JPH06303750A - ブラシレスｄｃモータおよびその回転駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡単な構成により自起動性の向上を図
り得るモータ構造及びモータの回転駆動方法を得るこ
と。 【構成】 ラジアルギャップタイプのブラシレスＤＣモ
ータにおいて、上下（左右）一対の極歯の一方を、他方
の極歯に対しその円周方向の間隔を小さく形成し、且
つ、当該一方の極歯の位置を、当該他方の極歯と極歯の
中間位置よりも回転子の回転方向側へ移行（シフト）さ
せたモータ構造、および、かようなモータ構造におい
て、前記永久磁石回転子および固定子間に生じるコギン
グトルクの発生トルク周波を大小のトルク波に形成し、
更に、コイル電流の切り換えを、前記コギングトルクの
複数の正のピークのうち絶対量の大きなピークの箇所又
はその近傍で行なうモータの回転駆動方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はラジアルギャップタイプ
のブラシレスＤＣモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種従来のラジアルギャップタイプの
ブラシレスＤＣモータは、図１８に示すように、回転子
５１が、カップ状のバックヨーク５２と、このバックヨ
ーク内周面に貼着される環状の永久磁石５３と、バック
ヨーク５２の中心にブッシュ５４により嵌着されたシャ
フト５５とにより構成されている。尚、図中、５６は、
ターンテーブルを示す。

【０００３】ステータ５７は、更に図１９に示すよう
に、軟磁性金属板からなる第１および第２ステータヨー
ク５８，５９と、双方のステータヨーク５８，５９の間
に介設されるコイル部６０とにより構成されている。双
方のステータヨーク５８，５９は、中央部から放射外方
に延在し直角に折曲された磁極片たる磁歯５８ａ，５９
ａが形成され、中央部には磁歯５８ａ，５９ａの折曲方
向に沿ってリング部６１，６２が一体的に形成されてい
る。尚、図においてモータは４極の場合を示している。

【０００４】また、ステータ５７の第１ステータヨーク
５８と第２ステータヨーク５９は、コイル部６０を介設
して組付けられ、リング部６１と他方のリング部６２は
接合され、磁気的に結合して磁気回路が構成され、回転
子５１の永久磁石５３の周面と所定ギャップを保ち円周
方向に第１ステータヨーク５８と第２ステータヨーク５
９の磁歯５８ａと磁歯５９ａが交互に配設される。

【０００５】更に、ステータ５７のリング部６１内に
は、スリーブ６３が装着され、スリーブ６３内には軸受
６４を介して回転子５１のシャフト５５が支承されてい
る。スリーブ６３の下端部には、ベースプレート６５が
嵌着されてステータ５７が支持され、ベースプレート６
５には回路基板６６が固設されている。尚、図中、６７
はロータの磁極を検出するセンサーたるホール素子を示
している。

【０００６】ところで、従来のブラシレスＤＣモータ
は、図２０および図２１（ａ）に示すように、一般に一
方の極歯Ｘｘの極歯幅ａと他方の極歯Ｙｙの極歯幅ｂが
同一であり、しかも前記一方の極歯Ｘｘから前記他方の
極歯Ｙｙへの極歯ピッチｃと、前記他方の極歯Ｙｙから
前記一方の極歯Ｘｘへの極歯ピッチｄとが等ピッチに設
けられていた。つまり等極歯幅の極歯を等間隔で組み合
わせて構成していた。この場合のトルクカーブ（縦軸：
トルクＴ、横軸：機械角θ）をとってみると、図２１
（ｂ）において、実線で示すコギングトトルク（無励磁
状態下において磁石とステータヨークの吸引によるトル
ク）が回転子の１回転すなわち０点（不安定点：△印）
からＡ点（安定点：○印）を通って電気角で１８０度
（機械角で磁極１極分）のＢ点（不安定点：△印）に至
る軌跡中、Ａ点から先は負のトルクが働いて回転子に戻
る力が生じ、また、逆方向に回転させれば正のトルクが
働いてＡ点への力が生じるものである。ホール素子の位
置をＣ点とすると、このＣ点で極性が切り換わり、点線
で示す発生トルク（通電時に発生するトルクであって、
コイル電流により発生する励磁トルクとコギングトルク
との和）がＣ点で図示のように落下して、図示斜線部に
負のトルクが生じ、Ｂ点を通って先へ進む。負のトルク
が生じると、デッドポイント（自起動不可能な点）が必
ず発生するものである。このデッドポイントは図示の場
合Ｂ点である。回転子は、モータが無負荷の場合は安定
点であるＡ点にて停止するが、外部から負荷がかかって
いる場合は常にＡ点で停止するとは限らないから、もし
Ｂ点で停止していると、通電してもモータは回転するこ
とができない。

