JPH08275418A - Five-phase brushless motor - Google Patents

Five-phase brushless motor

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Publication number
JPH08275418A
JPH08275418A JP7071839A JP7183995A JPH08275418A JP H08275418 A JPH08275418 A JP H08275418A JP 7071839 A JP7071839 A JP 7071839A JP 7183995 A JP7183995 A JP 7183995A JP H08275418 A JPH08275418 A JP H08275418A
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JP
Japan
Prior art keywords
degrees
phase
brushless motor
rotor
poles
Prior art date
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Pending
Application number
JP7071839A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Takahashi
稔 高橋
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08275418A publication Critical patent/JPH08275418A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To reduce the difference between the maximum and minimum values of torque generated at a brushless motor. CONSTITUTION: A recessed groove 5a which is long in axial direction and has a circular section is formed at either position with an electrical angle of 36, 72, 108, or 144 degrees, for example at a position which is shifted by 72 degrees clockwise, in peripheral direction from the boundary between N and S poles of each magnetic pole of a permanent magnet 5 for constituting a rotor, thus making a position which is shifted by an electrical angle of 72 degrees in peripheral direction from the boundary between the N and S poles to be a low magnetic flux density region. Namely, the magnetic flux density at a position which is shifted in peripheral direction by an electrical angle of 72 degrees clockwise from a point a11 which is the boundary of S and N poles is made lower than that of a normal permanent magnet where no recessed groove 5a is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ブラシレスモータの
改良に関し、特に、回転位置に対する出力トルクの変動
を極力小さくできるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a brushless motor, and more particularly, it is intended to minimize fluctuations in output torque with respect to rotational position.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば、外周面にS極及びN極が
周方向に交互に且つ等間隔に着磁されたロータの周囲
を、例えば3相等、複数の励磁コイルで包囲したブラシ
レスモータ等では、ロータを構成する永久磁石の磁束密
度分布は図13に示すように正弦波的になっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a brushless motor in which an outer circumference is surrounded by a plurality of exciting coils, such as three phases, around a rotor magnetized in the circumferential direction alternately and at equal intervals. Then, the magnetic flux density distribution of the permanent magnets constituting the rotor was sinusoidal as shown in FIG.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ここで、例えば従来の
3相ブラシレスモータにおいて、3相の励磁コイルa,
b及びcをY字形にスター結線し、各励磁コイルa〜c
に図14に示すような励磁電流を供給する、つまり、電
気角で60度毎に通電状態を切り替える2相励磁方式で
駆動すると、各励磁コイルに生じるトルクは、ロータの
永久磁石の磁束密度分布が図13の正弦波的であると
き、図15の下部に示すように、ロータの回転位置によ
って変化する山形の波形を描くようになる。そして、そ
れら各コイルに生じるトルクの和がモータに生じるトル
クとなるから、モータのトルクは、図15の上部に示す
ように、ロータの回転位置によって変化してしまう。こ
の場合、トルクリップル(トルクの最大値Tmax と最小
値Tmin との変動差ΔT=Tma x −Tmin )は、平均ト
ルク(=(Tmax +Tmin )/2)に対して約15%程
度となる。
Here, for example, in a conventional three-phase brushless motor, three-phase exciting coils a,
b and c are star-connected in a Y shape, and each excitation coil a to c
When an exciting current as shown in FIG. 14 is supplied, that is, when driven by a two-phase excitation method that switches the energization state every 60 degrees in electrical angle, the torque generated in each exciting coil is the magnetic flux density distribution of the permanent magnet of the rotor. 13 is a sine wave in FIG. 13, a mountain-shaped waveform that changes depending on the rotational position of the rotor is drawn as shown in the lower part of FIG. Then, since the sum of the torques generated in the coils becomes the torque generated in the motor, the torque of the motor changes depending on the rotational position of the rotor as shown in the upper part of FIG. In this case, the torque ripple (the maximum value T fluctuation difference between the max and the minimum value T min ΔT = T ma x -T min of torque), about relative average torque (= (T max + T min ) / 2) 15 It will be about%.

【0004】この程度のトルクリップルは、他の形式の
ブラシレスモータに比べれば小さいともいえるが、例え
ば自動車のパワーステアリング装置の駆動源に利用する
ことを考えると、操舵系のトルク変動は運転者の操舵感
覚に違和感を与えるため極力小さいことが好ましく、1
5%程度のトルクリップルでは違和感が大き過ぎ、ま
た、5相ブラシレスモータの場合でもそのトルクリップ
ルはせいぜい8%程度であり、更なるトルクリップルの
低減が望まれていた。
It can be said that such a torque ripple is smaller than that of other types of brushless motors. However, considering that the torque ripple is used as a drive source of a power steering device of an automobile, for example, torque fluctuations in the steering system are caused by the driver. It is preferable to be as small as possible in order to make the steering feel uncomfortable.
A torque ripple of about 5% is too uncomfortable, and even in the case of a 5-phase brushless motor, the torque ripple is at most about 8%, and further reduction of the torque ripple has been desired.

【0005】そこで、この発明はこのような従来の技術
が有する未解決の課題に着目してなされたものであっ
て、トルクリップルを極力小さくすることの可能なブラ
シレスモータを提供することを目的としている。
Therefore, the present invention has been made in view of the unsolved problems of the prior art, and an object thereof is to provide a brushless motor capable of minimizing torque ripple. There is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る5相ブラシレスモータは、外周面に
S極及びN極が周方向に交互に且つ等間隔に着磁された
回転自在のロータと、スター結線され且つ前記ロータの
外周面を包囲するように配設された5相の励磁コイル
と、これら5相の励磁コイルに励磁電流を供給する駆動
回路とを備えた5相ブラシレスモータにおいて、前記駆
動回路は、励磁電流を供給する励磁コイルを順次1相づ
つ切替えて4相の励磁コイルに同時に励磁電流を供給す
る4相励磁駆動回路であり、前記ロータの各磁極の当該
磁極の境界から電気角で36度,72度,108度及び
144度の何れか1つの電気角分だけ周方向にずれた位
置に低磁束密度領域を形成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, in a five-phase brushless motor according to a first aspect of the present invention, an S-pole and an N-pole are alternately magnetized on the outer peripheral surface in the circumferential direction at equal intervals. 5 comprising a rotatable rotor, a 5-phase exciting coil arranged in a star connection so as to surround the outer peripheral surface of the rotor, and a drive circuit for supplying an exciting current to the 5-phase exciting coil In the phase brushless motor, the drive circuit is a four-phase excitation drive circuit that sequentially switches the excitation coils that supply the excitation current one by one and supplies the excitation currents to the four-phase excitation coils simultaneously. It is characterized in that the low magnetic flux density region is formed at a position deviated from the boundary of the magnetic poles in the circumferential direction by any one electrical angle of 36 degrees, 72 degrees, 108 degrees and 144 degrees.

