JP2005261140A - 直流ブラシレスモータ及びファン - Google Patents

Abstract

【課題】正逆転可能な直流ブラシレスモータを簡単な構造で提供する。
【解決手段】ホール素子２の出力信号を、コントロール信号ＣによってドライブＩＣ１に入力する間に反転させることが可能な反転回路を備えることにより、直列に接続されたコイル４、５への通電を逆転可能にする。または、コントロール信号Ｃによってホール素子に付加する電流の方向を反転させることが可能な反転回路を備えることにより、直列に接続されたコイルへの通電を逆転可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外部からの電気的な信号により、正逆転を切り換え可能な直流ブラシレスモータと、それを用いて構成されたファンに関する。

近年、直流モータが使用される分野において従来用いられていたブラシ付きモータに替えて、直流ブラシレスモータが使用されることが多くなっている。直流ブラシレスモータは直流ブラシ付きモータに比べ、長寿命、高効率、小型化が可能である。

しかしながら、回転の反転をするに当たっては、ブラシ付きモータが電極の正負を切り換えることで対応できるのに対して、ブラシレスモータにおいては複雑な回路を組む必要があった。また、一般にブラシレスモータの駆動制御は市販の駆動制御ＩＣを用いるので、回転方向を反転する機能は、別回路で実現する必要があった。

さらに、近年ブラシレスモータはファンにも用いられている。ファンの使用される環境によっては、風を送り出す方向を変える必要があるが、風を送り出す向きを変えるためには、風の流れを偏向させるための装置が必要であり、装置が大型かつ複雑になってしまう。

特に、近年直流ブラシレスモータを用いたファンは、小型の電子機器内に搭載され、そのファンが搭載されている空間の最も温度が高い箇所に風を送り出さなくてはならない。複数の高温部がある場合には、例えば特許文献１に記載されているように複数のファンを取りつけるか、風の流れを偏向させる装置が必要であるが、装置が小形であるため複数のファンもしくは風の流れを偏向させる装置の配置は困難であった。

特開２０００−１５６５８１号公報

本発明は、従来の技術の有するこのような問題に留意してなされたものである。すなわち本発明が解決する課題とは、正逆回転可能な直流ブラシレスモータを簡単な構成で実現することである。また、その直流ブラシレスモータを用いて、複数の方向に風を送ることが可能なファンを提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載された直流ブラシレスモータは、
直列接続された複数のコイルと、通電されたコイルが作る磁場と相互に磁力を及ぼしあって回転力を得るよう回転部材に設けられたロータマグネットと、コイルへの通電を制御して回転部材の回転を制御する制御回路とを有する直流ブラシレスモータにおいて、制御回路が、ロータマグネットの回転位置を検出し、位置信号を出力する検出手段と、位置信号に基づいてコイルへの通電を行なう駆動回路と、位置検出信号を１つの信号によって反転または非反転させることが可能である信号反転回路とを備え、信号反転回路に回転方向制御信号を入力し、信号反転回路の出力を駆動回路に入力し、回転方向制御信号の値によって駆動回路に入力される位置検出信号が反転または非反転に制御されることにより、正逆転が可能であることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載された直流ブラシレスモータは、
直列接続された複数のコイルと、通電された前記コイルが作る磁場と相互に磁力を及ぼしあって回転力を得るよう回転部材に設けられたロータマグネットと、コイルへの通電を制御して回転部材の回転を制御する制御回路とを有する直流ブラシレスモータにおいて、制御回路が、ロータマグネットの回転位置を検出し、位置信号を出力する検出手段と、位置信号に基づいてコイルへの通電を行なう駆動回路と、位置検出手段への通電極性を１つの信号によって反転・非反転させることが可能である電源反転回路とを備え、位置検出手段は、電源を反転させることによって位置検出信号の出力が反転するものであり、電源反転回路に回転方向制御信号を入力し、電源反転回路の出力を位置検出手段の電源に入力し、回転方向制御信号の値によって位置検出手段の出力する位置検出信号が反転または非反転に制御されることにより、正逆転が可能であることを特徴とする直流ブラシレスモータ。

本発明の請求項３に記載された直流ブラシレスモータは、
信号反転回路または電源反転回路がアナログスイッチを含んで構成されることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載された直流ブラシレスモータは、
信号反転回路または電源反転回路がコンパレータと排他的論理和回路を含んで構成されることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の直流ブラシレスモータは、
信号反転回路または電源反転回路が２つのトランジスタを含んで構成されることを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の直流ブラシレスモータは、
位置検出手段がホール素子またはホールＩＣであることを特徴とする。

本発明の請求項７に記載のファンは、
請求項１乃至６のいずれかに記載された直流ブラシレスモータと、インペラとを備え、回転方向制御信号によって、インペラの回転方向が正逆転自在に制御されることを特徴とする。

請求項１乃至６に記載された発明によって、正逆転可能な直流ブラシレスモータを、簡単な構成で実現することが可能になった。また、請求項７に記載された発明によってインペラの回転の向きを反転させることにより、複数の方向に風を送ることが可能なファンを得ることができる。

