(57)【要約】  分割された相巻線回路は、複数の分割モータ相巻線と、少なくとも１つ電源スイッチ及びすべてが分割モータ相巻線の中間点で接続された直流（ＤＣ）電源回路を備える電源スイッチ回路と、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときにＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子とを含む。非破壊ＤＣ電源素子は、ＤＣ電源に電気的に接続された分割モータ相巻線からの１つ以上のタップ、ＤＣ電源に接続され電源装置に電力を供給する二次相コイル巻線、分割相巻線及び電源スイッチ回路の間の１つ以上の抵抗、分割相巻線及び電源スイッチ回路の間の１つ以上のツェナーダイオード、及び／又は、分割相巻線と電源スイッチ回路との間の電圧降下を生成して電源スイッチ回路の少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに電源が破壊することを防止する電気素子を含んでもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのための回路であって、
少なくとも概ね半分に分割された複数の分割モータ相巻線と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備え、上記分割モータ相巻線からのＡＣ電力を受電する電源スイッチ回路と、
上記ＤＣ電源に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子とを備える回路。
【請求項２】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上の抵抗と、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上のツェナーダイオードとからなるグループのうちの少なくとも１つの部材を備える請求項１に記載の回路。
【請求項３】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、上記ＤＣ電源に電気的に接続された上記分割モータ相巻線からのタップであって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスするタップを備える請求項１に記載の回路。
【請求項４】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、上記分割モータ相巻線に関連して巻回されかつ上記ＤＣ電源に電気的に接続された二次相コイル巻線であって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスする二次相コイル巻線を備える請求項１に記載の回路。
【請求項５】
上記分割モータ相巻線は、第１の分割モータ相巻線と、第２の分割モータ相巻線とを備え、
上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に均等に分配され、もしくは、上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に不均等に分配される請求項４に記載の回路。
【請求項６】
上記分割モータ相巻線は、第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線を備え、
上記二次相コイル巻線はすべて上記モータの固定子の１つの極上に分配され、もしくは、上記モータの固定子の１つを超える極上に分配される請求項４に記載の回路。
【請求項７】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、上記分割モータ相巻線及び上記電源スイッチ回路との間の電圧降下を形成して、上記電源スイッチ回路の少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊されることを防止する電気素子を備える請求項１に記載の回路。
【請求項８】
上記電源スイッチ回路は、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された少なくとも１つのツェナーダイオードを備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチがオンオフしているときに電流が上記少なくとも１つのツェナーダイオードを流れる請求項１に記載の回路。
【請求項９】
上記電源スイッチ回路は、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された電圧レギュレータを備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチはオンオフしているときに電流が電圧レギュレータを流れる請求項１に記載の回路。
【請求項１０】
上記電源スイッチ回路は、上記少なくとも１つの電源スイッチに動作可能に接続され、負電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインに供給されることを停止し、かつ正電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのソースに供給されることを停止する全波ブリッジ整流器を備え、
これにより、上記少なくとも１つの電源スイッチが上記少なくとも１つの電源スイッチのゲートの正電圧によってバイアスされるときに、電流が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインからソースに流れる請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
上記分割モータ相巻線は半分に分割され、
上記電源スイッチ回路及び上記非破壊ＤＣ電源素子は上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置する請求項１に記載の回路。
【請求項１２】
上記直流電源は、上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置する請求項１１に記載の回路。
【請求項１３】
上記ＤＣ電源は、上記複数のモータ相巻線のうちの一つのモータ相巻線の開始側と、上記複数のモータ相巻線のうちのもう１つのモータ相巻線の終了側とに接続される請求項１に記載の回路。
【請求項１４】
上記電源スイッチ回路を制御する制御回路をさらに備える請求項１に記載の回路。
【請求項１５】
上記制御回路は、上記モータが同期速度であるときに上記制御回路を遮断する論理制御遮断回路を備える請求項１４に記載の回路。
【請求項１６】
上記ＤＣ電源は上記分割モータ相巻線に動作可能に接続され、
上記モータ制御回路は上記ＤＣ電源に動作可能に接続され、
上記電源スイッチ回路はモータコントローラに動作可能に接続される請求項１４に記載の回路。
【請求項１７】
上記モータは回転子と固定子とを備え、
上記モータ相巻線はＡＣライン電圧を受電し、
上記回路は、上記回転子が所定の識別された回転子位置、回転子の磁石の極性、又はＡＣライン電圧に対する速度であるときに上記電源スイッチ回路をオフにする制御回路を備える請求項１に記載の回路。
【請求項１８】
ＡＣライン電圧の周波数を検出するＡＣバッファと、
上記回転子の回転子位置を検出する検出デバイスと、
上記ＡＣバッファの出力を上記検出デバイスの出力と比較して、比較出力に基づいて上記電源スイッチ回路を制御する論理回路とをさらに備える請求項１７の回路。
【請求項１９】
上記比較出力が同一の論理レベルにあるとき、上記論理回路は上記少なくとも１つの電源スイッチをバイアスする請求項１８に記載の回路。
【請求項２０】
上記少なくとも１つの電源スイッチは第１の電源スイッチ及び第２の電源スイッチを備え、
ＡＣサイクルの１つの半分のときに、上記第１の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第２の電源スイッチはオフされて非導通状態にあり、
上記ＡＣサイクルのもう１つの半分のときに、上記第２の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第１の電源スイッチはオフされて非導通状態にある請求項１に記載の回路。
【請求項２１】
上記少なくとも１つの電源スイッチは、１つの電源スイッチと、直列に接続された２つの電源スイッチと、並列に接続された２つの電源スイッチとのうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の回路。
【請求項２２】
上記少なくとも１つの電源スイッチは、１つ以上の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と、１つ以上のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）と、１つ以上のトランジスタとのうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の回路。
【請求項２３】
上記モータをさらに備え、
上記モータは、ＤＣブラシレスモータと、電子整流モータ、くま取り極モータと、永久スプリットキャパシタモータとのうちの少なくとも１つから選択される請求項１に記載の回路。
【請求項２４】
上記モータをさらに備え、
上記モータは、同期速度で、同期測度未満で、及び同期測度を超えて動作可能である請求項１に記載の回路。
【請求項２５】
上記分割モータ相巻線はＡＣライン電圧に接続される請求項１に記載の回路。
【請求項２６】
モータのためのシステムであって、
少なくとも概ね半分に分割され、交流（ＡＣ）電力を受電する複数の分割モータ相巻線と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備える電源スイッチ回路と、
上記分割モータ相巻線の少なくとも概ね中間点に接続され、上記ＤＣ電源からＤＣ電力を受電して上記電源スイッチを制御するモータコントローラと、
上記ＤＣ電源に並列に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子とを備えるシステム。
【請求項２７】
上記ＤＣ電源は上記分割モータ相巻線に動作可能に接続され、
上記モータコントローラは上記ＤＣ電源に動作可能に接続され、かつ
上記電源スイッチ回路は上記モータコントローラに動作可能に接続される請求項２９に記載の回路。
【請求項２８】
モータの回路のための方法であって、
少なくとも概ね半分に分割された複数の分割モータ相巻線を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備え、上記分割モータ相巻線からのＡＣ電力を受電する電源スイッチ回路を提供することと、
上記ＤＣ電源に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子を提供することとを備える方法。
【請求項２９】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上の抵抗と、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上のツェナーダイオードとからなるグループのうちの少なくとも１つの部材を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、上記ＤＣ電源に電気的に接続された上記分割モータ相巻線からのタップであって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスするタップを提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、上記分割モータ相巻線に関係して巻回されかつ上記ＤＣ電源に電気的に接続された二次相コイル巻線であって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスする二次相コイル巻線をさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
上記分割モータ相巻線のために、第１の分割モータ相巻線と、第２の分割モータ相巻線とを提供することをさらに備え、
上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に均等に分配され、もしくは、上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に不均等に分配される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
上記分割モータ相巻線のために、第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線を提供することをさらに備え、
上記二次相コイル巻線はすべて上記モータの固定子の１つの極上に分配され、もしくは、上記モータの固定子の１つを超える極上に分配される請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、上記分割モータ相巻線及び上記電源スイッチ回路との間の電圧降下を形成して、上記電源スイッチ回路の少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊されることを防止する電気素子を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
上記電源スイッチ回路のために、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された少なくとも１つのツェナーダイオードを提供することをさらに備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチがオンオフしているときに電流が上記少なくとも１つのツェナーダイオードを流れる請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
上記電源スイッチ回路のために、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された電圧レギュレータを提供することをさらに備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチはオンオフしているときに電流が電圧レギュレータを流れる請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
上記電源スイッチ回路のために、上記少なくとも１つの電源スイッチに動作可能に接続され、負電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインに供給されることを停止し、かつ正電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのソースに供給されることを停止する全波ブリッジ整流器を提供することをさらに備え、
これにより、上記少なくとも１つの電源スイッチが上記少なくとも１つの電源スイッチのゲートの正電圧によってバイアスされるときに、電流が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインからソースに流れる請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
半分に分割された分割モータ相巻線を提供することをさらに備え、
上記電源スイッチ回路及び上記非破壊ＤＣ電源素子は上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置する請求項２８に記載の方法。
【請求項３９】
上記直流電源を、上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置させることをさらに備える請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記複数のモータ相巻線のうちの一つのモータ相巻線の開始側と、上記複数のモータ相巻線のうちのもう１つのモータ相巻線の終了側とに接続されるＤＣ電源を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４１】
上記電源スイッチ回路を制御する制御回路を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４２】
上記制御回路のために、上記モータが同期速度であるときに上記制御回路を遮断する論理制御遮断回路を提供することをさらに備える請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
上記ＤＣ電源は上記分割モータ相巻線に動作可能に接続され、
上記モータ制御回路は上記ＤＣ電源に動作可能に接続され、
上記電源スイッチ回路はモータコントローラに動作可能に接続される請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
上記モータは回転子と固定子とを備え、
上記モータ相巻線はＡＣライン電圧を受電し、
