JP2000299994A - ブラシレス直流電動機の駆動回路 - Google Patents

ブラシレス直流電動機の駆動回路

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JP2000299994A
JP2000299994A JP11102452A JP10245299A JP2000299994A JP 2000299994 A JP2000299994 A JP 2000299994A JP 11102452 A JP11102452 A JP 11102452A JP 10245299 A JP10245299 A JP 10245299A JP 2000299994 A JP2000299994 A JP 2000299994A
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充由 島崎
Yutaka Inaba
豊 稲葉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントロールユニットから駆動パターン信号
発生部が外れた時に、スイッチ回路のスイッチ素子が過
電流で破壊するのを防止する。 【解決手段】 コントロールユニット11の駆動パター
ン信号発生部20には、その各出力ライン21,22に
ノット回路23,24をそれぞれ接続し、ノット回路2
4の入力側の出力ライン22にはプルアップ抵抗27を
介して充電してノット回路24に入力を与えるコンデン
サ26を、その一端を出力ライン22に接続すると共に
他端を接地して接続する。コントロールユニット11に
は、駆動パターン信号発生部20からの出力ライン22
とプルアップ抵抗27とコンデンサ26との接続箇所
に、入出力が同極性となるバッハァ回路42を接続す
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、例えばブラシレス
直流電動機を駆動源とした電動車両等において用いるブ
ラシレス直流電動機の駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に示すように、ブラシレス直流電動
機1はステータ2とその外周で回転する外転形のロータ
3とからなり、ステータ2はステータ鉄心4の各突極4
aにU相,V相,W相の各電機子巻線5U,5V,5W
を巻回した構造になっており、ロータ3はロータヨーク
6の内周に永久磁石7を支持させた構造になっている。
各電機子巻線5U,5V,5Wは、スター結線されてい
る。
【0003】このようなブラシレス直流電動機1を駆動
するブラシレス直流電動機の駆動回路8は、この図3に
示すように、ブラシレス直流電動機1のロータ3の位置
検出を行うホール素子の如き位置センサ9U,9V,9
Wの信号Hu,Hv,Hwと、図示しないアクセルグリ
ップ(速度調節部材)に可動接触子10aを接続したポ
テンショメータ10からの信号とを受けてブラシレス直
流電動機1を駆動する駆動パターン信号を出力するコン
トロールユニット11と、これら駆動パターン信号を受
け取ってブラシレス直流電動機1を駆動する駆動信号
u,v,w,x,y,zを出力するドライバーユニット
12と、これら駆動信号を受けてブラシレス直流電動機
1の各相の電機子巻線5U,5V,5Wに駆動電流を供
給するインバータよりなる3相のスイッチ回路13とを
備えた構造になっている。
【0004】スイッチ回路13は、U相のパワーMOS
FETからなる直列接続のスイッチ素子14U,15
Xと、V相のパワーMOS FETからなる直列接続の
スイッチ素子14V,15Yと、W相のパワーMOS
FETからなる直列接続のスイッチ素子14W,15Z
とが並列接続され、スイッチ素子14U,14V,14
Wの相互の接続部が直流電源16のプラス側に接続さ
れ、スイッチ素子15X,15Y,15Zの相互の接続
部が接地され、各スイッチ素子14U,14V,14
W,15X,15Y,15Zのソース・ドレイン間には
ダイオード17がそれぞれ並列接続されて構成されてい
る。直流電源16のマイナス側は接地され、この直流電
源16にはコンデンサ18が並列接続されている。
【0005】コントロールユニット11とドライバーユ
