JP2528020B2 - 電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明になる電動機は、電算機の記憶装置として使用
される磁気デスク駆動装置等に利用されるものである。

［従来の技術］ 第３図は従来より実施されている磁気デスク駆動装置
に使用される電動機の構造を示す断面図（ａ）と一部を
切り欠いた平面図（ｂ）である。

第３図（ａ）において、１は固定基板、２は固定子鉄
芯、３は固定子巻線、４は固定子ブラケット、5,5は玉
軸受、６は回転子軸、７は回転子ボス、８は回転子ヨー
ク、９は円環状の永久磁石、10は磁気デスクを装着する
ためのチャックである。

前記固定子鉄芯２は円環状ヨークに複数の磁極を放射
状に植設した鉄芯２の先端にポールピース２−０を備え
た薄板鉄芯を積層して構成され、各磁極に固定子巻線３
を巻装した固定子鉄芯２を固定子基板１に固着した固定
子ブラケット４に固着されている。

回転子軸６は固定子ブラケット４の内側に装着した２
個の玉軸受5,5により回転自在に支承され、回転子軸６
には回転子ボス７を介して回転子ヨーク８が固着され、
回転子ヨーク８の内側に永久磁石９が一体的に固着さ
れ、永久磁石９の内周面は固定子鉄芯のポールピース２
−０と空隙を介して対向している。

図示の電動機は複数の固定子磁極に巻装した固定子巻
線に、該巻線を巻装した磁極と対向する永久磁石９の磁
極を磁気検出器（図示していない）で検出した信号で制
御される通電制御装置（図示していない）を介して順次
通電して永久磁石９を備えた回転子を一定方向に回転駆
動し、回転子軸６にチャック10を介して装着した磁気デ
スク（図示していない）を回転せしめ磁気デスク駆動装
置として動作するものである。

第３図に示した従来技術による磁気デスク駆動装置の
ある種のものにおいては、磁気デスクを安定に駆動する
ため、回転子に設けた永久磁石の極数を16極とし、固定
子の磁極数を12個として固定子巻線の相数を３相とする
構成とするものがあり、回転子の磁極数が固定子の磁極
数より多く配置されているのでコギングトルクを減少で
きる構成として同じような構成のものが 特公昭49−8568号に開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが前記のように永久磁石の極数を16極とし、固
定子の磁極数を12個、固定子巻線の相数を３相とする構
成においては、回転子の永久磁石と固定子鉄芯の磁極の
先端との空隙が大きい場合又は、回転子の一極当たりの
磁極の巾に対し固定子の磁極の先端の巾を大幅に狭くす
る事によりコギングトルクを減少させる効果を得る事が
できるが、電動機の効率を高くするため磁極の先端にポ
ールピースを設けかつ空隙を小さくすると、第３図
（ｃ）の展開図に示すように隣接した２個の磁極のポー
ルピースの中間線の位置を永久磁石の中性線が通過する
時に、磁極のポールピースと永久磁石との間に吸引力
（保持力）が作用して安定点（特異点）を生じ、全部の
磁極の先端のポールピースが左右とも同じ大きさの張出
し量ａとなるような形状では、永久磁石の磁極より発す
る磁束は対向するポールピースの先端部を介して循環す
るように作用し、大きなコギングトルクを発生させる。

第３図（ｃ）においてア、イ、ウ、エの４個所の位置
が前述の磁気的安定点（特異点）となる為、この位置か
ら永久磁石が移動する際のコギングトルクが最大となる 上記のような動作をする位置は１回転中で固定子磁極
の数が12で永久磁石の磁極数が16であるから最小公倍数
の48個の位置が有り、第２図の実験データ（ｂ）に示す
ように48個の大きなコギングトルクを発生させ、回転ム
ラが増大しかつ実効トルクを減少させるという問題が生
ずる。

本発明は効率を高く維持して、かつコギングトルクの
小さい電動機を得るのが目的である。

（２）発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 本発明に成る電動機においては、12個の磁極を該磁極
の先端に回転方向の左右に同じ小さな張出し量のポール
ピースを設けたＡ群の磁極３個と、磁極の先端の左側に
小さな、かつ右側に大きな張出し量のポールピースを設
けたＢ群の磁極３個と、磁極の左側に大きな、かつ右側
に小さな張出し量のポールピースを設けたＣ群の磁極６
個とを備え、第１番目のＡ群の磁極を起点として右回り
にＢ群、Ｃ群、Ｃ群、Ａ群、……、……、……、……の
順に繰返し順次配置すると共に、前記の第１番目のＡ群
の磁極より第12番目のＣ群の各磁極に巻装した巻線を３
相の（Ｕ），（Ｖ），（Ｗ）として順次繰返し形成する
ように構成したものである ［作用］ 磁極の先端に設けたポールピースの形状の異なる磁極
をＡ群、Ｂ群、Ｃ群、Ａ群……、……、……、……、…
…、の順に繰返し順次配置することにより、永久磁石の
中性線と隣接した磁極のポールピースの間の中間線とが
対向する特異点におけるコギントルクの大きさを変化さ
せ合成のコギングトルクを減少さる共に、３相各相の巻
線による鎖交磁束を同じようにさせる事ができる作用効
果が有る。