上記回路のために、上記回転子が所定の識別された回転子位置、回転子の磁石の極性、又はＡＣライン電圧に対する速度であるときに上記電源スイッチ回路をオフにする制御回路を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４５】
ＡＣライン電圧の周波数を検出するＡＣバッファと、
上記回転子の回転子位置を検出する検出デバイスと、
上記ＡＣバッファの出力を上記検出デバイスの出力と比較して、比較出力に基づいて上記電源スイッチ回路を制御する論理回路とを提供することをさらに備える請求項４４の方法。
【請求項４６】
上記比較出力が同一の論理レベルにあるとき、上記論理回路は上記少なくとも１つの電源スイッチをバイアスする請求項２８８に記載の方法。
【請求項４７】
上記少なくとも１つの電源スイッチのために、第１の電源スイッチ及び第２の電源スイッチを提供することをさらに備え、
ＡＣサイクルの１つの半分のときに、上記第１の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第２の電源スイッチはオフされて非導通状態にあり、
上記ＡＣサイクルのもう１つの半分のときに、上記第２の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第１の電源スイッチはオフされて非導通状態にある請求項２８に記載の方法。
【請求項４８】
上記少なくとも１つの電源スイッチのために、１つの電源スイッチと、直列に接続された２つの電源スイッチと、並列に接続された２つの電源スイッチとのうちの少なくとも１つを提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４９】
上記少なくとも１つの電源スイッチのために、１つ以上の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と、１つ以上のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）と、１つ以上のトランジスタとのうちの少なくとも１つを提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項５０】
上記モータを提供することをさらに備え、
上記モータは、ＤＣブラシレスモータと、電子整流モータ、くま取り極モータと、永久スプリットキャパシタモータとのうちの少なくとも１つから選択される請求項２８に記載の方法。
【請求項５１】
上記モータを提供することをさらに備え、
上記モータは、同期速度で、同期測度未満で、及び同期測度を超えて動作可能である請求項２８に記載の方法。
【請求項５２】
上記分割モータ相巻線はＡＣライン電圧に接続される請求項２８に記載の方法。
【請求項５３】
モータの回路のための方法であって、
少なくとも概ね半分に分割され、交流（ＡＣ）電力を受電する複数の分割モータ相巻線を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備える電源スイッチ回路を提供することと、
上記分割モータ相巻線の少なくとも概ね中間点に接続され、上記ＤＣ電源からＤＣ電力を受電して上記電源スイッチを制御するモータコントローラを提供することと、
上記ＤＣ電源に並列に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子を提供することとを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、分割相交流同期モータコントローラに関する。
【０００２】
関連出願：本出願は、シリアル番号第６１／７２６，５５０であって、発明の名称「分割相交流同期モータコントローラ」で２０１２年１１月１４日に出願された米国特許出願の優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
連邦支援の研究又は開発：適用されない。
コンパクトディスクの付録：適用されない。
【背景技術】
【０００４】
環境に配慮した法律の成長急増の観点から、モータの様々なクラスへの拡張が必要とされる。例えば商業及び住宅用の両方の冷凍市場で使用される４〜１６ワットの低ワットの範囲の冷凍ファンモーターは従来、例えば約１２〜２６％などのように低効率だった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータの異なるクラスに必要な機能強化に対応するための技術を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
分割された相巻線回路は、複数の分割モータ相巻線と、少なくとも１つ電源スイッチ及びすべてが分割モータ相巻線の中間点で接続された直流（ＤＣ）電源回路を備える電源スイッチ回路と、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときにＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子とを含む。非破壊ＤＣ電源素子は、ＤＣ電源に電気的に接続された分割モータ相巻線からの１つ以上のタップ、ＤＣ電源に接続され電源装置に電力を供給する二次相コイル巻線、分割相巻線及び電源スイッチ回路の間の１つ以上の抵抗、分割相巻線及び電源スイッチ回路の間の１つ以上のツェナーダイオード、及び／又は、分割相巻線と電源スイッチ回路との間の電圧降下を生成して電源スイッチ回路の少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに電源が破壊することを防止する電気素子を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】モータ相巻線の中間点に位置する制御回路を有する分割されたモータ相巻線を示す。
【図２】単相電子整流モータ（ＥＣＭ）を示す。
【図３】分割相巻線回路を示す。
【図４】分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源へのタップを有する分割相巻線回路を示す。
【図５】分割相巻線及び１つ又は複数の電源スイッチの間の複数の抵抗を有する分割相巻線回路を示す。
【図６】二次コイルを有する分割相巻線回路を示す。
【図７】分割相巻線回路において起動及び同期速度未満で連続運転中における相電流方向の制御を示す。
【図８】４極分割相巻線回路において１８００回転／分（ＲＰＭ）の同期速度での相電流方向の制御を示す。
【図９】２極分割相巻線回路において３６００回転／分（ＲＰＭ）の同期速度での相電流方向の制御を示す。
【図１０】ＤＣ電源蓄積容量の充電期間を示す。
【図１１】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１２】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１３】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１３Ａ】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１４】２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１５】１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１６】直列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１７】分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源へのタップと、直列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１８】並列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１９】分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源へのタップと、並列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図２０】一次ＡＣ相巻線と二次巻線を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２１】一次ＡＣ相巻線と二次巻線を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２２】タップ付きの一次ＡＣ相巻線を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２３】複数の抵抗を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２４】ツェナーダイオードを有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
同期ブラシレス永久磁石モータを制御するための従来技術に勝る利点を提供する新規で有用な回路が開示される。本開示の一実施形態は、電子整流モータ（ＥＣＭ）のための１つ又は複数の回路を含む。本開示の別の実施形態は、くま取り極モータのための１つ又は複数の回路を含む。一態様では、モータは、複数のモータ相（すなわちモータの相巻線）及び複数の相を介しての電源ライン電圧を有する。当該モータ相は半分に分割され、モータのためのモータコントローラ及びモータのためのパワー（電力）電子回路の両方は、分割された相（分割相）の間の電源ライン電圧の「中間点」又は「中心点」に配置される。（例えばモータコントローラに使用される電子回路又は電子機器用などの）直流（ＤＣ）電源はまた分割相の間に位置する。複数のモータ相はＤＣ電源に対して電流制限を提供するとともに、複数のライン電圧電源ラインから低い電圧ＤＣへの電圧低下を提供する。これにより、ＤＣ電源部品点数を削減し、ＤＣ電源及びモータコントローラのための低電圧部品の使用を可能にする。
【０００９】
従来のシステムでは、電源スイッチと直列に位置するツェナーダイオード又は他の電圧レギュレータ及び複数のモータ相を使用しており、これらはモータの最大電力を、ツェナーダイオードの最大ワット値に制限していた。本開示の複数の回路は、複数のモータ相の一次電流経路からツェナーダイオード電圧レギュレータを排除し、これにより、ツェナーダイオードの電圧レギュレータは、電源スイッチとモータ相と直列に配置されていないようになり、このことは、そうでなければツェナーダイオードのために必要なワット数の仕様を低下させる必要がなくなる。その代わりに、ツェナーダイオード又は他の電圧レギュレータは、本開示のいくつかの実施形態では、１つ又は複数の電源スイッチと平行に配置される。
【００１０】
本開示の複数の回路は、モータコントローラの検出／制御電子回路と、モータコントローラの電源スイッチとの間で切り替え可能とする光アイソレータの必要性を排除する。従来のシステムは２つの中性基準値を有し、１つは検出／制御電子回路のためであり、もう１つは電源スイッチのためである。
【００１１】
本開示の複数の回路はライン位相角検出を改善して、光アイソレータの入力に結合された高精度の抵抗ブリッジの必要性を排除する。従って、この態様の回路は、より正確なライン位相角検出する。
【００１２】
本開示の複数の回路は、電源スイッチとモータコントローラに対する異なる電気的中性値を１つの値に低下させる。このことは、この態様を有する複数の回路のうちの１つ又は複数の電源スイッチが完全な「オフ」から確実に遷移して完全に飽和することを保証する。
【００１３】
２つのスイッチを含む従来のシステムでは、ＡＣサイクルの半分のときに完全に１つのスイッチをオフにする困難な時間を有する。本開示の複数の回路は、ＤＣ電源及びモータコントローラ回路の外側に１つ又は複数のスイッチを設けることで適切なスイッチングをもたらす。
【００１４】
これらの改良のそれぞれは、モータコントローラの動作の信頼性を高めるだけでなく、組み合わせられたモータ／モータコントローラの効率を改善するのに役立つ。
【００１５】
本開示における複数の分割相巻線回路は、例えばＤＣブラシレスモータ／電子整流モータ（ＥＣＭ）、くま取り極モータ、他の同期モータ、永久分割キャパシタ（ＰＳＣ）モータ等の種々のモータを使用することができる。
【００１６】
例えば、図１は、複数の分割モータ相巻線を有するモータと、複数の分割モータ相巻線における中間点に位置するモータ制御回路とを示す。モータは、固定子と、軸に取り付けられた回転子とを含む。回転子は、例えば積層コア構造又は他のコア構造などのコア構造において回転可能に装着される。回転子は、形状が円筒形として示されている本体部を有する。本体の周囲に弓形（アーチ形状）の永久磁石部が位置する。磁石部は、回転子の外面に隣接するノース磁極と、磁石部は、回転子の外周に隣接して位置するそのサウス磁極を有する。１つの巻線又は１対の巻線はコア構造の連結部３Ａに装着される。モータはまたホール効果スイッチングデバイスを含み、その一部分は、各回転子の磁石部の磁極に対して応答するために回転子の周囲に隣接して延在する。図示された構成では、ホール効果スイッチは、回転子の各回転の半分の期間において磁石部の外周に隣接して位置し、回転子の各回転の残り半分の期間において磁石部の外周に隣接して位置する。
【００１７】
モータは同期速度未満で、同期速度で、又は同期速度を超えた速度で可能である。このことは、半分のサイクルの複数の一部分がそれぞれ複数の相巻線を流れることができるという事実によるものである。
【００１８】
図１の分割相巻線回路は、例えばＡＣライン電圧などの、動作時に交流（ＡＣ）エネルギーの電源に接続されたリード線Ｌ１とＬ２上の複数の入力接続を含む。リード線Ｌ１とＬ２は、制御回路の両端に直列に接続された複数の分割相巻線を含む直列回路の両端に接続される。例えば、制御回路は、分割相巻線に直列に接続された全波ダイオード整流ブリッジ回路と、全波ダイオード整流ブリッジ回路の出力に接続された１つ又は複数のスイッチ又は他の電力制御可能なスイッチングデバイスを有する電源スイッチ回路（１つ又は複数の電源スイッチの回路）とを備えてもよい。
【００１９】
複数の分割相巻線は、バイファイラ又はラップで巻回可能である。交流電源は、第１の巻線の開始側Ｓ１に接続されたそのリード線Ｌ１を有する。Ｆ１とラベル付けされた巻線の他端は制御回路の複数の入力のうちの１つに接続される。制御回路の他方の入力側は第２の分割相巻線の開始側Ｓ２に取り付けられ、Ｆ２とラベル付けされた同じ分割相巻線の終了側はＡＣ電源の入力リード線Ｌ２に取り付けられる。
【００２０】
別の例として、図２は単相ＥＣＭを示し、ここで、複数のモータ相巻線は分割され、モータコントローラ（モータ制御回路）は分割モータ相巻線の中間点に位置する。
【００２１】
図３は、モータの分割モータ相巻線（ここで、モータ相又は相コイルとして参照される。）を半分に分割し、当該モータのためのモータコントローラと、モータのための電力電子回路の両方を設けるための分割相巻線回路を示し、当該分割相巻線回路は、複数の分割相間の電源ライン電圧における「中間点」又は「中央点」において、ＤＣ電源と、電源スイッチ回路とを含む。図３の例では、モータ相巻線は半分に分割される。半分のバージョンからのいくつかのバリエーションは、例えばゼロと中間点の±２０％との間のように、許容される。
【００２２】
図３の分割相巻線回路は２つの分割された分割相巻線を含み、各相巻線はそれぞれＡＣライン電圧Ｌ１とＬ２に接続される。ＤＣ電源は、例えば第１の相巻線の終了側と、第２の相巻線の開始側のように、複数の分割相巻線に電気的に接続される。分割相巻線は、ＡＣライン電圧をＤＣ電源と互換性のある電圧に下げるように動作する。従って、複数の分割相巻線における巻線の数は、リード線Ｌ１，Ｌ２で受電されたＡＣライン電圧を、ＤＣ電源により受電される選択されたより低い電圧に低減するように選択することができる。分割相巻線はまたリード線Ｌ１とＬ２で受電したＡＣライン電圧からのノイズをフィルタリングするように動作する。
【００２３】
ＤＣ電源は、複数の分割相巻線から受電した低電圧ＡＣ電力を、モータコントローラを含み分割相巻線回路の複数のＤＣ電力供給素子に対して電力を供給するように構成されたＤＣ電圧に変換する。ＤＣ電源はモータコントローラに電力を供給する。
【００２４】
モータコントローラは分割相巻線回路の起動及び動作を制御する。例えば、モータコントローラは起動を制御し、ここで、モータは同期モータであることを含む。モータコントローラは固定子に対する回転子の位置を決定する。モータコントローラはまた、例えば毎分回転数（ＲＰＭ）のような回転子の速度を決定してモニタし、例えばいつモータが同期速度に到達したかなどのようにモータの動作パラメータを決定し、回転子の位置及び／又は回転子の速度に基づいてモータを制御する。一例では、モータコントローラは、回転子の位置を決定するためにホール効果スイッチ及び／又は他の回転決定デバイス、及び／又は、回転子の速度を決定するために回転又は速度決定デバイスを有する。
【００２５】
１つ又は複数の電源スイッチを含む電源スイッチ回路は、１つ又は複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）、トランジスタ、もしくは、他のスイッチ又はスイッチングデバイスなどの、１つ又は複数の電源スイッチを含む。１つ以上のスイッチがオン又はオフであって、もしくは１つのスイッチがオンしている一方、他のスイッチはオフされる。例えば、ＡＣサイクルの半サイクルでは、第１の電源スイッチがオンして導通状態である一方、第２の電源スイッチはオフして非導通状態である。ＡＣサイクルの別の半サイクルでは、第２の電源スイッチがオンして導通状態である一方、第１の電源スイッチはオフして非導通状態である。１つのスイッチを有する回路において、ＡＣサイクルの１つ又はそれ以上の部分で、スイッチはオンして導通状態であるか、もしくはオフして非導通状態である。
