JPH04207948A - モータ - Google Patents
モータInfo
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- JPH04207948A JPH04207948A JP2330318A JP33031890A JPH04207948A JP H04207948 A JPH04207948 A JP H04207948A JP 2330318 A JP2330318 A JP 2330318A JP 33031890 A JP33031890 A JP 33031890A JP H04207948 A JPH04207948 A JP H04207948A
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- permanent magnet
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- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
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。
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］
この発明は、コア型で実質的に偶数個の突極を有するモ
ータにおいて、その駆動トルク特性をモータの通電方式
に応じ最適化したものである。
ータにおいて、その駆動トルク特性をモータの通電方式
に応じ最適化したものである。
［従来の技術］
第６図（ａ）、（ｂ）は従来のモータの一例を示す断面
略図と永久磁石表面の磁束分布図である。この図で、１
はリング状の永久磁石からなる界磁部で、Ｎ極とＳ極を
有し、磁気ヨーク２に固着され、回転軸３を備えている
。４は突極４ａを有するアーマチュアで、分散巻きから
なるコイル５を備え（１個所のみ表示し、他は省略しで
ある）、界磁部１とギャップｇをおいて対抗配置されて
いる。回転軸３は、図示していない支持部材によってア
ーマチュア４や界磁部１とともに支持されている。
略図と永久磁石表面の磁束分布図である。この図で、１
はリング状の永久磁石からなる界磁部で、Ｎ極とＳ極を
有し、磁気ヨーク２に固着され、回転軸３を備えている
。４は突極４ａを有するアーマチュアで、分散巻きから
なるコイル５を備え（１個所のみ表示し、他は省略しで
ある）、界磁部１とギャップｇをおいて対抗配置されて
いる。回転軸３は、図示していない支持部材によってア
ーマチュア４や界磁部１とともに支持されている。
［発明が解決しようとする課題］
このような従来のモータでは、永久磁石からなる界磁部
１は着磁のパターンによっても異なるが、通常、多くの
高次成分による逆起電力波形が得られる。３相のサーボ
モータのように、通常、正弦波通電によって駆動される
場合は、こうした高次成分はトルクリップルの原因にな
る。
１は着磁のパターンによっても異なるが、通常、多くの
高次成分による逆起電力波形が得られる。３相のサーボ
モータのように、通常、正弦波通電によって駆動される
場合は、こうした高次成分はトルクリップルの原因にな
る。
したがって、駆動電流によって発生する磁場分布を、で
きるだけ基本正弦波だけが含まれるようにし、永久磁石
が持つ磁場分布の高次成分の影響がないようにコイルを
多重巻きにするようにしているが、電流によるギャップ
中の磁束分布は強磁性体である突極の影響を受は完全な
正弦波とはならず、駆動トルクリップルを小さくするの
はかなり難しい作業であった。−船釣な駆動トルクリッ
プル減少法としては、着磁角度を制御する（特開昭６１
−２５４０４５号公報参照）方法等が考えられできたが
、極めて精密な＠磁が要求されるため、完全にリップル
をなくすような技術ではなく、特に、着磁パターンの制
御はコギングトルクにも影響が及ぶため、難しい点があ
った。
きるだけ基本正弦波だけが含まれるようにし、永久磁石
が持つ磁場分布の高次成分の影響がないようにコイルを
多重巻きにするようにしているが、電流によるギャップ
中の磁束分布は強磁性体である突極の影響を受は完全な
正弦波とはならず、駆動トルクリップルを小さくするの
はかなり難しい作業であった。−船釣な駆動トルクリッ
プル減少法としては、着磁角度を制御する（特開昭６１
−２５４０４５号公報参照）方法等が考えられできたが
、極めて精密な＠磁が要求されるため、完全にリップル
をなくすような技術ではなく、特に、着磁パターンの制
御はコギングトルクにも影響が及ぶため、難しい点があ
った。
この発明は、このような間頌を解決するためになされた
もので、突極数と永久磁石の極数に対応して、前記永久
磁石において、磁束発生領域の幅方向距離を級数で表し
