JPS63257445A - 3相ブラシレスモ−タ - Google Patents

3相ブラシレスモ−タ

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JPS63257445A
JPS63257445A JP8989487A JP8989487A JPS63257445A JP S63257445 A JPS63257445 A JP S63257445A JP 8989487 A JP8989487 A JP 8989487A JP 8989487 A JP8989487 A JP 8989487A JP S63257445 A JPS63257445 A JP S63257445A
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JP
Japan
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torque
magnetic pole
magnet
sub
pole
Prior art date
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Pending
Application number
JP8989487A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Fukushima
康博 福島
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Canon Inc
Canon Precision Inc
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Canon Inc
Canon Precision Inc
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Publication date
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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】 [a業上の利用分野] 本発明は3相ブラシレスモータに関し、特にトルクリッ
プルの改善された小型ブラシレスモータに関するもので
ある。
[従来の技術] 3相ブラシレスモータは、8 mmVTR等のキャプス
タンモータとして用いられている。この種の低速度かつ
小型で慣性の小さいモータでは、トルクリップルが発生
し易く、その低減化は重要な課題となっている。
モータ回転時のトルクリップルを低減させる方法として
、特開昭57−208267号公報、特開昭58−22
574号公報に見られるように、多極マグネットの多極
の一部に1個所または2個所の無着磁部または反対極性
の着磁部を設け、コイルに発生するトルク波形を制御し
て、1つのコイルのトルクあるいは複数個のコイルによ
る合成トルクのリップル成分を押える方法が知られてい
る。
第1θ図および第11図は従来の3相両方向12o。
通電ブラシレスモータにおけるマグネットの磁極構造の
例を示す図である。第1O図においては、多極マグネッ
トの各主極M内に、多極の開き角のほぼl/3(電気角
で60° と 120” )の2個所の位置の一部に主
極と反対極性または無着磁の補極m1およびm2を設け
ている。第11図においては補極m3およびm4は第1
0図の補極m1およびm2と同じ電気角の位置で、半径
方向の全長を占めて設けられている。
[発明が解決しようとする問題点] この独のモータは特に小型、薄型、軽量かつ高トルクを
要求されるため比較的コイルの巻ぎ幅が大きく設計され
る。ところがコイルの巻き幅を大きく設計したモータで
は上述のように主磁極開き角の173、電気角で60′
″と 120°の位置の1部に無着磁または主極の極性
と反対の極性の補極を設けるといった方法では、電気角
方向にほんのわずかの幅の補極しか設けることができな
いためそれがコイル巻き幅に比べ小さくならざるを得な
い。
従ってそのような設計においてはコイルを形成している
輪線1木1本に発生する補極による補正トルクがコイル
巻き幅の幅に相当する電気自分だけ位相ずれがあり、そ
れが大きいためにそれと合成したコイル1個で発生する
補正トルクが効率良く得られない。また必要なトルクの
保持が困難になるという欠点があった。
本発明は上述した従来の欠点を解決し、小型でトルクリ
ップルが少なく、かつ十分なトルクを得ることのできる
