(57)【要約】【課題】低費用かつ安定した性能の内部モータを含む冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置は、ファンと、ファンを駆動するためのモータとを含む。モータは、単相同期交流モータである。伝統的なモータと比較すると、単相同期交流モータは、サイズが小さく、かつ費用が削減され、その一方で安定な性能を保証する。【選択図】図１
0003207072.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ファンと、前記ファンを駆動するためのモータとを含む冷却装置であって、前記モータが単相同期交流モータであることを特徴とする、冷却装置。
【請求項２】
前記単相同期交流モータは、
固定子鉄心及び前記固定子鉄心に巻回された巻線を備えた固定子であって、前記固定子鉄心が、外部リング部分と、前記外部リング部分から内方に延びる複数の歯部と、各歯部の遠位端から２つの円周方向側部へ延びる磁極片とを備え、前記巻線が、それぞれの歯部に巻回された、固定子と、
前記固定子に対して回転可能な回転子であって、前記磁極片により協働的に定められた空間内に受け入れられ、前記回転子の円周方向に沿って配置された複数の永久磁極を備えた、回転子と、
を備え、
前記永久磁極の外面と前記磁極片の内部円周面とが、それらの間に対称非一様エアギャップを形成することを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
各永久磁極の前記外面は、前記回転子の中心軸線から、前記外面の円周方向中心から２つの円周方向側部まで漸進的に減少する距離だけ離間しており、前記エアギャップは、前記永久磁極の１つの中心線に関して対称であることを特徴とする、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
各永久磁極は、１つ又はそれ以上の永久磁石部材で形成され、又は全ての永久磁極は、単一のリング形磁性部材により形成され、前記回転子は、回転子鉄心を備え、前記１つ又はそれ以上の永久磁極は、前記回転子鉄心の外部円周方向面に取り付けられ、前記回転子鉄心の前記外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝を定め、各溝は、２つの永久磁極の間の接合面に位置することを特徴とする、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記１つ又はそれ以上の永久磁極は、一様な厚さを有し、前記回転子鉄心の前記外部円周方向面は、前記１つ又はそれ以上の永久磁石部材と形状が一致することを特徴とする、請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記回転子鉄心の前記外部円周方向面及び前記１つ又はそれ以上の永久磁石部材の内部円周方向面は、同じ円筒面上に位置し、各永久磁石部材は、前記永久磁石部材の円周方向中心から２つの円周方向端部まで漸進的に減少する厚さを有することを特徴とする、請求項４に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記磁極片の半径方向厚さが、前記歯部から離れる方向に漸進的に減少することを特徴とする、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記対称非一様エアギャップが、その最小厚さの少なくとも１．５倍の厚さを有することを特徴とする、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項９】
各々２つの隣接する磁極片の間にスロットが形成され、前記スロットの幅が、ゼロより大きく、かつ前記対称非一様エアギャップの最小厚さの４倍以下であることを特徴とする、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記スロットの幅が、ゼロより大きく、かつ前記対称非一様エアギャップの最小厚さの２倍以下であることを特徴とする、請求項９に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記単相同期交流モータは、交流電源により電力供給され、前記単相同期交流モータは、駆動回路を備え、前記駆動回路は、集積回路と、前記集積回路に接続された制御可能な双方向交流スイッチとを備え、前記制御可能な双方向交流スイッチ及び前記巻線は、前記交流電源に接続されるように構成された２つの端子間で直流接続され、整流器、検出回路及びスイッチ制御回路のうちの少なくとも２つが、前記集積回路に組み込まれ、前記整流器は、少なくとも前記検出器回路に対して直流電圧を生成するように構成され、前記検出回路は、前記回転子の磁界の極性を検出するように構成され、前記スイッチ制御回路は、前記制御可能な双方向交流スイッチを、前記交流電源の極性及び前記検出回路により検出される前記回転子の磁界の極性に基づいて所定方式に従ってオン状態とオフ状態との間で切り換えられるように制御すべく構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記スイッチ制御回路は、前記制御可能な双方向交流スイッチを、前記交流電源が正の半周期で動作し、かつ前記検出回路が前記回転子の磁界の第１の極性を検出したとき、又は前記交流電源が負の半周期で動作し、かつ前記検出回路が、前記回転子の磁界の前記第１の極性とは反対の第２の極性を検出したときにのみオンになるように制御すべく構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記冷却装置が冷凍機であることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の冷却装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、冷却装置に関し、特に単相同期交流モータを有する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機又は冷蔵庫などの冷却装置の冷却ファンは、モータを含む。モータの構造、サイズ及び費用は、冷却装置全体の構造及び費用に影響を与える。費用とモータ性能との間の均衡をどのようにとるかということが、モータ設計の主要な問題になってきている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、安価で安定した性能の内部モータを含む冷却装置を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
冷却装置は、ファンと、ファンを駆動するためのモータとを含む。モータは、単相同期交流モータである。
【０００５】
好ましくは、単相同期交流モータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを含む。固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻回された巻線とを含む。固定子鉄心は、外部リング部分と、外部リング部分から内方に延びる複数の歯部と、各歯部の遠位端から２つの円周方向側部へ延びる磁極片とを含む。巻線は、それぞれの歯部に巻回される。回転子は、磁極片により協働的に定められた空間内に受け入れられ、回転子の円周方向に沿って配置された複数の永久磁極を含む。永久磁極の外面及び磁極片の内部円周方向面は、それらの間に対称非一様エアギャップを形成する。
【０００６】
好ましくは、各永久磁極の外面は、回転子の中心軸線から、外面の円周方向中心から２つの円周方向側部まで漸進的に減少する距離だけ離間しており、エアギャップは、永久磁極の１つの中心線に関して対称である。
【０００７】
好ましくは、各永久磁極は、１つ又はそれ以上の永久磁石部材で形成され、又は全ての永久磁極は、単一のリング形磁性部材により形成され、回転子は、回転子鉄心を備え、１つ又はそれ以上の永久磁極は、回転子鉄心の外部円周方向面に取り付けられ、回転子鉄心の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝を定め、各溝は、２つの永久磁極の間の接合面に位置する。
【０００８】
好ましくは、１つ又はそれ以上の永久磁極は、一様な厚さを有し、回転子鉄心の外部円周方向面は、１つ又はそれ以上の永久磁石部材と形状が一致する。
【０００９】
好ましくは、回転子鉄心の外部円周方向面及び１つ又はそれ以上の永久磁石部材の内部円周方向面は、同じ円筒面上に位置し、各永久磁石部材は、永久磁石部材の円周方向中心から２つの円周方向端部まで漸進的に減少する厚さを有する。
【００１０】
好ましくは、磁極片の半径方向厚さは、歯部から離れる方向に漸進的に減少する。
【００１１】
