JP2002142489A - ブラシレス直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】４相駆動を行うブラシレス直流電動機におい
て、回転子の回転角度位置による出力トルクのむらを少
なくすること。 【解決手段】回転子ヨーク１００と永久磁石Ｍ1 〜Ｍ6
とにより回転子１を構成する。電機子鉄心２００とこの
電機子鉄心の歯部Ｐ1 〜Ｐ12に重ね巻きされて直列に接
続されたコイルＷ1 〜Ｗ12とにより固定子２を構成し、
コイルの端末部からタップ端子ｊ1 〜ｊ12を引き出す。
電気角で９０度の間隔を有する検出位置で回転子の磁極
を検出する回転子磁極センサｈa ，ｈb を設け、隣接す
る２つのタップ端子に同時に励磁電流を流入させる励磁
の仕方を規定の励磁パターンとして、センサの出力のレ
ベルが変化する毎に、規定の励磁パターンで励磁電流を
流すコイルを回転子の回転方向にシフトさせることによ
り回転子を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、４相駆動を行うブ
ラシレス直流電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス直流電動機は、永久磁石によ
り回転子磁極を構成した回転子と、回転子磁極に対向す
る磁極部を有する電機子鉄心にコイルを巻回してなる固
定子と、コイルに流す電流のオンオフと極性の切り換え
とを行うスイッチ回路と、固定子側の特定の位置で回転
子磁極の極性を検出する回転子磁極センサと、回転子磁
極センサの出力に応じてスイッチ回路を制御するコント
ローラとにより構成される。コントローラは、回転子を
所定の方向に回転させるべく、回転子磁極センサの出力
に応じて、所定の相の電機子コイルに所定のタイミング
で所定の極性の電流を流すようにスイッチ回路を制御す
る。

【０００３】ブラシレス直流電動機としては、コイルを
３相星形結線して、３相駆動するようにしたものが一般
に用いられている。３相駆動を行うブラシレス直流電動
機では、ホールＩＣ等からなる回転子磁極センサを３つ
設けて、これら３つのセンサの出力に論理演算（論理和
や論理積の演算）を施すことにより励磁の切換タイミン
グを求めて、スイッチ回路を構成する各スイッチ素子に
与える駆動信号を得るようにしている。

【０００４】なお本明細書では、電気角で３６０／ｎ度
（ｎは１以上の整数）の間隔で電機子コイルの励磁を切
り換える駆動の仕方をｎ相駆動と呼ぶ。

【０００５】上記のように、一般には、３相駆動を行う
ブラシレス直流電動機が用いられているが、３相駆動を
行うためには、最低３つの回転子磁極センサを設けて、
これらのセンサの出力から論理演算により励磁を切り換
えるタイミングを求める必要があるため、センサの数が
多くなってコストが高くなるだけでなく、励磁の切換タ
イミングを求めるための論理が複雑になるという問題が
あった。

【０００６】ブラシレス直流電動機のコントローラは、
論理回路を用いて構成する場合と、マイクロコンピュー
タを用いて構成する場合とがあるが、論理回路を用いて
コントローラを構成する場合に、励磁の切換タイミング
を求めるための論理が複雑であると、論理回路の構成が
複雑になってコストが高くなるのを避けられない。また
コントローラをマイクロコンピュータにより構成する場
合には、励磁の切換えタイミングを定めるための論理が
複雑であると、マイクロコンピュータに実行させるプロ
グラムが複雑になるため好ましくない。したがって、ブ
ラシレス直流電動機において、励磁の切換タイミングを
求めるための論理はできるだけ簡単な方が望ましい。

【０００７】そこで、ブラシレス直流電動機を回転させ
るに当たり、４相駆動を行うことが考えられる。４相駆
動では、固定子側に、電気角で９０度の間隔を持たせて
２つの回転子磁極センサを設けて、９０度間隔で励磁を
切換える。このように、４相駆動を行うようにすれば、
２つの回転子磁極センサの出力に論理演算を施すだけで
励磁の切換タイミングを求めることができるため、励磁
の切換タイミングを求めるための論理を簡単にすること
ができる。

【０００８】ブラシレス直流電動機において、回転子磁
極センサの配設位置を決定するに当たっては、最大の出
力トルクが得られるように回転子磁極センサの配設位置
を決定するのが普通であり、一般には、電機子鉄心の歯
部間（磁極間）の周方向（鉄心の周方向）の中心位置に
回転子磁極センサを配設することにより、出力トルクを
最大にすることができる。したがって、ブラシレス直流
電動機を４相駆動する場合も、２つの回転子磁極センサ
を電機子鉄心の歯部間に配設するのが普通である。

【０００９】ところが、ブラシレス直流電動機を４相駆
動する場合に、２つの回転子磁極センサを電機子鉄心の
歯部間に配置すると、出力トルク特性（回転子の回転角
度位置に対する出力トルクの特性）に深い谷間が生じ、
出力トルク特性の谷間に相当する回転角度位置で回転子
が停止している状態から電動機を始動させようとした際
に、始動トルクがほとんど零に近い状態になることがあ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
考え方に従って４相駆動を行うブラシレス直流電動機で
は、出力トルク特性に深い谷間が生じ、回転子の停止位
置によっては、始動トルクがほとんど得られない状態が
生じる。従って負荷によっては、電動機の始動に失敗す
ることがあり、実用上問題があった。

【００１１】本発明の目的は、ブラシレス直流電動機を
４相駆動する場合に、出力特性に深い谷間が生じるのを
防いで、回転子の停止位置の如何に係わりなく十分な始
動トルクを得ることができるようにすることにある。

【００１２】本発明の他の目的は、ブラシレス直流電動
機を４相駆動する場合に、出力特性に深い谷間が生じる
のを防いで、しかも最大出力トルクを大きくすることが
できるようにすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転子ヨーク
に永久磁石を取付けて磁石界磁を構成する磁石回転子
と、多極の電機子鉄心にコイルを巻回してなる固定子
と、回転子を駆動する際（電動機として動作させる際）
に固定子のコイルの励磁の切換を行うスイッチ回路と、
該スイッチ回路を制御するコントローラとを備えたブラ
シレス直流電動機を対象とする。

【００１４】本発明では、出力トルク特性に深い谷が生
じるのを防ぐために、コイルを重ね巻きして、電動機と
して動作する際に働く固定子の磁極（歯部）の数を増や
す。また回転子磁極センサを電機子鉄心の歯部の中心に
相応する位置に配置することにより、トルク特性に生じ
る谷の深さを浅くし、回転子の特定の回転角度位置でト
ルクが低くなるのを防止する。

【００１５】更に詳細に説明すると、本願の第１の発明
においては、磁石回転子として、等角度間隔で配置され
たｍ極（ｍは偶数）の磁極を有するものを用いる。また
固定子としては、磁石回転子の回転方向に等角度間隔で
並ぶように設けられた２ｍ個（ｍは偶数）の歯部を有す
る電機子鉄心と、各コイルを電機子鉄心の隣り合う２つ
の歯部に跨らせ、かつ各コイルの巻き方向を同一として
磁石回転子の回転方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコ
イルとを備えたものを用い、２ｍ個のコイルのそれぞれ
の巻始め側の端末部とそれぞれのコイルに隣接するコイ
ルの巻終り側の端末部との接続点から２ｍ個のタップ端
子を導出しておく。

【００１６】この固定子においては、磁石回転子との位
相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部に接続された
タップ端子を同じ相のタップ端子とした場合に、２ｍ個
のタップ端子を第１ないし第４の相のタップ端子に分け
ることができる。

【００１７】本発明においてはまた、電機子鉄心の特定
の歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置に設定された
第１の検出位置及び該第１の検出位置から磁石回転子の
回転方向に電気角で９０度離れた第２の検出位置にそれ
ぞれ配置されて、それぞれの検出位置を通過している磁
石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状
態を異にするように設けられた第１及び第２の回転子磁
極センサと、固定子のコイルの励磁相（励磁電流を流す
相）の切換を行う機能を有するスイッチ回路と、回転子
磁極センサの出力の状態が変化する毎に励磁相を切換え
るようにスイッチ回路を制御するコントローラとを設け
る。

【００１８】上記スイッチ回路としては、互いに直列に
接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子と
を有して両スイッチ素子どうしの接続点から中間端子が
導出されたスイッチアームを第１ないし第４の相のタッ
プ端子のそれぞれに対して少なくとも１つずつ備えてい
て、第１ないし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応す
る第１ないし第４の相のスイッチアームを直流電源が接
続される対の直流電源接続端子間に並列に接続したもの
を用い、第１ないし第４の相のスイッチアームのそれぞ
れの中間端子を対応する相のタップ端子に接続する。

【００１９】スイッチ回路を制御するコントローラは、
磁石回転子を一方向に回転駆動する際に、直流電源の正
極端子からスイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチ
アームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う
２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、
回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に
流入させた励磁電流は回転方向の前方側の１つのコイル
を通して流した後他の１つの相のスイッチアームの下段
のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻し、隣
り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後方側に
位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は回転方
向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に他
の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して直
流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を規定の励磁
パターンとして定めておいて、第１及び第２の回転子磁
極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に、規定
の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次磁
石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ
回路のスイッチ素子をオンオフ制御する機能を持つよう
に構成する。

【００２０】上記のように、電機子鉄心の特定の歯部の
周方向のほぼ中心に相応する位置に設定された第１の検
出位置及び該第１の検出位置から磁石回転子の回転方向
に電気角で９０度離れた第２の検出位置にそれぞれ第１
及び第２の回転子磁極センサを配置するとともに、固定
子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を
流入させるように励磁パターンを定めて、この励磁パタ
ーンに従って励磁電流を流すようにすると、ほとんど谷
が生じない、ほぼフラットな出力トルク特性を得ること
ができるため、始動トルクが不足して電動機の始動に失
敗するおそれをなくすことができる。

【００２１】また回転子磁極センサは２つだけ設ければ
よいため、励磁パターンの切換のタイミングを定めるた
めの論理を簡単にすることができ、コントローラを論理
回路を構成する場合のその構成を簡単にすることができ
る。またコントローラをマイクロコンピュータにより構
成する場合には、該マイクロコンピュータに実行させる
プログラムを簡単にすることができる。

【００２２】上記のように、２つの回転子磁極センサを
電機子鉄心の歯部の中心に相応する位置に配置すると、
従来の考え方にしたがって回転子磁極センサを歯部間の
間隙の中心に相応する位置に配置した場合に比べて、出
力トルクの最大値が多少低下する。

【００２３】負荷によっては、電動機の始動トルクを大
きくするだけでなく、出力トルクの平均値をできるだけ
大きくすることが望まれることがある。

【００２４】このような目的を達成するため、本願の第
２の本発明においては、磁石回転子の回転方向に電気角
で４５度の間隔をもって順次並ぶように設定された固定
子側の第１ないし第４の検出位置にそれぞれ第１ないし
第４の回転子磁極センサを配置して、回転子の回転速度
が低いときには励磁電流を２つのタップ端子に同時に流
入させる励磁パターンで励磁電流を流して出力トルクの
むらを少なくし、回転速度がある程度高くなったとき
に、励磁電流を１つのタップ端子に流入させる励磁パタ
ーンで励磁電流を流して、出力トルクの最大値を高くす
る。

【００２５】ここで、電機子鉄心の２ｍ個の歯部の中か
ら選択した１つの歯部を第１の特定歯部とし、該第１の
特定歯部よりも磁石回転子の回転方向の前方側に配置さ
れた隣接の２つの歯部をそれぞれ第２の特定歯部及び第
３の特定歯部とした場合、上記第１の検出位置は、第１
の特定歯部の周方向のほぼ中心に相応する位置とする。
この場合第２の検出位置は、第１の特定歯部と第２の特
定歯部との間の間隙の周方向のほぼ中心に相応する位置
とすることができ、第３の検出位置は、第２の特定歯部
の周方向のほぼ中心に相応する位置とすることができ
る。また第４の検出位置は、第２の特定歯部と第３の特
定歯部との間の間隙のほぼ中心位置とすることができ
る。

