JP2000175479A - Ｄｃブラシレスモータセット及びそのｄｃブラシレスモータの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、簡単なロジック回路により通電波
形を段階的に変化させ、通電時のトルクリプルを減少
し、静音化且つ低振動化できるＤＣブラシレスモータセ
ット及び該モータの駆動方法を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 本発明に係わるＤＣブラシレスモータの
駆動方法は、駆動用磁石12からなる回転子11と、固定子
21と、駆動用磁石の回転位置を検出する回転検出器31
と、回転子に付設された段階制御用磁石13と、段階制御
用磁石の回転位置を検出する段階検出器32とを備えてな
るＤＣブラシレスモータの駆動方法において、通電期間
Pに対し、通電の休止から開始に移行するとき及び通電
の終了から休止に移行するとき、駆動用磁石及び段階制
御用磁石の回転位置を検出し、しかも、検出された回転
位置情報の各組合せに対応して通電極性及び通電電圧を
段階的に設定して固定子に通電することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣブラシレスモ
ータセット及びそのＤＣブラシレスモータの駆動方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のＤＣブラシレスモータ51
の断面構造を概念的に示した断面説明図であり、図８
は、従来のＤＣブラシレスモータ51をその底面Ｂ側から
見たブラケット35の内部の構造を示す平面説明図であ
り、図８は、その上面Ａ側から見たブラケット35の内部
の構造を示す平面説明図である。

【０００３】図７〜図９に示したように、一般に、永久
磁石であるＮ極及びＳ極の２極12a及び12bの駆動用磁石
12を有する回転子本体14からなる回転子（以下、「ロー
タ」という）81と、３相の歯部及びその歯部に施されて
なる巻線（図示せず）からなる巻線部22a、22b及び22c
を有する固定子（以下、「ステータ」という）21と、ロ
ータ81の回転を検出する回転検出器（以下、「回転検出
センサ」という）31がブラケット35中にプレート34に吊
り下げられるようにして配設されている。そして、該ロ
ータ81の回転は、その回転をスムーズにするために設け
られたベアリング部15を介して出力軸16に伝えられる。

【０００４】かかるＤＣブラシレスモータ51と、該モー
タ51を駆動するためステータ21の巻線部22a、22b及び22
cに通電する通電手段40（図１０参照）とを合わせてＤ
Ｃブラシレスモータセットという。尚、巻線部22a、22b
及び22cのそれぞれに施された巻線に通電して磁極を生
ぜしめることを表現するとき、巻線部22a、22b及び22c
のそれぞれを、単にステータの励磁極の各相（U、V及び
W）ということがある。

【０００５】次に、図１０は、従来のＤＣブラシレスモ
ータ51の通電手段40である駆動回路41を示す説明図であ
る。図示したように通電手段40は、電源42、モータコン
トロールＩＣ43及び複数のトランジスタ44からなり、回
転検出センサ31a、31b及び31cから伝達される回転位置
情報HA、HB及びHCに基づき、前記モータコントロールＩ
Ｃ43及び複数のトランジスタ44により、ステータ21の巻
線部22a、22b及び22cに差動的に通電できるように構成
したものである。

【０００６】このような従来のＤＣブラシレスモータ51
の駆動方法として、ステータ21の巻線部22a、22b及び22
cのそれぞれに通電する電圧極性を各相ごとに電気角で
１２０度ずつずらしてロータ81を回転させるといういわ
ゆる１２０度通電法という駆動方法が従来から知られて
いる。以下、この１２０度通電法について説明する。
尚、以下の角度の表記は、特に断らない限り電気角を表
すものとする。

【０００７】図１１の(a)〜(f)は、かかる１２０度通電
法によるロータ81の回転を、その回転の６０度ごとの段
階ごとにロータ81の駆動用磁石12の各極12a及び12bと対
比させて概念的に示した説明図であり、図１２は、かか
る１２０度通電法における各回転検出センサ31a、31b及
び31cのそれぞれごとに検出されるロータ81の駆動用磁
石12の各極12a及び12bについての極性（図１２の(a)）
と、この検出された極性に対してステータ21の巻線部22
a、22b及び22cに通電される通電極性（図１２の(b)及び
(c)）とをパターンとして示した説明図である。図１２
の(b)においては、通電される電圧極性ごと（例えば、U
H及びUL）に通電又は休止が示されている。図１２の(c)
においては通電の正負の状況を、その極性と電圧値とで
示している。

【０００８】また、図１１の(a)〜(f)中に示したH1〜H3
は、回転検出センサ31a、31b及び31cが、そのそれぞれ
の位置においてロータ81の駆動用磁石12の各極12a及び1
2b極性を検出することによってロータ81の回転位置を判
定するという、それぞれのセンサ位置における回転位置
情報であることを示している。前記駆動回路41中におい
ては、該センサ31a〜31cによって検出された位置情報H1
〜H3が、ロータ81の回転位置を示す回転位置情報であ
り、モータコントロールＩＣ43において、該回転位置情
報に基づいて、通電極性及び通電電圧が設定された信号
UH,UL,VH,VL,WH及びWLが生成され、該信号に従って、ス
テータ21の巻線部22a、22b及び22cに通電される。

