JP2541194B2

JP2541194B2 - ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JP2541194B2
Application number: JP61218958A
Authority: JP
Inventors: 敦菊池; 英生新倉; 裕一名苗
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JPS6377393A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は種々の電子機器等に使用されるブラシレスモ
ータに関する。

〔発明の概要〕

本発明は位置検出用の感磁性素子の出力信号の傾斜波
形を取り出し、この傾斜波形と同様のエツジ部を有する
駆動電圧を形成し、この駆動電圧を固定子コイルに供給
する様にしたブラシレスモータに於いて、この感磁性素
子よりの出力信号を増幅する利得制御増幅回路の利得を
駆動電源電圧により制御する様にすることにより、音響
ノイズを低減すると共にモータ効率を高め、更にトルク
リツプルを改善する様にしたものである。

〔従来の技術〕

従来ブラシレスモータとして複数例えば３個のスイツ
チングトランジスタを設け、このスイツチングトランジ
スタにより所定位置に配された複数例えば３個の固定子
コイルに順次切換えて駆動電圧を供給する様にしてい
る。この固定子コイルに順次切換えて駆動電圧を供給す
る様にしたものに於いては、切換え時の急峻な電流変
化、特に電流の立ち上がりによつて固定子コイル及び回
転子の振動が高い周波数で発生し、これによつて大きな
音響ノイズが発生する不都合があつた。

この音響ノイズの発生を防止するために先に特願昭60
−208148号に於いて位置検出用のホール素子の出力信号
の傾斜波形を取り出し、この傾斜波形と同様のエツジ部
を有する駆動電圧を形成し、この駆動電圧を固定子コイ
ルに供給する様にしたものが提案されている。即ち第２
図は斯る先に提案したブラシレスモータを示し、この第
２図に於いて（1a），（1b）及び（1c）は夫々回転子マ
グネツトに対向し、これを囲む如く所定角間隔離して配
された回転子マグネツトからの磁束に比例した出力電圧
を発生するホール素子を示し、このホール素子（1a），
（1b）及び（1c）にはホール素子電源（２）より所定の
電源電圧V_Sが供給される。この電源電圧V_Sは後述する所
定位置に配された固定子コイル（3a），（3b），（3c）
に供給する駆動電源電圧と等しくなる如くなされてい
る。回転子の回転時にはこのホール素子（1a），（1b）
及び（1c）の出力側には第３図A,B及びＣに示す如き夫
々位相が互に120度づつ異なる正弦波信号が得られる。
このホール素子（1a）（1b）及び（1c）の夫々の出力信
号を夫々増幅回路（4a），（4b）及び（4c）を介して波
形合成回路（５）に供給する。この場合、この増幅回路
（4a），（4b）及び（4c）の夫々の出力側にはエツジ部
がホール素子の出力信号の傾斜波形の第４図A,B及びＣ
に示す如き台形波状信号a₀,b₀及びc₀が得られる。今こ
の台形波状信号a₀,b₀及びc₀の逆相の信号を夫々▲
▼，▲▼及び▲▼とする。この波形合成回路
（５）に於いては信号a₀と信号▲▼とのレベルの低
い方を取り出して第５図A₁に示す如き信号a₁を得、信号
▲▼と信号b₀とのレベルの低い方を取り出して第５
図A₂に示す如き信号a₂を得、同様にして信号b₀と信号▲
▼とより第５図B₁に示す信号b₁を得、信号▲▼
と信号c₀とより第５図B₂に示す信号b₂を得、信号▲
▼と信号c₀とより第５図C₁に示す信号c₁を得、信号a₀と
信号▲▼とより第５図C₂に示す信号c₂を得る。この
第５図A₁に示す信号a₁のV_S/2より大きい信号と第５図A₂
に示す信号a₂の逆相の信号▲▼のV_S/2より小さい信
号とより第６図Ａに示す如き第１の駆動電圧信号ａを
得、この第５図B₁に示す信号b₁のV_S/2より大きい信号と
第５図B₂に示す信号b₂の逆相の信号▲▼のV_S/2より
小さい信号とより第６図Ｂに示す如き第２の駆動電圧信
号ｂを得、この第５図C₁に示す信号c₁のV_S/2より大きい
信号と第５図C₂に示す信号c₂の逆相の信号▲▼のV_S
/2より小さい信号とより第６図Ｃに示す如き第３の駆動
電圧信号ｃを得る如くなされている。

