(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを巻回した固定子と、少なくとも２つの永久磁石及びこの永久磁石より透磁率の高い材料からなるポールピースを有し、前記固定子との間のエアーギャップが均一となるように前記ポールピースの厚みを前記永久磁石中心に対して非対称とした回転子と、前記固定子のコイルに接続した励磁手段とからなるものであって、前記励磁手段は前記固定子コイルの励磁電流を第１の値または第２の値または第３の値とするものであって、前記第１の値と前記第２の値は逆符号であり、これらの値の励磁電流を交互に切り替えて前記回転子を所望の方向に駆動するものであって、前記第３の値は前記第１の値あるいは前記第２の値のうちいずれかと同符号で大きさが異なる値であり、前記回転子が死点近傍にあって、前記第１の値あるいは前記第２の値により起動できない場合、前記固定子コイルの励磁電流を前記第３の値として死点を回避し、その後固定子コイルの励磁電流を前記第１の値あるいは前記第２の値として所望の駆動方向への起動トルクを発生させ、回転子を起動するようにしたブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業分野あるいは民生分野におけるファンモータ等に使用できる単相ブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインナーロータ式のブラシレスモータは、図１０に示すように固定子コイル３１を巻回した固定子３２と、固定子３２と所定のエアギャップ３９を存する状態で回転可能に配設された回転子３４とを備えている。回転子３３の外周面にはある所定角度で交互に極性の異なる磁極を形成したリング状の永久磁石３４が配置されている。以上のような構成において固定子コイル３１に正方向と負方向の励磁電流を交互に流すことにより、トルクを発生させて回転駆動しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、回転子３３の位置（回転角θ）に対するトルク特性は図１１のようになり、周期的にトルクが零となる位置、いわゆる死点が存在する。こ
の死点は永久磁石３４の着磁形状及び駆動波形形状によらず、この構成の単相ブラシレスモータには必ず存在するものであり、この死点の位置で回転子が停止した場合、モータをいかに通電してもトルクを得ることができず、自起動運転ができないという根本的な課題がある。
【０００４】
単相ブラシレスモータのこの根本的な課題に対して、図１２に示すように、回転子４３と固定子４２との間のエアギャップ４９を不均一とし、固定子コイル４１の無通電時に、死点からずれた位置で回転子４３が停止するようにして起動に対処する方法が従来技術として知られている。
【０００５】
しかしこの方法は、エアギャップ４９を不均一としているために、エアギャップ４９が大きくなり、有効磁束密度が減少して効率が低下するという課題を有している。
【０００６】
またこれらの従来技術においては、次のような課題もある。
図１３（ａ）は固定子コイル３１あるいは４１に誘起される電圧波形を示したものであるが、このような誘起電圧波形を発生する固定子コイル３１あるいは４１に外部より同図（ｂ）のように電圧を印加すると、固定子コイル３１あるいは４１の励磁電流は同図（ｃ）に示すように電流波形の後部が盛り上がった形状となる。
【０００７】
励磁電流波形がこのような形状となるのは、波形後部で固定子コイル３１あるいは４１に発生する誘起電圧が減少するために、外部より印加している電圧との電位差が大きくなり、固定子コイル３１あるいは４１の内部インピーダンスにかかる電圧が増大するためである。
【０００８】
このように固定子コイル３１あるいは４１の励磁電流波形が盛り上がり、その値が過大となると、固定子コイル３１あるいは４１の抵抗成分とこの励磁電流の２乗との積により決定される銅損が増大し、モータとしての効率が低下することになる。
【０００９】
また、この過大な励磁電流に耐え得る大電力容量のパワー素子がこのモータを駆動するために必要となり、駆動回路部分が大形になりまたコスト高にもなる。
【００１０】
また、励磁電流が過大となると図１３（ｃ）に示すように転流の際の励磁電流の変化も大きくなり、電気雑音や騒音・振動の原因にもなる。