好ましくは、対称非一様エアギャップは、その最小厚さの少なくとも１．５倍の厚さを有する。
【００１２】
好ましくは、各々２つの隣接する磁極片の間にスロットが形成され、スロットの幅は、ゼロより大きく、かつ対称非一様エアギャップの最小厚さの４倍以下である。
【００１３】
好ましくは、スロットの幅は、ゼロより大きく、かつ対称非一様エアギャップの最小厚さの２倍以下である。
【００１４】
好ましくは、単相同期交流モータは、交流電源により電力供給され、単相同期交流モータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子と、駆動回路とを備え、固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻回された巻線とを含み、駆動回路は、集積回路と、集積回路に接続された制御可能な双方向交流スイッチとを備え、制御可能な双方向交流スイッチ及び巻線は、交流電源に接続されるように構成された２つの端子間で直流接続され、整流器、検出回路及びスイッチ制御回路のうちの少なくとも２つが、集積回路に組み込まれ、整流器は、少なくとも検出器回路に対して直流電圧を生成するように構成され、検出回路は、回転子の磁界の極性を検出するように構成され、スイッチ制御回路は、制御可能な双方向交流スイッチを、交流電源の極性と検出回路により検出される回転子の磁界の極性とに基づいて所定方式に従ってオン状態とオフ状態との間で切り換えられるように制御すべく構成される。
【００１５】
好ましくは、スイッチ制御回路は、制御可能な双方向交流スイッチを、交流電源が正の半周期で動作し、かつ検出回路が回転子の磁界の第１の極性を検出したとき、又は交流電源が負の半周期で動作し、かつ検出回路が前記回転子の磁界の第１の極性とは反対の第２の極性を検出したときにのみオンになるように制御すべく構成される。
【００１６】
好ましくは、冷却装置は冷凍機である。
【００１７】
好ましくは、単相同期交流モータは、定常状態で一定の１８００ＲＰＭ又は１５００ＲＰＭで回転する。
【００１８】
好ましくは、単相同期交流モータは、入力電圧１２０Ｖ又は２２０乃至２３０Ｖ、入力電力６乃至２０Ｗ、効率５０％乃至８０％を有する。
【００１９】
本考案の冷却装置は、ファンを駆動するためにその内部に単相同期交流モータを含む。伝統的なモータと比較すると、単相同期交流モータは、サイズが小さく、かつ費用が削減され、その一方で安定な性能を保証する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】単相同期ＡＣモータを含む、本考案の冷却装置を示す。
【図２】本考案の第１の実施形態による図１の単相同期ＡＣモータの斜視図である。
【図３】外部ハウジングを除去した図２の単相同期ＡＣモータを示す。
【図４】図３の単相同期ＡＣモータの平面図である。
【図５】図３の単相同期ＡＣモータの固定子鉄心を示す。
【図６】図３の単相同期ＡＣモータの永久磁石部材及び回転子鉄心を示す。
【図７】回転中の図２の単相同期ＡＣモータのトルク曲線を示す。
【図８】本考案の第２の実施形態による図１の単相同期ＡＣモータの固定子鉄心を示す。
【図９】本考案の第３の実施形態による図１の単相同期ＡＣモータの固定子鉄心を示す。
【図１０】本考案の第４の実施形態による図１の単相同期ＡＣモータの固定子鉄心及び回転子の平面図である。
【図１１】本考案の１つの実施形態による図１の単相同期ＡＣモータの略回路図である。
【図１２】図１１の集積回路の１つの実装を示すブロック図である。
【図１３】図１１の集積回路の別の実装を示すブロック図である。
【図１４】本考案の別の実施形態による図１の単相同期ＡＣモータの略回路図である。
【図１５】図１４の集積回路の１つの実装を示すブロック図である。
【図１６】本考案のさらに別の実施形態による図１の単相同期ＡＣモータの略回路図である。
【考案を実施するための形態】
【００２１】
図面は縮尺通りには描かれていないこと、及び、類似の構造又は機能の要素は一般に例証の目的で図面全体にわたり同様の参照符号で表されることに留意されたい。図面は好ましい実施形態の説明を容易にすることのみを意図したものであることもまた留意されたい。図面は、説明される実施形態のあらゆる態様を示しているわけではなく、本開示の範囲を限定しない。
【００２２】
図１を参照すると、本考案の冷却装置１は、ファン９０と、ファン９０を駆動するための単相同期交流（ＡＣ）モータ１０とを含む。冷却装置１は、冷蔵庫又は冷凍機とすることができる。