ニット12とは、コネクタ19で相互に接続されてい
る。
【0006】コントロールユニット11には、図4にス
イッチ回路13のU相とX相のスイッチ素子14U,1
5Xに駆動信号を与える例で示すように、該コントロー
ルユニット11内の中央処理装置(CPU)からなる駆
動パターン信号発生部20からの各出力ライン21,2
2にノット回路23,24がそれぞれ接続され、これら
出力ライン21,22のノット回路23,24の入力端
と接地間にはコンデンサ25,26がそれぞれ接続さ
れ、これら出力ライン21,22の一方の出力ライン2
2でコンデンサ26の一端とノット回路24の入力端と
はプルアップ抵抗27を介して直流電源に接続されてい
る。プルアップ抵抗27が接続されているコンデンサ2
6は、このプルアップ抵抗27を介して直流電源から充
電されてノット回路24に入力を与えるようになってい
る。なお、図示しないが駆動パターン信号発生部20か
らの他の2対の出力ラインも同様に構成されている。
【0007】ドライバーユニット12で、図4にスイッ
チ回路13のU相とX相のスイッチ素子14U,15X
に駆動信号u,xを与える例で示すように、コントロー
ルユニット11の各出力ライン21,22を経て駆動パ
ターン信号を受ける各入力ライン28,29には抵抗3
0,31を介してノット回路32,33がそれぞれ接続
され、これら入力ライン28,29のノット回路32,
33の入力端と接地間にはコンデンサ34,35がそれ
ぞれ接続され、これらコンデンサ34,35の一端とノ
ット回路32,33の入力端とには抵抗30,31とプ
ルアップ抵抗36,37を介して直流電源に接続されて
いる。プルアップ抵抗36,37が接続されているコン
デンサ34,35は、これらのプルアップ抵抗36,3
7を介して直流電源から充電されてノット回路32,3
3に入力を与えるようになっている。ノット回路32,
33の出力端はドライバー集積回路(ドライバーIC)
38の入力端に接続され、このドライバー集積回路38
からU相とX相のスイッチ素子14U,15Xに駆動信
号u,xが与えられるようになっている。ノット回路3
2,33の出力端とドライバー集積回路38の入力端と
を接続している入力ライン28,29は、プルアップ抵
抗39,40を介して直流電源に接続されている。な
お、図示しないがドライバー集積回路38の他の2対の
入力ラインも同様に構成されている。
【0008】このようなブラシレス直流電動機1の駆動
回路8では、コントロールユニット11とドライバーユ
ニット12とをつなぐコネクタ19が外れても、ドライ
バー集積回路38がスイッチ素子14U〜14W,15
X〜15Zを駆動するオンの駆動パターン信号と誤認し
ないで、コネクタ19が外れた時には総てのスイッチ素
子14U〜14W,15X〜15Zをオフする信号がド
ライバーユニット12に入力されるように、コントロー
ルユニット11の各出力ライン21,22とドライバー
ユニット12の各入力ライン28,29にノット回路2
3,24,32,33がそれぞれ設けられている。これ
らノット回路23,24,32,33は、駆動パターン
信号発生部20の各端子とドライバー集積回路38の各
端子が外部に出ないようにするためのバッファの役割も
している。
【0009】また、コントロールユニット11の制御ソ
フトを変更する可能性がある段階で、窓付きのEPRO
M内蔵の中央処理装置からなる駆動パターン信号発生部
20を使用して、ソフトの書き換えを行おうとした時、
該駆動パターン信号発生部20をコントロールユニット
11から取り外す必要があるため、該駆動パターン信号
発生部20はコントロールユニット11にコネクタで取
り付けられている。
【0010】駆動パターン信号発生部20は、バッファ
であるノット回路23,24を直接駆動できるものもあ
るが、駆動できないものではノット回路24の駆動電流
を確保するためにプルアップ抵抗27を接続しなければ
ならない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなブラシレス直流電動機の駆動回路では、試験
中等の振動や駆動パターン信号発生部20を取り付ける
時の不注意またはコネクタ端子に被膜が付着していた場
