JPH1014190A - ブラシレスｄｃモータ - Google Patents
ブラシレスｄｃモータInfo
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- JPH1014190A JPH1014190A JP8204086A JP20408696A JPH1014190A JP H1014190 A JPH1014190 A JP H1014190A JP 8204086 A JP8204086 A JP 8204086A JP 20408696 A JP20408696 A JP 20408696A JP H1014190 A JPH1014190 A JP H1014190A
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- Japan
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- stator
- angle
- rotor
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステータ３０とこの内側にエアギャップ３８
を介して対向配置させたロータ５０よりなり、前記ステ
ータは複数のスロット１〜２４を有するステータコア３
１に３相同心巻きの巻線を装着して構成し、前記ロータ
はロータコア５１に等配状に永久磁石界磁５２を装着し
て構成し、前記ステータ巻線に３相１２０゜通電を行う
ことによって前記ロータを回転させるブラシレスＤＣモ
ータにおいて、ロータ重量及び部品コストを削減し、ま
た界磁磁極のすべての領域がトルクに寄与する有効区間
となるようにする。 【構成】 通電によってステータ３０の巻線によって生
じる合成起磁力の有効磁極のピッチ角をθ１、前記スロ
ットのスロットピッチ角をθ２としたとき、永久磁石界
磁５２のステータ３０と対向する回転軸心Ｏからの開角
をほぼθ１から（θ１−θ２）の範囲に設定する。
を介して対向配置させたロータ５０よりなり、前記ステ
ータは複数のスロット１〜２４を有するステータコア３
１に３相同心巻きの巻線を装着して構成し、前記ロータ
はロータコア５１に等配状に永久磁石界磁５２を装着し
て構成し、前記ステータ巻線に３相１２０゜通電を行う
ことによって前記ロータを回転させるブラシレスＤＣモ
ータにおいて、ロータ重量及び部品コストを削減し、ま
た界磁磁極のすべての領域がトルクに寄与する有効区間
となるようにする。 【構成】 通電によってステータ３０の巻線によって生
じる合成起磁力の有効磁極のピッチ角をθ１、前記スロ
ットのスロットピッチ角をθ２としたとき、永久磁石界
磁５２のステータ３０と対向する回転軸心Ｏからの開角
をほぼθ１から（θ１−θ２）の範囲に設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷凍機や空調機の圧縮機
駆動用モータ等に代表される永久磁石を装着したインナ
ーロータ型のブラシレスＤＣモータに関する。
駆動用モータ等に代表される永久磁石を装着したインナ
ーロータ型のブラシレスＤＣモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のブラシレスＤＣモータの一般的
な構成を図１０に示す。この例はステータのスロット数
が２４、モータの極数が４の場合を示している。ステー
タ３０のステータコア３１の内周部には多数のティース
３７が存在するとともに、この各ティース間には１〜２
４のスロット番号にて示すスロットが設けてあり、この
スロットには絶縁物を介して図示しない巻線が装着され
ている。図１１はこの巻線の構成を示すものであり、図
示するように、各スロットには１コイルずつ装着されて
おり、５スロットピッチで同心巻きされた巻線３２によ
って各相の１つの極を形成するように配置されている。
図中実線３３はＵ相巻線、一点鎖線３４はＶ相巻線、破
線３５はＷ相巻線をそれぞれ示し、またｕ，ｖ，ｗはそ
れぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相の口出部であり、３６はＹ結線
された中性点を示し、全体で３相４極のステータ巻線が
構成されている。
な構成を図１０に示す。この例はステータのスロット数
が２４、モータの極数が４の場合を示している。ステー
タ３０のステータコア３１の内周部には多数のティース
３７が存在するとともに、この各ティース間には１〜２
４のスロット番号にて示すスロットが設けてあり、この
スロットには絶縁物を介して図示しない巻線が装着され
ている。図１１はこの巻線の構成を示すものであり、図
示するように、各スロットには１コイルずつ装着されて
おり、５スロットピッチで同心巻きされた巻線３２によ
って各相の１つの極を形成するように配置されている。
図中実線３３はＵ相巻線、一点鎖線３４はＶ相巻線、破
線３５はＷ相巻線をそれぞれ示し、またｕ，ｖ，ｗはそ
れぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相の口出部であり、３６はＹ結線
