(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブコイルを有する、コア付きまたはコアレスロータと、永久磁石を有するステータからなる、２次電源を有するＤＣモータをブラシレスで駆動する２次電源を有するブラシレスＤＣモータにおいて、前記ステータは、第１パワーオンリセット回路と、１次コイルと、送受信スイッチと、該送受信スイッチを介して該１次コイルに接続される、第１送信器と第１受信器と、外部電源用の１次電源端子を有する第１電子回路から成る第１電子基板を有し、前記ロータは、第２パワーオンリセット回路と、該１次コイルと電磁結合する２次コイルと、送信スイッチと、該送信スイッチを介して該２次コイルに接続される第２送信器と該２次コイルに接続するダイオード全波整流器と平滑コンデンサから成る第２受信器と、該第２受信器に接続する充電制御器と２次電源と該２次電源の出力する出力電圧を前記ＤＣモータの定格電圧へレギュレートするレギュレータとから成る充電回路と、モータコントローラと前記ドライブコイルに接続するドライバから成るドライブ回路を有する第２電子回路から成る第２電子基板を有することを特徴とする２次電源を有するブラシレスＤＣモータ。
【請求項２】
前記１次コイルと前記２次コイルはリング形状をしており、それぞれ、１次コイル用コアと１次コイル用バックプレートと、２次コイル用コアと２次コイル用バックプレートを有し、該１次コイルと該２次コイルは、その軸はロータシャフト方向であって、ロータシャフトの先端がそれぞれの内側にかからないように、ロータシャフトから離して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の２次電源を有するブラシレスＤＣモータ。
【請求項３】
ドライブコイルのコイル端子ワイヤーまたは位置検出センサ用端子ワイヤーは、ロータシャフトに空けられた、内面に絶縁コーティングが施されたワイヤー用トンネルを通してそれぞれドライブ回路に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の２次電源を有するブラシレスＤＣモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の２次電源を有するブラシレスＤＣモータにおいて、１次電源端子に外部電源が印加されると、第１パワーオンリセット回路は、第１パワーオン信号を送受信スイッチと第１送信器と第１受信器に出力し、該送受信スイッチは、１次コイルを第１送信器に接続し、該第１送信器は１次コイルに高周波電圧の印加を開始し、第２パワーオンリセット回路は、２次コイルの高周波電圧を検出すると、第２パワーオン信号を送信スイッチとモータコントローラへ出力し、さらに、２次電源の出力電圧が第１電圧レベルになったら、モータコントローラにモータオン信号を出力し、ドライバはＤＣモータを起動するためにドライブコイルに駆動電流を供給することを特徴とする２次電源を有するブラシレスＤＣモータの充電駆動方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の２次電源を有するブラシレスＤＣモータにおいて、ＤＣモータの起動後、第１送信器は１次コイルに高周波電圧を印加する送信を止め、送受信スイッチは、該１次コイルへの接続を該第１送信器から第１受信器に切り換え、送信スイッチは、２次コイルに高周波電圧がないことを検出し第１送信器からの送信がないことを確認して、２次電源の出力電圧が第１電圧レベルより大きい第２電圧レベル以下であれば、第２送信器を２次コイルに接続せず、第１送信器は送信を再開し、２次電源の出力電圧が第２電圧レベル以上であれば、第２送信器を２次コイルに接続し、該第２送信器は、第１送信器の送信の停止を継続させる送信停止継続信号を１次コイルを介して第１受信器に送り、第１送信器は該第１受信器からの該送信停止継続信号によって送信停止しを続け、２次電源の出力電圧が第１電圧レベル以下になったら、第２送信器は、該第１送信器の送信を再開させる送信再開信号を１次コイルを介して第１受信器に送り、第１送信器は該第１受信器からの該送信再開信号によって送信を再開することを特徴とする請求項４に記載の２次電源を有するブラシレスＤＣモータの充電駆動方法。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の２次電源を有するブラシレスＤＣモータにおいて、第２パワーオンリセット回路は、第１送信器の送信一時停止時に、その送信一時停止時間が所定の時間より大きくなった場合、外部電源が遮断されたと判断し、モータコントローラにＤＣモータの回転を停止させるモータオフ信号を出力し、その後、第２パワーオフ信号を送信スイッチとモータコントローラに出力する、また、第２パワーオンリセット回路は、第１送信器の送信継続停止時にもかかわらず、第１パワーオンリセット回路からの第１パワーオフ信号に対応して第１送信器が送信する、第２送信器の出力する送信継続停止信号と送信再開信号の時間より長い第１パワーオフ送信信号を検出すると、外部電源が遮断されたと判断して、モータコントローラにＤＣモータの回転を停止させるモータオフ信号を出力し、その後、第２パワーオフ信号を送信スイッチとモータコントローラに出力することを特徴とする請求項４または５に記載の２次電源を有するブラシレスＤＣモータの充電駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次電源を有するブラシレスＤＣモータとその充電駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ付きＤＣモータは産業機械、民生機器等の幅広い分野で大量に使われ、実績を有している。