(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のモータ駆動コイルと、永久磁石回転子と、第一位置検出用磁石と前記第一位置検出用磁石と着磁の極数が異なる第二位置検出用磁石と６個の磁気検出器から構成され、前記永久磁石回転子の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出器の出力に応じて通電切り替え信号を出力する通電切り替え回路と、前記通電切り替え信号に応じて前記モータ駆動コイルの通電切り替えを行うスイッチング素子群とを備えたものであって、前記モータ駆動コイルに流れる電流が階段状の疑似正弦波であるブラシレスモータにおいて、前記第一および第二の位置検出用磁石には各々３個の磁気検出器が等間隔で配置されるとともに、前記第一位置検出用磁石に対応した３個の磁気検出器と、前記第二位置検出用磁石に対応した３個の磁気検出器は、第一位置検出用磁石の着磁境界面と第二位置検出用磁石の着磁境界面との角度のずれ分、ずれた位置に配置されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エアコン，給湯器等の家電機器に使用されるブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エアコン，給湯器等の家電機器において機器の高性能化，高機能化が進み、これに伴いこれらの機器に使用されるモータとして制御性に優れたブラシレスモータを採用することが多くなっている。
【０００３】
ブラシレスモータとしては、従来より以下のようなものがある。
以下図面を参照しながら、従来例のブラシレスモータについて説明する。
【０００４】
図５は従来例のブラシレスモータの構成図である。
図５において、１，２，３はモータ駆動コイルであり、２０は永久磁石回転子である。位置検出手段３０ｂは、ホール素子群７０と位置検出用磁石１００とで構成され、永久磁石回転子２０の位置に応じた信号を出力する。
位置検出手段３０ｂより出力された位置検出信号は通電切り替え回路４０ｂに入力される。通電切り替え回路４０ｂは、位置検出信号をロジック処理し通電切り替え信号を出力する。スイッチング素子群５０は、通電切り替え信号に応じてモータ駆動コイルの通電切り替えを行いブラシレスモータを駆動する。
【０００５】
ここで、従来例のブラシレスモータにおける駆動コイルの通電方式について説明する。
【０００６】
図６は、従来例のブラシレスモータにおける位置検出手段の構成図である。
図６において、７１，７２，７３はホール素子で、図５におけるホール素子群７０を構成している。また、ホール素子７１，７２，７３は互いに６０度の間隔で配置されている。１００は位置検出用磁石で４極に着磁されている。ホール素子７１，７２，７３は、位置検出用磁石１００の着磁されている極に応じて位置検出信号ＨｉｇｈまたはＬｏｗを出力する。
【０００７】
図７にホール素子７１，７２，７３の出力のタイムチャートを示す。
ホール素子７１，７２，７３は互いに６０度の間隔で配置され、位置検出用磁石１００は４極に着磁されているているためホール素子７１，７２，７３の各出力は６０度の位相差を持つ。
【０００８】
ホール素子７１，７２，７３の出力する位置検出信号は、通電切り替え回路４０ｂに入力されロジック処理される。通電切り替え回路４０ｂは、位置検出信号をロジック処理することで、図７に示す通電切り替え信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
【０００９】
通電切り替え信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬはスイッチング素子群５０に入力され、スイッチング素子群５０は通電切り替え信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬに応じて各駆動コイル１，２，３の通電切り替えを行う。
【００１０】
その結果、駆動コイル１には図７に示すＩｕのような矩形波状の電流が流れる。
また、駆動コイル２，３にも同様の波形の電流が流れる。
【００１１】
駆動コイル１，２，３に矩形波状の電流が流れることでブラシレスモータは駆動する。
【００１２】
しかし、図７に示すＩｕのような矩形波状の電流でブラシレスモータを駆動した場合、通電切り替え時の急激な電流の変化により１回転あたり通電切り替えの回数分のトルクむらが生じ、それに起因した振動が生じる。その対策としては、通電切り替え時スイッチング素子を活性領域で使用し、駆動コイルに流れる電流を滑らかに変化させ、トルクむらを減少させ振動をおさえる方法が知られている。
