(57)【要約】【課題】  面取りされたマグネット付きブラシレス直流モーターを提供する。【解決手段】電流の印加によって磁束を誘導するコイルが備えられた固定子と；回転軸が連結するコア及び該コアの周りに付着されるマグネットを備えるとともに、前記固定子の内部に設置される回転子とを含むブラシレス直流モーターであって、このマグネットの両側には面取り部が形成される。【選択図】      図４
2006081383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流の印加によって磁束を誘導するコイルが備えられた固定子と；
回転軸が連結されるコア及び該コアの周りに付着されるマグネットを備えるとともに、前記固定子の内部に設置される回転子とを含むブラシレス直流モーターであって、
前記マグネットの両側には、面取り部が形成されたことを特徴とするブラシレス直流モーター。
【請求項２】
前記面取り部は、前記マグネットの外側に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モーター。
【請求項３】
前記面取り部の円周方向長さは、マグネットの全体円周方向長さの約２２〜３３％であることを特徴とする請求項２に記載のブラシレス直流モーター。
【請求項４】
前記面取り部の回転子中心に対する角度は、約２０〜３０°をなすことを特徴とする請求項２に記載のブラシレス直流モーター。
【請求項５】
前記面取り部の半径方向長さは、前記マグネットの半径方向の全体長さの約５０〜６３％であることを特徴とする請求項２に記載のブラシレス直流モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス直流モーターに関し、より詳細には、ブラシレス直流モーターの回転子に付着されるマグネットの形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレス直流(ＢＬＤＣ)モーターは、従来のブラシ付きＤＣモーターの整流子とブラシ間の機械的な接触に起因する短所を克服するために開発されたものであり、整流機具を刺激センサーと半導体スイッチに置き換えたモーターである。中でも、本発明は、センサーレスブラシレス直流モーターに関し、別途の刺激センサーを使用せずに各相の逆起電力を用いて回転子の位置を検出するブラシレス直流モーターに関する。
【０００３】
従来のセンサーレスブラシレス直流モーターは、図１に示すように、固定子１と回転子２とを備える。
【０００４】
回転子２は、固定子１の内部に設置され、このために、固定子１の中央には、回転子２を設置するための空間が形成される。固定子１の内面には、中央側へ延設されて放射状に配置される歯部１ａが設けられ、隣接する歯部１ａどうし間には、コイルが巻き取られるスロット１ｂが形成される。
【０００５】
回転子２は、固定子１の歯部１ａと一定の間隔だけ離れて設置される。また、回転子２は、その中央に位置し、回転軸が装着される回転子コア２ａと、回転子コア２ａの外周面において円周方向に沿って相互に異なる極を持つように配列されるマグネット２ｂと、回転子２の回転に際してマグネット２ｂが遠心力により離れるのを防止するための飛散防止缶２ｃと、から構成される。このようにマグネット２ｂが、回転子コア２ａの外周面上に付着される形態を、永久磁石表面付着型(ＳＰＭ)という。
【０００６】
この種の従来の技術によるセンサーレスブラシレス直流モーターでは、固定子１のコイルに電源が供給されると、コイルとマグネット２ｂ間に電磁気的相互作用が起こり、回転子２が回転する。このときに、固定子１のコイル端子に現れる相(phase)の逆起電力に基づいて回転子２の位置を把握し、固定子１に供給される電圧を回路的に制御するようになる。
【０００７】
すなわち、駆動信号が印加されると、まず、回転子２が定位置に停止するように、固定子１の２相に電源を印加して回転子２を整列させる。その後に、モーターが一定の時間だけ強制的に駆動されてモーターの回転数が一定以上になると、固定子１のコイルに電圧が誘導されて逆起電力が発生する。こうなると、発生した相の逆起電力に基づいて回転子２の位置を推定して駆動信号を生成できるようになり、これでモーターのセンサーレス運転が可能になる。
【０００８】
しかしながら、従来のスロット数の多い分布巻タイプのＢＬＤＣモーターとは違い、４極６スロットＳＰＭ集中巻タイプのＢＬＤＣモーターでは、図２に示すように、ＺＣＰ(ゼロクロスポイント、Ｖｄｃ/２)に平坦な逆起電力波形が現れる。これは、回転子２の位置検出における不安定化を引き起こし、不規則な相転換時点を招く結果につながるため、図３に示すように、異常電流が発生してしまう。このため、前記ブラシレス直流モーターを適用した圧縮機は、その性能が低下し、吸入と吐出時に震え現象が起こる、という問題があった。
【０００９】
また、巻線着磁方式によってマグネットの角部に強い磁界が形成されることから磁束の不均衡がひどく生じ、コギングトルク特性が悪化され、これは、運転特性に悪影響を及ぼすことになる。もし、逆起電力が波形の平坦区間を避けて位置検出点時間を早める場合、モーター制御の完壁な実現をするためには制御ボードに比較器素子を追加しなければならないので、コスト高となる問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みて、固定子の各コイル端子に現れる各相の逆起電力波形がＺＣＰで線形的に現れるようにすることによって回転子の位置感知を容易にした４極６スロットのセンサーレスブラシレス直流モーター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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明によるブラシレス直流モーターは、電流の印加によって磁束を誘導するコイルが備えられた固定子と；回転軸が連結されるコア及び該コアの周りに付着されるマグネットを備え、前記固定子の内部に設置される回転子とを含むブラシレス直流モーターであって、前記マグネットの両側には、面取り部が形成されたことを特徴とする。