【００２３】
第１の実施形態
図２乃至図６を参照すると、本考案の好ましい実施形態による単相同期ＡＣモータ１０は、固定子２０と、固定子２０に対して回転可能な回転子５０とを含む。固定子２０は、１つの開放端を有する円筒形外部ハウジング２１と、外部ハウジング２１の開放端に取り付けられたエンドキャップ２３と、外部ハウジング２１内に取り付けられた固定子鉄心３０と、固定子鉄心３０に取り付けられた絶縁ブラケット４０と、固定子鉄心３０に巻回されて絶縁ブラケット４０により支持された巻線３９とを含む。固定子鉄心３０は、外部リング部分３１と、外部リング部分３１から内方に延びる複数の歯部（ｔｏｏｔｈ  ｂｏｄｙ）３３と、各歯部３３の遠位端から２つの円周方向側部へ延びる磁極片３５とを含む。巻線３９は、対応する歯部３３に巻回され、絶縁ブラケット４０により固定子鉄心３０から隔離される。
【００２４】
回転子５０は、歯部の磁極片３５により協働的に定められた空間内に受け入れられる。回転子５０は、回転子の円周方向に配置された複数の永久磁極５５を含む。各永久磁極５５の外面は、円弧面である。各永久磁極５５の外面は、外面の円周方向中心から２つの円周方向側部まで漸進的に減少する距離だけ、回転子５０の中心軸線から離間している。永久磁極５５の外面と磁極片３５の内部円周方向面とは、それらの間に非一様なエアギャップ４１を形成し、これは永久磁極５５の中心線に関して対称である。対称非一様エアギャップ４１は、最小厚さの少なくとも１．５倍の最大厚さを有することが好ましい。
【００２５】
図６を参照すると、この実施形態において、各永久磁極５５は、単一の永久磁石部材５６により形成される。回転子５０は、回転子鉄心５３をさらに含む。永久磁石部材５６は、回転子鉄心５３の外部円周方向面に取り付けられる。回転子鉄心５３の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝５４を定める。各溝５４は、２つの永久磁極５５の間の接合部に位置しており、磁気漏れを低減する。永久磁極５５と磁極片３５の内部円周方向面との間に非一様エアギャップ４１を形成するために、回転子鉄心５３の外部円周方向面及び磁極片３５の内部円周方向面は、軸方向平面図内で２つの同心円上に位置し、かつ、永久磁石部材５６の厚さは、永久磁石部材５６の円周方向中心から２つの円周方向側部まで漸進的に減少する。
【００２６】
回転子５０は、回転子鉄心５３を貫通してこれに固定された回転軸５１をさらに含む。回転軸５１の一端は、軸受２４を貫通してエンドキャップ２３に取り付けられ、回転軸５１の他端は、別の軸受を貫通して固定子２０の円筒形外部ハウジング２１の底部に取り付けられており、回転子５０が固定子２０に対して回転できるようになっている。
【００２７】
固定子鉄心３０は、磁気伝導性磁性材料で作られる。例えば、固定子鉄心３０は、モータの軸線方向に沿って磁性ラミネーション（この分野ではケイ素鋼ラミネーションが通常用いられている）を積層することにより形成される。固定子鉄心３０内で、２つの隣接する磁極片３５の間ごとにスロット３７が形成される。好ましくは、各スロット３７は、２つの隣接する歯部３３の間の中央位置に位置する。スロット３７は、２つの隣接する歯部の中央位置から片寄っている場合もあることを理解されたい。この設計は、モータの誘導電位を低減することができ、それによりモータの出力トルクが高まる。スロット３７は、ゼロより大きく、かつ対称非一様エアギャップ４１の最小厚さの４倍以下の幅を有する。スロット３７の幅は、ゼロより大きく、かつ対称非一様エアギャップ４１の最小厚さの２倍以下であることが好ましい。上記のように構成されることで、モータの始動及び回転がスムーズになり、このことによりモータ始動の信頼性を高めることができ、存在し得る死点を減らすことができる。本開示において用いられる「リング部分」という用語は、円周方向に沿って連続的に延びることにより形成された、円形リング、正方形、多角形などの閉構造を指す。また、対称非一様エアギャップ４１の「厚さ」という用語は、エアギャップの半径方向厚さを指す。
【００２８】
好ましくは、磁極片３５の半径方向厚さは、歯部３３からスロット３７へ向かう方向で漸進的に減少し、その結果磁極片３５の磁気抵抗は、歯部３３からスロット３７へ向かう方向で漸進的に増大し、このようにして漸進的に増大する磁気抵抗を有する磁気ブリッジを形成する。この設計は、モータの動作をよりスムーズにすること、及びモータ始動の信頼性を高めることを可能にする。
