JPS62244261A - ブラシレスモ−タ - Google Patents

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】 し産業上の利用分野］ この発明は、ブラシレスモータに関するもので、−特に
、リラクタンストルクを低減したブラシレスモータに関
するものである。

［従来の技術１ 一般に、ブラシレスモータは、回転子の位置を検出する
回転子位置検出器と、巻線に電流を流す駆動回路とを備
えており、回転子の位置検出器の検出信号に応じて所定
の相の巻線に電流を流し、トルクを生じさせるようにな
っている。巻線の相数が３相以上の場合には、回転子の
あらゆる位置でトルクを生じさせることができるが、固
定子巻線が２相に結線されている場合には、トルクを生
じない回転子位置が生じ、始動時にこのトルクを生じな
い位置に回転子があると、起動を行なわせることができ
なくなる。このため、２相のブラシレスモータでは、固
定子鉄心の主磁極の間に補極を設けている。

従来のこの種のブラシレスモータとして、実開昭５８−
１４３４８６号公報に記載の技術を挙げることかできる
。

第２図は上記公報の従来のブラシレスモータの構造を示
す説明図である。

第２図において、（１）は磁性体からなるカップ状の回
転子ヨーク（２）の内周に、円弧状の永久磁石（３ａ）
〜（３ｄ）をリング状に配設した回転子で、この例では
、リング状に配設された永久磁石は４極に着磁されてい
る。回転子ヨーク（２）の底壁部の中央には、回転軸（
１０）が設けられている。この回転軸（１０）は図示し
ないフレームに回転自在に支持されている。（４）は回
転子（１）の内側に配設された固定子で、この固定子（
４）は等角度間隔に配置された回転子（１）の極数と同
数の主磁極（５ａ）〜（５ｄ）と、これらの主磁極（５
ａ）〜（５ｄ）の相互間にそれぞれ１（１！Ｊずつ配設
された補極（６ａ）〜（６ｄ）とを有する固定子鉄心（
７）を具備している。主磁極（５ａ）〜（５ｄ）には、
それぞれ巻線（８ａ）〜（８ｄ）が巻回され、これらの
巻線は２相に結線されている。補極（６ａ）〜（６ｄ）
は主磁極（５ａ）〜（５ｄ）相互間の中央位置から角度
βだけ回転子（１）の回転方向の後方側に位置をずらし
て設けられ、１個の補極（６ａ）の先端にはホール素子
等からなる回転子位置検出器（９）が固着されている。

回転子位置検出器（９）は、その検出部の中心が主磁極
（５ａ）。

（５ｂ）間の中心位置に一致するように設けられている
。回転子位置検出器（９）の検出信号に応じて２相の巻
線に交互に電流を流すため、例えば、第３図に示すよう
な駆動回路（２０）が設けられ　　□ている。

第３図において、回転子位置検出器（９）の出力が、比
較器（ＣＭＰ）に入力され、比較器〈ＣＭＰ）の出力端
子の電位は回転子位置検出器（９）がＮ極に対向したと
きに高レベルになり、Ｓ極に対向したときに低レベルに
なる。（Ｗａ）及び（Ｗｂ）は巻線で、それぞれトラン
ジスタ（Ｑａ）及び（Ｑｂ）のコレクタ・エミッタ間の
回路に直列に接続されている。巻線（Ｗａ）とトランジ
スタ（Ｑａ）の直列回路及び巻線（Ｗｂ）とトランジス
タ（Ｑｂ）の直列回路は、直流電源（Ｅ）の両端に並列
接続され、トランジスタ（Ｑａ）のベースには、比較器
（ＣＭｒ’）の出力が供給されている。また、トランジ
スタ（Ｑｂ）のベースには比較器（ＣＭＰ）の出力がイ
ンバータ（ＩＮＶ）を介して与えらている。

