JP7001334B2 - モータ駆動アセンブリ及びトルク伝達機構 - Google Patents
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Description
[0002]
本発明は、モータに関し、特に、大きい負荷を始動・駆動するための単相モータアセンブリに関する。
本発明は、モータに関し、特に、大きい負荷を始動・駆動するための単相モータアセンブリに関する。
[0003]
負荷の回転慣性が大きすぎると、モータが、起動時に、十分な回転トルクを供給することができないので、モータの起動が失敗する場合があり、また、このような状況では、モータが損傷することもある。
負荷の回転慣性が大きすぎると、モータが、起動時に、十分な回転トルクを供給することができないので、モータの起動が失敗する場合があり、また、このような状況では、モータが損傷することもある。
[0004]
モータが、通常は出力トルクが小さい単相モータの場合、上記の状況は、生じやすくなる。
モータが、通常は出力トルクが小さい単相モータの場合、上記の状況は、生じやすくなる。
[0005]
したがって、単相モータを用いて、大きい負荷を駆動することができるモータ駆動アセンブリが望まれる。
したがって、単相モータを用いて、大きい負荷を駆動することができるモータ駆動アセンブリが望まれる。
[0006]
本発明は、一態様において、単相モータ及びトルク伝達機構を含むモータ駆動アセンブリを提供するものである。前記トルク伝達機構は、前記モータによって駆動される駆動部材と、負荷を所定の方向に沿って回転駆動するための被駆動部材と、弾性部材及び減衰部材を備える連結装置とを含む。前記弾性部材は、前記駆動部材に連結される一端と、前記被駆動部材に連結される他端とを含む。前記減衰部材が、前記弾性部材に被覆されるか又は前記弾性部材上に取り付けられるか、又は前記弾性部材の空孔に充填されるか、又は、前記弾性部材が、前記減衰部材からなり、前記弾性部材によって生じる騒音を低減するようになっている。
本発明は、一態様において、単相モータ及びトルク伝達機構を含むモータ駆動アセンブリを提供するものである。前記トルク伝達機構は、前記モータによって駆動される駆動部材と、負荷を所定の方向に沿って回転駆動するための被駆動部材と、弾性部材及び減衰部材を備える連結装置とを含む。前記弾性部材は、前記駆動部材に連結される一端と、前記被駆動部材に連結される他端とを含む。前記減衰部材が、前記弾性部材に被覆されるか又は前記弾性部材上に取り付けられるか、又は前記弾性部材の空孔に充填されるか、又は、前記弾性部材が、前記減衰部材からなり、前記弾性部材によって生じる騒音を低減するようになっている。
[0007]
前記単相モータは、単相永久磁石直流ブラシレスモータ又は単相永久磁石同期モータであることが好ましい。
前記単相モータは、単相永久磁石直流ブラシレスモータ又は単相永久磁石同期モータであることが好ましい。
[0008]
前記駆動部材及び前記被駆動部材は、協働して、収容空間を形成し、前記弾性部材は、前記収容空間に収容される渦巻ばねであることが好ましい。
前記駆動部材及び前記被駆動部材は、協働して、収容空間を形成し、前記弾性部材は、前記収容空間に収容される渦巻ばねであることが好ましい。
[0009]
前記モータは、出力軸を備え、前記駆動部材は、前記モータの前記出力軸に連結されて、前記出力軸と同期回転するようになっており、前記駆動部材は、収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記一端は、前記収容スロットに収容されることが好ましい。
前記モータは、出力軸を備え、前記駆動部材は、前記モータの前記出力軸に連結されて、前記出力軸と同期回転するようになっており、前記駆動部材は、収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記一端は、前記収容スロットに収容されることが好ましい。
[0010]
前記被駆動部材は、収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記他端は、前記収容スロットに収容されることが好ましい。
前記被駆動部材は、収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記他端は、前記収容スロットに収容されることが好ましい。
[0011]
前記単相モータは、更に、起動回路を備えることが好ましい。ステータは、ステータ巻線を含む。前記ステータ巻線及び外部交流電源は、第１のノードと第２のノードとの間に、直列に接続される。駆動回路は、２方向交流スイッチと、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に、前記２方向交流スイッチと並列に接続される交流－直流変換回路と、位置センサと、スイッチ制御回路とを含む。前記２方向交流スイッチに電源が投入されると、前記第１のノード及び前記第２のノードが短絡されるので、前記交流－直流変換回路には、電流が流れない。前記スイッチ制御回路は、前記位置センサによって検出されるロータの磁極位置情報及び前記外部交流電源の極性情報に基づいて、正の半波又は負の半波の電源オン状態と電源オフ状態との間で、所定のように切り換えるように、前記２方向交流スイッチを制御して、前記モータの起動期間中、前記ステータ巻線が、前記ロータを、所定の起動方向に沿ってのみ回転駆動するように構成される。
