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JPS6192150A - Brushless dc motor - Google Patents

Brushless dc motor

Info

Publication number
JPS6192150A
JPS6192150A JP21111084A JP21111084A JPS6192150A JP S6192150 A JPS6192150 A JP S6192150A JP 21111084 A JP21111084 A JP 21111084A JP 21111084 A JP21111084 A JP 21111084A JP S6192150 A JPS6192150 A JP S6192150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
excitation
torque
coil
pole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21111084A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruaki Kitamori
北森 輝明
Hokao Asano
浅野 外夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP21111084A priority Critical patent/JPS6192150A/en
Publication of JPS6192150A publication Critical patent/JPS6192150A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce a torque ripple by winding the coil of exciting phase to include the third harmonic wave distribution, and providing the correcting rotor pole of the same number of poles as the third harmonic waves in the rotor, thereby cancelling the variation in the main torque. CONSTITUTION:A semiconductor switch is connected with an exciting coil 13, the position of the main pole of the permanent magnet of a rotor 2 is detected by position sensors H1, H2, and the switch is controlled at a timing so that the combined torque for generating the motor becomes that generated by the exciting phases. The coil 13 is wound on a stator to have the third harmonic wave magnetic flux distribution pole 14, and correcting rotor poles 10 to become triple poles of the same number as the third harmonic waves are integrally provided at the rotor 2. Thus, the variation in the main torque T(T1+T2) can be reduced by the correcting torque T3.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、レーザプリンタ、ファックス用ポリゴンス
キャナー等に適用されるブラシレス直流モータに関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a brushless DC motor applied to laser printers, polygon scanners for fax machines, and the like.

従来例の構成とその問題点 励磁巻線を多相にしてそれぞれに半導体スイッチを接続
し、永久磁石よりなるロータと励磁巻線との相対位置を
検出して励磁巻線の電流方向を切り換えかつコイルを選
択することにより一定方向にトルクを発生させる従来の
ブラシレス直流モータは、前記電流の切り換えあるいは
コイルの選択時において固有の不連続なトルクの変動を
生ずる。
Conventional configuration and problems The excitation windings are made into multiple phases and a semiconductor switch is connected to each, and the relative position between the rotor, which is made of permanent magnets, and the excitation windings is detected to switch the current direction of the excitation windings. Conventional brushless DC motors that generate torque in a fixed direction by selecting a coil produce inherent discontinuous torque fluctuations when switching the current or selecting the coil.

このような固有のトルク変動を平均化するために回転部
の慣性を大きくしたり、励磁電流の位相と大きさをトル
ク変動を補正するように駆動回路の回路的処理で行なう
手段はすでにある。この発明は高調波磁束を基本の磁束
分布に付加し、さらにロータを構成する永久磁石の着磁
パターンを工夫して前記固有のトルクを補正するような
トルクを発生させてトルク変動を少なくした電動機を提
供するものである。
There are already methods for increasing the inertia of the rotating part in order to average out such inherent torque fluctuations, and for correcting the phase and magnitude of the excitation current by circuit processing in the drive circuit. This invention is an electric motor that reduces torque fluctuation by adding harmonic magnetic flux to the basic magnetic flux distribution and devising the magnetization pattern of the permanent magnets that make up the rotor to generate torque that compensates for the above-mentioned inherent torque. It provides:

以下従来例を具体的に説明する。従来例の代表としてト
ランジスタスイッチを用いたいわゆる交流励磁で2相励
磁に相当するブラシレスモーフを第7図に示す。第7図
において、1は固定子、2はロータでN、Sの2極に着
磁されている。なお図は単純化のため2極で説明してい
るが多極の場合は単位極対として電気角2πとなる。固
定子1にはスロット3があり夫々のスロット3には励磁
コイル4.4’、5.5’が巻回されている。また夫々
の励磁コイル4.4’、5.5’には直流スイッチT 
r lI+ T r I2.T r 21+ T’r 
22が直列に接続され、第7図のように電源7に接続さ
れる。
A conventional example will be specifically explained below. As a representative example of the conventional example, FIG. 7 shows a brushless morph corresponding to two-phase excitation using so-called AC excitation using transistor switches. In FIG. 7, 1 is a stator, and 2 is a rotor, which are magnetized into two poles, N and S. Although the figure is illustrated using two poles for simplicity, in the case of multiple poles, the electrical angle is 2π as a unit pole pair. The stator 1 has slots 3, and each slot 3 is wound with an excitation coil 4.4', 5.5'. In addition, a DC switch T is connected to each exciting coil 4.4', 5.5'.
r lI+ T r I2. T r 21+ T'r
22 are connected in series and connected to the power source 7 as shown in FIG.