一方、近年、リチウム２次電池（非特許文献３参照）や電気二重層コンデンサ（非特許文献４参照）等の２次電源の性能に急激な進歩が見られ、従来にない性能の２次電源が製造できるようになってきており、今後、従来にない小型の２次電源も期待できる。本発明はかかる状況にあって、従来にない性能の２次電源をＤＣモータに採用して、従来のブラシ付きＤＣモータをブラシレス化した発明である。
【０００３】
まず、従来のブラシ付きコア付きＤＣモータの構造を説明する。
【０００４】
図５に従来のブラシ付きコア付きＤＣモータの透視図を示す。ブラシ付きコア付きＤＣモータ５０は、円筒形状のフレームを兼ねるヨーク５２と円筒形状で径方向の２極の永久磁石５３から成るステータ５１と、ロータシャフト５７と該ロータシャフト５７に固定され、コア５４の３スロット（図示せず）に３個のコイル５６ａ，５６ｂ，５６ｃが巻回されたアマチュアコイル５６から成る、軸受５７ａと５７ｂで受けられたロータ５５と、３個の整流子片（図示せず）から成る整流子５９と、該整流子５９に接触する、フォーク形状の２個のブラシ部材５８ａ，５８ｂから成るブラシ５８と、該ブラシ５８に接続する外部電源端子５９ａ，５９ｂから構成されている。
【０００５】
図７（ａ）に示すように、３個のコイル５６ａ，５６ｂ，５６ｃがΔ結線７１された場合、３個の整流子片からなる整流子５９と、該整流子５９に接触する２個のブラシ部材５８ａ，５８ｂから成るブラシ５８の整流の働きを説明する。ロータ５５の回転と共に、Δ結線の３個の頂点７２ａ，７２ｂ，７２ｃに接続する３個の整流子片のうち、２個がそれぞれ２個のブラシ部材５８ａ、５８ｂに接触して行き、３個のコイル５６ａ，５６ｂ，５６ｃに供給される駆動電流と永久磁石５３が発生する磁束密度から成るローレンツ力によって、回転トルクがロータ５５に働き、ブラシ付きコア付きＤＣモータ５０は回転する。例えば、非特許文献１に詳しく説明されている。
【０００６】
図７（ｂ）に示すように、３個のコイル５６ａ，５６ｂ，５６ｃがＹ結線７３された場合にも同様に、ロータ５５の回転と共に、Ｙの３個の頂点７３ａ，７３ｂ，７３ｃに接続する３個の整流子片のうち、２個がそれぞれ２個のブラシ部材５８ａ，５８ｂに接触して行き、３個のコイル５６ａ，５６ｂ，５６ｃのうち２個に供給される駆動電流と永久磁石５３が発生する磁束密度から成るローレンツ力によって、回転トルクがロータ５５に働き、ブラシ付きコア付きＤＣモータ５０は回転する。
【０００７】
次に、従来のブラシ付きコアレスＤＣモータを説明する。
【０００８】
図６に従来のブラシ付きコアレスＤＣモータの透視図を示す。ブラシ付きコアレスＤＣモータ６０は、円筒形状のフレームを兼ねるヨーク６２と円筒形状で径方向の２極の永久磁石６３から成るステータ６１と、ロータシャフト６７と該ロータシャフト６７に固定され、３個のコイル（図示せず）が巻回されたアマチュアコイル６４ａから成る、軸受６７ａと６７ｂで受けられたロータ６４と、３個の整流子片（図示せず）から成る整流子６９と、該整流子６９に接触する、フォーク形状の２個のブラシ部材６８ａ，６８ｂから成るブラシ６８と、該ブラシ６８に接続する外部電源端子６９ａ，６９ｂから構成されている。
【０００９】
図７（ａ）に示すように、３個のコイル（図示せず）がΔ結線７１された場合には、図６に示すブラシ付きコアレスＤＣモータ６０の整流子６９と、該整流子６９に接触するブラシ６８の整流の働きは、図５に示すブラシ付きコア付きＤＣモータ５０の整流子５９と、該整流子５９に接触するブラシ５８の整流の働きと同様であり説明を省略する。
【００１０】
図７（ｂ）に示すように、３個のコイル（図示せず）がＹ結線７３された場合にも同様に、図６に示すブラシ付きコアレスＤＣモータ６０の整流子６９と、該整流子６９に接触するブラシ６８の整流の働きは、図５に示すブラシ付きコア付きＤＣモータ５０の整流子５９と、該整流子５９に接触するブラシ５８の整流の働きと同様であり説明を省略する。
【００１１】
【非特許文献１】制御用モータ  技術活用マニュアル                 東芝・小形モータ研究会  著
【非特許文献２】埋込磁石同期モータの設計と制御武田洋次・松井信行・森本茂雄・本田幸夫  共著
【非特許文献３】次世代電池  ２００７／２００８  日経エレクトロニクス他  共同編集
【非特許文献４】蓄電革命  第１部、第２部日経エレクトロニクス（２００３年１２月８号）ｐ．９９−１１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図５に示す、従来のブラシ付きコア付きＤＣモータ５０あるいは図６に示す、従来のブラシ付きコアレスＤＣモータ６０は、それぞれ、整流子５９とブラシ５８、整流子６９とブラシ６８を有し、該ＤＣモータ５０あるいは６０の回転中に、該整流子５９と該ブラシ５８、あるいは、該整流子６９と該ブラシ６８は電気的接続を保つためにお互いに機械的に接触し、その機械的接触による摩擦損は該ＤＣモータ５０あるいは６０の効率を抑えるという欠点があった。
