JP2748692B2 - 位置センサレス・ブラシレスｄｃモータとその制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、回転子の回転に伴って固定子のコイルに生
じる逆起電力を利用することにより、回転子の磁極部の
位置を検出して駆動する位置センサレス・ブラシレスDC
モータに係り、特に回転子の各回転磁極面がその円周方
向の所定の一点において、固定子の磁極部の内側端面に
最も接近するように回転子を形成し、回転子の磁極の位
置を正確に検出できるようにした位置センサレス・ブラ
シレスDCモータに関し、更にこの種の位置センサレス・
ブラシレスDCモータを駆動制御する各種の制御装置に関
する。

背景技術 ブラシレスDCモータは、高効率、制御性の良さの点か
ら近年各種の機器に利用されている。また、ブラシレス
DCモータは、回転子が永久磁石からなる同期モータと同
様の構造であることから、駆動の際に回転子の位置を検
出するため、ホール素子等の位置検出器が必要であっ
た。しかし、モータの小形化が進むに伴って、位置検出
器の占有空間が無視できなくなり、モータの小形化を妨
げる要因ともなっている。このため、近年位置センサを
有しない位置センサレス・ブラシレスDCモータが実用化
されている。

図26は従来の位置センサレス・ブラシレスDCモータの
断面の一部を拡大して示している。このような従来の位
置センサレス・ブラシレスDCモータ81は固定子82と回転
子83とから構成されている。固定子82は、その内側に回
転自在に支承された回転子83を有し、内方に突出した多
数の固定磁極部84を有している。固定磁極部84には図示
しないコイルＵ、Ｖ、Ｗが巻装されている。このコイル
Ｕ、Ｖ、Ｗに電流が流されることによって、固定磁極部
84に所定の磁極が形成される。固定磁極部84の先端の固
定磁極面85は、各々がモータ81の回転軸86の中心から等
しい距離の円筒面上に位置している。

一方、回転子83は、多数のけい素鋼板を積層したヨー
ク87と、一対の界磁用永久磁石88とから構成されてい
る。ヨーク87はその外周上に突出した４つの回転磁極部
89を有し、この回転磁極部89の一つおきの基部に、前記
界磁用永久磁石88が、Ｎ極を互いに対向させて挿入され
ている。各回転磁極部89の先端の回転磁極面90は、各々
が回転軸86の中心から等しい距離の曲面に形成され、回
転磁極面90の面上のすべての点において前記固定磁極面
85と等しい距離を隔てて対向している。

上記回転子83は、界磁用永久磁石88のＮ極同士の反発
により、磁束が図中に示すように、界磁用永久磁石を組
み込んでいない回転磁極面から出て、界磁用永久磁石を
組み込んだ回転磁極面からヨーク87の内部に入る。この
ことにより、永久磁石を有する回転子83の回転磁極部は
Ｓ極となり、反対に永久磁石を有していない回転子83の
回転磁極部はＮ極となる。

また、近年、位置センサレス・ブラシレスDCモータを
駆動するために、回転子の回転に伴って固定子巻線に発
生する逆起電力を利用することにより、位置検出器を不
要とした位置センサレス・ブラシレスDCモータの駆動方
式が提案されている（鈴木、小笠原、赤木、難波江、長
竹、奥山「位置センサレス・ブラシレスDCモータの一構
成法」昭和63年電気学会産業応用部門全国大会No.3
4）。この種の駆動方式では、図27に示すように、120゜
通電形の電圧形インバータ回路91を主回路に用い、チョ
ッパ制御により速度制御を行なっている。尚、図中、81
はモータ、82は固定子、83は回転子、Ｕ、Ｖ、Ｗは各相
の固定子巻線、Ta⁺、Tb⁺、Tc⁺、Ta^-、Tb^-、Tc^-はトラン
ジスタ、Da⁺、Db⁺、Dc⁺、Da^-、Db^-、Dc^-は還流ダイオー
ドを示す。そしてこの駆動方式では、各相の逆起電力
e_a、e_b、e_cと、一対のトランジスタに印加する駆動信号
とは、図28に示す関係として試験的に得られ、各Ｕ、
Ｖ、Ｗ相には電気角360゜期間内に60゜×２回の開放期
間（トランジスタに駆動信号が印加されない期間）を有
する。尚、この開放状態の相を開放相と称する。