【００２６】この場合、コントローラは、直流電源の正
極端子からスイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチ
アームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う
２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、
回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に
流入させた励磁電流は回転方向の前方側の１つの相のコ
イルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの
下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻
し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後
方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は
回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後
更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通
して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１
の励磁パターンとして定めるとともに、直流電源の正極
端子からスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチア
ームの上段のスイッチ素子を通して固定子のいずれか１
つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転子の回
転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向
の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後
他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を
通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第
２の励磁パターンとして定めておいて、磁石回転子の回
転速度が設定値以下のときに、第１の回転子磁極センサ
及び第３の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が
変化する毎に第１の励磁パターンに従って励磁電流を流
すコイルを磁石回転子の回転方向にシフトさせていき、
磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときには第２の
回転子磁極センサ及び第４の回転子磁極センサのそれぞ
れの出力の状態が変化する毎に第２の励磁パターンに従
って励磁電流を流すコイルを前記磁石回転子の回転方向
にシフトさせていくようにスイッチ回路のスイッチ素子
を制御する。

【００２７】上記のように、電動機の回転速度に応じて
励磁パターンを切り換えるようにすると、電動機の始動
時にはトルクむらを少なくして、始動トルクが不足する
回転角度位置が生じるのを防ぐことができ、電動機が始
動した後は、出力トルクの最大値を大きくして電動機の
平均出力トルクを大きくすることができる。

【００２８】この場合、４つの回転子磁極センサを必要
とするが、各励磁パターンによる励磁は４相駆動であ
り、２のつ回転子磁極センサの出力に基づいて励磁の切
換タイミングを定めることができるため、３相駆動によ
る場合に比べて励磁の切換タイミングを求めるための論
理を簡単にすることができる。

【００２９】上記の構成では、回転速度に応じて励磁パ
ターンを切り換えるために、４つの回転子磁極センサを
用いているが、電機子鉄心の歯部のほぼ中心に相応する
位置で回転子の磁極がＮ極であるかＳ極であるかを検出
する第１及び第２の回転子磁極センサを用いて第２の励
磁パターンの励磁相の切換を行い、第１及び第２の回転
子磁極センサの出力の状態が変化する毎に起動するタイ
マの出力を用いて、第１の励磁パターンによる励磁相の
切換を行わせるようにすることもできる。

【００３０】この場合、コントローラは、直流電源の正
極端子からスイッチ回路の２つの隣り合う相のスイッチ
アームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う
２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、
回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に
流入させた励磁電流を回転方向の前方側の１つの相のコ
イルを通して流した後他の１つの相のスイッチアームの
下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻
し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後
方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を
回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後
更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通
して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１
の励磁パターンとして定めるとともに、直流電源の正極
端子からスイッチ回路のいずれか１つの相のスイッチア
ームの上段のスイッチ素子を通して固定子のいずれか１
つの相のタップ端子に流入させた励磁電流を回転子の回
転方向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向
の後方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後
他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を
通して直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第
２の励磁パターンとして定めておいて、磁石回転子の回
転速度が設定値以下のときには、第１及び第２の回転子
磁極センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に、第
１の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを磁石
回転子の回転方向に順次シフトさせていくようにスイッ
チ回路の各スイッチ素子をオンオフ制御し、磁石回転子
の回転速度が設定値を超えたときには、第１及び第２の
回転子磁極センサの出力の状態の組み合わせが変化する
毎に起動させたタイマが所定の時間を計測する毎に第２
の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次磁
石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ
回路のスイッチ素子をオンオフ制御する。

【００３１】この場合、磁石回転子の回転速度が設定値
を超えたときに、磁石回転子の各磁極の回転方向の前端
縁が電機子鉄心の歯部間を通過する際に、第１の励磁パ
ターンで同時に励磁電流が流れるコイルの組み合わせが
切り換わるように、タイマが計測する時間を設定する。

【００３２】上記のように構成すると、回転子磁極セン
サを２つだけ設ければよいため、固定子側の構成を複雑
にすることなく、回転速度に応じて励磁パターンを切換
える制御を行わせることができる。

【００３３】上記のように、本発明によれば、ブラシレ
ス直流電動機を４相駆動する場合に、始動トルクが得ら
れない回転角度位置が生じるのを防ぐことができるた
め、励磁の切換タイミングを定めるための論理が簡単な
２相駆動の利点を活かして、しかも３相駆動を行うブラ
シレス直流電動機と同等の性能を有するブラシレス直流
電動機を得ることができ、４相駆動を行うブラシレス直
流電動機の実用性を高めることができる。

【００３４】本発明ではまた、固定子が第１ないし第４
の相のコイルを有している場合に、電気角で４５度の間
隔を持って前記回転子の回転方向の前方側に順次並ぶよ
うに配置された第１ないし第４の回転子磁極センサを用
いて、同時に２つのタップ端子に励磁電流を流入させる
第１の励磁パターンと常に１つのタップ端子に励磁電流
を流入させる第２の励磁パターンとを交互に生じさせな
がら電動機としての駆動を行わせることもできる。

【００３５】この場合には、磁石回転子の回転方向の前
方側に電気角で４５度の角度間隔で順次並ぶように設定
された第１ないし第４の検出位置にそれぞれ配置され
て、それぞれの検出位置を通過している磁石回転子の磁
極がＮ極のときとＳ極のときとで出力の状態を異にする
ように設けられた第１ないし第４の回転子磁極センサ
と、互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段
のスイッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続
点から中間端子が導出されたスイッチアームを第１ない
し第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも
１つずつ備えていて、第１ないし第４の相のタップ端子
にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチアー
ムを直流電源が接続される対の電源接続端子間に並列に
接続するとともに該第１ないし第４の相のスイッチアー
ムのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子に接
続した構成を有するスイッチ回路と、このスイッチ回路
を制御するコントローラとを設ける。

【００３６】このコントローラは、直流電源の正極端子
からスイッチ回路の隣り合う２つの相のスイッチアーム
の上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う２つの
相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、該隣り
合う２つの相のタップ端子のうち回転子の回転方向の前
方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を
回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルを通して
流した後スイッチ回路の他の１つの相のスイッチアーム
の下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻
し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の後
方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は
回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルを通して
流した後スイッチ回路の更に他の相のスイッチアームの
下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子に戻す
励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定めると
ともに、直流電源の正極端子からスイッチ回路のいずれ
か１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通
して前記固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流入
させた励磁電流を前記回転子の回転方向の前方側で隣り
合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２
つの隣接コイルとに分流させた後他の１つの相のスイッ
チアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極
端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとし
て定めておいて、磁石回転子を一方向に回転駆動する際
に、第１の回転子磁極センサの出力の状態が変化したと
き及び第３の回転子磁極センサの出力の状態が変化した
ときに、第１の励磁パターンで励磁電流を流し、第２の
回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び第４
の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときには第
２の励磁パターンで励磁電流を流すようにして、第１の
励磁パターンで励磁電流を流す状態と第２の励磁パター
ンで励磁電流を流す状態とを交互に生じさせながら、第
１ないし第４の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状
態が変化する毎に励磁電流を流すコイルを順次磁石回転
子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ回路の
スイッチ素子をオンオフ制御する。

【００３７】この場合、第１の回転子磁極センサを配置
する第１の検出位置は、電機子鉄心の特定の歯部と前記
回転子の回転方向の前方側で該特定の歯部に隣接する他
の歯部との間の間隙の中心と前記特定の歯部の周方向の
中心との間に設定する。

【００３８】上記のように、固定子の隣り合う２つの相
のタップ端子に同時に励磁電流を流入させる第１の励磁
パターンによる励磁と固定子のコイルから引き出した１
つの相のタップ端子のみに励磁電流を流入させる第２の
励磁パターンによる励磁とを交互に行わせるようにする
と、全回転速度領域で出力トルクのむらを少なくすると
ともに、最大出力トルクの最大値を大きくして平均出力
トルクの増大を図ることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明に係わる
ブラシレス直流電動機の機械的な構成部分の構成例を示
したもので、図１（Ａ）は同電動機の断面図及び正面図
である。また図２は、図１の電動機のコイルの巻回構造
と、該コイルに励磁電流を流すタイミングを切り換える
スイッチ回路の構成例と、該スイッチ回路を制御するコ
ントローラとを示した構成図である。

【００４０】図１（Ａ）及び（Ｂ）に示したブラシレス
直流電動機は、フレームｆに設けられたボス部ｆｂに軸
受ｂを介して支持された回転軸ｓと、回転軸ｓに取り付
けられた回転子１と、フレームｆのボス部の外周に固定
された固定子２とにより構成されている。

【００４１】回転子１は、鉄等の強磁性材料によりほぼ
カップ状に形成された回転子ヨーク１００と、該回転子
ヨーク１００の周壁部１０１の内周に等角度間隔で取り
付けられて回転子ヨーク１００の径方向に着磁された円
弧状の永久磁石Ｍ1 〜Ｍ6 とからなっている。

【００４２】磁石Ｍ1 〜Ｍ6 は、フライホイールの周方
向に交互に異なる極性の磁極（Ｓ極及びＮ極）が並ぶよ
うに着磁されていて、これらの磁石により、等角度間隔
で並ぶ６極の磁極を有する磁石界磁が構成されている。
回転子ヨーク１００の底壁部の中央部には回転軸取付け
用のボス部１０２が設けられ、このボス部が回転軸ｓに
取り付けられる。

【００４３】固定子２は、環状の継鉄部Ｙから磁石回転
子１の回転方向に等角度間隔で並ぶ１２個の歯部Ｐ1 〜
Ｐ12を放射状に突出させた形状を有する電機子鉄心２０
０と、電機子鉄心２００の歯部Ｐ1 〜Ｐ12に巻方向を同
じにして重ね巻きされた１２個のコイルＷ1 〜Ｗ12とか
らなっていて、鉄心２００がフレームｆのボス部ｆbの
外周に嵌合されて支持されている。

【００４４】電機子鉄心２００は、所定の形状に打ち抜
いた鋼板を所定枚数積層したものからなっていて、その
継鉄部Ｙには樹脂製のフレーム２０２が固定され、該フ
レームには１２個のピン２０３，２０３，…の基部が埋
め込まれている。

【００４５】コイルＷ1 〜Ｗ2 は、各コイルを電機子鉄
心の隣り合う２つの歯部に跨らせた状態で、かつ各コイ
ルの巻終り側の端末部を次のコイルの巻始めの端末部に
つなげた状態で順次重ね巻きされている。そして、コイ
ルＷ1 〜Ｗ12相互間の渡り部が一連のピン２０３，２０
３，…に巻き付けられて半田付けされ、コイルＷ1 〜Ｗ
12のそれぞれの巻始め側の端末部が接続された一連のピ
ン２０３，２０３，…がそれぞれタップ端子ｊ1 〜ｊ12
となっている。

【００４６】なお「重ね巻き」とは、電機子鉄心の各歯
部において隣り合うコイルの一部が回転子の周方向にオ
ーバラップするように一連のコイルを巻回することをい
う。図示の例では、隣り合うコイルの一部が重なり合っ
た状態で巻回されているが、歯部間のスロットを十分に
深くすることができる場合には、隣り合うコイルを重ね
合わせることなく、鉄心の径方向に位置をずらして配置
するようにしてもよい。

【００４７】図示の固定子では、磁石界磁との位相関係
が等しいコイルを同一相のコイルとした場合に、１２個
のコイルＷ1 〜Ｗ12が第１ないし第４の相のコイルに分
かれるようになっている。図示の例では、図２に示すよ
うに、コイルＷ1 ，Ｗ5 及びＷ9 が第１の相のコイルを
構成し、コイルＷ2 ，Ｗ6 及びＷ10が第２の相のコイル
を構成している。またコイルＷ3 ，Ｗ7 及びＷ11が第３
の相のコイルを構成し、コイルＷ4 ，Ｗ8 及びＷ12が第
４の相のコイルを構成している。