［実施例］ 第１図は本発明になる電動機の固定子鉄芯の形状を示
す平面図（ａ）と、固定子磁極と回転子の永久磁石との
相関を示す展開図（ｂ）である。

（ａ）図において、固定子鉄芯の磁極は２−１より２
−12までの12個を備え、各磁極先端に備えるポールピー
スの形状は、磁極群により変えてあり、Ａ群の２−1,2
−5,2−９の磁極の先端に設けたポールピースは磁極に
対し左側と右側に同じ小さな張出し量のポールピースｂ
が設けてあり、 Ｂ群の２−2,2−6,2−10の磁極の先端には磁極の右側に
大きな張出し量のポールピースａと、左側に小さな張出
し量のポールピースｂが設けられ、Ｃ群の２−3,2−4,2
−7,2−8,2−11,2−12の磁極の先端には磁極の左側に大
きな張出し量のポールピースａと、右側に小さな張出し
量のポールピースｂが夫々設けてあり、かつ各磁極に設
けられた小さな張出し量のポールピースｂの形状は、 端面が傾斜しており端面近傍における永久磁石との空隙
の変化を緩和させてある。

そして第１図（ａ）に示すようにＡ群の磁極２−１を
起点として右回転の方向に隣接してＢ群の磁極２−２を
配置し、更に右に隣接してＣ群の磁極２−3,2−４を配
設し、次にＡ群の磁極２−５を配置するというように、
Ａ群、Ｂ群、Ｃ群、Ｃ群と配置し次にＡ群に戻るという
繰り返す形で12個の磁極を配置する事により120度の位
置で対称と成るようにしてある。

本発明による展開図第１図（ｂ）により本発明の電動
機の動作を説明する。

第１図（ｂ）図においては、固定子磁極２−1,2−2,2
−3,2−４のポールピースの張出し量を考察すると、固
定子磁極２−１のポールピースの張出し量は左右共小さ
なｂの形状であり、磁極２−２のポールピースの張出し
量は、右側では大きなａの形状で左側では小さなｂの形
状と成っており、固定子磁極２−3,2−４においても左
側に大きな張出し量のポールピースａと右側に小さな張
出し量のポールピースｂを配置してある。

同様に固定子磁極２−５〜２−8,と２−９〜２−12を
配置してある。

第１図（ｂ）に示した展開図より第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ）に回転子の永久磁石９が回転して固定子
磁極との相関関係が変化したときの様子を示しコギング
トルクの発生状況を説明する。

第４図（ａ）において、永久磁石９の磁極９−３と９
−４、９−７と９−８、９−11と９−12、９−15と９−
16の夫々の中性線が、対向する固定子磁極２−２と２−
３のポールピースの中間線Ｋと、固定子磁極２−５と２
−６のポールピースの中間線Ｌと、固定子磁極２−８と
２−９のポールピースの中間線Ｌと、固定子磁極２−11
と２−12のポールピースの中間線Ｍと夫々対向している
特異点であり、該特異点の夫々の中間線K,L,Mにおいて
発生するコギングトルクは永久磁石と対向するポールピ
ースの面積に比例するものであるから、中間線Ｋの位置
ではポールピースの張出し量がａが２個で、Ｌの位置で
はｂが２個で、Ｍの位置ではａ＋ｂであるから夫々Ｋの
位置は大、Ｌの位置では小、Ｍの位置では中の大きさの
コギングトルクが同時に発生することになるから全体と
してＫ＋Ｌ＋Ｌ＋Ｍの大きさとなる。一方上記の特異点
の位置以外に所でも永久磁石と固定子磁極のポールピー
スとの間にはコギングトルクが発生しており、その概略
の大きさと方向を矢印で示してある。即ち→ ←は方向
を、棒の長さが大きさを示しており、各部の矢印の棒の
長さと方向を組合せ他の部分の作用も合成すると両方向
のコギングトルクが略一致してキャンセルされるように
なっている。又（Ｕ），（Ｖ），（Ｗ）の符号は３相は
各巻線（図示を省略してある）を示し、各相の巻線が巻
装された磁極の形状は総て（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｃ）となっており各相の永久磁石と対向するポールピ
ースの面積の総和は同じであるから各相の鎖交磁束の量
が同じとなっている。