【0007】また、請求項2に係る5相ブラシレスモー
タは、外周面にS極及びN極が周方向に交互に且つ等間
隔に着磁された回転自在のロータと、スター結線され且
つ前記ロータの外周面を包囲するように配設された5相
の励磁コイルと、これら5相の励磁コイルに励磁電流を
供給する駆動回路とを備えた5相ブラシレスモータにお
いて、前記駆動回路は、励磁電流を供給する励磁コイル
を順次1相づつ切替えて2相の励磁コイルに同時に励磁
電流を供給する2相励磁駆動回路であり、前記ロータの
各磁極の当該磁極の境界から電気角で72度又は108
度の電気角分だけ周方向にずれた位置に低磁束密度領域
を形成したことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a five-phase brushless motor having a rotatable rotor in which an S pole and an N pole are alternately magnetized in the circumferential direction in the circumferential direction at equal intervals, and the rotor is star-connected to the rotor. In a five-phase brushless motor including a five-phase exciting coil arranged so as to surround the outer peripheral surface of the motor and a drive circuit for supplying an exciting current to these five-phase exciting coils, Is a two-phase excitation drive circuit that sequentially switches the excitation coils for supplying the excitation current to the two-phase excitation coils at the same time, and the electrical angle is 72 degrees or 108 from the boundary of the magnetic poles of the rotor.
It is characterized in that a low magnetic flux density region is formed at a position displaced in the circumferential direction by an electrical angle of degrees.

【0008】[0008]

【作用】請求項1に係る5相ブラシレスモータは、4相
励磁駆動回路により5相ブラシレスモータを駆動したと
きに各コイルに発生するトルクの和であるモータの出力
トルクが最大となる時点で励磁中のコイルのうち1つの
コイルに発生するトルクが小さくなるように、ロータの
磁極のS極とN極との境界から周方向に電気角で36
度,72度,108度及び144度の何れか1つの電気
角分ずれた位置に低磁束密度領域を形成したので、その
分、モータの出力トルクの最大値が小さくなり、トルク
リップルが低減される。
The five-phase brushless motor according to the first aspect is excited at the time when the output torque of the motor, which is the sum of the torques generated in the coils when the five-phase brushless motor is driven by the four-phase excitation drive circuit, becomes maximum. In order to reduce the torque generated in one of the inner coils, an electrical angle of 36 in the circumferential direction from the boundary between the S pole and the N pole of the magnetic pole of the rotor.
Since the low magnetic flux density region is formed at a position deviated by any one of electrical degrees of 72 degrees, 72 degrees, 108 degrees and 144 degrees, the maximum value of the output torque of the motor is reduced by that amount, and the torque ripple is reduced. It

【0009】また、請求項2に係る5相ブラシレスモー
タは、2相励磁駆動回路により5相ブラシレスモータを
駆動したときに各コイルに発生するトルクの和であるモ
ータの出力トルクが最大となる時点で励磁中のコイルの
うち1つのコイルに発生するトルクが小さくなるよう
に、ロータの磁極のS極とN極との境界から周方向に電
気角で72度又は108度の電気角分ずれた位置に低磁
束密度領域を形成したので、その分、モータの出力トル
クの最大値が小さくなり、トルクリップルが低減され
る。
Further, in the five-phase brushless motor according to the second aspect, when the output torque of the motor, which is the sum of the torques generated in the coils when the five-phase brushless motor is driven by the two-phase excitation drive circuit, becomes maximum. In order to reduce the torque generated in one of the excited coils, the electrical angle is shifted by 72 or 108 electrical degrees in the circumferential direction from the boundary between the S and N poles of the rotor magnetic poles. Since the low magnetic flux density region is formed at the position, the maximum value of the output torque of the motor is correspondingly reduced, and the torque ripple is reduced.

【0010】なお、請求項1及び2に係る5相ブラシレ
スモータの低磁束密度領域の形成方法は特に限定される
ものではなく、例えば着磁を工夫することによっても可
能であるし、或いは永久磁石の周方向中心位置に凹部や
空隙等を適宜形成することによっても可能である。
The method of forming the low magnetic flux density region of the five-phase brushless motor according to the first and second aspects is not particularly limited, and it is possible to devise, for example, magnetizing, or a permanent magnet. It is also possible to form a concave portion, a void or the like at the center position in the circumferential direction as appropriate.

【0011】[0011]

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図1
は、本発明の第1実施例における5相ブラシレスモータ
の構成を示す正断面図である。この5相ブラシレスモー
タ1は、円筒形のハウジング2と、このハウジング2の
軸心に沿って配設され軸受3a,3bによって回転自在
の回転軸4と、この回転軸4に固定されたモータ駆動用
の永久磁石5と、この永久磁石5を包囲するようにハウ
ジング2内周面に固定され且つ5相の励磁コイル6a,
6b,6c,6d及び6eが巻き付けられたステータ6
とから構成されていて、回転軸4及び永久磁石5によっ
て回転自在のロータ7が形成されている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG.
FIG. 3 is a front sectional view showing the structure of a 5-phase brushless motor according to the first embodiment of the present invention. This 5-phase brushless motor 1 includes a cylindrical housing 2, a rotary shaft 4 which is arranged along the axis of the housing 2 and is rotatable by bearings 3a and 3b, and a motor drive which is fixed to the rotary shaft 4. Permanent magnet 5 and a five-phase exciting coil 6a fixed to the inner peripheral surface of the housing 2 so as to surround the permanent magnet 5.
6b, 6c, 6d and 6e wound stator 6
The rotary shaft 4 and the permanent magnet 5 form a rotatable rotor 7.

【0012】また、ロータ7には、回転軸4の一方の端
部には近接してリング状の位相検出用の永久磁石8が固
定されていて、かかる永久磁石8には、S極及びN極が
周方向に且つ等間隔に交互に着磁されている。これに対
し、ハウジング2の軸受3bが配設された側の内端面に
は、ステー9を介してリング状の薄板からなる支持基板
10がその内側の絶縁部分が永久磁石8に対向するよう
に配設され、かかる支持基板10の永久磁石8側を向く
面には、永久磁石8に対向するように、例えばホール素
子等からなる位相検出素子11が固定されている。な
お、実際には位相検出素子11は励磁コイル6a〜6e
の駆動タイミングに対応して周方向に適宜離間して5個
設けられているが、図1は断面図であるため、その内の
一つのみを示している。
A ring-shaped permanent magnet 8 for phase detection is fixed to the rotor 7 in proximity to one end of the rotary shaft 4, and the permanent magnet 8 has an S pole and an N pole. The poles are magnetized alternately in the circumferential direction at equal intervals. On the other hand, on the inner end surface of the housing 2 on the side where the bearing 3b is disposed, a support substrate 10 made of a ring-shaped thin plate is provided via a stay 9 so that the insulating portion on the inside faces the permanent magnet 8. On the surface of the support substrate 10 facing the permanent magnet 8 side, the phase detection element 11 made of, for example, a Hall element is fixed so as to face the permanent magnet 8. In addition, the phase detection element 11 is actually the excitation coils 6a to 6e.
5 are provided at appropriate intervals in the circumferential direction in accordance with the driving timing, but FIG. 1 is a sectional view, and only one of them is shown.