そして、このような駆動方式においてモータを駆動す
るには、図29に示す始動シーケンスに基づいて、まず、
任意の励磁パターンの駆動信号により一定期間励磁（ス
テップT31）、回転子を励磁パターンに対応した位置に
移動して確定させ（T32）、次に120゜進んだ励磁パター
ンに切換えることにより（T33）、モータが回転する（T
34）。そして、この時にモータの回転に伴って固定子巻
線に逆起電力が発生するので、開放相の還流ダイオード
の導通状態を検知することにより、回転子の磁極部の位
置が間接的に検出され、転流信号が形成される（T3
5）。すなわち、回転子の回転により固定子巻線に逆起
電力が発生すると、逆起電力により、開放相の端子電圧
が変化し、Ｐ側の還流ダイオードのアノード電位がEd⁺
よりも高くなったり、又は、Ｎ側の還流ダイオードのカ
ソード電位がEd^-よりも低くなると、還流ダイオードが
導通状態となる。したがって、開放相のダイオードの導
通状態を検出することにより、現在の励時パターンのモ
ードが検出でき、結果的には回転子の磁極部位置が検知
されたことになる。現実的には、図27に示すモード検出
回路92において、基準電圧Edと各ダイオードの端子電圧
を比較することにより、各ダイオードの導通状態を検出
している。

また、開放相のダイオードの導通状態は、60゜の開放
期間のうち、30゜付近で検出される。すなわち、導通状
態は略30゜の進み位相で検出される。このため、制御回
路93において、次の転流を行うための各相とも一様に30
゜位相を遅らせて（この位相を遅らせることを位相シフ
トと称する。）駆動信号を形成し、この駆動信号により
チョッパ制御を行なう構成とされている。

しかしながら、上記の位置センサ・ブラシレスDCモー
タは、回転子の各回転磁極面における回転磁極面と固定
磁極面との間の距離が回転磁極面上のすべての点で一定
であった。そのため、回転子と固定子との相対的な位置
関係により、界磁用永久磁石の磁束は、回転磁極部の円
周方向中央部から回転方向にずれた位置に集中する。磁
束が回転磁極面の中心から回転方向にずれることによ
り、この磁束によって生じた逆起電力が実際の回転磁極
部の位置より早く検知され、固定磁極部が所定のタイミ
ングより早く励磁され、回転子の回転不良を生じてい
た。

また、ヨークに界磁用永久磁石を挿入するようにした
従来の位置センサレス・ブラシレスDCモータでは、界磁
用永久磁石の横断面がほぼ矩形に形成されているため、
界磁用永久磁石の外側の磁極面が広い平面となってお
り、上記の界磁用永久磁石の磁束の偏位を生じやすかっ
た。

さらに前記ヨークと界磁用永久磁石とからなる回転子
では、各回転磁極のそれぞれ基部に、回転磁極部の幅よ
り僅かに小さい幅を有する断面矩形の界磁用永久磁石を
挿入しているので、各回転磁極部の基端部と先端部とを
連結するヨークのブリッジ部は細長い形状になり、ヨー
クの強度が不足するという問題があった。

また、上記従来の駆動方式によれば、起動シーケンス
に基づいた１回の転流によって逆起電力が検出できれ
ば、正常に起動できたものと判断して、オープンループ
からセンサレス運転に切り換わっていたので、負荷にト
ルク変動がある場合などは、回転子の位置固定が十分に
されずに回転子が振動してしまう。更に、逆転方向にト
ルクを発生している状態で、次の１回の転流が行われる
と、所望の位置からの回転にならずに、回転子の位置が
電気角で60゜あるいは120゜手前で、逆起電力が検出さ
れてセンサレス運転に切り換わってしまい、そして所定
の励磁パターンが出力されると、回転子の位置によって
一義的に決まる本来の励磁パターンとは異なるため、モ
ータは正常運転に入ることができずに振動を起こすこと
がある。振動していてもモータからは逆起電力の信号が
検出され、その信号がセンサレス運転に必要なレベル以
上であれば、所定の励磁パターンが出力され続けるの
で、その結果、モータは正常回転に入ることも、再度起
動をすることもできなくなる、という問題があった。