この波形合成回路（５）の出力側に得られる第１の駆
動電圧信号ａをスイツチング用のnpn形トランジスタ（6
a）のベースに供給すると共にこの第１の駆動電圧信号
ａの逆相の信号をスイツチング用のnpn形トランジス
タ（7a）のベースに供給し、この波形合成回路（５）の
出力側に得られる第２の駆動電圧信号ｂをスイツチング
用のnpn形トランジスタ（6b）のベースに供給すると共
にこの第２の駆動電圧信号ｂの逆相の信号をスイツチ
ング用のnpn形トランジスタ（7b）のベースに供給し、
この波形合成回路（５）の出力側に得られる第３の駆動
電圧信号ｃをスイツチング用のnpn形トランジスタ（6
c）のベースに供給すると共にこの第３の駆動電圧信号
ｃの逆相の信号をスイツチング用のnpn形トランジス
タ（7c）のベースに供給する。

このトランジスタ（6a），（6b）及び（6c）の夫々の
エミツタを夫々トランジスタ（7a），（7b）及び（7c）
の夫々のコレクタに接続し、このトランジスタ（7a），
（7b）及び（7c）の夫々のエミツタを夫々接地し、トラ
ンジスタ（6a），（6b）及び（6c）の夫々のコレクタを
駆動電源（８）の出力端子に接続する。この場合駆動電
源（８）は速度制御信号入力端子（8a）に供給される速
度制御信号に応じてこの出力端子に得られる駆動電源電
圧の電圧値が制御される如くなされている。このトラン
ジスタ（6a）のエミツタ及びトランジスタ（7a）のコレ
クタの接続点を固定子コイル（3a）の一端に接続し、ト
ランジスタ（6b）のエミツタ及びトランジスタ（7b）の
コレクタの接続点を固定子コイル（3b）の一端に接続
し、トランジスタ（6c）のエミツタ及びトランジスタ
（7c）のコレクタの接続点を固定子コイル（3c）の一端
に接続し之等の固定子コイル（3a），（3b）及び（3c）
の夫々の他端を互いに接続する。

斯る第２図例に於いてはホール素子（1a），（1b）及
び（1c）の出力信号の傾斜波形と同様のエツジ部を有す
る駆動電圧a,b,c,，，でスイツチング用のトラン
ジスタ（6a），（6b），（6c），（7a），（7b），（7
c）を駆動しているので固定子コイル（3a），（3b），
（3c）に供給される駆動電圧関係は第７図に示す如くな
り、相切り換えが徐々になされ、相切り換え時の急峻な
電流変化がなく、音響ノイズの発生が改善され、また12
0度毎の相切り換え時点で通電区間がオーバラツプする
ことにより相切り換えに伴うトルクの落ち込みをキヤン
セルすることができ、更に駆動電圧a,b,cの波形が1/2 V
_Sの一定レベルとなる区間では固定子コイル（3a），（3
b），（3c）のいずれか１個の固定子コイルに全く電流
が流れず、モータの効率の向上及びトルクむらの発生が
防止される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

斯る第２図例に示す如きブラシレスモータに於いては
回転速度を駆動電源（８）よりの駆動電源電圧V_Sの電圧
値を制御して行つており、この場合トルクリツプル改善
のために駆動電圧a,b,cのエツジ部の傾斜波形も駆動電
源電圧V_Sに応じて変える必要があり、ホール素子電源
（２）の電圧を変えていた。即ち駆動電源電圧V_Sのピー
クツウピーク値をＸとし、駆動電圧a,b,cの交叉点より
上又は下の電圧値をＹとしたとき、設定時にY/Xをトル
クリツプルが最適になる値に設計しているのでこのY/X
の値を一定にすることが要請されている。

ところでホール素子等の感磁性素子はその入出力特性
が非線形であるのでこのホール素子電源（２）の電圧を
駆動電源電圧V_Sに応じて変動してもこのY/Xが最適でな
くなる虞れがあり、トルクリツプルが大きくなる不都合
があつた。