【０００９】前記ステータ21は、それぞれの巻線部22
a、22b及び22cに対応する励磁極をU、V及びWといい、そ
の３相によって構成され、以下に詳述するように、U、V
及びWのうちの２つ（例えば、UとV）に通電し、残る１
つは休止し、次に、先ほどの２つとは異なる２つ（例え
ば、VとW）に通電し、残る１つは休止というように２つ
の相ずつへの通電を順次行っていく。

【００１０】このようにして、例えば、図１１の(a)に
おいては、UがＮ極になるように通電し、WがＳ極になる
ように通電することにより、UのＮ極とロータ81のＳ極1
2bとが引き合い、WのＳ極とロータ81のＮ極12aとが引き
合うようにしてロータ81が回転する。

【００１１】次に、Uへの通電を止め、VがＮ極になるよ
うにVへ通電し、VのＮ極とロータ81のＳ極12bとが引き
合うようにされる(図１１の(b)参照)。Wに対しての通電
は、停止のままであり、図１１の(a)と同じ条件であ
る。このようなステータ81の各相U、V及びWに対する通
電条件を、この(a)の段階から(b)の段階に変えるタイミ
ングは、回転検出センサ31a〜31cによって検出された位
置情報H1〜H3のそれぞれが、対向するロータ81の駆動用
磁石12の極性を検出しつつ、ロータ81の回転により、検
出された極性が変わったときとする。

【００１２】このようにして、図１２の(a)に示したよ
うに回転検出センサ31a〜31cによって検出された位置情
報H1〜H3のそれぞれが検出した極性がＳ極又はＮ極のい
ずれであるかの組合せを回転位置パターンとして認識
し、この回転位置パターンに対応する通電パターン（図
１２の(c)）に従ってステータ81の各相U、V及びWに通電
するのである。

【００１３】以上説明したように、ロータ81の回転に伴
ってロータ81の駆動用磁石12のＮ極又はＳ極と、対向す
るステータ21の各相U、V又はWとの配置の組合せが変わ
り、ロータ81はステータ21の次の相が近づく位置まで回
転すると回転速度が低下するので、停止しないようにス
テータ21の次の相の極性を交替させるというのが、この
１２０度通電法の回転原理である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記１２０度通電法に
よれば、第１の回転段階（例えば、図１２の(a)の段階
１）から第２の回転段階（例えば、図１２の(a)の段階
２）へと回転が進行するとき、ＤＣブラシレスモータ51
のステータ21の巻線部22a、22b及び22cに電流が流れな
い期間が生じてしまい、ロータ81の永久磁石である駆動
用磁石12a及び12bが発生する磁束が最大限有効に利用さ
れていない。また、電圧の切り替え時、いわゆる転流時
にこの電圧の切り替えによるトルク変動がＤＣブラシレ
スモータ51に生じてしまうという問題がある。

【００１５】一般に、ステータ21とロータ81との間に働
く磁気吸収力に基づいた、ロータ角に対するトルクの変
化をコギングという。無通電時のコギングは、ロータ81
のマグネット磁界を矩形から台形、及び正弦波的にする
ことで下げられるが、１２０度通電法では通電極性及び
通電電圧切り替えが矩形的なため、トルクのリプルが発
生し、音や振動が抑えられないという問題がある。

【００１６】また、この対策として通電波形を段階的や
台形、正弦波的にすることが考えられるが、いずれも切
り替えタイミングを速度計算（電気角計算）するために
高速処理が可能なマイコン等が必要となり、コスト的に
高価なものとなるという問題がある。

【００１７】本発明は、前述した問題点を解決すべくな
されたものであり、簡単なロジック回路により通電波形
を段階的に変化させたものとし、通電時のトルクリプル
を減少し、静音化且つ低振動化できるＤＣブラシレスモ
ータ及びその駆動方法を提供することを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決すべ
く、本発明の請求項１に係わるＤＣブラシレスモータの
駆動方法は、２極の駆動用磁石12からなる回転子11と、
３相の巻線部22を有する固定子21と、前記駆動用磁石12
の回転位置を検出するための回転検出器31と、前記回転
子11に付設された段階制御用磁石13と、該段階制御用磁
石13の回転位置を検出するための段階検出器32とを備え
てなるＤＣブラシレスモータの駆動方法において、前記
回転子11の回転を電気角で１２０度ごとに区切って前記
３相の巻線部22の２相ずつに順に通電する１２０度通電
法に従って定める通電期間Pに対し、通電の休止から開
始に移行するとき及び通電の終了から休止に移行すると
き、前記駆動用磁石12の回転位置と前記段階制御用磁石
13の回転位置とを検出し、しかも、検出された前記駆動
用磁石12の回転位置情報と前記段階制御用磁石13の回転
位置情報との組合せのそれぞれの場合に対応して通電極
性及び通電電圧を段階的に設定して前記固定子21に通電
することを特徴とする。

【００１９】前述したように固定子21に通電することに
より、通電の切り替えが段階的となるので、通電の切り
替えに伴うトルクリプルが減少し、ＤＣブラシレスモー
タを静音化且つ低振動化する。

