(57)【要約】複数のコイルを含むステータと、磁極の複数の対を備える磁石を含み、１つまたは複数のフルステップにおいてステータに対して移動するように適合されたロータと、１つまたは複数のフルステップより小さい部分ステップにおいてロータをステータに対して移動させる、及び／または部分ステップまたは１つまたは複数のフルステップにおいてロータを保持するように適合されたコイル相回路とを備えるアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。【選択図】図１
2019517236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを含むステータと、
磁極の複数の対を備える磁石を含み、１つまたは複数のフルステップにおいて前記ステータに対して移動するように適合されたロータと、
前記１つまたは複数のフルステップより小さい部分ステップにおいて前記ロータを前記ステータに対して移動させる、及び／または前記１つまたは複数の部分ステップあるいは前記１つまたは複数のフルステップにおいて前記ロータを保持するように適合されたコイル相回路と、
を備える、アキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項２】
前記コイル相回路は、前記モータの作動中、前記ロータの磁極の前記複数の対の１つまたは複数の配向を切り換え、前記１つまたは複数のフルステップにおけるハーフステップにおいて前記ロータを保持するように適合された３相回路である、請求項１に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項３】
前記コイル相回路は、前記モータの作動中、前記ロータの磁極の前記複数の対の１つまたは複数の配向を切り換え、前記部分ステップまたは前記１つまたは複数のフルステップにおいて前記ロータを保持するように適合された３相コイル回路である、請求項１に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項４】
前記コイル相回路は、１相コイル回路と、前記１相コイルに結合されたモータブリッジと、前記モータブリッジに結合されたモータサプライと、前記モータブリッジに結合されたマイクロプロセッサと、前記１つまたは複数のフルステップにおけるマイクロステップにおいて前記モータの作動中、前記ロータを移動させるために前記マイクロプロセッサに結合されたホール効果センサとを含む、請求項１に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項５】
前記コイル相回路は、前記１つまたは複数のフルステップにおいて、前記モータの作動中、マイクロステップにおいて前記ロータを移動させるために接地に結合された共通の接合部において併せて結合された複数のコイル回路部分を含む、請求項１に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項６】
複数のコイルを含むステータと、
磁極の複数の対を備える磁石を含み、フルステップ位置において前記ステータに対して移動するように適合されたロータと、
共通の中央の接続地点で直列に接続された第１の、第２の及び第３のコイル相部分を含むコイル相回路であって、前記コイル相部分の各々は、平行に構成された一対のコイルを含んでおり、電流が、前記フルステップ位置より小さい部分ステップ位置において前記ステータに対して前記前記ロータを移動させるため、及び／または前記部分ステップ位置または前記フルステップ位置において前記ロータを保持するために、前記磁石の磁極の前記複数の対の１つまたは複数の配向を切り換えるように適合された方式で前記コイル相回路を通って流れるように適合されているコイル相回路と、
を備えるアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項７】