直流スイッチT rII〜T ’ 22はオンにおいて
常に一方向の電流を通すので例えば直流スイッチTr 
IIに接続している励磁コイル4に電流が流れ込むとコ
イル直下の鉄心はNに励磁され図示のロータ極Nと同極
となる。一方直流スイッチTrI□がオンになれば励磁
コイル4′に電流が流れ込みコイル直下の鉄心はNに励
磁され図示のロータ極Nと異極になる。すなわち励磁コ
イル4の直下の極性は直流スイッチT r 1)のオン
でN 、 T r l□のオンでSとなり励磁コイル4
′の直下の極性はT r 1)のオンでs、Tr、□の
オンでNとなり、実質的に交流励磁における単一の励磁
コイルを表わしている。
Since the DC switch TrII to T' 22 always conducts current in one direction when it is on, for example, the DC switch Tr
When a current flows into the excitation coil 4 connected to II, the iron core immediately below the coil is excited to N and becomes the same polarity as the rotor pole N shown in the figure. On the other hand, when the DC switch TrI□ is turned on, a current flows into the excitation coil 4', and the iron core immediately below the coil is excited to N, making it different from the rotor pole N shown in the figure. In other words, the polarity immediately below the excitation coil 4 becomes N when the DC switch T r 1) is on, and S when the DC switch T r l□ is on.
The polarity immediately below ' is s when T r 1) is on, N when Tr is on, and substantially represents a single excitation coil in AC excitation.

励磁コイル5.5′と直流スイッチT r H、Tr2
□の関係も同様であり実質的には交流励磁における2相
励磁に相当する。Hl、H2,H,、H2は夫々ロータ
2の着磁極性により励磁すべき励磁コイル4.4’、5
.5’を選択、するための励磁コイル4.4’、5.5
’とロータ2の位置センサであり、例えばホール素子を
用いて図中においてロータ2のN極の増加にしたがって
ホール素子H1に電圧が誘起して直流スイッチT rl
lをオンにし、一方且、の誘起電圧を減少させて直流ス
イッチTr1□をオフにする。同様のことをπ/2の位
置のづれで直流スイッチT r 2(、T r 2□に
も作動させる。
Excitation coil 5.5' and DC switch T r H, Tr2
The relationship □ is also similar and substantially corresponds to two-phase excitation in AC excitation. Hl, H2, H, , H2 are excitation coils 4.4', 5 to be excited depending on the magnetization polarity of the rotor 2, respectively.
.. Excitation coil 4.4', 5.5 for selecting 5'
' and the position sensor of the rotor 2. For example, using a Hall element, as shown in the figure, as the N pole of the rotor 2 increases, a voltage is induced in the Hall element H1, and the DC switch T rl
1 is turned on, while the induced voltage of and is reduced, and the DC switch Tr1□ is turned off. The same operation is performed for the DC switch T r 2 (, T r 2 □) with a position shift of π/2.

以上説明の通りこれは交流2相励磁と等価的である。す
なわちロータ2がシャフト6の回りを回転することによ
り順次励磁コイル4.4’、5.5’が切り換えられる
。第8図(a)はその時の励磁コイル極性とロータ極の
関係を示したものであり、図においてロータ2のN極と
ホール素子H1による直流スイッチTrllのオンによ
り励磁コイル4がロータ2と同極励磁したときの第2コ
イルの励磁極の極性の関係位置を示し、さらにホール素
子と励磁極との関係位置を表わしている。第8図(b)
は時間経過とともに発生するトルクを示し、T1は第1
コイルである励磁コイル4,4′により発生するトルク
、T2は第2コイルである励磁コイル5.5′により発
生するトルクでT1+T2はその合成されたトルクであ
る。これはロータ2の回転がπにわたって励磁コイル4
.4’、5.5’が切り替わり、また励磁コイル群の第
1コイルと第2コイルの位相差はπ/2であることを示
している。ブラシレスモーフではπ通電と云われている
As explained above, this is equivalent to AC two-phase excitation. That is, as the rotor 2 rotates around the shaft 6, the excitation coils 4.4' and 5.5' are sequentially switched. FIG. 8(a) shows the relationship between the excitation coil polarity and the rotor pole at that time. In the figure, the excitation coil 4 is the same as the rotor 2 due to the N pole of the rotor 2 and the turning on of the DC switch Trll by the Hall element H1. It shows the relative position of the polarity of the excitation pole of the second coil when pole-excited, and also represents the relative position between the Hall element and the excitation pole. Figure 8(b)
indicates the torque that occurs over time, and T1 is the first
Torque generated by the excitation coils 4 and 4', T2 is the torque generated by the excitation coil 5.5', which is the second coil, and T1+T2 is the combined torque. This means that the rotation of the rotor 2 extends over π and the excitation coil 4
.. 4' and 5.5' are switched, and the phase difference between the first coil and the second coil of the excitation coil group is π/2. Brushless morphs are said to have π energization.