【００２０】本発明の請求項２に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法は、Ｎを３以上の整数とするとき、前
記通電期間Pを２Ｎ個の区間に区分し、休止期間RをＮ個
の区間に区分し、前記休止期間Rに属するＮ個の区間の
第１区間R1及び最終区間RNにも通電を行うとともに、前
記休止期間Rの直前の通電期間Pに属する最終区間P2N及
び前記休止期間Rに属する第１区間R1と、前記休止期間R
に属する最終区間RN及び前記休止期間Rの直後の通電期
間Pに属する第１区間P1とにおいて、通電極性及び通電
電圧を段階的に設定するものである。

【００２１】前述したように通電期間及び休止期間を区
分し、通電極性及び通電電圧を段階的に設定することに
より、簡単な構成の段階制御用磁石13と段階検出器31と
を用いて回転子11の回転位置を検出して回転位置情報に
対応して固定子21に通電することができる。

【００２２】本発明の請求項３に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記検出された前記駆動
用磁石12の回転位置情報と前記段階制御用磁石13の回転
位置情報との組合せのそれぞれの場合に対応して予め設
定した通電極性及び通電電圧の通電パターンに従って、
前記３相の巻線部22のそれぞれに通電するので、通電パ
ターンに従って通電できるロジック回路を通電手段40に
付加するだけで本発明のＤＣブラシレスモータの駆動方
法が実現できる。

【００２３】本発明の請求項４に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記通電期間Pを等間隔
に区分するものであるので、段階制御用磁石13の形成及
び配設が容易である。

【００２４】本発明の請求項５に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記Ｎが４であるので、
段階制御用磁石13を１２極とし、段階検出器32を２個配
設することによってロータ11の回転位置情報を検出でき
る。

【００２５】本発明の請求項６に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記段階的に設定された
通電電圧の電圧波形が段差hの均等な階段状であるので、
通電電圧の制御は、簡単なロジックを通電手段に付加す
ることのみによって固定子21に通電できる。

【００２６】本発明の請求項７に係わるＤＣブラシレス
モータセットは、２極の駆動用磁石12からなる回転子11
と、３相の巻線部22を有する固定子21と、前記駆動用磁
石12の回転位置を検出するための回転検出器31と、前記
回転子11に付設された段階制御用磁石13と、該段階制御
用磁石13の回転位置を検出するための段階検出器32と、
前記回転子11の回転を電気角で１２０度ごとに区切っ
て、前記３相の巻線部22の２相ずつに順に通電する１２
０度通電法に従って定める通電期間Pに対し、通電の休
止から開始に移行するとき及び通電の終了から休止に移
行するとき、前記２極の駆動用磁石12の回転位置及び前
記段階制御用磁石13の回転位置を検出した結果の前記駆
動用磁石12の回転位置情報と前記段階制御用磁石13の回
転位置情報との組合せのそれぞれの場合に対応して通電
極性及び通電電圧を段階的に設定して前記固定子21への
通電を行う通電手段40とが備えられてなることを特徴と
する。

【００２７】前述したように構成することにより、固定
子21への通電の切り替えが段階的となるので、通電の切
り替えに伴うトルクリプルが減少し、静音化且つ低振動
化したＤＣブラシレスモータを実現できる。

【００２８】本発明の請求項８に係わるＤＣブラシレス
モータセットは、前記段階制御用磁石13が１２極の磁石
13a,…,13lからなり、前記段階検出器32が２個のホール
素子からなるものであるので、通電期間Pを８個の区間
に区分し、休止期間Rを４個の区間に区分して、通電の
休止から開始に移行するとき及び通電の終了から休止に
移行するとき、通電極性及び通電電圧を段階的に設定す
ることができる。

【００２９】本発明の請求項９に係わるＤＣブラシレス
モータセットは、前記段階制御用磁石13が前記回転子11
の上面上に設けられ、前記段階検出器32が前記段階制御
用磁石13に対向して設けられてなるものであるので、通
常用いられる磁力の段階制御用磁石13を用いてロータ11
に容易且つ確実に取り付けることができ、しかも、通常
用いられる検出感度の段階検出センサ32を用いてプレー
ト34に容易且つ確実に取り付けることができる。

【００３０】本発明の請求項１０に係わるＤＣブラシレ
スモータセットは、前記通電手段40が、前記駆動用磁石
12の回転位置情報と前記段階制御用磁石13の回転位置情
報との組合せのそれぞれの場合に対応して通電極性及び
通電電圧を設定できるロジック回路を含んでなるもので
あるので、高価な高速マイコン等を用いることなく簡単
なロジック回路を付加するのみで、通電極性及び通電電
圧を段階的に設定することができる。

【００３１】本発明の請求項１１に係わるＤＣブラシレ
スモータセットは、前記２極の駆動用磁石12及び前記段
階制御用磁石13が一体に形成されてなるものであるの
で、低コストで段階制御用磁石を付設したロータを形成
することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態について説明する。