したがって、回転子位置検出器（９）が磁石回転子のＮ
極に対向して比較器（ＣＭＰ）の出力端子が高電位にな
ったときには、トランジスタ（Ｑａ）が導通してＡ相の
巻線（Ｗａ）に電流が流れる。また、回転子位置検出器
（９）が回転子（１）のＳ極と対向して比較器（ＣＭＰ
）の出力端子が低電位になったときには、インバータ（
ＩＮＶ）の出力端子が高電位になってトランジスタ（Ｑ
ｂ）が導通し、Ｂ相の巻線（Ｗｂ）に電流が流れる。

このように構成されたブラシレスモータにおいて、回転
子位置検出器（９）がＮ極に対向しているときには、Ａ
相の巻ａ（Ｗａ）に電流が流れて主磁極（５ａ）、（５
ｂ）、（５ｃ）及び（５ｄ）がそれぞれＮ、Ｓ、Ｎ及び
Ｓの極性に励磁され、これらの主磁極（５ａ）、＜５ｂ
）、（５ｃ）及び（５ｄ）が回転子（１）の磁極を吸引
または反発して回転子（１）を第２図において時計方向
に回転させる。

次に、回転子位置検出器（９）にＳ極が対向するとＢ相
の巻線（Ｗｔ））に電流が流れ、主磁極（５ａ）、（５
ｂ）、（５ｃ）及び（５ｄ）がそれぞれＳ、Ｎ、Ｓ及び
Ｎの極性に励磁され、回転子（１）を同様に時計方向に
回転させる。

回転子（１）の磁極の中心と固定子（４）の主磁極（５
ａ）〜（５ｄ）の中心とが一致するときには、巻ａ（Ｗ
ａ）及び（Ｗｂ）のいずれにＴｉ流が流れても、巻線電
流による回転力は零であるが、この場合には、主磁極（
５ａ）〜（５ｄ）相互間の中心位置からずらし−で配置
した補極（６ａ）〜（６ｄ）と、回転子（１）の磁極（
３ａ）〜（３ｄ）との間の吸引力により時計方向のトル
ク（リラクタンストルク）を生じる。

したがって、第２図のブラシレスモータでは、回転子（
１）が如何なる位置にあってもトルクが零になることは
なく、ブラシレスモータは回転を続ける。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来のブラシレスモータでは、上記のようにリ
ラクタンストルクを発生させるものであるから、起動時
及び回転時に前記リラクタンストルクが抵抗力となり、
ブラシレスモータの効率を低下させるという問題点があ
った。

そこで、この発明は、前記問題点を解決すべく、死点の
位置にロータが停止することを防止すると共に、必要以
上のを低減して高効率を得るこができるブラシレスモー
タの提供を目的とするものである。

Ｌ問題点を解決するための手段］ この発明にかかるブラシレスモータは、ステータの複数
個の主磁極相互間に１個ずつ配置された補極が、主磁極
相互間の中央に配設され、ステータの半径方向に伸びた
基部及び前記基部の端部の極片部からなり、前記極片部
は前記基部の中心線に対して対称なものと、非対称なも
のとを混在して具備するものである。

［作用］ この発明においては、ロータと補極間のりラフタンスト
ルクが、対称形の補極においては、ずれ角なしで、非対
称形の補極においては、ずれ角θを右してロータを停止
させるように働くため、全体として、ずれ角θ以内の位
置でロータを停止させる力が働くため、ロータの静止時
に起動ｉ〜シルク死点の位置を避けることができる。ま
た、対称形の補極と非対称形の補極では、リラクタンス
トルクの最大となるロータ位置が異なるため、補極全体
の合成リラクタンストルクの最大値が小さくなる。

［実施例］ 第１図はこの発明の実施例のブラシレスモータの構造を
示す説明図である。なお、図中、第２図と同−符号及び
同一記号は、従来例と同一または相当部分を示すもので
ある。この発明の実施例と従来例とは基本的構成が同一
であるから、特に、ここでは相違点のみ記載する。

