(57)【要約】  ブラシレス直流モータは、対になったステータ歯を有するステータと、対になった磁極を有するロータと、ロータの中心に固定された回転軸とを備えており、ステータ歯の各々には巻線が巻かれている。ステータの各断面において、ステータ歯の歯頂弧およびステータ歯の歯軸の交点と歯頂弧の中心との間の接続線は、ステータ歯の歯軸に対して０度より大きく９０度より小さい偏心角θを形成することができる。ステータ歯の歯頂円は、ブラシレス直流モータが始動「死点」をなくし良好に始動でき、また、正弦波の規則に従う駆動電流を協調関係させることができ、それによりエアギャップ磁界が正弦波の規則に従って一様に変化し、したがってトルク脈動および振動雑音が小さくなるように、ロータの回転中心に対して偏心した弧になるように設計される。
2014510512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対になったステータ歯を有するステータと、対になった磁極を有するロータと、前記ロータの中心に設けられた回転軸とを備え、各ステータ歯には巻線が巻かれているブラシレス直流モータであって、
前記ステータの各断面において、前記ステータ歯の歯頂弧および前記ステータ歯の歯軸の交点と前記歯頂弧の中心との間の接続線が、前記ステータ歯の前記歯軸に対して、０度より大きく９０度より小さい偏心角θを形成していることを特徴とする、ブラシレス直流モータ。
【請求項２】
前記ロータの各断面において、各磁極のリム弧が前記磁極の軸に対して軸方向に対称であり、
前記ステータが前記ロータの内側に配置されたとき、各磁極の前記リム弧が凹状であり、その半径が前記ロータの回転半径より大きく、または、
前記ステータが前記ロータの外側に配置されたとき、各磁極の前記リム弧が凸状であり、その半径は前記ロータの前記回転半径より小さい
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。
【請求項３】
前記ロータの各断面において、各磁極の前記リム弧の中心が順に連続的に配置され、前記ロータの回転中心の外側を取り囲むロータ円を形成してい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。
【請求項４】
各磁極のリム表面が、各リム弧によって構成されるリム円筒状表面であり、各磁極の前記リム円筒状表面の中心軸が互いに平行であることを特徴とする、請求項３に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項５】
前記ステータの各断面において、各ロータ歯の両側の端点が前記歯軸に対して軸方向に対称であり、
ステータ歯の両側のリム線と歯頂弧の間に遷移弧が形成される
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。
【請求項６】
各ステータ歯では、前記歯頂弧の前記中心の側部から逸脱している前記遷移弧が第１の遷移弧であり、
前記歯頂弧の前記中心の側部に隣接している前記遷移弧が第２の遷移弧であり、
前記第１の遷移弧の半径が前記第２の遷移弧の半径より大きい
ことを特徴とする請求項５に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項７】
前記第１の遷移弧の半径が０．１〜１．０ｍｍであり、前記第２の遷移弧の半径が０．１〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項８】
各ステータ歯の前記偏心角が同じであり、および／または
各ステータ歯の前記歯頂弧の半径が同じである
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項９】
前記ステータの各断面において、各ステータ歯の前記歯頂弧の前記中心が順に連続的に配置され、前記ロータの回転中心の外側を取り囲むステータ円を形成していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項１０】
各ステータ歯の歯頂弧表面が、各歯頂弧によって構成される歯頂円筒状表面であり、各ステータ歯の前記歯頂円筒状表面の中心軸が互いに平行であることを特徴とする、請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項１１】