前記単相モータは、更に、起動回路を備えることが好ましい。ステータは、ステータ巻線を含む。前記ステータ巻線及び外部交流電源は、第１のノードと第２のノードとの間に、直列に接続される。駆動回路は、２方向交流スイッチと、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に、前記２方向交流スイッチと並列に接続される交流－直流変換回路と、位置センサと、スイッチ制御回路とを含む。前記２方向交流スイッチに電源が投入されると、前記第１のノード及び前記第２のノードが短絡されるので、前記交流－直流変換回路には、電流が流れない。前記スイッチ制御回路は、前記位置センサによって検出されるロータの磁極位置情報及び前記外部交流電源の極性情報に基づいて、正の半波又は負の半波の電源オン状態と電源オフ状態との間で、所定のように切り換えるように、前記２方向交流スイッチを制御して、前記モータの起動期間中、前記ステータ巻線が、前記ロータを、所定の起動方向に沿ってのみ回転駆動するように構成される。
[0012]
前記ロータは、複数の永久磁極を備え、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを備え、前記ステータコアは、複数のステータ歯を備え、前記ステータ歯の各々は、前記ロータの永久磁極に対向する歯面を備え、前記歯面は、前記ロータと同軸の第１の部分と、位置決めスロットを形成して、前記ロータが、死点からそれる初期位置に停止することができるようになっている第２の部分とを備えることが好ましい。
前記ロータは、複数の永久磁極を備え、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを備え、前記ステータコアは、複数のステータ歯を備え、前記ステータ歯の各々は、前記ロータの永久磁極に対向する歯面を備え、前記歯面は、前記ロータと同軸の第１の部分と、位置決めスロットを形成して、前記ロータが、死点からそれる初期位置に停止することができるようになっている第２の部分とを備えることが好ましい。
[0013]
前記ロータは、外側ロータ型であり、複数の永久磁極を含むことが好ましい。前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを含む。前記ステータコアは、複数のステータ歯を含む。前記ステータ歯の各々は、前記ロータの永久磁極に対向する歯面を含む。前記永久磁極と前記ステータ歯面との間に、不均一な空隙が形成され、前記磁極の各々の前記空隙は、前記磁極の各々の中心線に関して対称である。
前記ロータは、外側ロータ型であり、複数の永久磁極を含むことが好ましい。前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを含む。前記ステータコアは、複数のステータ歯を含む。前記ステータ歯の各々は、前記ロータの永久磁極に対向する歯面を含む。前記永久磁極と前記ステータ歯面との間に、不均一な空隙が形成され、前記磁極の各々の前記空隙は、前記磁極の各々の中心線に関して対称である。
[0014]
前記磁極の各々の前記空隙は、前記磁極の各々の中心から２つの端部まで徐々に大きくなる半径方向の幅を有することが好ましい。
前記磁極の各々の前記空隙は、前記磁極の各々の中心から２つの端部まで徐々に大きくなる半径方向の幅を有することが好ましい。
[0015]
別の態様では、トルク伝達機構を提供するものであり、このトルク伝達機構は、外力によって駆動される駆動部材と、負荷を所定の方向に沿って回転駆動するための被駆動部材と、弾性部材及び減衰部材を含む連結装置とを含む。前記弾性部材は、前記駆動部材に連結される一端と、前記被駆動部材に連結される他端とを含む。前記減衰部材は、前記弾性部材に被覆されるか又は前記弾性部材上に取り付けられるか、又は前記弾性部材の空孔に充填される。
別の態様では、トルク伝達機構を提供するものであり、このトルク伝達機構は、外力によって駆動される駆動部材と、負荷を所定の方向に沿って回転駆動するための被駆動部材と、弾性部材及び減衰部材を含む連結装置とを含む。前記弾性部材は、前記駆動部材に連結される一端と、前記被駆動部材に連結される他端とを含む。前記減衰部材は、前記弾性部材に被覆されるか又は前記弾性部材上に取り付けられるか、又は前記弾性部材の空孔に充填される。
[0016]
前記駆動部材及び前記被駆動部材は、協働して、収容空間を形成し、前記弾性部材は、前記収容空間に収容される渦巻ばねであることが好ましい。
前記駆動部材及び前記被駆動部材は、協働して、収容空間を形成し、前記弾性部材は、前記収容空間に収容される渦巻ばねであることが好ましい。
[0017]
