(57)【要約】      （修正有）【課題】低い音レベルを有するブラシレスＤＣモータを提供する。【解決手段】少なくとも２対の極を備えるロータ３と、複数の歯Ｄ１、Ｄ２を有し、歯Ｄ１、Ｄ２の周囲にはロータ３の電磁励起のためのコイルを形成する巻線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３が巻回される、ステータ５と、を備えるブラシレスＤＣ電気モータ１であって、ステータ５が、第１の電気角をカバーする第１のタイプの歯Ｄ１と、第１の電気角とは異なる第２の電気角をカバーする第２のタイプの歯Ｄ２とを備え、モータの１つの相が、第１のタイプの歯Ｄ１上及び第２のタイプの歯Ｄ２上に巻回される巻線Ｂ１、Ｂ’１又はＢ２、Ｂ’２又はＢ３、Ｂ’３によって形成される、ブラシレスＤＣ電気モータ１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−少なくとも２対の極を備えるロータ（３）と、
−複数の歯（Ｄ１、Ｄ２）を有し、該歯の周囲には前記ロータ（３）の電磁励起のためのコイルを形成する巻線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３）が巻回される、ステータ（５）と、
を備えるブラシレスＤＣ電気モータ（１）であって、
前記ステータ（５）は、第１の電気角をカバーする第１のタイプの歯（Ｄ１）と、前記第１の電気角とは異なる第２の電気角をカバーする第２のタイプの歯（Ｄ２）とを備え、前記モータの１つの相は、前記第１のタイプの歯（Ｄ１）上及び前記第２のタイプの歯（Ｄ２）上に巻回される巻線（Ｂ１、Ｂ’１又はＢ２、Ｂ’２又はＢ３、Ｂ’３）によって形成されることを特徴とするブラシレスＤＣ電気モータ（１）。
【請求項２】
３つの相を備える請求項１に記載の電気モータ（１）。
【請求項３】
前記３つの相は、同じ電気角をカバーするとともに、互いに対して１２０°の電気角だけシフトされる請求項２に記載の電気モータ（１）。
【請求項４】
１つの相が前記第１のタイプの２つの歯（Ｄ１）と前記第２のタイプの２つの歯（Ｄ２）とに関連付けられ、１つの相と関連付けられる同じタイプの歯（Ｄ１、Ｄ２）が互いから１８０°の機械的な角度を隔てて配置され、１つの相と関連付けられる異なる歯（Ｄ１、Ｄ２）が互いから９０°の機械的な角度を隔てて配置される請求項３に記載の電気モータ（１）。
【請求項５】
前記第２のタイプの歯（Ｄ２）によってカバーされる前記電気角と前記第１のタイプの歯（Ｄ１）によってカバーされる前記電気角との間の比率が０．６〜０．９の範囲であり、前記電気角をカバーする相と関連する歯（Ｄ１、Ｄ２）の組が３６０°を前記ロータ（３）の極の対の数で割ったものに対応する請求項４に記載の電気モータ（１）。
【請求項６】
前記第１のタイプの歯（Ｄ１）に巻回される巻線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の巻数と前記第２のタイプ（Ｄ２）の巻線（Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３）の巻数とが同じである請求項１から５のいずれか一項に記載の電気モータ（１）。
【請求項７】
前記第１のタイプの歯（Ｄ１）の周囲に巻回される巻線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の巻数は、前記第２のタイプの歯（Ｄ２）の周囲に巻回される巻線（Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３）の巻数よりも多い請求項１から５のいずれか一項に記載の電気モータ（１）。
【請求項８】
前記第１のタイプの歯（Ｄ１）の周囲に巻回される巻線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の巻数は、前記第２のタイプの歯（Ｄ２）の周囲に巻回される巻線（Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３）の巻数よりも少ない請求項１から５のいずれか一項に記載の電気モータ（１）。
【請求項９】
１つの相と関連する巻線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３）が直列に接続される請求項１から８のいずれか一項に記載の電気モータ（１）。
【請求項１０】
１つの相と関連付けられて前記第１のタイプの歯（Ｄ１）に巻回される巻線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、第１のサブセット（Ｅ１）を形成するように並列に接続され、前記相と関連付けられて前記第２のタイプの歯（Ｄ２）に巻回される巻線（Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３）は、第２のサブセット（Ｅ２）を形成するように並列に接続され、前記第１のサブセット（Ｅ１）と前記第２のサブセット（Ｅ２）とが直列に接続される請求項１から８のいずれか一項に記載の電気モータ（１）。