各励磁コイル4.4’、5.5’−の励磁において発生
するトルクは空隙長を一様として、レラクタンストルク
がないものとすれば、単純にコイルを直流励磁している
場合、 ステータの励磁磁束分布は単位軸方向長さ当りBs5i
nθ ロータ磁石の磁束分布は単位軸方向長さ当りB Ral
n (θ−wt−ψ) である。θは空間分布角、B、は励磁分布の最大値、w
tは回転角速度、BRはロータ着磁分布の最大値、ψは
ステータとロータの初期位置着または負荷角である。空
隙だ蓄えられる磁気的エネルギWは W =   (B 5sinθ+B R51n (θ−
wt−ψ))  ”R・・・・・・1式 ここで、Rは磁気抵抗である。
Assuming that the air gap length is uniform and there is no reluctance torque, the torque generated during excitation of each excitation coil 4.4', 5.5'- is as follows: Excitation magnetic flux distribution is Bs5i per unit axial length
nθ The magnetic flux distribution of the rotor magnet is B Ral per unit axial length
n (θ-wt-ψ). θ is the spatial distribution angle, B is the maximum value of the excitation distribution, w
t is the rotational angular velocity, BR is the maximum value of the rotor magnetization distribution, and ψ is the initial position or load angle of the stator and rotor. The magnetic energy W stored in the air gap is W = (B5sinθ+B R51n (θ−
wt-ψ)) ”R...1 formula where R is magnetic resistance.

故に発生トルク =−2πRBS BRsin (w t+ψ)・・・・
・・2式もし、磁束分布において空間的に高調波磁束分
布がある場合、1式および2式の経過よりトルクは同一
次数の高調波磁束分布があるときのみ発生する。
Therefore, generated torque = -2πRBS BRsin (w t+ψ)...
...Equation 2 If there is a spatially harmonic magnetic flux distribution in the magnetic flux distribution, then from the progression of Equations 1 and 2, torque is generated only when there is a harmonic magnetic flux distribution of the same order.

To=−2πRnB5 。BR1)Blnn  (w 
t+ψ)・・・・・・3式 ここで、BSoはn次励磁分布の最大値、BRnはn次
ロータ着磁分布の最大値である。
To=-2πRnB5. BR1) Blnn (w
t+ψ)...3 Formula Here, BSo is the maximum value of the n-th excitation distribution, and BRn is the maximum value of the n-th rotor magnetization distribution.

以上は励磁コイル4.4’、5.5’に直流を流しつづ
けた場合であるから各励磁コイル共ロータの位置センサ
であるところのホール素子H1〜旦2の夫々によって励
磁コイルが直流で励磁している区間において成立してい
る。すなわちπ通電であれば0〜πの通電期間で各励磁
コイルとロータの関係で成立している。
The above is a case where DC continues to flow through the excitation coils 4.4' and 5.5', so each excitation coil is excited with DC by each of the Hall elements H1 to H2, which are rotor position sensors. It holds true in the area where it is. That is, in the case of π energization, the relationship between each exciting coil and the rotor is established in the energization period of 0 to π.

第9図は励磁コイルとロータとの関係位置において、π
/2通電となし特定の励磁コイルの通電中は他の励磁コ
イルの電流はオフになるようにホール素子H1〜且2を
配してスイッチオンオフの論理を取ったものであり、π
/2の期間で順次励磁コイルが排他的に励磁されたいわ
ゆるπ/2通電のトルクを示している。いずれにせよト
ルクは2相励磁においてπ/2の間隔で固有のトルク変
動を有している。
Figure 9 shows the relationship between the excitation coil and the rotor, π
/2 energization The Hall elements H1 to H2 are arranged so that when a specific excitation coil is energized, the current in other excitation coils is turned off, and the logic of switching on and off is taken.
This shows the torque of so-called π/2 energization in which the excitation coils are sequentially and exclusively excited during a period of /2. In any case, the torque has inherent torque fluctuations at intervals of π/2 in two-phase excitation.