前記駆動部材は、第１の収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記一端は、前記第１の収容スロットに収容され、前記被駆動部材は、第２の収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記他端は、前記第２の収容スロットに収容されることが好ましい。
前記駆動部材は、第１の収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記一端は、前記第１の収容スロットに収容され、前記被駆動部材は、第２の収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記他端は、前記第２の収容スロットに収容されることが好ましい。
[0018]
本発明は、更に、複数のブレードを備える流体発生装置と、前記流体発生装置を回転駆動するための駆動アセンブリとを備える電気装置を備える。
本発明は、更に、複数のブレードを備える流体発生装置と、前記流体発生装置を回転駆動するための駆動アセンブリとを備える電気装置を備える。
[0019]
本発明のトルク伝達機構は、モータの起動の段階で、緩衝機能を供することができるので、モータの起動の失敗を回避し、モータが損傷するのを防止し、発生源からの騒音を効果的に低減する。
本発明のトルク伝達機構は、モータの起動の段階で、緩衝機能を供することができるので、モータの起動の失敗を回避し、モータが損傷するのを防止し、発生源からの騒音を効果的に低減する。
[0029]
図１～図５を参照すると、本発明の第１の実施形態によるモータ駆動アセンブリは、単相モータ１０及びトルク伝達機構３０を含む。
図１～図５を参照すると、本発明の第１の実施形態によるモータ駆動アセンブリは、単相モータ１０及びトルク伝達機構３０を含む。
[0030]
単相モータ１０は、好ましくは、単相永久磁石直流ブラシレスモータ又は単相永久磁石同期モータであり、出力軸１２を含む。
単相モータ１０は、好ましくは、単相永久磁石直流ブラシレスモータ又は単相永久磁石同期モータであり、出力軸１２を含む。
[0031]
トルク伝達機構３０は、モータの出力軸１２によって駆動されるように構成される駆動部材４０と、負荷を所定の方向に沿って駆動するための被駆動部材５０と、連結装置６０とを含む。連結装置６０は、弾性部材６２及び減衰部材６４を含む。弾性部材６２は、駆動部材４０に連結される一端６８と、被駆動部材５０に連結される他端６９とを有する。減衰部材６４は、弾性部材６２に被覆されるか又は弾性部材６２の周囲に取り付けられるか、又は弾性部材６２の間隙に充填されて、弾性部材６２によって生じる騒音を低減する。
トルク伝達機構３０は、モータの出力軸１２によって駆動されるように構成される駆動部材４０と、負荷を所定の方向に沿って駆動するための被駆動部材５０と、連結装置６０とを含む。連結装置６０は、弾性部材６２及び減衰部材６４を含む。弾性部材６２は、駆動部材４０に連結される一端６８と、被駆動部材５０に連結される他端６９とを有する。減衰部材６４は、弾性部材６２に被覆されるか又は弾性部材６２の周囲に取り付けられるか、又は弾性部材６２の間隙に充填されて、弾性部材６２によって生じる騒音を低減する。
[0032]
この実施形態では、駆動部材４０及び被駆動部材５０の少なくとも一方は、フランジを有する板形状又は円盤形状であり、駆動部材４０及び被駆動部材５０は、協働して、両者間に収容空間を形成する。弾性部材６２は、収容空間に収容される複数のリングを有する渦巻ばねである。ばね６２の２つの軸方向の側の１つと駆動部材４０及び被駆動部材５０の接触面の１つとの間に、１つ又はそれ以上の弾性パッド６６が配設されて、収容空間内のばね６２の軸方向の遊びを小さくすることによって、騒音を低減するようになっていることが好ましい。当然、弾性パッド６６は、ばね６２の軸方向の両側と駆動部材４０及び被駆動部材５０の接触面との間に、それぞれ、配設することができる。
この実施形態では、駆動部材４０及び被駆動部材５０の少なくとも一方は、フランジを有する板形状又は円盤形状であり、駆動部材４０及び被駆動部材５０は、協働して、両者間に収容空間を形成する。弾性部材６２は、収容空間に収容される複数のリングを有する渦巻ばねである。ばね６２の２つの軸方向の側の１つと駆動部材４０及び被駆動部材５０の接触面の１つとの間に、１つ又はそれ以上の弾性パッド６６が配設されて、収容空間内のばね６２の軸方向の遊びを小さくすることによって、騒音を低減するようになっていることが好ましい。当然、弾性パッド６６は、ばね６２の軸方向の両側と駆動部材４０及び被駆動部材５０の接触面との間に、それぞれ、配設することができる。
[0033]
減衰部材６４は、弾性部材６２の外面に被覆される減衰層、ばね６２のリングの間に形成される間隙／空間に充填される減衰マッド又は減衰ゴム、弾性部材６２上に直接取り付けられる減衰スリーブ、又は弾性部材６２の周りに巻き付けられる減衰ワイヤ又はストリップにすることができる。代替例として、弾性部材６２は、減衰部材６４からなる。