された中性点を示し、全体で３相４極のステータ巻線が
構成されている。
【０００３】一方、図１０のロータ４０は、ロータコア
４１とこのロータコアに等配状に装着された永久磁石４
２とで構成され、ステータコア３１の内周部との間に所
定のエアギャップ３８を介して対向するようにシャフト
４３によって支持されて構成される。４片の永久磁石４
２は、フェライト磁石あるいは希土類磁石等が用いら
れ、１片の永久磁石が１極を形成するように着磁されて
界磁を形成するようになっている。
４１とこのロータコアに等配状に装着された永久磁石４
２とで構成され、ステータコア３１の内周部との間に所
定のエアギャップ３８を介して対向するようにシャフト
４３によって支持されて構成される。４片の永久磁石４
２は、フェライト磁石あるいは希土類磁石等が用いら
れ、１片の永久磁石が１極を形成するように着磁されて
界磁を形成するようになっている。
【０００４】このように構成されたブラシレスＤＣモー
タにおいて、ステータ巻線３２への通電は、ロータ４０
の回転によって発生する各相の中性点３６を基準とする
誘起電圧の波形の正負の各々において、ピークを中心と
する前後の電気角１２０゜区間を通電して有効なトルク
を得ている。この様子を図１２に示す。図において破線
で示すｕ１，ｖ１，ｗ１はロータを回転させた時の誘起
電圧波形の例であり、一般的に正弦波状の波形である。
また実線で示すｕ２，ｖ２，ｗ２は通電電圧波形であ
り、ＶＮは中性点電位を示している。モータを１２０゜
通電で運転する場合は、各相の誘起電圧波形の正負各々
についてピーク近傍を通電領域にする。即ち、誘起電圧
が大きいということは、その相の巻線に鎖交する磁束の
変化が大きいということであり、磁束の変化が大きい時
間領域で各相に電流を流せば効果的にトルクを発生させ
ることができることは周知の事実である。
タにおいて、ステータ巻線３２への通電は、ロータ４０
の回転によって発生する各相の中性点３６を基準とする
誘起電圧の波形の正負の各々において、ピークを中心と
する前後の電気角１２０゜区間を通電して有効なトルク
を得ている。この様子を図１２に示す。図において破線
で示すｕ１，ｖ１，ｗ１はロータを回転させた時の誘起
電圧波形の例であり、一般的に正弦波状の波形である。
また実線で示すｕ２，ｖ２，ｗ２は通電電圧波形であ
り、ＶＮは中性点電位を示している。モータを１２０゜
通電で運転する場合は、各相の誘起電圧波形の正負各々
についてピーク近傍を通電領域にする。即ち、誘起電圧
が大きいということは、その相の巻線に鎖交する磁束の
変化が大きいということであり、磁束の変化が大きい時
間領域で各相に電流を流せば効果的にトルクを発生させ
ることができることは周知の事実である。
【０００５】従って、例えばＵ相においては正方向では
区間Ｓ１とＳ２、負方向では区間Ｓ４とＳ５の各々電気
角１２０゜区間通電し、同様にＶ相においては正方向で
は区間Ｓ３とＳ４、負方向では区間Ｓ６とＳ１、Ｗ相に
おいては正方向では区間Ｓ５とＳ６、負方向では区間Ｓ
２とＳ３といったタイミングで通電を行う。即ち、絶え
ず３相巻線内の２相が通電されて、所定の極数の極を形
成しつつロータの回転角に呼応した回転磁極でもってロ
ータの回転を維持せしめている。
区間Ｓ１とＳ２、負方向では区間Ｓ４とＳ５の各々電気
角１２０゜区間通電し、同様にＶ相においては正方向で
は区間Ｓ３とＳ４、負方向では区間Ｓ６とＳ１、Ｗ相に
おいては正方向では区間Ｓ５とＳ６、負方向では区間Ｓ
２とＳ３といったタイミングで通電を行う。即ち、絶え
ず３相巻線内の２相が通電されて、所定の極数の極を形
成しつつロータの回転角に呼応した回転磁極でもってロ
ータの回転を維持せしめている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のブラシレスＤＣ
モータでは図１０に示されるように、そのロータ４０の
界磁磁極数はステータの極数と同数とされ、円周方向に
極数で等分割されたピッチで配されており、従ってその
ピッチの機械角ＭＰは、磁極数をＰとすると、Ｍｐ＝３
６０゜／Ｐとなり、図１０の４極の界磁の場合Ｍｐ＝９
０゜となっている。
モータでは図１０に示されるように、そのロータ４０の
界磁磁極数はステータの極数と同数とされ、円周方向に
極数で等分割されたピッチで配されており、従ってその
ピッチの機械角ＭＰは、磁極数をＰとすると、Ｍｐ＝３
６０゜／Ｐとなり、図１０の４極の界磁の場合Ｍｐ＝９
０゜となっている。
【０００７】一方、通電によりステータ側の磁極を形成
する巻線は、図１１の場合５スロットピッチで同心巻き
されているので巻線ピッチの機械角α１は７５゜となっ
ている。図１１の場合における磁極の起磁力分布は、例
えばＵ相からＶ相へ向けた通電がなされると図１３に示
すようなものとなる。図１３において（ａ）はＵ相巻線
による起磁力、（ｂ）はＶ相巻線による起磁力、（ｃ）
はそれらの合成起磁力をそれぞれ示している。この場
合、ステータ磁極は４極であってそのピッチはロータの
磁極ピッチと同じ電気角１８０゜（機械角９０゜）であ
