JP3372047B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブラシレスモータに関
し、特にPM(permanent magnet)型のモータに適用し
て好適なものである。 【0002】 【従来の技術】従来、マグネツトから発生する磁界をコ
イルに受けて回転駆動するようになされたモータにおい
ては、図5に示すような構成のものがある。 【0003】すなわち図5において1は全体としてモー
タを示し、フランジ形状の鉄芯保持部材3の平面中心部
分に突設された円筒形状の支持部3Aの外周部に珪素鋼
板等を積層してなる鉄芯4が固定され、当該鉄芯に駆動
巻線5が巻装されてコイル6が形成される。 【0004】また支持部3Aの内周部には固定軸8が嵌
合固定され、当該固定軸8の先端部分にベアリング9A
及び9Bを介してハブ11が回転自在に枢支されてい
る。ハブ11には磁性部材でなるロータヨーク14がか
しめ等の手法によつて固定されており、当該ロータヨー
ク14の内周面には環状のマグネツト16が上記鉄芯4
に対向する位置に固着されている。 【0005】かくしてハブ11、ロータヨーク14及び
マグネツト16によつてロータ部17が形成され、ステ
ータ部の駆動巻線5に駆動電流を通電することにより、
ロータ部17を回転駆動することができる。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のモー
タにおいては、マグネツト16に対して磁束密度が矩形
波状に変化するような着磁を施すことにより、N極及び
S極を交互に形成するようになされている。 【0007】すなわち図6に示すようにマグネツト16
の磁界強度分布(B0 を磁束密度とする)が図6(A)
となるような着磁を行うようになされている。このよう
な磁界強度分布を有するマグネツト16を回転駆動する
と、鉄芯4に巻装された駆動巻線5に鎖交する磁束の変
化によつてコイル6には図6(B)に示すような3次高
調波成分を含んだ誘起電圧V1が発生する。 【0008】この誘起電圧の変化によつてロータ部の回
転位置を検出し、当該検出結果に基づいて駆動巻線5に
通電する駆動電流の通電タイミングを得るような方法が
用いられている。 【0009】ところが、通電タイミングを得るために必
要な3次高調波成分を含んだ磁界強度分布曲線を得るた
めに、図6(A)に示すような矩形波状の磁界強度分布
(B1)を形成するようになされた従来の方法において
は、当該矩形波状の磁界強度分布曲線B1に5次高調波
以降の奇数次高調波成分が含まれていることにより、当
該5次高調波以降の高調波成分の磁気エネルギーがモー
タ1の振動特性を悪化させる原因となつていた。 【0010】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、コイルの通電タイミングを得ることができ、かつモ
ータの振動特性を悪化させないような磁界強度分布を形
成するブラシレスモータを提案しようとするものであ
る。 【0011】 【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、ブラシレスモータにおいて、回転
自在に設けられ、N極及びS極の磁極面が交互に配列す
るように内周面40Aが着磁された円筒状のマグネツト
40と、マグネツト40に対して微小な間隙を隔てて対
向するように、かつそれぞれ半径方向に放射状に突出す
るように設けられた複数の突極4Aと、各突極4Aにそ
れぞれ設けられた、マグネツト40の磁界を受けるコイ
ル6とを設け、各突極4Aと対向するマグネツト40の
着磁面でなる内周面40Aに、1極につき1.5周期分の
正弦波状の凹凸を形成し、マグネツト40及びコイル6
が相対的に回転した際にコイル6に生じる誘起電力V2
に基づいて、マグネツト40又はコイル6の回転位置を
検出できるようにした。 【0012】 【0013】 【作用】各突極4Aと対向するマグネツト40の着磁面
でなる内周面40Aに、1極につき1.5周期分の正弦波
状の凹凸を形成するようにしたことにより、簡易な着磁
工程でコイル6に生じる誘起電圧V2を基本波成分B2
及び第3次高調波成分B3でなる曲線状に変化させて、
当該誘起電圧V2にロータ部の回転位置を検出する際に
不必要となる第5次以降の高調波成分を含まないように
することができる。従つてこの分不必要な磁気エネルギ
ーが生じないようにすることができ、モータ20のノイ
ズを低減することができる。 【0014】 【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。 【0015】図5との対応部分に同一符号を付して示す
図1はモータ20の平面を示す部分的断面図であり、ス
テータ部には半径方向に放射状に突出するように9個の
突極4Aがほぼ40°間隔で設けられており、当該突極4
Aの根元部分に駆動巻線5が巻装され、さらに当該突極
4Aに対してロータ部17のマグネツト16が微小な間
隙を隔てて対向する位置に回転自在に設けられている。