本発明における最良の実施の形態について図を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、位置関係の上下前後左右、及び方向に関する説明をするときには、図面における位置関係や方向を意味しており、実際の使用時の位置関係や方向と必ずしも一致するものではない。

（第１の実施例）
図１は本発明の直流ブラシレスモータの第１の実施例を示した回路図の主要部である。

本発明の回路は、制御回路であるドライブＩＣ１、検出手段であるホール素子２、信号反転回路であるアナログスイッチ７及び直列に接続されたコイル４、５とを有している。

本実施例において各構成要素として、例えば、ドライブＩＣ１はローム（株）製ＢＡ６４２７Ｆ、ホール素子２は旭化成電子(株)製ＨＷ−１０１Ａ、アナログスイッチ７は東芝セミコンダクタ社製ＴＣ４Ｗ５３Ｆをそれぞれ使用した。

（１−１）回路の接続
図１の端子１１は＋５Ｖの電源に接続され、端子１２は接地されており、端子３にはモータの回転方向を制御するコントロール信号Ｃが入力される。端子１１に接続された＋５Ｖの電源はドライブＩＣ１、ホール素子２の電源端子２Ｃ、アナログスイッチ７にそれぞれ電源として供給される。

（１−２）ホール素子２
ホール素子２の２つの出力端子２Ａ、２Ｂから出力されるホール素子出力信号はアナログスイッチ７を通してドライブＩＣ１に入力される。

ホール素子２は、あらかじめホール素子２の端子２Ｃから２Ｄ方向に電流を加え、電流と垂直な方向に磁場を加えると、電流及び磁場に垂直な方向に電位差が生じる。その正負は、ロータマグネット１４の作る磁界の向きに依存する。その信号をもとにしてドライブＩＣ１はコイル４、５に通電を行なう。

（１−３）アナログスイッチ
アナログスイッチ７の入力端子７Ａにはホール素子２の出力端子２Ａからの信号が入力され、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂにはホール素子の出力端子２Ｂからの信号が入力される。

コントロール信号Ｃは、アナログスイッチ７の制御端子７Ｃに入力され、
コントロール信号Ｃがハイレベルのときはアナログスイッチ７の入力端子７Ａは端子７Ａ１に接続され、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂは端子７Ｂ１に接続され、コントロール信号Ｃがローレベルのときはアナログスイッチ７の入力端子７Ａは端子７Ａ２に接続され、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂは端子７Ｂ２に接続される。端子７Ａ１は７Ｂ２と短絡接続されており、端子７Ａ２は７Ｂ１と短絡接続されており、結果的にアナログスイッチ７は２つの出力端子を有している。

（１−４）回路の動作
（１−４−１）コントロール信号Ｃ−ハイレベル
その結果、コントロール信号Ｃがハイレベルのとき、ホール素子２の出力端子２Ａから出力された信号は、アナログスイッチ７の入力端子７Ａに入力され、出力端子７Ａ１に出力される。出力端子７Ａ１はドライブＩＣ１のホール素子からの信号入力端子１Ｈ１に入力される。またこのとき、ホール素子２の出力端子２Ｂから出力された信号は、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂに入力され、出力端子７Ｂ１に出力される。出力端子７Ｂ１はドライブＩＣ１のホール素子からの信号入力端子１Ｈ２に入力される。

（１−４−２）コントロール信号Ｃ−ローレベル
一方コントロール信号Ｃがローレベルのとき、ホール素子２の出力端子２Ａから出力された信号は、アナログスイッチ７の入力端子７Ａに入力され、出力端子７Ａ２に出力される。出力端子７Ａ２はドライブＩＣ１のホール素子からの信号入力端子１Ｈ２に入力される。またこのとき、ホール素子２の出力端子２Ｂから出力された信号は、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂに入力され、出力端子７Ｂ２に出力される。出力端子７Ｂ２はドライブＩＣ１のホール素子からの信号入力端子１Ｈ１に入力される。

（１−５）ドライブＩＣ
ドライブＩＣ１は、そのホール素子からの信号入力端子１Ｈ１が１Ｈ２に比べて電位が高いときにはコイル４からコイル５へ、ホール素子からの信号入力端子１Ｈ１が１Ｈ２に比べて電位が低いときにはコイル５からコイル４へそれぞれ通電する。したがって、コントロール信号Ｃの正負を逆転させることによってコイル４、５への通電を反転させることができる。

（１−６）直流ブラシレスモータの回転
図２は、正回転時のロータマグネット１４の位置とステータ１９の磁化の様子を模式的に表した図である。なお、本実施例の説明において、ロータマグネット１４の磁極がＮ極、Ｓ極であるとは、ステータ１９に対向する面の磁極がそれぞれＮ極、Ｓ極であることをあらわしている。また、ステータ１９の磁極歯がＮ極、Ｓ極であるとは、ロータマグネット１４と対向する面の磁極がそれぞれＮ極、Ｓ極であることをあらわしている。また、ステータ１９のコイル４、５は図示を省略している。

本実施例においてロータマグネット１４の磁極数は４極であり、ステータ１９は４つの磁極歯１５、１６、１７、１８を有する。コイル４、５に通電すると、コイル４、５がステータの磁極歯を磁化する。コイル４からコイル５に向かって通電したときに磁極歯１５と１７がＮ極、磁極歯１６と１８がＳ極に磁化されるとき、コイル５からコイル４に向かって通電した場合、磁極歯１５と１７はＳ極、磁極歯１６と１８はＮ極に磁化される。

