JPH02184247A - 突極形直流モータ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、冷蔵庫やエアコンのコンプレッサ駆動用モー
タ等に使用される突極形直流モータに関する。

（従来の技術） 従来、例えば冷蔵庫やエアコン等のコンプレッサを駆動
する突極形直流モータとしては、第１０図乃至第１３図
に示すような回転数の制御が容易なブラシレス形のもの
がある。

即ち、第１０図において、１は固定子で、この内周壁側
には開口部２ａを有する１２個のスロット２が形成され
ており、これらのスロット２には図示のように６個の固
定子コイル３ｕ、３ｖ、３ｗ、４ｕ、４ｖ＋　４ｗが収
納されている。この場合、固定子コイル３ｕ乃至４Ｗは
三相の直流励磁電流が与えられるもので、固定子コイル
３ｕ、４ＵはＵ相、固定子・コイル３ｖ、４ｖはＶ相、
固定子コイル３ｗ、４ｗはＷ相に対応しているものであ
る。５は回転子で、第１１図にも示すように、直交状態
に配置された４個の突極部６ａ、６ｂ。

６ｃ、６ｄを有し、突極部６ａ乃至６ｄの夫々の間には
界磁用の永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが配設されて
いる。これらの永久磁石７ａ乃至７ｄは、夫々図示の極
性で配置されており、これにより、例えば突極部６ａ、
６ｃがＮ極に突極部６ｂ、６ｄがＳ極に磁化されている
ものである。

上記構成の固定子１の各固定子コイル３ｕ乃至４ｗに対
して図示しない駆動装置からＵ、Ｖ、Ｗの各相に対して
二相ずつ所定の順序で１２０゜（電気角）通電されると
、これにより発生する磁気的な吸引力及び反発力により
回転子５が回転するものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来構成の突極形直流モータにお
いて、固定子１と回転子５の突極部６ａ乃至６ｄとの間
の空隙部分の磁束分布は第１２図に実線シで示す如く電
気角に対して正弦波形状となっている。一方、同定子コ
イル３ｕ乃至４ｗは、直流の励磁電流が与えられ、夫々
略一定の磁束を発生する。従って、三相の各相に対応し
て発生するトルクは、空隙部の磁束分布の強度に比例す
るようになり、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に応じて等価的に実線
え、二点鎖線ｍ、破線ｎのように表わすことができる。

この結果、各固定子コイル３ｕ乃至４ｗに二相ずつ１２
０°通電したときに回転子５に発生する合成トルクは第
１３図に示すように波状のトルクリップルを伴なったも
のとなる。このトルクリップルが原因となって従来では
振動及びこれに伴なう騒音が発生してしまうという不具
合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、トルクリップルを極力低減し得て、振動、騒音の
小さい突極形直流モータを提供するにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の突極形直流モータの第１の特徴点は、三相の固
定子コイルを有する固定子と、永久磁石によりＮ、Ｓの
各極性に磁化される突極部を有する回転子とを備え、隣
接する二相ずつの固定子コイルに順次通電させるように
したものであって、前記突極部の外周面に電気角で６０
°及び１２０に相当する部位に軸方向に沿う溝部が形成
されている点にある。

本発明の突極形直流モータの第２の特徴点は、固定子コ
イルを有する固定子と、永久磁石によりＮ、Ｓの各極性
に磁化された突極部を有する回転子とを備えたものであ
って、前記突極部の外周面に軸方向に沿う溝部が形成さ
れ、この溝部に永久磁石が配設されている点にある。

また、上記第１或は第２の特徴を備えたものにおいて、
突極部の溝部は軸方向に沿ってジグザグ状に形成しても
良い。

（作用） 請求項１記載の突極形直流モータによれば、固定子と回
転子の突極部との間の空隙磁束分布は、各突極部の電気
角で６０°及び１２０°に相当する部分で突極部に形成
された溝部により弱められるので、三相分の合成トルク
は従来のピークとなっていたトルクリップル部分が弱め
られるようになり、従って、回転中の振動及びこれに伴
う騒音が低減される。

