JP5367069B2 - 磁性センサーを有するモータ - Google Patents

Description

本発明は、本発明は電気モータに係り、さらに詳しくは、位置検出センサーによって検出された回転子位置を用いて電気モータを動作させる方法に関する。

−関連出願への相互参照−
本出願は、２００８年５月１５日に出願の米国仮出願番号６１／０５３，５６０の権益を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

２位相のブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータは、通気システムの通気ダクトに設けられたファンを回転させるために通気システムに用いられる。ＢＬＤＣモータは、サイズ、重さ、制御可能性、低雑音特徴などにおいて多数の利点を提供する。２位相ＢＬＤＣモータのうち一つは、米国特許出願公開番号２００６−０２４４３３３号明細書に開示されている。この開示されたモータは、コイルが巻回された電磁石の磁極を有する固定子と、永久磁石の磁極を有する回転子と、を含む。これらの固定子と回転子は、コイルに電気電流が流れるときに磁気的に互いに相互作用する。

上記の背景技術において論議された事項は、一般的な背景情報を提供するものに過ぎず、従来の技術の認定をするものではない。

米国特許出願公開第２００６−０２４４３３３号明細書

本発明は、位置検出センサーによって検出された回転子位置を用いて電流の流れをスイッチングする電気モータと、該電気モータを動作させる方法を提供することを目的とする。

本発明は、一側面によれば、電気モータを動作させる方法を提供する。この方法は、
それぞれがコイルを含む複数の主磁極を備える固定子と、軸に対して回転可能であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数の磁極を含む磁石を含む回転子と、固定子に対して固定された複数のホール効果センサーを含む第１センサー群と、固定子に対して固定された複数のホール効果センサーを含む第２センサー群を含む電気モータを提供する段階と、第１センサー群によって固定子に対して回転子位置を検出するために、第１センサー群を選択する段階と、回転子を第１方向に回転させるために、第１センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、第２センサー群によって固定子に対して回転子位置を検出するために、第２センサー群を選択する段階と、第１方向とは反対側の第２方向に回転子を回転させるために、第２センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、を含む。

前記方法において、第１及び第２センサー群の各センサーは、回転子の磁極を検出するように構成されてもよい。第１センサー群の各センサーは、回転子が第１方向に回転するときに磁極の変化を検出するように構成されてもよい。コイルのうち一つのコイルの電流の流れは、第１センサー群のセンサーのうち一つのセンサーによって検出された磁極の変化と同期化されてもよい。第１センサー群の各センサーは、回転子が第１方向に回転するときに交流電気信号を生成するように構成されてもよい。コイルのうち一つのコイルの電流の流れは、第１センサー群のセンサーのうち一つのセンサーの交流電気信号と同期化されてもよい。第２センサー群の各センサーは、回転子が第２方向に回転するときに磁極の変化を検出するように構成されてもよい。

また、前記方法において、主磁極は、第１位相コイルを有する第１位相磁極と、第２位相コイルを有する第２位相磁極とを含んでいてもよく、第１センサー群は、第１ホール効果センサーと第２ホール効果センサーとを含んでいてもよく、第２センサー群は、第３ホール効果センサーと第４ホール効果センサーとを含んでいてもよい。なお、第１及び第３センサーは第１位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成され、第２及び第４センサーは第２位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成される。第１及び第２センサーは、回転子が第１方向に回転するときに第１及び第２交流電気信号をそれぞれ生成するように構成されてもよく、回転子が第１方向に回転するとき、第１位相コイルの電流の流れは第１交流電気信号と同期化されてもよく、第２位相コイルの電流の流れは第２交流電気信号と同期化されてもよい。

さらに、前記方法において、第３及び第４センサーは、回転子が第２方向に回転するときに第３及び第４交流電気信号をそれぞれ生成するように構成されてもよく、回転子が第２方向に回転するとき、第１位相コイルの電流の流れは第３交流電気信号と同期化されてもよく、第２位相コイルの電流の流れは第４交流電気信号と同期化されてもよい。主磁極は第３位相コイルを有する第３位相磁極をさらに含んでいてもよく、第１センサー群は第５センサーをさらに含み、第２センサー群は第６センサーをさらに含み、第５及び第６センサーは第３位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成されてもよい。第５センサーは回転子が第１方向に回転するときに第５交流電気信号を生成するように構成されてもよく、第３位相コイルの電流の流れは第５交流電気信号と同期化されてもよい。

