JPS61177148A - モ−タ - Google Patents

モ−タ

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JPS61177148A
JPS61177148A JP60015551A JP1555185A JPS61177148A JP S61177148 A JPS61177148 A JP S61177148A JP 60015551 A JP60015551 A JP 60015551A JP 1555185 A JP1555185 A JP 1555185A JP S61177148 A JPS61177148 A JP S61177148A
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JP
Japan
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poles
pole
magnetic
motor
convex portion
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JP60015551A
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Yoji Arita
陽二 有田
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Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、永久磁石、特にリング状でラジアル方向に
多極着磁されている永久磁石からなる磁極と、その内側
または外側に配置されている突極を有するコアとを備え
たモータに関するものである。
〔従来の技術〕
近年、種々の新しい機械装置、電気および電子機器の開
発に伴ない、コギングが少なく、かつ大きなトルクを有
する高品位の小型上−タが強く望まれるようになった。
コギング対策としてはコアレスモータ等が使用されてい
たが、コアレスモータは充分に大きいトルクが得られず
、大きいトルクを得るためには大型化を免れ得なかった
一方、第11図に示すような突極を有するモータが大き
なトルクを得られるために使用されている。すなわち、
第11図において、1はコアで、突極2を有している。
なお、巻線は省略しである。3は磁極で、リング状永久
磁石からなりラジアル方向に着磁されており、しかも円
周方向に沿ってN極、S極が交互に形成されている。4
は磁気ヨークである。そして、コア1側か磁気ヨーク4
側の一方がステータとなり、他方がロータとなるが、第
11図の場合はコア1がステータ、磁気ヨーク4がロー
タとなっているアウターロータ型モータである。
このような突極2を有するモータは、大きなトルクが得
られるものの、コギングが発生するという不都合があっ
た。
従来、突極2を有するモータ(以下単にモータと略称す
る)は、コギングを減少させるために、例えば特公昭5
8−52426号公報に開示されているように、電機子
鉄心に加工を施す方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記した電機子鉄心に加工を施す方法は複雑であり、コ
ギングの減少も、ますます増大する高品位化への要望に
対し充分なものでなかった。
さらに、最近は、永久磁石の磁力の強い希土類磁石等を
用いるに至って、小型化は促進されるもののコギングが
より顕著となり、実用上の不都合が増した。
本発明者等は上記の点にかんがみ、永久磁石、特にリン
グ状でラジアル方向に着磁され1円周方向に交互に多極
着磁されている永久磁石を磁極として用いたモータにつ
いて種々研究を重ね、その結果、この発明はなされたも
ので、小型でトルクが大きく、シかもコギングが少ない
モータを提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るモータは、突極数と磁極数の最小公倍数
をiとすると360 ’ / iで決まる角度01に対
し、360°/(磁極の極数)で規定されるN極および
S極の各境界を起点として各磁極毎に、n・Olの位置
の内ある1つ以上のnの値に対応した位置において、コ
アに相対する磁極面に凸部を形成したものである。ただ
しnは0から360°/((磁極の極数)×θi)まで
の整数とする。
また、この発明の第2番目の発明に係るモータは、同じ
くN極およびS極の各境界を起点として、各磁極毎に(
1/ 2 + n )θ1の位置のうち、ある1つ以上
のnの値に対応した位置において、コアに相対する磁極
面に凸部を形成したちのである。ただし、nはOから3
60°/((磁極の極数)×θi)  lまでの整数と
する。
〔作用〕
この発明においては、コアに相対する磁極面に、n拳θ
iまたは(1/ 2 + n )θ1の位置に形成した
凸部によって着磁幅を大きくしてもコギングが抑制され
る。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例について詳細に説明する。
第1図はこの発明のモータの一実施例であるアウターロ
ータ型モータの断面略図である。このアウターロータ型
モータは、6個の突極2を有するコア1と、極数が4か
ら成る磁極3および磁気ヨーク4を主要部として構成さ
れている。
この磁極3は、形態的に通常のものとは異なり、N極お
よびS極の境界りを起点としてN極とS極の境界を除く
n・θ1なる位置においてコア1に相対する磁極面に凸
部5を持っている。
ただし、θ1はコア1の突極数(この例では“’6”)
と、磁極の極数(この例では“4“)の最小公倍数をi
 (この例では“12”)とすると360°/i  (
この例では30°)で決まる角度であり、nは0または