合等、該駆動パターン信号発生部20がコネクタにしっ
かりと取り付けられていない状態、若しくはコネクタの
半田付け不良や半田剥がれが起きた場合に、該駆動パタ
ーン信号発生部20がオフの信号を出力していても、プ
ルアップ抵抗27が接続されている出力ライン22のノ
ット回路24はこのプルアップ抵抗27を通してコンデ
ンサ26が充電されて入力が1なので出力が0となり、
ドライバーユニット12のノット回路33の入力が0な
ので出力が1となり、ドライバー集積回路38からスイ
ッチ回路13のスイッチ素子をオンさせてしまう信号と
なる問題点があった。
【0012】なお、出力ライン21においては、駆動パ
ターン信号発生部20が外れた時に、ノット回路23は
その入力が0で、出力が1となり、ドライバーユニット
12のノット回路32の入力が1なので出力が0とな
り、ドライバー集積回路38からスイッチ回路13のス
イッチ素子をオンさせてしまう信号を発生させないので
問題にはならない。
【0013】また、スイッチ回路13においては、図3
に示す上段のスイッチ素子14U,14V,14Wのい
ずれかと下段のスイッチ素子15X,15Y,15Zの
いずれかをオン・オフ制御することで、各電機子巻線5
U,5V,5Wに流す駆動電流パターンを制御するよう
になっているが、この時に直列接続されたスイッチ素子
14U,15X、14V,15Y、14W,15Zのい
ずれかが同時にオン状態となると、ブラシレス直流電動
機1を駆動する直流電源16から接地点41へ短絡状態
となり、過電流が直列接続されたスイッチ素子14U,
15X、14V,15Y、14W,15Zのいずれかに
流れ、過電流が流れたスイッチ素子が破壊される問題点
があった。
【0014】このように従来のブラシレス直流電動機の
駆動回路では、駆動パターン信号発生部20のソケット
が外れた時に、スイッチ回路13のスイッチ素子をオン
してしまう信号が発生すると、上記の要因によりスイッ
チ素子が過電流で破壊される問題点があった。
【0015】本発明の目的は、コントロールユニット内
の駆動パターン信号発生部が外れた時に、スイッチ回路
のスイッチ素子が過電流で破壊されるのを防止できるブ
ラシレス直流電動機の駆動回路を提供することにある。
【0016】本発明の他の目的は、コントロールユニッ
ト内の駆動パターン信号発生部が外れた時に、プルアッ
プ抵抗が接続されている出力ラインのノット回路の出力
が0になるのを防止できるブラシレス直流電動機の駆動
回路を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、ブラシレス直
流電動機のロータの位置検出を行う位置センサの信号を
受けてブラシレス直流電動機を駆動する駆動パターン信
号を駆動パターン信号発生部から出力するコントロール
ユニットと、駆動パターン信号を受け取ってブラシレス
直流電動機を駆動する駆動信号をドライバー集積回路か
ら出力するドライバーユニットと、駆動信号を受けてブ
ラシレス直流電動機の各電機子巻線に駆動電流を供給す
るスイッチ回路とを備え、コントロールユニットとドラ
イバーユニットとはコネクタで相互に接続され、駆動パ
ターン信号発生部はコントロールユニットにコネクタで
接続され、コントロールユニットの駆動パターン信号発
生部からの各出力ラインにノット回路がそれぞれ接続さ
れ、ノット回路の入力側の出力ラインにはプルアップ抵
抗を介して充電されて該ノット回路に入力を与えるコン
デンサがその一端を該出力ラインに接続すると共に他端
を接地して接続され、ドライバーユニットでコントロー
ルユニットの各出力ラインを経て駆動パターン信号を受
ける各入力ラインにはドライバー集積回路の入力側にノ
ット回路がそれぞれ接続され、ノット回路の入力側の入
力ラインにはプルアップ抵抗を介して充電されて該ノッ
ト回路に入力を与えるコンデンサがその一端を該入力ラ
インに接続すると共に他端を接地して接続されているブ
ラシレス直流電動機の駆動回路を改良するものである。
【0018】本発明に係るブラシレス直流電動機の駆動
回路においては、コントロールユニットの駆動パターン
信号発生部からの出力ラインとプルアップ抵抗とコンデ
ンサとの接続箇所に、入出力が同極性となるバッハァ回