さらに、前記方法において、第１及び第２センサーは、回転子が第１方向に回転するときに第１及び第２交流電気信号をそれぞれ生成するように構成されてもよく、第１及び第２センサーは、第１及び第２電気信号が互いに約９０°の位相差を有するように互いに位置関係を有していてもよい。第３及び第４センサーは、回転子が第２方向に回転するときに第３及び第４交流電気信号をそれぞれ生成するように構成されてもよく、第３及び第４センサーは、第３及び第４電気信号が互いに約９０°の位相差を有するように互いに位置関係を有していてもよい。

第１及び第３センサーは固定子に対して特定の回転子位置において第１センサーが第３センサーによって検出されたものとは反対側の回転子の磁極を検出するように互いに位置関係を有していてもよい。第１及び第３センサーは、固定子に対して回転子のほぼ全位置において第１センサーが第３センサーによって検出されたものとは反対側の回転子の磁極を検出するように互いに位置関係を有していてもよい。第１、第２、第３及び第４センサーは、固定子に対して第１回転子位置において第１及び第３センサーが互いに回転子の反対側磁極を検出し、第２及び第４センサーが互いに回転子の反対側磁極を検出するように構成され、第１、第２、第３及び第４センサーは、第１回転子位置とは異なる第２回転子位置において第１及び第３センサーが互いに回転子の反対側磁極を検出する間に、第２及び第４センサーは回転子の同じ磁極を検出するように位置関係をさらに有していてもよい。固定子は複数の補助磁極を含んでいてもよく、これらの補助磁極は２つの主磁極間に位置する。

本発明は、他の側面によれば、電気モータを動作させる方法を提供する。この方法は、それぞれがコイルを含む複数の主磁極を備える固定子と、軸に対して回転可能であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数の磁極を含む磁石を含む回転子と、固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第１センサー群と、固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第２センサー群と、を含む電気モータを提供する段階と、固定子に対して回転子位置を検出するために、第１センサー群を選択する段階と、回転子を第１方向に回転させるために、第１センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、固定子に対して回転子位置を検出するために、第２センサー群を選択する段階と、第１方向とは反対側の第２方向に回転子を回転させるために、第２センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、を含む。

本発明は、さらに他の側面によれば、それぞれがコイルを含む複数の主磁極を含む固定子と、軸に対して回転可能であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数の磁極を含む磁石を含む回転子と、固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第１センサー群と、固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第２センサー群と、回転子を第１方向に回転させるために、第１センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングするように構成され、第１方向とは反対側の第２方向に回転子を回転させるために、第２センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングするようにさらに構成されている電気回路と、を含む電気モータを提供する。

本発明は、電気モータにおいて位置検出センサーによって検出された回転子位置を用いて電流の流れをスイッチングすることができるというメリットがある。

固定子と回転子を有するブラシレスＤＣモータの概略図である。 図１Ａに示す１Ｂ−１Ｂ線に沿って切り取った断面図である。 本発明の一実施形態により磁性センサーをさらに有するブラシレスＤＣモータの概略図である。 本発明の一実施形態により磁性センサーをさらに有するブラシレスＤＣモータの概略図である。 磁性センサーから送られてくる信号に基づいてブラシレスＤＣモータを動作させる電気回路のブロック図である。 回転子が時計回り方向に回転するとき、固定子の各磁極に形成された磁極と磁性センサーから送られてくる信号との間の関係を示すチャートである。 回転子が反時計回り方向に回転するとき、固定子の各磁極に形成された磁極と磁性センサーから受信された信号との間の関係を示すチャートである。 磁性センサーから送られてきた信号に基づいてモータを動作させる電気回路のブロック図である。

以下、添付図面に基づき、種々の実施形態について説明する。

モータの構造
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、一実施形態において、ブラシレスＤＣモータ１０は、固定子１２と、軸１６に対して回転可能な回転子１４と、を備える。固定子１２は筐体１３に固定される。回転子１４は、シャフト１７と、このシャフトに固定されたプラスチック結合リング１５と、リング状の磁石１８と、を備える。図１Ｂは２つの磁石を示しているが、この主題はこれに制限されるものではない。各磁石１８は結合リング１５に固定され、固定子１２と向かい合う外面２０を備える。各磁石１８は、Ｎ極（北極）２２とＳ極（南極）２４が交互に配置された複数の磁極を備える。一実施形態において、磁極は実質的に磁石の外面２０の近くに形成される。

