(57)【要約】【課題】ロータ極数が１０であってもロータ極数が８のモータと同じパルス数の回転数パルス信号を出力することにより、ブラシレスモータを搭載する機器内の回転数検出回路を変更することなく簡単に置き換えができ、低騒音・低振動を実現するブラシレスモータを提供することを目的とする。【解決手段】回転数パルス信号周波数変換回路１７を設けることにより、ロータ極数が１０であっても１回転当り４パルスまたは１２パルスの回転数パルス信号を出力することができる。【選択図】　図１
2004072903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石を有するロータと、複数のスロットを有し前記スロットに３相結線されたステータと、前記ステータに三相全波通電を行う駆動回路と、前記ロータの位置を検出する位置検出素子と、前記位置検出素子の出力信号を処理する位置検出信号処理回路と、前記位置検出信号処理回路で生成された回転数パルス信号の周波数を変換する回転数パルス信号周波数変換回路と、前記回転数パルス信号周波数変換回路で周波数変換された回転数パルス信号を外部に出力する回転数パルス信号出力回路よりなるブラシレスモータにおいて、前記ロータ極数がｎの時に、１回転当り０．８ｎ／２パルスまたは３×０．８ｎ／２パルスの回転数パルス信号を出力することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
ロータの極数とステータのスロット数の比が１０：１２であることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
ロータの極数が１０の時に、１回転当り（ｎ−２）／２パルスまたは３（ｎ−２）／２パルスあるいはそれに類する計算方法による信号処理手段、出力手段等を用いて、結果的に前記ロータの極数が８の時と同じ１回転当り４パルスまたは１２パルスの回転数パルス信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
駆動回路の通電幅を電気角にて１３５〜１８０°としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
駆動回路を正弦波駆動回路としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
駆動回路の通電幅を電気角にて１５０°としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項７】
駆動回路の通電幅を電気角にて１５０°とし、各相コイルのうち２つの相コイルが同じ方向の電圧印加状態、残り１相が反対方向の電圧印加状態となる期間（以下、第一通電期間）の印加電圧の大きさを第１の値とし、前記第一通電期間以外で１相が休止し、残りの１相づつが互いに反対方向に電圧印加状態になる期間（以下、第二通電期間）の印加電圧の大きさを第２の値とするようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項８】
第１の値と第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）とするようにしたことを特徴とする請求項７記載のブラシレスモータ。
【請求項９】
駆動回路と、位置検出素子と、位置検出信号処理回路と、回転数パルス信号周波数変換回路と、回転数パルス信号出力回路をモータ内に内蔵したことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
【請求項１０】
ロータは磁石を内蔵したＩＰＭ構造としたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のブラシレスモータを搭載した電気機器。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のブラシレスモータを搭載した自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低騒音・低振動を実現するブラシレスモータ、およびそれを搭載したエアコン、空気清浄機、あるいは給湯機等の電気機器または自動車（以下、機器）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブラシレスモータは、長寿命でメンテナンスフリーであることから広い用途に利用されており、低騒音・低振動が要求されている。従来のブラシレスモータのロータ極数は４または８が一般的で、ポータブルタイプの機器は、モータと制御回路とを一体構成している。一方、据え置きタイプの機器では、モータと制御回路を別構成にして、制御回路は機器側に設けている。
【０００３】
ここで、一般的なブラシレスモータについて説明する。図７に示すように、円周方向にＮ極とＳ極を交互に８極備えたロータ７１と、１２ヶのスロット７２に３相結線されたステータ７３と、ステータ７３に三相全波通電を行う駆動回路７４と、ロータ７１の位置を検出する位置検出素子７５ａ〜７５ｃと、位置検出素子７５の出力信号を処理する位置検出信号処理回路７６と、位置検出信号処理回路７６で生成された回転数パルス信号を外部に出力する回転数パルス信号出力回路７７より構成されている。