るが、その分布波形をみると実際に磁極として有効な領
域は電気角１５０゜（機械角７５゜）のθ１の範囲とな
っている。即ち１極を形成しようとする合成起磁力のう
ち零領域を除く有効磁極θ１に相当するピッチ角分のみ
が有効磁束領域であり、実際にはこの巻線の跨り内に位
置するステータティースが磁束の流路となっている。
する巻線は、図１１の場合５スロットピッチで同心巻き
されているので巻線ピッチの機械角α１は７５゜となっ
ている。図１１の場合における磁極の起磁力分布は、例
えばＵ相からＶ相へ向けた通電がなされると図１３に示
すようなものとなる。図１３において（ａ）はＵ相巻線
による起磁力、（ｂ）はＶ相巻線による起磁力、（ｃ）
はそれらの合成起磁力をそれぞれ示している。この場
合、ステータ磁極は４極であってそのピッチはロータの
磁極ピッチと同じ電気角１８０゜（機械角９０゜）であ
るが、その分布波形をみると実際に磁極として有効な領
域は電気角１５０゜（機械角７５゜）のθ１の範囲とな
っている。即ち１極を形成しようとする合成起磁力のう
ち零領域を除く有効磁極θ１に相当するピッチ角分のみ
が有効磁束領域であり、実際にはこの巻線の跨り内に位
置するステータティースが磁束の流路となっている。
【０００８】このような合成起磁力の有効磁極のピッチ
が７５゜のステータと対向させて磁極ピッチが機械角９
０゜のロータを回転させると、ステータ巻線の１相当た
り図１４（ａ）のように鎖交磁束が変化し、この相に生
じる誘起電圧は同図（ｂ）のようになる。図１４から明
らかなように、誘起電圧は、ステータの有効磁束領域に
等しい区間α２でピーク誘起電圧を発生する。ところが
このピーク誘起電圧の区間は電気角で１５０゜（機械角
７５゜）区間あるのに対し、通電区間はピーク誘起電圧
区間の前後各々電気角６０゜の合計１２０゜の区間のみ
である。従ってその差３０゜区間は非有効区間である。
が７５゜のステータと対向させて磁極ピッチが機械角９
０゜のロータを回転させると、ステータ巻線の１相当た
り図１４（ａ）のように鎖交磁束が変化し、この相に生
じる誘起電圧は同図（ｂ）のようになる。図１４から明
らかなように、誘起電圧は、ステータの有効磁束領域に
等しい区間α２でピーク誘起電圧を発生する。ところが
このピーク誘起電圧の区間は電気角で１５０゜（機械角
７５゜）区間あるのに対し、通電区間はピーク誘起電圧
区間の前後各々電気角６０゜の合計１２０゜の区間のみ
である。従ってその差３０゜区間は非有効区間である。
【０００９】逆に通電区間を外れた前位相での誘起電圧
の大きさは、通電を開始してから必要なトルクを導出す
るに十分な電流を流すための時間がかかり、結果として
巻線への印加電圧に対する電流の位相遅れを生じさせて
力率を悪化させる。これは、通電を開始してからの電流
の立ち上がりにおいては、印加する電圧とその時点での
巻線の誘起電圧との差分の電圧がその巻線へ電流を流す
ための電圧であるので、誘起電圧が大きいということは
電流を上昇させるための差電圧が結果として小さくな
る。従って電流はゆっくりとした上昇となり、所望のト
ルクに必要な電流値に達する時間が長くなる結果、印加
電圧との位相が遅れるのである。
の大きさは、通電を開始してから必要なトルクを導出す
るに十分な電流を流すための時間がかかり、結果として
巻線への印加電圧に対する電流の位相遅れを生じさせて
力率を悪化させる。これは、通電を開始してからの電流
の立ち上がりにおいては、印加する電圧とその時点での
巻線の誘起電圧との差分の電圧がその巻線へ電流を流す
ための電圧であるので、誘起電圧が大きいということは
電流を上昇させるための差電圧が結果として小さくな
る。従って電流はゆっくりとした上昇となり、所望のト
ルクに必要な電流値に達する時間が長くなる結果、印加
電圧との位相が遅れるのである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ステータとこ
の内側にエアギャップを介して対向配置させたロータよ
りなり、前記ステータは複数のスロットを有するステー
タコアに３相同心巻きの巻線を装着して構成し、前記ロ
ータはロータコアに等配状に永久磁石界磁を装着して構
成し、前記ステータ巻線に３相１２０゜通電を行うこと
によって前記ロータを回転させるブラシレスＤＣモータ
において、前記通電によって前記ステータの巻線によっ
て生じる合成起磁力の有効磁極のピッチ角をθ１、前記
スロットのスロットピッチ角をθ２としたとき、前記永
久磁石界磁の前記ステータと対向する回転軸心からの開
角をほぼθ１から（θ１−θ２）の範囲に設定したもの
である。
の内側にエアギャップを介して対向配置させたロータよ
りなり、前記ステータは複数のスロットを有するステー
タコアに３相同心巻きの巻線を装着して構成し、前記ロ
ータはロータコアに等配状に永久磁石界磁を装着して構
成し、前記ステータ巻線に３相１２０゜通電を行うこと
によって前記ロータを回転させるブラシレスＤＣモータ
において、前記通電によって前記ステータの巻線によっ
て生じる合成起磁力の有効磁極のピッチ角をθ１、前記
スロットのスロットピッチ角をθ２としたとき、前記永