ホール素子２は２つの隣り合う磁極歯の間で、ロータマグネット１４に対向して配置されている。ホール素子２と対向するロータマグネット１４の磁極がＮ極のときに、ホール素子２の出力端子２Ａの電位が出力端子２Ｂの電位よりも高くなるようにホール素子２に電流を加えておくと、ホール素子２と対向するロータマグネット１４の磁極がＳ極のときには、ホール素子２の出力端子２Ｂの電位が出力端子２Ａの電位よりも高くなる。

（１−７）直流ブラシレスモータ及び回路の動作
（１−７−１）ホール素子２と対向する磁極−Ｎ、コントロール信号Ｃ−ハイレベル
図２Ａのように、ホール素子２と対向するロータマグネット１４の磁極がＮ極のとき、ホール素子２の出力端子２Ａの電位は出力端子２Ｂの電位よりも高く、コントロール信号Ｃがハイレベルである場合には、ホール素子２の出力端子２Ａの出力は、アナログスイッチ７の入力端子７Ａから出力端子７Ａ１を介してドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に入力され、ホール素子２の出力端子２Bの出力は、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂから出力端子７Ｂ１を介してドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ２に入力される。ドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１の電位が１Ｈ２の電位よりも高いので、ドライブＩＣ１は、コイル４からコイル５に向かって電流を流す。したがって磁極歯１５と１７はＮ極に、磁極歯１６と１８はＳ極に磁化される。この結果、ステータ１９の磁極歯とロータマグネット１４の磁極とが反発しあい、ロータマグネット１４はステータ１９に対して時計回りに回転する。

（１−７−２）ホール素子２と対向する磁極−Ｓ、コントロール信号Ｃ−ハイレベル
図２Ｂのように、ホール素子２と対向するロータマグネット１４の磁極がＳ極のとき、
ホール素子２の出力端子２Ｂの電位が出力端子２Ａの電位よりも高くなる。コントロール信号Ｃがハイレベルのとき、アナログスイッチ７を介してドライブＩＣのホール信号入力端子１Ｈ２の電位は、１Ｈ１の電位よりも高くなるので、ドライブＩＣはコイル５からコイル４に向かって電流を流す。したがって磁極歯１５と１７はＳ極に、磁極歯１６と１８はＮ極に磁化される。この結果、ステータ１９の磁極歯とロータマグネット１４の磁極とが反発しあうので、ロータマグネット１４はステータ１９に対して時計回りに回転する。

（１−７−３）ホール素子２と対向する磁極−Ｎ、コントロール信号Ｃ−ローレベル
一方図３Ａのように、ホール素子２と対向するロータマグネット１４の磁極がＮ極のとき、ホール素子２の出力端子２Ａの電位は出力端子２Ｂの電位よりも高く、コントロール信号Ｃがローレベルである場合には、ホール素子２の出力端子２Ａの出力は、アナログスイッチ７の入力端子７Ａから出力端子７Ａ２を介してドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ２に入力され、ホール素子２の出力端子２Ｂの出力は、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂから出力端子７Ｂ２を介してドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に入力される。ドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ２の電位が１Ｈ１の電位よりも高いので、ドライブＩＣ１は、コイル５からコイル４に向かって電流を流す。したがって磁極歯１５と１７はＳ極に、磁極歯１６と１８はＮ極に磁化される。この結果、ステータ１９の磁極歯とロータマグネット１４の磁極とが吸引しあい、ロータマグネット１４はステータ１９に対して反時計回りに回転する。

（１−７−４）ホール素子２と対向する磁極−Ｓ、コントロール信号Ｃ−ローレベル
図３Ｂのように、ホール素子２と対向するロータマグネット１４の磁極がＳ極のとき、
ホール素子２の出力端子２Ｂの電位が出力端子２Ａの電位よりも高くなる。コントロール信号Ｃがローレベルのとき、アナログスイッチ７を介してドライブＩＣのホール信号入力端子１Ｈ１の電位は、１Ｈ２の電位よりも高くなるので、ドライブＩＣはコイル４からコイル５に向かって電流を流す。したがって磁極歯１５と１７はＮ極に、磁極歯１６と１８はＳ極に磁化される。この結果、ステータ１９の磁極歯とロータマグネット１４の磁極とが吸引しあうので、ロータマグネット１４はステータ１９に対して反時計回りに回転する。

このように、ロータマグネット１４が図２Ａと図３Ａや図２Ｂと図３Ｂのように同じ位置にあっても、コントロール信号をハイレベルとローレベルに切り換えることにより、直流ブラシレスモータの正逆転を切り換えることができる。

（実施例２）
図４は本発明の直流ブラシレスモータの第２の実施例を示した回路図の主要部である。

（２−１）回路の接続
本発明の回路は、制御回路であるドライブＩＣ１、検出手段であるホール素子２、信号反転回路を形成するコンパレータ２０と排他的論理和回路及び直列に接続されたコイル４、５とを有している。