減衰部材６４は、弾性部材６２の外面に被覆される減衰層、ばね６２のリングの間に形成される間隙／空間に充填される減衰マッド又は減衰ゴム、弾性部材６２上に直接取り付けられる減衰スリーブ、又は弾性部材６２の周りに巻き付けられる減衰ワイヤ又はストリップにすることができる。代替例として、弾性部材６２は、減衰部材６４からなる。
[0034]
駆動部材４０は、モータの出力軸１２に連結されて、出力軸１２と同期回転するようになっている。具体的には、駆動部材４０は、軸方向の穴４２を形成し、モータの出力軸１２は、軸方向の穴４２を貫通する。モータの出力軸１２及び軸方向の穴４２は、締まり嵌め／プレス嵌め又は他の固定連結方法によって連結されて、トルクを伝達することができる。被駆動部材５０側の駆動部材４０の１つの側に、収容スロット４４が形成される。この実施形態では、収容スロット４４は、周方向に沿って延在する。弾性部材６２の一端６８は、収容スロット４４に収容される。
駆動部材４０は、モータの出力軸１２に連結されて、出力軸１２と同期回転するようになっている。具体的には、駆動部材４０は、軸方向の穴４２を形成し、モータの出力軸１２は、軸方向の穴４２を貫通する。モータの出力軸１２及び軸方向の穴４２は、締まり嵌め／プレス嵌め又は他の固定連結方法によって連結されて、トルクを伝達することができる。被駆動部材５０側の駆動部材４０の１つの側に、収容スロット４４が形成される。この実施形態では、収容スロット４４は、周方向に沿って延在する。弾性部材６２の一端６８は、収容スロット４４に収容される。
[0035]
この実施形態では、被駆動部材５０の外縁に、環状フランジ５２が形成される。環状フランジ５２は、ばね６２を収容するためのキャビティを取り囲む。フランジ５２は、収容スロット５４を形成し、収容スロット５４に、ばね６２の他端６９が収容される。被駆動部材５０のフランジ５２は、被駆動部材５０の材料ひいては重量を減らすためのスロットを形成する。
この実施形態では、被駆動部材５０の外縁に、環状フランジ５２が形成される。環状フランジ５２は、ばね６２を収容するためのキャビティを取り囲む。フランジ５２は、収容スロット５４を形成し、収容スロット５４に、ばね６２の他端６９が収容される。被駆動部材５０のフランジ５２は、被駆動部材５０の材料ひいては重量を減らすためのスロットを形成する。
[0036]
モータ１０の作動時、ばね６２の一端６８及び駆動部材４０は、モータの出力軸１２と一緒に回転し、これにより、ばね６２は、エネルギを蓄積し始める。ばね６２によって蓄積されたエネルギが、所定の量になると、ばね６２の他端６９は、被駆動部材５０を回転駆動することにより、被駆動部材５０と連結される負荷７０を一緒に回転駆動する。負荷７０の回転速度が、モータの出力軸１２の回転速度に等しいとき、ばね６２は、安定引張状態を維持する。
モータ１０の作動時、ばね６２の一端６８及び駆動部材４０は、モータの出力軸１２と一緒に回転し、これにより、ばね６２は、エネルギを蓄積し始める。ばね６２によって蓄積されたエネルギが、所定の量になると、ばね６２の他端６９は、被駆動部材５０を回転駆動することにより、被駆動部材５０と連結される負荷７０を一緒に回転駆動する。負荷７０の回転速度が、モータの出力軸１２の回転速度に等しいとき、ばね６２は、安定引張状態を維持する。
[0037]
モータが、慣性モーメントがより大きい負荷を駆動する場合、モータの出力トルクが、起動の開始時に負荷を駆動するのに十分な大きさではないことによる起動失敗の問題に対処するため、本発明によって、駆動軸１２は、モータの起動の開始時、負荷７０に対して相対的に滑動することができる。モータの出力トルクが所定の値になるときのみ、モータは、負荷連結機構３０を介して、負荷７０を回転駆動して、モータは、始動に成功して、慣性モーメントがより大きい負荷を駆動することができる。更に、本発明によって提供されるモータ駆動アセンブリ及びそのトルク伝達機構を用いることによって、モータのサイズを大きくする必要がなく、他の起動方法による電力損失も低減される。更に、ばね６２は、減衰部材で被覆されるか又は減衰部材が巻き付けられるか又は減衰部材からなるので、ばね６２の振動を効果的に吸収することができ、ばねによって生じる騒音を効果的に低減することができる。
モータが、慣性モーメントがより大きい負荷を駆動する場合、モータの出力トルクが、起動の開始時に負荷を駆動するのに十分な大きさではないことによる起動失敗の問題に対処するため、本発明によって、駆動軸１２は、モータの起動の開始時、負荷７０に対して相対的に滑動することができる。モータの出力トルクが所定の値になるときのみ、モータは、負荷連結機構３０を介して、負荷７０を回転駆動して、モータは、始動に成功して、慣性モーメントがより大きい負荷を駆動することができる。更に、本発明によって提供されるモータ駆動アセンブリ及びそのトルク伝達機構を用いることによって、モータのサイズを大きくする必要がなく、他の起動方法による電力損失も低減される。更に、ばね６２は、減衰部材で被覆されるか又は減衰部材が巻き付けられるか又は減衰部材からなるので、ばね６２の振動を効果的に吸収することができ、ばねによって生じる騒音を効果的に低減することができる。