請求項２紀載の突極形直流モータによれば、回転子の突
極部の外周面にその突極部と同極性の永久磁石を配設す
ることにより各突極部と固定子との間の空隙磁束分布を
略−様に成し得、従って、固定子からの磁束に対して回
転子に発生するトルクはリップルのない略−様なものと
なり、振動及びこれに伴う騒音が少なくなる。また、固
定子コイルが三相のものであった場合に、回転子の突極
部の外周面にその突極部と異なる極性の永久磁石を配設
すれば、三相分の合成トルクにおいて従来トルクリップ
ルとなっていた部分を弱めるようにすることができ、従
って、回転中の振動及びこれに伴う騒音が低減される。

回転子の突極部に形成された溝部をジグザグ状とした場
合には、上記請求項１または請求項２紀載のものは溝部
形成に起因したコギングトルクが弱められるようになり
、さらにトルクリップルの少ないものとなり、振動及び
これに伴なう騒音が低減される。

（実施例） 以下、本発明を三相４極の突極形直流モータに適用した
第１の実施例について第１図乃至第５図を参照しながら
説明する。

先ず、全体構成の断面を示す第１図において、１１は固
定子であり、この内周壁側には例えば１２個の半閉形の
スロット１１ａが形成されている。

これらのスロットｌｌａには図示のように６個の固定子
コイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗ及び１３ｕ。

１３ｖ、１３ｗが所定の位置に収納されている。

この場合、固定子コイル１２ｕ、１３ｕはＵ相に、固定
子コイル１２Ｖ、１３ＶはＶ柑に、固定子コイル１２Ｗ
、１３ＷはＷ相に対応されている。１４は回転軸１５に
嵌着された回転子であり、これは、第２図にも示すよう
に、直交する位置に４個の突極部１６，１７．１８及び
１９が形成されており、これらの突極部１６乃至１９の
夫々隣接する部位に４個の界磁用永久磁石２０，２１．
２２及び２３が埋設されている。この場合、永久磁石２
０乃至２３により、突極部１６及び１８がＮ極に、突極
部１７及び１９がＳ極に磁化されている。

１６ａ、１６ｂは突極部１６の外周面に形成された溝部
であり、これらは、電気角にして突極部１．６の６０°
及び１２０°に相当する部分を中心にして図示のように
ジグザグ状に形成されており（この場合、機械的には３
０°及び６０°に相当する。）、これらの溝部１６ａ、
１６ｂは、固定子１１と回転子１４の突極部１６との間
の空隙部の磁束を部分的に少な（するものである。また
、突極部１７．１８及び１９にも全く同様にして夫々溝
部１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ及び１９ａ、１９ｂ
が形成されており、固定子１１と回転子１４との間の空
隙部の磁束分布は、電気角に応じて第４図に示すように
、正弦波形に対して６０１２０’　、２４０°及び３０
０°に磁束の少ない部分が形成される。

さて、第３図は電気的構成を示すもので、２４は直流電
源、２５はこの直流電源２４に接続されたスイッチング
主回路である。このスイッチング主回路２５は、６対の
トランジスタ２６及びダイオード２７を三相ブリッジ接
続してなるもので、アーム部２５ｕ、２５ｖ及び２５ｗ
の夫々のトランジスタ２６の共通接続点は出力線Ｕ、Ｖ
及びＷに接続されている。これらの出力線Ｕ、■及びＷ
は前記固定子コイル１２ｕ、１３ｕと１２ｖ、１３ｖと
１２ｗ、１３ｗとをＹ結線した各端子に接続されている
。２８はスイッチング主回路２５のトランジスタ２６に
制御信号を与える制御回路であり、固定子コイル１２ｕ
、１３ｕ、１２ｖ、１３ｖ及び１２ｗ、１３ｗの隣接す
る二相分に対応して電気角で１２０°ずつ位相をずらし
て通電する構成となっている。また、この制御回路２８
は出力線Ｕ、Ｖ、Ｗの各線に接続されており、回転子１
４の回転により固定子コイル１２ｕ乃至１３Ｗに誘起さ
れる電圧を検出して回転子１４の位置を示すフィードバ
ッグ制御信号を得るようになっている。

