JP4061990B2 - ブラシレス直流モータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に広く使用されているファンモータ、特には、ノートブック型パーソナルコンピュータのＣＰＵ（中央演算装置）の冷却などに用いるファンモータに使用されるブラシレス直流モータに関する。
【０００２】
本発明は、ノートブック型パーソナルコンピュータのＣＰＵの冷却などに用いるファンモータに関し、詳しくは、モータ出力を向上させることを可能にしたブラシレス直流モータに関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、ノートブック型パーソナルコンピュータなどは、その機能部品であるＣＰＵが発熱することから、ＣＰＵを冷却するためのファンモータを装備している。このファンモータとしては、省電力、装置スペース、寿命の点から、ロータにマグネットを使用し、駆動回路を有したブラシレスの小型直流ファンモータを使用するようになってきている。
【０００４】
前記ファンモータは、ファンモータの効率やコストなどの観点からモータ巻線が単相（一相）でありモータ巻線の両方向に電流を流して全波駆動する単相全波駆動方式（一相全波駆動方式）、もしくは、モータ巻線が二相であり各相を１８０°位相差で半波駆動する二相半波駆動方式が採用されている。
【０００５】
図８に従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式の回路構成図を、図１２に従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャートを示す。モータ巻線の励磁トルクが一定方向になるように、単相のモータ巻線を全波駆動している。単相全波駆動方式のファンモータの回路構成としては、ロータ位置検出部品１６とモータ巻線１７を転流するドライバＩＣ１８を一つ持つ構成となっている。
【０００６】
なお、電流の方向は、モータ巻線の巻き始めから巻き終りに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としている。
【０００７】
図９に従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式の回路構成図を、図１３に従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャートを示す。図１３に示すように、二相半波駆動方式では、モータ巻線の励磁トルクが一定方向になるように、二相のモータ巻線を１８０°位相差で半波駆動しており、一方向のみに電流を流している。二相半波駆動方式のファンモータの回路構成としては、ロータ位置検出部品１９とモータ巻線２０を転流するトランジスタ２１を持つ構成となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでパーソナルコンピュータに使われているＣＰＵは、年々、性能が向上しており、性能の向上に伴ってＣＰＵの発熱は大幅に増えてきている。そこで、ＣＰＵを冷却しているファンモータのモータ出力を向上させることで冷却性能の向上が求められている。
【０００９】
しかし、単相全波駆動方式では、使用しているドライバＩＣの電流能力や許容損失によってモータ巻線に流すことができる電流は制限されるため、モータ出力に限界がある。また、二相半波駆動方式では、単相全波駆動方式と比較してモータ効率が低いため、単相全波駆動方式のモータよりモータ出力が低い。
【００１０】
本発明は、前期従来の問題に留意し、大幅にモータ出力を向上させることができるブラシレス直流モータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、モータ巻線の相数を二相とし、各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、モータ巻線の両方向に電流を流す、二相全波駆動方式のブラシレス直流モータとする。
【００１２】
本発明によれば、二相あるモータ巻線の各相にドライバＩＣを一つ、または、トランジスタ数個を設け、各相を全波駆動することから、一つの相で単相全波駆動方式と同じ電流を流すことができ、二つの相を合わせたモータ全体としては、単相全波駆動方式の約２倍の電流を流すことが可能となり、モータ出力を大幅に向上させたブラシレス直流モータを提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、モータ巻線は二相であり、一方の相のモータ巻線の巻き始めと他方の相のモータ巻線の巻き始めとを対向させて、同じ方向に巻き、一方の相のモータ巻線の巻き終わりと他方の相のモータ巻線の巻き終わりとを対向させて、同じ方向に巻き、電流の方向をモータ巻線の巻き始めからモータ巻線の巻き終わりに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としたときの各相に流れる電流の位相差がなく、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータであり、モータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、モータ巻線は二相であり、一方の相のモータ巻線の巻き始めと他方の相のモータ巻線の巻き始めとを対向させて、反対の方向に巻き、一方の相のモータ巻線の巻き終わりと他方の相のモータ巻線の巻き終わりとを対向させて、反対の方向に巻き、電流の方向をモータ巻線の巻き始めからモータ巻線の巻き終