第10図は、2相励磁と同様に交流励磁における3相励
磁相当の関係を示したもので同(alはある時点の各励
磁コイルの励磁極性を表わし、同(b)はロータ着磁極
Nが第1コイル極の極性と合致した場合を示す。この時
、同(C1のホール素子H1〜基。
Figure 10 shows the relationship equivalent to three-phase excitation in AC excitation as well as two-phase excitation. shows the case where the polarity matches the polarity of the first coil pole.At this time, the same (Hall element H1~group of C1

は第10図(a)のような励磁分布を構成している。constitutes an excitation distribution as shown in FIG. 10(a).

これはいわゆるπ通電である。第10図(d+はπ/3
通電の場合のホール素子H1〜旦。の論理をとり、各コ
イルを排他的に通電してその通電期間をπ/3となした
場合であり、同図(Q)はそのときの各励磁コイル群に
よる発生トルクT、、T2.’r3のπ/3期間ずつ順
次時間経過によって発生するトルクになる。π通電の場
合のトルクは図示していないが、夫々の励磁コイルによ
る発生トルクの和になることは明らかである。いずれに
せよトルクは3相励磁においてπ/3の間隔で固有のト
ルク変動を有している。
This is so-called π energization. Figure 10 (d+ is π/3
Hall element H1~dan when energized. This is the case where each coil is exclusively energized and the energization period is set to π/3 using the logic of . The figure (Q) shows the torques T, , T2 ., generated by each excitation coil group at that time. The torque is generated as time passes sequentially for each π/3 period of 'r3. Although the torque in the case of π energization is not shown, it is clear that it is the sum of the torques generated by the respective excitation coils. In any case, the torque has inherent torque fluctuations at intervals of π/3 in three-phase excitation.

発明の目的 この発明の目的は、トルクの変動を低減し、効果的にト
ルクリップルを平準化することができるブラシレス直流
モータを提供することである。
OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a brushless DC motor that can reduce torque fluctuations and effectively level out torque ripples.

発明の構成 この発明のブラシレス直流モータは、半導体スイッチを
励磁コイルに接続し、d−夕磁石により励磁コイルを前
記半導体スイッチで作動させかつ半導体スイッチを選択
する位置センサを有するブラシレス直流モータであって
そのスイッチング動作をモータの発生する合成トルクが
各励磁相によって発生するトルクそのものであるような
タイミングになしたブラシレス直流モータにおいて、各
励磁相のコイルを第3高調波分布を含むように巻回し、
一方ロータ磁石は主動磁極と同極数の主ロータ極と前記
第3高調波と同極数の3倍磁極である補正用ロータ極を
有する磁石を同軸に結合したことを特徴とするものであ
る。補正用ロータ極とコイルに発生する第3高調波磁束
分布との間に生ずるトルクが主トルクの変動を打消すよ
うに働くため、トルクの変動を低減することができる。
Structure of the Invention The brushless DC motor of the present invention is a brushless DC motor having a position sensor that connects a semiconductor switch to an excitation coil, operates the excitation coil with the semiconductor switch using a d-wave magnet, and selects the semiconductor switch. In a brushless DC motor whose switching operation is timed so that the composite torque generated by the motor is the torque itself generated by each excitation phase, the coil of each excitation phase is wound so as to include the third harmonic distribution,
On the other hand, the rotor magnet is characterized by coaxially coupling a magnet having main rotor poles having the same number of poles as the main driving magnetic poles and correction rotor poles having three times the same number of poles as the third harmonic. . Since the torque generated between the correction rotor pole and the third harmonic magnetic flux distribution generated in the coil acts to cancel the fluctuations in the main torque, the fluctuations in torque can be reduced.

実施例の説明 この発明の一実施例を第1図ないし第6図に基づいて説
明する。すなわち、このブラシレス直流モータは、半導
体スイッチを励磁コ、イルに接続し、ロータの永久磁石
により励磁コイルのスイッチを作動させそれを選択する
位置センサを有するものであり、そのスイッチング動作
をモータの発生する合成トルクが各励磁相によって発生
するトルクそのものであるようなタイミングになしてい
る。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In other words, this brushless DC motor has a position sensor that connects a semiconductor switch to the excitation coil and selects the excitation coil switch by actuating the excitation coil switch using a permanent magnet in the rotor. The timing is such that the resultant torque generated by each excitation phase is itself the torque generated by each excitation phase.

そして各相励磁コイルを高調波磁束分布を含むようにス
テータに巻回し、一方ロータは高調波分布極と同極数磁
石(補正用ロータ磁極)を同軸に結合している。
Each phase excitation coil is wound around the stator so as to include the harmonic magnetic flux distribution, while the rotor is coaxially coupled with magnets having the same number of poles as the harmonic distribution poles (correction rotor magnetic poles).