正の整数である。なお、nについては後述する。
コギングとは回転時に発生する回転むらであり、その原
因は突極2と磁極3の各種との間の相対的な回転位置に
よって、磁極各部に働く力が回転軸に対して対称となら
ない場合に発生する力(コギング力)によってもたらさ
れる。そして、コギングトルクは突極数と磁極数の最小
公倍数をiとすると360 ’ / iの周期をもつ。
ところで、第11図に示す従来のモータでは、突極数が
6、磁極数が4であるから1=12であり、コギングト
ルクの周期は30°でありロータの回転角に対するトル
ク特性は磁極3の着磁角度を変えると第13図、第14
図のような変化を示す。
すなわち、第13図、第14図は横軸に回転角をとり、
縦軸にコギングトルク(相対値)をとったものである。
曲線a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ着磁角度が
90°、72°、66°。
54°、40°、25°、10’(7)場合である。
ここで着磁角度とは第12図に示すように例えばS極中
に着磁された部分、つまり斜線を施した部分の中心0に
対して張る角度θ−をいう。
第13図、第14図かられかるようにトルク特性が正か
ら負に変化する着磁角度θ1でコギングトルクが小さく
なることがわかる。
第13図、第14図に示す特性のモータで通常の肉厚の
均一なリング状の永久磁石からなる磁極3を使用した場
合、コギングトルクが減少する最適な着磁角度θ−は約
66°と20°付近の2つである。
着磁角度θ−を66°または20’に選ぶことによって
コギングトルクは減少するわけであるが通常、永久磁石
の有効利用から大きな着磁角度θ−が選ばれる。
しかし、それにしても90°の磁石部分に対し66°し
か利用しておらず、もっと大きな着磁角度θ蕩に対して
コギングトルクが減少するような方法が望まれる。
第13図、第14図から明らかなように着磁角度θ、が
非常に広い(66°以上)場合と狭い(25°以上)場
合のコギングトルクの位相は同じである。
したがって、狭い着磁部分を磁石の各種の中心位置から
(1/ 2 + n )θiだけずらした位置、つまり
第1図のようにN極とS極の境界りを起点としてn・θ
iの位置に作れれば全体の着磁角度θ■がより広いとこ
ろでコギングトルクの減少が起こることになる。
このように、N極、S極の境界りからnΦθ1の位置で
コア1に相対する磁極3の磁極面に凸部5を設けること
により、その部分のみコア1とのギャップが小さくなり
磁極3からの磁束が増加するため、あたかもその位置に
新たに磁極が生成したかのような効果があり、コギング
が抑止される。
ただし、第13図、第14図に示されているようにコギ
ングのトルクリップルは正弦波的な波とは異なり歪んで
いるため正確にn・θ1の位置に凸部5を合せるよりも
多少ずらした方がコギングが減少する場合がある。また
、n・θjの位置と上記凸部5の中心位置の角度が±1
/4θiの範囲内で最適な角度を選ぶことが望ましい。
さらに、凸部5の角度は通常360°/(磁極の極数)
で表わされる角度の25%以rに取るのが実験上、有効
であった。
また、凸部5の凸出量は磁極3と磁極面とコア1とのギ
ャップ長の10〜90%の間で調節すればよい。
第2図は第1図に示したこの発明によるモータにおける
コギングトルクの特性図である。曲線h * l * 
Jは着磁角度が90°、75°、60゜の場合のコギン
グトルク(相対値)を示す。この図から通常のリングマ
グネットを使用した場合に較べ、コギングトルク減少の
ための最適着磁角度θ會が75°と増大していることが
わかる。
この発明では、上記のように磁極面のN極、S極の境界
りよりn・θ1の位置に凸部5を形成するが、nのとり
得る範囲はOから360°/((磁極の極数)Xθi)
である。
第1図の実施例の場合、前述したように突極数は6.磁
極数は4であり、最小公倍数1=12となる。したがっ
てθi =30°であるから、すなわち、n=o〜3と
なる。
n=oのときは境界り上に凸部5がくるが、S極とN極
とが境界りのごく近傍まで着磁されていればコギング抑
止作用が出る。
n=1のとき Haθ、=IX30’=30゜すなわち
、境界りから30°のところに凸部5がくる、この場合
の実施例を第3図に示す。
n=2のとき 2θ1=60゜ すなわち、境界りから60°のところに凸部5がくる、
この場合の実施例を第4図に示す。
n=3のとき 3θ1=90゜ すなわち、境界りから90°のところに凸部5がくる。
これはn=0の場合と同じとなる。
n=1.n=2のとき すなわち、境界りから30’と60°の位置に凸部5が
くる、この場合の実施例が第1図である。
このように第1図の実施例は、1つ以上のnの値に対応
した位置に凸部5が設けられている例である。
第5図は、磁極3にC型の永久磁石を使った実施例であ
り、N極とS極の境界りの部分は空隙となっているが、
凸部5はn1101、すなわち、θ1 =60°、n=
1.2として境界りから60°と120°の位置に設け
られている。
次に、この発明の2番目の発明の実施例を第6図により
説明する。第6図の実施例の動作原理は第1図の実施例
と同じであるが、凸部5を設ける位置が第1図の場合と
θ1/2ずれていることである。すなわち、半周期ずれ
たコギングトルクを凸部5によって増大させ、最適着磁
角度θ1を増加させたものである。
第1図の実施例では同位相のコギングトルク波を半周期
ずらせた位置に形成させるのに対し、第6図の実施例で
は逆位相のトルク波を形成させるものである。
すなわち、N極およびS極の各境界りを起点として各磁
極毎に(1/2+n)θ!なる位置のうち、ある1つ以
上のnの値に対応した位置においてコア1に相対する磁
極角に凸部5を形成するものであり、nの値はOから3
