JP2019103308A - モータ装置、モータ駆動制御装置、及びモータの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に回転を開始させることができ、かつ、振動が発生しにくいモータ装置を提供する。【解決手段】モータ装置１は、モータ５０と、駆動制御装置１ａと、位置検出信号を出力する位置検出器４１，４２とを備える。モータ５０は、複数の磁極５１ａから５１ｄと、その２倍の数の、ティース７０に巻回された複数のコイル８０とを備える。複数のコイル８０のそれぞれは、第１系統のコイル８０ａと第２系統のコイル８０ｂとが交互に並ぶように周方向に並んでいる。モータ駆動制御装置１ａは、それぞれインバータ回路１５，１５ｂと位置検出信号に基づいてインバータ回路１５，１５ｂの動作を制御する制御回路部１２，１２ｂとを有する第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとを有している。第１の駆動回路１０は、第１系統のコイル８０ａに通電し、第２の駆動回路１０ｂは、第１系統とは異なる通電タイミングで第２系統のコイル８０ｂに通電する。【選択図】図１

Description

この発明は、モータ装置、モータ駆動制御装置、及びモータの駆動方法に関し、特に、モータの駆動を制御するモータ装置、モータ駆動制御装置、及びモータの駆動方法に関する。

単相モータでは、いわゆるデッドポイントに陥るという問題を避けて駆動を開始させる必要がある。このような問題に関して、単相モータにおいて、マグネットとステータのティースとの間のエアギャップに偏りを設け、デッドポイントが発生しないようにして安定駆動できるようにすることが一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３３３５８５号公報

ところで、上記の特許文献１に記載されているような構造では、マグネットとティースとのエアギャップに偏りが設けられているので、コギングトルクが大きくなり、モータの回転に伴う振動が発生しやすいという問題がある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、確実に回転を開始させることができ、かつ、振動が発生しにくいモータ装置、モータ駆動制御装置、及びモータの駆動方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータ装置は、モータと、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、モータのロータの位置に応じて位置検出信号を出力する位置検出器とを備えるモータ装置であって、モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせの数は、複数の磁極の数の２倍であり、複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイルと、互いに直列に接続された第２系統のコイルとのいずれかに含まれ、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、第１系統のコイルと第２系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、モータ駆動制御装置は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とを有し、第１の駆動回路と第２の駆動回路とのそれぞれは、インバータ回路と、位置検出信号に基づいてインバータ回路の動作を制御する制御回路部とを有し、第１の駆動回路のインバータ回路は、第１の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第１系統のコイルに通電し、第２の駆動回路のインバータ回路は、第２の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて、第１系統のコイルの通電タイミングとは異なる通電タイミングで第２系統のコイルに通電する。

好ましくは、第１系統のコイルのそれぞれは、周方向に隣り合う他の第１系統のコイルとはティースに対する巻回方向が異なっており、第２系統のコイルのそれぞれは、周方向に隣り合う他の第２系統のコイルとはティースに対する巻回方向が異なっている。

好ましくは、位置検出器は、第１系統のコイルに対応する位置に配置されており第１の駆動回路の制御回路部に位置検出信号を出力する第１の位置検出器と、第２系統のコイルに対応する位置に配置されており第２の駆動回路の制御回路部に位置検出信号を出力する第２の位置検出器とを含む。

好ましくは、第２の位置検出器は、第１の位置検出器に対して、モータの回転軸周りに、隣り合うティース同士がなす角度に対応する角度だけ回転した位置にある。

好ましくは、位置検出器は、位置検出信号としてホール信号を出力するホール素子であり、第１の駆動回路の制御回路部は、入力されたホール信号に応じたタイミングで第１系統のコイルに流れる電流の向きを切り替え、第２の駆動回路の制御回路部は、入力されたホール信号に応じたタイミングで第２系統のコイルに流れる電流の向きを切り替える。

好ましくは、モータの回転を開始する起動時において、第１の駆動回路のインバータ回路が第１系統のコイルに通電を開始するタイミングと、第２の駆動回路のインバータ回路が第２系統のコイルに通電を開始するタイミングとの間には、時間差がある。

