JPH08317619A - 磁石モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単相磁石モーターにおいて、振動騒音レベル
を低減するとともに、高い効率を有する構成簡易な磁気
回路を提供する。 【構成】 ステータ２もしくはマグネット部材１が異方
性を含んで構成されるため、無通電状態においてロータ
ーの回転角度が偏角され、あるいは通電によって偏角が
増倍され、高い回転トルクが発生するため起動死点が解
消される。ステータティップ２ｄの形状には切り欠き部
分がなく、ローターマグネット１との間に介在する空隙
の長さは一定不変に設定される。その結果、回転中の振
動もしくは騒音エネルギーが低減され、高効率が得られ
る。ステータティップ２ｄに複数の形状を用いる磁気回
路構成においては、単相励磁に伴う部分逆トルクが解消
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファンモータなどの小
型簡易な磁石モータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファンモーターなど余りトルクリ
ップルが問題にならないブラシレス磁石モータでは、ロ
ーターマグネットとステータティップあるいはスロット
の数を四程度の同数として、一個のホール素子を用い、
二つのコイルに交互に通電して回転させている。この場
合、正逆の回転方向に対して対称な磁場が形成される
と、後述の理由で起動死点を発生するため、ティップの
一部に切り欠きを設けることにより、マグネットの磁極
とステータティップの間に発生するコギングトルクを偏
向させて死点を回避する方法が一般化している。

【０００３】第２図は、そのような従来のファンモータ
ーの磁気回路の断面を示す。図で、１は正弦波四極着磁
の円環状ローターマグネット、１ａは着磁のゼロクロス
部分、１ｂはローターヨークである。２は、四個の突起
状ティース２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、および軸受孔２ｅ
を有する等方性珪素鋼帯を打ち抜いたラミネーションコ
アを十数枚積層して形成したステータであって、マグネ
ット１とステータ２によってアウターロータータイプの
磁気回路が構成される。ティース２ａ、２ｂ、２ｃ、２
ｄは、それぞれテイップ２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉを有し
てマグネット１の内周面と対向し、ティース２ｂ、２ｄ
は、鎖線２ｂｄによってその中心角が示される。各ティ
ースの外周にはコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが巻回さ
れ、３ａ−３ｃ、３ｂ−３ｄがそれぞれ直列に接続され
る。マグネット１の内周と各テイップの外周の間にはエ
アーギャップ４が形成され、ティップ２ｆと隣接のテイ
ップ２ｇの間隙には、非表示のベースプレート上にホー
ルセンサ５が取り付けられている。

【０００４】ティップ２ｆはマグネット側に張り出した
部分２ｆ１とマグネットから後退した部分２ｆ２を有
し、他のティップ２ｇ、２ｈ、２ｉについても同様な形
状に設定される。このためティップ２ｆについて言う
と、対向するマグネット１の着磁中心Ｎがティース２ａ
の中心線よりもティップ２ｆの張り出し側２ｆ１により
強く引き寄せられ、その結果、ゼロクロス１ａの位置が
図示の位置まで移動してセンサ５に磁界が鎖交する。応
じて、センサ５に出力電圧が発生すると、この出力電圧
が信号処理され、オン・オフ信号として図３（ａ）のド
ライブ回路に与えられる。すなわち、ドライブ回路のパ
ワーステージを構成する半導体スイッチ６ａ、６ｂのベ
ースの一方に導通信号が与えられ、半導体スイッチ６ａ
か６ｂの一方が閉成し、巻線３ａ−３ｃから成るコイル
３１あるいは巻線３ｂ−３ｄから成るコイル３２に励磁
電流が供給され、これによりマグネット１と各ティツプ
間に回転磁力が発生してローターが回転する。以下ロー
ターマグネットの回転によりセンサの出力電圧が交番す
ることにより、両スイッチが交互に開閉してローターの
回転が継続する。