前記ロータは、前記電流の流れを、前記共通の中心の接続地点を通る、前記第１のコイル相部分と、前記第３のコイル相部分との間から、前記共通の中心の接続地点を通る、前記第２のコイル相部分と、前記第３のコイル相部分との間に切り換えることによって、最初の駆動位置から、前記フルステップ位置より小さい部分ステップ位置になるように可動である、請求項６に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項８】
前記ロータは、前記電流の流れを、前記共通の中心の接続地点を通る、前記第１のコイル相部分と、前記３のコイル相部分との間から、前記共通の中心の接続地点を通る、前記第１のコイル相部分及び前記第２のコイル相部分と、前記第３のコイル相部分との間へと切り換えることによって、最初の駆動位置から、フルステップ保持位置になるように可動である、請求項６に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項９】
複数のコイルを含むステータと、
磁石を含み、フルステップ位置または部分ステップ位置において前記ステータに対して移動するように適合されたロータと、
共通の中心の接続地点で直列に併せて結合された第１の、第２の、及び第３のコイル相部分を含むコイル相回路であって、前記第１の、前記第２の及び前記第３のコイル相部分の各々は、平行に結合された一対のコイルを含んでおり、最初の駆動位置と、フルステップ保持位置または部分ステップ保持位置との間で前記ステータに対して前記ロータを移動させるために通電可能である、前記コイル相回路と、
を備えるアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項１０】
前記ロータは、前記電流の流れを、前記コイル相回路の前記第１のコイル相部分、前記第２のコイル相部分及び前記第３のコイル相部分を通るように切り換えることによって、前記最初の駆動位置と、フル保持位置または部分的保持位置との間で前記ステータに対して可動である、請求項９に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項１１】
前記ロータは、電流が、前記共通の中心の接続地点を通って、前記第１のコイル相部分及び前記第３のコイル相部分を通って流れる前記最初の駆動位置から、前記電流の流れが、前記第２のコイル相部分及び前記第３のコイル相部分を通って流れるように切り換えられる部分保持ハーフステップ位置まで可動である、請求項１０に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項１２】
前記ロータは、電流が、前記前記共通の中心の接続地点を通って、前記第１のコイル相部分及び前記第３のコイル相部分を通って流れる前記最初の駆動位置から、前記電流の流れが、前記第１のコイル相部分及び前記第２のコイル相部分の両方を通って流れ、前記共通の中心の接続地点を通って前記第３のコイル相部分へと流れるように切り換えられるフルステップ保持位置まで可動である、請求項１０に記載のアキシャル型ブラシレスＤＣモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１６年２月５日に提出された米国特許出願シリアル番号１５/０１７，２３７の優先権及びその出願日の利益を主張し、またその部分継続出願であり、その開示及び内容は、参照によりその全体が本明細書に明白に組み込まれている。
【０００２】
本特許出願はまた、２０１６年５月１９日に提出された米国仮特許出願シリアル番号６２/３３８，７８０の優先権及びその出願日の利益を主張しており、その開示及び内容は、参照によりその全体が本明細書に明白に組み込まれている。
【０００３】
発明の分野
本発明は一般に、電気モータに関し、詳細には、部分ハーフ機能、保持機能、及びマイクロステッピング機能を備えたアキシャル型ブラシレスＤＣモータに関する。
【背景技術】
【０００４】
本発明は、Ｋｉｎｇ等に対する米国特許公開第２０１６/０２４１１０７号に開示されるタイプのアキシャル型ブラシレス電気モータを対象としており、その開示及び内容は全て、あたかも本明細書に全面的に記載されるように、参照により本明細書に組み込まれている。
【０００５】
よりコスト効果の高いアキシャル型ブラシレスモータに対する要望が依然としてある。
【０００６】
