JP2993380B2 - ４相ブラシレスモータ - Google Patents
４相ブラシレスモータInfo
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- JP2993380B2 JP2993380B2 JP26191894A JP26191894A JP2993380B2 JP 2993380 B2 JP2993380 B2 JP 2993380B2 JP 26191894 A JP26191894 A JP 26191894A JP 26191894 A JP26191894 A JP 26191894A JP 2993380 B2 JP2993380 B2 JP 2993380B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、起動トルクの減少を防
止した４相ブラシレスモータに関するものである。
止した４相ブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気ディスク装置等の情報機器の
駆動モータとして電機子にコアを有する多相の直流モー
タが広く使用されている。
駆動モータとして電機子にコアを有する多相の直流モー
タが広く使用されている。
【０００３】この種の多相コア有モータにおいては、ス
テータとなるコアのスロットとＮ極とＳ極が交互に着磁
されたロータとなるマグネットの界磁磁極の境界でコギ
ングが発生する。
テータとなるコアのスロットとＮ極とＳ極が交互に着磁
されたロータとなるマグネットの界磁磁極の境界でコギ
ングが発生する。
【０００４】例えば、４相ブラシシレスモータにあって
は、界磁磁極数Ｐと駆動用コイル数Ｑ（コア有モータは
巻線数Ｑが突極数及びスロットに等しい）との組合わせ
は、Ｐ＝２（２ｎ±１），Ｑ＝４ｎ（但し、ｎは３以上
の奇数）となるように構成してある。
は、界磁磁極数Ｐと駆動用コイル数Ｑ（コア有モータは
巻線数Ｑが突極数及びスロットに等しい）との組合わせ
は、Ｐ＝２（２ｎ±１），Ｑ＝４ｎ（但し、ｎは３以上
の奇数）となるように構成してある。
【０００５】そして、この４相ブラシシレスモータにお
けるコギングの発生回数は、＜表１＞に示す如く、ロー
タ１回転当たりのコギング発生回数がＰとＱの最小公倍
数で表され、同時に発生するコギング発生箇所数がＰと
Ｑの最大公約数で表される。
けるコギングの発生回数は、＜表１＞に示す如く、ロー
タ１回転当たりのコギング発生回数がＰとＱの最小公倍
数で表され、同時に発生するコギング発生箇所数がＰと
Ｑの最大公約数で表される。
【０００６】
【表１】
【０００７】具体的な構成を図１及び図２にそれぞれ示
す。図１はモータのロータマグネットとコア及び巻線の
平面展開図、図２は巻線の概略回路図である。即ち、図
１に示すように、１４極、１２巻線の４相ブラシシレス
モータは、コアＣの突極Ｃ1 〜Ｃ12間の各スロットに巻
線（コイル）Ｌが巻回された電機子と、内周にＮ極とＳ
極が交互に１４極着磁された環状のマグネットである磁
極Ｍで構成され、この磁極ＭはコアＣと所定の間隔を保
って円筒状のヨークに固定され、固定である磁極Ｍをコ
アＣに対して相対回転させると磁極ＭのＮ極とＳ極との
境界とスロット間でコギングが発生する。
す。図１はモータのロータマグネットとコア及び巻線の
平面展開図、図２は巻線の概略回路図である。即ち、図
１に示すように、１４極、１２巻線の４相ブラシシレス
モータは、コアＣの突極Ｃ1 〜Ｃ12間の各スロットに巻
線（コイル）Ｌが巻回された電機子と、内周にＮ極とＳ
極が交互に１４極着磁された環状のマグネットである磁
極Ｍで構成され、この磁極ＭはコアＣと所定の間隔を保
って円筒状のヨークに固定され、固定である磁極Ｍをコ
アＣに対して相対回転させると磁極ＭのＮ極とＳ極との
境界とスロット間でコギングが発生する。
【０００８】例えば、磁極数Ｐが１４、コイル数Ｑが１
２の場合は、表１に示すように１回転当たり８４回のコ
ギングが発生し、このコギングが同時に発生する箇所数
は２箇所となり、モータ全体として上記した境界で発生
するコギングの約２倍となる。
２の場合は、表１に示すように１回転当たり８４回のコ
ギングが発生し、このコギングが同時に発生する箇所数
は２箇所となり、モータ全体として上記した境界で発生
するコギングの約２倍となる。
