JPS6328252A

JPS6328252A - 直流モ−タ

Info

Publication number: JPS6328252A
Application number: JP61168155A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Kitani; 木谷　範昭
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1988-02-05

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】（イ）産業上の利用分野本発明はＶＴＲやテープレコーダ等の駆動源として好適
な直流モータに関する。

（ロ）従来の技術近年、ＶＴＲやテープレコーダ等の小型精密機器におい
て、テープ駆動用に直流のブラシレスモータが広く用い
られている。

第７図に従来の３相△結線の面対向ブラシレスモータの
一部断面側面図を示す。複数のコイル１がプリント仮２
を介してステータヨーク３に固定されている。このステ
ータヨーク３は図示していない外部部材に固定されたハ
ウジング４に固定される。

一方、コイル】と面対向配置されるリング状の界磁マグ
ネット５はロータヨーク６に固定される。このロータヨ
ーク６は軸７に固定され、軸受８によりハウジング４に
対して回転自在に軸受されている。

コイルｌの結線図および界磁マグネット５の構成図をそ
れぞれ第８図（ａ）、（ｂ）に示す。コイル１は図のよ
うにΔ結線されている。ここで、以下の説明のため、Δ
結線された各コイルａ、ｂ、ｃの３つの頂点をＡ、Ｂ、
Ｃとし、ＡからＢ、　Ｂからｃ、　ｃからＡに向つ°て
流れる電流をそれぞれＩａ、Ｉｂ、Ｉｃとする。一方、
界磁マグネット５はＮ−５の各極性をもつ８つの主磁極
９が交互に極性配置され、各主磁極９は１つで１８０’
の電気角をなし、隣り合うＮ−５一対の主磁極で３６０
’の電気角を形成する。

次に、この３相△結線された面対向ブラシレスモータの
動作原理について第９図（ａ）〜（ｄ）を用いて説明す
る。

第９図（ａ）は界磁マグネット５の１つの主磁極９のな
す電気角１８０°に対して、主磁極９の発生する磁束密
度Ｂと、３相Δ結線された１相のコイルに一定電流■を
通電したときにコイル１および界磁マグネット５間に相
対的に発生する力（以下、トルクという）Ｔを示す。こ
のトルクＴは良く知られるようにＫを定数としてＴ＝に
−ＢＸＩで表わされる。

第９図（ｂ）は３相各相に一定電流丁を通電したときに
発生するトルクを示す。ただし、横軸はコイルａに対す
る電気角度をとっである。各相に発生ずるトルクは電気
角で１２０６の位相差をなしている。

図中、Ｔａ、Ｔｂ、ＴｃはそれぞれＴａ、Ｔｂ、Ｔｃに
対して異なる極性をもつ主磁極９によって逆方向に作用
するトルクであることを示す。すなわち、Ｔａ＝　−Ｔ
ａ。

Ｔｂ＝−ＴＪＴｃ＝−Ｔｃである。

第９図（ｃ）に各相の電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの電気角に
対する通電パターンを示す。電気角０°から６０°まで
Ｔａ、Ｉｃは１／３■の大きさの電流で順方向に流れ、
Ｉｂは２／３Ｉの大きさの電流で逆方向に流れるため、
Δ結線の頂点Ｃから８へは１／３Ｉ　＋２／３Ｉ　＝　
Ｉの電流が流れ、消費電流は■となっている。以下、図
のように電気角が進むにつれて各コイルに流れる電流の
向きおよび大きさを変化させる。

以上の通電を行なうことによって、電気角０゜から６０
°まではＩａおよびＩｃにより同一方向のトルクが発生
する。また、Ｉｂは電流が逆であるが主磁極９の極性が
異なることにより、他のコイルと同一方向のトルクが発
生し、第９図（ｄ）に示すように、３相各相に作用する
トルクの合成力は１／３Ｔａ　−２／３Ｔｂ　＋　１／
３Ｔｃとなる。また、６０″から１２０’までの電気角
に対しては同様に２／３Ｔａ　−１／３Ｔｂ　−１／３
Ｔｃとなり、以下同様にして図のような各電気角度、に
対して一定方向のトルクが作用することになる。

以上のコイル１および界磁マグネット５間に作用するト
ルクは、コイル１がステータヨーク３を介してハウジン
グ４に固定されているため、反作用により、界磁マグネ
ット５を介してロータヨーク６を回転させる回転力とな
る。