更に、上記駆動方式では、モータの回転周波数範囲が
広い場合、最高回転周波数においても、検出タイミング
の時間遅れが転流のタイミングに影響を与えないよう
に、チョッパ周波数を設定する必要があった。例えば、
４極機において毎分の回転数が１万回転に達する場合、
電気角で60゜は、時間で0.5m/secに相当するので、チョ
ッパ周波数を10kHz程度以上に設定していた。しかしな
がらチョッパ周波数を高くするとインバータスイッチン
グ損失が増大するとともに、インバータ素子の発熱が大
きくなる、という問題があった。

また更に、上記駆動方式では、通電状態から無通電状
態に移行した直後には、固定子巻線に蓄えられた電気的
エネルギーが放出されるため、開放相に電圧が現れる。
この電気的エネルギーが放出される時間は、固定子巻線
に流れる電流値すなわちモータにかかる負荷によって変
化する。この電気的エネルギーが放出されている間は、
逆起電力の検出を禁止しなければ、正確な永久磁石回転
子の位置情報は得られないので、モータは回転しない、
という問題がある。

また、上記駆動方式では、通電されていない固定子巻
産（以下開放相という。）に現れる逆起電力を検出する
ことにより、固定子巻線と永久磁石回転子の相対位置を
検出するようにしているが、しかしながら永久磁石回転
子の構造により、開放相に現れる逆起電力が直線的に変
化しない場合には、正確な相対位置を検出することがで
きなくなる、という問題がある。

そこで本発明の目的は、界磁用永久磁石の磁束が、常
に回転磁極の所定の位置に集中するように、回転子の回
転磁極面を形成し、正確な回転子の回転磁極部の位置検
出が可能な位置センサレス・ブラシレスDCモータを提供
することにある。

また、回転子がヨークと界磁用永久磁石とからなる位
置センサレス・ブラシレスDCモータであって、上記目的
を達成すると共に、構造上の強度が十分な位置センサレ
ス・ブラシレスDCモータを提供することにある。

更に、移動時においても、振動などでモータが正常回
転できない状態にあるときは、オープンループ最初に戻
って再度回転子位置固定からやり直し、正常回転に入る
まで繰り返しオープンループ制御を行える制御装置を提
供することにある。

また更に、モータの回転周波数にあわせてチョッパ周
波数を連続的に切り換えることによって、インバータの
発熱によるスイッチング損失を最小限にとどめた制御装
置を提供することにある。

また、モータの速度や負荷が変化しても、正確に逆起
電力を検出することができる制御装置を提供するもので
ある。

更に、直流ブラシレスモータに流れる電流波形を検出
することにより、開放相に現れる逆起電力が直線的に現
れなくとも、安定した永久磁石回転子の位置検出を可能
とした制御装置を提供するものである。

発明の開示 上記目的を達成するため、本発明は、モータ本体の内
側に固定された固定子と、固定子の内側に回転軸を介し
て前記モータ本体によって回転自在に支承された回転子
とからなり、前記固定子は内方に突出した多数の固定磁
極部を有し、固定磁極部の内側先端の固定磁極面は前記
回転軸からほぼ等しい距離の円筒面上に位置し、前記回
転子は外周上に偶数の回転磁極部を有し、この回転磁極
部の外側先端面は回転磁極面を形成し、前記回転磁極面
は回転子の円周方向に交互に異なる磁性を有し、前記固
定磁極面と前記回転磁極面とは、僅かな距離を隔てて互
いに対向して構成されている位置センサレス・ブラシレ
スDCモータにおいて、 前記回転磁極部は、その外側部分が多数のけい素鋼板
を一体に積層して形成され、このけい素鋼板により構成
される回転磁極面と、前記固定磁極面との間の距離が、
その回転方向の前側から後側に向って小さくなるととも
に、当該距離が所定の一点において最小となるように形
成され、 更に、この回転磁極部の基部には、回転軸と磁極とを
対向させた界磁用永久磁石が回転軸と平行に挿入され
て、前記界磁用永久磁石は両側にブリッジ部が形成され
るとともに、前記界磁用永久磁石は回転軸と平行な角部
が傾斜して形成され、その傾斜して形成された分だけ前
記ブリッジ部が前記界磁用永久磁石の側に幅広に形成さ
れている位置センサレス・ブラシレスDCモータである。