【００１１】
以上のように励磁電流の後部が盛り上がり、その値が過大となるために引き起こされる課題は多数あるが、これの対策として例えば、固定子コイル３１あるいは４１に印加する電圧を制御して励磁電流の後部が盛り上がらないようにすることも可能であるが、これには固定子コイル３１あるいは４１の印加電圧を制御するための複雑な制御回路が必要となり、大きさ並びにコストの面で十分な対策とはなり得ない。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、有効磁束密度の減少による効率低下なしで自起動運転が可能で、しかも銅損による損失や転流時の騒音・振動などが小さな単相ブラシレスモータを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の単相式のブラシレスモータはコイルを巻回した固定子と、少なくとも２つの永久磁石及びこの永久磁石より透磁率の高い材料からなるポールピースを有し、前記固定子との間のエアーギャップが均一となるように前記ポールピースの厚みを前記永久磁石中心に対して非対称とした回転子と、前記固定子のコイルに接続した励磁手段とからなるものであって、前記励磁手段は前記固定子コイルの励磁電流を第１の値または第２の値または第３の値とするものであって、前記第１の値と前記第２の値は逆符号であり、これらの値の励磁電流を交互に切り替えて前記回転子を所望の方向に駆動するものであって、前記第３の値は前記第１の値あるいは前記第２の値のうちいずれかと同符号で大きさが異なる値であり、前記回転子が死点近傍にあって、前記第１の値あるいは前記第２の値により起動できない場合、前記固定子コイルの励磁電流を前記第３の値として死点を回避し、その後固定子コイルの励磁電流を前記第１の値あるいは前記第２の値として所望の駆動方向への起動トルクを発生させ、回転子を起動するようにしたものである。
【００１４】
上記手段によって、エアギャップを均一に保ったままで回転子の位置を死点から回避できるため、有効磁束密度の減少による効率低下なしで自起動運転が可能となる。しかも励磁電流が過大とならないため、銅損が小さくまた転流時の電気雑音や騒音・振動も小さな単相ブラシレスモータが実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために本発明は、単相コイルを巻回した固定子と、少なくとも２つの永久磁石及びこの永久磁石より透磁率の高い材料からなるポールピースを有し、前記永久磁石の外方に前記ポールピンを配置した回転子とからなるものであって、前記回転子を前記固定子で囲み、前記回転子と前記固定子の間のエアーギャップが均一となるように前記ポールピースの厚みを前記永久磁石の中心に対して非対称にした単相式のブラシレスモータであり、エアギャップを均一に保ったままで回転子の位置を死点から回避できるため、有効磁束密度の減少による効率低下なしで自起動運転が可能となる。
【００１６】
また、本発明はコイルを巻回した固定子と、少なくとも２つの永久磁石及びこの永久磁石より透磁率の高い材料からなるポールピンを有し、前記永久磁石の内方に前記ポールピンを配置した回転子とからなるものであって、前記固定子を前記回転子で囲み、前記回転子と前記固定子の間のエアーギャップが均一となるように前記ポールピースの厚みを前記永久磁石の中心に対して非対称にしたブラシレスモータであり、誘起電圧のスイッチングのはねあがりによる電流の立ち上がりを抑えることができる。
【００１７】
また、本発明は永久磁石の形状を円弧状にしたブラシレスモータであり、永久磁石の磁束を均一にすることができ、加工がしやすい。
【００１８】
