JPH0444504B2 - - Google Patents

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JPH0444504B2
JPH0444504B2 JP56122072A JP12207281A JPH0444504B2 JP H0444504 B2 JPH0444504 B2 JP H0444504B2 JP 56122072 A JP56122072 A JP 56122072A JP 12207281 A JP12207281 A JP 12207281A JP H0444504 B2 JPH0444504 B2 JP H0444504B2
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JP
Japan
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pole
field magnet
brushless motor
regions
torque
Prior art date
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JP56122072A
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JPS5822574A (ja
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Mitsuo Uzuka
Satoshi Sakamoto
Seiji Ito
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS5822574A publication Critical patent/JPS5822574A/ja
Publication of JPH0444504B2 publication Critical patent/JPH0444504B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、3相両方向通電方式のブラシレスモ
ータに関するものである。
近年、ポータブルVTRやテープレコーダ等の
超小型精密機器が広く市販されており、此種の機
器が一般家庭において高級商品として著しい注目
を浴びてきている。このような精密機器を開発す
る場合、テープ駆動源であるモータについては回
転速度むらの低減化、高精度回転、高信頼性、小
型化等に関する改善が不可欠の問題となる。
ところで超小型VTR等にはテープ駆動源とし
て直流ブラシレスモータが広く用いられている
が、このブラシレスモータの回転方式には、周知
の如く3相片方向通電方式と3相両方向通電方式
とがある。第1図は此種のブラシレスモータ1に
おける固定子コイル1a〜1cとリング状界磁マ
グネツト(ローターマグネツト)2との位置関係
を示すものであつて、各相の固定子コイル1a〜
1cは、3相片方向通電方式の場合には第2図A
に示すように通電され、また3相両方向通電の場
合には第3図Aに示すように通電される。なおこ
れらの場合、界磁マグネツト2は、通常、第4図
に示すようにN極及びS極がほぼ三角関数的に着
磁されているため、ブラシレスモータのトルク特
性は第2図B及び第3図Bに示す如くになる。そ
して3相片方向通電方式のブラシレスモータで
は、第2図Bのトルク曲線T1から明らかなよう
にトルクリツプルが極めて大きく、トルクリツプ
ルの程度がα1−β1/α1+β1×100≒33%である。ま
た3相 両方向通電方式のブラシレスモータでは、第3図
Bのトルク曲線T2から明らかなように前記トル
ク曲線T1の場合よりもトルクリツプルが低減さ
れるものの、そのトルクリツプルの程度は
α2−β2/α2+β2×100≒7.2%と可成り大きい。
超小型VTR等においてブラシレスモータのモ
ータ軸をキヤプスタンや供給及び巻取りリール等
に直結してこれらを低速回転で直接駆動(ダイレ
クト・ドライブ)するように構成する場合、非常
に高精度な回転が得られると共に回転速度むらが
極めて少ない事が要求される。このため、トルク
リツプルの非常に小さいブラシレスモータが必要
であり、従来の3相片方向通電方式及び3相両方
向通電方式のブラシレスモータを既述の如き直接
駆動方式のVTRやテープレコーダ等に適用する
には性能の点で問題がある。
そこで、トルクリツプルの小さいブラシレスモ
ータを得るために、次のような方法が考えられ
る。即ち、ブラシレスモータを3相両方向通電方
式に構成すると共に、界磁マグネツト2の着磁状
態を第5図Aに示す如く三角形状と成し、或いは
第6図Aに示す如く台形状と成るように構成し、
これによつて第5図B又は第6図Bに示すように
トルクリツプルを理想的に0%にする方法であ
る。しかしながら、現実的には、三角形状の着磁
を行なうことは非常に困難である。また台形状の
着磁を行なうことは可能であるが、この場合には
発生トルクの平均値が大幅に低下して効率が劣化
することになるので好ましくない。
本発明は上述の如き実状に鑑みて発明されたも
のであつて、界磁マグネツトの着磁パターンを工
夫することによつて、発生トルクの低下を来たす
ことなく、トルクリツプルひいてはワウ・フラツ
