JPS5842708B2

JPS5842708B2 - 電動機

Info

Publication number: JPS5842708B2
Application number: JP52067671A
Authority: JP
Inventors: 誠後藤; 一二小林; 謙一郎奥村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1983-09-21
Also published as: JPS541810A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は突極構造の電機子鉄心を有する電動機に関する
ものである。

一般に、巻線を施すために電機子鉄心を突極構造をどし
た電動機は、突極構造でない電動機と比較して巻線に多
くの界磁磁束を鎖交させることができるため、小型、軽
量で大きな出力トルクを出す電動機となる。

しかし、電機子鉄心が突極構造という磁気的に不均一な
構造であるために、例えば界磁部として永久磁石を使用
する場合、永久磁石との相互作用によってコギング力を
発生させるという欠点がある。

さらに、永久磁石の着磁状態と電機子鉄心の突極配置と
は、コギング力に密接な関係があると共に、出力トルク
のトルク・リン１プルとも密接な関係があり、その両者
を同時に小さくすることは難かしかった。

第１図に突極構造の電機子鉄心を有する従来の電動機の
要部構成図を示す。

こｊれを説明すると、１は回転子を構成する円環状の２
不久磁石で構成された界磁部、２はその界磁部１の内側
に同心的に配置された固定子を構成する電機子鉄心であ
り、その突極部２ａ、２ｂ、２ｏは界磁部１の着磁内面
に対して所要の間隙あけて対向せられている。

３ａｔ３ｂｔ３ｃは巻線用の溝、４ａ、４
ｂ。

４ｏは上記各突極部２ａ、２ｂ、２ｏの基部に巻装され
た巻線である。

それらの巻線４ａ、４ｂ。４ｏに周知の適当な駆動回路
によって電流を流すことにより、界磁部１との電磁的な
相互作用を発生させて回転トルクを得る。

次に、この第１図の従来例のコギング力について説明す
る。

コギング力は界磁部と電機子鉄心の間の磁場に貯えられ
た磁気エネルギーが両者の相対的な回転に応じて変化す
ることにより生じるものであり、特に、界磁部の磁気的
不均一比（磁極に起因）と電機子鉄心の磁気的不均一比
（轡に起因）の両者に関係して発生し、第１図のように
界磁部１の電機子鉄心２の両方に磁気卯な周期性がある
場合には、一般に、その両者に共通し、て存在する調波
成分（整合成分）のコギング力が生じる。

第１図において、反時計方向にみたときのう度θにおけ
る界磁部１の表面の半径方向の磁束密度ＢＭθは、一般
に、第２図ａに示すように、はぼ台形波状に変化する。

磁気エネルギーは磁束密度ＢＭの２乗に関係する量であ
るから、界磁部１の有する磁気的な周期・溝部（磁束密
度を２乗した波形）をフーリエ級数展開したときの基本
的な調波成分は、一般に、磁極数４を次数とする第４次
調波成分となる。

ここで、１回転に１回の正弦波成分を第１次調波成分と
する。

すなわち、界磁部１は第４次調波成分を基本成分として
、第８次、第１２次、第１６次、・・・・・・などの高
調波成分を含んでいることになる。

一方、電機子鉄心２の磁気的不均一性は突極間の巻線用
の溝３ａ、３ｂ、３ｏによって生じ、界磁部１の表面の
各点からみた電機子鉄心２のパーミアンス（磁気抵抗の
逆数）の場所的な変動によって表わされ、同様にフーリ
エ級数展開できる。

従って、第１図の電機子鉄心２の磁気的不均一性の基本
的な調波成分は第３次調波戊分となる。

すなわち、第３次調波成分を基本成分として、第６次、
第９次、第１２次、・・・・・・などの高調波成分をも
含んでいることになる。

コギング力は、界磁部１と電機子鉄心２に共通して存在
する成分（整合成分）が生じるから、本従来例において
は第１２次、第２４次、第３６次、・・・・・・などの
調波成分が主に生じることになる。

