(57)【要約】【課題】低費用で信頼性の高い空気流調節装置を提供する。【解決手段】空気流調節装置は、ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された、空気供給ユニットと、回路基板とを含む。空気供給ユニットは、インペラと、該インペラを駆動するように構成された単相永久磁石ブラシレスモータとを含む。単相永久磁石ブラシレスモータは、固定子と、該固定子に対して回転することができる回転子とを含む。固定子は、固定子鉄心と、該固定子鉄心の周りに巻回された単相巻線とを含む。回転子は、シャフトと、該シャフトに固定された永久磁石とを含む。固定子及び回転子の磁極の数は、同数であって６を超えない。固定子鉄心の外径は、３５ｍｍ未満であり、及び／又は固定子鉄心の軸線方向厚さは、１０ｍｍと２０ｍｍとの間である。【選択図】図３
2017085877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置された、空気供給ユニットと、回路基板とを含む空気流調節装置であって、前記空気供給ユニットは、インペラと、前記インペラを駆動するように構成された単相永久磁石ブラシレスモータとを含み、前記単相永久磁石ブラシレスモータは、固定子と、前記固定子に対して回転することができる回転子とを含み、前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心の周りに巻回された単相巻線とを含み、前記回転子は、シャフトと、前記シャフトに固定された永久磁石とを含み、前記固定子及び前記回転子の磁極の数は、同数であって６を超えない、空気流調節装置において、固定子鉄心の外径が３５ｍｍ未満であり、及び／又は固定子鉄心の軸線方向厚さが１０ｍｍと２０ｍｍとの間であることを特徴とする、空気流調節装置。
【請求項２】
前記単相巻線に交流電流を供給するように構成された電源端子及びインバータが前記回路基板に設けられ、前記空気流調節装置はヘアドライヤであり、前記回路基板に電気的に接続された加熱ユニットが前記ハウジング内に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の空気流調節装置。
【請求項３】
前記ヘアドライヤの空気供給量が８０乃至１４０立方メートル毎時であり、前記ヘアドライヤの風圧が２８０乃至７２０パスカルであることを特徴とする、請求項２に記載の空気流調節装置。
【請求項４】
前記単相永久磁石ブラシレスモータの定格出力が５０乃至１００ワットであることを特徴とする、請求項２〜請求項３のいずれかに記載の空気流調節装置。
【請求項５】
前記電源端子が外部交流電源にアクセスするように構成され、前記インバータの入力電圧が前記電源端子の入力電圧を下回らないことを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の空気流調節装置。
【請求項６】
前記単相巻線に交流電流を供給するように構成された電源端子及びインバータが前記回路基板に設けられ、前記空気流調節装置は真空掃除機であり、前記真空掃除機の定格出力が１００ワット未満であることを特徴とする、請求項２に記載の空気流調節装置。
【請求項７】
前記電源端子と前記インバータとの間に位置検出器及びモータ駆動部が電気的に接続され、これは、前記単相永久磁石ブラシレスモータの回転子の磁界位置を検出し、基本的に互いに逆の少なくとも２つのトリガ信号を前記インバータに対して出力するように構成されることを特徴とする、請求項２〜請求項６のいずれかに記載の空気流調節装置。
【請求項８】
前記位置検出器及びモータ駆動部が、少なくとも４つのピンを有する単一のホール効果コントローラチップであることを特徴とする、請求項７に記載の空気流調節装置。
【請求項９】
前記電源端子によってアクセスされる交流供給電圧を直流電圧に変換するように構成された整流器及びフィルタ回路をさらに含み、前記インバータが、４つの半導体スイッチを含むＨブリッジ回路であり、前記４つの半導体スイッチの少なくとも１つが、ＭＯＳＦＥＴと略記される金属酸化膜電界効果トランジスタ又はＩＧＢＴと略記される絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする、請求項２〜請求項８のいずれかに記載の空気流調節装置。
【請求項１０】
スイッチ駆動部が、前記位置検出器及びモータ駆動部と前記インバータとの間に電気的に接続され、前記位置検出器及びモータ駆動部によって出力されたトリガ信号を増幅し、増幅された信号を前記インバータに与えて前記ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを駆動するように構成されたことを特徴とする、請求項９に記載の空気流調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気流調節装置に関し、特に、ブラシレスモータを有する空気流調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、市販されている約８０Ｗの出力を有するヘアドライヤには、一般に、そのインペラを駆動するために単相直巻モータが設けられている。単相直巻モータは、ユニバーサルモータとしても知られており、電機子巻線及び整流子を有する。電機子巻線は、ブラシを介して固定子励磁巻線と直列接続する。モータの動作中にブラシが摩耗するので、ヘアドライヤの寿命は短くなり、また、ブラシの摩耗の際に生成する炭素粉末が髪に吹き付けられる場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示により空気流調節装置が提供され、これは、ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された、空気供給ユニットと、回路基板とを含む。空気供給ユニットは、インペラと、該インペラを駆動するように構成された単相永久磁石ブラシレスモータとを含み、単相永久磁石ブラシレスモータは、固定子と、該固定子に対して回転することができる回転子とを含み、固定子は、固定子鉄心と、該固定子鉄心の周りに巻回された単相巻線とを含み、回転子は、シャフトと、該シャフトに固定された永久磁石とを含み、固定子及び回転子の磁極の数は、同数であって６を超えない。固定子鉄心の外径は、３５ｍｍ未満であり、及び／又は固定子鉄心の軸線方向厚さは、１０ｍｍと２０ｍｍとの間である。
【０００４】
随意に、単相巻線に交流電流を供給するように構成された電源端子及びインバータが回路基板に設けられ、空気流調節装置はヘアドライヤであり、回路基板に電気的に接続された加熱ユニットがハウジング内に配置される。
【０００５】
好ましくは、ヘアドライヤの空気供給量は、８０乃至１４０立方メートル毎時であり、ヘアドライヤの風圧は、２８０乃至７２０パスカルである。
【０００６】
好ましくは、単相永久磁石ブラシレスモータの定格出力は、５０乃至１００ワットである。
【０００７】
好ましくは、電源端子は、外部交流電源にアクセスするように構成され、インバータの入力電圧は、電源端子の入力電圧を下回らない。
【０００８】
随意に、単相巻線に交流電流を供給するように構成された電源端子及びインバータが回路基板に設けられ、空気流調節装置は真空掃除機であり、真空掃除機の定格出力は１００ワット未満である。
【０００９】
好ましくは、電源端子とインバータとの間に位置検出器及びモータ駆動部が電気的に接続され、これは、単相永久磁石ブラシレスモータの回転子の磁界位置を検出し、基本的に互いに逆の少なくとも２つのトリガ信号をインバータに対して出力するように構成される。
【００１０】
好ましくは、位置検出器及びモータ駆動部は、少なくとも４つのピンを有する単一のホール効果コントローラチップである。
【００１１】
