JPS61185054A - 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】 （イ）Ｍ東上の利用分野 本発明はテープレコーダやＶＴＲ等に用いられるブラシ
レスモータに係り、特に、電機子磁芯にスロットを有す
るブラシレスモータの改良に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、スロットを有するブラシレスモータは、第５図に
示すように、電機子磁芯（１）の周縁部に幅の等しい突
極（２）を間隔を置いて複数形成し、隣合う突極（２）
間に生ずるスロット（３）に電機子フィル（図示せず）
を配置するとともに、各突極（２）の先端にこれと間隔
を置いて電機子磁芯（１）を囲むように環状の多極マグ
ネット（４）を備えたロータを配置してなる構成が一般
的である。

このように構成されたブラシレスモータは、スロット（
３）を有するので、多極マグネット（４）の個々の磁極
（例えば、磁極Ｎ１、Ｓｌ、Ｎ２、Ｓ２・・・Ｎ４、Ｓ
４＞が各スロット（３）を通過して一方の突極（２）か
ら隣の突極（２）へ移る際、第６図に示すように、フギ
ングが生じ易い、なお、第６図中（イ）〜（チ〉は各磁
極Ｎ１、Ｓｌ、・・Ｎ４、Ｓ４に生ずるフギングの推移
特性を示している。

例えば、３相、８（２Ｐ）極、１２スロツト構成のブラ
シレスモーフでは、多極マグネット（４）の１回転当た
り２４回のコギングが生じる。

しかも、各スロットく３）の間隔や多極マグネット（４
）の各磁極の大きさく長さ又は角度）が各々全て同一で
あるから、コギングが複数個所で同時に発生してそれら
が加算きれ、大きなコギングとなってブラシレスモーフ
の特性を悪化させる。上述した３相、８極、１２スロツ
ト構成のブラシレスモーフでは、４個の磁極（磁極Ｎｌ
、Ｎ２、Ｎ３．Ｎ４と磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓａ）で
同時にコギングが発生してこれが加算される。

第６図中の（す）はそれらのコギングの総和であり、各
磁極でのコギングは小きいが、全体のコギングは極めて
大きくなることが分かる。

また、ブラシレスモーフにあっては、ロータを回転駆動
する際に、ホール素子等の位置検出センサーを用いてロ
ータの位置を規則的に検出して電機子コイルを切り換え
る構成が一般的であるから、コギングを改善する場合に
はロータの位置検出機能を考慮して特別な工夫を施す必
要がある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、コギングを抑えて円滑な回転を確保するブラ
シレスモーフを提供せんとするものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 このような問題点を解決するために本発明は、電機子磁
芯に形成した複数のスロットに電機子フィルを巻装し、
各スロットの先端を囲むような環状の多極マグネットを
有するロータを回転自在に軸支させ、そのロータの回転
によってこの位置を検出する位置検出センサーを多極マ
グネットに対抗して配置したブラシレスモーフであって
、多極マグネットの少なくとも上記スロットと対向する
複数の磁極部分が不均一な大きさく角度又は長さ）で１
硼されるとともに、その位置検出センサーが対抗する磁
極部分が均一な大きさく角度又は長さ）で着磁されてい
る。

上記不均一な磁極部分は具体的には次のように形成きれ
る。上記スロットの数をｎ１上記多極マグネツトの磁極
数をｍ、所定の位置から−の磁極が上記各スロットを通
るまでの角度をＴとした場合、 Ｔ　−（３６０°／ｎ）ＸＫｎ十θｍ （但し、Ｋｎはスロット番号に対応したＯから（ｎ−１
＞までの整数、０ｍは前記所定の位置から該当するｍ番
目の磁極までの角度）の関係を有し、Ｋｎおよび０ｍを
各々独立して変化させた場合に、得られる前記角度Ｔが
異なるように０ｍを選定している。

くホ）作用 このような手段を用いた本発明は、多極マグネットが回
転すると各スロットでコギングが発生するが、コギング
の発生する個所が重ならずに分散され、全体としてコギ
ングの発生周期も短くなる一方、位置検出センサーから
規則的な位置検出信号が得られる。