第２図すに、本従来例のコギング力を１回転分について
示す。

次に、本従来例のトルク・リップルについて説明する。

第３図は電機子鉄心２の突極部間における磁束の分布を
示す図である。

同図において、界磁部１から出た磁束は矢印で示すよう
に、その大部分が磁気抵抗の高い溝部をさけて突極部に
吸いとられる。

その結果、突極部２ａの実効的なピッチは先端部分のピ
ッチより広くなり、本従来例では、はぼ１２０°となる
。

、巻線４ａと鎖ヌする磁束は突極部に流入する磁束に等
しいから、巻線４の実効ピッチがほぼ１２０° とい
える。

他の巻線４、ｂ、、ｊ４ＣＬｃ、ｖいても同様であ
る。

第４図は、本従来例の界磁部１と巻線４（または４
ｂｔ４ｃ）との関係を示す概略展開図である。

同第４図において、界磁部１は平面展開されており、ま
た、巻線４ａは等価的に実効ピッチ１２０°の１タ一ン
巻線５に置き換えである。

ここで、巻線５に電流ｉを流す、と、界磁部１との電磁
作用によって回転力Ｍが生じる。

その大きさは、フレミング左手の法則より、電流と磁束
密度に比倒す・るから、Ｍｏｏｉ・〔ＢＭ（θ０−１−６０°）−ＢＭ（θ。

−６０°））−＜１）となる。

ここに、θ。は回転角を表わし、第１図に示すように界
磁部１の基準点Ａと電機子鉄心２の基準点Ｂと回転中心
Ｏとがなす角ＺＡＯＢである。

前記（１）式より、回転力Ｍは巻線の実効ピッチの両端
における磁束密度ＢＭ（θｏ十６０°）とＢＭ（θ０−
６０°）の差に比例することがわかる。

回転角θ。の変化に対する第１図の各巻線４ａｔ
４ｂｔ４ｃの各実効ピッチ両端における磁束密度
の差の変化を第５図ａに示す。

この場合、一定値の電Ｒ１ａ。１ｂ）ｉｏを第５図すの
ように回転角に応じて各巻線４ａ、４ｂｔ４ｃに順次流
すと、回転力Ｍは第５図Ｃとなる。

一定電流を通電するときの回転力の変動分が、トルク・
リップルであるから、本従来例においては第５図ＣのＪ
Ｍとなる。

以上の説明および第５図から、明らかなように、各巻線
４ａ、４ｂ、４ｃの磁束密度差の平担部の角度
幅Φを広くすれば、トル久・リップルＪＭは減少する。

界磁部１の磁束密度ＢＭθの分布は第２図ａであるから
、巻線の実効ピッチを界磁部１の１磁極ピツチ（本例に
おいては９０°）に近づける程、磁束密度差の平担部の
角度は広がり、トルク・リップルは減少する。

このような考えのもとに、本発明においては補助突極を
設けて、不要な磁束が巻線と鎖交しないようにし、巻線
の実効ピッチを界磁部の１磁極ピツチに近づけている。

特に、巻線の実効ピッチを界磁部の１磁極ピツチに等し
く、または、はぼ等しくした場合には、本発明のトルク
・リップルを小さくする効果は犬となる。

また、本発明においては、突極に補助溝を設けることに
より、コギング力も同時に減少させるようにしている。

次に、本発明の実施例について第６図乃至第１１図を参
照して説明する。

第６図は本発明の第１の実施例の要部構成図を示し、図
中の１１は回転子を構成する円環状の永久磁石で構成さ
れた界磁部で、ここでは４極着磁の場合を示している。

１２は、その界磁部１１の内側に同心的に配設された固
定子を構成する電機子鉄心であり、これは基部にそれぞ
れ巻線１３ａ１３ｂ、１３ｏが症された主突極部１．２
ａ、１２ｂｔ１２６と、それらの主突極部１２ａと１
２ｂの間１２ｂと１２．の間、１２ｏと１２ａの間に位
置する補助突極部１４ａ、１４Ｂｔ１４ｃ
を含めて構成されている。

なお、上記各主突極部１２ａ。１２ｂ、１２ｃの前
記界磁部１１の着磁内面と対向する部分には、それぞれ
３つの補助溝１５ａ１゜１５ａ□、１５ａ３，１５５１
，１５５２，１５ｂ３゜１５ｏ１，１５ｏ２，１５ｏ３
が回転軸心（図面の紙面に対して垂直な軸心線）と平行
して設けられている。

また、第６図中の１６ａ、１６ｂ、１６ｏ。１６ｄｔ−
１６ｅｔ１６ｆは前記主突極部１２ａ〜１２ｏと
補助突極部１４ａ〜１４ｏとの間にそれぞれ形成された
巻線用の溝である。

なお、第６図の実症例では前記主突極部１２ａ〜１２ｏ
と補助突極部１４ａ〜１４ｏとは一体的に形成されてお
り、これはフェライト材料で構成しても良いし、多数枚
の硅素鋼板の積層体で構成しても良い。

次に、この第６図の実施例の構造によって得られる効果
について説明する。

まず、トルク・リップルについて説明する。

電機子鉄心１２に補助突極部１４ａ〜１４ｏを設けるこ
とにより、主突極部１２ａ〜１２ｏの実効ピッチは界磁
部１１の１磁極ピツチに等しく、または、はぼ等しく、
およそ１２００Ｘ（４１５）−９６゜（１磁極ピツチの
約１．０７倍）となっている。