前記ロータ円の半径が前記ステータ円の半径より大きいことを特徴とする、請求項１０に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項１２】
前記ブラシレス直流モータが単相永久磁石ブラシレス直流モータであり、
前記ステータ歯および前記ロータ磁極の数がいずれも偶数である
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブラシレス直流モータ。
【請求項１３】
さらに、
前記ロータの現在の位置を検出し、かつ、前記ロータの対応する位相位置信号を出力するように構成されたロータ位置センサと、
前記ロータ位置センサに接続され、受け取った前記ロータの位相位置信号に基づき、正弦波の規則に従って、前記巻線に対する駆動電流信号を生成し、かつ、位相変化を達成するように構成されたコントローラと、
を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブラシレス直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気制御技術に関し、特には、ブラシレス直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレス直流モータは主要なタイプのモータであり、その基本構造は、対になったステータ歯を有するステータ、対になった磁極を有するロータ、およびロータの中心に固定された回転軸を備えており、ステータ歯の各々には巻線が巻かれている。ブラシレス直流モータの動作原理は、設定時間に従って整流された駆動電流を巻線に印加し、ステータ歯とロータ磁極の間に変化する磁界を生成し、その結果、ロータを駆動して回転させるための電磁トルクがロータに生成されるというものである。
【０００３】
ブラシレス直流モータは、ロータ磁極に磁気を生成するモードに応じて永久磁石タイプまたは励起タイプに分類することができ、また、巻線の相数、巻線モードおよび駆動電流の整流周期に応じて、単相ブラシレス直流モータ、２相ブラシレス直流モータ、もしくは４相ブラシレス直流モータに分類することも可能であり、それらの基本動作原理は類似している。
【０００４】
しかしながら、既存のブラシレス直流モータには、通常、欠点がある。すなわち、ブラシレス直流モータの半整流周期において、ステータの起磁力とロータ磁束の間の位相角が０度および１８０度であるときどちらの電磁トルクもゼロである。したがって、これらの２つの位置は「死点」と呼ばれており、ロータがこの「死点」の近傍に位置している場合、ロータに作用するモータの始動トルクは極めて小さく、したがってモータをスタートさせることは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明によれば、ブラシレス直流モータが提供され、始動「死点」の近傍におけるモータの始動性能の改善を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、対になったステータ歯を有するステータと、対になった磁極を有するロータと、ロータの中心に設けられた回転軸とを備えたブラシレス直流モータが提供され、ステータ歯の各々には巻線が巻かれ、ステータの各断面において、ステータ歯の歯頂弧およびステータ歯の歯軸の交点と歯頂弧の中心との間の接続線が、ステータ歯の歯軸に対して０度より大きく９０度より小さい偏心角θを形成する。
【０００７】
上記ブラシレス直流モータでは、ロータの各断面において、各磁極のリム弧は磁極の軸に対して軸方向に対称であり、ステータがロータの内側に配置されたとき、各磁極のリム弧は凹状であり、その半径はロータの回転半径より大きく、あるいはステータがロータの外側に配置されたとき、各磁極のリム弧は凸状であり、その半径はロータの回転半径より小さいことが好ましい。
【０００８】
上記ブラシレス直流モータでは、ロータの各断面において、各磁極のリム弧の中心は順に連続的に配置され、ロータの回転中心の外側を取り囲むロータ円を形成することが好ましい。
【０００９】
上記ブラシレス直流モータでは、各磁極のリム表面は、各リム弧によって構成されるリム円筒状表面であり、各磁極のリム円筒状表面の中心軸は互いに平行であることが好ましい。