この環状のマグネツト16は図2に示すように、その内
周面16AにN極及びS極の磁極面が交互に配列するよ
うに着磁されている。 【0016】ここで図3(A)はマグネツト16の内周
面16Aを平面状に表した図であり、当該内周面16A
に対する着磁方法を図3(B)〜(D)に示す。 【0017】すなわちまず図3(B)に示すような正弦
波状の磁界強度分布となるような着磁が施される。この
磁界強度分布を表す特性曲線B2は、磁束密度をB0 、
回転角をθとして次式 【数1】 によつて表される。 【0018】この着磁が施された後、さらに図3(C)
に示すように最大の磁束密度が磁束密度B0 の1/3 とな
ると共に、図3(B)の磁界強度分布に対して1/3 ピツ
チで変化する磁界強度分布となるような着磁が施され
る。この磁界強度分布を表す特性曲線B3は、次式 【数2】によつて表される。 【0019】かくしてマグネツト16の内周面16Aに
は図3(B)に示す磁界強度分布(B2)及び図3
(C)に示す磁界強度分布(B3)が合成された磁界強
度分布として図3(D)に示すような磁界強度分布が得
られる。この磁界強度分布を表す特性曲線B4は、次式 【数3】 によつて表される。 【0020】従つて当該磁界強度分布(B4)によりな
る磁束は鉄芯4の突極4Aを通つて閉磁路を作る。ここ
でマグネツト16が回転することによつて鉄芯4に巻装
された駆動巻線5に鎖交する磁束が変化し、これにより
コイル6には図3(E)に示すような誘起電圧V2が発
生する。この誘起電圧V2は、次式 【数4】V2=V0(cosθ+cos3θ) によつて表される。 【0021】この3次高調波成分を含んだ誘起電圧V2
を用いてマグネツト16の回転位置を検出し、当該検出
結果に基づいてコイル6に通電する駆動電流の通電タイ
ミングを得ることにより、マグネツト16に応じた適切
なタイミングで駆動電流を通電することができる。 【0022】以上の構成において、マグネツト16の磁
界強度分布曲線は図3(D)に示すように基本波成分及
び3次高調波成分でなる。従つて当該磁界強度分布曲線
B4にはマグネツト16の回転位置を検出するために不
必要な5次以降の高調波成分が含まれていないことによ
り不必要な磁気エネルギーが発生せず、当該マグネツト
16を回転駆動した際の当該高調波成分を原因とする振
動成分を取り除くことができる。従つてこの分モータ2
0のノイズを低減することができる。 【0023】以上の構成によれば、マグネツト16の磁
界強度分布を基本波成分及び3次高調波成分でなる分布
曲線となるようにしたことにより、高調波成分による磁
気エネルギーを原因とするモータ20のノイズを低減す
ることができる。 【0024】なお上述の実施例においては、マグネツト
16の着磁パターンによつて磁界強度分布の分布曲線を
所望の形状とした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、マグネツトの着磁面に凹凸を設けるようにし
ても良い。 【0025】すなわち図4(A)及び(B)は着磁面
(内周面)を凹凸形状とした環状のマグネツト40を平
面状に示した図であり、1極につき1.5 周期分の正弦波
状の凹凸を形成することにより図3について上述したよ
うな煩雑な着磁工程を行うことなく一段と簡易な着磁工
程で図3(E)に示す基本波成分及び3次高調波成分で
なる誘起電圧V2を得ることができる。 【0026】また上述の実施例においては、ロータ側に
マグネツトが設けられたモータ20について述べたが本
発明はこれに限らず、ステータ側にマグネツトが設けら
れたモータにおいても本発明を適用することができる。 【0027】また上述の実施例においては、環状のマグ
ネツト16の内周面を着磁面とするモータ20について
述べたが、本発明はこれに限らず、例えば環状マグネツ
トの上側面又は下側面にコイルが対向するようになされ
た偏平型のモータ等、種々のモータにおいても本発明を
適用することできる。 【0028】 【発明の効果】上述のように本発明によれば、ブラシレ
スモータにおいて、回転自在に設けられ、N極及びS極
の磁極面が交互に配列するように内周面が着磁された円
筒状のマグネツトと、マグネツトに対して微小な間隙を
隔てて対向するように、かつそれぞれ半径方向に放射状
に突出するように設けられた複数の突極と、各突極にそ
れぞれ設けられた、マグネツトの磁界を受けるコイルと
を設け、各突極と対向するマグネツトの着磁面でなる内
周面に、1極につき1.5周期分の正弦波状の凹凸を形成
し、マグネツト及びコイルが相対的に回転した際にコイ
ルに生じる誘起電力に基づいて、マグネツト又はコイル
の回転位置を検出できるようにしたことにより、簡易な
着磁工程でコイルに生じる誘起電圧にロータ部の回転位
置を検出する際に不必要な磁気エネルギーが生じないよ
うにすることができ、かくして不要な磁気エネルギーに
よるノイズを低減し得るモータを実現できる。
し、特にPM(permanent magnet)型のモータに適用し