【００３３】実施の形態１ 図１は、本発明の一実施の形態に係わるＤＣブラシレス
モータ１の断面構造を概念的に示した断面説明図であ
り、図２は、その底面Ｂ側から見たブラケット35の内部
の構造を示す平面説明図であり、図３は、その上面Ａ側
から見たブラケット35の内部の構造を示す平面説明図で
ある。図１〜図３において、13は、段階制御用磁石であ
り、後述するように、通電期間Pをさらに区切って、区
切られた区間ごとに段階的に通電条件が遷移するように
通電条件を設定してステータ21に通電するためにロータ
11の回転をモニタするために設けられており、32は、段
階検出器（以下、「段階検出センサ」という）であり、
段階制御用磁石13の回転位置を検出するために設けられ
ている。その他、図７〜図１２に示した要素と同一の要
素には同一の符号を付して示した（以下の図においても
同様）。

【００３４】段階制御用磁石13及び段階検出センサ32以
外の要素は、以下に説明する点以外は従来と同様であ
る。本実施の形態においては、ロータ11の上面側に設け
た駆動用磁石12a及び12bの内側に円環状に形成された段
階制御用磁石13が設けられている。該段階制御用磁石13
は、その円周に沿って１２等分されて順に交互にＮ極ま
たはＳ極の磁石が配設されて１２極の磁石13a,13b,…,1
3k,13lの構成とされている。

【００３５】そして、段階制御用磁石13に対向する位置
のプレート34上に段階検出センサ32が２個設けられてい
る。この２個のセンサは、前記１２極の段階制御用磁石
13a〜13lの回転位置を検出するため、互いに電気角で３
０度よりも小さい角度だけ離れた位置に設けられてお
り、いずれもが段階制御用磁石13a〜13lの極性を検出で
きる。

【００３６】段階制御用磁石13及び段階検出センサ32
は、両者の組合せで用いた際に、前者は、ロータ11の回
転角度を段階検出センサ32が検出できるだけの磁力を有
し、ロータ11の回転の影響を受けないように確実に取り
付けることができるものであれば、どのようなものでも
用いることができ、永久磁石として通常用いられる従来
のものと同様のものを用いることができる。後者は前記
磁力に対する検出感度を有するものであればどのような
ものでも用いることができ、その材料の例としてホール
素子、ホールＩＣ等を挙げることができる。

【００３７】図４の(a)〜(l)及び図５の(a)〜(l)は、本
実施の形態に係わるＤＣブラシレスモータ1の駆動法に
よるステータ11の回転をその回転の１５度ごとの段階ご
とに、図４から図５にわたって続けて、概念的に示した
説明図であり、図６は、図４及び図５に示した１５度ご
との段階ごとに、ロータ11の駆動用磁石12a、12bの極性
及び段階制御用磁石13a〜13lについての極性の組合せの
各回転位置パターンに対してステータ21の励磁極の各相
22a〜22cに対する通電極性及び通電電圧を通電パターン
として示した説明図であり、(a)は極性の組合せのパタ
ーンの説明図、(b)は通電パターンの説明図である。

【００３８】前述した段階制御用磁石13a〜13lは、実際
にはロータ11の駆動用磁石12a及び12bの内側に設けられ
ているが、図４及び図５においては、段階検出センサ32
a及び32bによって検出された位置情報H4及びH5による極
性検出の状況をわかりやく示すために駆動用磁石12a及
び12bの外側に示した。同様に、回転検出センサ31及び
段階検出センサ32を設ける位置も角度的には同じ位置
（電気角）でであるが、説明のため励磁極U、V及びWの
外側に記載した。また、図６の(b)の縦軸は電圧であ
り、各段階ごとの電圧が段階的に設定される様子が示さ
れている。

【００３９】図４及び図５に示したように、従来と同様
に、駆動用磁石12a及び12bの極性を回転検出センサ31
a、31b及び31cによって駆動用磁石12a及び12bの極性を
検出する他、段階検出センサ32a及び32bによって段階制
御用磁石13a〜13lの極性が検出されるので、Ｓ極及びＮ
極の組合せが２４通りの組合せで示されている。

【００４０】このとき、図６に示したように、従来の１
２０度通電法の表現に従えば、例えば、ステータ21の励
磁極の３相の１つであるU相については段階２１〜２４
及び１〜４と、９〜１６とがその通電期間Pであり、段
階５〜８及び１７〜２０が従来の休止期間Rである。

【００４１】本実施の形態においては、図示したよう
に、この１２０度通電法に対して各通電期間Pを８（Ｎ
＝４として２Ｎ＝８）個の区間P１〜P８（例えば、段階
９〜１６）に区分し、休止期間Rを４（Ｎ＝４）個の区
間R1〜R4（例えば、段階５〜８）に区分し、休止期間R
に属する４個の区間の第１区間及び最終区間にも通電を
行うとともに、休止期間Rの直前の通電期間Pに属する最
終区間（例えば段階４）及び休止期間Rに属する第１区
間（例えば段階５）と、休止期間Rに属する最終区間
（例えば段階８）及び休止期間Rの直後の通電期間Pに属
する第１区間（例えば段階９）とにおいて、通電極性及
び通電電圧を、通電の開始から休止へ、又は、通電の休
止から開始へと通電条件が段階的に遷移するように段階
的に設定したものである。

【００４２】このように通電期間Pを区分して図６の(b)
に示したように各区間ごとに通電極性及び通電電圧を設
定することにより、簡単な構成の段階制御用磁石13をロ
ータ11に付設し且つ段階検出センサ32をロータ11近傍に
設けるだけで、検出されたロータ11の回転位置情報に基
づいて通電極性及び通電電圧を段階的に設定してステー
タ21の各相U、V及びWに通電することができる。