路が接続されていることを特徴とする。バッハァ回路と
しては、NPNトランジスタを主体とし、そのコレクタ
がプルアップ抵抗を介して直流電源に接続され、そのエ
ミッタがコンデンサの一端とノット回路の入力側とに接
続され、そのベースが抵抗を介して駆動パターン信号発
生部の出力端に接続され、そのベースとそのエミッタと
の間が抵抗を介して接続された構造になっているものを
用いるか、またはNチャンネルの電界効果トランジスタ
を主体とし、そのドレインがプルアップ抵抗を介して直
流電源に接続され、そのソースが抵抗を介して接地され
ると共に該ソースがコンデンサの一端とノット回路の入
力端に接続され、そのゲートが駆動パターン信号発生部
の出力端に接続されると共に該ゲートが抵抗を介して接
地された構造になっているものを用いることができる。
【0019】このようなバッハァ回路をコントロールユ
ニットに接続すると、駆動パターン信号発生部がコント
ロールユニットから外れたときに、入出力が同極性とな
るバッハァ回路はオンせず、このためノット回路の入力
は0になり、出力は1になり、ドライバーユニットの入
力ラインに設けられているノット回路の出力が0にな
り、ドライバー集積回路からスイッチ素子に駆動信号が
与えられない。このため、コントロールユニット内の駆
動パターン信号発生部が外れた時に、スイッチ回路のス
イッチ素子が過電流で破壊されるのを防止することがで
きる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るブラシレス
直流電動機の駆動回路における実施の形態の第1例での
コントロールユニットとドライバーユニットの回路構成
を示したものである。なお、前述した図4と対応する部
分には、同一符号を付けて示している。
【0021】本例のブラシレス直流電動機の駆動回路8
においては、スイッチ回路13のU相とX相のスイッチ
素子14U,15Xに駆動信号を与える例で示すよう
に、コントロールユニット11には、中央処理装置(C
PU)からなる駆動パターン信号発生部20からの出力
ライン22とプルアップ抵抗27とコンデンサ26との
接続箇所には、入出力が同極性となるバッハァ回路42
が接続されている。このバッハァ回路42は、NPNト
ランジスタ43を主体とし、そのコレクタがプルアップ
抵抗27を介して直流電源に接続され、そのエミッタが
コンデンサ26とノット回路24の入力側とに接続さ
れ、そのベースが抵抗44を介して駆動パターン信号発
生部20の出力端に接続され、そのベースとそのエミッ
タとの間が抵抗45を介して接続された構造になってい
る。なお、コントロールユニット11の他の相の各出力
ラインの一方の出力ラインでノット回路の手前に、図示
しないが入出力が同極性となるバッハァ回路が同様に接
続されている。また、本例のブラシレス直流電動機の駆
動回路のその他の構成は、前述した図3と同様に構成さ
れている。
【0022】このようにバッハァ回路42を、コントロ
ールユニット11におけるプルアップ抵抗27を有する
出力ライン22に接続すると、駆動パターン信号発生部
20がコントロールユニット11から外れたときに、入
出力が同極性となるバッハァ回路42のトランジスタ4
3はベース入力が0なのでオンせず、出力も0であり、
このためノット回路24の入力は0、出力は1になり、
ドライバーユニット12の入力ライン29に設けられて
いるノット回路33は入力が1で、出力が0となり、ド
ライバー集積回路38からスイッチ素子15Xに駆動信
号が与えられない。このため、コントロールユニット1
1内の駆動パターン信号発生部20が外れた時に、スイ
ッチ回路13のスイッチ素子14U,14Xが過電流で
破壊されるのを防止することができる。他の相について
も、同様である。
【0023】上記例では、コントロールユニット11の
各出力ライン21,22の一方の出力ライン22にバッ
ハァ回路42を設けた例について示したが、出力ライン
21にもプルアップ抵抗が接続されている場合には、同
様にバッハァ回路を設ければよい。他の相についても、
同様である。
【0024】図2は、本発明に係るブラシレス直流電動
機の駆動回路における実施の形態の第2例でのコントロ
