(57)【要約】【課題】方形波や正弦波などの波形にかかわらず３相交流電流により駆動できる２相モータを提供する。【解決手段】スコットトランスの１次側に準じて結線がなされてなるステータ２０を有する２相モータＭで、第１極Ｉと第２極ＩＩとの巻数比、および第３極ＩＩＩと第４極ＩＶとの巻数比が、実質的にスコットトランスにおける巻数比とされてなるものである。【選択図】図２
2011030342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スコットトランスの１次側に準じて結線がなされてなるステータを有することを特徴とする２相モータ。
【請求項２】
第１の極と第２の極との巻数比、および第３の極と第４の極との巻数比が、実質的にスコットトランスにおける巻数比とされてなることを特徴とする請求項１記載の２相モータ。
【請求項３】
第１の極と第２の極との巻数比、および第３の極と第４の極との巻数比が、等しくされてなることを特徴する請求項１記載の２相モータ。
【請求項４】
ローターの回転数を検出する回転数検出センサを有してなることを特徴する請求項１記載の２相モータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の２相モータの駆動方法であって、
３相交流電源から３相交流ドライバーを介して２相モータに３相交流電流を供給して同２相モータを駆動することを特徴する２相モータの駆動方法。
【請求項６】
請求項４に記載の２相モータの駆動方法であって、
３相交流電源から３相交流ドライバーを介して２相モータに３相交流電流を供給して同２相モータを駆動するとともに、ローターの回転を回転数検出センサからの検出値により補正しながらなすことを特徴とする２相モータの駆動方法。
【請求項７】
スコットトランスの１次側に準じて結線がなされてなるステータを有する２相モータと、３相交流電源から３相交流電流を生成する３相交流ドライバーとを備えてなることを特徴とする２相モータの駆動システム。
【請求項８】
ローターの回転数を検出する回転数検出センサと、スコットトランスの１次側に準じて結線がなされてなるステータとを有する２相モータと、
３相交流電源から３相交流電流を生成する３相交流ドライバーと、
回転数指令値と回転数検出センサの検出値とに基づいてローターの回転を制御する制御装置
とを備えてなることを特徴とする２相モータの駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２相モータ、その駆動方法および駆動システムに関する。さらに詳しくは、３相交流電流により駆動できる２相モータ、その駆動方法および駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２相ステッピングモータなどの２相モータの駆動回路を安価なものとするために種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スイッチトリラクタンスモータの駆動回路を安価に構成するため、４相スイッチトリラクタンスモータを２相モータの組み合わせとし、各２相モータを２個の３相ブラシレスモータ用駆動モジュールによりそれぞれ駆動するとともにスイッチング素子の保護ダイオードを還流・回生電流用ダイオードとして用いるように、各励磁コイルを接続してなる駆動回路が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の提案に係るものにあっては、流しえる電流が２相の方形波電流に限定され、３相ブラシレスモータ用駆動モジュールを用いて２相モータのコイルに本来流したい２相電流を流すようにするため、３相交流電流を２相正弦波電流に変換する構成が必要となり、駆動回路の低コスト化が十分に図られないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６９５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、方形波や正弦波などの波形にかかわらず３相交流電流により駆動できる２相モータを提供することを主たる目的とし、またその駆動方法および駆動システムを提供することをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者はかかる従来技術の課題につき鋭意研究した結果、スコットトランスの結線手法を用いて２相モータの結線をなすことにより、２相モータを３相交流電流により駆動できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の２相モータは、スコットトランスの１次側に準じて結線がなされてなるステータを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の２相モータにおいては、第１の極と第２の極との巻数比、および第３の極と第４の極との巻数比が、実質的にスコットトランスにおける巻数比とされてなるのが好ましいが、第１の極と第２の極との巻数比、および第３の極と第４の極との巻数比が、等しくされてもよい。