この発明の他の局面に従うと、モータ駆動制御装置は、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置であって、モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせの数は、複数の磁極の数の２倍であり、複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイルと、互いに直列に接続された第２系統のコイルとのいずれかに含まれ、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、第１系統のコイルと第２系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、モータ駆動制御装置は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とを有し、第１の駆動回路と第２の駆動回路とのそれぞれは、インバータ回路と、モータのロータの位置に応じた位置検出信号に基づいてインバータ回路の動作を制御する制御回路部とを有し、第１の駆動回路のインバータ回路は、第１の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第１系統のコイルに通電し、第２の駆動回路のインバータ回路は、第２の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて、第１系統のコイルの通電タイミングとは異なる通電タイミングで第２系統のコイルに通電する。

この発明のさらに他の局面に従うと、モータの駆動方法は、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、モータのロータの位置に応じて位置検出信号を出力する位置検出器とを用いてモータを駆動するモータの駆動方法であって、モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせの数は、複数の磁極の数の２倍であり、複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイルと、互いに直列に接続された第２系統のコイルとのいずれかに含まれ、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、第１系統のコイルと第２系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、モータ駆動制御装置は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とを有し、第１の駆動回路と第２の駆動回路とのそれぞれは、インバータ回路を有し、モータの駆動方法は、位置検出信号に基づいて、第１の駆動回路のインバータ回路によって第１系統のコイルに通電させる第１のステップと、位置検出信号に基づいて、第２の駆動回路のインバータ回路によって、第１系統のコイルの通電タイミングとは異なる通電タイミングで第２系統のコイルに通電させる第２のステップとを有する。

これらの発明に従うと、確実に回転を開始させることができ、かつ、振動が発生しにくいモータ装置、モータ駆動制御装置、及びモータの駆動方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるモータ装置の構成を模式的に示す図である。 モータのステータの構成を説明する図である。 単相モータのステータの一例を説明する図である。 モータのコイルの電流波形について説明する図である。 比較例である単相モータの回転角とトルクとの関係の一例を示すグラフである。 本実施の形態におけるモータの回転角とトルクとの関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態におけるモータ装置について説明する。

なお、以下の説明において、ティースに対するコイルの巻回方向とは、ティースの先端部分からモータの回転軸に向かう方向から見て、コイルがティースに巻回されている方向をいう。すなわち、コイルは、ティースに対して時計回り方向（ＣＷ方向）か、反時計回り方向（ＣＣＷ方向）か、いずれかの巻回方向でティースに巻回されている。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ装置１の構成を模式的に示す図である。

図１に示されるように、モータ装置１は、モータ５０と、モータ５０の駆動を制御するモータ駆動制御装置１ａと、位置検出器４１，４２（第１の位置検出器４１及び第２の位置検出器４２）とを備えている。モータ装置１には、外部から電源電圧Ｖｄｃが供給される。また、モータ装置１から外部に、モータ５０の回転に応じたＦＧ信号が出力される。モータ装置１には、外部から速度指令が入力される。モータ装置１は、入力された速度指令に応じて、モータ５０を駆動させる。

モータ５０は、複数の磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、複数のティース７０（各ティースを総称した符号）のそれぞれに巻回された複数のコイル８０（各コイルを総称した符号）とを備えている。複数のティース７０と複数のコイル８０とはステータ６０を構成する。本実施の形態においては、４つの磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、８組のティース７０とそのティース７０に巻回されたコイル８０との組み合わせとが設けられている。すなわち、ティース７０とそのティース７０に巻回されたコイル８０との組み合わせの数は、複数の磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの数の２倍である。

後述するように、複数のコイル８０のそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイル８０ａ（総称する符号であり、図示せず）と、互いに直列に接続された第２系統のコイル８０ｂ（総称する符号であり、図示せず）とのいずれかに含まれている。

本実施の形態において、モータ駆動制御装置１ａは、第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとを有している。第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとのそれぞれは、インバータ回路１５，１５ｂと、制御回路部１２，１２ｂとを有している。また、第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとのそれぞれは、ヒューズ１９，１９ｂを有している。