【0013】そして、位相検出素子11a〜11eはこ
れに対向する永久磁石8の磁極が、N極の場合には
“H”の位置検出信号としてのセンサ信号を、S極の場
合には“L”のセンサ信号を出力し、各位相検出素子1
1a〜11eの出力がこれに対向する永久磁石8の磁極
によって変化することを利用してロータ7の回転位置を
認識し、それに応じて後述する駆動回路64が、コイル
回路35を形成する5相の励磁コイル6a〜6eに対
し、4相同時に通電して通電する励磁コイルを1相づつ
順次切り換える4相励磁方式により通電し、ロータ7を
適宜回転駆動させるようになっている。
In the phase detecting elements 11a to 11e, when the magnetic pole of the permanent magnet 8 facing the phase detecting elements 11a to 11e is the N pole, a sensor signal as a position detecting signal of "H", and when the S pole is "L", the sensor signal is "L". Output the sensor signal of ", and each phase detection element 1
The rotational position of the rotor 7 is recognized by utilizing the fact that the outputs of 1a to 11e are changed by the magnetic poles of the permanent magnet 8 facing it, and the drive circuit 64, which will be described later, correspondingly recognizes the rotational position of the rotor 7 in five phases. The exciting coils 6a to 6e are energized by a four-phase exciting method in which four phases are simultaneously energized to energize the exciting coils one by one, and the rotor 7 is appropriately rotated.

【0014】一方、ロータ7を構成する永久磁石5は、
その着磁の状態を表す平面図である図2に示すように、
S極及びN極が周方向に三つずつ交互に且つ等間隔に着
磁されている。ここで、この場合にはS極及びN極が3
極ずつ、計6極に着磁された永久磁石5を適用している
が、S極及びN極が周方向に交互に且つ等間隔に着磁さ
れているならば、S極及びN極の2極でも良く、また、
それ以外の複数極でもよい。
On the other hand, the permanent magnet 5 constituting the rotor 7 is
As shown in FIG. 2, which is a plan view showing the magnetized state,
Three south poles and three north poles are magnetized alternately at equal intervals in the circumferential direction. Here, in this case, the S pole and the N pole are 3
A total of 6 poles are applied to each pole, but if the S poles and N poles are magnetized alternately in the circumferential direction and at equal intervals, the S poles and N poles are Two poles are all right,
Other multiple poles may be used.

【0015】そして、図2からわかるように、この永久
磁石5の各磁極には、軸方向に長い断面半円形の凹溝5
aが形成されていて、この位置が低磁束密度領域となっ
ている。つまり、S極及びN極の境界である点a11から
それぞれ電気角で周方向時計回りに72度ずれた位置の
磁束密度が、凹溝5aを形成していない通常の永久磁石
に比べて低くなっているのであり、電気角で0〜360
度の範囲における磁束密度分布は、図3に実線で示すよ
うに、正弦波的に変化する破線で示す通常の磁束密度分
布に比べて、電気角で72度及び252度の位置で凹む
ような分布となる。
As shown in FIG. 2, each magnetic pole of the permanent magnet 5 has a groove 5 having a semicircular cross section which is long in the axial direction.
a is formed, and this position is a low magnetic flux density region. That is, the magnetic flux densities at positions 72 degrees clockwise in the circumferential direction from the point a 11 which is the boundary between the S pole and the N pole are lower than those of a normal permanent magnet in which the concave groove 5a is not formed. The electrical angle is 0 to 360.
As shown by the solid line in FIG. 3, the magnetic flux density distribution in the range of degrees is dented at positions of 72 degrees and 252 degrees in electrical angle as compared with the normal magnetic flux density distribution shown by the broken line that changes sinusoidally. Distribution.

【0016】一方、前記コイル回路35は、5相の励磁
コイル6a〜6eで形成され、図4に示すようにY字型
にスター結線され、ロータ7の外周面を電気角で72度
離隔して取り囲むように配設されている。ここで、4相
励磁方式ではモータ電流は4つの相に流れることになる
が、電流はコイル抵抗に反比例するので、各相にバラン
スよく電流を流すために、各励磁コイル6a〜6eのコ
イル抵抗は全て等しくなるように形成されている。
On the other hand, the coil circuit 35 is formed of five-phase exciting coils 6a to 6e, and is star-connected in a Y shape as shown in FIG. 4, and the outer peripheral surface of the rotor 7 is separated by an electrical angle of 72 degrees. It is arranged so as to surround it. Here, in the four-phase excitation method, the motor current flows in four phases, but the current is inversely proportional to the coil resistance. Therefore, in order to flow the current in a well-balanced manner in each phase, the coil resistance of each excitation coil 6a to 6e Are all formed to be equal.

【0017】また、ステータ6は、例えば、図示しない
ステータコア内周面に30個のスロットが等間隔に形成
され、このスロット間に同数の凸部が形成され、このう
ち、10個の凸部を1組としてこれらに各励磁コイル6
a〜6eが巻き付けられるようになされている。したが
って、前述の凸部1組の巻線展開図は図5に示すように
なり、凸部41〜50の間で電気角で360度となるよ
うに形成されている。
Further, in the stator 6, for example, 30 slots are formed on an inner peripheral surface of a stator core (not shown) at equal intervals, and the same number of convex portions are formed between the slots. Of these, 10 convex portions are formed. Each of these exciting coils 6 as a set
A to 6e are wound around. Therefore, the development view of the winding of one set of the above-mentioned convex portions is as shown in FIG. 5, and it is formed so that the electrical angle between the convex portions 41 to 50 is 360 degrees.

【0018】そして、励磁コイル6aは凸部41及び4
5に凸部42〜44を囲んで巻き付けられ、励磁コイル
6bは凸部43及び47に凸部44〜46を囲んで巻き
付けられ、同様にして励磁コイル6cは凸部45及び4
9にというように、それぞれ5つの凸部を囲んで巻き付
けられるようになされ、これらの一端はまとめて結線さ
れ、他端は駆動回路64に接続されている。
The exciting coil 6a has convex portions 41 and 4
5 is wound around the convex portions 42 to 44, the exciting coil 6b is wound around the convex portions 43 and 47 around the convex portions 44 to 46, and the exciting coil 6c is similarly wound around the convex portions 45 and 4.
As shown in FIG. 9, each of the five convex portions is surrounded and wound, one end of which is collectively connected and the other end is connected to the drive circuit 64.

【0019】駆動回路64は、図4に示すように、10
個のトランジスタ(電界効果トランジスタ)Ta1,T
b1,Tc1,Td1,Te1、Ta2,Tb2,Tc
2,Td2,Te2から構成されている。具体的には、
直列関係にあるトランジスタTa1−Ta2,トランジ
スタTb1−Tb2,トランジスタTc1−Tc2,ト
ランジスタTd1−Td2,トランジスタTe1−Te
2のそれぞれを電源の両端子間に並列に配設するととも
に、各トランジスタTa1−Ta2,トランジスタTb
1−Tb2,トランジスタTc1−Tc2,トランジス
タTd1−Td2,トランジスタTe1−Te2の接続
部分を、各励磁コイル6a〜6eの外端(スター結線の
中心側とは逆側)に導通させている。
The drive circuit 64 is, as shown in FIG.
Individual transistors (field effect transistors) Ta1, T
b1, Tc1, Td1, Te1, Ta2, Tb2, Tc
2, Td2, Te2. In particular,
Series-related transistors Ta1-Ta2, transistors Tb1-Tb2, transistors Tc1-Tc2, transistors Td1-Td2, transistors Te1-Te
2 are arranged in parallel between both terminals of the power source, and each transistor Ta1-Ta2 and transistor Tb
1-Tb2, transistors Tc1-Tc2, transistors Td1-Td2, and transistors Te1-Te2 are connected to the outer ends of the exciting coils 6a to 6e (on the side opposite to the center side of the star connection).