一般のモータにおいては励磁巻線による磁束分布は正弦
波になるように配するのが理想的であるが寸法上あるい
は製造を簡易化するために単純な巻線をなすことが多い
。一般には主コイル1極当り1コイルにするとフルピッ
チあるいは極端なシヨードピッチで巻くとき励磁束分布
には第3高調波磁束分布が非常に大きくなる。この第3
高調波磁束分布とは別の表現をすれば基本の極数の3倍
の極数をもった励磁巻線が併存すると考えればよい。フ
ーリエ級数による展開で分かるように奇数高調波極の分
布が存在するが前記のように第3調波極の分布が成分と
しては大きい。この高調波極は基本権に随伴しているも
のであるからロータの基本権とステータ励磁巻線による
励磁基本権との相対位置によりトルクを常に所定方向に
保つべく励磁電流の方向を切り換えて励磁極性を反転す
るときは第3調波極も同様に反転する。今、第3高調波
の励磁分布極に対してロータ2にそれと同極数の永久磁
石を基本永久磁石極と複合あるいは併設すれば夫々の成
分のトルクが発生する。この関係をトルク一時間、ステ
ータ励磁極性、ロータの永久磁石着磁極性の関係で図示
すると第1図、第4図および第5図のようになる。
In a general motor, it is ideal that the magnetic flux distribution by the excitation winding is arranged in a sinusoidal wave, but in many cases the winding is simple due to size reasons or to simplify manufacturing. Generally, if one coil is used for each main coil pole, the third harmonic magnetic flux distribution will be extremely large in the excitation flux distribution when winding at full pitch or extreme short pitch. This third
Expressed differently from the harmonic magnetic flux distribution, it can be considered that an excitation winding having three times the number of poles as the basic number of poles coexists. As can be seen from the Fourier series expansion, there is a distribution of odd harmonic poles, but as mentioned above, the distribution of third harmonic poles is large as a component. Since this harmonic pole is associated with the fundamental power, the direction of the excitation current is switched to keep the torque always in a predetermined direction depending on the relative position of the fundamental power of the rotor and the fundamental power of excitation by the stator excitation winding. When the polarity is reversed, the third harmonic pole is also reversed. Now, if a permanent magnet with the same number of poles as the third harmonic excitation distribution pole is provided in the rotor 2 in combination with or in conjunction with the basic permanent magnet pole, torque of each component will be generated. This relationship is illustrated in terms of torque per hour, stator excitation polarity, and rotor permanent magnet magnetization polarity as shown in FIGS. 1, 4, and 5.

第1図に示す2相π/2通電の場合二同図(alは発生
トルクを示したもので、Tは基本磁束T1゜T2の合成
トルク、T1は第1相の基本励磁極とロータ基本権によ
るトルク、T2は第2相の基本励磁極とロータ基本権に
よるトルク、T3は第3高調波磁束T I−3、T 2
−3の合成トルク、T1−3は第1相の随伴の第3高調
波極と対応するロータ2の補正用ロータ磁極10による
トルク、T2−3は第2相の随伴の第3高調波極と対応
するロータ2の補正用ロータ磁極10によるトルクであ
る。
In the case of two-phase π/2 energization shown in Fig. 1, the same figure (al indicates the generated torque, T is the composite torque of the basic magnetic flux T1゜T2, T1 is the basic excitation pole of the first phase and the rotor basic T2 is the torque due to the basic excitation pole of the second phase and the rotor basic control, T3 is the third harmonic magnetic flux T I-3, T2
-3 composite torque, T1-3 is the torque due to the correction rotor magnetic pole 10 of the rotor 2 corresponding to the concomitant third harmonic pole of the first phase, T2-3 is the concomitant third harmonic pole of the second phase This is the torque due to the correction rotor magnetic pole 10 of the rotor 2 corresponding to .

同図(blは第1コイル(第1相)1)の励磁極13お
よびその随伴高調波極14と第2コイル(第2相)12
との関係を示した展開図である。同図(C1は第1コイ
ル1)を基準としてロータ2の主ロータ極である基本権
15とロータ2の補正用ロータ磁極10の関係を示した
展開図である。Hl。
The same figure (bl is the excitation pole 13 of the first coil (first phase) 1) and its associated harmonic pole 14 and the second coil (second phase) 12
FIG. It is a developed view showing the relationship between the basic rotor 15 which is the main rotor pole of the rotor 2 and the correction rotor magnetic pole 10 of the rotor 2 with reference to the same figure (C1 is the first coil 1). Hl.

H2,基1.f12は励磁極13とロータ基本権15の
相対位置を検出して励磁方向を切り換えるセンサおよび
その位置を示す。
H2, group 1. f12 indicates a sensor that detects the relative position between the excitation pole 13 and the rotor base 15 and switches the excitation direction, and its position.

