JPH01164252A - 永久磁石界磁２相多極同期機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２相ブラシレスＤＣモ一タ用同期機を構成す
る永久磁石界磁２相多極同期機に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種モータの一般的な形態としてＦ　Ｄ　Ｄ　
（Ｆｌｏｐｐｙ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ）やＨＤＤ　（
Ｉｌａｒｄ　Ｄｉ−ｓｃ　Ｄｒ’１ｖｅ）のスピンドル
ドライブに使われるモータは、軽薄雑巾化の要求が強く
、小形高トルクの特性が望まれる。

例えば、ＨＤＤ用イフィンサイドハブモータがその典型
である。

しかしてこの用途のモータに対し、３相または２相の永
久磁石形同期機が適用されているが、従来例では２相の
場合は４溝型機子に対し２極または６極の界磁が設定さ
れている。これは８溝型機子では、４極または１２極の
界磁に相当する。

つまり、２相電機子巻線が巻回されて永久磁石形同期機
においては、１０極以上の多極の界磁が設定されている
モータはない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに従来例の４溝電機子で２極や６極の界磁とする
モータでは、電機子歯幅が大きくなるので、巻線の収納
溝のスペースが余り取れない。

これは、磁束が大きいので電機子鉄心の断面積を広くし
なければならないなどの理由から、モータの小形化がむ
づかしかった。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、２相電
機子巻線を巻装し回転子永久磁石が形成する界磁極数を
１０極以上とする永久磁石界磁２相多極同期機を提供す
ることを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、 固定子鉄心には等間隔に回転子に対向する円周面に４個
の溝を設け、これにより形成される突極　。

状の電機子歯に２相巻線を巻装して電機子とし、回転子
鉄心には空隙を介して固定子に対向する円周面に永久磁
石片を等間隔に２ｐ個配設し、隣接する磁極が互いに異
極性になるように多極に着磁して界磁とし 同期機を構成するとともに、 永久磁石極対数ｐを５以上の奇数個そなえ、電機子歯の
円周面中心になす幅角ｔをｔ≦（π／ｐ）に設定する 永久磁石界磁２相多極同期機である。

〔作　用〕

従来から界磁極数をふやすと、永久磁石の利用率が悪く
なるので、回転トルクが出なくなると言う先行する固定
的技術概念があり、本発明のような特異な界磁極数の設
定はない。

しかし、実際に、界磁極数の回転トルクへの影響を考究
するに、永久磁石界磁極数をふやしても回転トルクは一
定であることが結論づけられる。

それは、電機子巻線のスペースがふえる分だけ、回転ト
ルクはかえってふえるからである。

本発明の原理図を、モータ要部側断面図で表わした第２
図に示す。

この構造は、いわゆる集中巻永久磁石同期機である。

界磁極数と回転トルクの関係を以下に求める。

永久磁石４のｍｍ　ｆ　（ｍａｇｎｅｔｏ　ｍｏｔｔｖ
ｅ　ｆ’ｏｒｃｅ）は、 １ｒ−２Ｈ，Ｌ。

という等価磁化電流１ｒで表わせる。

ここに、Ｈは永久磁石４の保磁力、 Ｌ　は永久磁石４の厚さである。

このときの発生推力ＦはＢｅ　ｊｌ　＊　ｉ法則（因み
に、Ｂは磁界の強さ１ｇは磁界に直角な方向の導体長さ
、ｉは導体に流れる電流値である。）より、Ｆ−μ０　
　（Ａ／δ）Ｉ！・２ＨｏＬＩｉ・・・・・・・・・（
１式） ％式％ ただし、Ａは電機子ｍｍｆｓ δは磁気空隙長、 ｇは回転子コアの回転軸方向の積長 （これは永久磁石４のＢｌ　ｉ法則の導体長に相当する
長さ）である。