また、本発明は、前記回転子の回転磁極面はそれぞ
れ、円周方向の両端部において前記固定磁極面と大きく
離開すると共に、円周方向中央部の一点において前記固
定磁極面に最も接近するように形成されている位置セン
サレス・ブラシレスDCモータである。

また、本発明は、前記回転子の回転磁極面はそれぞ
れ、回転方向の端部において前記固定磁極面と大きく離
開すると共に、円周方向中央部の一点において前記固定
磁極面に最も接近するように形成されている位置センサ
レス・ブラシレスDCモータである。

また、本発明は、前記回転子はヨークと界磁用永久磁
石とからなり、前記ヨークは半径方向外側に突出した偶
数の回転磁極部を有し、この回転磁極部の基部には回転
軸と磁極とを対向させた界磁用永久磁石が前記回転軸と
平行に挿入され、各界磁用永久磁石は外側の磁極の磁極
面が小さな面積を有するように磁石の側面が傾斜して形
成されている位置センサレス・ブラシレスDCモータであ
る。

また、本発明は、位置センサレス・ブラシレスDCモー
タの制御装置であって、チョッパ制御のもとでモータを
駆動するインバータを含み且つ回転子の位置を検出する
ために、回転子が回転すると夫々の位相の固定コイル内
に発生する逆起電力を利用し、それによって転流信号を
発生する制御装置において、 検出のために前記インバータに接続されたモード検出
器と、 前記モード検出器に接続されて転流時定信号を発生す
る転流時定信号検出器と、 前記転流時定信号検出器に接続されて、前記固定子コ
イルを励磁する数種のタイプの出力パターンを発生する
出力パターンモード発生器と、 前記転流時定信号検出器及び前記出力パターンモード
発生器に接続され、これら転流時定信号検出器及び出力
パターンモード発生器からの信号出力が相互にマッチす
る一致性を検出するパターン一致検出器と、 前記パターン一致検出器に接続されて、そのパターン
一致検出器が一致を検出しないとモータ駆動出力を停止
して再始動をさせる始動制御器と、 を備えた位置センサレス・ブラシレスDCモータの制御装
置である。

また、本発明は、前記パターン一致検出器が、前記出
力パターンモード発生器及び前記転流時定信号検出器に
接続されたEX−ORゲートと、 前記EX−ORゲートおよび前記転流時定信号検出器に接
続されたNANDゲートと、 を備えて、前記始動制御装置への信号を出力する位置セ
ンサレス・ブラシレスDCモータの制御装置である。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１実施例を示し、位置センサレス
・ブラシレスDCモータのインバータ回路等の回路構成図
である。

