JPS6192151A

JPS6192151A - ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPS6192151A
Application number: JP21261484A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Aoki; 一男青木
Original assignee: Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1984-10-12
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1986-05-10
Also published as: JPH0432629B2

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〕本発明は円滑に始動できるようにしたブラシレスモータ
に関する。

〔従来の技術〕

モータの停止時において、ロータは、ステータとの関係
で磁気的に最も安定した関係位置に位置されて停止する
ので、始動時において上記の磁気的安定性が抵抗となっ
て、円滑に始動できない傾向がある。

そこで、従来第１１図に例示するような直流ブラシレス
モータが知られている。図中１はステータコアで、これ
は４個の相極２とこれら相極２相互間に位置する４個の
補助突極３とを一体に有し、各相極２には夫々相巻線４
が巻付けられている。

また、５はロータで、その周部をなすロータマグネット
６は交互にＮ［！、Ｓ極に着磁されているとともに、無
励磁極Ｏを有している。

このモータは、その停止時にロータマグネット６の例え
ばＮ極の中心線が相極２の中心線に対して・位置ずれす
るようにして磁気的に安定させることができ、これによ
り始動性を改善できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このモータによれば、補助突極３は電磁石とは
なっていないので、相極２の励磁の際に補助突極３を中
心とする磁場がロータ５の回転を妨げる働きをして、回
転むらが発生し効率が悪くなり易いという問題がある。

これとともに、補助突極３を設けた分だけスロットエリ
アが減少し、かつ、コイルスペース（従って、回転トル
クの大きさを決める相巻線４の巻数）も減少するもので
あり、しかも補助突極３は相巻線４の巻線作業の邪魔に
なるという問題もあった。したがって、これらを改善で
きるようなスロットエリヤを確保するためにはステータ
コアを大きくしなければならなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するとともに、スロット開口部の影
響による空隙磁束の脈動を緩和するための手段として本
発明のブラシレスモータは、ステータコアの各相極を同
時に励磁される複数の分割極により夫々形成し、隣り合
う分割極同志のうち回転方向側に位置される一方の分割
極は、他方の分割極から離れるにつれて断面積を増やし
て、上記他方の分割極よりも大きな断面を有する構成と
したものである。

〔作用〕

このブラシレスモータによれば、その停止時（無励磁時
）にロータは、そのロータマグネットの多極の中心が、
ステータコアの各相極における分割極のうち断面が大き
い分割極に夫々近ずけられて磁気的に安定される。この
ため、ロータマグネットの多極の中心線はステータコア
の各相極の中心線に対して、回転方向側へ進んで位置さ
れる。

つまり、このような位置ずれにもとずく自起動用ディテ
ントの形成によって、従来のような補助究極を設けるこ
となく、したがってスロットエリアおよびコイルスペー
スの減少を防止して、モータの始動性を改善できるとと
もに、効率も向上できるものである。さらに、断面が大
きい一方の分割極における断面の変化によって、各相極
における分割極同志はこれらの間のスロット開口部を挟
んで徐々に断面の厚みが変わり、急激に断面の厚みが変
化することがないため、上記開口部の影響による空隙磁
束の脈動を緩和して、誘起電圧に含まれる高周波脈動成
分を除去できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第１０図を参照し
て説明する。

第２図中１１は装着鍔１２を有した金属製のモータ本体
で、その中心部には出力軸１３が軸受１４を介して回転
自在゛に取付けられている。出力軸１３はモータ本体１
１を厚み方向に貫通して設けられている。

この出力軸１３には負荷接続部１５が連結され、この接
続部１５には磁気ディスク等の負荷が装着さ、れるよう
になっている。なお、第２図中１６は負荷接続用のマグ
ネットである。

出力軸１３の負荷接続部１５を取付けた側と反対の端部
には連結部材１１が固定され、この部材１７にはロータ
１８がねじ１９で固定されている。ロータ１８は本実施
例が７ウタ・ロータ形である関係から円盤形状のロータ
ヨーク２０の内周縁に、フェライト磁石等からなるリン
グ状の〇−タマグネット２１を装着して形成されており
、そのマグネット２１は例えば４極に着磁されている。

なお、ロータマグネット２１はその極毎に独立した永久
磁石片で形成してもよいとともに、その極数を任意に定
め得ることは勿論である。

上記モータ本体１１にはステータ２２が取付けられてい
る。ステータ２２は、周囲に〇−タマグネット２１の内
周面に対向され、かつ、〇−タマグネット２１の極数と
同じ数の相極２３を突設してなるステータコア２４と、
各相極２３にバイファイラ巻きに巻いた相巻線２５とで
形成されている。