【０００４】
回転数パルス信号はロータ極数が８であるので、１ヶの位置検出素子７５の出力信号をそのまま出力する場合は１回転当り４パルス、３ヶの位置検出素子７５の出力信号を合成して出力する場合は１回転当り１２パルスである。これらの回転数パルス信号を出力するブラシレスモータを搭載した機器では、この回転数パルス信号をブラシレスモータの速度検出に利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブラシレスモータに対する低騒音・低振動の要求への解決策として、ロータ極数が１０、スロットに３相巻線を１２個有するステータとを備えたブラシレスモータが提案されている。
【０００６】
その回転数パルス信号の生成方法を図８に示しており、１ヶの位置検出素子７５ａの出力信号７５ａｏを、位置検出信号処理回路７６を通してそのまま出力すると、１回転当り５パルスの回転数パルス信号となる。同様に３ヶの位置検出素子７５ａ〜７５ｃの出力信号７５ａｏ〜７５ｃｏを、位置検出信号処理回路７６にて合成して出力すると１回転当り１５パルスの回転数パルス信号となる。
【０００７】
一般的に回転数パルス信号は、ロータ極数をｎとすると、１回転当りｎ／２パルスまたは３ｎ／２パルスが得られる。
【０００８】
このため、従来の８極ロータのブラシレスモータの制御回路に、１０極ロータのブラシレスモータを接続すると、１０極ロータのブラシレスモータは回転数パルス信号をそれぞれ１回転当り５パルス、または１５パルス出力するため、８極ロータのブラシレスモータと同じ回転速度であっても１．２５倍の回転速度として検出されるという問題があった。
【０００９】
したがって、これらブラシレスモータを搭載する機器では、ロータ極数が８と１０のブラシレスモータを共用する場合、機器内の回転数検出回路を変更しなければならないという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、ロータ極数が１０であってもロータ極数が８のモータと同じパルス数の回転数パルス信号を出力することにより、ブラシレスモータを搭載する機器内の回転数検出回路を変更することなく簡単に置き換えができ、低騒音・低振動を実現するブラシレスモータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、回転数パルス信号周波数変換回路を設けたものである。ロータ極数が１０であっても、１回転当り４パルスまたは１２パルスの回転数パルス信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
前記の課題を解決するために本発明は、複数の極数を有するロータと、複数のスロットを有し前記スロットに３相結線されたステータと、前記ステータに三相全波通電を行う駆動回路と、前記ロータの位置を検出する位置検出素子と、前記位置検出素子の出力信号を処理する位置検出信号処理回路と、前記位置検出信号処理回路で生成された回転数パルス信号の周波数を変換する回転数パルス信号周波数変換回路と、前記回転数パルス信号周波数変換回路で周波数変換された回転数パルス信号を外部に出力する回転数パルス信号出力回路よりなるブラシレスモータにおいて、ロータ極数がｎの時に、１回転当り０．８ｎ／２パルスまたは３×０．８ｎ／２パルスの回転数パルス信号を出力するものである。
【００１３】
また、ロータの極数とステータのスロット数の比は１０：１２としたものである。
【００１４】
また、ロータの極数が１０の時に、１回転当り（ｎ−２）／２パルスまたは３（ｎ−２）／２パルスあるいはそれに類する計算方法による信号処理手段、出力手段等を用いて、結果的に前記ロータの極数が８の時と同じ１回転当り４パルスまたは１２パルスの回転数パルス信号を出力するようにしたものである。
【００１５】
また、駆動回路の通電幅は電気角にて１３５〜１８０°としたものである。
【００１６】
また、駆動回路を正弦波駆動回路としたものである。
【００１７】
また、駆動回路の通電幅を電気角にて１５０°としたものである。
【００１８】
また、駆動回路の通電幅を電気角にて１５０°とし、第一通電期間の印加電圧の大きさを第１の値、第二通電期間の印加電圧の大きさを第２の値としたものである。
【００１９】
また、第１の値と第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）としたものである。
【００２０】
また、駆動回路と、位置検出素子と、位置検出信号処理回路と、回転数パルス信号周波数変換回路と、回転数パルス信号出力回路をモータ内に内蔵したものである。
【００２１】
また、ロータは磁石を内蔵したＩＰＭ構造としたものである。
【００２２】
また、これらのブラシレスモータを搭載した電気機器としたものである。
【００２３】
また、これらのブラシレスモータを搭載した自動車としたものである。
【００２４】
