２相ＢＬＤＣモータ
【課題】改良された２相ブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モータを提供する。
【解決手段】２相ＢＬＤＣモータは、固定子及び回転子を備えている。固定子は、固定子コア及びその固定子コアに巻かれた２相巻線を含む。固定子コアは、複数の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成される。回転子は、少なくとも１つの永久磁石により形成された複数の磁極を有する。各巻線が複数の歯に広がると共に、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じであるように、巻線がその対応スロットに受け入れられる。
【解決手段】２相ＢＬＤＣモータは、固定子及び回転子を備えている。固定子は、固定子コア及びその固定子コアに巻かれた２相巻線を含む。固定子コアは、複数の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成される。回転子は、少なくとも１つの永久磁石により形成された複数の磁極を有する。各巻線が複数の歯に広がると共に、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じであるように、巻線がその対応スロットに受け入れられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２相ブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モータに係る。
【背景技術】
【０００２】
電子的整流モータとしても知られているＢＬＤＣモータは、機械的整流子及びブラシではなく電子整流システムを有する。ＢＬＤＣモータは、単位重量当たりのトルクが大きく、効率が高く、信頼性が高く、ノイズが低く、寿命が長く、整流子からのスパークが除去され、且つ電磁干渉が減少された、等の、ブラシ付きＤＣモータに勝る幾つかの利点のために、近代的な電子装置に広く使用されている。
【０００３】
従来のＢＬＤＣモータは、通常、３相ＢＬＤＣモータである。というのは、従来の３相ＢＬＤＣモータは、従来の２相ＢＬＤＣモータに比して効率が高いからである。しかしながら、３相ＢＬＤＣモータは、巻線及び駆動回路が複雑で、故に、コストが高い。
【０００４】
ヨーロッパ特許第２０２８７４７号は、集中型巻線と、位相差が電気的に１８０度である２相駆動回路とを使用する２相ＢＬＤＣモータを開示している。しかしながら、各周期の半分において、隣接極間の同じスロット内の巻線の２つのコイルの部分の電流が互いに逆方向であり、それ故、これらの部分は、トルクを発生しない。従って、この種類の２相ＢＬＤＣモータは、効率が悪い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、効率の高い又は少なくとも有用な選択肢を公衆に与える２相ＢＬＤＣモータが要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、その１つの態様において、固定子コア及びその固定子コアに巻かれた２相巻線を含む固定子であって、固定子コアが複数の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成された固定子と、固定子に対して回転可能な回転子であって、少なくとも１つの永久磁石により形成された複数の磁極を含む回転子とを備え、各巻線が複数の歯に広がると共に、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じであるように、巻線がその対応スロットに受け入れられるようにした２相ＢＬＤＣモータを提供する。
【０００７】
好ましくは、１以上の整数をｎとすれば、固定子コアは、４ｎ個の歯を含み、回転子は、６ｎ個の磁極を有する。
【０００８】
好ましくは、位相差が電気的に９０度の電流によって巻線が付勢される。
【０００９】
好ましくは、モータは、内部回転子型である。
【００１０】
或いは又、モータは、外部回転子型でもよい。
【００１１】
好ましくは、巻線は、２相半ブリッジ制御回路により制御される。
【００１２】
好ましくは、２相半ブリッジ制御回路は、４個のトランジスタ及び４個のダイオードを含む。
【００１３】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも一定の縮尺率で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による２相ＢＬＤＣモータの概略図である。
【図２】図１のモータの固定子の概略図である。
【図３】図１のモータの使用中に固定子の巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態による２相ＢＬＤＣモータの概略図である。
【図５】図４のモータの固定子の概略図である。
【図６】本発明の実施形態によるＢＬＤＣモータを動作するのに使用される駆動回路の配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の２相ブラシレスＤＣモータは、固定子、及び固定子に対して回転可能な回転子を備えている。固定子は、固定子コア、及び固定子コアに巻かれた２相巻線を含む。巻線は、各相に多数のコイルを含む。各コイルは、ワイヤの複数巻回で形成される。固定子コアは、１以上の整数をｎとすれば、４ｎ個の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成される。巻線は、対応するスロットに受け入れられる。各コイルは、２つの歯に及ぶ。コイルは、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じになるように巻かれる。回転子は、１つ以上の永久磁石で形成された６ｎ個の磁極を有する。