第１図において、（１６ａ）及び（１６ｂ）は補極で、
主磁極（５ｄ）と（５ａ）間及び主磁極（５ａ）と（５
ｂ）間の中央に配設され、ステータの半径方向に伸びた
基部（ａｌ）、（ｂｌ）及び前記基部（ａｌ）、（ｂｌ
）の端部の極片部（Ｃ２）、（ｂ２）からなる。但し、
この種の補極（１６ａ＞及び（１６ｂ）は、前記基部（
ａｌ）、（ｂｌ）及び前記基部（ａｌ＞、（ｂｌ）の端
部の極片部（Ｃ２）、（ｂ２）とを同一断面形状で形成
したもので、前記極片部（Ｃ２）、（ｂ２）は前記基部
（ａｌ＞、（ｂｌ）の中心線に対して対称ある。また、
（１６ｃ）及び（１６ｄ）は補極で、主磁極（５ｂ）と
く５Ｃ）間及び主磁極（５Ｃ）と（５ｄ）間の中央に配
設され、ステータの半径方向に伸びた基部（ｃｌ）、（
ｄｌ）及び前記基部（ｃｌ）、（ｃｊｌ）の端部の極片
部（Ｃ２）、（ｄ２）からなる。前記補極（１６ｃ）、
及び（１６ｄ）は、前記基部（ｃｌ）、（ｄｌ）より端
部の極片部（Ｃ２）、（ｄ２）が大きく形成されており
、更に、前記極片部（Ｃ２＞、（ｄ２）は前記基部（ｃ
ｌ）、（ｄｌ）の中心線に対して非対称なものである。

このように構成したこの実施例のブラシレスモータにお
いては、対称形の補極（１６ａ）及び（１６ｂ）におい
てのリラクタンストルクは、ずれ角なしで、前記基部（
ａｌ）、（ｂｌ）の中心線上に生ずる。しかし、非対称
形の補！４（１６ｃ）及び（１６ｄ）の単体においては
、非対称形の極片部（Ｃ２）、（ｄ２）のため、その基
部（Ｃ１）、（ｄｉ）の中心線に対してずれ角αを有し
て口−夕を停止させるように働くため、全体として、ず
れ角α以内の位置でロータを停止させる力が働き、ロー
タの静止時に起動トルクの死点の位置を避けることがで
きる。

また、このとき、対称形の補極（１６ａ＞及び（１６ｂ
）と、非対称形の補極（１６Ｃ）及び＜１６ｄ）では、
リラクタンストルクの最大となるロータ位置が異なるた
め、補極全体（１６ａ）及び（１６ｂ）及び（１６Ｃ）
及び（１６ｄ）の合成リラクタンストルクの最大値が小
さくなる。

このように、本実施例のブラシレスモータは、等角度間
隔で配置された複数個の主磁極（５ａ）〜（５ｄ）及び
前記複数個の主磁極（５ａ）〜（５ｄ）相互間に１個ず
つ配置された補極（１６ａ）〜（１６ｄ）とを有する鉄
心（７）及び前記複数個の主磁極（５ａ）〜（５ｄ）に
巻回された巻線（８ａ）〜（８ｄ）からなるステータと
、前記ステータの周囲に隙間を介して配設された複数の
永久磁石（３ａ）〜（３ｄ）からなるロータと、前記ロ
ータの位置を検出して前記主砲１（５ａ）〜（５ｄ）に
巻回された巻線（８ａ）　〜（８ｄ）を励磁するブラシ
レスモータにおいて、前記ステータの・補極（１６ａ）
　〜（１６ｄ）は主磁極（５ａ）〜（５ｄ）相互間の中
央に配設され、ステータの半径方向に伸びた基部（ａｌ
）〜（ｄｌ）及び極片部（Ｃ２）〜（Ｃ２）からなり、
前記基部（ａｌ）〜（ｄｌ）の中心線に対して対称な極
片部（Ｃ２）及び（ｂ２）と、前記基部（ａｌ）〜（ｄ
ｌ）の中心線に対して非対称な極片部（Ｃ２）及び（Ｃ
２）とを有するしのである。