【００４８】また、同じ相のコイルの巻き始め側の端末
部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした
場合に、１２個のタップ端子ｊ1 〜ｊ12を第１ないし第
４の相のタップ端子に分けることができるようになって
いる。図示の例では、タップ端子ｊ1 ，ｊ5 及びｊ9 が
第１の相のタップ端子を構成し、タップ端子ｊ2 ，ｊ6
及びｊ10が第２の相のタップ端子を構成している。また
タップ端子ｊ3 ，ｊ7及びｊ11が第３の相のタップ端子
を構成し、タップ端子ｊ4 ，ｊ8 及びｊ12が第４の相の
タップ端子を構成している。

【００４９】また図示の例では、回転子のフライホイー
ル１００に設けられたボス部１０２の外周にリング状の
回転子磁極検出用磁石１０が取り付けられていて、この
磁石１０は、磁石回転子の磁極Ｍ1 〜Ｍ6 にそれぞれ対
応する磁極ｍ1 〜ｍ6 （図２参照）を形成するように着
磁されている。

【００５０】図１（Ａ）に示すように、電機子鉄心２０
０の継鉄部Ｙに固定された環状の樹脂製フレーム２０４
に、回転子磁極検出用磁石１０の磁極を検出する回転子
磁極センサｈa 及びｈb が取り付けられている。図示の
回転子磁極センサｈa 及びｈb は、ホールＩＣからなっ
ていて、電機子鉄心２００の隣り合う２つの歯部のそれ
ぞれの周方向の中心に相応する位置に設定された第１及
び第２の検出位置で回転子の磁極を検出して、検出して
いる回転子の磁極がＮ極であるかＳ極であるかによって
異なるレベルの矩形波状の磁極検出信号ＨA 及びＨB を
出力する。

【００５１】この例では、図１（Ｂ）に符号ｈa 及びｈ
b を付して示したように、電機子鉄心２００の歯部Ｐ3
及びＰ4 のそれぞれの周方向の中心に相応する位置に回
転子磁極センサｈa 及びｈb を配置して回転子１の磁極
の極性を検出した場合に両センサから得られる信号と同
等の信号が、継鉄部Ｙに固定された樹脂製フレーム２０
４に取り付けられたセンサｈa 及びｈb から得られるよ
うに、両センサｈa 及びｈb が設けられている。

【００５２】この例では、磁石回転子１が６極に構成さ
れ、電機子鉄心２００が１２極に構成されているため、
上記のように回転子磁極センサｈa ，ｈb を配置した場
合、両回転子磁極センサ相互間の間隔は、電気角で９０
度となる。

【００５３】なお図示の例では、回転子磁極検出用磁石
１０を設けて、該磁石の磁極を回転子磁極センサｈa 及
びｈb により検出することによって、回転子１の磁極の
極性を間接的に検出するようにしているが、回転子磁極
検出用磁石１０を設けることなく、図１（Ｂ）に符号ｈ
a 及びｈb で示した位置にそれぞれ回転子磁極センサを
配置して、回転子１の磁極の極性を直接検出するように
してもよいのはもちろんである。

【００５４】図１に示した電動機において、回転子磁極
センサｈa 及びｈb がそれぞれ出力する磁極検出信号Ｈ
A 及びＨB の波形は例えば図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す
通りで、回転子磁極センサｈa 及びｈb は、磁石のＮ極
を検出しているときに高レベル（以下Ｈレベルとい
う。）を示し、Ｓ極を検出しているときに低レベルまた
は零レベル（以下Ｌレベルという。）を示す検出信号Ｈ
A 及びＨB を出力する。

【００５５】回転子磁極センサｈa 及びｈb から導出さ
れたリード線は絶縁被覆により被覆されてワイヤーハー
ネス１１として外部に導出されて図２に示すコントロー
ラ４に接続される。

【００５６】図１に示した電動機の巻線構造は、図２に
示した巻線展開図の通りで、回転子の各磁極に対して常
時隣り合う２つのコイルが対応するように一連のコイル
が設けられている。

【００５７】図２に示したように、コイルＷ1 〜Ｗ12に
励磁電流を流すためにスイッチ回路３と、回転子磁極セ
ンサｈa ，ｈb の出力に応じてスイッチ回路３を制御す
るコントローラ４とが設けられている。

【００５８】図示のスイッチ回路３は、固定子の第１な
いし第４の相のタップ端子にそれぞれ対応する第１ない
し第４の相のスイッチアームＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 及びＳ4
を対の直流電源接続端子３ａ，３ｂ間に並列に接続した
構成を有している。図示の例では、互いに直列に接続さ
れた上段のスイッチ素子ｑa 及び下段のスイッチ素子ｑ
b と、スイッチ素子ｑa 及びｑb にそれぞれ逆並列接続
された上段の整流用ダイオードｄa 及び下段の整流用ダ
イオードｄb とにより各スイッチアームが構成され、ス
イッチアームＳ1 〜Ｓ4 のそれぞれのスイッチ素子同士
の接続点から中間端子ｕ1 ないしｕ4 が導出されてい
る。第１及び第２の相のスイッチアームＳ1 及びＳ2 の
それぞれの中間端子ｕ1 及びｕ2 はそれぞれ固定子の第
１及び第２の相のタップ端子（ｊ1 ，ｊ5 ，ｊ9 ）及び
（ｊ2 ，ｊ6 ，ｊ10）に接続され、第３及び第４の相の
スイッチアームＳ3 及びＳ4 のそれぞれの中間端子は、
固定子の第３及び第４の相のタップ端子（ｊ3 ，ｊ7 ，
ｊ11）及び（ｊ4 ，ｊ8 ，ｊ12）に接続されている。

【００５９】図示の例では、各スイッチアームを構成す
るスイッチ素子ｑa ，ｑb がＭＯＳＦＥＴからなってい
て、スイッチアームＳ1 ないしＳ4 のそれぞれの上段の
スイッチ素子ｑa を構成するＦＥＴのドレインが電源接
続端子３ａに共通接続されてている。またスイッチアー
ムＳ1 ないしＳ4 のそれぞれの下段のスイッチ素子ｑb
を構成するＦＥＴのドレインがそれぞれの相のスイッチ
アームの上段のスイッチ素子を構成するＦＥＴのソース
に接続され、スイッチアームＳ1 ないしＳ4 のそれぞれ
の下段のスイッチ素子ｑb を構成するＦＥＴのソースが
共通に接続されて、抵抗値が十分に小さいシャント抵抗
Ｒs を通して電源接続端子３ｂに共通接続されている。
シャント抵抗Ｒs は固定子のコイルに供給される全励磁
電流を検出するために設けられていて、この抵抗Ｒs の
両端に得られる電流検出信号は、図２には図示しない後
記する過電流検出回路に入力されている。

【００６０】なおｄa 及びｄb はＭＯＳＦＥＴのドレイ
ンソース間に存在する寄生ダイオードである。

【００６１】対の電源接続端子３ａ及び３ｂにはそれぞ
れバッテリ５の正極端子及び負極端子が接続され、該バ
ッテリ５からスイッチ回路３を通してコイルＷ1 〜Ｗ12
に励磁電流が供給される。

【００６２】コントローラ４は、マイクロコンピュータ
を備えていて、回転子磁極センサｈa 及びｈb がそれぞ
れ発生する検出信号ＨA 及びＨB に応じて、スイッチア
ームＳ1 〜Ｓ4 の上段のスイッチ素子ｑa の制御端子
（図示の例ではＭＯＳＦＥＴのゲート）にそれぞれ駆動
信号ＡないしＤを所定のタイミングで与え、スイッチア
ームＳ1 〜Ｓ4 の下段のスイッチ素子ｑb の制御端子に
それぞれ駆動信号Ａ´ないしＤ´を所定のタイミングで
与える。

【００６３】各スイッチ素子はその制御端子に駆動信号
が与えられている間オン状態を保持し、該駆動信号が与
えられていない間オフ状態を保持する。

【００６４】図２においては、固定子２のコイルに流す
励磁電流を制御する制御装置の部分を概略的に示してい
るが、制御装置のより詳細な構成の一例を示すと図３の
通りである。

【００６５】図３に示した例では、図２に示したスイッ
チ回路３の負極側の電源接続端子３ｂとスイッチアーム
Ｓ1 〜Ｓ4 の共通接続点との間に挿入されたシャント抵
抗Ｒs の両端に得られる電流検出信号が過電流検出回路
１５に入力されている。スイッチ回路３と過電流検出回
路１５とによりドライバ１６が構成されている。

【００６６】過電流検出回路１５は、例えば、図４に示
すように、演算増幅器ＯＰ1 、固定抵抗器Ｒ1 ，Ｒ2 、
可変抵抗器ＶＲ1 、及びコンデンサＣ1 からなる増幅回
路１５Ａと、固定抵抗器Ｒ3 及び可変抵抗器ＶＲ2 の直
列回路からなっていて後記する電源回路から与えられる
定電圧を分圧して基準電圧Ｖf を出力する基準電圧発生
回路１５Ｂと、増幅回路１５Ａの出電圧及び基準電圧Ｖ
f がそれぞれ反転入力端子及び非反転入力端子に入力さ
れた電圧比較器ＣＰ1 と帰還抵抗Ｒ4 とからなる比較回
路１５Ｃとを備えていて、シャント抵抗Ｒs の両端に得
られる電流検出信号が設定値を超えたときに、増幅回路
１５Ａの出力電圧が基準電圧Ｖf を超えて比較器ＣＰ1
の出力端子の電位を高レベルの状態から低レベルの状態
に変化させる。この比較器ＣＰ1 の出力端子の電位の低
下が過電流検出信号としてコントローラ４に与えられ
る。

【００６７】コントローラ４は、ＣＰＵ４Ａと、ＲＯＭ
４Ｂと、ＲＡＭ４Ｃと、計測すべき時間がセットされた
ときにクロックパルスを計数する計時動作を開始して、
セットされた時間を計測したときに出力信号を発生する
タイマ４Ｄと、ＣＰＵ４Ａへの信号の入出力を行う入出
力ポート４Ｅと、電源回路４Ｆと、電動機を回転させる
際に閉じられる始動指令スイッチＳＷに入力端子が接続
されて始動指令スイッチＳＷが閉じたことを検出したと
きにＣＰＵ４Ａに始動指令信号を与える始動指令検出回
路４Ｇとを有している。

【００６８】またＣＰＵ４Ａには、過電流検出回路１５
の出力がポート４Ｅを通して入力されるとともに、回転
子磁極センサｈa 及びｈb の出力が入力されている。

【００６９】電源回路４Ｆは、バッテリ５の出力電圧を
入力として、ＣＰＵ４Ａを動作させるために必要な電源
電圧（５［Ｖ］）と、ドライバ１６を駆動するために必
要な電源電圧（８［Ｖ］）とを出力する回路で、電源回
路４ＦからＣＰＵ４Ａとドライバ１６とに電源電圧が与
えられている。

【００７０】ＣＰＵ４Ａは、ＲＯＭ４Ｂに記憶された所
定のプログラムを実行することにより、後記する励磁パ
ターンに従って固定子のコイルに励磁電流を供給するべ
く、回転子磁極センサｈa ，ｈb の出力からスイッチ回
路３の各スイッチ素子に駆動信号を与えるタイミングを
割り出して、割り出したタイミングでスイッチ回路３の
スイッチ素子に駆動信号Ａ〜Ｄ及びＡ´〜Ｄ´を与える
スイッチ回路駆動手段や、固定子のコイルに供給される
励磁電流が過大になって過電流検出回路１５が過電流検
出信号を発生したときに、スイッチ回路３への駆動信号
の出力を停止する過電流保護手段等を実現する。