【００１０】
上記ブラシレス直流モータでは、ステータの各断面において、各ロータ歯の両側の端点は歯軸に対して軸方向に対称であり、また、ステータ歯の両側のリム線と歯頂弧の間に遷移弧が形成されることが好ましい。
【００１１】
上記ブラシレス直流モータでは、各ステータ歯では、歯頂弧の中心の側部から逸脱している遷移弧は第１の遷移弧であり、一方、歯頂弧の中心の側部に隣接している遷移弧は第２の遷移弧であり、第１の遷移弧の半径は第２の遷移弧の半径より大きいことが好ましい。
【００１２】
上記ブラシレス直流モータでは、第１の遷移弧の半径は０．１〜１．０ｍｍであり、第２の遷移弧の半径は０．１〜０．６ｍｍであることが好ましい。
【００１３】
上記ブラシレス直流モータでは、各ステータ歯の偏心角は同じであり、および／または各ステータ歯の歯頂弧の半径は同じであることが好ましい。
【００１４】
上記ブラシレス直流モータでは、ステータの各断面において、各ステータ歯の歯頂弧の中心は順に連続的に配置され、ロータの回転中心の外側を取り囲むステータ円を形成することが好ましい。
【００１５】
上記ブラシレス直流モータでは、各ステータ歯の歯頂弧表面は、各歯頂弧によって構成される歯頂円筒状表面であり、各ステータ歯の歯頂の円筒状表面の中心軸は互いに平行であることが好ましい。
【００１６】
上記ブラシレス直流モータでは、ロータ円の半径はステータ円の半径より大きいことが好ましい。
【００１７】
上記ブラシレス直流モータでは、ブラシレス直流モータは単相永久磁石ブラシレス直流モータであり、ステータ歯およびロータ磁極の数はいずれも偶数であることが好ましい。
【００１８】
上記ブラシレス直流モータは、
【００１９】
ロータの現在の位置を検出し、かつ、ロータの対応する位相位置信号を出力するように構成されたロータ位置センサと、
【００２０】
ロータ位置センサに接続され、受け取ったロータの位相位置信号に基づいて、正弦波の規則に従って巻線に対する駆動電流信号を生成し、かつ、位相変化を達成するように構成されたコントローラとをさらに備えることができる。
【００２１】
本発明によって提供されるブラシレス直流モータでは、ステータ歯の歯頂円は弧になるように設計され、また、ステータ歯の歯頂円は、ブラシレス直流モータが始動「死点」をなくし良好に始動することができるように、ロータの回転中心に対して偏心している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術による傾斜エアギャップ構造を採用した概略構造図である。
【図２】従来技術による階段エアギャップ構造を採用した概略構造図である。
【図３】従来技術による非対称歯構造を採用した概略構造図である。
【図４】従来技術による追加溝構造を採用した概略構造図である。
【図５】本発明の一実施形態によるブラシレス直流モータ内のステータの概略横断面図である。
【図６】図５の位置Ａの拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態によるブラシレス直流モータ内のステータおよびロータの協調関係の概略横断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による外部ロータブラシレス直流モータ内のステータの概略横断面図である。
【図９】本発明の一実施形態による外部ロータブラシレス直流モータ内のロータおよびステータの協調関係の概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
図７は、本発明の一実施形態によるブラシレス直流モータ内のステータおよびロータの協調関係の概略横断面図である。この実施形態では、ブラシレス直流モータは、対になったステータ歯を有するステータ、対になった磁極を有するロータ、およびロータの中心に固定された回転軸を備えている。そして、それぞれのステータ歯には巻線が巻かれ、また、ステータ歯の形状が、最適化されかつ改善されている。本発明の実施形態の技術的解決策をより明確にするために、最初にブラシレス直流モータの基本構造について説明する。
【００２４】