くべ）実施例 以下本発明の詳細な説明する。なお、従来例と共通する
部分には同一の符号を付す。

第１図は本発明のブラシレスモーフの一実施例を示す縦
断面図である。

ステータ（５）には軸受部（６）が設けられ、この軸受
部（６）には電機子磁芯（１）が支持されている。この
電機子磁芯（１）は強磁性体からなり、第２図に示すよ
うに、その周縁部には幅の等しい突極（２）が複数形成
きれており、隣合う突極（２）間はスロット（３）とな
っている。

また電機子磁芯（１）には３和室機子コイル（７）が巻
装される（第２図には図示せず）、この各相の電機子フ
ィルは夫々２個の分割コイルを有し、各分割フィルは夫
々１個の突極（２）に巻装され、同一相の各分割フィル
は対抗する突極、すなわち３スロツトピツチの突極に同
一極性に巻装きれ、且直列接続される。

各突極（２）の先端に間隔を置いてこれらを囲むような
環状の多極マグネット（４）を有するロータ（８）が、
ロータ軸く９）を軸受部（６）に軸支させるようにして
回転可能に配置きれている。

ステータ〈５〉には、多極マグネット（４）に向けたホ
ール素子等の位置検出センサー（１０）が３個、等角度
で配置きれている。

そして、多極マグネッ゛ト（４）は第１および第２の磁
極部分（１１）、（１２）の２層になっている。第３図
に示すように、突極（２）に対向する第１の磁極部分（
１１）は大きき（角度又は長き）が不均一（ａ≠ｂ≠Ｃ
・・・）となるように着磁されており、位置検出センサ
ー（１０）の対抗する第２の磁極部分（１２）は等長く
角度）（ｄ）で着磁されている。

また、第１の磁極部分（１１）については、ブラシレス
モータが、３相、６スロツト、４極の構成の場合、第１
の磁極（Ｎ１）の角度が９０度、第２の磁極（Ｓｌ）の
角度が１０５度、第３の磁極（Ｎ２）の角度が９０度、
第４の磁極（Ｎ２）の角度が７５度に選定されている。

また、第２の磁極部分（１２）においては、各磁極が等
角度の９０度に着磁きれている。

このようなブラシレスモータでは、ロータ（８）が１電
機子フィル（７）の切換えによって回転すると、別表の
ように各コギングの発生位置が全て異なって生ずる。な
お、電機子コイルの切換えは、位置検出センサー（１０
）からの検出信号に基づいてなきれる。これらの回転駆
動機構は従来公知の機構となっており、図示および説明
を省略する。

別表からも分かるように、第１の磁極（Ｎ１）から第４
の磁極（Ｎ２）までの角度を適当に選定すれば、多極マ
グネット（４）が回転した場合に同時に複数のコギング
が生じなくなって分散きれる。

第４図はこのような関係を示したコギングの特性図であ
る。同図によれば、各磁極（Ｎ１）、（Ｓｌ）、（Ｎ２
）、（Ｎ２）によって（イ）〜（ニ）にようにコギング
が生ずるのは従来例と同様であるが、同時に複数のコギ
ングが重ならないので、同図（ホ）に示すように全体の
コギングはそのレベルが小きくその周期も短くなる。

しかも、多極マグネット（４）が回転すると、第２の磁
極部分（１２）が等角度で１磁されているので、位置検
出センサー（１０）から規則的な検出信号が得られ、確
実な回転制御がなされる。

そして、本発明のブラシレスモータにおいて、コギング
が同時に複数発生しないように、多極マグネット（４）
の第１の磁極部分（１１）を不均一に着磁する方法とし
ては、以下のようにすればよい。

すなわち、ブラシレスモータにおいて、６ｆｌ！！１の
スロット（３）と４極の多極マグネット（４）を有する
場合に、第１の磁極（Ｎ１）から第２の磁極（Ｓｌ）ま
での角度を（θ１）とし、第１の磁極（Ｎ１）から第３
の磁極（Ｎ２）までの角度を（θ２）とし、第１の磁極
（Ｎ１）から第４の磁極（Ｎ２）までの角度を（θ３）
とすると、多極マグネット（４）の回転に伴って第１の
磁極（Ｎ１）と各スロット（３）との間に生ずるコギン
グ発生角度（Ｔ１）は、Ｔ１−（３６０°／６）ＸＫｎ の関係式に基づき、Ｋｎにスロット番号に対応した数字
０かも５まで順次代入した値となる。