久磁石界磁の前記ステータと対向する回転軸心からの開
角をほぼθ１から（θ１−θ２）の範囲に設定したもの
である。
【００１１】
【作用】界磁磁極の開角がステータの１極当たりの有効
磁束領域とほぼ一致し、これによりステータ巻線への鎖
交磁束の変化によって生じる誘起電圧のピーク区間がス
テータ巻線への通電区間と一致し、この結果界磁磁極の
すべての領域がトルクに寄与する有効区間となって無駄
が生じない。またピークの誘起電圧を発生する区間のわ
ずかに前位相で通電を開始することにより、その相の電
流ひいてはトルクが素早く立ち上がるようになる。
磁束領域とほぼ一致し、これによりステータ巻線への鎖
交磁束の変化によって生じる誘起電圧のピーク区間がス
テータ巻線への通電区間と一致し、この結果界磁磁極の
すべての領域がトルクに寄与する有効区間となって無駄
が生じない。またピークの誘起電圧を発生する区間のわ
ずかに前位相で通電を開始することにより、その相の電
流ひいてはトルクが素早く立ち上がるようになる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施例を示すブラシレスＤＣ
モータの平面断面図であり、図１０に示したもの同様ス
テータのスロット数が２４、モータの極数が４の場合を
示しており、図９と同一または相当部分には同一の符号
が付してある。また図１におけるステータ３０の１〜２
４のスロットには、図１１に示す巻線が装着されるた
め、毎相毎極の巻線ピッチの機械角α１は７５゜であ
り、またスロット数が２４であるためスロットピッチ
（＝ティースピッチ）の機械角θ２は１５゜となってい
る。また、ステータの巻線による起磁力分布は図１３に
示すようになっているので、１極を形成しようとする合
成起磁力のうち零領域を除く有効磁極のピッチ角θ１は
α１と同じ機械角７５゜（電気角１５０゜）となってい
る。一方、ロータ５０の構成は、図２に示すようにロー
タコア５１とこのロータコアに等配状に装着された永久
磁石５２とで構成されるが、図１０のものと異なり、永
久磁石５２のステータ３０の内周部と対向する回転軸心
Ｏからの開角θ３は、θ１と同じ７５゜となっている。
モータの平面断面図であり、図１０に示したもの同様ス
テータのスロット数が２４、モータの極数が４の場合を
示しており、図９と同一または相当部分には同一の符号
が付してある。また図１におけるステータ３０の１〜２
４のスロットには、図１１に示す巻線が装着されるた
め、毎相毎極の巻線ピッチの機械角α１は７５゜であ
り、またスロット数が２４であるためスロットピッチ
（＝ティースピッチ）の機械角θ２は１５゜となってい
る。また、ステータの巻線による起磁力分布は図１３に
示すようになっているので、１極を形成しようとする合
成起磁力のうち零領域を除く有効磁極のピッチ角θ１は
α１と同じ機械角７５゜（電気角１５０゜）となってい
る。一方、ロータ５０の構成は、図２に示すようにロー
タコア５１とこのロータコアに等配状に装着された永久
磁石５２とで構成されるが、図１０のものと異なり、永
久磁石５２のステータ３０の内周部と対向する回転軸心
Ｏからの開角θ３は、θ１と同じ７５゜となっている。
【００１３】上記のようにθ１とθ３が共に７５゜に構
成したモータにおいて、ステータ内でロータを回転させ
ると、ステータ巻線の１相当たり図３（ａ）のように鎖
交磁束が変化し、この相に生じる誘起電圧は同図（ｂ）
のようになる。この場合図３から明らかなように、ピー
ク誘起電圧を発生する区間α３は電気角で１２０゜（機
械角６０゜）となり、通電区間である電気角１２０゜と
一致し、この区間α３のすべてが有効区間となって無駄
が生じない。従って、ピークの誘起電圧を発生する区間
のわずかに前位相で通電することにより、誘起電圧は低
いので印加電圧との差電圧が大きくなり電流の立ち上が
りが早い。
成したモータにおいて、ステータ内でロータを回転させ
ると、ステータ巻線の１相当たり図３（ａ）のように鎖
交磁束が変化し、この相に生じる誘起電圧は同図（ｂ）
のようになる。この場合図３から明らかなように、ピー
ク誘起電圧を発生する区間α３は電気角で１２０゜（機
械角６０゜）となり、通電区間である電気角１２０゜と
一致し、この区間α３のすべてが有効区間となって無駄
が生じない。従って、ピークの誘起電圧を発生する区間
のわずかに前位相で通電することにより、誘起電圧は低
いので印加電圧との差電圧が大きくなり電流の立ち上が
りが早い。
【００１４】上記の説明では、ロータ５０の永久磁石界
磁５２の開角θ３をステータ巻線３２によって生じる合
成起磁力の有効磁極のピッチ角θ１とほぼ等しくなるよ
うに構成したが、θ３がθ１以下であっても、ある一定
の範囲であれば同様の効果が得られるものである。即
ち、ロータの界磁極が移動する場合の界磁磁束の様子
は、移動に比例してステータ巻線に鎖交する界磁磁束の
量が変化するのではなく、エアギャップ３８の中で磁束
が偏向されるため、鎖交磁束のトータルはティースピッ
チ毎にほぼ階段状に変化する。従って図４に示すよう
に、（θ１−θ２）なる開角θ３を有する界磁極５２−