従って、巻線１３ａ＞１３ｂ＞１３ｃの実効ピッ
チは９６°となる。

界磁部１１の表面の磁束密度ＢＭＯを先述の従来例と同
じく第２図ａとすれば、各巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｏ
の実効ピッチの両端における磁束密度の差は、回転角θ
。

の変化に対して第７図５のように変化する。

このとき、従来例と同様に第７図すに示すような電流ｉ
ａ。

’ｂ、’ｃをそれぞれ流すと、回転力Ｍおよびトルク・
リップルＪＭは第７図Ｃに示すごとくとなる。

第５図Ｃに示す従来例のトルク・リップルと比較すると
、本発明の実施例のほうが小さくなっていることがわか
る。

次に、コギング力についての効果を第８図を参照して説
明する。

第８図は、主突極部１２ｂと補助突極部１４ａ間の溝１
６ｂの入日付近での磁束の分布を代表して表わしたり、
溝１６ｂが界磁部１１のＮ極と対向しているものとする
。

もちろん他の溝１６ａ、１６ｃｔ１６ｃｌ＞１６ｅ
ｔ１６ｆにおいても同様である。

同第８図において、界磁部１１からの磁束は矢印で示す
ように、大部分が磁気抵抗の高い溝部を避けて、主突極
部１２ｂまたは補助突極部１４ａに吸いとられ、図示の
破線Ｈより深く入り込む磁束は非常に少なくなる。

従って、溝の深さは破線Ｈより深くても、磁気的には破
ＩＨの深さのものとほぼ同等である。

そこで、第６図に示すように、溝１６ａ〜１６ｆと磁気
的にほぼ同等な効果を有する補助溝１５ａ１〜１５ａ３
゜１５ｂ１〜１５ｂ３．・１５ｏ１〜１５ｏ３を設ける
ならば、電機子鉄心１２の磁気的不烏二性の状態は変ｆ
ヒする。

本実権例においては、主゛突極゛部１２１ａ。１２ｂ、
１２ｏの実効ピッチを補助突極部１４ａ。

１４ｂ、１４ｏの実効ピッチのほぼ４倍に七て、主突極
部１２ａｔ１２ｂ’ ｔ１ ’２’ ｃの実
効ピッチをほぼ４等分する位置に補助溝１５ａ、〜１５
ａ３゜１５ｂ１〜１５ｂａｔ１５ｃｔ〜１５ｏ３を設け
ている。

すなわち、電機子鉄心１２が有する溝は全て磁気的に同
等であり、それらが電機子鉄心１２の中心Ｏに対して等
角度間隔また゛は、ぼぼ咎角度間隔に配置された形とな
っている。

従って、第６図に示した実症例の電機子鉄心「２必磁気
的不均−性の周期・波形の基本的な成分は第１５次調波
成分となり、その高調波成分である第３０次、第４５次
、第６０次、・・・・・・などが含まれることになる。

また、界磁部１１が有する調波′成分は、先述の従来例
と同様に第４次調波成分を基本として、第８次、第１２
次、・・・・・・などである。

従って、コギング力としては、第６０次、第１２０’次
、・・・・・・などの調波成分が生じることにな杭゛第
２図ｃＩｌと本発明の実施例のコギング力を示す。

この結果を第２図すに示す従来例のコギング力と比較す
るとく第１２次、第２４次、・・・・・・などの調波成
分のコギング力が欠落（または減少）シ、さらにコギン
グ力の基本的な調波成分の次数は従来例で番ま第１２次
であるのに対して、本実施例においては第６０次と５倍
の高次の成分となっている。

一般に、コキングカの各成分の大きさは、界磁部の有す
る該当成分の大きさと電機子鉄心の有する該当成分の大
きさの積ｉこ関係し、その積か小さくなればコギング力
の該当成分の犬ぎさも小さくなるものである。

また、界磁部および電機子鉄心の有する調波成分は、通
常高次の成分にな′る程、その大きさは減衰するから、
第１２吹成分（従来例）に較べて第６０吹成分（本実症
例）はかなり小さいのが普通である。

従って、前述のごとき補助溝１５ａ１〜１５ａ３，１５
ｂ１．り１・５ｂ３，１５６１〜１５を設けることに
よ゛す、コギング力に関与し得る界磁部および電機子鉄
心の調波成分の数が少なくなるばかりでなく、コギング
力の基本的な調波成分が高次の成分となることにより、
コギング力は減少する。