本発明は、米国特許公開番号第２０１６/０２４１１０７号に開示されるタイプのアキシャル型ブラシレス電気モータに、部分ハーフ機能要素、保持機能要素、及びマイクロステップ機能要素を加えることによってこのような要望を満足させる、または有利に分解能を高め、かつ共振を抑える目的を満たす。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、複数のコイルを含むステータと、磁極の複数の対を備える磁石を含み、１つまたは複数のフルステップにおいてステータに対して移動するように適合されたロータと、１つまたは複数のフルステップより小さい部分ステップにおいてロータをステータに対して移動させる、及び／または１つまたは複数の部分ステップあるいは１つまたは複数のフルステップにおいてロータを保持するように適合されたコイル相回路（ｃｏｉｌ  ｐｈａｓｅ  ｃｉｒｃｕｉｔ）とを備えるアキシャル型ブラシレスＤＣモータを概ね対象としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態において、コイル相回路は、モータの作動中、ロータの磁極の複数の対の１つまたは複数の配向を切り換え、１つまたは複数のフルステップにおけるハーフステップにおいてロータを保持するように適合された３相回路である。
【０００９】
一実施形態において、コイル相回路は、モータの作動中、ロータの磁極の複数の対の１つまたは複数の配向を切り換え、部分ステップまたは１つまたは複数のフルテップにおいてロータを保持するように適合された３相コイル回路である。
【００１０】
一実施形態において、コイル相回路は、１相コイル回路と、１相コイルに結合されたモータブリッジと、モータブリッジに結合されたモータサプライと、モータブリッジに結合されたマイクロプロセッサと、１つまたは複数のフルステップにおけるマイクロステップにおいてモータの作動中ロータを移動させるためにマイクロプロセッサに結合されたホール効果センサとを含む。
【００１１】
一実施形態において、コイル相回路は、１つまたは複数のフルステップにおいて、モータの作動中マイクロステップにおいてロータを移動させるために接地に結合された共通の接合部において併せて結合された複数のコイル回路部分を含む。
【００１２】
本発明はまた、複数のコイルを含むステータと、磁極の複数の対を備える磁石を含み、フルステップ位置においてステータに対して移動するように適合されたロータと、共通の中央の接続地点で直列に接続された第１の、第２の及び第３のコイル相部分を含むコイル相回路であって、コイル相部分の各々は、平行に構成された一対のコイルを含んでおり、電流が、フルステップ位置より小さい部分ステップ位置においてステータに対してロータを移動させるため、及び／または部分ステップ位置またはフルステップ位置においてロータを保持するために、磁石の磁極の複数の対の１つまたは複数の配向を切り換えるように適合された方式でコイル相回路を通って流れるように適合されているコイル相回路とを備えるアキシャル型ブラシレスＤＣモータを対象としている。
【００１３】
一実施形態において、ロータは、電流の流れを、共通の中心の接続地点を通る、第１のコイル相部分と、第３のコイル相部分との間から、共通の中心の接続地点を通る、第２のコイル相部分と、第３のコイル相部分との間に切り換えることによって、最初の駆動位置から、フルステップ位置より小さい部分ステップ位置になるように可動である。
【００１４】
一実施形態において、ロータは、電流の流れを、共通の中心の接続地点を通る、第１のコイル相部分と、第３のコイル相部分との間から、共通の中心の接続地点を通る、第１のコイル相部分及び第２のコイル相部分と、第３のコイル相部分との間に切り換えることによって、最初の駆動位置から、フルステップ保持位置になるように可動である。
【００１５】
本発明はまた、複数のコイルを含むステータと、磁石を含み、フルステップ位置または部分ステップ位置においてステータに対して移動するように適合されたロータと、共通の中心の接続地点で直列に併せて結合された第１の、第２の及び第３のコイル相部分を含むコイル相回路であって、第１の、第２の及び第３のコイル相部分の各々は、平行に結合された一対のコイルを含んでおり、最初の駆動位置と、フルステップ保持位置または部分ステップ保持位置との間でステータに対してロータを移動させるために通電可能であるコイル相回路とを備えるアキシャル型ブラシレスＤＣモータを対象としている。