【００１０】
また、本発明の２相モータにおいては、ローターの回転数を検出する回転数検出センサを有してなるのが好ましい。
【００１１】
本発明の２相モータの駆動方法の第１形態は、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の２相モータの駆動方法であって、３相交流電源から３相交流ドライバーを介して２相モータに３相交流電流を供給して同２相モータを駆動することを特徴する。
【００１２】
また、本発明の２相モータの駆動方法の第２形態は、請求項４に記載の２相モータの駆動方法であって、３相交流電源から３相交流ドライバーを介して２相モータに３相交流電流を供給して同２相モータを駆動するとともに、ローターの回転を回転数検出センサからの検出値により補正しながらなすことを特徴とする。
【００１３】
本発明の２相モータの駆動システムの第１形態は、スコットトランスの１次側に準じて結線がなされてなるステータを有する２相モータと、３相交流電源から３相交流電流を生成する３相交流ドライバーとを備えてなることを特徴とする。
また、本発明の２相モータの駆動システムの第２形態は、ローターの回転数を検出する回転数検出センサと、スコットトランスの１次側に準じて結線がなされてなるステータとを有する２相モータと、３相交流電源から３相交流電流を生成する３相交流ドライバーと、回転数指令値と回転数検出センサの検出値とに基づいてローターの回転を制御する制御装置とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各々大量に生産され安価に供給されている２相モータと３相交流ドライバーとの組み合わせにより、２相モータを含むモータ駆動システムを安価に実現できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る２相ステッピングモータの概略図である。
【図２】同モータの簡略結線図である。
【図３】従来の２相ステッピングモータの簡略結線図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る２相ステッピングモータの誘起電圧のベクトル図である。
【図５】同モータの磁界のベクトル図である。
【図６】同モータの駆動システムの一例の概略図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る２相ステッピングモータの簡略結線図である。
【図８】同モータの駆動システムの一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
実施形態１
本発明の実施形態１に係る２相ステッピングモータ（以下、特に誤解を生じない場合には、単にモータということにする。）Ｍを図１に概略図で示し、図２にその簡略結線図を示す。
【００１８】
モータＭは、図１および図２に示すように、ローター１０と、ローター１０の外周に配設されたステータ２０とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００１９】
ローター１０は、図１に示すように、円柱体の表面にＮ極およびＳ極が形成されてなるものとされる。なお、図示例においては、理解容易のために磁極数は２とされているが、磁極数は２に限定されるものではなく、４以上とすることもでき、例えば８とすることもできる。
【００２０】
ステータ２０は、図１に示すように、極歯２１が９０度間隔で形成され、またこの極歯２１にはそれぞれ巻線２２がなされて極（第１極Ｉ〜第４極ＩＶ）が形成されている。対向する極歯２１の巻線２２は、図２に示すように、直列に接続されている。つまり、第１極Ｉ（Ａ相）と第３極（ｂａｒＡ相）ＩＩＩとは直列に結線され、また第２極ＩＩ（Ｂ相）と第４極ＩＶ（ｂａｒＢ相）とは直列に結線されている。図２中、符号Ｅ３は、３相交流電源を示す。
【００２１】
従来の２相モータＭ‘における通常の結線においては、図３に示すように、Ａ相およびｂａｒＡ相の巻線２２’の各端子、ならびには、Ｂ相およびｂａｒＢ相の巻線２２‘の各端子は、それぞれ所定の２相電流が供給されるよう電源Ｅ２に接続されているが、本実施形態では、いわゆるスコットトランスの１次側における結線手法に準じた結線となすため、図２に示すように、ｂａｒＡ相側の端子はＢ相とｂａｒＢ相との連絡線間に接続されている。また、Ａ相およびｂａｒＡ相のそれぞれの巻数は、Ｂ相およびｂａｒＢ相のそれぞれの巻数の実質（３）０．５／２倍、例えば０．８７倍となるようにされている。
図２中の（）付数値は、巻数比を示す。なお、このことは、以下の簡略結線図において同様とされている。
【００２２】
