(57)【要約】【課題】位相シフト回路を設けることなく、単相交流同期モータを回転させることができる発明を提供する。【解決手段】２つの固定子極１２，１４を有する固定子１６と２つの回転子極１８，２０を有する回転子２２から構成された永久磁石型の単相交流同期モータ１０であって、回転子２２の位置を検出する１個のデジタル型ホールＩＣ３２が配され、このホールＩＣ３２の取り付け位置が、スロットの境目を０°として回転方向への角度をθ°とした場合に、１００°〜１２０°、または、２８０°〜３００°の範囲に配され、制御回路は位相シフト機能を有さないものである。【選択図】      図２
2006180641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの固定子極を有する固定子と、２つの回転子極を有する回転子から構成された永久磁石型であって、
前記回転子極の位置を検出する１個のホールＩＣが配され、
前記固定子巻線と交流電源との間にトライアックが配され、
前記交流電源からの電源電圧と前記ホールＩＣからのパルス状の位置信号に基づいて前記トライアックをＯＮ／ＯＦＦする制御回路が配された単相交流同期モータにおいて、
前記ホールＩＣがデジタル型であり、
前記２つの固定子極の先端部側の境目を０°として回転方向への角度をθ°とした場合に、前記ホールＩＣが１００°＝＜θ°＝＜１２０°、または、２８０°＝＜θ°＝＜３００°の範囲に配され、
前記制御回路は、位相シフト機能を有さない
ことを特徴とする単相交流同期モータ。
【請求項２】
前記固定子の一対の固定子鉄心の基部が互いに連結されたＵ字型であり、
前記一対の固定子鉄心の基部近傍に固定子巻線がそれぞれ巻回され、
前記一対の固定子鉄心の先端部の間に前記回転子が回転自在に配され、
前記固定子の側部に沿って配線基板が配され、
前記配線基板に前記１個のホールＩＣが取り付けられると共に、前記ホールＩＣが１００°＝＜θ°＝＜１２０°の範囲に配され、
前記配線基板が前記固定子鉄心の連結部から前記回転子の半分の位置まで覆う大きさである
ことを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータ。
【請求項３】
前記制御回路が、ＸＯＲ回路である
ことを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータ。
【請求項４】
前記回転子の断面形状が略楕円形状であり、
前記一対の固定子極の内周面が円弧状であり、
前記回転子と前記固定子極のギャップが不均一である
ことを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータ。
【請求項５】
前記回転子の断面形状が真円形状であり、
前記一対の固定子極の内周面が楕円形状であり、
前記回転子と前記固定子極のギャップが不均一である
ことを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの固定子極を有する固定子と、２つの回転子極を有する回転子から構成された永久磁石型の単相同期交流モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、単相同期交流モータ（以下、単にモータという）の制御装置については種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のモータ及びその駆動装置について、図６及び図７に基づいて説明する。
【０００４】
図６は、従来のモータ１００の概念図を示すものであり、２つの固定子極１０２，１０４の間に２つの回転子極１０６，１０８を有する回転子が回転自在に配されている。また、一対の固定子極１０２，１０４の間には、回転子１１０の回転子極１０６，１０８の位置を検出するためのアナログ型のホールＩＣ１１２が配されている。
【０００５】
図７は、モータ１００の駆動装置１１４の回路図である。
【０００６】
モータ１００の固定子巻線１２０と交流電源１１６との間にトライアック１１８が直列に配されている。このトライアック１１８は、前記したホールＩＣ１１２からのパルス上の位置信号と、交流電源１１６の極性を処理する電子回路によって制御され、この電子回路は、位相をシフトさせる位相シフト回路１２０とＸＯＲ回路１２２から構成されている。
【０００７】
ところで、上記ホールＩＣ１１２は、一般的に検出精度が高いアナログ型が用いられている。このアナログ型のホールＩＣ１１２は、固定子１０１の発生する磁束の影響に弱いため、その配置位置は発生磁束の影響の受け難い図６に示すような固定子極１０６，１０８の間のスロットに配置する必要がある。しかし、この位置で回転子極１０６，１０８の磁極の位置を検出しても通電ロジックが作れずモータ１００を正常に駆動できないため、上記したように位相シフト回路１２０を設けて位相制御を行いモータ１００を駆動させている。