（ハ）発明が解決しようとする問題点３相△結線は各相に所定の通電パターンで電流を流すこ
とによってモータを回転させているが、前述したように
ロータを回転させるトルクは第９図（ｄ）に示すように
なり、トルクに脈動が発生する。図に示した電気角３０
°、９０°、１５０°、・・・・・のトルク最大値Ｔｍ
ａｘおよび電気角０’　、６０°、１２０°１１８０°
　−−−・Ｈのトルク最小値Ｔｍ１ｎの幅ΔＴ　＝　Ｔ
ｍａｘ　−Ｔｍｉｎは、いわゆるトルクリップルと呼ば
れる。このトルクリップルΔＴが大きいと、特にＶＴＲ
に用いた場合にシリンダ系では画像ゆれ（以下、ジッタ
ーという）、またキャプスタン系ではテープ速度ムラ（
以下、ワウ・フラッタ−という）を発生するという問題
点が生じる。

この点を考慮して、特開昭５８−２２５７４号公報に見
られるように各主磁極の６０°、１２０°、２４０°、
３００゜の電気角度位置に対して補助磁極を設けたもの
があるが、これによると、■結線方式の場合はトルクリ
ップルを低減できるが、これをΔ結線方式適用するとト
ルクリップルの低減効果はまったく得られない問題点が
あった。

そこで本発明は、トルクリップルを低減し、常に安定し
た回転の得られる３相△結線の直流モー夕を提供するこ
とを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は３相△結線された直流モータのトルクリップル
を低減するために、その界磁マグネットの主磁極のなす
電気角度の中央部の位置、または隣り合う主磁極の境界
から主磁極のなす電気角度の１／６の位置のそれぞれ前
者だけあるいは前者後者両方の組合せで補助磁極を設け
たものである。

（ホ）作用これにより、トルクリップルの最大値Ｔｍａｘが抑えら
れ、リップル幅を低減することにより回転速度を安定化
し、ＶＴＲに適用した場合にはジッターおよびワウ・フ
ラッタ−をなくすことができる。

（へ）実施例第１図に本発明の一実施例による界磁マグネット５の構
成図を示す。各主磁極９の中央部に極性の異なる補助磁
極１０を設けである。本実施例では８つの主磁極９より
なる界磁マグネット５を用いているので、１つの主磁極
９は図のように４５″の角度幅をもち、補助磁極１０は
主磁極９どうしの境界から２２．５°の角度に位置する
ことになる。

このような構成の界磁マグネット５を用いた場合のトル
クリップル八Ｔについて、第２図（ａ）、（ｂ）。

（ｃ）を用いて説明する。

本実施例の界磁マグネット５の１つの主磁極９により発
生した磁束密度Ｂの分布と、１相のコイルに一定電流■
を通電したときのコイルに作用する］−ルクＴを第２図
（ａ）に示す。界磁マグネット５の中央部に補助磁極１
０を設けたことにより、磁束密度ＢおよびトルクＴの分
布曲線はともに中央部、すなわち電気角９０°を中心に
へこみ、平坦な形状となる。

第２図（ｂ）に、３相各相に一定電流■を流したときの
発生トルクを示す。横軸は第９図（ｂ）同様コイルａに
対する電気角度をとった。各相は位相差が１２０”あり
、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃがそれぞれ−Ｔａ、　−Ｔｂ、−Ｔ
ｃを意味するのは前述した通りである。

次に、各相のコイルに前記の第９図（ｃ）で説明した通
電パターンで電流を流したときの各相の発生トルクの合
成力を第２図（ｃ）に示す。トルクの合成カの計算方法
は従来と同じであるが、２／３の係数をもつ相に発生す
るトルクピークの中央部が平坦になっているため、Ｔｍ
ａｘが低下し、トルクリップル△Ｔが低減されている。

以上のように、主磁極９の中央部に補助磁極１０を設け
てトルクリップルΔ丁を低減させることにより、ジッタ
ーおよびワウ・フラッタ−の発生をおさえることができ
る。

第３図は本発明の第２実施例による界磁マグネット５を
示したものである。この実施例の場合は°、各主磁極９
の境界から両側７．５°の位置に補助磁極１１を設けて
いる。従って、補助磁極１１の数は主磁極９の数の２倍
となっている。

このような構成の界磁マグネット５を設けたブラシレス
モータの３相各相に一定電流を通電したときの、発生ト
ルクを第４図に示す。この実施例の場合は前記第１実施
例と異なり、電気角３０°。

９０’　、１５０’　、・・・・・において、トルクピ
ークを示す相の発生トルクには変化がないが、他の２つ
の相のトルク曲線は図のように一部下に凸となり１合成
トルク自体は第１実施例で示した第２図（ｃ）のような
形状を得ることができる。

以上のように、主磁極９の境界から主磁極幅の１／６の
位置に補助磁極１１を設けても第１実施例と同様にトル
クリップルを低減させる効果が得られる。

次に、第５図に本発明の第３実施例による界磁マクネッ
ト５を示す。これは第１実施例および第２実施例を合成
したもので、主磁Ｆｉ！９の中央部および主磁極９の境
界から主磁極幅の１／６の位置に補助磁極１０．１１を
設けたものである。