【００２９】
この実施形態において、各々２つの隣接する歯部３３の間の磁極片３５は、位置決めスロット３８を定める。位置決めスロット３８の数は、固定子２０の極数及びリング形永久磁極５５の数と同じである。本実施形態において、位置決めスロット３８の数は４つである。本実施形態において、固定子巻線は、集中巻きであり、したがって、歯部３３の数は、固定子２０の極数と同じである。代替的な実施形態において、歯部３３の数は、固定子の極数の整数倍、例えば２倍、３倍など、とすることができる。
【００３０】
この実施形態において、位置決めスロット３８は、モータの軸線方向に沿って離間され、磁極片３５の内部円周方向面内に配置される。代替的な実施形態において、位置決めスロット３８は、モータの軸線方向に沿って連続的に延びる。各位置決めスロット３８は、２つの隣接する歯部３３から異なる距離だけ離間する。位置決めスロット３８は、２つの隣接する歯部３３の一方により近く、位置決めスロット３８の中心は、近い方の隣接する歯部３３の対称中心から片寄っている。
【００３１】
モータ１０が通電していないとき、すなわち初期位置にあるとき、回転子５０の永久磁極５５の中心線Ｌ１は、固定子２０の隣接する歯部３３の中心線Ｌ２から片寄っている。中心線Ｌ１と中心線Ｌ２との間に形成される角度Ｑは、始動角度と呼ばれる。この実施形態において、始動角度は、電気角４５度より大きく、電気角１３５度より小さい。モータの固定子２０の巻線３９に一方向で電流が供給されると、回転子５０は、一方向に沿って始動することができる。モータの固定子２０の巻線３９に反対方向の電流が供給されると、回転子５０は、反対方向に沿って始動することができる。始動角度が電気角９０度に等しい（すなわち、永久磁極５５の中心が１つの隣接する歯部３３の対称中心と位置合わせされる）とき、回転子５０は、両方向に容易に始動することができ、すなわちこれが双方向始動を達成する最も容易な角度であることを理解されたい。始動角度が電気角９０度から片寄っているとき、回転子は、一方向に反対方向よりも容易に始動する。多数の実験から、始動角度が電気角４５度から１３５度までの範囲内にあるとき、回転子の始動は両方向で良好な信頼性を有することが見いだされた。
【００３２】
図７は、回転中の上記実施形態の単相同期ＡＣモータ１０のトルク曲線を示し、ここで横軸は回転角度を度の単位で表し、縦軸は、トルクをＮｍの単位で表す。見て分かるように、モータの回転中、モータのトルク曲線はスムーズであり、これにより始動の死点が低減され又は排除され、それゆえモータ始動の信頼性が高められる。
【００３３】
第２の実施形態
図８を参照すると、第１の実施形態とは異なり、巻線３９の巻線効率を高めるために、単相同期ＡＣモータの固定子鉄心は、固定子の円周方向に沿って接合される複数の固定子鉄心部分３００を含む。固定子鉄心部分３００は、弓形ヨークセグメント３００ｂと、弓形ヨークセグメント３００ｂから延びる１つの歯部３３と、歯部３３の半径方向遠位端から歯部３３の２つの円周方向側部まで延びる磁極片３５とを含む。この実施形態において、各固定子鉄心部分３００は、単一の歯部３３と、１つの対応する磁極片３５とを含む。各固定子鉄心部分３００は、１つより多い歯部３３と対応する磁極片３５とを含む場合もあることを理解されたい。各固定子鉄心部分３００の巻線プロセスが完了した後、複数の固定子鉄心部分３００を接合して、固定子巻線を有する固定子鉄心３０を形成する。
【００３４】
２つの隣接する固定子鉄心部分３００の弓形ヨークセグメント３００ｂの間に凹凸係合構造が形成される。具体的には、凹凸係合構造を形成する際に、外部リング部分を形成するために接続される各固定子鉄心部分３００の弓形ヨークセグメント３００ｂの両端に、係合凹部３４及び係合凸部３２をそれぞれ設けることができる。係合凹部３４及び係合凸部３２が一緒になって凹凸係合構造を形成する。組み立ての際、各固定子鉄心部分３００の係合凸部３２は、１つの隣接する固定子鉄心部分３００係合凹部３４と係合し、各固定子鉄心部分３００の係合凹部３４は、隣接する固定子鉄心部分３００の係合凸部３２と係合する。
【００３５】
固定子鉄心３０は複数の固定子鉄心部分３００を接合することにより形成されるので、隣接する磁極片の間のスロット３７は、非常に小さい幅を有することができる。この開示において、スロットの幅は、２つの隣接する磁極片の間の距離のことを指す。