【００４３】尚、このとき、図６の(b)に示したよう
に、通電電圧を段階的に設定する階段の段差（高さ）h
は、本実施の形態においては、３段階h1、h2及びh3に均
等に設定したことによって通電パターンが単純となり、
通電手段40のモータコントロールＩＣ43に、簡単なロジ
ックの組合せを付加して通電手段40を構成できる。しか
し、通電電圧を設定する階段の段差（高さ）hは、均等
ではなくして設定することもできる。

【００４４】以上に説明したU相の場合と同様に、ステ
ータ21のV相及びW相に対しても従来の通電期間P及び休
止期間RをＮ＝４として区分し、２４個の各段階に対し
て通電極性及び通電電圧を設定している。

【００４５】このように、本実施の形態においては、区
分する数Ｎを４としたので、ロータ11の回転段階を２４
段階に区分することとなり、１２極の段階制御用磁石13
の回転位置情報を２個の段階検出センサ32によって容易
且つ明確に検出できる。また、Ｎ＝４として等間隔に従
来の通電期間P及び休止期間Rを区分したので、段階制御
用磁石13を、１２極の等間隔の配置とすることができ、
段階制御用磁石13の形成及び配設が容易にできる。

【００４６】さらに、段階制御用磁石13をロータ11上面
上に設け、段階検出センサ32を段階制御用磁石13に対向
して設ける構成としたので、通常用いられる磁力の段階
制御用磁石13を用いてロータに容易且つ確実に取り付け
ることができ、しかも、通常用いられる検出感度の段階
検出センサ32を用いてプレート34に容易且つ確実に取り
付けることができる。

【００４７】以上のようにして、通電の休止から開始に
移行するとき及び通電の終了から休止に移行するとき、
駆動用磁石12a及び12bの回転位置及び段階制御用磁石13
a〜13lの回転位置を検出し、検出された駆動用磁石12の
回転位置情報と段階制御用磁石13の回転位置情報との組
合せのそれぞれの場合に対応して通電極性及び通電電圧
を段階的に設定してステータ21の各相U、V及びWのそれ
ぞれに通電する。

【００４８】本実施の形態においては、これらの、駆動
用磁石12a及び12bの回転位置情報と、段階制御用磁石13
a〜13lの回転位置情報とをＮ極及びＳ極の組合せとして
パターン化（以下、この組合せの回転位置情報を単に、
「検出された回転位置情報の組合せ」ともいう）し、そ
のそれぞれに対応する通電極性及び通電電圧を予め設定
した通電パターンとして、この通電パターンに従って、
前記検出された回転位置情報の組合せに対応する通電極
性及び通電電圧を対応させるようにして設定してステー
タ21の各相U、V及びWのそれぞれに通電している。

【００４９】このとき、この検出された回転位置情報の
組合せに対応する信号を受けて、前記通電パターンに従
ってステータ21に通電するために、プログラムロジック
デバイス等を利用してロジック回路を構成し、かかるロ
ジック回路を含んで通電手段40を構成して通電を行う。

【００５０】このように段階制御用磁石12a〜12b及び段
階検出センサ13a〜13lを設けて回転位置を検出し、検出
された回転位置情報の組合せに対応して通電極性及び通
電電圧を段階的に設定してステータ21のそれぞれに通電
することにより、通電の切り替えが、矩形的ではなく段
階的に遷移しており、通電タイミング切り替えの速度計
算を行う必要なく通電時のトルクリプルが減少し、静音
化且つ低振動化されたＤＣブラシレスモータセット及び
ＤＣブラシレスモータ1の駆動方法を得ることができ
る。

【００５１】さらに、通電極性及び通電電圧を、予め設
定した通電パターンとして、この通電パターンに従っ
て、前記検出された回転位置情報の組合せに対応させて
通電極性及び通電電圧を設定してステータ21の各相の励
磁極U、V及びWのそれぞれに通電するので、簡単なロジ
ック回路（図示せず）を、通電手段40である駆動回路41
に付加するだけでモータセットを構成することができ、
高価な高速マイコン等を用いることなく通電極性及び通
電電圧を段階的に設定してステータ21の励磁極の各相
U、V及びWのそれぞれに通電することができる。

【００５２】実施の形態２ 実施の形態１においては、従来の通電期間Pを８個（２
Ｎ＝８、Ｎ＝４）の区間に区分し、休止期間Rを４個の
区間に区分した。区分する数は変更することができ、例
えば、Ｎ＝３とし、通電期間Pを６等分し、休止期間Rを
３等分したように変更して区分でき、実施の形態１の場
合と同様の効果を得る。

【００５３】また、Ｎ＝５とし、通電期間Pを１０等分
し、休止期間Rを５としたように変更して区分できる。
このとき、Ｎの数を増やすためには段階検出センサ32を
設ける数を増やす必要がある。Ｎの数を増やすと、通電
極性及び通電電圧を段階的に設定する際の「階段」の段
数を増やすことができるので、階段の段差（高さ）hを
区間ごとに異なるように可変にすることも容易である。
従って、通電時のトルクリプルをさらに減少させること
ができ、静音化且つ低振動化されたＤＣブラシレスモー
タを得る。