しかして、このような結線がなされたモータＭに３相交流電流を流すと、図４に示すように、誘起電圧が生成される。図において、ＶａはＡ相およびｂａｒＡ相間の電圧ベクトルを示し、ＶｂはＢ相およびｂａｒＢ相の電圧ベクトルを示す。図４に示すように、ＶａとＶｂは絶対値は同じであるが、位相が９０度ずれている。
【００２３】
また、３相交流電流により、Ａ相、ｂａｒＡ相、Ｂ相およびｂａｒＢ相に磁力線が生成される。図５に、生成される磁界をベクトル図で示す。図において、Ｈ（ａ）はＡ相により生成される磁界の磁界ベクトルを示し、Ｈ（ｂａｒａ）はｂａｒＡ相により生成される磁界の磁界ベクトルを示し、Ｈ（ｂ）はＢ相により生成される磁界の磁界ベクトルを示し、Ｈ（ｂａｒｂ）はｂａｒＢ相により生成される磁界の磁界ベクトルを示し、Ｈ（ｔ）は合成磁界ベクトルを示す。
【００２４】
Ａ相およびｂａｒＡ相が形成されている第１極Ｉおよび第３極ＩＩＩと、Ｂ相およびｂａｒＢ相が形成されている第２極ＩＩおよび第４極ＩＶとは、空間的に位置が９０度がずれているととともに、Ａ相に流れる電流とＢ相に流れる電流とは位相が９０度ずれかつｂａｒＡ相に流れる電流とｂａｒＢ相に流れる電流とは位相が９０度ずれているので、合成磁界は大きさが一定で、一定回転速度で、一定方向に回転する回転磁界となる。しかして、この回転磁界によりローター１０が一定方向に回転させられることになる。
【００２５】
図６に、かかる構成とされたモータＭの駆動システムＳの一例を示す。
【００２６】
図６に示すように、本実施形態のモータＭは、安価な３相交流ドライバー３０を用いて駆動することができる。そのため、モータＭの駆動系を簡素にしかも安価なものとできる。
【００２７】
実施形態２
本発明の実施形態２に係るモータＭ１を図７に概略図で示す。
【００２８】
この実施形態２は実施形態１を改変してなるものであって、Ａ相およびｂａｒＡ相の巻数を、それぞれＢ相およびｂａｒＢ相の巻数と同一とするとともに、巻数のスコットトランスに準じた巻数からのずれに起因するローター１０の回転数のふらつきを回転数センサＲにより検出するようにしてなるものとされる。
【００２９】
図８に、かかる構成とされたモータＭ１の駆動システムＳ１の一例を示す。
【００３０】
駆動システムＳ１は、図８に示すように、３相交流ドライバー３０と、制御装置４０とを備えてなるものとされる。
【００３１】
制御装置４０は、回転数指令値とエンコーダやタコジェネレータなどの回転数センサＲからのローター１０の回転数が入力される入力部４１と、３相交流ドライバー３０に電流指令値を生成して入力する演算処理部４２とを有する。なお、かかる機能を有する制御装置４０は、例えばマイコンに前記機能を実行するプログラムを格納することにより実現される。
【００３２】
演算処理部４２は、入力された回転数指令値と回転数センサＲからのローター１０の回転数とを比較して電流指令値を生成するものとされる。これにより、巻数のスコットトランスに準じた巻数からのずれに起因するローター１０の回転数のふらつきを制御装置４０により補正することができ、ローター１０をなめらかに回転させることができる。
【００３３】
このように、本実施形態では、巻数のスコットトランスに準じた巻数からのずれに起因するローター１０の回転数のふらつきを、制御装置４０により補正するようにしてローター１０を均一に回転させるようにしているので、従来のモータの結線を単に変更することにより、モータＭ１を３相交流ドライバー３０により駆動できる。このため、実施形態１に比してモータＭ１の構成をより一層簡素化でき、しかもより安価なものとできる。
【００３４】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。
【００３５】
例えば、実施形態ではいわゆるＰＭモータとされているが、いわゆるハイブリッドモータとすることもできる。
【００３６】
また、実施形態では２相ステッピングモータを例に採り説明されているが、本発明の適用は２相ステッピングモータに限定されるものではなく、各種２相モータに適用でき、例えば、２相のインダクタンスモータ、ブラシレスモータ、ＡＣサーボモータに適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、各種の２相モータに適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０      ローター
２０      ステータ
２１      極歯
２２      巻線
３０      ３相交流ドライバー
４０      制御装置
４１      入力部
４２      演算処理部
Ｍ      モータ
Ｅ      電源
Ｒ      回転数検出センサ
Ｓ      駆動システム
【図１】
2011030342.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】
2011030342.tif 000009
【図８】
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