図２は、位置センサレス・ブラシレスDCモータの軸方
向と直交する横断面図である。

図３は、本発明の第２実施例を示し、制御回路のブロ
ック構成図である。

図４は、パターン一致判定回路の一例を示す回路構成
図である。

図５は、制御回路における各種信号の関係を示すタイ
ミングチャートである。

図６は、出力パターンモードと、励磁パターンと、転
流タイミング検出相との関係英を示す図である。

図７は、起動シーケンスを示すフローチャートであ
る。

図８は、本発明の第３実施例を示し、制御回路のブロ
ック構成図である。

図９は、本発明の第４実施例を示し、制御回路のブロ
ック構成図である。

図10は、F/V変換器から発振器への回路構成図であ
る。

図11は、F/V変換器および発振器における主要波形図
である。

図12は、本発明の第５実施例を示し、制御回路のブロ
ック構成図である。

図13は、逆起電力の検出回路の回路図である。

図14は逆起電力の検出回路の信号波形図である。

図15は、電流値と電気エネルギー放出時間との関係を
示すグラフである。

図16は、検出禁止回路の回路図である。

図17は、検出禁止回路の信号波形図である。

図18は、本発明の第６実施例を示し、制御回路のブロ
ック構成図である。

図19は、回転数と電気エネルギー放出時間との関係を
示すグラフである。

図20は、本発明の第７実施例を示し、制御回路のブロ
ック構成図である。

図21は、回転子位置検出回路のブロック構成図であ
る。

図22は、回転子位置検出のフローチャートである。

図23、図24、図25は、通電タイミングに伴う電流波形
をそれぞれ示す波形図である。

図26は、従来例を示し、位置センサレス・ブラシレス
DCモータを半砕した横断面図である。

図27は、従来例を示し、インバータ回路を示す回路図
である。

図28は、従来例を示し、逆起電力と駆動信号との関係
を示す図である。

図29は、従来例を示し、起動シーケンスを示すフロー
チャートである。

図30は、本発明の第１実施例を示し、回転子の他の態
様のものを示す横断面図である。

発明を実施するための最良の形態 以下に第１発明に係る実施例について図１および図２
を参照に説明する。

図１は、位置センサレス・ブラシレスDCモータの駆動
制御システムの全体構成を示している。

位置センサレス・ブラシレスDCモータの駆動制御シス
テムは、位置センサレス・ブラシレスDCモータ１と、電
源21と、チョッパ制御を行うインバータ回路22と、逆起
電力を利用して回転子３の位置を検出するモード検出回
路23と、インバータ回路22の制御を行う制御回路24とか
ら構成されている。位置センサレス・ブラシレスDCモー
タ１は、固定子２と回転子３とから構成されている。こ
の実施例の位置センサレス・ブラシレスDCモータ１は三
相インバータ駆動のモータであり、符号Ｕ、Ｖ、Ｗは固
定子２のコイルをそれぞれ記号化して例示している。符
号VnはコイルＵ、Ｖ、Ｗの間の電圧を示している。電圧
Vnはインバータ回路22のスイッチングにより、３個のコ
イルＵ、Ｖ、Ｗのうち選択的に２個のコイル間に生じ
る。

電源21は電流が整流された状態の電源を示しており、
符号Ed（Ed⁺,Ed^-）は起電力を示している。インバータ
回路22は、還流ダイオードDa⁺、Db⁺、Dc⁺、Da^-、Db^-、D
c^-と、トラジスタTa⁺、Tb⁺、Tc⁺、Ta^-、Tb^-、Tc^-とから
構成されている。

以下に位置センサレス・ブラシレスDCモータ１を回転
駆動するときの各回路の動作について説明する。

インバータ回路22は、各々還流ダイオードDa⁺、Db⁺、
Dc⁺が接続されたＰ側のトランジスタTa⁺、Tb⁺、Tc⁺と、
各々還流ダイオードDa^-、Db^-、Dc^-が接続されたＮ側の
トランジスタTa^-、Tb^-、Tc^-とから構成され、Ｐ側のト
ランジスタＮ側のトランジスタとを一組組合せてチョッ
パ制御を行なうことにより、３相の直流電流を、各相の
巻線のうち選択的に２つの巻線に順次通流して、磁界を
形成し、回転子を回転駆動させる。尚、後述の図６に示
すように、モータの正常回転を継続させるための励磁パ
ターンに対応した駆動信号の出力パターンモードが５〜
０に予め設定され、各励磁パターンと、転流タイミング
検出相および導通ダイオードとの関係は図６に示す関係
となり、この順に転流することによりモータが回転駆動
される。また、モータ１の各巻線に発生する逆起電力に
基づいてインバータ回路22の各還流ダイオードの導通状
態を判断するモード検出回路23がインバータ回路22に接
続され、制御回路24では、モード検出回路23からの検出
信号に基づいて、各相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの転流タイミグを
検出し、各Ｕ、Ｖ、Ｗ相の巻線へ適切な転流タイミング
で、駆動信号をインバータ回路22の各トランジスタへ出
力し、インバータ回路22でチョッパ制御が行なわれる。
そして、インバータ回路22はこの駆動信号に基づいて上
記の動作を繰り返す。上記の繰返し動作によって、回転
子３は連続して回転駆動される。

