JPH0767303B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は，ブラシレスモータにおけるモータ回転ロツ
クの保護に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は例えば特開昭63-99794号公報に示された従来の
ブラシレスモータのブロツク構成図である。

同図において，（１）はホール素子，（２）はホールア
ンプ，（３）はホール素子（１）とホールアンプ（２）
からなるロータ位置検出回路，（４）は回転パルス発生
回路，（５）は相切り換え回路，（６）（７）はそれぞ
れ相が異なるステータコイル，（８）（９）はそれぞれ
ステータコイル（６）（７）に流す電流をON-OFFするト
ランジスタ，（10）はモータロツクを検知するロツク検
知回路，（11）はコンデンサ（12）の電荷を放電させる
トランジスタで，ロツク検知回路（10）トランジスタ
（11）およびコンデンサ（12）とは一種のタイマーの役
割を持つ，（13）はロツク検知回路（10）の信号を受け
ステータコイル（６）（７）に流す電流を制限する電流
制限回路，（14）はステータコイル（６）（７）に流れ
る電流を電圧に変換して検出するための抵抗である。

第５図は同じく従来のブラシレスモータにおけるロツク
検知の動作を示すタイムチヤートである。

同図において,p点はホールアンプ（２）の出力,q点は回
転パルス発生回路（４）の出力,r点はコンデンサ（12）
の正電圧側端子である。

第６図は同じく従来のブラシレスモータにおける回転パ
ルス発生回路を示す回路図である。

同図において，（121）（127）はそれぞれコンデンサ，
（122）（124）（126）（128）（131）はそれぞれ抵
抗，（123）（129）（130）はそれぞれダイオード，（1
25）はトランジスタである。

次に動作について説明する。

従来のブラシレスモータはロータの位置をホール素子
（１）で検知し，これをホールアンプ（２）で方形波に
整形する。

それがHIGHレベル（以下，単にＨと称す）かLOWレベル
（以下，単にＬと称す）かによつて相切り換え回路
（５）はトランジスタ（８）（９）のいずれかをONと
し，対応するステータコイル（６）（７）のいずれかが
通電され，ロータの回転に応じてコイルの通電が切り換
えられてロータが継続的に回転する。回転パルス発生回
路（４）はホールアンプ（２）の出力ｐ点の信号レベル
が反転する度にパルスを出力し，トランジスタ（11）は
そのパルスで導通してコンデンサ（12）を急速放電す
る。

ところがモータロツク時は,p点の信号が反転しないた
め，回転パルス発生回路（４）の出力ｑ点に回転パルス
が発生せずコンデンサ（12）は急速放電されない。コン
デンサ（12）はロツク検知回路（10）が充電を行つてい
るため，コンデンサ（12）のｒ点の電位は上昇してい
き，基準電圧Vrefに達するとロツクとして検知され，ロ
ツク検知回路（10）から電流制限回路（13）にその旨信
号が送られる。

電流制限回路（13）は通常は大きな電流値に設定されて
いるが，ロツク検知したという信号が伝わると，小さな
電流値に設定を変え，ステータコイル（６）（７）を流
れる電流は抵抗（14）を流れて電圧に変換されて入力さ
れ，設定電流値になるように電流制限回路（13）が相切
り換え回路（５）を介し，トランジスタ（８）（９）を
制御しコイル電流を抑さえる。

モータロツクが解除されると，回転パルスが発生して上
記ｒ点の電位が下がつて，ロツク検知した旨の信号は解
消され元の動作状態に戻る。

第６図は上記回転パルス発生回路（４）を具体的に示す
回路図である。ｐ点信号の反転を捕らえてコンデンサで
微分してパルスを作つている。ｐ点が立ち上がるとコン
デンサ（127）抵抗（128）およびダイオード（130）を
介して出力ｑ点に正パルスを発生し,p点が立ち下がると
きもコンデンサ（121）と抵抗（122）を介してトランジ
スタ（125）が動作して抵抗（126）を介して出力ｑ点に
正パルスを発生させている。これが回転パルスとして次
段のトランジスタ（11）のベースに供給されている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のブラシレスモータは以上のように構成されってい
るので，相切り換え点でモータがロツクされると，ロー
タ位置検出回路の相切り換え信号がチヤタリングし，回
転パルス発生回路の出力にもこれによるパルスが出続
け，ロツク検知用コンデンサの電荷を放電させてしまい
電圧を上昇させないため，ロツクしているにも拘らずロ
ツクが検知できず，また回転中でも相切り換え点でチヤ
タリングして余分なパルスが発生すると，上記回転パル
ス発生回路の出力パルスをモニタし速度サーボとしてい
る場合にはサーボが乱れるなど，解決しなければならな
い課題があつた。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので，相切り換え点でモータがロツクされても正しく
ロツクを検知でき，また相切り換え信号がチヤタリング
してもこの影響を受けない回転パルスを提供できるブラ
シレスモータを得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るブラシレスモータは，多極着磁された永
久磁石からなるロータと，単相または多相のステータコ
イルと，ロータ位置検出回路と，このロータ位置検出回
路の出力に応じて上記ステータコイルを切り換え通電す
る相切り換え回路と，上記ロータ位置検出回路の出力が
反転する度にパルスを出力する回転パルス発生回路と、
この回転パルス発生回路からの出力パルスが所定時間以
上欠落するときはロックとして検出し、上記ステータコ
イルへの電流を遮断するように上記相切り換え回路を制
御するロック検出回路とを備え、上記回転パルス発生回
路にはクロックパルスを発生させるクロックパルス発生
回路を接続すると共に、上記回転パルス発生回路は、ク
ロックパルスと同期して上記ロータ位置検出回路の出力
信号をサンプリングし、サンプリング値が上記ロータ位
置検出回路の出力信号の立ち上がりまたは立ち下がりか
ら少なくとも１クロックパルス時間継続するときにパル
スを発生させ、継続しない時にパルスを発生させないこ
とを特徴とするものである。