第２の磁極（Ｓｌ）とスロット（３）との間に生ずるコ
ギング発生角度（Ｔ２）は、 Ｔ　２−　（３６０°／６）ＸＫｎ十０１に基づき、Ｋ
ｎへＯから５の数字を順次代入した値となる。

また、第３の磁極（Ｎ２）とスロット（３）との間に生
ずるコギング発生角度（Ｔ３）は、Ｔ３−（３６０°／
６）ＸＫｎ＋θｔ に基づき、さらに、第４の磁極（Ｎ２）とスロット（３
）との間に生ずるコギング発生角度（Ｔ４）も同様に、 Ｔ　４　＝（３６０”　／　６　）Ｘ　Ｋ　ｎ＋０３に
基づいて得られる。

そして、各関係式において、Ｋｎや０ｍにスロット番号
に応じた数又は予め定まった角度値を順次代入して得ら
れる前記角度Ｔ１〜Ｔ４が、各々異なるように０ｍを選
定すればよい。

なお、別表の値は、０１〜θ３の値を以下のようにした
場合の例である。

θ１−９０°、 θ２”１９５°、 θ３−２８５°、 このようにすると、コギングの合成時にコギングを均一
に分散させることができる。

コギングを均一に分散させる場合には、一般に界磁マグ
ネットの磁極数を２ｐ、ｔＪａ子の突極数をＱとすると
、界滋マグネットの各磁極の大きさを、３６０／（２Ｐ
−Ｑ）（７）整数倍の角度だけ、角度３６ｏ／２Ｐから
ずらせばよい。

実施例では、磁極数が４、突極数が６であるから、第２
及び第４磁極（Ｓｌ）（Ｓｌ）を１５度づつずらしてい
る。

因みに界磁マグネットの磁極数が６、電機子の突極数が
９であるときには、界磁マグネ７トの磁極の大きさは、
順次角度６０度、５３．３度、７３．４度、６０度、４
６．６度、６６．７度にすれば各コギングがその合成時
に均一に分散する。

しかしながら、合成コギングを小きくするだけであれば
、各コギングが同時に発生しなければよく、その発生時
点が等間隔である必要はない。

また、本発明のブラシレスモータは、第１、第２の磁極
部分（１１）、（１２）は一体的に形成される必要はな
く、別個に形成して貼付けてもよい。

（ト）発明の詳細 な説明したように本発明のブラシレスモータは、スロッ
トを有する構成であるが、個々のコギングが同時に発生
しないから、全体のコギングを小さく抑えることが可能
であるうえ、規則的な位置検出信号を得ることもできる
ので、円滑な回転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１＠は本発明のブラシレスモータの一実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図に示す電機子磁芯および多極マ
グネットの構成を示す概略平面図、第３図は第１図に示
す多極マグネットの着磁状態を示す部分展開図、第４図
は第１図に示すブラシレスモータのコギング特性図、第
５図は従来のブラシレスモータを示す概略図、第６図は
第５図のブラシレスモータにおけるコギングの特性図で
ある。 （１）・・・電機子磁芯、（２）・・・突極、（３）・
・・スロット、（４）・・・多極マグネット、（５）・
・・ステータ、（７）・・・電機子フィル、（８）・・
・ロータ、（１０）・・・位置検出センサー、〈１１）
・・・第１の磁極部分、（１２）・・・第２の磁極部分
。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電機子磁芯に形成した複数のスロットに電機子コ
   イルを巻装し、 前記各スロットの先端を囲むような環状の多極マグネッ
   トを有するロータを回転自在に軸支させるとともに、 前記ロータの回転によってこの位置を検出する位置検出
   センサーを前記多極マグネットに対抗して配置してなる
   ブラシレスモータにおいて、前記多極マグネットの少な
   くとも前記スロットと対抗する複数の磁極部分が不均一
   な大きさで着磁されるとともに、 前記位置検出センサーが対抗する磁極部分が均一な大き
   さで着磁されてなることを特徴とするブラシレスモータ
   。