【0020】そして、各トランジスタTa1〜Te2の
ゲート電圧が、上述した位相検出素子11a〜11eの
出力に基づいて制御されるようになっている。各励磁コ
イル6a〜6eへの励磁電流の方向及び大きさは、具体
的には、図6に示すようになり、各トランジスタTa1
〜Te2のON/OFFのタイミングは下記の表1のゲ
ート信号(上段)及び(下段)で示すようになる。ここ
で、図6においてa相が励磁コイル6aに対応し、b相
が励磁コイル6bに対応し、というように各相が各励磁
コイルに対応し、e相が励磁コイル6eに対応してい
る。また、表1中、“1”がオン、“0”がオフを表
す。
The gate voltage of each of the transistors Ta1 to Te2 is controlled on the basis of the outputs of the phase detecting elements 11a to 11e described above. Specifically, the directions and magnitudes of the exciting currents to the exciting coils 6a to 6e are as shown in FIG.
The timing of ON / OFF of Te2 to Te2 is as shown by the gate signals (upper row) and (lower row) in Table 1 below. Here, in FIG. 6, the a phase corresponds to the exciting coil 6a, the b phase corresponds to the exciting coil 6b, each phase corresponds to each exciting coil, and the e phase corresponds to the exciting coil 6e. . In addition, in Table 1, "1" represents ON and "0" represents OFF.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】そして、図6において、例えば、d1の状
態にあるものとするとこれは表1の区間K1に該当する
ので、上段側のトランジスタTa1,Tb1及び下段側
のトランジスタTc2,Td2がオン、これら以外のト
ランジスタはオフとなるから、励磁コイル6a及び6b
には外端側から電流が流れ、励磁コイル6c及び6dに
は結線側から電流が流れ、このとき、各励磁コイルのコ
イル抵抗は全て等しく形成されているので、各励磁コイ
ルに流れる電流をI/2とすると、5相ブラシレスモー
タ1の通電電流はIとなる。これによって、図5の巻線
展開図において、凸部41,42,50の両側に図5に
おいて上方に向かう電流が流れ、凸部45〜47の両側
に図5において下方に向かう電流が流れることから、凸
部43及び44にN極が発生し、凸部48及び49にS
極が発生する。よって、ロータ7のS極又はN極と凸部
に発生したS又はN極との間の磁気吸引力及び反発力に
よりロータ7が回転する。
In FIG. 6, assuming that it is in the state of d1, for example, this corresponds to the section K1 of Table 1, so that the upper side transistors Ta1 and Tb1 and the lower side transistors Tc2 and Td2 are turned on. Since the transistors other than are turned off, the exciting coils 6a and 6b
To the exciting coil 6c and 6d, a current flows from the outer end side to the exciting coil 6c and 6d from the wire connection side. At this time, since the coil resistances of the exciting coils are all equal, the current flowing in each exciting coil is I The current flowing through the 5-phase brushless motor 1 is I, when the speed is / 2. As a result, in the winding development view of FIG. 5, a current flowing upward in FIG. 5 flows on both sides of the convex portions 41, 42, 50, and a current flowing downward in FIG. 5 flows on both sides of the convex portions 45 to 47. Therefore, the N pole is generated in the convex portions 43 and 44, and the S pole is formed in the convex portions 48 and 49.
A pole occurs. Therefore, the rotor 7 rotates due to the magnetic attraction force and the repulsive force between the S pole or N pole of the rotor 7 and the S pole or N pole generated in the convex portion.

【0023】そして、ロータ7が回転して図6において
d2の状態に移行すると、これは表1の区間K2に該当
するので、上段側のトランジスタTa1,Tb1及び下
段側のトランジスタTd2,Te2がオン、これ以外の
トランジスタがオフとなるから、よって、励磁コイル6
a及び6bには外端側から電流が流れ、励磁コイル6d
及び6eには結線側から電流が流れる。これによって、
図5の巻線展開図において、凸部41〜43の両側に図
5において上方に向かう電流が流れ、凸部46〜48の
両側に図5において下方に向かう電流が流れることか
ら、凸部44及び45にN極が発生し、凸部49及び5
0にS極が発生する。そして、上記と同様に、ロータ7
のS極又はN極と凸部に発生したS極又はN極との間の
磁気吸引力及び反発力によりロータ7がさらに回転す
る。この操作を繰り返し行い、表1に示すタイミングで
各トランジスタを作動し、図6に示すように、電気角で
36度毎に順次1相ずつ励磁する励磁コイルを切り替
え、1つの相を電気角で144度の間励磁することによ
って、ステータ6の各凸部に発生するS極又はN極が順
次移動し、これによりロータ7が連続して回転されるよ
うになっている。
When the rotor 7 rotates and shifts to the state of d2 in FIG. 6, this corresponds to the section K2 of Table 1, so that the upper side transistors Ta1 and Tb1 and the lower side transistors Td2 and Te2 are turned on. , The other transistors are turned off, so the exciting coil 6
Current flows from the outer end side to a and 6b, and the exciting coil 6d
An electric current flows from the connection side to 6 and 6e. by this,
In the winding development view of FIG. 5, a current flowing upward in FIG. 5 flows on both sides of the convex portions 41 to 43, and a current flowing downward in FIG. 5 flows on both sides of the convex portions 46 to 48. And 45 generate N poles, and the convex portions 49 and 5
An S pole is generated at 0. Then, similarly to the above, the rotor 7
The rotor 7 further rotates due to the magnetic attraction force and the repulsive force between the S pole or N pole and the S pole or N pole generated in the convex portion. By repeating this operation, each transistor is activated at the timing shown in Table 1, and as shown in FIG. 6, the exciting coil that sequentially excites one phase at an electrical angle of 36 degrees is switched, and one phase is switched at an electrical angle. By exciting for 144 degrees, the S pole or the N pole generated in each convex portion of the stator 6 is sequentially moved, whereby the rotor 7 is continuously rotated.

【0024】そして、永久磁石5の磁束密度分布が図3
に実線で示すようになり、励磁コイル6a〜6eに流れ
る電流が図6に示すようになれば、各励磁コイル6a〜
6eに発生するトルクは、各励磁コイル6a〜6eに直
交する磁束の量と、各励磁コイル6a〜6eに流れる励
磁電流との積に比例することから、図7の下部に実線で
示すようになる。
The magnetic flux density distribution of the permanent magnet 5 is shown in FIG.
If the current flowing in the exciting coils 6a to 6e is as shown in FIG. 6, the exciting coils 6a to 6e
Since the torque generated in 6e is proportional to the product of the amount of magnetic flux orthogonal to each exciting coil 6a to 6e and the exciting current flowing in each exciting coil 6a to 6e, as shown by the solid line in the lower part of FIG. Become.

【0025】例えば、励磁コイル6bでみれば、電気角
で0度から18度に到る間は励磁電流が供給されないの
で、励磁コイル6bはトルクを発生しない(図7では、
これを破線で示している。)。そして、電気角で18度
から54度に到る間は発生するトルクは徐々に大きくな
るが、72度を中心にその周辺の磁束密度分布が凹んで
いるため、図7に示すように、電気角で54度を過ぎた
後に励磁コイル6bに発生するトルクは一旦小さくな
り、72度を過ぎた後に徐々に上昇して90度で最大と
なり、90度を過ぎてから162度に到る間は発生する
トルクは徐々に小さくなり、162度から180度に到
る間は励磁電流が供給されないので、トルクを発生しな
い。そして、電気角で198度を過ぎると励磁コイル6
bには逆方向の電流が供給される。
For example, in terms of the exciting coil 6b, since the exciting current is not supplied during the electrical angle from 0 degree to 18 degrees, the exciting coil 6b does not generate torque (in FIG. 7,
This is indicated by a broken line. ). Then, the generated torque gradually increases from the electrical angle of 18 degrees to 54 degrees, but since the magnetic flux density distribution around it is concave around 72 degrees, as shown in FIG. The torque generated in the exciting coil 6b becomes small once after passing the angle of 54 degrees, gradually rises after reaching 72 degrees, reaches the maximum at 90 degrees, and reaches the maximum of 162 degrees after passing 90 degrees. The generated torque gradually decreases, and since the exciting current is not supplied from 162 degrees to 180 degrees, no torque is generated. When the electrical angle exceeds 198 degrees, the exciting coil 6
Reverse current is supplied to b.