【０００７】一般にモータは、所謂アクチュエータとし
て用いられて、上述のように何等かの負荷が加わってお
り、回転子が所謂安定点にて常に停止するものとは限ら
ないため、デッドポイントを生じることとなり、そして
回転子がこのデッドポイントに位置すると、ほとんどの
場合モータを使用することができないといった不都合を
生じる。

【０００８】ところで、自起動性の向上を図り得る技術
としては、一般的に永久磁石回転子の静止安定点位置を
励磁トルク零の位置よりずらすべく、ステータヨーク
を、エアギャップが形成される円周上で磁気的なアンバ
ランスが生じるように配置する構成が採られている。

【０００９】そのうち、例えば特開昭６４ー２３７５４
号公報に記載されているものは、極歯の幅の等しいステ
ータヨークを用いて、その極歯の配置の間隔を不等にす
るものである。この技術によれば、自起動性の向上は見
られるが、極性が切り換わる箇所において負のトルクを
解消することができないので、デッドポイントは依然と
して存在している。

【００１０】他方、負のトルクの解消を目的としたもの
として、特開昭６０ー２２９６３７号公報、特開昭６１
ー１５０６４３号公報、特開昭６１ー４４５４号公報等
に記載された技術が知られている。これは、極歯の形を
特殊なものにすることにより、励磁状態において負のト
ルクを発生しないようにしたものである。

【００１１】しかし、これらは、極歯の形状が複雑で加
工が困難であり、その結果、加工精度が出しにくく、磁
気コントロール乃至回転制御も難しいという欠点を有し
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、比較的簡単な構成により自起動性の向上を図り得
るモータ構造及びモータの回転制御方法を提供すること
を目的とするものである。

【００１３】本出願人は、先に、軟磁性金属板からなる
第１および第２ステータヨークの形状を同一としたまま
上記目的を達成するものを提案した（特願平３ー２９７
４１１号）。これは、図２２に示すように、第１ステー
タヨーク５８と第２ステータヨーク５９の極歯５８ａと
極歯５９ａが交互に配設され、極歯５８ａ，５９ａの極
歯幅を等しく形成するものにおいて、コギングトルクに
よる静止安定点位置を、コイルに通電し発生する励磁ト
ルクの最大トルク点近傍に構成し、永久磁石の極を検知
するセンサーの位置を、対面する極歯の中間よりずらし
た構成として、デッドポイントなく自起動可能としたも
のである。具体的には、極歯幅ｍと、永久磁石５３の極
ピッチｐとの比（ｍ／ｐ）を、７５〜８５％に設けたも
のである。

【００１４】本発明は、極歯幅ｍと、永久磁石の極ピッ
チｐとの比（ｍ／ｐ）に拘束されることなく、つまり特
願平３ー２９７４１１号とは若干構造を異にして、第１
および第２ステータヨークの極歯の形状を相互に変更し
つつも、従来のように極歯形状を複雑にすることなく、
規則的な、したがって加工精度の出しやすい、また磁気
コントロール乃至回転制御の為しやすい、モータ構造お
よびモータの回転駆動方法を提案するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るブラシレス
ＤＣモータは、円周方向に交互にＮ極とＳ極を等ピッチ
に多極着磁した円筒状もしくはセグメント状の永久磁石
回転子と、２個のステータヨークを対面させて構成され
るものであって、各ステータヨークは軟磁性金属板を折
り曲げて、前記永久磁石回転子の極数の半数の極歯を形
成すると共に、これらの極歯を組み合わせてなる固定子
と、を具備したブラシレスＤＣモータにおいて、前記２
個のステータヨークＸ，Ｙのそれぞれの極歯Ｘｘ，Ｙ
ｙ，…のうち隣接する極歯Ｘｘ，Ｙｙ二つで一組の極歯
組を設定すると共に、前記極歯Ｘｘの極歯幅ａと前記極
歯Ｙｙの極歯幅ｂとを不等幅と為し、且つ、各極歯Ｘ
ｘ，Ｙｙ，…の中間点を順次結ぶ極歯ピッチｃ，ｄ，
ｃ，ｄ，…の極歯ピッチｃと極歯ピッチｄとを不等ピッ
チと為し、更に、前記各々の極歯組の極歯Ｘｘ，Ｙｙの
うち前記永久磁石回転子の回転方向に存する側の極歯Ｘ
ｘの極歯幅ａを、他方の極歯Ｙｙの極歯幅ｂよりも大き
く形成すると共に、前記一方の極歯Ｘｘから前記他方の
極歯Ｙｙへの極歯ピッチｃを、前記他方の極歯Ｙｙから
前記一方の極歯Ｘｘへの極歯ピッチｄよりも小さく形成
したものである。ここで極歯Ｘｘ，Ｙｙ，…のうち隣接
する極歯Ｘｘ，Ｙｙ二つで一組の極歯組を設定すること
の意味合いは、次のとおりである。すなわち、極歯Ｘ
ｘ，Ｙｙ，…の列が円環状であるためどれを基点として
よいか不明瞭であり、したがって上述のように、ａ＞
ｂ、ｃ＜ｄとするのに基点を設けて順序立てを為す必要
があるからである。