また、本発明はコイルを巻回した固定子と、少なくとも２つの永久磁石及びこの永久磁石より透磁率の高い材料からなるポールピースを有し、前記固定子との間のエアーギャップが均一となるように前記ポールピースの厚みを前記永久磁石中心に対して非対称とした回転子と、前記固定子のコイルに接続した励磁手段とからなるものであって、前記励磁手段は前記固定子コイルの励磁電流を第１の値または第２の値または第３の値とするものであって、前記第１の値と前記第２の値は逆符号であり、これらの値の励磁電流を交互に切り替えて前記回転子を所望の方向に駆動するものであって、前記第３の値は前記第１の値あるいは前記第２の値のうちいずれかと同符号で大きさが異なるものであり、前記回転子が死点近傍にあって、前記第１の値あるいは前記第２の値により起動できない場合、前記固定子コイルの励磁電流を前記第３の値として死点を回避し、その後固定子コイルの励磁電流を前記第１の値あるいは前記第２の値として所望の駆動方向への起動トルクを発生させ、回転子を起動するようにしたブラシレスモータであり、誘起電圧のスイッチングのはねあがりによる、電流の立ち上がりを抑えることができる。
【００１９】
また、本発明はコイルを巻回した固定子と、少なくとも２つの永久磁石及びこの永久磁石より透磁率の高い材料からなるポールピースを有し、前記固定子との間のエアーギャップが均一となるように前記ポールピースの厚みを前記永久磁石中心に対して非対称とした
回転子と、前記固定子のコイルに接続した励磁手段とからなるものであって、前記励磁手段は前記固定子コイルの励磁電流を第１の値または第２の値とするものであって、前記第１の値と前記第２の値は互いに逆符号であり、前記回転子が死点近傍にあって、前記第１の値により回転子が起動できない場合、前記固定子コイルの励磁電流を第２の値として死点を回避し、または前記回転子が死点の近傍にあって、前記第２の値により回転子が起動できない場合、前記固定子コイルの励磁電流を第１の値として死点を回避し、その後、所望の方向に回転子が起動して駆動し続けるように前記第１の値と前記第２の値の励磁電流を切り替えるようにしたブラシレスモータであり、誘起電圧のスイッチングのはねあがりによる電流立ち上がりを効率よく抑えることができる。
【００２０】
また、本発明の単相コイルを巻回した固定子を有するブラシレスモータに励磁手段を設けたもので、エアギャップを均一に保ったままで回転子の位置を死点から回避できるため、有効磁束密度の減少による効率低下なしで自起動運転が可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例における単相ブラシレスモータを示したものである。図１において、１２は固定子であり、前記固定子１２には固定子コイル１１が巻回されている。また１３は回転子であり、前記回転子１３の外周面から径方向内側の位置に、断面が円弧状をなす２個の永久磁石１４を軸方向から挿入して組み込むことによって構成されている。永久磁石１４とエアギャップ１９との間にはポールピース１５が配置されており、ポールピース１５は、永久磁石１４より透磁率の高い材料、例えば電磁鋼板や純鉄等で構成されている。また、ポールピース１５の厚みは永久磁石１４の中心１４ａに対し非対称となっている。つまり、ポールピース１５の厚さは（磁石１４とエアーギャップとの間隔）はすべてが同一の間隔ではありません。上記構成からなる回転子１３は、固定子１２の内部に固定子１２と所定のエアギャップ１９を均一に存する状態で回転可能なように配設されている。
【００２３】
以上のように構成された本実施例における単相ブラシレスモータの動作について説明する。
【００２４】
図２は回転子の位置（回転角θ）に対する発生トルクを示したものである。
図２によると、回転子１３の位置に対するトルクは、固定子コイル１２の励磁電流の大きさや方向によって変化し、特にトルクが零になる死点位置が移動することがわかる。これは、ポールピース１５の厚みを永久磁石１４の中心に対し非対称にしたことによるものである。
【００２５】
図１０に示した従来の単相ブラシレスモータでは、図１１のように死点位置が固定子コイル３１の励磁電流によって移動するようなことはなかった。
【００２６】
本発明においては、上記したように固定子コイル１１の励磁電流によって死点位置が移動できるものである。
【００２７】
このことを逆に利用して、単相ブラシレスモータの自起動運転が可能となる。つまり、例えば起動時に通常運転時とは異なる励磁電流を固定子コイル１１に流すことにより、通常運転時の死点位置から回転子１３を回避でき、これによって自起動させることが可能となる。
【００２８】
また図１に示したように、回転子１３と固定子１２との間のエアギャップ１９を均一としているために、有効磁束密度が減少せず高効率でモータ駆動が可能となる。
【００２９】