【００２６】
１つ又は複数の電源スイッチを含む電源スイッチ回路は、ＤＣ電源内（及びＤＣ電源から分離されていない）の１つ又はそれ以上の電源スイッチ回路を有する複数の回路よりも安定な分割相巻線回路を形成するＤＣ電源（の外側）から分離される。
【００２７】
通常、回路の１つ又はそれ以上の電源スイッチをオンにすると、１つ又はそれ以上の電源スイッチの小さな抵抗値のために、１つ又はそれ以上のスイッチを介して若干の電圧降下のみが存在する。従って、もしＤＣ電源のための入力電圧が、ＤＣ電源のリード線を１つの電源スイッチ（又は複数の電源スイッチ）の両端に接続することにより高くなるならば、このことは結果として、電源スイッチが「オン」状態にあるか、もしくは、電力を受電できず回路のＤＣ素子に電力供給できないときに、ＤＣ電源の破壊に至る。分割相巻線回路は、１つ又は複数の非破壊ＤＣ電源素子を含み、当該非破壊ＤＣ電源素子は非破壊ＤＣ電源を形成するために電圧降下素子、又は直接ＤＣ電源供給素子を含む。非破壊ＤＣ電源素子の例は、ＤＣ電源に電気的に接続された一次相巻線からのタップと、電源装置に電力を供給するためにＤＣ電源に接続された二次相コイル巻線と、分割相巻線と電源スイッチ回路との間の複数の抵抗と、分割相巻線と電源スイッチ回路との間の１つ又はそれ以上のツェナーダイオードと、電源スイッチ回路における１つ又はそれ以上の電源スイッチがオンして導通状態であるときに電源が破壊することを防止するために一次分割相巻線と電源スイッチ回路との間の電圧降下を生成するための他の複数の素子とを含む。従って、分割相巻線回路は、電源スイッチ回路がオンして導通状態であるか、もしくはオフして非導通状態であるかにかかわらず、電力の一定のフローを提供する。
【００２８】
多くの電子制御式同期モータは、複数の相巻線に印加される交流電圧のゼロクロスを検出する複数の回路を有する。このゼロクロス検出回路は、モータが同期速度にあるときを決定するためのモータコントローラに信号を送る。もしＡＣ電源電圧が同一の回路上で動作する他の機器のために通常、電気的なノイズが重畳しているならば、この電気的ノイズは、ゼロ交差検出器に対して、通常、モータにおける音響ノイズとして現れるモータの制御に影響を与えて誤って動作させる場合がある。
【００２９】
一例では、分割相巻線回路は同期モータの一部である。同期モータはリード線Ｌ１，Ｌ２でライン電力（すなわち、ＡＣ電力）を受電する。本開示の関連する回路を使用する巻線分割相を用いた同期モータは、モータを制御するために印加されるＡＣ電圧のゼロクロスを検出することに依存するのではなく、むしろ電圧の極性を検出しており、すなわち、極性Ｌ２がＬ１よりも大きいか又は小さいかを検出することで、ＡＣ電源において電気的ノイズが存在するときにでさえ静かな動作を可能するものである。
【００３０】
図３のＤＣ電源は複数の分割相巻線に対して直接にかつ電気的に接続される。従って、ＤＣ電源は、電源スイッチ回路の状態にかかわらず、複数の分割相巻線によって電力供給される。
【００３１】
図４は、モータの複数の分割モータ相巻線を半分に分割し、モータのためのモータコントローラとモータのためのパワー電子回路の両方を設けたもう１つの分割相巻線回路を示し、当該分割相巻線回路は、ＤＣ電源と、複数の分割相間の電源供給ライン電圧において「中間点」又は「中央点」に設けられた、１つ又はそれ以上の電源スイッチを有する電源スイッチ回路を含む。図４の分割相巻線回路は、非破壊ＤＣ電源を生成するために、直流電源に電気的に接続された一次分割相巻線からのタップを含む。
【００３２】
いくつかの回路において、モータが同期速度に達すると、１つ又はそれ以上の電源スイッチはオフになることにより、低電圧電力がモータコントローラに流れることを停止させる。一例では、例えば同期速度の場合のように、１つの分割相巻線から１つ又はそれ以上の電源スイッチを介してもう１つの分割相巻線へのパスが短絡されると、その結果、例えば、短絡中の電荷を保持するためのキャパシタが存在しないか、もしくは、短絡中の十分な電荷を保持するために十分に大きくはない容量のキャパシタが存在する場合などにおいて、ＤＣ電源及びモータコントローラは、相巻線からの低電源電圧をもはや受信しなくなる。図４の回路は、直流電源への相巻線のコイルのタップを含む。その結果、低電圧電源は複数の相巻線からＤＣ電源に直接に流れて１つ又はそれ以上の電源スイッチをバイパスする（「分割モータ相コントローラ」）。図４の回路により、低電圧電源は、同期速度で、例えば、ＤＣ電源に供給されることを保証する。
【００３３】
一例では、分割モータ相コントローラのためのＤＣ電源は、ツェナーダイオードと、１つ又はそれ以上の電源スイッチがオフであるときに交流電流（ＡＣ）のサイクルの一部の間電力を受電する蓄積キャパシタによって形成される。モータが同期速度で動作しているときには、１つ又はそれ以上の電源スイッチは連続的に導通状態になる。このため、ＤＣ電源に供給される電圧の量は、１つ又はそれ以上のスイッチの両端の電圧降下）に等しく、このことは、複数のパワーＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値（ＲＤＳ（ｏｎ））を用いるときは、低電圧をもたらすことができる。
【００３４】
図５は、モータのモータ相巻線を半分に分割し、モータのためのモータコントローラとモータのためのパワー電子回路の両方を設けるためのもう１つの分割相巻線回路を示し、当該分割相巻線回路は、ＤＣ電源と、複数の分割相間の電源ライン電圧における「中間点」又は「中央点」において設けられた１つ又はそれ以上の電源スイッチを有する電源スイッチ回路とを含む。図５の回路は、複数のモータ相巻線間の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、１つ又はそれ以上の電源スイッチとを含み、複数の相巻線からＤＣ電源に供給される低電圧電源を保持してそれ故、維持して非破壊ＤＣ電源を生成する。これにより、図５の回路は、例えば同期速度でＤＣ電源への低電圧電源を維持する。
【００３５】
図６は、モータのモータ相巻線を半分に分割し、モータのためのモータコントローラとモータのためのパワー電子回路の両方を設けるためのもう１つの分割相巻線回路を示し、当該分割相巻線回路は、ＤＣ電源と、複数の分割相間の電源ライン電圧における「中間点」又は「中央点」において設けられた１つ又はそれ以上の電源スイッチを有する電源スイッチ回路とを含む。一次分割相巻線は、ＤＣ電源に流れることができる電流を制限して、電力を浪費する複数の電流制限素子の必要性を除去する。図６の分割相巻線回路は、ＤＣ電源に電気的に接続され、非破壊ＤＣ電源を形成するための二次相巻線を含む。
【００３６】
一例では、電源スイッチ回路は、並列に接続された、ツェナーダイオード又は他の電圧レギュレータ及び電源スイッチを含む。一方、従来のシステムは、他の構成要素と直列の電源回路を含んでいた。電源スイッチが直列にツェナーダイオードと並列であって直列ではないために、電源スイッチは常時オンであることができる。しかしながら、もし電源スイッチがオフならば、電流はいまだツェナーダイオードを介して流れる。
【００３７】
図６の回路は、例えばモータの起動時において、低電圧電源をＤＣ電源に供給する１つ又はそれ以上の二次コイル（また、２次巻線という）を示す。１つ以上の二次コイルはまた、低電源電圧からＤＣ電源に供給される高周波ノイズをフィルタにより除去するための高周波ノイズフィルタとして動作する。
【００３８】
二次巻線は、例えば、１つの極ですべてについて第１及び第２の分割相巻線間で均等に、もしくは、例えば、もう１つの二次巻線よりも１つの二次巻線上でより多数のターン又はコイルなどのように第１及び第２の分割相巻線間で不均等に、任意の場所において分配してもよい。
【００３９】
図６の例では、分割相巻線回路は、モータがオンして同期速度であるときにモータコントローラを含むＤＣ電子回路をオフすることができる。このように、分割相巻線回路のモータコントローラはモータの速度を決定し、また、モータが同期速度にあるか否かについて決定する。例えば、１８００ＲＰＭは、４つの固定子極（２つのノース固定子極と２つのサウス固定子極）に対するモータの同期速度であってもよい。ＡＣサイクルの全ての半分期間において、電力が複数の磁極の１つに供給される。従って、４つの磁気極に電力を供給するために２サイクルを要する。従って、もしモータがラインＡＣに同期しているならば、同期速度は１８００ＲＰＭである。同様に、８極の固定子のための同期速度は９００ＲＰＭである。
【００４０】
図７は、分割相巻線回路において、起動又は同期速度未満で連続運転するときに相電流方法の制御を示す。
【００４１】
図７に示すように、電流は、同一の方向で、分割相巻線及び制御回路の両方の両端を常時流れるであろう。上記制御回路と直列に接続される分割相巻線は、複数の分割相巻線間の中間点又は中央点に設けられた制御回路を有する１つの巻線を表す。複数の分割相巻線に印加される電流及び電圧は両方のコイルを介して同一の方向で常にあり、複数の分割相巻線の磁極は同様に同一である。
【００４２】
以下に説明するように、制御回路は、その出力が１つ以上の電源スイッチに接続されたダイオード整流ブリッジ回路を含んでもよい。図７に示すように、もし制御回路のダイオードブリッジ整流器の複数の出力端子は、リード線Ｌ１の電圧が正のとき短絡されるならば、電流はただ、巻線１０２及び１０４を通って一方向であるが半サイクルの増分で流れるであろう。もしリード線Ｌ１，Ｌ２の両端の電圧が６０サイクルであるとき、制御回路内のダイオードブリッジ整流器回路の出力はリード線Ｌ１が正のときにのみ短絡され、そして、電流の流れは一方向で８ミリ秒の間だけ流れる。電流は交互の半サイクルの８ミリ秒の間流れない。このとき電流は別の８ミリ秒等の間流れるであろう。もしリード線Ｌ２が正の場合に制御回路のダイオードブリッジ回路の出力が短絡した場合、電力がまったく同様に流れる。もしブリッジの出力の短絡が選択的に実行され、そのことは磁気回転子の角度位置に基づいて実行されるとき、連続的なモータ動作が生成される。制御回路内のダイオードブリッジ整流回路の出力が、上述のように、磁気回転子の角度位置に基づいて選択的に半サイクルの一部に対して短絡されている場合は、リードＬ１が正のときにのみ、任意の所望の速度は同期速度より高い速度を含むように実行することができる。このようなモータの特性は複数の入力に印加されるパルス電流を有するＤＣモータと同様である。しかし、複数の電源スイッチング構成要素というよりは、分割相巻線の切り替えを実現し、分割相巻線回路は、１つの電源スイッチング素子と関連する交流電流がスイッチングを実行できるという事実を利用する。
【００４３】
図８は、４極の分割相巻線回路において、毎分１８００回転（ＲＰＭ）の同期速度で相電流方向の制御の例を示す。同期速度で、制御された位相は、ＡＣライン入力と同期される。
【００４４】
図９は、２極分割相巻線回路において毎分３６００回転（ＲＰＭ）の同期速度で相電流方向の制御を示す。同期速度において、制御された位相はＡＣライン入力と同期される。
【００４５】
図１０は、分割相巻線回路においてＤＣ電源ストレージキャパシタの充電期間の一例を示す図である。図７の波形との相関に留意する必要がある。
【００４６】
図１１は、二次コイルと１つの電源スイッチを備えた分割相巻線回路を示す。一次分割相巻線は、直流電源に流れることができる電流を制限する。
【００４７】
モータコントローラは、入力周波数及び回転子の位置のタイミングに基づいて、１つ又はそれ以上の電源スイッチに対してスイッチングを制御する。モータコントローラは、分割相巻線回路の起動及び動作を制御する。例えば、モータコントローラは起動を制御し、ここで、モータは同期モータである。モータコントローラは、固定子に対する回転子の位置を決定する。モータコントローラはまた、例えば毎分回転数（ＲＰＭ）をなどの回転子の速度を決定してモニタ、モータが同期速度に達したときのようなモータの動作パラメータを決定し、モータの回転子との位置又は速度に基づいてモータを制御する。一例は、モータコントローラは、回転子の位置を決定するためにホール効果スイッチ、及び／又は、他の回転決定デバイスと、回転子の速度を決定するために回転計数又は速度決定デバイスを有する。
【００４８】
一例では、１つ又はそれ以上の電源スイッチ回路は、ツェナーダイオード又は他の電圧レギュレータと電源スイッチとを並列で含む。一方、従来のシステムは、他の構成要素と直列の電源回路を含んでいた。電源スイッチはツェナーダイオードと並列であって直列ではないので、当該電源スイッチは常時オンである。しかし、電源スイッチがオフである場合には、電流は依然としてツェナーダイオードを介して流れることができる。
【００４９】
図１１の回路は、例えばモータの起動時である場合のように、ＤＣ電源に低電圧電源を提供する１つ又は複数の二次コイル（また、二次巻線という。）を含む。１つ以上の二次コイルはまた、ＤＣ電源に供給される低電圧電源からの高周波ノイズを除去するための高周波ノイズフィルタとして機能する。
【００５０】
二次巻線は、例えば、一つの極においてすべてについて第１及び第２の分割相巻線の間に均等に分解され、もしくは、例えばもう１つの２次巻線よりも１つの２次巻線上がより多数のターン又はコイルであるように、第１及び第２の分割相巻線の間で不均等に、任意の場所において分配してもよい。
【００５１】
複数のコイルがダイオードブリッジ整流器を介して回路に接続される方法は、任意の所与の時間において一方向のみに複数のコイルに電流が流れることを可能にする。このモータ及びコントローラに加えられた改良はより信頼性の高い論理制御回路を可能にするＤＣ論理電源を大きく改善する。複数の二次コイルは、一次巻線としてモータコイルを使用する変圧器を作成する方法で複数のモータコイルに巻回される。
【００５２】
このモータ及びコントローラに加えられた改良は、より信頼性の高い論理制御回路を可能にするＤＣ論理電源を大きく改善する。複数の二次コイルは、一次巻線としてモータコイルを使用する変圧器を作成する方法でモータコイルに巻回される。図１１の例では、２０：１の比率を使用する。図１１の例は、同じ固定子極に巻回されている、モータの一次コイル当たりの５００ターンと、二次コイル当たりの２５ターンを含む。しかし、より大きい又はより小さい他のターン比を使用することができる。複数の一次モータコイルと、複数の二次コイルとの間の比は、ＡＣ入力電力及び／又はＤＣ電源の必要条件とともに変更してもよい。この回路は、ラインからの高電圧からすべてのＤＣ回路を分離するだけでなく、電源が入力Ｌ１とＬ２に印加されたときにも、制御回路に対して非崩壊のＤＣ電源を生成する。
【００５３】
電源スイッチ回路は、２つの主要素子と、全波ブリッジ整流器ＢＲ１と、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１とから構成される。全波ブリッジ整流器ＢＲ１は、負電圧が電源スイッチＱ１のドレイン（上部）に供給されないことを保証する。全波ブリッジ整流器ＢＲ１はまた、正の電圧が電源スイッチＱ１のソース（下部）に供給されないことを保証し、これによって、電流は、抵抗Ｒ１を介して電源スイッチＱ１のゲートに正の電圧によってバイアスされるときに、電源スイッチＱ１のドレインからソースに流れることができる。同時に、正の整流されたＡＣ電源が電源スイッチＱ１のドレインに存在するので、電源スイッチＱ１は、抵抗Ｒ１を介して同じ電圧信号によってバイアスされる。ダイオードＤ５は、電源スイッチＱ１のゲート上の電圧が、電源スイッチＱ１を損傷又は破壊することがないように、−０．７ＶＤＣより大きくなることを保証することによって、電源スイッチＱ１のゲートを保護する。抵抗Ｒ１１とキャパシタＣ５は、過渡又は高周波ノイズをフィルタするための「スナバ」として使用される。Ｒ１１とＣ５は、特にノイズの多い環境で、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１のための追加の保護を提供する。
【００５４】
図１２は、二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。図１２の回路は、図１１の同一の電源スイッチ回路と、同一の複数の二次コイルとを含む。また、図１２のモータ制御回路は、同期速度を介しての制御などのモータの動作を制御するための論理制御回路と、電源スイッチ回路がオフされたときに制御するための論理制御遮断回路と、ＤＣ電源を論理制御回路及び論理制御遮断回路に供給するための非破壊ＤＣ電源とを含む。論理制御回路及び論理制御遮断回路は、１つの論理制御回路で構成してもよい。
【００５５】