本発明は、ロータがステータの内側に配置された内部ロータモータに適しているばかりでなく、ロータがステータの外側に配置された外部ロータモータにも適している。この実施形態では、一例として、内部ロータモータを取り上げて説明する。図７に示されているように、ロータ７はステータ５の内側に配置されており、回転軸はロータ７の中心に設けられており、一例でロータ７の中心孔を貫通していてもよく、また、電磁トルクはロータ７の回転を介して出力される。ロータ７が回転すると、ロータの最も外側の部分の端部が不可避的に円を形成するが、ロータの回転によって形成されるその円の半径はロータの回転半径として表され、また、円の中心はロータの回転中心として表される。
【００２５】
図７に示されているように、ステータ５は、ステータ外部円とステータ歯５１とを備えており、ステータ歯５１はそれぞれ歯根部および歯頂部からなっている。歯根部は、軸方向に対称の板状であってステータ外部円からロータの回転中心に向かって延在しており、歯頂の２つの側部は、それぞれ歯根の２つの側部から延在してそれによりコギング５２のスロットを形成している。ステータ５の任意の断面から見ると、歯根の対称の軸は、ロータの回転半径と共線状となっており、この共線は、ステータ歯の歯軸として表されている（歯軸は、歯根の中心とロータの回転中心の間の接続線でもある）。
【００２６】
この実施形態の内部ロータブラシレス直流モータは、図５〜図７に示されているように、対になったステータ歯５１を有するステータ５と、対になった磁極７１を有するロータ７と、ロータ７の中心に設けられた回転軸とを備えており、ステータ歯５１の各々には巻線（図示せず）が巻かれており、ステータ５はロータ７の外側に配置されている。ステータ５の各断面において、ステータ歯５１の歯頂弧５１１およびステータ歯５１の歯軸２０の交点と歯頂弧５１１の中心５１２との間の接続線が、ステータ歯５１の歯軸２０に対して０度より大きく９０度より小さい偏心角θを形成している。
【００２７】
具体的には、中心に向かって延在する偶数のステータ歯５１を提供しかつステータ５の内側に設けることができ、また、ステータ歯５１は、ステータ５の内側に一様に分布され、ステータ歯５１は、ロータ７上の磁極７１の数と同じ数を有するとともに１対１に対応する位置に配置されていてもよい。ロータ７上の磁極７１は永久磁石であってもよく、また、エネルギーが供給されたとき磁気を帯びることもできる。２つの隣接するステータ歯５１の間のギャップはコギング５２であり、ステータ５は不動であり、ロータ７を駆動して、ロータ７の中心孔の回転軸を介して回転させる。
【００２８】
異なる対のステータ歯５１の対応する偏心角θは、同じであってもよいし異なっていてもよい。すなわち、歯頂弧５１１の中心５１２には様々な配置方法があり、例えば区間位置におけるステータ歯５１は同じ偏心角θを有している、あるいは、すべてのステータ歯５１の対応する偏心角θは、連続的にかつ漸進的に大きくなる方式で配置される。
【００２９】
この実施形態によるブラシレス直流モータでは、偏心角θが存在しているので、歯頂弧５１１の中心５１２は、ロータの回転中心と一致せず、また、歯軸の線上にも存在しない。ステータ歯と磁極の間の位相が０度および１８０度である場合、入力駆動電流が開始され、偏心角θが存在するために、「死点」における、結果として得られる電磁トルクがゼロにならないように、起磁力の差圧を生成可能となり、始動「死点」がなくなり、したがって良好な始動性能が達成されることとなる。
【００３０】
好ましくは、上記各ステータ歯５１の偏心角θは同じであり、および／または、各上記ステータ歯５１の歯頂弧５１１の半径は同じである。ステータ歯の任意の断面から見ると、ステータ歯５１の偏心角θが同じであり、また、上記各ステータ歯５１の歯頂弧５１１の対応する半径も同じである場合、ステータ５の各断面において、各ステータ歯５１の歯頂弧５１１の中心５１２は順に連続的に配置され、ロータの回転中心の外側を取り囲むステータ円を形成する。ロータ７が回転すると、偏心角θは同じ大きさを維持するが、ステータ歯５１とロータ磁極７１の間の磁界ベクトルが変化する。すなわち、始動後、モータが一定の回転速度で回転すると、偏心角θは同じ位置を維持し、磁界ベクトルはロータの回転と共に一様に変化し、得られるリラクタンストルクは、次第に滑らかになる正弦波形のトルクであり、したがってモータによって出力される電磁トルクの脈動を小さくすることができる。
【００３１】