一方、本発明においては、図３（ａ）に示されるような誘起電圧が固定子コイル１１に誘起される。
【００３０】
誘起電圧が図３（ａ）のような波形形状になるのは、ポールピース１５の厚さを永久磁石１４の中心に対して、非対称となるように配置しているためである。
【００３１】
このような誘起電圧を発生する固定子コイル１１に外部より同図（ｂ）に示す電圧を印加すると、励磁電流波形は同図（ｃ）のようになり、従来例の図１３（ｃ）で示したような波形後部の盛り上がりはなくなる。
【００３２】
従って、固定子コイル１１の励磁電流は過大とならず、励磁電流の２乗に比例する銅損は小さく抑えられることになる。
【００３３】
また励磁電流が小さくてすむ分、小電力容量のパワー素子がこのモータを駆動するために使用可能であり、駆動回路部分の小形化と低コスト化が可能となる。
【００３４】
また図３（ｃ）に示すように、転流の際の励磁電流の変化が緩やかとなり、電気雑音や振動・騒音も抑制できる。
【００３５】
なお、これらの効果を実現するのに固定子コイル１１への印加電圧を特別に制御する必要はなく、例えば単純な矩形波状の電圧を固定子コイル１１に印加するだけでよい。従って、複雑な制御回路は不要である。
【００３６】
以上のように本実施例によれば、固定子コイル１１の励磁電流により回転子１３の死点位置が移動できるため、これを利用して自起動させることが可能となる。
【００３７】
またエアギャップ１９は均一な構造であるため、有効磁束密度が減少せず高効率でモータ駆動が可能となる。
【００３８】
さらに誘起電圧波形が図３（ａ）のような波形形状となるため、励磁電流が過大とならず、銅損が抑制できると共に、転流の際の電気雑音や振動・騒音も低減できるものである。
【００３９】
そしてこれらの効果は簡素な駆動回路により実現可能である。
なお、本実施例においては、永久磁石１４の形状を比較的容易に加工できて寸法精度も確保し易い円弧状としたが、必ずしも円弧状である必要はない。
【００４０】
例えば、非円弧状の永久磁石を用い、この非円弧状の永久磁石とエアギャップとの間に配置するポールピースの厚みを、エアギャップが均一となるように非円弧状の永久磁石の中心に対して非対称とするようにしてもよい。
【００４１】
また、永久磁石１４とエアギャップ１９との間にポールピース１５を配置した構成としているため、高速回転の際に遠心力によって永久磁石１４が飛散する心配はなく、より高速回転に適したモータを実現することもできる。
【００４２】
また、本実施例においては、インナーロータ型の単相ブラシレスモータを示したが、アウターロータ型の単相ブラシレスモータへの適用も可能であることは言うまでもない。
【００４３】
（実施例２）
図４は本発明の第２の実施例における単相ブラシレスモータを示したものである。図４において、固定子コイル１１の励磁電流を第１の値または第２の値または第３の値とするように構成された励磁手段１６を、前記固定子コイル１１に接続した構成とした以外は、図１における第１の実施例と同様であり、同一機能を有する部分については同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００４４】
以上のように構成された第２の実施例における単相ブラシレスモータについてその動作を説明する。
【００４５】
図５および図６は図２と同様、回転子１３の位置（回転角θ）に対する発生トルクを示したものであり、特に励磁手段１６による固定子コイル１１への励磁電流を、第１の値とした場合と、前記第１の値と逆符号で大きさがほぼ同じである第２の値とした場合と、前記第１の値と同符号で大きさが大なる第３の値とした場合について示している。
【００４６】
まず、回転子が図５（ａ）におけるＭ０点に停止している場合について考える。この場合、固定子コイル１１の励磁電流を第１の値として起動トルクＴ１を発生させ、回転子１３をＭ１点から正転方向に駆動させることができる。
【００４７】
また逆に、固定子コイル１１の励磁電流を第２の値として起動トルクＴ２を発生させ、回転子１３をＭ２点から逆転方向に駆動させることができる。
【００４８】
このように回転子１３が第１の値あるいは第２の値のうち、いずれかの値により起動トルクを発生させ得る位置に停止している場合は、何らの問題もなく所望の方向に回転子１３を起動させることができる。