好ましくは、電源端子によってアクセスされる交流供給電圧を直流電圧に変換するように構成された整流器及びフィルタ回路をさらに含み、インバータは、４つの半導体スイッチを含むＨブリッジ回路であり、４つの半導体スイッチの少なくとも１つは、ＭＯＳＦＥＴと略記される金属酸化膜電界効果トランジスタ又はＩＧＢＴと略記される絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
【００１２】
好ましくは、スイッチ駆動部が、位置検出器及びモータ駆動部とインバータとの間に電気的に接続され、位置検出器及びモータ駆動部によって出力されたトリガ信号を増幅し、増幅された信号を前記インバータに与えてＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを駆動するように構成される。
【００１３】
好ましくは、固定子鉄心は、ヨークと、ヨークから半径方向に沿って延びた幾つかの巻付け部分と、各巻付け部分の端部から円周方向に沿って両側に延びた２つの磁極片とを備え、巻線が巻付け部分に巻回され、２つの隣接する巻付け部分間にワイヤスロットが形成され、２つの隣接する巻付け部分の磁極片は、スロット開口部で分断されるか又は磁気ブリッジを介して接続され、スロット開口部又は磁気ブリッジは、２つの隣接する巻付け部分の対称中心から離れて配置され、回転子が死点から離れた初期位置に停止することを可能にする。
【００１４】
好ましくは、磁極片の半径方向厚さは、巻付け部分からスロット開口部又は磁気ブリッジに向かう方向に沿って徐々に小さくなり、基本的に均一なエアギャップが回転子の外周面と磁極片との間に形成される。
【００１５】
好ましくは、隣接する巻付け部分の磁極片は、スロット開口部で分断され、スロット開口部の幅は、均一なエアギャップの厚さの４倍未満又はそれに等しい。
【００１６】
好ましくは、永久磁石は、リング磁石であり、リング磁石の外径は７．５ｍｍと１１ｍｍとの間である。
【００１７】
好ましくは、空気流調節装置内にＭＣＵは設けられない。
【００１８】
本開示による空気流調整装置には、単純な駆動制御回路によって駆動される単相永久磁石ブラシレスモータが設けられ、これは製品寿命を向上させ、費用を削減する。
【００１９】
本開示は、以下、明細書の図面及び幾つかの実施形態との関連でさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示の実施形態によるヘアドライヤの全体の模式的構造図である。
【図２】本開示の実施形態によるヘアドライヤの機能モジュール図である。
【図３】本開示の実施形態によるヘアドライヤの詳細なブロック回路図である。
【図４】本開示の実施形態によるヘアドライヤのさらに詳細なブロック回路図である。
【図５】本開示の随意的な実施形態によるヘアドライヤの機能モジュール図である。
【図６】本開示の随意的な実施形態によるヘアドライヤ内の始動時間制御モジュールの詳細な回路図である。
【図７】本開示の好ましい実施形態によるヘアドライヤ内の単相直流ブラシレスモータの模式図である。
【図８】ハウジングを外した状態の図７に示す単相直流ブラシレスモータの模式図である。
【図９】ハウジング、固定子巻線及び回転子シャフトを外した状態の図７に示す単相直流ブラシレスモータの簡略化した模式図である。
【図１０】図７に示す単相直流ブラシレスモータの固定子鉄心の模式図である。
【図１１】図７に示す単相直流ブラシレスモータの回転子の回転子鉄心及び永久磁石の模式図である。
【図１２】本開示による単相直流ブラシレスモータの回転子磁石の磁気回路を示す。
【図１３】本開示の第２の実施形態による単相直流ブラシレスモータの固定子鉄心の模式図である。
【図１４】本開示の第２の実施形態による回転子の回転子鉄心及び永久磁石の模式図である。
【図１５】本開示の第３の実施形態による単相直流ブラシレスモータの固定子鉄心の模式図である。
【図１６】本開示の４の実施形態による単相直流ブラシレスモータの固定子鉄心の模式図である。
【図１７】本開示の第５の実施形態による単相直流ブラシレスモータの固定子鉄心の模式図である。
【図１８】本開示の実施形態による図１に示すヘアドライヤの詳細な模式的構造図である。
【図１９】本開示の実施形態による図１に示すヘアドライヤの空気供給ユニットの部分的な模式的構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１及び図２を参照すると、本開示の実施形態によるヘアドライヤ１００は、ハウジング１１０と、ハウジング１１０の内部に配置された加熱ユニット１２０と、空気供給ユニット１３０と、回路基板１４０とを含み、空気供給ユニット１３０は、インペラ１３１と、インペラ１３１を駆動するように構成された単相直流ブラシレスモータ１０とを含む。図２に示すように、単相直流ブラシレスモータ１０は、固定子１０１と、固定子１０１に対して回転可能な回転子１０２とを含む。図１に示すヘアドライヤ１００内の構成要素間の位置及び間の関係は、実際の位置関係を表すのではなく、単なる例である。
【００２２】
ヘアドライヤ１００は、電源端子２０及び駆動制御回路３０をさらに含む。電源端子２０は、供給電圧にアクセスするように構成され、駆動制御回路３０は、電源端子２０によってアクセスされた供給電圧に基づいて、単相直流ブラシレスモータ１０を駆動して作動させるように構成される。
【００２３】
図２に示すように、この実施形態において、電源端子２０は、交流電源２００に接続され、該交流電源２００によって供給される交流電源電圧にアクセスするように構成される。電源端子２０は、電源プラグコンタクト等とすることができる。整流器及びフィルタ回路２３は、アノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２を含む。実施形態において、整流器及びフィルタ回路２３は、電源端子２０によってアクセスされた交流電源電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を濾波して安定な直流電圧を出力するように構成される。フィルタは好ましいが必須ではないことを理解されたい。駆動制御回路３０は、整流器及びフィルタ回路２３と単相直流ブラシレスモータ１０との間に接続されており、単相直流ブラシレスモータ１０内の回転子１０２の回転位置を検出し、単相直流ブラシレスモータ１０の電流方向を交互に変更し、それにより回転子１０２を駆動して回転させ続けるように構成される。インバータの入力電圧は、電源端子２０の入力電圧、すなわち電源端子２０によってアクセスされた交流電源２００の電圧を下回らない。
【００２４】
交流電源２００は、幹線電源、例えば電圧１２０Ｖ（ボルト）又は２３０Ｖの幹線電源とすることができる。
【００２５】
図３を参照すると、これは本開示の実施形態によるヘアドライヤ１００の詳細なブロック回路図である。駆動制御回路３０は、インバータ３１と、位置検出器及びモータ駆動部３２とを含み、位置検出器及びモータ駆動部３２は、インバータ３１と電源端子２０との間に電気的に接続されており、単相直流ブラシレスモータの回転子の磁界位置を検出して、検出した回転子の位置に基づいて基本的に互いに逆の少なくとも２つのトリガ信号を出力して、インバータ３１が交流電流を発生させることを可能にするように構成される。
【００２６】
ヘアドライヤ１００は、スイッチ駆動部３３をさらに含み、インバータ３１は、整流器及びフィルタ回路２３と単相直流ブラシレスモータ１０との間に配置される。位置検出器及びモータ駆動部３２は、単相直流ブラシレスモータ１０の回転子１０２の相対位置を検出するように構成される。スイッチ駆動部３３は、インバータ３１と位置検出器及びモータ駆動部３２との両方に接続され、インバータ３１のスイッチを駆動して、整流器及びフィルタ回路２３によって発生した直流電流を交流電流に変換させ、それにより回転子１０２を駆動して回転させ続けるように構成される。
【００２７】