以下、第１の駆動回路１０の制御回路部１２を第１の制御回路部１２と呼び、第２の駆動回路１０ｂの制御回路部１２ｂを第２の制御回路部１２ｂと呼ぶことがある。また、第１の駆動回路１０のインバータ回路１５を第１のインバータ回路１５と呼び、第２の駆動回路１０ｂのインバータ回路１５ｂを第２のインバータ回路１５ｂと呼ぶことがある。

第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとのそれぞれに、モータ装置１に入力された電源電圧Ｖｄｃ及び速度指令が入力される。本実施の形態において、ＦＧ信号は、第１の駆動回路１０から出力され、モータ装置１の外部に出力される。

第１の駆動回路１０には、第１の位置検出器４１が接続されている。第２の駆動回路１０ｂには、第２の位置検出器４２が接続されている。

位置検出器４１，４２は、モータ５０のロータの位置に応じて位置検出信号を出力する。後述するように、第１の位置検出器４１は、第１系統のコイル８０ａ（総称する符号であり、図示せず）に対応する位置に配置されており、第１の駆動回路１０の制御回路部１２に位置検出信号を出力する。第２の位置検出器４２は、第２系統のコイル８０ｂ（総称する符号であり、図示せず）に対応する位置に配置されており、第２の駆動回路１０ｂの制御回路部１２ｂに位置検出信号を出力する。

本実施の形態において、２つの位置検出器４１，４２は、互いに同じホール素子である。各位置検出器４１，４２は、位置検出信号として、正負の極性を有する信号である、ホール信号を出力する。なお、位置検出器４１，４２は互いに同じ素子に限られず、また、ホール素子に限られるものではない。

本実施の形態において、第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとは、第１の駆動回路１０からＦＧ信号の出力が行われるほかは、互いに同じ回路構成を有している。そのため、以下に第１の駆動回路１０についての構成を説明し、第２の駆動回路１０ｂの説明も兼ねる。

第１の駆動回路１０において、電源電圧Ｖｄｃは、ヒューズ１９を経由して、第１の制御回路部１２と、第１のインバータ回路１５に入力される。

第１の制御回路部１２は、例えばモータ駆動用の汎用のＩＣである。第１の制御回路部１２には、速度指令と、第１の位置検出器４１から出力された位置検出信号とが入力される。第１の制御回路部１２は、位置検出信号に基づいて、第１のインバータ回路１５を動作させる出力信号を出力し、第１のインバータ回路１５の動作を制御する。例えば、第１の制御回路部１２は、位置検出信号に基づいてモータ５０の回転速度を検出し、モータ５０の回転速度が入力された速度指令に対応する回転速度になるように、第１のインバータ回路１５に含まれるスイッチング素子のオン、オフ動作を制御する。

なお、第１の駆動回路１０においては、第１の制御回路部１２がモータ５０の回転に応じてＦＧ信号を出力する。この点、第２の駆動回路１０ｂにおいて、第２の制御回路部１２ｂはＦＧ信号の出力を行わない。なお、ＦＧ信号は、第２の制御回路部１２ｂから出力され、第１の制御回路部１２からは出力されないようにしてもよい。

第１のインバータ回路１５は、第１の制御回路部１２から出力された出力信号に基づいてモータ５０が備えるコイル８０に通電する。第１のインバータ回路１５は、例えば、電源電圧Ｖｄｃの両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対を２つ有している。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点が、複数のコイル８０が含まれるコイル８０の通電系統（第１系統のコイル８０ａ又は第２系統のコイル８０ｂ）に通電するための出力端子１６，１７となっている。第１の制御回路部１２からインバータ回路１５の各スイッチ素子に対応する出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、出力端子１６，１７に接続されたコイル８０の通電系統の通電が行われる。