【００４９】
しかし、回転子１３が図５におけるＡ０点あるいは図６におけるＢ０点に停止している場合、すなわち死点に停止している場合は、励磁電流を第１の値あるいは第２の値としても発生トルクは零であり、回転子１３を起動することができない。
【００５０】
このように、回転子１３が死点に停止している場合の動作について、以下に説明する。まず、図５を用いて、回転子１３がＡ０点に停止している場合について説明する。
【００５１】
この場合、固定子コイル１１に第１の値の励磁電流を流しても発生トルクは零であり、回転子１３を起動することはできない。つまり、Ａ０点は励磁電流を第１の値とした場合の死点となっている。
【００５２】
そこで第３の励磁電流を固定子コイル１１に流すようにする。すると動作点Ｃ１点に示すところの負方向トルクが回転子１３に作用し、動作点Ｃ０点に向かって移動を始める。やがて回転子１３はＣ０点に達して安定停止するが、このとき回転子１３は前記した死点Ａ０点からは、ずれた位置となっている。
【００５３】
従ってＣ０点に達した時点で励磁電流を第１の値とすることにより、図５（ａ）に示すように起動トルクＴＡ１を発生させ、Ａ１点から正転方向に回転子１３を起動することができる。
【００５４】
逆にＣ０点に達した時点で、励磁電流を第２の値とすることにより、図５（ｂ）に示すように起動トルクＴＢ１を発生させ、Ｂ１点から逆転方向に回転子１３を起動することもできる。
【００５５】
このように、励磁電流を第１の値としても起動できない場合、励磁電流を第３の値として死点Ａ０点を回避し、第１の値あるいは第２の値の励磁電流により所望の方向に回転子１３を起動させることができるものである。
【００５６】
なお、励磁電流を第３の値として死点Ａ０点を回避する際、Ｃ０点に回転子１３を安定停止させたが、必ずしもＣ０点に停止させる必要はない。
【００５７】
例えば、図５（ｃ）に示すように、励磁電流を第３の値とした後、回転子１３が動作点Ｃ１点からＣ０点に向かう途中のＣ２点で第１の値とすると、起動トルクＴＡ２が発生し、回転子１３をＡ２点から正転方向に起動できる。
【００５８】
また、図５（ｄ）に示すように、Ｃ１点からＣ０点に向かう途中のＣ３点で励磁電流を第２の値とすると、起動トルクＴＢ２が発生し、回転子１３をＢ２点から逆転方向に起動できる。
【００５９】
次に、図６を用いて、回転子１３がＢ０点に停止している場合について説明する。この場合、固定子コイル１１に第２の値の励磁電流を流しても発生トルクは零であり、回転子１３を起動することはできない。つまり、Ｂ０点は励磁電流を第２の値とした場合の死点となっている。
【００６０】
そこで第３の励磁電流を固定子コイル１１に流すようにする。すると動作点Ｃ４点に示すところの負方向トルクが回転子１３に作用し、動作点Ｃ０点に向かって移動を始める。やがて回転子１３はＣ０点に達して安定停止するが、このとき回転子１３は前記した死点Ｂ０点からは、ずれた位置となっている。
【００６１】
従ってＣ０点に達した時点で励磁電流を第１の値とすることにより、図６（ａ）に示すように起動トルクＴＡ１を発生させ、正転方向に回転子１３をＡ１点から起動することができる。
【００６２】
逆にＣ０点に達した時点で、励磁電流を第２の値とすることにより、図６（ｂ）に示すように起動トルクＴＢ１を発生させ、逆転方向に回転子１３をＢ１点から起動することもできる。
【００６３】
このように、励磁電流を第２の値としても起動できない場合、励磁電流を第３の値として死点Ｂ０点を回避し、第１の値あるいは第２の値の励磁電流により所望の方向に回転子１３を起動させることができるものである。
【００６４】
なお、励磁電流を第３の値として死点Ｂ０点を回避する際、Ｃ０点に回転子１３を安定停止させたが、必ずしもＣ０点に停止させる必要はない。
【００６５】
例えば、図６（ｃ）に示すように、励磁電流を第３の値とした後、回転子１３が動作点Ｃ４点からＣ０点に向かう途中のＣ５点で第１の値とすると、起動トルクＴＡ３が発生し、回転子１３を正転方向に起動できる。
【００６６】
また、図６（ｄ）に示すように、Ｃ４点からＣ０点に向かう途中のＣ６点で励磁電流を第２の値とすると、起動トルクＴＢ３が発生し、回転子１３をＢ３点から逆転方向に起動できる。
【００６７】