て好適なものである。 【0002】 【従来の技術】従来、マグネツトから発生する磁界をコ
イルに受けて回転駆動するようになされたモータにおい
ては、図5に示すような構成のものがある。 【0003】すなわち図5において1は全体としてモー
タを示し、フランジ形状の鉄芯保持部材3の平面中心部
分に突設された円筒形状の支持部3Aの外周部に珪素鋼
板等を積層してなる鉄芯4が固定され、当該鉄芯に駆動
巻線5が巻装されてコイル6が形成される。 【0004】また支持部3Aの内周部には固定軸8が嵌
合固定され、当該固定軸8の先端部分にベアリング9A
及び9Bを介してハブ11が回転自在に枢支されてい
る。ハブ11には磁性部材でなるロータヨーク14がか
しめ等の手法によつて固定されており、当該ロータヨー
ク14の内周面には環状のマグネツト16が上記鉄芯4
に対向する位置に固着されている。 【0005】かくしてハブ11、ロータヨーク14及び
マグネツト16によつてロータ部17が形成され、ステ
ータ部の駆動巻線5に駆動電流を通電することにより、
ロータ部17を回転駆動することができる。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のモー
タにおいては、マグネツト16に対して磁束密度が矩形
波状に変化するような着磁を施すことにより、N極及び
S極を交互に形成するようになされている。 【0007】すなわち図6に示すようにマグネツト16
の磁界強度分布(B0 を磁束密度とする)が図6(A)
となるような着磁を行うようになされている。このよう
な磁界強度分布を有するマグネツト16を回転駆動する
と、鉄芯4に巻装された駆動巻線5に鎖交する磁束の変
化によつてコイル6には図6(B)に示すような3次高
調波成分を含んだ誘起電圧V1が発生する。 【0008】この誘起電圧の変化によつてロータ部の回
転位置を検出し、当該検出結果に基づいて駆動巻線5に
通電する駆動電流の通電タイミングを得るような方法が
用いられている。 【0009】ところが、通電タイミングを得るために必
要な3次高調波成分を含んだ磁界強度分布曲線を得るた
めに、図6(A)に示すような矩形波状の磁界強度分布
(B1)を形成するようになされた従来の方法において
は、当該矩形波状の磁界強度分布曲線B1に5次高調波
以降の奇数次高調波成分が含まれていることにより、当
該5次高調波以降の高調波成分の磁気エネルギーがモー
タ1の振動特性を悪化させる原因となつていた。 【0010】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、コイルの通電タイミングを得ることができ、かつモ
ータの振動特性を悪化させないような磁界強度分布を形
成するブラシレスモータを提案しようとするものであ
る。 【0011】 【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、ブラシレスモータにおいて、回転
自在に設けられ、N極及びS極の磁極面が交互に配列す
るように内周面40Aが着磁された円筒状のマグネツト
40と、マグネツト40に対して微小な間隙を隔てて対
向するように、かつそれぞれ半径方向に放射状に突出す
るように設けられた複数の突極4Aと、各突極4Aにそ
れぞれ設けられた、マグネツト40の磁界を受けるコイ
ル6とを設け、各突極4Aと対向するマグネツト40の
着磁面でなる内周面40Aに、1極につき1.5周期分の
正弦波状の凹凸を形成し、マグネツト40及びコイル6
が相対的に回転した際にコイル6に生じる誘起電力V2
に基づいて、マグネツト40又はコイル6の回転位置を
検出できるようにした。 【0012】 【0013】 【作用】各突極4Aと対向するマグネツト40の着磁面
でなる内周面40Aに、1極につき1.5周期分の正弦波
状の凹凸を形成するようにしたことにより、簡易な着磁
工程でコイル6に生じる誘起電圧V2を基本波成分B2
及び第3次高調波成分B3でなる曲線状に変化させて、
当該誘起電圧V2にロータ部の回転位置を検出する際に
不必要となる第5次以降の高調波成分を含まないように
することができる。従つてこの分不必要な磁気エネルギ
ーが生じないようにすることができ、モータ20のノイ
ズを低減することができる。 【0014】 【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。 【0015】図5との対応部分に同一符号を付して示す
図1はモータ20の平面を示す部分的断面図であり、ス
テータ部には半径方向に放射状に突出するように9個の
突極4Aがほぼ40°間隔で設けられており、当該突極4
Aの根元部分に駆動巻線5が巻装され、さらに当該突極
4Aに対してロータ部17のマグネツト16が微小な間
隙を隔てて対向する位置に回転自在に設けられている。
この環状のマグネツト16は図2に示すように、その内
周面16AにN極及びS極の磁極面が交互に配列するよ
うに着磁されている。 【0016】ここで図3(A)はマグネツト16の内周
面16Aを平面状に表した図であり、当該内周面16A