この実施形態では、各ステータ歯５１の歯頂弧表面は、各歯頂弧５１１によって構成される歯頂円筒状表面であり、各ステータ歯５１の歯頂円筒状表面の中心軸は互いに平行である。しかしながら、特定の応用例はこれには限定されず、例えば各ステータ歯５１の断面は特定の角度偏差を有することができ、また、螺旋状に配置することも可能である。この実施形態における偏心角の動作原理は、ステータ歯の断面の形状に対する要求事項を満たす限り、影響されない。
【００３２】
この実施形態では、ステータ５の歯頂弧５１１の中心５１２は、始動中、必要な非対称トルクが提供されるように、ロータの回転中心１０から偏位して偏心角θを形成している。しかしながら、従来技術による非対称エアギャップを備えた、広く使用されている４つのタイプのステータ構造（傾斜エアギャップ構造、階段エアギャップ構造、非対称歯構造、追加溝構造）では、すべてのこれらの非対称エアギャップ構造は、ステータ歯５１の歯頂円筒状表面５１１の形状を変化させることによって提供される。特に、図１〜４を参照すると、傾斜エアギャップ構造においては、ステータ歯の歯頂弧の様々な中心は同じであるが、半径Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ１５は異なっている。階段エアギャップ構造においては、同じステータ歯の歯頂弧表面が突然に変化する階段を形成し、非対称歯構造においては、各ステータ歯の歯頂の円筒状表面の対称の軸ｋ２がステータ歯の対称の軸ｋ１から偏位している。追加溝構造においては、溝ｈが各ステータ歯の歯頂円筒状表面の対称の軸の一方の側部に提供される。
【００３３】
従来技術によるステータ構造の４つのすべてのタイプにおけるステータ歯の歯頂円筒状表面の中心軸は、突然の変化が異なるステータ歯とロータの間のエアギャップに存在するように、ロータの回転中心に存在しており、そのためにリラクタンストルクが磁極ピッチ内に正のピークおよび負のピークを有する原因、すなわち高トルク脈動を示す原因になっている。
【００３４】
したがって従来技術によるステータ構造のこれらの４つのタイプと比較すると、この実施形態によって提供されるブラシレス直流モータによれば、始動「死点」の問題が解決されるばかりでなく、加えて、モータの正常運転中に生じる過度の高トルク脈動および過剰雑音などの従来技術の問題も解決され、また、動作中の振動および雑音が効果的に低減される。
【００３５】
（実施形態２）
この実施形態は、さらに、実施例１に基づいてロータ構造の形状を最適化することができる。この実施形態では、ロータ７の各断面において、各磁極７１のリム弧７１２を磁極の軸に対して軸方向に対称であってもよい。ステータ５がロータ７の外側に配置されている場合、ロータ７上の各磁極７１のリム弧７１２は凸状であり、その半径はロータの回転半径より小さい（すなわち、リム弧７１２の中心７１３が、ロータの回転中心とリム弧７１２との間に存在する）。代替として、リム弧７１２の半径をロータの回転半径と同じにすることも可能である。
【００３６】
各ロータ上の磁極７１のリム弧７１２の形状は、必ずしも全く同じである必要はないが、ロータ７の各断面において、各磁極７１のリム弧７１２の中心７１３は順に連続的に配置され、ロータの回転中心１０の外側を取り囲むロータ円を形成することが好ましい。
【００３７】
各磁極７１のリム表面は、好ましくは、各リム弧によって構成されるリム円筒状表面である。また、各磁極７１のリム円筒状表面の中心軸は互いに平行であってもよい。しかしながらこれには限定されず、例えば磁極７１は、断面に対して直角の方向に、螺旋曲線に沿って延在し、あるいは代替としては、磁極７１の表面は、テーパが施された面、等々である。
【００３８】
それぞれロータ円およびステータ円を形成している場合、好ましくは、ロータ円の半径はステータ円の半径より大きく、あるいは、１つの断面から見て、歯頂弧５１１のすべての中心５１２がロータの回転中心を中心とする円をなして配置され、また、磁極７１のリム弧７１２のすべての中心７１３が、同じくロータの回転中心を中心とする円をなして配置され、かつ、磁極７１のリム弧７１２の中心７１３が歯頂弧５１１の中心５１２の外側を取り囲む、という条件を実質的に満たすことが好ましい。磁極の表面およびステータの歯頂弧表面には、いずれも円筒状表面が採用されており、これは処理および製造に便利であり、また、コストの節約に有利である。
