JPH0622391B2 - ２相回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マグネットと電機子の突極との間に生じるコ
ギングを減少した２相回転電機に関するものである。

従来の２相回転電機として、例えば第１図に示されてい
るようなブラシレスモータの例が知られている。第１図
において、２相で励磁される駆動コイル１を巻回してな
る電機子２は４個の突極３を有しており、電機子２の上
記突極３の周囲に対向して周方向に６極に着磁したマグ
ネット４が配置されている。電機子２は固定子になって
おり、駆動コイル１に図示しない駆動装置から所定の電
流を通電して励磁することにより回転子としてのマグネ
ット４を回転付勢するようになっている。

第１図に示されるような突極３を有する回転電機にあっ
ては、突極と突極との間にスロット５を有するために磁
気的な不均一を生じ、マグネット４と電機子２との相互
作用によってコギング力を発生する。このコギング力
は、第２図に示されているように、突極３のスロット５
がマグネット４の中性軸4aを通過する際に磁気抵抗（磁
束数）が大きく変化することによって生ずる現象であ
る。このときのコギングトルクは、第３図に示されてい
るように、マグネットの中性軸がスロット５の端に位置
するとき最大となり、マグネットの中性軸がスロット５
の中心に位置するときはゼロとなり、また、マグネット
の中性軸がスロットの中心に位置するときを境にして第
３図に矢印で示されているように互いに逆向きとなる。
このようなコギングは、マグネットの中性軸が電機子の
スロットを通過する度に発生してトルク変動が生じ、振
動やトルクリップルの原因となっていた。

本発明の目的は、コギングをなくして振動やトルクリッ
プルのない２相回転電機を提供することにある。

本発明の特徴は、電機子の突極のマグネットとの対向面
に補助スロット部を設けて、マグネットの中性軸が、磁
気抵抗が増大する部分と減少する部分とを同時に通過す
るようにしてコギングトルクを互いに相殺させ、もって
コギングを減少させるようにしたことにある。

以下、第４図乃至第７図を参照しながら本発明を説明す
る。

第４図において、２相で励磁される駆動コイル11を巻回
してなる電機子12は４個の突極13を有してなり、各突極
13の外周面に対向して周方向に６極に着磁されたマグネ
ット14が配置されている。電機子12はこれを固定子とし
てその駆動コイル11に所定の電流を通電することによ
り、回転子としてのマグネット14と電機子12の突極13と
の間に駆動トルクを生じてマグネット14が回転駆動され
るようになっている。突極と突極との間にはスロット15
がある。

この第４図の実施例が第１図の従来例と異なる点は、電
機子12の突極13のマグネット14と対向する部分に補助ス
ロット部16が形成されていることと、この補助スロット
部16の周方向の幅がなす中心角と、補助スロット部と補
助スロット部によって挟まれた上記突極13の突部17の幅
がなす中心角との比率が１対２になっていることであ
る。

第５図は突極13と補助スロット16の構成を詳細に示して
いる。第５図において、補助スロット部16のなす中心角
をθ1 、補助スロット部16と補助スロット部16との間の
突極の突部17のなす中心角をθ2 とすると、θ1 対θ2
は１対２となっており、このように構成することによっ
て、マグネット14の中性軸に対して補助スロット部16と
スロット15が対向するタイミング及びそのとき中性軸に
対向する補助スロット部16とスロット15の数が同じにな
る。この状態を得るためには、次のようにして補助スロ
ット部16の角度が設定されている。いまマグネット14の
極数を2P、突極13の数をｋ、突部17の数をｎとすると、 （１、ｎ整数、ｍを１以上2p未満の整数とする） となるから、θ1 対θ2 が１対２のときは、一つの補助
スロット部16と一つの突部17とによって構成される１サ
イクルの角度が補助スロット部16と突部17のうち角度の
小さい方の角度の何倍であるかを示すｗは３であり、こ
れを適用して（１）、（２）式が成するときのｎを求
め、これを に適用すれば、補助スロット部16の角度θ1 が得られ
る。但し、スロット15の角度も同じ角度θ1 とする。