【００１３】
同様に、前記ＤＣモータ５０あるいは６０の回転中に、前記ブラシ５８と前記整流子５９（あるいは、前記ブラシ６８と前記整流子６９）は電気的接続を保ち、その時のお互いの機械的接触による、該ブラシ５８と該整流子５９（あるいは、該ブラシ６８と該整流子６９）の磨耗と、また、前記ブラシ５８が前記整流子５９の整流子片から次の整流子片（前記ブラシ６８が前記整流子６９の整流子片から次の整流子片）に接触を切り換える時に整流子片間の火花の発生による、前記ブラシ５８（あるいは、前記ブラシ６８）の磨耗は、該ＤＣモータ５０または６０の性能を劣化させ、その性能の劣化が該ＤＣモータ５０または６０の製品寿命の主原因となる欠点があった。
【００１４】
また、前記ＤＣモータ５０または６０の回転中に、前記ブラシ５８が前記整流子５９の整流子片から次の整流子片（前記ブラシ６８が前記整流子６９の整流子片から次の整流子片）に接触を切り換える時に整流子片間に火花が発生するので、該ＤＣモータ５０あるいは６０を引火し易い雰囲気中で使用するのは難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ドライブコイルを有する、コア付きまたはコアレスロータと、永久磁石を有するステータからなる、２次電源を有するＤＣモータをブラシレスで駆動する２次電源を有するブラシレスＤＣモータにおいて、前記ステータは、第１パワーオンリセット回路と、１次コイルと、送受信スイッチと、該送受信スイッチを介して該１次コイルに接続される、第１送信器と第１受信器と、外部電源用の１次電源端子を有する第１電子回路から成る第１電子基板を有し、前記ロータは、第２パワーオンリセット回路と、該１次コイルと電磁結合する２次コイルと、送信スイッチと、該送信スイッチを介して該２次コイルに接続される第２送信器と該２次コイルに接続するダイオード全波整流器と平滑コンデンサから成る第２受信器と、該第２受信器に接続する充電制御器と２次電源と該２次電源の出力する出力電圧を前記ＤＣモータの定格電圧へレギュレートするレギュレータとから成る充電回路と、モータコントローラと前記ドライブコイルに接続するドライバから成るドライブ回路を有する第２電子回路から成る第２電子基板を有する。
【００１８】
前記１次コイルと前記２次コイルはリング形状をしており、それぞれ、１次コイル用コアと１次コイル用バックプレートと、２次コイル用コアと２次コイル用バックプレートを有し、該１次コイルと該２次コイルは、その軸はロータシャフト方向であって、ロータシャフトの先端がそれぞれの内側にかからないように、ロータシャフトから離して配置されている。
【００１９】
ドライブコイルのコイル端子ワイヤーまたは位置検出センサ用端子ワイヤーは、ロータシャフトに空けられた、内面に絶縁コーティングが施されたワイヤー用トンネルを通してそれぞれドライブ回路に接続されている。
【００２１】
１次電源端子に外部電源が印加されると、第１パワーオンリセット回路は、第１パワーオン信号を送受信スイッチと第１送信器と第１受信器に出力し、該送受信スイッチは、１次コイルを第１送信器に接続し、該第１送信器は１次コイルに高周波電圧の印加を開始し、第２パワーオンリセット回路は、２次コイルの高周波電圧を検出すると、第２パワーオン信号を送信スイッチとモータコントローラへ出力し、さらに、２次電源の出力電圧が第１電圧レベルになったら、モータコントローラにモータオン信号を出力し、ドライバはＤＣモータを起動するためにドライブコイルに駆動電流を供給する。
【００２２】
ＤＣモータの起動後、第１送信器は１次コイルに高周波電圧を印加する送信を止め、送受信スイッチは、該１次コイルへの接続を該第１送信器から第１受信器に切り換え、送信スイッチは、２次コイルに高周波電圧がないことを検出し第１送信器からの送信がないことを確認して、２次電源の出力電圧が第１電圧レベルより大きい第２電圧レベル以下であれば、第２送信器を２次コイルに接続せず、第１送信器は送信を再開し、２次電源の出力電圧が第２電圧レベル以上であれば、第２送信器を２次コイルに接続し、該第２送信器は、第１送信器の送信の停止を継続させる送信停止継続信号を１次コイルを介して第１受信器に送り、第１送信器は該第１受信器からの該送信停止継続信号によって送信停止しを続け、２次電源の出力電圧が第１電圧レベル以下になったら、第２送信器は、該第１送信器の送信を再開させる送信再開信号を１次コイルを介して第１受信器に送り、第１送信器は該第１受信器からの該送信再開信号によって送信を再開する。
【００２３】
