JPS6316309Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はスロツト鉄心を備えた固定子を持つの
ブラシレスモータに関し、特に回転子の回転トル
クに発生するスロツト鉄心によるコギングトルク
を少なくする様にしたブラシレスモータに係るも
のである。

電機子鉄心に電機子コイルを巻装するためのス
ロツトが設けられているブラシレスモータでは、
周知のように電機子鉄心の磁気抵抗が全回転角に
おいて均一でないため、回転トルクにコギングト
ルクが発生する。

従来では電機子鉄心のスロツトを回転子の回転
方向に対してスキユーさせたり、回転子の着磁極
の境界を回転方向に対してスキユーさせたりして
コギングトルクを低下させる様にしていた。これ
らの方法ではコギングトルクを少なくすることは
可能であるが、完全に取り除くことは出来ず、ま
たスキユー鉄心またはスキユー着磁を用いること
により発生トルクが減少すると言う問題があつ
た。

スロツトを持たない固定子鉄心を備えたブラシ
レスモータでは、このようなコギングトルクは全
く発生しないが、界磁マグネツト（回転子）と固
定子鉄心との空隙がコイルスペースの分だけ増大
する。このため界磁の磁束量が減少しないように
高保持力の高価なマグネツトを用いたり、体積の
大きいマグネツトを用いなければならない問題が
ある。

本考案は上述の問題にかんがみてなされたもの
であつて、スロツト鉄心を備える固定子と、空隙
を介して固定子と半径方向に対向した回転子とを
備え、回転子の回転位置を検出してスロツトに巻
装されたコイルの通電制御を行うようにしたブラ
シレスモータにおいて、回転子の界磁マグネツト
と同軸で回転するように軸方向に離間して併設さ
れ、磁極が上記界磁マグネツトと同数で同位相の
円板状の回転位置検出用マグネツトと、上記回転
位置検出用マグネツトと面対向して固定側に設け
られ、上記スロツト鉄心のスロツトピツチと同じ
ピツチで鉄心スロツト歯部とは逆位相関係で設け
られた歯形部を有する磁性部材とを具備させたこ
とを特徴とする。

この構成により、ほぼ完全なコギングキヤンセ
ルを行つている。

以下本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本考案を適用したラジアルエアギヤツ
プ形のブラシレスモータの縦断面図で、第２図は
第１図のモータの−線横断面図である。なお
第１図は第２図の−線で縦断した図である。

第１図及び第２図に示しように、モータ軸１に
は円筒状ヨーク２を介して円筒状界磁マグネツト
３が固着されている。モータ軸１は軸受４，５を
介してハウジング６に回転自在に支持される。な
おハウジング６は磁性材で構成され、電機子（固
定子）の継鉄として用いられる。

界磁マグネツト３とモータ半径方向に微小間隔
で対向して積鉄心形の電機子鉄心７がハウジング
６に嵌め込まれている。電機子鉄心７には第２図
に示すようなスロツト８が20゜間隔で18個形成さ
れ、ここに巻線９が収められている。各巻線９は
３相に結線され、20゜ごとにスイツチングされる。
なお界磁マグネツト３は例えば４極に着磁されて
いる。

第１図に示すようにモータ軸１の一端には、回
転子の位置検出用のマグネツト１２が皿状のヨー
ク１３を介して固着されている。またモータ軸１
の端は固定部１４に設けられたスラスト軸受１５
でもつて支持されている。この位置検出マグネツ
ト１２と軸方向に対向させてホール素子等の位置
検出手段（図示せず）が固定側に設けられてい
る。また位置検出用マグネツト１２と軸方向に微
小間隔で対向して、コギングトルクキヤンセル用
の磁性部材１６が取付部材１７を介してハウジン
グ６等の固定側に取付けられている。

第３図は位置検出用マグネツト１２の平面図を
示し、また第４図は磁性部材１６の平面図を示し
ている。位置検出マグネツト１２は界磁マグネツ
ト３と同じく４極に着磁され、界磁マグネツト３
と同位相で軸１に固着されている。磁性部材１６
は第４図に示すように扇形の形状を有し、軸１に
向かう４つの歯形状突出部１８が設けられてい
る。各突出部１８のピツチはスロツト８と同じ
20゜で鉄心スロツト歯部とは逆位相関係になつて
いる。なお磁性材１６をリング状にし、突出部１
８を全周にわたつて形成すると、コギングキヤン
セル用のトルクが位置検出用マグネツト１２の面
ぶれの影響を受けることがないので好ましい結果
が得られる。磁性部材１６と位置検出用マグネツ
ト１２との間には回転角20゜の周期でリラクタン
ストルクが発生し、これがコギングキヤンセルに
用いられる。

第５図は電機子鉄心７のスロツト８と磁性部材
１６の突出部１８との位相関係を示す部分な透視
平面図である。また第６図はコギングトルク及び
そのキヤンセルトルク及び総合トルクを示す波形
図である。第５図で、実線が磁性部材１６で、二
点鎖線がハウジング６及びスロツト８を夫々示
し、これらは固定側である。また一点鎖線が位置
検出マグネツト１２を示し、これは回転側で界磁
マグネツト３もこの位置検出用マグネツト１２と
同じ位相の着磁極を有している。