このような方法の例としては、特開平５−６８３９５が挙げられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のブラシレスモータでは、通電切り替え時の急激な電流の変化によりトルクむらが生じ、それに起因した振動が生じたり振動をおさえるためスイッチング素子を活性領域で使用することでスイッチング素子のスイッチング損失が大きくなり、発熱により出力が制約されるなどの問題点を有していた。
【００１４】
本発明は上記従来の問題を解決するもので、スイッチング素子のスイッチング損失を大きくすることなく、通電切り替え時の駆動コイル電流の急激な変化をおさえトルクむらを減少することで、振動の小さなブラシレスモータを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のブラシレスモータは、複数相のモータ駆動コイルと、永久磁石回転子と、第一位置検出用磁石と前記第一位置検出用磁石と着磁の極数が異なる第二位置検出用磁石と、前記第一および第二の位置検出用磁石に対応して各々３個の磁気検出器が等間隔で配置されてなる位置検出手段と、通電切り替え回路と、スイッチング素子群とにより構成したものであって、前記第一位置検出用磁石に対応した３個の磁気検出器と、前記第二位置検出用磁石に対応した３個の磁気検出器は、第一位置検出用磁石の着磁境界面と第二位置検出用磁石の着磁境界面との角度のずれ分、ずれた位置に配置している。
【００１６】
【作用】
この構成によって、スイッチング素子のスイッチング損失を大きくすることなく、通電切り替え時の駆動コイル電流の急激な変化をおさえることで、トルクむらを減少し振動を小さくすることができるものである。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施例におけるブラシレスモータの構成図である。
図１において、１，２，３はモータ駆動コイルであり、２０は永久磁石回転子である。位置検出手段３０ａは、ホール素子群６０と第一位置検出用磁石８０と第二位置検出用磁石９０とからなり、永久磁石回転子２０の位置に応じた信号を出力する。位置検出手段３０ａより出力された位置検出信号は通電切り替え回路４０ａに入力される。通電切り替え回路４０ａは、位置検出信号をロジック処理し通電切り替え信号を出力する。スイッチング素子群５０は、通電切り替え信号に応じてモータ駆動コイルの通電切り替えを行いブラシレスモータを駆動する。
【００１９】
ここで、本発明の一実施例におけるブラシレスモータの駆動コイルの通電方式について説明する。
【００２０】
図２は、本発明の一実施例におけるブラシレスモータの位置検出手段の構成図である。
図２において、２０は永久磁石回転子である。６１，６２，６３，６４，６５，６６はホール素子で、図１におけるホール素子群６０を構成している。ホール素子６１，６２，６３は互いに６０度の間隔で配置され、ホール素子６４，６５，６６も互いに６０度の間隔で配置されている。８０は第一位置検出用磁石で４極に着磁されており、９０は第二位置検出用磁石で８極に着磁されている。また、第一位置検出用磁石８０の着磁境界面８０ａと第二位置検出用磁石９０の着磁境界面９０ａとの角度のずれ８９ｂは、ホール素子６１とホール素子６４との角度ずれ１４ｂと等しい。
ホール素子６１，６２，６３は、第二位置検出用磁石９０の着磁されている極に応じて位置検出信号ＨｉｇｈまたはＬｏｗを出力する。また、ホール素子３４，３５，３６は、第一位置検出用磁石８０の着磁されている極に応じて位置検出信号ＨｉｇｈまたはＬｏｗを出力する。
【００２１】
図３に、ホール素子６１，６２，６３，６４，６５，６６の出力のタイムチャートを示す。
【００２２】
ホール素子６１，６２，６３は互いに６０度の間隔で配置され、第二位置検出用磁石９０は８極に着磁されているているため、ホール素子６１，６２，６３の各出力は３０度の位相差を持つ。
【００２３】
また、ホール素子６４，６５，６６は互いに６０度の間隔で配置され、第一位置検出用磁石８０は４極に着磁されているているため、ホール素子６４，６５，６６の各出力は６０度の位相差を持つ。
【００２４】
ホール素子６１，６２，６３，６４，６５，６６の出力する位置検出信号は、通電切り替え回路４０ａに入力されロジック処理される。通電切り替え回路４０ａは、位置検出信号をロジック処理することで図３に示す通電切り替え信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