第２パワーオンリセット回路は、第１送信器の送信一時停止時に、その送信一時停止時間が所定の時間より大きくなった場合、外部電源が遮断されたと判断し、モータコントローラにＤＣモータの回転を停止させるモータオフ信号を出力し、その後、第２パワーオフ信号を送信スイッチとモータコントローラに出力する、また、第２パワーオンリセット回路は、第１送信器の送信継続停止時にもかかわらず、第１パワーオンリセット回路からの第１パワーオフ信号に対応して第１送信器が送信する、第２送信器の出力する送信継続停止信号と送信再開信号の時間より長い第１パワーオフ送信信号を検出すると、外部電源が遮断されたと判断して、モータコントローラにＤＣモータの回転を停止させるモータオフ信号を出力し、その後、第２パワーオフ信号を送信スイッチとモータコントローラに出力する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、ドライブコイルを有する、コア付きまたはコアレスロータと、永久磁石を有するステータからなる、２次電源を有するブラシレスＤＣモータであって、長寿命のＤＣモータを可能にする、また、ＤＣモータを引火し易い雰囲気の環境でも使用可能にする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【実施例】
【００２６】
図１に本発明の第１の実施例のセンサレスブラシレスコア付きＤＣモータの透視図を示す。センサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１は、円筒形状のフレームを兼ねるヨーク２ａと円筒形状で径方向の２極の永久磁石２ｂから成るステータ２と、ロータシャフト６と該ロータシャフト６に固定され、コア３の３スロット（図示せず）に、３個のコイル５ａ，５ｂ，５ｃが巻回され、３相のＹ結線７３（図７（ｂ）に示すように、Ｙ結線７３は、コイル５６ａ（５ａ），５６ｂ（５ｂ），５６ｃ（５ｃ）が中立点７３ｄで接続し、端子７３ａ，７３ｂ，７３ｃからなる。）されたドライブコイル５から成り、含浸軸受（ベアリング軸受あるいは動圧軸受はより好ましい）６ｂと６ｃで受けられたロータ４と、ロータシャフト６の先端６ａに固定され、充電制御器用ＩＣ７ａ，前記ドライブコイル５の端子ワイヤー５ｄ（該端子ワイヤー５ｄは、軸受６ｃを避けるために、ロータシャフト６に空けられた、内面に絶縁コーティングが施されたワイヤー用トンネル５ｅに通されている）を接続したモータコントロールとドライバ用ＩＣ７ｂを実装し、リチウムイオン２次電池７ｃとリング形状でその軸がロータシャフト６方向にあり、ロータシャフト６の先端６ａがその内側にかからないようにロータシャフト６から離して配置された２次コイル７ｄと該２次コイル７ｄの発生する磁束の磁路として機能する（磁束がロータシャフト６，含浸軸受６ｃ，リチウムイオン２次電池７ｃあるいはヨーク２ａに漏れてうず電流損失を生ずることをさけるため）、特にうず電流損失を抑えるためにＮｉＺｎフェライトのバルク材あるいはＦｅ系軟磁性薄板やアモルファス薄板を電気的絶縁膜を介して積層した積層材から成る、該２次コイル７ｄの２次コイル用コア７ｅと２次コイル用バックプレート７ｆを搭載した第２回路基板７と、ステータ２に固定され、前記２次コイル７ｄと磁気結合する、リング形状でその軸がロータシャフト６方向にあり、ロータシャフト６の先端６ａがその内側にかからないようにロータシャフト６から離して配置された１次コイル８ｂと該１次コイル８ｂの発生する磁束の磁路として機能する（磁束がロータシャフト６，含浸軸受６ｃ，リチウムイオン２次電池７ｃあるいはヨーク２ａに漏れてうず電流損失を生ずることをさけるため）、同様に、特にうず電流損失を抑えるためにＮｉＺｎフェライトのバルク材あるいはＦｅ系軟磁性薄板やアモルファス薄板を電気的絶縁膜を介して積層した積層材から成る、該１次コイル８ｂの１次コイル用コイルコア８ｃと１次コイル用バックプレート８ｄと第１送信器と第１受信器用ＩＣ８ａを実装した第１回路基板８と該第１回路基板８の外部電源用の１次電源端子９ａ，９ｂから構成されている。
【００２７】
次に、第１電子回路と第２電子回路の動作を、図３に示す、本発明の第１の回路ブロック図と、第１送信器が送信状態にある時に、外部電源が遮断された場合の図４に示す、外部電源用の１次端子電圧の時間変化（ａ），第１送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｂ），第１受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｃ），第２送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｄ），第２受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｅ）とドライブ回路に入力するモータオンオフ信号の時間変化（ｆ）の本発明の第１のモータ駆動タイムチャート図と図８に示す、本発明のモータ駆動フローチャート図を使って説明する。
【００２８】