わりに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としたときの各相に流れる電流の位相を１８０°ずらし、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータであり、モータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータにおいて、プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのドライバＩＣを二つ有し、ドライバＩＣはモータ巻線の各相に一つずつ配置され、モータ巻線の各相はドライバＩＣ一つによって全波駆動されており、ドライバＩＣを二つ使用してモータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータにおいて、プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのトランジスタを数個とトランジスタを動作させるプリドライバＩＣを有し、トランジスタはモータ巻線の各相を全波駆動しており、トランジスタ数個を使用してモータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品でドライバＩＣ二つを動作させることでモータ出力を向上させるとともに、部品点数を削減でき、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品でプリドライバＩＣを動作させることでモータ出力を向上させるとともに、部品点数を削減でき、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、モータ巻線の各相は、ＢＴＬ（バランスドトランスフォーマーレス）駆動されていることでモータ出力を向上させるとともに、トルクリップルを小さくしてモータからの音を低減し、さらに、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１から７に記載のブラシレス直流モータにおいて、モータ巻線は、プリント回路基板と接続され、モータ巻線は、２スロット以上の偶数個のスロットを有し、モータ巻線とプリント回路基板が１８０°回転して取り付けられても、目的の回転方向にロータが回転するようにモータ巻線を巻いており、ブラシレス直流モータの生産性を高めるという作用を有する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるブラシレス直流モータの回路構成図で、図１０は、本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差を１８０°としたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート、図１１は、本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差をゼロとしたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャートである。
【００２３】
この実施の形態１のブラシレス直流モータは、モータ巻線１の相を二相とし、各相をＡ相、Ｂ相とすると、Ａ相とＢ相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、モータ巻線への通電方法は、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式である。
【００２４】
図１０では、Ａ相の誘起電圧２７と、Ｂ相の誘起電圧２８に１８０°の位相差があるため、Ａ相の電流２９とＢ相の電流３０を１８０°の位相差で通電し、各相が同じ方向に励磁トルク３１，３２を発生する。Ａ相の励磁トルク３１とＢ相の励磁トルク３２の合成励磁トルクは３３となる。
【００２５】
図１１では、Ａ相の誘起電圧２７と、Ｂ相の誘起電圧２８に位相差がないため、Ａ相の電流２９とＢ相の電流３０を位相差ゼロで通電し、各相が同じ方向に励磁トルクを発生する。Ａ相の励磁トルク３１とＢ相の励磁トルク３２の合成励磁トルクは３３となる。
【００２６】
なお、Ａ相の誘起電圧２７と、Ｂ相の誘起電圧２８の位相差が１８０°であるか、位相差がゼロであるかは、モータ巻線の巻き方によるものである。
【００２７】
また、電流の方向は、モータ巻線の巻き始めから巻き終りに向かう方向を正方向とし、逆方向を負方向としている。
【００２８】
ドライバＩＣ２は、Ａ相、Ｂ相の各相に一つずつ配置されており、各相を全波駆動する。一つの相に流せる電流は、単相全波駆動方式と同じドライバＩＣを使用すると、単相全波駆動方式と同じ電流を流せるので、二つの相を合わせたモータ全体では、単相全波駆動方式の約２倍の電流を流すことが可能になる。
【００２９】
このように本実施の形態１では、二相あるモータ巻線の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、ドライバＩＣ二つで全波駆動することで、モータに流れる電流を増加させ、モータ出力を向上させることができる。
【００３０】
なお、ドライバＩＣは、モータ駆動専用のドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２であるブラシレス直流モータの回路構成図である。なお、図２において、前記図１と同じ構成部材には、図１と同じ符号を付与している。
【００３２】