【００３９】
この実施形態では、ロータ上の磁極のリム表面は、リム弧が磁極の軸に対して対称でありかつリム弧の中心がロータの回転中心に位置しないように設計されており、これにより、この実施形態ではロータとステータの間のエアギャップ磁界がはるかに滑らかな変化を有することができ、モータによって出力される電磁トルクの脈動を効果的に低減でき、また、モータの動作中の振動をさらに小さくすることができる。
【００４０】
（実施形態３）
図５は、本発明の一実施形態によるブラシレス直流モータ内のステータの概略横断面図である。この実施形態は、上記実施形態のうちの任意の実施形態に基づくことができる。各ロータ歯５１の両側の端点は、ステータ５の各断面において、歯軸２０に対して軸方向に対称であり、また、ステータ歯５１の両側のリム線と歯頂弧５１１の間に遷移弧が形成されている。
【００４１】
本明細書においては、ステータ歯５１の２つの側部の端点は、歯頂の２つの側部から歯軸２０までの最も遠い点である。歯頂弧表面は、弧表面を介して２つの側部の歯側表面へ滑らかに変化していてもよく、ステータの断面から見ると、２つの弧表面は、上で説明した歯頂弧５１１である。ロータ７が回転すると、弧表面の設計は、エアギャップ磁界をはるかに一様に変化させることができる。
【００４２】
好ましくは、各ステータ歯５１上では、歯頂弧５１１の中心５１２の側部から逸脱している遷移弧は第１の遷移弧５１３であり、一方、歯頂弧の中心の側部に隣接する遷移弧は第２の遷移弧５１４である。第１の遷移弧５１３の半径は第２の遷移弧５１４の半径より大きいことが好ましい。このような構造の利点は、ステータ弧の偏心設計により、ロータが回転している間に生じるエアギャップ磁界の突然の変化をさらに小さくすることができることである。
【００４３】
さらに、第１の遷移弧５１３の半径は０．１〜１．０ｍｍであることが好ましく、また、第２の遷移弧５１４の半径は０．１〜０．６ｍｍであることが好ましい。
【００４４】
この実施形態における遷移弧表面の設計はロータの回転と調和されるものであってもよく、この調和は、ステータとロータの間のエアギャップ磁界をはるかに滑らかに、かつ、一様にすることができ、また、エアギャップ磁界の変化規則が正弦波に近くなり、かつ、トルク脈動および振動雑音を小さくする目的をさらに達成することができるように、行われるものであってもよい。
【００４５】
（実施形態４）
図８は、本発明の一実施形態による外部ロータブラシレス直流モータ内のステータの概略横断面図であり、図９は、本発明の一実施形態による外部ロータブラシレス直流モータ内のロータおよびステータの協調関係の概略横断面図である。図８および図９を参照すると、この実施形態によって提供される外部ロータブラシレス直流モータは実施例１とは異なっており、ロータ７はステータ５の外側に配置され、この方法によればロータ７は環状ロータであり、ステータ５がロータ７の中心に位置し、ステータ５の外側表面に、外側に向かって半径方向に延在する偶数のステータ歯５１が固定して提供される。ロータ７の磁極７１はロータ７の内側表面に提供され、また、ステータ歯５１との１対１対応位置を有することも可能であり、ロータ７の中心に固定された回転軸はロータ７を駆動して回転させることができ、この時、ロータ７の断面から見ると、各磁極７１のリム弧７１２は凹状である。その半径はロータの回転半径より大きいかあるいはロータの回転半径に等しく、また、実施例１と同様、ステータ５の各断面において、ステータ歯５１の歯頂弧５１１およびステータ歯５１の歯軸２０の交点と歯頂弧５１１の中心５１２との間の接続線が、ステータ歯５１の歯軸２０に対して、０度より大きく９０度より小さい偏心角θを形成することができる。ステータ５およびロータ７の構造、およびロータとステータの間の構造の関係は、実施例１と同様であってもよく、したがってこれ以上の説明はここでは省略する。
【００４６】
好ましくは、各ステータ歯５１の対応する偏心角θおよび歯弧の半径は、同じであってもよく、また、各ステータ歯５１の歯頂弧の中心５１２は順に連続的に配置され、ロータの回転中心の外側を取り囲むステータ円を形成する。
【００４７】