【０００５】ところで図２の磁気回路において、もしテ
ィップ上の張り出し部分２ｆ１や後退部分２ｆ２のよう
な変形がないときは、マグネットの磁極中心は各ティー
スの中心線に対面して引き合うだけとなる。このときゼ
ロクロス１ａは、ティップ間の空隙部分の中央線上に位
置するため、センサ５には磁束が鎖交せず通電は得られ
ない。なおドライブ回路によっては、一定の期間信号が
到来しないとき自動的に通電が行われるようにしたもの
もあるが、例え通電が得られたとしても、このような位
置関係では、マグネットとティップがラジアル方向に引
き合うか反発するのみでローターの起動には至らない。
よって従来の磁気回路では、マグネット１の内周と対向
する各ティップ外周の形状を切り欠くことによってロー
ターマグネットを周方向に対して偏角させることを不可
欠としている。

【０００６】ここで無通電時のティツプとローターマグ
ネットの相対位置について、やや詳しく説明するとつぎ
の通りである。一般に磁極とティップの数を４とした磁
気回路（４ポール４スロット）では、ティップの形状
が、図１のような切り欠きなしの対称形状であるとする
と、ローター１が１回転する間に８個の安定点すなわち
起動死点に遭遇する。うち４コが不安定な仮死点、４コ
が安定な真の死点であって、前述のマグネット磁極とテ
ィツプが引き合う場合は真の起動死点に相当する。この
場合、隣接する真の死点間の角度は９０゜となり、真の
死点がティースの中心角に対してなす角度はそれぞれ４
５゜の角度となり、ティース中心角は隣接する死点角度
の中央に位置する。ところがステータを図２のような切
り欠き付きのティップにすると、真の死点間の角度は、
やはり９０゜で変わらないが、ティースの中心角と死点
間の角度は円周方向に対して例えば２０゜対７０゜と偏
り、その結果起動死点が解消される。

【０００７】ティップの切り欠きによってローターが偏
角する理由に関し、図２の場合、ローターマグネット１
の内周に対向して形成されるギャップ４のラジアル方向
の長さは回転方向に対して非対称であるため、エアギャ
ップの磁気抵抗が、したがってその吸引力も非対称とな
る。したがって、ローターマグネット２の磁極は各ティ
ップとの間に発生するこの非対称なコギングトルクによ
って吸引され、切り欠きがない場合に比較して移動した
位置で安定する。

【０００８】第２図の構成は、簡易低価格のため広く用
いられる反面、つぎの欠点を余儀なくされる。第一に、
ある角度のギャップ長がティツプに切り欠きがあるため
回転とともに波打つため、起磁力中に振動成分が混入し
てトルクリップルが増大する。第二に、このトルクリッ
プルによって、電磁振動や騒音が直接的に発生するだけ
でなく、モータ各部の機構部品が加振される結果、騒音
振動レベルの増大を免れない。第三に、切り欠き形状は
平均のギャップ長を増加させ空隙磁気抵抗を高めるた
め、回転トルクの低下を来たし、したがって、効率の低
下を免れない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の課題
は、上述の従来磁石モータの問題点に鑑み、とくに単一
のセンサを用い、スロット数とポール数が等しい磁石モ
ータの分野において、ステータコアの切り欠きを不要と
する新規な磁石モータを提供することである。

【００１０】本発明の、第二の課題は、従来の諸問題の
解消に止まらず、新規な磁気回路によって従来不可能と
されたトルクリップルそれ自体の改善を図ることができ
る新規な磁石モータを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明においては、磁極
を備えたローターマグネット、マグネットの磁極位置を
検知するための位置検知手段、軟磁性素材から成り、複
数のティースと前記磁極に対向するティップを有すると
ともに、前記テイースに励磁巻線を備えたステータ、お
よび巻線に通電するためのドライブ回路を有し、ステー
タは、方向性を付与して各ティースの磁気中心軸と軟磁
性素材の磁化容易軸となす角度をティース毎に相違さ
せ、各ティースの磁束密度を相違させることにより、巻
線の無通電時において、ローターマグネットの回転方向
の偏角を得て前記位置検知手段に磁束を鎖交させ、前記
検知手段の出力により前記巻線への通電を開始し、前記
磁極と前記ティツプとの間に磁力を発生させて前記ロー
ターの回転を起動させる。

