JP3371314B2

JP3371314B2 - Ｄｃブラシレスモータおよび制御装置

Info

Publication number: JP3371314B2
Application number: JP00269196A
Authority: JP
Inventors: 昭仁植竹; 善彦山岸
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: CN1138234A; KR960036277A; US5844344A; CN1064786C; KR100234587B1; JPH08331823A; TW328188B; US6034458A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、界磁用永久磁石を
有するＤＣブラシレスモータおよび制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣブラシレスモータにはその回転子構
造で分類された２つの種類がある。そのうちの１つは、
回転子ヨークの表面に界磁用永久磁石を装着した表面磁
石型であり、もう１つは、回転子ヨークの内部に界磁用
永久磁石を埋め込んだ埋め込み型である。

【０００３】これら回転子構造が異なる２種のうち、表
面磁石型の回転子では、高速回転時の遠心力による界磁
用永久磁石の破壊を防ぐためステンレス管を装着する構
造が一般的に採られている。以上の構造のため、表面磁
石型の回転子の場合、界磁用永久磁石と、回転子ヨーク
と、電機子とで構成される磁気回路の磁気抵抗が大きく
なる傾向があり、また、モータを数ｋ〜２０ｋＨｚにチ
ョッピングされた電源で駆動するため、ステンレス管に
渦電流が流れ、これがモータ効率を悪化させる原因とな
る。

【０００４】一方、埋め込み型の回転子では、回転子ヨ
ークの内部に、界磁用永久磁石を挿入するスロットを予
め回転子ヨークを打ち抜く際に形成するので、ステンレ
ス管を使用する必要がなく、このため渦電流の発生を大
幅に減少させることができる。

【０００５】しかし、スロットの構成によっては漏洩磁
束が増加し、磁気回路の有効磁束数が減少して、磁石の
有効活用が図れなくなることから、これを防止する工夫
が必要である。

【０００６】前記２種の回転子は、これらの構造上の違
いから機器定数も大きく変わり、その結果、モータ出力
特性も大きく異なる。なお、永久磁石の透磁率は、真空
の透磁率に近いため永久磁石のある部分は空気と等価と
考える。

【０００７】表面磁石型回転子構造のモータは、ｄ軸イ
ンダクタンスとｑ軸インダクタンスとが等しく、電流と
トルクの線形性を有するので、加減速特性、トルク制御
等、制御性が良好でありサーボモータに多く使用され
る。

【０００８】埋め込み型回転子構造のモータは、ｑ軸イ
ンダクタンスがｄ軸インダクタンスよりも大きいという
特徴を有する（逆突極性）。そのため永久磁石のアクテ
ィブトルクだけでなく、リラクタンストルクを利用した
最大トルク制御が可能であり、高出力・高効率な特性を
得ることができる。

【０００９】また、埋め込み型回転子構造のモータで
は、インバータ駆動装置のＤＣリンク電圧とモータの逆
起電力とで制限される回転数以上の運転範囲について
も、逆起電力の位相に対して電機子電流の位相を制御す
ることで電機子反作用を利用した等価弱め界磁制御によ
って運転を可能とすることができる。このため、埋め込
み型回転子構造のモータは、小型・高効率でかつ広い運
転範囲を持つことが要求される移動体駆動用モータとし
て有望なモータである。

【００１０】モータの運転には、連続して運転できる領
域と、短時間であれば運転できる領域とがある。これは
モータの温度上昇で決まる。詳細な説明は省略するが、
それぞれ連続定格、短時間定格という。そして、連続定
格時に流し続けられる電流を連続定格電流と呼ぶ。

【００１１】従来の埋め込み型回転子の構造を図２０に
示す。また、連続定格電流で従来の埋め込み型回転子構
造のモータを運転した時の出力特性を図２１に示す。

【００１２】図２１に示すように、従来のモータをモー
タの逆起電力と電機子電流とが同位相となるように運転
したとき（ｉ_d ＝０制御という）の最大の回転数と、弱
め界磁制御によって運転したときの最大の回転数との比
は、１．６である（９２００／５６００ｒｐｍ）。

【００１３】すなわち、弱め界磁制御により、連続で運
転できる回転数範囲を１．６倍まで拡大することができ
る。また、図示しないが連続定格電流以上の電流を電機
子に流せばさらに運転範囲を拡大することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の埋め込み型回転
子を有するＤＣブラシレスモータを従来の技術を用いて
制御することで、小型・高効率でかつ広い運転範囲を持
つことが可能である。

【００１５】しかしがら、前述した従来の埋め込み型回
転子を有するＤＣブラシレスモータでは、連続定格電流
での運転範囲の拡大は、１．６倍程度までが限界であ
り、さらに広い運転範囲を得るためには、電機子電流が
大きくなり、連続して運転することはできない。このた
め、例えば、移動体が高速巡航する場合において不都合
を生じる。

【００１６】また、電気自動車や電気スクータなど電池
を電源とする移動体の駆動用モータにおいては、モータ
のみでなく制御装置、伝達機構をも含めて小型・高効率
で広い運転範囲を持つことが要求される。

【００１７】しかしがら、従来例のモータを使用した場
合、連続定格の範囲で移動体の運転速度範囲をさらに拡
大するためには、多段の変速機構を用いる必要があり、
このため、装置が大型化してしまうという問題がある。

【００１８】また、モータ自体の運転範囲を拡大するた
めには、大きな電機子電流を必要とする。よって、モー
タでは銅損の増加により発熱量が増加し、これにより運
転可能な時間が短縮されてしまうので、従来では、モー
タ冷却効率を向上させる工夫が必要であり、このためモ
ータが大型化するという問題点を有していた。また、制
御装置では、インバータスイッチ素子の電流定格を大き
くしなければならず、制御装置の大型化をまねくという
問題点を有していた。

【００１９】本発明の目的は、連続定格電流での運転範
囲が広いＤＣブラシレスモータおよび制御装置を提供す
ることにある。また、効率の良いＤＣブラシレスモータ
および制御装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（３）の本発明により達成される。