【００１６】また、本発明に係るブラシレスＤＣモータ
の回転駆動方法は、円周方向に交互にＮ極とＳ極を等ピ
ッチに多極着磁した円筒状もしくはセグメント状の永久
磁石回転子と、２個のステータヨークを対面させて構成
されるものであって、各ステータヨークは軟磁性金属板
を折り曲げて、前記永久磁石回転子の極数の半数の極歯
を形成すると共に、これらの極歯を組み合わせてなる固
定子と、ステータヨークに挟み込まれ、前記固定子を励
磁するための円環状のコイルと、を具備したブラシレス
ＤＣモータにおいて、前記２個のステータヨークＸ，Ｙ
のそれぞれの極歯Ｘｘの極歯幅ａと極歯Ｙｙの極歯幅ｂ
とを不等幅と為し、且つ、各極歯Ｘｘ，Ｙｙ，…の中間
点を順次結ぶ極歯ピッチｃ，ｄ，ｃ，ｄ，…の極歯ピッ
チｃと極歯ピッチｄを不等ピッチと為すことにより、前
記永久磁石回転子および固定子間に生じるコギングトル
クの発生トルク周波を大小のトルク波に形成し、更に、
前記コイル電流の切り換えを、前記コギングトルクの複
数の正のピークのうち絶対量の大きなピークの箇所又は
その近傍で行なうものである。本明細書において、「コ
イル電流の切り換え」は、モータの回転駆動が単相バイ
ポーラ駆動の場合はコイルに流れる電流方向を切り換
え、また、２相、３相…ユニポーラ等の場合は電流を流
すコイルを換えることを意味する。

【００１７】

【作用】ブラシレスＤＣモータを上記構造とした場合
は、後記各実施例で示すように、安定点、不安定点の間
隔が、従来の等間隔のものと異なり、不等間隔となり、
前記永久磁石回転子および固定子間に生じるコギングト
ルクの発生トルク周波が大小のトルク波に形成される。
そこで、前記コイル電流の切り換えを、前記コギングト
ルクの複数の正のピークのうち絶対量の大きなピークの
箇所又はその近傍で行なうことにより、コイル電流の切
り換えによって励磁トルクが正から負へ転換しても、正
のコギングトルクがこれをカバーするので、極性が切り
換わる箇所において負のトルクの発生が解消され、その
結果、デッドポイントの発生が阻止される。また、コイ
ル電流の切り換えは、後記実施例のようなセンサを用い
て為すもの、又は、センサを用いずに、回転子の回転に
よりコイルに生じる逆起電力によって回転子位置を検出
することにより為すものが存する。

【００１８】

【実施例】以下に本発明を図面に基づいて説明する。図
１において、ブラシレスＤＣモータ１は、回転子２とス
テータ１０を組み合わせて構成され、回転子２は、カッ
プ状のバックヨーク４と、このバックヨーク内周面に貼
着される環状の永久磁石５と、バックヨーク４の中心に
圧入されたシャフト３とにより構成されている。６はタ
ーンテーブル、７はチャッキング磁石である。

【００１９】ステータ１０は、図１および図２中上側の
第１ステータヨークＸと、コイル部１２と、下側の第ス
テータヨークＹ、スリーブ１７およびシャフト３を回転
自在に支承する軸受１８とにより構成されている。

【００２０】双方のステータヨークＸ，Ｙは、軟磁性金
属板により形成され、所定の形状に打抜いた後、放射方
向の延在部分を直角に折曲することにより極歯Ｘｘ，Ｙ
ｙ，…が形成され、更に、ステータヨークＸ，Ｙは、コ
イル部１２が装着されるスリーブ１７を介装して、円周
方向に極歯Ｘｘ，Ｙｙ，…が交互に配置されるように設
けられている。