【請求項１１】
前記第１のタイプの歯（Ｄ１）に巻回されて１つの相と関連付けられる巻線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、サブセット（Ｅ’１、Ｅ’２）を形成するように前記第２のタイプの歯（Ｄ２）に巻回されて前記相と関連付けられる巻線（Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３）と直列に接続され、１つの相と関連する異なるサブセット（Ｅ’１、Ｅ’２）が並列に接続される請求項１から８のいずれか一項に記載の電気モータ（１）。
【請求項１２】
前記ロータ（３）が４対の極を備える請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気モータ（１）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気モータ（１）を備える自動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車両機器を対象としたブラシレスＤＣ電気モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのブラシレスＤＣ電気モータは、自動車両機器において、特にワイパー装置のギヤ付きモータにおいて使用される。
【０００３】
ブラシレスＤＣ電気モータは、長い作動寿命、コンパクトな寸法、及び、低い電力消費量などの多くの利点を与えることができる。
【０００４】
また、実質的に正弦波状のコマンドを印加することにより、低い騒音レベルを得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、低い音レベルを有するブラシレスＤＣモータを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のために、本発明は、
−少なくとも２対の極を備えるロータと、
−複数の歯を有し、該歯の周囲にはロータの電磁励起のためのコイルを形成する巻線が巻回される、ステータと、
を備えるブラシレスＤＣ電気モータであって、
ステータが、第１の電気角をカバーする第１のタイプの歯と、第１の電気角とは異なる第２の電気角をカバーする第２のタイプの歯とを備え、モータの１つの相が、第１のタイプの歯上及び第２のタイプの歯上に巻回される巻線によって形成される、ブラシレスＤＣ電気モータに関する。
【０００７】
２つの異なる電気角をカバーする２つの異なるタイプの歯を使用して、異なるコイルに方形波コマンドを加えると、「より柔軟な」動作、したがって、より低い音レベルを得ることができる正弦波形状に酷似する鋸歯の形態を成す又は段差形状（異なる長さの方形波の和に対応する）を伴う起電力がもたらされる。更に、遅い回転速度でもたらされるトルクはより大きい。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、電気モータが３つの相を備える。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、３つの相は、同じ電気角をカバーするとともに、互いに対して１２０°の電気角だけシフトされる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、１つの相が第１のタイプの２つの歯と第２のタイプの２つの歯とに関連付けられ、１つの相と関連付けられる同じタイプの歯が互いから１８０°の機械的な角度を隔てて配置され、１つの相と関連付けられる異なる歯が互いから９０°の機械的な角度を隔てて配置される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、第２のタイプの歯によってカバーされる電気角と第１のタイプの歯によってカバーされる電気角との間の比率が０．６〜０．９の範囲であり、電気角をカバーする相と関連する歯の組が３６０°をロータの極の対の数で割ったものに対応する。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、第１のタイプの歯の周囲に巻回される巻線の巻数と第２のタイプの巻線の巻数とが同じである。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、第１のタイプの歯の周囲に巻回される巻線の巻数は、第２のタイプの歯の周囲に巻回される巻線の巻数よりも多い。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、第１のタイプの歯の周囲に巻回される巻線の巻数は、第２のタイプの歯の周囲に巻回される巻線の巻数よりも少ない。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、相と関連する巻線が直列に接続される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、１つの相と関連付けられて第１のタイプの歯に巻回される巻線は、第１のサブセットを形成するように並列に接続され、前記相と関連付けられて第２のタイプの歯に巻回される巻線は、第２のサブセットを形成するように並列に接続され、第１のサブセットと第２のサブセットとが直列に接続される。