詳細には、図３に示すように、単相直流ブラシレスモータ１０は、第１の電極端子１０３及び第２の電極端子１０４をさらに含み、固定子１０１は、巻線１０１１を含み、固定子１０１の２つの端子は、それぞれ第１の電極端子１０３及び第２の電極端子１０４に電気的に接続される。本開示によるインバータ３１は、Ｈブリッジ回路であり、これは、整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２と、第１の電極端子１０３と、第２の電極端子１０４との間に電気的に接続され、第１の電源路又は第２の電源路を、整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２と、第１の電極端子１０３と、第２の電極端子１０４との間に確立するように構成される。
【００２８】
位置検出器及びモータ駆動部３２は、単相直流ブラシレスモータ１０の回転子１０２の回転位置を検出し、第１のトリガ信号又は第２のトリガ信号を発生し、これをスイッチ駆動部３３に伝送するように構成される。第１のトリガ信号が受信された場合、スイッチ駆動部３３は、インバータ３１を駆動して第１の電源路を確立する。第２のトリガ信号が受信された場合、スイッチ駆動部３３は、インバータ３１を駆動して第２の電源路を確立する。
【００２９】
第１の電源路において、整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２は、それぞれ第１の電極端子１０３及び第２の電極端子１０４に接続される。第２の電源路において、整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２は、それぞれ第２の電極端子１０４及び第１の電極端子１０３に接続される。
【００３０】
実施形態において、回転子１０２は、永久磁石を含み、固定子１０１に対して回転することができる。位置検出器及びモータ駆動部３２は、単相直流ブラシレスモータ１０の近くに配置され、回転子１０２のＮ磁極が検出された場合には第１のトリガ信号を発生し、回転子１０２のＳ磁極が検出された場合には第２のトリガ信号を発生する。これにより、回転子のＮ磁極又はＳ磁極が回転して位置検出器及びモータ駆動部３２の近くにくるたびに、位置検出器及びモータ駆動部３２は、対応するトリガ信号を発生し、スイッチ駆動部３３をトリガしてインバータ３１を駆動させ、対応する電源路を確立する。これにより、単相直流ブラシレスモータ１０の第１の電極端子１０３及び第２の電極端子１０４に対する電源の正極性及び負極性が入れ替わり、その結果、固定子１０１の巻線１０１１を通って流れる電流の方向が交互に変化して交流磁界を発生し、回転子１０２を駆動して回転させ続けることができるようになっている。回転中、回転子１０２は、ヘアドライヤ１００のインペラ（図示せず）を駆動して回転させ、風を発生させる。代替的な実施形態において、位置検出器及びモータ駆動部３２は、回転子１０２のＳ磁極が検出された場合に第１のトリガ信号を発生させ、回転子１０２のＮ磁極が検出された場合に第２のトリガ信号を発生させることができることを理解されたい。
【００３１】
詳細には、図３に示すように、実施形態において、インバータ３１は、Ｈブリッジ回路であり、これは第１の半導体スイッチＱ１、第２の半導体スイッチＱ２、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４を含む。第１の半導体スイッチＱ１及び第２の半導体スイッチＱ２は、順に整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２の両端間に直列に接続され、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４は、順に整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２の両端間に直列に接続される。すなわち、半導体スイッチＱ１及び第２の半導体スイッチＱ２の分岐と、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４の分岐とが、整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２の両端間に並列に接続される。単相直流ブラシレスモータ１０の第１の電極端子１０３及び第２の電極端子１０４は、それぞれ、第１の半導体スイッチＱ１と第２の半導体スイッチＱ２との接続ノードＮ１、及び第３の半導体スイッチＱ３と第４の半導体スイッチＱ４との接続ノードＮ２に接続される。
【００３２】
スイッチ駆動部３３は、第１の半導体スイッチＱ１、第２の半導体スイッチＱ２、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４の各々に電気的に接続される。第１のトリガ信号を受信した場合、スイッチ駆動部３３は、第１の半導体スイッチＱ１及び第４の半導体スイッチＱ４がオンになり、第２の半導体スイッチＱ２及び第３の半導体スイッチＱ３がオフになるように駆動する。この場合、単相直流ブラシレスモータ１０の第１の電極端子１０３は、オンにされた第１の半導体スイッチＱ１を介して整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１に接続され、単相直流ブラシレスモータ１０の第２の電極端子１０４は、オンにされた第４の半導体スイッチＱ４を介して整流器及びフィルタ回路２３のカソード出力端子２３２に接続される。それにより、この場合のインバータ３１は、第１の電源路を形成する。
【００３３】
第２のトリガ信号を受信した場合、スイッチ駆動部３３は、第２の半導体スイッチＱ２及び３の半導体スイッチＱ３がオンになり、第１の半導体スイッチＱ１及び第４の半導体スイッチＱ４をオフになるように駆動する。この場合、単相直流ブラシレスモータ１０の第１の電極端子１０３は、オンにされた第２の半導体スイッチＱ２を介して整流器及びフィルタ回路２３のカソード出力端子２３２に接続され、単相直流ブラシレスモータ１０の第２の電極端子１０４は、オンにされた３の半導体スイッチＱ３を介して整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１に接続される。それにより、この場合のインバータ３１は、第２の電源路を形成する。
【００３４】
従って上述のように、位置検出器及びモータ駆動部３２は第１のトリガ信号と第２のトリガ信号とを交互に発生し、これはスイッチ駆動部３３がインバータ３１を駆動させて第１の電源路と第２の電源路とを交互に確立することを可能にし、それにより固定子１０１を通って流れる電流の方向を変更して、回転子１０２を駆動して回転させ続ける。
【００３５】
実施形態において、スイッチ駆動部３３は、ＭＯＳＦＥＴ駆動部である。４つの半導体スイッチのうち少なくとも１つはＭＯＳＦＥＴである。例えば、第１の半導体スイッチＱ１、第２の半導体スイッチＱ２、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４の全てがＭＯＳＦＥＴであるか、又は４つの半導体スイッチのうちの幾つかがＭＯＳＦＥＴであり、他のものはＩＧＢＴ又はトリオードＢＪＴである。スイッチ駆動部３３は、第１の半導体スイッチＱ１、第２の半導体スイッチＱ２、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４のゲート又はベースに接続され、対応して、第１の半導体スイッチＱ１、第２の半導体スイッチＱ２、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４を駆動してオン又はオフにするように構成される。
【００３６】