また更にホール素子のダイナミツクレンジが限られて
おり、駆動電源電圧V_Sに応じて変えられる範囲が狭く、
このホール素子の電源の電圧を変えてもトルクリツプル
の改善にならない不都合があつた。

本発明は斯る点に鑑み、上述ブラシレスモータに於い
て回転速度の変動があつてもトルクリツプルを常に最適
にすることができるようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明ブラシレスモータは第１図に示す如く回転子マ
グネットに対して配された複数の固定子コイル（3a）
（3b）（3c）に対するこの回転子マグネットの位置関係
を検出する複数の感磁性素子（1a）（1b）（1c）とこの
複数の感磁性素子（1a）（1b）（1c）の夫々に一定電圧
を供給する定電圧電源（９）と、速度制御信号により駆
動電圧値が制御される駆動電圧をこの固定子コイル（3
a）（3b）（3c）に供給する駆動電源（８）と、この複
数の感磁性素子（1a）（1b）（1c）の出力信号が夫々供
給され、この出力信号に応じた台形波状信号a₀,b₀,c₀を
発生すると共にこの駆動電源（８）の駆動電圧により利
得が制御される複数の利得制御増幅回路（10a）（10b）
（10c）とこの複数の利得制御増幅回路（10a）（10b）
（10c）よりの複数の台形波状信号a₀,b₀,c₀が供給さ
れ、この台形波状信号a₀,b₀,c₀の所定の二つの台形波状
信号をその一方の極性を反転してから加算することによ
り、信号極性の切り替わり時点の近傍で中心レベル1/2
・Vsを有する波形の駆動信号a,b,c,，，を形成す
る波形合成回路（５）とこの駆動信号a,b,c,，，
に応じた駆動電圧をこの複数の固定子コイル（3a），
（3b），（3c）に供給する出力回路（6a），（6b），
（6c），（7a），（7b），（7c）とを備えたことを特徴
とするブラシレスモータである。

〔作用〕斯る本発明に於いては感磁性素子（1a），（1b），
（1c）の出力信号の傾斜波形と同様のエツジ部を有する
駆動電圧a,b,cで固定子コイル（3a），（3b），（3c）
を駆動しているので音響ノイズを低減すると共にモータ
効率を高めることができる。更に本発明に於いては感磁
性素子（1a），（1b），（1c）の電源を最適の電圧の定
電圧とし、この感磁性素子（1a），（1b），（1c）の出
力信号を増幅する利得制御増幅回路（10a），（10b），
（10c）の利得を駆動電源電圧V_Sで制御するので利得制
御増幅回路（10a），（10b），（10c）の出力信号は駆
動電源電圧V_Sに対し線形に変化し、このY/Xの値を常に
最適とすることができトルクリツプルを改善することが
できる。

〔実施例〕

以下第１図を参照しながら本発明ブラシレスモータの
一実施例につき説明しよう。この第１図に於いて第２図
に対応する部分には同一符号を付しその詳細説明は省略
する。

本例に於いては第２図同様に回転子マグネツトに対向
し、これを囲む如く固定子コイル（3a），（3b），（3
c）との関係で所定位置に回転位置検出用のホール素子
（1a），（1b），（1c）を設ける。このホール素子（1
a），（1b），（1c）にこのホール素子（1a），（1
b），（1c）に対し最適値の一定電圧の電源を定電圧電
源（９）より供給する如くする。このホール素子（1
a），（1b）及び（1c）の出力側には例えば第３図A,B及
びＣ示す如き夫々位相が互に120度づつ異なる正弦波信
号が得られる。このホール素子（1a），（1b）及び（1
c）の夫々の出力信号を夫々増幅用の利得制御増幅回路
（10a），（10b）及び（10c）を介して波形合成回路
（５）に供給する。この利得制御増幅回路（10a），（1
0b）及び（10c）は駆動電源（８）の出力側に得られる
駆動電源電圧V_Sに比例して利得が増大する如く制御され
る様になす。この場合この利得制御増幅回路（10a），
（10b）及び（10c）の夫々の出力側にはエツジ部がホー
ル素子（1a），（1b）及び（1c）の出力信号の傾斜波形
が増幅された波形の第４図A,B及びＣに示す如き台形波
状信号a₀,b₀及びc₀が得られる。この波形合成回路
（５）は第２図と同様に構成されており、その出力端子
に第６図に示す如き駆動電圧a,b,c,，，が得られ
る。この駆動電圧a,b及びｃを夫々トランジスタ（6
a），（6b）及び（6c）の夫々のベースに供給すると共
に駆動電圧，及びを夫々トランジスタ（7a），
（7b）及び（7c）の夫々のベースに供給する。その他は
第２図と同様に構成する。