次に、本実施例の作用について第５図をも参照しながら
述べる。先ず、制御回路２８によりスイッチング主回路
２５のトランジスタ２６に制御信号が与えられると、隣
接する二相ずつの固定子コイル１２ｕ乃至１３ｗに順次
１２０°通電される。

このように、固定子コイル１２ｕ乃至１３ｗに通電され
ると固定子１１による回転磁界が発生し、回転子１４は
磁気吸引力及び反発力により回転するようになる。この
とき、回転子１４に生じているトルクは、次に°述べる
ようにトルクリップルの少ないものとなっている。即ち
、固定子１１と回転子１４との間の空隙部分の磁束分布
が第４図に示す如くなっているので、三相の各相から受
けるトルクも同様に比例したものとなっている。このよ
うなトルクを合成すると、従来のトルクリップルのピー
クとなっていた６０°　　１２０”　　　１８０°・・
・（電気角）といった部分のトルクが小さくなっている
ので、全体として第５図に実線にで示すように略一定の
大きさとなるものである。この結果、回転子１４は振動
及びこれに伴う騒音の発生の少ない回転状態となるもの
である。

また、溝部１６ａ乃至１９ｂをジグザグ状に形成してい
るので、直線状に形成した場合に比べてトルクリップル
が更に分散されるようになり、合成トルクは平均化され
たものとなる。

第６図乃至第９図は本発明の第２の実施例を示すもので
、第１の実施例と同一部分には同一符号を付し、以下、
異なる点についてのみ述べる。

第６図において、２９は第１の実施例における回転子１
４に代わる回転子であり、これは前記回転子１４の突極
部１６乃至１９に形成した溝部１６ａ乃至１９ｂの夫々
に永久磁石１６Ａ乃至１９Ｂを埋設したものである。こ
の場合、永久磁石１６Ａ乃至１９Ｂの極性は、突極部１
６乃至１９と同極性にするものと、異極性にするものと
の２通りがあり、以下、夫々についてその作用を述べる
。

先ず、永久磁石１６Ａ乃至１９Ｂの極性を突極部１６乃
至１９と同極性にしたものにおいては、各文極部１６乃
至１９は、第７図に示すように界磁用永久磁石２０乃至
２３によって発生している磁束（破線）に加えて図中電
気角で６０°及び１２０°にピークをもつ磁束（−点鎖
線）が発生しているので、固定子１１と回転子２９との
間の空隙部の磁束分布は実線で示すようにこれらを合成
した略６０°から１２０°の範囲で平坦な形状をしたも
のとなる。従って、固定子コイル１２ｕ乃至１３Ｗの各
相に対応した磁束は第８図（ｂ）。

（Ｃ）、（ｄ）に示すような波形で等価的に表わされ、
これらを重ね合わせた第８図（ａ）に示す波形から三相
通電したときの合成トルクを求めると、第９図に示すよ
うな平坦な波形となる。これにより、回転子２９はトル
クリップルの少ない略一定のトルクで回転するようにな
り、振動及びこれに伴なう騒音も少ないものとなる。

次に、永久磁石１６Ａ乃至１９Ｂの極性を突極部１６乃
至１９と異極性にしたものにおいては、各文極部１６乃
至１９は、界磁用永久磁石２０乃至２３によって発生し
ている磁束のうち電気角で６０°及び１２０°の位置に
相当する部分が弱められた磁束を発生するようになる。

これにより、固定子１１と回転子２つとの間の空隙部の
磁束分布は第１の実施例と略同様の波形となり、従って
、合成トルクについても同様に、従来の合成トルクでピ
ークとなっていたトルクリップル部分が弱められたもの
となって、全体として略一定のものが得られるようにな
る。この結果、この場合についても回転子２９は略一定
のトルクの回転状態が得られ、振動及びこれに伴なう騒
音が減少するものである。