基本トルクと随伴トルクの合成トルクT十T3を最も平
準化する条件は、各相の基本励磁極による最大トルクを
基準1とすれば 1−T3=0.707+0.707T3T3/T1=0
.172       ・・・・・・4式なる関係を満
足することである。
The condition for most leveling out the composite torque T+T3 of the basic torque and associated torque is 1-T3=0.707+0.707T3T3/T1=0, assuming that the maximum torque due to the basic excitation pole of each phase is the reference 1.
.. 172...It is to satisfy the relationship of formula 4.

トルク成分子1.’r3は励fl東分布と対応する各ロ
ータ磁石の磁束分布の積である。
Torque component element 1. 'r3 is the product of the excitation fl east distribution and the corresponding magnetic flux distribution of each rotor magnet.

(例 1) ステータ励磁磁束分布をπ矩形波分布とするとフーリエ
展開により、各相の基本波励磁磁束最大値Bs1=1 
(基準)とすれば第3調波励磁束の最大値B53=1/
3B、1=0.333B、1、磁路を共用しているから T3/”r1=nBS 3 BR3/BS I BR1
・・・・・・5式 ここで、nは随伴の高調波次数(n=’3) 、Bs 
1は各相励磁基本磁束分布の最大値、BRIはロータ2
の基本権15の磁束分布の最大値、13saは各相励磁
の随伴第3調波磁束分布の最大値、BR3はロータ2の
補正用ロータ磁極10の磁束分布の最大値である。
(Example 1) If the stator excitation magnetic flux distribution is a π square wave distribution, by Fourier expansion, the maximum fundamental wave excitation magnetic flux of each phase Bs1 = 1
(standard), the maximum value of the third harmonic excitation flux B53 = 1/
3B, 1=0.333B, 1, because they share the magnetic path T3/”r1=nBS 3 BR3/BS I BR1
・・・・・・Equation 5 Here, n is the adjoint harmonic order (n='3), Bs
1 is the maximum value of each phase excitation basic magnetic flux distribution, BRI is rotor 2
13sa is the maximum value of the accompanying third harmonic magnetic flux distribution of each phase excitation, and BR3 is the maximum value of the magnetic flux distribution of the correction rotor magnetic pole 10 of the rotor 2.

BS 1 =1.BR1=’として単位基準とすれT 
3 / T 1 =n °k S 3  °kR3kS
 3 =BS 3 /B’S  1=πフルピツチ励磁
で0.333 kR3=BR3/BR1 ステータのπピッチ励磁に対してロータ磁極の着磁をシ
ートピッチの矩形磁束分布になるようにした場合、ロー
タ着磁ピッチと基本トルクと第3調波トルクの比をプロ
ットしたのが第2図である。
BS 1 =1. Use BR1=' as the unit standard T
3 / T 1 = n °k S 3 °kR3kS
3 = BS 3 /B'S 1 = 0.333 with π full-pitch excitation kR3 = BR3/BR1 When the rotor magnetic poles are magnetized to have a rectangular magnetic flux distribution of the sheet pitch for the π-pitch excitation of the stator, the rotor FIG. 2 is a plot of the ratio of magnetization pitch, fundamental torque, and third harmonic torque.

図より4式に近似した着磁ピッチは140°である。す
なわち無着磁帯を含むショートピッチ矩形波着磁でトル
クの平準化が図れる。
From the figure, the magnetization pitch approximated by equation 4 is 140°. That is, the torque can be leveled by short-pitch rectangular wave magnetization including a non-magnetized band.

(例 2) ロータの基本磁石に3倍極磁石を付加して第3調波着磁
磁束分布BR3の大きさを補正して4式を満足させる。
(Example 2) A triple-polarity magnet is added to the basic magnet of the rotor, and the magnitude of the third harmonic magnetization flux distribution BR3 is corrected to satisfy Equation 4.

ステータはπ矩形波分布とする。The stator has a π square wave distribution.

T3/TI=3X0.333kR3=0.172、−、
  kR3,=0.2 第3図+a)のように第1図(C)における基本権15
と補正用ロータ磁極10が同一材質よりなりかつ、磁路
を共用しているとすればロータ2の着磁パターンは軸方
向に B R1sinθ+B R3sln 3θ=B R1(
slnθ+0、2 sin 3θ) となる。BR1=1として基準化してπ/2ピッチでプ
ロットすれば同図(b)に示す無着磁帯慶を含む着磁パ
ターンになる。
T3/TI=3X0.333kR3=0.172,-,
kR3, = 0.2 Fundamental rights 15 in Figure 1 (C) as in Figure 3 + a)
If the correction rotor magnetic poles 10 and 10 are made of the same material and share the same magnetic path, the magnetization pattern of the rotor 2 will be axially B R1 sin θ + B R3 sln 3 θ = B R1 (
slnθ+0, 2 sin 3θ). If it is normalized with BR1=1 and plotted at a pitch of π/2, a magnetized pattern including a non-magnetized band shown in FIG. 2(b) will be obtained.