【００１６】
本発明の２つの好ましい実施形態についての以下の説明は、例えば、ｎが１に等しいとしている。
【００１７】
図１及び２は、本発明の第１の実施形態による２相ＢＬＤＣモータを概略的に示す。図１は、固定子１０及び回転子３０を示し、一方、図２は、固定子コア及び巻線２２を含む固定子１０を示す。モータは、内部回転子型であり、固定子１０と、固定子１０に回転可能にインストールされた回転子３０とを備えている。固定子１０は、固定子コア１２を含み、この固定子コアは、円筒状ヨーク１４と、このヨーク１４から内方に延びる４つの歯１６１〜１６４とを含む。歯１６１〜１６４は、ヨーク１４の周囲に均一に配置される。隣接する歯１６１〜１６４の間にはスロット１８１〜１８４が各々形成される。２相巻線２２は、この例では、単一のコイルで各々形成された巻線Ａ及び巻線Ｂを含む。巻線Ａは、歯１６１及び１６２に広がり、スロット１８１及び１８３に受け入れられる。巻線Ｂは、歯１６２及び１６３に広がり、スロット１８２及び１８４に受け入れられる。回転子３０は、シャフト３６に固定された回転子コア３２と、６個の交互に配置された磁極、即ちＮ極及びＳ極を形成する６個の永久磁石３４とを備えている。これら磁石は、回転子コアの周囲に均一に離間されている。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態による２相ブラシレスモータの動作中に巻線に流れる駆動電流を示すグラフである。２つの個別の相巻線、巻線Ａ及び巻線Ｂより成る巻線２２は、位相差が電気的に９０度である電流により付勢される。従って、いつでも、一方の相巻線Ａ又はＢだけが通電される。同じスロットの巻線に流れる電流は、同じ方向であり、それ故、逆方向の力が発生することはない。従って、従来のモータに比して、モータの効率が改善される。
【００１９】
図４及び５は、本発明の第２の実施形態による２相ＢＬＤＣモータを示す。図４は、固定子１０及び回転子３０を示し、一方、図５は、固定子１０を示す。このモータは、外部回転子型である。固定子１０は、回転子３０内に配置される。固定子コア１２は、４つの突極を形成する４つの歯１６１〜１６４を含む。４つの歯１６１〜１６４は、固定子１０の周囲方向に均一に配列され、隣接する歯１６１〜１６４の間には４つのスロット１８１〜１８４が各々形成される。巻線Ａは、スロット１８１及び１８３に受け入れられ、巻線Ｂは、スロット１８２及び１８４に受け入れられる。回転子３０は、回転子コア３２と、この回転子コア３２の内面に固定された６つの永久磁石３４とを備えている。これらの磁石３４は、回転子３０の周囲方向に均一に離間される。
【００２０】
図６は、モータの巻線へ電力（電流）を供給するための駆動回路の配線図である。巻線は、４つのトランジスタＱ１〜Ｑ４及び４つのダイオードＤ１〜Ｄ４を含む２相半ブリッジ制御回路４０により付勢又は制御される。図３に示す駆動電流プロフィールは、トランジスタＱ１〜Ｑ４を制御することにより得ることができる。
【００２１】
現在の３相ＢＬＤＣモータに比して、本発明の２相ＢＬＤＣモータは、簡単な固定子コア及び巻線と、若干のコンポーネントをもつ簡単な駆動回路とを有する。従って、コストが安い。従来の２相モータに比して、効率が高い。
【００２２】
上述した実施例では、１に等しいｎが使用された。或いは又、ｎは、２、３又は他の整数に等しくてもよい。ｎが２に等しいときには、固定子は、８個の固定子極を形成する８個の歯を含み、回転子は、１２個の磁極を含む。各相巻線は、４つの歯に広がる。
【００２３】
本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。
【００２４】
本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。
【００２５】
例えば、回転子極は、個別の永久磁石により形成されるものとして例示したが、単一のリング磁石で形成することもできるし、又は各磁石が２つ以上の回転子極を形成することもできる。
【符号の説明】
【００２６】
１０：固定子
１２：固定子コア
１４：円筒状ヨーク
２２：巻線
３０：回転子
３２：回転子コア
３４：永久磁石
１６１〜１６４：歯
１８１〜１８４：スロット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２相ブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モータに係る。
【背景技術】
【０００２】
電子的整流モータとしても知られているＢＬＤＣモータは、機械的整流子及びブラシではなく電子整流システムを有する。ＢＬＤＣモータは、単位重量当たりのトルクが大きく、効率が高く、信頼性が高く、ノイズが低く、寿命が長く、整流子からのスパークが除去され、且つ電磁干渉が減少された、等の、ブラシ付きＤＣモータに勝る幾つかの利点のために、近代的な電子装置に広く使用されている。
【０００３】
従来のＢＬＤＣモータは、通常、３相ＢＬＤＣモータである。というのは、従来の３相ＢＬＤＣモータは、従来の２相ＢＬＤＣモータに比して効率が高いからである。しかしながら、３相ＢＬＤＣモータは、巻線及び駆動回路が複雑で、故に、コストが高い。
【０００４】