【００１６】
一実施形態において、ロータは、電流の流れを、コイル相回路の第１のコイル相部分、第２のコイル相部分及び第３のコイル相部分を通るように切り換えることによって、最初の駆動位置と、フル保持位置または部分的保持位置との間でステータに対して可動である。
【００１７】
一実施形態において、ロータは、電流が、共通の中心の接続地点を通って、第１のコイル相部分と、第３のコイル相部分を通って流れる最初の駆動位置から、電流の流れが、第２のコイル相部分及び第３のコイル相部分を通って流れるように切り換えられる部分保持ハーフステップ位置まで可動である。
【００１８】
一実施形態において、ロータは、電流が、共通の中心の接続地点を通って、第１のコイル相部分と、第３のコイル相部分を通って流れる最初の駆動位置から、電流の流れが、第１のコイル相部分及び第２のコイル相部分の両方を通って、共通の中心の接続地点を通って第３のコイル相部分へと流れるように切り換えられるフルステップ保持位置まで可動である。
【００１９】
本発明の他の利点及び特徴も存在しており、これらは以下の本発明の実施形態の説明、図面及び添付のクレームからより容易に明らかになるであろう。
【００２０】
明細書の一部を形成する添付の図面において、その全体を通して同様の部分を指すのに同様の参照符号が利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による部分ステップ機能、マイクロステップ機能及び保持ステップ機能を内蔵するアキシャル型ブラシレスＤＣモータの斜視図である。
【図２】図１に示されるアキシャル型ブラシレスＤＣモータの垂直方向の断面図である。
【図２Ａ】図１に示されるアキシャル型ブラシレスＤＣモータの部分組立斜視図である。
【図３】図３Ａは、アキシャルモータのロータの最初の駆動位置における、アキシャルモータのステータと、ロータの位置の簡素化された平面図である。図３Ｂは、アキシャルモータのロータの最初の駆動位置におけるアキシャルモータのステータコイル相回路を通る電流の流れを描く概略図である。図３Ｃは、アキシャルモータのロータの最初の駆動位置におけるアキシャルモータのロータ磁極の配向の概略図である。
【図４】図４Ａは、アキシャルモータのロータのハーフステップ位置における、アキシャルモータのステータと、ロータの位置の簡素化された平面図である。図４Ｂは、アキシャルモータのロータのハーフステップ位置におけるアキシャルモータのステータコイル相回路を通る電流の流れを描く概略図である。図４Ｃは、アキシャルモータのロータのハーフステップ位置におけるアキシャルモータのロータ磁極の配向の概略図である。
【図５】図５Ａは、アキシャルモータのロータのハーフステップ位置における、アキシャルモータのステータと、ロータの位置の簡素化された平面図である。図５Ｂは、アキシャルモータのロータのハーフステップ位置におけるアキシャルモータのステータコイル回路を通る電流の流れを描く概略図である。図５Ｃは、アキシャルモータのロータのハーフステップ位置におけるアキシャルモータのロータ磁極の配向の概略図である。
【図６】図６Ａは、アキシャルモータのロータのフルステップ保持位置における、アキシャルモータのステータと、ロータの位置の簡素化された平面図である。図６Ｂは、キシャルモータのロータのフルステップ保持位置におけるアキシャルモータのステータコイル相回路を通る電流の流れを描く概略図である。図６Ｃは、アキシャルモータのロータのフルステップ保持位置におけるアキシャルモータのロータ磁極の配向の概略図である。
【図７】マイクロステッピングモータ駆動装置と、ステータコイル相回路のブロック図である。
【図８】接地接続を有するマイクロステッピングステータコイル相回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１、図２及び図２Ａは、本発明による部分ステップ機能、保持ステップ機能及びマイクロステップ機能を内蔵するアキシャル型ブラシレスＤＣモータ１０を描いており、これは、Ｋｉｎｇ等に対する米国特許公開第２０１６/０２４１１０７号に開示され、かつＣＴＳ社に譲渡されたタイプ及び構造であり、この特許の開示及び内容は全て、あたかも本明細書に全面的に記載されるように、本出願に組み込まれ、その一部を形成している。