第4図に示す2相π通電の場合二発生トルク一時間の関
係を第4図に示す。π通電の場合各相、各高調波次数の
組み合わせにより発生するトルクが重畳されてくる。し
たがって基本権の合成トルクT1+T2と第3調波極の
合成トルクT1−3十T2−3は夫々の最大値と最小値
の位置が合致してしまって補正効果がない。
In the case of two-phase π current flow shown in FIG. 4, the relationship between two generated torques and an hour is shown in FIG. In the case of π energization, the torques generated by the combinations of each phase and each harmonic order are superimposed. Therefore, the maximum value and minimum value of the fundamental combined torque T1+T2 and the third harmonic pole combined torque T1-30T2-3 coincide with each other, and there is no correction effect.

第5図に示す3相π/3通電の場合:第5図(a)。In the case of three-phase π/3 energization shown in FIG. 5: FIG. 5(a).

(bL (C1に夫々発生トルク、ステータ各相コイル
の極性の関係、ロータ磁石極の極性関係およびステータ
励磁コイルに対するロータ位置センサの関係を示す。記
号は第1図の場合と同様で第3コイル(第3相)が追加
されただけである。T3はそのトルク、T3−3は高調
波シバトルクである。第5図(a)より分かるように最
もトルクの平坦な条件は0.866=1−T3 T3/T1=0.134       ・・・・・・6
式ステータ励磁磁束分布をπ矩形波分布とするとフーリ
エ展開により各相の基本波動(■磁束最大値BSエミ1
 (基準)とすれば第3調波励磁束の最大値B33#0
.333B、1、また5式と6式より・ k、3 =0.134=0.1 シヨートピツチの矩形磁束分布にロータ2を着磁した場
合の着磁ピッチ幅は6式と第2図より約135°であり
、また同質磁石において基本磁石の磁束BR1=1を基
準として第6図のような無着磁帯襄を含む軸方向の着磁
合成パターンになる。
(bL (C1 shows the generated torque, the polarity relationship of the stator phase coils, the polarity relationship of the rotor magnet poles, and the relationship of the rotor position sensor to the stator excitation coil. The symbols are the same as in Fig. 1, and the third coil (3rd phase) is added. T3 is the torque, and T3-3 is the harmonic torque. As can be seen from Fig. 5 (a), the condition for the flattest torque is 0.866 = 1 -T3 T3/T1=0.134 ・・・・・・6
If the stator excitation magnetic flux distribution is a π rectangular wave distribution, the fundamental wave of each phase (■ Maximum magnetic flux value BS Emi 1
(standard), the maximum value of the third harmonic excitation flux B33#0
.. 333B, 1, and from Equations 5 and 6, k, 3 = 0.134 = 0.1 When the rotor 2 is magnetized in a rectangular magnetic flux distribution with short pitch, the magnetization pitch width is approximately from Equation 6 and Figure 2. 135°, and in a homogeneous magnet, with the magnetic flux BR1=1 of the basic magnet as a reference, the composite pattern of magnetization in the axial direction including a non-magnetized band as shown in FIG. 6 is obtained.

3相π通電の場合:2相π通電の場合と同様に基本権の
合成トルクと第3調波の合成トルクは夫々の最大値と最
小値が合致してしまって補正効果かない。
In the case of 3-phase π energization: As in the case of 2-phase π energization, the maximum value and the minimum value of the fundamental combined torque and the 3rd harmonic combined torque match, so there is no correction effect.