次に本実施例の要部である、位置センサレス・ブラシ
レスDCモータ１の固定子２と回転子３との構成について
説明する。図２は本実施例の位置センサレス・ブラシレ
スDCモータ１の回転軸に直交する横断面図を拡大して示
している。

固定子２は内部に回転子３を有し、回転軸４に向って
内方に突出した24個の固定磁極部５を有している。これ
らの固定磁極部５には図示しないコイルが巻装されてい
る。各固定磁極部５の内側先端の固定磁極面６は、回転
軸４の中心から等しい距離の円筒面上に位置している。

回転子３は回転軸４によって回転自在に支承されてい
る。回転子３のヨーク７は多数のけい素鋼板を一体に積
層して形成されている。ヨーク７は、外周上に放射方向
外方に突出した４つの回転磁極部８、９、10、11を有し
ている。回転磁極部８、10の基部には、一対の界磁用永
久磁石12、13が、回転軸４と平行に挿入されている。こ
れらの界磁用永久磁石12、13のＮ極側磁極は、互いに対
向して配置されている。界磁用永久磁石12、13の磁束
は、磁石のＮ極側磁極が互いに対向して配置されている
ことにより、磁極同士の反発によって、図２中に示すよ
うに、回転磁極部９、11を通過してヨーク７の外部に出
て、回転磁極部８、10からヨーク７の内部に入る。磁束
の上記のような磁路により、回転磁極部８、10はＳ極に
なり、回転磁極部９、11はＮ極になる。

回転磁極部８、９、10、11の外側先端の回転磁極面1
4、15、16、17は、回転子３の半径方向外側に膨出した
曲面に形成されている。この実施例においては、前記回
転磁極面14、15、16、17の曲面は、前記固定磁極面６が
位置している円筒面より曲率が大きい円弧面に形成され
ている。回転磁極面14、15、16、17は各回転磁極面の円
周方向中央部において前記固定磁極面６にも最も接近し
ている。

界磁用永久磁石12、13の磁束は、上記回転磁極面と固
定磁極面とが最も接近する円周方向の中央部に集中す
る。このことを回転磁極面14によって説明する。

回転磁極面14の円周方向中央部と、これに対応する固
定磁極部５の固定磁極P2との間の距離をd0とする。ま
た、固定磁極P2の両隣の固定磁極をそれぞれP1、P3と
し、この固定磁極P1、P3と回転磁極面14との距離をそれ
ぞれd1、d2とする。距離d0は距離d1、d2より小さいた
め、界磁用永久磁石12の磁束は、図２中に示すように、
固定磁極P2から最も多く回転磁極面14に達する。このこ
とにより、回転磁極面14によって生じる逆起電力は固定
磁極２において最大となる。このことは、他の回転磁極
面15、16、17においても同様に生じる。

したがって、上記のような曲面の回転磁極面を有する
回転子３は、常に各回転磁極面の周方向中心において最
も大きな逆起電力を生じ、回転子の磁極位置の検出誤差
を防止することができる。

また、本実施例の界磁用永久磁石12,13は、図中に示
すように、外側のＳ極の磁極面が小さな表面積を有する
ように磁石の側面が傾斜して形成されている。このこと
により、界磁用永久磁石12,13の磁束はＳ極側磁極面の
円周方向中央部に集中し、回転子３の磁束が回転磁極面
14,16の円周方向中央部において最も大きくなる。さら
に，界磁用永久磁石12,13の磁石の側面が傾斜して形成
されているので、界磁用永久磁石12,13の両側のブリッ
ジ部18は一部を除いて比較的大きな幅を有している。こ
のことにより、ヨーク７は比較的大きな強度を有し、回
転磁極部14,16に係る不測の外力に対して容易に変形す
ることがない。