【００２３】
アキシャル型ブラシレスＤＣモータ１０は、米国特許出願公開第２０１６/０２４１１０７号により詳細に記載され、あたかも本明細書に全面的に記載されるように参照により本明細書に組み込まれる要素の中でもとりわけ、ステータまたはステータ組立体１２と、ロータまたはロータ組立体１４と、内部の細長い貫通孔４０を画定する細長い略円筒形のスリーブブッシュ１６と、スリーブブッシュ１６の下方端部に設置された玉軸受１８と、スリーブブッシュ１６の上方端部に設置された推力軸受２０と、細長いモータシャフト２１とを備える。図示される実施形態では、アキシャル型ブラシレスＤＣモータ１０は、３相８極６スロットのアキシャル型ブラシレスＤＣモータである。
【００２４】
ステータ組立体１２は、中央の貫通孔または開口２３を画定するディスクの形態及び形状の平坦なベース２２と、その中央の貫通孔２３を画定するベース２２の内壁によって画定される内部の円周方向の肩部２４と、各々が複数のモータ設置用の貫通孔１３ａを画定している複数の周辺部のモータ設置用ブラケット１３とを含む。
【００２５】
図示される実施形態では、ベース２２は、粉末金属から作成される。複数の、すなわち、図１、図２及び図３の実施形態では６つのステータアーマチュアポスト２５が、ベース２２の内側面から一体となって垂直に上向きかつ外向きに突出している。図示される実施形態では、アーマチュアポスト２５は概ね三角形の形状であり、互いに対して、及び中央の貫通孔または開口２３に対して離間される関係で、中央の貫通孔または開口２３を取り囲むように１周全体に延在する。
【００２６】
ステータ組立体１２はまた、複数のボビン２６が複数のポスト２５をそれぞれ取り囲む関係で、複数のポスト２５に接してそれぞれ設置された複数の細長い熱可塑性ボビン２６も含んでいる。
【００２７】
複数の電気コイルパック２８が、複数のボビン２６をそれぞれ取り囲んでいる。ボビン２６及びコイルパック２８は、ボビン２６と、コイル２８の各々の間にスロットまたは隙間３０が画定されるように互いに対してベース２２上に位置決めされる。図示される実施形態は、６つのスロットまたは隙間３０を画定している。
【００２８】
ロータ組立体１４は、中央の貫通孔または開口３４を画定するディスクの形態及び形状の平坦なベース３２を含む。ベース３２は、粉末金属から作成される。平坦な磁石３６が、ロータベース３２の底面３８の外側面に当接して据えられる。図示される実施形態において、磁石３６は、ディスクの形態及び形状であり、ロータベース３２内に画定された中央の貫通孔または開口３４より大きな直径を有し、かつそこから離間された中央の貫通孔または開口３９を画定している。図示される実施形態では、磁石３６は、圧縮ボンドされたネオフェライト材料で作成され、Ｎ−Ｓ磁極の複数の対で構成されており、さらにより具体的には、８つの交互に配置されたＮ−Ｓ極を備えた磁石３６である。
【００２９】
ロータ組立体１４及びステータ組立体１２は、ロータ組立体１４の磁石３６の外側の底面が、ステータ組立体１２のアーマチュアポスト２５の外側の頂面、ボビン２６及びコイル２８と向かい合わせに、そこから離間され、かつそれらと平行して位置決めされた状態の重なり合う関係で、かつさらにステータ組立体１２のベース２２から離間され、それと平行する関係で互いに対して位置決めされている。このような関係において、コイル２８の２つの対（または４つのコイルまたは２相）は、任意の通信段階においてロータ組立体１４及び磁石３６の回転に応答して通電される。
【００３０】
スリーブブッシュ１６、軸受１８及び２０、ならびにモータシャフト２１は、ステータ組立体１２のベース２２及びロータ組立体１４に概ね垂直の関係で配向されており、モータシャフト２１の回転に応答して、ステータ組立体１２に対するロータ組立体１４の回転を可能にする関係で組み立てられている。
【００３１】