[0038]
この実施形態では、負荷７０は、複数のブレードを有する流体発生装置、例えば、換気ファンやレンジフードなどの電気装置のファン、又は洗濯機や食器洗浄機に用いられる排水ポンプや循環ポンプなどのポンプのインペラにすることができる。トルク伝達機構３０の被駆動部材５０は、ファン又はインペラを回転駆動する。
この実施形態では、負荷７０は、複数のブレードを有する流体発生装置、例えば、換気ファンやレンジフードなどの電気装置のファン、又は洗濯機や食器洗浄機に用いられる排水ポンプや循環ポンプなどのポンプのインペラにすることができる。トルク伝達機構３０の被駆動部材５０は、ファン又はインペラを回転駆動する。
[0039]
図６は、上記実施形態に用いられる単相永久磁石ブラシレスモータ１０を示す。このモータは、内側ロータ型である。モータ１０は、ステータ１３及びロータ１４を含む。ステータ１３は、積層ステータコアなどのステータコア１５と、ステータコア１５の周りに巻き付けられる巻線１６とを含む。ロータ１４は、回転軸１７及び永久磁極１８を含む。永久磁極１８の外面は、ステータコア１５に面していて、両者間に空隙が形成されて、ロータは、ステータに対して相対的に回転することができる。空隙は、実質的に均一な空隙である、すなわち、永久磁極１８の外面の大部分は、ステータコア１５の内面の大部分と同軸であることが好ましい。ステータコア１５は、ヨーク１５２と、ヨーク１５２から内方に延在する複数のステータ歯１５４とを含む。ステータ歯１５４の各々は、ロータの永久磁極に対向する歯面を備え、歯面は、ロータと同軸の第１の部分と、位置決めスロット１９を形成して、ステータ巻線１６が付勢されていないとき、ロータが、死点からそれる初期位置に停止することができるようになっている（すなわち、永久磁極の中心線が、対応するステータ歯の中心線から、或る角度だけそれる）第２の部分とを備える。この実施形態では、ヨーク１５２から離れたステータ歯１５４の端部は、互いに連結されて、リング１５６を形成する。位置決めスロット１９は、リング１５６の内面に形成される。歯数及び位置決めスロット１９の数は、ロータの永久磁極の数に正比例し、ステータ歯及びリングは、ステータコアのヨークに組み付けられる前に、ステータ巻線と一体に形成され、ステータ巻線が巻き付けられることが好ましい。モータは、更に、ホールセンサやフォトセンサなどの位置センサ２０（図７）を含む。位置センサ２０を用いて、ロータの位置を検知する。
図６は、上記実施形態に用いられる単相永久磁石ブラシレスモータ１０を示す。このモータは、内側ロータ型である。モータ１０は、ステータ１３及びロータ１４を含む。ステータ１３は、積層ステータコアなどのステータコア１５と、ステータコア１５の周りに巻き付けられる巻線１６とを含む。ロータ１４は、回転軸１７及び永久磁極１８を含む。永久磁極１８の外面は、ステータコア１５に面していて、両者間に空隙が形成されて、ロータは、ステータに対して相対的に回転することができる。空隙は、実質的に均一な空隙である、すなわち、永久磁極１８の外面の大部分は、ステータコア１５の内面の大部分と同軸であることが好ましい。ステータコア１５は、ヨーク１５２と、ヨーク１５２から内方に延在する複数のステータ歯１５４とを含む。ステータ歯１５４の各々は、ロータの永久磁極に対向する歯面を備え、歯面は、ロータと同軸の第１の部分と、位置決めスロット１９を形成して、ステータ巻線１６が付勢されていないとき、ロータが、死点からそれる初期位置に停止することができるようになっている（すなわち、永久磁極の中心線が、対応するステータ歯の中心線から、或る角度だけそれる）第２の部分とを備える。この実施形態では、ヨーク１５２から離れたステータ歯１５４の端部は、互いに連結されて、リング１５６を形成する。位置決めスロット１９は、リング１５６の内面に形成される。歯数及び位置決めスロット１９の数は、ロータの永久磁極の数に正比例し、ステータ歯及びリングは、ステータコアのヨークに組み付けられる前に、ステータ巻線と一体に形成され、ステータ巻線が巻き付けられることが好ましい。モータは、更に、ホールセンサやフォトセンサなどの位置センサ２０（図７）を含む。位置センサ２０を用いて、ロータの位置を検知する。
[0040]
図７は、本発明の単相永久磁石ブラシレスモータの駆動回路８０を示すブロック図である。駆動回路８０では、ステータ巻線１６及び交流（ＡＣ）電源８１は、２つのノードＡ及びＢの間に、直列に接続される。交流電源８１は、好ましくは、５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの固定周波数を有する商用交流電源であり、供給電圧は、例えば、１１０Ｖ、２２０Ｖ又は２３０Ｖにすることができる。制御式２方向交流スイッチ８２が、ノードＡ及びＢの間に、直列接続されたステータ巻線１６及び交流電源８１と並列に接続される。２方向交流スイッチ８２は、好ましくは、２つのノードＡ及びＢにそれぞれ接続される２つの陽極を有する３極管交流スイッチ（トライアック）である。