ターを大巾に低減させるようにした3相両方向通
電方式のブラシレスモータを提供しようとするも
のである。
以下本発明の実施例に付き第7図〜第13図を
参照して説明する。
第7図〜第9図は本発明の第1の実施例を示す
ものである。本実施例の3相両方向通電方式ブラ
シレスモータ3においては、例えば6個のステー
タコイル4が鉄板等より成る基板5にプリント基
板5aを介して、円環状に配置されて固定されて
いる。一方、ロータヨーク6にはリング状の界磁
マグネツト7がモータ軸8と同心的に嵌合固定さ
れている。そしてこの界磁マグネツト7が既述の
ステータコイル4に近接した状態で対向配置さ
れ、モータ軸8が図外の軸受によつて回転自在に
軸支されている。従つて、このブラシレスモータ
3はいわゆる平面対向型に構成されている。
また本実施例においては、リング状界磁マグネ
ツト7には周方向に交互に異なる極性となるよう
に例えば8つの主極9a〜9h(着磁率:100%)
が等角度間隔で形成されている。そして第8図に
明示するように、各々の主極9a〜9hの角度巾
は45°(電気角で180°)を成していて、互いに隣り
合う一対の主極、例えばS極から成る主極9aと
N極から成る主極9bとで電気角で360°を構成し
ている。
また各々の主極9a〜9hには所定箇所に補極
領域10a〜10hがそれぞれ設けられている。
即ち、第8図に示すように、S極から成る主極9
a,9c,9e,9gには、電気角でほぼ60°及
び120°に対応する箇所に界磁マグネツト7の半径
方向に沿つて延びる長円状の補極領域10a,1
0c,10e,10gがそれぞれ設けられてい
る。これらの補極領域10aは、主極9aとは逆
の極性すなわちN極に着磁されている。これと同
様に、N極から成る主極9b,9d,9f,9h
には、電気角でほぼ240°及び300°に対応する箇所
に、界磁マグネツト7の半径方向に沿つて延びか
つS極に着磁された長円状の補極領域10b,1
0d,10f,10hがそれぞれ設けられてい
る。なお補極領域10a〜10hは界磁マグネツ
ト7の中心から等距離の箇所に設けられ、これら
の補極流域10a〜10hがステータコイル4の
往路4a及び復路4bの一部に対応するように構
成されている。
以上の如く構成したブラシレスモータ3によれ
ば、界磁マグネツト7の主極9a〜9hに、主極
とは逆の極性を有する補極領域10a〜10hが
それぞれ設けられているので、第8図の曲線l部
分における界磁マグネツト7の着磁状態は第9図
Aに示す如くになる。即ち、補極領域10a〜1
0hの存在により、電気角でほぼ60°,120°,240°
及び300°付近における鎖交磁束が減少し、補極領
域10a〜10hが設けられている部分において
磁界強度が局部的に弱められることになる。また
補極領域10a〜10hを設けない場合の鎖交磁
束は第9図Aにおいて一点鎖線で示す如くになる
が、本実施例の場合には、補極領域10a〜10
hの影響によりそのピーク値が僅かに低下する。
なおこの低下の程度は補極領域10a〜10hの
面積の大きさに依存して変わるが、これらの補極
領域は局部的に設けられているのでその低下量は
小さい。従つて、ブラシレスモータ3の発生トル
クが大きく低下してしまうような不都合を来たす
ことはない。
しかして、第8図及び第9図Aに示す如き着磁
パターンを有する界磁マグネツト7を用いると共
に3相両方向通電を行なつた場合、ブラシレスモ
ータ3の発生トルクT3は第9図Bに示すように
なる。この場合、電気角でほぼ60°,120°,240°及
び300°付近の鎖交磁束が落ち込んでいるため、発
生トルクT3は従来の3相両方向通電方式ブラシ
レスモータの発生トルクT2(第9図Bの一点鎖線
参照)と比較すれば明らかなように、電気角でほ
ぼ60°,120°,240°及び300°付近における発生トル
クが低減される。この結果、ブラレスモータ3の
発生トルクT3はリツプルが非常に小さくなる。
そしてこの実施例の場合には、発生トルクの平均
値が大きく低下されるような不都合を生じること
なく、トルクリツプルを約2〜3.6%にまで低減
させることが可能であり、従来の場合に比べてト
ルクリツプルを約1/2〜1/3にすることができる。
従つて、高性能を要求される直接駆動方式の
VTRやテープレコーダ等に上述のブラシレスモ
ータ3を適用することができる。そしてこのブラ
シレスモータ3を直接駆動方式のVTRやテープ
レコーダに適用した場合、ワウ・フラツターを大
巾に低減することができる。
また第10図は本発明の第2の実施例を示すも
のであつて、この実施例は、円筒状の界磁マグネ
ツト15が用いられて成る円筒面対向型ブラシレ
スモータに本発明を適用したものである。即ち、
界磁マグネツト15には周方向に交互に異なる極
性となるように例えば8つの主極が等角度間隔で
形成され、互いに隣り合うS極領域16及びN極
領域17の全体としての角度巾は90°(電気角で
360°)に構成されている。そして、S極領域16
には電気角でほぼ60°及び120°に対応する箇所に、
軸心方向に沿つて延びるN極領域18が補極とし
てそれぞれ設けられている。またN極領域17に
は電気角でほぼ240°及び300°に対応する箇所に、
軸心方向に沿つて延びるS極領域19が補極とし
てそれぞれ設けられている。なおこのような凹部