このように、本発明によりブラシレスモータを搭載する機器内の回転数検出回路を変更することなく、低騒音・低振動を実現するブラシレスモータを従来品から簡単に置き換えることが可能になる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照し説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１は、１０極のロータ１１と、１２ヶのスロット１２に巻線１２ａを備え、３相結線されたステータ１３と、ステータ１３に三相全波通電を行う駆動回路１４と、ロータ１１の位置を検出する位置検出素子１５ａ〜１５ｃと、位置検出素子１５ａ〜１５ｃの出力信号１５ａｏ〜１５ｃｏを処理する位置検出信号処理回路１６と、位置検出信号処理回路１６で生成された回転数パルス信号１６ａｏ、１６ｂｏの周波数を変換する回転数パルス信号周波数変換回路１７と、回転数パルス信号周波数変換回路１７で周波数変換された回転数パルス信号１７ａｏ、１７ｂｏを外部に出力する回転数パルス信号出力回路１８よりなるブラシレスモータの概略構成を示したものである。
【００２７】
図２に示すように、位置検出素子１５ａ〜１５ｃの出力信号１５ａｏ〜１５ｃｏはそれぞれ電気角１２０°づつ位相がずれた１回転当り５パルスの信号である。出力信号１５ａｏ〜１５ｃｏを位置検出信号処理回路１６で信号処理を行い、１回転当り５パルスの信号１５ａｏまたは１回転当り１５パルスの信号１５ｂｏを出力する。この信号１５ａｏまたは信号１５ｂｏを回転数パルス信号周波数変換回路１７にて周波数変換し、１回転当り４パルスの信号１７ａｏまたは１回転当り１２パルスの信号１７ｂｏを出力する。この信号１７ａｏまたは信号１７ｂｏは、回転数パルス信号出力回路１８を通して、外部に出力される。回転数パルス信号周波数変換回路１７で周波数変換するかどうかの選択は自由にできるのは言うまでもなく、従来の４極ロータあるいは８極ロータの場合には変換しない。
【００２８】
なお、このようにロータの極数とステータのスロット数の比を１０：１２としたブラシレスモータにおいては、線間誘起電圧を正弦波に近づけることができ、トルク脈動を抑え、低騒音・低振動とすることができる。
【００２９】
また、駆動回路の通電幅を電気角にて１３５〜１８０°にすることにより、相切り替わり時に３相通電期間があるためにコイルに流れる電流の変化を小さくし、トルク脈動を抑え、さらに低騒音・低振動とすることができる。
【００３０】
また、通電幅を電気角１５０°とし、第一通電期間の印加電圧の大きさを第１の値、第二通電期間の印加電圧の大きさを第２の値とすることにより、印加電圧波形を正弦波状とすることができ、各相コイルに流れる電流が正弦波に近づくことで、より一層の低騒音・低振動とすることができる。
【００３１】
特に、第一通電期間を電気角３０°とし、これを３０°間隔で発生させると共に第１の値と第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）とすることにより、印加電圧波形を精度良く正弦波状とすることができ、各相コイルの電流波形をより正弦波に近づけることができるので、さらなる低騒音・低振動を可能とする。
【００３２】
さらに、この駆動回路を正弦波駆動回路にすれば、コイルに流れる電流が最も正弦波に近づき、より一層の低騒音・低振動とすることができる。
【００３３】
（実施例２）
実施例２のブラシレスモータは、実施例１における駆動回路を正弦波駆動回路としたものである。
【００３４】
図３において、ブラシレスモータは正弦波駆動回路２４と、ロータ２１の位置を検出する位置検出素子２５ａ〜２５ｃと、位置検出信号処理回路２６と、回転数パルス信号周波数変換回路２７と、回転数パルス信号出力回路２８をモータ内部に内蔵した構造となっており、モータと回路を一体化することにより、小型化を図ることができる。
【００３５】
また、磁石２１ａをロータコア２１ｂに内蔵したＩＰＭロータ構造とした１０極ロータとすると低騒音・低振動に加え、高効率を実現できる。
【００３６】
（実施例３）
実施例３は、本発明のブラシレスモータをルームエアコン室内機、室外機に搭載した例である。
【００３７】
図４において、室内機送風用のブラシレスモータ４１にクロスフローファン４２を取り付け、室内機４３の熱交換器４４を冷却する。また、室外機送風用のブラシレスモータ４５にはプロペラファン４６を取り付け、室外機４７の熱交換器４８を冷却する。ルームエアコンの運転時にこれらのブラシレスファンモータが回転駆動される。
【００３８】
このように本発明をルームエアコンのファンモータに使用することにより、ルームエアコン運転時のファンや機器本体の共振を抑える作用があり、低騒音・低振動を実現できる。
【００３９】
（実施例４）
実施例４は、給湯器に本発明のブラシレスモータを搭載したもので、燃焼に必要な空気を供給するための送風用ファンモータに搭載する。
【００４０】
図５において、送風用ファンモータ５１にシロッコファン５２が取り付けられ、ケーシング５３に収納されて排気口５４から給湯器本体５６の燃焼釜５５に送風する。給湯器運転時のファンや機器本体の共振を抑える作用があり、低騒音・低振動を実現できる。