（ｂ）図は（ａ）図に対し回転子の永久磁石９が60度
左の方向に回転したときの状態を示しており、（ａ）図
と同じようにコギングトルクが発生する特異点L,L,M,K
が存在し、特異点以外の所でのコギングトルクの発生上
は矢印の大きさと方向により示されキャンセルされるよ
うになっている。

（ｃ）図は（ｂ）図に対し回転子の永久磁石９が60度
左の方向に回転したときの状態を示しており、コギング
トルクが発生する特異点L,M,K,Lの存在と特異点以外の
所のコギングトルクの発生状況は（ｂ）図、（ａ）図と
同じである。

又、（ｂ）図、（ｃ）図において各相（Ｕ），
（Ｖ），（Ｗ）の表示は省略してあるが（ａ）図と同じ
である。

以上の（ａ）図、（ｂ）図及び（ｃ）図に示したよう
に回転子の永久磁石９が回転したときにコギングトルク
が発生する特異点K,L,L,Mは、位置は移動するが常に発
生すると共に、特異点以外の所においてはキャンセルさ
れるようになっている。

そして上記の特異点で発生するコギングトルクの大き
さは前記のようにＡ＝（大＋小＋小＋中）と成ってお
り、一方、第３図（ｃ）に示した従来技術の構成におい
ては、固定子磁極のポールピースの張出し量が総て大き
い（ａ）の形状でア、イ、ウ、エの磁気的安定点（特異
点）におけるコギングトルクの大きさは総て大となるか
らＢ＝（大＋大＋大＋大）となり、第２図（ｂ）に示す
ような従来技術のコギングトルクを第２図（ａ）に示す
ように大幅に減少させる事ができた。

又、回転子軸より取り出されるトルクは巻線に通電す
ることにより発生する電磁トルクとコギングトルクとの
和により定まるものであるから、コギングトルクを減少
させる事ができると、マイナス方向のコギングトルクが
減少し実効トルクが増加することにより、固定子磁極の
ポールピースの張出し量を部分的に減らしたことによる
電磁トルクの減少を補う効果があり効率を向上させる事
ができた。

［発明の効果］ 本発明に成る電動機は、前記のような構成であるか
ら、固定子磁極のポールピースと回転子に備えた永久磁
石との関係位置により発生する特異点におけるコギング
トルクを減少させる事ができると共に、実効トルクの増
加により効率を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる電動機の固定子鉄芯の平面図
（ａ）と、展開図（ｂ）、第２図（ａ）は本発明になる
電動機のコギングトルクの実験値を示すデータで（ｂ）
は従来技術になる電動機のデータであり、第３図は従来
技術になる電動機の断面図（ａ）と、一部切り開いた平
面図（ｂ）と、展開図（ｃ）である。 第４図は本発明に成る電動機の動作を説明する説明図
（ａ），（ｂ），（ｃ）である。 符号の説明 １…固定基板、２…固定子鉄芯、２−０…ポールピー
ス、２−１〜２−12…固定子の磁極、３…固定子巻線、
４…固定子ブラケット、5,5…玉軸受、６…回転子軸、
７…回転子ボス、８…回転子ヨーク、９…円環状の永久
磁石、９−１〜９−16…永久磁石の磁極,10…磁気デス
クのチャック,a…張出し量の大きいポールピース、ｂ…
張出し量の小さいポールピース、ア、イ、ウ、エ…磁気
的安定点、K,L,M…コギングトルクの発生する特異点、
（Ｕ），（Ｖ），（Ｗ）…３相の各相

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】16個の磁極をN,S交互に着磁した円環状の
   永久磁石を備えた回転子と、前記永久磁石と空隙を介し
   て対向し、その先端に回転方向に張り出したポールピー
   スを有し夫々に巻線を巻装した12個の磁極を備え前記巻
   線を３相に形成した固定子を有する電動機において、前
   記磁極の回転方向の左右に同じ小さな張出し量のポール
   ピースを設けたＡ群の磁極３個と、磁極の左側に小さ
   な、かつ右側に大きな張出し量のポールピースを設けた
   Ｂ群の磁極３個と、磁極の左側に大きな、かつ右側に小
   さな張出し量のポールピースを設けたＣ群の磁極６個と
   を備え、第１番目のＡ群の磁極を起点として右回りにＢ
   群、Ｃ群、Ｃ群、Ａ群、……、……、……、……の順に
   繰返し順次配置し、かつ前記第１番目のＡ群の磁極より
   第12番目のＣ群の各磁極に巻装した巻線を３相の
   （Ｕ），（Ｖ），（Ｗ）として順次繰返すように構成し
   たことを特徴とする電動機。