【特許文献１】特開平４−６７７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように固定子極１０２，１０８の間のスロットにアナログ型のホールＩＣ１１２を設ける必要があるため、位相シフト回路１２０が必要であり、また、図６に示すように、配線基板１２４が、固定子１０１の基部から先端部まで覆う大きさで設ける必要があり、配線基板１２４の形状が大きくなるという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、位相シフト回路を設けることなく、単相交流同期モータを回転させることができる発明を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、２つの固定子極を有する固定子と、２つの回転子極を有する回転子から構成された永久磁石型であって、前記回転子極の位置を検出する１個のホールＩＣが配され、前記固定子巻線と交流電源との間にトライアックが配され、前記交流電源からの電源電圧と前記ホールＩＣからのパルス状の位置信号に基づいて前記トライアックをＯＮ／ＯＦＦする制御回路が配された単相交流同期モータにおいて、前記ホールＩＣがデジタル型であり、前記２つの固定子極の先端部側の境目を０°として回転方向への角度をθ°とした場合に、前記ホールＩＣが１００°＝＜θ°＝＜１２０°、または、２８０°＝＜θ°＝＜３００°の範囲に配され、前記制御回路は、位相シフト機能を有さないことを特徴とする単相交流同期モータである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記固定子の一対の固定子鉄心の基部が互いに連結されたＵ字型であり、前記一対の固定子鉄心の基部近傍に固定子巻線がそれぞれ巻回され、前記一対の固定子鉄心の先端部の間に前記回転子が回転自在に配され、前記固定子の側部に沿って配線基板が配され、前記配線基板に前記１個のホールＩＣが取り付けられると共に、前記ホールＩＣが１００°＝＜θ°＝＜１２０°の範囲に配され、前記配線基板が前記固定子鉄心の連結部から前記回転子の半分の位置まで覆う大きさであることを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記制御回路が、ＸＯＲ回路であることを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記回転子の断面形状が略楕円形状であり、前記一対の固定子極の内周面が円弧状であり、前記回転子と前記固定子極のギャップが不均一であることを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記回転子の断面形状が真円形状であり、前記一対の固定子極の内周面が楕円形状であり、前記回転子と前記固定子極のギャップが不均一であることを特徴とする請求項１記載の単相交流同期モータである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明の単相交流同期モータであると、ホールＩＣがデジタル型であるため、従来のアナログ型に比べて、回転子の発生磁束に対して影響を受けることが少ない。そのため、固定子巻線が巻回されている位置にも配置することができるので、、このホールＩＣを１００°〜１２０°、または、２８０°〜３００°の範囲に配することにより、機械的に位相をシフトさせ、従来必要とされていた位相シフト機能を設けることなく正常に回転させることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明の単相交流同期モータであると、ホールＩＣが１００°〜１２０°の範囲に配されているため、ホールＩＣが取り付けられている配線基板が固定子鉄心の連結部から回転子の半分の位置まで覆う大きさで形成することができ、配線基板の形状を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態の単相交流同期モータ（以下、モータという）１０について図１〜図５に基づいて説明する。
【００１８】
（１）モータ１０の構成
図１に示すように、モータ１０は、２つの固定子極１２，１４を有する固定子１６と、２つの回転子極（Ｓ極、Ｎ極）１８，２０を有する回転子２２から構成された永久磁石型の単相交流同期モータである。
【００１９】
固定子１６の固定子鉄心２４はＵ字型であって、固定子極１２，１４の基部が連結部２６によって連結されている。
【００２０】
一対の固定子極１２，１４の基部近傍にはそれぞれ固定子巻線２８，３０が巻回されている。この固定子１６には、回転子２２の回転子極１８，２０の位置を検出するためのデジタル型のホールＩＣ３２が取り付けられている。この取り付け位置については後から詳しく説明する。
【００２１】
一対の固定子極の内周面は円弧状であり、回転子２２の断面形状は真円形状でなく、略楕円形状となっている。これにより、回転子２２と一対の固定子極１２，１４とのギャップが不均一になり起動トルクが得やすい。なお、一対の固定子極１２，１４の内周面を円弧状でなくやや不均一な楕円形状となし、回転子２２の断面形状を真円形状となし、回転子２２と一対の固定子極１２，１４とのギャップが不均一になるようにしてもよい。
【００２２】
固定子１６の側部には、配線基板４２が配され、この配線基板４２の上端部は、回転子２２の大きさに沿って半円弧状に切り欠かれている。この配線基板４２には、モータ１０の駆動装置３８が配置されている。
【００２３】
（２）駆動装置３８の構成
次に、モータ１０の駆動装置３８について図１に基づいて説明する。
【００２４】
固定子巻線２８が交流電源３４の一端部と接続され、固定子巻線３０はトライアック３６の一端部と接続され、このトライアック３６の他端部は交流電源３４の他端部と接続されることにより、トライアック３６が固定子巻線２８，３０と交流電源３４に対し直列に配されている。
【００２５】
ホールＩＣ３２の出力線と、交流電源３４の一端部が、それぞれＸＯＲ回路４０の入力端子にそれぞれ接続されている。このＸＯＲ回路４０の出力端子がトライアック３６のトリガー端子に接続されている。