ａは、θ１の範囲の一方の端部に存在する状態５２−ｂ
からもう一方の端部に存在する状態５２−ｃまで１スロ
ットピッチ（＝ティースピッチ）分移動する間は磁束の
変化はさほど生じないことになる。逆に言えば、角度θ
２に相当する分界磁極が小さくてもよいことになる。以
上は界磁を永久磁石で説明したが、巻線界磁であっても
同様であることは自明である。
磁５２の開角θ３をステータ巻線３２によって生じる合
成起磁力の有効磁極のピッチ角θ１とほぼ等しくなるよ
うに構成したが、θ３がθ１以下であっても、ある一定
の範囲であれば同様の効果が得られるものである。即
ち、ロータの界磁極が移動する場合の界磁磁束の様子
は、移動に比例してステータ巻線に鎖交する界磁磁束の
量が変化するのではなく、エアギャップ３８の中で磁束
が偏向されるため、鎖交磁束のトータルはティースピッ
チ毎にほぼ階段状に変化する。従って図４に示すよう
に、（θ１−θ２）なる開角θ３を有する界磁極５２−
ａは、θ１の範囲の一方の端部に存在する状態５２−ｂ
からもう一方の端部に存在する状態５２−ｃまで１スロ
ットピッチ（＝ティースピッチ）分移動する間は磁束の
変化はさほど生じないことになる。逆に言えば、角度θ
２に相当する分界磁極が小さくてもよいことになる。以
上は界磁を永久磁石で説明したが、巻線界磁であっても
同様であることは自明である。
【００１５】また図２に示したロータ５０はロータコア
５１内に永久磁石５２を埋め込んだ構成となっている
が、これ以外に、ロータコアの外周部に永久磁石を取り
付けた構成のロータにおいても本発明は何等支障なく適
用可能である。さらに本発明においては、種々の永久磁
石が形状を問わず適用可能であり、この点について以下
若干説明する。
５１内に永久磁石５２を埋め込んだ構成となっている
が、これ以外に、ロータコアの外周部に永久磁石を取り
付けた構成のロータにおいても本発明は何等支障なく適
用可能である。さらに本発明においては、種々の永久磁
石が形状を問わず適用可能であり、この点について以下
若干説明する。
【００１６】図５に示すロータ６０は、ロータコア６１
に設けた複数のＶ字形の収容孔に永久磁石６２，６３を
埋め込んだものであり、各永久磁石６２，６３のペアに
よって形成される各Ｖ字形のそれぞれが１極を形成する
ように着磁されて、全体で４極の界磁を形成している。
このようなロータ６０の場合、各極のＶ字のステータと
対向する側の面の回転軸心Ｏからの開角を本発明で定義
するθ３とする。即ち、このθ３を前述のθ１から（θ
１−θ２）の範囲に設定すればよい。
に設けた複数のＶ字形の収容孔に永久磁石６２，６３を
埋め込んだものであり、各永久磁石６２，６３のペアに
よって形成される各Ｖ字形のそれぞれが１極を形成する
ように着磁されて、全体で４極の界磁を形成している。
このようなロータ６０の場合、各極のＶ字のステータと
対向する側の面の回転軸心Ｏからの開角を本発明で定義
するθ３とする。即ち、このθ３を前述のθ１から（θ
１−θ２）の範囲に設定すればよい。
【００１７】図６に示すロータ７０は、凸面を内側へ向
けた４つのＵ字形の永久磁石７２によって構成されてお
り、このような場合は、Ｕ字形の永久磁石７２のステー
タ側円弧面の開角をθ３とし、これを本発明の角度範囲
に設定する。また図７に示すロータ８０は、図６に示し
たＵ字形の永久磁石を各極において多重に配置したもの
であり、２重の永久磁石８２，８３のペアによって１極
を形成するように着磁されて、全体で４極の界磁を形成
している。このようなロータ８０の場合、外側の永久磁
石８３はスペースの都合上開角を大きくできないため、
内側に配置された永久磁石８２のステータ側円弧面の開
角をθ３とし、これを本発明の角度範囲に設定する。図
７のロータ８０における永久磁石８２，８３はＵ字形に
限定されるものではなくＶ字形であってもよく、また２
重ではなくさらに多重に構成してもよい。
けた４つのＵ字形の永久磁石７２によって構成されてお
り、このような場合は、Ｕ字形の永久磁石７２のステー
タ側円弧面の開角をθ３とし、これを本発明の角度範囲
に設定する。また図７に示すロータ８０は、図６に示し
たＵ字形の永久磁石を各極において多重に配置したもの
であり、２重の永久磁石８２，８３のペアによって１極
を形成するように着磁されて、全体で４極の界磁を形成
している。このようなロータ８０の場合、外側の永久磁
石８３はスペースの都合上開角を大きくできないため、
内側に配置された永久磁石８２のステータ側円弧面の開
角をθ３とし、これを本発明の角度範囲に設定する。図
７のロータ８０における永久磁石８２，８３はＵ字形に
限定されるものではなくＶ字形であってもよく、また２
重ではなくさらに多重に構成してもよい。
【００１８】図８に示すロータ９０は、平板状の永久磁
石９２によって構成された場合を示しており、このよう
な場合は、断面長方形の永久磁石９２のステータ側直線
面の開角をθ３とし、これを本発明の角度範囲に設定す
る。尚、図中９３は磁束短絡防止部であり、ロータコア
９１に設けられた永久磁石９２の収容孔に連なって設け
てあり、空間によって形成したりあるいは非磁性材料を