図３に示す、本発明の第１の回路ブロック図で、図４に示す、本発明の第１のモータ駆動タイムチャート図の図（ａ）のように、前記１次電源端子３４ａ（９ａ），３４ｂ（９ｂ）に外部電源電圧４１が印加されると、第１電子回路３１を構成する、第１パワーオンリセット回路３１ａは、第１送信器３１ｂと第１受信器３１ｃと送受信スイッチ３１ｄに第１パワーオン（Ｓ１）信号を出力し、該送受信スイッチ３１ｄは該第１発信器３１ｂと１次コンデンサ３５ｂと直列に接続した１次コイル３５ａを接続し、該第１送信器３１ｂに送信開始（Ｓ２）の信号を出力し、該第１送信器３１ｂは共振周波数ｆ（共振周波数ｆは、１次コイル３５ａと２次コイル３６ａ間の伝送効率を考慮して、１０ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚが好ましい。１次コイル３５ａ及び２次コイル３６ａに誘起される起電圧は周波数に比例するので、１０ｋＨｚより低くても、起電圧は小さくなるが、数１０ｋＨｚより大きくなると、うず電流損失が周波数の2乗に比例して大きくなるので。）に設定された１次コイル３５ａに高周波電圧４２の印加を開始し、第２電子回路３２を構成する、２次コンデンサ３６ｂと直列に接続して１次コイル３５ａと同一の共振周波数ｆに設定された２次コイル３６ａには、図４（ｅ）に示す、前記高周波電圧４２に対応する高周波電圧４７が発生し、該高周波電圧４７は第２受信器３２ｃであるダイオード全波整流器３２ｄで全波整流され、まず、該ダイオード全波整流器３２ｄに接続する平滑コンデンサ３２ｅで平滑され、該平滑コンデンサ３２ｅに接続する、充電回路３７の充電制御器３７ａによって、リチウムイオン２次電池３７ｂに充電（Ｓ３）される。
【００２９】
一方、第２パワーオンリセット回路３２ａは、図４（ｅ）に示す、２次コイル３６ａに発生する前記高周波電圧４７を検出すると、第２パワーオン信号を、送信スイッチ３２ｆと、リチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧をセンサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１の定格電圧にレギュレートするレギュレータ３７ｃに接続するドライブ回路３８のモータコントローラ３８ａに出力し、該第２パワーオンリセット回路３２ａは、リチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧が第１電圧レベル（例えば、レギュレータ３７ｃが出力する電圧がセンサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１の定格電圧の最低電圧となる２次電池３７ｂの出力電圧を第１電圧レベルに設定する。）（Ｓ４）なると、図４（ｆ）に示すドライブ回路に入力するモータオンオフ信号の時間変化で時間ｔ１４後に、モータコントローラ３８ａへＨのモータオン信号を出力し（Ｓ５）、ドライバ回路３８の該コントローラ３８ａに接続するドライバ３２ｂはＹ結線されたコイル３３ａ，３３ｂ，３３ｃから成るドライブコイル３３に駆動電流を供給し、センサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１を起動する。
【００３０】
次に、前記センサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１の起動後、図４（ｂ）に示す時間ｔ１後に、前記第１送信器３１ｂは前記１次コイル３５ａに高周波電圧４２を印加する送信を止め、その後時間ｔ２の間（Ｓ６）、前記送受信スイッチ３１ｄは、前記１次コイル３５ａへの接続を前記第１送信器３１ｂから前記第１受信器３１ｃに切り換え、前記送信スイッチ３２ｂは時間ｔ２の間、リチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧をモニターして、前記第１電圧レベルより大きい第２電圧レベル（センサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１に外部電源が繰り返し、印加、切断されても、リチウムイオン２次電池３７ｂが満充電圧を超えることがないように、例えば、該満充電圧より若干少ない電圧を第２電圧レベルに設定する。）に達していないので（Ｓ９）、前記第２受信器を２次コイル３６ａに接続せず、時間ｔ２後、第１送信器３１ｂは高周波電圧４３を１次コイル３５ａに印加し始め（Ｓ７）、時間ｔ３後の時間ｔ４の間、再び、第１送信器３１ｂは送信を止め、その間、同様に、前記送信スイッチ３２ｆは時間ｔ４の間（Ｓ６）、リチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧をモニターして、第２電圧レベルに達していないので（Ｓ９）、第２送信器３２ｂを２次コイル３６ａに接続せず、時間ｔ４後、第１送信器３１ｂは１次コイル３５ａに高周波電圧４３１を印加し始める（Ｓ７）。
【００３１】
時間ｔ５後の時間ｔ６の間に、再び、前記送信スイッチ３２ｆはリチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧をモニターして、該出力電圧が第２電圧レベルを超えたことを検知して（Ｓ９）、第２送信器３２ｂを２次コイル３６ａに接続し、第２送信器３２ｂは、図４（ｄ）に示す、送信停止継続信号の高周波電圧４６を時間ｔ１１の間２次コイル３６ａに印加すると、１次コイル３５ａには対応する送信停止継続信号の高周波電圧４５が発生し、第１受信器３１ｃは、第１送信器３１ｂの送信の停止を継続させる信号、送信停止継続信号を該第１送信器３１ｂに出力する（Ｓ１０）。
【００３２】