図４を参照すると、これは本開示の実施形態によるヘアドライヤ１００のより詳細なブロック回路図であり、スイッチ駆動部３３の特定の構造を模式的に示す。図４に示すように、スイッチ駆動部３３は、第１の半ブリッジ駆動部３３１、第２の半ブリッジ駆動部３３２、第１の位相反転器３３３及び第２の位相反転器３３４を含む。位置検出器及びモータ駆動部３２は、第１のトリガ端子３２１及び第２のトリガ端子３２２を含む。第１の半ブリッジ駆動部３３１は、第１の入力端子ＩＮ１、第２の入力端子ＩＮ２、第１の出力端子Ｏ１及び第２の出力端子Ｏ２を含む。第２の半ブリッジ駆動部３３２は、第１の入力端子ＩＮ３、第２の入力端子ＩＮ４、第１の出力端子Ｏ３及び第２の出力端子Ｏ４を含む。
【００３７】
位置検出器及びモータ駆動部３２の第１のトリガ端子３２１は、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第２の入力端子ＩＮ２に接続し、第２の位相反転器３３４を介して第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の入力端子ＩＮ３にも接続する。位置検出器及びモータ駆動部３２の第２のトリガ端子３２２は、第１の位相反転器３３３を介して第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の入力端子ＩＮ１に接続し、第２のトリガ端子３２２はまた第２の半ブリッジ駆動部３３２の第２の入力端子ＩＮ４にも接続する。
【００３８】
第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の出力端子Ｏ１は、第１の半導体スイッチＱ１に接続され、対応する制御信号を出力して第１の半導体スイッチＱ１を制御してオン又はオフにするように構成される。第１の半ブリッジ駆動部３３１の第２の出力端子Ｏ２は、第２の半導体スイッチＱ２に接続され、対応する制御信号を出力して第２の半導体スイッチＱ２を制御してオン又はオフにするように構成される。第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の出力端子Ｏ３は、第３の半導体スイッチＱ３に接続され、対応する信号を出力して第３の半導体スイッチＱ３を制御してオン又はオフにするように構成される。第２の半ブリッジ駆動部３３２の第２の出力端子Ｏ４は、第４の半導体スイッチＱ４に接続され、対応する信号を出力して第４の半導体スイッチＱ４を制御してオン又はオフにするように構成される。
【００３９】
第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の出力端子Ｏ１の出力は、第１の入力端子ＩＮ１に入力された電圧に従い、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第２の出力端子Ｏ２の出力は、第２の入力端子ＩＮ２に入力された電圧の逆である。同様に、第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の出力端子Ｏ３の出力は、第１の入力端子ＩＮ３の入力に従い、第２の半ブリッジ駆動部３３２の第２の出力端子Ｏ４の出力は、第２の入力端子ＩＮ４の入力の逆である。
【００４０】
位置検出器及びモータ駆動部３２がＮ磁極を検出した場合、位置検出器及びモータ駆動部３２の第１のトリガ端子３２１及び第２のトリガ端子３２２は、それぞれ高レベル及び低レベルを出力し、すなわち、位置検出器及びモータ駆動部３２は、第１のトリガ信号「１０」を出力する。位置検出器及びモータ駆動部がＳ磁極を検出した場合、位置検出器及びモータ駆動部３２の第１のトリガ端子３２１及び第２のトリガ端子３２２は、それぞれ低レベル及び高レベルを出力し、すなわち、位置検出器及びモータ駆動部３２は、第２のトリガ信号「０１」を出力する。
【００４１】
実施形態において、第１の半導体スイッチＱ１、第２の半導体スイッチＱ２、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４の全てが、ＮＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮＢＪＴなどのような、高レベルでオンになるスイッチである。
【００４２】
これにより、位置検出器及びモータ駆動部３２がＮ磁極を検出し、高レベル及び低レベルがそれぞれ第１のトリガ端子３２１及び第２のトリガ端子３２２から出力された場合、第１のトリガ端子３２１によって出力された高レベルは、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第２の入力端子ＩＮ２に伝送され、かつ第２の位相反転器３３４によって反転されて低レベルを発生し、該低レベルが第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の入力端子ＩＮ３に伝送される。第１のトリガ端子３２１によって出力された低レベルは、第２の半ブリッジ駆動部３３２の第２の入力端子ＩＮ４に伝送され、かつ第１の位相反転器３３３によって反転されて高レベルを発生し、該高レベルが第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の入力端子ＩＮ１に伝送される。
【００４３】
この場合、高レベルは、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の入力端子ＩＮ１及び第２の入力端子ＩＮ２の各々に入力され、低レベルは、第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の入力端子ＩＮ３及び第２の入力端子ＩＮ４の各々に入力される。上述のように、半ブリッジ駆動部の第１の出力端子の電圧は、第１の入力端子の電圧に従い、該半ブリッジ駆動部の第２の出力端子の電圧は、第２の入力端子の電圧の逆である。従って、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の出力端子Ｏ１及び第２の出力端子Ｏ２は、それぞれ高レベル及び低レベルを出力して、第１の半導体スイッチＱ１がオンになり、かつ第２の半導体スイッチＱ２がオフになるように制御する。第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の出力端子Ｏ３及び第２の出力端子Ｏ４は、それぞれ低レベル及び高レベルを出力して、第３の半導体スイッチＱ３がオフになり、かつ第４の半導体スイッチＱ４がオンになるように制御する。
【００４４】
この場合、単相直流ブラシレスモータ１０の第１の電極端子１０３は、オンにされた第１の半導体スイッチＱ１を介して整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１に接続し、単相直流ブラシレスモータ１０の第２の電極端子１０４は、オンにされた第４の半導体スイッチＱ４を介して整流器及びフィルタ回路２３のカソード出力端子２３２に接続する。これにより、インバータ３１は第１の電源路を形成し、単相直流ブラシレスモータ１０の固定子１０１を通る電流は、第１の流れ方向に流れる。
【００４５】
位置検出器及びモータ駆動部３２がＳ磁極を検出し、第１のトリガ端子３２１及び第２のトリガ端子３２２がそれぞれ、低レベル及び高レベルを出力した場合、第１のトリガ端子３２１によって出力された低レベルは、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第２の入力端子ＩＮ２に伝送され、かつ第２の位相反転器３３４によって反転されて高レベルを発生し、該高レベルが第２の半ブリッジ駆動部３３１の第１の入力端子ＩＮ３に伝送される。第２のトリガ端子３２２によって出力された高レベルは、第２の半ブリッジ駆動部３３２の第２の入力端子ＩＮ４に伝送され、かつ第１の位相反転器３３３によって反転されて低レベルを発生し、該低レベルが第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の入力端子ＩＮ１に伝送される。
【００４６】