に対する着磁方法を図3(B)〜(D)に示す。 【0017】すなわちまず図3(B)に示すような正弦
波状の磁界強度分布となるような着磁が施される。この
磁界強度分布を表す特性曲線B2は、磁束密度をB0 、
回転角をθとして次式 【数1】 によつて表される。 【0018】この着磁が施された後、さらに図3(C)
に示すように最大の磁束密度が磁束密度B0 の1/3 とな
ると共に、図3(B)の磁界強度分布に対して1/3 ピツ
チで変化する磁界強度分布となるような着磁が施され
る。この磁界強度分布を表す特性曲線B3は、次式 【数2】によつて表される。 【0019】かくしてマグネツト16の内周面16Aに
は図3(B)に示す磁界強度分布(B2)及び図3
(C)に示す磁界強度分布(B3)が合成された磁界強
度分布として図3(D)に示すような磁界強度分布が得
られる。この磁界強度分布を表す特性曲線B4は、次式 【数3】 によつて表される。 【0020】従つて当該磁界強度分布(B4)によりな
る磁束は鉄芯4の突極4Aを通つて閉磁路を作る。ここ
でマグネツト16が回転することによつて鉄芯4に巻装
された駆動巻線5に鎖交する磁束が変化し、これにより
コイル6には図3(E)に示すような誘起電圧V2が発
生する。この誘起電圧V2は、次式 【数4】V2=V0(cosθ+cos3θ) によつて表される。 【0021】この3次高調波成分を含んだ誘起電圧V2
を用いてマグネツト16の回転位置を検出し、当該検出
結果に基づいてコイル6に通電する駆動電流の通電タイ
ミングを得ることにより、マグネツト16に応じた適切
なタイミングで駆動電流を通電することができる。 【0022】以上の構成において、マグネツト16の磁
界強度分布曲線は図3(D)に示すように基本波成分及
び3次高調波成分でなる。従つて当該磁界強度分布曲線
B4にはマグネツト16の回転位置を検出するために不
必要な5次以降の高調波成分が含まれていないことによ
り不必要な磁気エネルギーが発生せず、当該マグネツト
16を回転駆動した際の当該高調波成分を原因とする振
動成分を取り除くことができる。従つてこの分モータ2
0のノイズを低減することができる。 【0023】以上の構成によれば、マグネツト16の磁
界強度分布を基本波成分及び3次高調波成分でなる分布
曲線となるようにしたことにより、高調波成分による磁
気エネルギーを原因とするモータ20のノイズを低減す
ることができる。 【0024】なお上述の実施例においては、マグネツト
16の着磁パターンによつて磁界強度分布の分布曲線を
所望の形状とした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、マグネツトの着磁面に凹凸を設けるようにし
ても良い。 【0025】すなわち図4(A)及び(B)は着磁面
(内周面)を凹凸形状とした環状のマグネツト40を平
面状に示した図であり、1極につき1.5 周期分の正弦波
状の凹凸を形成することにより図3について上述したよ
うな煩雑な着磁工程を行うことなく一段と簡易な着磁工
程で図3(E)に示す基本波成分及び3次高調波成分で
なる誘起電圧V2を得ることができる。 【0026】また上述の実施例においては、ロータ側に
マグネツトが設けられたモータ20について述べたが本
発明はこれに限らず、ステータ側にマグネツトが設けら
れたモータにおいても本発明を適用することができる。 【0027】また上述の実施例においては、環状のマグ
ネツト16の内周面を着磁面とするモータ20について
述べたが、本発明はこれに限らず、例えば環状マグネツ
トの上側面又は下側面にコイルが対向するようになされ
た偏平型のモータ等、種々のモータにおいても本発明を
適用することできる。 【0028】 【発明の効果】上述のように本発明によれば、ブラシレ
スモータにおいて、回転自在に設けられ、N極及びS極
の磁極面が交互に配列するように内周面が着磁された円
筒状のマグネツトと、マグネツトに対して微小な間隙を
隔てて対向するように、かつそれぞれ半径方向に放射状
に突出するように設けられた複数の突極と、各突極にそ
れぞれ設けられた、マグネツトの磁界を受けるコイルと
を設け、各突極と対向するマグネツトの着磁面でなる内
周面に、1極につき1.5周期分の正弦波状の凹凸を形成
し、マグネツト及びコイルが相対的に回転した際にコイ
ルに生じる誘起電力に基づいて、マグネツト又はコイル
の回転位置を検出できるようにしたことにより、簡易な
着磁工程でコイルに生じる誘起電圧にロータ部の回転位
置を検出する際に不必要な磁気エネルギーが生じないよ
うにすることができ、かくして不要な磁気エネルギーに
よるノイズを低減し得るモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるモータの一実施例を示す横断面図
である。 【図2】環状マグネツトの形状を示す斜視図である。 【図3】本発明によるマグネツトの着磁工程を示す特性
曲線図である。 【図4】他の実施例によるモータのマグネツトを示す斜