時間が経過して、前記送信スイッチ３２ｆが前記リチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧が第１電圧レベルを切ったことを検知すると（Ｓ１２）、第２送信器３２ｂは、第１送信器３１ｂに送信再開を指示するために、送信再開信号の高周波電圧４６１を時間ｔ１２の間２次コイル３６ａに印加し、前記１次コイル３５ａには対応する送信再開信号の高周波電圧４５１が発生し、前記第１受信器３１ｃは前記第１送信器３１ｂに送信再開信号を出力して、該第１送信器３１ｂは、高周波電圧４３２を１次コイル３５ａに印加し始め、時間ｔ７の間、その印加を継続して、その後、時間ｔ８の間、送信を止め（Ｓ６）、その間、前記送信スイッチ３２ｆは前記第２電池３７ｂの出力電圧をモニターして、該出力電圧が第２電圧レベルに達してないので（Ｓ９）、第２送信器３２ｂを２次コイル３６ａに接続せず、前記第１送信器３１ｂはｔ８後、送信を開始し（Ｓ７）、高周波電圧４４が１次コイル３５ａに印加され、時間ｔ９後、図４（ａ）に示すように、外部電源が遮断されると、第１パワーオンリセット回路３１ａは、前記第１送信器３１ｂと第１受信器３１ｃと送受信スイッチ３１ｄに第１パワーオフ（Ｓ８）信号を送り、前記第２パワーオンリセット回路３２ａは時間ｔ２，ｔ４、ｔ８より長い、２次コイル３６ａの高周波電圧４７４の休止時間ｔ１５を検知して、外部電源が切断されたと判断し、送信スイッチ３２ｆとモータコントローラ３８ａに第２パワーオフ信号を出力して、該モータコントローラ３８ａはドライバ３８ｂのドライブコイル３３への駆動電流の供給を止め（Ｓ１３）、センサレスブラシレスコア付ＤＣモータ１は回転を止める。
【００３３】
次に、第１電子回路と第２電子回路の動作を、図３に示す、本発明の第１の回路ブロック図と第１送信器が停止状態にある時に、外部電源が遮断された場合の図１２に示す、外部電源用の１次端子電圧の時間変化（ａ），第１送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｂ），第１受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｃ），第２送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｄ），第２受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｅ）とドライブ回路に入力するモータオンオフ信号の時間変化（ｆ）の本発明の第２のモータ駆動タイムチャート図と図８に示す、本発明のモータ駆動フローチャート図を使って説明する。
【００３４】
前記１次電源端子３４ａ（９ａ），３４ｂ（９ｂ）に外部電源電圧１２１が印加され、時間が経過して、前記送信スイッチ３２ｆがモニターする、前記リチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧が第１電圧レベルを切るまでは、第１送信器が送信状態にある時に、外部電源が遮断された場合の図４に示す本発明の第１のモータ駆動タイムチャート図と同様であり、説明を省略する。
【００３５】
時間が経過して、前記送信スイッチ３２ｆが前記リチウムイオン２次電池３７ｂの出力電圧が第１電圧レベルを切ったことを検知する（Ｓ１２）前に、外部電源が遮断されたので、前記第１パワーオンリセット回路３１ａは第１パワーオフ（Ｓ１１）信号を前記第１送信器３１ｂと前記第１受信器３１ｃと送受信スイッチ３１ｄに出力し、前記送受信スイッチ３１ｄは１次コイル３５ａとの接続を該第１受信器３１ｃから該第１送信器３１ｂに切り換え、該第１送信器３１ｂは、送信停止状態にもかかわらず、図４（ｄ）に示す、第２送信器３２ｂが出力する送信継続停止信号の高周波電圧４６の時間ｔ１１や送信再開信号の高周波電圧４６１の時間ｔ１２より長い時間ｔ１６の（ここで、ｔ１６をｔ１１やｔ１２より長くするのは、送信継続停止信号の高周波電圧４６または送信再開信号の高周波電圧１６１が第１パワーオフ送信信号の高周波電圧１２２と同時に発生しても、第２パワーオンリセット回路３２ａが第１パワーオフ送信信号の高周波電圧１２２を検出できるようにするためである。）、前記第１パワーオフ（Ｓ１１）信号に対応する第１パワーオフ送信信号１２２の高周波電圧を出力し、第２パワーオンリセット回路３２ａは、図１２（ｅ）の第１パワーオフ送信信号の高周波電圧１２２に対応する高周波電圧１２３から外部電源が遮断されたと判断し、モータコントローラ３８ａにモータオフ（Ｓ１３）信号と次に第２パワーオフ信号を出力して、該モータコントローラ３８ａはドライバ３８ｂのドライブコイル３３への駆動電流の供給を止め、センサレスブラシレスコア付ＤＣモータ１は回転を止める。
【００３６】
前記センサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１は、ドライブコイルを有する、コア付きロータと、永久磁石を有するステータからなり、一方、非特許文献１または非特許文献２に説明されているブラシレスＤＣモータは、ドライブコイルがステータ側にあり、永久磁石がロータ側にあるが、ドライブ回路は共にドライブコイル側にあるので、前記センサレスブラシレスコア付ＤＣモータ１の起動方法、回転制御方法は、例えば、非特許文献２に詳細に説明されているブラシレスＤＣモータのそれと同様になるので、その説明を省略する。
【００３７】