【００１２】
前記面取り部は、前記マグネットの外側に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
前記面取り部の円周方向長さは、マグネットの全体円周方向長さの約２２〜３３％であることを特徴とする。
【００１４】
前記面取り部の前記回転子中心に対する角度が、約２０〜３０°をなすことを特徴とする。
【００１５】
前記面取り部の半径方向長さは、前記マグネットの半径方向の全体長さの約５０〜６３％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるブラシレス直流モーターは、固定子のコイル端子に現れる各相の逆起電力波形がＺＣＰから線形的に現れるために回転子の位置検出が容易であり、異常電流の発生が防止されるという効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に従う好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図４に示すように、本発明によるセンサーレスブラシレス直流モーターは、固定子１０と回転子２０とを備える。
【００１９】
回転子２０は、固定子１０の内部に設置され、このために、固定子１０の中央には、回転子２０を設置するための空間が形成される。固定子１０の内面には、中央側へ延設され、かつ、放射状に配置される歯部１１が設けられ、隣接する歯部１１どうし間にはコイルの巻き取られるスロット１２が形成される。
【００２０】
回転子２０は、固定子１０の歯部１１と一定間隔だけ離れて設置される。回転子２０は、その中央に位置し、回転軸が装着される回転子コア２１と、回転子コア２１の外周面において円周方向に沿って相互に異なる極を持つように配列されるマグネット２２と、回転子２０の回転に際してマグネット２２が遠心力により離れるのを防止するための飛散防止缶２３と、から構成される。
【００２１】
一方、本発明によるブラシレス直流モーターは、マグネット２２の両端部外側に面取り部２２ａが形成される点にその特徴がある。この面取り部２２ａの円周方向長さ(Ａ)は、１つのマグネット２２の円周方向の全体長さの約２２〜３３％、すなわち、面取り部の回転子２０の中心に対する角度を、およそ２０〜３０°とすることが好ましい。そして、この面取り部２２ａの半径方向長さ(Ｂ)は、マグネット２２の半径方向の全体長さのおよそ５０〜６３％、すなわちマグネットの厚さが８ｍｍの場合に、およそ４〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００２２】
このように構成されるセンサーレスブラシレス直流モーターは、固定子１０のコイル端子に現れる相(phase)の逆起電力に基づいて回転子２０の位置を把握し、固定子１０に供給される電圧を回路的に制御する。
【００２３】
具体的に説明すると、駆動信号が印加されると、まず、回転子２０が定位置に停止するように、固定子１０の２相に電源を印加して回転子２０を整列させる。その後に、一定時間の間に強制的にモーターが駆動され、モーターの回転数が一定以上(およそ３００ＲＰＭ以上)になると、固定子１０のコイルに電圧が誘導されて逆起電力が発生する。こうなると、この相の逆起電力に基づいて回転子２０の位置を推定して駆動信号を生成できるようになり、これで、モーターのセンサーレス運転が可能になる。
【００２４】
回転子２０の位置推定方法は、各相の逆起電力を制御部(図示せず)で受信し、比較器を用いて逆起電力のＶｄｃ／２地点、すなわちＺＣＰを検出した後に、３０°(電気角)が過ぎると、定められた次のコイルに電流を励磁させてモーターを駆動するようになる。
【００２５】
本発明によるセンサーレスブラシレス直流モーターでは、図５に示すように、ＺＣＰが明確に現れるので、相転換時点が明確となり、よって、図６に示すように、異常電流波形が現れなくなる。
【００２６】
尚、マグネット２２の面取り部２２ａは、磁束の不均衡を緩和させてコギングトルクを減少させ、振動及び騒音を緩和させる。
【００２７】
本発明によるセンサーレスブラシレス直流モーターを圧縮機に適用して試験してみた結果、圧縮機の効率が２〜３％程度増加したし、吸入及び吐出時に震え現象が除去された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の技術によるブラシレス直流モーターを示す平面図である。
【図２】従来の技術によるブラシレス直流モーターの逆起電力波形を示すグラフである。
【図３】従来の技術によるブラシレス直流モーターの電流波形を示すグラフである。
【図４】本発明によるブラシレス直流モーターを示す平面図である。
【図５】本発明によるブラシレス直流モーターの逆起電力波形を示すグラフである。
【図６】本発明によるブラシレス直流モーターの電流波形を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１０    固定子
１１    歯部
１２    スロット
２０    回転子
２１    回転子コア
２２    マグネット
２２ａ  面取り部
２３    飛散防止缶
【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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