以下、第１のインバータ回路１５において、一方のスイッチ素子の対の接続点を第１の出力端子１６と呼び、他方のスイッチ素子の対の接続点を第２の出力端子１７と呼ぶことがある。第２のインバータ回路１５ｂにおいては、一方のスイッチ素子の対の接続点を第１の出力端子１６ｂと呼び、他方のスイッチ素子の対の接続点を第２の出力端子１７ｂと呼ぶことがある。

図２は、モータ５０のステータ６０の構成を説明する図である。図３は、単相モータのステータの一例を説明する図である。

図２において、矢印は、コイル８０の巻回方向を示すものである。また、コイル８０は、コイル線の断面が示されている。なお、図２において、各コイル８０の巻数や位置等は模式的に示されているものである。

複数のコイル８０のそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイル８０ａ（総称する符号であり、図示せず）と、互いに直列に接続された第２系統のコイル８０ｂ（総称する符号であり、図示せず）とのいずれかに含まれている。ティース７０とそのティース７０に巻回されたコイル８０との組み合わせは、第１系統のコイル８０ａと第２系統のコイル８０ｂとが交互に並ぶように周方向に並んでいる。

また、本実施の形態において、第１系統のコイル８０ａのそれぞれは、周方向に隣り合う他の第１系統のコイル８０ａとはティース７０に対する巻回方向が異なっており、第２系統のコイル８０ｂのそれぞれは、周方向に隣り合う他の第２系統のコイル８０ｂとはティース７０に対する巻回方向が異なっている。

具体的には、図２に示されるように、本実施の形態において、８つのティース７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄに、それぞれ、合計８つのコイル８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄが巻回されている。

各ティース７０は、回転軸に近い部位において互いに接続されて一体のステータヨークを構成している。各ティース７０は、回転軸に近い部位から径方向外側に放射状に延び、ティース７０の径方向先端部がロータの磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄに近接するように構成されている。各ティース７０は、周方向に等間隔に、すなわち回転軸を中心に４５度ずつの間隔で並んでいる。

第１系統のコイル８０ａと第２系統のコイル８０ｂとは、互いに同数が設けられている。すなわち、第１系統のコイル８０ａの数と第２系統のコイル８０ｂの数とは、それぞれ４つずつであり、磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの数に等しい。

第１系統のコイル８０ａには、４つのコイル８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄが含まれる。第１系統のコイル８０ａは、コイル８１ａを巻き始めとし、コイル８１ｄが巻き終わりとなるように、コイル８１ａ、コイル８１ｂ、コイル８１ｃ、コイル８１ｄの順に、直列に、ティース７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄに巻回されている。

第２系統のコイル８０ｂには、４つのコイル８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄが含まれる。第２系統のコイル８０ｂは、コイル８２ａを巻き始めとし、コイル８２ｄが巻き終わりとなるように、コイル８２ａ、コイル８２ｂ、コイル８２ｃ、コイル８２ｄの順に、直列に、ティース７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄに巻回されている。

各コイル８０は、以下のように、第１系統のコイル８０ａと第２系統のコイル８０ｂとが交互に並ぶように周方向に並んでいる。すなわち、第２系統のコイル８２ａから図２において反時計回りに、第１系統のコイル８１ａ、第２系統のコイル８２ｂ、第１系統のコイル８１ｂ、第２系統のコイル８２ｃ、第１系統のコイル８１ｃ、第２系統のコイル８２ｄ、第１系統のコイル８１ｄが並んでいる。

第１系統のコイル８１ａと、第２系統のコイル８２ａとは、それぞれのティース７１ａ，７２ａに対する巻回方向が同一となっている（ここでは、この巻回方向をＣＷ方向とする）。第１系統のコイル８１ｂと、第２系統のコイル８２ｂとは、それぞれのティース７１ｂ，７２ｂに対する巻回方向が同一であって、コイル８１ａ，８２ａの巻回方向とは逆方向となっている（ここでは、この巻回方向をＣＣＷ方向とする）。第１系統のコイル８１ｃと、第２系統のコイル８２ｃとは、それぞれのティース７１ｃ，７２ｃに対する巻回方向がＣＷ方向となっている。第１系統のコイル８１ｄと、第２系統のコイル８２ｄとは、それぞれのティース７１ｄ，７２ｄに対する巻回方向がＣＣＷ方向となっている。

