JPS62114454A - ブラシレス電動機 - Google Patents
ブラシレス電動機Info
- Publication number
- JPS62114454A JPS62114454A JP60252156A JP25215685A JPS62114454A JP S62114454 A JPS62114454 A JP S62114454A JP 60252156 A JP60252156 A JP 60252156A JP 25215685 A JP25215685 A JP 25215685A JP S62114454 A JPS62114454 A JP S62114454A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnets
- rotor
- winding grooves
- armature core
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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。
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
本発明はマグネットを界磁回転子とするブラシレス電動
機に関するものである。
機に関するものである。
従来の技術
以下、図面を参照しながら、従来のブラシレス電動機の
一例について説明する。第４図は従来のブラシレス電動
機の回転子、固定子鉄心の要部構成図である。
一例について説明する。第４図は従来のブラシレス電動
機の回転子、固定子鉄心の要部構成図である。
４個のＣ型界磁マグネット１１は回転軸１２の円周上に
等間隔に取り付けられている。界磁マグネット１１の極
性Ｎ、Ｓは同図に示すように、交互に配置されている。
等間隔に取り付けられている。界磁マグネット１１の極
性Ｎ、Ｓは同図に示すように、交互に配置されている。
固定子１３の２４個の巻線用溝には、３相４極の巻線を
施しており（図示せず）、回転子の位置に従って相巻線
に電流を通電し回転軸１２に回転トルクを発生できる。
施しており（図示せず）、回転子の位置に従って相巻線
に電流を通電し回転軸１２に回転トルクを発生できる。
発明が解決しようとする問題点
この従来例のブラシレス電動機においては、界磁マグネ
ット１１と固定子１３を構成する電機子鉄心のひ線用溝
の相互作用により、コギングトルクが発生する（たとえ
ば電気学会論文Ｂ、昭５８−１１．Ｐ、７１１〜７１８
）。第４図の構成において、コギングトルクは界磁マグ
ネットと電機子鉄心の間に蓄えられた磁気エネルギーが
、回転子の回転に伴って変化することによって生じるも
のである。特に電機子鉄心のスロット数ｎと界磁マグネ
ットの磁束密度分布の周期性に関係する。
ット１１と固定子１３を構成する電機子鉄心のひ線用溝
の相互作用により、コギングトルクが発生する（たとえ
ば電気学会論文Ｂ、昭５８−１１．Ｐ、７１１〜７１８
）。第４図の構成において、コギングトルクは界磁マグ
ネットと電機子鉄心の間に蓄えられた磁気エネルギーが
、回転子の回転に伴って変化することによって生じるも
のである。特に電機子鉄心のスロット数ｎと界磁マグネ
ットの磁束密度分布の周期性に関係する。
第５図に従来例の界磁マグネットの磁束密度分布を示す
。磁気エネルギーは、磁束密度の２乗に関係する量であ
るから、第６図に示すごとく磁束密度分布と同様に周期
性を有する。界磁マグネットが有する磁気的な周期・波
形の基本的な調波成分は第４次調波成分となり、その他
に、８次、１２次、１６次、２０次、２４次・・・など
の高調波成分を含むことになる。 一方、電機子鉄心の
磁気的不均一性（パーミアンスに関係する量〉は巻線用
溝によって生じる。電機子鉄心の巻線用溝は等角度間隔
（３６０”／Ｐ＝１５°）に配置されているので、電機
子鉄心の磁気不均一性の基本的な調波成分は第２４次成
分となる。従ってこれを基本として、４８次、７２次・
・・などの高調波成分を含んでいる。コギングトルクは
、電機子鉄心の有する磁気的不均一性の成分とマグネッ
トの有する周期・波形の調波成分が整合（一致）すると
きに発生するから、この従来例のコギングトルクは、第
２４次、４８次・・・などの調波成分を含んだものとな
る。
。磁気エネルギーは、磁束密度の２乗に関係する量であ
るから、第６図に示すごとく磁束密度分布と同様に周期
性を有する。界磁マグネットが有する磁気的な周期・波
形の基本的な調波成分は第４次調波成分となり、その他
に、８次、１２次、１６次、２０次、２４次・・・など
の高調波成分を含むことになる。 一方、電機子鉄心の
磁気的不均一性（パーミアンスに関係する量〉は巻線用
溝によって生じる。電機子鉄心の巻線用溝は等角度間隔
（３６０”／Ｐ＝１５°）に配置されているので、電機
子鉄心の磁気不均一性の基本的な調波成分は第２４次成
分となる。従ってこれを基本として、４８次、７２次・
・・などの高調波成分を含んでいる。コギングトルクは
、電機子鉄心の有する磁気的不均一性の成分とマグネッ
トの有する周期・波形の調波成分が整合（一致）すると
きに発生するから、この従来例のコギングトルクは、第
２４次、４８次・・・などの調波成分を含んだものとな
る。
コギングトルクの第２４次成分は、２４個の巻線用溝に
よって生じる電機子鉄心の磁気的不均一性の基本成分に
直接に関係している。一般に、電機子鉄心の基本成分は
、その池の高調波成分に較べてかなり大きい。その結果
