に形成すると小歯6横側から入射するトルク発生に寄与しない無効磁束も増えるため、中間領域での性能が逆に悪化する傾向があり、またモータが逆回転する場合は逆効果となるため、この方法は、モータが常に一方向に大きなトルクを発生しつづける用途に適している。
On the other hand, if the tip portion of the
(実施の形態4)
以上実施の形態1から3は、コアの磁気飽和を緩和し、コイルにより大きな電流を流すことにより高トルク化を実現する方法を説明したが、以下実施の形態4・5は、マグネット体の構成を変更することにより、マグネット体からより多くの磁束を取り出すことにより、高トルク化を図る方法について説明する。
(Embodiment 4)
In the first to third embodiments, the method of reducing the magnetic saturation of the core and increasing the torque by flowing a large current through the coil has been described. However, in the following fourth and fifth embodiments, the configuration of the magnet body is described. A method for increasing the torque by taking out more magnetic flux from the magnet body by changing the above will be described.
図6は本実施の形態4のモータの磁気回路構成を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the magnetic circuit configuration of the motor according to the fourth embodiment.
図6においてマグネット体は、珪素鋼板を複数枚軸方向に積み重ねて構成したバックヨーク2に複数の永久磁石1を挿入する構成であり、いわゆる磁石埋め込み型の構造を有している。マグネット体1極あたり、2個の平板状永久磁石1を同じ極が向かい合わせになるように、への字状に並べて埋め込まれた構成となっている。
In FIG. 6, the magnet body has a structure in which a plurality of
このようにマグネット体一極あたりのロータ表面積よりも、マグネット体一極あたりの永久磁石1の着磁方向の投影面積が大きくなるように構成し、ギャップ部分に磁束を集中させる様にすることにより、使用している永久磁石1の磁束密度よりギャップ部分の磁束密度を高くすることができ、同じサイズのロータからより多くの磁束を取り出すことができるため、モータの高トルク化が可能となる。
In this way, the projected area in the magnetization direction of the
また永久磁石1とバックヨーク2の透磁率の差を利用して、磁極の中心から他の磁極へ通る方向の磁束の磁気抵抗と、磁極間を通る磁束の磁気抵抗に差を設けることにより、永久磁石1によるマグネットトルクのみならず、磁気抵抗変化に伴うリラクタンストルクをも利用することができ、より高トルク化が可能となる。
Further, by utilizing the difference in permeability between the
なお、本実施の形態4では磁極1極あたり2個の永久磁石を使用したが、図7(a)の様に、磁石を3個以上使う構成、あるいは図7(b)の様に磁極あたり1個の円弧磁石を使用する方法等も可能である。 In the fourth embodiment, two permanent magnets are used per magnetic pole. However, as shown in FIG. 7A, a configuration using three or more magnets, or as shown in FIG. A method using one arc magnet is also possible.
しかしながら、永久磁石1を挿入するバックヨーク2の飽和磁束密度にも限界があり、また、永久磁石1は形状が単純なほど低コストで製造できる等の観点から、図6に示した、2個の平板上永久磁石を同じ極が向かい合わせになるように、への字状に並べて埋め込んだ構成は最も適した構成である。
However, there is a limit to the saturation magnetic flux density of the
(実施の形態5)
図8は本実施の形態4のモータの磁気回路構成を示す説明図である。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the magnetic circuit configuration of the motor according to the fourth embodiment.
図8においてマグネット体は、珪素鋼板を積層した円環上のバックヨーク2内周部にラジアル方向と回転方向に着磁された永久磁石1を互い違いに張り合わせて構成されている。
In FIG. 8, the magnet body is configured by alternately laminating the
この様な磁石の配列は、ハルバッハ磁石配列として知られており、極異方配向の磁石と並び単純にラジアル方向に多極着磁した永久磁石よりもより多くの磁束を取り出せることが知られている。 Such an arrangement of magnets is known as a Halbach magnet arrangement and is known to be able to extract more magnetic flux than a permanent magnet simply magnetized in the radial direction along with polar anisotropic magnets. Yes.
これらハルバッハ磁石配列や、極異方配向の永久磁石は、単純にラジアル方向に磁石を配向した場合に対しマグネット内を通る磁束の距離が長くなるため、磁石の厚みを厚くしたのと同じような効果が得られ、同じ体積の永久磁石でもより大きな磁束を取り出すことができるものである。 These Halbach magnet arrays and permanent magnets with polar orientation are the same as increasing the magnet thickness because the distance of the magnetic flux passing through the magnet is longer than when the magnet is simply oriented in the radial direction. An effect is obtained, and a larger magnetic flux can be extracted even with a permanent magnet of the same volume.
この様な効果は、永久磁石のラジアル方向の厚みに対する磁極のピッチの比率が比較的小さい場合顕著に表れる。 Such an effect is prominent when the ratio of the magnetic pole pitch to the radial thickness of the permanent magnet is relatively small.