制御式２方向交流スイッチ８２は、逆方向に並列接続される２つのシリコン制御整流器にすることができ、これに対応して、制御回路は、予め設定したように、２つのシリコン制御整流器を制御するように構成することができることを理解されたい。交流－直流変換回路８３が、２つのノードＡ及びＢの間に、スイッチ８２と並列に接続される。２つのノードＡ及びＢの間の交流電圧は、交流－直流変換回路８３によって、低電圧直流に変換される。位置センサ２０は、交流－直流変換回路８３から出力される低電圧直流電力が供給されて、同期モータ１０の永久磁石ロータ１４の磁極の位置を検出し、対応する信号を出力することができる。スイッチ制御回路８５が、交流－直流変換回路８３、位置センサ２０、及び２方向交流スイッチ８２と接続され、スイッチ制御回路８５は、永久磁石ロータの磁極位置及び交流電源の極性に基づいて、電源オン状態と電源オフ状態との間で所定のように切り換えるように、２方向スイッチ８２を制御して、モータの始動段階の間に、ステータ巻線１６が、ロータを、上述の一定の始動方向にのみ回転させるように構成される。この実施形態では、制御式２方向交流スイッチ８２に電源が投入された場合、２つのノードＡ及びＢが短絡され、交流－直流変換回路８３には、電流が流れないので、交流－直流変換回路８３は、電気エネルギを消費せず、したがって、電気エネルギの利用効率を著しく向上させることができる。
図７は、本発明の単相永久磁石ブラシレスモータの駆動回路８０を示すブロック図である。駆動回路８０では、ステータ巻線１６及び交流（ＡＣ）電源８１は、２つのノードＡ及びＢの間に、直列に接続される。交流電源８１は、好ましくは、５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの固定周波数を有する商用交流電源であり、供給電圧は、例えば、１１０Ｖ、２２０Ｖ又は２３０Ｖにすることができる。制御式２方向交流スイッチ８２が、ノードＡ及びＢの間に、直列接続されたステータ巻線１６及び交流電源８１と並列に接続される。２方向交流スイッチ８２は、好ましくは、２つのノードＡ及びＢにそれぞれ接続される２つの陽極を有する３極管交流スイッチ（トライアック）である。制御式２方向交流スイッチ８２は、逆方向に並列接続される２つのシリコン制御整流器にすることができ、これに対応して、制御回路は、予め設定したように、２つのシリコン制御整流器を制御するように構成することができることを理解されたい。交流－直流変換回路８３が、２つのノードＡ及びＢの間に、スイッチ８２と並列に接続される。２つのノードＡ及びＢの間の交流電圧は、交流－直流変換回路８３によって、低電圧直流に変換される。位置センサ２０は、交流－直流変換回路８３から出力される低電圧直流電力が供給されて、同期モータ１０の永久磁石ロータ１４の磁極の位置を検出し、対応する信号を出力することができる。スイッチ制御回路８５が、交流－直流変換回路８３、位置センサ２０、及び２方向交流スイッチ８２と接続され、スイッチ制御回路８５は、永久磁石ロータの磁極位置及び交流電源の極性に基づいて、電源オン状態と電源オフ状態との間で所定のように切り換えるように、２方向スイッチ８２を制御して、モータの始動段階の間に、ステータ巻線１６が、ロータを、上述の一定の始動方向にのみ回転させるように構成される。この実施形態では、制御式２方向交流スイッチ８２に電源が投入された場合、２つのノードＡ及びＢが短絡され、交流－直流変換回路８３には、電流が流れないので、交流－直流変換回路８３は、電気エネルギを消費せず、したがって、電気エネルギの利用効率を著しく向上させることができる。
[0041]
図８は、上記実施形態に用いられる別の型のモータ１０を示す。モータ１０は、外側ロータ型であり、ロータ１４は、ステータ１３を取り囲んで配設される。ロータの永久磁極とステータコアとの間に、不均一な空隙が形成される。永久磁極の各々の空隙は、永久磁極の各々の中心線に関して対称であり、永久磁極の各々の中心から２つの端部に向かって徐々に大きくなる半径方向の幅を有することが好ましい。
図８は、上記実施形態に用いられる別の型のモータ１０を示す。モータ１０は、外側ロータ型であり、ロータ１４は、ステータ１３を取り囲んで配設される。ロータの永久磁極とステータコアとの間に、不均一な空隙が形成される。永久磁極の各々の空隙は、永久磁極の各々の中心線に関して対称であり、永久磁極の各々の中心から２つの端部に向かって徐々に大きくなる半径方向の幅を有することが好ましい。
[0042]
図９は、流体発生装置７０の一例を示す。この実施形態では、流体発生装置７０は、浴室ファン、レンジフード等に用いられる複数のブレード７２を有する軸流ファンである。代替例として、流体発生装置７０は、洗濯機や食器洗浄機の排水ポンプや循環ポンプなどのポンプに用いられる複数のブレードを有するインペラにすることができる。
図９は、流体発生装置７０の一例を示す。この実施形態では、流体発生装置７０は、浴室ファン、レンジフード等に用いられる複数のブレード７２を有する軸流ファンである。代替例として、流体発生装置７０は、洗濯機や食器洗浄機の排水ポンプや循環ポンプなどのポンプに用いられる複数のブレードを有するインペラにすることができる。