図４において、端子１１は＋５Ｖの電源に接続され、端子１２は接地されており、端子３には直流ブラシレスモータの回転方向を制御するコントロール信号Ｃが入力される。端子１１に接続された＋５Ｖの電源はドライブＩＣ１、ホール素子の電源端子２Ｃ、コンパレータ２０及び排他的論理回路２１にそれぞれ電源として供給される。

ホール素子２の２つの出力端子２Ａ、２Ｂから出力されるホール素子出力信号はコンパレータ２０及び排他的論理和回路２１を通してドライブＩＣ１に供給される。

コンパレータ２０の入力端子２０−にはホール素子２の出力端子２Ａからの信号が入力され、コンパレータ２０の入力端子２０＋にはホール素子２の出力端子２Ｂからの信号が入力される。

（２−２）ホール素子２
ホール素子２には、あらかじめ端子２Ｃから２Ｄ方向に電流を加え、電流と垂直な方向に磁場を加えると、電流及び磁場に垂直な方向に電位差が生じる。電位差の高低の方向は、ロータマグネット１４が作る磁界の向きに依存する。

（２−３）コンパレータ２０
コンパレータ２０は、その入力端子２０−の電位が入力端子２０＋の電位よりも高い場合にはローレベルの信号を出力し、入力端子２０−の電位が入力端子２０＋の電位よりも低い場合には、ハイレベルの信号を出力する。こうして、アナログ信号であるホール素子２からの出力信号が、端子２Ａと端子２Ｂとでどちらが高いかがデジタル信号として出力される。

（２−４）排他的論理回路２１
排他的論理回路２１は２つの入力端子２１Ａ、２１Ｂと１つの出力端子を有する回路である。排他的論理和回路の入力端子２１Ａにはコンパレータ２０の出力信号が入力され、入力端子２１Ｂにはコントロール信号Ｃが入力される。

排他的論理和回路２１は、２つの入力信号が両方ともハイレベルもしくはローレベルのときにはローレベルの信号を出力し、２つの入力信号のうち一方がハイレベルで他方がローレベルの場合にはハイレベルの信号を出力する。

（２−５）ドライブＩＣ１の入力
ドライブＩＣ１は実施例１と同様のものであり、２つのホール信号入力端子１Ｈ１と１Ｈ２とを有しており、コイル４、５が接続されている。ドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１には、排他的論理和回路２１の出力端子が接続されている。ホール信号入力端子１Ｈ２には、＋５Ｖの電源電圧と接地との間を２つの同抵抗値の抵抗２２、２３によって分圧した約＋２．５Ｖの電圧が供給されている。

（２−６）回路の動作
（２−６−１）コントロール信号Ｃ−ハイレベル、ホール素子出力２Ａ＞２Ｂ
コントロール信号がハイレベルのとき、
ホール素子２の出力端子２Ａが出力端子２Ｂよりも電位が高い場合には、コンパレータ２０の出力はローレベルとなる。一方がローレベルで他方がハイレベルの信号が排他的論理和回路２１に入力されるのでその出力はハイレベルになる。

排他的論理和回路２１の出力は約５Ｖのハイレベルであり、その出力信号はドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に入力される。ホール信号入力端子１Ｈ２には常に約２．５Ｖの電圧が供給されているため、ドライブＩＣ１はコイル４からコイル５に向かって電流を流す。

（２−６−２）コントロール信号Ｃ−ハイレベル、ホール素子出力２Ａ＜２Ｂ
また、コントロール信号Ｃがハイレベルで、ホール素子２の出力端子２Ｂが出力端子２Ａよりも電位が高い場合には、コンパレータ２０の出力はハイレベルとなる。２つのハイレベルの入力信号が排他的論理和回路２１に入力されるのでその出力はローレベルになる。

排他的論理和回路２１の出力は約０Ｖのローレベルであり、その出力信号はドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に入力される。ホール信号入力端子１Ｈ２には常に約２．５Ｖの電圧が供給されているため、ドライブＩＣ１はコイル５からコイル４に向かって電流を流す。

（２−６−３）コントロール信号Ｃ−ローレベル、ホール素子出力２Ａ＞２Ｂ
コントロール信号Ｃがローレベルのとき、
ホール素子２の出力端子２Ａが出力端子２Ｂよりも電位が高い場合には、コンパレータ２０の出力はローレベルとなる。２つのローレベルの信号が排他的論理和回路２１に入力されるのでその出力はローレベルになる。

排他的論理和回路２１の出力は約０Ｖのローレベルであり、その出力信号はドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に入力される。ホール信号入力端子１Ｈ２には常に約２．５Ｖの電圧が供給されているため、ドライブＩＣ１はコイル５からコイル４に向かって電流を流す。

（２−６−４）コントロール信号Ｃ−ローレベル、ホール素子出力２Ａ＜２Ｂ
また、コントロール信号Ｃがローレベルで、ホール素子２の出力端子２Ｂが出力端子２Ａよりも電位が高い場合には、コンパレータ２０の出力はハイレベルとなる。一方がハイレベルで他方がローレベルの入力信号が排他的論理和回路２１に入力されるのでその出力はハイレベルになる。