一実施形態では、この分割相巻線回路の１つの目的は、モータがＡＣ電源ライン周波数（例えば、４極モータに対して、６０Ｈｚ＝１８００ｒｐｍ、及び５０Ｈｚ＝１５００ｒｐｍ）で同期運転できるようにすることである。任意の制御回路がなければ、電源スイッチ回路は、あたかもコイルペアＬ１，Ｌ２が電源スイッチ回路を介してともに互いに短絡されているかのように電流が流れることを可能にする。制御回路は、回転子が線間電圧に比べて適切な位置になるまで、単純に電源スイッチ回路をオフにする。このため、一態様では、電源スイッチ回路は、ＡＣ電源ライン電圧のためにレート設定される。制御回路の構成要素はすべて論理レベル電圧（ＶＣＣ）であることができる。論理電源は、複数の一次モータコイルと同じ複数の極に巻回されている二次コイルによって電源供給される。複数の二次コイルは、二次電源が論理電源条件を満たすように任意の磁極数上に巻回することができる。制御回路は、モータを起動させる必要があり同期速度に設定する必要があるので、論理制御遮断回路は主制御回路を遮断するために含まれる。論理制御遮断回路はオプションである。制御回路を遮断することで、電源スイッチ回路は、モータへの全ライン電力から、電源スイッチ回路における損失を減算することを可能にする。このことは、特にモータが長期間において運転するときに全体の効率と部品の寿命を増加させる。
【００５６】
図１３及び１３Ａは、二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。当該回路は、２つのＡＣ電源線は、モータの動作中にＡＣ電源に接続された２つの入力Ｌ１及びＬ２を有する。
【００５７】
電源スイッチ．
【００５８】
電源スイッチブロックは、２つの主要素子と、全波ブリッジ整流器ＢＲ１と、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１とを備えて構成される。全波ブリッジ整流器ＢＲ１は、負電圧が電源スイッチＱ１のドレイン（上部）に供給されないことを保証する。全波ブリッジ整流器ＢＲ１はまた、正電圧が電源スイッチＱ１のソース（下部）に供給されないことを保証し、これによって、電流は、抵抗Ｒ１を介して電源スイッチＱ１のゲートに正の電圧によってバイアスされるときに、電源スイッチＱ１のドレインからソースに流れることができる。同時に、正の整流された交流電源は電源スイッチＱ１のドレインに存在するので、電源スイッチＱ１は抵抗Ｒ１を介して同じ電圧信号によってバイアスされる。ダイオードＤ５は、電源スイッチＱ１を損傷又は破壊しないように、電源スイッチＱ１のゲート上の電圧が−０．７ＶＤＣより大きくなることを保証することによって、電源スイッチＱ１のゲートを保護する。抵抗Ｒ１１とキャパシタＣ５は、過渡又は高周波ノイズをフィルタするための「スナバ」として使用される。Ｒ１１とＣ５は、特にノイズの多い環境で、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１のための追加の保護を提供する。
【００５９】
ＤＣ電源．
【００６０】
電力がモータに印加され電流が複数のモータ相巻線（複数のモータ一次コイル）を流れるとすぐに、変圧器の動作と同様の方法で複数の２次巻線（複数の二次コイル）において電力が存在する。複数の二次コイル上の電圧値は、入力電圧及び一次と二次のターン数に正比例する。図１１の例を用いると、もし一次コイルへの入力電圧が１２０ＶＡＣであり、一次から二次のターン数比が２０：１である場合、二次コイルの電圧は約６ＶＡＣマイナス任意の損失を計算することができる。二次コイルからの電力は、二次巻線からＤＣ電源に直接に供給される。全波ブリッジ整流器ＢＲ２は二次コイルからの低電圧ＡＣ電源を整流する。全波ブリッジ整流器ＢＲ２は、ＤＣ電源の必要条件に基づいて、低電力の構成要素（部品）とすることができる。
【００６１】
ツェナーダイオードＺ１及びＺ２は他のアノードからアノードに直列に接続され、各カソードは、全波ブリッジ整流器ＢＲ２のＡＣ電源入力に接続される。この方法は、部品の最大定格を超えるＡＣ電源入力から、全波ブリッジ整流器ＢＲ２を保護するために使用される。全波ブリッジ整流器ＢＲ２からの負出力は回路のグランドに接続され、これはまた、電源スイッチブロックと同じグランドに接続される。全波ブリッジ整流器ＢＲ２からの正出力は、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１とキャパシタＣ１に接続される。キャパシタＣ１は、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１の入力に入力される整流されたＡＣ電源信号を平滑化するために設けられる。バイパスキャパシタＣ７は、正のＤＣレール（ＶＣＣ）のノイズを減らすために、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１の出力に使用することができる。また、より大きなキャパシタＣ１０は、正のＤＣレールを平滑し、いくつかの低電圧の状況において電力供給を確保するために、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１の出力に使用することができる。Ｃ７とＣ１０は必須ではないが、特にノイズの多い環境では、低電圧直流成分のための信頼性と保護を追加するために設けられる。
【００６２】
論理制御．
【００６３】
制御回路は、ＡＣ電源ライン入力周波数と回転子位置のタイミングに基づいて、電源スイッチ回路のためのスイッチングを制御する。ＡＣ電源ライン入力周波数のタイミングは、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）Ｑ２，Ｑ３と、ダイオードＤ６とＤ７から構成されるＡＣバッファを用いて検出される。ＡＣバッファの入力への電流は高い値の抵抗Ｒ３によって制限される。ダイオードＤ６は、ＡＣバッファの入力が正の直流電源電圧よりも大きくないことを保証する。ダイオードＤ７は、ＡＣバッファの入力がＤＣ電源グランドを基準にして−０．７ボルトよりも大きいことを保証する。
【００６４】
ＡＣバッファへの入力が論理ハイレベルである場合には、ＢＪＴ  Ｑ２がバイアスされ、ＡＣバッファの出力は論理ハイレベルである。ＡＣバッファへの入力が論理ローレベルである場合には、ＢＪＴ  Ｑ３はバイアスされ、ＡＣバッファの出力は論理ローレベルである。ＡＣバッファの出力は、キャパシタＣ６と抵抗Ｒ１３からなるフィルタに接続される。フィルタは必要ないが、ノイズの多い環境での保護と信頼性を提供する。
【００６５】
回転子磁石の極性は、ホール効果スイッチＩＣ１を用いて検出される。しかし、他のスイッチ又は検出装置は、回転子磁石の極性、及び／又は、回転子位置、及び／又は、速度決定、及び／又は、回転子回転数を決定することができる。ホール効果スイッチＩＣ１はオープンコレクタ出力であるため、正のＤＣレール（ＶＣＣ）へのプルアップが必要である。抵抗Ｒ２は、オープンコレクタ出力のために必要なプルアップを提供する。
【００６６】
ホール効果スイッチＩＣ１の出力とＡＣバッファの出力は、単一回路論理ＸＯＲ  ＩＣ２を用いて比較される。ＸＯＲ  ＩＣ２の出力は、ホール効果スイッチＩＣ１とＡＣバッファとの間の差であり、電源スイッチ回路のバイアスＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１をバイアスする。ホール効果スイッチＩＣ１の出力が論理ローレベルである場合には、モータへのＡＣ電源入力Ｌ１が負であるとき、電源スイッチＱ１はバイアスされる。ホール効果スイッチＩＣ１の出力が論理ハイレベルのとき、モータへのＡＣ電源入力Ｌ１が正の場合、電源スイッチＱ１はバイアスされる。モータの起動時において、ＡＣ電源入力Ｌ１からの正の入力のみ、もしくは、負の入力のみのいずれかが電源スイッチＱ１をパスする、複数の入力ＡＣサイクルが存在することができる。
【００６７】
電源スイッチＱ１を使用して、電源スイッチＱ１のドレインとゲート電圧が上記バイアス電圧であるときの任意時点において、波形は「チョッピング」され又は遮断することができる。例えば、図７を参照してください。ＸＯＲ  ＩＣ２の出力がＢＪＴのＱ４にバイアスをかけることにより論理ハイレベルのときは、電源スイッチＱ１のゲートは論理ローレベルに保持される。ＢＪＴ  Ｑ４がバイアスされている場合には、抵抗Ｒ１から流れる任意の電流が電源スイッチＱ１のゲートを迂回し、そのソースに電源スイッチＱ１のゲートを接続する電気的にコレクタからエミッタへのＢＪＴ  Ｑ４を通って流れ、すぐに電源スイッチＱ１を遮断する。
【００６８】
ホール効果スイッチＩＣ１の周波数は、入力ＡＣ電源の周波数と一致すると、モータが同期運転される。モータが同期運転している場合のいずれかのモータが同期から外れ、モータを停止して再起動するまで、制御回路は必要ありません。電圧レギュレータＩＣ３の周波数は、ホール効果スイッチＩＣ１から同期速度を超えていることを検出すると、ＸＯＲ  ＩＣ２の出力は、電圧レギュレータＩＣ３のオープンコレクタ出力を介して論理ローレベルに保持される。センサ速度が入力ＡＣ電源よりも小さい場合、電圧レギュレータＩＣ３のオープンコレクタ出力はオフになり、このとき、ＸＯＲ  ＩＣ２の出力は影響をうけない。
【００６９】
この方法は、モータが同期速度で動作しているとき、電源スイッチＱ１は論理制御により遮断されない。しかし、モータが同期速度未満に減速する場合には、起動の場合と同様に、論理コントローラはモータのタイミングを制御する。この方法を使用すると、全体的なモータ効率及び回路内の素子の予想寿命を向上させる。
【００７０】
複数の外部素子は、電圧レギュレータＩＣ３のタイミングを設定するために必要とされる。電圧レギュレータＩＣ３は、正確なパラメータ内で動作するように、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は１％の許容誤差であってもよい。キャパシタＣ１は、抵抗Ｒ６及びＲ７と連携して、電圧レギュレータＩＣ３のオープンコレクタ出力がオンになるような周波数を設定するように動作する。キャパシタＣ３は、電圧レギュレータＩＣ３の内部チャージポンプのために使用される。キャパシタＣ４は、電圧レギュレータＩＣ３にＡＣ結合する入力を使用される。電圧レギュレータＩＣ３だけなので、ゼロ電圧交差を持っている周波数を検出する。抵抗Ｒ８は、電圧レギュレータＩＣ３の入力にＣ結合するＣ４に電流を制限する。
【００７１】
図１４は、２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【００７２】
図１５は、１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【００７３】
図１６は、直列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。ダイオードＤ１及びＤ２は１Ｎ４００３であり、ダイオードＤ３及びＤ４は１Ｎ９１４である。トランジスタＱ３、Ｑ４は２Ｎ３９０４である。ＩＣ１は、ホール効果スイッチ／センサである。ダイオードＤ５及びＤ６は、もし相電流が内部ダイオードの電流定格を超えたときに、スイッチＱ１及びＱ２の内部ダイオード（ｄ１及びｄ２）に対して電流容量を増大させるために使用される。キャパシタＣ２、Ｃ３は一実施形態ではオプションである。キャパシタＣ２、Ｃ３は、キャパシタＣ１のための追加の充電時間を追加するために、スイッチＱ１、Ｑ２に対して遅延「ターンオン」を生成るために使用されて、もし必要があれば、キャパシタＣ１に対して付加的な充電時間を追加し、ホールスイッチ／センサＩＣ１のデバイス選択に応じて、ホールスイッチ／センサＩＣ１に対して確かな３．３ＶＤＣ又は５ＶＤＣ供給を保証する。従来のシステムでは、５ＶＤＣは、論理レベルのパワーＭＯＳＦＥＴスイッチをオンにする必要があった。
【００７４】
ダイオードＤ１、Ｄ２、ｄ１及びｄ２はホールスイッチ／センサＩＣ１のためのＤＣ電源に対して交流電源の整流を行う。
【００７５】
ツェナーダイオードＺＤ１は、ホールスイッチ／センサＩＣ１の直流電源の電圧レギュレータを提供する。
【００７６】
ＲＬはＤＣ電源に対して制限電流を提供する。これは、約１０ｍＡの電流を制限するために設定されるべきである。ホールスイッチ／センサＩＣ１は、内部のオープンコレクタ出力トランジスタのベース駆動電流を含め、６ミリアンペアを使用する。追加のＤＣ電流は、Ｑ３を切り替えるために使用され、「プルアップ」抵抗Ｒ３を介して供給される。スイッチＱ３のためのコレクタからエミッタへの電流、並びに、スイッチＱ３のためのベース及びコレクタからエミッタへの電流はＤＣ電源により供給されないが、モータ相巻線を流れる電流によって供給される。トランジスタＱ３とＱ４が適正時間で完全に「オフ」を有効にすることを保証することが好ましい。複数のスイッチが最大の運用効率のために、適切な時期に、完全に「オン」され又は飽和状態にあることは一実施形態では好ましいが、要求条件ではない。
【００７７】
図１７は、分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源及び直列の２つの電源スイッチへのタップを有する分割相巻線回路を示す。
【００７８】
図１８は、並列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【００７９】
図１９は、分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源及び並列の２つの電源スイッチへのタップを有する分割相巻線回路を示す。
【００８０】
図２０は、非破壊ＤＣ電源を生成するために、一次ＡＣ相巻線及び二次巻線を有する分割相巻線回路を有するモータを示す。図２０のモータでは、二次巻線は全ての極に巻回される。しかし、二次巻線は、丁度１極、２極、３極、又は別の極数の極で巻回されてもよい。二次巻線は、図２０のモータ巻線の一次相巻線と直列に接続される。しかしながら、二次巻線はまた、並列に、もしくは、直列と並列の両方の組み合わせで接続することができる。図２０のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８１】
図２１は、ただ１極で巻回された非破壊ＤＣ電源を形成するために、一次ＡＣ相巻線及び二次巻線を有する分割相巻線回路を有するモータを示す。図２１のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８２】
図２２は、非破壊ＤＣ電源を形成するためにタップ付きの一次相巻線を有する分割相巻線回路を有するモータを示す。図２２のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８３】
モータは、４極の固定子と、固定子に対応する４つの磁石Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓを有する回転子とを有する。モータは、軸（中央円）と回転子バックアイアン（軸と複数の磁石との間の領域）を有する。複数の一次分割相巻線はそれぞれＬ１及びＬ２でＡＣ電源に接続される。二次巻線は、直流電源に接続される。
【００８４】
図２３は、非破壊ＤＣ電源を形成するために、複数の分割相巻線と電源スイッチ回路との間の複数の抵抗を有する分割相巻線回路を備えるモータを示す。図２３のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８５】
図２４は、非破壊ＤＣ電源を形成するために、複数の分割相巻線と電源スイッチ回路との間の複数のツェナーダイオードを有する分割相巻線回路を備えるモータを示す。図２４のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８６】
当業者は、上記開示された特定の実施形態からの変形は、本開示によって意図されることを理解するであろう。本開示は上記実施形態に限定されるものではないが、以下の特許請求の範囲によって規定されるべきである。
【図１】
2015535170.tif 000003
【図２】
2015535170.tif 000004
【図３】
2015535170.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015535170.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015535170.tif 000009
【図８】
2015535170.tif 000010
【図９】
2015535170.tif 000011
【図１０】
2015535170.tif 000012
【図１１】
2015535170.tif 000013
【図１２】
2015535170.tif 000014
【図１３】
2015535170.tif 000015
【図１３Ａ】
2015535170.tif 000016
【図１４】
2015535170.tif 000017
【図１５】
2015535170.tif 000018
【図１６】
2015535170.tif 000019
【図１７】
2015535170.tif 000020
【図１８】
2015535170.tif 000021
【図１９】
2015535170.tif 000022
【図２０】
2015535170.tif 000023
【図２１】
2015535170.tif 000024
【図２２】
2015535170.tif 000025
【図２３】
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【図２４】
2015535170.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月11日(2014.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、分割相交流同期モータコントローラに関する。
【０００２】