この実施の形態２のブラシレス直流モータは、図２に示すように、モータ巻線１の通電を数個のトランジスタ５と数個のトランジスタ５を動作させるプリドライバＩＣ６で全波駆動をする。モータ巻線１の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、各相を全波駆動するので、一つの相に流せる電流は、単相全波駆動方式と同じ電流を流せるので、二つの相を合わせたモータ全体では、単相全波駆動方式の約２倍の電流を流すことが可能になる。
【００３３】
このように本実施の形態２では、二相あるモータ巻線の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、数個のトランジスタ５と数個のトランジスタ５を動作させるプリドライバＩＣ６で全波駆動することで、モータに流れる電流を増加させ、モータ出力を向上させることができる。
【００３４】
なお、プリドライバＩＣは、モータ駆動専用のプリドライバＩＣやドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３であるブラシレス直流モータの回路構成図である。なお、図３において、前記図１、または、図２と同じ部材には、図１、または、図２と同じ符号を付与している。
【００３６】
この実施の形態３のブラシレス直流モータは、図３に示すように、ロータの位置を検出するロータ位置検出部品３は一つであり、一つのロータ位置検出部品３でドライバＩＣ２を二つ動作させるので、モータ出力を向上させるとともに、ブラシレス直流モータを低廉にすることができる。
【００３７】
なお、ドライバＩＣは、モータ駆動専用のドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００３８】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４であるブラシレス直流モータの回路構成図である。図４において、前期図１から図３と同じ構成部品には、図１から図３と同じ符号を付与してある。
【００３９】
この実施の形態４のブラシレス直流モータは、図４に示すように、ロータの位置を検出するロータ位置検出部品３は一つであり、一つのロータ位置検出部品３で数個のトランジスタ５を動作させるプリドライバＩＣ６を動作させるので、モータ出力を向上させるとともに、装置を低廉にすることができる。
【００４０】
なお、プリドライバＩＣは、モータ駆動専用のプリドライバＩＣやドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００４１】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５であるブラシレス直流モータの回路構成図である。図５において、前記図１と同じ構成部材には、図１と同じ符号を付与している。
【００４２】
この実施の形態５のブラシレス直流モータは、図５に示すように、モータ巻線１の各相は、二つのパワーアンプ７、８でＢＴＬ（バランスドトランスフォーマーレス）駆動しており、モータ巻線１の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとしている。ＢＴＬ駆動すると、モータのトルクリップルが小さくなり、モータからの音が小さくなる。ロータ位置検出部品としてホール素子９を一つ使用し、ホール素子９で一つのパワーアンプ７を動作させ、このパワーアンプ７の出力波形で、別のパワーアンプ８を動作させる。分圧抵抗１２は、パワーアンプ８の入力電圧範囲を越えないように、パワーアンプ７の出力電圧を分圧している。ＢＴＬ駆動すると、ホール素子９から、アンプのゲインを決めているフィードバック抵抗１０に電流が流れるため、ホール素子９の出力が小さくなるが、ホール素子９で動作させるパワーアンプを一つとすることで、ホール素子９の出力低下を小さくできる。
【００４３】
このように、本実施の形態５では、ホール素子の出力低下が小さく、音が小さく、低廉で、かつ、モータ出力を向上させることができる。
【００４４】
なお、フィードバック抵抗１０は、パワーアンプ７，８の内部に配置されていてもよい。
【００４５】
（実施の形態６）
図６は、実施の形態６であるブラシレス直流モータの巻線図、図７はプリント回路基板とモータ巻線が一体となったブラシレス直流モータのステータ図である。
【００４６】
この実施の形態６のブラシレス直流モータは、図６に示すようにモータ巻線を鉄心に巻いている。Ａ相とＢ相の巻き始めを対向させて、同じ方向に巻き、Ａ相とＢ相の巻き終わりを対向させて、同じ方向に巻く。例えば、Ａ相の巻き始めをＣＷ方向（時計方向）に巻き、巻き終りをＣＣＷ方向（反時計方向）に巻くと、Ｂ相も巻き始めをＣＷ方向に巻き、巻き終りをＣＣＷ方向に巻く。このようにモータ巻線を巻くことで、モータ巻線１３を取り付けるプリント回路基板１５との取り付け位置が１８０°回転しても、モータ巻線１３の巻き方は変わらず、ロータの回転方向を目的の回転方向とすることができる。
【００４７】
なお、モータ巻線の巻き方は、巻き始めをＣＣＷ方向、巻き終りをＣＷ方向としてもよい。
【００４８】
このように、本実施の形態６では、モータ巻線１３とプリント回路基板１５の取り付け位置が、１８０°回転して取り付けられても目的の回転方向とすることができるので、モータ出力を向上させたブラシレス直流モータの生産性を高めることができる。
【００４９】
なお、前記の実施の形態１から６はノートブック型パーソナルコンピュータの冷却用ファンモータとしているが、本発明のブラシレス直流モータは他の電子機器の冷却に使用するファンモータとしてもよい。
【００５０】