、この従来のブラシレス電動機では非常に大きなコギン
グトルクを発生しており。サーボ電動機としての制御性
、特に低速安定性、停止精度に悪影響を及ぼしている。
よって生じる電機子鉄心の磁気的不均一性の基本成分に
直接に関係している。一般に、電機子鉄心の基本成分は
、その池の高調波成分に較べてかなり大きい。その結果
、この従来のブラシレス電動機では非常に大きなコギン
グトルクを発生しており。サーボ電動機としての制御性
、特に低速安定性、停止精度に悪影響を及ぼしている。
本発明の目的は巻線用溝と電機子鉄心の磁気的不均一性
の関係によって発生するコギングトルクを大幅に低減す
ることにある。
の関係によって発生するコギングトルクを大幅に低減す
ることにある。
問題点を解決するための手段
そこで、本発明では、円周上に等角度間隔に取り付けた
Ｐ個のＣ型界磁マグネットからなる回転子と、ｎ個の巻
線用溝および、巻線用溝の間に磁極が形成される電機子
鉄心からなる固定子を備え、前記Ｐ個のＣ型マグネット
の相隣り合うＰケ所の境界部分のうち、一つおきＰ／２
ケ所の境界部分の向かい合うマグネットの各端面に、回
転子半径をｒ ａとし、マグネットの個数Ｐと巻線用溝
の数との最小公倍数をＧ （Ｐ、ｎ）とした時、のであ
る。
Ｐ個のＣ型界磁マグネットからなる回転子と、ｎ個の巻
線用溝および、巻線用溝の間に磁極が形成される電機子
鉄心からなる固定子を備え、前記Ｐ個のＣ型マグネット
の相隣り合うＰケ所の境界部分のうち、一つおきＰ／２
ケ所の境界部分の向かい合うマグネットの各端面に、回
転子半径をｒ ａとし、マグネットの個数Ｐと巻線用溝
の数との最小公倍数をＧ （Ｐ、ｎ）とした時、のであ
る。
作用
本発明は上記の構成にすることによって、界磁マグネッ
トが宵する磁気的な周期・波形の調波成分を簡単に調整
することができるので、電機子鉄心との合成の磁気変動
分が小さくなり、コギングトルクも小さくなる。
トが宵する磁気的な周期・波形の調波成分を簡単に調整
することができるので、電機子鉄心との合成の磁気変動
分が小さくなり、コギングトルクも小さくなる。
実施例
第１図に本発明の一実施例のブラシレス電動機の回転子
、固定子鉄心の要部構成図を示す。４個のＣ型界磁マグ
ネット１は回転軸２に等角度間隔に取り付けられている
。界磁マグネット１の極性Ｎ、Ｓは図に示すように交互
に配置されている。
、固定子鉄心の要部構成図を示す。４個のＣ型界磁マグ
ネット１は回転軸２に等角度間隔に取り付けられている
。界磁マグネット１の極性Ｎ、Ｓは図に示すように交互
に配置されている。
界磁マグネットの相隣り合う４ケ所の境界部分のうち、
一つおき２ケ所の境界部分の向がい合うマグネットの各
端面に、図に示すように、面取り１ａを施しており、面
取り１ａりの大きさＷは、回転π ２４個の固定子３の巻線用溝４には３相４極の巻線を施
しており、回転子の位置に従って相巻線に電流も通電す
ることによって、回転軸２に回転トルクを発生できる。
一つおき２ケ所の境界部分の向がい合うマグネットの各
端面に、図に示すように、面取り１ａを施しており、面
取り１ａりの大きさＷは、回転π ２４個の固定子３の巻線用溝４には３相４極の巻線を施
しており、回転子の位置に従って相巻線に電流も通電す
ることによって、回転軸２に回転トルクを発生できる。
次に本実施例のコギングトルクにって説明する。
すでに説明したように、コギングトルクは電機子鉄心の
有する磁気的不均一性の成分と界磁マグネットの有する
周期・波形の調波成分が整合（一致）するときに発生す
る。
有する磁気的不均一性の成分と界磁マグネットの有する
周期・波形の調波成分が整合（一致）するときに発生す
る。
電機子鉄心の有する磁気的不均一性は、スロット数を基
本調波としており、電機子鉄心のを線用’ｔＲは等角度
間隔（１５°）に配置されているので、本実施例におい
ては２４次となる。また磁気的不均一性の調波成分は基
本調波の整数倍となり、４８次、７２次・・・という成
分で構成される。一般に、基本調波成分は、その他の高
調波成分に較べてかなり大きい。
本調波としており、電機子鉄心のを線用’ｔＲは等角度
間隔（１５°）に配置されているので、本実施例におい
ては２４次となる。また磁気的不均一性の調波成分は基
本調波の整数倍となり、４８次、７２次・・・という成
分で構成される。一般に、基本調波成分は、その他の高
調波成分に較べてかなり大きい。
一方界磁マグネットの磁気的な周期、波系の調波成分は
、界磁マグネットの磁束密度分布に影響を受ける。
、界磁マグネットの磁束密度分布に影響を受ける。
第２図に、本実施例における磁束密度分布の形状を示す
。界磁マグネット１の相隣り合う４ケ所の境界部分のう
ちの相隣り合う２ケ所の境界部分のうち、一つおき２ケ
所の向かい合ったマグネット１の各端面に、面取り１ａ
を施しているため、磁束密度分布の形状は、従来例（面
取りなし）に比べて一部分磁束密度が低くなっている。
。界磁マグネット１の相隣り合う４ケ所の境界部分のう
ちの相隣り合う２ケ所の境界部分のうち、一つおき２ケ
所の向かい合ったマグネット１の各端面に、面取り１ａ
を施しているため、磁束密度分布の形状は、従来例（面
取りなし）に比べて一部分磁束密度が低くなっている。
同様に磁気エネルギーは磁束密度の２乗に関係する量で
あるから、第３図に示すように従来例（Ｃ面取りなし、
一点鎖線で示す。）に比べて一部磁気エネルギーが低く
なる部分がある。
あるから、第３図に示すように従来例（Ｃ面取りなし、
一点鎖線で示す。）に比べて一部磁気エネルギーが低く