上記各相極２３は、相巻線２５により同時に励磁される
複数（なお、本実施例は２Ｉｌ！ｉＩの場合を示す。）
の分割極２６．２７とにより夫々形成されている。これ
と仁もに、これら隣り合う分割極２６．２７のうち回転
方向側に位置される分割極２６は、他の分割極２７から
離れるにつれてステータコア２４の径方向に沿う断面積
を増やして、上記分割極２７よりも大きな断面を有して
いる。なお、第１図中矢印はロ−タ１８の回転方向を示
している。

そして、このような断面の変化は、例えば第３図および
第６図に示すような数種類のコア板２８．２９を、夫々
少なくとも一枚以上積重ねて組合わせることにより設け
ることができる。つまり、図示の例では第３図に示した
コア板２８を３枚、第６図に示したコア板２９を３枚積
重ねた場合である。コア板２８は、各相極２３の一方の
分割４ｆ！２６を構成する擾構成部２６ａおよび他方の
分割極２７を構成する極構成部２７ａを交互に有し、か
つ、第４図および第５図に示すように、極構成部２６ａ
の巻線部の幅Ａを極構成部２７ａの巻線部の幅Ｂよりも
大きくして形成されている。また、コア板２９は、上記
一方の分割極２６を構成する略し字状をなす極構成部２
６ｂを有して形成され、これらの極構成部２６ｂは第７
図に示すように上記一方の極構成部２６ａにおける上記
他方の極構成部２７ａ側を露出させて、この一方の極構
成部２６ａに重ねられている。そして、この極構成部２
６ｂの分割極２７側の面は斜めになっていて、かつ、こ
の極構成部２６ｂの極構成部２６ａへの積み重ねにより
分割極２６の断面を変化させている。なお、各極構成部
２６ａ　、２７ａの耳部の長さＣは第８図および第９図
に示すように等しく、また、第８図中寸法りと上記Ｃと
の関係はＣ５０となっている。

また、第２図中３０はコア板２８．２９の積層状態を固
定するための積層固定具例えばかしめビンであって、こ
れらはＰＣ板３１を支持している。このＰＣ板３１には
ロータ１８の位置を判断し各相極２３の励磁を制御する
ためのホール素子等のセンサ３２および回路部品（図示
しない）が取付けられている。

なお、第２図中３３はＰＣ板３１に一端を接続し、かつ
、他端側をモータ本体１１外に導出したリード線である
。

上記構造のアウタ・ロータ形直流ブラシレスモータによ
れば、その停止時（無励磁時）においてロータ１８は、
そのロータマグネット２１の多極の中心が、極構成部２
６ａ、２７ａの巻線部の幅の差だけでなく極構成部２６
ａへの極構成部２６ｂの積み重ねによって断面が大きい
分割極２６（シたがって、断面が小さい分割極２７より
多くの磁束が通る）に近ずけられるように磁気的に引き
寄せられて安定する。この状態は第１図に示されている
。このような磁気的に最も安定したロータマグネット２
１とステータ２２との関係位置では、ロータマグネット
２１の多極はその中心線Ｅがステータ２２の同時に励磁
される同一相の分割極２６．２７の中心線（つまり、相
極２３の中心線）Ｆに対してロータ１８の回転方向側に
進んで位置される。第１図中θはロータ１８の進み角度
を示し、例えば１５°である。

したがって、このような位置ずれを形成する自起動用デ
１′テントによって、モータの始動を行なった場合、ロ
ータマグネット２１の極と対向しかつ同極に励磁される
相極２３との磁気的反発、およびこの相極２３と隣接し
た他の相極２３の異極の励磁による分割極２７との磁気
的吸引により、円滑に始動することができる。