なお、本実施の形態のステータ６０は、図３に示されるような４極４スロットの単相モータの、４組のコイル及びそのコイルが巻回されるティースとで構成されるティース部（６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ）のそれぞれが２分割され、第１系統と第２系統とが周方向に交互に形成されたものであるということもできる。

具体的には、図３に示されるように、ティース部６５ａと、回転軸を中心として反対側に位置するティース部６５ｃとでは、コイルの巻回方向がＣＷ方向である。また、ティース部６５ｂと、回転軸を中心として反対側に位置するティース部６５ｄとでは、コイルの巻回方向がＣＣＷ方向である。図２に示されるように、巻回方向がＣＷ方向であるコイル８１ａ，８２ａ及びティース７１ａ，７２ａは、ティース部６５ａが２分割されたものということができる。同様に、コイル８１ｃ，８２ｃ及びティース７１ｃ，７２ｃは、ティース部６５ｃが２分割されたものということができる。また、巻回方向がＣＷ方向であるコイル８１ｂ，８２ｂ及びティース７１ｂ，７２ｂは、ティース部６５ｂが２分割されたものということができる。同様に、コイル８１ｄ，８１ｄ及びティース７１ｄ，７２ｄは、ティース部６５ｄが２分割されたものということができる。

第１のインバータ回路１５は、第１の制御回路部１２の制御に基づいて第１系統のコイル８０ａに通電する。第２のインバータ回路１５ｂは、第２の制御回路部１２ｂの制御に基づいて、第２系統のコイル８０ｂに通電する。

すなわち、第１のインバータ回路１５は、第１系統のコイル８０ａに接続されている。第１の出力端子１６は、コイル８１ａに接続されており、第２の出力端子１７は、コイル８１ｄに接続されている。また、第２のインバータ回路１５ｂは、第２系統のコイル８０ｂに接続されている。第１の出力端子１６ｂは、コイル８２ａに接続されており、第２の出力端子１７ｂは、コイル８２ｄに接続されている。

第１の制御回路部１２は、入力された位置検出信号（ホール信号）に応じたタイミングで第１系統のコイル８０ａに流れる電流の向きを切り替え、第２の制御回路部１２ｂは、入力された位置検出信号（ホール信号）に応じたタイミングで第２系統のコイル８０ｂに流れる電流の向きを切り替える。

ここで、第１の位置検出器４１は、第１系統のコイル８０ａに対応する位置に配置されており、第２の位置検出器４２は、第２系統のコイル８０ｂに対応する位置に配置されている。第２の位置検出器４２は、第１の位置検出器４１に対して、モータ５０の回転軸周りに、隣り合うティース７０同士がなす角度に対応する角度だけ回転した位置にある。本実施の形態においては、第１の位置検出器４１と、第２の位置検出器４２とは、モータ５０の回転軸周りに、隣り合うティース７０同士がなす角度である４５度（隣り合うティース７０同士がなす角度に対応する角度の一例）だけ間隔を開けて配置されている。

なお、第１の位置検出器４１と、第２の位置検出器４２とは、モータ５０の回転軸周りに、隣り合うティース７０同士がなす角度に、磁極数の１／２で３６０度を除した角度を追加した角度すなわち４５度＋１８０度（隣り合うティース７０同士がなす角度に対応する角度の一例）だけ間隔を開けて配置されていてもよい。また、第１の位置検出器４１と、第２の位置検出器４２とは、モータ５０の回転軸周りに、隣り合うティース７０同士がなす角度に、磁極数で３６０度を除した角度を追加した角度すなわち４５度＋９０度（隣り合うティース７０同士がなす角度に対応する角度の一例）だけ間隔を開けて配置されていてもよく、この場合、第１の位置検出器４１又は第２の位置検出器４２が第１の制御回路部１２又は第２の制御回路部１２ｂに入力される極性を逆にすればよい。