関連出願：本出願は、シリアル番号第６１／７２６，５５０であって、発明の名称「分割相交流同期モータコントローラ」で２０１２年１１月１４日に出願された米国特許出願の優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
連邦支援の研究又は開発：適用されない。
コンパクトディスクの付録：適用されない。
【背景技術】
【０００４】
環境に配慮した法律の成長急増の観点から、モータの様々なクラスへの拡張が必要とされる。例えば商業及び住宅用の両方の冷凍市場で使用される４〜１６ワットの低ワットの範囲の冷凍ファンモーターは従来、例えば約１２〜２６％などのように低効率だった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータの異なるクラスに必要な機能強化に対応するための技術を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
分割された相巻線回路は、複数の分割モータ相巻線と、少なくとも１つ電源スイッチ及びすべてが分割モータ相巻線の中間点で接続された直流（ＤＣ）電源回路を備える電源スイッチ回路と、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときにＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子とを含む。非破壊ＤＣ電源素子は、ＤＣ電源に電気的に接続された分割モータ相巻線からの１つ以上のタップ、ＤＣ電源に接続され電源装置に電力を供給する二次相コイル巻線、分割相巻線及び電源スイッチ回路の間の１つ以上の抵抗、分割相巻線及び電源スイッチ回路の間の１つ以上のツェナーダイオード、及び／又は、分割相巻線と電源スイッチ回路との間の電圧降下を生成して電源スイッチ回路の少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに電源が破壊することを防止する電気素子を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】モータ相巻線の中間点に位置する制御回路を有する分割されたモータ相巻線を示す。
【図２】単相電子整流モータ（ＥＣＭ）を示す。
【図３】分割相巻線回路を示す。
【図４】分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源へのタップを有する分割相巻線回路を示す。
【図５】分割相巻線及び１つ又は複数の電源スイッチの間の複数の抵抗を有する分割相巻線回路を示す。
【図６】二次コイルを有する分割相巻線回路を示す。
【図７】分割相巻線回路において起動及び同期速度未満で連続運転中における相電流方向の制御を示す。
【図８】４極分割相巻線回路において１８００回転／分（ＲＰＭ）の同期速度での相電流方向の制御を示す。
【図９】２極分割相巻線回路において３６００回転／分（ＲＰＭ）の同期速度での相電流方向の制御を示す。
【図１０】ＤＣ電源蓄積容量の充電期間を示す。
【図１１】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１２】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１３】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１３Ａ】二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１４】２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１５】１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１６】直列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１７】分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源へのタップと、直列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１８】並列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図１９】分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源へのタップと、並列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【図２０】一次ＡＣ相巻線と二次巻線を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２１】一次ＡＣ相巻線と二次巻線を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２２】タップ付きの一次ＡＣ相巻線を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２３】複数の抵抗を有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【図２４】ツェナーダイオードを有して非破壊ＤＣ電源を形成する分割相巻線を有するモータを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
同期ブラシレス永久磁石モータを制御するための従来技術に勝る利点を提供する新規で有用な回路が開示される。本開示の一実施形態は、電子整流モータ（ＥＣＭ）のための１つ又は複数の回路を含む。本開示の別の実施形態は、くま取り極モータのための１つ又は複数の回路を含む。一態様では、モータは、複数のモータ相（すなわちモータの相巻線）及び複数の相を介しての電源ライン電圧を有する。当該モータ相は半分に分割され、モータのためのモータコントローラ及びモータのためのパワー（電力）電子回路の両方は、分割された相（分割相）の間の電源ライン電圧の「中間点」又は「中心点」に配置される。（例えばモータコントローラに使用される電子回路又は電子機器用などの）直流（ＤＣ）電源はまた分割相の間に位置する。複数のモータ相はＤＣ電源に対して電流制限を提供するとともに、複数のライン電圧電源ラインから低い電圧ＤＣへの電圧低下を提供する。これにより、ＤＣ電源部品点数を削減し、ＤＣ電源及びモータコントローラのための低電圧部品の使用を可能にする。
【０００９】
従来のシステムでは、電源スイッチと直列に位置するツェナーダイオード又は他の電圧レギュレータ及び複数のモータ相を使用しており、これらはモータの最大電力を、ツェナーダイオードの最大ワット値に制限していた。本開示の複数の回路は、複数のモータ相の一次電流経路からツェナーダイオード電圧レギュレータを排除し、これにより、ツェナーダイオードの電圧レギュレータは、電源スイッチとモータ相と直列に配置されていないようになり、このことは、そうでなければツェナーダイオードのために必要なワット数の仕様を低下させる必要がなくなる。その代わりに、ツェナーダイオード又は他の電圧レギュレータは、本開示のいくつかの実施形態では、１つ又は複数の電源スイッチと平行に配置される。
【００１０】
本開示の複数の回路は、モータコントローラの検出／制御電子回路と、モータコントローラの電源スイッチとの間で切り替え可能とする光アイソレータの必要性を排除する。従来のシステムは２つの中性基準値を有し、１つは検出／制御電子回路のためであり、もう１つは電源スイッチのためである。
【００１１】
本開示の複数の回路はライン位相角検出を改善して、光アイソレータの入力に結合された高精度の抵抗ブリッジの必要性を排除する。従って、この態様の回路は、より正確なライン位相角検出する。
【００１２】
本開示の複数の回路は、電源スイッチとモータコントローラに対する異なる電気的中性値を１つの値に低下させる。このことは、この態様を有する複数の回路のうちの１つ又は複数の電源スイッチが完全な「オフ」から確実に遷移して完全に飽和することを保証する。
【００１３】
２つのスイッチを含む従来のシステムでは、ＡＣサイクルの半分のときに完全に１つのスイッチをオフにする困難な時間を有する。本開示の複数の回路は、ＤＣ電源及びモータコントローラ回路の外側に１つ又は複数のスイッチを設けることで適切なスイッチングをもたらす。
【００１４】
これらの改良のそれぞれは、モータコントローラの動作の信頼性を高めるだけでなく、組み合わせられたモータ／モータコントローラの効率を改善するのに役立つ。
【００１５】
本開示における複数の分割相巻線回路は、例えばＤＣブラシレスモータ／電子整流モータ（ＥＣＭ）、くま取り極モータ、他の同期モータ、永久分割キャパシタ（ＰＳＣ）モータ等の種々のモータを使用することができる。
【００１６】
例えば、図１は、複数の分割モータ相巻線１０４，１０６を有するモータ１０２と、複数の分割モータ相巻線における中間点１１０に位置するモータ制御回路１０８とを示す。モータ１０２は、固定子１１２と、軸１１６に取り付けられた回転子１１４とを含む。回転子１１４は、例えば積層コア構造又は他のコア構造などのコア構造において回転可能に装着される。回転子１１４は、形状が円筒形として示されている本体部を有する。本体の周囲に弓形（アーチ形状）の永久磁石部が位置する。磁石部は、回転子の外面に隣接するノース磁極と、磁石部は、回転子の外周に隣接して位置するそのサウス磁極を有する。１つの巻線又は１対の巻線はコア構造の連結部に装着される。モータ１０２はまたホール効果スイッチングデバイスを含み、その一部分は、各回転子の磁石部の磁極に対して応答するために回転子１１４の周囲に隣接して延在する。図示された構成では、ホール効果スイッチは、回転子１１４の各回転の半分の期間において磁石部の外周に隣接して位置し、回転子の各回転の残り半分の期間において磁石部の外周に隣接して位置する。
【００１７】
モータ１０２は同期速度未満で、同期速度で、又は同期速度を超えた速度で可能である。このことは、半分のサイクルの複数の一部分がそれぞれ複数の相巻線を流れることができるという事実によるものである。
【００１８】
図１の分割相巻線回路は、例えばＡＣライン電圧などの、動作時に交流（ＡＣ）エネルギーの電源に接続されたリード線Ｌ１とＬ２上の複数の入力接続を含む。リード線Ｌ１とＬ２は、制御回路１０８の両端に直列に接続された複数の分割相巻線１０４，１０６を含む直列回路の両端に接続される。例えば、制御回路１０８は、分割相巻線１０４，１０６に直列に接続された全波ダイオード整流ブリッジ回路と、全波ダイオード整流ブリッジ回路の出力に接続された１つ又は複数のスイッチ又は他の電力制御可能なスイッチングデバイスを有する電源スイッチ回路（１つ又は複数の電源スイッチの回路）とを備えてもよい。
【００１９】
複数の分割相巻線１０４，１０６は、バイファイラ又はラップで巻回可能である。交流電源は、第１の巻線１０４の開始側Ｓ１に接続されたそのリード線Ｌ１を有する。Ｆ１とラベル付けされた巻線１０４の他端は制御回路１０８の複数の入力のうちの１つに接続される。制御回路１０８の他方の入力側は第２の分割相巻線１０６の開始側Ｓ２に取り付けられ、Ｆ２とラベル付けされた同じ分割相巻線の終了側はＡＣ電源の入力リード線Ｌ２に取り付けられる。
【００２０】
別の例として、図２は単相ＥＣＭ２０２を示し、ここで、複数のモータ相巻線は分割され、モータコントローラ（モータ制御回路）は分割モータ相巻線の中間点に位置する。
【００２１】
図３は、モータの分割モータ相巻線３０４，３０６（ここで、モータ相又は相コイルとして参照される。）を半分に分割し、当該モータのためのモータコントローラ３０８と、モータのための電力電子回路の両方を設けるための分割相巻線回路３０２を示し、当該分割相巻線回路は、複数の分割相３０４，３０６間の電源ライン電圧における「中間点」又は「中央点」３１４において、ＤＣ電源３１０と、電源スイッチ回路３１２とを含む。図３の例では、モータ相巻線は半分に分割される。半分のバージョンからのいくつかのバリエーションは、例えばゼロと中間点の±２０％との間のように、許容される。
【００２２】
図３の分割相巻線回路３０２は２つの分割された分割相巻線３０４，３０６を含み、各相巻線はそれぞれＡＣライン電圧Ｌ１とＬ２に接続される。ＤＣ電源３１０は、例えば第１の相巻線３０４の終了側と、第２の相巻線３０６の開始側のように、複数の分割相巻線３０４，３０６に電気的に接続される。分割相巻線３０４，３０６は、ＡＣライン電圧をＤＣ電源３１０と互換性のある電圧に下げるように動作する。従って、複数の分割相巻線３０４，３０６における巻線の数は、リード線Ｌ１，Ｌ２で受電されたＡＣライン電圧を、ＤＣ電源３１０により受電される選択されたより低い電圧に低減するように選択することができる。分割相巻線３０４，３０６はまたリード線Ｌ１とＬ２で受電したＡＣライン電圧からのノイズをフィルタリングするように動作する。
【００２３】
ＤＣ電源３１０は、複数の分割相巻線３０４，３０６から受電した低電圧ＡＣ電力を、モータコントローラ３０８を含み分割相巻線回路の複数のＤＣ電力供給素子に対して電力を供給するように構成されたＤＣ電圧に変換する。ＤＣ電源３１０はモータコントローラ３０８に電力を供給する。
【００２４】
モータコントローラ３０８は分割相巻線回路３０２の起動及び動作を制御する。例えば、モータコントローラ３０８は起動を制御し、ここで、モータは同期モータであることを含む。モータコントローラ３０８は固定子に対する回転子の位置を決定する。モータコントローラ３０８はまた、例えば毎分回転数（ＲＰＭ）のような回転子の速度を決定してモニタし、例えばいつモータが同期速度に到達したかなどのようにモータの動作パラメータを決定し、回転子の位置及び／又は回転子の速度に基づいてモータを制御する。一例では、モータコントローラ３０８は、回転子の位置を決定するためにホール効果スイッチ及び／又は他の回転決定デバイス、及び／又は、回転子の速度を決定するために回転又は速度決定デバイスを有する。
【００２５】
１つ又は複数の電源スイッチを含む電源スイッチ回路３１２は、１つ又は複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）、トランジスタ、もしくは、他のスイッチ又はスイッチングデバイスなどの、１つ又は複数の電源スイッチを含む。１つ以上のスイッチがオン又はオフであって、もしくは１つのスイッチがオンしている一方、他のスイッチはオフされる。例えば、ＡＣサイクルの半サイクルでは、第１の電源スイッチがオンして導通状態である一方、第２の電源スイッチはオフして非導通状態である。ＡＣサイクルの別の半サイクルでは、第２の電源スイッチがオンして導通状態である一方、第１の電源スイッチはオフして非導通状態である。１つのスイッチを有する回路において、ＡＣサイクルの１つ又はそれ以上の部分で、スイッチはオンして導通状態であるか、もしくはオフして非導通状態である。
【００２６】
１つ又は複数の電源スイッチを含む電源スイッチ回路３１２は、ＤＣ電源内（及びＤＣ電源から分離されていない）の１つ又はそれ以上の電源スイッチ回路を有する複数の回路よりも安定な分割相巻線回路３０２を形成するＤＣ電源３１０（の外側）から分離される。
【００２７】
通常、回路の１つ又はそれ以上の電源スイッチをオンにすると、１つ又はそれ以上の電源スイッチの小さな抵抗値のために、１つ又はそれ以上のスイッチを介して若干の電圧降下のみが存在する。従って、もしＤＣ電源のための入力電圧が、ＤＣ電源のリード線を１つの電源スイッチ（又は複数の電源スイッチ）の両端に接続することにより高くなるならば、このことは結果として、電源スイッチが「オン」状態にあるか、もしくは、電力を受電できず回路のＤＣ素子に電力供給できないときに、ＤＣ電源の破壊に至る。分割相巻線回路３０２は、１つ又は複数の非破壊ＤＣ電源素子３１６，３１８を含み、当該非破壊ＤＣ電源素子は非破壊ＤＣ電源を形成するために電圧降下素子、又は直接ＤＣ電源供給素子を含む。非破壊ＤＣ電源素子３１６，３１８の例は、ＤＣ電源３１０に電気的に接続された一次相巻線３０４，３０６からのタップと、電源装置に電力を供給するためにＤＣ電源に接続された二次相コイル巻線と、分割相巻線と電源スイッチ回路３１２との間の複数の抵抗と、分割相巻線と電源スイッチ回路との間の１つ又はそれ以上のツェナーダイオードと、電源スイッチ回路における１つ又はそれ以上の電源スイッチがオンして導通状態であるときに電源が破壊することを防止するために一次分割相巻線と電源スイッチ回路との間の電圧降下を生成するための他の複数の素子とを含む。従って、分割相巻線回路３０２は、電源スイッチ回路がオンして導通状態であるか、もしくはオフして非導通状態であるかにかかわらず、電力の一定のフローを提供する。
【００２８】
多くの電子制御式同期モータは、複数の相巻線に印加される交流電圧のゼロクロスを検出する複数の回路を有する。このゼロクロス検出回路は、モータが同期速度にあるときを決定するためのモータコントローラ３０８に信号を送る。もしＡＣ電源電圧が同一の回路上で動作する他の機器のために通常、電気的なノイズが重畳しているならば、この電気的ノイズは、ゼロ交差検出器に対して、通常、モータにおける音響ノイズとして現れるモータの制御に影響を与えて誤って動作させる場合がある。
【００２９】
一例では、分割相巻線回路３０２は同期モータの一部である。同期モータはリード線Ｌ１，Ｌ２でライン電力（すなわち、ＡＣ電力）を受電する。本開示の関連する回路を使用する巻線分割相を用いた同期モータは、モータを制御するために印加されるＡＣ電圧のゼロクロスを検出することに依存するのではなく、むしろ電圧の極性を検出しており、すなわち、極性Ｌ２がＬ１よりも大きいか又は小さいかを検出することで、ＡＣ電源において電気的ノイズが存在するときにでさえ静かな動作を可能するものである。