そして、上記の自起動用ディテントを設けるに当ってス
テータ２２の各相極２３を夫々複数の分割極２６．２１
で形成するとともに、これら分割極２θ、２７の断面を
異ならせて実現したから、従来のようにステータ２２に
補助突極を一体に形成する必要がない。したがって、補
助究極が原因となる回転むらが無くなり、電流が減少さ
れ、その分モータの効率を向上できる。なお、上記構造
のモータ（四つの磁極と４個の相極を有する）の特性は
第１０図に示されており、図中曲線Ｘは相巻Ｉ！２５に
電流が流れていない状態での上記自起動用ディテントに
もとすくトルク曲線で、安定点Ｇとなる４箇所でトルク
が０の点を横切っている。また、曲線Ｙは相巻線２５に
電流を流した状態でのトルク曲線で、そのトルクが０と
なる点Ｈは上記安定点Ｇよりも図中右側（ＣＷ力方向に
現われる。したがって、励磁によるトル９０点が自起動
用ディテントの最大トルクの点に近ずけられている。そ
して、曲線Ｚはセンサ３２と回路による転流作用が加わ
った場合における上記各トルク曲線Ｘ、Ｙの合成された
トルク曲線を示しており、この曲線Ｚに従ってロータ１
８は死点がない状態で安定な動作を行なう。

これとともに、各相極２３における隣り合う分割帰２６
．２７同志は、その回転方向側に位置される分割極２１
の断面の変化によって、これら分割極２６゜２７間のス
ロット開口部（第７図中Ｉ）を挟んで例えば３段階に徐
々に厚みが変わり、急激に厚みが変化することがない。

このため、モータの駆動中においては、上記スロット開
口部の影響にもとすく空隙磁束の脈動が緩和され、これ
により誘起電圧に含まれる高周波成分を除去できるもの
である。

さらに、補助突極の省略によりステータ２２のスロット
エリアおよびコイルスペースを従来より大きく確保でき
る。よって、巻線作業が容易化されるとともに、より多
くの相巻線２５を巻くことも必要により可能であり、ま
た逆に従来と同じスロットエリアとするならばステータ
２２ひいてはモータを小形化できる。

なお、本発明はステータの内側にロータが設けられるタ
イプの直流ブラシレスモータにも実施できる。また、上
記実施例ではステータコアをイ数種のコア板を積重ねて
形成したが、金属粉末を固めて形成してもよく、さらに
、回転方向側の分割極２６の断面の変化を段階的とした
が、これに限らず連続的に断面を変化する構成としても
よい。その他、本発明の実施に当っては、発明の要旨に
反しない限り、ステータコア、相極、分割極、各極構成
部等の具体的な構造、形状、位置等は、上記実施例に制
約されることなく、種々の態様に構成して実施できるこ
とは勿論である。

〔発明の効果〕

上記特許請求の範囲に記載の構成を要旨とする本発明に
よれば、ステータコアに従来のように補助究極を一体に
設けることなく自起動用ディテントを形成して、モータ
を円滑に始動させることができ、そして、補助究極の省
略に伴い回転むらを防止して効率を向上できるとともに
、ステータのスロットエリアおよびコイルスペースを大
きくでき、しかも、これによって巻線作業も容易化でき
、さらに、スロット開口部の影響による空隙磁束の脈動
を緩和できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１０図は本発明の一実施例を示し、第１図
は第２図中Ｉ−Ｉ線に沿う略断面図、第２図は第１図中
ｎ−ｏ−ｍ線に沿負縦断側面図、第３図はコア板の平面
図、第４図は第３図中ｒＶ−ｒＶ線に沿う断面図、第５
図は第３図中ｖ−ｖ線に沿う断面図、第６図は他のコア
板の平面図、第７図はステータコアの平面図、第８図は
第７図中■−■線に沿う断面図、第９図は第７図中ｒＸ
−ＩＮ線に沿う断面図、第１０図は回転角とトルクの関
係を示す特性図である。第１１図は従来例を示す略断面
図である。２２・・・ステータ、２３・・・相極、２４・・・ステ
ータコア、２５−・・相巻線、２６．２７　・・・分割
極、２６ａ、２６ｂ、２７ａ・・・極構成部、２８．２
９・・・コア板。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図− 第３図第４図　　　　　第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステータコアの各相極を同時に励磁される複数の
分割極により夫々形成し、隣り合う分割極同志のうち回
転方向側に位置される一方の分割極は、他方の分割極か
ら離れるにつれて断面積を増やして、上記他方の分割極
よりも大きな断面を有したことを特徴とするブラシレス
モータ。
（２）特許請求の範囲第（１）項の記載において、上記
ステータコアは、上記一方の分割極および他方の分割極
を構成する極構成部を夫々有した少なくとも一枚のコア
板と、上記一方の極構成部における上記他方の極構成部
側を露出させて、この一方の極構成部に重なる略Ｌ字状
をなす極構成部を有した少なくとも一枚のコア板とから
なることを特徴とするブラシレスモータ。