[0043]
本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば種々の変更が可能であるものと理解される。例えば、モータは、内側ロータ型又は外側ロータ型にすることができる。ステータとロータとの間の空隙は、均一又は不均一にすることができる。永久磁石の材料は、希土類材料又はフェライト磁石などの他の材料にすることができる。内側ロータモータを用いる場合、永久磁極は、ロータの回転軸に直接固定することができる。代替例として、ロータコアを、回転軸に固定することができ、そして、永久磁極は、ロータコアの外面に固定されるか（すなわち、表面実装型永久磁極）、又はロータコア内に挿入される（すなわち、埋め込み型永久磁極）。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。
本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば種々の変更が可能であるものと理解される。例えば、モータは、内側ロータ型又は外側ロータ型にすることができる。ステータとロータとの間の空隙は、均一又は不均一にすることができる。永久磁石の材料は、希土類材料又はフェライト磁石などの他の材料にすることができる。内側ロータモータを用いる場合、永久磁極は、ロータの回転軸に直接固定することができる。代替例として、ロータコアを、回転軸に固定することができ、そして、永久磁極は、ロータコアの外面に固定されるか（すなわち、表面実装型永久磁極）、又はロータコア内に挿入される（すなわち、埋め込み型永久磁極）。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。
１０ 単相モータ
１２ 出力軸／駆動軸
１３ ステータ
１４ ロータ
１５ ステータコア
１６ 巻線
１７ 回転軸
１８ 永久磁極
１９ 位置決めスロット
２０ 位置センサ
３０ トルク伝達機構／負荷連結機構
４０ 駆動部材
４２ 軸方向の穴
４４ 収容スロット
５０ 被駆動部材
５２ 環状フランジ
５４ 収容スロット
６０ 連結装置
６２ 弾性部材／渦巻ばね
６４ 減衰部材
６６ 弾性パッド
６８ 弾性部材の一端
６９ 弾性部材の他端
７０ 負荷／流体発生装置
７２ ブレード
８０ 駆動回路
８１ 交流電源
８２ 制御式２方向交流スイッチ
８３ 交流－直流変換回路
８５ スイッチ制御回路
１５２ ヨーク
１５４ ステータ歯
１５６ リング
Ａ，Ｂ ノード
１２ 出力軸／駆動軸
１３ ステータ
１４ ロータ
１５ ステータコア
１６ 巻線
１７ 回転軸
１８ 永久磁極
１９ 位置決めスロット
２０ 位置センサ
３０ トルク伝達機構／負荷連結機構
４０ 駆動部材
４２ 軸方向の穴
４４ 収容スロット
５０ 被駆動部材
５２ 環状フランジ
５４ 収容スロット
６０ 連結装置
６２ 弾性部材／渦巻ばね
６４ 減衰部材
６６ 弾性パッド
６８ 弾性部材の一端
６９ 弾性部材の他端
７０ 負荷／流体発生装置
７２ ブレード
８０ 駆動回路
８１ 交流電源
８２ 制御式２方向交流スイッチ
８３ 交流－直流変換回路
８５ スイッチ制御回路
１５２ ヨーク
１５４ ステータ歯
１５６ リング
Ａ，Ｂ ノード
Claims (12)
- 出力軸を有するモータと、
前記モータの外部かつ前記出力軸の一端に設けられ、前記モータの前記出力軸との同期回転のために前記出力軸に連結された駆動部材と、負荷を所定の方向に沿って回転駆動するための被駆動部材と、弾性部材及び減衰部材を備える連結装置とを備えるトルク伝達機構であって、前記弾性部材は、前記駆動部材に連結される一端と、前記被駆動部材に連結される他端とを備え、前記減衰部材が、前記弾性部材に被覆されるか、又は前記弾性部材の空孔に充填され、前記弾性部材によって発生する騒音を低減するようになっている、トルク伝達機構と、
を備え、前記駆動部材及び被駆動部材は協働して両者の間に収容空間を形成し、前記弾性部材の軸方向の側に前記収容空間に収容される弾性パッドが配設されていることを特徴とするモータ駆動アセンブリ。 - 前記モータは、単相永久磁石直流ブラシレスモータ又は単相永久磁石同期モータであることを特徴とする、請求項１に記載のモータ駆動アセンブリ。
- 前記弾性部材は、前記収容空間に収容される渦巻ばねであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のモータ駆動アセンブリ。
- 前記駆動部材は、周方向に沿って延在し前記駆動部材の一方の側に前記被駆動部材に対向するよう設けられた収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記一端は、前記収容スロットに収容されることを特徴とする、請求項３に記載のモータ駆動アセンブリ。
- 前記被駆動部材は、板形状又は円盤形状で外縁に環状フランジが形成され、前記環状フランジは収容スロットを形成し、前記弾性部材の前記他端は、前記被駆動部材の前記収容スロットに収容されることを特徴とする、請求項４に記載のモータ駆動アセンブリ。