排他的論理和回路２１の出力は約５Ｖのハイレベルであり、その出力信号はドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に入力される。ホール信号入力端子１Ｈ２には常に約２．５Ｖの電圧が供給されているため、ドライブＩＣ１はコイル４からコイル５に向かって電流を流す。

（２−７）直流ブラシレスモータの回転
上記の通り、本発明の回路を実装した直流ブラシレスモータは、ホール素子２の出力をコントロール信号Ｃによって反転させることができる。コントロール信号Ｃがハイレベルの場合、及びコントロール信号Ｃがローレベルの場合とも同じロータマグネット１４の位置にあるとき、ドライブＩＣ１がコイル４、５に流す電流の向きは実施例１と同じである。したがって図２、図３のようにロータマグネット１４とホール素子２とステータ１９とを配置した直流ブラシレスモータにおいて、コントロール信号Ｃがハイレベルのときに直流ブラシレスモータは時計回りに回転し、ローレベルのときには直流ブラシレスモータは反時計回りに回転する。

（第３の実施例）
図５は本発明の直流ブラシレスモータの第３の実施例を示した回路図の主要部である。

本発明の回路は、制御回路であるドライブＩＣ１、検出手段であるホール素子２、電源反転回路であるアナログスイッチ７及び直列接続されたコイル４、５とを有している。

（３−１）回路の接続
図５の端子１１は＋５Ｖの電源に接続され、端子１２は接地されており、端子３には直流ブラシレスモータの回転方向を制御するコントロール信号Ｃが入力される。端子１１に接続された＋５Ｖの電源はドライブＩＣ１、アナログスイッチ７にそれぞれ電源として供給される。

（３−２）アナログスイッチ７
アナログスイッチ７の入力端子７Ａには電源が接続され、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂは接地される。

コントロール信号Ｃは、アナログスイッチ７の制御端子７Ｃに入力され、
コントロール信号Ｃがハイレベルのときはアナログスイッチ７の入力端子７Ａは端子７Ａ１に接続され、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂは端子７Ｂ１に接続され、コントロール信号Ｃがローレベルのときはアナログスイッチ７の入力端子７Ａは端子７Ａ２に接続され、アナログスイッチ７の入力端子７Ｂは端子７Ｂ２に接続される。端子７Ａ１は７Ｂ２と短絡接続されており、端子７Ａ２は７Ｂ１と短絡接続されており、結果的にアナログスイッチ７は２つの出力端子を有している。

（３−３）ホール素子
ホール素子２の２つの入力端子のうち、一方の入力端子２Ｃにはアナログスイッチ７の出力端子７Ａ１および７Ｂ２が接続され、他方の入力端子２Ｄにはアナログスイッチ７の出力端子７Ａ２および７Ｂ１が接続されている。

ホール素子２の一方の出力端子２ＡはドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に直接入力され、ホール素子２の他方の出力端子２ＢはドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ２に直接入力される。

ホール素子２には、端子２Ｃと端子２Ｄのいずれか一方から他方に電流を加え、電流と垂直な方向に磁場を加えると、電流及び磁場に垂直な方向に電位差が生じる。その電位差の正負は、加える電流の向きとロータマグネットの作る磁界の向きに依存する。ドライブＩＣ１はホール素子２が出力する信号をもとにしてコイル４、５に通電を行なう。

（３−４）回路の動作
（３−４−１）コントロール信号Ｃ−ハイレベル
その結果、コントロール信号Ｃがハイレベルのとき、アナログスイッチ７の電源入力端子７Ａは出力端子７Ａ１に接続され、ホール素子２の入力端子２Ｃに入力される。また、アナログスイッチの接地端子７Ｂは出力端子７Ｂ１に接続され、ホール素子２の入力端子２Ｄに接続される。こうして、ホール素子２には端子２Ｃから端子２Ｄに電流が加えられる。

（３−４−２）コントロール信号Ｃ−ローレベル
一方コントロール信号Ｃがローレベルのとき、アナログスイッチ７の電源入力端子７Ａは出力端子７Ａ２に接続され、ホール素子２の入力端子２Ｄに入力される。また、アナログスイッチ７の接地端子７Ｂは出力端子７Ｂ２に接続され、ホール素子２の入力端子２Ｃに接続される。こうして、ホール素子には端子２Ｄから端子２Ｃに電流が加えられる。

（３−５）ドライブＩＣ
ドライブＩＣ１１は、そのホール素子２からの信号入力端子１Ｈ１が１Ｈ２に比べて電位が高いときにはコイル４からコイル５へ、ホール素子からの信号入力端子１Ｈ１が１Ｈ２に比べて電位が低いときにはコイル５からコイル４へそれぞれ通電する。

（３−６）直流ブラシレスモータの回転
図２は、正回転時のロータマグネット１４の位置とステータ１９の磁化の様子を模式的に表した図である。なお、本実施例の説明において、ロータマグネット１４の磁極がＮ極、Ｓ極であるとは、ステータ１９に対向する面の磁極がそれぞれＮ極、Ｓ極であることをあらわしている。また、ステータ１９の磁極歯がＮ極、Ｓ極であるとは、ロータマグネット１４と対向する面の磁極がそれぞれＮ極、Ｓ極であることをあらわしている。また、ステータ１９のコイル４、５は図示を省略している。