【0026】なお、励磁コイル6bの180〜360度
の間のトルクの変化は、0〜180度の間のトルク変化
と同じであり、また、励磁コイル6eの変化は、励磁コ
イル6bのトルク変化と36度遅れていることを除いて
は全く同じである。同様に、励磁コイル6cのトルク変
化は励磁コイル6bのトルク変化と72度、励磁コイル
6aのトルク変化は励磁コイル6bのトルク変化と10
8度、励磁コイル6dのトルク変化は励磁コイル6bの
トルク変化と144度、それぞれ遅れていることを除い
ては全く同じである。
The change in the torque of the exciting coil 6b between 180 and 360 degrees is the same as the change in the torque between 0 and 180 degrees, and the change in the exciting coil 6e is the change in the torque of the exciting coil 6b. Is exactly the same except that it is delayed by 36 degrees. Similarly, the torque change of the exciting coil 6c is 72 degrees with the torque change of the exciting coil 6b, and the torque change of the exciting coil 6a is 10 degrees with the torque change of the exciting coil 6b.
The torque change of the exciting coil 6d is 8 degrees and the torque change of the exciting coil 6b are exactly the same, except that they are delayed by 144 degrees, respectively.

【0027】そして、この5相ブラシレスモータ1に発
生するトルクは、励磁されている4つの励磁コイルに発
生するトルクの和であるから、図7の上部に実線で示す
ような波形となる。ここで、本来ならば、5相ブラシレ
スモータ1のトルクの波形は、図8の下部に実線で示す
ように、4つの励磁コイルのトルクの和であるから、図
8の上部に示すように電気角で36度、72度、108
度、144度、180度、……、334度、360度の
位置で最大となるはずであるが、この第1実施例では、
その最大トルクが発生する位置に凹溝5aを形成してい
るために、モータトルクの最大値Tmax が小さくなるの
である。
Since the torque generated in the five-phase brushless motor 1 is the sum of the torques generated in the four excited excitation coils, it has a waveform as shown by the solid line in the upper part of FIG. Here, originally, the waveform of the torque of the five-phase brushless motor 1 is the sum of the torques of the four exciting coils as shown by the solid line in the lower part of FIG. 36 degrees, 72 degrees, 108
The maximum should be at the positions of degrees, 144 degrees, 180 degrees, ..., 334 degrees, and 360 degrees, but in the first embodiment,
Since the groove 5a is formed at the position where the maximum torque is generated, the maximum value T max of the motor torque becomes small.

【0028】このように本実施例の構成であれば、モー
タトルクの最小値Tmin が小さくなることなく、モータ
トルクの最大値Tmax を小さくすることができるから、
それらの差で決まるトルクリップルが抑えられるように
なる。ちなみに、本発明者が、永久磁石5の電気角で7
2度の付近の磁束密度をおよそ20%程度小さくした5
相ブラシレスモータ1のトルクを実測してみたところ、
トルクリップルは約3%程度となる。したがって、従来
の3相ブラシレスモータのトルクリップルは約15%で
あり、永久磁石5に低磁束密度領域を形成しない場合の
5相ブラシレスモータのトルクを実測してみると、トル
クリップルは約8%程度であることから、モータトルク
のトルクリップルを飛躍的に低減できることが確認され
た。
As described above, according to the configuration of this embodiment, the maximum value T max of the motor torque can be reduced without decreasing the minimum value T min of the motor torque.
The torque ripple determined by the difference between them can be suppressed. By the way, the present inventors have found that the electric angle of the permanent magnet 5 is 7
The magnetic flux density around 2 degrees was reduced by about 20% 5
When actually measuring the torque of the phase brushless motor 1,
The torque ripple is about 3%. Therefore, the torque ripple of the conventional three-phase brushless motor is about 15%, and when actually measuring the torque of the five-phase brushless motor when the low magnetic flux density region is not formed in the permanent magnet 5, the torque ripple is about 8%. It was confirmed that the torque ripple of the motor torque can be dramatically reduced because it is about the same.

【0029】したがって、本実施例のような5相のブラ
シレスモータは、その出力トルクの変動が小さく、ま
た、位相の切替えも滑らかであるので、例えば、自動車
の電動パワーステアリング装置の駆動源として適用した
場合には、ステアリングホイールを介して運転者に出力
トルク変動による違和感を与えることがなく好適であ
る。
Therefore, the five-phase brushless motor according to the present embodiment has a small fluctuation in output torque and a smooth phase switching, and thus is applied as a drive source of an electric power steering apparatus for an automobile, for example. In this case, it is preferable that the driver does not feel a sense of discomfort due to output torque fluctuations via the steering wheel.

【0030】また、本実施例の5相ブラシレスモータ
は、永久磁石5を形成する各磁極の一か所にのみ凹溝5
aを設けて低磁束密度領域を形成しているので、形成が
容易でありまた1つの凹溝5aを形成するための加工量
も少なくてよいから、高精度で低磁束密度領域を形成す
ることができ、安定したトルクを得ることができる。ま
た、加工が容易であり、その加工量も少なくてよいか
ら、低コストで実現することができる。
Further, in the five-phase brushless motor of this embodiment, the concave groove 5 is formed only at one place of each magnetic pole forming the permanent magnet 5.
Since the low magnetic flux density region is formed by providing a, it is easy to form and the amount of processing for forming one concave groove 5a can be small. Therefore, the low magnetic flux density region can be formed with high accuracy. Therefore, stable torque can be obtained. Further, since the processing is easy and the processing amount is small, it can be realized at a low cost.

【0031】また、5相ブラシレスモータでは小さな低
磁束密度領域で大きな効果が得られるので、例えば3相
ブラシレスモータでも凹溝を設けて低磁束密度領域を形
成することによりトルク変化を小さくすることができる
が、凹溝を大きくしなければならず、また着磁の工夫に
より得られる低磁束密度領域では十分な効果が得られな
いが、5相ブラシレスモータの場合には着磁の工夫だけ
で安定したトルクを容易に得ることができる。
Further, since a large effect can be obtained in a small low magnetic flux density region in the five-phase brushless motor, for example, even in a three-phase brushless motor, it is possible to reduce the torque change by forming the groove to form the low magnetic flux density region. It is possible, but it is necessary to make the concave groove large, and sufficient effect cannot be obtained in the low magnetic flux density region obtained by devising the magnetization, but in the case of a 5-phase brushless motor, it is stable only by devising the magnetization. The obtained torque can be easily obtained.