【００１７】
本発明の他の態様によれば、第１のタイプの歯に巻回されて１つの相と関連付けられる巻線は、サブセットを形成するように第２のタイプの歯に巻回されて前記相と関連付けられる巻線と直列に接続され、１つの相と関連する異なるサブセットが並列に接続される。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、ロータが４対の極を備える。
【００１９】
また、本発明は、前述のような電気モータを備える自動車両に関する。
【００２０】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面に関連して非限定的な一例として与えられる以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る三相電気モータの一部の図を示す。
【図２】本発明に係るステータの２つの隣り合う歯の図を示す。
【図３】本発明のステータ上の巻線の分布図を示す。
【図４】第１の形態に係る相と関連する巻線間の接続を示す。
【図５】第２の形態に係る相と関連する巻線間の接続を示す。
【図６】第３の形態に係る相と関連する巻線間の接続を示す。
【図７】相と関連付けられる第１のタイプの歯と第２のタイプの歯とによって与えられる電圧信号を示す。
【図８】相と関連付けられる第１のタイプの歯と第２のタイプの歯とによって与えられる電圧信号の和を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
全ての図において、同一の要素は同じ参照番号を有する。
【００２３】
以下の実施形態は例である。説明は１つ又は幾つかの実施形態に言及するが、このことは、それぞれの言及が同じ実施形態に関連すること、又は、特徴が単一の実施形態のみに適用されることを必ずしも意味しない。他の実施形態をもたらすために異なる実施形態の簡単な特徴を組み合わせる又は置き換えることもできる。
【００２４】
本発明は、ブラシレスＤＣ電気モータ、例えば、ワイパー装置のギヤ付きモータなどの自動車両機器で使用される電気モータに関する。
【００２５】
電気モータは、少なくとも２対の極が設けられるロータを備える。一対の磁極は、例えば、ロータの外周にわたって均一に分布される永久磁石によって形成される。
【００２６】
また、電気モータは複数の歯を有するステータも備え、歯の周囲には、ロータの電磁励起のためのコイルを形成する巻線が巻回される。これらのコイルはモータの相を形成し、また、コイルの通電は永久磁石によるロータの回転を可能にする。
【００２７】
図１は、Ａ１、Ａ２．．．Ａ８で示される８個の永久磁石により形成される４対の極が設けられる中心ロータ３を備えるそのような電気モータ１の一部を示す。
【００２８】
また、電気モータ１は、ロータ３の周囲に配置されてロータ３の周囲に分布される１２個の歯Ｄ１、Ｄ２を備えるステータ５も備える。
【００２９】
ステータ５は、例えば２７°の第１の電気角をカバーする第１のタイプのＤ１で示される６個の歯と、例えば１８°の第２の電気角をカバーする第２のタイプのＤ２で示される６個の歯とを備え、第１のタイプの歯Ｄ１と第２のタイプの歯Ｄ２とが交互に分布され、２つの隣り合う歯Ｄ１、Ｄ２間の間隔は全ての歯Ｄ１、Ｄ２に関して固定される。図２は、第１タイプの歯Ｄ１及び第２タイプの歯Ｄ２の寸法を例示する一例を示す図である。
【００３０】
図１に示される電気モータ１は、４つの歯Ｄ１、Ｄ２、すなわち、第１のタイプの２つの歯Ｄ１及び第２のタイプの２つの歯Ｄ２が各相と関連付けられるような三相モータである。第１の相と関連する巻線は、第１のタイプの歯Ｄ１に関してはＢ１で示され、第２のタイプの歯Ｄ２に関してはＢ’１で示され、第２の相と関連する巻線は、第１のタイプの歯Ｄ１に関してはＢ２で示され、第２のタイプの歯Ｄ２に関してはＢ’２で示され、及び、第３の相と関連する巻線は、第１のタイプの歯Ｄ１に関してはＢ３で示され、第２のタイプの歯Ｄ２に関してはＢ’３で示される。１つの相と関連する歯Ｄ１、Ｄ２は、互いから９０°の（機械的な）角度を隔てて配置され、（相Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と関連する）同じタイプの２つの歯Ｄ１又はＤ２は、互いから１８０°の（機械的な）角度を隔てて配置される。