【００２１】（１）外周部に２つ以上の主磁極を有す
る回転子ヨークを備えた回転子と、電機子とを有するＤ
Ｃブラシレスモータにおいて、前記主磁極に径方向寸法
がＬｍのスロットが形成され、該スロットに厚さがほぼ
Ｌｍの界磁用永久磁石が挿入されており、前記回転子と
前記電機子との間に形成されたエアギャップのエアギャ
ップ長をＬｇとしたとき、０＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦２mmを満足
するよう設定されていることを特徴とするＤＣブラシレ
スモータ。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】（２）外周部に２つ以上の主磁極を有する
回転子ヨークを備えた回転子と、電機子とを有するＤＣ
ブラシレスモータにおいて、前記主磁極にスロットが形
成され、該スロットに界磁用永久磁石が挿入されてお
り、前記回転子ヨークの隣接する主磁極と主磁極との間
に該回転子ヨークの一部を突出させた補助突極が形成さ
れ、かつ、前記補助突極と前記電機子との間に所定長の
エアギャップが形成されて、前記電機子ヨークの巻線部
スロット幅角度寸法をθ₂ 、前記電機子ヨークのスロッ
ト歯部角度寸法をθ₁ 、前記回転子の主磁極端部から補
助突極端部までの角度寸法をγとするとき、γ＞θ₁ ＋
θ₂ の関係を満足するよう設定されているＤＣブラシレ
スモータ。

【００３６】（３）外周部に２つ以上の主磁極を有する
回転子ヨークを備えた回転子と、電機子とを有するＤＣ
ブラシレスモータにおいて、前記主磁極にスロットが形
成され、該スロットに界磁用永久磁石が挿入されてお
り、前記回転子ヨークの隣接する主磁極と主磁極との間
に該回転子ヨークの一部を突出させた補助突極が形成さ
れ、かつ、前記補助突極と前記電機子との間に所定長の
エアギャップが形成され、前記電機子ヨークの巻線部ス
ロット幅角度寸法をθ₂ 、前記電機子ヨークのスロット
歯部角度寸法をθ₁ 、前記回転子の主磁極端部から補助
突極端部までの角度寸法をγとするとき、γ＝θ₁ ＋２
θ₂ の関係を満足するよう設定されているＤＣブラシレ
スモータ。

【００３７】

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＤＣブラシレスモ
ータおよび制御装置を添付図面に示す好適実施例に基づ
いて詳細に説明する。

【００３９】（実施例１）図１は、本発明のＤＣブラシ
レスモータおよび制御装置の構成例を示すブロック図で
ある。同図に示すように、本発明の制御装置は、ＤＣブ
ラシレスモータ（モータ）３の駆動を制御するモータ制
御装置であり、ＤＣブラシレスモータ３の回転子位置を
検出する回転子位置検出手段４と、ＤＣブラシレスモー
タ３の電機子電流を検出する電流検出手段５と、３相Ｐ
ＷＭインバータ（インバータ）２と、３相ＰＷＭインバ
ータ２の作動を制御するインバータ制御部６とを有して
いる。

【００４０】この制御装置では、直流電源１から所定の
直流電圧が３相ＰＷＭインバータ２に供給（印加）さ
れ、この３相ＰＷＭインバータ２により３相交流電圧が
生成される。そして、前記３相ＰＷＭインバータ２によ
り、ＤＣブラシレスモータ３の電機子巻線（３相電機子
巻線）に所定のパターンで通電する。

【００４１】この場合、回転子位置検出手段４によって
検出、生成された回転子位置信号と、電流検出手段５に
よって検出、生成された電流信号（検出電流）と、速度
指令とが、それぞれ、インバータ制御部６に入力され、
インバータ制御部６は、これら回転子位置信号と、電流
信号と、速度指令とに基づいて、３相ＰＷＭインバータ
２の作動を制御し、ＤＣブラシレスモータ３を運転（駆
動）する。

【００４２】図２は、本発明のＤＣブラシレスモータの
構成例を示す要部断面図である。同図に示すように、本
発明のＤＣブラシレスモータ３は、電機子３１と、図示
しない回転軸によって支持された回転子３２とで構成さ
れている。電機子３１と回転子３２との間には、エアギ
ャップが設けられており、回転子３２は、一定のエアギ
ャップ長Ｌｇを保ちながら回転し得るようになってい
る。

【００４３】電機子３１は、積層された複数枚の鋼板
（金属板）により構成された電機子ヨーク（電機子鉄
心）を有している。この電機子ヨークには、図示しない
３相電機子巻線が設けられている。

【００４４】回転子３２は、外周部に２つ以上（本実施
例では４つ）の主磁極３２１を有する回転子ヨークを備
えている。この回転子ヨークは、積層された複数枚の鋼
板（金属板）により構成されている。

【００４５】回転子ヨークの各主磁極３２１には、それ
ぞれ、径方向寸法（径方向の長さ）がＬｍのスロット３
２２が形成されている。そして、各スロット３２２に
は、それぞれ、厚さ（径方向の長さ）がほぼＬｍ（スロ
ット３２２の径方向寸法Ｌｍとほぼ同一）の界磁用永久
磁石（磁石）３２３が埋め込まれている。

【００４６】スロット３２２に挿入される界磁用永久磁
石３２３の種類（例えば、組成）等は、特に限定されな
いが、例えば、希土類元素と、遷移金属と、ボロンとを
基本成分とする希土類磁石のような優れた磁気特性の磁
石を用いることが望ましい。

【００４７】この場合、好適に使用される磁石の磁気特
性としては、２０℃におけるエネルギー積（ＢＨ）max
は、２０〜５０ＭＧＯｅ程度、また、飽和磁束密度Ｂｒ
は、９．０〜１４．０ｋＧ程度、また、保磁力i Ｈc
は、１５〜２５ｋＯｅ程度が好ましい。

【００４８】スロット３２２への界磁用永久磁石３２３
の固定方法にはいくつかあるが、本実施例では、界磁用
永久磁石３２３の寸法をスロット３２２よりわずかに小
さく設定し、界磁用永久磁石３２３をスロット３２２へ
挿入した後、回転子ヨークの軸方向両端面に図示しない
非磁性板を被せることで固定している。この他にも例え
ば、界磁用永久磁石３２３をスロット３２２に圧入する
方法、界磁用永久磁石３２３をスロット３２２に接着す
る方法などが挙げられ、それぞれに応じて、スロット３
２２、界磁用永久磁石３２３の寸法を設定する。