勿論、溝部１６ａ乃至１９ｂがジグザグ状に形成されて
いることから、埋設される永久磁石１６Ａ乃至１９Ｂに
よる磁束も所定角度に集中することなく分散されて、合
成トルクの小さなトルクリップルまで減じられるように
なり、従って、さらにトルクが均一化され、振動及びこ
れに伴なう騒音が低減されるものである。

［発明の効果］ 請求項１記載の突極形直流モータによれば、回転子の突
極部の外周面に電気角で６０°及び１２０°に相当する
部位に軸方向に沿う溝部を形成したので、これにより、
空隙部分の磁束が部分的に弱められ、二相の固定子コイ
ルに通電したときに従来生じていたトルクのピークとな
るトルクリップル部が弱められるようになる。従って、
合成トルクを略一定の大きさとすることができ、回転子
の回転中の振動及びこれに伴なう騒音の発生を極力低減
することができるという優れた効果を奏する。

請求項２記載の突極形直流モータによれば、回転子の突
極部の外周面に軸方向に沿う溝部を形成し、この溝部に
永久磁石を配設し、空隙部分の磁束を部分的に強めたり
或いは弱めたりすることによりその磁束分布を平坦な形
状としたり或いは従来のトルクのピークとなるトルクリ
ップル部分の磁束を弱めるようにした。これにより、合
成トルクを略一定の大きさとすることができ、回転子の
回転中の振動及びこれに伴なう騒音の発生を極力低減す
ることができるという優れた効果を奏する。

請求項３記載の突極形直流モータによれば、突極部の溝
部を軸方向に沿ってジグザグ状に形成したので、溝部に
よる小さなトルクリップル成分も分散され、合成トルク
はさらにトルクリップルの小さなものとすることができ
、回転子の回転中の振動及びこれに伴なう騒音をより一
層低減することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は全体の断面図、第２図は回転子の斜視図、第３図は
電気的構成図、第４図及び第５図は作用説明図であり、
第６図乃至第９図は本発明の第２の実施例を示し、ｍ６
図は回転子の斜視図、第７図乃至第９図は作用説明図で
ある。第１０図乃至第１３図は従来例を示し、第１０図
は第１図相当図、第１１図は回転子の平面図、第１２図
及び第１３図は作用説明図である。 図面中、１１は固定子、ｌｌａはスロット、１２ｕ、１
２ｖ、１２ｗ、１３ｕ、１３ｖ、１３ｗは固定子コイル
、１４．２９は回転子、１６，１７．１８．１９は突極
部、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ
、１’９ａ、１９ｂはンｉ’Ｔ　部、　　１６Ａ、　　
　１６Ｂ、　　　１７Ａ、　　　１７Ｂ、　　　１８Ａ
。 １８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂは永久磁石、２０，２１゜２２
．２３は界磁用永久磁石、２５はスイッチング主回路を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、三相の固定子コイルを有する固定子と、永久磁石に
   よりＮ、Ｓの各極性に磁化される突極部を有する回転子
   とを備え、隣接する二相ずつの固定子コイルに順次通電
   させるようにした突極形直流モータにおいて、前記突極
   部の外周面に電気角で６０°及び１２０°に相当する部
   位に軸方向に沿う溝部が形成されていることを特徴とす
   る突極形直流モータ。 ２、固定子コイルを有する固定子と、永久磁石によりＮ
   、Ｓの各極性に磁化された突極部を有する回転子とを備
   えた突極形直流モータにおいて、前記突極部の外周面に
   軸方向に沿う溝部が形成され、この溝部に永久磁石が配
   設されていることを特徴とする突極形直流モータ。 ３、突極部の溝部は軸方向に沿ってジグザグ状に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１または請求項２記載
   の突極形直流モータ。