発明の効果 この発明によれば、励磁コイルの第3高調波励磁成分に
対応した補正用ロータ磁極を設けることにより簡単にト
ルクリップルの平準化ができるという効果がある。
Effects of the Invention According to the present invention, the torque ripple can be easily leveled by providing a correction rotor magnetic pole corresponding to the third harmonic excitation component of the excitation coil.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例における2相π/2通電の
場合の説明図、第2図はロータの着磁ピッチに対する基
本波トルクと第3調波トルクの比の関係を表わす説明図
、第3図は2相π/2通電におけるロータの着磁パター
ンを示す説明図、第4図は2相π通電におけるトルクの
波形図、第5図は3相π/3通電の場合の説明図、第6
図はそのロータの着磁パターンの説明図、第7図は従来
例の説明図、第8図はその励磁およびトルクの関係を示
す説明図、第9図は2相π/2通電の場合の説明図、第
10図は3相の場合の説明図である。 l・・・ステーク、2・・・ロータ、10・・・補正用
ロータ磁極、13・・・励磁極(励磁コイル)、14・
・・高調波分布極、15・・・基本権(主ロータ極)第
 2 r (b (C −τ−埜−F寸0 ′:51 図 第 6 図 (b) (C) 第 5 図 ′ 第 8 口 第 7 図 N             S          
第1コイル(勇1ス目)(a)    S      
   N           S    箇2コイル
(第2相)S              N    
      S    第3フイlしく′勇3相)第1
0  [Li [ト[]==≦]   箋1コイjしく第14目)第9
 口
FIG. 1 is an explanatory diagram of the case of two-phase π/2 energization in one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the ratio of fundamental wave torque and third harmonic torque with respect to the magnetization pitch of the rotor. , Fig. 3 is an explanatory diagram showing the magnetization pattern of the rotor in two-phase π/2 energization, Fig. 4 is a torque waveform diagram in two-phase π energization, and Fig. 5 is an explanation for three-phase π/3 energization. Figure, 6th
The figure is an explanatory diagram of the magnetization pattern of the rotor, Fig. 7 is an explanatory diagram of the conventional example, Fig. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between excitation and torque, and Fig. 9 is an explanatory diagram of the magnetization pattern in the case of two-phase π/2 energization. The explanatory diagram, FIG. 10, is an explanatory diagram in the case of three phases. l... Stake, 2... Rotor, 10... Correcting rotor magnetic pole, 13... Excitation pole (excitation coil), 14...
...Harmonic distribution pole, 15... Fundamental right (main rotor pole) 2nd r (b (C - τ - 埜 - F dimension 0': 51 Fig. 6 (b) (C) Fig. 5' Part 8 Figure 7 N S
1st coil (Yu 1st) (a) S
N S 2nd coil (2nd phase) S N
S 3rd film 'Yuu 3 phase) 1st
0 [Li [To[]==≦] Note 1 14th item) 9th
mouth

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体スイッチを励磁コイルに接続し、ロータ磁
石により励磁コイルを前記半導体スイッチで作動させか
つ半導体スイッチを選択する位置センサを有するブラシ
レス直流モータであってそのスイッチング動作をモータ
の発生する合成トルクが各励磁相によって発生するトル
クそのものであるようなタイミングになしたブラシレス
直流モータにおいて、各励磁相のコイルを第3高調波分
布を含むように巻回し、一方ロータ磁石は主励磁極と同
極数の主ロータ極と前記第3高調波と同極数の3倍磁極
である補正用ロータ極を有する磁石を同軸に結合したこ
とを特徴とするブラシレス直流モータ。
(1) A brushless DC motor that connects a semiconductor switch to an excitation coil, operates the excitation coil with the semiconductor switch by a rotor magnet, and has a position sensor that selects the semiconductor switch, and the switching operation is controlled by a synthetic torque generated by the motor. In a brushless DC motor whose timing is such that is the torque itself generated by each excitation phase, the coil of each excitation phase is wound so as to include the third harmonic distribution, while the rotor magnet has the same polarity as the main excitation pole. A brushless DC motor, characterized in that a magnet having a number of main rotor poles and a correction rotor pole having three times the same number of poles as the third harmonic is coaxially coupled.
(2)前記主ロータ極および補正用ロータ磁極は同一磁
石であり、無着磁帯を含む着磁パターンにより形成され
ている特許請求の範囲第(1)項記載のブラシレス直流
モータ。
(2) The brushless DC motor according to claim 1, wherein the main rotor pole and the correction rotor magnetic pole are the same magnet, and are formed by a magnetized pattern including a non-magnetized zone.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004965A (en) * 1987-05-20 1991-04-02 Canon Kabushiki Kaisha Brushless motor with torque compensation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49104112A (en) * 1973-02-09 1974-10-02
JPS5656162A (en) * 1979-10-09 1981-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dc rotary motor
JPS57206267A (en) * 1981-06-12 1982-12-17 Hitachi Ltd Dc motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49104112A (en) * 1973-02-09 1974-10-02
JPS5656162A (en) * 1979-10-09 1981-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dc rotary motor
JPS57206267A (en) * 1981-06-12 1982-12-17 Hitachi Ltd Dc motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004965A (en) * 1987-05-20 1991-04-02 Canon Kabushiki Kaisha Brushless motor with torque compensation

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