【００４９】このようなＤＣブラシレスモータは、電気
子反作用を大きくするように、その諸寸法が設定され
る。すなわち、スロット３２２の径方向寸法Ｌｍと、エ
アギャップ長Ｌｇとの関係が、０＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦２mm、
好ましくは、０＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦１．３mmを満足するよう
設定される。

【００５０】Ｌｍ＋Ｌｇ＞２mmであると、後述するよう
に増速比が小さく、運転範囲が狭い。

【００５１】以下、さらに詳細に説明する。ｄ−ｑ座標
系におけるＤＣブラシレスモータの電圧電流方程式は次
式で与えられる。

【００５２】

【数１】

【００５３】ここで、ωは、回転角速度、ｒは、電機子
巻線抵抗、φ_mag は、有効磁束数、ｖ_d は、モータ端子
電圧のｄ軸成分（ｄ軸電圧）、ｖ_q は、モータ端子電圧
のｑ軸成分（ｑ軸電圧）、ｉ_d は、電機子電流のｄ軸成
分（ｄ軸電流）、ｉ_q は、電機子電流のｑ軸成分（ｑ軸
電流）、Ｌ_d は、電機子インダクタンスのｄ軸成分（ｄ
軸インダクタンス）、Ｌ_q は、電機子インダクタンスの
ｑ軸成分（ｑ軸インダクタンス）である。

【００５４】モータ端子電圧Ｖ_m と、ＤＣブラシレスモ
ータ３に印加できる最大の電圧、すなわち３相ＰＷＭイ
ンバータ２のＤＣリンク電圧Ｖとは、次式で表される関
係にあり、この関係が満足できる範囲での高速回転が可
能となる。

【００５５】

【数２】

【００５６】数２に数１を代入して整理する。尚、高速
回転においては電機子巻線抵抗ｒによる電圧降下の影響
が小さいのでこれを無視して整理すると次式となる。

【００５７】

【数３】

【００５８】この式は、例えば、ｉ_d ＝０制御では回転
速度が上昇しＶ＝Ｖ_m となると、それ以上回転速度を上
昇させることができないことを示すが、ｉ_d を流すこと
で、ｖ_q の項を小さくすることができ、さらに回転速度
を上昇させることができることを示す。

【００５９】ここで、回転速度をさらに上昇させるため
のｄ軸電流について考える。界磁用永久磁石３２３の磁
束を完全に打ち消すために必要なｄ軸電流をｉ_d0とする
と、そのｉ_d0は、次式で示される。

【００６０】

【数４】

【００６１】数４は、φ_mag を一定として考えると、Ｌ
_d が大きい方が、すなわち電機子反作用の大きなモータ
がｉ_d0を小さくすることができ、よって弱め界磁に必要
なｉ_d を小さくすることができることを示している。

【００６２】図３は、ＤＣブラシレスモータの簡略化し
た磁気回路構成を示す回路図である。図３中、Ｆm は、
界磁用永久磁石３２３の起磁力、Ｒg は、エアギャップ
の磁気抵抗、Ｒm は、回転子３２の界磁用永久磁石３２
３を挿入するスロット部の磁気抵抗、Ｒr は、回転子ヨ
ークの磁気抵抗、Ｒy は、電機子ヨークの磁気抵抗を示
している。

【００６３】通常、これらの磁気抵抗には、Ｒm ＞Ｒg
＞＞Ｒy ，Ｒr の関係がある。電機子反作用の強さは、
この磁気回路の磁気抵抗の総和の逆数に比例すると考え
ることができるので、Ｒm ，Ｒg の小さな磁気回路が構
成できればＬ_d の大きな、すなわち弱め界磁に必要なｉ
_d の小さなモータが実現できる。

【００６４】次に、以上の理論に基づいて行った検討の
結果を説明する。本実施例の２つのＤＣブラシレスモー
タ（実施例１−１、実施例１−２）と、従来のＤＣブラ
シレスモータとについて、下記表１に、磁気回路を構成
する各寸法およびモータの諸特性をそれぞれ示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】上記表１に示すように、従来例では、ｉ_d0
がモータ連続定格電流値Ｉmrの３．８倍であるのに対し
て、本実施例のモータでは、ｉ_d0がモータ連続定格電流
値Ｉmrの２〜３．２倍であり、より電機子反作用を強く
受けることが証明された。

【００６７】図４は、実施例１−１の出力特性を示すグ
ラフ、図５は、実施例１−２の出力特性を示すグラフで
ある。

【００６８】これらのグラフに示すように、ｉd ＝０で
制御したときの最高回転速度に対して、モータ連続定格
電流値Ｉmrで弱め界磁制御したときの最高回転速度の比
（増速比）が、実施例１−１では４（４倍）、実施例１
−２では２（２倍）になっている。

【００６９】図６は、Ｌｍ＋Ｌｇと、増速比との関係を
示すグラフである。同図に示すように、界磁用永久磁石
３２３の厚さやエアギャップ長が小さいほど、より小さ
な電流で弱め界磁の効果が得られ、増速比が高い。な
お、Ｌｍ＋Ｌｇの下限については、永久磁石の不可逆減
磁の問題と、製造の容易性とを併せて定めるのが好まし
い。

【００７０】まず、減磁について説明する。図７に本発
明１に使用した界磁用永久磁石の動作を説明するグラフ
を示す。使用した磁石は、（ＢＨ）max ＝３２ＭＧＯ
ｅ、２０℃でのＢｒ＝１１．５ｋＧ、i Ｈc ＝２１ｋＯ
ｅ、厚み１mmであり、図７中に示す曲線および直線は、
それぞれ、モータ運転最高温度１００℃での４πＩ−
Ｈ、Ｂ−Ｈの磁気履歴曲線と、外部から逆磁場を印加し
ないときの動作線Ａおよび連続定格電流のすべてをｄ軸
に流して逆磁場を与えたときの動作線Ｂである。

【００７１】同図に示すように、動作線Ｂと４πＩ−Ｈ
曲線との交点が動作点となるが、その動作点は、屈曲点
よりも図７中右側にあり、不可逆減磁はほとんど起こる
ことはない。図示しないが連続定格電流の２倍の電流を
流しても不可逆減磁は起こらない。従って、短時間であ
れば２倍の電流をｄ軸に流すこともできる。