視図及び平面図である。 【図5】マグネツト及びコイルを有するモータを示す断
面図である。 【図6】従来例によるマグネツトの着磁パターン及び誘
起電圧を示す特性曲線図である。 【符号の説明】 1、20……モータ、4……鉄芯、5……駆動巻線、6
……コイル、16、40……マグネツト。
である。 【図2】環状マグネツトの形状を示す斜視図である。 【図3】本発明によるマグネツトの着磁工程を示す特性
曲線図である。 【図4】他の実施例によるモータのマグネツトを示す斜
視図及び平面図である。 【図5】マグネツト及びコイルを有するモータを示す断
面図である。 【図6】従来例によるマグネツトの着磁パターン及び誘
起電圧を示す特性曲線図である。 【符号の説明】 1、20……モータ、4……鉄芯、5……駆動巻線、6
……コイル、16、40……マグネツト。
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平2−95151(JP,A)
特開 昭49−104112(JP,A)
特開 昭57−138856(JP,A)
特開 平2−168891(JP,A)
特開 平3−135353(JP,A)
特開 平3−150056(JP,A)
実開 平3−77248(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02K 15/03
H02K 29/00
H02K 1/27
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】回転自在に設けられ、N極及びS極の磁極
面が交互に配列するように内周面が着磁された円筒状の
マグネツトと、 上記マグネツトに対して微小な間隙を隔てて対向するよ
うに、かつそれぞれ半径方向に放射状に突出するように
設けられた複数の突極と、 各上記突極にそれぞれ設けられた、上記マグネツトの磁
界を受けるコイルとを具え、 各上記突極と対向する上記マグネツトの着磁面でなる上
記内周面に、1極につき1.5周期分の正弦波状の凹凸が
形成され、 上記マグネツト及び上記コイルが相対的に回転した際に
上記コイルに生じる誘起電力に基づいて、上記マグネツ
ト又は上記コイルの回転位置を検出できるようになされ
たことを特徴とするブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36067891A JP3372047B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36067891A JP3372047B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | ブラシレスモータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05184108A JPH05184108A (ja) | 1993-07-23 |
JP3372047B2 true JP3372047B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=18470445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36067891A Expired - Fee Related JP3372047B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3372047B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6559565B2 (en) | 2001-03-02 | 2003-05-06 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Motor apparatus |
JP2009142064A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Nippon Densan Corp | ブラシレスモータ |
JP2018026976A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 日本精工株式会社 | モータ及びそのモータを搭載した電動パワーステアリング装置 |
CN109067021B (zh) * | 2018-07-26 | 2020-05-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 磁瓦、电机转子、电机 |
-
1991
- 1991-12-28 JP JP36067891A patent/JP3372047B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH05184108A (ja) | 1993-07-23 |
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