00’/((磁石の極数)×01)−1までの整数とな
る。
第6図は、n=o、2の位置に凸部5を形成した実施例
であり、第7図はn=1の位置に凸部を設けた実施例で
ある。
第8図は第6図の実施例におけるコギング特性図であり
、曲線J’+L+h′はそれぞれ着磁角度θ、が60°
、75°、90°の場合を示している。
この図からθ廁=75°でコギングトルクが最小となる
ことがわかる。
なお、凸部5の1個が占める角度は磁極3のN極および
S極の1極が占める角度の25〜60%が適当であるこ
とが実験の結果、確認された。
第9図はC型の永久磁石からなる磁極3を用いた実施例
を示す。
第10図(a)〜(e)は、凸部5の各種の例を示すも
のである。第1O図(a)は凸部5に鉄等の軟磁性体や
永久磁石材料を貼り付けた実施例である。第10図(b
)は凸部5として磁極3の高さをその位置で増大させた
実施例であり、h。
は通常の部分の高さ、hlは凸部5の部分の高さを示す
。第10図(C)は凸部5を連続的に磁極3の全面に形
成し、凸部5の位置で最も高くした実施例である。さら
に、第10図(d)は、凸部5を磁極3の上部に付け、
コア1の突極2は第10図(e)のように対向させる実
施例である。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、n・θiの位置の磁極
面に凸部を形成させたので、着磁角度を大きくしても゛
コギングトルクを小さくすることができる。
また、この発明の2番目の発明は(1/2+n)θiの
位置の磁極面に凸部を形成させたので、同じく着磁角度
を大きくしてコギングトルクを小さくすることができ、
かつ、凸部の占める角度をより大きくできる。
かように、この発明はコギングトルクが小さく、トルク
の大きいモータが得られるので、各種の用途に使用でき
、その工業的位置は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す断面略図、第2図は
第1図の実施例のコギング特性図、第3図、第4図、第
5図はそれぞれ他の実施例を示す断面略図、第6図はこ
の発明の2番目の発明の一実施例を示す断面略図、第7
図は同じく他の実施例を示す断面略図、第8図は第6図
の実施例のコギング特性図、第9図はさらに他の実施例
を示す断面略図、第10図(a)〜(e)はこの発明の
さらに他の実施例の凸部の形状例を示す斜視図および側
面図、第11図は従来のモータの一例を示す断面略図、
第12図は着磁角度の説明図、第13図、第14図は第
11図の従来のモータのコギング特性図である。 図中、1はコア、2は突極、3は磁極、4は磁気ヨーク
、5は凸部である。 第1図 第2図 第4図 第5図 第7図 第8図 第9図 第10図 (a)       (b) (C)(d) 第11図 第12図 第13図 第14図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)永久磁石からなる磁極と、その内側または外側に
    配置されている突極を有するコアとを備えたモータにお
    いて、突極数と磁極数の最小公倍数をiとすると360
    °/iで決まる角度θ_iに対し、360°/(磁極の
    極数)で規定されるN極およびS極の各境界を起点とし
    て前記各磁極毎に、n・θ_iなる位置の内、ある1つ
    以上のnの値に対応した位置において前記コアに相対す
    る前記磁極面に凸部を形成したことを特徴とするモータ
    。 ただし、nは0から360°/{(磁極の極数)×θ_
    i}までの整数とする。
  2. (2)凸部1個が占める角度がN極およびS極が占める
    角度の25%以下であることを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載のモータ。
  3. (3)永久磁石からなる磁極と、その内側または外側に
    配置されている突極を有するコアとを備えたモータにお
    いて、突極数と磁極数の最小公倍数をiとすると360
    °/iで決まる角度θ_iに対し、360°/(磁極の
    極数)で規定されるN極およびS極の各境界を起点とし
    て前記各磁極毎に、(1/2+N)θ_iなる位置のう
    ち、ある1つ以上のnの値に対応した位置において前記
    コアに相対する前記磁極面に凸部を形成したことを特徴
    とするモータ。 ただし、nは0から360°/{(磁極の極数)×θ_
    1}−1までの整数とする。
  4. (4)凸部1個が占める角度がN極およびS極が占める
    角度の25〜60%の間にあることを特徴とする特許請
    求の範囲第(3)項記載のモータ。
JP60015551A 1985-01-31 1985-01-31 モータ Expired - Lifetime JPH0767248B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS641457A (en) * 1987-06-20 1989-01-05 Sanyo Electric Co Ltd Dc motor
JPH062970U (ja) * 1992-06-12 1994-01-14 五郎 五十嵐 ベンチュリ管型の発電装置
JP2012100530A (ja) * 2007-01-11 2012-05-24 Daikin Ind Ltd 界磁子及び回転電機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012100530A (ja) * 2007-01-11 2012-05-24 Daikin Ind Ltd 界磁子及び回転電機

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