【００２１】コイル部１２は、両端にフランジを有する
樹脂製のボビン１４と、これに巻回される巻線１５とか
らなる。また、上記スリーブ１７は、円筒状に形成さ
れ、両端部には段部に形成された嵌入部１７ａが設けら
れており、各ステータヨークＸ，Ｙの中央部に形成され
た嵌入穴１１ｂ，１６ｂに嵌入されている。更に、ボビ
ン１４の双方のフランジにはピン１４ａが突設され、こ
れらのピン１４ａを係合する穴１１ｃ，１６ｃが双方の
ステータヨークＸ，Ｙにそれぞれ設けられており、これ
らのステータヨークＸ，Ｙとコイル部１２とを組付ける
際に、ステータヨークＸ，Ｙの円周方向における相対的
な位置決めが行なわれる。

【００２２】そして、第１ステータヨークＸ、コイル部
１２、スリーブ１７、および第２ステータヨークＹによ
りステータ１０が組付けられた後、回路基板１９の取付
け穴１９ａを、凸状に形成されたベースプレート２０中
央部の係合突部２０ａに挿通し、係合突部２０ａの下方
から軸受１８を挿通して、モータ全体が組付けられる。
軸受１８は、下端側にベースプレート２０の係合突部２
０ａの穴部よりも大きいフランジ１８ａを形成し、前記
組付けられたステータ１０のスリーブ１７内に下方から
上方へ挿入して、上端側開口部１８ｂを治具によって、
拡径するカシメによりスリーブ１７内に固着される。２
１は回転子の磁極位置を検出するセンサーたるホール素
子を示す。

【００２３】更に、ベースプレート２０上に設置された
回路基板１９は、該回路基板１９上に設けられたホール
素子２１が所定位置に位置するように、予め回路基板１
９およびベースプレート２０に設けられた穴にねじ止め
により固定される。

【００２４】後述するように、センサーによるコイル電
流の切り換えが、コギングトルクの複数の正のピークの
うち絶対量の大きなピークの箇所又はその近傍で行なう
こととなるので、前記ホール素子２１の設定位置はこれ
に適合するように為される。尚、回路基板１９上のホー
ル素子２１の位置は基本的には前掲図１９の場合とほぼ
同様の、無励磁状態の安定点（後記図５乃至図１４に示
すトルクカーブにおいて右側の安定点）の位置から電気
角度で０〜９０度回転方向と反対側にずれた箇所に設定
される。

【００２５】図３は、本発明のブラシレスＤＣモータの
駆動回路の一例を示す単相バイポーラ駆動の回路図であ
り、ホール素子２１は永久磁石のＳ極、Ｎ極を検出して
出力信号を発生し、この出力に応じて、トランジスター
Ｑ1とＱ4又はＱ2とＱ3をオン・オフさせ、これによりコ
イル部１２を交互に通電しステータ１０を励磁する。

【００２６】本発明においては、図４に示すように、前
記２個のステータヨークＸ，Ｙのそれぞれの極歯Ｘｘ，
Ｙｙ，…のうち隣接する極歯Ｘｘ，Ｙｙ二つで一組の極
歯組Ｒを設定する。この例では、モータが４極構造であ
り、したがって極歯組Ｒは二組設定される。

【００２７】そして、前記極歯Ｘｘの極歯幅ａと前記極
歯Ｙｙの極歯幅ｂとを不等幅と為し、且つ、各極歯Ｘ
ｘ，Ｙｙ，…の中間点を順次結ぶ極歯ピッチｃ，ｄ，
ｃ，ｄ，…の極歯ピッチｃと極歯ピッチｄとを不等ピッ
チと為し、更に、前記各々の極歯組の極歯Ｘｘ，Ｙｙの
うち前記永久磁石回転子の回転方向に存する側の極歯Ｘ
ｘの極歯幅ａを、他方の極歯Ｙｙの極歯幅ｂよりも大き
く形成し、また、前記一方の極歯Ｘｘから前記他方の極
歯Ｙｙへの極歯ピッチｃを、前記他方の極歯Ｙｙから前
記一方の極歯Ｘｘへの極歯ピッチｄよりも小さく形成し
ている。