ブラシレス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] このような目的を達成するために本発明は、多極に着磁
されたマグネットと、マグネットと対向する複数個の空
心コイルとを有する3相ブラシレスモータにおいて、マ
グネットが偶数個の主磁極を有し、各主磁極のコイルと
対向する面の最外側部に、副磁極部を有し、副磁極部は
各主磁極の最外側部を5分割するほぼ同形の5個の副磁
極゛からなり、コイルの開角はマグネットの各主磁極の
開角とほぼ等しく、コイルの巻き幅は各副磁極の周方向
の幅とほぼ等しいことを特徴とする。
[作 用] 本発明においては、マグネットは複数の主磁極を有し、
各主磁極の外周部に5個の補正用副磁極からなる副磁極
部を有し、またマグネットと対向するコイルの巻き開角
をマグネット主磁極開角とほぼ等しくすると共に、その
コイル巻き幅を副磁極の幅とほぼ等しくすることにより
、副磁極で得られる主磁極トルク波形の5次高調波トル
ク波形を効率良く得て、それと主磁極で得られるトルク
波形との合成により、疑似三角波トルク波形を得て他相
のコイルとの合成トルクを平滑化する。副磁極で得られ
る5次高調波トルク成分を効率良く得ることにより副磁
極径方向幅を必要最小限にでき、その結果、主磁極面積
をほとんど減らすことなく、それ数発生トルクもほとん
ど犠牲にすることなくトルクリップルの低減化を実現可
能とするもので、この相反する特性の両立を可能とする
ものである。
[実施例] 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図および第2図に本発明のブラシレスモータを8ポ
ール、6コイル構成とした場合の補正磁極つきマグネッ
トおよびコイルを示す。第1図に示すようにマグネット
1はこの場合8個の主磁極を有し、各主磁極1八にはそ
れぞれ5個の補正用副磁極IBがその外周部に設けられ
ている。第2図において、2はこの場合6個の空心コイ
ルであり、それぞれヨーク4に固定されている。各磁極
および各コイルの詳細については後に詳述する。
第3図は上に示したマグネットおよびコイルを用いて構
成したマグネット回転形ブラシレスモータの断面図であ
る。マグネット1が固定されているロータヨーク3はロ
ータ軸5に固定され、それらによってロータが構成され
ている。一方、ステータヨーク4には空心コイル2およ
び軸受6が固定されてステータを構成している。軸受6
はロータl1h5を回転可能に軸支している。
第4図にマグネット10着磁パターンの一部を示す。厚
さ方向に磁化された主磁極部IAの外周部に5個の補正
用副磁極IBが設けられている。主磁極IAの1極分の
開角をαとすると、副磁極1Bの1極分の開角はほぼα
15で、はぼ等間隔にN極、S極が交互に磁化されてい
る。5個の副磁極のうちの中央の副磁極の極性はそれぞ
れの主磁極の極性と同極に着磁されている。副磁極の大
きさはトルクリップルを補正するのに十分な補正トルク
をコイル2に生じ、かつ主6B極によるトルクを不必要
に減少させないことが必要である。そのために、主磁極
IAの径方向の幅をW、とした時、副磁極1Bの径方向
の幅はW、の1/3以下とするのがよい。
第5図にコイル2の形状を示す。コイル2の開角αはマ
グネット1の主磁極IAの1極分の開角αとほぼ等しい
。またコイル2の巻き幅w3は、マグネット1の副磁極
IBの1極の幅とほぼ同等またはそれ以下とする。コイ
ル2の形状をこのようにすると、副磁極による補正トル
クを効率よく得ることができる。
次に動作について説明する。
第3図に示したように、マグネット1とロータヨーク3
.ステータヨーク4で磁気回路が構成され、そのエアギ
ャップにコイル2が配置され、コイル2に流れる電流と
磁気回路の鎮交磁束とによってトルクが発生する。
第6図は動作を説明するための図で、わかり易くするた
めマグネット1とコイル2の位置関係を展開図で示して
いる。第6図中(A)に示すようにコイル2は3.相の
3つのコイル2A(φ1)、 2B(φ2)、2G(φ
3)に別れている。同図(B)は合成トルク波形、(C
)〜(E)はそれぞれのコイルに通電することによフて
発生するトルクTの波形の状態を示している。本図は3
相120°通電両方向駆動ブラシレスモータを例とした
もので、図のように3相のコイル2A(φ1)、2B(
φ2)、2G(φ3)がそれぞれ電気角で120°の位
相関係のもとにそれぞれ電気角で120°通電、60°
無通電を十方向。
一方向交互に繰り返す。
今、主磁極1へのみで発生するトルク波形はφ1は点線