この場合、低レベルは、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の入力端子ＩＮ１及び第２の入力端子ＩＮ２の各々に入力され、高レベルは、第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の入力端子ＩＮ３及び第２の入力端子ＩＮ４の各々に入力される。対応して、第１の半ブリッジ駆動部３３１の第１の出力端子Ｏ１及び第２の出力端子Ｏ２は、それぞれ低レベル及び高レベルを出力して、第１の半導体スイッチＱ１がオフになり、かつ第２の半導体スイッチＱ２がオンになるように制御する。第２の半ブリッジ駆動部３３２の第１の出力端子Ｏ３及び第２の出力端子Ｏ４は、それぞれ高レベル及び低レベルを出力して、第３の半導体スイッチＱ３がオンになり、かつ第４の半導体スイッチＱ４がオフになるように制御する。
【００４７】
この場合、単相直流ブラシレスモータ１０の第１の電極端子１０３は、オンにされた第２の半導体スイッチＱ２を介して整流器及びフィルタ回路２３のカソード出力端子２３２に接続し、単相直流ブラシレスモータ１０の第２の電極端子１０４は、オンにされた第３の半導体スイッチＱ３を介して整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１に接続する。これにより、インバータ３１は第２の電源路を形成し、単相直流ブラシレスモータの固定子１０１を通る電流は、第１の流れ方向と逆向きの第２の流れ方向に流れる。
【００４８】
第１の半ブリッジ駆動部３３１及び第２の半ブリッジ駆動部３３２は、駆動するのに大電流を必要とするＭＯＳＦＥＴを駆動することができるように、位置検出器及びモータ駆動部３２によって出力される高レベル又は低レベルをブーストするように構成される。インバータ３１内にＭＯＳＦＥＴが存在しない場合、第１の半導体スイッチＱ１、第２の半導体スイッチＱ２、第３の半導体スイッチＱ３及び第４の半導体スイッチＱ４は、第１の半ブリッジ駆動部３３１及び第２の半ブリッジ駆動部３３２なしで、すなわちスイッチ駆動部３３なしで、位置検出器及びモータ駆動部３２によって出力されたトリガ信号によって直接駆動してオン又はオフにすることができる。例えば、位置検出器及びモータ駆動部３２の第１のトリガ端子３２１は、第１の半導体スイッチＱ１及び第４の半導体スイッチＱ４に接続され、第１の半導体スイッチＱ１及び第４の半導体スイッチＱ４を制御して同時にオン又はオフにする。位置検出器及びモータ駆動部３２の第２のトリガ端子３２２は、第２の半導体スイッチＱ２及び第３の半導体スイッチＱ３に接続され、第２の半導体スイッチＱ２及び第３の半導体スイッチＱ３を制御して同時にオン又はオフにする。
【００４９】
好ましい実施形態において、第１の半ブリッジ駆動部３３１及び第２の半ブリッジ駆動部３３２は各々、ＩＲ２１０３チップとすることができる。位置検出器及びモータ駆動部３２は、ホール効果コントローラとすることができ、これはホールセンサ及び対応する制御モジュールを含み、ＡＨ２８４チップとすることができる。ホール効果コントローラチップは、少なくとも４ピンを含み、すなわち、上述の第１のトリガ端子３２１及び第２のトリガ端子３２２、並びに電源ピン及び接地ピンであり、電源ピン及び接地ピンは、整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２にそれぞれ電気的に接続される。あるいは、位置検出器及びモータ駆動部３２は、電流センサ及び対応する制御モジュールを含むことができ、これは、電流の変化を検出することによってＮ磁極及びＳ磁極を判定し、対応する制御信号を出力する。第１の半ブリッジ駆動部３３１、第２の半ブリッジ駆動部３３２並びに位置検出器及びモータ駆動部３２はまた、他のいずれかの適切なチップとすることもでき、上で挙げたチップは、実用的な実装のための参考として意図されているに過ぎない。
【００５０】
図５を参照すると、これは、本開示の随意的実施形態によるヘアドライヤ１００の機能的モジュール図である。上記実施形態のいずれかによるヘアドライヤ１００は、始動時間制御モジュール５０をさらに含むことができる。始動時間制御モジュール５０は、電源端子２０と位置検出器及びモータ駆動部３２との間に電気的に接続され、位置検出器及びモータ駆動部３２の始動時間がスイッチ駆動部３３の始動時間と同期するように制御するよう構成される。ヘアドライヤ１００が整流器及びフィルタ回路２３を有する場合、整流器及びフィルタ回路２３は、ヘアドライヤ１００全体の入力電源として機能し、始動時間制御モジュール５０は、整流器及びフィルタ回路２３と位置検出器及びモータ駆動部３２との間に電気的に接続される。
【００５１】
一般に、位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧は、スイッチ駆動部３３の始動電圧より低く、電源端子２０が交流電源２００にアクセスした後、電源端子２０並びに整流器及びフィルタ回路２３によって出力される電圧は、徐々に上昇する。従って、電源端子２０及び整流器及びフィルタ回路２３によって出力された電圧が位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧より高く上昇しているがスイッチ駆動部３３の始動電圧より低いとき、位置検出器及びモータ駆動部３２が既に動作を始動している一方でスイッチ駆動部３３がまだ始動していない場合がある。この場合、位置検出器及びモータ駆動部３２は、判断を誤り易い。
【００５２】
この実施形態において、始動時間制御モジュール５０は、位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧がスイッチ駆動部３３の始動電圧と等しくなるように調整し、これにより位置検出器及びモータ駆動部３２の始動とスイッチ駆動部３３の始動とを同期させる。
【００５３】
図６を参照すると、これは始動時間制御モジュール５０の詳細な回路図である。始動時間制御モジュール５０は、分圧ユニット５１及び電源投入ユニット５２を含む。分圧ユニット５１及び電源投入ユニット５２は、整流器及びフィルタ回路２３のアノード出力端子２３１及びカソード出力端子２３２の両端間に直列に接続される。位置検出器及びモータ駆動部３２は、分圧ユニット５１と電源投入ユニット５２との接続ノードＮ３に接続される。分圧ユニット５１は、ターンオン電圧を有し、印加された電圧がターンオン電圧より高いか又はそれに等しい場合にオンになる。電源投入ユニット５２は、分圧ユニット５１がオンになった後で電圧を発生させ、該電圧を位置検出器及びモータ駆動部３２に供給するように構成される。
【００５４】
分圧ユニット５１のターンオン電圧と位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧との合計は、スイッチ駆動部３３の始動電圧に等しい。それにより、整流器及びフィルタ回路２３によって出力された電圧が分圧ユニット５１のターンオン電圧よりも高い場合、分圧ユニット５１はオンになり、整流器及びフィルタ回路２３によって出力された電圧が上昇し続けて、電源投入ユニット５２の電圧が位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧と等しくなった場合、位置検出器及びモータ駆動部３２が動作を開始する。
【００５５】
一例において、分圧ユニット５１は、ツェナーダイオードＤ１を含み、電源投入ユニット５２は、抵抗器Ｒ１を含む。ツェナーダイオードＤ１のカソードは、アノード出力端子２３１に接続され、ツェナーダイオードＤ１のアノードは、位置検出器及びモータ駆動部３２に接続され、かつ抵抗器Ｒ１を介して整流器及びフィルタ回路２３のカソード出力端子２３２に接続される。ツェナーダイオードＤ１の降伏電圧は、スイッチ駆動部３３の始動電圧と、位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧との差である。それにより、整流器及びフィルタ回路２３によって出力された電圧がツェナーダイオードＤ１の降伏電圧より高い場合、抵抗器Ｒ１は、電圧を発生する。整流器及びフィルタ回路２３によって出力された電圧がツェナーダイオードＤ１の降伏電圧と位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧との合計に等しい場合、抵抗器Ｒ１によって発生する電圧は、位置検出器及びモータ駆動部３２の始動電圧であり、それにより位置検出器及びモータ駆動部３２を駆動して始動させる。