【００１２】本発明の第一の特徴は、無通電時にロータ
ーの回転方向偏角を得る目的でこれまで用いられて来た
テイップの切り欠きを用いることなく、代わりに磁気回
路に方向性を導入することによって回転円周に対して対
称形状の磁性部材を用いたまま、ローターの偏角を得る
ことにある。すなわち方向性のステータティツプがロー
ター磁極に対向する円周端面には切り欠き部分がなく、
両者間に形成されるギャップ長が回転全周にわたって実
質上一定に保たれることにより、コギングトルクの最大
振幅を低減するとともに、回転中のギャップ長の増減に
伴う磁力の変調を排除して回転中の振動・騒音を低減す
るとともに、磁気回路の効率を高める。

【００１３】本発明の第二の特徴は、これまで用いられ
て来たティツプの切り欠きに代えて磁性の方向性を導入
することによって対称形状のティップを採用し、通電時
のローターの偏角を助長できる。すなわち方向性ステー
タでは、各ティースの磁化容易軸と中心角の角度差がテ
ィース毎に異なり、したがって飽和磁束密度が異なるた
め、各巻線に通電してティースを励磁すれば、その通電
レベルと励磁の極性に基づいて各ティースの飽和状態が
変わり、あるティースはより飽和し、あるティースは飽
和から少し開放されるため、ローターの回転方向の偏角
が助長される。それゆえ本発明においては、ステータの
磁化容易軸とティース中心角に角度差がなく、例え両者
が一致している場合についても、前記角度差を設けた場
合と同様にローターマグネットのスピンを得ることがで
きる。

【００１４】本発明の磁気回路は、ローターマグネット
の極数とステータティースの数が２の倍数の同数に設定
された同期モーターに対して適用できる。この場合モー
タコイルとドライブ回路には、図２の従来例と同よう、
図３（ａ）に示す二つの通電経路を交互に導通させる
か、図３（ｂ）のように全巻線を二端子のコイル３に結
線して一つの通電経路として単相交番電流を流すか、あ
るいは図３（ｃ）のように、各ティースにバイファイラ
巻の平行二巻線を設けてコイル３１、３２を交互に通電
することによって各ティースを励磁するなどの方法があ
る。

【００１５】本発明の磁気回路は、ローターマグネット
の磁極とステータティップの数が同数であるが、ステー
タティップが周方向の角度が比較的大きい第１のティッ
プと周方向の角度が比較的小さい第２のティップから構
成されたモータに対しても適用できる。この発明に関
し、一般に同期モータでは、振動周波数が一つの周波数
に集中するため、トルクリップルの振幅が大きく、かつ
したがって高い振動レベルを有するが、本発明の構成で
は、２種のティップ円周角を用いることにより、コギン
グトルクを低下させるとともに振動周波数を拡散でき
る。また、ティップの円周角を選ぶことにより、逆方向
トルクの発生を軽減できるので、低いトルクリップルと
高い効率を両立させることができる。

【００１６】

【作用】従来の等方性ステータ部材を用いた磁石モータ
ーでは、各ティースの中心角から見て、磁化の容易さが
全方位同等であるから、各ティップをティース中心角に
対して対称な形状にすると、ティップとマグネットとの
間に発生する吸引力が回転方向に対して正方向逆方向対
称に発生し、各ティップ間の空隙部分が着磁のゼロクロ
スに対面して安定する。したがって、この部分に位置す
るセンサには磁束が及ばず、あるいは通電を得たとして
も回転トルクが得られず、いわゆる起動死点を形成す
る。このため従来の磁気回路では、必ずテイップのマグ
ネット対向面を非対称に切り欠いて吸引力を回転方向に
対して非対称に傾斜させている。その結果、コギングト
ルクによってローターが偏角され起動死点が解消される
が、半面において回転中の振動・騒音と低効率を余儀な
くされていた。

