JPH0345982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ブラシレスモータ、更に詳しくは大
歯及び小歯を有するステータを備えたブラシレス
モータに関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕

従来のブラシレスモータは、例えば、第６図に
示す通りの構造をしている。第６図を参照して、
図示のモータは、ロータａとこのロータａの内部
に配設されたステータｂを有している。ロータａ
の内周部は、図示する通り、中心角で45度毎に、
Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極と順次に交互に着磁され
ている。また、ステータｂは周方向に実質上等ピ
ツチに配設された６個のスロツトｃを有し、これ
らスロツトｃ間にコイルｄが巻回されている。即
ち、スロツトｃにて規定される６個の歯ｅに上記
コイルｄが巻回されている。尚、このモータは３
相モータで、コイルｄを３つ有しているが、第６
図においては、その１相分のコイルのみを示して
いる。

この種のモータでは、第９図で示す電流が第
１相のコイルｄに、また第９図で示す電流が第
２相のコイルｄに、更に第９図で示す電流が第
３相のコイルｄに供給される。第７図は各コイル
ｄの逆起電力波形を示し、実線の波形は第１相の
コイルｄの逆起電力波形であり、二点鎖線の波形
は第２相のコイルｄの逆起電力波形であり、破線
の波形は第３相のコイルｄの逆起電力波形であ
る。従つて、第６図のモータにおける各コイルｄ
に第９図に示す電流を供給すると、３相分の合成
トルク波形は第８図に示す通りとなり、かかる合
成トルクによりロータａは所定方向に回転駆動さ
れる。

この種のモータでは、その回転を円滑にし且つ
単位電流、単位巻回数当りの回転力を大きくする
には、逆起電力が大きくなるようにすることが重
要である。しかしながら、第６図に示す通りのモ
ータでは、歯ｅに巻回されたコイルのピツチ角が
実効的電気角でπラジアンを越えており、それ故
に、歯ｅに不要な磁束が流入して効率が低下し、
大きな逆起電力を得ることができない。

本発明は、モータに発生する逆起電力を大きく
して大きな回転駆動力を得ることができるブラシ
レスモータを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るブラシレスモータは、周方向に等
ピツチに配設された大歯及びこの大歯間に配設さ
れた小歯を有するステータと、該ステータに対向
して配設され所定方向に回転駆動されるロータ
と、大歯巻付コイル部と小歯巻付コイル部が夫々
点対称位置に配設されたコイル巻設ブロツクと、
を具備し；かつ、上記ロータの磁極数を、上記大
歯の数よりも大となるように、設定し；該大歯に
巻回した上記大歯巻付コイル部のピツチ角は、実
効的電気角でπラジアンであり；上記小歯に巻回
された上記小歯巻付コイル部のピツチ角は、該大
歯及び該小歯の全歯数をＮ、該ロータの磁極対の
数をＰとしたときに、実効的電気角で（2P−
Ｎ／２）×2π／Ｎラジアンであるように、設定し
た。

〔作用〕

かかる構成のブラシレスモータでは、大歯に巻
回されたコイルのピツチ角αを実効的電気角でπ
ラジアンにした故に、かかる大歯に関して、不要
な磁束の流入を防止して効率を実質上最大に高め
ることができる。また、大歯間に小歯を設け、こ
の小歯に巻回されたコイルのピツチ角βを実効的
電気角で（2P−Ｎ／２）×2π／Ｎラジアンにした
故に、大歯間の空間も小歯により逆起電力の発生
に大きく寄与する。従つて、モータ全体として発
生する逆起電力は従来に比して非常に大きくな
り、大きな回転トルクを得ることができ、また各
相の切換点における起電力も従来に比して大きく
なる。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第５図を参照して、本発明に
従うブラシレスモータの一実施例について説明す
る。

第１図において、全体を番号１で示すブラシレ
スモータは、ロータ２とことロータ２内に配設さ
れたステータ３を備えている。ロータ２は、その
内周部に、中心角45度毎にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ
極と順次に交互に着磁してあり、全体として８極
となつている。従つて、実施例では、ロータ２の
磁極対の数Ｎは４になつている。