また、前記の実施の形態６ではモータのスロット数を４スロットとしているが、スロット数が偶数であれば、スロット数がいくつでもよい。
【００５１】
また、前記の実施の形態１から５のモータ構造は、周対向型、面対向型、スロット付き型、スロットレス型、コア付き型、コアレス型、インナーロータ形、アウターロータ形など、どのようなモータ構造でもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は、モータ巻線の相数を二相とし、かつ、モータ巻線への通電方法は、モータ巻線の各相に流れる電流の位相差を１８０°、または、位相差ゼロとし、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式としたもので、モータ出力を大幅に向上させることができ、小型に、かつ、低廉なブラシレス直流モータを提供できるものであり、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図２】本発明の実施の形態２であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図３】本発明の実施の形態３であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図４】本発明の実施の形態４であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図５】本発明の実施の形態５であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図６】本発明の実施の形態６であるブラシレス直流モータの巻線図
【図７】プリント回路基板とモータ巻線が一体となったブラシレス直流モータのステータ図
【図８】従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式の回路構成図
【図９】従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式の回路構成図
【図１０】本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差を１８０°としたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート
【図１１】本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差をゼロとしたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート
【図１２】従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャート
【図１３】従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャート
【符号の説明】
１ モータ巻線
２ ドライバＩＣ
３ ロータ位置検出部品
４ ロータ位置検出部のバイアス抵抗
５ トランジスタ
６ プリドライバＩＣ
７，８ パワーアンプ
９ ホール素子
１０ フィードバック抵抗
１１ ホール素子のバイアス抵抗
１２ 分圧抵抗
１３ モータ巻線
１４ 鉄心（コア）
１５ プリント回路基板
１６ ロータ位置検出部品
１７ モータ巻線
１８ ドライバＩＣ
１９ ロータ位置検出部品
２０ モータ巻線
２１ トランジスタ
２２ コンパレータ
２３ Ａ相の電流が流れる方向
２４ Ｂ相の電流が流れる方向
２５ 電流が流れる方向
２６ 電流が流れる方向
２７ Ａ相の誘起電圧
２８ Ｂ相の誘起電圧
２９ Ａ相の電流
３０ Ｂ相の電流
３１ Ａ相の励磁トルク
３２ Ｂ相の励磁トルク
３３ Ａ相とＢ相の合成励磁トルク
３４ 誘起電圧
３５ 電流
３６ 励磁トルク
３７ Ａ相の誘起電圧
３８ Ｂ相の誘起電圧
３９ Ａ相の電流
４０ Ｂ相の電流
４１ Ａ相の励磁トルク
４２ Ｂ相の励磁トルク
４３ Ａ相とＢ相の合成励磁トルク
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に広く使用されているファンモータ、特には、ノートブック型パーソナルコンピュータのＣＰＵ（中央演算装置）の冷却などに用いるファンモータに使用されるブラシレス直流モータに関する。
【０００２】
本発明は、ノートブック型パーソナルコンピュータのＣＰＵの冷却などに用いるファンモータに関し、詳しくは、モータ出力を向上させることを可能にしたブラシレス直流モータに関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、ノートブック型パーソナルコンピュータなどは、その機能部品であるＣＰＵが発熱することから、ＣＰＵを冷却するためのファンモータを装備している。このファンモータとしては、省電力、装置スペース、寿命の点から、ロータにマグネットを使用し、駆動回路を有したブラシレスの小型直流ファンモータを使用するようになってきている。
【０００４】
前記ファンモータは、ファンモータの効率やコストなどの観点からモータ巻線が単相（一相）でありモータ巻線の両方向に電流を流して全波駆動する単相全波駆動方式（一相全波駆動方式）、もしくは、モータ巻線が二相であり各相を１８０°位相差で半波駆動する二相半波駆動方式が採用されている。
【０００５】