具体的には、図示される実施形態では、スリーブブッシュ１６の下方端部は、スリーブブッシュ１６がステータ組立体１２のベース２２から上向きかつ外向きに概ね垂直に延在する関係で、かつさらにアーマチュアポスト２５、ボビン２６及び電気コイルパック２８がそれぞれスリーブブッシュ１６を取り囲み、そこから離間される関係で、ステータ組立体１２のベース２２内に画定された開口２３内へと延出し、ステータ組立体１２の中心にスリーブブッシュ１６を設置するためにベース２２の内部に画定された肩部２４に当接するように据えられる。
【００３２】
モータシャフト２１は、スリーブブッシュ１６の内部を貫通して延在し、ステータ１２のベース２２内に画定された内部貫通孔２３を貫通して延在する下方端部を含んでおり、これによりステータ組立体１２のベース２２に垂直な関係で配向され、位置決めされる。
【００３３】
玉軸受１８及び推力軸受２０は、モータシャフト２１を、スリーブブッシュ１６と、ステータ組立体１２のベース２２の両方に対して回転するようにスリーブブッシュ１６に取り付ける。
【００３４】
具体的には、図示される実施形態では、玉軸受１８は、スリーブブッシュ１６の下方端部内に配置され、この下方端部に形成された鍔４２に当接するように位置決めされ、モータシャフト２１の下方端部を、スリーブブッシュ１６の下方端部と、ステータ１２のベース２２の両方に対して回転するようにスリーブブッシュ１６の下方端部に取り付けるためにモータシャフト２１の下方端部を取り囲んでいる。
【００３５】
推力軸受２０は、スリーブブッシュ１６の上方端部に形成された鍔４４の中に据えられ、モータシャフト２１の上方端部を、スリーブブッシュ１６の上方端部に対して回転するように取り付けるためにモータシャフト２１の上方端部を取り囲んでいる。
【００３６】
ロータ１４のベース３２は、モータシャフト２１の上方端部に取り付けられ、それを取り囲んでいる。磁石３６は、ロータ１４のベース３２の下面に取り付けられ、モータシャフト２１の上方端部を取り囲み、そこから離間されている。
【００３７】
本発明によると、ロータ１４は、標準的なフルステップにおいてのみならず、以下でより詳細に考察されるように部分ハーフステップまたはマイクロステップにおいても、何らかのフィードバックセンサを有して、またはそれなしで、ステータ１２に対して移動し、モータシャフト２１の上方端部を中心に回転するように設計される。
【００３８】
図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ及び図６Ｂは、ステータ組立体１２の３相コイル回路５０を描いており、これは図示される実施形態では、平行に配置されたコイル２８の第１の対を含む１相Ｕコイル回路部分５０ａと、平行に配置されたコイル２８の第２の対を含む第２の相Ｗコイル回路分５０ｂと、平行に配置されたコイル２８の第３の対を含む第３の相Ｖコイル回路部分５０ｃとで構成された概ね「Ｙ字」形の回路である。
【００３９】
相Ｕ回路５０ａ及びコイル２８は、数字５２によって全体的に指示される共通の接続地点において相Ｗ回路５０ｂ及び相Ｖ回路５０ｃの両方ならびにコイル２８と直列に結合されている。
【００４０】
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃはそれぞれ、モータ１０のロータ１４の最初の始動駆動位置における、モータ１０のロータ位置、３相ステータコイル回路５０及びロータ磁極の配向を描いている。
【００４１】
より具体的には、図３Ａは、最初の始動の７．５度の駆動位置におけるロータ１４、より具体的にはその磁石３６を描いており、図３Ｂは、全体的に文字Ｉで指示される、ステータコイル相回路５０の相Ｕ及び相Ｗ部分またはコイル２８のセットを通る通電及び電流の流れを描いており、図３Ｃは、図３Ｂに描かれるようなコイル２８の通電から生じるロータ磁極の配向を描いている。
【００４２】
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、ステータ組立体１２に対するモータ１０のロータ１４の第１のハーフステップ保持位置における、モータ１０のロータ位置、３相ステータコイル回路５０及びロータ磁極の配向をそれぞれ描いている。
【００４３】