【００７２】また、図示しないが連続定格電流での運転
であって、かつ短時間であれば１３０℃まで運転が可能
であり、充分な信頼性を確保できる。

【００７３】また、信頼性にたいする安全率を下げるこ
とが可能であれば、磁石厚みを薄くすることができる。

【００７４】また、さらにi Ｈc の高い磁石を使用すれ
ば、不可逆減磁に対する余裕が増加する。

【００７５】また、図７からは、それぞれの動作点での
磁束密度から、磁束密度の減少率は０．５８と計算さ
れ、約１／２の弱め界磁が可能であることがわかる。

【００７６】次に、電機子３１および回転子３２の製造
の容易性について説明する。エアギャップ長Ｌｇは、電
機子３１、回転子３２の加工精度と、電機子３１、回転
子３２の同芯度とによって影響され、通常は、組立、加
工のバラツキを加味して０．３５〜０．７mm程度に設定
するが、０．２mm程度までは現状の構成で容易に小さく
することができる。

【００７７】スロット３２２の径方向寸法Ｌｍは、磁石
の機械強度および磁石の減磁限界とを併せて決定する必
要がある。

【００７８】磁石の機械強度は、磁石加工上および磁石
組み込み取扱い上必要となる強度でよいが、検討に使用
したＮｄ−Ｆｅ−Ｂの焼結希土類磁石は比較的脆弱であ
り、十分な強度を得るには、その厚さは、約０．８mm程
度を必要とする。Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂの鋳造・圧延希土類磁
石は機械強度が高いが、十分な強度を得るには、その厚
さは、約０．１mm程度を必要とする。

【００７９】また、図７に示すように、磁石の減磁限界
の面からは、その厚さをさらに薄くする事ができる。

【００８０】よって、エアギャップ長Ｌｇの最小値０．
２mmと、スロット３２２の径方向寸法Ｌｍの最小値０．
１mmとを足した長さは、以上の理由により、最低０．３
mm程度に設定することが可能である。

【００８１】従って、スロット３２２の径方向寸法Ｌｍ
と、エアギャップ長Ｌｇとの関係が、０．３mm≦Ｌｍ＋
Ｌｇ≦２mmを満足するよう設定されているのがより好ま
しく、０．３mm≦Ｌｍ＋Ｌｇ≦１．３mmを満足するよう
設定されているのがさらに好ましい。

【００８２】ここで、磁石厚みを１．７mm、エアギャッ
プ長を０．３mmに設定した実施例１−２のモータ（Ｌｍ
＋Ｌｇ＝２mm）では、前述したように、ｉ_d ＝０制御で
の最大回転数と、連続定格電流で弱め界磁制御した時の
最大回転数との比（増速比）が、２であり、連続定格電
流での運転回転数範囲が２倍に拡大される。

【００８３】よって、０．３mm≦Ｌｍ＋Ｌｇ≦２mmを満
足するよう設定する場合には、モータの製造が容易であ
り、かつ、増速比を２以上にでき、すなわち、連続定格
電流での運転回転数範囲を２倍以上に拡大することがで
きる。

【００８４】増速比が２以上であれば、例えば、電気ス
クータ等において、変速機構を３段式から２段式のもの
に変更することができ、すなわち、変速機構等の動力伝
達機構を簡略化、小型化することが可能である。

【００８５】また、磁石厚みを１mm、エアギャップ長を
０．３mmに設定した本発明１のモータ（Ｌｍ＋Ｌｇ＝
１．３mm）では、前述したように、増速比が４であり、
連続定格電流での運転回転数範囲が４倍に拡大される。

【００８６】よって、０．３mm≦Ｌｍ＋Ｌｇ≦１．３mm
を満足するよう設定する場合には、モータの製造が容易
であり、かつ、増速比を４以上にでき、すなわち、連続
定格電流での運転回転数範囲を４倍以上に拡大すること
ができる。

【００８７】増速比が４以上であれば、例えば、電気ス
クータ等、比較的最高速度の低い移動体では、変速機構
を省略することが可能であり、動力伝達機構等を含めた
装置全体の小型化に寄与する。

【００８８】既に、磁石の減磁について図７を用いて説
明したが、さらに磁石表面各所の減磁について検討す
る。

【００８９】図８に、ｄ軸に電流を流さない場合と、連
続定格電流をｄ軸に流して逆磁場を与えた場合の磁石表
面磁束密度をＦＥＭによって解析した結果を示す。この
解析に使用した本発明における界磁用永久磁石３２３
は、モータ軸方向断面形状が長方形（矩形）のものであ
り、図８に示すグラフの横軸は、磁石厚さ方向に垂直な
方向での位置、すなわち磁石幅方向での位置を示す。

【００９０】このグラフから、磁石の幅方向端部の表面
磁束密度が中央部の表面磁束密度に比べ低下しているこ
とがわかる。このままでも不可逆減磁を起こして性能を
低下させることはないが、端部に面とりを施し、減磁界
の影響を緩和させることが望ましい。

【００９１】実施例１−１の界磁用永久磁石３２３の厚
さは、１mmであり、磁石単体でのパーミアンスは、０．
０６と非常に小さいため着磁には３０ｋＯｅ以上の磁界
が必要であり、また、磁石単体では反磁界が大きいた
め、磁石単体で着磁した後に磁気回路に組み込んだ場
合、有効磁束数も減少してしまう。

【００９２】よって、界磁用永久磁石３２３を回転子ヨ
ークの主磁極３２１に埋め込んで磁気回路を構成した後
に着磁するのが望ましい。このように界磁用永久磁石３
２３を主磁極３２１に埋め込んだ状態で着磁を行うこと
により、界磁用永久磁石３２３の着磁時のパーミアンス
が向上するので着磁が容易となり、これによりモータ生
産性が向上し、また、有効磁束数を増加させることがで
きる。さらに、界磁用永久磁石３２３を未着磁の状態で
主磁極３２１に組み込めるので、磁気吸引力の影響を受
けることがなく、モータ生産性が向上するという利点を
有する。

【００９３】この場合、例えば、回転子３２の外周に着
磁ヨークを配置し、エアギャップ長を０．１mm程度に保
つとパーミアンスが６以上に上昇し、２０ｋＯｅ程度の
磁界で着磁が可能となる。

【００９４】また、界磁用永久磁石３２３の着磁用コイ
ルとして電機子３１の電機子巻線を使用、すなわち、電
機子３１を着磁ヨークとして用いるのが好ましい。電機
子３１を着磁ヨークとして用いると、パーミアンスは
３．４程度になるが、専用着磁ヨークを用いた場合と同
様、２０ｋＯｅの磁界で着磁が可能である。この場合に
は、専用着磁ヨークを省略することができる。

