JPH04304133A - モ−タ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コア型で実質的にコイ
ル数よりも多い突極数を有するモータ、または、分散巻
き線を有し、数多くの突極を有するモータにおいて、コ
ギングトルク特性には影響を及ぼさずして、その駆動ト
ルク特性をモータの通電方式に応じて最適化したもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図４（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はアーマチュアで突極４ａを有し、コイ
ル５（１箇所のみ示し、他は省略）を備え、界磁部１と
ギャップｇをおいて対向配置されている。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。

【０００３】

【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、多くの高次磁束成分をもつこ
とから、界磁部１を回転し、逆起電力を測定すると基本
正弦波の他にそうした高次成分による逆起電力波形が得
られる。これは、永久磁石が発生する磁束分布に基本正
弦波以外に高次成分が含まれているためである。

【０００４】３相のサーボモータは、通常、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
が含まれるようにコイル５を多重巻きにし、正弦波通電
によって駆動されるが、実際のギャップｇ中磁束分布は
強磁性体である突極４ａの影響を受け完全な基本正弦波
とはならず、高次の成分を持つ。このため、永久磁石が
作る磁束の高次成分との作用で駆動トルクリップルが生
じ、通電方式の改良のみでリップルを小さくするのはか
なり難しい作業であった。

【０００５】一般的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６１−２５４０４号公
報参照）方法等が考えられてきたが、極めて精密な着磁
が要求されるため、完全に駆動トルクリップルをなくす
る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。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、突極数と永久磁石の極数に対応して
、前記磁束発生領域において、ある特定の高次の補助磁
極を加えることにより、コギングトルクに影響を及ぼす
ことがなく、モータの駆動方式に対応して駆動トルクリ
ップルが殆どないモータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるモータは
、ｍ個の磁極を有する永久磁石からなる界磁部と、これ
に相対する実質上磁気的に等価な偶数からなるｐ個の突
極を有するモータであり、前記磁極のＮ、Ｓ極１対をモ
ータ回転角方向に対して１周期とした場合、ｎ＜２×（
ｉ−１）の範囲の極数からなる、少なくとも１つ以上の
補助磁極を有するようにしたものである。ただし、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。

【０００８】

【作用】本発明においては、界磁部である永久磁石の磁
束発生部分にある特定の高次の補助的磁極を設けたので
、コギングトルクには影響を及ぼさずして駆動トルクリ
ップルが極めて小さくなる。

【０００９】

【実施例】本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出した、特願平１ー
１８７５２１〜１８７５２４号の中で詳しく説明した。 これらの説明では界磁部の磁束分布の内、基本波にｎ次
モードの高調波磁束成分が含まれる場合、ｎ次モード単
独のコギングトルクが発生するのではなく、図４（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。

【００１０】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磁束モードを永
久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、本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。

【００１１】前述の図４（ａ）はＡＣサーボモータに良
く利用される分散巻き線を有する２極の永久磁石、１８
個の突極を有する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相の内の１相の逆起電力
パターンを図３（ａ）の実線で、また、コギングトルク
を図３（ｂ）に示した。図３（ａ）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
ることが分かる。また、図３（ｂ）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基本モードである
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ｉ＝１８　
　　　ｐ／ｑ であるから、ｎ＝１８±１＝１７または１９次のモード
となる。したがって、１７次未満の磁束分布モードはコ
ギングトルクにはあまり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、
駆動トルクパターンの制御を行うことができる。

【００１２】図１（ａ）は本発明の一実施例を示す界磁
部の斜視図である。この図で、１は界磁部で、Ｎ極およ
びＳ極の永久磁石の磁極１１からなる１２は補助磁極で
、Ｎ極とＳ極の永久磁石の１０極からなっている。

【００１３】図２は、永久磁石の幅方向距離に対し５次
のモード、つまり、１０極の補助磁極１２を主磁極であ
る磁極１１の磁束量に対し＋３％入れ、もともと磁極１
１がもっている磁束の負の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
次の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。

【００１４】なお、このときのコギングトルク特性は図
３（ｂ）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、殆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、つまり１０極や１４極の補助
磁極の極性と量を適当に選び、積極的に磁極１１の永久
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。

【００１５】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低次の特定のモ
ードを補助磁極１２によって与える（つまり、ｎ＜２×
（ｉ−１）でｎが整数となる値からなる補助磁極１２を
適当に加える）ことにより、コギングトルクには全く影
響をあたえずに駆動トルクリップルを改善することがで
きる。

【００１６】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
の補助磁極１２を界磁部１に加えれば良い。この場合、
補助磁極１２の入れ方としては、図１（ａ）の実施例の
ように磁極１１の一方側のみならず磁極１１の両側にそ
れぞれ独立に加えても良いし、また片側と主磁極の中間
に加えてもよい。また特殊な方法として、図１（ｂ）に
示したように磁極１１を着磁した後に、ある部分のみを
特定の極数を２重に着磁することにより、補助磁極１２
とすることもできる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ｍ個の磁極を有する永久磁石から成る界磁部と、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周期とし、
前記磁極における磁束発生領域の一部または、それに付
随したところにＮ、Ｓの各磁極対毎にｎ＜２×（ｉ−１
）の範囲（ただし、ｎは整数）のｎ個からなる補助磁極
を加えたので、コギングトルクには全く影響を与えず、
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す界磁部の斜視図である。

【図２】本発明を実施した場合の逆起電力の波形図であ
る。

【図３】従来のモ−タの逆起電力の波形図およびコギン
グトルクの特性図である。

【図４】従来のモ−タを示す断面略図および磁束分布図
である。

【符号の説明】

１　　　　界磁部 ２　　　　磁気ヨ−ク ３　　　　回転軸 ４　　　　ア−マチュア ４ａ　　突極 ５　　　　コイル １１　　磁極 １２　　補助磁極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｍ個の磁極を有する永久磁石から成る界磁
   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周期とした場合、ｎ＜２×（ｉ−１）の範囲の極数か
   らなる少なくとも１つ以上の補助磁極を有することを特
   徴とするモータ。ただし、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。