図１に示すセンサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１の３個のコイル５ａ，５ｂ，５ｃが巻回されたドライブコイル５が３相のΔ結線７１（図７（ａ）に示すように、Δ結線７１は、コイル５６ａ（５ａ），５６ｂ（５ｂ），５６ｃ（５ｃ）がそれぞれお互いに、７２ａ，７２ｂ，７２ｃで接続している。）の場合も同様なので説明を省略する。
【００３８】
次に、図２に本発明の第２の実施例のセンサレスブラシレスコアレスＤＣモータの透視図を示す。センサレスブラシレスコアレスＤＣモータ２０は、円筒形状のフレームを兼ねるヨーク２１ａと円筒形状で径方向の２極の永久磁石２１ｂから成るステータ２１と、ロータシャフト２３と該ロータシャフト２３に固定され、Ｙ結線されたドライブコイル２２ａから成り、含浸軸受（ベアリング軸受あるいは動圧軸受はより好ましい）２３ｂと２３ｃで受けられたロータ２２と、ロータシャフト２３の先端２３ａに固定され、充電制御器用ＩＣ２４ａ，該ドライブコイル２２ａの端子ワイヤー２２ｂを接続したモータコントローラとドライバ用ＩＣ２４ｂを実装し、リチウムイオン２次電池２４ｃとリング形状のその軸がロータシャフト２３方向にあり、ロータシャフト２３の先端２３ａがその内側にかからないようにロータシャフト２３から離して配置された２次コイル２４ｄと、該２次コイル２４ｄの発生する磁束の磁路として機能する（磁束がロータシャフト２３，含浸軸受２３ｃ，リチウムイオン２次電池２４ｃあるいはヨーク２１ａに漏れてうず電流損失を生ずることをさけるため）、特にうず電流損失を抑えるためにＮｉＺｎフェライトのバルク材あるいはＦｅ系軟磁性薄板やアモルファス薄板を電気的絶縁膜を介して積層した積層材から成る、該２次コイル２４ｄの２次コイル用コア２４ｅと２次コイル用バックプレート２４ｆを搭載した第２回路基板２４と、ステータ２１に固定され、前記２次コイル２４ｄと磁気結合する、リング形状のその軸がロータシャフト２３方向であり、ロータシャフト２３の先端２３ａがその内側にかからないようにロータシャフト２３から離して配置された１次コイル２５ｂと、該１次コイル２５ｂの発生する磁束の磁路として機能する（磁束がロータシャフト２３，含浸軸受２３ｃ，リチウムイオン２次電池２４ｃあるいはヨーク２１ａに漏れてうず電流損失を生ずることをさけるため）、また同様に、特にうず電流損失を抑えるためにＮｉＺｎフェライトのバルク材あるいはＦｅ系軟磁性薄板やアモルファス薄板を電気的絶縁膜を介して積層した積層材から成る、該１次コイル２５ｂの１次コイル用コイルコア２５ｃと１次コイル用バックプレート２５ｄと第１送信器と第１受信器用ＩＣ２５ａを実装した第１回路基板２５と該第１回路基板２５の外部電源用の１次電源端子２６ａ，２６ｂから構成されている。
【００３９】
図２に示すセンサレスブラシレスコアレスＤＣモータ２０の動作は、図１に示すセンサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１の動作と同様なので説明を省略する。
【００４０】
図９に示す本発明の第３の実施例のセンサ付きブラシレスコア付ＤＣモータ９０と図１に示す本発明の第１の実施例のセンサレスブラシレスコア付ＤＣモータ１との相違点は、ドライブコイル５の端子ワイヤー９５ｄとセンサ基板９１上に実装された位置検出センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃの該位置検出センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ用端子ワイヤー９１ｄが、該端子ワイヤー９５ｄだけではなく、該位置検出センサ用端子ワイヤー９１ｄのためにも空けられたワイヤー用トンネル９５ｅを通して、モータコントローラとドライバＩＣ７ｂに接続されている点であり、他は同じなので説明を省略する。
【００４１】
図１１に示す本発明の第２の回路ブロック図と図３に示す本発明の第１の回路ブロック図との相違点は、図１１に示す本発明の第２の回路ブロック図では、ロータ位置検出センサＨ１，Ｈ２，Ｈ３がある点であり、他は同じなので説明を省略する。
【００４２】
図９に示す本発明の第３の実施例のセンサ付きブラシレスコア付ＤＣモータ９０の動作は、図１に示すセンサレスブラシレスコア付きＤＣモータ１の動作と同様なので説明を省略する。
【００４３】
図１０に示す本発明の第４の実施例のセンサ付きブラシレスコアレスＤＣモータ１００と図２に示す本発明の第２の実施例のセンサレスブラシレスコアレスＤＣモータ２０との相違点は、センサ基板１０１上に実装されたロータ位置検出センサ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃも端子ワイヤー１０１ｅによってモータコントローラとドライバ用ＩＣ２４ｂに接続されている点である。
【００４４】
図１０に示すセンサ付きブラシレスコアレスＤＣモータ１００の動作は、図２に示すセンサレスブラシレスコアレスＤＣモータ２０の動作と同様なので説明を省略する。
【００４５】
本発明の実施例のブラシレスＤＣモータのステータの永久磁石の磁極数は２極で、ドライブコイルの相数は３相であったが、該永久磁石の磁極数が２極より大きく、ドライブコイルの相数が３相より大きいブラシレスＤＣモータとその充電駆動方法にも本発明が適用できる。