【００７１】本実施形態では、図５に示すような励磁パ
ターンで固定子のコイルに励磁電流を流す。図５の励磁
パターンに従う場合、コントローラ４は、磁石回転子１
を一方向に回転駆動する際に、バッテリ５の正極端子か
らスイッチ回路３の２つの隣り合う相のスイッチアーム
の上段のスイッチ素子ｑa を通して固定子２の隣り合う
２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、
回転子の回転方向の前方側に位置する相のタップ端子に
流入させた励磁電流を回転方向の前方側の１つの相のコ
イルを通して流した後、他の１つの相のスイッチアーム
の下段のスイッチ素子を通してバッテリ５の負極端子に
戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方向の
後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流
は回転方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した
後、更に他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子
を通してバッテリの負極端子に戻す励磁電流の流し方を
規定の励磁パターンとして定めておいて、第１及び第２
の回転子磁極センサｈa 及びｈb のそれぞれの出力の状
態が変化する毎に、規定の励磁パターンに従って励磁電
流を流すコイルを順次磁石回転子の回転方向にシフトさ
せていくようにスイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ
制御する。

【００７２】更に詳細に説明すると、図５に示した例で
は、回転子磁極センサｈa の出力信号ＨA がＬレベルか
らＨレベルに変化した時に、コントローラ４が第３の相
のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa に与え
ていた駆動信号Ｃを消滅させると同時に、第１の相のス
イッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa に駆動信号
Ａを与え、既に第４の相のスイッチアームＳ4 の上段の
スイッチ素子ｑa に与えられている駆動信号Ｄはそのま
まとして、第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイ
ッチ素子ｑa と第４の相のスイッチアームＳ4 の上段の
スイッチ素子ｑa とを導通させる。また第１のスイッチ
アームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb に与えていた駆動
信号を消滅させると同時に第３の相のスイッチアームＳ
3 の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｃ´を与え、既
に第２の相のスイッチアームＳ2の下段のスイッチ素子
ｑb に与えられている駆動信号Ｂ´をそのままとして、
第２の相のスイッチアームＳ2 下段のスイッチ素子ｑb
と第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子
ｑb とを導通させる。

【００７３】このときバッテリ５から第４の相のスイッ
チアームＳ4 及び第１の相のスイッチアームＳ1 の上段
のスイッチ素子を通して第４の相のタップ端子（ｊ12，
ｊ4，ｊ8 ）及び第１の相のタップ端子（ｊ1 ，ｊ5 ，
ｊ9 ）に励磁電流が流入する。このとき励磁電流が同時
に流入する隣り合う相のタップ端子（ｊ12，ｊ1 ），
（ｊ4 ，ｊ5 ）及び（ｊ8 ，ｊ9 ）はそれぞれほぼ同電
位であり、また同時に励磁電流が流出する隣り合う相の
タップ端子（ｊ2 ，ｊ3 ），（ｊ6 ，ｊ7 ）及び（ｊ1
0，ｊ11）もそれぞれほぼ同電位であるため、コイルＷ1
2，Ｗ4 ，Ｗ8 ，Ｗ2 ，Ｗ6 及びＷ10には励磁電流がほ
とんど流れない。そのため、バッテリ５から第４の相の
スイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子を通して第４
の相のタップ端子ｊ12，ｊ4 及びｊ8 にそれぞれ流入し
た励磁電流は回転方向の後方側に位置する１つの相のコ
イルＷ11，Ｗ3 及びＷ7 を通して流れた後第２の相のス
イッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバ
ッテリの負極端子に戻る。またバッテリから第１の相の
スイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子を通して第１
の相のタップ端子ｊ1 ，ｊ5 及びｊ9 にそれぞれ流入し
た励磁電流は、回転方向の前方側に位置する１つの相の
コイル群Ｗ1 ，Ｗ5 及びＷ9 を通して流れた後、第３の
相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb を通
してバッテリの負極端子に戻る。

【００７４】次いで、コントローラ４は、回転子磁極セ
ンサｈb の出力信号ＨB がＬレベルからＨレベルに変化
したときに、第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のス
イッチ素子ｑa に与えていた駆動信号Ｄを消滅させると
同時に第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ
素子ｑa に駆動信号Ｂを与え、既に第１の相のスイッチ
アームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa に与えている駆動
信号Ａはそのままとして、第１の相のスイッチアームＳ
1 の上段のスイッチ素子ｑa と第２の相のスイッチアー
ムＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa とを導通させた状態と
する。コントローラはまた、第２のスイッチアームＳ2
の下段のスイッチ素子ｑb に与えていた駆動信号Ｂ´を
消滅させると同時に第４の相のスイッチアームＳ4 の下
段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｄ´を与え、既に第３
の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb に
与えている駆動信号Ｃ´はそのままとして、第３の相の
スイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb と第４の
相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb とを
導通させた状態にする。

【００７５】このときバッテリ５から第１の相のスイッ
チアームＳ1 及び第２の相のスイッチアームＳ2 の上段
のスイッチ素子を通して第１の相のタップ端子（ｊ1 ，
ｊ5，ｊ9 ）及び第２の相のタップ端子（ｊ2 ，ｊ6 ，
ｊ10）に励磁電流が流入する。このとき同時に励磁電流
が流入する隣合うタップ端子（ｊ1 ，ｊ2 ），（ｊ5，
ｊ6 ）及び（ｊ9 ，ｊ10）はそれぞれほぼ同電位であ
り、また同時に励磁電流が流出する隣り合うタップ端子
（ｊ3 ，ｊ4 ），（ｊ7 ，ｊ8 ）及び（ｊ11，ｊ12）も
ほぼ同電位であるため、コイルＷ1 ，Ｗ5 ，Ｗ9 ，Ｗ3
，Ｗ7 及びＷ12）には励磁電流がほとんど流れない。
そのため、第１の相のタップ端子ｊ1 ，ｊ5及びｊ9 に
それぞれ流入した励磁電流は回転方向の後方側に位置す
る１つの相のコイルＷ12，Ｗ4 ，及びＷ8 を通して流れ
た後第３の相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素
子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。またバッテ
リ５から第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッ
チ素子を通して第２の相のタップ端子ｊ2 ，ｊ6 及びｊ
10にそれぞれ流入した励磁電流は、回転方向の前方側に
位置する１つの相のコイルＷ2 ，Ｗ6 及びＷ10を通して
流れた後第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッ
チ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻る。次い
で、コントローラ４は、回転子磁極センサｈa が出力す
る磁極検出信号ＨA がＨレベルからＬレベルに変化した
ときに、第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッ
チ素子ｑa に与えていた駆動信号Ａを消滅させると同時
に第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子
ｑa に駆動信号Ｃを与え、既に第２の相のスイッチアー
ムＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa に与えている駆動信号
Ｂはそのままとして、第２の相のスイッチアームＳ2 の
上段のスイッチ素子ｑa と第３の相のスイッチアームＳ
3 の上段のスイッチ素子ｑa とを導通させた状態とす
る。コントローラはまた、第３のスイッチアームＳ3 の
下段のスイッチ素子ｑbに与えていた駆動信号Ｃ´を消
滅させると同時に第１の相のスイッチアームＳ1の下段
のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ａ´を与え、既に第４の
相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb に与
えている駆動信号Ｄ´はそのままとして、第１の相のス
イッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb と第４の相
のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb とを導
通させた状態にする。

【００７６】このときバッテリ５から第２の相のスイッ
チアームＳ2 及び第３の相のスイッチアームＳ3 の上段
のスイッチ素子を通して第２の相のタップ端子（ｊ2 ，
ｊ6，ｊ10）及び第３の相のタップ端子（ｊ3 ，ｊ7 ，
ｊ11）に励磁電流が流入する。このとき同時に励磁電流
が流入するタップ端子（ｊ2 ，ｊ3 ），（ｊ6 ，ｊ7）
及び（ｊ10，ｊ11）はそれぞれほぼ同電位であり、また
同時に励磁電流が流出する隣り合う相のタップ端子（ｊ
4 ，ｊ5 ），（ｊ8 ，ｊ9 ）及び（ｊ12，ｊ1）もほぼ
同電位であるため、これらのタップ端子に両端が接続さ
れたコイルＷ2，Ｗ6 ，Ｗ10，Ｗ4 ，Ｗ8 及びＷ12には
励磁電流がほとんど流れない。そのため第２の相のタッ
プ端子ｊ2 ，ｊ6 及びｊ10にそれぞれ流入した励磁電流
は回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルＷ1 ，
Ｗ5 及びＷ9 を通して流れた後、第４の相のスイッチア
ームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの
負極端子に戻る。

【００７７】またバッテリ５から第３の相のスイッチア
ームＳ3 の上段のスイッチ素子を通して第３の相のタッ
プ端子ｊ3 ，ｊ7 及びｊ11にそれぞれ流入した励磁電流
は、回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルＷ3
，Ｗ7 及びＷ11を通して流れた後、第１の相のスイッ
チアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテ
リの負極端子に戻る。

【００７８】次いで、コントローラ４は、回転子磁極セ
ンサｈb の出力信号ＨB がＨレベルからＬレベルに変化
した時に、第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイ
ッチ素子ｑa に与えていた駆動信号Ｂを消滅させると同
時に第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素
子ｑa に駆動信号Ｄを与え、既に第３の相のスイッチア
ームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa に与えている駆動信
号Ｃはそのままとして、第３の相のスイッチアームＳ3
の上段のスイッチ素子ｑa と第４の相のスイッチアーム
Ｓ4 の上段のスイッチ素子ｑa とを導通させた状態とす
る。また第４の相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッ
チ素子ｑb に与えていた駆動信号Ｄ´を消滅させると同
時に第２の相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素
子ｑb に駆動信号Ｂ´を与え、既に第１の相のスイッチ
アームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb に与えている駆動
信号Ａ´はそのままとして、第１の相のスイッチアーム
Ｓ1 の下段のスイッチ素子ｑb と第２の相のスイッチア
ームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb とを導通させる。

【００７９】このときバッテリ５から第３の相のスイッ
チアームＳ3 及び第４の相のスイッチアームＳ4 の上段
のスイッチ素子を通して第３の相のタップ端子（ｊ3 ，
ｊ7，ｊ11）及び第４の相のタップ端子（ｊ4 ，ｊ8 ，
ｊ12）に励磁電流が流入する。このとき同時に励磁電流
が流入するタップ端子（ｊ3 ，ｊ4 ），（ｊ7 ，ｊ8）
及び（ｊ11，ｊ12）はそれぞれほぼ同電位であり、励磁
電流が同時に流出するタップ端子（ｊ5 ，ｊ6 ），（ｊ
9 ，ｊ10）及び（ｊ1 ，ｊ2 ）もほぼ同電位であるた
め、これらのタップ端子に両端が接続されたコイルＷ3
，Ｗ7 ，Ｗ11，Ｗ5 ，Ｗ9 及びＷ1 には励磁電流がほ
とんど流れない。そのため、第３の相のタップ端子ｊ3
，ｊ7 及びｊ11にそれぞれ流入した励磁電流は回転方
向の後方側に位置する１つの相のコイルＷ2 ，Ｗ6 及び
Ｗ10を通して流れた後第１の相のスイッチアームＳ1 の
下段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に
戻る。またバッテリ５から第４の相のスイッチアームＳ
4 の上段のスイッチ素子を通して第４の相のタップ端子
ｊ4 ，ｊ8 及びｊ12にそれぞれ流入した励磁電流は回転
方向の前方側に位置する１つのコイルＷ4 ，Ｗ8 及びＷ
12を通して流れた後第２の相のスイッチアームＳ2 の下
段のスイッチ素子ｑb を通してバッテリの負極端子に戻
る。

【００８０】上記のように、図５の励磁パターンによれ
ば、各相のコイルに励磁電流が電気角で１８０度ずつ流
れ、９０度の区間隣り合う相のコイルに励磁電流が流れ
る期間がオーバラップするため、その出力トルク特性は
図６（Ｄ）に実線で示したようになり、ほとんど谷部が
生じない出力トルク特性を得ることができる。そのた
め、負荷が大きい場合に、電動機の始動に失敗するおそ
れをなくすことができ、４相駆動を行うブラシレス直流
電動機の実用性を高めることができる。

【００８１】上記のように、図５に示した励磁パターン
で励磁電流を流した場合には、励磁電流が流れないコイ
ルが生じるため、出力トルクの最大値が多少低くなるの
を避けられない。