【００２８】以下、本発明の特徴を十分に理解してもら
うために、従来のような等極歯幅の極歯を等間隔で組み
合わせたものとの対比において本発明の構成を説明する
と、本発明のブラシレスＤＣモータは、下記（１）乃至
（１０）のいずれかの態様によって、前記各々の極歯組
の極歯Ｘｘ，Ｙｙのうち前記永久磁石回転子の回転方向
に存する側の極歯Ｘｘの極歯幅ａを、他方の極歯Ｙｙの
極歯幅ｂよりも大きく形成すると共に、前記一方の極歯
Ｘｘから前記他方の極歯Ｙｙへの極歯ピッチｃを、前記
他方の極歯Ｙｙから前記一方の極歯Ｘｘへの極歯ピッチ
ｄよりも小さく形成するものである。すなわち、上記
ａ，ｂ，ｃ，ｄの間において、ａ＞ｂ、ｃ＜ｄ、と為
し、そして、後記のように、コイル電流の切り換えを、
コギングトルクカーブの正のピーク又はその近傍にて為
すものである。

【００２９】（１）：一方の極歯Ｘｘはそのままとし、
他方の極歯Ｙｙの回転子回転方向における後部を切欠形
成する（図５参照）。ここでは下側の極歯にＸｘの符号
を、上側の極歯にＹｙの符号をそれぞれ付し、ハッチン
グを施した部分が切欠部位、磁石列はそれぞれ安定点に
おける位置のものを示す。尚、磁石（回転子）は図の左
方向がその回転方向である。下部のトルクカーブにおい
て、実線はコギングトトルク（無励磁状態下において磁
石とステータヨークの吸引によるトルク）、破線は発生
トルク（通電時に発生するトルクであって、コイル電流
により発生する励磁トルクとコギングトルクとの和）、
○印は安定点、△×印は不安定点、×印はコイル電流の
切り換え点である。このトルクカーブから明らかなよう
に、左側の安定点間距離ｅと、右側の安定点間距離ｆは
不等間隔（ｅ＜ｆ）であり、トルクカーブの右側に正の
大きなピークが顕われている。コイル電流の切り換え
は、このピーク又はその近傍にて為される（以下の例の
場合も同じ）。コイル電流の切り換えにより励磁トルク
（破線の発生トルクから実線のコギングトルクを控除し
た量）は反転するが、図示の場合、その反転量はコギン
グトルクに比べ極めて少量なので、負のトルクを発生さ
せることがなく、したがってデッドポイントも生じな
い。尚、この例のトルクカーブにおいて、真中の安定点
前後のコギングトルクカーブの山の高さの絶対値は、左
右の安定点の前後の山に比べて低くなっている。すなわ
ち、真中の安定点におけるカーブの勾配よりも、左右の
安定点における勾配の方が大きい。その意味において、
真中の安定点は弱い安定点、左右の安定点は強い安定点
と言うことができる。

【００３０】（２）：図６に示すものは、一方の極歯Ｘ
ｘ（以下において、下歯ともいう。）そのままとし、他
方の極歯Ｙｙ（以下において、上歯ともいう。）の回転
子回転方向における前部および後部を切欠形成する。但
し、後部を前部よりも大きく切欠形成する。この場合
は、上記（１）のものとほぼ同様の特性を備える。もっ
とも、極歯Ｙｙの前部を切欠くことは、図６のトルクカ
ーブにおいて、中央の安定点後のコギングトルクの落ち
込みが大きくなるので望ましいものとはいえない（つま
り中央の安定点が強く出る）。

【００３１】（３）：図７に示すものは、下歯（極歯Ｘ
ｘ）の回転子回転方向における後部を増加し、上歯（極
歯Ｙｙ）はそのままとする。この場合は、下歯を広げて
歯幅を大きくしているため、真中の安定点が強くでる。
また、下歯幅を広くすると、切り換え時に回転方向の正
の方向の反発トルクが得にくくなる傾向にあることが判
明している。

【００３２】（４）：図８に示すものは、下歯（極歯Ｘ
ｘ）の回転子回転方向における後部を増加し、上歯（極
歯Ｙｙ）の回転子回転方向における後部を切欠形成する
もので、前記（１）と前記（３）を組み合わせたもので
ある。

【００３３】（５）：図９に示すものは、下歯（極歯Ｘ
ｘ）の回転子回転方向における後部を増加し、上歯（極
歯Ｙｙ）の回転子回転方向における前部および後部を切
欠形成する。但し、上歯（極歯Ｙｙ）の切欠形成は、前
部よりも後部の方が大きい。この例は、前記（２）と前
記（３）を組み合わせたものである。

【００３４】（６）：図１０に示すものは、下歯の回転
子回転方向における前部および後部を増加し、上歯はそ
のままとする。但し、下歯の増加は、前部よりも後部の
方が大きい。

【００３５】（７）：図１１に示すものは、下歯の回転
子回転方向における前部および後部を同量増加し、上歯
の回転子回転方向における後部を切欠形成する。

【００３６】（８）：図１２に示すものは、下歯の回転
子回転方向における前部および後部を同量増加し、上歯
の回転子回転方向における前部および後部を切欠形成す
る。但し、上歯の切欠形成は、前部よりも後部の方が大
きい。