【００４６】
また、本発明の２次電源を有するブラシレスＤＣモータとその充電駆動方法には、２次電源に、実施例で説明したリチウムイオン２次電池だけでなくリチウムポリマ２次電池あるいは電気二重層コンデンサも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の２次電源を有するブラシレスＤＣモータは、従来のブラシ付きＤＣモータより長い製品寿命を持つ特長により、従来のブラシ付きＤＣモータに置き換わることができる。さらに、従来のブラシ付きＤＣモータが使用されていない引火し易い雰囲気の環境でも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例のセンサレスブラシレスコア付きＤＣモータの透視図である。
【図２】本発明の第２の実施例のセンサレスブラシレスコアレスＤＣモータの透視図である。
【図３】本発明の第１の回路ブロック図である。
【図４】外部電源用の１次端子電圧の時間変化（ａ），第１送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｂ），第１受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｃ），第２送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｄ），第２受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｅ）とドライブ回路に入力するモータオンオフ信号の時間変化（ｆ）の本発明の第１のモータ駆動タイムチャート図である。
【図５】従来のブラシ付きコア付きＤＣモータの透視図である。
【図６】従来のブラシ付きコアレスＤＣモータの透視図である。
【図７】Δ結線図（ａ）とＹ結線図（ｂ）である。
【図８】本発明のモータ駆動フローチャート図である。
【図９】本発明の第３の実施例のセンサ付きブラシレスコア付きＤＣモータの透視図である。
【図１０】本発明の第４の実施例のセンサ付きブラシレスコアレスＤＣモータの透視図である。
【図１１】本発明の第２の回路ブロック図である。
【図１２】外部電源用の１次端子電圧の時間変化（ａ），第１送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｂ），第１受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｃ），第２送信器の送信する高周波電圧の時間変化（ｄ），第２受信器の受信する高周波電圧の時間変化（ｅ）とドライブ回路に入力するモータオンオフ信号の時間変化（ｆ）の本発明の第２のモータ駆動タイムチャート図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  センサレスブラシレスコア付きＤＣモータ
２０  センサレスブラシレスコアレスＤＣモータ
５０  ブラシ付きコア付きＤＣモータ
６０  ブラシ付きコアレスＤＣモータ
９０  センサ付きブラシレスコア付きＤＣモータ
１００  センサ付きブラシレスコアレスＤＣモータ
２，２１，５１，６１  ステータ
４，２２，５５，６４，９４，１２２  ロータ
２ｂ，２１ｂ，５３，６３  永久磁石
３，５４，９３  コア
５ａ，５ｂ，５ｃ，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ  コイル
５，２２ａ，３３  ドライブコイル
５６，６４ａ  アマチュアコイル
５ｄ，９５ｄ  端子ワイヤー
９１ｄ  位置検出センサ用端子ワイヤー
５ｅ，９５ｅ  ワイヤー用トンネル
７ａ，２４ａ  充電制御器用ＩＣ
７ｂ，２４ｂ  モータコントロールとドライバ用ＩＣ
７ｃ，２４ｃ，３７ｂ  リチウムイオン２次電池
７ｄ，２４ｄ  ２次コイル
７ｅ，２４ｅ  ２次コイル用コア
７ｆ，２４ｆ  ２次コイル用バックプレート
８ａ，２５ａ  第１送信器と第１受信器用ＩＣ
８ｂ，２５ｂ  １次コイル
８ｃ，２５ｃ  １次コイル用コア
８ｄ，２５ｄ  １次コイル用バックプレート
９ａ，９ｂ，２６ａ，２６ｂ，３４ａ，３４ｂ  １次電源端子
３１ａ  第１パワーオンリセット回路
３２ａ  第２パワーオンリセット回路
３１ｂ  第１送信器
３２ｂ  第２送信器
３１ｃ  第１受信器
３２ｃ  第２受信器
３１ｄ  送受信スイッチ
３２ｆ  送信スイッチ
３５ａ  １次コイル
３６ａ  ２次コイル
３５ｂ  １次コンデンサ
３６ｂ  ２次コンデンサ
３７ａ  充電制御器
３７ｃ  レギュレータ
３８ａ，１３８ａ  モータコントローラ
３８ｂ  ドライバ
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  ロータ位置検出センサ
４５  送信停止信号の高周波電圧
４５１  送信再開信号の高周波電圧
１２２  第１パワーオフ送信信号の高周波電圧
【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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