【００１７】これに対して本発明では、ステータの素材
として、例えば図４に磁気特性を示す一方向性の冷間圧
延の珪素鋼帯を用いる。図で、横軸は圧延方向すなわち
磁化容易軸からの角度θ［度］、縦軸は磁束密度Ｂ
［Ｔ］を示す。図の曲線は、各種の磁界の強さをパラメ
ータとした角度θと磁束密度Ｂの関係を示す。すなわ
ち、磁束密度Ｂは、磁界が弱いとき曲線７ａ〜７ｃのよ
うに角度θの増加とともに右下がりに低下し、比較的磁
界の強いときは曲線７ｄ〜７ｅのように右下がりに低下
した後少し戻すが、いずれにせよ磁化容易軸に磁束が集
中することが判る。したがってティップに切り欠きがな
く対称形状であっても、磁化容易軸を傾斜させることに
よって切り欠きと類似の特性を得ることができる。また
ステータコアの形状においては、コア全体の磁化容易軸
と個別のティースの中心角がなす角度がティースによっ
て相違するため、ティース毎に磁化特性が相違する。つ
まり、それぞれのティース毎に飽和の程度が異なり、あ
るティースは飽和し難く、あるティースは飽和し易い。
したがって、各ティップが対向磁極に及ぼす力は無通電
状態においても異なる値となり、各磁気力の総和として
の軸トルクが変調されるため、ローター角度を偏倚させ
ることができる。

【００１８】図４の曲線７ａ〜７ｆによれば、磁界の強
さによって磁束密度が変化する。したがって通電励磁に
よって各ティースの磁束密度が変化する。つまり、磁化
容易軸から見てステータが例え左右対称な特性であった
としても、励磁巻線の設定によって通電時に左右非対称
の磁気特性を得ることができる。このように、通電励磁
によってあるティースをより飽和させ、あるティースの
飽和をより開放することができるので、各ティツプの磁
気吸引力の違いを助長して各磁気力の総和としての軸ト
ルクを変化させローター角度を回転方向に偏倚させるこ
とができる。

【００１９】ステータの異方磁性に基づく作用の基本原
理は、軟磁性体から切り出した６面体に球磁石を乗せた
実験から証明できる。つまり、もし６面体の材質が等方
性であると、球は、どの面にも安定に吸着する。しかし
６面体が異方性であれば、磁化容易軸と直角をなす面上
には安定に吸着するが、それ以外の面では不安定であり
磁化容易軸に直角な面に走り込む。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の第一の実施例の磁気回路の
断面を示す。図で、各部の記号は図２の場合と共通であ
る。マグネット１は、等方性のＮｄボンド磁石に実質上
等間隔を置いて４極の正弦波着磁を施したものである。
ステータ２は一方向性の冷間圧延の珪素鋼帯を１３枚積
層したラミネーションコアで形成され、その冷間圧延方
向すなわち磁化容易軸は紙面の矢印２ｊの方向に設定さ
れている。図の場合磁化容易軸２ｊの角度は、ティース
２ｂ、２ｄの中心角２ｂｄ（破線で示す線）を基準にし
て反時計方向に１０゜傾斜している。各ティツプ外周の
形状は、回転方向に対して対称に設定され、ギャップ４
の間隔は、図２の従来例の張り出し側ティップ２ｆ１と
マグネット１の内周の最短距離に等しい。巻線３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄは、その極性が、例えば３ａと３ｃは増
磁性、３ｂと３ｄは減磁性、すなわち交互に異極性に巻
回され、全巻線が直列に接続され、図３（ｂ）のコイル
３を形成する。

【００２１】図１の実施例の磁気回路を用いて、無通電
時のコギングトルクを算出すると、図５の実線８ａが得
られる。これに対し、同一のステータ形状で材質を等方
性に変更し、同様に無通電コギングトルクを算出すると
鎖線８ｂが得られる。これらの曲線は、ほぼ実測値と一
致する。また図２の従来例の等方性ステータを用いた磁
気回路で、切り欠きのない対称形状のティップを用い、
コギングトルクを測定すると、図５の８ｂと類似の曲線
が得られる。したがって、方向性ステータを用いるとコ
ギングトルクが減少することが判る。