【００３６】
第３の実施形態
図９を参照すると、第２の実施形態とは異なり、この実施形態の単相同期ＡＣモータの隣接する固定子鉄心部分３００の弓形ヨークセグメントの接合領域には、平坦面が形成される。この場合、弓形ヨークセグメントの接合領域は、はんだ付けにより接続することができる。
【００３７】
第４の実施形態
図１０を参照すると、この実施形態において、単相同期ＡＣモータの各々２つの隣接する歯部３３の間の磁極片３５は、同様に位置決めスロット３８を形成する。異なる点は、この実施形態の位置決めスロット３８は、磁極片３５の外部円周方向面と内部円周方向面との間に配置され、好ましくは磁極片３５の内部円周方向面の近くに配置されることである。
【００３８】
この実施形態において、回転子６０は、回転子６０の円周方向に沿って配置された複数の永久磁極６５を含む。永久磁極６５の外部円周方向面は、円弧面であり、永久磁極６５と磁極片３５の内部円周方向面とがそれらの間に対称非一様エアギャップ４１を形成するようになっている。対称非一様エアギャップ４１は、その最小厚さの少なくとも１．５倍の最大厚さを有することが好ましい。各永久磁極６５は、単一の永久磁石部材により形成される。永久磁石部材は、回転子鉄心６３の外部円周方向面に取り付けられる。回転子鉄心６３の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝６４を定める。各溝６４は、２つの永久磁極６５の間の接合部に位置しており、磁気漏れを低減する。第１の実施形態とは異なり、この実施形態の永久磁石部材の厚さは一様であり、回転子鉄心６３の外部円周方向面は、永久磁石部材と形状が一致する。すなわち、回転子鉄心６３の外部円周方向面及び磁極片３５の内部円周方向面は、この場合は軸方向平面図内で同心円上に位置していない。従って、永久磁極６５の外面はこの場合でも円弧面であるので、この場合でも、永久磁極６５の外部円周方向面と磁極片３５の内部円周方向面とが、それらの間に対称非一様エアギャップ４１を形成することができる。
【００３９】
上記実施形態において、２つの隣接する磁極片３５の間ごとのスロット３７は、一様な円周方向幅を有する。代替的な実施形態において、各スロット３７は、非一様な円周方向幅を有する場合もあることを理解されたい。例えば、スロット３７は、内側が狭く外側が広いラッパ形の場合がある。この場合、スロット３７の幅は、この開示においては、スロット３７の最小幅のことを指す。上記実施形態において、スロット３７は、モータの半径方向に沿って延びる。あるいは、スロット３７は、モータの半径方向から逸れた方向に延びる場合もあり、これはモータの誘導電位を低減することができる。
【００４０】
本考案により提供される単相同期ＡＣモータにおいて、スロット３７は、隣接する磁極片３５の間に形成され、各スロット３７の幅は、ゼロより大きく、かつ対称非一様エアギャップ４１の最小厚さの４倍以下であり、これは、スロット開口により生じる磁気抵抗の急激な変化を低減することができ、これによりモータのコギングトルクが低減される。さらに、永久磁極の外面は、エアギャップ４１の厚さが永久磁極の中心から永久磁極の２つの円周方向側部まで漸進的に増大するような円弧面になるように構成され、このようにして対称非一様エアギャップが形成される。この設計は、従来のモータで発生する、過度に大きいスロット開口に起因する振動及び雑音を低減し、存在し得る始動死点を低減し又は排除し、モータ始動の信頼性を高める。さらに、例示的な単相同期ＡＣモータの始動中に必要とされる始動角度及びコギングトルクは、設計要件に従って容易に調整することができ、このようにしてモータ始動の信頼性が保証される。例えば、モータ始動角度は、磁極片の位置決めスロットの位置を調整することにより容易に調整することができる。始動角度Ｑが電気角４５度より大きくかつ電気角１３５度より小さいとき、モータ回転子は、双方向始動を達成することができる。モータの始動前のコギングトルクは、磁極片の位置決めスロットの形状、サイズ及び深さを調整することにより調整することができる。固定子鉄心は、分離型構造であり、その結果、歯部及び外部リング部分の組み立ての前に二重フライヤ型巻線機を用いて巻線プロセスを行うことができ、これにより巻線効率が高まる。
【００４１】