本例は上述の如く構成されているのでホール素子（1
a），（1b）及び（1c）の出力信号の傾斜波形を増幅し
たエツジ部を有する駆動電圧a,b,c,，，でスイツ
チング用のトランジスタ（6a），（6b），（6c），（7
a），（7b），（7c）を駆動しているので固定子コイル
（3a），（3b），（3c）に供給される駆動電圧関係は第
７図に示す如く相切り換えが徐々になされ、相切り換え
時の急峻な電流変化がなく、音響ノイズの発生が改善さ
れ、また120度毎の相切り換え時点で通電区間がオーバ
ーラツプすることにより相切り換えに伴うトルクの落ち
込みをキヤンセルすることができ、駆動電圧a,b,cの波
形が、1/2 V_Sの一定レベルとなる区間では固定コイル
（3a），（3b），（3c）のいずれか１個の固定子コイル
に全く電流が流れず、モータの効率の向上を図ることが
できる。

また本例に於いては位置検出用のホール素子（1a），
（1b），（1c）の電源電圧を最適な一定電圧としている
のでこのホール素子（1a），（1b），（1c）の出力側に
はダイナミツクレンジに関係なく所定の良好な出力信号
が得られ、モータの回転速度が変動し駆動電源（８）の
駆動電源電圧V_Sが変動したときにはこの変動に応じて利
得制御増幅回路（10a），（10b），（10c）の利得が制
御され、この変動に応じた駆動電圧a,b,cのエツジ部の
波形となる。この場合、利得制御増幅回路（10a），（1
0b），（10c）の増幅率の制御を線形とすることができ
るので駆動電源電圧V_Sのピークツウピークの値Ｘに対し
交叉点より上又は下の電圧Ｙは比例して変化し、Y/Xの
値を常に最適な一定値とすることができ、トルクリツプ
ルを改善することができる。

尚上述実施例に於いては位置検出用の素子としてホー
ル素子を使用した例につき述べたが、その他の感磁性素
子を使用した場合にも上述同様の作用効果が得られるこ
とは容易に理解できよう。また本発明は上述実施例に限
らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成
が取り得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明に依れば音響ノイズを低減すると共にモータ効
率を高めることができ、更に回転速度の変動があつても
トルクリツプルを増大することがない利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ブラシレスモータの一実施例を示す構成
図、第２図はブラシレスモータの例を示す構成図、第３
図〜第７図は夫々本発明の説明に供する線図である。（1a），（1b）及び（1c）は夫々ホール素子、（3a），
（3b）及び（3c）は夫々固定子コイル、（５）は波形合
成回路、（6a），（6b），（6c），（7a），（7b）及び
（7c）は夫夫トランジスタ、（８）は駆動電源、（10
a），（10b）及び（10c）は夫々利得制御増幅回路であ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子マグネットに対向して配された複数
の固定子コイルに対する前記回転子マグネットの位置関
係を検出する複数の感磁性素子と、前記複数の感磁性素子の夫々に一定電圧を供給する定電
圧電源と、速度制御信号により駆動電圧値が制御される駆動電圧を
前記固定子コイルに供給する駆動電源と、前記複数の感磁性素子の出力信号が夫々供給され、該出
力信号に応じた台形波状信号を発生すると共に前記駆動
電源の駆動電圧により利得が制御される複数の利得制御
増幅回路と、前記複数の利得制御増幅回路よりの複数の台形波状信号
が供給され、前記台形波状信号の所定の二つの台形波状
信号を、その一方の極性を反転してから加算することに
より、信号極性の切り替わり時点の近傍で中心レベルを
有する波形の駆動信号を形成する波形合成回路と、前記駆動信号に応じた駆動電圧を前記複数の固定子コイ
ルに供給する出力回路とを備えたことを特徴とするブラ
シレスモータ。