このように２つの位置検出器４１，４２が配置されているため、互いに同様の構成を有する第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとがそれぞれに入力される位置検出信号に応じてコイル８０の通電動作を行うとき、第１系統のコイル８０ａの通電タイミングと第２系統のコイル８０ｂとの通電タイミングとが異なることになる。すなわち、第２の駆動回路１０ｂのインバータ回路１５ｂは、第２の駆動回路１０ｂの制御回路部１２ｂの制御に基づいて、第１系統のコイル８０ａの通電タイミングとは異なる通電タイミングで、第２系統のコイル８０ｂに通電する。

図４は、モータ５０のコイル８０の電流波形について説明する図である。

図４において、上段には、第１系統のコイル８０ａに流れる電流波形の例と、第２系統のコイル８０ｂに流れる電流波形の例とが示されている。また、下段には、これらの電流波形を合成した電流波形が示されている。

図４に示されるように、第１系統についての電流波形の位相と第２系統についての電流波形の位相とは、時間ｔだけずれている。すなわち、第１系統のコイル８０ａの通電タイミングと第２系統のコイル８０ｂの通電タイミングとは、時間ｔだけ異なっている。第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとが同様の構成を有しているところ、この時間ｔは、第１の位置検出器４１と第２の位置検出器４１との周方向の距離と、磁極の数と、モータ５０の回転速度に対応した時間となる。

このように、本実施の形態においては、モータ５０の複数のコイル８０が、２つの通電系統に分けられているうえ、単相モータの各コイルが２分割されたように配置されており、各通電系統が２つの駆動回路１０，１０ｂによって通電される。すなわち、モータ５０は、位置検出信号に基づいて、第１のインバータ回路１５によって第１系統のコイル８０ａに通電させる第１のステップと、位置検出信号に基づいて、第２のインバータ回路１５ｂによって、第１系統のコイル８０ａの通電タイミングとは異なる通電タイミングで第２系統のコイル８０ｂに通電させる第２のステップとを含む駆動方法で駆動される。簡素な構成の２つの駆動回路１０，１０ｂを用いてモータ５０を駆動することができるので、モータ装置１の製造コストを低減することができる。本実施の形態においては、特に、第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとして、位置検出器４１，４２からの位置検出信号に基づく同一の動作を行う、同一の回路構成のものを用いることができる。したがって、さらに、モータ装置１の製造コストの低減効果を得ることができる。

ここで、コイル８０及びティース７０の組み合わせの数は、磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの数の２倍である。したがって、２つの通電系統の一方のコイル８０及びティース７０の組み合わせと磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとがデッドポイント（回転トルクとコギングトルクとが共に０となるポイント）となる位置関係となっていても、他方の通電系統のコイル８０及びティース７０の組み合わせと磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとは、モータ５０に回転トルクを生じさせることができる位置関係となる。

図５は、比較例である単相モータ８５０の回転角とトルクとの関係の一例を示すグラフである。図６は、本実施の形態におけるモータ５０の回転角とトルクとの関係の一例を示すグラフである。

図５においては、比較例として、４極４スロットの単相モータ８５０の回転角とトルク（実線：コギングトルク、破線：回転トルク）との関係が示されている。回転角によって、コギングトルクがゼロとなり、かつ、回転トルクもゼロとなるデッドポイントが存在することがわかる。このような場合、デッドポイントを解消するためには、例えばティースの先端と磁極との間のエアギャップを周方向に変化させるなどする必要がある。

他方、図６に示されるように、本実施の形態においては、モータ５０の回転角が推移しても、回転トルクがゼロにならずに、維持される。したがって、モータ５０では、デッドポイントが解消している。

このように、本実施の形態では、磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと各ティース７０との間のエアギャップが不均衡になるようにする必要がなく、モータ５０のデッドポイントを解消することができる。したがって、コギングトルクを小さくすることができ、振動や騒音の発生を低減させることができる。