【００５４】また、このように、Ｎの数を増やした場
合、実施の形態１においては、段階的に設定した条件で
の通電を行う区間を従来の通電期間P及び休止期間Rのそ
れぞれの開始時と終了時に１区間ずつ設定したが、１区
間よりも多い区間に設定してもよい。

【００５５】実施の形態３ 実施の形態１〜３においては、段階制御用磁石13をロー
タ11上面の駆動用磁石12の内側に円環状に設けたが、駆
動用磁石12のさらに内側にしてもよく、ロータ11下面に
設けてもよい。すなわち、段階制御用磁石13及び段階検
出センサ32を設ける位置は、駆動用磁石12の位置及び回
転検出センサ31の位置の関係に対して、段階制御用磁石
13の位置及び段階検出センサ32の位置の関係が交錯しな
いことが要件である。この点に関し、ロータ11の回転位
置をなるべく精度良く検出するためには、なるべくロー
タ11の外周側寄りが好ましいが、内周側寄りに設けて段
階検出センサ32の磁気検出感度を上げることによって位
置検出精度を保持することができる。

【００５６】このとき、段階検出センサ32を設ける位置
は、段階制御用磁石13と段階検出センサ32との間の距離
に関して、検出感度に影響しないようにして、段階制御
用磁石13を設ける位置に対応して、なるべくその近傍と
なるよう配設すればよい。

【００５７】実施の形態４ 実施の形態１〜３においては駆動用磁石12に近接して段
階制御用磁石13を付設する形態であったが、両者を初め
から一体の構造にして一体成形によって形成してもよ
い。この場合、樹脂材料に永久磁石材料を混合し、射出
成形や圧縮成形により一体に成形し着磁させることによ
り、本発明に係わる段階制御用磁石を付設したロータを
得ることができる。このように樹脂材料に永久磁石材料
を混合したものを一般に、プラスチックマグネットとい
う。

【００５８】前記樹脂材料としては、フェライトを混合
して射出成形や圧縮成形が可能な材料であればよく、そ
の例として、６−ナイロン、１２−ナイロンまたは、ポ
リフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）等を挙げることが
できる。このように一体成形によってロータを成形する
ことにより、低コストで段階制御用磁石を付設したロー
タを得ることができる。

【００５９】実施の形態５ 以上説明した実施の形態１〜４では、従来の通電期間P
及び休止期間Ｒをそれぞれ均等に区分し、且つ通電電圧
を段階的に設定したが、これらの区間を区分する区分数
Ｎを増やし、段階制御用磁石13の数を増設し、段階的に
設定する設定数をふやすと、電圧の変化を正弦波的に滑
らかにすることができる。段階検出センサ32の数は、段
階制御用磁石13の数に対応して増設する。また、従来の
通電期間P及び休止期間Ｒを区分するにあたって、これ
らを均等に区分したが、不均等に区分してもよい。

【００６０】このとき、区分されたうちの最小の長さの
区間の長さと、最小の段差（高さ）hの電圧を基準にし
て、その基準値の何倍というように他の通電電圧及び通
電期間を設定すると考えることにより、実施の形態１〜
４に説明したような区分及び段階的設定の場合よりは正
弦波的な連続的設定による駆動ができる。

【００６１】商業的な実用面では、段階制御用磁石13の
極数及び段階検出センサ32の個数は、得られるモータの
トルク特性が製造コストに見合ったものとなるようにし
て決定される。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる本
発明の請求項１に係わるＤＣブラシレスモータの駆動方
法によれば、１２０度通電法に従って定める通電期間に
対し、通電の休止から開始に移行するとき及び通電の終
了から休止に移行するとき、前記駆動用磁石の回転位置
及と前記段階制御用磁石の回転位置とを検出し、しか
も、検出された前記駆動用磁石の回転位置情報と前記段
階制御用磁石の回転位置情報との組合せのそれぞれの場
合に対応して通電極性及び通電電圧を段階的に設定して
前記固定子に通電するので、高価な高速マイコンを用い
てロータの速度計算を必要とすることなく、簡単なロジ
ック回路を通電手段に付加することのみによって通電の
切り替えを段階的とすることができ、通電の切り替えに
伴うトルクリプルが減少し、静音化且つ低振動化でき
る。

【００６３】本発明の請求項２に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法によれば、Ｎを３以上の整数とすると
き、前記通電期間を２Ｎ個の区間に区分し、休止期間を
Ｎ個の区間に区分し、前記休止期間に属するＮ個の区間
の第１区間及び最終区間にも通電を行うとともに、前記
休止期間の直前の通電期間に属する最終区間及び前記休
止期間に属する第１区間と、前記休止期間に属する最終
区間及び前記休止期間の直後の通電期間に属する第１区
間とにおいて、通電極性及び通電電圧を段階的に設定す
るので、簡単な構成の段階制御用磁石と段階検出器とを
用いて回転子の回転位置を検出して回転位置情報に対応
して固定子に通電することができる。