【００５６】
始動時間制御モジュール５０は、ツェナーダイオードＤ１とカソード出力端子２３２とのとの間に抵抗器Ｒ１に並列に接続されたキャパシタＣ１をさらに含み、キャパシタＣ１は、エネルギーを貯蔵するように構成される。
【００５７】
スイッチ駆動部３３が第１の半ブリッジ駆動部３３１及び第２の半ブリッジ駆動部３３２を含む場合、スイッチ駆動部３３の始動電圧は、第１の半ブリッジ駆動部３３１及び第２の半ブリッジ駆動部３３２の始動電圧である。
【００５８】
さらなる実施形態において、位置検出器及びモータ駆動部の始動時間を遅延させてスイッチ駆動部と同期させるために、上述の実施形態による始動時間制御回路以外のあらゆる適切な時間遅延回路を用いることができることを理解することができる。
【００５９】
本開示の図面内の構成要素間の位置関係は、製品内の構成要素の配置を表すのではなく、単に電気的及び論理的関係である。
【００６０】
図７乃至図１１を参照すると、これらは本開示の好ましい実施形態による単相直流ブラシレスモータ１０の模式的な構造図である。上述のように、単相直流ブラシレスモータ１０は、固定子１０１と、固定子に対して回転することができる回転子１０２とを含む。
【００６１】
固定子１０１は、一端が開放された管状ハウジング２１と、ハウジング２１の開放端に取り付けられた端カバー２１１と、ハウジング２１内に取り付けられた固定子鉄心２１２と、固定子鉄心２１２に取り付けられた絶縁ボビン２１３と、絶縁ボビン２１３に巻回された巻線１０１１とを含む。固定子鉄心２１２は、この実施形態では外側リング２１２１であるヨークと、外側リング２１２１から内方に延びた幾つかの巻付け部分２１２２と、各巻付け部分２１２２の端から両側に円周方向に沿ってそれぞれ延びた２つの磁極片２１２３とを含み、ここで巻線１０１１は対応する巻付け部分２１２２に巻回される。２つの隣接する巻付け部分間にワイヤスロット３７が形成され、２つの巻付け部分の磁極片２１２３間にワイヤスロット３７のスロット開口部３７１が配置され、該スロット開口部３７１は、２つの隣接する巻付け部分の中心から離れており、その結果、１つの巻付け部分に接続した２つの磁極片２１２３は、巻付け部分２１２２の中心に関して非対称になっており、すなわち、大きい断面積の磁極片と小さい断面積の磁極片とが形成される。
【００６２】
固定子鉄心２１２は、磁気伝導性軟磁性材料で作られ、例えば、固定子鉄心２１２は、モータの軸線方向に積層された磁気伝導性ラミネーション（当該業界ではケイ素鋼シートが一般に使用されている）で形成される。好ましくは、固定子鉄心２１２の巻付け部分２１２２は、モータの円周方向に沿って均等に離間し、巻付け部分２１２２の各々は、基本的にモータの半径方向に沿って外側リング２１２１から内方に延びる。磁極片２１２３は、各巻付け部分２１２２の半径方向内端から両側に固定子の円周方向に沿って延びる。
【００６３】
好ましくは、磁極片２１２３の半径方向厚さは、巻付け部分からスロット開口部へ向かう方向に沿って徐々に減少し、それに起因して、磁極片２１２３の磁気抵抗は、巻付け部分からスロット開口部に向かう方向に沿って徐々に増大する。この構成は、モータの動作をより安定にし、モータの始動の信頼性を高めることができる。
【００６４】
回転子１０２は、固定子の磁極片２１２３によって囲まれ、回転子１０２は、回転子の円周方向に沿って配置された幾つかの永久磁石極５５を含み、好ましくは、永久磁石極５５の外周面は、磁極片の内周面と同心であり、それにより、基本的に均一なエアギャップ４１が回転子の外面と磁極片との間に形成される。詳細には、磁極片の内面は、回転子１０２の中心を中心とする仮想同心円に位置する。永久磁石極５５の外面５６は、回転子１０２の中心を中心とする仮想同心円に位置し、すなわち、磁極片の内周面は、永久磁石極５５の外周面と同心であり、それにより、磁極片の内周面と永久磁石極５５の外周面との間に基本的に均一なエアギャップが形成される。好ましくは、スロット開口部３７１の幅は、ゼロより大きく、かつ均一なエアギャップ４１の厚さの４倍未満か又はそれに等しく、さらに、ワイヤスロットのスロット開口部３７１の最小幅は、均一エアギャップの厚さの３倍未満か又はそれに等しく、より好ましくは均一エアギャップの２倍未満か又はそれに等しい。この構成において、回転子の始動及び回転はより滑らかになり、モータの始動信頼性を改善することができ、始動時の死点を減らすことができる。本開示によるリングは、円周方向に沿って連続的に延びた閉構造を指し、これは、円形、正方形又は多角形とすることができ、均一エアギャップ４１の厚さは、エアギャップの半径方向厚さを指す。
【００６５】
図１１に示すように、永久磁石極５５は、１つの環状永久磁石によって形成することができ、理解できるように、永久磁石極５５は、代替的に図８に示すように複数の分離した永久磁石によって形成することができる。加えて、回転子１０２は、環状永久磁石極５５を貫通するシャフト５５１をさらに含み、ここでシャフト５５１の一端は、軸受２４を介してエンドカバー２１１に取り付けられ、他端は、別の軸受を介して固定子の管状ハウジング２１に底部に取り付けられており、回転子が固定子に対して回転することができるようになっている。
【００６６】
実施形態において、回転子１０２は、回転子鉄心５３をさらに含み、これは中心でシャフト５５１によって貫かれ、該シャフト５５１と一緒に固定される。永久磁石は、回転子鉄心５３の外周面に取り付けられ、軸線方向に沿って延びた幾つかの溝５４が回転子鉄心の外周面上に設けられ、溝５４の各々は、２つの永久磁石極５５の境界に配置されて磁気漏れを低減する。
【００６７】
実施形態において、ワイヤスロット３７のスロット開口部は、２つの隣接する巻付け部分の中心から離れており、すなわち、各ワイヤスロット３７のスロット開口部と２つの隣接する巻付け部分との間の距離は異なり、従って、各巻付け部分の端部から両側に向かって円周方向に延びた２つの磁極片の長さは異なる。このような構成は、回転子の始動位置が死点の位置から離れることを可能にする。好ましくは、小さい方の磁極片の内周面上のスロット開口部の付近に面取り３８が設けられ、これは小さい方の磁極片の面積をさらに減らすことができ、２つの磁極片の不均一性をさらに増大させ、従って回転子の始動位置を死点位置からさらにずらすことができる。
【００６８】
図１２は、固定子巻線の電源が投入されていないとき、すなわちモータは初期位置にあるときの、回転子の永久磁石極５５の磁力線の分布図である。図１２に示すように、回転子は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された４つの永久磁石極５５を含み、固定子は、４つの巻付け部分によって形成された４つの固定子極を含む。図１２によれば、モータが初期位置にあるとき、面積が大きい方の磁極片を通る磁力線は、面積が小さい方の磁極片を通る磁力線より明らかに多く、回転子の磁極の磁軸Ｌ１は、固定子極の磁軸Ｌ２から特定の角度だけずれており、磁軸Ｌ１と磁軸Ｌ２との間に含まれる角度は、始動角度と呼ばれる。実施形態において、始動角度は電気角４５度より大きく、かつ電気角１３５度より小さく、特定の方向の電流がモータの固定子巻線に印加された場合、回転子１０２はその方向に始動することができ、反対方向の電流がモータの固定子巻線に印加された場合、回転子１０２は反対方向に始動することができる。理解されるように、始動角度が電気角９０度に等しい場合、回転子１０２は、いずれの方向にも容易に始動する。始動角度が９０度に等しくない場合、回転子は一方向に他の方向よりも容易に始動する。本発明の発明者によって行われた実験によれば、始動角度が電気角４５度から電気角１３５度までの範囲内にある場合、回転子はいずれの方向でも優れた始動信頼性を有する。