【００４１】
（実施例５）
実施例５は、空気清浄機に本発明のブラシレスモータを搭載したもので、清浄化した空気を供給するための送風用ファンモータに搭載する。
【００４２】
図６において、空気清浄機本体６３の内部断面図６４にあるように空気清浄機送風用モータ６１にはシロッコファン６２が取り付けられている。これについても、空気清浄機運転時のファンや機器本体の共振を抑える作用があり、低騒音・低振動を実現できる。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その他の用途としては、例えば室内空間の静粛性が要求される自動車用エアコンのファンモータ、あるいはラジエター冷却用のファンモータ、電気自転車の駆動用モータとして搭載することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
前記実施例から明らかなように請求項１記載の発明によれば、ロータ極数が１０であってもロータ極数が８のモータと同じパルス数の回転数パルス信号を出力することにより、ブラシレスモータを搭載する機器内の回転数検出回路を変更することなく簡単に置き換えができ、低騒音・低振動を実現するブラシレスモータを提供することができる。
【００４５】
また、請求項２記載の発明のようにロータの極数とステータのスロット数の比を１０：１２とすることによりロータの極数とステータのスロット数の比を２：３としたブラシレスモータよりも線間誘起電圧が正弦波に近づけることができ、トルク脈動を抑え、低騒音・低振動とすることができる。
【００４６】
また、請求項４記載の発明のように駆動回路の通電幅を電気角にて１３５〜１８０°にすることにより、相切り替わり時に３相通電期間があるためにコイルに流れる電流の変化を小さくし、トルク脈動を抑え、低騒音・低振動とすることができる。
【００４７】
また、請求項５に記載の発明のように駆動回路を正弦波駆動回路とすることによりコイルに流れる電流を正弦波に近づけることができ、さらに、ロータ極数とステータスロット数の比を１０：１２にしたことにより線間誘起電圧を正弦波に近づけることができるので、より一層トルク脈動を抑え低騒音・低振動とすることができる。
【００４８】
また、請求項６に記載の発明のように駆動回路の通電幅を電気角にて１５０°とすることで、簡便に線間誘起電圧を正弦波に近づけることができ、巻線に流れる電流を正弦波に近づけることができるので、簡便に低騒音・低振動とすることができる。
【００４９】
また、請求項７に記載の発明のように駆動回路の通電幅を電気角にて１５０°とし、第一通電期間の印加電圧の大きさを第１の値、第二通電期間の印加電圧の大きさを第２の値とすることで、さらに巻線に流れる電流を正弦波に近づけることができ、より低騒音・低振動とすることができる。
【００５０】
また、請求項８に記載の発明のように第１の値と第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）とすることで、１５０°通電において最も低騒音・低振動のブラシレスモータを得ることができる。
【００５１】
また、請求項１０に記載の発明のように磁石を内蔵したＩＰＭ構造とし、磁石の磁束量を増やすことにより、低騒音・低振動に加え、高効率とすることができる。
【００５２】
さらに、請求項１１および請求項１２に記載の発明のように電気機器本体または自動車本体の共振を抑制することができ、機器本体においても低騒音・低振動とすることができる。
【００５３】
このように、回転数パルス信号周波数変換回路を設けることで、ブラシレスモータを搭載する機器内の回転速度検出回路を変更することなく、従来品から簡単に置き換えることが可能になり、低騒音・低振動を実現できるブラシレスモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるブラシレスモータの概略構成図
【図２】本発明の実施例１における回転数パルス信号生成の説明図
【図３】本発明の実施例２におけるブラシレスモータの構造断面図
【図４】本発明の実施例３におけるルームエアコン室内機・室外機への応用説明図
【図５】（ａ）本発明の実施例４における送風用ファンモータの説明図
（ｂ）本発明の実施例４における給湯器への応用説明図
【図６】（ａ）本発明の実施例５における空気清浄機への応用説明図
（ｂ）本発明の実施例５における空気清浄機の外観図
【図７】従来のブラシレスモータの概略構成図
【図８】従来のブラシレスモータの回転数パルス信号生成の説明図
【符号の説明】
１１、２１　ロータ
１２　スロット
１２ａ　巻線
１３　ステータ
１４　駆動回路
１５、２５　位置検出素子
１６、２６　位置検出信号処理回路
１７、２７　回転数パルス信号周波数変換回路
１８、２８　回転数パルス信号出力回路
２１ａ　磁石
２４　正弦波駆動回路
【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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