本実権例に示すように、電機子鉄心に補助突極部１４ａ
〜１４ｏを設けて、不要な磁束が主突極部１２ａ〜１・
２ｏに流入しないようにするならば、各主突極部の実効
ピッチを簡単に界磁部の１磁極ピツチに近づけることが
できる。

その結果、巻組の実効ピッチを界磁部の１磁極ピツチに
等しく、または、はぼ等しくできるため、トルク・リッ
プルを容易に減少させることができる。

また、本実施例に示すように、電機子鉄心が有する全て
の突極部を同一部材にて形成すれば、電□機子鉄心の真
造が簡単となると共に、突極部間の溝・補助溝の角度間
隔を均一化でき、コギング力□に対する補助溝め効果が
安定する。

しかし、後述の第９図に示す本発明の他の実施例のよう
・に、電機子鉄心の突極の全てを同一部材にて形成しな
い場合でも、本発明の効果は得られる。

更に第６図の実施例１こ示したように、補助溝１５ａ□
〜１５ａ３，１５ｂｔ〜１５ｂ３，１５ｏ１〜１５ｏ３
を設けることにより、電機子鉄心の磁気的不均二性の周
期・波形と界磁部の磁気的な周期・波形との整合成分の
基本的な調波成分の次数を高ぐするならば、コギング力
は減少する。

その方法として本実施例では、突極部間の溝１６ａ〜１
６ｆと磁気的にほぼ同等な補助溝を使用し、それらの補
助溝１６ａ１〜１５ａ３．・・１５ｂ１〜１５ｂ３゜１
５．１〜１５ｏ３および突極部間の溝１６ａ〜１６ｆの
全体を電機子鉄心１２の中心Ｏに対して、等角度間隔ま
たは、はぼ等角度間隔に配置することにより、電機子鉄
心１２の磁気的不均一性の周期・波形の基本的な調波成
分の次数を高くして、界磁部・１１の有する磁気的な周
期・波形の調波成分との整合成分を簡単に高次の調波成
分にした。

その結果、・コギング力は大幅に減少した。

一般に、本発明の実権例のように、界磁部として永久磁
石を使用する場合には、その極数をＰとすれば界磁部の
有する。

基本的な調波成分は第Ｐ吹成分となり、□界磁部の磁気
的な周期・波形は第２次、第２Ｐ次、第３Ｐ次、・・・
・・・などの調波成分を含んでいる。

一方、前述のような補助溝を設けな□い場合の電機子鉄
心の有する磁気的不均一性の周期・波形の基本的な調波
成分を第８次とし、補助溝を設けることにより、電機子
鉄心の基本的な調波成分が第に一８次（ただし、Ｋは２
以上の整数）となるものとする。

このとき、補助溝を設けない場合のコギング力の基本的
な調波成分の次数を０１とおき、補助溝を設けた場合の
コギング力の基本的な調波成分の次数を０２とおけば、
Ｇ１はＰとＳの最小公倍数であり、Ｇ２はＰとに−８の
最小公倍数である。

従って、ＰとＳとの最大公約数をＱとし、Ｐ／ＱとＫと
の最大公約数をＲとすれば、次式が成り立つ。

一般に、コギング力の基本的な調波成分の次数が高くな
る程、すなわちＧ２が大きくなる程、コギング力の大き
さは減少する。

前記（２）、（３）式より、補助溝の効果を十分に
得るためには、Ｋを一定とすれば、Ｒが小さい程良く、
特にＲ＝１の場合が最も良いといえる。

すなわち、Ｐ／ＱとＫとの最大公約数Ｒが少なくともＫ
よりも小さい場合には補助溝の効果を得ることができ、
さらにＲ＝１の場合には補助溝の効果は犬といえる。

すでに説明した第１図の従来例および第６図に示した本
発明の実施例について計算すれば、Ｐ＝４、Ｓ＝３
。

Ｑ＝１であり、Ｋ＝５．Ｒ＝１であるから、Ｇ。

＝１２（従来例）、Ｇ２−６０（本発明の実施ｆ！Ｉ）
となる。

これは、すでに説明したコギング力の基本的な調波成分
の次数と一致する。

要約すれば、Ｐ個（ただし、Ｐは２以上の整数）の磁極
を有する界磁部と対向する位置に、複数相の巻線が巻装
された主突極部を有する電機子鉄心を配置し、前記界磁
部と電機子鉄心のうち、いずれか一方を他方に対して回
転させるように構成し、かつ前記電機子鉄心の主突極部
の間に前記界磁部と対向するように補助突極部を設け、
少なくとも１個の主突極部もしくは補助突極部の前記界
磁部と対向する部分に補助溝を設け、前記電機子鉄心の
主突極部と補助突極部の間に形成された巻線用の溝・に
よる磁気的不均一性の基本的な調波成分の次数をＳ（た
だし、Ｓは整数）とするとき、前記補助溝を設ける、こ
とにより前記電機子鉄心の溝の全体による磁気的不均一
比の基本的な調波成分の次数をに−８（ただし、Ｋは２
以上の整数）となし、前記ＰとＳの最大公約数をＱとし
た場合、Ｐ／ＱとＫの最大公約数がＫよりも小さくなる
ように構成したならば、コギング力の基本次数が簡単に
高くなり、コギング力は大幅に小さくなる。