【００２２】ここで図１の磁気回路の起動死点に関し、
ローター一回転当たりの安定点を求めると、図２の従来
例と同よう８個であるが、隣接する死点間の角度は４５
゜と図２の従来例に比較して半減する。ここでもし、磁
化容易軸２ｊとティースの中心角２ｂｄを一致させると
隣接する起動死点間の角度はそれぞれ２２．５゜で、ロ
ーターの偏角にも拘らず安定点はティース中心角の対称
位置に来る。図示の場合は、磁化容易軸２ｊを中心角２
ｂｄから傾斜させているので、これらの角度は中心角２
ｂｄを基準にして１７゜対２８゜となり、ローターの回
転方向の偏角を得る。

【００２３】この理由を考察すると、従来の等方性ステ
ータでは対称形状のティツプを用いると、各ティースが
対称な磁界分布となり、マグネットのゼロクロスがティ
ップ間の空隙部分に周回して対向するため、ティップに
切り欠きを設けて非対称形状とし、磁場を偏向する他に
なかった。これに対して実施例では、一方向性のステー
タが用いられ、ティースによってその中心角と磁化容易
軸のなす角度が変化するから、対称形状のティップを用
いた場合においても、個々のティースが異なる特性を呈
し、その結果、軸トルクにおいてバランスする点までロ
ーターを偏角することができる。

【００２４】このように図１の実施例では、ティップに
切り欠き部分が無いにも拘らず、ローターの偏角が得ら
れて死点が解消され、センサ電圧が得られる。そこで、
巻線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから成るモータコイル３を
図３（ｂ）のドライブ回路に接続し、センサ電圧を信号
処理して半導体スイッチに与えると、コイル３を経由し
てスイッチ６ｃ−６ｆかスイッチ６ｅ−６ｄが導通して
巻線３ａ−３ｂ−３ｃ−３ｄに電流が流れ、その結果マ
グネットの各磁極と各ティップ間に回転磁力が発生して
ローターが回転を開始する。以後、回路６ｃ−３−６ｆ
と回路６ｅ−３−６ｄが交互に導通してコイルＬに単相
交流が給電され、ローターの回転が継続する。

【００２５】モータが起動して回転数が加速されると、
ファンにおける風圧などの負荷、あるいは各種の制御手
段を用いて回転数が一定値に達すると、この実施例では
マグネットの極数とティースの数が同数であるため、図
６に示すような同期運転となる。この図は、回転中マグ
ネットの磁極と各ティップ間に発生する磁力を模式的に
表すものであり、記号はこれまで用いたものと共通であ
る。すなわち図６に実線で示す矩形の枠は、図１のティ
ップ２ｆ、２ｇをローター軸の直角方向の円周外側から
見て、紙面に展開したものである。点線の枠は同じくマ
グネットを展開したものであるが、下方に行くに従って
ローターマグネットが回転する様を実線で示すゼロクロ
スの１ａの移動によって表す。磁極中に表示された不等
号は、マグネットの各磁極が対面するティップから受け
る磁力の方向を表す。なお、マグネットがティップ間の
空隙と対面する部分については、殆ど力を生じないと考
えてよい。図６によれば、ローターが回転して、マグネ
ットの磁極が逆トルクを受ける位置に接近すると、セン
サ５がゼロクロスを検出して通電方向したがってステー
タの電磁石の極性を反転することにより、回転が継続す
る。この間、ティップとマグネットの磁極中心が同期し
ているため、両者の位置関係によって磁力は０から最大
値の間で増減し倍調波振動を発生する。このような磁気
回路では、回転方向に対して逆方向のトルクは発生せ
ず、比較的高い効率が得られる。そして本実施例におい
ては、磁界の方向性に基づいてコギングトルクおよびト
ルクリップルを従来に比較して低減することができる。