以上のように本実施例によれば、励磁電流を第１の値あるいは第２の値としても起動で
きない場合、励磁電流をこれらの値よりも大きな第３の値とすることにより死点位置を回避し、自起動できるようにしている。
【００６８】
また本実施例においては、第３の値の励磁電流の大きさが、第１の値あるいは第２の値の励磁電流の大きさよりも大きい場合について説明したが、特に第３の値が大きくある必要はない。例えば、第３の値を第１の値あるいは第２の値よりも小さな値としても、同様にして死点位置を回避できるものである。
【００６９】
また本実施例においては、励磁電流を第３の値として死点位置を回避した後、図５あるいは図６に示した各動作点にて励磁電流を第１の値あるいは第２の値に切り替えて起動トルクを発生させたが、励磁電流を第１の値あるいは第２の値に切り替えるタイミングは、第３の値の励磁電流を固定子コイル１１に流し始めてから所定の時間経過後としてもよいし、あるいは、回転子１３の位置をホール素子などにより検出し、この位置検出信号に基づいて切り替えるようにしてもよい。
【００７０】
なお上記した効果の他に、本実施例においても第１の実施例で示したすべての効果を有していることは言うまでもない。
【００７１】
（実施例３）
図７は本発明の第３の実施例における単相ブラシレスモータを示したものである。図７において、固定子コイル１１の励磁電流を第１の値または第２の値とするように構成された励磁手段１７を、前記固定子コイル１１に接続した構成とした以外は、図１における第１の実施例と同様であり、同一機能を有する部分については同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００７２】
以上のように構成された第３の実施例における単相ブラシレスモータについてその動作を説明する。
【００７３】
図８および図９は図２と同様、回転子１１の位置（回転角θ）に対する発生トルクを示したものであり、特に励磁手段１７による固定子コイル１１への励磁電流を、第１の値とした場合と、前記第１の値と逆符号で大きさがほぼ同じである第２の値とした場合について示している。
【００７４】
まず、回転子が図８（ａ）におけるＭ０点に停止している場合について考える。この場合、固定子コイル１１の励磁電流を第１の値として起動トルクＴ１を発生させ、回転子１３をＭ１点から正転方向に駆動させることができる。
【００７５】
また逆に、固定子コイル１１の励磁電流を第２の値として起動トルクＴ２を発生させ、回転子１３をＭ２点から逆転方向に駆動させることができる。
【００７６】
このように回転子１３が第１の値あるいは第２の値のうち、いずれかの値により起動トルクを発生させ得る位置に停止している場合は、何らの問題もなく所望の方向に回転子１３を起動させることができる。
【００７７】
しかし、回転子１３が図８におけるＡ０点に停止している場合、励磁電流を第１の値としても発生トルクは零であり、回転子１３を起動することができない。
【００７８】
同様に、回転子１３が図９におけるＢ０点に停止している場合、励磁電流を第２の値としても発生トルクは零であり、回転子１３を起動することができない。
【００７９】
このように、回転子１３が図８におけるＡ０点または図９におけるＢ０点、すなわち死点に停止している場合の動作について、以下に説明する。
【００８０】
まず、図８を用いて、回転子１３がＡ０点に停止している場合について説明する。この場合、固定子コイルに第１の値の励磁電流を流しても発生トルクは零であり、回転子１３を起動することはできない。つまり、Ａ０点は励磁電流を第１の値とした場合の死点となっている。
【００８１】
そこで第２の励磁電流を固定子コイル１１に流すようにする。すると動作点Ｂ４点に示すところの負方向トルクが回転子１３に作用し、動作点Ｂ５点に向かって移動を始め、回転子１３は前記した死点Ａ０点からは、ずれた位置となる。
【００８２】
従ってＢ５点に達した時点で励磁電流を第１の値とすることにより、図８（ａ）に示すように起動トルクＴＡ４を発生させ、正転方向に回転子１３をＡ４点から起動することができる。
【００８３】
また、励磁電流を第２の値のままとして、図８（ｂ）に示すように起動トルクＴＢ４により、逆転方向に回転子をＢ４点から起動することもできる。
【００８４】