また、電機子ｍｍｆのＡは、 Ａ−τ　・ａ　ｃ　／　２　　　　　・・・・・・・・
・（２式）％式％ ここに、τ、は電機子巻線１ａ、１βのピッチ、ａｃは
電機子電気比装荷（Ａ／ｃｍ） で、？イはその実効値である。

ここで、（２式）を（１式）に代入し、２τ　ｇで割れ
ば、回転子の固定子対向面の単位面積当りの接線力σ（
つまり、接線応力）が得られる。

ａｃ＝Ｊ２　　ａｃ μＯＨｃ″″Ｂ。

（ただし、μ。は空気透磁率、 Ｂ　は永久磁石残留磁束密度であ る。） を考慮して、接線力σについて整理すると、ａ／ａｃ−
（１／Ｊ２）Ｂ　　・　（Ｌ　　／δ）Ｉ１１ ・・・・・・・・・（３式） のように示すことができる。

この（３式）は、永久磁石４の極対ピッチλや、電機子
巻線１ａ、１βのピッチτ、は全く式中に含まれていな
い。

対して、永久磁石４の極対ピッチλを小さくして、従っ
て、電機子巻線１ａ、１βのピッチτ、にいくら多極化
しても回転トルク〔（３式）における接線力σ〕は一定
で変らない。

〔実施例〕

本発明の一実施例における構成を表わす正断面図を第１
図に示す。

この第１図は、２相１０極永久磁石同期機である。

αとβで２相の電機子巻線１ａ、１βを構成する。

固定子コア２は相互に直交する突極をなす電機子歯を有
し、対向する突極に電機子巻線１　。

α １βを施し、電気的に９０″の位相差をもつα。

β相の２相巻線を形成してあり、この固定子３の外周面
を包囲し、僅かな空隙を介して、多極である１０極に着
磁した円筒状永久磁石４を内周面に貼付する円筒状強磁
性体の回転子コア５を配設している。

この一実施例は、ラジアルギャップ、アウタロータ構造
をしているが、アキシャルギャップやインナーロータに
すること、またリニアモータ化することも容易である。

一般に、４溝の電機子で、極数２ｐは、次の関係を満せ
ば可能である。

Ｐ−４ｎ＋２±１　　　　　・・・・・・・・・（４式
）ここに、ｎは整数である。ｎ−０の場合は、良く知ら
れている。

この一実施例では、 ｎ−１で ｐ−４＋２−１ となり、２ｐ−２Ｘ５ −１０（極） で条件を満たしている。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、 ■　特に小形モータでは、溝数が４と少ないので、巻線
が容易に自動巻きでき、 ■　溝のスペースが大のため巻線の断面が大きくとれ、
電機子ｍｍｆが大になり、 ■　多極化すればするほど、巻線スペース大なので、ト
ルクは少しふやせるようになり、■　鉄心は全部ラミネ
ートできるので、鉄損が小さく、インダクタンスもイン
ダクター形に比べると小さいので、高周波で運転し、高
速モータにも適用できる 等の格段あ効果を奏すると云うべきである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の構造を表わす正断面図、第
２図は本発明の原理説明図である。 １　・・・電機子α相巻線 α １β・・・電機子β相巻線 ２・・・・・・固定子コア ３・・・・・・固定子 ４・・・・・・永久磁石 ５・・・・・・固定子コア。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 原理図（課中巷永又磁石同期機） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定子鉄心には等間隔に回転子に対向する円周面に
   ４個の溝を設け、これにより形成される突極状の電機子
   歯に２相巻線を巻装して電機子とし、 回転子鉄心には空隙を介して固定子に対向する円周面に
   永久磁石片を等間隔に２ｐ個配設し、隣接する磁極が互
   いに異極性になるように多極に着磁して界磁とし 同期機を構成するとともに、 永久磁石極対数ｐを５以上の奇数個そなえ、電機子歯の
   円周面中心になす幅角ｔをｔ≦（π／ｐ）に設定する ことを特徴とする永久磁石界磁２相多極同期機。