挿入して形成される。
石９２によって構成された場合を示しており、このよう
な場合は、断面長方形の永久磁石９２のステータ側直線
面の開角をθ３とし、これを本発明の角度範囲に設定す
る。尚、図中９３は磁束短絡防止部であり、ロータコア
９１に設けられた永久磁石９２の収容孔に連なって設け
てあり、空間によって形成したりあるいは非磁性材料を
挿入して形成される。
【００１９】また永久磁石のコーナー部にはＲ面取りや
Ｃ面取り等の面取り部分が存在するのが一般的である
が、このような場合における上記実施例に示す開角θ３
の範囲は概ね次のように定めるものとする。即ち、図８
に示すようにステータ側の面の端部にＣ面取り７４，７
４を有する永久磁石７３により構成されるＵ字の開角θ
３は、このＣ面取り７４，７４の最も極間部寄り端部と
回転軸心Ｏとを結ぶ線により形成される開角とする。こ
れは、このＣ面取りによって、Ｃ面取り部分とエアギャ
ップとの間の回転子鉄心部分の幅が大きくなるために、
この部分においては固定子コイルによる磁束が飽和する
ことなく回転子に流出入できる有効な区間になり得るか
らである。同じ理由から、Ｃ面取りやＲ面取り等を有す
るＶ字形の永久磁石における開角θ３についても同様で
ある。尚、以上の実施例では４極構造のモータに関して
説明したが、２極や６極等いかなる極数のものに対して
も本発明は有効に寄与し得ることは勿論である。
Ｃ面取り等の面取り部分が存在するのが一般的である
が、このような場合における上記実施例に示す開角θ３
の範囲は概ね次のように定めるものとする。即ち、図８
に示すようにステータ側の面の端部にＣ面取り７４，７
４を有する永久磁石７３により構成されるＵ字の開角θ
３は、このＣ面取り７４，７４の最も極間部寄り端部と
回転軸心Ｏとを結ぶ線により形成される開角とする。こ
れは、このＣ面取りによって、Ｃ面取り部分とエアギャ
ップとの間の回転子鉄心部分の幅が大きくなるために、
この部分においては固定子コイルによる磁束が飽和する
ことなく回転子に流出入できる有効な区間になり得るか
らである。同じ理由から、Ｃ面取りやＲ面取り等を有す
るＶ字形の永久磁石における開角θ３についても同様で
ある。尚、以上の実施例では４極構造のモータに関して
説明したが、２極や６極等いかなる極数のものに対して
も本発明は有効に寄与し得ることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、各相のピーク誘起電圧
幅を１２０゜通電と同じ電気角度幅分確保しているの
で、同一能力を有する従来のモータと比べて界磁磁極幅
を小さくすることができる。従ってロータ重量を削減で
き、特に界磁磁極ピッチを小さくした分永久磁石を小さ
くすることができて部品コストの削減がなされる。
幅を１２０゜通電と同じ電気角度幅分確保しているの
で、同一能力を有する従来のモータと比べて界磁磁極幅
を小さくすることができる。従ってロータ重量を削減で
き、特に界磁磁極ピッチを小さくした分永久磁石を小さ
くすることができて部品コストの削減がなされる。
【００２１】またピーク誘起電圧範囲が電気角１２０゜
範囲としたので、ステータ巻線の１２０゜通電区間と一
致し、この結果界磁磁極のすべての領域がトルクに寄与
する有効区間となって無駄が生じない。またピーク誘起
電圧を発生する区間のわずかに前位相で通電を開始する
ことにより、その相の電流が素早く立ち上がり、印加電
圧に対する電流位相のずれが少なく、結果としてモータ
としての力率が改善される。また上記素早い電流の立ち
上がりは、トルクも素早く立ち上がることになり、モー
タとしてのトルクリプルが少なくなるといった効果を奏
する。
範囲としたので、ステータ巻線の１２０゜通電区間と一
致し、この結果界磁磁極のすべての領域がトルクに寄与
する有効区間となって無駄が生じない。またピーク誘起
電圧を発生する区間のわずかに前位相で通電を開始する
ことにより、その相の電流が素早く立ち上がり、印加電
圧に対する電流位相のずれが少なく、結果としてモータ
としての力率が改善される。また上記素早い電流の立ち
上がりは、トルクも素早く立ち上がることになり、モー
タとしてのトルクリプルが少なくなるといった効果を奏
する。
【００２２】さらに図３に示した本発明におけるステー
タ巻線への鎖交磁束の変化と図１４に示した従来品にお
けるものとを比較すると明らかなように、その変化の様
子は本発明のものが滑らかな正弦波に近いものとなって
おり、従って磁束変化に起因する振動や音が発生しにく
いといった特長を備えている。
タ巻線への鎖交磁束の変化と図１４に示した従来品にお
けるものとを比較すると明らかなように、その変化の様
子は本発明のものが滑らかな正弦波に近いものとなって
おり、従って磁束変化に起因する振動や音が発生しにく
いといった特長を備えている。
【図１】本発明の実施例を示すブラシレスＤＣモータの
平面断面図。
平面断面図。
【図２】図１のロータ部分の平面断面図。
【図３】図１のモータのステータ巻線における１相当た
りの鎖交磁束の変化と誘起電圧を示す波形図。
りの鎖交磁束の変化と誘起電圧を示す波形図。