このように、励磁電流を第１の値としても起動できない場合、励磁電流を第２の値として死点Ａ０点を回避し、その後第１の値あるいは第２の値の励磁電流により所望の方向に回転子１３を起動させることができるものである。
【００８５】
次に、図９を用いて、回転子１３がＢ０点に停止している場合について説明する。
【００８６】
この場合、固定子コイル１１に第２の値の励磁電流を流しても発生トルクは零であり、回転子１３を起動することはできない。つまり、Ｂ０点は励磁電流を第２の値とした場合の死点となっている。
【００８７】
そこで第１の励磁電流を固定子コイル１１に流すようにする。すると動作点Ａ５点に示すところの負方向トルクが回転子に作用し、死点であるＢ０点を回避するように回転子１１が移動を始める。
【００８８】
死点Ｂ０点を回避した後、回転子１３を正転方向に起動させるには、図９（ａ）に示すように、動作点Ａ０点に達した時点で励磁電流を第２の値とし、動作点Ｂ４に示すところの負方向トルクにより回転子１３をさらに動作点Ｂ６点に移動させ、Ｂ６点に達した時点で励磁電流を第１の値として動作点Ａ６に移動させ、起動トルクＴＡ６を発生させればよい。
【００８９】
あるいは動作点Ａ０点に達した時点で、回転子１１の慣性を利用して動作点Ａ７点にまで回転子１３を移動させ、動作点Ａ７点に示すところの起動トルクＴＡ７を発生させても回転子１３を正転方向に起動できる。
【００９０】
ここで慣性を利用して回転子１３を動作点Ａ７点に移動させる間、励磁電流を零にすればその移動量をより大きくすることができ、起動トルクＴＡ７をより大きな値として正転方向への起動をさらに確実なものとすることができる。
【００９１】
また死点Ｂ０点を回避した後、回転子１３を逆転方向に起動させるには、図９（ｂ）に示すように、動作点Ａ０点に達した時点で励磁電流を第２の値として起動トルクＴＢ４を発生させればよい。
【００９２】
このように、励磁電流を第２の値としても起動できない場合、励磁電流を第１の値として死点Ｂ０点を回避し、その後第１の値あるいは第２の値の励磁電流により所望の方向に回転子１３を起動させることができるものである。
【００９３】
なお、励磁電流を第１の値として死点Ｂ０点を回避した後、Ａ０点に回転子１３が達した時点で励磁電流を第２の値とするように説明したが、必ずしもこの限りではない。
【００９４】
例えば、正転方向に起動するには、図９（ｃ）に示すように、励磁電流を第１の値とした後、回転子１３が動作点Ａ５点からＡ０点に向かう途中のＡ８点で第２の値とし、動作点Ｂ７に示すところの逆方向トルクによりさらに回転子１３を動作点Ｂ８点に移動させた後、励磁電流を第１の値として動作点Ａ９に移動させ、起動トルクＴＡ９を発生させてもよい。
【００９５】
また、逆転方向に起動するには、図９（ｄ）に示すように、Ａ５点からＡ０点に向かう途中のＡ１０点で励磁電流を第２の値として起動トルクＴＢ９を発生させてもよい。
【００９６】
以上のように本実施例によれば、励磁電流を第１の値としても起動できない場合、励磁電流を第２の値とし、励磁電流を第１の値とした際の死点位置を回避して自起動できるようにしている。また励磁電流を第２の値としても起動できない場合、励磁電流を第１の値とし、励磁電流を第２の値とした際の死点位置を回避して自起動できるようにしている。
【００９７】
このように本実施例では２つの値の励磁電流によりモータを自起動させるようにしているため、励磁手段１７の構成をより簡素化することができる。
【００９８】
また本実施例においては、励磁電流を第１の値または第２の値として死点位置を回避した後、図８あるいは図９に示した各動作点にて励磁電流を切り替えて起動トルクを発生させたが、励磁電流を切り替えるタイミングは、死点回避のために第１の値あるいは第２の値の励磁電流を固定子コイル１１に流し始めてから所定の時間経過後としてもよいし、あるいは、回転子１３の位置をホール素子などにより検出し、この位置検出信号に基づいて切り替えるようにしてもよい。
【００９９】
なお上記した効果の他に、本実施例においても第１の実施例で示したすべての効果を有していることは言うまでもない。なお、本発明においては、インナーロータ型の単相ブラシレスモータのみならずアウターロータ型の単相ブラシレスモータにおいても適用可能であることは言うまでもない。