前述の第６図の本発明の実施例のように、巻線用の溝と
磁気的にほぼ同等な効果を有する補助溝を付加し、補助
溝および巻線用の溝の全体を電機子鉄心の中心に対して
等角度間隔もしくはほぼ等角度間隔に配置する場合には
、補助溝と巻線用の溝の総数（Ｋ−Ｓに相当）を永久磁
石の極数（Ｐに相当）の公倍数（整数倍）と異ならせる
ならば、上記ｐ′効果を容易に得ることができる。

Ｋ−８がＰの公倍数でないことは、前述のＲについての
条件（Ｒ＜Ｋ）で、さらに、ＲがＰ／Ｑよりも小さい場
合に相当する。

その理由は、Ｐ／Ｑ＞ＲとすればＰ／（Ｑ−Ｒ）≧２と
なり、Ｇ２＝に−８・（Ｐ／（Ｑ−Ｆｔ）≧２・Ｋ−８
となるが、Ｇ２がＰとに−８の最小公倍数であることを
考えると、Ｋ−８がＰの公倍数（整数倍）でないといえ
る。

このとき、コギング力の基本次数０２が電機子鉄心の有
する磁気的不均一比の基本次数に−８よりも２倍以上の
高次になっているから、コギング力は小さくなりやすい
。

一般に、電機子鉄心の磁気的不均一性の状態を変化させ
る効果を有する補助溝を設けることにより、電機子鉄心
の有する磁気的不均一性の周期・波形（調波成分）と界
磁部の有する磁気的な周期・波形（調波成分）との整合
成分のなかで支配的な成分の大きさを、補助溝を設けな
い場合の電機子鉄心の有する磁気的不均一性の周期・波
形（調波成分）と界磁部の有する磁気的な周期・波形（
調波成分）との整合成分のなかで支配的な成分の大きさ
に較べて、小さくなるように補助溝を配置すわば、コギ
ング力を減少させ得る。

通常の電動機においては、電機子鉄心の磁気的不均一性
の周期・波形と界磁部の磁気的な周期・波形との整合成
分のうちで、基本的な調波成分が支配的な成分であるこ
とが多い。

従って、前記実施例のごとく補助溝を設けることにより
、基本的な整合成分の次数を高くすれば、本発明の効果
を簡単に得ることができる。

第９図は本発明の他の実施例の要部構成図である。

これは第６図の補助突極部１４ａ、１４ｂｔ１４
ｏに相当する補助突極部１４ａ′、１４ｂ′。

１４ｏ’、を有する磁性体１４を電機子鉄心１ｚと別体
とし、これを電機子鉄心１２′と組合せることに・より
、第６図の電機子鉄心１２と実質的に同様の電機子鉄心
を得るようにするとともに、第６図における補助溝１５
ａｘｔ１５ａ３ｔ１’５ｂ１ｔ１５ｂａ、１５Ｃ
１＞１５Ｃ３に代えて、それらと磁気的に同効な２対
の補助溝１５．、’、と１５１１゜１５ａＩ３と１ｒＪ
′ａ３，１５′ｂ１と”ｂｔ、１５’ ｂｓと１５”
ｂａｔｌ５’ｃｔと１デ。

１，１５′ｏ３と１デ。３をそれぞれ付設したものであ
る。

□。なお、第９図中の主突極部１２’３，１’２’５゜
１ｚｏおよび補助溝１５′３□、１５′ｂ２，１５′ｏ
２は第６図における主突極部１２ａ、１２ｂ、１２゜お
よび補助溝１５ａ２，１５ｂ２ｔ１５Ｃ２にそれぞれ
相当する。