【００６４】本発明の請求項３に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記検出された前記駆動
用磁石の回転位置情報と前記段階制御用磁石の回転位置
情報との組合せのそれぞれの場合に対応して予め設定し
た通電極性及び通電電圧の通電パターンに従って、前記
３相の巻線部のそれぞれに通電するので、通電パターン
に従って通電できる簡単なロジック回路を通電手段に付
加するだけでＤＣブラシレスモータをトルクリプルを生
じることなく、静音化且つ低振動化して駆動できる。

【００６５】本発明の請求項４に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記通電期間を等間隔に
区分するものであるので、段階制御用磁石の形成及び配
設が容易であり、低コストのＤＣブラシレスモータを得
る。

【００６６】本発明の請求項５に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記Ｎが４であるので、
段階制御用磁石を１２極とし、段階検出器を２個配設す
ることによって簡単な構成でロータの回転位置情報を検
出できる。

【００６７】本発明の請求項６に係わるＤＣブラシレス
モータの駆動方法においては、前記段階的に設定された
通電電圧の電圧波形が段差の均等な階段状であるので、
通電電圧の制御は、簡単なロジック回路を通電手段に付
加することのみによって固定子に通電できる。

【００６８】本発明の請求項７に係わるＤＣブラシレス
モータセットは、１２０度通電法に従って定める通電期
間に対し、通電の休止から開始に移行するとき及び通電
の終了から休止に移行するとき、前記２極の駆動用磁石
の回転位置及び前記段階制御用磁石の回転位置を検出し
た結果の前記駆動用磁石の回転位置情報と前記段階制御
用磁石の回転位置情報との組合せのそれぞれの場合に対
応して通電極性及び通電電圧を段階的に設定して前記固
定子への通電を行う通電手段とが備えられてなることを
特徴とするので、簡単なロジック回路を通電手段に付加
することのみによって、固定子への通電の切り替えを段
階的とすることができ、通電の切り替えに伴うトルクリ
プルが減少し、静音化且つ低振動化したＤＣブラシレス
モータを得る。

【００６９】本発明の請求項８に係わるＤＣブラシレス
モータセットは、前記段階制御用磁石が１２極の磁石か
らなり、前記段階検出器が２個のホール素子からなるも
のであるので、通電期間を８個の区間に区分し、休止期
間を４個の区間に区分して、通電の休止から開始に移行
するとき及び通電の終了から休止に移行するとき、通電
極性及び通電電圧を段階的に設定することができる。

【００７０】本発明の請求項９に係わるＤＣブラシレス
モータセットは、前記段階制御用磁石が前記回転子の上
面上に設けられ、前記段階検出器が前記段階制御用磁石
に対向して設けられてなるものであるので、通常用いら
れる磁力の段階制御用磁石を用いてロータに容易且つ確
実に取り付けることができ、しかも、通常用いられる検
出感度の段階検出センサを用いてプレートに容易且つ確
実に取り付けることができる。

【００７１】本発明の請求項１０に係わるＤＣブラシレ
スモータセットは、前記通電手段が、前記駆動用磁石の
回転位置情報と前記段階制御用磁石の回転位置情報との
組合せのそれぞれの場合に対応して通電極性及び通電電
圧を設定できるロジック回路を含んでなるものであるの
で、高価な高速マイコン等を用いることなく簡単なロジ
ック回路を通電手段に付加するだけで通電極性及び通電
電圧を段階的に設定することができ、低コストで静音化
且つ低振動化したＤＣブラシレスモータを得る。

【００７２】本発明の請求項１１に係わるＤＣブラシレ
スモータセットは、前記２極の駆動用磁石及び前記段階
制御用磁石が一体に形成されてなるものであるので、低
コストで段階制御用磁石を付設したロータを形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるＤＣブラシレス
モータの断面説明図。

【図２】本発明の一実施の形態に係わるＤＣブラシレス
モータの平面説明図。

【図３】本発明の一実施の形態に係わるＤＣブラシレス
モータの断面説明図。

【図４】本発明の一実施の形態に係わるＤＣブラシレス
モータの回転の状況を示す説明図であり、(a)〜(l)は１
５度ごとに回転の段階を示す説明図。

【図５】本発明の一実施の形態に係わるＤＣブラシレス
モータの回転の状況を示す説明図であり、(a)〜(l)は１
５度ごとに回転の段階を示す説明図。

【図６】本発明の一実施の形態に係わるＤＣブラシレス
モータへの通電する通電パターンを示す説明図であり、
(a)は極性の組合せのパターンの説明図、(b)は通電パタ
ーンの説明図。

【図７】従来のＤＣブラシレスモータの断面説明図。

【図８】従来のＤＣブラシレスモータの平面説明図。

【図９】従来のＤＣブラシレスモータの平面説明図。

【図１０】従来のＤＣブラシレスモータの駆動回路を示
す説明図。

【図１１】従来のＤＣブラシレスモータの回転の状況を
示す説明図であり、(a)〜(f)は６０度ごとに回転の段階
を示す説明図。

【図１２】従来のＤＣブラシレスモータの通電パターン
を示す説明図であり、(a)は極性の組合せのパターンの
説明図、(b)は通電電圧極性ごとの通電パターンの説明
図、(c)は通電パターンの説明図。