た場合、ある特定の係数を含む形状にすることによりコ
ギングトルクがほとんど影響を与えず、駆動トルクリッ
プルを低減したモータを提供することを目的とする。
もので、突極数と永久磁石の極数に対応して、前記永久
磁石において、磁束発生領域の幅方向距離を級数で表し
た場合、ある特定の係数を含む形状にすることによりコ
ギングトルクがほとんど影響を与えず、駆動トルクリッ
プルを低減したモータを提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明にがかるモータは、ｍ個の磁極を有する永久磁
石からなる界磁部と、これに相対するｐ個の突極なもつ
モータにおいて、前記磁極のＮ。
石からなる界磁部と、これに相対するｐ個の突極なもつ
モータにおいて、前記磁極のＮ。
Ｓ極１対をモータ回転角方向に対して１周期Ｔとし、前
記磁極における磁束発生領域の幅方向距離ｈ（θ）を回
転角θに対して下記級数 で表した場合、ｎ＜ｉ−１の範囲において、ｎか少なく
とも１つ以上の整数値においてゼロではない係数ｂｎが
存在する磁束発生パターンを有する界磁部からなること
を特徴とするモータ。
記磁極における磁束発生領域の幅方向距離ｈ（θ）を回
転角θに対して下記級数 で表した場合、ｎ＜ｉ−１の範囲において、ｎか少なく
とも１つ以上の整数値においてゼロではない係数ｂｎが
存在する磁束発生パターンを有する界磁部からなること
を特徴とするモータ。
ただし、ｈｏはｈａ ＝）（（ｏ＜θ＜ｘ） 、ｈａ＝
−Ｈ（π〈θく２π）、Ｈ：前記界磁部の異形の着磁あ
るいは形状のパターンを作る際の標準の幅方向距離であ
り、上式でπ〈θ〈２πにおいて符号が負になるのは極
性の変化とし、幅方向の距離はその絶対値とみなす。ま
た、ｉはｑをｍ／２とｐの最大公約数としたとき、ｐ／
ｑで表される整数である。
−Ｈ（π〈θく２π）、Ｈ：前記界磁部の異形の着磁あ
るいは形状のパターンを作る際の標準の幅方向距離であ
り、上式でπ〈θ〈２πにおいて符号が負になるのは極
性の変化とし、幅方向の距離はその絶対値とみなす。ま
た、ｉはｑをｍ／２とｐの最大公約数としたとき、ｐ／
ｑで表される整数である。
この発明でいう界磁部とは、着磁を施された永久磁石の
部分を意味し、永久磁石そのものの幅を第（１）式にし
たがって変えたものや、一定幅の永久磁石に着磁領域を
第 （１）式にしたがって変化させたものである。また
、この発明は、着磁領域の幅方向距離を変えるかわりに
、磁極表面の一部を薄い軟磁性体でおおい、実質的に突
極と相対する磁極の幅方向距離が第 （１）式で表され
るようにしてもよいし、また、永久磁石の幅を変化させ
る場合には、コアに相対する面から永久磁石の厚み方向
に対し、厚み方向の全領域ではなく、部分的な加工を施
してもよい。通常の幅方向距離が一定の永久磁石は、そ
の幅方向距離をＨ８とすると、第（］）式において、ｈ
ａはｈａ ＝Ｈｏ （ｏ＜θ〈π） 、ｈｏ ＝
ＨＯ（π＜θ〈２π）で、係数ａｎ、ｂｎは全てゼロと
解釈する。なお、第２図（ｄ）、（ｅ）に示すように、
第 （１）式におけるＨの値は、このＨ８に近い値であ
るが、必ずしも同一の値である必要はない。つまり、こ
の発明による異形の永久磁石や着磁のパターンを決定す
るための基準となる永久磁石の高さはＨ８と異なっても
よい。
部分を意味し、永久磁石そのものの幅を第（１）式にし
たがって変えたものや、一定幅の永久磁石に着磁領域を
第 （１）式にしたがって変化させたものである。また
、この発明は、着磁領域の幅方向距離を変えるかわりに
、磁極表面の一部を薄い軟磁性体でおおい、実質的に突
極と相対する磁極の幅方向距離が第 （１）式で表され
るようにしてもよいし、また、永久磁石の幅を変化させ
る場合には、コアに相対する面から永久磁石の厚み方向
に対し、厚み方向の全領域ではなく、部分的な加工を施
してもよい。通常の幅方向距離が一定の永久磁石は、そ
の幅方向距離をＨ８とすると、第（］）式において、ｈ
ａはｈａ ＝Ｈｏ （ｏ＜θ〈π） 、ｈｏ ＝
ＨＯ（π＜θ〈２π）で、係数ａｎ、ｂｎは全てゼロと
解釈する。なお、第２図（ｄ）、（ｅ）に示すように、
第 （１）式におけるＨの値は、このＨ８に近い値であ
るが、必ずしも同一の値である必要はない。つまり、こ
の発明による異形の永久磁石や着磁のパターンを決定す
るための基準となる永久磁石の高さはＨ８と異なっても
よい。
［作用１
この発明においては、界磁部である永久磁石の磁束発生
部分の幅方向距離を特定次数以下の高調波を含む特殊形
状、または、特殊な＠磁パターンにしたので、コギング
トルクには影響を与えず、モータの駆動方式に応じてト
ルクリップルが極めて小さくなる。
部分の幅方向距離を特定次数以下の高調波を含む特殊形
状、または、特殊な＠磁パターンにしたので、コギング