【００９５】ところで、ＤＣブラシレスモータの出力を
大きくするためには、モータ外径を大きくし、電機子巻
線を巻くスペースを大きくして起磁力を増加させ、回転
子３２の最大外径（最大直径）Ｄを大きく（図２参
照）、かつ、磁石量を増加させて、有効磁束数を増加さ
せるとともに、電機子起磁力の増加による減磁を防止す
るために、磁石の厚さを大きくしてパーミアンスを高く
設定する。

【００９６】一方、ＤＣブラシレスモータの出力を小さ
くするため（小さくてもよい場合）には、前記とは逆
に、回転子３２の最大外径Ｄを小さく、磁石の厚さを小
さくする。

【００９７】このように、回転子３２の最大外径Ｄと、
磁石の厚さ（スロット３２２の径方向寸法Ｌｍ）＋エア
ギャップ長Ｌｇ、特に、回転子３２の最大外径Ｄと、磁
石の厚さとは正の相関関係にある。

【００９８】よって、スロット３２２の径方向寸法Ｌｍ
と、エアギャップ長Ｌｇと、回転子３２の最大外径Ｄと
の関係（Ｌｍ＋Ｌｇと、Ｄとの関係）が下記（１）式を
満足するように設定され、好ましくは、下記式（２）式
を満足するように設定される。

【００９９】０＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦２×Ｄ／５１・・・（１）０＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦１．３×Ｄ／５１・・・（２）Ｌｍ＋Ｌｇ＞２×Ｄ／５１であると、増速比が小さく、
モータの運転範囲が狭い。

【０１００】なお、Ｌｍ＋Ｌｇの下限値は、前述したよ
うに製造上の理由等から、０．３mm程度が好ましい。す
なわち、より好ましくは、Ｌｍと、Ｌｇと、Ｄとの関係
が下記（３）式を満足するように設定され、さらに好ま
しくは、下記式（４）式を満足するように設定される。

【０１０１】０．３mm＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦２×Ｄ／５１・・・（３）０．３mm＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦１．３×Ｄ／５１・・・（４）なお、本発明では、ＤＣブラシレスモータ３は、図２に
示す構成のものに限定されず、この他、例えば、図９に
示すように、主磁極１０の１つおきにスロット９が形成
され、そのスロット９に界磁用永久磁石１１が埋め込ま
れた構成であってもよい。

【０１０２】このように、主磁極１０の１つおきに界磁
用永久磁石１１が埋め込まれている場合でも、前述した
本実施例と同様に、Ｌｍ＋Ｌｇが所定の不等式を満足す
るよう設定される。但し、この場合には、回転子ヨーク
のスロット９の径方向寸法（磁石厚さ方向の寸法）の１
／２をＬｍとする。

【０１０３】次に、本発明の制御装置について詳細に説
明する。図１０は、本発明の制御装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【０１０４】同図に示すように、制御装置のインバータ
制御部６は、速度検出手段６１、電流指令値作成部６２
および電流制御部６３で構成されている。

【０１０５】回転子位置検出手段４は、例えば、ロータ
リーエンコーダによって構成され、その出力信号、すな
わち、回転子位置信号θは、電流指令値作成部６２に供
給されるとともに、速度検出手段６１に供給され、速度
検出手段６１で速度信号ωに変換される。

【０１０６】電流指令値作成部６２は、速度指令値ω^*
と、回転子位置信号θとに基づいて、３相電機子電流振
幅・位相の指令値を算出し、３相電機子電流値ｉu^*、ｉ
v^*、ｉw^*を作成する。

【０１０７】電流制御部６３は、３相電機子電流指令値
ｉu^*、ｉv^*、ｉw^*に対して、電流検出手段５からの検出
電流と、速度検出手段６１からの速度信号ωとに基づ
き、電流値を補正し、インバータ２の各スイッチ素子
（パワー素子）に印加する電圧指令値（ゲート信号）を
作成する。

【０１０８】この場合、電流制御部６３では、図１１に
示す電流ベクトル軌跡に沿って電流値を補正する。

【０１０９】例えば、図１１中、連続定格電流値Ｉmr
のｄ軸、ｑ軸成分であるｉ_qr、ｉ_drで囲まれている円弧
の範囲、ｉ_qmaxの円弧と、ｉ_drの直線で囲まれる範囲
（ｄ軸電流ｉ_d がＩmrを超えない範囲）、ｉ_qmax、ｉ
_dmaxで囲まれる円弧の範囲で運転されるよう補正し、電
機子電流を制御する。前記ｉ_qmax、ｉ_dmaxは、モータと
して最大限必要なトルクを発生する電流値であり、通
常、Ｉmrの２〜４倍程度である。なお、前記の範囲を
超える範囲での運転（、の運転）は、比較的短い時
間のみ可能とする（許可する）のが好ましい。

【０１１０】図１１中、連続定格電流値Ｉmrのｄ軸、ｑ
軸成分であるｉ_qr、ｉ_drで囲まれている円弧の範囲で運
転するよう制御すれば連続運転が可能となる。図４およ
び図５に示すモータ出力特性では、図１１のｉ_qr、ｉ_dr
で囲まれた円上の軌跡をたどる。

【０１１１】また、ｉ_qmaxの円弧と、ｉ_drの直線で囲ま
れる範囲で運転するよう制御すれば、出力トルクを増加
させることが可能となり、かつ界磁用永久磁石を不可逆
減磁から守ることができる。

【０１１２】また、ｉ_qmax、ｉ_dmaxで囲まれる円弧の範
囲で運転するよう制御すれば、最高回転数をさらに向上
させることができ、運転範囲を拡大することができる
が、運転時のモータ温度を観測し、界磁用永久磁石の不
可逆減磁に注意する必要がある。

【０１１３】なお、本実施例では回転子位置検出手段４
としてロータリーエンコーダを用いたが、本発明では、
回転子位置検出手段は、特に限定されず、前記ロータリ
ーエンコーダの他、例えば、位置センサレス制御等によ
り回転子位置を検出する手段を用いればよい。

【０１１４】（実施例２）図１２、図１３および図１４
は、それぞれ、本発明のＤＣブラシレスモータの回転子
の他の構成例を示す平面図である。なお、ＤＣブラシレ
スモータの電機子や制御装置の構成は、前述した実施例
１と同一であるので説明を省略する。