【0032】また、この5相ブラシレスモータはブラシ
付モータのように、ブラシの磨耗等によりモータに異常
が発生する確率が低く、また、5相ブラシレスモータは
異常が発生した場合でも3相ブラシレスモータに比較し
てより確実に異常を検出することができるので信頼性が
高く、さらに、ブラシがないのでブラシによるエネルギ
ーのロスを回避することができる。よって、例えば、電
動パワーステアリング装置の駆動源として適用すれば、
従来の電動パワーステアリング装置のようにアシスト力
の伝達・遮断を行う電磁クラッチ装置を設ける必要がな
いので、電磁クラッチ装置が慣性に及ぼす影響、重量が
重い等の問題点を回避することができるというさらなる
効果を得ることができる。
Further, this five-phase brushless motor has a low probability of causing a motor abnormality due to brush abrasion or the like like a brush motor, and the five-phase brushless motor is a three-phase brushless motor even when an abnormality occurs. Since the abnormality can be detected more reliably as compared with, the loss of energy due to the brush can be avoided because there is no brush. Therefore, for example, if applied as a drive source of an electric power steering device,
Since it is not necessary to provide an electromagnetic clutch device that transmits and cuts off the assist force unlike the conventional electric power steering device, it is possible to avoid problems such as the influence of the electromagnetic clutch device on inertia and the weight. Further effects can be obtained.

【0033】また、本実施例のような5相ブラシレスモ
ータは、従来電動パワーステアリング装置の駆動源とし
て適用されているブラシ付モータに比較してロータをよ
り細くできるので、ロータに働く慣性をより小さくする
ことができる点でも、電動パワーステアリング装置の駆
動源として好適である。次に、本発明の第2実施例を説
明する。
Further, in the five-phase brushless motor as in this embodiment, the rotor can be made thinner as compared with the brushed motor that has been conventionally applied as a drive source for an electric power steering apparatus, so that the inertia acting on the rotor can be further improved. It is also suitable as a drive source for an electric power steering device because it can be made small. Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0034】図9は、上記第1実施例の図2と同様に永
久磁石5の平面図であり、その他の構成は上記第1実施
例と同様であるため、その図示及び説明は省略する。こ
の第2実施例では、上記第1実施例と同様に、周方向に
S極及びN極が並んだ平断面扇形の同形の六つの永久磁
石5A〜5Fを、回転軸4(図1参照)を包囲するよう
に並べて上記第1実施例と同等の永久磁石5を構成して
いる。そして、永久磁石5Aは永久磁石5Aと5Bとの
境界である点a12から周方向に反時計回りに電気角で7
2度ずれた点a13位置までの間がN極に着磁され、点a
13から永久磁石5Aと5Fとの境界である点a14までの
間がS極に着磁されている。また、永久磁石5C及び5
Eも、永久磁石5Aと同様に着磁されている。
FIG. 9 is a plan view of the permanent magnet 5 similarly to FIG. 2 of the first embodiment, and since the other construction is the same as that of the first embodiment, its illustration and description will be omitted. In the second embodiment, as in the first embodiment, the six permanent magnets 5A to 5F having the same fan-shaped cross section, in which the S poles and the N poles are lined up in the circumferential direction, are attached to the rotary shaft 4 (see FIG. 1). The permanent magnets 5 are arranged so as to surround the same and constitute the permanent magnet 5 equivalent to that of the first embodiment. Then, the permanent magnet 5A is rotated counterclockwise in the circumferential direction from the point a 12 which is the boundary between the permanent magnets 5A and 5B by an electrical angle of 7 degrees.
The N pole is magnetized up to the point a 13 position, which is offset by 2 degrees, and
The S pole is magnetized from 13 to a point a 14 which is a boundary between the permanent magnets 5A and 5F. Also, permanent magnets 5C and 5
E is also magnetized similarly to the permanent magnet 5A.

【0035】一方、永久磁石5Bは、境界点a12から周
方向時計回りに電気角で108度ずれた点a15までの間
がN極に着磁され、点a15から永久磁石5Bと5Cとの
境界である点a16までの間がS極に着磁されている。そ
して、この永久磁石5Bと同様に、永久磁石5D及び5
Eが着磁されている。そして、これら永久磁石5A〜5
Eはそれぞれ着磁状態の異なるもの同士を隣り合わせに
して同極同士が接するように配設され、例えば、隣り合
う一方の永久磁石のN極と他方の永久磁石のN極とで電
気角で180度となるようになっている。
On the other hand, the permanent magnet 5B is magnetized to the N pole between the boundary point a 12 and a point a 15 which is deviated by an electrical angle of 108 degrees in the clockwise direction in the circumferential direction, and the permanent magnets 5B and 5C from the point a 15 are magnetized. The S pole is magnetized up to the point a 16 which is the boundary between and. And, like the permanent magnet 5B, the permanent magnets 5D and 5
E is magnetized. And these permanent magnets 5A-5
E is arranged such that magnets having different magnetized states are adjacent to each other and the same poles are in contact with each other. For example, the N pole of one permanent magnet and the N pole of the other permanent magnet which are adjacent to each other have an electrical angle of 180 °. It has become a degree.

【0036】そして、各永久磁石5A〜5Fの外周面側
端部に面取り5bを形成している。したがって、永久磁
石5A〜5Fを図9のように組み合わせると、隣り合っ
た永久磁石5A〜5Fの面取り5b同士によって、S極
及びN極の境界から時計周りに電気角で72度の位置
に、低磁束密度領域が形成されるようになる。このた
め、本実施例の構成であっても、上記第1実施例と同様
の作用効果を得ることができ、また、上記第1実施例と
同様に、各永久磁石5A〜5Fの角の部分を平らに削る
ことにより低磁束密度領域を形成することができるか
ら、溝加工が必要な上記第1実施例の構成に比べて製造
コストを低減できるという利点がある。また、この低磁
束密度領域は永久磁石5A〜5Fの角の部分を削るので
はなく、最初から金型成型により所望の形状をつくるよ
うにしてもよい。
Then, chamfers 5b are formed on the outer peripheral surface side end portions of the permanent magnets 5A to 5F. Therefore, when the permanent magnets 5A to 5F are combined as shown in FIG. 9, the chamfers 5b of the adjacent permanent magnets 5A to 5F are located at an electrical angle of 72 degrees clockwise from the boundary between the S pole and the N pole. A low magnetic flux density area is formed. Therefore, even with the configuration of this embodiment, it is possible to obtain the same operational effect as that of the first embodiment, and, like the first embodiment, the corner portions of the permanent magnets 5A to 5F. Since the low magnetic flux density region can be formed by shaving the flat surface, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced as compared with the configuration of the first embodiment which requires groove processing. Further, in this low magnetic flux density region, a desired shape may be formed by molding from the beginning, instead of cutting the corner portions of the permanent magnets 5A to 5F.