また、デッドポイントが存在しないため、モータ５０を安定して起動させることができる。すなわち、本実施の形態において、モータ５０の回転を開始する起動時においては、第１のインバータ回路１５が第１系統のコイル８０ａに通電を開始するタイミングと、第２のインバータ回路１５ｂが第２系統のコイル８０ｂに通電を開始するタイミングとの間には、時間差を設ければよい。少なくとも一方の系統のコイル８０に通電されたタイミングでモータ５０の回転が開始されるので、常に、モータ５０を安定して起動させることができる。

本実施の形態では、モータ駆動制御装置１ａが、第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとの２系統の駆動回路１０，１０ｂを用いてモータ５０を駆動する。また、第１の駆動回路１０は、磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとの関係で単相モータを構成するということができる第１系統のコイル８０ａに通電し、第２の駆動回路１０ｂは、同様に磁極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとの関係で単相モータを構成するということができる第２系統のコイル８０ｂに通電する。したがって、第１の駆動回路１０と第２の駆動回路１０ｂとのいずれか一方において、ヒューズ１９，１９ｂが切れたり故障したりして駆動が停止したときであっても、他方だけで、モータ５０の駆動を継続させることができる。そのため、例えばモータ５０に外的負荷が加えられている場合において、駆動回路１０，１０ｂの一方が停止しても、モータ５０の回転トルクを発生させることができるため、外的負荷に抗し続けることができる。モータ５０にショートブレーキをかける場合よりも強いトルクを発生させることができる。

例えば、装置内を換気する用途に用いられる複数台のファンモータのうち１台としてモータ装置１を用いる場合において、駆動回路１０，１０ｂの一方が停止しても、装置内外の圧力差に抗することができる。したがって、装置内外の圧力差によってモータ５０が逆回転し、換気能力が落ちるという不具合が発生することを防止することができる。

［その他］

モータ装置の回路構成は、上述の実施の形態に示されるような具体例に限定されない。上述の実施の形態における個々の構成を一部変形した構成と適宜組み合わせて本発明の目的に適合するように構成してもよい。ほかにも、本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。

本実施の形態のモータ装置に用いられるモータは、上記の実施の形態のものに限定されるものではない。磁極数、スロット数は、実施例に限定されない。磁極の数（ｎ極（ｎは偶数））に対して、スロットの数（コイル及びそれが巻回されたティースの組み合わせの数）が２倍となる（２ｎスロットとなる）関係であればよい。

第１系統のコイルのそれぞれの巻数と、第２系統のコイルのそれぞれの巻数とは、互いに同一であることが望ましいが、異なっていてもよい。第１系統のコイルのそれぞれの巻数と、第２系統のコイルのそれぞれの巻数とが同一であれば、第１の駆動回路に流れる電流の大きさと第２の駆動回路に流れる電流の大きさとのバランスが取れるため、より好ましい。

各駆動回路部の制御回路部は、汎用ＩＣに限られない。

モータの回転を開始させるとき、第１の駆動回路の制御回路部が第１系統についてデッドポイントにあることを検知したり、第２の駆動回路の制御回路部が第２系統についてデッドポイントにあることを検知したりしてもよい。例えば、第１系統と第２系統とのいずれかのみに通電を行い、位置検出信号の変化を検出することにより、ロータが回転を開始したか否かを検知することができる。一方の通電系統についてデッドポイントであることが検知されたとき、速やかに他方の通電系統について通電を開始することで、速やかにモータの回転を開始させることができる。

位置検出器の数は、少なくとも２つであればよく、より多い数であってもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ装置、１ａ モータ駆動制御装置、１０ 第１の駆動回路、１０ｂ 第２の駆動回路、１２ 第１の制御回路部、１２ｂ 第２の制御回路部、１５ 第１のインバータ回路、１５ｂ 第２のインバータ回路、１６，１６ｂ 第１の出力端子、１７，１７ｂ 第２の出力端子、４１ 第１の位置検出器、４２ 第２の位置検出器、５０ モータ、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ 磁極、６０ ステータ、７０，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ ティース、８０ コイル、８０ａ，８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ 第１系統のコイル、８０ｂ，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 第２系統のコイル

Claims (8)