【００３７】（９）：図１３に示すものは、下歯の回転
子回転方向における前部および後部を増加し、上歯の回
転子回転方向における後部を切欠形成する。但し、下歯
の増加は、前部よりも後部の方が大きい。

【００３８】（１０）：図１４に示すものは、下歯の回
転子回転方向における前部および後部を増加し、上歯の
回転子回転方向における前部および後部を切欠形成す
る。但し、下歯の増加は、前部よりも後部の方が大き
く、また、上歯の切欠形成は、前部よりも後部の方が大
きい。

【００３９】上記（１）乃至（１０）からいえること
は、ブラシレスＤＣモータを上記構造と為すことによ
り、安定点、不安定点の間隔が、従来の等間隔のものと
異なり、不等間隔となり、コギングトルクの発生トルク
周波が大小のトルク波に形成されることである。そし
て、センサによるコイル電流の切り換えを、前記コギン
グトルクの複数の正のピークのうち絶対量の大きなピー
クの箇所又はその近傍で行なうことにより、コイル電流
の切り換えによって励磁トルクが正から負へ転換して
も、正のコギングトルクがこれをカバーするので、極性
が切り換わる箇所において負のトルクの発生が解消さ
れ、その結果、デッドポイントの発生が阻止されること
が明らかとなった。尚、極歯の幅を広くとっていくと、
切り換え時のトルクが負になる傾向を生じ、更に広くす
ると、前掲の図１８に示すようなトルクカーブが生じる
ので注意を要する。

【００４０】本発明者等は、下記のモータ仕様により、
極歯Ｘｘの極歯幅ａ、他方の極歯Ｙｙの極歯幅ｂ、前記
一方の極歯Ｘｘから前記他方の極歯Ｙｙへの極歯ピッチ
ｃ、前記他方の極歯Ｙｙから前記一方の極歯Ｘｘへの極
歯ピッチｄ、すなわち、これらのａ，ｂ，ｃ，ｄの間に
おいて、ｂ／ａの値と、ｄ／ｃの値を種々組み合わせ
て、自起動特性の実験を行なった。その結果を表１乃至
表４に示す。

【００４１】 モータ仕様： モータ構造：ラジアルギャップ、アウターロータ型 モータ外径：１４．０ｍｍφ モータ高さ：７．０ｍｍ ギャップ ：０．５ｍｍ ロータ磁石：フェライト磁石（ＢＨｍａｘ１．８ＭＧＯ
ｅ） 表１乃至表４において、◎印は自起動特性が優、○―印
は自起動特性が良、△印は自起動特性がやや劣、を示し
ている。また、―印は寸法的に組み合わせ不可能な場合
を示している。

【００４２】表１は、永久磁石の径ピッチＰ（図１９参
照）と、極歯幅ａとの割合（ａ／ｐ）が０．８９であ
る。この例では、ｂ／ａが０．８５〜０．７０におい
て、ｄ／ｃが０．８５〜０．７５のとき、優良な結果を
得ている。