トルクには影響を与えず、モータの駆動方式に応じてト
ルクリップルが極めて小さくなる。
［実施例］
この発明の基本原理であるコギングトルクの部分につい
ては、本発明者らが先に提案した特願平１−１８７５２
１号〜１８７５２４号の中で詳しく説明した。
ては、本発明者らが先に提案した特願平１−１８７５２
１号〜１８７５２４号の中で詳しく説明した。
これらの説明では界磁部１の磁束分布の内、基本波に０
次モードの高調波磁束成分が含まれる場合、０次モード
単独のコギングトルクが発生するのではなく、第６図（
ｂ）に示すように、通常のモータにおける永久磁石が持
っている磁束分布が１次基本モードが大部分であるため
に、（ｎ±１）／２単独波によるのと同じコギングトル
クが発生し、基本モードと高調波との関係は非線形的で
あることを示した。
次モードの高調波磁束成分が含まれる場合、０次モード
単独のコギングトルクが発生するのではなく、第６図（
ｂ）に示すように、通常のモータにおける永久磁石が持
っている磁束分布が１次基本モードが大部分であるため
に、（ｎ±１）／２単独波によるのと同じコギングトル
クが発生し、基本モードと高調波との関係は非線形的で
あることを示した。
駆動トルクリップルにおいてはこのようなことはなく、
そのｎ次モード高調波磁束成分はそのまま駆動トルクリ
ップルに反映される。こうした性質を利用して、突極数
と永久磁石の極数に応じた基本のコギングトルク周波数
に関係する永久磁石の高次磁束成分よりも小さなモード
を磁石に与えることにより、コギングトルクには影響を
与えずに駆動トルクリップルのパターンを制御すること
ができる。つまり、この発明の対象とするモータは、例
えばＡＣサーボモータ等のような分散巻き線を有するモ
ータで、多数の突極を有する基本コギングトルクの次数
が大きいモータである。
そのｎ次モード高調波磁束成分はそのまま駆動トルクリ
ップルに反映される。こうした性質を利用して、突極数
と永久磁石の極数に応じた基本のコギングトルク周波数
に関係する永久磁石の高次磁束成分よりも小さなモード
を磁石に与えることにより、コギングトルクには影響を
与えずに駆動トルクリップルのパターンを制御すること
ができる。つまり、この発明の対象とするモータは、例
えばＡＣサーボモータ等のような分散巻き線を有するモ
ータで、多数の突極を有する基本コギングトルクの次数
が大きいモータである。
第６図（ａ）はＡＣサーボモータによく利用される分散
巻き線を有する２極の永久磁石からなる界磁部１，１８
個の突極４ａを有するアーマチュア４を備えた従来のモ
ータを示したものである。
巻き線を有する２極の永久磁石からなる界磁部１，１８
個の突極４ａを有するアーマチュア４を備えた従来のモ
ータを示したものである。
通常の永久磁石を用いた場合、３個の内の１相の逆起電
カバターンを第３図の実線で示し、また、コギングトル
クを第５図に示した。第３図の破線は、実線波形をフー
リエ級数に展開したもので、基本波の他に、５次が負の
値で、また、７次が正の値で僅かながら含まれているこ
とが分る。また、第５図から明らかなように、この場合
のコギングトルクの周期は２０度のものが最も大きく、
このモードの原因である永久磁石の磁束分布のモードは
、 ｍ＝２ 磁極数 ｐ＝１８ 突極数 ｑ ＝ １ ｍ ／ ２とｐの最大公約数１＝１
８ ｐ／ｑ であるから、１８±１＝１９．１７次のモードと対応す
る。
カバターンを第３図の実線で示し、また、コギングトル
クを第５図に示した。第３図の破線は、実線波形をフー
リエ級数に展開したもので、基本波の他に、５次が負の
値で、また、７次が正の値で僅かながら含まれているこ
とが分る。また、第５図から明らかなように、この場合
のコギングトルクの周期は２０度のものが最も大きく、
このモードの原因である永久磁石の磁束分布のモードは
、 ｍ＝２ 磁極数 ｐ＝１８ 突極数 ｑ ＝ １ ｍ ／ ２とｐの最大公約数１＝１
８ ｐ／ｑ であるから、１８±１＝１９．１７次のモードと対応す
る。
したがって、１７次以下の磁束分布はコギングトルクに
は全く影響を及ぼさないため、これらの低次モードを永
久磁石に意図的に入れることにより、コギングトルクに
は影響を与えることなく駆動トルクパターンの制御を行
うことができる。このようにして構成された界磁部１の
斜視図を第１図に示す。
は全く影響を及ぼさないため、これらの低次モードを永
久磁石に意図的に入れることにより、コギングトルクに
は影響を与えることなく駆動トルクパターンの制御を行
うことができる。このようにして構成された界磁部１の
斜視図を第１図に示す。
なお、第２図（ａ）〜（ｅ）はこの発明による特定の磁
束モード入力の方式に関する模式図である。第２図（ｄ
）においては、Ｈ，の値を波型形状の中心にした場合を
示したものであるが、第２図（ｅ）のように、ｈ ＞