【００２６】図７は、本発明の第二の実施例の磁気回路
の断面を示す。記号は、これまで用いたものと共通であ
る。図で、ローターマグネット１は、ラジアル配向の異
方性ゴムフェライト磁石を正弦波着磁したものである。
ステータティツプの数とポール数は同数であるが、ティ
ース２ｃ、２ｄの幅（コイルが巻回される部分の幅）は
ティース２ａ、２ｂの１／２に設定されている。またテ
ィップ２ｈ、２ｉ（比較的角度の大きい第１のティップ
を構成する）の円周角は、ティップ２ｆ、２ｇ（比較的
角度の小さい第２のティップを構成する）の円周角の２
／３である。また、ティップ間の空隙の幅は、巻線に必
要な間隔で図１の第一実施例と大差はなく、ティップ２
ｈ、２ｉの１／４に相当する。ホールセンサ５は、円周
角が比較的小さいティップ２ｃ、２ｄの間の空隙にあっ
て、非表示のベースプレート上に配置されている。巻線
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、二本の平行銅線を交互に増
磁性、減磁性のように異極性に巻回したもので、これら
の巻線をそれぞれ直列接続したバイファイラ巻きによっ
てモータコイル３１、３２が構成され、図３（ｃ）のド
ライブ回路で交互に半波通電される。各巻線の巻数は、
それぞれのティースのアンペアターンが等しくなるよう
に定められており、したがって巻線３ｃ、３ｄの巻数は
巻線３ａ、３ｂの巻数の１／２である。

【００２７】ここで各ティースの中心角がなす角度差に
関し、ティース２ａと２ｂ間の角度差は最も大きく、テ
ィース２ｂと２ｃ間の角度差は２ｄと２ａ間の角度差に
等しく、２ａと２ｂ間の角度差に次ぎ、ティース２ｃと
２ｄ間の角度差は、最も小さい。そしてこれらのティー
スの寸法は、２ａと２ｂが３スロットステータの２本の
ティース、２ｃと２ｄが６スロットステータの２本のテ
ィースに相当する。これらティースの組み合わせから成
る第二の実施例においては、実質上等間隔の４ポールの
正弦波着磁のマグネットとの組み合わせにおいて、その
コギングトルクが３スロツトおよび６スロットに対する
ものの合成となるから、同期構造に基づくコギングトル
クが解消され、その結果、トルクリップルを大幅に減少
することができる。

【００２８】図７の磁気回路では、センサ５が狭小なテ
ィップ間隙２ｈ、２ｉの間に位置するため、ゼロクロス
１ａの位置を比較的鋭く捉えることがてきる。すなわち
出力電圧のゼロクロスの変化勾配が高まり、したがって
図３（ｃ）の回路に正確なオン・オフ信号を伝達して、
モータの起動・回転を容易にすることができる。かくし
てモータが回転すると、マグネット１の着磁と各ティッ
プの間に発生する磁力は図８のパターンになる。図で、
各ティップおよびティツプ間の間隙の円周角は、６：
１：６：１：４：１：４：１の比率に設定されている。
かくすれば、ティップとマグネットポール間に発生する
回転トルクは、図に不等号で示すように全て順方向とな
るため、逆方向のトルク成分を解消できる。したがって
モータ効率を高めることができ、あるいは最大磁束密度
の低いマグネット素材を使用できる。またこの場合、全
ての磁極と全てのティップが同期することが避けられる
から、振動周波数の分散が可能になる。なお、このよう
な効果は、図７の磁気回路を整数倍した多スロット構
成、あるいは上記ティース幅の比率１／２を２／３に変
化させるなど各種の組み合わせにおいても得ることがで
き、コギングトルクやトルクリップルを低減することが
できる。

【００２９】このような本発明の第二の実施例において
は、ラジアル配向の異方性マグネツトに代えて等方性素
材もしくは非ラジアル配向の異方性マグネットを用いる
こともできる。前者の場合、回転方向に対して非対称な
着磁を用い、後者の場合、例えば素材の配向方向と着磁
方向をラジアル方向から３０゜程度傾斜させる。このよ
うなモータでは、ステータの方向性とマグネットの異方
性が相乗するため、ローターの偏角を高めることができ
る。また、このような第２の実施例は従来の等方性のス
テータコアにも適用することができる。

