JPH04101251U - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （目的）駆動マグネットの着磁を工夫することによりト
ルクリップルを小さくし、回転むらが少なく回転精度の
高い電動機を提供する。 （構成）駆動マグネット１を有するロータと、駆動マグ
ネット１と対向するｎ相（ｎは自然数）のステータコイ
ル６とを備えた電動機において、駆動マグネット１の各
磁極２間に無着磁部分３を設けた。通電方式はｎ相一方
向通電方式でも１相両方向通電方式でもよい。無着磁部
分３の範囲を駆動マグネット１極分の２５〜６０％とす
るのが望ましい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、トルクリップルを小さくすることができる電動機に関するもので、 特に駆動マグネットの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図６に示すように、一定間隔で異極着磁されて複数の磁極１２が形成された駆 動マグネット１１を有するロータと、駆動マグネット１１と対向する３相のステ ータコイル１６とを備えた電動機がある。ステータコイル１６は、ステータ１４ に形成された突極１５にそれぞれ巻かれており、各突極１５の先端面が駆動マグ ネット１１に対向している。突極１５の数とマグネット１１の磁極１２の数の関 係は３対２であり、ステータコイル１６への通電方式は３相片方向通電方式とな っている。上記駆動マグネット１１の各磁極１２は互いに接しており、また、駆 動マグネット１１の着磁波形は、図７（ａ）に示すような台形波又は正弦波状に なっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の電動機によれば、片方向通電のため、図７（ｂ）に示すようにトル クリップルが大きく、回転むらが大きくなって回転精度が劣化するという難点が ある。

【０００４】 本考案は、上記問題点を解消するためになされたもので、駆動マグネットの着 磁を工夫することによりトルクリップルを小さくし、回転むらが少なく回転精度 の高い電動機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、駆動マグネットを有するロータと、駆動マグネットと対向するｎ相 （ｎは自然数）のステータコイルとを備えた電動機において、駆動マグネットの 各磁極間に無着磁部分を設けたことを特徴とする。

【０００６】 ステータコイルへの通電方式は、ｎ相一方向通電方式としてもよいし、１相両 方向通電方式としてもよい。

【０００７】 無着磁部分の範囲は、駆動マグネット１極分の２５〜６０％とするのが望まし い。

【０００８】

【作用】

駆動マグネットの各磁極間に無着磁部分を設けることにより、逆起電力波形の ピークが抑えられて平坦化され、トルクリップルも平坦化される。ｎ相一方向通 電方式でも、１相両方向通電方式でも、トルクリップルの平坦化作用がある。無 着磁部分の範囲を駆動マグネット１極分の２５〜６０％にすれば、トルクリップ ルの平坦化に効果的である。

【０００９】

【実施例】

図１において、符号１はロータの一部を構成する駆動マグネットを示す。この 駆動マグネット１は一定間隔でＮ極とＳ極が交互に形成されてなる複数の磁極２ を有している。ただし、駆動マグネット１の各磁極２相互のＮ極とＳ極の切り替 わり部分には所定幅の無着磁部分３が形成されている。駆動マグネット１には３ 相のステータコイル６の一端が対向している。より正確には、各相のステータコ イル６はそれぞれステータ４に形成された突極５に巻かれており、各突極５の先 端面が駆動マグネット１に対向している。突極５の数とマグネット１の磁極２の 数の関係は３対２である。図示の実施例ではステータコイル６の相数は３相にな っていたが、相数は任意であり、これをｎ相（ｎは自然数）とする。ステータコ イル６への通電方式はｎ相一方向通電方式又は１相両方向通電方式で駆動するも のとする。

【００１０】 上記駆動マグネット１の各磁極２間に無着磁部分３を設けたことにより、着磁 波形は図２（ａ）に示すようにＮ極とＳ極の台形状の波形の間に磁束ゼロの部分 が無着磁部分３に対応する幅をもって存在している。このような着磁波形の駆動 マグネット１を用いると共に３相一方向通電方式で駆動した場合、各ステータコ イル６に誘起される逆起電力は、図２（ｂ）に示すように、ピークが抑えられて 平坦化された台形状の波形となる。何故なら、逆起電力は磁束の変化に比例して 大きくなるため、本来は磁極と磁極の間の磁束の変化が最も大きい部分で逆起電 力が最も大きくその波形が正弦波状になるのであるが、上記実施例では各磁極２ の相互間に無着磁部３を設けたため、磁極２と磁極２の間の磁束の変化率が緩和 され、その結果、逆起電力波形のピーク値が抑えられるからである。