モータを通電していないときの静コギングトル
クについて考えると、界磁マグネツト３と電機子
鉄心７との間で発生するリラクタンストルクにつ
いては、第５図の磁極（界磁マグネツト３の）の
境界線Ａがスロツト８の位置と一致したとき磁路
の磁気抵抗が最小となり、境界線Ａが互に隣接す
る２つのスロツト８の中間に来たとき最大とな
る。従つて界磁マグネツト３を有する回転子は磁
気抵抗の最小点において静止しようとする。即
ち、磁極境界線がスロツト８の位置に来たときが
安定点で、この点から位相角で180゜ずれた位置が
非安定点である。安定点ではＮ極及びＳ極から発
生する磁束が安定点の両側で対称であり、また非
安定点では磁束の一部が曲げられて安定点に戻ろ
うとするリラクタンストルクが発生する。これに
よつて第６図Ａの実線で示すような回転角20゜の
周期のコギングトルクが回転子に発生する。

一方、磁性部材１６と位置検出用マグネツト１
２との間に働らくリラクタンストルクについて考
えると、位置検出用マグネツト１２の磁極境界線
Ａが磁性部材１６の隣接する２つの突出部１８の
中間に来たとき磁路の磁気抵抗が最小となり、ま
た磁極境界線Ａが突出部１８と一致したとき、磁
気抵抗が最大となる。即ち、第５図に示す回転位
置が安定点で、このとき位置検出用マグネツト１
２のＮ極及びＳ極から発生する磁束が安定点の両
側で対称である。また安定点から位相角で180゜ず
れた位置が非安定点で、マグネツト１２のＮ極及
びＳ極から磁極境界線Ａ上にある突出部１８に流
れ込む磁束が非安定点の両側で非対称であり、強
制的に曲げられているので、安定点に引き込もう
とするリラクタンストルクが発生する。これによ
つて第６図Ａの点線で示すようなトルクが回転角
20゜の周期で発生する。

この第６図Ａの点線のトルクは実線の静コギン
グトルクとは逆相であるから、これらが互に相殺
し合い、第６図Ｂのようなコギングトルクの無い
回転トルクを得ることができる。なお第６図Ａの
点線のキヤンセルトルクの位相及び振巾は、磁性
部材１６の位置及び位置検出用マグネツト１２と
の間のギヤツプによつて調整することができるか
ら、モータ設計時に位相及びギヤツプを適当に定
め、更にモータ組立時に出力トルク波形を観測し
ながらこれらを調整することにより、極めて精度
よくコギングトルクをキヤンセルすることが可能
である。

本考案は上述のように、界磁マグネツトに対し
軸方向に離間して設けられた円板状の回転位置検
出用マグネツトを利用しているから、コギングト
ルクをキヤンセルする磁性部材の取付け及び位置
調整が容易であり、従つて簡易で廉価な構造にす
ることができ、しかも磁性部材と位置検出用マグ
ネツトとが面対向であるから、そのギヤツプ調整
によりキヤンセルトルクの振巾を自由に設定で
き、またその取付位相をモータ回転方向に調整す
ることにより、キヤンセルトルクの位相を自由に
設定することができる。従つてほぼ完全にコギン
グトルクを相殺してトルクむらのないモータが得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用したラジアルエアキヤツ
プ形ブラシレスモータの縦断面図（第２図の−
線断面）、第２図は第１図のモータの−線
横断面図、第３図は第１図のモータの回転子に付
属する位置検出用マグネツトの平面図、第４図は
コギングトルクキヤンセル用の磁性部材の平面
図、第５図は電機子鉄心のスロツトと磁性部材の
突出部との配置位相関係を示す部分的な透視平面
図、第６図はコギングトルク及びそのキヤンセル
トルク及び総合トルクを示す波形図である。 なお図面に用いた符号において、３……界磁マ
グネツト、７……電機子鉄心、８……スロツト、
９……巻線、１２……位置検出用マグネツト、１
６……磁性部材、１８……突出部、である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 スロツト鉄心を備える固定子と、空隙を介して
   固定子と半径方向に対向した回転子とを備え、回
   転子の回転位置を検出してスロツトに巻装された
   コイルの通電制御を行うようにしたブラシレスモ
   ータにおいて、 回転子の界磁マグネツトと同軸で回転するよう
   に軸方向に離間して併設され、磁極が上記界磁マ
   グネツトと同数で同位相の円板状の回転位置検出
   用マグネツトと、 上記回転位置検出用マグネツトと面対向して固
   定側に設けられ、上記スロツト鉄心のスロツトピ
   ツチと同じピツチで鉄心スロツト歯部とは逆位相
   関係で設けられた歯形部を有する磁性部材とを具
   備することを特徴とするブラシレスモータ。