【００３１】
第１のタイプの歯Ｄ１と関連する第１の電気角と第２のタイプの歯Ｄ２と関連する第２の電気角との間の比率は、ここでは０．６６に等しいが、０．５〜０．９の比率が選択されてもよい。
【００３２】
更に、この実施形態では、図３に示されるように、第１のタイプの歯Ｄ１と関連する巻線Ｂ１、Ｂ２又はＢ３、ここではＢ１の巻数は、第２のタイプの歯Ｄ２と関連する巻線Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３、ここではＢ’２の巻数よりも多く、そのため、第１のタイプの歯Ｄ１と関連する巻線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３によって生成される電磁力の値は、第２のタイプの歯Ｄ２と関連する巻線Ｂ’１、Ｂ’２、Ｂ’３によって生成される起電力の値よりも大きい。しかしながら、巻線の巻数が同じである（したがって、生成される起電力の値が同じである）第１のタイプの歯Ｄ１及び第２のタイプの歯Ｄ２、又は、第１のタイプの歯Ｄ１と関連する巻線の巻数よりも多い巻数を備える巻線を有する第２のタイプの歯Ｄ２（したがって、第２のタイプの歯Ｄ２と関連する巻線によって生成される起電力の値は、第１のタイプの歯Ｄ１と関連する巻線によって生成される起電力の値よりも大きい）を使用することもできる。
【００３３】
更に、１つの相の異なる歯の巻線は、異なる形態で関連付けられてもよい（ここでは、図１に係る電気モータ１の場合の第１の相に関する想定し得る形態が記載される）。
【００３４】
図４に対応する第１の形態によれば、異なる巻線が直列に関連付けられ、すなわち、第１のタイプの歯Ｄ１と関連する巻線Ｂ１は、第２のタイプの歯Ｄ２と関連する巻線Ｂ’１と直列に関連付けられる。
【００３５】
図５に対応する第２の形態によれば、Ｅ１及びＥ２でそれぞれ示される第１及び第２のサブセットを形成するように同じタイプの歯Ｄ１及びＤ２と関連する巻線Ｂ１及びＢ’１が並列で関連付けられ、２つのサブセットは直列に接続される。
【００３６】
図６に対応する第３の形態によれば、サブセットＥ’１及びＥ’２を形成するように第１のタイプの歯Ｄ１と関連する巻線Ｂ１が第２のタイプの歯Ｄ２と関連する巻線Ｂ’１と直列に接続され、Ｅ’１及びＥ’２で示される２つのサブセットは並列に接続される。
【００３７】
選択される形態は、全ての相に関して同じである。
【００３８】
図７に示されるように、電気モータ１のそれぞれの相に関して異なる電気角をカバーする第１のタイプの歯Ｄ１及び第２のタイプの歯Ｄ２を使用することにより、第１のタイプの歯Ｄ１及び第２のタイプの歯Ｄ２に関して異なる幅を伴って、Ｃ１及びＣ２でそれぞれ示される方形波の形態の起電力を得ることができる。方形波Ｃ１の幅は、１２０°の角度α１よりも大きく、１８０°の角度α２よりも小さい電気角に対応する。方形波Ｃ２の幅は、１２０°の角度α１よりも小さい電気角に対応する（１２０°の電気角は、三相モータの１つの相の歯によってカバーされる平均電気角に対応する）。更に、前述したように、方形波Ｃ１は、タイプＤ１の歯に関するより多くの巻数に起因して、方形波Ｃ２の振幅Ｖ２よりもはるかに大きい振幅Ｖ１を有する。したがって、第１のタイプの歯Ｄ１と関連する振幅Ｖ１は、タイプＤ２の歯と関連する振幅Ｖ２よりも大きい。
【００３９】
図８は、方形波Ｃ１と方形波Ｃ２との和に対応するグラフＣ３を示す。実際に、図１では、１つの相と関連する第１のタイプの歯Ｄ１及び第２のタイプの歯Ｄ２が同時に永久磁石と対向して位置され、それにより、得られる起電力が第１のタイプの歯Ｄ１及び第２のタイプの歯Ｄ２から得られる起電力の和に対応することが分かる。グラフＣ３は、正弦波形状に酷似する段差形状を有し、したがって、電気モータ１のより円滑な動作を得ることができる。このより滑らかな動作に起因して、騒音レベルを低減できるとともに、より遅い回転速度でより大きなトルクをもたらす電気モータ１の全体的性能を最適化することができる。
【００４０】
本発明は、（２つの異なる電気角をカバーする）２つの異なるサイズの歯を有するステータを備える電気モータに限定されず、より多くの数の異なる歯サイズ、例えば、（異なる電気角をカバーする）３つ又は４つの異なる歯サイズも含む。
【００４１】
ステータの極の対の数も４と異なっていてもよい。
【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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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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