また、ステータ３には、中心角60度毎に周方向
に間隔を置いて６個のスロツト対４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ，４ｅ及び４ｆが設けられており、これ
らスロツト対４ａ乃至４ｆによつて６個の大歯５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ及び５ｆが規定され
ている。これら大歯５ａ乃至５ｆの自由端部は、
ロータ２の内周面に近接対峙して位置する。ま
た、各スロツト対４ａ乃至４ｆ間には小歯６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ及び６ｆが配設されてい
る。第１図から明らかな通り、これら小歯６ａ乃
至６ｆは隣接する大歯５ａ乃至５ｆ間の周方向実
質上中央部に配置され、それらの自由端部もロー
タ２の内周面に近接対峙して位置している。

図示のモータは３相モータであり、各相のコイ
ルは、次の通りにして大歯５ａ乃至５ｆ及び小歯
６ａ乃至６ｆに巻かれている。即ち、第１相目の
コイル７は、第１図に示す通り、大歯５ａ、小歯
６ｂ、大歯５ｄ及び小歯６ｅに全て同一方向に巻
かれている。また、第２相目のコイル（図示せ
ず）は、第１相目と同様に、大歯５ｂ、小歯６
ｃ、大歯５ｅ及び小歯６ｆに全て同一方向に巻か
れ、更に第３相目のコイル（図示せず）も同様に
大歯５ｃ、小歯６ｄ、大歯５ｆ及び小歯６ａに全
て同一方向に巻かれている。つまり、点対称位置
関係となるように大歯及び小歯に巻回された複数
のコイル巻設ブロツクを、具備している。そし
て、各相のコイルは、ロータ２の回転位置に対応
して順次に後述する如く通電され、これによつて
ロータ２は所定方向に回転する。尚、ホール素子
等のロータ位置検出手段（図示せず）は、ロータ
２の近傍に配設され、このロータ位置検出手段か
らの信号によつてコイル７への電流が転流され
る。

実施例のモータでは、逆起電力を大きくするた
めに、コイル７に於て、各大歯５ａ乃至５ｆに巻
回した大歯巻付コイル部のピツチ角αと、各小歯
６ａ乃至６ｆに巻回した小歯巻付コイル部のピツ
チ角βとは、次の通り設定する。

大歯５ａ乃至５ｆに関して、それらに巻回され
たコイル７のピツチ角αが実効的電気角で実質上
πラジアンに設定されている。上記ピツチ角αが
実効的電気角でπラジアンより大きくしていく
と、従来技術で説明した通り、不要な磁束の流入
量が多くなつて効率が低下し、一方上記ピツチ角
αが実効的電気角でπラジアンより小さくしてい
くと、磁極と大歯との重なり面積が小さくなり、
有効な磁束の流入が少なくなつて効率が低下す
る。従つて、大歯５ａ乃至５ｆについては、上記
ピツチ角αを実効的電気角で実質上πラジアンに
設定することにより、効率が実質上最大になり、
大きな逆起電力を得ることができる。

また、小歯６ａ乃至６ｆに関して、それらに巻
回されたコイル７のピツチ角βが実効的電気角で
約π／３ラジアンに設定されている。このピツチ
角βについて詳述する。大歯５ａ乃至５ｆにおけ
る上記ピツチ角αを実効的電気角で実質上πラジ
アンに設定すると、実施例の如く、ロータ２の磁
極数が大歯５ａ乃至５ｆの数より多いので、ステ
ータ３の周囲に、大歯５ａ乃至５ｆが存在しない
領域が実効的電気角で〔2π×（2P−Ｎ／２）〕ラ
ジアン（Ｐ：ロータ２の磁極対の数、Ｎ：大歯５
ａ乃至５ｆ及び小歯６ａ乃至６ｆの全歯数）存在
し、大歯５ａ乃至５ｆのみの場合には、上記領域
の存在によりモータ全体としての逆起電力は小さ
くなる。これに対し、実施例のモータでは、上記
領域のほぼ全域に小歯６ａ乃至６ｆが位置するよ
うに、上記ピツチ角βを実効的電気角で〔（2P−
Ｎ／２）×2π／Ｎ〕ラジアンに設定したもので、
実施例の如く、磁極対の数Ｐ＝４、大歯及び小歯
を全歯数Ｎ＝12の場合には、上記ピツチ角βは実
効的電気角で実質上π／３ラジアンとなる。実施
例において、上記ピツチ角βを実効的電気角で
π／３より小さくしていくと、小歯６ａ乃至６ｆ
の存在する領域が小さくなり、これにより有効な
磁束の流入が少なくなつて効率が低下する。この
ように、小歯６ａ乃至６ｆを設けてこれらのコイ
ルピツチ角βを実効的電気角でπ／３ラジアン、
即ち一般式で〔（2P−Ｎ／２）×2π／Ｎ〕ラジア
ンに設定することにより、小歯６ａ乃至６ｆにつ
いても効率が実質上最大となり、モータ全体とし
て実質上最も効率の良いものとなる。