固定子１２は、複数の主磁極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４と、複数の補助磁極ＡＵＸ１〜ＡＵＸ８と、を備える。主磁極は、Ａ位相磁極Ａ１〜Ａ４と、Ｂ位相磁極Ｂ１〜Ｂ４と、を備える。主磁極のそれぞれは、磁石１８と向かい合う端部２６を備える。Ａ位相コイルは、Ａ位相磁極Ａ１〜Ａ４に巻回される。Ｂ位相コイルは、Ｂ位相磁極Ｂ１〜Ｂ４に巻回される。補助磁極ＡＵＸ１〜ＡＵＸ８のそれぞれは、２つの主磁極の間に位置する。具体的に、各補助磁極ＡＵＸ１〜ＡＵＸ８は、Ａ位相磁極とＢ位相磁極との間に配置される。

特定の実施形態において、固定子１２の主磁極の数は（４×ｎ）であり、回転子の磁極の数は（６×ｎ）であり、ここで、ｎは０（ゼロ）よりも大きな整数である。特定の実施形態において、回転子の磁極は約（３６０°÷（６×ｎ））の角度間隔で配置される。回転子の磁石の各磁極の角度幅３０は、約（３６０°÷（６×ｎ））までに至ってもよい。一部の実施形態において、各主磁極Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の端部２６の角度幅３２は約（３６０°÷（６×ｎ））であってもよい。さらに、Ａ位相磁極は約（３６０°÷（２×ｎ））の角度間隔で配列され、Ｂ位相磁極は約（３６０°÷（２×ｎ））の角度間隔で配列され、隣り合うＡ位相磁極とＢ位相磁極との間の角度変位は約（３６０°÷（４×ｎ））である。一実施形態において、各補助磁極ＡＵＸ１〜ＡＵＸ８の端部２８の角度幅は約（３６０°÷（１２×ｎ））よりもさらに小さくてもよい。

図１に示すモータにおいて、主磁極の数は８個であり、磁石磁極の数は１２個であり、すなわち、ｎは２である。図１に示す実施形態において、回転子磁石１８の磁極は約３０°の角度間隔で配列され、回転子磁石１８の各磁極の角度幅は約３０°であってもよい。各主磁極Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の端部２６の角度幅は約３０°である。Ａ位相磁極は約９０°の角度間隔で配列され、Ｂ位相磁極は約９０°の角度間隔で配列され、隣り合うＡ位相磁極とＢ位相磁極との間の角度変位は約４５°である。

磁性センサー
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、モータ１０は、磁性センサー、例えば、ホール効果センサーまたはコイルを備える。特定の実施形態において、モータ１０は複数の磁性センサーＨ１〜Ｈ４を備える。磁性センサーＨ１〜Ｈ４は磁石１８近傍の回路基板（図示せず）に固定され、固定子１２に対して固定される。

磁性センサーは、時計回り方向に回転子１４を回転させるのに用いられる磁性センサーＨ１、Ｈ３の第１センサー群を含む。第１センサー群は、Ａ位相センサーＨ１と、Ｂ位相センサーＨ３とを備える。また、複数の磁性センサーは、反時計回り方向に回転子１４を回転させるのに用いられる磁性センサーＨ２、Ｈ４の第２センサー群を含む。第２センサー群は、Ａ位相センサーＨ２とＢ位相センサーＨ４を含む。

磁性センサーの角度位置
図２Ａ及び図２Ｂに示す一実施形態において、Ａ位相コイルの電流の流れをスイッチングするのに用いられる磁性センサーＨ１、Ｈ２はＡ位相磁極Ａ１の近くに位置する。磁性センサーＨ１は角度αをもって磁極Ａ１の中心線ＣＬから角度離隔され、磁性センサーＨ２は角度βをもって磁極Ａ１の中心線ＣＬから角度離隔される。一実施形態において、角度αは約１０°〜約１７°であってもよい。特定の実施形態において、角度αは、約１０°、約１０．５°、約１１°、約１１．５°、約１２°、約１２．２５°、約１２．５°、約１２．７５°、約１３°、約１３．２°、約１３．４°、約１３．６°、約１３．８°、約１４°、約１４．２°、約１４．４°、約１４．６°、約１４．８°、約１５°、約１５．５°、約１６°、または約１７°であってもよい。一部の実施形態において、角度αは前記角度のうち２つによって限定された範囲内にある角度であってもよい。他の実施形態において、角度αは回転子に連結された回転部品（例えば、シャフト）の遅延応答を考慮して約１５°以下であってもよい。