ールユニット11とドライバーユニット12の回路構成
を示したものである。なお、前述した図1と対応する部
分には、同一符号を付けて示している。
【0025】本例のブラシレス直流電動機の駆動回路8
においても、スイッチ回路13のU相とX相のスイッチ
素子14U,15Xに駆動信号を与える例で示すよう
に、コントロールユニット11には、中央処理装置(C
PU)からなる駆動パターン信号発生部20からの出力
ライン22とプルアップ抵抗27とコンデンサ26との
接続箇所には、入出力が同極性となるバッハァ回路42
が接続されている。このバッハァ回路42は、Nチャン
ネルの電界効果トランジスタ(FET)46を主体と
し、そのドレインがプルアップ抵抗27を介して直流電
源に接続され、そのソースが抵抗47を介して接地され
ると共に該ソースがコンデンサ26の一端とノット回路
24の入力端に接続され、そのゲートが駆動パターン信
号発生部20の出力端に接続されると共に該ゲートが抵
抗48を介して接地された構造になっている。なお、コ
ントロールユニット11の他の相の各出力ラインの一方
の出力ラインでノット回路の手前に、図示しないが入出
力が同極性となるバッハァ回路が同様に接続されてい
る。また、本例のブラシレス直流電動機の駆動回路のそ
の他の構成は、前述した図3と同様に構成されている。
【0026】このような構造でも、第1例と同様な動作
をして、同様な効果を得ることができる。即ち、駆動パ
ターン信号発生部20がコントロールユニット11から
外れたときに、入出力が同極性となるバッハァ回路42
の電界効果トランジスタ46はゲート入力が0なのでオ
ンせず、出力も0であり、このためノット回路24の入
力は0、出力は1になり、ドライバーユニット12の入
力ライン29に設けられているノット回路33は入力が
1で、出力が0となり、ドライバー集積回路38からス
イッチ素子15Xに駆動信号が与えられない。このた
め、コントロールユニット11内の駆動パターン信号発
生部20が外れた時に、スイッチ回路13のスイッチ素
子14U,14Xが過電流で破壊されるのを防止するこ
とができる。
【0027】上記各例では、駆動パターン信号発生部2
0を中央処理装置(CPU)で構成した例について示し
たが、該駆動パターン信号発生部20は専用の集積回路
で構成することもできる。
【0028】また、上記各例では、対になった出力ライ
ンの一方にプルアップ抵抗を接続し、他方にプルアップ
抵抗を接続しない構造について示したが、対になった出
力ラインの双方にプルアップ抵抗を接続している場合に
は、双方の出力ラインに前述した入出力が同極性となる
バッハァ回路を接続すればよい。
【0029】
【発明の効果】本発明に係るブラシレス直流電動機の駆
動回路においては、コントロールユニットの駆動パター
ン信号発生部のプルアップ抵抗が接続されている出力ラ
インに、入出力が同極性となるバッハァ回路を接続した
ので、駆動パターン信号発生部がコントロールユニット
から外れたときに、該入出力が同極性となるバッハァ回
路はオンせず、このためノット回路の入力は0になり、
出力は1になり、ドライバーユニットの入力ラインに設
けられているノット回路の出力が0になり、ドライバー
集積回路からスイッチ素子に駆動信号が与えられないよ
うにすることができる。このため、本発明によれば、コ
ントロールユニット内の駆動パターン信号発生部が外れ
た時に、スイッチ回路のスイッチ素子が過電流で破壊さ
れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレス直流電動機の駆動回路
における実施の形態の第1例でのコントロールユニット
とドライバーユニットの回路構成を示した回路図であ
る。
【図2】本発明に係るブラシレス直流電動機の駆動回路
における実施の形態の第2例でのコントロールユニット
とドライバーユニットの回路構成を示した回路図であ
る。
【図3】従来のブラシレス直流電動機の駆動回路の概略
構成図である。
【図4】従来のブラシレス直流電動機の駆動回路におけ
るコントロールユニットとドライバーユニットの回路構
成を示した回路図である。
【符号の説明】