ヨーロッパ特許第２０２８７４７号は、集中型巻線と、位相差が電気的に１８０度である２相駆動回路とを使用する２相ＢＬＤＣモータを開示している。しかしながら、各周期の半分において、隣接極間の同じスロット内の巻線の２つのコイルの部分の電流が互いに逆方向であり、それ故、これらの部分は、トルクを発生しない。従って、この種類の２相ＢＬＤＣモータは、効率が悪い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、効率の高い又は少なくとも有用な選択肢を公衆に与える２相ＢＬＤＣモータが要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、その１つの態様において、固定子コア及びその固定子コアに巻かれた２相巻線を含む固定子であって、固定子コアが複数の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成された固定子と、固定子に対して回転可能な回転子であって、少なくとも１つの永久磁石により形成された複数の磁極を含む回転子とを備え、各巻線が複数の歯に広がると共に、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じであるように、巻線がその対応スロットに受け入れられるようにした２相ＢＬＤＣモータを提供する。
【０００７】
好ましくは、１以上の整数をｎとすれば、固定子コアは、４ｎ個の歯を含み、回転子は、６ｎ個の磁極を有する。
【０００８】
好ましくは、位相差が電気的に９０度の電流によって巻線が付勢される。
【０００９】
好ましくは、モータは、内部回転子型である。
【００１０】
或いは又、モータは、外部回転子型でもよい。
【００１１】
好ましくは、巻線は、２相半ブリッジ制御回路により制御される。
【００１２】
好ましくは、２相半ブリッジ制御回路は、４個のトランジスタ及び４個のダイオードを含む。
【００１３】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも一定の縮尺率で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による２相ＢＬＤＣモータの概略図である。
【図２】図１のモータの固定子の概略図である。
【図３】図１のモータの使用中に固定子の巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態による２相ＢＬＤＣモータの概略図である。
【図５】図４のモータの固定子の概略図である。
【図６】本発明の実施形態によるＢＬＤＣモータを動作するのに使用される駆動回路の配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の２相ブラシレスＤＣモータは、固定子、及び固定子に対して回転可能な回転子を備えている。固定子は、固定子コア、及び固定子コアに巻かれた２相巻線を含む。巻線は、各相に多数のコイルを含む。各コイルは、ワイヤの複数巻回で形成される。固定子コアは、１以上の整数をｎとすれば、４ｎ個の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成される。巻線は、対応するスロットに受け入れられる。各コイルは、２つの歯に及ぶ。コイルは、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じになるように巻かれる。回転子は、１つ以上の永久磁石で形成された６ｎ個の磁極を有する。
【００１６】
本発明の２つの好ましい実施形態についての以下の説明は、例えば、ｎが１に等しいとしている。
【００１７】
図１及び２は、本発明の第１の実施形態による２相ＢＬＤＣモータを概略的に示す。図１は、固定子１０及び回転子３０を示し、一方、図２は、固定子コア及び巻線２２を含む固定子１０を示す。モータは、内部回転子型であり、固定子１０と、固定子１０に回転可能にインストールされた回転子３０とを備えている。固定子１０は、固定子コア１２を含み、この固定子コアは、円筒状ヨーク１４と、このヨーク１４から内方に延びる４つの歯１６１〜１６４とを含む。歯１６１〜１６４は、ヨーク１４の周囲に均一に配置される。隣接する歯１６１〜１６４の間にはスロット１８１〜１８４が各々形成される。２相巻線２２は、この例では、単一のコイルで各々形成された巻線Ａ及び巻線Ｂを含む。巻線Ａは、歯１６１及び１６２に広がり、スロット１８１及び１８３に受け入れられる。巻線Ｂは、歯１６２及び１６３に広がり、スロット１８２及び１８４に受け入れられる。回転子３０は、シャフト３６に固定された回転子コア３２と、６個の交互に配置された磁極、即ちＮ極及びＳ極を形成する６個の永久磁石３４とを備えている。これら磁石は、回転子コアの周囲に均一に離間されている。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態による２相ブラシレスモータの動作中に巻線に流れる駆動電流を示すグラフである。２つの個別の相巻線、巻線Ａ及び巻線Ｂより成る巻線２２は、位相差が電気的に９０度である電流により付勢される。従って、いつでも、一方の相巻線Ａ又はＢだけが通電される。同じスロットの巻線に流れる電流は、同じ方向であり、それ故、逆方向の力が発生することはない。従って、従来のモータに比して、モータの効率が改善される。
【００１９】
図４及び５は、本発明の第２の実施形態による２相ＢＬＤＣモータを示す。図４は、固定子１０及び回転子３０を示し、一方、図５は、固定子１０を示す。このモータは、外部回転子型である。固定子１０は、回転子３０内に配置される。固定子コア１２は、４つの突極を形成する４つの歯１６１〜１６４を含む。４つの歯１６１〜１６４は、固定子１０の周囲方向に均一に配列され、隣接する歯１６１〜１６４の間には４つのスロット１８１〜１８４が各々形成される。巻線Ａは、スロット１８１及び１８３に受け入れられ、巻線Ｂは、スロット１８２及び１８４に受け入れられる。回転子３０は、回転子コア３２と、この回転子コア３２の内面に固定された６つの永久磁石３４とを備えている。これらの磁石３４は、回転子３０の周囲方向に均一に離間される。
【００２０】