図８に従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式の回路構成図を、図１２に従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャートを示す。モータ巻線の励磁トルクが一定方向になるように、単相のモータ巻線を全波駆動している。単相全波駆動方式のファンモータの回路構成としては、ロータ位置検出部品１６とモータ巻線１７を転流するドライバＩＣ１８を一つ持つ構成となっている。
【０００６】
なお、電流の方向は、モータ巻線の巻き始めから巻き終りに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としている。
【０００７】
図９に従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式の回路構成図を、図１３に従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャートを示す。図１３に示すように、二相半波駆動方式では、モータ巻線の励磁トルクが一定方向になるように、二相のモータ巻線を１８０°位相差で半波駆動しており、一方向のみに電流を流している。二相半波駆動方式のファンモータの回路構成としては、ロータ位置検出部品１９とモータ巻線２０を転流するトランジスタ２１を持つ構成となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでパーソナルコンピュータに使われているＣＰＵは、年々、性能が向上しており、性能の向上に伴ってＣＰＵの発熱は大幅に増えてきている。そこで、ＣＰＵを冷却しているファンモータのモータ出力を向上させることで冷却性能の向上が求められている。
【０００９】
しかし、単相全波駆動方式では、使用しているドライバＩＣの電流能力や許容損失によってモータ巻線に流すことができる電流は制限されるため、モータ出力に限界がある。また、二相半波駆動方式では、単相全波駆動方式と比較してモータ効率が低いため、単相全波駆動方式のモータよりモータ出力が低い。
【００１０】
本発明は、前期従来の問題に留意し、大幅にモータ出力を向上させることができるブラシレス直流モータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、モータ巻線の相数を二相とし、各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、モータ巻線の両方向に電流を流す、二相全波駆動方式のブラシレス直流モータとする。
【００１２】
本発明によれば、二相あるモータ巻線の各相にドライバＩＣを一つ、または、トランジスタ数個を設け、各相を全波駆動することから、一つの相で単相全波駆動方式と同じ電流を流すことができ、二つの相を合わせたモータ全体としては、単相全波駆動方式の約２倍の電流を流すことが可能となり、モータ出力を大幅に向上させたブラシレス直流モータを提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、モータ巻線は二相であり、一方の相のモータ巻線の巻き始めと他方の相のモータ巻線の巻き始めとを対向させて、同じ方向に巻き、一方の相のモータ巻線の巻き終わりと他方の相のモータ巻線の巻き終わりとを対向させて、同じ方向に巻き、電流の方向をモータ巻線の巻き始めからモータ巻線の巻き終わりに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としたときの各相に流れる電流の位相差がなく、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータであり、モータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、モータ巻線は二相であり、一方の相のモータ巻線の巻き始めと他方の相のモータ巻線の巻き始めとを対向させて、反対の方向に巻き、一方の相のモータ巻線の巻き終わりと他方の相のモータ巻線の巻き終わりとを対向させて、反対の方向に巻き、電流の方向をモータ巻線の巻き始めからモータ巻線の巻き終わりに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としたときの各相に流れる電流の位相を１８０°ずらし、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータであり、モータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータにおいて、プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのドライバＩＣを二つ有し、ドライバＩＣはモータ巻線の各相に一つずつ配置され、モータ巻線の各相はドライバＩＣ一つによって全波駆動されており、ドライバＩＣを二つ使用してモータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータにおいて、プリント回路基板には、モータ巻線を全波駆動するためのトランジスタを数個とトランジスタを動作させるプリドライバＩＣを有し、トランジスタはモータ巻線の各相を全波駆動しており、トランジスタ数個を使用してモータに流す電流を増加させ、モータ出力を向上させるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品でドライバＩＣ二つを動作させることでモータ出力を向上させるとともに、部品点数を削減でき、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品でプリドライバＩＣを動作させることでモータ出力を向上させるとともに、部品点数を