この界磁マグネッｌ〜５による３相各相に一定電流を通
電したときの発生トルクを第６図に示す。この実施例の
場合は電気角３０°、！ＪＯ’　、１５０°、・・・・
・の位置で最大１−ルクとなる相の１−ルクピーク値が
へこまされて平坦になっていると同時に、他の２相の同
一電気角度部分のトルク曲線が一部下に凸となっている
。

この界磁マグネット５による合成１−ルクも前記第１実
施例で示した第２図（ｃ）のような形状となり、同様の
効果を有する。

尚、補助磁極としては、逆極性ばかりでなく。

同一極性であっても不飽和着磁されたものあるいは無着
磁のものを用いても同様の効果が得られる。

また、本発明は面対向ブラシレスモータだけではなく、
周対向モータ、ブラシ付またはコア付モータ等の他のモ
ータに対しても適用でき、同様の効果を得ることができ
る。

（ト）発明の効果以上のように本発明によれば、３相△結線コイルを有す
る直流モータにおいて、脈動トルクのトルクピーク値に
対応して界磁マグネットに補助磁極を設けるようにした
ので、トルクリップルを低減でき、高品質の直流モータ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による界磁マグネットの構
成図、第２図（ａ）は第１図の界磁マグネットにより発
生する磁束密度Ｂと一定電流を一部コイルに通電した時
のコイルに働くトルクＴの電気角度との関係図、同図（
ｂ）は第１図の界磁マグネットを用いたときの３相各コ
イルに一定電流を通電したときの発生トルクとコイルａ
に対する電気角度との関係図、同図（Ｃ）は第１図の界
磁マグネッ！−を用いたときの合成トルク脈動とコイル
ａに対する電気角度との関係図、第３図は本発明の第２
実施例による界磁マグネットの構成図、第４図は第３図
の界磁マグネットによる３相各コイルに一定電流を通電
したときの発生トルクとコイルａに対する電気角度との
関係図、第５図は本発明の第３実施例による界磁マグネ
ットの構成図、第６図は第５図の界磁マグネットによる
３相各コイルに一定電流を通電したときの発生トルクと
コイルａに対する電気角度との関係図、第７図は一般的
なブラシレスモータの一部断面側面図、第８図（ａ）お
よび（ｂ）ｌよそれぞれ第７図のコイルの結線図および
界磁マグネットの構成図、第９図（ａ）は第８図（ｂ）
の界磁マグネットにより発生する磁束密度Ｂと一定電・
流を１相コイルに通電した時のコイルに働くトルクＴの
電気角度との関係図、同図（ｂ）は第８図（ｂ）の界磁
マグネットを用いたときの３相各コイルに一定電流を通
電したときの発生トルクとコイルａに対する電気角−１
１−。度との関係図、同図Ｃｃ、）は第８図（ａ）の各コイル
に対する通電パターンとコイルａに対する電気角度との
関係図、同図（ｄ）は第８図（ｂ）の界磁マグネットを
用いたときの合成トルク脈動とコイルａに対する電気角
度との関係図である。１・・・コイル、２・・・プリント板、３・・・ステー
タヨーク、４・・・ハウジング、５・・・界磁マグネッ
ト、６・・・　ロータヨーク、７・・・軸、８・・・軸
受。９・・・主磁極、１０．１１　・・・補助磁極。第１図（ａ）扁！フし１弓ノ叉りｅｔａｅｇ」第８図（ａ）（ｂ）第９図（ａ）（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主磁極を交互に極性配置して形成された界磁マグ
ネットと、３相Δ結線されたコイルとを備えた直流モー
タにおいて、各相のコイルに発生するトルクの合成トル
クのピーク値を低減するために主磁極のなす電気角度の
中央部に補助磁極を設けたことを特徴とする直流モータ
。
（２）主磁極を交互に極性配置して形成された界磁マグ
ネットと、３相Δ結線されたコイルとを備えた直流モー
タにおいて、各相のコイルに発生するトルクの合成トル
クのピーク値を低減するために隣り合う主磁極の境界か
ら主磁極のなす電気角度の１／６の位置に補助磁極を設
けたことを特徴とする直流モータ。
（３）主磁極を交互に極性配置して形成された界磁マグ
ネットと、３相Δ結線されたコイルとを備えた直流モー
タにおいて、各相のコイルに発生するトルクの合成トル
クのピーク値を低減するために主磁極のなす電気角度の
中央部および隣り合う主磁極の境界から主磁極のなす電
気角度１／６の位置にそれぞれ補助磁極を設けたことを
特徴とする直流モータ。
（４）特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載
において、補助磁極は、主磁極の極性と逆極性、非飽和
着磁による同一極性あるいは無着磁により極性のないこ
とを特徴とする直流モータ。