は他の着磁領域にも同様に設けられている。この
ように構成した場合にも、N極領域18及びS極
領域19の存在により、既述の第1の実施例の場
合と全く同様にトルクリツプルを大巾に低減する
ことができる。
以上本発明を実施例に付き説明したが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではなく、本
発明の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が
可能である。
例えば、既述の実施例においては、ほぼ長円状
或いは長方形状の補極領域を設けるようにした
が、リング状界磁マグネツト7の場合には第11
図に示すように補極領域10a〜10hを主極領
域9a〜9hの半径方向の全体に亘つて形成する
ようにしてもよい。また円筒状界磁マグネツト1
5の場合には、図示を省略したが、N極領域18
及びS極領域19を軸心方向の全体に亘つて形成
するようにしてもよい。
以上に述べたように、本発明においては、界磁
マグネツトが、電気角で360°を構成する一対の主
極領域と、この一対の主極領域のうちの電気角で
ほゞ60°,120°,240°及び300°に対応する箇所に設
けられ前記主極の極性とは逆の極性を有する補極
領域とを備えている。故に、本発明の3相両方向
通電方式のブラシレスモータによれば、前記補極
領域の存在により、電気角度でほぼ60°,120°,
240°及び300°に対応する箇所における磁界強度が
局部的に弱められることになり、発生トルクの低
下を来たすことなくトルクリツプルの大巾な低減
(例えば、従来に比べて1/2〜1/3程度)を図るこ
とができる。従つて、本発明のブラシレスモータ
はVTRやテープレコーダ等の駆動源としての厳
しい要求性能を充分に具備し得ることになる。
また、磁束分布を変更するために界磁マグネツ
トに設けられる補極領域が、主極の極性とは逆の
極性を有するから、上記補極領域の面積が小さく
ても磁束分布を効果的に変更することができ、こ
のために、界磁マグネツト全体の有効磁束を殆ん
ど減ずることがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のブラシレスモータにおけるステ
ータコイルと界磁マグネツトとの位置関係を示す
平面図、第2図Aは3相片方向通電の場合におけ
る各ステータコイルの通電期間を示す図、第2図
Bは3相片方向通電の場合における発生トルク特
性を示す特性図、第3図Aは3相両方向通電の場
合における各ステータコイルの通電期間を示す
図、第3図Bは3相両方向通電の場合における発
生トルク特性を示す特性図、第4図は界磁マグネ
ツトの鎖交磁束特性を示す特性図、第5図A及び
第6図Aは第4図とは別の鎖交磁束特性の例をそ
れぞれ示す特性図、第5図B及び第6図Bは発生
トルク特性をそれぞれ示す特性図である。第7図
〜第9図は本発明の第1の実施例を示すものであ
つて、第7図は平面対向型ブラシレスモータの分
解斜視図、第8図は界磁マグネツトの着磁パター
ンを示す平面図、第9図Aは第8図における曲線
l上での界磁マグネツトの着磁状態を示す図、第
9図Bはブラシレスモータの発生トルク特性を示
す特性図、第10図は本発明の第2の実施例を示
すものであつて、円筒面対向型ブラシレスモータ
の円筒状界磁マグネツトの一部を破断した斜視
図、第11図は本発明の変形例を示す第8図と同
様の平面図である。なお図面に用いられている符
号において、 3……3相両方向通電方式ブラシレスモータ、
7……リング状界磁マグネツト、9a〜9h……
主極、10a〜10h……補極領域、15……円
筒状界磁マグネツト、16……S極領域、17…
…N極領域、18……N極領域、19……S極領
域、である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 界磁マグネツト7が、電気角で360°を構成す
    る一対の主極領域(9a〜9hまたは16,1
    7)と、この一対の主極領域(9a〜9hまたは
    16,17)のうちの電気角でほゞ60°,120°,
    240°及び300°に対応する箇所に設けられ前記主極
    の極性とは逆の極性を有する補極領域(10a〜
    10hまたは18,19)とを備えていることを
    特徴とする3相両方向通電方式のブラシレスモー
    タ。
JP12207281A 1981-08-04 1981-08-04 3相両方向通電方式のブラシレスモ−タ Granted JPS5822574A (ja)

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JPS5822574A JPS5822574A (ja) 1983-02-09
JPH0444504B2 true JPH0444504B2 (ja) 1992-07-21

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JP12207281A Granted JPS5822574A (ja) 1981-08-04 1981-08-04 3相両方向通電方式のブラシレスモ−タ

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