本発明のモータの構造は、コア3の突極5の数を増やさないまま、磁極数を増やす構成をとるため、必然的に磁極ピッチは小さいものとなり、ハルバッハ磁石配列や、極異方配向の磁石によるトルクアップは従来型モータより大きな効果が得られる。
Since the structure of the motor of the present invention has a configuration in which the number of magnetic poles is increased without increasing the number of
図9は、従来技術のラジアル配向の磁石と本発明のハルバッハ磁石配列のモータの特性を、コンピュータを用いた磁界解析により計算し比較した例である。 FIG. 9 is an example in which the characteristics of a conventional magnetically oriented magnet and the motor of the Halbach magnet arrangement of the present invention are calculated and compared by magnetic field analysis using a computer.
図9に示したとおり、永久磁石の体積は全く同一で中間時トルクはおよそ2%、最大トルクはおよそ8%向上している。 As shown in FIG. 9, the volume of the permanent magnet is exactly the same, the intermediate torque is improved by about 2%, and the maximum torque is improved by about 8%.
以上実施の形態1から5によれば、ブラシレスモータの最大トルクを向上することが可能となり、同一トルクでもより小型のモータを提供できる。あるいは、従来と同一サイズで出力アップが可能となり、モータを使用した機器の機能を向上することができる。 As described above, according to the first to fifth embodiments, the maximum torque of the brushless motor can be improved, and a smaller motor can be provided even with the same torque. Alternatively, the output can be increased with the same size as the conventional one, and the function of the device using the motor can be improved.
例えば、本発明のブラシレスモータを携帯情報端末、携帯型MDプレーヤ等に使用することにより、同一特性でも小型で軽量なモータを提供でき、機器の小型化、軽量化を達成できる。 For example, by using the brushless motor of the present invention for a portable information terminal, a portable MD player, etc., it is possible to provide a small and lightweight motor with the same characteristics, and to achieve a reduction in size and weight of the device.
また、本発明のブラシレスモータをOA機器、家電機器等の駆動源に使用することにより、同一サイズでも高出力なモータを提供でき、機器のサイズを大きくすることなく機器の高速化、高機能化を達成できる。 In addition, by using the brushless motor of the present invention as a drive source for OA equipment, home appliances, etc., it is possible to provide a motor with high output even with the same size, and increase the speed and functionality of the equipment without increasing the size of the equipment. Can be achieved.
また、本発明のブラシレスモータをロボットの関節駆動用アクチュエータに使用することにより、同一サイズ、重量でもでも高出力なモータを提供でき、産業用ロボット等の応答性能を向上できる。 In addition, by using the brushless motor of the present invention as an actuator for joint drive of a robot, a high output motor can be provided even with the same size and weight, and the response performance of an industrial robot or the like can be improved.
またさらに、本発明のブラシレスモータを、燃料電池自動車、電気自動車に代表される輸送用機器の車輪駆動用に使用することにより、同一特性でも小型、軽量のモータを提供することができ、車体の軽量化による走行性能の向上、あるいは燃費の向上を実現することができる。 Furthermore, by using the brushless motor of the present invention for driving wheels of transportation equipment represented by fuel cell vehicles and electric vehicles, a small and light motor with the same characteristics can be provided. It is possible to improve driving performance or improve fuel efficiency by reducing the weight.
本発明のブラシレスモータは、モータのコギングトルクを小さくしながら、かつ最大トルクも高いモータを提供できる。また、このモータを機器に搭載することにより、機器の小型化・機能向上を図ることができる。例えば、映像・音響機器、OA機器等さまざまな機器の駆動源用のモータして有用である。 The brushless motor of the present invention can provide a motor having a high maximum torque while reducing the cogging torque of the motor. In addition, by mounting this motor on a device, it is possible to reduce the size and improve the function of the device. For example, it is useful as a motor for driving sources of various devices such as video / audio devices and OA devices.
1 永久磁石
2 バックヨーク
3、3−1、3−2、3−3 コア
4 コイル
5、5−1、5−2、5−3、5−4、5−5、5−6 突極
6、6−1、6−2、6−3 小歯
7 継鉄部
8 小歯前側エッジ部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
A rotor having a magnet body in which N poles and S poles are alternately magnetized in the rotation direction; a core provided with a plurality of salient poles each having a coil and wound with a magnetic circuit facing the magnet body in the radial direction; The portion of the salient pole facing the magnet body is provided with a plurality of small teeth having substantially the same pitch as that of the two magnet poles, and the coil is energized according to the position of the rotor. In the brushless motor for rotationally driving the rotor, the magnet body is a so-called Halbach magnet arrangement in which permanent magnets magnetized in a radial direction and a rotational direction are alternately fixed to an annular back yoke. Features a brushless motor.
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