【０１００】
【発明の効果】
上記実施例の記載から明らかなように、請求項１，３記載の発明によれば、固定子コイルの励磁電流により回転子の死点位置が移動できるため、これを利用して自起動させることが可能となる。更に、エアギャップは均一な構造であるため、有効磁束密度が減少せず高効率でモータ駆動が可能となる。また励磁電流が過大とならず、銅損が抑制できると共に、転流の際の電気雑音や振動・騒音も低減できるものである。そしてこれらの効果は簡素な駆動回路により実現可能である。また、永久磁石とエアギャップとの間にポールピースを配置した構成としているため、高速回転の際に遠心力によって永久磁石が飛散する心配はなく、より高速回転に適したモータを実現することもできる。また、起動するための起動トルクは、モータの駆動トルクを利用しているため、容易に起動トルクを大きくすることができる。
【０１０１】
また、請求項２記載の発明はスイッチング時の誘起電圧の跳ね上がりによる、電流の盛り上がりを抑えることができ、効率よくモータを駆動することができる。
【０１０２】
また、請求項４記載の発明によれば、全体的に磁束が安定した永久磁石を回転子に用いることができるので、ムラがなく性能よいブラシレスモータを提供することができる。
【０１０３】
また、請求項５記載の発明は励磁電流を第１の値あるいは第２の値としても起動できない場合、スイッチング時の誘起電圧の跳ね上がりによる、電流の盛り上がりを抑えることができ、効率よくモータを駆動することができる。
【０１０４】
また、請求項６記載の発明によれば、２つの値の励磁電流によりモータを自起動させるようにしているため、励磁手段の構成をより簡素化にし、スイッチング時の誘起電圧の跳ね上がりによる、電流の盛り上がりを抑えることができ、効率よくモータを駆動することができる。
【０１０５】
また、請求項７記載の発明は単相式のモータに用いることにより、固定子コイルの励磁電流により回転子の死点位置が移動できるため、これを利用して自起動させることが可能となる。更に、エアギャップは均一な構造であるため、有効磁束密度が減少せず高効率でモータ駆動が可能となる。また励磁電流が過大とならず、銅損が抑制できると共に、転流の際の電気雑音や振動・騒音も低減できるものである。そしてこれらの効果は簡素な駆動回路により実現可能である。また、永久磁石とエアギャップとの間にポールピースを配置した構成としているため、高速回転の際に遠心力によって永久磁石が飛散する心配はなく、より高速回転に適したモータを実現することもできる。また、起動するための起動トルクは、モータの駆動トルクを利用しているため、容易に起動トルクを大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例における単相ブラシレスモータの断面図
【図２】  図１における単相ブラシレスモータの回転子の位置に対するトルク特性を示す説明図
【図３】  図１における単相ブラシレスモータの誘起電圧波形及び励磁電流波形を示す説明図
【図４】  本発明の第２の実施例における単相ブラシレスモータの断面図
【図５】  図４における単相ブラシレスモータの動作説明図
【図６】  図４における単相ブラシレスモータの動作説明図
【図７】  本発明の第３の実施例における単相ブラシレスモータの断面図
【図８】  図７における単相ブラシレスモータの動作説明図
【図９】  図７における単相ブラシレスモータの動作説明図
【図１０】  従来例における単相ブラシレスモータの縦断面図
【図１１】  図１０における単相ブラシレスモータの回転子の位置に対するトルク特性を示す説明図
【図１２】  他の従来例における単相ブラシレスモータの断面図
【図１３】  図１０および図１２における単相ブラシレスモータの誘起電圧波形及び励磁電流波形を示す説明図
【符号の説明】
１１，３１，４１  固定子コイル
１２，３２，４２  固定子
１３，３３，４３  回転子
１４，３４  永久磁石
４５  ポールピース
１６，１７  励磁手段
１９，３９，４９  エアギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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