【０００９】また巻線方法は、図２に併せて示す如く、
コアＣの突極Ｃ1 〜Ｃ12と磁極Ｍは互いに位相がずれて
いるため、隣接した３個の突極にコイルの巻方向を反転
させながら巻回して１つの相のコイルとしてある。即
ち、突極Ｃ1 にＣＷ（時計回り）方向のコイルを巻回し
たならば、この突極Ｃ1 と隣接する突極Ｃ2 ，Ｃ12には
コイルをＣＣＷ（反時計回り）方向に巻回すれば良い。
このように、突極Ｃ12（ＣＣＷ），Ｃ1 （ＣＷ），Ｃ2
（ＣＣＷ）に順次コイルを連続して巻回してＡ相（第１
相）コイルを形成する。
コアＣの突極Ｃ1 〜Ｃ12と磁極Ｍは互いに位相がずれて
いるため、隣接した３個の突極にコイルの巻方向を反転
させながら巻回して１つの相のコイルとしてある。即
ち、突極Ｃ1 にＣＷ（時計回り）方向のコイルを巻回し
たならば、この突極Ｃ1 と隣接する突極Ｃ2 ，Ｃ12には
コイルをＣＣＷ（反時計回り）方向に巻回すれば良い。
このように、突極Ｃ12（ＣＣＷ），Ｃ1 （ＣＷ），Ｃ2
（ＣＣＷ）に順次コイルを連続して巻回してＡ相（第１
相）コイルを形成する。
【００１０】また、突極Ｃ3 は突極Ｃ12に対して位相差
が２７０°（１８０°＋９０°）ずれていることから、
ＣＷ方向から巻回し始めることにより、Ｃ1 とＣ12とは
９０°位相差となることから、上記したＡ相コイルと同
様に、突極Ｃ3 （ＣＷ），Ｃ4 （ＣＣＷ），Ｃ5 （Ｃ
Ｗ）となるように３つの突極に連続して巻回してＢ相
（第２相）を形成する。
が２７０°（１８０°＋９０°）ずれていることから、
ＣＷ方向から巻回し始めることにより、Ｃ1 とＣ12とは
９０°位相差となることから、上記したＡ相コイルと同
様に、突極Ｃ3 （ＣＷ），Ｃ4 （ＣＣＷ），Ｃ5 （Ｃ
Ｗ）となるように３つの突極に連続して巻回してＢ相
（第２相）を形成する。
【００１１】同様に突極Ｃ6 （ＣＣＷ），Ｃ7 （Ｃ
Ｗ），Ｃ8 （ＣＣＷ）として３つの突極に連続してコイ
ルを巻回してＣ相（第３相）を形成する。更に、突極Ｃ
9 （ＣＷ），Ｃ10（ＣＣＷ），Ｃ11（ＣＷ）として３つ
の突極に連続してコイルを巻回してＤ相（第４相）を形
成する。
Ｗ），Ｃ8 （ＣＣＷ）として３つの突極に連続してコイ
ルを巻回してＣ相（第３相）を形成する。更に、突極Ｃ
9 （ＣＷ），Ｃ10（ＣＣＷ），Ｃ11（ＣＷ）として３つ
の突極に連続してコイルを巻回してＤ相（第４相）を形
成する。
【００１２】そして、上記各コイルにそれぞれ電気角で
９０°の位相差を持つ片方向の４相の電流を流すことに
より電機子部と界磁部間に連続した回転トルクが発生す
る。
９０°の位相差を持つ片方向の４相の電流を流すことに
より電機子部と界磁部間に連続した回転トルクが発生す
る。
【００１３】ＳＷ1 〜ＳＷ4 はホール素子等の位置検出
手段（ＨＧ1 ，ＨＧ2 ）がマグネットＭからの磁束密度
に比例した電圧を発生する出力により駆動コイルに対す
るマグネットの相対位置を知り、この出力信号を制御回
路に出力して制御回路からの駆動信号により各ＳＷを開
閉して各コイルを順次駆動して正常回転を許容する。
手段（ＨＧ1 ，ＨＧ2 ）がマグネットＭからの磁束密度
に比例した電圧を発生する出力により駆動コイルに対す
るマグネットの相対位置を知り、この出力信号を制御回
路に出力して制御回路からの駆動信号により各ＳＷを開
閉して各コイルを順次駆動して正常回転を許容する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、４相ブラシ
レスモータにおいて、各突極に巻回したコイルの巻数の
関係はＣ12，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ5 ，Ｃ6 ，Ｃ8 ，Ｃ9 ，Ｃ
11をそれぞれＺ1 とした時、Ｃ1 ，Ｃ4 ，Ｃ7 ，Ｃ10を
それぞれＺ2 とすると、Ｚ1 ＝Ｚ2 （２５０ターン）な
る関係となっている。
レスモータにおいて、各突極に巻回したコイルの巻数の
関係はＣ12，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ5 ，Ｃ6 ，Ｃ8 ，Ｃ9 ，Ｃ
11をそれぞれＺ1 とした時、Ｃ1 ，Ｃ4 ，Ｃ7 ，Ｃ10を
それぞれＺ2 とすると、Ｚ1 ＝Ｚ2 （２５０ターン）な
る関係となっている。
【００１５】通電している１相のそれぞれのコイルが発