【図４】ステータとロータの対向状態を説明する展開模
式図。
式図。
【図５】本発明のロータの別の実施例を示す平面断面
図。
図。
【図６】本発明のロータのさらに別の実施例を示す平面
断面図。
断面図。
【図７】本発明のロータのさらに別の実施例を示す平面
断面図。
断面図。
【図８】本発明のロータのさらに別の実施例を示す平面
断面図。
断面図。
【図９】永久磁石の面取りと開角の関係を例示する説明
図。
図。
【図１０】従来例を示すブラシレスＤＣモータの平面断
面図。
面図。
【図１１】図１及び図１０のモータにおけるステータ巻
線の展開模式図。
線の展開模式図。
【図１２】ステータ巻線の誘起電圧と通電電圧を示す波
形図。
形図。
【図１３】図１１のステータ巻線におけるＵ−Ｖ通電時
の起磁力分布図であり、（ａ）はＵ相巻線によるもの、
（ｂ）はＶ相巻線によるもの、（ｃ）はそれらの合成起
磁力を示す。
の起磁力分布図であり、（ａ）はＵ相巻線によるもの、
（ｂ）はＶ相巻線によるもの、（ｃ）はそれらの合成起
磁力を示す。
【図１４】図１０のモータのステータ巻線における１相
当たりの鎖交磁束の変化と誘起電圧を示す波形図。
当たりの鎖交磁束の変化と誘起電圧を示す波形図。
１〜２４ スロット ３０ ステータ ３１ ステータコア ３２ ステータ巻線 ３３ Ｕ相巻線 ３４ Ｖ相巻線 ３５ Ｗ相巻線 ３６ 中性点 ３７ ティース ３８ エアギャップ ４０，５０，６０，７０，８０，９０ ロータ ４１，５１，６１，７１，８１，９１ ロータコア ４２，５２，６２，６３，７２，７３，８２，８３，９
２ 永久磁石 ４３ シャフト
２ 永久磁石 ４３ シャフト
Claims (1)
- 【請求項１】 ステータとこの内側にエアギャップを介
して対向配置させたロータよりなり、前記ステータは複
数のスロットを有するステータコアに３相同心巻きの巻
線を装着して構成し、前記ロータはロータコアに等配状
に永久磁石界磁を装着して構成し、前記ステータ巻線に
３相１２０゜通電を行うことによって前記ロータを回転
させるブラシレスＤＣモータにおいて、前記通電によっ
て前記ステータの巻線によって生じる合成起磁力の有効
磁極のピッチ角をθ１、前記スロットのスロットピッチ
角をθ２としたとき、前記永久磁石界磁の前記ステータ
と対向する回転軸心からの開角をほぼθ１から（θ１−
θ２）の範囲に設定したことを特徴とするブラシレスＤ
Ｃモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20408696A JP3734889B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | ブラシレスｄｃモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20408696A JP3734889B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | ブラシレスｄｃモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1014190A true JPH1014190A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3734889B2 JP3734889B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=16484562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20408696A Expired - Lifetime JP3734889B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | ブラシレスｄｃモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3734889B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020007883A (ko) * | 2000-07-19 | 2002-01-29 | 구자홍 | 유도전동기의 고정자 |
| JP2003088071A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-20 | Toshiba Corp | リラクタンス型回転電機 |
| EP1335132A1 (en) * | 2000-10-25 | 2003-08-13 | Sawafuji Electric Co., Ltd | Vibrating compressor |
| US7417348B2 (en) | 2002-08-09 | 2008-08-26 | Hitachi, Ltd. | Rotor of permanent magnet rotating electric machine |