なる部分がある。
基本的な調波は本例では４次になり面取りｌａの大きさ
によってな（なることはないが、面取り１ａの大きさに
よって任意の高調波成分をＯにすることができる。
によってな（なることはないが、面取り１ａの大きさに
よって任意の高調波成分をＯにすることができる。
界磁マグネット１の極数をＰ１電機子鉄心の巻線溝数を
ｎとすると、コギングトルクの基本次数は、Ｐと１１と
の最小公倍数Ｇ（Ｐ、ｎ）で表現することができるため
、本例の場合、Ｇ （４，２４）＝２４となり、２４次
の調波を基本調波とするコギングトルクを発生する。
ｎとすると、コギングトルクの基本次数は、Ｐと１１と
の最小公倍数Ｇ（Ｐ、ｎ）で表現することができるため
、本例の場合、Ｇ （４，２４）＝２４となり、２４次
の調波を基本調波とするコギングトルクを発生する。
また、コギングトルクは界磁マグネットの調波成分と電
機子鉄心の有する磁気的不均一性の調波成分が整合（一
致）するときに発生するので、本実施例の場合、界磁マ
グネットの高調波２４次成分がＯであれば、２４次のコ
ギングトルクはＯとなり、その他の高調波成分は一般に
小さいので、第３図に示すように各調波を合成したコギ
ングトルクは極端に減少することになる。
機子鉄心の有する磁気的不均一性の調波成分が整合（一
致）するときに発生するので、本実施例の場合、界磁マ
グネットの高調波２４次成分がＯであれば、２４次のコ
ギングトルクはＯとなり、その他の高調波成分は一般に
小さいので、第３図に示すように各調波を合成したコギ
ングトルクは極端に減少することになる。
以上のように本実施例によれば、Ｃ型マグネットの相隣
りあう４ケ所の境界部分のうち、一つおき２ケ所の向か
い合ったマグネットの各端面に、回転半径をｒａとし、
マグネットの個数は４、巻線用溝の数とマグネットの個
数との最小公倍数πＸ４Ｘｒａ ト１の磁気エネルギーの２４次調波成分が小さくなりコ
ギングトルクを減少することができる。
りあう４ケ所の境界部分のうち、一つおき２ケ所の向か
い合ったマグネットの各端面に、回転半径をｒａとし、
マグネットの個数は４、巻線用溝の数とマグネットの個
数との最小公倍数πＸ４Ｘｒａ ト１の磁気エネルギーの２４次調波成分が小さくなりコ
ギングトルクを減少することができる。
発明の効果
以上の如く本発明は、ブラシレス電動機において、固定
子の巻線用溝と界磁マグネットの極数に応じて、相隣り
合う界磁マグネットの境界部分にあるマグネット端面に
選択的にマグネット端面に面取りを施すことによってコ
ギングトルクを大幅に低減したものである。従って本発
明によってロボットの間部駆動用ブラシレス電動機等を
構成するならば、コギングトルクが小さく、サーボ電動
機としての制御性、特に低速安定性、停止精度のよりブ
ラシレス電動機を提供できるものである。
子の巻線用溝と界磁マグネットの極数に応じて、相隣り
合う界磁マグネットの境界部分にあるマグネット端面に
選択的にマグネット端面に面取りを施すことによってコ
ギングトルクを大幅に低減したものである。従って本発
明によってロボットの間部駆動用ブラシレス電動機等を
構成するならば、コギングトルクが小さく、サーボ電動
機としての制御性、特に低速安定性、停止精度のよりブ
ラシレス電動機を提供できるものである。
第１図は本発明の実施例におけるブラシレス電動機の回
転子、固定子鉄心の要部構成図、第２図は本発明の実施
例における磁束密度分布を示す図、第３図は本発明の実
施例における磁気エネルギーの波形及びコギングトルク
の値を示す図、第４図は従来例におけるブラシレス電動
機の回転子、固定子鉄心の要部構成図、第５図は従来例
における磁束密度分布を示す図、第６図は従来例におけ
る磁気゛エネルギーの波形及びコギングトルクの値を示
す図である。 １・・・・・・界磁マグネット、２・・・・・・回転軸
、３・・・・・・固定子、４・・・・・・巻線用溝。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名３− 固
定 仔 ４・−餐 鑵 用 溝 滞 １撮槁・密 （司１、ヴｌ−１を◇斗−） 第４図 任 ロ七、汽は−１へ １咲、茜粥ＣＩＬ嬢（（よ
冒４．役会七−）
転子、固定子鉄心の要部構成図、第２図は本発明の実施
例における磁束密度分布を示す図、第３図は本発明の実
施例における磁気エネルギーの波形及びコギングトルク
の値を示す図、第４図は従来例におけるブラシレス電動
機の回転子、固定子鉄心の要部構成図、第５図は従来例
における磁束密度分布を示す図、第６図は従来例におけ
る磁気゛エネルギーの波形及びコギングトルクの値を示
す図である。 １・・・・・・界磁マグネット、２・・・・・・回転軸
、３・・・・・・固定子、４・・・・・・巻線用溝。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名３− 固
定 仔 ４・−餐 鑵 用 溝 滞 １撮槁・密 （司１、ヴｌ−１を◇斗−） 第４図 任 ロ七、汽は−１へ １咲、茜粥ＣＩＬ嬢（（よ
冒４．役会七−）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 円周上に等角度間隔に取り付けたＰ個のＣ型界磁マグネ
ットからなる回転子と、ｎ個の巻線用溝および、各巻線
用溝の間に磁極が形成される電機子鉄心を有する固定子
とを備え、前記Ｐ個のＣ型マグネットの相隣り合うＰ個
の境界部分のうち、一つおきＰ／２ヶ所の向かい合った
マグネットの境界部分各端面を面取りし、かつ、前記面