上述の構成のモータによれば、実験から第２図
に示す通りの逆起電力が得られた。第２図におい
て、実線は第１相のコイル７の逆起電力波形を示
し、二点鎖線は第２相のコイル（図示せず）の逆
起電力波形を示し、破線は第３相のコイル（図示
せず）の逆起電力波形を示す。第５図は、第６図
に示す従来のモータの逆起電力波形と第１図に示
す本実施例のモータの逆起電力波形とを比較した
図であり、かかる第５図からも、本実施例のモー
タは従来のモータに比して非常に大きい逆起電力
が発生し、このことに関連して、モータの切換点
における逆起電力も大きいことが容易に理解され
る。

第１図のモータには、第４図に示す通りの電流
が供給される。即ち、第１相目のコイル７には第
４図で示す電流が供給され、また第２相目のコ
イル（図示せず）には第４図で示す電流が供給
され、更に第３相目のコイル（図示せず）には第
４図に示す電流が供給される。そして、かく電流
を供給すると、容易に理解される如く、第３図に
示す通りの合成トルク波形が得られる。

以上、本発明に従うブラシレスモータの一実施
例について説明したが、本発明はかかる実施例に
限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱す
ることなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、実施例では、ロータの磁極対が４で、
ステータの大歯及び小歯の合計数が12であるモー
タに適用して説明したが、これに限定されること
なく、例えばロータの磁極対が２で、ステータの
大歯及び小歯の合計数が６であるモータ等にも同
様に適用することができる。かかる場合において
は、大歯に巻回されたコイルのピツチ角αは実効
的電気角で実質上πラジアンに、また小歯に巻回
されたコイルのピツチ角βは実効的電気角で実質
上π／３ラジアンに設定される。

〔発明の効果〕

本発明は上述の如く構成されているので、次に
記載する効果を奏する。

モータ全体として発生する逆起電力は従来に比
して非常に大きくなり、大きな回転トルクを得る
ことができ、また各相の切換点における起電力も
従来に比して大きくなる。つまり、モータ全体と
して実質上最も効率の良いものとなり、回転は円
滑に行われると共に、小型であつても大きな回転
力を有する。また、大歯及び小歯は、夫々、等ピ
ツチにて配設されるので、簡単かつ安価に製造す
ることができる。更に、コイル巻設ブロツクに於
て、大歯巻付コイル部が点対称位置で、かつ、小
歯巻付コイル部が点対称位置となるように、夫々
が配置されているので、ステータ３はバランスが
よく、また、回転トルクも点対称位置にて実質上
等しく作用し、回転中において振動は極めて小と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示す簡略図、
第２図は発生する逆起電力波形図、第３図は合成
トルクのグラフ図、第４図はコイルに印加される
電流波形図、第５図は従来例との比較を示す逆起
電力波形図である。第６図は従来例を示す簡略
図、第７図はその発生する逆起電力波形図、第８
図はその合成トルクのグラフ図、第９図はそのコ
イルに印加される電流波形図である。 ２……ロータ、３……ステータ、５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ……大歯、６ａ，６ｂ，
６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ……小歯、α，β……ピ
ツチ角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周方向に等ピツチに配設された大歯及びこの
   大歯間に配設された小歯を有するステータと、該
   ステータに対向して配設され所定方向に回転駆動
   されるロータと、大歯巻付コイル部と小歯巻付コ
   イル部が夫々点対称位置に配設されたコイル巻設
   ブロツクと、を具備し、 かつ、上記ロータの磁極数を、上記大歯の数よ
   りも大となるように、設定し、 該大歯に巻回した上記大歯巻付コイル部のピツ
   チ角は、実効的電気角でπラジアンであり、 上記小歯に巻回された上記小歯巻付コイル部の
   ピツチ角は、該大歯及び該小歯の全歯数をＮ、該
   ロータの磁極対の数をＰとしたときに、実効的電
   気角で（2P−Ｎ／２）×2π／Ｎラジアンである、 ことを特徴とするブラシレスモータ。