【0037】次に本発明の第3実施例を図10に基づい
て説明する。図10は、上記第1実施例の図2と同様に
永久磁石5の平面図であり、その他の構成は第1実施例
と同様であるので、その図示及び説明は省略する。この
第3実施例では、上記第2実施例と同様に、周方向にS
極及びN極が並んだ平断面扇形の同形の六つの永久磁石
5A〜5Fを回転軸4(図1参照)に包囲するように並
べて上記第1実施例と同等の永久磁石5を構成してい
る。そして、各永久磁石5A〜5Fには上記第2実施例
と同様に、S極とN極との境界から周方向に電気角で7
2度又は108度ずれた位置が隣の永久磁石との接続点
となるように着磁されているが、各永久磁石5A〜5F
間に僅かな隙間5cが形成されるように、永久磁石5A
〜5Fの周方向の寸法を、上記第1実施例における永久
磁石5の周方向寸法の1/6よりも若干小さくしてい
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a plan view of the permanent magnet 5 similarly to FIG. 2 of the first embodiment, and since other configurations are similar to those of the first embodiment, the illustration and description thereof will be omitted. In the third embodiment, as in the second embodiment, S in the circumferential direction is applied.
Six permanent magnets 5A to 5F having the same fan-shaped cross section in which the poles and the N poles are lined up are arranged so as to be surrounded by the rotating shaft 4 (see FIG. 1) to form the permanent magnet 5 equivalent to the first embodiment. There is. The permanent magnets 5A to 5F have an electrical angle of 7 in the circumferential direction from the boundary between the S pole and the N pole, as in the second embodiment.
The permanent magnets 5A to 5F are magnetized so that the positions displaced by 2 degrees or 108 degrees become the connection points with the adjacent permanent magnets.
Permanent magnet 5A so that a slight gap 5c is formed between
The circumferential dimension of 5F is slightly smaller than 1/6 of the circumferential dimension of the permanent magnet 5 in the first embodiment.

【0038】そして、図10に示すように、同極同士が
対向するように永久磁石5A〜5Fを組み合わせると、
隣り合う永久磁石、例えば、永久磁石5Aと5Bとで形
成されるN極の、永久磁石5AのS極及びN極の境界点
17から時計回りに電気角で72度ずれた位置に隙間5
cによって低磁束密度領域が形成されるようになる。そ
して、永久磁石5Aと5Fとで形成されるS極の、境界
点a17から反時計回りに電気角で108度ずれた位置に
隙間5cによって低磁束密度領域が形成されるようにな
る。同様にして各磁極に低磁束密度領域が形成される。
このため、本実施例の構成であっても、上記第1実施例
と同様の作用効果を得ることができる。また、各永久磁
石5A〜5Fの面取りも不要であるから、上記第2実施
例よりもさらに製造コストを低減できるという利点があ
る。
Then, as shown in FIG. 10, when the permanent magnets 5A to 5F are combined so that the same poles face each other,
A gap 5 is formed at a position offset by 72 electrical degrees in the clockwise direction from the boundary point a 17 of the S pole and the N pole of the permanent magnet 5A, which is the N pole formed by the adjacent permanent magnets, for example, the permanent magnets 5A and 5B.
A low magnetic flux density region is formed by c. Then, the low magnetic flux density region is formed by the gap 5c at the position of the S pole formed by the permanent magnets 5A and 5F, which is deviated from the boundary point a 17 counterclockwise by an electrical angle of 108 degrees. Similarly, a low magnetic flux density region is formed in each magnetic pole.
Therefore, even with the configuration of this embodiment, it is possible to obtain the same effects as the first embodiment. Further, since it is not necessary to chamfer the permanent magnets 5A to 5F, there is an advantage that the manufacturing cost can be further reduced as compared with the second embodiment.

【0039】なお、上記第1〜第3実施例に示すように
低磁束密度領域を形成した永久磁石5の他にも、例え
ば、永久磁石5のS極とN極との境界から時計回りに電
気角で72度ずれた位置で外周面に近接した部分に、軸
方向に長い円孔を形成することにより、低磁束密度領域
を形成した永久磁石5を適用することも可能であり、こ
の場合でも上記第1と同様の作用効果を得ることができ
る。
In addition to the permanent magnet 5 in which the low magnetic flux density region is formed as shown in the above-mentioned first to third embodiments, for example, clockwise from the boundary between the S pole and the N pole of the permanent magnet 5. It is also possible to apply the permanent magnet 5 in which a low magnetic flux density region is formed by forming a long circular hole in the axial direction in a portion close to the outer peripheral surface at a position displaced by 72 degrees in electrical angle. However, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

【0040】また、上記第1〜第3実施例では、S極及
びN極の境界から周方向時計回りに電気角で72度ずれ
た位置に低磁束密度領域を形成するようにしているが、
例えば、周方向時計回りに電気角で36度、又は、10
8度、又は、144度ずれた位置に着磁の工夫により低
磁束密度領域を形成した場合でも、上記第1〜第3実施
例と同様の作用効果を得ることができる。
In the first to third embodiments described above, the low magnetic flux density region is formed at the position shifted by 72 electrical degrees in the clockwise direction in the circumferential direction from the boundary between the S pole and the N pole.
For example, in the clockwise direction in the circumferential direction, an electrical angle of 36 degrees, or 10
Even when the low magnetic flux density region is formed at a position shifted by 8 degrees or 144 degrees by devising the magnetization, it is possible to obtain the same effect as that of the first to third embodiments.

【0041】なお、上記各実施例では、永久磁石5の形
状を適宜工夫することにより、S極及びN極の境界から
それぞれ所定の電気角度ずれた位置に低磁束密度領域を
形成するようにしているが、例えば、永久磁石を加工し
なくても、例えば着磁を工夫することにより、低磁束密
度領域を形成するようにしてもよい。また、上記各実施
例の構成において、加工された永久磁石の耐衝撃性を保
つために、永久磁石の周囲を円筒形のカバーで覆うよう
にしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the shape of the permanent magnet 5 is appropriately devised so that the low magnetic flux density region is formed at a position deviated by a predetermined electrical angle from the boundary between the S pole and the N pole. However, for example, the low magnetic flux density region may be formed by devising the magnetization, for example, without processing the permanent magnet. In addition, in the configuration of each of the above embodiments, in order to maintain the impact resistance of the processed permanent magnet, the periphery of the permanent magnet may be covered with a cylindrical cover.

【0042】また、上記各実施例では、4相励磁駆動方
式により5相ブラシレスモータを駆動する場合について
説明したが、2相励磁駆動方式により5相ブラシレスモ
ータを駆動した場合でも同様の作用効果を得ることがで
きる。この場合、低磁束密度領域を形成する位置は、各
磁極の境界から周方向に電気角で72度又は108度ず
れた位置となる。そして、各励磁コイル6a〜6eへの
励磁電流の方向及び大きさは、具体的には、図11に示
すようになる。そして、図11に示すタイミングで5相
ブラシレスモータを駆動したときに各励磁コイル6a〜
6eに発生するトルクは、図12の下部に実線で示すよ
うになり、5相ブラシレスモータに発生するトルクは、
励磁されている2つの励磁コイルに発生するトルクの和
であるから、図12の上部に実線で示すような波形とな
る。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the case where the 5-phase brushless motor is driven by the 4-phase excitation drive system has been described, but the same operational effect can be obtained even when the 5-phase brushless motor is driven by the 2-phase excitation drive system. Obtainable. In this case, the position where the low magnetic flux density region is formed is a position displaced from the boundary of each magnetic pole in the circumferential direction by an electrical angle of 72 degrees or 108 degrees. The directions and magnitudes of the exciting currents to the exciting coils 6a to 6e are specifically as shown in FIG. Then, when the five-phase brushless motor is driven at the timing shown in FIG.
The torque generated in 6e is shown by the solid line in the lower part of FIG. 12, and the torque generated in the 5-phase brushless motor is
Since it is the sum of the torques generated in the two excited excitation coils, the waveform is as shown by the solid line in the upper part of FIG.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る5
相ブラシレスモータによれば、4相励磁駆動回路により
駆動する場合、ロータのS極とN極との境界から周方向
に電気角で36度,72度,108度及び144度の何
れか1つの電気角分だけずれた位置に低磁束密度領域を
形成したため、出力トルクの最大値を小さくできるか
ら、トルクリップルを抑えることができるという効果が
ある。
As described above, according to claim 1,
According to the phase brushless motor, when driven by the four-phase excitation drive circuit, any one of 36 degrees, 72 degrees, 108 degrees and 144 degrees in electrical angle in the circumferential direction from the boundary between the S pole and the N pole of the rotor is used. Since the low magnetic flux density region is formed at the position shifted by the electrical angle, the maximum value of the output torque can be reduced, so that the torque ripple can be suppressed.