生する磁界において、Ｎ極の強さとＳ極の強さが、＜数
１＞に示すようにアンバランスになり漏れ磁束が発生
し、この漏れ磁束がホール素子に飛び込んでコイルの通
電タイミングズレを引き起こし、起動トルクが減少し、
トルクリップルを悪化させる。
生する磁界において、Ｎ極の強さとＳ極の強さが、＜数
１＞に示すようにアンバランスになり漏れ磁束が発生
し、この漏れ磁束がホール素子に飛び込んでコイルの通
電タイミングズレを引き起こし、起動トルクが減少し、
トルクリップルを悪化させる。
【００１６】
【数１】
【００１７】この従来のモータのトルク−回転数の関係
は図３中線図ａ（鎖線）に示すように、起動時等の回転
初期にはトルクが低下している。
は図３中線図ａ（鎖線）に示すように、起動時等の回転
初期にはトルクが低下している。
【００１８】このトルクの低下の現象は、このモータを
例えばＶＴＲのドラムモータやキャプスタンモータとし
て使用した場合は、ジッターやワウフラッタに悪影響を
与えたり、ノイズ及び振動の発生の原因となる。
例えばＶＴＲのドラムモータやキャプスタンモータとし
て使用した場合は、ジッターやワウフラッタに悪影響を
与えたり、ノイズ及び振動の発生の原因となる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、等間隔にＮ，Ｓ極を交互に配し
たＰ極の界磁磁極を有する界磁部と、Ｑ個の突極間の巻
線用スロットにＱ個の巻線を巻回した電機子部とからな
り、前記界磁部と電機子部のうちいずれか一方が他方に
対して回転自在となされた４相ブラシレスモータにおい
て、前記界磁磁極数Ｐと前記電機子の巻線用スロット数
Ｑとの組み合わせは、 Ｐ＝２（２ｎ±１） Ｑ＝４ｎ （但し、ｎは３以上の奇数） となるよう構成し、前記一つの相をなす巻線は隣接した
ｎ個で、互いに巻き方向が逆になるように巻回され、か
つ他の相と隣接する巻線の巻数をＺ1 とし、前記他の相
と隣接しない巻線の巻数をＺ2 とした時、 １．１＜Ｚ2 ／Ｚ1 ＜（ｎ＋１／ｎ−１）×１．５ なる関係とした４相ブラシレスモータ。
てなされたものであり、等間隔にＮ，Ｓ極を交互に配し
たＰ極の界磁磁極を有する界磁部と、Ｑ個の突極間の巻
線用スロットにＱ個の巻線を巻回した電機子部とからな
り、前記界磁部と電機子部のうちいずれか一方が他方に
対して回転自在となされた４相ブラシレスモータにおい
て、前記界磁磁極数Ｐと前記電機子の巻線用スロット数
Ｑとの組み合わせは、 Ｐ＝２（２ｎ±１） Ｑ＝４ｎ （但し、ｎは３以上の奇数） となるよう構成し、前記一つの相をなす巻線は隣接した
ｎ個で、互いに巻き方向が逆になるように巻回され、か
つ他の相と隣接する巻線の巻数をＺ1 とし、前記他の相
と隣接しない巻線の巻数をＺ2 とした時、 １．１＜Ｚ2 ／Ｚ1 ＜（ｎ＋１／ｎ−１）×１．５ なる関係とした４相ブラシレスモータ。
【００２０】また、前記１相をなす複数個の巻線うち、
一方の巻き方向の巻線の巻数とこれとは異なる他方の巻
き方向の巻線の巻数を略等しくした４相ブラシレスモー
タを提供するものである。
一方の巻き方向の巻線の巻数とこれとは異なる他方の巻
き方向の巻線の巻数を略等しくした４相ブラシレスモー
タを提供するものである。
【００２１】
【実施例】以下に本発明に係る４相ブラシレスモータの
一実施例を従来の図１及び図２を利用して詳細に説明す
る。
一実施例を従来の図１及び図２を利用して詳細に説明す
る。
【００２２】尚、説明の便宜上、先に示した構成部材と
同一構成部材に対しては同一の符号を付して説明する。
同一構成部材に対しては同一の符号を付して説明する。
【００２３】即ち、本発明者は上記課題に対してコアに
巻回するコイルの巻数に着目して研究した結果、４相ブ
ラシレスモータにおいて、界磁磁極数Ｐと前記電機子の
巻線用スロット数（巻線数）Ｑとの組み合わせは、 Ｐ＝２（２ｎ±１） Ｑ＝４ｎ （但し、ｎは３以上の奇数） となるよう構成し、一つの相をなす巻線数は隣接したｎ
個で、互いに巻き方向が逆になるように巻回され、かつ
他の相と隣接する巻線の巻数をＺ1 （各突極に巻回した
コイルの巻数をＣ12，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ5 ，Ｃ6 ，Ｃ8 ，
Ｃ9 ，Ｃ11）とし、他の相と隣接しない巻線の巻数をＺ