【００８２】これに対し、図７に示すように、第１及び
第２の回転子磁極センサｈa 及びｈb を、電機子鉄心の
歯部間の中心に相応する位置に配置して、図８に示すパ
ターンで励磁電流を流すと、出力トルクの最大値が大き
い特性を得ることができる。図７に示したように第１及
び第２の回転子磁極センサｈa 及びｈb を配置して、図
８に示す励磁パターンで電動機を駆動する際には、バッ
テリ５の正極端子からスイッチ回路３のいずれか１つの
相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して固定
子のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電
流を回転子１の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接
コイルと該回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイ
ルとに分流させた後、他の１つの相のスイッチアームの
下段のスイッチ素子を通してバッテリの負極端子に戻す
励磁電流の流し方を規定の励磁パターンとして定めてお
いて、第１及び第２の回転子磁極センサｈa 及びｈb の
それぞれの出力のレベルが変化（ＬレベルからＨレベル
への変化またはＨレベルからＬレベルへの変化）する毎
に上記規定の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイ
ルを順次磁石回転子１の回転方向にシフトさせていくよ
うにスイッチ回路３のスイッチ素子をオンオフ制御す
る。

【００８３】図８（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ回転子磁極
センサｈa ，ｈb が出力する磁極検出信号ＨA 及びＨB
を示し、（Ｃ）〜（Ｆ）はそれぞれスイッチ回路３の第
１ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ないしＳ4 の上
段のスイッチ素子ｑa に与えられる駆動信号を示してい
る。また図８（Ｇ）ないし（Ｊ）はそれぞれスイッチ回
路３の第１ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ないし
Ｓ4 の下段のスイッチ素子ｑb に与えられる駆動信号を
示している。

【００８４】図８に示した例では、検出信号ＨA がＬレ
ベルからＨレベルへ変化するタイミングと、ＨB がＬレ
ベルからＨレベルへ変化するタイミングと、ＨA がＨレ
ベルからＬレベルに変化するタイミングと、ＨB がＨレ
ベルからＬレベルに変化するタイミングとが９０度（電
気角）間隔で順次現れる。コントローラ４は、これらの
各タイミングが検出される毎に励磁電流を流入させるタ
ップ端子を切り換える。

【００８５】即ち、コントローラ４は、検出信号ＨA が
ＬレベルからＨレベルに変化した時に、第４の相のスイ
ッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ｄ
を消滅させて第１の相のスイッチアームＳ1 の上段のス
イッチ素子ｑa に駆動信号Ａを与えるとともに、第２の
相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb の駆
動信号Ｂ´を消滅させて第３の相のスイッチアームＳ3
の下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｃ´を与える。

【００８６】このときバッテリ５の正極端子から第１の
相のスイッチアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa を通
して第１の相のタップ端子ｊ1 ，ｊ5 及びｊ9 に励磁電
流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前
方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ1 ，Ｗ2 ），
（Ｗ4 ，Ｗ6 ）及び（Ｗ9 ，Ｗ10）と、回転方向の後方
側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ12，Ｗ11），（Ｗ
3 ，Ｗ2 ）及び（Ｗ8 ，Ｗ7 ）とに分流した後、第３の
相のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb を通
してバッテリ５の負極端子に戻る。

【００８７】コントローラ４はまた、検出信号ＨB がＬ
レベルからＨレベルに変化した際に、第１の相のスイッ
チアームＳ1 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ａを
消滅させて第２の相のスイッチアームＳ2 の上段のスイ
ッチ素子ｑa に駆動信号Ｂを与えるとともに、第３の相
のスイッチアームＳ3 の下段のスイッチ素子ｑb の駆動
信号Ｃ´を消滅させて第４の相のスイッチアームＳ4 の
下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｄ´を与える。

【００８８】このときバッテリ５の正極端子から第２の
相のスイッチアームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa を通
して第２の相のタップ端子ｊ2 ，ｊ6 及びｊ10に励磁電
流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前
方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ2 ，Ｗ3 ），
（Ｗ6 ，Ｗ7 ）及び（Ｗ10，Ｗ11）と、回転方向の後方
側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ1 ，Ｗ12），（Ｗ
5 ，Ｗ4 ）及び（Ｗ9 ，Ｗ8 ）とに分流した後、第４の
相のスイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb を通
してバッテリ５の負極端子に戻る。

【００８９】コントローラはまた、検出信号ＨA がＨレ
ベルからＬレベルに変化した時に、第２の相のスイッチ
アームＳ2 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ｂを消
滅させて第３の相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッ
チ素子ｑa に駆動信号Ｃを与えるとともに、第４の相の
スイッチアームＳ4 の下段のスイッチ素子ｑb の駆動信
号Ｄ´を消滅させて第１の相のスイッチアームＳ1 の下
段のスイッチ素子ｑbに駆動信号Ａ´を与える。

【００９０】このときバッテリ５の正極端子から第３の
相のスイッチアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa を通
して第３の相のタップ端子ｊ3 ，ｊ7 及びｊ11に励磁電
流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前
方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ3 ，Ｗ4 ），
（Ｗ7 ，Ｗ8 ）及び（Ｗ11，Ｗ12）と、回転方向の後方
側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ2 ，Ｗ1 ），（Ｗ
6 ，Ｗ5 ）及び（Ｗ10，Ｗ9 ）とに分流した後、第１の
相のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb を通
してバッテリ５の負極端子に戻る。

【００９１】コントローラ４はまた、検出信号ＨB がＨ
レベルからＬレベルに変化した時に、第３の相のスイッ
チアームＳ3 の上段のスイッチ素子ｑa の駆動信号Ｃを
消滅させて第４の相のスイッチアームＳ4 の上段のスイ
ッチ素子ｑa に駆動信号Ｄを与えるとともに、第１の相
のスイッチアームＳ1 の下段のスイッチ素子ｑb の駆動
信号Ａ´を消滅させて第２の相のスイッチアームＳ2 の
下段のスイッチ素子ｑb に駆動信号Ｂ´を与える。

【００９２】このときバッテリ５の正極端子から第４の
相のスイッチアームＳ4 の上段のスイッチ素子ｑa を通
して第４の相のタップ端子ｊ4 ，ｊ8 及びｊ12に励磁電
流が流入する。この励磁電流は、回転子の回転方向の前
方側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ4 ，Ｗ5 ），
（Ｗ8 ，Ｗ9 ）及び（Ｗ12，Ｗ1 ）と、回転方向の後方
側で隣接する２つの隣接コイル群（Ｗ3 ，Ｗ2 ），（Ｗ
7 ，Ｗ6 ）及び（Ｗ11，Ｗ10）とに分流した後、第２の
相のスイッチアームＳ2 の下段のスイッチ素子ｑb を通
してバッテリ５の負極端子に戻る。

【００９３】上記のようにして、回転子磁極センサｈa
，ｈb の出力のレベルが変化する毎に、励磁電流が流
れるコイル群が回転子の一方向［この例では図１（Ｂ）
の矢印ＣＬ方向］に順次シフトしていくため、回転磁界
が生じ、磁石回転子１が一方向に回転させられる。

【００９４】なお図９（Ａ）及び（Ｂ）は図６（Ａ）及
び（Ｂ）と同様に回転子磁極センサｈa 及びｈb の出力
信号ＨA 及びＨB を示しており、図９（Ｃ）に実線で示
したτ1 及び破線で示したτ2 はそれぞれ各コイルを一
方向及び他方向にそれぞれ流れる励磁電流により生じさ
せられるのトルクを示している。この場合電動機の出力
トルクと回転角θとの関係は、図９（Ｄ）の太線で示し
たようになる。

【００９５】上記のように、４相のコイルを有する電動
機を４相駆動する場合、回転子磁極センサを電機子鉄心
の隣り合う歯部の間の間隙の中心位置に配置すると、ト
ルクのピーク値を最大にすることができる。しかしなが
ら、この場合、図９（Ｄ）に示すように、トルク特性に
生じる谷間は比較的深くなるため、回転子の停止位置に
よっては、電動機の始動トルクが十分に得られないこと
があり、電動機の始動に失敗するおそれがある。

【００９６】上記のように、図５の励磁パターンによっ
た場合には、回転子の停止位置による始動トルクのむら
を少なくすることができ、図８の励磁パターンによった
場合には、最大出力トルクを高くすることができる。従
って特に大きい負荷を駆動する場合のように、出力トル
クの平均値を高くすることが望ましい場合には、電動機
の始動時からその回転速度が設定値に達するまでの間
は、図５に示した励磁パターン（以下第１の励磁パター
ンとする。）で駆動して回転子の回転角度位置に対する
トルクむらを少なくし、回転速度が設定値を越えたとき
に励磁パターンを図８に示した励磁パターン（以下第２
の励磁パターンとする。）に切り換えて、電動機の出力
トルクの平均値を大きくするようにするのが望ましい。

【００９７】即ち、電動機の回転速度が零から設定値に
達するまでの間は第１の励磁パターンで励磁電流を流
し、回転速度が設定値を超えた後は第２の励磁パターン
で励磁電流を流すようにするのが好ましい。この場合、
第１の励磁パターンによる場合と、第２の励磁パターン
による場合とでは、回転子磁極センサの配設位置が異な
るため、第１の励磁パターンによる励磁の切換えと、第
２の励磁パターンによる励磁の切換えとを共に回転子磁
極センサの出力を用いて行う場合には、第１の励磁パタ
ーン用の回転子磁極センサと、第２の励磁パターン用の
回転子磁極センサとの双方を設ける必要がある。

【００９８】図１０は図１に示した電動機に第１の励磁
パターン用の回転子磁極センサと、第２の励磁パターン
用の回転子磁極センサとの双方を設けた例を示したもの
で、この例では、電機子鉄心の歯部Ｐ2 と歯部Ｐ3 との
間の間隙の周方向の中心に相応する位置及び歯部Ｐ3 の
周方向の中心に相応する位置にそれぞれ回転子磁極セン
サｈa 及びｈb が配置され、歯部Ｐ3 とＰ4 との間の間
隙の周方向の中心に相応する位置及び歯部Ｐ4 の周方向
の中心に相応する位置にそれぞれ回転子磁極センサｈc
及びｈd が配置されている。図１０の電動機の電機子鉄
心の歯部と回転子の磁極と回転子磁極センサｈa ないし
ｈd との間の関係を示した展開図を図１１に示した。

【００９９】図１０及び図１１のように回転子磁極セン
サｈa ないしｈd を配置した場合には、ｈa とｈc とを
第２の励磁パターン用のセンサとして用い、ｈb とｈd
とを第１の励磁パターン用のセンサとして用いる。

【０１００】電動機の回転速度［ｒｐｍ］が設定値に達
するまでの間第１の励磁パターンで励磁相の切換えを行
い、回転速度が設定値を超えた後は励磁相の切換えを第
２の励磁パターンにより行う場合の動作を時間ｔに対し
て示すタイムチャートを図１２に示した。図１２（Ａ）
ないし（Ｄ）はそれぞれ回転子磁極センサｈa ないしｈ
d の出力信号ＨA ないしＨD を時間ｔに対して示し、図
１２（Ｅ）ないし（Ｈ）はそれぞれ第１の相ないし第４
の相のスイッチアームＳ1 ないしＳ4 の上段のスイッチ
素子ｑa に与えられる駆動信号ＡないしＤを示してい
る。また図１２（Ｉ）ないし（Ｌ）はそれぞれ第１の相
ないし第４の相のスイッチアームＳ1 ないしＳ4 の下段
のスイッチ素子ｑb に与えられる駆動信号Ａ´ないしＤ
´を示している。

【０１０１】この例では、電動機の回転速度が設定値に
達する時刻ｔ1 までの間は回転子磁極センサｈb 及びｈ
d の出力信号ＨB 及びＨD が変化する毎に第１の励磁パ
ターンにより励磁相の切換えを行い、回転速度が設定値
を超える時刻ｔ1 後の期間は回転子磁極センサｈa 及び
ｈc の出力信号ＨA 及びＨC が変化を示す毎に第２の励
磁パターンにより励磁相の切換えを行う。