1 ブラシレス直流電動機 2 ステータ 3 ロータ 4 ステータ鉄心 4a 突極 5U,5V,5W 電機子巻線 6 ロータヨーク 7 永久磁石 8 ブラシレス直流電動機の駆動回路 9U,9V,9W 位置センサ 10 ポテンショメータ 10a 可動接触子 11 コントロールユニット 12 ドライバーユニット 13 スイッチ回路 14U〜14W スイッチ素子 15X〜15Z スイッチ素子 16 直流電源 17 ダイオード 18 コンデンサ 19 コネクタ 20 駆動パターン信号発生部 21,22 出力ライン 23,24 ノット回路 25,26 コンデンサ 27 プルアップ抵抗 28,29 入力ライン 30,31 抵抗 32,33 ノット回路 34,35 コンデンサ 36,37 プルアップ抵抗 38 ドライバー集積回路 39,40 プルアップ抵抗 41 接地点 42 バッハァ回路 43 NPNトランジスタ 44,45 抵抗 46 電界効果トランジスタ 47,48 抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレス直流電動機のロータの位置検
    出を行う位置センサの信号を受けて前記ブラシレス直流
    電動機を駆動する駆動パターン信号を駆動パターン信号
    発生部から出力するコントロールユニットと、前記駆動
    パターン信号を受け取って前記ブラシレス直流電動機を
    駆動する駆動信号をドライバ集積回路から出力するドラ
    イバーユニットと、前記駆動信号を受けて前記ブラシレ
    ス直流電動機の各電機子巻線に駆動電流を供給するスイ
    ッチ回路とを備え、前記コントロールユニットと前記ド
    ライバーユニットとはコネクタで相互に接続され、前記
    駆動パターン信号発生部は前記コントロールユニットに
    コネクタで接続され、前記コントロールユニットの前記
    駆動パターン信号発生部からの各出力ラインにノット回
    路がそれぞれ接続され、前記ノット回路の入力側の前記
    出力ラインにはプルアップ抵抗を介して充電されて該ノ
    ット回路に入力を与えるコンデンサがその一端を該出力
    ラインに接続すると共に他端を接地して接続され、前記
    ドライバーユニットで前記コントロールユニットの前記
    各出力ラインを経て前記駆動パターン信号を受ける各入
    力ラインには前記ドライバー集積回路の入力側にノット
    回路がそれぞれ接続され、前記ノット回路の入力側の前
    記入力ラインにはプルアップ抵抗を介して充電されて該
    ノット回路に入力を与えるコンデンサがその一端を該入
    力ラインに接続すると共に他端を接地して接続されてい
    るブラシレス直流電動機の駆動回路において、 前記コントロールユニットの前記駆動パターン信号発生
    部からの前記出力ラインと前記プルアップ抵抗と前記コ
    ンデンサとの接続箇所に、入出力が同極性となるバッハ
    ァ回路が接続されていることを特徴とするブラシレス直
    流電動機の駆動回路。
  2. 【請求項2】 前記バッハァ回路は、NPNトランジス
    タを主体とし、そのコレクタが前記プルアップ抵抗を介
    して直流電源に接続され、そのエミッタが前記コンデン
    サの一端と前記ノット回路の入力側とに接続され、その
    ベースが抵抗を介して前記駆動パターン信号発生部の出
    力端に接続され、そのベースとそのエミッタとの間が抵
    抗を介して接続された構造になっていることを特徴とす
    る請求項1に記載のブラシレス直流電動機の駆動回路。
  3. 【請求項3】 前記バッハァ回路は、Nチャンネルの電
    界効果トランジスタを主体とし、そのドレインがプルア
    ップ抵抗を介して直流電源に接続され、そのソースが抵
    抗を介して接地されると共に該ソースが前記コンデンサ
    の一端と前記ノット回路の入力端に接続され、そのゲー
    トが前記駆動パターン信号発生部の出力端に接続される
    と共に該ゲートが抵抗を介して接地された構造になって
    いることを特徴とする請求項1に記載のブラシレス直流
    電動機の駆動回路。
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