これと同様に、一実施形態において、角度βは約１０°〜約１７．５°であってもよい。特定の実施形態において、角度βは約１０°、約１０．５°、約１１°、約１１．５°、約１２°、約１２．２５°、約１２．５°、約１２．７５°、約１３°、約１３．２°、約１３．４°、約１３．６°、約１３．８°、約１４°、約１４．２°、約１４．４°、約１４．６°、約１４．８°、約１５°、約１５．５°、約１６°、または約１７°であってもよい。一実施形態において、角度βは前記角度のうち２つの角度によって限定された範囲内にある角度であってもよい。他の実施形態において、角度βは約１５°以下であってもよい。

一般に、（６×ｎ）個の磁極を有する回転子を有するモータの一実施形態において、角度αは約（２／３）×（３６０°÷（１２×ｎ））〜約（７／６）×（３６０°÷（１２×ｎ））であってもよい。（６×ｎ）個の磁極を有する回転子を有するモータの他の実施形態において、角度αは磁石に連結された回転部品（例えば、シャフト）の遅延応答を考慮して約（３６０°÷（１２×ｎ））以下であってもよい。

モータドライバ回路
図３を参照すると、モータ１０は、磁性センサーＨ１〜Ｈ４に連結された論理回路４２と、この論理回路４２に連結された電流スイッチング回路４４と、Ａ位相とＢ位相コイルとによって駆動される。論理回路４２は、第１センサー群の磁性センサーＨ１、Ｈ３からの信号と、第２センサー群の磁性センサーＨ２、Ｈ４からの信号を受信する。さらに、磁性センサー選択入力４６に応じて、論理回路４２は第１センサー群の磁性センサーＨ１、Ｈ３から送られてきた信号と、第２センサー群の磁性センサーＨ２、Ｈ４から送られてきた信号のうちどちらか一方の信号を選択する。論理回路４２は選択された信号を処理し、処理された信号を電流スイッチング回路４４に伝送する。この後、電流スイッチング回路４４は論理回路４２から受信された信号を用いてＡ位相コイルとＢ位相コイルをスイッチングする。

磁性センサーによる磁極の検出と電流の流れのスイッチング
図２Ａ、図２Ｂ及び図３に戻ると、磁性センサーＨ１〜Ｈ４は回転子１４の磁石１８の磁極を検出し、これにより、固定子１２に対して相対的な回転子位置を検出する。磁性センサーＨ１〜Ｈ４は、回転子１４の位置に基づいて、出力電圧の電気信号を生成する。例えば、磁性センサーＨ１は、Ｎ極を検出するときにはさらに高い電圧レベルを出力し、Ｓ極を検出するときにはさらに低い電圧レベルを出力する。回転子１４が回転するとき、回転子のＮ極とＳ極が交互になる。このため、磁性センサーＨ１は交流電気信号を生成し、これにより、回転子１４が回転するときに磁極の変化を検出する。

電流スイッチング回路４４は、Ａ位相コイルとＢ位相コイルの電流の流れをスイッチングする。特定の実施形態において、電流スイッチング回路４４は、回転子が回転するときに磁極の変化とコイルの電流の流れの変化を同期化する。

一部の実施形態において、電流スイッチング回路４４は、回転子１４が時計回り方向に回転するとき、第１センサー群の磁性センサーＨ１、Ｈ３から送られてきた電子信号に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする。一実施形態において、電流スイッチング回路４４は、第１センサー群の磁性センサーＨ１、Ｈ３から送られてきた交流電気信号とコイルの電流の流れの変化を同期化する。これと同様に、電流スイッチング回路４４は、反時計回り方向に回転子１４が回転するとき、第２センサー群の磁性センサーＨ２、Ｈ４から送られてきた電子信号に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする。一実施形態において、電流スイッチング回路４４は、第２センサー群の磁性センサーＨ２、Ｈ４に送られてきた交流電気信号とコイルの電流の流れの変化を同期化する。

時計回り方向に回転子が回転するときのコイルの電流の流れのスイッチング
図２Ａ、図２Ｂ及び図４を参照すると、一部の実施形態において、回転子１４が時計回り方向に回転するとき、磁性センサーＨ１がＡ位相コイルをスイッチングするのに用いられ、従って、Ａ位相磁極Ａ１〜Ａ４の磁極（ＮまたはＳ）をスイッチングする。磁性センサーＨ３はＢ位相コイルをスイッチングするのに用いられ、従って、Ｂ位相磁極Ｂ１〜Ｂ４の磁極（ＮまたはＳ）をスイッチングする。図４は、回転子が時計回り方向に回転するときの固定子磁極Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の磁極（ＮまたはＳ）と回転子位置との間の関係を示す。