| EP2197091A3 (en) * | 2008-12-15 | 2011-03-09 | LG Electronics, Inc. | Interior permanent magnet type brushless direct current motor |
| WO2014014073A1 (ja) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | 三菱電機株式会社 | 埋込磁石型同期電動機 |
| CN104201802A (zh) * | 2014-09-04 | 2014-12-10 | 常州鹏腾能源科技有限公司 | 一种挤塑机推进螺杆直驱多极少槽永磁电动机 |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP20408696A patent/JP3734889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020007883A (ko) * | 2000-07-19 | 2002-01-29 | 구자홍 | 유도전동기의 고정자 |
| EP1335132A1 (en) * | 2000-10-25 | 2003-08-13 | Sawafuji Electric Co., Ltd | Vibrating compressor |
| EP1335132A4 (en) * | 2000-10-25 | 2009-08-05 | Sawafuji Electric Co Ltd | VIBRANT COMPRESSOR |
| JP2003088071A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-20 | Toshiba Corp | リラクタンス型回転電機 |
| US7417348B2 (en) | 2002-08-09 | 2008-08-26 | Hitachi, Ltd. | Rotor of permanent magnet rotating electric machine |
| US7768171B2 (en) | 2002-08-09 | 2010-08-03 | Hitachi, Ltd. | Rotor of permanent magnet rotating electric machine |
| US7880358B2 (en) | 2002-08-09 | 2011-02-01 | Hitachi, Ltd. | Rotor of permanent magnet rotating electric machine |
| US8193672B2 (en) | 2008-12-15 | 2012-06-05 | Lg Electronics Inc. | Interior permanent magnet type brushless direct current motor |
| EP2197091A3 (en) * | 2008-12-15 | 2011-03-09 | LG Electronics, Inc. | Interior permanent magnet type brushless direct current motor |
| WO2014014073A1 (ja) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | 三菱電機株式会社 | 埋込磁石型同期電動機 |
| WO2014013598A1 (ja) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | 三菱電機株式会社 | 埋込磁石型同期電動機 |
| CN104584400A (zh) * | 2012-07-19 | 2015-04-29 | 三菱电机株式会社 | 嵌入磁铁式同步电动机 |
| JPWO2014014073A1 (ja) * | 2012-07-19 | 2016-07-07 | 三菱電機株式会社 | 埋込磁石型同期電動機 |
| US9800096B2 (en) | 2012-07-19 | 2017-10-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Interior permanent magnet synchronous motor with optimized thicknesses and sectional areas |
| CN107911001A (zh) * | 2012-07-19 | 2018-04-13 | 三菱电机株式会社 | 嵌入磁铁式同步电动机 |
| CN104201802A (zh) * | 2014-09-04 | 2014-12-10 | 常州鹏腾能源科技有限公司 | 一种挤塑机推进螺杆直驱多极少槽永磁电动机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3734889B2 (ja) | 2006-01-11 |
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