2 （突極Ｃ1 ，Ｃ4 ，Ｃ7 ，Ｃ10）とした時、 １．
１＜Ｚ2 ／Ｚ1 ＜（ｎ＋１／ｎ−１）×１．５ とすることで解決した。ホール素子ＨＧ1 ，ＨＧ2 は、
突極Ｃ8 ，Ｃ9 間及びＣ11，Ｃ12間にそれぞれ配置して
ある。
巻回するコイルの巻数に着目して研究した結果、４相ブ
ラシレスモータにおいて、界磁磁極数Ｐと前記電機子の
巻線用スロット数（巻線数）Ｑとの組み合わせは、 Ｐ＝２（２ｎ±１） Ｑ＝４ｎ （但し、ｎは３以上の奇数） となるよう構成し、一つの相をなす巻線数は隣接したｎ
個で、互いに巻き方向が逆になるように巻回され、かつ
他の相と隣接する巻線の巻数をＺ1 （各突極に巻回した
コイルの巻数をＣ12，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ5 ，Ｃ6 ，Ｃ8 ，
Ｃ9 ，Ｃ11）とし、他の相と隣接しない巻線の巻数をＺ
2 （突極Ｃ1 ，Ｃ4 ，Ｃ7 ，Ｃ10）とした時、 １．
１＜Ｚ2 ／Ｚ1 ＜（ｎ＋１／ｎ−１）×１．５ とすることで解決した。ホール素子ＨＧ1 ，ＨＧ2 は、
突極Ｃ8 ，Ｃ9 間及びＣ11，Ｃ12間にそれぞれ配置して
ある。
【００２４】ここでは、１４極、１２コイルのモータと
して、 Ｐ＝２（２ｎ＋１）＝２（２×３＋１）＝１４（極） Ｑ＝４ｎ＝４×３＝１２（コイル） １相のコイル数ｎは３であるから、 １．１＜Ｚ2 ／Ｚ1 ＜３ 即ち、本一実施例ではＺ1 を２２０ターンとし、Ｚ2 を
４４０ターンとして、１相分のコイルの直列抵抗及びモ
ータの構成は従来と同様にして、トルク−回転数の特性
は図３中線図ｂに示すように従来のものに比べて低い回
転数領域で高いトルクを得ることができた。このことは
１つのそれぞれのコイルが発生する磁極性がＮ，Ｓ両極
に存在してバランスがとれていることになる。
して、 Ｐ＝２（２ｎ＋１）＝２（２×３＋１）＝１４（極） Ｑ＝４ｎ＝４×３＝１２（コイル） １相のコイル数ｎは３であるから、 １．１＜Ｚ2 ／Ｚ1 ＜３ 即ち、本一実施例ではＺ1 を２２０ターンとし、Ｚ2 を
４４０ターンとして、１相分のコイルの直列抵抗及びモ
ータの構成は従来と同様にして、トルク−回転数の特性
は図３中線図ｂに示すように従来のものに比べて低い回
転数領域で高いトルクを得ることができた。このことは
１つのそれぞれのコイルが発生する磁極性がＮ，Ｓ両極
に存在してバランスがとれていることになる。
【００２５】図４はＺ2 ／Ｚ1 を変化させたときの起動
トルクの特性であり、図から上記した範囲において高ト
ルクを得ることが確認される。
トルクの特性であり、図から上記した範囲において高ト
ルクを得ることが確認される。
【００２５】従って、ホー６素子に近接した駆動コイル
の巻数が従来のコイルの巻数に比べて少なくできるの
で、コイルに通電することにより発生する磁界の影響を
少なくし得、コイルからの漏れ磁束がホール素子に飛び
込むことなく、安定した通電タイミングによつて起動ト
ルクの減少を防止すると共に、トルクリップルの悪化を
防止し得る。
の巻数が従来のコイルの巻数に比べて少なくできるの
で、コイルに通電することにより発生する磁界の影響を
少なくし得、コイルからの漏れ磁束がホール素子に飛び
込むことなく、安定した通電タイミングによつて起動ト
ルクの減少を防止すると共に、トルクリップルの悪化を
防止し得る。
【００２７】更に、ホール素子をコイルの通電タイミン
グの情報だけでなく、回転数検出器（ＦＧ）及びＰＧ
（回転位置検出器）として併用する場合、ＦＧやＰＧの
精度の悪化や誤差を防止できるものとなる。
グの情報だけでなく、回転数検出器（ＦＧ）及びＰＧ
（回転位置検出器）として併用する場合、ＦＧやＰＧの
精度の悪化や誤差を防止できるものとなる。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述した本発明に係る４相ブラシレ
スモータによると、ホール素子に近接した駆動コイルの
巻数が従来のコイルの巻数に比べて少なくできるので、
コイルに通電することにより発生する磁界の影響を少な
くし得るので、コイルからの漏れ磁束がホール素子に飛
び込むことなく、安定した通電タイミングによつて起動
トルクの減少を防止すると共に、トルクリップルの悪化
を防止し得、更に、ホール素子をコイルの通電タイミン
グの情報だけでなく、回転数検出器（ＦＧ）及びＰＧ