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に示す一実施形態において、角度αは約１５°であってもよく、磁性センサーＨ１、Ｈ３間の角度変位は約４５°であってもよい。説明の便宜のために、図２Ａに示す固定子１２に対する回転子位置は０°と定義され、図２Ｂに示す固定子１２に対する回転子位置は７．５°と定義される。この実施形態において、回転子１４が時計回り方向に回転するとき、Ａ位相コイルをスイッチングするための磁性センサーＨ１は磁石の磁極を検出し、図４に示す信号を伝送する。約１５°、約４５°及び約７５°の時計回り方向への回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ１の出力電圧レベルは変わり、Ａ位相コイルの電流の流れは磁性センサーＨ１の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。従って、Ａ位相主磁極Ａ１〜Ａ４の磁極（ＮまたはＳ）はＡ位相コイルの電流の流れの変化によって変わる。

これと同様に、回転子１４が時計回り方向に回転するとき、Ｂ位相コイルをスイッチングするための磁性センサーＨ３は磁石の磁極を検出し、図４に示す信号を伝送する。約０°、約３０°、約６０°及び約９０°の時計回り方向への回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ３の出力電圧レベルが変わり、Ｂ位相コイルの電流の流れが磁性センサーＨ３の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。従って、Ｂ位相主磁極Ｂ１〜Ｂ４の磁極（ＮまたはＳ）はＢ位相コイルの電流の流れの変化によって変わる。図示の実施形態において、磁性センサーＨ１、Ｈ３の電気信号は約６０°の周期にて繰り返される。

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に示す他の実施形態において、角度αは１５°未満、例えば、１４°であってもよい。この実施形態において、約１４°、約４４°及び約７４°の時計回り方向への回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ１の出力電圧レベルが変わり、Ａ位相コイルの電流の流れは磁性センサーＨ１の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。約２９°、約５９°及び約８９°の回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ３の出力電圧レベルが変わり、Ｂ位相コイルの電流の流れが磁性センサーＨ３の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。

反時計回り方向に回転子が回転するときのコイルの電流の流れのスイッチング
時計回り方向への回転子の回転と同様に、図２Ａ、図２Ｂ及び図５を参照すると、一部の実施形態において、回転子１４が反時計回り方向に回転するとき、磁性センサーＨ２がＡ位相コイルをスイッチングするのに用いられ、従って、Ａ位相磁極Ａ１〜Ａ４の磁極（ＮまたはＳ）をスイッチングする。磁性センサーＨ４はＢ位相コイルをスイッチングするのに用いられ、従って、Ｂ位相磁極Ｂ１〜Ｂ４の磁極（ＮまたはＳ）をスイッチングする。図５は、回転子が反時計回り方向に回転するときの固定子磁極Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の磁極（ＮまたはＳ）と回転子位置との間の関係を示す。

図２Ａ、図２Ｂ及び図５に示す一実施形態において、角度βは約１５°であり、磁性センサーＨ２、Ｈ４間の角度変位は約４５°である。説明の便宜のために、図２Ａに示す固定子１２に対する回転子位置は０°と定義され、図２Ｂに示す固定子１２に対する回転子位置は−５２．５°と定義される。この実施形態において、回転子１４が反時計回り方向に回転するとき、Ａ位相コイルをスイッチングするための磁性センサーＨ２は磁石の磁極を検出し、図５に示す信号を伝送する。約−１５°、約−４５°及び約−７５°の反時計回り方向への回転子の回転後に、回転子位置において磁性センサーＨ２の出力電圧レベルが変わり、Ａ位相コイルの電流の流れが磁性センサーＨ２の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。従って、Ａ位相主磁極Ａ１〜Ａ４の磁極（ＮまたはＳ）がＡ位相コイルの電流の流れの変化によって変化される。

これと同様に、回転子１４が反時計回り方向に回転するとき、Ｂ位相コイルをスイッチングするための磁性センサーＨ４は磁石の磁極を検出し、図５に示す信号を伝送する。約０°、約−３０°、約−６０°及び−９０°の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ４の出力電圧が変わり、Ｂ位相コイルの電流の流れが磁性センサーＨ４の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。従って、Ｂ位相主磁極Ｂ１〜Ｂ４の磁極（ＮまたはＳ）がＢ位相コイルの電流の流れの変化によって変化される。図示の実施形態において、磁性センサーＨ２、Ｈ４の電気信号は約６０°の周期で繰り返される。