コントロール信号Ｃがハイレベルのとき、ホール素子２の入力端子２Ｃから２Ｄに電流が流され、ロータマグネット１４のホール素子２と対向する面の磁極がＮ極であるときにホール素子２の出力端子２Ａの電位が出力端子２Ｂの電位よりも高くなるように配置する。

コントロール信号Ｃがハイレベルで、ロータマグネット１４とホール素子２との相対的な位置が図２Ａの配置になったとすると、ホール素子２と対向する面の磁極はＮ極であり、したがってホール素子２の出力端子２Ａは出力端子２Ｂよりも電位が高くなる。ホール素子２の信号は直接ドライブＩＣ１に入力されてコイル４からコイル５に向けて通電が行なわれるので磁極歯１５、１７がＮ極に、磁極歯１６、１８がＳ極に磁化される。その結果、ステータ１９の磁化されたＮ極とロータマグネット１４のＮ極、ステータ１９の磁化されたＳ極とロータマグネット１４のＳ極とがそれぞれ反発しあい、ロータマグネット１４は時計回りに回転する。

また、コントロール信号Ｃがハイレベルで、ロータマグネット１４とホール素子２との相対的な位置が図２Ｂの配置になったときには、ホール素子２と対向する面の磁極はＳ極であり、したがってホール素子２の出力端子２Ａは出力端子２Ｂよりも電位が低くなる。ホール素子２の出力した信号は直接ドライブＩＣ１に入力されてコイル５からコイル４に向けて通電が行なわれるので、磁極歯１５、１７はＳ極、磁極歯１６、１８はＮ極に磁化される。その結果、ステータ１９の磁化されたＳ極とロータマグネット１４のＳ極、ステータ１９の磁化されたＮ極とロータマグネット１４のＮ極とがそれぞれ反発しあうので、ロータマグネット１４は時計回りに回転する。

このように、コントロール信号Ｃがハイレベルのとき、ロータマグネット１４はステータ１９に対して時計回りに回転する。

図３は、逆回転時のロータマグネット１４の位置とステータ１９の磁化の様子を模式的に表した図である。コントロール信号Ｃがローレベルのとき、ホール素子２の入力端子２Ｄから２Ｃに電流が流され、図２と同様の配置にすると、ロータマグネット１４のホール素子２と対向する面の磁極がＮ極であるときにホール素子２の出力端子２Ａの電位が出力端子２Ｂの電位よりも低くなる。

コントロール信号Ｃがローレベルで、ロータマグネット１４とホール素子２との相対的な位置が図３Ａの配置になったとすると、ホール素子２と対向する面の磁極はＮ極であり、したがってホール素子２の出力端子２Ａは出力端子２Ｂよりも電位が低くなる。ホール素子２の信号は直接ドライブＩＣ１に入力されてコイル５からコイル４に向けて通電が行なわれるので磁極歯１５、１７がＳ極に、磁極歯１６、１８がＮ極に磁化される。その結果、ステータ１９の磁化されたＳ極とロータマグネット１４のＮ極、ステータ１９の磁化されたＮ極とロータマグネット１４のＳ極とがそれぞれ吸引しあい、ロータマグネット１４は反時計回りに回転する。

また、コントロール信号Ｃがローレベルで、ロータマグネット１４とホール素子２との相対的な位置が図３Ｂの配置になったときには、ホール素子２と対向する面の磁極はＳ極であり、したがってホール素子２の出力端子２Ａは出力端子２Ｂよりも電位が高くなる。ホール素子２の出力した信号は直接ドライブＩＣ１に入力されてコイル４からコイル５に向けて通電が行なわれるので、磁極歯１５、１７はＮ極、磁極歯１６、１８はＳ極に磁化される。その結果、ステータ１９の磁化されたＮ極とロータマグネット１４のＳ極、ステータ１９の磁化されたＳ極とロータマグネット１４のＮ極とがそれぞれ吸引しあうので、ロータマグネット１４は反時計回りに回転する。

このように、コントロール信号Ｃの出力をハイレベルとローレベルに切り換えることによって、直流ブラシレスモータの正逆転を容易に切り換えることができる。

（実施例４）
図７は、第４の実施例を示した回路図の主要部である。

本発明の回路は、制御回路であるドライブＩＣ１、検出手段であるホール素子２、トランジスタ３０と３１と抵抗３２と３３とから構成される電源反転回路及び直列接続されたコイル４、５を有している。本実施例では、第３の実施例におけるアナログスイッチ７の代わりに、トランジスタ３０、３１と抵抗３２、３３を用いてホール素子２の２つの入力をコントロール信号Ｃによって切り換えている。

（４−１）回路の接続
図７の端子１１は＋５Ｖの電源に接続され、端子１２は接地されており、端子１２にはファンの回転方向を制御するコントロール信号Ｃが入力される。端子１１に接続された電源はドライブＩＣに供給される。

トランジスタ３０のベース３０Ｂにはコントロール信号Ｃが入力され、コレクタ３０Ｃには電源端子１１が抵抗３２を介して接続され、さらにホール素子２の入力端子２Ｄが接続される。エミッタ３０Ｅは接地される。