（回転位置検出器）として併用する場合、ＦＧやＰＧの
精度の悪化や誤差を防止できるものとなるという効果が
ある。
スモータによると、ホール素子に近接した駆動コイルの
巻数が従来のコイルの巻数に比べて少なくできるので、
コイルに通電することにより発生する磁界の影響を少な
くし得るので、コイルからの漏れ磁束がホール素子に飛
び込むことなく、安定した通電タイミングによつて起動
トルクの減少を防止すると共に、トルクリップルの悪化
を防止し得、更に、ホール素子をコイルの通電タイミン
グの情報だけでなく、回転数検出器（ＦＧ）及びＰＧ
（回転位置検出器）として併用する場合、ＦＧやＰＧの
精度の悪化や誤差を防止できるものとなるという効果が
ある。
【図１】本発明及び従来の４相ブラシレスモータを説明
するロータマグネットとコア及び巻線の平面展開図であ
る。
するロータマグネットとコア及び巻線の平面展開図であ
る。
【図２】図２は巻線の概略回路図である。
【図３】回転数−トルク線図である。
【図４】Ｚ2 ／Ｚ1 と起動トルクとの関係を示す特性図
である。
である。
Ｃ…コア、Ｌ…巻線（コイル）、Ｍ…マグネット磁極。
Claims (2)
- 【請求項１】等間隔にＮ，Ｓ極を交互に配したＰ極の界
磁磁極を有する界磁部と、Ｑ個の突極間の巻線用スロッ
トにＱ個の巻線を巻回した電機子部とからなり、前記界
磁部と電機子部のうちいずれか一方が他方に対して回転
自在となされた４相ブラシレスモータにおいて、前記界
磁磁極数Ｐと前記電機子の巻線用スロット数Ｑとの組み
合わせは、 Ｐ＝２（２ｎ±１） Ｑ＝４ｎ （但し、ｎは３以上の奇数） となるよう構成し、前記一つの相をなす巻線は隣接した
ｎ個で、互いに巻き方向が逆になるように巻回され、か
つ他の相と隣接する巻線の巻数をＺ1 とし、前記他の相
と隣接しない巻線の巻数をＺ2 とした時、 １．１＜Ｚ2 ／Ｚ1 ＜（ｎ＋１／ｎ−１）×１．５ なる関係としたことを特徴とする４相ブラシレスモー
タ。 - 【請求項２】前記１相をなす複数個の巻線のうち、一方
の巻き方向の巻線の巻数とこれとは異なる他方の巻き方
向の巻線の巻数とを略等しくしてなる請求項１記載の４
相ブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26191894A JP2993380B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | ４相ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26191894A JP2993380B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | ４相ブラシレスモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08103060A JPH08103060A (ja) | 1996-04-16 |
| JP2993380B2 true JP2993380B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=17368545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26191894A Expired - Fee Related JP2993380B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | ４相ブラシレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993380B2 (ja) |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP26191894A patent/JP2993380B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08103060A (ja) | 1996-04-16 |
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Legal Events
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