図２Ａ、図２Ｂ及び図５に示す他の実施形態において、角度βは１５°未満、例えば、１４°であってもよい。この実施形態において、約−１４°、約−４４°及び約−７４°の反時計回り方向への回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ２の出力電圧レベルが変わり、Ａ位相コイルの電流の流れが磁性センサーＨ２の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。約−２９°、約−５９°及び約−８９°の回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ４の出力電圧レベルが変わり、Ｂ位相コイルの電流の流れが磁性センサーＨ４の出力電圧レベルの変化と同期されてスイッチングされる。

各センサー群の磁性センサー角度間の位置関係
図２Ａ、図２Ｂ及び図４を参照すると、特定の実施形態において、回転子が時計回り方向に回転するとき、第１センサー群のＡ位相センサーＨ１は第１交流電気信号を生成し、第１センサー群のＢ位相センサーＨ３は第２交流電気信号を生成する。図４に示すように、第１及び第２電気信号は互いに約９０°の位相差を有している。図示の構成において、互いに約９０°の位相差を有する電気信号を生成するために、センサーＨ１、Ｈ３は約４５°の磁性センサーＨ１、Ｈ３間の角度変位を有するように配列される。他の実施形態において、磁性センサーＨ１、Ｈ３間の角度変位は約１３５°であってもよい。特定の実施形態において、磁性センサーＨ１、Ｈ３間の角度変位は約（３６０°÷（４×ｎ））であってもよく、ここで、ｎは整数である。磁性センサーＨ１、Ｈ３間の前記角度位置関係は磁性センサーＨ２、Ｈ４の第２センサー群にも適用可能である。

同じ位相コイルに対する磁性センサー間の位置関係
以下、第１センサー群のＡ位相磁性センサーＨ１と第２センサー群のＡ位相磁性センサーＨ２との間の位置関係を述べる。特定の実施形態において、磁性センサーＨ１、Ｈ２は固定子に対して特定の回転子位置において磁性センサーＨ１、Ｈ２が互いに磁石１８の他の磁極を検出するように相互に対する位置関係を有する。

例えば、図２Ａに示す実施形態において、磁性センサーＨ１はＮ極を検出し、磁性センサーＨ２はＳ極を検出する。この実施形態において、図２Ｂに示す約７．５°（これは、約−５２．５°の反時計回り方向への回転子の回転後の回転子位置に対応する）の時計回り方向への回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ１は依然としてＮ極を検出し、磁性センサーＨ２は依然としてＳ極を検出し、磁性センサーＨ３、Ｈ４はＮ極とＳ極をそれぞれ検出する。約２２．５°（これは、約−３７．５°の反時計回り方向への回転子の回転後の回転子位置に対応する）の時計回り方向への回転子の回転後、回転子位置において磁性センサーＨ１はＳ極を検出し、磁性センサーＨ２はＮ極を検出する。磁性センサーＨ３、Ｈ４はＮ極とＳ極をそれぞれ検出する。

角度α、βが両方とも約１５°である特定の実施形態において、固定子に対してほとんど任意の回転子位置において磁性センサーＨ１、Ｈ２は磁石１８の異なる極を検出する。

角度α、βが両方とも１５°未満、例えば、１４°である一部の実施形態において、図２Ａに示す回転子位置において磁性センサーＨ３、Ｈ４は同じ極、すなわち、Ｎ極を検出する。しかしながら、磁性センサーＨ１、Ｈ２は異なる極、すなわち、Ｎ極とＳ極をそれぞれ検出する。換言すると、固定子に対してほとんど任意の回転子位置において磁性センサーＨ１、Ｈ２の第１対と磁性センサーＨ３、Ｈ４の第２対のうち少なくとも一方の対は磁石１８の異なる極を検出する。

電気回路
図６を参照すると、一実施形態において、モータドライバ回路５０は、方向選択論理デバイス５２と、このデバイス５２に連結されたスイッチング制御論理デバイス５４と、を備える。磁性センサーＨ１〜Ｈ４は論理デバイス５２に連結される。前記デバイス５４は２つの位相電力ドライバ回路に連結される。方向変化信号、すなわち、方向選択信号はデバイス５２に入力される。方向選択入力に応じて、デバイス５２はＨ１とＨ３の第１センサー群と、Ｈ２とＨ４の第２センサー群のうち磁性センサーを選択し、選択されたセンサー群から受信された信号または選択されたセンサー群から受信されたセンサー信号を処理した後、得られた信号を伝送する。

種々の側面と実施形態がこの明細書に開示されているが、他の側面と実施形態がこの技術分野における通常の知識を持った者にとって自明である。この明細書に開示されている種々の側面と実施形態は単なる例示のためのものであり、何ら本発明を制限することを意図したものではなく、本発明の思想と範囲は特許請求の範囲によって開示されている。