【００３０】
図３のＤＣ電源３１０は複数の分割相巻線３０４，３０６に対して直接にかつ電気的に接続される。従って、ＤＣ電源３１０は、電源スイッチ回路３１２の状態にかかわらず、複数の分割相巻線３０４，３０６によって電力供給される。
【００３１】
図４は、モータの複数の分割モータ相巻線４０４，４０６を半分に分割し、モータのためのモータコントローラ４０８とモータのためのパワー電子回路の両方を設けたもう１つの分割相巻線回路４０２を示し、当該分割相巻線回路４０２は、ＤＣ電源４１０と、複数の分割相間の電源供給ライン電圧において「中間点」又は「中央点」４１４に設けられた、１つ又はそれ以上の電源スイッチを有する電源スイッチ回路４１２を含む。図４の分割相巻線回路４０２は、非破壊ＤＣ電源を生成するために、直流電源４１０に電気的に接続された一次分割相巻線４０４，４０６からのタップ４１６，４１８を含む。
【００３２】
いくつかの回路において、モータが同期速度に達すると、１つ又はそれ以上の電源スイッチはオフになることにより、低電圧電力がモータコントローラに流れることを停止させる。一例では、例えば同期速度の場合のように、１つの分割相巻線から１つ又はそれ以上の電源スイッチを介してもう１つの分割相巻線へのパスが短絡されると、その結果、例えば、短絡中の電荷を保持するためのキャパシタが存在しないか、もしくは、短絡中の十分な電荷を保持するために十分に大きくはない容量のキャパシタが存在する場合などにおいて、ＤＣ電源及びモータコントローラは、相巻線からの低電源電圧をもはや受信しなくなる。図４の回路４０２は、直流電源４１０への相巻線４０４，４０６のコイルのタップ４１６，４１８を含む。その結果、低電圧電源は複数の相巻線からＤＣ電源に直接に流れて１つ又はそれ以上の電源スイッチをバイパスする（「分割モータ相コントローラ」）。図４の回路４０２により、低電圧電源は、同期速度で、例えば、ＤＣ電源４１０に供給されることを保証する。
【００３３】
一例では、分割モータ相コントローラのためのＤＣ電源４１０は、ツェナーダイオードと、１つ又はそれ以上の電源スイッチがオフであるときに交流電流（ＡＣ）のサイクルの一部の間電力を受電する蓄積キャパシタによって形成される。モータが同期速度で動作しているときには、１つ又はそれ以上の電源スイッチは連続的に導通状態になる。このため、ＤＣ電源に供給される電圧の量は、１つ又はそれ以上のスイッチの両端の電圧降下）に等しく、このことは、複数のパワーＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値（ＲＤＳ（ｏｎ））を用いるときは、低電圧をもたらすことができる。
【００３４】
図５は、モータのモータ相巻線５０４，５０６を半分に分割し、モータのためのモータコントローラ５０８とモータのためのパワー電子回路の両方を設けるためのもう１つの分割相巻線回路５０２を示し、当該分割相巻線回路は、ＤＣ電源５１０と、複数の分割相間の電源ライン電圧における「中間点」又は「中央点」５１４において設けられた１つ又はそれ以上の電源スイッチを有する電源スイッチ回路５１２とを含む。図５の回路５０２は、複数のモータ相巻線５０４，５０６間の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、１つ又はそれ以上の電源スイッチ５１２とを含み、複数の相巻線からＤＣ電源５１０に供給される低電圧電源を保持してそれ故、維持して非破壊ＤＣ電源５１０を生成する。これにより、図５の回路は、例えば同期速度でＤＣ電源への低電圧電源を維持する。
【００３５】
図６は、モータのモータ相巻線６０４，６０６を半分に分割し、モータのためのモータコントローラ６０８とモータのためのパワー電子回路の両方を設けるためのもう１つの分割相巻線回路６０２を示し、当該分割相巻線回路６０２は、ＤＣ電源６１０と、複数の分割相間の電源ライン電圧における「中間点」又は「中央点」６１４において設けられた１つ又はそれ以上の電源スイッチを有する電源スイッチ回路６１２とを含む。一次分割相巻線６０４，６０６は、ＤＣ電源６１０に流れることができる電流を制限して、電力を浪費する複数の電流制限素子の必要性を除去する。図６の分割相巻線回路６０２は、ＤＣ電源６１０に電気的に接続され、非破壊ＤＣ電源を形成するための二次相巻線６１６，６１８を含む。
【００３６】
一例では、電源スイッチ回路６１２は、並列に接続された、ツェナーダイオード又は他の電圧レギュレータ及び電源スイッチを含む。一方、従来のシステムは、他の構成要素と直列の電源回路を含んでいた。電源スイッチが直列にツェナーダイオードと並列であって直列ではないために、電源スイッチは常時オンであることができる。しかしながら、もし電源スイッチがオフならば、電流はいまだツェナーダイオードを介して流れる。
【００３７】
図６の回路は、例えばモータの起動時において、低電圧電源をＤＣ電源６１０に供給する１つ又はそれ以上の二次コイル（また、２次巻線という）６１６，６１８を示す。１つ以上の二次コイル６１６，６１８はまた、低電源電圧からＤＣ電源６１０に供給される高周波ノイズをフィルタにより除去するための高周波ノイズフィルタとして動作する。
【００３８】
二次巻線６１６，６１８は、例えば、１つの極ですべてについて第１及び第２の分割相巻線間６０４，６０６で均等に、もしくは、例えば、もう１つの二次巻線よりも１つの二次巻線上でより多数のターン又はコイルなどのように第１及び第２の分割相巻線間で不均等に、任意の場所において分配してもよい。
【００３９】
図６の例では、分割相巻線回路６０２は、モータがオンして同期速度であるときにモータコントローラ６０８を含むＤＣ電子回路をオフすることができる。このように、分割相巻線回路６０２のモータコントローラ６０８はモータの速度を決定し、また、モータが同期速度にあるか否かについて決定する。例えば、１８００ＲＰＭは、４つの固定子極（２つのノース固定子極と２つのサウス固定子極）に対するモータの同期速度であってもよい。ＡＣサイクルの全ての半分期間において、電力が複数の磁極の１つに供給される。従って、４つの磁気極に電力を供給するために２サイクルを要する。従って、もしモータがラインＡＣに同期しているならば、同期速度は１８００ＲＰＭである。同様に、８極の固定子のための同期速度は９００ＲＰＭである。
【００４０】
図７は、分割相巻線回路７０２において、起動又は同期速度未満で連続運転するときに相電流方法の制御を示す。
【００４１】
図７に示すように、電流は、同一の方向で、分割相巻線７０４，７０６及び制御回路の両方の両端を常時流れるであろう。上記制御回路と直列に接続される分割相巻線７０４，７０６は、複数の分割相巻線間の中間点又は中央点に設けられた制御回路を有する１つの巻線を表す。複数の分割相巻線に印加される電流及び電圧は両方のコイルを介して同一の方向で常にあり、複数の分割相巻線の磁極は同様に同一である。
【００４２】
以下に説明するように、制御回路は、その出力が１つ以上の電源スイッチに接続されたダイオード整流ブリッジ回路を含んでもよい。図７に示すように、もし制御回路のダイオードブリッジ整流器の複数の出力端子は、リード線Ｌ１の電圧が正のとき短絡されるならば、電流はただ、巻線７０４，７０６を通って一方向であるが半サイクルの増分で流れるであろう。もしリード線Ｌ１，Ｌ２の両端の電圧が６０サイクルであるとき、制御回路内のダイオードブリッジ整流器回路の出力はリード線Ｌ１が正のときにのみ短絡され、そして、電流の流れは一方向で８ミリ秒の間だけ流れる。電流は交互の半サイクルの８ミリ秒の間流れない。このとき電流は別の８ミリ秒等の間流れるであろう。もしリード線Ｌ２が正の場合に制御回路のダイオードブリッジ回路の出力が短絡した場合、電力がまったく同様に流れる。もしブリッジの出力の短絡が選択的に実行され、そのことは磁気回転子の角度位置に基づいて実行されるとき、連続的なモータ動作が生成される。制御回路内のダイオードブリッジ整流回路の出力が、上述のように、磁気回転子の角度位置に基づいて選択的に半サイクルの一部に対して短絡されている場合は、リードＬ１が正のときにのみ、任意の所望の速度は同期速度より高い速度を含むように実行することができる。このようなモータの特性は複数の入力に印加されるパルス電流を有するＤＣモータと同様である。しかし、複数の電源スイッチング構成要素というよりは、分割相巻線の切り替えを実現し、分割相巻線回路は、１つの電源スイッチング素子と関連する交流電流がスイッチングを実行できるという事実を利用する。
【００４３】
図８は、４極の分割相巻線回路において、毎分１８００回転（ＲＰＭ）の同期速度で相電流方向の制御の例を示す。同期速度で、制御された位相は、ＡＣライン入力と同期される。
【００４４】
図９は、２極分割相巻線回路において毎分３６００回転（ＲＰＭ）の同期速度で相電流方向の制御を示す。同期速度において、制御された位相はＡＣライン入力と同期される。
【００４５】
図１０は、分割相巻線回路においてＤＣ電源ストレージキャパシタの充電期間の一例を示す図である。図７の波形との相関に留意する必要がある。
【００４６】
図１１は、二次コイル１１０４，１１０６と１つの電源スイッチ１１０８を備えた分割相巻線回路１１０２を示す。一次分割相巻線１１１０，１１１２は、直流電源に流れることができる電流を制限する。
【００４７】
モータコントローラ１１１４は、入力周波数及び回転子の位置のタイミングに基づいて、１つ又はそれ以上の電源スイッチに対してスイッチングを制御する。モータコントローラ１１１４は、分割相巻線回路の起動及び動作を制御する。例えば、モータコントローラ１１１４は起動を制御し、ここで、モータは同期モータである。モータコントローラ１１１４は、固定子に対する回転子の位置を決定する。モータコントローラ１１１４はまた、例えば毎分回転数（ＲＰＭ）をなどの回転子の速度を決定してモニタ、モータが同期速度に達したときのようなモータの動作パラメータを決定し、モータの回転子との位置又は速度に基づいてモータを制御する。一例は、モータコントローラ１１１４は、回転子の位置を決定するためにホール効果スイッチ、及び／又は、他の回転決定デバイスと、回転子の速度を決定するために回転計数又は速度決定デバイスを有する。
【００４８】
一例では、１つ又はそれ以上の電源スイッチ回路は、ツェナーダイオード１１１６又は他の電圧レギュレータと電源スイッチ１１０８とを並列で含む。一方、従来のシステムは、他の構成要素と直列の電源回路を含んでいた。電源スイッチ１１０８はツェナーダイオード１１１６と並列であって直列ではないので、当該電源スイッチは常時オンである。しかし、電源スイッチがオフである場合には、電流は依然としてツェナーダイオードを介して流れることができる。
【００４９】
図１１の回路は、例えばモータの起動時である場合のように、ＤＣ電源に低電圧電源を提供する１つ又は複数の二次コイル（また、二次巻線という。）１１０４，１１０６を含む。１つ以上の二次コイル１１０４，１１０６はまた、ＤＣ電源に供給される低電圧電源からの高周波ノイズを除去するための高周波ノイズフィルタとして機能する。
【００５０】
二次巻線１１０４，１１０６は、例えば、一つの極においてすべてについて第１及び第２の分割相巻線１１１０，１１１２の間に均等に分解され、もしくは、例えばもう１つの２次巻線よりも１つの２次巻線上がより多数のターン又はコイルであるように、第１及び第２の分割相巻線の間で不均等に、任意の場所において分配してもよい。
【００５１】
複数のコイルがダイオードブリッジ整流器１１１８を介して回路に接続される方法は、任意の所与の時間において一方向のみに複数のコイルに電流が流れることを可能にする。このモータ及びコントローラに加えられた改良はより信頼性の高い論理制御回路を可能にするＤＣ論理電源を大きく改善する。複数の二次コイル１１０４，１１０６は、一次巻線１１１０，１１１２としてモータコイルを使用する変圧器を作成する方法で複数のモータコイルに巻回される。
【００５２】
このモータ及びコントローラに加えられた改良は、より信頼性の高い論理制御回路を可能にするＤＣ論理電源を大きく改善する。複数の二次コイルは、一次巻線としてモータコイルを使用する変圧器を作成する方法でモータコイルに巻回される。図１１の例では、２０：１の比率を使用する。図１１の例は、同じ固定子極に巻回されている、モータの一次コイル当たりの１０００ターンと、二次コイル当たりの５０ターンを含む。しかし、より大きい又はより小さい他のターン比を使用することができる。複数の一次モータコイル１１１０，１１１２と、複数の二次コイル１１０４，１１０６との間の比は、ＡＣ入力電力及び／又はＤＣ電源の必要条件とともに変更してもよい。この回路は、ラインからの高電圧からすべてのＤＣ回路を分離するだけでなく、電源が入力Ｌ１とＬ２に印加されたときにも、制御回路に対して非崩壊のＤＣ電源を生成する。
【００５３】
電源スイッチ回路は、２つの主要素子と、全波ブリッジ整流器１１１８と、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチ１１０８とから構成される。全波ブリッジ整流器１１１８は、負電圧が電源スイッチ１１０８のドレイン（上部）に供給されないことを保証する。全波ブリッジ整流器１１１８はまた、正の電圧が電源スイッチ１１０８のソース（下部）に供給されないことを保証し、これによって、電流は、抵抗Ｒ１を介して電源スイッチ１１０８のゲートに正の電圧によってバイアスされるときに、電源スイッチ１１０８のドレインからソースに流れることができる。同時に、正の整流されたＡＣ電源が電源スイッチ１１０８のドレインに存在するので、電源スイッチ１１０８は、抵抗Ｒ１を介して同じ電圧信号によってバイアスされる。ダイオード１１１６は、電源スイッチ１１０８のゲート上の電圧が、電源スイッチ１１０８を損傷又は破壊することがないように、−０．７ＶＤＣより大きくなることを保証することによって、電源スイッチ１１０８のゲートを保護する。抵抗Ｒ１１とキャパシタＣ５は、過渡又は高周波ノイズをフィルタするための「スナバ」として使用される。Ｒ１１とＣ５は、特にノイズの多い環境で、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチ１１０８のための追加の保護を提供する。
【００５４】
図１２は、二次コイル１１０４，１１０６と１つの電源スイッチ１１０８を有する分割相巻線回路１２０２を示す。図１２の回路は、図１１の同一の電源スイッチ回路と、同一の複数の二次コイル１１０４，１１０６とを含む。また、図１２のモータ制御回路１１１４Ａは、同期速度を介しての制御などのモータの動作を制御するための論理制御回路１２０４と、電源スイッチ回路がオフされたときに制御するための論理制御遮断回路と、ＤＣ電源を論理制御回路及び論理制御遮断回路１２０６に供給するための非破壊ＤＣ電源１２０８とを含む。論理制御回路１２０４及び論理制御遮断回路１２０６は、１つの論理制御回路で構成してもよい。
【００５５】
一実施形態では、この分割相巻線回路１２０２の１つの目的は、モータがＡＣ電源ライン周波数（例えば、４極モータに対して、６０Ｈｚ＝１８００ｒｐｍ、及び５０Ｈｚ＝１５００ｒｐｍ）で同期運転できるようにすることである。任意の制御回路がなければ、電源スイッチ回路は、あたかもコイルペアＬ１，Ｌ２が電源スイッチ回路を介してともに互いに短絡されているかのように電流が流れることを可能にする。制御回路は、回転子が線間電圧に比べて適切な位置になるまで、単純に電源スイッチ回路をオフにする。このため、一態様では、電源スイッチ回路は、ＡＣ電源ライン電圧のためにレート設定される。制御回路の構成要素はすべて論理レベル電圧（ＶＣＣ）であることができる。論理電源は、複数の一次モータコイル１１１０，１１１２と同じ複数の極に巻回されている二次コイル１１０４，１１０６によって電源供給される。複数の二次コイル１１０４，１１０６は、二次電源が論理電源条件を満たすように任意の磁極数上に巻回することができる。制御回路は、モータを起動させる必要があり同期速度に設定する必要があるので、論理制御遮断回路は主制御回路を遮断するために含まれる。論理制御遮断回路はオプションである。制御回路を遮断することで、電源スイッチ回路は、モータへの全ライン電力から、電源スイッチ回路における損失を減算することを可能にする。このことは、特にモータが長期間において運転するときに全体の効率と部品の寿命を増加させる。
【００５６】
図１３及び１３Ａは、二次コイルと１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。当該回路は、２つのＡＣ電源線は、モータの動作中にＡＣ電源に接続された２つの入力Ｌ１及びＬ２を有する。
【００５７】
電源スイッチ．
【００５８】
電源スイッチブロックは、２つの主要素子と、全波ブリッジ整流器ＢＲ１と、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１とを備えて構成される。全波ブリッジ整流器ＢＲ１は、負電圧が電源スイッチＱ１のドレイン（上部）に供給されないことを保証する。全波ブリッジ整流器ＢＲ１はまた、正電圧が電源スイッチＱ１のソース（下部）に供給されないことを保証し、これによって、電流は、抵抗Ｒ１を介して電源スイッチＱ１のゲートに正の電圧によってバイアスされるときに、電源スイッチＱ１のドレインからソースに流れることができる。同時に、正の整流された交流電源は電源スイッチＱ１のドレインに存在するので、電源スイッチＱ１は抵抗Ｒ１を介して同じ電圧信号によってバイアスされる。ダイオードＤ５は、電源スイッチＱ１を損傷又は破壊しないように、電源スイッチＱ１のゲート上の電圧が−０．７ＶＤＣより大きくなることを保証することによって、電源スイッチＱ１のゲートを保護する。抵抗Ｒ１１とキャパシタＣ５は、過渡又は高周波ノイズをフィルタするための「スナバ」として使用される。Ｒ１１とＣ５は、特にノイズの多い環境で、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１のための追加の保護を提供する。