削減でき、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータにおいて、ロータ位置検出部品は一つであり、モータ巻線の各相は、ＢＴＬ（バランスドトランスフォーマーレス）駆動されていることでモータ出力を向上させるとともに、トルクリップルを小さくしてモータからの音を低減し、さらに、ブラシレス直流モータを低廉にするという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１から７に記載のブラシレス直流モータにおいて、モータ巻線は、プリント回路基板と接続され、モータ巻線は、２スロット以上の偶数個のスロットを有し、モータ巻線とプリント回路基板が１８０°回転して取り付けられても、目的の回転方向にロータが回転するようにモータ巻線を巻いており、ブラシレス直流モータの生産性を高めるという作用を有する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるブラシレス直流モータの回路構成図で、図１０は、本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差を１８０°としたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート、図１１は、本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差をゼロとしたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャートである。
【００２３】
この実施の形態１のブラシレス直流モータは、モータ巻線１の相を二相とし、各相をＡ相、Ｂ相とすると、Ａ相とＢ相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、モータ巻線への通電方法は、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式である。
【００２４】
図１０では、Ａ相の誘起電圧２７と、Ｂ相の誘起電圧２８に１８０°の位相差があるため、Ａ相の電流２９とＢ相の電流３０を１８０°の位相差で通電し、各相が同じ方向に励磁トルク３１，３２を発生する。Ａ相の励磁トルク３１とＢ相の励磁トルク３２の合成励磁トルクは３３となる。
【００２５】
図１１では、Ａ相の誘起電圧２７と、Ｂ相の誘起電圧２８に位相差がないため、Ａ相の電流２９とＢ相の電流３０を位相差ゼロで通電し、各相が同じ方向に励磁トルクを発生する。Ａ相の励磁トルク３１とＢ相の励磁トルク３２の合成励磁トルクは３３となる。
【００２６】
なお、Ａ相の誘起電圧２７と、Ｂ相の誘起電圧２８の位相差が１８０°であるか、位相差がゼロであるかは、モータ巻線の巻き方によるものである。
【００２７】
また、電流の方向は、モータ巻線の巻き始めから巻き終りに向かう方向を正方向とし、逆方向を負方向としている。
【００２８】
ドライバＩＣ２は、Ａ相、Ｂ相の各相に一つずつ配置されており、各相を全波駆動する。一つの相に流せる電流は、単相全波駆動方式と同じドライバＩＣを使用すると、単相全波駆動方式と同じ電流を流せるので、二つの相を合わせたモータ全体では、単相全波駆動方式の約２倍の電流を流すことが可能になる。
【００２９】
このように本実施の形態１では、二相あるモータ巻線の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、ドライバＩＣ二つで全波駆動することで、モータに流れる電流を増加させ、モータ出力を向上させることができる。
【００３０】
なお、ドライバＩＣは、モータ駆動専用のドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２であるブラシレス直流モータの回路構成図である。なお、図２において、前記図１と同じ構成部材には、図１と同じ符号を付与している。
【００３２】
この実施の形態２のブラシレス直流モータは、図２に示すように、モータ巻線１の通電を数個のトランジスタ５と数個のトランジスタ５を動作させるプリドライバＩＣ６で全波駆動をする。モータ巻線１の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、各相を全波駆動するので、一つの相に流せる電流は、単相全波駆動方式と同じ電流を流せるので、二つの相を合わせたモータ全体では、単相全波駆動方式の約２倍の電流を流すことが可能になる。
【００３３】
このように本実施の形態２では、二相あるモータ巻線の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとし、数個のトランジスタ５と数個のトランジスタ５を動作させるプリドライバＩＣ６で全波駆動することで、モータに流れる電流を増加させ、モータ出力を向上させることができる。
【００３４】
なお、プリドライバＩＣは、モータ駆動専用のプリドライバＩＣやドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３であるブラシレス直流モータの回路構成図である。なお、図３において、前記図１、または、図２と同じ部材には、図１、または、図２と同じ符号を付与している。
【００３６】
この実施の形態３のブラシレス直流モータは、図３に示すように、ロータの位置を検出するロータ位置検出部品３は一つであり、一つのロータ位置検出部品３でドライバＩＣ２を二つ動作させるので、モータ出力を向上させるとともに、ブラシレス直流モータを低廉にすることができる。
【００３７】