図１１は、本考案の１つの実施形態による冷却装置の単相同期ＡＣモータ１０の駆動回路の略回路図を示す。モータの固定子の巻線３９及び集積回路７０は、ＡＣ電源８０の２つの端子間に直列接続される。モータ１０の駆動回路は、集積回路７０内に組み込まれている。駆動回路は、モータが通電されるたびに一定方向に沿って始動するようにモータを駆動することができる。
【００４２】
図１２は、集積回路７０の実装方式を示す。集積回路７０は、ハウジング７１と、ハウジング７１から外に延びる２つのピン７３と、ハウジング７１内にパッケージ化された駆動回路とを含む。駆動回路は、半導体基板上に配置され、モータの回転子磁界の極性を検出するための検出回路７５と、２つのピン７３の間に接続された制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７と、スイッチ制御回路７９とを含む。スイッチ制御回路７９は、制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７を、検出回路７５により検出された回転子磁界極性に基づいて所定方式に従ってオン状態とオフ状態との間で切り換えられるように制御すべく構成される。
【００４３】
スイッチ制御回路７９は、制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７を、ＡＣ電源８０が正の半周期で動作し、かつ検出回路７５が回転子磁界の第１の極性を検出したとき、又はＡＣ電源８０が負の半周期で動作し、かつ検出回路７５が回転子磁界の１の極性とは反対の第２の極性を検出したときにのみオンになるように制御すべく構成されることが好ましい。この構成は、モータ始動時に固定子の巻線３９が回転子を一定方向に沿って回転するように駆動することを可能にする
【００４４】
図１３は、集積回路７０の別の実装を示し、これは図１２とは主として以下の点で異なる。すなわち、図１３の集積回路は、検出回路７５のための直流電流を生成するために、２つのピン７３の間に制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７と並列に接続された整流器７４をさらに含む。この実施形態において、検出回路７５は、磁気センサ（位置センサとも呼ばれる）であることが好ましく、集積回路は、磁気センサが回転子磁界の変化を検知することができるように回転子に隣接して取り付けられる。幾つかの他の実施形態において、検出回路７５は磁気センサを含まない場合もあることを理解されたい。むしろ、検出回路７５は、回転子磁界の変化を他の手段で検出する。本考案の実施形態において、モータの駆動回路は、集積回路内にパッケージ化されており、このことにより、回路の費用を削減し、かつ回路の信頼性を高めることができる。さらに、モータは、印刷回路基板を用いなくてもよい。むしろ、集積回路は、適切な位置に単に固定され、次いでモータの巻線及び電源にワイヤを通じて接続される。
【００４５】
この実施形態において、固定子巻線３９及びＡＣ電源８０は、２つのピン７３の間に直列接続される。ＡＣ電源８０は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚなどの固定周波数、例えば１１０Ｖ、２２０Ｖ又は２３０Ｖの電圧、及び６乃至２０Ｗの入力電力を有する幹線ＡＣ電源であることが好ましい。制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７は、２つのピン７３の間に、直列接続された巻線３９及びＡＣ電源８０と並列に接続される。制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７は、２つのピン７３にそれぞれ接続された２つのアノードを有するトライオードＡＣスイッチ（ＴＲＩＡＣ）であることが好ましい。制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７はまた、対応する制御回路により所定方式に従って制御される逆方向に並列接続され２つの単方向サイリスタにより実装することもできることを理解されたい。整流器７４は、２つのピン７３の間に、制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７と並列に接続される。整流器７４は、２つのピン７３の間のＡＣ電力を低電圧ＤＣ電力に変換する。検出回路７５は、単相同期ＡＣモータ１０の永久磁石回転子５０の磁極の位置を検出して対応する信号を出力するために、整流器７４から出力される低電圧ＤＣ電力により電力供給される。