その他については第６図の実施例のものと同様である。

この第９図の実施例における主突極部１２′３〜１ｚｏ
と補助突極部１４′ａ〜１４′ｏの実効ピッチは、先の
第６図の実施例と同じである。

従って、本実施例の巻１１１３ａ〜１３ｏの実効ピッチ
も界磁部１１の１磁極ピツチに等しく、または、はぼ等
しく、同様にトルク・リップルは減少する。

また、本実施例の補助溝１５ａ１，１テ３０．＄５１ａ
２゜１５’ａｓ、１５”ａｓｔ ”” １５’ＣＩ
、１５”。

１ｔ１５’（２゜１５゜３，１！／／。

３のコギング力に対する効果も第６図の実施例と同等で
あるから、コギング力も減少する。

なお、この第９図の実施例のように、電機子鉄心の主突
極部に対して補助突極部を別体にすると、主突極部に巻
線を捲した後に補助突極部１４′ 〜１４′ｏを有す
る磁性体１４を板付げれば良いので、巻線が容易となる
。

本発明の別の実症例を第１０図に示す。

こりは電機子鉄心１２の各主突極部１２ａ、１２ｂ。

１２ｏにそりぞれ６つの補助溝１７ａ１〜１７ａ６゜１
７ｂ１〜１７ｂａｔ１７ｃ１〜１７ｏ６を形成するとと
もに、補助突極部１４ａ、’１４ｂ＞１４ｃ
にも補助溝１８ａ、１８ｂｔ１８ｃをそれぞ
わ形威し、かつ、主突極部１２１４，１２５’ ｔ１
２６の実効ピッチを、およそ９３．４°に、また、補助
突極部１４３．１４ｂ、１４゜の実効ピッチを、およそ
２６．６°にして、両者の実効ピッチ比を、およそ７：
２としたものである。

なお、前記補助溝１７〜１７ａａｔ１７ｂ１〜１１７ｂａ、１７ｃｔ〜１７ｏ６および１８３〜１８゜は
、突極部間の溝１６〜１６ｆと磁気的に同等な効果を有
し、かつ、それらの補助溝および溝１６ａ〜１６ｆの全
体が電機子鉄心１２の中心Ｏに対して、およそ１３．３
°（補助突極の実効ピッチのし）毎に配置された形とな
っている。

次に、この第１０図の実権例のトルク・リップルについ
て説明する。

主突極部１２ａ、１２ｂ。１２ｏの実効ピッチは９３．
４°であるから、巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｏの実効ピ
ッチも９３．４゜となる。

従って、界磁部１１の１磁極ピツチとほぼ等しい（約１
．０４倍）から、本実施例のトルク・リップルは小さく
なる。

次に、コギング力について説明する。

界磁部１１の極数Ｐは４である。

補助溝がない場合の電機子鉄心１２の磁気的不均一性の
基本的な調波成分の次数Ｓは３であり、補助溝を設ける
ことにより、Ｋ−８＝２７となる。

従って、コギング力の基本的な調波成分の次数は、補助
溝がない場合にＧ１＝１２（第１２次調波成分）で
あるのに対し、補助溝を設けることにより、Ｇ２１０８
（第１０８次調波成分）と９倍の高次となる。

従って、コギング力も小さくなる。一般に、本実施例に
示すように、主突極部および補助突極部が電機子鉄心の
中心に対して交互に等角度間隔または、はぼ等角度間隔
に配置され、かつ主突極部に巻線が捲されている場合に
は、主突極部の実効ピッチを界磁部の１磁極ピツチと等
しく、または、はぼ等しくするとともに、主突極部の実
効ピッチと補助突極部の実効ピッチとを、はぼ整数比Ｌ
：Ｍ（ただし、’Ｌ、Ｍは整数）となし、突極部間の溝
と同効もしくは、はぼ同効な補助溝を設け、溝の全体を
補助突極部の実効ピッチのＭ分の１のピッチ毎に配置す
るならば、巻線の実効ピッチを界磁部の１磁極ピツチに
ほぼ等しくできると共に、コギング力の基本成分の次数
を高次にできるから、トルク・リップルおよびコギング
力を同時に簡単に減少できる。

なお、第６図、第９図、第１０図に示した本発明の実権
例においては、１３ａ、１３ｂ、１３ｃという
３つの巻線を使用し、そわらに回転位置に応じて順次通
電するという３相駆動力式の場合について説明したが、
本発明はそのような３相駆動方式に限定されるものでは
ない。

例えば第１１図に例示するととき４相駆動方式でも本発
明は適用できる。

なお、第１１図において、２１は６極着磁された円環状
永久磁石よりなる界磁部、２２は先の実施例で説明した
補助溝と同様の４つの補助溝２３ａ０〜２３ａ４ｔ２３
ｂ１〜２３ｂ４ｔ２３ｃｉ〜２３ｏ４，２３ｄｔ〜２３
ｄ４をそれぞれ有する４つの主突極部２２ａ〜２２ｄと
、それぞわ１つの補助溝２５ａ〜２５ｄを有する４つの
補助突極部２４ａ〜２ｎｄが一体形成された電機子鉄心
であり、上記主突極部２２ａ〜２２ｄは実効ピッチが、
およそ６４°に、また、補助突極部２４ａ〜２４ｄは実
効ピッチが、およそ２６°となって（／う。