トランジスタ３１のベース３１Ｂには電源端子１１が抵抗３２を介して接続され、さらにホール素子２の出力端子２Ｄが接続され、コレクタ３１Ｃには電源端子１１が抵抗３３を介して接続され、さらにホール素子２の入力端子２Ｃが接続される。エミッタ３１Ｅは接地される。

ホール素子２の出力端子２ＡはドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１に接続され、ホール素子２の出力端子２ＢはドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ２に接続される。

ドライブＩＣ１とコイル４、５への接続は他の実施例と同様である。また、ドライブＩＣ１のホール信号入力端子１Ｈ１、１Ｈ２への入力に対するコイル４、５への通電は他の実施例と同様である。

（４−２）トランジスタ３０
トランジスタ３０は、ベース３０Ｂに入力されたコントロール信号Ｃがハイレベルのとき、コレクタ３０Ｃとエミッタ３０Ｅが接続させる。また、ベース３０Ｂに入力されたコントロール信号Ｃがローレベルのとき、コレクタ３０Ｃとエミッタ３０Ｅ間は切断される。

（４−３）トランジスタ３１
トランジスタ３１は、トランジスタ３０のコレクタ３０Ｃとエミッタ３０Ｅが切断されているときにはトランジスタ３１のコレクタ３１Ｃとエミッタ３１Ｅとを接続させる。また、トランジスタ３０のコレクタ３０Ｃとエミッタ３０Ｅが接続されているときにはトランジスタ３１のコレクタ３１Ｃとエミッタ３１Ｅ間は切断される。

（４−４）回路の動作
（４−４−１）コントロール信号Ｃ―ハイレベル
コントロール信号がハイレベルなので、トランジスタ３０のベース３０Ｂに電圧が付加され、それによってコレクタ３０Ｃはエミッタ３０Ｅに接続される。すると、コレクタ３０Ｃの電位はローレベルになり、コレクタ３０Ｃに接続されたホール素子２の入力端子２Ｄ及びトランジスタ３１のベース３１Ｂの電位もローレベルになる。したがってトランジスタ３１のコレクタ３１Ｃとエミッタ３１Ｅは接続されず、ホール素子２の入力端子２Ｃから２Ｄに通電がなされることになる。

（４−４−２）コントロール信号Ｃ―ローレベル
コントロール信号がローレベルなので、トランジスタ３０のベース３０Ｂには電圧が付加されず、コレクタ３０Ｃはエミッタ３０Ｅとは切断される。すると、トランジスタ３１のベース３１Ｂに電圧が付加され、コレクタ３１Ｃとエミッタ３１Ｅが接続される。すると、コレクタ３１Ｃの電位はローレベルになり、コレクタ３１Ｃに接続されたホール素子２の入力端子２Ｃの電位もローレベルになる。したがって電圧が付加されているホール素子の入力端子２Ｄから２Ｃに通電がなされることになる。

（４−５）直流ブラシレスモータの回転
上記の通り、本発明の回路を実装した直流ブラシレスモータは、ホール素子２に加える電流の向きをコントロール信号Ｃによって反転させることができる。コントロールＣの信号がハイレベルもしくはローレベルのときにホール素子２に加えられる電流の向きは、実施例３と同様である。したがって、図２、図３のようにロータマグネット１４とホール素子２とステータ１９とを配置した直流ブラシレスモータにおいて、コントロール信号Ｃがハイレベルのときには直流ブラシレスモータは時計回りに回転し、ローレベルのときには反時計回りに回転する。

（第５の実施形態）
図７は、実施例１乃至４のいずれかに記載されている、正逆転可能な直流ブラシレスモータを用いたファンの一つの実施例を示した模式図である。

（５−１）ファンの構成
図７のファンは複数の翼５０Ａを有するインペラ５０と、ステータ１９とロータマグネット１４とステータ１９への通電を制御する制御回路を実装した回路基板１５とを備える直流ブラシレスモータと、その直流ブラシレスモータを保持するハウジング５１とを有している。

このファンは、軸流ファンである。コントロール信号Ｃによって回転の方向が切り替わり、コントロール信号Ｃをハイレベルにすると、ロータマグネット１４及びインペラが時計回り（図７のＤ１の方向）に回転して図７のＦ１の方向に風を送り出す。コントロール信号Ｃがローレベルであるとき、ロータマグネット１４及びインペラは半時計回り（図７のＤ２）方向に回転して図７のＦ２方向に風を送り出す。

こうして、コントロール信号によって、ロータマグネット１４が正逆転可能である。そのロータマグネット１４と一体に回転するインペラ５０がＤ１方向に回転すると、Ｆ１方向に風が送り出され、Ｄ２方向に回転するとＦ２方向にに風が送り出される。このようにして、モータの正逆転を制御することにより複数の方向に風を送り出すことができる。

（他の実施例）
なお、本発明の実施に際しては、本発明の特許請求の範囲に記載されている範囲を逸脱しない範囲であれば、実施例１乃至５に記載されたものに限るものではない。