【０１１５】図１２に示すように、このＤＣブラシレス
モータの回転子は、外周部に２つ以上（本実施例では４
つ）の主磁極７を有する回転子ヨークを備えている。こ
の回転子ヨークは、積層された複数枚の鋼板（金属板）
により構成されている。

【０１１６】回転子ヨークの各主磁極７には、それぞ
れ、スロット７１が形成されている。そして、各スロッ
ト７には、それぞれ、界磁用永久磁石７２が埋め込まれ
ている。

【０１１７】回転子ヨークの隣接する主磁極７と主磁極
７との間には、回転子ヨークの一部を突出させた補助突
極８が形成され、補助突極８と図示しない電機子との間
には、所定長さ（一定の長さ）のエアギャップが形成さ
れている。

【０１１８】これら補助突極８は、回転子ヨークの回転
軸の中心部から放射線状（径方向）に突出している。

【０１１９】この場合、補助突極８の先端部と、主磁極
７の先端部とは、所定距離離間している。すなわち、補
助突極８の先端部は、主磁極７から分離・独立して形成
されている。これにより、主磁極７から発生する主磁束
の漏洩磁束を最小限に留めることができる。また、補助
突極８を設けることにより、ｑ軸インダクタンスを増加
させることができる。

【０１２０】各補助突極８は、棒状であり、その断面積
は、径方向に沿ってほぼ一定である。

【０１２１】また、回転子ヨークの回転軸の中心部から
放射状に突出した補助突極８の先端部までの長さは、回
転子ヨークの回転軸の中心部から主磁極７の先端部まで
の長さにとほぼ同一に設定されている。なお、この回転
子を回転子Ａとする。

【０１２２】図１３に示すように、このＤＣブラシレス
モータの回転子は、補助突極８の形状のみが前述した回
転子Ａと異なり、これ以外はほぼ同一である。

【０１２３】補助突極８は、先端部に、先端に向ってそ
の断面積が漸増する部分を有している。すなわち、補助
突極８は、その先端部が基端部に比べ広がっている。な
お、この回転子を回転子Ｂとする。

【０１２４】図１４に示すように、このＤＣブラシレス
モータの回転子は、補助突極８の形状のみが前述した回
転子Ｂと異なり、これ以外はほぼ同一である。

【０１２５】補助突極８は、先端部に、先端に向ってそ
の断面積が漸増する部分を有している。この場合、断面
積は先端まで漸増しており、前述した回転子Ｂよりも補
助突極８の先端部の広がりが大きい。なお、この回転子
を回転子Ｃとする。

【０１２６】次に、本実施例をさらに詳細に説明する。
前記数１から電力を求め、電力／回転角速度で求めるこ
とができるＤＣブラシレスモータの発生する瞬時トルク
τは、次式で示される。

【０１２７】

【数５】

【０１２８】ここで、数５の右辺第１項は、界磁用永久
磁石７２によるアクティブトルクであり、右辺第２項
は、リラクタンストルクを示している。また、ｐ_p は、
極対数を示す。ｑ軸インダクタンスがｄ軸インダクタン
スよりも大きい逆突極性を有するＤＣブラシレスモータ
のトルクは、前記２種類のトルクの合成である。尚ｉ
ｄ、ｉｑは、次式で定義する。

【０１２９】

【数６】

【０１３０】数６のφは、ｑ軸からの電流位相角、Ｉ_m
は、電機子電流を表している。

【０１３１】本実施例では、以上の通り主磁極間に補助
突極８を設けることにより、電機子起磁力による磁束を
回転子ヨーク内部に通すことでｑ軸インダクタンスを大
きくすることができ、出力トルクを増加させることがで
きる。

【０１３２】図１５に本実施例のＤＣブラシレスモータ
（回転子Ａ、Ｂ、Ｃ）の発生するトルクの平均値と、従
来例におけるトルクの平均値とを示す。なお、それぞ
れ、８Ａの電機子電流での最大トルクを表している。

【０１３３】同図に示すように、補助突極８を設けるこ
とにより、従来例に比べて、それぞれ、トルクが約５％
向上する。その結果、同一トルクを発生させる場合に
は、電機子電流値を減少させることができる。この場
合、例えば、３５００ｒｐｍでは、モータ効率が１％程
度上昇し、１０００ｒｐｍでは、モータ効率が２％程度
上昇した。

【０１３４】図１５ではトルクの平均値を示したが、次
に、図１６に、図１２〜図１４に示す回転子Ａ〜Ｃを有
するモータの発生する瞬時トルクを示す。

【０１３５】図１６は、電気角で９０度（機械角で４５
度）区間の瞬時トルクを解析により求め、その結果を示
したグラフである。

【０１３６】同図に示すように、回転子Ａのトルクの脈
動が最も大きく、回転子Ｂ、回転子Ｃと漸次トルクの脈
動が小さくなっている。このため、補助突極の形状は、
回転子Ａよりも回転子Ｂが好ましく、回転子Ｂよりも回
転子Ｃが好ましい。

【０１３７】次に、回転子Ａ〜Ｃにおける主磁極７と補
助突極８との位置関係を説明する。図１７は、主磁極
７、補助突極８およびこれらの近傍を示す平面図であ
る。

【０１３８】同図に示すように、電機子ヨークの巻線部
スロット幅角度寸法をθ₂ 、スロット歯部角度寸法をθ
₁ とし、回転子の主磁極７の周方向端部（主磁極端部）
から補助突極８の周方向端部（補助突極端部）までの角
度寸法をγとするとき、回転子Ａでは、γ＝θ₁ ＋θ₂
の関係にあり、回転子Ｂでは、γ＝θ₁ ＋（３／２）×
θ₂ 、回転子Ｃでは、γ＝θ₁ ＋２θ₂ の関係にある。

【０１３９】瞬時トルクの最大値と最小値との差をトル
ク脈動としたとき、トルク脈動とγとの関係を図１８に
示す。

【０１４０】同図に示すように、γ＝θ₁ ＋θ₂ のと
き、すなわちγが電機子スロットの１ピッチ角度と同一
の場合には、トルク脈動が大きい。そして、γをγ＝θ
₁ ＋θ₂ から大きくしていくとトルク脈動は減少し、さ
らにγを大きくして、γ＝θ₁＋２θ₂ の関係にある回
転子Ｃの構造で補助突極８によるトルクを正の値だけに
することができる。このγ＝θ₁ ＋２θ₂ の関係にある
回転子Ｃの構造が、最もトルク脈動の小さい構造であ
る。