なお、図中の２６．〜２６ｄは巻線である。

本実施例においては、回転子（例えば界磁部２１）の回
転位置に応じて巻線２６．２６ｂ。

２６ｃ、２６ｄに順次通電することにより、一定
方向の回転力を得る。

各主突極部２２〜２２ｄの実効ピッチは、およそ６４°
であるから、各巻線２６ａ〜２６ｄの実効ピッチも６４
°（１磁極ピツチの約１．０７倍）となり、出力トルク
のトルク・リップルは小さくなる。

また、コギング力の基本的な調波成分の次数は、Ｐ＝６
、Ｓ＝４。

Ｋ−８＝２８であるから、補助溝がない場合はＧ１＝１
２（第１２次調波戊分）であるのに対し、補助溝を設け
ることにより、Ｇ２−８４（第８４次調波成分）と７倍
の高次となり、コギング力も小さくなる。

以上の説明から明らかなように、本発明の電動機は補助
溝と補助突極部の両者を有することによって、コギング
力とトルク・リップルを同時に低減している。

補助溝と補助突極部はコギング力とトルク・リップルに
複雑に関係し、補助溝と補助突極部の両者の相乗効果に
よって、発生トルクの変動を小さくしている。

これについて更に詳しく説明する。

（Ａ）本発明の補助溝によるコギング力低減効果は
大きく、界磁部の磁極を強く形成することかでき、磁束
密度の分布を矩形波状に近づけてもコギング力はさほど
大きくならない。

その結果、磁束密度の分布の平担部の幅を広くでき、ト
ルク・リップルを小さくできる。

すなわち、補助溝と補助突極部の両者を設けることによ
って、コギング力とトルク・リップルを同時に小さくさ
せることができた。

これに対し、従来の補助溝のない電動機では、界磁部の
磁束密度の分布の平担部の幅を広くすると、コギング力
が著しく大きくなった。

逆に、コギング力を小さくするために磁束密度の分布の
平担部の幅を狭くすると、トルク・リップルが大きくな
る。

その結果、コギング力とトルク・リップルを同時に小さ
くすることが難かしかった。

（Ｂ）電機子鉄心に配設さりる補助突極部は、トル
ク・リップルの低減だけでなく、コギング力の低減にも
大きく寄与している。

主突極部の間に形成される空間に補助突極部を配置する
ことによって、突極部の間に形成さ和る溝（突極部間の
溝）は小さくなる。

従って、幅の狭い、かつ浅い補助溝によって前記突極部
間の溝と磁気的に同等または、はぼ同等の効果を得るこ
とができる。

その結果、多数の補助溝を効果的に配設することが可能
となり、コギング力を容易に低減できる。

こわに対し、従来の補助突極部のない電動機では、主突
極部の先端を１磁極ピツチに等しくすると、主突極部間
の空間は広く、かつ大きな溝となる。

このような状態にて、補助溝を配設してコギング力を低
級するには、幅の広い、かつ深い補助溝が必要となる。

その結果、コギング力を十分低減させることができなか
った。

また、本発明のととく突極構造の電機子鉄心を使用する
と、効率は非常に良くなる。

さらに、第６図から第１１図の実施例にて示したように
、補助溝の深さを突極部間の溝（巻線用の溝）よりも浅
く形成したならば、巻線を収納する空間が大きくなり、
効率はさらに良くなる。

以上のように本発明はコギング力およびトルク・リップ
ルの両方を共に小さくし得るので、トルク変動が極めて
少ない電動機を実現し得るものである。

従って、本発明に基いて特に音響機器用電子整流子型電
動機を構成した場合には、振動やトルク変動を極小にし
得るため、極めて高性能の音響機器を得ることを可能な
らしめるものである。

なお、前述の本発明の実施例においては、電機子鉄心を
固定子とし、界磁部を回転子としたが、この関係が逆で
あっても良く、また、外転型に限らず、内転型であって
も本発明の効果は得ら和る。