さらに、ロータの構造は、実施例２の方法によってさらに最適化することができる。すなわち、ロータ７の各断面において、各磁極７１のリム弧７１２が磁極の軸に対して軸方向に対称であり、また、ロータ７がステータ５の外側に配置された場合、ロータ７上の各磁極７１のリム弧７１２は凹状であり、その半径はロータの回転半径より小さく、ロータ７上の各磁極７１のリム弧７１２の形状は、同じであっても、あるいは異なっていてもよく、各磁極７１のリム弧７１２の中心７１３は順に連続的に配置され、ロータの回転中心１０の外側を取り囲むロータ円を形成し、最も好ましくは、それぞれロータ円およびステータ円を形成する場合、ロータ円の半径はステータ円の半径より大きい（図９参照）。
【００４８】
同様に、この実施形態によって提供される外部ロータブラシレス直流モータは、始動「死点」の近傍のモータの始動性能を改善することができ、その一方で、振動および雑音を小さくする目的を達成するために、通常の運転中におけるトルクの脈動を小さくすることも可能である。
【００４９】
本発明の実施形態によって提供されるブラシレス直流モータは、単相ブラシレス直流モータ、２相ブラシレス直流モータまたは４相ブラシレス直流モータに適用することができ、それらの動作原理は同様であり、これらのすべてが始動性能を改善することができる。しかしながら、単相巻線は製造コストを効果的に低減することができ、その一方でより高い周波数が得られるため、本発明の実施形態は、単相永久磁石ブラシレス直流モータに適用することができることが好ましい。ブラシレス直流モータのステータ歯５１の数は偶数にすることができ、例えば４つ、６つまたは８つにすることができ、それに応じてブラシレス直流モータのロータ上の磁極の数も同じく偶数にすることができ、例えば４つ、６つまたは８つにすることができ、また、内部ロータモータまたは外部ロータモータを採用することができ、ステータの構造、ロータの構造、およびロータとステータの間の構造の関係は、実施例１および実施例２における特定の解決策を採用することができ、したがってこれ以上の説明はここでは省略する。
【００５０】
この実施形態によって提供される単相永久磁石ブラシレス直流モータは、従来技術による単相永久磁石ブラシレス直流モータの始動「死点」を克服し、かつ、上首尾の始動を保証することができ、その一方で正弦波の規則に従うエアギャップ磁界を得ることも可能であり、したがって一様な可変トルクが得られ、かつ、トルク脈動を有効に低減することができる。
【００５１】
さらに、上記実施形態のうちの任意の実施形態による単相ブラシレス直流モータは、
【００５２】
ロータの現在の位置を検出し、かつ、ロータの対応する位相位置信号を出力するように構成されたロータ位置センサと、
【００５３】
ロータ位置センサに接続され、受け取ったロータの位相位置信号に基づいて、正弦波の規則に従って巻線に対する駆動電流信号を生成し、かつ、位相変化を達成するように構成されたコントローラと、をさらに備えている。
【００５４】
特に、コントローラおよび巻線は、それぞれ駆動回路に接続されていてもよく、それによりステータの巻線に駆動電流信号を入力することができ、また、位相変化を達成するためにコントローラを介して駆動電流の方向を変化させることができる。
【００５５】
すなわち、本発明のブラシレス直流モータは、正弦波電流信号によって駆動することができる。そして、エアギャップ磁界がはるかに純粋な正弦波の規則に従って変化し、トルク脈動をさらに小さくすることができ、また、雑音低減効果がはるかに良好になるように、コントローラの位相補償効果により、正弦波の規則に従って巻線の逆起電力を生成する。
【００５６】
最後に、上記実施形態は、本発明の技術的解決策を説明するために提供されたものにすぎず、本発明を制限することは意図されていないことに留意されたい。本発明について、上記実施形態を参照して詳細に説明したが、上記実施形態の中で説明されている技術的解決策に修正を加えることができ、あるいはこれらの技術的解決策におけるいくつかの技術的特徴に等価な置換えを加えることができるが、このような修正または置換えを加えても、対応する技術的解決策の本質は、本発明の実施形態の精神および範囲から逸脱しないことを、当業者なら理解されたい。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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