【００１１】 このように、逆起電力波形のピーク値が抑えられて台形に近くなる結果、各相 のステータコイル６に流れる電流波形は、図２（ｃ）に示すように、台形の上部 中央が緩やかに窪んだような形になる。仮りに、逆起電力波形が正弦波状である とすれば電流波形はピーク部分が鋭く突出した形になるが、本考案の実施例では 図２（ｃ）に示すような形になる。

【００１２】 電動機のトルクは、逆起電力と電流にそれぞれ比例し、従って、図２（ｂ）に 示す逆起電力波形と図２（ｃ）に示す電流波形の積の絶対値に比例する。上記の ようにステータコイル６に流れる電流波形が上記のように台形の上部中央が緩や かに窪んだ形になることにより、この電流波形と逆起電力波形との積の絶対値に 比例するトルクリップルの波形は、図２（ｄ）に示すようにピークが平坦な台形 波状になる。従って、トルクの最大値自体は低くなるものの、トルクの最大値が 連続的に維持されることになるため、トルクリップルが大幅に少なくなり、回転 むらが少なく、回転精度の高い電動機を得ることができる。

【００１３】 図１に示す実施例では、無着磁部分３の範囲が駆動マグネット１の磁極２の１ 極分の１／２程度であったが、駆動マグネット１の磁極２の範囲に対する無着磁 部分３の割合によって逆起電力波形に含まれる３次高調波成分が変化し、３次高 調波成分の変化によってトルクリップル低減効果が変化する。図４は逆起電力波 形に含まれる３次高調波成分とトルクリップルの関係を示すもので、逆起電力波 形に含まれる３次高調波成分が５〜３０％の範囲で大幅なトルクリップル低減効 果があることがわかる。従って、逆起電力波形に含まれる３次高調波成分が５〜 ３０％の範囲に収まるように前記駆動マグネット１の無着磁部分３の範囲を設定 すればよい。図３は駆動マグネット１の磁極２の１極分の範囲に対する無着磁部 分３の範囲とトルクリップルの関係を示すもので、駆動マグネット１の磁極２の １極分の範囲に対する無着磁部分３の範囲の割合が２０〜６０％というかなり広 い範囲で大幅なトルクリップル低減効果があることがわかる。

【００１４】 なお、駆動マグネットに無着磁部分を設ける方法としては、１個の駆動マグネ ットに対して全く着磁しない部分を設ける方法のほかに、複数のマグネット片を 一定間隔をおいて配置してこれを一つ一つの磁極とすると共に、マグネット片相 互の上記間隔部分を無着磁部分としてもよく、上記各マグネット片間に非磁性の 別の部材を配置してこれを無着磁部分としてもよい。

【００１５】 また、１個の駆動マグネットで構成する場合でも、図５に示すように、磁極と 磁極との間に弱い逆方向着磁を加えてもよい。この場合も図２に示す各波形に近 い波形を得ることができ、上記逆方向着磁部分を実質的に無着磁部分と同一にす ることができる。

【００１６】 本考案は、前述のような３相一方向通電方式でも１相両方向通電方式でもよい し、２相一方向通電方式でも前述の効果と同様の効果を得ることができる。

【００１７】

【考案の効果】

本考案によれば、駆動マグネットの各磁極間に無着磁部分を設けることにより トルクリップルを低減することができ、回転むらの少ない回転精度の高い電動機 を提供することができる。 また、無着磁部分の範囲を駆動マグネット１極分の２５〜６０％とすることに より、より大きなトルクリップル低減効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる電動機の実施例を概略的に示す
展開図。

【図２】同上実施例による着磁波形、逆起電力波形、電
流波形及びトルクリップル波形を同一時間軸で示す波形
図。

【図３】無着磁部分の量とトルクリップルの関係を示す
線図。

【図４】逆起電力の３次高調波成分とトルクリップルの
関係を示す線図。

【図５】本考案に適用可能な駆動マグネットの着磁波形
の別の例を示す波形図。

【図６】従来の電動機の例を概略的に示す展開図。

【図７】同上従来例による着磁波形とトルクリップル波
形を同一時間軸で示す波形図。

【符号の説明】

１ 駆動マグネット ２ 磁極 ３ 無着磁部分 ６ ステータコイル

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動マグネットを有するロータと、上記
   駆動マグネットと対向するｎ相（ｎは自然数）のステー
   タコイルとを備えた電動機において、上記駆動マグネッ
   トの各磁極間に無着磁部分を設けてなる電動機。
2. 【請求項２】 ステータコイルへの通電方式をｎ相一方
   向通電方式とした請求項１記載の電動機。
3. 【請求項３】 ステータコイルへの通電方式を１相両方
   向通電方式とした請求項１記載の電動機。
4. 【請求項４】 無着磁部分の範囲を駆動マグネット１極
   分の２５〜６０％とした請求項１記載の電動機。