【００６９】
第２の実施形態
図１３を参照すると、この実施形態は、巻線１０１１の巻回し効率を高めるために、固定子鉄心が、固定子の円周方向に沿って互いに接合される幾つかの固定子鉄心ユニット３００によって形成される点で前の実施形態とは異なる。各固定子鉄心ユニット３００は、磁極片３０５を有する巻付け部分３０３と、巻付け部分３０３と統合されて一体部材を形成するヨークセグメント３０１とを含み、固定子鉄心ユニットの隣接するヨークセグメント３０１が一緒に組み合わされて固定子鉄心の外側リングを形成する。理解されるように、各固定子鉄心ユニット３００は、１つより多くの巻付け部分３０３及び対応する磁極片３０５を有することができる。各固定子鉄心ユニット上に巻線を形成した後、固定子鉄心ユニット３００は互いに接合され、それにより固定子巻線を有する固定子鉄心が形成される。実施形態において、各固定子鉄心ユニット３００は、１つの巻付け部分３０３及び対応する磁極片３０５を有し、各固定子鉄心ユニット３００内で巻付け部分３０３の端部がヨークセグメント３０１の２つの端部間に接続される。
【００７０】
実施形態において、隣接する固定子鉄心ユニットのヨークセグメント３０１の接合面は、互いに嵌合する凹凸係合面である。詳細には、互いに嵌合する凹凸係合面が設けられた場合、接合して外側リングになるヨークセグメント３０１の両端に、溝デテント３０４と、溝デテント３０４に嵌合する凸スナップ嵌め３０２とが設けられ、溝デテント３０４及び凸スナップ嵌め３０２は、凹凸差込み構造を形成し、組立中、各固定子鉄心ユニットの凸スナップ嵌め３０２は、隣接する固定子鉄心ユニットの溝デテント３０４に嵌合し、各固定子鉄心ユニットの溝デテント３０４は、隣接する固定子鉄心ユニットの凸スナップ嵌め３０２に嵌合する。
【００７１】
互いに接合される幾つかの固定子鉄心ユニット３００によって固定子鉄心が形成されるので、隣接する磁極片３０５間のワイヤスロットのスロット開口部の幅を非常に小さくすることができる。好ましくは、ワイヤスロットのスロット開口部の最小幅は、ゼロより大きく、かつエアギャップの最小厚さの３倍未満か又はそれに等しい。さらに、ワイヤスロットのスロット開口部の最小幅は、エアギャップの最小厚さの２倍未満か又はそれに等しい。本開示において、ワイヤスロットのスロット開口部の幅は、２つの隣接する磁極片間の幅である。
【００７２】
図１４を参照すると、この実施形態の回転子６０は、回転子鉄心６３と、回転子鉄心６３の円周方向に沿って配置された永久磁石極６５とを含み、永久磁石極６５は、幾つかの、例えば４つの永久磁石６６で形成される。永久磁石６６は、回転子鉄心６３の外周面に取り付けられ、軸線方向に延びた幾つかの溝６４が回転子鉄心の円周面上に設けられ、溝６４の各々は、２つの永久磁石６６の境界に配置されて磁気漏れを低減する。永久磁石６６は、回転子鉄心６３の外周面に取り付けられ、この場合、磁極片の内面は、回転子６０の中心を中心とする仮想同心円に位置し、全ての永久磁石６６の外面は、円筒面を形成し、これによりエアギャップが均一なエアギャップになることを可能にする。
【００７３】
第３の実施形態
図１５を参照すると、この実施形態において、固定子鉄心は、固定子の円周方向に沿って互いに接合された幾つかの固定子鉄心ユニット３１０によって形成され、各固定子鉄心ユニット３１０は、巻付け部分３１３と、巻付け部分３１３の磁極片３１５と、巻付け部分３１３に統合されて全体を形成するヨークセグメント３１１とを含み、隣接する固定子鉄心ユニットのヨークセグメント３１１は一緒に組み合わされて固定子鉄心の外側リングを形成する。理解されるように、各固定子鉄心ユニットは、１つより多くの巻付け部分３１３及び対応する磁極片３１５を有することができる。各固定子鉄心の巻線が完了した後、固定子鉄心ユニット３１０は互いに接合され、それにより固定子巻線を有する固定子鉄心が形成される。実施形態において、各固定子鉄心ユニット３１０は、１つの巻付け部分３１３及び対応する磁極片３１５を有し、各固定子鉄心ユニット３１０内で、巻付け部分３１３の端部がヨークセグメント３１１の一端に接続される。
【００７４】
実施形態において、隣接する固定子鉄心ユニットのヨークセグメント３１１の接合面は平面であり、隣接するヨークセグメント３１１は、直接溶接により、又は他の手段により一緒に組み立てることができる。好ましくは、隣接するヨークセグメントの前端と後端との間のより良好な接続のために、隣接する固定子鉄心ユニットのヨークセグメント３１１の端部に互いに嵌合する面取りを設けることができる。詳細には、第１の面取り３１２及び第２の面取り３１４をそれぞれ各固定子鉄心ユニットのヨークセグメント３１１の２つの端部に設け、隣接するヨークセグメント３１１の第１の面取り３１２及び第２の面取り３１４を互いにきつく嵌合することができる。
【００７５】
互いに接合される幾つかの固定子鉄心ユニット３１０によって固定子鉄心が形成されるので、隣接する磁極片３１５間のワイヤスロットのスロット開口部の幅を非常に小さくすることができる。好ましくは、ワイヤスロットのスロット開口部の最小幅は、ゼロより大きく、かつエアギャップの最小厚さの３倍未満か又はそれに等しい。
【００７６】
ワイヤスロットは、本開示による単相ブラシレスモータの２つの隣接する巻付け部分の間に形成され、ワイヤスロットのスロット開口部は、２つの巻付け部分の磁極片間に位置し、２つの巻付け部分の一方から離れている。それにより、単相ブラシレスモータの始動の際に必要とされる始動角度及び回転止めトルクは、位置スロット又は位置ホールを設けることなく、ワイヤスロットのスロット開口部により直接調整される。例えば、モータの始動角度は、ワイヤスロットのスロット開口部が２つの巻付け部分の一方からどれだけ離れているか調整することにより調整され、始動角度が電気角４５度より大きくかつ電気角１３５度より小さい場合、モータの回転子は両方向に始動することができ、それにより始動信頼性がもたらされる。
【００７７】
第４の実施形態
図１６を参照すると、巻線の巻回し効率を高めるために、分割型構造もまた実施形態の固定子鉄心に適用される。詳細には、巻付け部分３２３及び対応する磁極片は全体として一体に成形され、巻付け部分３２３及び外側リング２１２１は、分割型構造のものであり、すなわち、巻付け部分３２３及び外側リング２１２１は、別個に形成され、次いで一緒に組み立てられる。巻付け部分３２３及び外側リング２１２１の接合面は、互いに嵌合する平面又は凹凸係合面３２４及び３２６であり、理解されるように、各巻付け部分３２３は、溶接により又は機械的接続部（例えばあり継ぎ溝によるスナップジョイント）を介して外側リング２１２１に固定することができる。代替的な解決法において、巻付け部分３２３、外側リング２１２１及び対応する磁極片３２５は全て別個に形成され、次いで、巻線の巻回しが完了した後で、巻付け部分３２３が外側リング２１２１及び磁極片３２５に固定される。
【００７８】
本開示の単相直流ブラシレスモータにおいて、固定子鉄心の磁極片の内面及び回転子の永久磁石極の外面は、それぞれ回転子の中心を中心とする２つの仮想同心円に位置し、それにより固定子と回転子との間に基本的に均一なエアギャップ（これが基本的に均一なエアギャップと呼ばれる理由は、スロット開口部３７のところのエアギャップの部分はエアギャップの他の部分に対して均一ではなく、又は傾斜した磁石の場合の磁石端部の面取りのところのエアギャップの部分は、エアギャップの他の部分に対して均一ではないが、スロット開口部又は磁石端部のところのエアギャップがエアギャップ全体の長さに対して占める割合は非常に小さいからである）が形成され、ワイヤスロットのスロット開口部の幅は、均一なエアギャップの厚さの４倍未満であるか又はこれに等しく、それにより従来技術における大きいスロット開口部及び不均一なエアギャップによって引き起こされる振動及び雑音が低減される。分割型構造が固定子鉄心に適用され、その結果、巻付け部分及び外側リングが一緒に組み立てられる前にダブルフライヤー電機子巻線機によって巻線を行うことができるので、製造の巻線効率が効果的に高められる。