【0044】また、請求項2に係る5相ブラシレスモー
タによれば、2相励磁駆動回路により駆動する場合、ロ
ータのS極とN極との境界から周方向に電気角で72度
又は108度の電気角分だけずれた位置に低磁束密度領
域を形成したため、出力トルクの最大値を小さくできる
から、トルクリップルを抑えることができるという効果
がある。
According to the five-phase brushless motor of the second aspect, when driven by the two-phase excitation drive circuit, the electrical angle is 72 degrees or 108 degrees in the circumferential direction from the boundary between the S pole and the N pole of the rotor. Since the low magnetic flux density region is formed at the position deviated by the electrical angle of, the maximum value of the output torque can be reduced, and the torque ripple can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の5相ブラシレスモータの正断面図であ
る。
FIG. 1 is a front sectional view of a 5-phase brushless motor of the present invention.

【図2】第1実施例の永久磁石の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the permanent magnet of the first embodiment.

【図3】第1実施例の磁束密度の分布図である。FIG. 3 is a distribution diagram of magnetic flux density according to the first embodiment.

【図4】励磁コイルの結線状態及び駆動回路を示す回路
図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a connection state of an exciting coil and a drive circuit.

【図5】ステータ6の巻線展開図である。FIG. 5 is a development view of windings of a stator 6.

【図6】4相励磁駆動方式における励磁電流の波形図で
ある。
FIG. 6 is a waveform diagram of an excitation current in a four-phase excitation drive system.

【図7】4相励磁駆動方式における各励磁コイル及びモ
ータに発生するトルクの波形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram of torque generated in each exciting coil and the motor in the four-phase excitation driving method.

【図8】低磁束密度領域を形成しない場合の各励磁コイ
ル及びモータに発生するトルクの波形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram of torque generated in each exciting coil and the motor when the low magnetic flux density region is not formed.

【図9】第2実施例の永久磁石の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a permanent magnet of a second embodiment.

【図10】第3実施例の永久磁石の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a permanent magnet of a third embodiment.

【図11】2相励磁駆動方式における励磁電流の波形図
である。
FIG. 11 is a waveform diagram of an excitation current in a two-phase excitation drive method.

【図12】2相励磁駆動方式における各励磁コイル及び
モータに発生するトルクの波形図である。
FIG. 12 is a waveform diagram of torque generated in each excitation coil and the motor in the two-phase excitation drive system.

【図13】従来の3相ブラシレスモータの磁束密度の分
布図である。
FIG. 13 is a distribution diagram of magnetic flux density of a conventional three-phase brushless motor.

【図14】従来の3相ブラシレスモータの励磁電流の波
形図である。
FIG. 14 is a waveform diagram of an exciting current of a conventional three-phase brushless motor.

【図15】従来の3相ブラシレスモータの各励磁コイル
及びモータに発生するトルクの波形図である。
FIG. 15 is a waveform diagram of torque generated in each exciting coil and the motor of the conventional three-phase brushless motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 5相ブラシレスモータ 4 回転軸 5 永久磁石 5A〜5F 永久磁石 5a 凹溝 5b 面取り 5c 隙間 6a〜6c 励磁コイル 7 ロータ 64 駆動回路 1 5 Phase Brushless Motor 4 Rotation Shaft 5 Permanent Magnet 5A to 5F Permanent Magnet 5a Recessed Groove 5b Chamfer 5c Gap 6a to 6c Excitation Coil 7 Rotor 64 Drive Circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外周面にS極及びN極が周方向に交互に
且つ等間隔に着磁された回転自在のロータと、スター結
線され且つ前記ロータの外周面を包囲するように配設さ
れた5相の励磁コイルと、これら5相の励磁コイルに励
磁電流を供給する駆動回路とを備えた5相ブラシレスモ
ータにおいて、前記駆動回路は、励磁電流を供給する励
磁コイルを順次1相づつ切替えて4相の励磁コイルに同
時に励磁電流を供給する4相励磁駆動回路であり、前記
ロータの各磁極の当該磁極の境界から電気角で36度,
72度,108度及び144度の何れか1つの電気角分
だけ周方向にずれた位置に低磁束密度領域を形成したこ
とを特徴とする5相ブラシレスモータ。
1. A rotatable rotor in which S poles and N poles are magnetized alternately and equidistantly in the circumferential direction on the outer peripheral surface, and the rotor is arranged in star connection so as to surround the outer peripheral surface of the rotor. In a 5-phase brushless motor including a 5-phase exciting coil and a drive circuit for supplying an exciting current to these 5-phase exciting coils, the drive circuit sequentially switches the exciting coils for supplying the exciting current one by one. Is a four-phase excitation drive circuit for simultaneously supplying an excitation current to the four-phase excitation coil, and the electrical angle is 36 degrees from the boundary of each magnetic pole of the rotor,
A five-phase brushless motor characterized in that a low magnetic flux density region is formed at a position displaced in the circumferential direction by any one electrical angle of 72 degrees, 108 degrees, and 144 degrees.
【請求項2】 外周面にS極及びN極が周方向に交互に
且つ等間隔に着磁された回転自在のロータと、スター結
線され且つ前記ロータの外周面を包囲するように配設さ
れた5相の励磁コイルと、これら5相の励磁コイルに励
磁電流を供給する駆動回路とを備えた5相ブラシレスモ
ータにおいて、前記駆動回路は、励磁電流を供給する励
磁コイルを順次1相づつ切替えて2相の励磁コイルに同
時に励磁電流を供給する2相励磁駆動回路であり、前記
ロータの各磁極の当該磁極の境界から電気角で72度又
は108度の電気角分だけ周方向にずれた位置に低磁束
密度領域を形成したことを特徴とする5相ブラシレスモ
ータ。
2. A rotatable rotor in which S-poles and N-poles are magnetized alternately and equidistantly in the circumferential direction on the outer peripheral surface, and star-connected and arranged so as to surround the outer peripheral surface of the rotor. In a 5-phase brushless motor including a 5-phase exciting coil and a drive circuit for supplying an exciting current to these 5-phase exciting coils, the drive circuit sequentially switches the exciting coils for supplying the exciting current one by one. Is a two-phase excitation drive circuit that simultaneously supplies an excitation current to the two-phase excitation coil, and is displaced in the circumferential direction by an electrical angle of 72 degrees or 108 degrees from the boundary between the magnetic poles of the magnetic poles of the rotor. A five-phase brushless motor having a low magnetic flux density region formed at a position.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2355306A3 (en) * 2010-01-07 2014-12-24 Hitachi, Ltd. Permanent magnet type rotary electric machine

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