【０１４１】よって、補助突極８を設けることにより、
トルクを増大させることができるが、トルク脈動を減ら
す為には、θ₁ 、θ₂ およびγが、γ＞θ₁ ＋θ₂ の関
係を満足するよう（γが電機子スロットの１ピッチ角度
よりも大きく）設定されてるのが好ましく、γ≧θ₁ ＋
（３／２）×θ₂ の関係を満足するよう設定されている
のがより好ましく、γ＝θ₁ ＋２θ₂ の関係を満足する
よう（γがθ₁ ＋２θ₂ 付近の値になるよう）設定され
ているのが特に好ましい。

【０１４２】また、回転子ヨークの回転軸の中心部から
放射状に突出した補助突極８の先端部までの長さと、回
転子ヨークの回転軸の中心部から主磁極７の先端部まで
の長さとの関係によって出力トルクの増加の度合い、お
よびトルク脈動の大きさが変化する。

【０１４３】前記補助突極８の先端部までの長さは、回
転子ヨークの回転軸の中心部から主磁極７の先端部まで
の長さより長く、かつ、回転子ヨークの回転軸の中心部
から主磁極７の先端部までの長さにエアギャップ長Ｌｇ
を加えた長さよりも短く設定されているのが好ましい。
この場合には、補助突極８によるトルクが増加するの
で、さらに、出力トルクの増加を図ることができる。

【０１４４】なお、本実施例では、前記補助突極８の先
端部までの長さと、回転子ヨークの回転軸の中心部から
主磁極７の先端部までの長さとがほぼ同一に設定されて
いるが、本発明では、前記補助突極８の先端部までの長
さは、回転子ヨークの回転軸の中心部から主磁極先端部
までの長さより短く設定されていてもよい。

【０１４５】前記補助突極８の先端部までの長さを回転
子ヨークの回転軸の中心部から主磁極７の先端部までの
長さより短く設定することで補助突極８によるトルクは
減少するが、トルク脈動を減少させることができる。

【０１４６】なお、本発明では、この実施例２の構成
と、前述した実施例１の構成とを任意に組み合わせても
よい。

【０１４７】（実施例３）図１９は、本発明のＤＣブラ
シレスモータの回転子の他の構成例を示す平面図であ
る。なお、ＤＣブラシレスモータの電気子や制御装置の
構成は、前述した実施例１と同一であるので説明を省略
する。

【０１４８】同図に示すように、このＤＣブラシレスモ
ータの回転子は、外周部に２つ以上（本実施例では４
つ）の主磁極１２を有する回転子ヨークを備えている。
この回転子ヨークは、積層された複数枚の鋼板（金属
板）により構成されている。

【０１４９】回転子ヨークの各主磁極１２には、それぞ
れ、径方向寸法がＬｍのスロット１２１が形成されてい
る。そして、各スロット１２１は、それぞれ、厚さがほ
ぼＬｍ（スロット１２１の径方向寸法Ｌｍとほぼ同一）
の界磁用永久磁石１２２が埋め込まれている。

【０１５０】この場合、スロット１２１の径方向寸法Ｌ
ｍ、エアギャップ長Ｌｇ、回転子の最大外径Ｄ等は、前
述した実施例１と同様に設定されている。

【０１５１】回転子ヨークの隣接する主磁極１２と主磁
極１２との間には、回転子ヨークの一部を突出させた補
助突極１３が形成され、補助突極１３と図示しない電機
子との間には、所定長さ（一定の長さ）のエアギャップ
が形成されている。

【０１５２】これら補助突極１３は、回転子ヨークの回
転軸の中心部から放射線状（径方向）に突出している。
この場合、補助突極１３の先端部と、主磁極１２の先端
部とは、所定距離離間している。すなわち、補助突極１
３の先端部は、主磁極１２から分離・独立して形成され
ている。

【０１５３】この場合、電機子ヨークの巻線部スロット
幅角度寸法θ₂ 、スロット歯部角度寸法θ₁ 、回転子の
主磁極１２の周方向端部（主磁極端部）から補助突極１
３の周方向端部（補助突極端部）までの角度寸法γ、回
転子ヨークの回転軸の中心部から放射状に突出した補助
突極１３の先端部までの長さ、回転子ヨークの回転軸の
中心部から主磁極１２の先端部までの長さ等は、前述し
た実施例２と同様に設定されている。

【０１５４】このように、本実施例のＤＣブラシレスモ
ータの回転子は、実施例１における回転子の構成と、図
１２〜図１４に示す実施例２における回転子の構成とを
組み合わせたものである。

【０１５５】従って、本実施例のＤＣブラシレスモータ
は、実施例１および実施例２のＤＣブラシレスモータそ
れぞれの利点を併有している。

【０１５６】すなわち、本実施例のＤＣブラシレスモー
タでは、例えば、連続定格電流での運転回転数範囲を２
倍以上、特に４倍以上に拡大することができる。しか
も、ｑ軸インダクタンスを大きくできるので、出力トル
クを増加させることができる。

【０１５７】なお、同一の界磁用永久磁石の厚さを薄く
していくと、有効な磁束は減少していく。そのため、同
一電機子電流で同等の出力トルクを得るには、残留磁束
密度の高い永久磁石を使用しなければならないが、本実
施例では、リラクタンストルクを増大でき、これにより
出力トルクを増加させることができるので、界磁用永久
磁石を変更することなく、同一電機子電流で同等の出力
トルクを得ることができるという利点を有する。

【０１５８】本発明のＤＣブラシレスモータの用途は特
に限定されず、前述した電気スクータ、電気自動車、フ
ォークリフト等の移動体（電気車）の駆動用モータの
他、本発明のＤＣブラシレスモータは、例えば、ＯＡ機
器、ＭＤのスピンドルモータ、ＦＡのサーボモータ、エ
アコン用コンプレッサ等に適用することができる。

【０１５９】以上、本発明のＤＣブラシレスモータおよ
び制御装置を、図示の構成例に基づいて説明したが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