【００２６】
（３）ホールＩＣ３２の取り付け位置
次に、配線基板４２に取り付けられたホールＩＣ３２の配置について図２及び図３に基づいて説明する。
【００２７】
図２において、回転子２２を時計回りの方向（Ｃ．Ｗ）に回転させる場合には次の位置に配する。
【００２８】
一対の固定子極１２，１４の先端部側の極の境目（すなわちスロット部分）を０°として、回転方向への角度をθ°として、１００°〜１２０°の範囲、または、２８０°〜３００°の範囲にホールＩＣ３２を配する。この場合にホールＩＣ３２はデジタル型であるため、固定子１６の側部に取り付けても、固定子１６からの発生磁束に対し影響を受けることがない。図２においては、θ１またはθ２の範囲で取り付けるように図示している。
【００２９】
図３において、反時計回りの方向（Ｃ．Ｃ．Ｗ）に回転させる場合には、前記した極の境目を０°とし、回転方向への角度をθ°として、１００°〜１２０°、または、２８０°〜３００°の範囲に取り付ける。図３においては、θ３またはθ４の範囲に取り付けるように図示している。
【００３０】
上記のように、極の境目から予めθ１、θ２、θ３またはθ４の範囲で位相を機械的にシフトさせて取り付けているため、駆動装置３８において従来のように位相シフト回路を設けることなくモータ１０を正常に回転させることができる。
【００３１】
また、ホールＩＣ３２がデジタル型であるため、アナログ型よりもコストが安く、コストを削減することができる。
【００３２】
さらに、位相シフト回路を設ける必要がないため、駆動装置３８の構成が簡単になり、コストの削減となる。
【００３３】
（４）モータ１０の回転状態
次に、位相シフト回路を設けることなくモータ１０が正常に回転する理由を、図４及び図５に基づいて説明する。なお、この説明では回転子２２は時計回りの方向（Ｃ．Ｗ）に回転させるものとする。
【００３４】
図４は、交流電源の電圧波形と、モータ電流の電圧波形と、ホールＩＣ３２のバルス状の位置信号を示している。
【００３５】
図５は、図４の波形図のおける（１）〜（５）の状態における回転子２２の回転状態を示している。
【００３６】
図５が示すように、ホールＩＣ３２は、Ｎ極の回転子極２０が近付いた場合にＨレベルとなり、Ｓ極の回転子極１８が近付いた場合にはＬレベルになるような位置信号を出力する。
【００３７】
ＸＯＲ回路４０に、交流電源３４の電圧と、上記したホールＩＣ３２からの位置信号が入力すると、それに基づいて制御信号が出力され、トライアック３６がＯＮ／ＯＦＦされる。位置信号がＬレベルで、交流電源３４の電圧がマイナスのときのみトライアック３６がＯＮ状態となって固定子巻線２８，３０にモータ電流が流れてモータ０を回転させる。
【００３８】
そして、図５に示すように、回転子２２は、図４の波形図に基づいて正常に回転さすることができる。
【００３９】
（５）配線基板４２の大きさについて
上記したようにホールＩＣ３２は、配線基板４２に取り付けられ、この配線基板４２は固定子１６の側部に配されている。
【００４０】
時計回りの方向で回転させる場合に、ホールＩＣ３２を図２に示すように、θ２の範囲に取り付けると、配線基板４２の大きさは固定子１６の連結部２６から回転子２２の半分の位置の大きさで形成することができる。すなわち、回転子２２の半分の大きさの配線基板４２であると、その上端部にホールＩＣ３２を取り付けると、θ２の範囲でホールＩＣ３２を取り付けることができる。したがって、従来のように配線基板４２の寸法を大きく取る必要がなく小型ができ、コストを削減することができる。
【００４１】
反時計回りの方向で回転させる場合に、ホールＩＣ３２を図３に示すように、θ３の範囲に取り付けると、配線基板４２の大きさは固定子１６の連結部２６から回転子２２の半分の位置の大きさで形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る単相交流同期モータは、例えば食器洗浄器に用いられるポンプ等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態を示す単相交流同期モータと駆動装置の説明図である。
【図２】時計回りの方向に回転するときのホールＩＣの取り付け位置を示す説明図である。
【図３】反時計回りの方向に回転するときのホールＩＣの取り付け位置を示す説明図である。
【図４】交流電源の電圧波形とモータ電流の波形と位置信号の波形を示す波形図である。
【図５】時計回りに回転する回転子の回転状態を説明する図である。
【図６】従来の単相交流同期モータの説明図である。
【図７】従来の単相交流同期モータの駆動装置の回路図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  単相交流同期モータ
１２  固定子極
１４  固定子極
１６  固定子
１８  回転子極
２０  回転子極
２２  回転子
２４  固定子鉄心
２６  連結部
２８  固定子巻線
３０  固定子巻線
３２  ホールＩＣ
３４  交流電源
３６  トライアック
３８  駆動装置
４０  ＸＯＲ回路
４２  配線基板
【図１】
2006180641.tif 000003
【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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