【００７９】
上述の実施形態において、スロット開口部は、均一な円周方向幅を有する。理解されるように、スロット開口部は、代替的に、不均一な幅であってもよく、内端で狭く外端で広いトランペット形とすることができ、この場合、スロット開口部の幅は、その最小幅を指す。上述の実施形態において、スロット開口部は、モータの半径方向に沿って配置され、代替的に、スロット開口部は、モータの半径方向からずらして配置することもできる。
【００８０】
第５の実施形態
理解されるように、上述の実施形態における隣接する巻付け部分３２３の隣接する磁極片３２５は、図１７に示すように、磁気ブリッジ３２７を介して接続することもでき、磁気ブリッジ３２７及び巻付け部分３２３の磁極片は一緒に接続して内側リングを形成し、巻付け部分及び外側リングは、別個に配置することができる。
【００８１】
図１８及び図１９を参照すると、これらは本開示によるヘアドライヤ１００のより詳細な模式的構造図である。
【００８２】
空気供給ユニット１３０は、モータホルダ９０及びモータカバー８０をさらに含む。モータホルダ９０は管状であり、モータホルダ９０の一端に開口部が設けられ、幾つかの第１の貫通穴９２がモータホルダ９０の側壁上に設けられ、単相直流ブラシレスモータ１０がモータホルダ９０の内側に固定され、単相直流ブラシレスモータの出力端は、モータホルダの開口部が設けられていない方の端に配置される。モータカバー８０の一端は中空の円筒形であり、他端はモータホルダの開口部９１に接続され、モータホルダと共にヘルムホルツ共鳴キャビティを形成する。幾つかの第２の貫通穴８１がモータカバー上に設けられる。
【００８３】
実施形態において、モータホルダ９０及びモータカバー８０は、感光性樹脂で作られ、モータカバー８０の中空円筒形端部の直径は、モータホルダ９０の開口部９１の直径より小さい。加えて、空気供給ユニット１３０は、スナップ嵌め要素９３をさらに含み、これは、モータホルダ９０の開口部が設けられた側の端部に配置され、モータホルダ９０とモータカバー８０とを一緒にスナップ嵌めするように構成される。理解されるように、モータホルダ９０及びモータカバー８０は、ねじ接続などの他の接続部を介して互いに接続することができ、これは本開示において限定されない。好ましくは、モータホルダ９０の外壁上にエアデフレクタ７１２が設けられる。
【００８４】
加熱ユニット１２０は、２つより多くのシートヒータ７２１と、各シートヒータ７２１をスリーブ状に覆うばね７２２とを含み、各シートヒータ７２１のいずれの端もスプリングの内側でスリーブ状に覆われることなく、各シートヒータの２つの端は、ばねが圧縮される方向に対して垂直な方向に沿って延びており、それによりばね７２２が滑って外れることが防止される。
【００８５】
ハウジング１１０は、互いに接続される第１のハウジング７１及び第２のハウジング７２を含む。第１のハウジング７１は、インペラ１３１を覆い、第２のハウジング７２は、空気供給ユニット１３０及び加熱ユニット１２０を覆う。ハウジング１１０は、底板７３さらに含み、これは第２のハウジング７２の底部に配置され、電気ヘアドライヤの空気出口として機能する。ハウジング１１０のハンドルは図面に示しておらず、これは必要に応じて、第１のハウジング７１上に配置された一方の半部分と第２のハウジング７２上に配置された他の半部分とを組み立てることによって形成することができる。
【００８６】
本開示の実施形態による単相直流ブラシレスモータ及び駆動制御回路は、空気供給量が８０乃至１４０立方メートル毎時及び風圧が２８０乃至７２０パスカルのヘアドライヤに特に適している。単相直流ブラシレスモータの定格出力電力は５０乃至１００ワットであり、モータの固定子及び回転子の磁極の数は同一であって６を超えず、固定子鉄心の外径は３５ｍｍ未満であり、固定子鉄心の軸線方向厚さは、１０ｍｍと２０ｍｍとの間である。ヘアドライヤ１００にはマイクロ制御ユニット（ＭＣＵ）が設けられず、これは、駆動制御回路を簡素化して回路の費用を削減することができる。他方、電源端子を介してアクセスされる外部交流供給電圧は、整流及び濾波された後、低減されることなく、インバータに直接供給されるので、インバータの入力電圧は、電源端子の入力電圧を下回らない。このような構成により、ヘアドライヤが、従来は電圧降下装置として機能する加熱ユニットによって空気が加熱されることに起因してヘアドライヤが冷風を送ることに失敗する場合を回避することができる。
【００８７】
本開示の実施形態によるモータ駆動回路において、外部供給電圧が低減されずにモータに与えられるので、大電流に耐えることができるＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴがインバータ内に設けられる。加えて、回路内にＭＣＵが設けられず、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴは、ホールチップ及びスイッチ駆動部によって駆動することができ、その結果、回路全体が低費用になる。
【００８８】
本開示の上述の実施形態による単相直流ブラシレスモータ及び駆動制御回路はまた、定格出力電力が１００ワットより低い、ポータブル真空掃除機又はロボット真空掃除機のような他の空気流調節装置にも適用される。
【００８９】
上述の実施形態は、本発明の幾つかの好ましい実施形態に過ぎず、これは本発明をいかなる形でも限定しない。加えて、当業者は本開示の思想の範囲内で変更を行うことができ、当然のことながら、本開示の思想の範囲内で行った変更は、本開示の範囲内に入るものとする。
【符号の説明】
【００９０】
１０：単相直流ブラシレスモータ
２０：電源端子
２３：整流器及びフィルタ回路
３０：駆動制御回路
３１：インバータ
３２：位置検出器及びモータ駆動部
３３：スイッチ駆動部
４１：エアギャップ
５０：始動時間制御モジュール
１００：ヘアドライヤ
１０１固定子
１０２：回転子
１０３：第１の電極端子
１０４：第２の電極端子
１１０：ハウジング
１２０：加熱ユニット
１３０：空気供給ユニット
１３１：インペラ
１４０：回路基板
２００：交流電源
２１２：固定子鉄心
２３１：アノード出力端子
２３２：カソード出力端子
３２１：第１のトリガ端子
３２２：第２のトリガ端子
３３１：第１の半ブリッジ駆動部
３３２：第２の半ブリッジ駆動部
３３３：第１の位相反転器
３３４：第２の位相反転器
５５１：シャフト
１０１１：巻線
【図１】
2017085877.tif 000003
【図２】
2017085877.tif 000004
【図３】
2017085877.tif 000005
【図４】
2017085877.tif 000006
【図５】
2017085877.tif 000007
【図６】
2017085877.tif 000008
【図７】
2017085877.tif 000009
【図８】
2017085877.tif 000010
【図９】
2017085877.tif 000011
【図１０】
2017085877.tif 000012
【図１１】
2017085877.tif 000013
【図１２】
2017085877.tif 000014
【図１３】
2017085877.tif 000015
【図１４】
2017085877.tif 000016
【図１５】
2017085877.tif 000017
【図１６】
2017085877.tif 000018
【図１７】
2017085877.tif 000019
【図１８】
2017085877.tif 000020
【図１９】
2017085877.tif 000021
【外国語明細書】
2017085877000001.pdf