【００３０】また、このような本発明の第二の実施例の
構成は、ステータティツプとマグネットポールの間に作
用する部分トルクを特定できる特殊なステータ形状の設
定を基盤とするものであるから、その適用は図７に示し
たラミネーションコアに限定されるものではなく、例え
ばインダクタモータのように、打ち抜き鋼板によって形
成される一枚板のステータティップの表面に作用する磁
気力を応用する磁気回路に対しても、複数のティップ形
状を採用することによって同様に適用することができ
る。

【００３１】以上４スロット４ポール構成の磁気回路に
異方性を付与した本発明の二つの実施例について述べた
が、本発明の応用範囲は、第一、第二の実施例の構成に
止まらず、異方磁場を用いる各種のモータと駆動に対し
てその技術基盤を逸脱しない範囲において広く適用する
ことができる。例えば、方向性と等方性を混在させたス
テータ、二方向性など多方向性のステータ、ポール数、
スロット数を増加させた磁気回路、複数の配向方向が混
在したマグネット、インナーロータータイプの磁気回
路、ホールセンサ以外もしくはセンサレスタイプの磁気
検知手段、並列接続を含む各種のコイル結線、起動のみ
に本発明を適用し回転中は多相でドライブするなどの方
法などを選択的に用いることができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、磁石モータに異方磁場
を導入することにより、ステータの形状またはマグネッ
トの素材の変更に自由度が与えられ、その結果、従来に
ない特性機能を創出することが可能になった。すなわち
本発明によれば、起動死点解消のために磁気回路に特別
な機械的変形を加える必要はなく、純電磁的な方法によ
って、コギングトルクを低減して振動・騒音を低減する
とともに、高い効率を得ることが可能になった。

【００３３】第一の実施例においては、モータの磁気回
路に異方性を導入することにより、起動死点を解消する
とともに、これまで必須とされて来たステータティツプ
の切り欠きを廃して、振動・騒音を低減することができ
た。また、コギングトルクを低減し、かつしたがってト
ルクリップルを軽減することができた。さらに、平均ギ
ャップ長を低減して、モータ効率を高めることができ
た。

【００３４】第二の実施例においては、ステータティッ
プに２種の円周角を適用することにより、コギングトル
ク、かつしたがってトルクリップルを第一実施例以上に
低減し、あるいは解消することができた。同時に、モー
タ効率をさらに高めることにより、低クラスのマグネツ
ト素材の使用を可能にすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁石モータの第一実施例の磁気回
路の断面を示す。