１０：ＢＬＤＣモータ、
１２：固定子、
１３：筐体、
１４：回転子、
１５：結合リング、
１６：軸、
１７：シャフト、
１８：磁石、
２０：外面、
２２：Ｎ極、
２４：Ｓ極、
２６：端部、
３０：角度幅、
３２：角度幅、
４２：論理回路、
４４：電流スイッチング回路、
４６：センサー選択入力信号、
５０：モータドライバ回路、
５２：方向選択論理デバイス、
５４：スイッチング制御論理デバイス、

Claims (15)

1. 電気モータを動作させる方法において、
   それぞれがコイルを含む複数の主磁極を備える固定子と、軸に対して回転可能であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数の磁極を含む磁石を含む回転子と、前記固定子に対して固定された複数のホール効果センサーを含む第１センサー群と、前記固定子に対して固定された複数のホール効果センサーを含む第２センサー群を含む電気モータを提供する段階と、
   前記第１センサー群によって前記固定子に対して回転子位置を検出するために、前記第１センサー群を選択する段階と、
   前記回転子を第１方向に回転させるために、前記第１センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、
   前記第２センサー群によって前記固定子に対して回転子位置を検出するために、前記第２センサー群を選択する段階と、
   前記第１方向とは反対側の第２方向に回転子を回転させるために、第２センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、
   を含み、
   前記第１及び第２センサー群の各センサーは、回転子の磁極を検出するように構成され、
   前記第１センサー群の各センサーは、回転子が第１方向に回転するときに磁極の変化を検出するように構成され、
   前記コイルのうち一つのコイルの電流の流れは、第１センサー群のセンサーのうち一つのセンサーによって検出された磁極の変化と同期化され、
   前記主磁極は、第１位相コイルを有する第１位相磁極と、第２位相コイルを有する第２位相磁極とを含み、前記第１センサー群は、第１ホール効果センサーと第２ホール効果センサーとを含み、第２センサー群は、第３ホール効果センサーと第４ホール効果センサーとを含み、第１及び第２ホール効果センサーは第１位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成され、第３及び第４ホール効果センサーは第２位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成され、
   前記第１及び第２ホール効果センサーは、回転子が第１方向に回転するときに第１及び第２交流電気信号をそれぞれ生成するように構成され、第１及び第２ホール効果センサーは、第１及び第２電気信号が互いに約９０°の位相差を有するように互いに位置関係を有することを特徴とする、電気モータを動作させる方法。
2. 前記第１センサー群の各センサーは、回転子が第１方向に回転するときに交流電気信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
3. 前記コイルのうち一つのコイルの電流の流れは、第１センサー群のセンサーのうち一つのセンサーの交流電気信号と同期化されることを特徴とする請求項２に記載の電気モータを動作させる方法。
4. 前記第２センサー群の各センサーは、回転子が第２方向に回転するときに磁極の変化を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
5. 前記第１及び第２ホール効果センサーは、回転子が第１方向に回転するときに第１及び第２交流電気信号をそれぞれ生成するように構成され、回転子が第１方向に回転するとき、第１位相コイルの電流の流れは第１交流電気信号と同期化され、第２位相コイルの電流の流れは第２交流電気信号と同期化されることを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
6. 前記第３及び第４ホール効果センサーは、回転子が第２方向に回転するときに第３及び第４交流電気信号をそれぞれ生成するように構成され、回転子が第２方向に回転するとき、第１位相コイルの電流の流れは第３交流電気信号と同期化され、第２位相コイルの電流の流れは第４交流電気信号と同期化されることを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
7. 前記主磁極は第３位相コイルを有する第３位相磁極をさらに含み、前記第１センサー群は第５ホール効果センサーをさらに含み、前記第２センサー群は第６ホール効果センサーをさらに含み、前記第５及び第６ホール効果センサーは第３位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
8. 前記第５ホール効果センサーは回転子が第１方向に回転するときに第５交流電気信号を生成するように構成され、前記第３位相コイルの電流の流れは第５交流電気信号と同期化されることを特徴とする請求項７に記載の電気モータを動作させる方法。
9. 前記第３及び第４ホール効果センサーは、回転子が第２方向に回転するときに第３及び第４交流電気信号をそれぞれ生成するように構成され、第３及び第４ホール効果センサーは、第３及び第４電気信号が互いに約９０°の位相差を有するように互いに位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
10. 前記第１及び第３ホール効果センサーは固定子に対して特定の回転子位置において第１ホール効果センサーが第３ホール効果センサーによって検出されたものとは反対側の回転子の磁極を検出するように互いに位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