【符号の説明】

1 …ＤＣブラシレスモータ、11…ロータ、12…駆動用磁
石、13…段階制御用磁石、21…ステータ、22…巻線部、
31…回転検出センサ、32…段階検出センサ、40…通電手
段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２極の駆動用磁石(12)からなる回転子(1
   1)と、３相の巻線部(22)を有する固定子(21)と、前記駆
   動用磁石(12)の回転位置を検出するための回転検出器(3
   1)と、前記回転子(11)に付設された段階制御用磁石(13)
   と、該段階制御用磁石(13)の回転位置を検出するための
   段階検出器(32)とを備えてなるＤＣブラシレスモータの
   駆動方法において、前記回転子(11)の回転を電気角で１
   ２０度ごとに区切って前記３相の巻線部(22)の２相ずつ
   に順に通電する１２０度通電法に従って定める通電期間
   (P)に対し、通電の休止から開始に移行するとき及び通
   電の終了から休止に移行するとき、前記駆動用磁石(12)
   の回転位置と前記段階制御用磁石(13)の回転位置とを検
   出し、しかも、検出された前記駆動用磁石(12)の回転位
   置情報と前記段階制御用磁石(13)の回転位置情報との組
   合せのそれぞれの場合に対応して通電極性及び通電電圧
   を段階的に設定して前記固定子(21)に通電することを特
   徴とするＤＣブラシレスモータの駆動方法。
2. 【請求項２】 Ｎを３以上の整数とするとき、前記通電
   期間(P)を２Ｎ個の区間に区分し、休止期間(R)をＮ個の
   区間に区分し、前記休止期間(R)に属するＮ個の区間の
   第１区間(R1)及び最終区間(RN)にも通電を行うととも
   に、前記休止期間(R)の直前の通電期間(P)に属する最終
   区間(P2N)及び前記休止期間(R)に属する第１区間(R1)
   と、前記休止期間(R)に属する最終区間(RN)及び前記休
   止期間(R)の直後の通電期間(P)に属する第１区間(P1)と
   において、通電極性及び通電電圧を段階的に設定する請
   求項１記載のＤＣブラシレスモータの駆動方法。
3. 【請求項３】 前記検出された前記駆動用磁石(12)の回
   転位置情報と前記段階制御用磁石(13)の回転位置情報と
   の組合せのそれぞれの場合に対応して予め設定した通電
   極性及び通電電圧の通電パターンに従って、前記３相の
   巻線部(22)のそれぞれに通電する請求項２記載のＤＣブ
   ラシレスモータの駆動方法。
4. 【請求項４】 前記通電期間(P)を等間隔に区分する請
   求項２記載のＤＣブラシレスモータの駆動方法。
5. 【請求項５】 前記Ｎが４である請求項４記載のＤＣブ
   ラシレスモータの駆動方法。
6. 【請求項６】 前記段階的に設定された通電電圧の電圧
   波形が段差(h)の均等な階段状である請求項４記載のＤ
   Ｃブラシレスモータの駆動方法。
7. 【請求項７】 ２極の駆動用磁石(12)からなる回転子(1
   1)と、３相の巻線部(22)を有する固定子(21)と、前記駆
   動用磁石(12)の回転位置を検出するための回転検出器(3
   1)と、前記回転子(11)に付設された段階制御用磁石(13)
   と、該段階制御用磁石(13)の回転位置を検出するための
   段階検出器(32)と、前記回転子(11)の回転を電気角で１
   ２０度ごとに区切って、前記３相の巻線部(22)の２相ず
   つに順に通電する１２０度通電法に従って定める通電期
   間Pに対し、通電の休止から開始に移行するとき及び通
   電の終了から休止に移行するとき、前記２極の駆動用磁
   石(12)の回転位置及び前記段階制御用磁石(13)の回転位
   置を検出した結果の前記駆動用磁石(12)の回転位置情報
   と前記段階制御用磁石(13)の回転位置情報との組合せの
   それぞれの場合に対応して通電極性及び通電電圧を段階
   的に設定して前記固定子(21)への通電を行う通電手段(4
   0)とが備えられてなることを特徴とするＤＣブラシレス
   モータセット。
8. 【請求項８】 前記段階制御用磁石(13)が１２極の磁石
   (13a,…,13l)からなり、前記段階検出器(32)が２個のホ
   ール素子からなる請求項７記載のＤＣブラシレスモータ
   セット。
9. 【請求項９】 前記段階制御用磁石(13)が前記回転子(1
   1)の上面上に設けられ、前記段階検出器(32)が前記段階
   制御用磁石(13)に対向して設けられてなる請求項８記載
   のＤＣブラシレスモータセット。
10. 【請求項１０】 前記通電手段(40)が、前記駆動用磁石
    (12)の回転位置情報と前記段階制御用磁石(13)の回転位
    置情報との組合せのそれぞれの場合に対応して通電極性
    及び通電電圧を設定できるロジック回路を含んでなる請
    求項７又は８記載のＤＣブラシレスモータセット。
11. 【請求項１１】 前記２極の駆動用磁石(12)及び前記段
    階制御用磁石(13)が一体に形成されてなる請求項７記載
    のＤＣブラシレスモータセット。