【００５９】
ＤＣ電源．
【００６０】
電力がモータに印加され電流が複数のモータ相巻線（複数のモータ一次コイル）を流れるとすぐに、変圧器の動作と同様の方法で複数の２次巻線（複数の二次コイル）において電力が存在する。複数の二次コイル上の電圧値は、入力電圧及び一次と二次のターン数に正比例する。図１１の例を用いると、もし一次コイルへの入力電圧が１２０ＶＡＣであり、一次から二次のターン数比が２０：１である場合、二次コイルの電圧は約６ＶＡＣマイナス任意の損失を計算することができる。二次コイルからの電力は、二次巻線からＤＣ電源に直接に供給される。全波ブリッジ整流器ＢＲ２は二次コイルからの低電圧ＡＣ電源を整流する。全波ブリッジ整流器ＢＲ２は、ＤＣ電源の必要条件に基づいて、低電力の構成要素（部品）とすることができる。
【００６１】
ツェナーダイオードＺ１及びＺ２は他のアノードからアノードに直列に接続され、各カソードは、全波ブリッジ整流器ＢＲ２のＡＣ電源入力に接続される。この方法は、部品の最大定格を超えるＡＣ電源入力から、全波ブリッジ整流器ＢＲ２を保護するために使用される。全波ブリッジ整流器ＢＲ２からの負出力は回路のグランドに接続され、これはまた、電源スイッチブロックと同じグランドに接続される。全波ブリッジ整流器ＢＲ２からの正出力は、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１とキャパシタＣ１に接続される。キャパシタＣ１は、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１の入力に入力される整流されたＡＣ電源信号を平滑化するために設けられる。バイパスキャパシタＣ７は、正のＤＣレール（ＶＣＣ）のノイズを減らすために、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１の出力に使用することができる。また、より大きなキャパシタＣ１０は、正のＤＣレールを平滑し、いくつかの低電圧の状況において電力供給を確保するために、低ドロップアウトのレギュレータＬＤＯ１の出力に使用することができる。Ｃ７とＣ１０は必須ではないが、特にノイズの多い環境では、低電圧直流成分のための信頼性と保護を追加するために設けられる。
【００６２】
論理制御．
【００６３】
制御回路は、ＡＣ電源ライン入力周波数と回転子位置のタイミングに基づいて、電源スイッチ回路のためのスイッチングを制御する。ＡＣ電源ライン入力周波数のタイミングは、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）Ｑ２，Ｑ３と、ダイオードＤ６とＤ７から構成されるＡＣバッファを用いて検出される。ＡＣバッファの入力への電流は高い値の抵抗Ｒ３によって制限される。ダイオードＤ６は、ＡＣバッファの入力が正の直流電源電圧よりも大きくないことを保証する。ダイオードＤ７は、ＡＣバッファの入力がＤＣ電源グランドを基準にして−０．７ボルトよりも大きいことを保証する。
【００６４】
ＡＣバッファへの入力が論理ハイレベルである場合には、ＢＪＴ  Ｑ２がバイアスされ、ＡＣバッファの出力は論理ハイレベルである。ＡＣバッファへの入力が論理ローレベルである場合には、ＢＪＴ  Ｑ３はバイアスされ、ＡＣバッファの出力は論理ローレベルである。ＡＣバッファの出力は、キャパシタＣ６と抵抗Ｒ１３からなるフィルタに接続される。フィルタは必要ないが、ノイズの多い環境での保護と信頼性を提供する。
【００６５】
回転子磁石の極性は、ホール効果スイッチＩＣ１を用いて検出される。しかし、他のスイッチ又は検出装置は、回転子磁石の極性、及び／又は、回転子位置、及び／又は、速度決定、及び／又は、回転子回転数を決定することができる。ホール効果スイッチＩＣ１はオープンコレクタ出力であるため、正のＤＣレール（ＶＣＣ）へのプルアップが必要である。抵抗Ｒ２は、オープンコレクタ出力のために必要なプルアップを提供する。
【００６６】
ホール効果スイッチＩＣ１の出力とＡＣバッファの出力は、単一回路論理ＸＯＲ  ＩＣ２を用いて比較される。ＸＯＲ  ＩＣ２の出力は、ホール効果スイッチＩＣ１とＡＣバッファとの間の差であり、電源スイッチ回路のバイアスＭＯＳＦＥＴ電源スイッチＱ１をバイアスする。ホール効果スイッチＩＣ１の出力が論理ローレベルである場合には、モータへのＡＣ電源入力Ｌ１が負であるとき、電源スイッチＱ１はバイアスされる。ホール効果スイッチＩＣ１の出力が論理ハイレベルのとき、モータへのＡＣ電源入力Ｌ１が正の場合、電源スイッチＱ１はバイアスされる。モータの起動時において、ＡＣ電源入力Ｌ１からの正の入力のみ、もしくは、負の入力のみのいずれかが電源スイッチＱ１をパスする、複数の入力ＡＣサイクルが存在することができる。
【００６７】
電源スイッチＱ１を使用して、電源スイッチＱ１のドレインとゲート電圧が上記バイアス電圧であるときの任意時点において、波形は「チョッピング」され又は遮断することができる。例えば、図７を参照してください。ＸＯＲ  ＩＣ２の出力がＢＪＴのＱ４にバイアスをかけることにより論理ハイレベルのときは、電源スイッチＱ１のゲートは論理ローレベルに保持される。ＢＪＴ  Ｑ４がバイアスされている場合には、抵抗Ｒ１から流れる任意の電流が電源スイッチＱ１のゲートを迂回し、そのソースに電源スイッチＱ１のゲートを接続する電気的にコレクタからエミッタへのＢＪＴ  Ｑ４を通って流れ、すぐに電源スイッチＱ１を遮断する。
【００６８】
ホール効果スイッチＩＣ１の周波数は、入力ＡＣ電源の周波数と一致すると、モータが同期運転される。モータが同期運転している場合のいずれかのモータが同期から外れ、モータを停止して再起動するまで、制御回路は必要ありません。電圧レギュレータＩＣ３の周波数は、ホール効果スイッチＩＣ１から同期速度を超えていることを検出すると、ＸＯＲ  ＩＣ２の出力は、電圧レギュレータＩＣ３のオープンコレクタ出力を介して論理ローレベルに保持される。センサ速度が入力ＡＣ電源よりも小さい場合、電圧レギュレータＩＣ３のオープンコレクタ出力はオフになり、このとき、ＸＯＲ  ＩＣ２の出力は影響をうけない。
【００６９】
この方法は、モータが同期速度で動作しているとき、電源スイッチＱ１は論理制御により遮断されない。しかし、モータが同期速度未満に減速する場合には、起動の場合と同様に、論理コントローラはモータのタイミングを制御する。この方法を使用すると、全体的なモータ効率及び回路内の素子の予想寿命を向上させる。
【００７０】
複数の外部素子は、電圧レギュレータＩＣ３のタイミングを設定するために必要とされる。電圧レギュレータＩＣ３は、正確なパラメータ内で動作するように、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は１％の許容誤差であってもよい。キャパシタＣ１は、抵抗Ｒ６及びＲ７と連携して、電圧レギュレータＩＣ３のオープンコレクタ出力がオンになるような周波数を設定するように動作する。キャパシタＣ３は、電圧レギュレータＩＣ３の内部チャージポンプのために使用される。キャパシタＣ４は、電圧レギュレータＩＣ３にＡＣ結合する入力を使用される。電圧レギュレータＩＣ３だけなので、ゼロ電圧交差を持っている周波数を検出する。抵抗Ｒ８は、電圧レギュレータＩＣ３の入力にＣ結合するＣ４に電流を制限する。
【００７１】
図１４は、２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【００７２】
図１５は、１つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【００７３】
図１６は、直列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。ダイオードＤ１及びＤ２は１Ｎ４００３であり、ダイオードＤ３及びＤ４は１Ｎ９１４である。トランジスタＱ３、Ｑ４は２Ｎ３９０４である。ＩＣ１は、ホール効果スイッチ／センサである。ダイオードＤ５及びＤ６は、もし相電流が内部ダイオードの電流定格を超えたときに、スイッチＱ１及びＱ２の内部ダイオード（ｄ１及びｄ２）に対して電流容量を増大させるために使用される。キャパシタＣ２、Ｃ３は一実施形態ではオプションである。キャパシタＣ２、Ｃ３は、キャパシタＣ１のための追加の充電時間を追加するために、スイッチＱ１、Ｑ２に対して遅延「ターンオン」を生成るために使用されて、もし必要があれば、キャパシタＣ１に対して付加的な充電時間を追加し、ホールスイッチ／センサＩＣ１のデバイス選択に応じて、ホールスイッチ／センサＩＣ１に対して確かな３．３ＶＤＣ又は５ＶＤＣ供給を保証する。従来のシステムでは、５ＶＤＣは、論理レベルのパワーＭＯＳＦＥＴスイッチをオンにする必要があった。
【００７４】
ダイオードＤ１、Ｄ２、ｄ１及びｄ２はホールスイッチ／センサＩＣ１のためのＤＣ電源に対して交流電源の整流を行う。
【００７５】
ツェナーダイオードＺＤ１は、ホールスイッチ／センサＩＣ１の直流電源の電圧レギュレータを提供する。
【００７６】
ＲＬはＤＣ電源に対して制限電流を提供する。これは、約１０ｍＡの電流を制限するために設定されるべきである。ホールスイッチ／センサＩＣ１は、内部のオープンコレクタ出力トランジスタのベース駆動電流を含め、６ミリアンペアを使用する。追加のＤＣ電流は、Ｑ３を切り替えるために使用され、「プルアップ」抵抗Ｒ３を介して供給される。スイッチＱ３のためのコレクタからエミッタへの電流、並びに、スイッチＱ３のためのベース及びコレクタからエミッタへの電流はＤＣ電源により供給されないが、モータ相巻線を流れる電流によって供給される。トランジスタＱ３とＱ４が適正時間で完全に「オフ」を有効にすることを保証することが好ましい。複数のスイッチが最大の運用効率のために、適切な時期に、完全に「オン」され又は飽和状態にあることは一実施形態では好ましいが、要求条件ではない。
【００７７】
図１７は、分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源及び直列の２つの電源スイッチへのタップを有する分割相巻線回路を示す。
【００７８】
図１８は、並列の２つの電源スイッチを有する分割相巻線回路を示す。
【００７９】
図１９は、分割相巻線コイルから直流（ＤＣ）電源及び並列の２つの電源スイッチへのタップを有する分割相巻線回路を示す。
【００８０】
図２０は、非破壊ＤＣ電源を生成するために、一次ＡＣ相巻線及び二次巻線を有する分割相巻線回路を有するモータを示す。図２０のモータでは、二次巻線は全ての極に巻回される。しかし、二次巻線は、丁度１極、２極、３極、又は別の極数の極で巻回されてもよい。二次巻線は、図２０のモータ巻線の一次相巻線と直列に接続される。しかしながら、二次巻線はまた、並列に、もしくは、直列と並列の両方の組み合わせで接続することができる。図２０のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８１】
図２１は、ただ１極で巻回された非破壊ＤＣ電源を形成するために、一次ＡＣ相巻線及び二次巻線を有する分割相巻線回路を有するモータを示す。図２１のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８２】
図２２は、非破壊ＤＣ電源を形成するためにタップ付きの一次相巻線を有する分割相巻線回路２２０２を有するモータを示す。図２２のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８３】
モータは、４極２２０６〜２２１２の固定子２２０４と、固定子に対応する４つの磁石Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓ２２１６〜２２２２を有する回転子２２１４とを有する。モータ２２０２は、軸（中央円）２２２４と回転子バックアイアン（軸と複数の磁石との間の領域）２２２６を有する。複数の一次分割相巻線２２２８，２２３０はそれぞれＬ１及びＬ２でＡＣ電源に接続される。二次巻線２２３２，２２３４は、直流電源２２３６に接続される。
【００８４】
図２３は、非破壊ＤＣ電源を形成するために、複数の分割相巻線２３０８，２３１０と電源スイッチ回路２３１２との間の複数の抵抗２３０４，２３０６を有する分割相巻線回路２３０２を備えるモータを示す。図２３のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８５】
図２４は、非破壊ＤＣ電源を形成するために、複数の分割相巻線２４０８，２４１０と電源スイッチ回路２４１２との間の複数のツェナーダイオード２４０４，２４０６を有する分割相巻線回路２４０２を備えるモータを示す。図２４のモータは、４極の永久磁石同期モータである。６０ＨｚのＡＣで動作するモータの同期速度は１８００ＲＰＭである。
【００８６】
当業者は、上記開示された特定の実施形態からの変形は、本開示によって意図されることを理解するであろう。本開示は上記実施形態に限定されるものではないが、以下の特許請求の範囲によって規定されるべきである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのための回路であって、
少なくとも概ね半分に分割された複数の分割モータ相巻線と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備え、上記分割モータ相巻線からのＡＣ電力を受電する電源スイッチ回路と、
上記ＤＣ電源に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子とを備える回路。
【請求項２】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上の抵抗と、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上のツェナーダイオードとからなるグループのうちの少なくとも１つの部材を備える請求項１に記載の回路。
【請求項３】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、上記ＤＣ電源に電気的に接続された上記分割モータ相巻線からのタップであって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスするタップを備える請求項１に記載の回路。
【請求項４】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、上記分割モータ相巻線に関連して巻回されかつ上記ＤＣ電源に電気的に接続された二次相コイル巻線であって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスする二次相コイル巻線を備える請求項１に記載の回路。
【請求項５】
上記分割モータ相巻線は、第１の分割モータ相巻線と、第２の分割モータ相巻線とを備え、
上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に均等に分配され、もしくは、上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に不均等に分配される請求項４に記載の回路。
【請求項６】
上記分割モータ相巻線は、第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線を備え、
上記二次相コイル巻線はすべて上記モータの固定子の１つの極上に分配され、もしくは、上記モータの固定子の１つを超える極上に分配される請求項４に記載の回路。
【請求項７】
上記非破壊ＤＣ電源素子は、上記分割モータ相巻線及び上記電源スイッチ回路との間の電圧降下を形成して、上記電源スイッチ回路の少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊されることを防止する電気素子を備える請求項１に記載の回路。
【請求項８】
上記電源スイッチ回路は、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された少なくとも１つのツェナーダイオードを備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチがオンオフしているときに電流が上記少なくとも１つのツェナーダイオードを流れる請求項１に記載の回路。
【請求項９】
上記電源スイッチ回路は、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された電圧レギュレータを備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチはオンオフしているときに電流が電圧レギュレータを流れる請求項１に記載の回路。
【請求項１０】