Ｈｏのようにしても同じ効果が得られる。また、第２図
（Ｃ）は磁石形状は通常のものを用い、着磁パターンを
変化させたものである。
束モード入力の方式に関する模式図である。第２図（ｄ
）においては、Ｈ，の値を波型形状の中心にした場合を
示したものであるが、第２図（ｅ）のように、ｈ ＞
Ｈｏのようにしても同じ効果が得られる。また、第２図
（Ｃ）は磁石形状は通常のものを用い、着磁パターンを
変化させたものである。
この方式に従って、第４図は永久磁石の輻方向距離に耐
し５次のモ、−ドを＋３％入れ、もともと永久磁石がも
っている磁束の５次モードを減少させた場合の逆起電力
のパターンである。逆起電力のパターンは５次モードが
ほぼなくなり、基本モードの正弦波に極めて近い形とな
った。なお、このときのコギングトルク特性は、第５図
に示したものと全く変わらず、コギングトルクのパター
ンは全く影響を受けない。したがって、このモータを正
弦波通電で駆動すれば、はとんど駆動トルクリップルが
ないモータとなる。これらの低次の磁束分布のモードの
入れ方は、モータの駆動方式に合わせて制御すればいい
わけで、例えば矩形波通電の場合は、逆にこうした５次
や７次といったモードを積極的に永久磁石に付加するこ
とによって駆動トルクリップルを減少させればよい。
し５次のモ、−ドを＋３％入れ、もともと永久磁石がも
っている磁束の５次モードを減少させた場合の逆起電力
のパターンである。逆起電力のパターンは５次モードが
ほぼなくなり、基本モードの正弦波に極めて近い形とな
った。なお、このときのコギングトルク特性は、第５図
に示したものと全く変わらず、コギングトルクのパター
ンは全く影響を受けない。したがって、このモータを正
弦波通電で駆動すれば、はとんど駆動トルクリップルが
ないモータとなる。これらの低次の磁束分布のモードの
入れ方は、モータの駆動方式に合わせて制御すればいい
わけで、例えば矩形波通電の場合は、逆にこうした５次
や７次といったモードを積極的に永久磁石に付加するこ
とによって駆動トルクリップルを減少させればよい。
このように、磁束分布の基本コギングトルク周期に影響
を与える磁束モードよりも小さい特定のモードを磁石形
状や着磁領域の幅に反映させることにより、コギングト
ルクには全（影響を与えずに駆動トルクリップルを改善
することができる。
を与える磁束モードよりも小さい特定のモードを磁石形
状や着磁領域の幅に反映させることにより、コギングト
ルクには全（影響を与えずに駆動トルクリップルを改善
することができる。
また、駆動トルクリップルにおいて複数のモードが含ま
れるときは、磁束分布もそれに応じて複数のモードを界
磁部に加えればよい。この場合、磁束分布のモードの入
れ方としては、例えば、永久磁石の両側にそれぞれ独立
に加えてもよいし、また、片側のみに合成波の形状を加
えてもよい。
れるときは、磁束分布もそれに応じて複数のモードを界
磁部に加えればよい。この場合、磁束分布のモードの入
れ方としては、例えば、永久磁石の両側にそれぞれ独立
に加えてもよいし、また、片側のみに合成波の形状を加
えてもよい。
あるいは、何段から永久磁石を積み重ねる場合は幅方向
距離の中間部分にその形状を与えることもできる。
距離の中間部分にその形状を与えることもできる。
［発明の効果］
以上詳細に説明したように、この発明は、ｍ個の磁極を
有する永久磁石からなる界磁部と、これに相対するｐ個
の突極をもつモータにおいて、前記磁極のＮ、Ｓ極１対
をモータ回転角方向に対して１周期Ｔとし、前記磁極に
おける磁束発生領域の幅方向距離ｈ（θ）を回転角θに
対して第 （１）式からなる級数で表した場合、Ｎ、Ｓ
各磁極対毎にｎ＜ｉ−１の範囲において、ｎが少なくと
も１つ以上の整数値において、ゼロではない係数ｂｎが
存在する磁束発生パターンを有する界磁形状または着磁
パターンにしたので、コギングトルクに全く影響を与え
ず、駆動トルクリップルを改善できる利点があり、工業
的意義の大きいものである。
有する永久磁石からなる界磁部と、これに相対するｐ個
の突極をもつモータにおいて、前記磁極のＮ、Ｓ極１対
をモータ回転角方向に対して１周期Ｔとし、前記磁極に
おける磁束発生領域の幅方向距離ｈ（θ）を回転角θに
対して第 （１）式からなる級数で表した場合、Ｎ、Ｓ
各磁極対毎にｎ＜ｉ−１の範囲において、ｎが少なくと
も１つ以上の整数値において、ゼロではない係数ｂｎが
存在する磁束発生パターンを有する界磁形状または着磁
パターンにしたので、コギングトルクに全く影響を与え
ず、駆動トルクリップルを改善できる利点があり、工業
的意義の大きいものである。
第１図はこの発明の一実施例を示す界磁部の永久磁石の
斜視図、第２図（ａ）〜（ｅ）はこの発明による高次の
磁束モード入力を説明する模式図、第３図は、第６図（