なお、ドライバＩＣは、モータ駆動専用のドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００３８】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４であるブラシレス直流モータの回路構成図である。図４において、前期図１から図３と同じ構成部品には、図１から図３と同じ符号を付与してある。
【００３９】
この実施の形態４のブラシレス直流モータは、図４に示すように、ロータの位置を検出するロータ位置検出部品３は一つであり、一つのロータ位置検出部品３で数個のトランジスタ５を動作させるプリドライバＩＣ６を動作させるので、モータ出力を向上させるとともに、装置を低廉にすることができる。
【００４０】
なお、プリドライバＩＣは、モータ駆動専用のプリドライバＩＣやドライバＩＣ、パワーアンプ、オペレーショナルアンプなどで構成することができる。
【００４１】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５であるブラシレス直流モータの回路構成図である。図５において、前記図１と同じ構成部材には、図１と同じ符号を付与している。
【００４２】
この実施の形態５のブラシレス直流モータは、図５に示すように、モータ巻線１の各相は、二つのパワーアンプ７、８でＢＴＬ（バランスドトランスフォーマーレス）駆動しており、モータ巻線１の各相に流す電流の位相差を１８０°、または、位相差をゼロとしている。ＢＴＬ駆動すると、モータのトルクリップルが小さくなり、モータからの音が小さくなる。ロータ位置検出部品としてホール素子９を一つ使用し、ホール素子９で一つのパワーアンプ７を動作させ、このパワーアンプ７の出力波形で、別のパワーアンプ８を動作させる。分圧抵抗１２は、パワーアンプ８の入力電圧範囲を越えないように、パワーアンプ７の出力電圧を分圧している。ＢＴＬ駆動すると、ホール素子９から、アンプのゲインを決めているフィードバック抵抗１０に電流が流れるため、ホール素子９の出力が小さくなるが、ホール素子９で動作させるパワーアンプを一つとすることで、ホール素子９の出力低下を小さくできる。
【００４３】
このように、本実施の形態５では、ホール素子の出力低下が小さく、音が小さく、低廉で、かつ、モータ出力を向上させることができる。
【００４４】
なお、フィードバック抵抗１０は、パワーアンプ７，８の内部に配置されていてもよい。
【００４５】
（実施の形態６）
図６は、実施の形態６であるブラシレス直流モータの巻線図、図７はプリント回路基板とモータ巻線が一体となったブラシレス直流モータのステータ図である。
【００４６】
この実施の形態６のブラシレス直流モータは、図６に示すようにモータ巻線を鉄心に巻いている。Ａ相とＢ相の巻き始めを対向させて、同じ方向に巻き、Ａ相とＢ相の巻き終わりを対向させて、同じ方向に巻く。例えば、Ａ相の巻き始めをＣＷ方向（時計方向）に巻き、巻き終りをＣＣＷ方向（反時計方向）に巻くと、Ｂ相も巻き始めをＣＷ方向に巻き、巻き終りをＣＣＷ方向に巻く。このようにモータ巻線を巻くことで、モータ巻線１３を取り付けるプリント回路基板１５との取り付け位置が１８０°回転しても、モータ巻線１３の巻き方は変わらず、ロータの回転方向を目的の回転方向とすることができる。
【００４７】
なお、モータ巻線の巻き方は、巻き始めをＣＣＷ方向、巻き終りをＣＷ方向としてもよい。
【００４８】
このように、本実施の形態６では、モータ巻線１３とプリント回路基板１５の取り付け位置が、１８０°回転して取り付けられても目的の回転方向とすることができるので、モータ出力を向上させたブラシレス直流モータの生産性を高めることができる。
【００４９】
なお、前記の実施の形態１から６はノートブック型パーソナルコンピュータの冷却用ファンモータとしているが、本発明のブラシレス直流モータは他の電子機器の冷却に使用するファンモータとしてもよい。
【００５０】
また、前記の実施の形態６ではモータのスロット数を４スロットとしているが、スロット数が偶数であれば、スロット数がいくつでもよい。
【００５１】
また、前記の実施の形態１から５のモータ構造は、周対向型、面対向型、スロット付き型、スロットレス型、コア付き型、コアレス型、インナーロータ形、アウターロータ形など、どのようなモータ構造でもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は、モータ巻線の相数を二相とし、かつ、モータ巻線への通電方法は、モータ巻線の各相に流れる電流の位相差を１８０°、または、位相差ゼロとし、電流をモータ巻線の両方向に流す全波駆動方式としたもので、モータ出力を大幅に向上させることができ、小型に、かつ、低廉なブラシレス直流モータを提供できるものであり、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図２】本発明の実施の形態２であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図３】本発明の実施の形態３であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図４】本発明の実施の形態４であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図５】本発明の実施の形態５であるブラシレス直流モータの回路構成図
【図６】本発明の実施の形態６であるブラシレス直流モータの巻線図
【図７】プリント回路基板とモータ巻線が一体となったブラシレス直流モータのステータ図