［作用］ この発明における回転パルス発生回路は，クロツクパル
ス周期で相切り換え信号をサンプリングし，この相切り
換え信号が所定時間以内に反転してもこれを無視し，同
信号が所定時間以上継続したところで回転パルスを発生
させ，相切り換え信号のチヤタリングの影響を受けな
い。

［発明の実施例］ 以下，発明の一実施例を図について説明する。

なお，図中，従来技術と相当部分は同一符号を付し説明
を省略する。

第１図は，この発明におけるブラシレスモータのブロツ
ク構成図であり，同図において，（４）はホールアンプ
（２）の出力による相切り換え信号をクロツクパルス発
生回路（14）が作成するクロツク信号を用いてサンプリ
ングするようにした回転パルス発生回路である。

第２図は，同じく回転パルス発生回路（４）の具体例を
示す回路図で，同図において，（21）（22）（23）はそ
れぞれ反転ゲート，（24）（25）（26）はそれぞれ第1,
第2,第３のフリツプフロツプ（以下単にフリツプフロツ
プと称す），（27）は抵抗である。

図中,a点はホールアンプ（２）の出力で略方形波の相切
り換え信号,b点はクロツクパルス発生回路（14）の出力
で方形波のクロツクパルス,c点は回転パルス発生回路
（４）の出力で方形波の回転パルスが現れる。

第３図は，第２図の回転パルス発生回路のタイムチヤー
トを示す図である。

次に動作について説明する。

ホールアンプ（２）は永久磁石からなるロータの位置を
検出するホール素子（１）の出力を増幅波形整形し，略
方形波の相切り換え信号とする。

この相切り換え信号を入力して相切り換え回路（５）は
トランジスタ（８）（９）を交互に駆動し，ステータコ
イル（６）（７）に交互に通電し，ロータは回転を継続
する。

回転パルス発生回路（４）はａ点の相切り換え信号を入
力し，これが反転するとき回転パルスを発生し，このパ
ルスによりトランジスタ（11）を導通させ，コンデンサ
（12）を急速放電させる。このため，ロータ回転中はコ
ンデンサ（12）のｄ点の電圧は0V近辺となつている。

ロータがロツクすると，相切り換え信号が反転しなくな
り，回転パルスが発生せず，コンデンサ（12）は急速放
電されない。

一方，ロツク検知回路（10）は抵抗（図示しない）を通
し，定電流でコンデンサ（12）を充電しているので,d点
の電圧が上昇し，基準電圧Vrefを超えるとロツクと判断
し，相切り換え回路（５）を制御し，ステータコイル
（６）（７）の通電を遮断する。

このままの状態ではロツクの原因が取り除かれても，電
源をリセツトしないと再び回転をし始めないが，ロツク
を検知したらロツク検知回路（10）がコンデンサ（12）
を定電流または抵抗で放電させることとし，もう１個タ
イマー（図示しない）を備え，所定の時間後自動的に相
切り換え回路（５）を動作させ，ステータコイル（６）
（７）の通電を再開させるようにして自動復帰機能を持
たせることができる。この場合，ロツク期間中は間欠通
電が繰り返される。また，前出第４図のようにロツクを
検知するとモータが焼損せず自起動可能な電流に設定し
てステータコイル（６）（７）の電流を制限することも
できる。

次に回転パルス発生回路（４）が相切り換え信号のチヤ
タリングを防止して回転パルスを発生する具体例を第２
図，第３図について説明する。

クロツクパルス発生回路（14）の出力を受け,b点のクロ
ツクパルス立ち上がりに同期して各フリツプフロツプ
（24）（25）（26）がＤ入力をＱに出力し，あたかもシ
フトレジスタのような構成となつている。