【図２】従来のファンモータの磁気回路の断面を示す。

【図３】各種の単相励磁ドライブ回路のパワーステージ
を示す。

【図４】第一実施例の無通電コギングトルクの性質を示
す。

【図５】方向性珪素電磁鋼帯の角度対磁束密度の関係を
示す。

【図６】第一実施例の各ティップに発生する部分トルク
の性質を示す。

【図７】本発明による磁石モータの第二実施例の磁気回
路の断面を示す。

【図８】第二実施例の各ティップに発生する部分トルク
の性質を示す。

【符号の説明】

１ ローターマグネット ２ ステータ ２ａ ステータティース ２ｂ ステータティップ ２ｊ ステータの磁化容易軸 ３ コイル ４ エアーギャップ ５ 磁気センサ ６ａ 半導体スイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁極を備えたローターマグネット、前記
   マグネットの磁極位置を検知するための位置検知手段、
   軟磁性素材から成り、複数のティースと前記磁極に対向
   するティップを有するとともに、前記テイースに励磁巻
   線を備えたステータ、および前記巻線に通電するための
   ドライブ回路を有する磁石モータにおいて、 前記ステータティツプが前記ローターマグネットに対向
   する円周端面には切り欠き部分がなく、前記マグネット
   の内周面との間に形成されるギャップ長が回転方向全周
   にわたって実質上一定に保たれるとともに、前記ステー
   タは方向性を有して前記各ティースの中心軸と軟磁性素
   材の磁化容易軸がなす角度をティース毎に相違させ、前
   記巻線の無通電時において、前記マグネットから前記テ
   ィップに供給される磁束を偏向させて前記ローターマグ
   ネットを回転方向に偏角させることにより、前記位置検
   知手段に鎖交磁界を得てその検知出力をもって前記巻線
   への通電を開始しするとともに、前記磁極と前記ティツ
   プとの間に発生する磁力により前記ローターの回転を起
   動せしめることを特徴とする磁石モータ。
2. 【請求項２】 磁極を備えたローターマグネット、前記
   マグネットの磁極位置を検知するための位置検知手段、
   軟磁性素材から成り、複数のティースと前記磁極に対向
   するティップを有するとともに、前記テイースに励磁巻
   線を備えたステータ、および前記巻線に通電するための
   ドライブ回路を有する磁石モータにおいて、 前記ステータティップが前記ローターマグネットに対向
   する円周端面には切り欠き部分がなく、前記マグネット
   の内周面との間に形成されるギャップ長が回転方向全周
   にわたって実質上一定に保たれるとともに、前記ステー
   タは方向性を有して前記各ティースの中心軸と軟磁性素
   材の磁化容易軸がなす角度をティース毎に相違させ、各
   ティースの磁束密度を相違ならしめるとともに、前記巻
   線の通電によって前記磁束密度の相違を助長せしめるこ
   とにより、前記ローターマグネットの回転方向の偏角を
   増倍して前記位置検知手段への鎖交磁束を高め、その検
   知出力をもって前記巻線への通電を切換え、前記磁極と
   前記ティップの間に発生する磁力により前記ローターを
   回動せしめることを特徴とする磁石モータ。
3. 【請求項３】 前記マグネットの極数と前記ティースの
   総数は２の倍数かつ同数に設定され、前記巻線は、円周
   方向に順次に配列される前記の各ティースに対して、隣
   接するティースの極性が交互に異極性となるように巻回
   され、前記ドライブ回路によって通電され、前記ティー
   スを交互もしくは全て同時に励磁することを特徴とする
   請求項１または２項の磁石モータ。
4. 【請求項４】 複数個の磁性を備えたロータマグネッ
   ト、上記磁極数と同数のティースを有し、そのティース
   の先端部にロータマグネットに対向してティップが設け
   られたステータコア、ステータコアのティースに巻かれ
   た励磁巻線、および前記励磁巻線に通電するためのドラ
   イブ回路を具備する磁石モータにおいて、 前記励磁巻
   線は、複数個のティースに対し、隣接するティースの磁
   性が交互に異極となるように巻回され、前記ステータコ
   アのティップは、周方向の角度が比較的大きい第１のテ
   ィップと、周方向の角度が比較的小さい第２のティップ
   から構成され、第１のティップと第２のティップは、一
   対の第１のティップの内側に一対の第２のティップが位
   置するよう配置され、更に、第１のティップと第２のテ
   ィップの周方向の角度は、各ティップに発生する部分ト
   ルク中の逆トルク成分の発生を実質上排除する比率に設
   定されることを特徴とする磁石モータ。
5. 【請求項５】 第１のティップと第２のティップの周方
   向の角度比率は３対２（３／２）である請求項４記載の
   磁石モータ。
6. 【請求項６】 ステータコアは方向性を有する軟磁性素
   材から形成されている請求項４または５記載の磁石モー
   タ。
7. 【請求項７】 ロータマグネットは周方向に実質上等間
   隔を置いて配置された４個の磁極を有し、ステータコア
   の片側に２個の第１のティップが配設され、前記ステー
   タコアの他側に２個の第２のティップが配設され、ロー
   タマグネットの磁極位置を検出するための位置検知手段
   は一対の第２のティップの間に配置されている請求項４
   乃至６のいずれかに記載の磁石モータ。