より具体的には、図４Ａは、電流が全体的に文字Ｉによって指示されており、図３Ｂに図示されるようなコイルの相Ｕ及び相Ｗのセットではなく、コイル相回路５０の相Ｖコイル及び相Ｗコイル２８を通って流れる、図３Ｂの通電から図４Ｂの通電へのコイル２８の通電の切り換えから生じる、図３Ｃのロータ磁極の配向から図４Ｃのロータ磁極の配向への切り換えに応答して、図３Ａに図示されるロータ１４の最初の駆動位置に対して７．５度回された、または回転されたロータ１４、及びより具体的にはその磁石３６を描いている。
【００４４】
なおもより具体的には、図３Ａ及び図４Ａにおいて、文字Ｎと、Ｓは、ロータ１４の磁石３６のＮ極と、Ｓ極を指示している。
【００４５】
図３Ｂにおいて、電流は、文字Ｉによって全体的に指示されており、相Ｕコイル回路部分５０ａから、そこを通り抜けて、共通の中央の接続地点５２を経由し、そこを通り抜けて相Ｗコイル回路部分５０ｃへと流れ、そこを通り抜けて流れるのに対して、図４Ｂでは、電流は切り換えられており、図３Ｂに示されるように相Ｕコイル回路部分５０ａではなく、相Ｖコイル回路部分５０ｂから、そこを通り抜けて、共通の中央の接続地点５２を経由し、そこを通り抜けて相Ｗコイル回路部分５０ｃへと流れ、そこを通り抜けて流れる。
【００４６】
図３Ｃ及び図４Ｃにおいて、文字Ｎ、Ｓ及びＯは、ロータ１４の磁石３６のＮ極、Ｓ極及び中性極をそれぞれ表している。図３Ｃにおいて、一対のＳ磁極は、相Ｗ及び相Ｗ１コイル回路部分と対応付けられており、一対のＮ磁極は、相Ｕ及び相Ｕ１コイル回路部分と対応付けられており、一対のＯ磁極は、相Ｖ及び相Ｖ１コイル回路部分と対応付けられている。図４Ｃにおいて、Ｓ磁極は、相Ｗ及び相Ｗ１コイル回路部分と対応付けられており、Ｎ磁極は、相Ｖ及び相Ｖ１コイル回路部分と対応付けられており、Ｏ磁極は、相Ｕ及び相Ｕ１コイル回路部分と対応付けられている。
【００４７】
本発明によると、ロータ１４は、コイル通電が、図４Ｂの通電から図３Ｂの通電に戻るように切り換えられ、その結果として、ロータ磁極の配向を図４Ｃの配向から図３Ｃの配向に戻すように切り換えて、ロータ１４を図４Ａの位置に対してさらに７．５度移動させる、または回すことで、ロータ１４がその完全な１５度のステップ回転を完了し、終了することを可能にするまでハーフステップの図４Ａの位置に保持される。
【００４８】
本発明によると、ロータ１４の１５度のフルステップ回転におけるロータ１４の７．５度の部分ハーフステップ回転の追加は、少なくとも以下の利点を提供する。すなわちそれが分解能を２倍にし、共振を抑えることによってシステム及びモータの性能を向上させる、それは、モータがより大きな回数のフルステップを有する必要性をなくすコスト効果が高い解決策である、及び位置の誤差が累積されない、といった利点を提供する。
【００４９】
モータ１０はまた、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを参照して以下に記載されるように３相モードでのフルステップ保持にも適合されている。
【００５０】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃと同様であり、よって図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃの先の説明は、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに関して参照によりここに組み込まれている。
【００５１】
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、文字及び参照符号Ｉによって全体的に指示される電流が、相Ｕコイル回路部分５０ａを通り、共通の接続地点５２を経由し、そこを通り抜けて相Ｗコイル回路部分５０ｃを通って流れる図５Ｂに描かれる駆動コイル通電回路から、文字及び参照符号０．５Ｉによって全体的に指示される電流が、相Ｕコイル回路部分５０ａ及び相Ｖコイル回路部分５０ｂの両方からそれぞれ、そこを通り抜けて、共通の接続地点５２を経由し、そこを通り抜けて相Ｗコイル回路部分５０ｃへと流れ、そこを通り抜ける図６Ｂに描かれるコイル通電回路へのコイル相通電回路の切り換えに応答する１５度のその回転の後のフルステップ保持位置にあるロータ１４を描いている。