【０１０２】このように構成すると、電動機を始動する
際に、回転子がいずれの位置に停止していても大きな始
動トルクを発生させることができるため、電動機の始動
を確実に行わせることができる。また電動機が一旦動き
だした後は、最大トルクを高くする励磁パターンで駆動
するので、電動機の定常運転時の平均出力トルクを大き
くすることができる。

【０１０３】上記のように、電動機の回転速度が設定値
に達した時に励磁パターンを切り換えるようにする場
合、電動機の回転速度は、例えば、回転子磁極センサｈ
a 〜ｈd の出力信号の発生間隔（時間）から演算により
求めることができる。

【０１０４】図１２に示した例では、４つの回転子磁極
センサｈa 〜ｈd を用いて第１の励磁パターンによる励
磁相の切換えと、第２の励磁パターンによる励磁相の切
換えとを行わせるようにしたが、第１の励磁パターン用
の回転子磁極センサのみを設けて、該センサから得られ
る検出信号の立上り及び立下がりで起動したタイマ４Ｄ
の出力を用いて第２の励磁パターンの励磁相切換えタイ
ミングを定めるようにすることもできる。

【０１０５】図１３は、第２の励磁パターンの励磁相切
換えタイミングをコントローラ４に設けられたタイマ４
Ｄにより定める場合の動作を示すタイムチャートで、同
図（Ａ）及び（Ｂ）は図７に示すように配置された第２
の励磁パターン用の回転子磁極センサｈa 及びｈb の出
力信号ＨA 及びＨB を示し、同図（Ｃ）は出力信号ＨA
及びＨB のそれぞれの立上り及び立下がりで起動されて
セットされた時間の計測を行うタイマ４Ｄの計時動作を
示す線図である。また図１３（Ｄ）ないし（Ｇ）はそれ
ぞれ第１ないし第４の相のスイッチアームの上段のスイ
ッチ素子に与える駆動信号ＡないしＤを示し、図１２
（Ｈ）ないし（Ｋ）はそれぞれ第１ないし第４の相のス
イッチアームの下段のスイッチ素子に与える駆動信号Ａ
´ないしＤ´を示している。

【０１０６】図１３に示した例では、コントローラ４が
以下のようにしてスイッチ回路３を制御する。コントロ
ーラ４は、電動機の始動指令が与えられたことを検知し
たときに先ず回転子磁極センサｈa ，ｈb が出力する磁
極検出信号ＨA ，ＨB のレベルが変化する毎に第１の励
磁パターンに従って励磁相を切り換えて電動機を始動さ
せる。

【０１０７】本発明に係わる電動機において、磁極検出
信号ＨA ，ＨB の一方のレベルが変化してから他方のレ
ベルが変化するまでの間のクランク軸の回転角度は一定
（電気角で９０度，機械角で１５度）であるので、信号
ＨA ，ＨB の一方のレベルが変化してから他方のレベル
が変化するまでの時間から電動機の回転速度を演算する
ことができる。

【０１０８】図１３に示した例では、磁極検出信号ＨB
の立上りから磁極検出信号ＨA の立下がりまでの時間を
計測することにより電動機の回転速度を演算しており、
磁極検出信号ＨB の図示の立上りａから磁極検出信号Ｈ
A の立下がりｂまでの時間から電動機の回転速度が設定
値に達したことを検出している。

【０１０９】コントローラ４は、電動機の回転速度が設
定値に達したと判定されたときに、その直後に生じる磁
極検出信号ＨA またはＨB の立下がりから次に生じる磁
極検出信号ＨB またはＨA の立上りまでの時間Ｔo を計
測して、タイマ４Ｄに計測すべき時間としてｔ1 ＝Ｔo
／２をセットする。

【０１１０】図１３に示した例では、磁極検出信号ＨA
の立下がりｂで回転速度が設定値に達したと判定された
後、磁極検出信号ＨB の立下がりｃから磁極検出信号Ｈ
A の立上りｄまでの時間Ｔo を計測して、このＴo の１
／２の時間ｔ1 をタイマ４Ｄにセットしている。タイマ
４Ｄがセットされた時間ｔ1 を計測したときにＣＰＵ４
Ａが実行するプログラムに割込みをかけて、駆動信号Ｄ
と駆動信号Ｂ´とを消滅させ、駆動信号Ａ及びＣ´のみ
を発生させた状態にして、第２の励磁パターンに切り換
える。

【０１１１】その後、磁極検出信号ＨB の立上りｅが検
出された時に磁極検出信号ＨA の立上りｄから磁極検出
信号ＨB の立上りｅまでの時間Ｔ1 の１／２の時間ｔ2
をタイマ４Ｄにセットして、この時間ｔ2 の計測を開始
させる。次いでタイマ４Ｄがセットされた時間ｔ2 （＝
Ｔ1 ／２）を計測したときに駆動信号Ａ及びＣ´を消滅
させるとともに、駆動信号Ｂ及びＤ´を発生させる。以
下同様にして、磁極検出信号ＨA またはＨB のレベルが
変化する毎に、１つ前の磁極検出信号のレベル変化が検
出された時刻から今回の磁極検出信号のレベル変化が検
出された時刻までの時間Ｔ2 ，Ｔ3 ，…を計測して、こ
れらの時間の１／２の時間ｔ3 ，ｔ4 ，…をタイマ４Ｄ
にセットして、該タイマがセットされた時間を計測する
毎に励磁相を切り換える。

【０１１２】図１３において、一方の磁極検出信号のレ
ベルが変化してから他方の磁極検出信号のレベルが変化
するまでの回転角度は僅か１５度であり、１つ前の磁極
検出信号のレベル変化が検出された時の時刻から今回の
磁極検出信号のレベル変化が検出された時刻までの間の
平均回転速度と、今回の磁極検出信号のレベル変化が検
出された時刻から次の磁極検出信号のレベル変化が検出
される時刻までの間の平均回転速度との間の差（例えば
Ｔ1 とＴ2 との間の差）は僅かであるため、上記のよう
に、１つ前の磁極検出信号のレベル変化が検出された時
刻から今回の磁極検出信号のレベル変化が検出された時
刻までの時間Ｔ2 ，Ｔ3 ，…の１／２を計測することに
より、第２の励磁パターンでの励磁相切換えタイミング
を求めても、第２の励磁パターン用の回転子磁極センサ
を用いて励磁相の切換えタイミングを定める場合と比べ
てそれ程大きな誤差は生じない。

【０１１３】上記の例では、磁極検出信号ＨA またはＨ
B のレベルが変化する毎に、１つ前の磁極検出信号のレ
ベル変化が検出された時刻から今回の磁極検出信号のレ
ベル変化が検出された時刻までの時間の１／２の時間を
タイマに計測させることにより、励磁相の切り換えタイ
ミングを求めているが、一方の磁極検出信号の信号幅、
例えば図１３のｂ点からｄ点までの時間の１／４の時間
をタイマに計測させることにより励磁相の切換えタイミ
ングを求めるようにしていもよい。

【０１１４】なお回転子磁極センサｈa ，ｈb を第２の
励磁パターン用の位置とした適した位置に配置して、電
動機の回転速度が設定値に達するまでの間、該回転子磁
極センサの出力の立上り及び立下がりでタイマに計時動
作を行わせることにより、第１の励磁パターンでの励磁
相の切換えタイミングを求めるようにすることも考えら
れるが、電動機の始動直後の回転速度は不安定であるた
め、始動直後の低速時の励磁相の切換えタイミングをタ
イマの計時動作により定めるのは好ましくない。したが
って、上記のように、回転子磁極センサｈa ，ｈb を第
１の励磁パターン用の検出位置として適した位置に配置
して、電動機の回転速度が設定値に達するまので間は、
回転子磁極センサｈa ，ｈb の出力がレベル変化を示す
タイミングを励磁相の切換えタイミングとするのが好ま
しい。

【０１１５】上記の例では、電動機の始動後、回転速度
が設定値に達するまでの間第１の励磁パターンにより励
磁相を切り換え、回転速度が設定値を超えた後に第２の
励磁パターンにより励磁相を切り換えるようにしたが、
図６（Ｄ）の出力トルク特性と、図９（Ｄ）の出力トル
ク特性とを合成して、図１４（Ｂ）に太線で示したよう
な出力トルク特性を得ることができれば、全回転速度領
域に亘って、トルクの大きな落ち込みがない特性を得る
ことができる。

【０１１６】なお図１４（Ｂ）においてτa は第１の励
磁パターンにより励磁した場合に得られる図６（Ｄ）の
特性であり、τb は第２の励磁パターンにより励磁した
場合に得られる図９（Ｄ）の特性である。

【０１１７】図１４（Ｂ）のような出力特性を得るため
には、τa とτb との交点で励磁パターンの切換を行え
ばよい。即ち、図１４（Ｂ）のθ1 ´，θ3 ´，θ5 ´
及びθ7 ´の位置で、励磁パターンを第２の励磁パター
ンから第１の励磁パターンに切換え、θ2 ´，θ4 ´，
θ6 ´及びθ8 ´の位置で励磁パターンを第１の励磁パ
ターンから第２の励磁パターンに切り換えるようにすれ
ばよい。しかしながら、このように励磁パターンを切り
換えようとすると、励磁パターンの切換位置相互間の間
隔が狭い個所（例えば図１４Ｂのθ1 ´とθ2 ´との
間）が生じ、隣り合う回転子磁極センサ相互間の間隔が
狭くなって、同センサを配設することが困難になる。回
転子磁極センサの配設を容易にするためには、４つの回
転子磁極センサを等角度間隔で配置して、しかも図１４
（Ｂ）のθ1 ´〜θ8 ´の位置に近い位置で励磁パター
ンの切換を行うようにするのが好ましい。

【０１１８】そのために、例えば、図１４（Ａ）に示し
たように、４つの回転子磁極センサｈa 〜ｈd を電気角
で４５度間隔で配置するのがよい。この例では、特定の
歯部（図示の例では歯部Ｐ2 ）の中心と、回転子の回転
方向の前方側で特定の歯部Ｐ2 に隣接する他の歯部Ｐ3
との間の間隙の中心との間の中央に相応する第１の検出
位置で回転子の磁極を検出するように第１の回転子磁極
センサｈa を配置し、第１の回転子磁極センサｈa の配
設位置から回転子の回転方向に順次電気角で４５度（１
８０／４度）ずつ間隔を隔てた第２ないし第４の検出位
置位置で回転子の磁極を検出するように、第２ないし第
４の回転子磁極センサｈb ないしｈd を配置する。

【０１１９】この場合、回転子磁極センサｈa 〜ｈd が
それぞれ出力する磁極検出信号をＨA 〜ＨB とすると、
コントローラ４は図１５（Ａ）ないし（Ｌ）に示すよう
なパターンでスイッチ回路に駆動信号Ａ〜Ｄ及びＡ´〜
Ｄ´を与える。

【０１２０】即ち、コントローラ４は、直流電源の正極
端子からスイッチ回路３の隣り合う２つの相のスイッチ
アームの上段のスイッチ素子を通して固定子の隣り合う
２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させて、
該隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転子の回転方
向の前方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁
電流を回転方向の前方側に位置する１つの相のコイルを
通して流した後スイッチ回路の他の１つの相のスイッチ
アームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端
子に戻し、隣り合う２つの相のタップ端子のうち回転方
向の後方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁
電流を回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルを
通して流した後スイッチ回路の更に他の相のスイッチア
ームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負極端子
に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンとして定
めるとともに、直流電源の正極端子からスイッチ回路の
いずれか１つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素
子を通して固定子のいずれか１つの相のタップ端子に流
入させた励磁電流を回転子１の回転方向の前方側で隣り
合う２つの隣接コイルと回転方向の後方側で隣り合う２
つの隣接コイルとに分流させた後、他の１つの相のスイ
ッチアームの下段のスイッチ素子を通して直流電源の負
極端子に戻す励磁電流の流し方を第２の励磁パターンと
して定めておいて、磁石回転子を一方向に回転駆動する
際に、第１の回転子磁極センサの出力の状態が変化した
とき及び第３の回転子磁極センサの出力の状態が変化し
たときには、第１の励磁パターンで励磁電流を流し、第
２の回転子磁極センサの出力の状態が変化したとき及び
第４の回転子磁極センサの出力の状態が変化したときに
は第２の励磁パターンで励磁電流を流すようにして、第
１の励磁パターンで励磁電流を流す状態と第２の励磁パ
ターンで励磁電流を流す状態とを交互に生じさせなが
ら、第１ないし第４の回転子磁極センサのそれぞれの出
力の状態が変化する毎に励磁電流を流すコイルを順次磁
石回転子の回転方向にシフトさせていくようにスイッチ
回路３のスイッチ素子をオンオフ制御する。