11. 前記第１及び第３ホール効果センサーは、固定子に対して回転子のほぼ全位置において第１ホール効果センサーが第３ホール効果センサーによって検出されたものとは反対側の回転子の磁極を検出するように互いに位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
12. 前記第１、第２、第３及び第４ホール効果センサーは、固定子に対して第１回転子位置において第１及び第３ホール効果センサーが互いに回転子の反対側磁極を検出し、第２及び第４ホール効果センサーが互いに回転子の反対側磁極を検出するように互いに位置関係を有し、
    第１、第２、第３及び第４ホール効果センサーは、第１回転子位置とは異なる第２回転子位置において第１及び第３ホール効果センサーが互いに回転子の反対側磁極を検出する間に、第２及び第４ホール効果センサーは回転子の同じ磁極を検出するように位置関係を有することを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
13. 前記固定子は複数の補助磁極を含み、各補助磁極は２つの主磁極間に位置することを特徴とする請求項１に記載の電気モータを動作させる方法。
14. 電気モータを動作させる方法において、
    それぞれがコイルを含む複数の主磁極を備える固定子と、軸に対して回転可能であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数の磁極を含む磁石を含む回転子と、前記固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第１センサー群と、前記固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第２センサー群と、を含む電気モータを提供する段階と、
    前記固定子に対して回転子位置を検出するために、前記第１センサー群を選択する段階と、
    前記回転子を第１方向に回転させるために、前記第１センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、
    前記固定子に対して回転子位置を検出するために、前記第２センサー群を選択する段階と、
    前記第１方向とは反対側の第２方向に回転子を回転させるために、第２センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングする段階と、
    を含み、
    前記第１及び第２センサー群の各センサーは、回転子の磁極を検出するように構成され、
    前記第１センサー群の各センサーは、回転子が第１方向に回転するときに磁極の変化を検出するように構成され、
    前記コイルのうち一つのコイルの電流の流れは、第１センサー群のセンサーのうち一つのセンサーによって検出された磁極の変化と同期化され、
    前記主磁極は、第１位相コイルを有する第１位相磁極と、第２位相コイルを有する第２位相磁極とを含み、前記第１センサー群は、第１磁性センサーと第２磁性センサーとを含み、第２センサー群は、第３磁性センサーと第４磁性センサーとを含み、第１及び第２磁性センサーは第１位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成され、第３及び第４磁性センサーは第２位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成され、
    前記第１及び第２磁性センサーは、回転子が第１方向に回転するときに第１及び第２交流電気信号をそれぞれ生成するように構成され、第１及び第２磁性センサーは、第１及び第２電気信号が互いに約９０°の位相差を有するように互いに位置関係を有することを特徴とする電気モータを動作させる方法。
15. 電気モータであって、
    それぞれがコイルを含む複数の主磁極を含む固定子と、
    軸に対して回転可能であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数の磁極を含む磁石を含む回転子と、
    前記固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第１センサー群と、
    前記固定子に対して固定された複数の磁性センサーを含む第２センサー群と、
    前記回転子を第１方向に回転させるために、第１センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングするように構成され、前記第１方向とは反対側の第２方向に回転子を回転させるために、第２センサー群によって検出された回転子位置に少なくとも部分的に基づいて、コイルの電流の流れをスイッチングするようにさらに構成されている電気回路と、
    を含み、
    前記第１及び第２センサー群の各センサーは、回転子の磁極を検出するように構成され、
    前記第１センサー群の各センサーは、回転子が第１方向に回転するときに磁極の変化を検出するように構成され、
    前記コイルのうち一つのコイルの電流の流れは、第１センサー群のセンサーのうち一つのセンサーによって検出された磁極の変化と同期化され、
    前記主磁極は、第１位相コイルを有する第１位相磁極と、第２位相コイルを有する第２位相磁極とを含み、前記第１センサー群は、第１磁性センサーと第２磁性センサーとを含み、第２センサー群は、第３磁性センサーと第４磁性センサーとを含み、第１及び第２磁性センサーは第１位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成され、第３及び第４磁性センサーは第２位相コイルをスイッチングするのに用いられるように構成され、
    前記第１及び第２磁性センサーは、回転子が第１方向に回転するときに第１及び第２交流電気信号をそれぞれ生成するように構成され、第１及び第２磁性センサーは、第１及び第２電気信号が互いに約９０°の位相差を有するように互いに位置関係を有することを特徴とする電気モータ。
    

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