ａ）の従来のモータの３相のうち１相の逆起電カバター
ンおよびそのフーリエ級数に展開した基本波、５次波、
７次波の波形図、第４図は５次モードを＋３％入れた場
合の逆起電カバターンを示す波形図、第５図は、第３図
の場合のコギングトルクを説明するための図、第６図（
ａ）、（ｂ）は従来のモータの断面略図とその表面の磁
束密度分布図である。 図中、１は界磁部、２は磁気ヨーク、３は回転軸、４は
アーマチュア、４ａは突極、５はコイルである。 第１図 １ °界磁部 第２図 第３図 第４図 第５図
斜視図、第２図（ａ）〜（ｅ）はこの発明による高次の
磁束モード入力を説明する模式図、第３図は、第６図（
ａ）の従来のモータの３相のうち１相の逆起電カバター
ンおよびそのフーリエ級数に展開した基本波、５次波、
７次波の波形図、第４図は５次モードを＋３％入れた場
合の逆起電カバターンを示す波形図、第５図は、第３図
の場合のコギングトルクを説明するための図、第６図（
ａ）、（ｂ）は従来のモータの断面略図とその表面の磁
束密度分布図である。 図中、１は界磁部、２は磁気ヨーク、３は回転軸、４は
アーマチュア、４ａは突極、５はコイルである。 第１図 １ °界磁部 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｍ個の磁極を有する永久磁石からなる界磁部と、これに
相対するｐ個の突極をもつモータにおいて、前記磁極の
Ｎ，Ｓ極１対をモータ回転角方向に対して１周期Ｔとし
、前記磁極における磁束発生領域の幅方向距離ｈ（θ）
を回転角θに対して下記級数 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表した場合、ｎ＜ｉ−１の範囲において、ｎか少なく
とも１つ以上の整数値においてゼロではない係数ｂｎが
存在する磁束発生パターンを有する界磁部からなること
を特徴とするモータ。 ただし、ｈ＿ｏはｈ＿ｏ＝Ｈ（０＜θ＜π）、ｈ＿ｏ＝
−Ｈ（π＜θ＜２π）、Ｈ：前記界磁部の異形の着磁あ
るいは形状のパターンを作る際の標準の幅方向距離であ
り、上式でπ＜θ＜２πにおいて符号が負になるのは極
性の変化とし、幅方向の距離はその絶対値とみなす。ま
た、ｉはｑをｍ／２とｐの最大公約数としたとき、ｐ／
ｑで表される整数である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2330318A JPH04207948A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2330318A JPH04207948A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04207948A true JPH04207948A (ja) | 1992-07-29 |
Family
ID=18231292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2330318A Pending JPH04207948A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04207948A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007228800A (ja) * | 2007-06-14 | 2007-09-06 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 永久磁石モータ |
| JP2021129443A (ja) * | 2020-02-14 | 2021-09-02 | 株式会社デンソー | モータ |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2330318A patent/JPH04207948A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007228800A (ja) * | 2007-06-14 | 2007-09-06 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 永久磁石モータ |
| JP4616306B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2011-01-19 | 信越化学工業株式会社 | 永久磁石モータ |
| JP2021129443A (ja) * | 2020-02-14 | 2021-09-02 | 株式会社デンソー | モータ |
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