フリツプフロツプ（24）のＤ入力はゲート（21）でａ点
の信号を反転したものであるが，同フリツプフロツプ
（24）のリセツトＲ入力には,a点信号と同位相の信号が
入り，同時にこのフリツプフロツプ（24）のＱ出力の一
つもワイアドアンドで入つている。

いま,a点の信号がＨからＬになると，クロツクパルスの
立ち上がりでフリツプフロツプ（24）はセツトされ,Q出
力がＬからＨとなる。そしてこの状態の入力信号が続く
とクロツクに同期してフリツプフロツプ（24）（25）
（26）と順次セツトされるが，ここで，フリツプフロツ
プ（25）がセツトされていてフリツプフロツプ（26）が
リセツトされているアンド条件において出力ｃ点に１ク
ロツクパルス幅のＨパルスを出す。

次のクロツクパルスの立ち上がり前にａ点の信号が一度
でもＬからＨになると，つまり一度でも反転すると，フ
リツプフロツプ（24）のＲ入力は，そのＱ出力とゲート
（22）の出力がともにＨになるので直ちにリセツトＲ入
力が有効となりＱ出力がＬになる。即ち,a点信号がチヤ
タリングしている間はこれを繰り返し，仮にフリツプフ
ロツプ（24）がセツトされても，この出力をフリツプフ
ロツプ（25）にはシフトされない。

相切り換えのチヤタリングが終わると次のクロツクの立
ち上がりでフリツプフロツプ（24）はセツトされ，これ
がフリツプフロツプ（25）にシフトされ，上記のように
ｃ点に１クロツク幅のＨパルスを出力する。

こうしてトランジスタ（11）が駆動され，コンデンサ
（12）が急速放電されるので，相切り換りで相切り換え
信号がチヤタリングしても回転パルスに影響を与えず，
ロツクを検知できる。

この例では，相切り換え信号の立ち下がりでは回転パル
スは出ないが，入力信号を反転させて入れれば，相切り
換え信号の立ち下がりで回転パルスを発生させることも
できるし，また，この回路を複数設けることによつて，
相切り換え信号の反転ごとに回転パルスを発生させるこ
ともできる。

また，この例では，相切り換え信号の立ち上がりから１
クロツクパルス時間経過後に１クロツクパルス幅の回転
パルスを発生させているが，フリツプフロツプの段数を
増すことにより，数クロツク時間経過後に数クロツク幅
の回転パルスを発生させるなど任意に選択することもで
きる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば，相切り換え点でモータ
がロツクされても正しくロツクを検知でき，また相切り
換え信号がチヤタリングしても，この影響を受けない回
転パルスを提供できるブラシレスモータが得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるブラシレスモータを
示すブロツク構成図，第２図は同ブラシレスモータの回
転パルス発生回路を示す回路図，第３図は同上回転パル
ス発生回路の動作を示すタイムチヤート，第４図は従来
のブラシレスモータを示すブロツク構成図，第５図は従
来のブラシレスモータのロツク検知の動作を示すタイム
チヤート，第６図は従来のブラシレスモータの回転パル
ス発生回路を示す回路図である。 図において，（１）はホール素子，（２）はホールアン
プ，（３）はロータ位置検出回路，（４）は回転パルス
発生回路，（５）は相切り換え回路，（６）（７）はス
テータコイル，（８）（９）はトランジスタ，（10）は
ロツク検知回路，（11）はトランジスタ，（12）はコン
デンサ，（13）は電流制限回路，（14）はクロツクパル
ス発生回路，（21）（22）（23）は反転ゲート，（24）
は第１のフリツプフロツプ，（25）は第２のフリツプフ
ロツプ，（26）は第３のフリツプフロツプ，（27）は抵
抗である。 なお，図中，同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多極着磁された永久磁石からなるロータ
   と、単相または多相のステータコイルと、上記ロータの
   位置を検出するロータ位置検出回路と、このロータ位置
   検出回路の出力に応じて上記ステータコイルを切り換え
   通電する相切り換え回路と、上記ロータ位置検出回路の
   出力が反転する度にパルスを出力する回転パルス発生回
   路と、この回転パルス発生回路からの出力パルスが所定
   時間以上欠落するときはロックとして検出し、上記ステ
   ータコイルへの電流を遮断するように上記相切り換え回
   路を制御するロック検出回路とを備え、上記回転パルス
   発生回路にはクロックパルスを発生させるクロックパル
   ス発生回路を接続すると共に、上記回転パルス発生回路
   は、クロックパルスと同期して上記ロータ位置検出回路
   の出力信号をサンプリングし、サンプリング値が上記ロ
   ータ位置検出回路の出力信号の立ち上がりまたは立ち下
   がりから少なくとも１クロックパルス時間継続するとき
   にパルスを発生させ、継続しない時にパルスを発生させ
   ないことを特徴とするブラシレスモータ。