【０１６０】例えば、前記各実施例では、埋め込み磁石
型の回転子を有するＤＣブラシレスモータで説明した
が、本発明では、表面磁石型の回転子を有するＤＣブラ
シレスモータでもよい。

【０１６１】また、前記各実施例では、界磁用永久磁石
の断面形状は矩形であるが、本発明では、界磁用永久磁
石の形状は図示のものに限定されず、この他、例えば、
瓦状（円弧状）であってもよい。

【０１６２】

【発明の効果】以上のように、本発明のＤＣブラシレス
モータおよび制御装置によれば、モータの運転範囲を拡
大することができる。

【０１６３】例えば、エアギャップ長Ｌｇを小さくし、
界磁用永久磁石の厚さを薄くする（スロットの径方向寸
法Ｌｍを界磁用永久磁石の厚さに合わせて小さくする）
ことにより、電気子反作用を受け易くなり、電機子電流
が連続定格の範囲内で、運転範囲を２倍以上、特に４倍
以上拡大することができる。

【０１６４】

【０１６５】

【０１６６】

【０１６７】

【０１６８】

【０１６９】電機子ヨークの巻線部スロット幅角度寸法
θ₂ 、電機子ヨークのスロット歯部角度寸法θ₁ 、回転
子の主磁極端部から補助突極端部までの角度寸法γが、
γ＞θ₁ ＋θ₂ 、特に、γ＝θ₁ ＋２θ₂ の関係を満足
するよう設定されている場合には、脈動トルクを低減す
ることができるので、モータの回転をより円滑にするこ
とができる。

【０１７０】また、本発明の制御装置によれば、界磁用
永久磁石を不可逆減磁から守ることができるので、モー
タの性能を低下させることなくモータを駆動させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＤＣブラシレスモータおよび制御装置
の構成例を示すブロック図である。

【図２】本発明のＤＣブラシレスモータの構成例を示す
要部断面図である。

【図３】ＤＣブラシレスモータの簡略化した磁気回路構
成を示す回路図である。

【図４】本実施例１−１のＤＣブラシレスモータの出力
特性を示すグラフである。

【図５】本実施例１−２のＤＣブラシレスモータの出力
特性を示すグラフである。

【図６】本発明のＤＣブラシレスモータのＬｍ＋Ｌｇ
と、増速比との関係を示すグラフである。

【図７】本発明に適用される永久磁石の動作を説明する
グラフである。

【図８】本発明に適用される永久磁石の磁石表面磁束密
度と、磁石幅方向での位置との関係を示すグラフであ
る。

【図９】本発明における回転子の他の構成例を示す平面
図である。

【図１０】本発明の制御装置の構成例を示すブロック図
である。

【図１１】本発明における電流ベクトル軌跡を示すグラ
フである。

【図１２】本発明における回転子の他の構成例を示す平
面図である。

【図１３】本発明における回転子の他の構成例を示す平
面図である。

【図１４】本発明における回転子の他の構成例を示す平
面図である。

【図１５】図１２〜図１４に示すＤＣブラシレスモータ
および従来のＤＣブラシレスモータが発生するトルクを
示すグラフである。

【図１６】図１２〜図１４に示すＤＣブラシレスモータ
が発生する電気角９０度区間の瞬時トルクを示すグラフ
である。

【図１７】本発明における主磁極、補助突極およびこれ
らの近傍を示す平面図である。

【図１８】本発明におけるトルク脈動とγとの関係を示
すグラフである。

【図１９】本発明における回転子の他の構成例を示す平
面図である。

【図２０】従来のＤＣブラシレスモータの埋め込み型回
転子を示す平面図である。

【図２１】従来のＤＣブラシレスモータの出力特性を示
すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０２Ｋ 1/27 Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｅ５０１Ｈ 21/16 21/16 ＭＨ０２Ｐ 6/06 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３２１Ａ (56)参考文献特開平５−236685（ＪＰ，Ａ) 特開平３−118749（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−96162（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−155796（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−88463（ＪＰ，Ｕ) 国際公開94／5075（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/00 H02K 1/10 H02K 1/16 H02K 1/27 501 H02K 21/16 H02P 6/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外周部に２つ以上の主磁極を有する回転子
ヨークを備えた回転子と、電機子とを有するＤＣブラシ
レスモータにおいて、前記主磁極に径方向寸法がＬｍの
スロットが形成され、該スロットに厚さがほぼＬｍの界
磁用永久磁石が挿入されており、前記回転子と前記電機
子との間に形成されたエアギャップのエアギャップ長を
Ｌｇとしたとき、０＜Ｌｍ＋Ｌｇ≦２mmを満足するよう
設定されていることを特徴とするＤＣブラシレスモー
タ。
【請求項２】外周部に２つ以上の主磁極を有する回転子
ヨークを備えた回転子と、電機子とを有するＤＣブラシ
レスモータにおいて、前記主磁極にスロットが形成さ
れ、該スロットに界磁用永久磁石が挿入されており、前
記回転子ヨークの隣接する主磁極と主磁極との間に該回
転子ヨークの一部を突出させた補助突極が形成され、か
つ、前記補助突極と前記電機子との間に所定長のエアギ
ャップが形成されて、前記電機子ヨークの巻線部スロッ
ト幅角度寸法をθ₂ 、前記電機子ヨークのスロット歯部
角度寸法をθ₁ 、前記回転子の主磁極端部から補助突極
端部までの角度寸法をγとするとき、γ＞θ₁ ＋θ₂ の
関係を満足するよう設定されているＤＣブラシレスモー
タ。
【請求項３】外周部に２つ以上の主磁極を有する回転子
ヨークを備えた回転子と、電機子とを有するＤＣブラシ
レスモータにおいて、前記主磁極にスロットが形成さ
れ、該スロットに界磁用永久磁石が挿入されており、前
記回転子ヨークの隣接する主磁極と主磁極との間に該回
転子ヨークの一部を突出させた補助突極が形成され、か
つ、前記補助突極と前記電機子との間に所定長のエアギ
ャップが形成され、前記電機子ヨークの巻線部スロット
幅角度寸法をθ₂ 、前記電機子ヨークのスロット歯部角
度寸法をθ₁ 、前記回転子の主磁極端部から補助突極端
部までの角度寸法をγとするとき、γ＝θ₁ ＋２θ₂ の
関係を満足するよう設定されているＤＣブラシレスモー
タ。