で示した7a、φ2は8a、φ3は9aであり、はぼサ
イン波形の一部の形状をなしている。またその3相の合
成トルクは同図(B)中に点線で示した10aとなり、
これもほぼサイン波形の一部の形状をなしている。この
合成トルクのリップルはピーク・ピーク間の値をTP−
P (x)  とすると、Tmax−T+alr+ ”−”)= (T@az+T@In)/2 xl”で表
わされるので、トルク波形をサイン波とするとピーク・
ピーク値で約14%のトルクリップルを生ずる。
一方、副磁極IBのみで発生するトルク波形は、φ1は
点線で示した7b、φ2は8b1 φ3は9bでありこ
れもほぼサイン波形の形状をなしており主磁極発生トル
クサイン波周期の175(5次高調波)、つまり電気角
で72°の周期となっている。
各コイル2A(φ1)、2B(φ2)、2G(φ3)の
それぞれに発生するトルクは、主磁極IAおよび副磁極
1Bの発生トルクの合成となるので、φlは実線で示し
た7c1 φ2は8c、φ3は9Cとほぼ三角のトル、
  り波形となる。
3相φ1.φ2.φ3の合成トルクは第6図(B)中に
実線で示したトルク波形10bのようになり、主磁極I
Aのみトルク波形10aに比べ頭がつぶれたほぼフラッ
トなリップルの少ないトルク波形が得られる。
この時のリップル量は副磁極IBで発生する5次高調波
トルク7b、8b、9bの振幅量で決定される。その振
幅量の要因はコイル2の巻き幅W3と副磁極IBのIF
i分の周方向の幅および副磁極IBの径方向幅w2であ
る。
本実施例では、トルクリップル補正に対応するトルクを
効率良く得るために、副磁極1Bの1ピッチ幅をコイル
2の巻き幅W、と関連づけ、できるだけ大きくとれるよ
う副磁極IBをマグネット最外周に配置すると共に補正
用副磁極を各主磁極に対して5個設け、トルクリップル
補正に必要な最低次である5次の高調波トルクとした。
また副磁極IBの径方向幅w2は主磁極径方向幅W、の
1/3以下とし主磁極IAの占有面積の減少を最小限と
じている。従って本実施例によれば効果的なトルクリッ
プル補正を行い、かつトルク減少を最小限に押えること
ができる。
第7図は本発明におけるマグネットの他の実施例を示す
部分平面図である。本実施例においては5個の補正用副
磁極のうち、中央および両端の補正用副磁極は第1図の
例と同じであるが、中間の2個は無着磁部IB’  と
されている。
第8図は本発明のざらに他の実施例であり、5個の副磁
極のうち、中央および両端の3個の副磁極を主磁極と同
時に着磁した例である。
第7図および第8図に示した例においても、副磁極部の
開角、径方向幅は第4図について説明したと同様とする
。このようなマグネットと第5図で説明したコイルとを
組合せることによって、第6図で説明したと全く同様に
動作する。
また第3図においては、マグネット回転形のモータを例
にして説明したが、以上に説明した各マグネットおよび
コイルを用いてコイル回転形のブラシモータを構成でき
ることは言うまでもない。
第9図はマグネットとコイルを周対向型としてブラシレ
スモータを構成する場合のマグネットとコイルの斜視図
である。同図(^)に示すように、円筒形のマグネット
11の最外部には、主磁極11Aの各1極ごとに5個の
副磁極11Bが設けられている。各副磁極の配列の関係
は、先に説明した面対向型のマグネットとにおけると同
様である。各副磁極の円周方向の寸法は各主lI!1極
1極の周方向の長さのほぼ115.長さ方向の寸法は主
磁極の長さ方向寸法の173以下とする。このような円
筒状マグネット中に、同図(B)に示す6個のコイル1
2が納められる。各コイル12の中心角は各主磁極の中
心角とほぼ等しく、コイル12の巻き幅は各副磁極11
Bの周方向の寸法と同程度またはそれ以下とする。
このように構成された周対向型ブラシレスモータも、第
6図で説明したと同様に効果的にトルクリップルを補正
できる。
面対向型、周対向型いずれのブラシレスモータにおいて
も、主磁極数は例示した8極に限られず、4Fi、  
5極、 10極、12極その他の極数にも適用できるこ
とは言うまでもない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、各主磁極部ごと
に5個の副磁極を設けているので、副磁極部面積が小さ
くてもトルクリップル補正のための5次高調波トルクが
効率良く得られ、モータの発生トルクの減少を極めて小
さくおさえることができる。
具体的にはトルクリップルを数%以下におさえたときに
モータ起動トルクの減少を5〜lO%にすることができ