図６は、モータの巻線へ電力（電流）を供給するための駆動回路の配線図である。巻線は、４つのトランジスタＱ１〜Ｑ４及び４つのダイオードＤ１〜Ｄ４を含む２相半ブリッジ制御回路４０により付勢又は制御される。図３に示す駆動電流プロフィールは、トランジスタＱ１〜Ｑ４を制御することにより得ることができる。
【００２１】
現在の３相ＢＬＤＣモータに比して、本発明の２相ＢＬＤＣモータは、簡単な固定子コア及び巻線と、若干のコンポーネントをもつ簡単な駆動回路とを有する。従って、コストが安い。従来の２相モータに比して、効率が高い。
【００２２】
上述した実施例では、１に等しいｎが使用された。或いは又、ｎは、２、３又は他の整数に等しくてもよい。ｎが２に等しいときには、固定子は、８個の固定子極を形成する８個の歯を含み、回転子は、１２個の磁極を含む。各相巻線は、４つの歯に広がる。
【００２３】
本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。
【００２４】
本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。
【００２５】
例えば、回転子極は、個別の永久磁石により形成されるものとして例示したが、単一のリング磁石で形成することもできるし、又は各磁石が２つ以上の回転子極を形成することもできる。
【符号の説明】
【００２６】
１０：固定子
１２：固定子コア
１４：円筒状ヨーク
２２：巻線
３０：回転子
３２：回転子コア
３４：永久磁石
１６１〜１６４：歯
１８１〜１８４：スロット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コア及びその固定子コアに巻かれた２相巻線を含む固定子であって、固定子コアが複数の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成された固定子と、
固定子に対して回転可能な回転子であって、少なくとも１つの永久磁石により形成された複数の磁極を含む回転子と、
を備え、各巻線が複数の歯に広がると共に、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じであるように、巻線がその対応スロットに受け入れられるようにした２相ＢＬＤＣモータ。
【請求項２】
１以上の整数をｎとすれば、固定子コアは４ｎ個の歯を含み、回転子は６ｎ個の磁極を有する、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
位相差が電気的に９０度の電流によって巻線が付勢される、請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記モータは、内部回転子型である、請求項１、２又は３に記載のモータ。
【請求項５】
前記モータは、外部回転子型である、請求項１、２又は３に記載のモータ。
【請求項６】
前記巻線は、２相半ブリッジ制御回路により制御される、請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
【請求項７】
前記２相半ブリッジ制御回路は、４個のトランジスタ及び４個のダイオードを含む、請求項６に記載のモータ。
【請求項１】
固定子コア及びその固定子コアに巻かれた２相巻線を含む固定子であって、固定子コアが複数の歯を含み、その隣接歯間にスロットが形成された固定子と、
固定子に対して回転可能な回転子であって、少なくとも１つの永久磁石により形成された複数の磁極を含む回転子と、
を備え、各巻線が複数の歯に広がると共に、いずれの時間にいずれのスロットの巻線に流れる電流の方向も同じであるように、巻線がその対応スロットに受け入れられるようにした２相ＢＬＤＣモータ。
【請求項２】
１以上の整数をｎとすれば、固定子コアは４ｎ個の歯を含み、回転子は６ｎ個の磁極を有する、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
位相差が電気的に９０度の電流によって巻線が付勢される、請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記モータは、内部回転子型である、請求項１、２又は３に記載のモータ。
【請求項５】
前記モータは、外部回転子型である、請求項１、２又は３に記載のモータ。
【請求項６】
前記巻線は、２相半ブリッジ制御回路により制御される、請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
【請求項７】
前記２相半ブリッジ制御回路は、４個のトランジスタ及び４個のダイオードを含む、請求項６に記載のモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１２０４６５（Ｐ２０１１−１２０４６５Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２８５１１２（Ｐ２０１０−２８５１１２）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５０２４５８０３９）ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム (90)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５１１２（Ｐ２０１０−２８５１１２）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５０２４５８０３９）ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム (90)
【Ｆターム（参考）】
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