たとえば、回転位置の検出にホール素子が用いられているが、フォトセンサなどを用いることもできる。また、ドライブＩＣのかわりにアナログ回路若しくはデジタル回路によって、回転検出信号に基づいてコイルに通電することも可能である。また、ホール素子の信号を反転・非反転させる回路も、実施例に記載されているもの以外であっても構わない。また、ホール素子に入力する電源の方向を反転・非反転させる回路も、実施例に記載されているもの意外でも構わない。また、回転方向の制御をするコントロール信号は、手動・自動を問わない。

ファンの制御の際は、冷却する対象の温度をサーミスタなどで検出し、その出力に基づいてファンの回転方向を変えてもよい。また、ファンは軸流ファン以外にも、複数の方向に風を送り出すことができれば、１つの吸入口と２つの排出口を有する遠心ファン、異形ハウジングを有するクロスフローファン、他のターボファンであってもよい。また、複数の方向に風を送り出す場合、全ての方向に同じ風量、静圧特性を有する必要はない。

本発明の実施例１を示す回路図である。 コントロール信号Ｃがハイレベルであるときのロータマグネットの回転位置とステータの磁化の様子を示した模式図である。 コントロール信号Ｃがローレベルであるときのロータマグネットの回転位置とステータの磁化の様子を示した模式図である。 本発明の実施例２を示す回路図である。 本発明の実施例３を示す回路図である。 本発明の実施例４を示す回路図である。 本発明の実施例５のファンを示す模式図である。

符号の説明

１ ドライブＩＣ
１Ｈ１、１Ｈ２ ドライブのホール信号入力端子
２ ホール素子
２Ａ、２Ｂ ホール素子出力端子
２Ｃ、２Ｄ ホール素子入力端子
３ コントロール信号入力端子
Ｃ コントロール信号
４ コイル１
５ コイル２
７ アナログスイッチ
７Ａ、７Ｂ アナログスイッチの入力端子
７Ｃ アナログスイッチの制御端子
７Ａ１、７Ａ２、７Ｂ１、７Ｂ２ アナログスイッチの出力端子
１１ 電源端子
１２ 接地端子
１４ ロータマグネット
１５ 回路基板
１９ ステータ
２０ コンパレータ
２１ 排他的論理和回路
２２、２３ 抵抗
３０、３１ トランジスタ
３２、３３ 抵抗
５０ インペラ
５０Ａ 翼
５１ ハウジング
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１ ロータマグネットの回転方向（時計回り）
Ｄ２ ロータマグネットの回転方向（反時計回り）
Ｆ１、Ｆ２ 風を送り出す方向

Claims (7)

1. 直列接続された複数のコイルと、
   通電された前記コイルが作る磁場と相互に磁力を及ぼしあって回転力を得るよう回転部材に設けられたロータマグネットと、
   前記コイルへの通電を制御して前記回転部材の回転を制御する制御回路と
   を有する直流ブラシレスモータにおいて、
   前記制御回路は、
   前記ロータマグネットの回転位置を検出し、位置信号を出力する検出手段と、
   前記位置信号に基づいて前記コイルへの通電を行なう駆動回路と、
   前記位置検出信号を１つの信号によって反転または非反転させることが可能である信号反転回路とを備え、
   前記信号反転回路に回転方向制御信号を入力し、
   前記信号反転回路の出力を前記駆動回路に入力し、
   前記回転方向制御信号の値によって駆動回路に入力される位置検出信号が反転または非反転に制御されることにより、正逆転が可能であることを特徴とする直流ブラシレスモータ。
2. 直列接続された複数のコイルと、
   通電された前記コイルが作る磁場と相互に磁力を及ぼしあって回転力を得るよう回転部材に設けられたロータマグネットと、
   前記コイルへの通電を制御して前記回転部材の回転を制御する制御回路とを有する直流ブラシレスモータにおいて、
   前記制御回路は、
   前記ロータマグネットの回転位置を検出し、位置信号を出力する検出手段と、
   前記位置信号に基づいて前記コイルへの通電を行なう駆動回路と、
   前記位置検出手段への通電極性を１つの信号によって反転・非反転させることが可能である電源反転回路とを備え、
   前記位置検出手段は、電源を反転させることによって位置検出信号の出力が反転するものであり、
   前記電源反転回路に回転方向制御信号を入力し、
   前記電源反転回路の出力を前記位置検出手段の電源に入力し、
   前記回転方向制御信号の値によって前記位置検出手段の出力する位置検出信号が反転または非反転に制御されることにより、正逆転が可能であることを特徴とする直流ブラシレスモータ。
3. 前記信号反転回路または前記電源反転回路がアナログスイッチを含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載された直流ブラシレスモータ。
4. 前記信号反転回路または前記電源反転回路がコンパレータと排他的論理和回路を含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載された直流ブラシレスモータ。
5. 前記信号反転回路または前記電源反転回路が２つのトランジスタを含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載された直流ブラシレスモータ。
6. 前記位置検出手段がホール素子またはホールＩＣであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載された直流ブラシレスモータ。
7. 前記請求項１乃至６のいずれかに記載された直流ブラシレスモータと、
   インペラとを備え、
   前記回転方向制御信号によって、前記インペラの回転方向が正逆転自在に制御されることを特徴とするファン。

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