また、界磁部として永久磁石を使用したが、固定的な磁
界を発生する界磁部であれば、いかなる構造のものでも
使用可能である。

例えば巻線に界磁用の電流を流す構造の界磁部であって
も、本発明の効果は得られる。

もちろん本発明は図示の実症例のものに限定さりるもの
ではなく、その他にも本発明の要旨を変えずして種々の
変形が考えられることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電動機の要部構成図、第２図ａ。ｂ、ｃは界磁部の磁束密度とコギング力との関係を示す
図、第３図は従来の電動雫の電機子鉄心の突極部間にお
ける磁束の分布を示す図、第４図は同従来の電動機の界
磁部と巻線の関係を示す概略展開図、第５図ａ、ｂ、ｃ
は従来の電動機の回転角に対する磁束密度差と巻線電流
および回転力の関係を示す図、第６図は本発明の一実癩
例の要部構成図、第７図ａ、ｂ、ｃは同本発明の実症例
の回転角に対する磁束密度差と巻線電流および回転力の
関係を示す図、第８図は同本発明の実症例の電機子鉄心
の突極部間における磁束の分布を示す図、第９図、第１
０図および第１１図はそれぞれ本発明の他の実症例の要
部構成図である。１１．２１・・・・・・界磁部、１２，１２’、２２・
・・・・・電機子鉄心、１２ａ〜１２ｏ、１ｚａＴ−１
′２′。。２２ａ〜２２ｄ・・・・・・主突極部、１３〜１３ｏ
。２６ａ〜２６ｄ−・・・・・巻線、１４ａ〜１４ｏ。１４’ａ〜１４′。、２４ａ〜２４ｄ−・曲補助突極部、１４−・・−・−
磁性体、１５〜１５ａ３，１５ｂ１〜１５ｂ３ｔ１５Ｃ
１〜１５ｏ３，１５／ａ□、１！ｌ／′ａ１゜１５′ａ
２，１５′ａ３，１５／ａ３，１５′ｂ１，１！／／ｂ
１。１５１５２．１５１ｂ３，１５／ｂ３，１５１ｏ１，１
５１０１゜１５′Ｃ２、’５′ｃｓ、ｔ１５／ｃ３
ｔ１７．ａｌｌ？ａ６＞１７ｂ１〜１ｒ、ｂ６
ｔ１’７Ｃ１〜１７ｏ６，１８ａ〜１８２３〜２
３２３〜２３ｃ、ａｌ２３ｏ１〜２３Ｃ４’、）２３ｄｔ〜２３ｄ４，
２５ａ〜２５ｄ・・・・・・補助溝。

Claims

【特許請求の範囲】１２個（ただし、Ｐは２以上の整数−）の磁極を有する
界磁部と対向する位置に、複数相の巻線が巻装された主
突極部を有する電機子鉄心を配置し。前記界磁部と電機子鉄心のうち、いずれか一方を他方に
対して回転させるように構成し、かつ前記電機子鉄心の
主突極部の間に前記界磁部と対向するように補助突極部
を設け、少なくとも１個の主突極部もしくは補助突極部
の前記界磁部と対向する部分に補助溝を設け、前記電機
子鉄心の主突極部と補助突極部の間に形成された巻線用
の溝による磁気的不均一性の基本的な調波成分の次数を
自（ただし、Ｓは整数）とするとき、前記補助溝を設け
ることにより前記電機子鉄心の溝の全体による磁気的不
均一比の基本的な調波成分の次数をＫ・Ｓ（ただし、Ｋ
は２以上の整数）となし、前記ＰとＳの最大公約数をＱ
とした場合、Ｐ／ＱとＫの最大公約数がＫよりも小さく
なるように構成したことを特徴とする電動機。２、特許請求の範囲第１項の記載において、Ｐ／ＱとＫ
の最大公約数が１となるように構成したことを特徴とす
る電動機。３特許請求の範囲第１項の記載において、巻線用の溝
と補助溝とからなる溝の全体を電機子鉄心の中心に対し
て専角度間隔もしくは、はぼ等角度間隔となるように配
置したことを特徴とする電動機。４特許請求の範囲第１項の記載において、電機子の巻
線用の溝と補助溝からなる溝の総数が界磁部の磁極数Ｐ
の公倍数と異なるように前記補助溝を設けたことを特徴
とする電動機。５特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項の
記載において、電機子鉄心の主突極部の実効ピッチと補
助突極部の実効ピッチとの比をＬ：Ｍもしくは、はぼＬ
：Ｍ（ただし、Ｌ、Ｍは整数）とし、前記主突極部と
補助突極部のうちの少なくとも一方の界磁部と対向する
部分に溝を設け、前記突極間の溝および補助溝の全体を
前記補助突極部の実効ピッチのＭ分の１ピツチ毎に配置
したことを特徴とする電動機。６特許請求の範囲第５項の記載において、界磁部は等
ピッチ間隔もしくは、はぼ等ピッチ間隔に磁極を有し、
主突極部の数は前記界磁部の磁極数より少なくシ、前記
主突極部の実効ピッチを前記界磁部の１磁極ピツチに等
しく、もしくは、はぼ等しくしたことを特徴とする電動
機。