【００２５】
通電切り替え信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬはスイッチング素子群５０に入力され、スイッチング素子群５０は通電切り替え信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬに応じて各駆動コイル１，２，３の通電切り替えを行う。
【００２６】
この通電切り替え信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによると、各駆動コイル１，２，３の通電モードは、図４に示す３通りのモードとなる。
【００２７】
モード１は、図４（ａ）のように電源電圧ＶDC側のスイッチング素子が１個オンし、グランド側のスイッチング素子が２個オンする場合で、駆動コイル１には図３のＩｕａの電流が流れる。モード２は、図４（ｂ）のように電源電圧ＶDC側のスイッチング素子が１個オンし、グランド側のスイッチング素子が１個オンする場合で、駆動コイル１には図３のＩｕｂの電流が流れる。モード３は、図４（ｃ）のように電源電圧ＶDC側のスイッチング素子が２個オンし、グランド側のスイッチング素子が１個オンする場合で、駆動コイル１には図３のＩｕｃの電流が流れる。
【００２８】
以上のように駆動コイルを流れる電流は、図３のＩｕａ，Ｉｕｂ，Ｉｕｃの３値をとることになり、電流波形は図３に示すＩｕのような階段状の疑似正弦波となる。
【００２９】
その結果、駆動コイルに流れる電流は３段階に分けて変化するため、通電切り替え時における駆動コイル１，２，３に流れる電流の急激な変化はおさえられ、トルクむらは減少しモータ駆動時の振動を小さくすることができる。さらに、スイッチング素子は飽和領域で使用するため、スイッチング損失は矩形波駆動時と同等であり発熱による出力の制約はなくなる。
【００３０】
なお、図１および図２の本発明の一実施例におけるブラシレスモータの構成では、永久磁石回転子２０が４極着磁の場合について述べたが、２のべき乗の極の着磁の場合でも同様の効果が得られる。
【００３１】
また、図１および図２の本発明の一実施例におけるブラシレスモータの構成では、位置検出手段３０ａをホール素子６１，６２，６３，６４，６５，６６と第一位置検出用磁石８０と第二位置検出用磁石９０とで構成したが、ホール素子をホールＩＣに置き換えた構成にしても同様の効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ブラシレスモータの位置検出手段をホール素子またはホールＩＣ６個と第一位置検出用磁石と第二位置検出用磁石とで構成し、位置検出手段から出力される位置検出信号を通電切り替え回路でロジック処理し、通電切り替え回路より出力される通電切り替え信号によってスイッチング素子群がモータ駆動コイルの通電切り替えを行い、ブラシレスモータを駆動することで駆動コイルに流れる電流の急激な変化がおさえられることでトルクむらが減少し、モータ駆動時の振動が小さく、かつスイッチング損失による発熱で出力の制約を受けない優れたブラシレスモータを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの構成図
【図２】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの位置検出手段の構成図
【図３】本発明の一実施例における位置検出信号，通電切り替え信号，モータ駆動電流波形のタイムチャート
【図４】本発明の一実施例における駆動コイルの通電モード図
【図５】従来例のブラシレスモータの構成図
【図６】従来例のブラシレスモータの位置検出手段の構成図
【図７】従来例の位置検出信号，通電切り替え信号，モータ駆動電流波形のタイムチャート
【符号の説明】
１，２，３  駆動コイル
２０  永久磁石回転子
３０ａ  位置検出手段
４０ａ  通電切り替え回路
５０  スイッチング素子群
６０  ホ−ル素子群
６１，６２，６３，６４，６５，６６  ホ−ル素子
８０  第一位置検出用磁石
９０  第二位置検出用磁石
【図１】
0003543349.tif 000002
【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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