スイッチ制御回路７９は、整流器７４、検出回路７５、及び制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７に接続されており、制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７を、検出回路７５により検出される回転子磁極位置情報と整流器７４により得られるＡＣ電源８０の極性情報とに基づいて所定方式でオン状態とオフ状態との間で切り換えられるように制御すべく構成され、その結果、モータ始動時に固定子巻線３９は回転子５０を上記の一定始動方向に沿ってのみ回転するように駆動するようになっている。この実施形態において、制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７がオンのとき、２つのピン７３は短絡され、整流器７４は電力が流れないので電力を消費せず、その結果、電力利用効率を大幅に高めることができる。
【００４６】
１つの実施形態において、ＡＣ電源８０がモータに供給する入力電力は、電圧１２０Ｖ、周波数６０Ｈｚ及び入力電力１４．２Ｗを有し、モータの回転子は、定常状態で一定の１８００ＲＰＭで回転する。別の実施形態において、モータは、５０％乃至８０％の効率を有する。
【００４７】
図１４は、本考案の別の実施形態による冷却装置の単相同期ＡＣモータ１０の駆動回路の略回路図を示す。モータの固定子の巻線３９及び集積回路７０は、ＡＣ電源８０の２つの端子間に直列接続される。モータ１０の駆動回路は、集積回路７０内に組み込まれている。駆動回路は、モータが通電されるたびに一定方向に沿って始動するようにモータを駆動することができる。本考案のこの実施形態において、モータの駆動回路は、集積回路内にパッケージ化されており、このことにより、回路の費用を削減し、かつ回路の信頼性を高めることができる。
【００４８】
この実施形態において、整流器、検出回路、スイッチ制御回路、及び制御可能な双方向ＡＣスイッチの全部又は一部は、随意に集積回路内に組み込まれる。例えば、図１２に示すように、検出回路、スイッチ制御回路及び制御可能な双方向ＡＣスイッチのみを集積回路内に組み込むことができ、その一方で、整流器は、集積回路の外部に配置される。
【００４９】
別の例の場合、図１４及び図１５に示す実施形態のように、電圧降下回路７６及び制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７が集積回路７０の外部に配置され、その一方で、整流器７４（これは整流器ブリッジのみを含むことができるが、電圧降下抵抗器又は別の電圧降下要素を含まない）、検出回路７５及びスイッチ制御回路７９が集積回路７０内に組み込まれる。この実施形態においては、低電力要素は集積回路内に組み込まれ、電圧降下回路７６及び制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７などの高電力要素は集積回路７０の外部に配置される。図１６に示すような別の実施形態において、制御可能な双方向ＡＣスイッチ７７を集積回路７０の外部に配置して、電圧降下回路７６を集積回路７０に組み込むこともまた可能である。
【００５０】
本考案は、１つ又はそれ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者には、種々の修正が可能であることが理解されるであろう。したがって、本考案の範囲は、以下の請求項を参照して決定すべきものである。
【符号の説明】
【００５１】
１：冷却装置
１０：単相同期交流モータ
２０：固定子
２１：外部ハウジング
２３：エンドキャップ
２４：軸受
３０：固定子鉄心
３１：外部リング部分
３２：係合凸部
３３：歯部
３４：係合凹部
３５：磁極片
３７：スロット
３８：位置決めスロット
３９：巻線
４０：絶縁ブラケット
４１：エアギャップ
５０、６０：回転子
５１：回転軸
５３、６３：回転子鉄心
５４、６４：溝
５５、６５：永久磁極
５６：永久磁石部材
７０：集積回路
７１：ハウジング
７３：ピン
８０：ＡＣ電源
９０：ファン
３００：固定子鉄心部分
３００ｂ：弓形ヨークセグメント
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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