た。これは従来トルクリップルを数%以下におさえるた
めに、起動トルクを20〜40%も犠牲にしていたのに
対して大きな改善である。
このように本発明によって、リップル抑制と起動トルク
の減少防止という相反する犠牲を両立させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例における多極マグネットの一例の
平面図、 第2図は空心コイルを固定したヨークの平面図、 第3図は本発明の3相ブラシレスモータの実施例の断面
図、 第4図はマグネットの部分平面図、 第5図は1個の空心コイルの平面図、 第6図は本発明の詳細な説明する図、 第7図および第8図はそれぞれ多極マグネットの他の例
の部分平面図、 第9図は周対向型マグネットおよびコイルの斜視図、 第10図および第11図はそれぞれ従来のマグネットの
平面図である。 1・・・マグネット、 1八・・・主磁極、 1B・・・副磁極、。 2・・・コイル、 3・・・ロータヨーク、 4・・・ステータヨーク、 5・・・ロータ軸、 6・・・軸受、 11・・・マグネット、 11八・・・主磁極、 11B・・・副磁極、 12・・・コイル。 第1図 2コイル 第2図 第4図 プυ 第6図 第8図 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)多極に着磁されたマグネットと、該マグネットと対
    向する複数個の空心コイルとを有する3相ブラシレスモ
    ータにおいて、前記マグネットが偶数個の主磁極を有し
    、各主磁極の前記コイルと対向する面の最外側部に、副
    磁極部を有し、該副磁極部は前記各主磁極の最外側部を
    5分割するほぼ同形の5個の副磁極からなり、前記コイ
    ルの開角は前記マグネットの各主磁極の開角とほぼ等し
    く、前記コイルの巻き幅は前記各副磁極の周方向の幅と
    ほぼ等しいかそれ以下であることを特徴とする3相ブラ
    シレスモータ。 2)前記マグネットと前記複数の空心コイルとが互に面
    対向し、前記マグネットは円板状であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の3相ブラシレスモータ。 3)前記副磁極部は隣り合う副磁極が全周に渡り反対の
    磁極であり、かつ前記主磁極部各極の中央に位置する副
    磁極は主磁極部の極性と同極であることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項記載の3相ブラシレスモータ。 4)前記主磁極部各極の中央に位置する副磁極の極性は
    主磁極部の極性と同極であり、またその隣り合う2個所
    の副磁極はほぼ無着磁であることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項記載の3相ブラシレスモータ。 5)前記副磁極部の径方向幅は前記主磁極の径方向幅の
    1/3以下であることを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の3相ブラシレスモータ。 6)前記マグネットが円筒状マグネットであり、前記複
    数のコイルが該円筒状マグネット内に納められて該マグ
    ネットと対向していることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の3相ブラシレスモータ。
JP8989487A 1987-04-14 1987-04-14 3相ブラシレスモ−タ Pending JPS63257445A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015510751A (ja) * 2012-02-28 2015-04-09 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 電動機

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5822574A (ja) * 1981-08-04 1983-02-09 Sony Corp 3相両方向通電方式のブラシレスモ−タ
JPS592556A (ja) * 1982-06-24 1984-01-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 直流モ−タ

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