上式を用いて各種の場合について計算すると、 (a)ｌ＝１ ｍ＝１ ｎ＝２ ・・θ1 ＝15゜ (b)ｌ＝３ ｍ＝１ ｎ＝５ ・・θ1 ＝ 6゜ (c)ｌ＝３ ｍ＝５ ｎ＝１ ・・θ1 ＝30゜ (d)ｌ＝５ ｍ＝２ ｎ＝４ ・・θ1 ＝7.5゜ となる。因に第４図、第５図に示した実施例は(d)に基
づくものである。前記（２）式は、補助スロット部16と
突部17との角度関係を逆にした場合を示す。

次に上記実施例の作用を第６図に基づいて説明する。図
において、マグネット14が右方に移動するものとする
と、補助スロット部16、スロット15にマグネット14の中
性軸が突入しようとする部分をＢ、マグネット14の中性
軸が各スロットから脱出しようとする部分をＡで示して
ある。このとき各スロット部においてコギングトルクが
発生するが、このとき各スロット部で発生するコギング
トルクは第６図の下部に波形で示されているようにな
り、マグネット14の中性軸が突入しようとするスロット
でのコギングトルクと上記中性軸が脱出しようとするス
ロットのコギングトルクの方向が互いに逆向きのために
相殺され、全体としてのコギングトルクはゼロとなる。
また、上記Ａの部分とＢの部分はマグネット14の１回転
中にそれぞれ２個所ずつあり、全周におけるコギングト
ルクの和はゼロになる。但し、実際には加工上の精度誤
差等により各スロット部でのコギングトルクには若干の
ばらつきが生ずるから、完全には相殺することができな
いが、このばらつきは通常小さいものであり、実質的に
は無視できる程度のものである。

本発明は、図示の実施例のような２相ブラシレスモータ
のほか、電機子が回転するモータであってもよいし、ま
た、発電機であってもよい。またマグネットに対する補
助スロット部の構成の各種の変形例として第７図のよう
なものも考えられ、これによってもコギングトルクをゼ
ロにすることができる。

もちろん、周知のように突極の一部の突部17を補助突極
で代替することもできる。

本発明によれば、２相回転電機において、マグネットと
対向する電機子の突極に補助スロット部を設け、このス
ロット部のなす中心角と、補助スロット部を設けること
により形成された突極の突部をなす中心角との比率を１
対２または２対１とし、マグネットの中性軸に対して、
補助スロット部とスロット部の一方又は両方が突入する
個所の数と脱出する個所の数とを同数とし、かつ同時に
通過させるようにすることにより、全周におけるコギン
グトルクの和が略ゼロになるようにしたから、振動やト
ルクリップルを著しく減少させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の２相回転電機の例を示す一部断面平面
図、第２図は上記従来例に見られるコギング力の発生原
因を説明するためのマグネットと電機子の相対関係図、
第３図は同上コギング力の大きさと向きを説明するため
の特性線図、第４図は本発明の一実施例を示す一部断面
平面図、第５図は同上実施例の電機子の突極を拡大して
示す平面図、第６図は同上実施例の各スロット部におい
て生じるコギング力の状態を示すマグネットと電機子の
相対関係図、第７図は本発明の別の実施例を示すマグネ
ットと電機子の相対関係図である。 11……駆動コイル、12……電機子、13……突極、14……
マグネット、15……スロット、16……補助スロット部、
17……突極の突部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偶数極に着磁されたマグネットと、このマ
   グネットに対向して配設された巻線用のスロット及び突
   極を有する２相の電機子を備え、かつ上記マグネットと
   電機子のうちいずれか一方を他方に対して回転させる回
   転電機において、前記電機子の突極の前記マグネットと
   対向する部分に前記スロットのなす中心角と等しい中心
   角を持つ補助スロット部を設けると共に、この補助スロ
   ット部及び前記スロットのなす前記中心角と前記突極の
   前記補助スロット部が設けられていない突部のなす中心
   角との相対比率を１対２に設定し、前記マグネットの中
   性軸に対して、前記補助スロット部とスロットの一方又
   は両方が突入する個所の数と脱出する個所の数とを同数
   とし、かつ同時に通過させることを特徴とする２相回転
   電機。