【図８】従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式の回路構成図
【図９】従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式の回路構成図
【図１０】本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差を１８０°としたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート
【図１１】本発明の実施の形態１である各相に流す電流の位相差をゼロとしたブラシレス直流モータのモータ巻線転流のタイミングチャート
【図１２】従来のブラシレス直流モータである単相全波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャート
【図１３】従来のブラシレス直流モータである二相半波駆動方式のモータ巻線転流のタイミングチャート
【符号の説明】
１ モータ巻線
２ ドライバＩＣ
３ ロータ位置検出部品
４ ロータ位置検出部のバイアス抵抗
５ トランジスタ
６ プリドライバＩＣ
７，８ パワーアンプ
９ ホール素子
１０ フィードバック抵抗
１１ ホール素子のバイアス抵抗
１２ 分圧抵抗
１３ モータ巻線
１４ 鉄心（コア）
１５ プリント回路基板
１６ ロータ位置検出部品
１７ モータ巻線
１８ ドライバＩＣ
１９ ロータ位置検出部品
２０ モータ巻線
２１ トランジスタ
２２ コンパレータ
２３ Ａ相の電流が流れる方向
２４ Ｂ相の電流が流れる方向
２５ 電流が流れる方向
２６ 電流が流れる方向
２７ Ａ相の誘起電圧
２８ Ｂ相の誘起電圧
２９ Ａ相の電流
３０ Ｂ相の電流
３１ Ａ相の励磁トルク
３２ Ｂ相の励磁トルク
３３ Ａ相とＢ相の合成励磁トルク
３４ 誘起電圧
３５ 電流
３６ 励磁トルク
３７ Ａ相の誘起電圧
３８ Ｂ相の誘起電圧
３９ Ａ相の電流
４０ Ｂ相の電流
４１ Ａ相の励磁トルク
４２ Ｂ相の励磁トルク
４３ Ａ相とＢ相の合成励磁トルク
Claims (8)
- 回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、前記ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、前記モータ巻線は二相であり、一方の相のモータ巻線の巻き始めと他方の相のモータ巻線の巻き始めとを対向させて、同じ方向に巻き、前記一方の相のモータ巻線の巻き終わりと前記他方の相のモータ巻線の巻き終わりとを対向させて、同じ方向に巻き、電流の方向をモータ巻線の巻き始めからモータ巻線の巻き終わりに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としたときの各相に流れる電流の位相差がなく、前記電流を前記モータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータ。
- 回転体であるロータと、ロータ位置検出部品を有するプリント回路基板と、前記ロータを回転させるためのモータ巻線をもち、前記モータ巻線は二相であり、一方の相のモータ巻線の巻き始めと他方の相のモータ巻線の巻き始めとを対向させて、反対の方向に巻き、前記一方の相のモータ巻線の巻き終わりと前記他方の相のモータ巻線の巻き終わりとを対向させて、反対の方向に巻き、電流の方向をモータ巻線の巻き始めからモータ巻線の巻き終わりに向かう方向を正方向、逆方向を負方向としたときの各相に流れる電流の位相を１８０°ずらし、前記電流を前記モータ巻線の両方向に流す全波駆動方式であることを特徴とするブラシレス直流モータ。
- 前記プリント回路基板には、前記モータ巻線を全波駆動するためのドライバＩＣを二つ有し、前記ドライバＩＣは前記モータ巻線の各相に一つずつ配置され、前記モータ巻線の各相は前記ドライバＩＣ一つによって全波駆動されることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータ。
- 前記プリント回路基板には、前記モータ巻線を全波駆動するためのトランジスタを数個と前記トランジスタを動作させるプリドライバＩＣを有し、前記トランジスタは前記モータ巻線の各相を全波駆動することを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータ。
- ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品で前記ドライバＩＣ二つを動作させることを特徴とする請求項３に記載のブラシレス直流モータ。
- ロータ位置検出部品は一つであり、一つのロータ位置検出部品で前記プリドライバＩＣを動作させることを特徴とする請求項４に記載のブラシレス直流モータ。
- ロータ位置検出部品は一つであり、前記モータ巻線の各相は、ＢＴＬ（バランスドトランスフォーマーレス）駆動されていることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載のブラシレス直流モータ。
- モータ巻線は、プリント回路基板と接続され、前記モータ巻線は、２スロット以上の偶数個のスロットを有し、前記モータ巻線と前記プリント回路基板が１８０°回転して取り付けられても、目的の回転方向にロータが回転するように前記モータ巻線を巻いていることを特徴とする請求項１から請求項７に記載のブラシレス直流モータ。
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