取りは、回転子半径をｒａとし、Ｃ型マグネットの個数
Ｐと、巻線用の溝数との最小公倍数を Ｇ（Ｐ、ｎ）として、（π×Ｐ×ｒａ）／［２×Ｇ（Ｐ
、ｎ）］なる大きさの面取りを施したブラシレス電動機
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252156A JPS62114454A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | ブラシレス電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252156A JPS62114454A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | ブラシレス電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62114454A true JPS62114454A (ja) | 1987-05-26 |
Family
ID=17233260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60252156A Pending JPS62114454A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | ブラシレス電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62114454A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0647010A1 (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-05 | GATE S.p.A. | Electric motor with permanent magnets and reduced cogging torque |
| WO1999013556A1 (fr) * | 1997-09-08 | 1999-03-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Moteur synchrone a aimant permanent |
| US6940205B1 (en) | 1997-09-08 | 2005-09-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Permanent magnet synchronous motor |
-
1985
- 1985-11-11 JP JP60252156A patent/JPS62114454A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0647010A1 (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-05 | GATE S.p.A. | Electric motor with permanent magnets and reduced cogging torque |
| US6181035B1 (en) | 1993-09-30 | 2001-01-30 | Motors Acquisition Corp. | Permanent magnet electric motor having reduced cogging torque |
| WO1999013556A1 (fr) * | 1997-09-08 | 1999-03-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Moteur synchrone a aimant permanent |
| US6940205B1 (en) | 1997-09-08 | 2005-09-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Permanent magnet synchronous motor |
| US7233092B2 (en) | 1997-09-08 | 2007-06-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Permanent magnet synchronous motor |
| US7408279B2 (en) * | 1997-09-08 | 2008-08-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Permanent magnet synchronous motor including permanent magnet with tapered outer edges |
| US7411329B2 (en) | 1997-09-08 | 2008-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Permanent magnet synchronous motor including permanent magnet with tapered outer edges and rotor core with opening |
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