なお、上記実施例の基部（ａｌ）〜（ｄｌ）の中心線に
対して対称な極片部（Ｃ２）及び（ｂ２）は、基部（ａ
ｌ＞、（ｂｌ）とを同一断面形状で形成したものである
が、本発明を実施する場合には、必ずしも、前記極片部
（Ｃ２＞、（ｂ２）と前記基部（ａｌ）、（ｂｌ）とを
同一断面形状のにする必要はない。即ち、補極（１６ａ
＞及び（１６ｂ）の基部（ａｌ）、（ｂ２）の中心線に
対して対称な形状の極片部（Ｃ２）、（ｂ２）を設けれ
ばよい。

また、上記実施例の基部（Ｃ１）〜（ｄｌ）の中心線に
対して非対称な極片部（Ｃ２）及び（Ｃ２）は、基部（
ｃｌ）、（ｄｌ）より大きく形成したものであるが、本
発明を実施する場合には、必ずしも、前記極片部（Ｃ２
）、（ｂ２＞を前記基部（ａｌ）、（ｂｌ）より大きく
形成する必要はない。即ち、補極（１６ｃ）及び（１６
ｄ）の基部（ｃｌ）、（ｄｌ）の中心線に対して非対称
な形状の極片部（Ｃ２）、（Ｃ２）を設ければよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明のブラシレスモータは、等角ｒ
１１間隔で配設された複数個の主！ｌ極及び前記複数個
の主磁極相互間に１個ずつ配置された補極とを有する鉄
心及び前記複数個の主磁極に巻回された巻線からなるス
テータの補極を、主磁極相互間の中央に配設し、しかも
、前記補極はステータの半径方向に伸びた基部及び前記
基部の端部の極片部を有し′、前記極片部は前記基部の
中心線に対して対称なものと、非対称なものとを混在し
てなるものである。したがって、ロータと補極間のリラ
クタンストルクが、対称形の補極自体においては、ずれ
角なしで、非対称形の補極自体においては、ずれ角αを
有してロータを停止させるように働くため、全体として
、ずれ角α以内の位置でロータを停止させる力が働くた
め、ロータの静止時に起動トルクの死点の位置を避ける
ことができる。

また、対称形の補極と非対称形の補極では、リラクタン
ストルクの最大となるロータ位置が異なるため、補極全
体の合成リラクタンストルクの最大値が小さくなり、ブ
ラシレスモータの効率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例のブラシレスモータの構造を
示す説明図、第２図は従来のブラシレスモータの構造を
示す説明図、第３図はブラシレスモータの駆動回路図で
ある。 図において、 （３ａ）〜（３ｄ）：永久磁石、 （５ａ）〜（５ｄ）：主磁極、 （７）：鉄心、 （８ａ）〜（８ｄ）：巻線、 （１６ａ）　〜（１６ｄ）：補極、 （ａｌ）〜（ｄｌ）：基部、 （ａ２＞、（ｂ２）：対称な極片部、 （ｃ２）、（ｄ２）’：非対称な極片部、である。 、なお、図中、同−符号及び同一記号は、同一または相
当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）等角度間隔で配置された複数個の主磁極及び前記
   複数個の主磁極相互間に１個ずつ配置された補極とを有
   する鉄心及び前記複数個の主磁極に巻回された巻線から
   なるステータと、前記ステータの周囲に隙間を介して配
   設された複数の永久磁石からなるロータと、前記ロータ
   の位置を検出して前記主磁極に巻回された巻線を励磁す
   るブラシレスモータにおいて、 上記ステータの補極は主磁極相互間の中央に配設され、
   ステータの半径方向に伸びた基部及び前記基部の端部の
   極片部からなり、前記極片部は前記基部の中心線に対し
   て対称なものと、非対称なものとを混在して有すること
   を特徴とするブラシレスモータ。
2. （２）前記基部の中心線に対して対称な補極の極片部は
   、基部と同一に形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のブラシレスモータ。