【０１２１】この場合に得られるトルク特性は図１５
（Ｍ）のようになり、第２の励磁パターンにより励磁相
を切換えた場合にトルクが落ち込む部分で、第１の励磁
パターンにより励磁相を切換えることによりトルクが増
大させられるため、トルクの深い谷間が生じない特性が
得られる。また常に第１の励磁パターンにより励磁相を
切換える場合に比べて出力トルクの平均値を大きくする
ことができる。

【０１２２】本発明において、第２の励磁パターンによ
り励磁を行っているときには、各瞬時において、例えば
図１６に示すようにスイッチ回路のいずれか１つの相の
スイッチアームの上段のスイッチ素子と他の１つの相の
スイッチアームの下段のスイッチ素子とを通して励磁電
流Ｉe が流れる。

【０１２３】これに対し、第１の励磁パターンにより励
磁を行っているときには、図１７に示すように、同時に
２つのスイッチアームの上段のスイッチ素子と、他の２
つのスイッチアームの下段のスイッチ素子とを通して励
磁電流が流れる。そのため、第１の励磁パターンにより
励磁を行っているときには、第２の励磁パターンにより
励磁を行っている場合の２倍の励磁電流が流れる。

【０１２４】したがって、図３に示したように、過電流
検出回路１５を設けて、コントローラ４により過電流保
護手段を構成する場合には、第１の励磁パターンにより
励磁を行っているときの電流の制限値を第２の励磁パタ
ーンにより励磁を行っているときの電流の制限値の２倍
に設定する必要がある。

【０１２５】最初からいずれの励磁パターンで励磁する
かが決まっている場合には、励磁パターンに合わせた過
電流制限値を決めておけばよいが、励磁パターンを第２
の励磁パターンから第１の励磁パターンに切り換えた
り、第１の励磁パターンによる励磁と第２の励磁パター
ンによる励磁とを交互に行ったりする場合には、励磁パ
ターンに応じて過電流制限値を変更する必要がある。

【０１２６】図４に示すような過電流検出回路１５が用
いられる場合には、コントローラ４により励磁パターン
に応じて可変抵抗器ＶＲ1 の抵抗値を調整して増幅回路
の利得を切換えることにより、過電流制限値を切換える
ことができる。即ち、第２の励磁パターンにより励磁を
行うときには、増幅回路１５Ａの利得を第１の励磁パタ
ーンにより励磁を行う際の利得の１／２とすることによ
り、過電流制限値を第１の励磁パターンにより励磁を行
うときの制限値の２倍にすることができる。

【０１２７】またコントローラ４により励磁パターンに
応じて可変抵抗器ＶＲ2 の抵抗値を調整して、基準電圧
Ｖf の値を切り換えることによっても過電流制限値を切
り換えることができる。即ち、第２の励磁パターンによ
り励磁を行うときに基準電圧Ｖf の値を第１の励磁パタ
ーンにより励磁を行うときの２倍の値とすることによ
り、第２の励磁パターンにより励磁を行うときの過電流
制限値を、第１の励磁パターンにより励磁を行うときの
制限値の２倍にすることができる。

【０１２８】上記の例では、電動機の回転子を６極に構
成し、固定子を１２極に構成したが、一般に回転子をｍ
極（ｍは偶数）とし、固定子を２ｍ極とする場合に、４
相駆動を行って電動機として運転することができる。

【０１２９】例えば、図１８に示すように、回転子を８
極とし、固定子を１６極とする場合にも本発明を適用す
ることができる。この場合、電機子鉄心は１６個の歯部
Ｐ1ないしＰ16を有していて、固定子のコイルＷ1 ない
しＷ16は、電機子鉄心の２つの歯部に跨って重ね巻きさ
れ、コイルＷ1 ないしＷ16の巻始め側の端末部と回転子
の回転方向の後方側でそれぞれのコイルに隣接するコイ
ルの巻終り側の端末部との接続点からそれぞれタップ端
子ｊ1 ないしｊ12が引き出されている。そして、タップ
端子ｊ1 ないしｊ16のうち、ｊ1 ，ｊ5 ，ｊ9 及びｊ13
が第１の相のタップ端子を構成し、ｊ2 ，ｊ6 ，ｊ10及
びｊ14が第２の相のタップ端子を構成している。またｊ
3 ，ｊ7 ，ｊ11及びｊ15が第３の相のタップ端子を構成
し、ｊ4，ｊ8 ，ｊ12及びｊ16が第４の相のタップ端子
を構成している。そして、１／２のタップ端子ｊ1 ない
しｊ8 に対して第１の相のスイッチアームＳ1 ないし第
４の相のスイッチアームＳ4 が設けられて、各相のスイ
ッチアームの中間端子が各相の２つのタップ端子に共通
に接続されている。またタップ端子ｊ9 ないしｊ16に対
して第１の相のスイッチアームＳ5 ないし第４の相のス
イッチアームＳ8 が設けられて、各相のスイッチアーム
の中間端子が２つの相のタップ端子に共通に接続されて
いる。

【０１３０】回転子磁極センサｈa 及びｈb はそれぞれ
電機子鉄心の歯部Ｐ5 とＰ6 との間の間隙の中心に相応
する位置、及び歯部Ｐ6 とＰ7 との間の間隙の中心に相
応する位置でそれぞれ回転子の磁極を検出するように設
けられている。

【０１３１】図１８に示した電動機を４相駆動する場
合、回転子磁極センサが出力する磁極検出信号をＨA 及
びＨB 、スイッチアームＳ1 ないしＳ8 の上段のスイッ
チ素子ｑa に与える駆動信号をそれぞれＡないしＨと
し、スイッチアームＳ1 ないしＳ8 の下段のスイッチ素
子ｑb に与える駆動信号をそれぞれＡ´ないしＨ´とす
ると、第２の励磁パターンは図１９のようになる。

【０１３２】また図１８に示した電動機においても、回
転子磁極センサｈa 及びｈb を電機子鉄心の歯部の中心
に相応する位置に配置して、第１の励磁パターンで駆動
することにより、出力トルクのむらが少ない特性を得る
ことができる。

【０１３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、固定子
側に第１ないし第４の相のコイルを設けるとともに、２
つの回転子磁極センサを、電機子鉄心の異なる歯部のほ
ぼ中心に相応する位置に、電気角で９０度の位相差を持
たせて配置して、固定子のコイルから引き出した隣り合
う２つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させる
励磁パターンで固定子を励磁するようにしたことによ
り、回転子の回転角度位置による出力トルクのむらを少
なくして、回転子の初期の回転角度位置がいずれの位置
にある場合でも十分な始動トルクを得ることができる。
したがって、電動機の始動に失敗するおそれをなくすこ
とができ、４相駆動を行うブラシレス直流電動機の実用
性を高めることができる。

【０１３４】また本発明において、回転子の回転速度が
設定値以下の時に固定子の２つのタップ端子に同時に励
磁電流を流入させる第１の励磁パターンで固定子を励磁
し、回転速度が設定値を超えたときに、固定子の１つの
タップ端子に励磁電流を流入させる第２の励磁パターン
に切換えるようにした場合には、電動機の始動時に出力
トルクのむらを少なくして始動を確実にするとともに、
始動後は大きな最大出力トルクが得られるようにして出
力トルクの平均値を増大させ、電動機の出力の向上を図
ることができる。

【０１３５】更に本発明において、固定子の隣り合う２
つの相のタップ端子に同時に励磁電流を流入させる第１
の励磁パターンによる励磁と固定子のコイルから引き出
した１つの相のタップ端子のみに励磁電流を流入させる
第２の励磁パターンによる励磁とを交互に行わせるよう
にした場合には、全回転速度領域で出力トルクのむらを
少なくするとともに、最大出力トルクの最大値を大きく
して平均出力トルクの増大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係わる電動機の実施形態の一
例を示す断面図、（Ｂ）は図１の電動機の正面図であ
る。