1. モータと、前記モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、前記モータのロータの位置に応じて位置検出信号を出力する位置検出器とを備えるモータ装置であって、
   前記モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、
   前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせの数は、前記複数の磁極の数の２倍であり、
   前記複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイルと、互いに直列に接続された第２系統のコイルとのいずれかに含まれ、
   前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、前記第１系統のコイルと前記第２系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、
   前記モータ駆動制御装置は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とを有し、
   前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路とのそれぞれは、インバータ回路と、前記位置検出信号に基づいて前記インバータ回路の動作を制御する制御回路部とを有し、
   前記第１の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第１の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第１系統のコイルに通電し、
   前記第２の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第２の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて、前記第１系統のコイルの通電タイミングとは異なる通電タイミングで前記第２系統のコイルに通電する、モータ装置。
2. 前記第１系統のコイルのそれぞれは、周方向に隣り合う他の前記第１系統のコイルとは前記ティースに対する巻回方向が異なっており、
   前記第２系統のコイルのそれぞれは、周方向に隣り合う他の前記第２系統のコイルとは前記ティースに対する巻回方向が異なっている、請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記位置検出器は、前記第１系統のコイルに対応する位置に配置されており前記第１の駆動回路の前記制御回路部に位置検出信号を出力する第１の位置検出器と、前記第２系統のコイルに対応する位置に配置されており前記第２の駆動回路の前記制御回路部に位置検出信号を出力する第２の位置検出器とを含む、請求項１又は２に記載のモータ装置。
4. 前記第２の位置検出器は、前記第１の位置検出器に対して、前記モータの回転軸周りに、隣り合う前記ティース同士がなす角度に対応する角度だけ回転した位置にある、請求項３に記載のモータ装置。
5. 前記位置検出器は、前記位置検出信号としてホール信号を出力するホール素子であり、
   前記第１の駆動回路の前記制御回路部は、入力された前記ホール信号に応じたタイミングで前記第１系統のコイルに流れる電流の向きを切り替え、
   前記第２の駆動回路の前記制御回路部は、入力された前記ホール信号に応じたタイミングで前記第２系統のコイルに流れる電流の向きを切り替える、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ装置。
6. 前記モータの回転を開始する起動時において、前記第１の駆動回路の前記インバータ回路が前記第１系統のコイルに通電を開始するタイミングと、前記第２の駆動回路の前記インバータ回路が前記第２系統のコイルに通電を開始するタイミングとの間には、時間差がある、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ装置。
7. モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置であって、
   前記モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、
   前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせの数は、前記複数の磁極の数の２倍であり、
   前記複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイルと、互いに直列に接続された第２系統のコイルとのいずれかに含まれ、
   前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、前記第１系統のコイルと前記第２系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、
   前記モータ駆動制御装置は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とを有し、
   前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路とのそれぞれは、インバータ回路と、前記モータのロータの位置に応じた前記位置検出信号に基づいて前記インバータ回路の動作を制御する制御回路部とを有し、
   前記第１の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第１の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第１系統のコイルに通電し、
   前記第２の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第２の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて、前記第１系統のコイルの通電タイミングとは異なる通電タイミングで前記第２系統のコイルに通電する、モータ駆動制御装置。
8. モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、前記モータのロータの位置に応じて位置検出信号を出力する位置検出器とを用いて前記モータを駆動するモータの駆動方法であって、
   前記モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、
   前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせの数は、前記複数の磁極の数の２倍であり、
   前記複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第１系統のコイルと、互いに直列に接続された第２系統のコイルとのいずれかに含まれ、
   前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、前記第１系統のコイルと前記第２系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、
   前記モータ駆動制御装置は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とを有し、
   前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路とのそれぞれは、インバータ回路を有し、
   前記モータの駆動方法は、
   前記位置検出信号に基づいて、前記第１の駆動回路の前記インバータ回路によって前記第１系統のコイルに通電させる第１のステップと、
   前記位置検出信号に基づいて、前記第２の駆動回路の前記インバータ回路によって、前記第１系統のコイルの通電タイミングとは異なる通電タイミングで前記第２系統のコイルに通電させる第２のステップとを有する、モータの駆動方法。

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