- 前記モータは、ステータと、永久磁石ロータと、駆動回路とを備え、前記ステータは、第１のノードと第２のノードとの間に、交流電源と直列に接続されるようになっているステータ巻線を備え、前記駆動回路は、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に接続される制御式２方向交流スイッチと、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に、前記制御式２方向交流スイッチと並列に接続される交流－直流変換回路と、
前記永久磁石ロータの磁極位置を検出するように構成される位置センサと、
前記永久磁石ロータの磁極位置及び前記交流電源の極性に基づいて、電源オン状態と電源オフ状態との間で所定のように切り換えるように、前記制御式２方向交流スイッチを制御して、前記ステータ巻線が、前記ロータを、所定の方向にのみ回転駆動するように構成されるスイッチ制御回路と、を備え、
前記第１のノード及び前記第２のノードが、前記制御式２方向交流スイッチによって短絡されると、前記交流－直流変換回路には、電流が流れないことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ駆動アセンブリ。 - 前記ロータは、複数の永久磁極を備え、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを備え、前記ステータコアは、複数のステータ歯を備え、前記ステータ歯の各々は、前記ロータの永久磁極に対向する歯面を備え、前記歯面は、前記ロータと同軸の第１の部分と、位置決めスロットを形成して、前記ロータが、死点からそれる初期位置に停止することができるようになっている第２の部分とを備えることを特徴とする、請求項６に記載のモータ駆動アセンブリ。
- 前記ロータは、外側ロータ型であり、複数の永久磁極を備え、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを備え、前記ステータコアは、複数のステータ歯を備え、前記ステータ歯の各々は、前記ロータの永久磁極に対向する歯面を備え、前記永久磁極と前記歯面との間に、不均一な空隙が形成され、前記永久磁極の各々の前記空隙は、前記永久磁極の各々の中心線に関して対称であることを特徴とする、請求項６に記載のモータ駆動アセンブリ。
- 前記永久磁極の各々の前記空隙は、前記永久磁極の各々の中心から２つの端部まで徐々に大きくなる半径方向の幅を有することを特徴とする、請求項８に記載のモータ駆動アセンブリ。
- 複数のブレードを備える流体発生装置と、
前記流体発生装置を回転駆動するための駆動アセンブリと、を備える電気装置であって、
前記駆動アセンブリは、
単相モータと、
前記モータの外部かつ前記モータの出力軸の一端に設けられ、前記モータの前記出力軸との同期回転のために前記出力軸に連結された駆動部材と、前記流体発生装置を所定の方向に沿って回転駆動するための被駆動部材と、弾性部材及び減衰部材を備える連結装置とを備えるトルク伝達機構であって、前記弾性部材は、前記駆動部材に連結される一端と、前記被駆動部材に連結される他端とを備え、前記減衰部材が、前記弾性部材に被覆されるか又は前記弾性部材の空孔に充填され、前記弾性部材の騒音を低減するようになっている、トルク伝達機構と、
を備え、前記駆動部材及び被駆動部材は協働して両者の間に収容空間を形成し、前記弾性部材の軸方向の側に前記収容空間に収容される弾性パッドが配設されていることを特徴とする電気装置。 - 前記弾性部材は、前記収容空間に収容される渦巻ばねであることを特徴とする、請求項１０に記載の電気装置。
- 前記単相モータは、ステータと、永久磁石ロータと、駆動回路とを備え、前記ステータは、第１のノードと第２のノードとの間に、交流電源と直列に接続されるようになっているステータ巻線を備え、前記駆動回路は、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に接続される制御式２方向交流スイッチと、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に、前記制御式２方向交流スイッチと並列に接続される交流－直流変換回路と、
前記永久磁石ロータの磁極位置を検出するように構成される位置センサと、
前記永久磁石ロータの磁極位置及び前記交流電源の極性に基づいて、電源オン状態と電源オフ状態との間で所定のように切り換えるように、前記制御式２方向交流スイッチを制御して、前記ステータ巻線が、前記ロータを、所定の方向にのみ回転駆動するように構成されるスイッチ制御回路と、を備え、
前記第１のノード及び前記第２のノードが、前記制御式２方向交流スイッチによって短絡されると、前記交流－直流変換回路には、電流が流れないことを特徴とする、請求項１０に記載の電気装置。
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