【図２】図１の電動機の固定子側に設けるコイルの巻回
構造と、コイルに励磁電流を流す回路の構成例とを示し
た構成図である。

【図３】本発明に係わる電動機を制御する制御装置の構
成例を示した構成図である。

【図４】図３の制御装置で用いる過電流検出回路の構成
例を示した回路図である。

【図５】図１の電動機の励磁パターンとして第１の励磁
パターンを採用する場合の各部の信号波形を示した線図
である。

【図６】図５に示す励磁パターンで固定子のコイルを励
磁した場合に得られるトルク特性を磁極検出信号の波形
とともに示した線図である。

【図７】本発明の他の実施形態における電動機の構成例
を示した正面図てある。

【図８】図７の実施形態において、第２の励磁パターン
により固定子のコイルを励磁する場合の各部の信号波形
を示した線図である。

【図９】図７の励磁パターンによりコイルを励磁した場
合に得られる出力トルク特性の一例を磁極検出信号の波
形とともに示した線図である。

【図１０】本発明の更に他の実施形態における電動機の
構成を示した正面図である。

【図１１】図１０の電動機における回転子磁極センサの
配置を示した説明図である。

【図１２】図１０の電動機各部の信号を示したタイミン
グチャートである。

【図１３】図１０の電動機の励磁の切換えをタイマを用
いて行う場合の動作を示すタイミングチャートである。

【図１４】（Ａ）は本発明の他の実施形態における回転
子磁極センサの配置を示した説明図、（Ｂ）は同実施形
態で得られる出力特性を示した線図である。

【図１５】図１４（Ａ）のように回転子磁極センサを配
置して図１の電動機を駆動する場合の励磁パターンを示
した線図である。

【図１６】図１に示した電動機を第２の励磁パターンで
励磁した場合に流れる励磁電流の流れ方を説明するため
の回路図である。

【図１７】図１に示した電動機を第１の励磁パターンで
励磁した場合に流れる励磁電流の流れ方を説明するため
の回路図である。

【図１８】本発明の更に他の実施形態における電動機の
巻線構造と固定子のコイルに励磁電流を供給するスイッ
チ回路の構成例とを示した構成図である。

【図１９】図１８の電動機の励磁パターンの一例を示し
た線図である。

【符号の説明】

１…回転子、１００…回転子ヨーク、Ｍ1 〜Ｍ6 …永久
磁石、２…固定子、２００…電機子鉄心、Ｐ1 〜Ｐ12…
歯部、Ｗ1 〜Ｗ12…コイル、ｊ1 〜ｊ12…タップ端子、
３…スイッチ回路、ｑa …上段のスイッチ素子、ｑb …
下段のスイッチ素子、Ｓ1 〜Ｓ4 …第１ないし第４の相
のスイッチアーム、４…コントローラ、５…バッテリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 29/08 Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｃ Ｈ０２Ｐ 6/20 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３７１Ｋ (72)発明者 村松 秀一 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内 (72)発明者 稲葉 豊 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内 Ｆターム(参考） 5H019 AA02 BB01 BB05 BB13 BB19 BB20 BB23 BB24 CC04 DD04 DD10 EE01 EE14 5H560 BB05 BB07 BB12 DA03 DA18 DA20 EB01 GG04 HA02 JJ02 SS02 TT01 TT12 TT15 UA05 5H603 AA01 BB01 BB09 BB10 BB13 CA01 CA05 CB04 CB12 CB18 CC11 CC17 CD05 CD21 5H604 BB01 BB15 BB17 CC01 CC05 QB03 QB14 5H611 AA01 BB01 BB07 BB08 PP05 QQ03 RR02 TT01 UA03 UA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶
   数）の磁極を有する磁石回転子と、 前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設
   けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイル
   を前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ
   各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転
   方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えてい
   て、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部と
   それぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部
   との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁
   石回転子との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末
   部に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした
   場合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相の
   タップ端子に分けることができるように構成された固定
   子と、 前記電機子鉄心の特定の歯部の周方向のほぼ中心に相応
   する位置に設定された第１の検出位置及び該第１の検出
   位置から前記磁石回転子の回転方向に電気角で９０度離
   れた第２の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの
   検出位置を通過している前記磁石回転子の磁極がＮ極の
   ときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設け
   られた第１及び第２の回転子磁極センサと、 互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のス
   イッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点か
   ら中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ない
   し第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも
   １つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ
   端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチ
   アームを直流電源が接続される対の直流電源接続端子間
   に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイ
   ッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ
   端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、 前記磁石回転子を一方向に回転駆動する際に、前記直流
   電源の正極端子から前記スイッチ回路の２つの隣り合う
   相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記
   固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励磁電
   流を流入させて、前記回転子の回転方向の前方側に位置
   する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方
   向の前方側の１つ相のコイルを通して流した後他の１つ
   の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して前
   記直流電源の負極端子に戻し、前記隣り合う２つの相の
   タップ端子のうち前記回転方向の後方側に位置する相の
   タップ端子に流入させた励磁電流は前記回転方向の後方
   側の１つ相のコイルを通して流した後更に他の相のスイ
   ッチアームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源
   の負極端子に戻す励磁電流の流し方を規定の励磁パター
   ンとして定めておいて、前記第１及び第２の回転子磁極
   センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に、前記規
   定の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次
   前記磁石回転子の回転方向にシフトさせていくように前
   記スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御するコン
   トローラと、 を具備したことを特徴とするブラシレス直流電動機。
2. 【請求項２】 等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶
   数）の磁極を有する磁石回転子と、 前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設
   けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイル
   を前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ
   各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転
   方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えてい
   て、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部と
   それぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部
   との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁
   石界磁との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部
   に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場
   合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタ
   ップ端子に分けることができるように構成された固定子
   と、 電気角で４５度の位相差を持って前記磁石回転子の回転
   方向に順次並ぶように設定された前記固定子側の第１な
   いし第４の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの
   検出位置を通過している前記磁石回転子の磁極がＮ極の
   ときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設け
   られた第１ないし第４の回転子磁極センサと、 互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のス
   イッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点か
   ら中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ない
   し第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも
   １つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ
   端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチ
   アームを直流電源が接続される対の直流電源接続端子間
   に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイ
   ッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ
   端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、 前記直流電源の正極端子から前記スイッチ回路の２つの
   隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通
   して前記固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時
   に励磁電流を流入させて、前記回転子の回転方向の前方
   側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流を前
   記回転方向の前方側の１つの相のコイルを通して流した
   後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子
   を通して前記直流電源の負極端子に戻し、前記隣り合う
   ２つの相のタップ端子のうち前記回転方向の後方側に位
   置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転
   方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に
   他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して
   前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第２
   の励磁パターンとして定めるとともに、前記直流電源の
   正極端子から前記スイッチ回路のいずれか１つの相のス
   イッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子
   のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流
   を前記回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接
   コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイル
   とに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段
   のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す
   励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めてお
   いて、前記磁石回転子の回転速度が設定値以下のとき
   に、前記第１の回転子磁極センサ及び第３の回転子磁極
   センサのそれぞれの出力の状態が変化する毎に前記第１
   の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを前記磁
   石回転子の回転方向にシフトさせていき、前記磁石回転
   子の回転速度が設定値を超えたときには前記第２の回転
   子磁極センサ及び第４の回転子磁極センサのそれぞれの
   出力の状態が変化する毎に前記第２の励磁パターンに従
   って励磁電流を流すコイルを前記磁石回転子の回転方向
   にシフトさせていくように前記スイッチ回路のスイッチ
   素子を制御するコントローラとを具備し、 前記第１の検出位置は前記電機子鉄心の特定の歯部の周
   方向のほぼ中心に相応する位置に設定されているブラシ
   レス直流電動機。
3. 【請求項３】 等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶
   数）の磁極を有する磁石回転子と、 前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設
   けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイル
   を前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ
   各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転
   方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えてい
   て、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部と
   それぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部
   との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁
   石界磁との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部
   に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場
   合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタ
   ップ端子に分けることができるように構成された固定子
   と、 前記電機子鉄心の特定の歯部の周方向のほぼ中心に相応
   する位置に設定された第１の検出位置及び該第１の検出
   位置から前記磁石回転子の回転方向に電気角で９０度離
   れた第２の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの
   検出位置を通過している前記磁石回転子の磁極がＮ極の
   ときとＳ極のときとで出力の状態を異にするように設け
   られた第１及び第２の回転子磁極センサと、 互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のス
   イッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点か
   ら中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ない
   し第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも
   １つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ
   端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチ
   アームを直流電源が接続される対の直流電源接続端子間
   に並列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイ
   ッチアームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ
   端子に接続した構成を有するスイッチ回路と、 前記直流電源の正極端子から前記スイッチ回路の２つの
   隣り合う相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通
   して前記固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時
   に励磁電流を流入させて、前記回転子の回転方向の前方
   側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前
   記回転方向の前方側の１つの相のコイルを通して流した
   後他の１つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子
   を通して前記直流電源の負極端子に戻し、前記隣り合う
   ２つの相のタップ端子のうち前記回転方向の後方側に位
   置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は前記回転
   方向の後方側の１つの相のコイルを通して流した後更に
   他の相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通して
   前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第１
   の励磁パターンとして定めるとともに、前記直流電源の
   正極端子から前記スイッチ回路のいずれか１つの相のス
   イッチアームの上段のスイッチ素子を通して前記固定子
   のいずれか１つの相のタップ端子に流入させた励磁電流
   を前記回転子の回転方向の前方側で隣り合う２つの隣接
   コイルと回転方向の後方側で隣り合う２つの隣接コイル
   とに分流させた後他の１つの相のスイッチアームの下段
   のスイッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻す
   励磁電流の流し方を第２の励磁パターンとして定めてお
   いて、前記磁石回転子の回転速度が設定値以下のときに
   は、前記第１及び第２の回転子磁極センサのそれぞれの
   出力の状態が変化する毎に、前記第１の励磁パターンに
   従って励磁電流を流すコイルを前記磁石回転子の回転方
   向に順次シフトさせていくように前記スイッチ回路の各
   スイッチ素子をオンオフ制御し、前記磁石回転子の回転
   速度が設定値を超えたときには、前記第１及び第２の回
   転子磁極センサの出力の状態の組み合わせが変化する毎
   に起動させたタイマが所定の時間を計測する毎に前記第
   ２の励磁パターンに従って励磁電流を流すコイルを順次
   磁石回転子の回転方向にシフトさせていくように前記ス
   イッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御するコントロ
   ーラとを具備し、 前記磁石回転子の回転速度が設定値を超えたときには、
   前記磁石回転子の各磁極の回転方向の前端縁が前記電機
   子鉄心の歯部間を通過する際に、前記第２の励磁パター
   ンで同時に励磁電流が流れるコイルの組み合わせが切り
   換わるように、前記タイマが計測する時間が設定される
   ことを特徴とするブラシレス直流電動機。
4. 【請求項４】 等角度間隔で配置されたｍ極（ｍは偶
   数）の磁極を有する磁石回転子と、 前記磁石回転子の回転方向に等角度間隔で並ぶように設
   けられた２ｍ個の歯部を有する電機子鉄心と、各コイル
   を前記電機子鉄心の隣り合う２つの歯部に跨らせ、かつ
   各コイルの巻き方向を同一として前記磁石回転子の回転
   方向に順次重ね巻きされた２ｍ個のコイルとを備えてい
   て、該２ｍ個のコイルのそれぞれの巻始め側の端末部と
   それぞれのコイルに隣接するコイルの巻終り側の端末部
   との接続点から２ｍ個のタップ端子が導出され、前記磁
   石界磁との位相関係が等しいコイルの巻始め側の端末部
   に接続されたタップ端子を同じ相のタップ端子とした場
   合に前記２ｍ個のタップ端子を第１ないし第４の相のタ
   ップ端子に分けることができるように構成された固定子
   と、 前記磁石回転子の回転方向の前方側に電気角で４５度の
   間隔を持って順次並ぶように設定された第１ないし第４
   の検出位置にそれぞれ配置されて、それぞれの検出位置
   を通過している磁石回転子の磁極がＮ極のときとＳ極の
   ときとで出力の状態を異にするように設けられた第１な
   いし第４の回転子磁極センサと、 互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のス
   イッチ素子とを有して両スイッチ素子どうしの接続点か
   ら中間端子が導出されたスイッチアームを前記第１ない
   し第４の相のタップ端子のそれぞれに対して少なくとも
   １つずつ備えていて、前記第１ないし第４の相のタップ
   端子にそれぞれ対応する第１ないし第４の相のスイッチ
   アームを直流電源が接続される対の電源接続端子間に並
   列に接続するとともに該第１ないし第４の相のスイッチ
   アームのそれぞれの中間端子を対応する相のタップ端子
   に接続した構成を有するスイッチ回路と、 前記直流電源の正極端子からスイッチ回路の隣り合う２
   つの相のスイッチアームの上段のスイッチ素子を通して
   前記固定子の隣り合う２つの相のタップ端子に同時に励
   磁電流を流入させて、該隣り合う２つの相のタップ端子
   のうち前記回転子の回転方向の前方側に位置する相のタ
   ップ端子に流入させた励磁電流を前記回転方向の前方側
   に位置する１つの相のコイルを通して流した後前記スイ
   ッチ回路の他の１つの相のスイッチアームの下段のスイ
   ッチ素子を通して前記直流電源の負極端子に戻し、前記
   隣り合う２つの相のタップ端子のうち前記回転方向の後
   方側に位置する相のタップ端子に流入させた励磁電流は
   前記回転方向の後方側に位置する１つの相のコイルを通
   して流した後前記スイッチ回路の更に他の相のスイッチ
   アームの下段のスイッチ素子を通して前記直流電源の負
   極端子に戻す励磁電流の流し方を第１の励磁パターンと
   して定めるとともに、前記直流電源の正極端子からスイ
   ッチ回路のいずれか１つの相のスイッチアームの上段の
   スイッチ素子を通して前記固定子のいずれか１つの相の
   タップ端子に流入させた励磁電流を前記回転子の回転方
   向の前方側で隣り合う２つの隣接コイルと回転方向の後
   方側で隣り合う２つの隣接コイルとに分流させた後他の
   １つの相のスイッチアームの下段のスイッチ素子を通し
   て前記直流電源の負極端子に戻す励磁電流の流し方を第
   ２の励磁パターンとして定めておいて、前記磁石回転子
   を一方向に回転駆動する際に、前記第１の回転子磁極セ
   ンサの出力の状態が変化したとき及び第３の回転子磁極
   センサの出力の状態が変化したときには、前記第１の励
   磁パターンで励磁電流を流し、前記第２の回転子磁極セ
   ンサの出力の状態が変化したとき及び第４の回転子磁極
   センサの出力の状態が変化したときには前記第２の励磁
   パターンで励磁電流を流すようにして、第１の励磁パタ
   ーンで励磁電流を流す状態と第２の励磁パターンで励磁
   電流を流す状態とを交互に生じさせながら、前記第１な
   いし第４の回転子磁極センサのそれぞれの出力の状態が
   変化する毎に励磁電流を流すコイルを順次磁石回転子の
   回転方向にシフトさせていくように前記スイッチ回路の
   スイッチ素子をオンオフ制御するコントローラとを具備
   し、 前記第１の検出位置は、前記電機子鉄心の特定の歯部と
   前記回転子の回転方向の前方側で前記特定の歯部に隣接
   する他の歯部との間の間隙の中心と前記特定の歯部の周
   方向の中心との間に設定されているブラシレス直流電動
   機。