上記電源スイッチ回路は、上記少なくとも１つの電源スイッチに動作可能に接続され、負電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインに供給されることを停止し、かつ正電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのソースに供給されることを停止する全波ブリッジ整流器を備え、
これにより、上記少なくとも１つの電源スイッチが上記少なくとも１つの電源スイッチのゲートの正電圧によってバイアスされるときに、電流が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインからソースに流れる請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
上記分割モータ相巻線は半分に分割され、
上記電源スイッチ回路及び上記非破壊ＤＣ電源素子は上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置する請求項１に記載の回路。
【請求項１２】
上記直流電源は、上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置する請求項１１に記載の回路。
【請求項１３】
上記ＤＣ電源は、上記複数のモータ相巻線のうちの一つのモータ相巻線の開始側と、上記複数のモータ相巻線のうちのもう１つのモータ相巻線の終了側とに接続される請求項１に記載の回路。
【請求項１４】
上記電源スイッチ回路を制御する制御回路をさらに備える請求項１に記載の回路。
【請求項１５】
上記制御回路は、上記モータが同期速度であるときに上記制御回路を遮断する論理制御遮断回路を備える請求項１４に記載の回路。
【請求項１６】
上記ＤＣ電源は上記分割モータ相巻線に動作可能に接続され、
上記モータ制御回路は上記ＤＣ電源に動作可能に接続され、
上記電源スイッチ回路はモータコントローラに動作可能に接続される請求項１４に記載の回路。
【請求項１７】
上記モータは回転子と固定子とを備え、
上記モータ相巻線はＡＣライン電圧を受電し、
上記回路は、上記回転子が所定の識別された回転子位置、回転子の磁石の極性、又はＡＣライン電圧に対する速度であるときに上記電源スイッチ回路をオフにする制御回路を備える請求項１に記載の回路。
【請求項１８】
ＡＣライン電圧の周波数を検出するＡＣバッファと、
上記回転子の回転子位置を検出する検出デバイスと、
上記ＡＣバッファの出力を上記検出デバイスの出力と比較して、比較出力に基づいて上記電源スイッチ回路を制御する論理回路とをさらに備える請求項１７の回路。
【請求項１９】
上記比較出力が同一の論理レベルにあるとき、上記論理回路は上記少なくとも１つの電源スイッチをバイアスする請求項１８に記載の回路。
【請求項２０】
上記少なくとも１つの電源スイッチは第１の電源スイッチ及び第２の電源スイッチを備え、
ＡＣサイクルの１つの半分のときに、上記第１の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第２の電源スイッチはオフされて非導通状態にあり、
上記ＡＣサイクルのもう１つの半分のときに、上記第２の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第１の電源スイッチはオフされて非導通状態にある請求項１に記載の回路。
【請求項２１】
上記少なくとも１つの電源スイッチは、１つの電源スイッチと、直列に接続された２つの電源スイッチと、並列に接続された２つの電源スイッチとのうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の回路。
【請求項２２】
上記少なくとも１つの電源スイッチは、１つ以上の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と、１つ以上のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）と、１つ以上のトランジスタとのうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の回路。
【請求項２３】
上記モータをさらに備え、
上記モータは、ＤＣブラシレスモータと、電子整流モータ、くま取り極モータと、永久スプリットキャパシタモータとのうちの少なくとも１つから選択される請求項１に記載の回路。
【請求項２４】
上記モータをさらに備え、
上記モータは、同期速度で、同期測度未満で、及び同期測度を超えて動作可能である請求項１に記載の回路。
【請求項２５】
上記分割モータ相巻線はＡＣライン電圧に接続される請求項１に記載の回路。
【請求項２６】
モータのためのシステムであって、
少なくとも概ね半分に分割され、交流（ＡＣ）電力を受電する複数の分割モータ相巻線と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源と、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備える電源スイッチ回路と、
上記分割モータ相巻線の少なくとも概ね中間点に接続され、上記ＤＣ電源からＤＣ電力を受電して上記電源スイッチを制御するモータコントローラと、
上記ＤＣ電源に並列に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子とを備えるシステム。
【請求項２７】
上記ＤＣ電源は上記分割モータ相巻線に動作可能に接続され、
上記モータコントローラは上記ＤＣ電源に動作可能に接続され、かつ
上記電源スイッチ回路は上記モータコントローラに動作可能に接続される請求項２９に記載の回路。
【請求項２８】
モータの回路のための方法であって、
少なくとも概ね半分に分割された複数の分割モータ相巻線を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備え、上記分割モータ相巻線からのＡＣ電力を受電する電源スイッチ回路を提供することと、
上記ＤＣ電源に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子を提供することとを備える方法。
【請求項２９】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上の抵抗と、
上記分割モータ相巻線と上記電源スイッチ回路との間の１つ以上のツェナーダイオードとからなるグループのうちの少なくとも１つの部材を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、上記ＤＣ電源に電気的に接続された上記分割モータ相巻線からのタップであって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスするタップを提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、上記分割モータ相巻線に関係して巻回されかつ上記ＤＣ電源に電気的に接続された二次相コイル巻線であって、上記ＡＣ電源を上記ＤＣ電源に供給し、上記電源スイッチ回路をバイパスする二次相コイル巻線をさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
上記分割モータ相巻線のために、第１の分割モータ相巻線と、第２の分割モータ相巻線とを提供することをさらに備え、
上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に均等に分配され、もしくは、上記第２の分割モータ相巻線は上記第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線の間に不均等に分配される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
上記分割モータ相巻線のために、第１の分割モータ相巻線及び第２の分割モータ相巻線を提供することをさらに備え、
上記二次相コイル巻線はすべて上記モータの固定子の１つの極上に分配され、もしくは、上記モータの固定子の１つを超える極上に分配される請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
上記非破壊ＤＣ電源素子のために、上記分割モータ相巻線及び上記電源スイッチ回路との間の電圧降下を形成して、上記電源スイッチ回路の少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊されることを防止する電気素子を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
上記電源スイッチ回路のために、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された少なくとも１つのツェナーダイオードを提供することをさらに備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチがオンオフしているときに電流が上記少なくとも１つのツェナーダイオードを流れる請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
上記電源スイッチ回路のために、少なくとも１つの電源スイッチと並列に接続された電圧レギュレータを提供することをさらに備え、
上記少なくとも１つの電源スイッチはオンオフしているときに電流が電圧レギュレータを流れる請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
上記電源スイッチ回路のために、上記少なくとも１つの電源スイッチに動作可能に接続され、負電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインに供給されることを停止し、かつ正電圧が上記少なくとも１つの電源スイッチのソースに供給されることを停止する全波ブリッジ整流器を提供することをさらに備え、
これにより、上記少なくとも１つの電源スイッチが上記少なくとも１つの電源スイッチのゲートの正電圧によってバイアスされるときに、電流が上記少なくとも１つの電源スイッチのドレインからソースに流れる請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
半分に分割された分割モータ相巻線を提供することをさらに備え、
上記電源スイッチ回路及び上記非破壊ＤＣ電源素子は上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置する請求項２８に記載の方法。
【請求項３９】
上記直流電源を、上記複数の分割モータ相巻線の間の少なくとも概ね中間点に位置させることをさらに備える請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記複数のモータ相巻線のうちの一つのモータ相巻線の開始側と、上記複数のモータ相巻線のうちのもう１つのモータ相巻線の終了側とに接続されるＤＣ電源を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４１】
上記電源スイッチ回路を制御する制御回路を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４２】
上記制御回路のために、上記モータが同期速度であるときに上記制御回路を遮断する論理制御遮断回路を提供することをさらに備える請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
上記ＤＣ電源は上記分割モータ相巻線に動作可能に接続され、
上記モータ制御回路は上記ＤＣ電源に動作可能に接続され、
上記電源スイッチ回路はモータコントローラに動作可能に接続される請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
上記モータは回転子と固定子とを備え、
上記モータ相巻線はＡＣライン電圧を受電し、
上記回路のために、上記回転子が所定の識別された回転子位置、回転子の磁石の極性、又はＡＣライン電圧に対する速度であるときに上記電源スイッチ回路をオフにする制御回路を提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４５】
ＡＣライン電圧の周波数を検出するＡＣバッファと、
上記回転子の回転子位置を検出する検出デバイスと、
上記ＡＣバッファの出力を上記検出デバイスの出力と比較して、比較出力に基づいて上記電源スイッチ回路を制御する論理回路とを提供することをさらに備える請求項４４の方法。
【請求項４６】
上記比較出力が同一の論理レベルにあるとき、上記論理回路は上記少なくとも１つの電源スイッチをバイアスする請求項２８８に記載の方法。
【請求項４７】
上記少なくとも１つの電源スイッチのために、第１の電源スイッチ及び第２の電源スイッチを提供することをさらに備え、
ＡＣサイクルの１つの半分のときに、上記第１の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第２の電源スイッチはオフされて非導通状態にあり、
上記ＡＣサイクルのもう１つの半分のときに、上記第２の電源スイッチはオンされて導通状態にある一方、上記第１の電源スイッチはオフされて非導通状態にある請求項２８に記載の方法。
【請求項４８】
上記少なくとも１つの電源スイッチのために、１つの電源スイッチと、直列に接続された２つの電源スイッチと、並列に接続された２つの電源スイッチとのうちの少なくとも１つを提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項４９】
上記少なくとも１つの電源スイッチのために、１つ以上の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と、１つ以上のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）と、１つ以上のトランジスタとのうちの少なくとも１つを提供することをさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項５０】
上記モータを提供することをさらに備え、
上記モータは、ＤＣブラシレスモータと、電子整流モータ、くま取り極モータと、永久スプリットキャパシタモータとのうちの少なくとも１つから選択される請求項２８に記載の方法。
【請求項５１】
上記モータを提供することをさらに備え、
上記モータは、同期速度で、同期測度未満で、及び同期測度を超えて動作可能である請求項２８に記載の方法。
【請求項５２】
上記分割モータ相巻線はＡＣライン電圧に接続される請求項２８に記載の方法。
【請求項５３】
モータの回路のための方法であって、
少なくとも概ね半分に分割され、交流（ＡＣ）電力を受電する複数の分割モータ相巻線を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続され、上記分割モータ相巻線から転送された交流（ＡＣ）電力を受電し、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電源に変換するＤＣ電源を提供することと、
上記分割モータ相巻線の概ね少なくとも中間点に接続された上記ＤＣ電源の外側に接続された少なくとも１つの電源スイッチを備える電源スイッチ回路を提供することと、
上記分割モータ相巻線の少なくとも概ね中間点に接続され、上記ＤＣ電源からＤＣ電力を受電して上記電源スイッチを制御するモータコントローラを提供することと、
上記ＤＣ電源に並列に接続され、少なくとも１つの電源スイッチがオンして導通状態であるときに上記ＤＣ電源が破壊することを防止する非破壊ＤＣ電源素子を提供することとを備える方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015535170.tif 000028
【図２】
2015535170.tif 000029
【図３】
2015535170.tif 000030
【図４】
2015535170.tif 000031
【図５】
2015535170.tif 000032
【図６】
2015535170.tif 000033
【図７】
2015535170.tif 000034
【図８】
2015535170.tif 000035
【図９】
2015535170.tif 000036
【図１０】
2015535170.tif 000037
【図１１】
2015535170.tif 000038
【図１２】
2015535170.tif 000039
【図１３】
2015535170.tif 000040
【図１３Ａ】
2015535170.tif 000041
【図１４】
2015535170.tif 000042
【図１５】
2015535170.tif 000043
【図１６】
2015535170.tif 000044
【図１７】
2015535170.tif 000045
【図１８】
2015535170.tif 000046
【図１９】
2015535170.tif 000047
【図２０】
2015535170.tif 000048
【図２１】
2015535170.tif 000049
【図２２】
2015535170.tif 000050
【図２３】
2015535170.tif 000051
【図２４】
2015535170.tif 000052
【国際調査報告】
2015535170.tif 000053