【００５２】
コイル通電のパターンのこのような切り換えは、図６Ｃに描かれるようなロータ磁極の配向の変化または切り換えをもたらし、そこでは、一対のＳ極は、相Ｗ及び相Ｗ１コイル回路部分と対応付けられており、Ｎ極の第１の対は、Ｕ及びＵ１コイル回路部分と対応付けられており、Ｎ極の第２の対は、相Ｖ及び相Ｖ１コイル回路部分と対応付けられている。
【００５３】
図６Ｂに描かれるようなステータコイル相回路５０の個々の相Ｕコイル回路部分５０ａ、相Ｖコイル回路部分５０ｂ及び相Ｗコイル回路部分５０ｃの通電は、ロータ１４を図６Ａの位置に保持する。図６Ｂの通電から図４Ｂに描かれるような通電に戻るようなコイルの通電の切り換えは、ロータ１４に対する保持を解放し、上記に記載したようにロータ１４のさらなるハーフステップ回転またはフルステップ回転を可能にする。
【００５４】
本発明のモータ１０はまた、フルステップにおけるハーフステップ移動の代わりにマイクロステップにも適合される。
【００５５】
一実施形態によると、ロータ１４のマイクロステッピングは、図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ及び図６Ｂに描かれる３つの接続されたコイル通電相及び回路を、図７に描かれる３つの別々のコイル通電相または回路１００に分離することによって達成されてよく、各々は、平行に結合された一対のコイル２８を含む１相コイル回路１０２と、１相コイル回路１０２に結合されたモータブリッジ１０４と、モータブリッジ１０４に結合されたモータサプライ１０６と、モータブリッジ１０４に結合されたマイクロプロセッサ１０８と、マイクロプロセッサ１０８に結合されたホール効果センサ（複数可）１１０とを含んでいる。
【００５６】
別の実施形態によると、ロータ１４のマイクロステッピングは、図８において数字１５０によって全体的に指示される接地接続を、それ以外は図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ及び図６Ｂに描かれる３相コイル回路に対して構造が同一である図８に描かれる３相コイル回路５０の共通の地点５２に加えることによって達成される場合もある。
【００５７】
これらの実施形態によると、各入力相電流が正弦波形及び余弦波形によって駆動される場合、このときモータ１０は、同期方式で作動することができ、マイクロステッピングは、各相における電流の方向と、振幅の両方を制御することによって、及びより具体的には、相コイルを通って流れる電流を、一方向の電流に対する全体または反対方向の電流に対する全体のいずれかの一部分にすることによってモータの分解能を高める技術である。正弦及び余弦マイクロステッピングは、最も一般的な形態であるが、他の波形も同様に使用することができる。
【００５８】
上記に記載したアキシャル型ブラシレスＤＣモータの多くの変形形態及び修正形態は、本発明の新規の特徴の精神及び範囲から逸脱することなく成し遂げられてよい。本明細書に例示されるアキシャル型ブラシレスＤＣモータの構造またはステッピング機能に関する限定は意図されていない、または推測されるべきではないことをこれにより理解されたい。当然のことながら、全てのこのような修正形態は、特許請求の範囲内に入るように、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。
【図１】
2019517236.tif 000003
【図２】
2019517236.tif 000004
【図２Ａ】
2019517236.tif 000005
【図３】
2019517236.tif 000006
【図４】
2019517236.tif 000007
【図５】
2019517236.tif 000008
【図６】
2019517236.tif 000009
【図７】
2019517236.tif 000010
【図８】
2019517236.tif 000011
【国際調査報告】
2019517236.tif 000012
2019517236.tif 000013
2019517236.tif 000014