【００４３】

【表１】

【００４４】表２は、（ａ／ｐ）が０．８５である。こ
の例では、ｂ／ａが０．８０〜０．７０において、ｄ／
ｃが０．８５〜０．６５のとき、優良な結果を得てい
る。

【００４５】

【表２】

【００４６】表３は、（ａ／ｐ）が０．８２である。こ
の例では、ｂ／ａが０．８５〜０．７５において、ｄ／
ｃが０．８５〜０．６５のとき、優良な結果を得てい
る。

【００４７】

【表３】

【００４８】表４は、（ａ／ｐ）が０．７８である。こ
の例では、ｂ／ａが０．８５〜０．７５において、ｄ／
ｃが０．９０〜０．７５のとき、優良な結果を得てい
る。

【００４９】

【表４】

【００５０】尚、実施例では、アウターロータ型でフェ
ライト磁石を用いたモータを例に採って説明したが、本
発明はこれに限られずに、インナーロータ型や、その他
の磁石を用いたものにも適用でき、また、実施例で用い
た単相バイポーラ駆動のほか、２相、３相…ユニポーラ
駆動等、本発明を実施し得るものすべてに及ぶものであ
る。更に、実施例では、ホール素子にて回転子位置を検
出しているが、本発明は、ホール素子以外のセンサ駆動
に、また、センサを用いないで、例えば逆起電力により
回転子位置を検出しコイル電流の切り換えを行なう所謂
センサレス駆動の場合にも、適用できるものである。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
るので、回転子の安定点、不安定点の間隔が、従来の等
間隔のものと異なり、不等間隔となり、前記永久磁石回
転子および固定子間に生じるコギングトルクの発生トル
ク周波を大小のトルク波に形成することが可能となる。
そして、前記コイル電流の切り換えを、前記コギングト
ルクの複数の正のピークのうち絶対量の大きなピークの
箇所又はその近傍で行なうことにより、コイル電流の切
り換えによって励磁トルクが正から負へ転換しても、正
のコギングトルクがこれをカバーするので、極性が切り
換わる箇所において負のトルクの発生が解消され、その
結果、デッドポイントの発生を阻止することができる。

【００５２】以上を要するに、本発明の場合は、図１５
に示すように、コイル電流の切り換え点では発生トルク
＝コギングトルクであり、したがって励磁トルク（発生
トルクとコギングトルクとの差）は零である。これに対
し、通常のモータでは、励磁トルクの零の点はコギング
トルクの零の点と一致するものである。他方、コイル電
流の切り換えが早すぎると図１６に示す状態となり、ま
た、遅すぎると図１７に示す状態となることが判明して
いる。つまり、上述のように、コイル電流の切り換え
を、前記コギングトルクの複数の正のピークのうち絶対
量の大きなピークの箇所又はその近傍で行なうことによ
り、本発明は、励磁トルクが負に転換しにくいという利
点を有するものである。

【００５３】このように、本発明によれば、比較的簡単
な構成により自起動性の向上を図り得るモータ構造及び
モータの回転駆動方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブラシレスＤＣモータを示す縦断面図。

【図２】ブラシレスＤＣモータの分解断面図。

【図３】ブラシレスＤＣモータの駆動回路の一例を示す
回路図。

【図４】ステータヨークと磁石を示す平面図。

【図５】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図６】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図７】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図８】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図９】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図１０】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図１１】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図１２】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図１３】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図１４】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図１５】トルクカーブを示す図。

【図１６】トルクカーブを示す図。

【図１７】トルクカーブを示す図。

【図１８】従来のブラシレスＤＣモータを示す縦断面
図。

【図１９】従来のブラシレスＤＣモータの分解断面図。

【図２０】ステータヨークと磁石を示す平面図。

【図２１】極歯の展開図およびトルクカーブを示す図。

【図２２】ステータヨークと磁石を示す平面図。

【符号の説明】

１ ブラシレスＤＣモータ ２ 回転子 ３ シャフト １０ ステータ １２ コイル部 ２１ ホール素子 Ｘ ステータヨーク Ｙ ステータヨーク Ｘｘ 極歯 Ｙｙ 極歯 ａ 極歯幅 ｂ 極歯幅 ｃ 極歯ピッチ ｄ 極歯ピッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向に交互にＮ極とＳ極を等ピッチ
   に多極着磁した円筒状もしくはセグメント状の永久磁石
   回転子と、 ２個のステータヨークを対面させて構成されるものであ
   って、各ステータヨークは軟磁性金属板を折り曲げて、
   前記永久磁石回転子の極数の半数の極歯を形成すると共
   に、これらの極歯を組み合わせてなる固定子と、を具備
   したブラシレスＤＣモータにおいて、 前記２個のステータヨークＸ，Ｙのそれぞれの極歯Ｘ
   ｘ，Ｙｙ，…のうち隣接する極歯Ｘｘ，Ｙｙ二つで一組
   の極歯組を設定すると共に、前記極歯Ｘｘの極歯幅ａと
   前記極歯Ｙｙの極歯幅ｂとを不等幅と為し、且つ、各極
   歯Ｘｘ，Ｙｙ，…の中間点を順次結ぶ極歯ピッチｃ，
   ｄ，ｃ，ｄ，…の極歯ピッチｃと極歯ピッチｄとを不等
   ピッチと為し、更に、前記各々の極歯組の極歯Ｘｘ，Ｙ
   ｙのうち前記永久磁石回転子の回転方向に存する側の極
   歯Ｘｘの極歯幅ａを、他方の極歯Ｙｙの極歯幅ｂよりも
   大きく形成すると共に、前記一方の極歯Ｘｘから前記他
   方の極歯Ｙｙへの極歯ピッチｃを、前記他方の極歯Ｙｙ
   から前記一方の極歯Ｘｘへの極歯ピッチｄよりも小さく
   形成したことを特徴とするブラシレスＤＣモータ。
2. 【請求項２】 前記２個のステータヨークＸ，Ｙのそれ
   ぞれの極歯Ｘｘ，Ｙｙ，…のうち隣接する極歯Ｘｘ，Ｙ
   ｙ二つで一組の極歯組を設定し、更に、等極歯幅の極歯
   を等間隔で組み合わせたものを下記（１）乃至（１０）
   のいずれかによって、前記各々の極歯組の極歯Ｘｘ，Ｙ
   ｙのうち前記永久磁石回転子の回転方向に存する側の極
   歯Ｘｘの極歯幅ａを、他方の極歯Ｙｙの極歯幅ｂよりも
   大きく形成すると共に、前記一方の極歯Ｘｘから前記他
   方の極歯Ｙｙへの極歯ピッチｃを、前記他方の極歯Ｙｙ
   から前記一方の極歯Ｘｘへの極歯ピッチｄよりも小さく
   形成したことを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤ
   Ｃモータ。 記 （１）：一方の極歯Ｘｘはそのままとし、他方の極歯Ｙ
   ｙの回転子回転方向における後部を切欠形成する。 （２）：一方の極歯Ｘｘそのままとし、他方の極歯Ｙｙ
   の回転子回転方向における前部および後部を切欠形成す
   る。但し、後部を前部よりも大きく切欠形成する。 （３）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における後部
   を増加し、他方の極歯Ｙｙはそのままとする。 （４）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における後部
   を増加し、他方の極歯Ｙｙの回転子回転方向における後
   部を切欠形成する。 （５）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における後部
   を増加し、他方の極歯Ｙｙの回転子回転方向における前
   部および後部を切欠形成する。但し、他方の極歯Ｙｙの
   切欠形成は、前部よりも後部の方が大きい。 （６）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における前部
   および後部を増加し、他方の極歯Ｙｙはそのままとす
   る。但し、一方の極歯Ｘｘの増加は、前部よりも後部の
   方が大きい。 （７）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における前部
   および後部を同量増加し、他方の極歯Ｙｙの回転子回転
   方向における後部を切欠形成する。 （８）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における前部
   および後部を同量増加し、他方の極歯Ｙｙの回転子回転
   方向における前部および後部を切欠形成する。但し、他
   方の極歯Ｙｙの切欠形成は、前部よりも後部の方が大き
   い。 （９）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における前部
   および後部を増加し、他方の極歯Ｙｙの回転子回転方向
   における後部を切欠形成する。但し、一方の極歯Ｘｘの
   増加は、前部よりも後部の方が大きい。 （１０）：一方の極歯Ｘｘの回転子回転方向における前
   部および後部を増加し、他方の極歯Ｙｙの回転子回転方
   向における前部および後部を切欠形成する。但し、一方
   の極歯Ｘｘの増加は、前部よりも後部の方が大きく、ま
   た、他方の極歯Ｙｙの切欠形成は、前部よりも後部の方
   が大きい。
3. 【請求項３】 円周方向に交互にＮ極とＳ極を等ピッチ
   に多極着磁した円筒状もしくはセグメント状の永久磁石
   回転子と、 ２個のステータヨークを対面させて構成されるものであ
   って、各ステータヨークは軟磁性金属板を折り曲げて、
   前記永久磁石回転子の極数の半数の極歯を形成すると共
   に、これらの極歯を組み合わせてなる固定子と、 ステータヨークに挟み込まれ、前記固定子を励磁するた
   めの円環状のコイルと、 を具備したブラシレスＤＣモータにおいて、 前記２個のステータヨークＸ，Ｙのそれぞれの極歯Ｘｘ
   の極歯幅ａと極歯Ｙｙの極歯幅ｂとを不等幅と為し、且
   つ、各極歯Ｘｘ，Ｙｙ，…の中間点を順次結ぶ極歯ピッ
   チｃ，ｄ，ｃ，ｄ，…の極歯ピッチｃと極歯ピッチｄを
   不等ピッチと為すことにより、前記永久磁石回転子およ
   び固定子間に生じるコギングトルクの発生トルク周波を
   大小のトルク波に形成し、 更に、前記コイル電流の切り換えを、前記コギングトル
   クの複数の正のピークのうち絶対量の大きなピークの箇
   所又はその近傍で行なうことを特徴とするブラシレスＤ
   Ｃモータの回転駆動方法。
4. 【請求項４】 前記コイル電流の切り換えを、前記コイ
   ル電流により生じる励磁トルクの絶対量が、同一回転子
   位置におけるコギングトルクの絶対量よりも小さい領域
   において行なうことを特徴とする前記請求項３記載のブ
   ラシレスＤＣモータの回転駆動方法。