なお、上記実施例の説明においては、回転磁極面が小
さな径の円弧面に形成されている実施例によって説明し
たが、回転磁極面は、その円周方向の両端部において固
定磁極面から大きく離開し、円周方向中央部の一点にお
いて前記固定磁極面に最も接近するように形成されてい
れば、円弧に限られることなく、例えば回転軸と直交す
る断面が放物線をなすような曲面としてもよい。さら
に、回転子の各回転磁極面が回転方向の円周方向端部の
みが固定磁極面から大きく離開し、円周方向中央部の一
点において固定磁極面に最も接近するように形成されて
いても、同様の効果が得られる。これは、例えば図30に
示されるような回転子３である。すなわち、回転子３の
各回転磁極面14,15,16,17が回転方向の円周方向端部14
a,15a,16a,17aのみが固定磁極面から大きく離開し、円
周方向中央部の一点において固定磁極面に最も接近する
ように形成されている。

また上記実施例では、ヨークの外周に４つの回転磁極
部を形成し、この回転磁極部の一つおきに界磁用永久磁
石を挿入した構造の回転子を用いて説明したが、上記構
造に限られることなく、任意の偶数の回転磁極部を形成
し、各回転磁極部に界磁用永久磁石を挿入するようにし
てもよい。さらにヨークに界磁用永久磁石を組み込むか
わりに、上記の形状の回転磁極面を有する界磁用永久磁
石を形成し、これを回転軸の外周に貼着してもよい。

以上のように、本願第１発明によれば、回転子の回転
磁極面を外側に膨出した曲面に形成し、回転磁極面と固
定磁極面との間の距離が各回転磁極面の所定の一点にお
いて最小となるように回転磁極面を形成しているので、
この回転磁極面と固定磁極面の距離が最小となる点にお
いて逆起電力が最も大きく生じ、回転子の回転磁極部の
位置検出が正確に検出できる位置センサレス・ブラシレ
スDCモータを得ることができる。また、ヨークに界磁用
永久磁石を組込んだ回転子を有する本願第１発明の位置
センサレス・ブラシレスDCモータでは、ヨークの外周に
半径方向外側に突出した偶数の回転磁極部を設け、この
回転磁極部の基部に界磁用永久磁石を回転軸と平行に挿
入し、さらに各界磁用永久磁石の外側の磁極面が小さな
表面積を有するように界磁用永久磁石の磁石の側面を傾
斜して形成しているので、界磁用永久磁石の磁束がより
回転磁極部の円周方向中央部に集中する。さらに、界磁
用永久磁石の磁石の側面が傾斜して形成されているの
で、ヨークのブリッジ部は幅が広くなり、不測の外力に
対してヨークは十分な強度を有することができる。

以下に第２発明に係る実施例について図３ないし図７
を参照して説明する。

図３は本発明の制御回路構成を示すブロック図であ
る。モード検出回路23は、インバータ22に内蔵された還
流ダイオードの順方向電圧降下を設定する基準電圧Ed
（Ed⁺、Ed^-）と、各ダイオード端子電圧を比較すること
により、各還流ダイオードの導通状態を判断し、励磁パ
ターンモードを検出する。本実施例では、インバータ回
路22は三相バイポーラインバータに構成され、図６に示
すように各励磁パターンに伴うＵ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ
−、Ｗ＋、Ｗ−の６つの相の導通状態を検出し、それぞ
れに対応した検出信号を制御回路24に出力している。制
御回路24は、転流タイミング信号検出回路25、出力パタ
ーンモード発生回路26、駆動信号形成回路27、パターン
一致判定回路28、起動制御回路29、チョッパ選択回路3
0、チョッパ信号発生回路31により構成されている。転
流タイミング信号検出回路25は、モード検出回路23の出
力により転流タイミングを検出しクロックを形成する。
出力パターンモード発生回路26は、上記転流タイミング
信号検出回路25からのクロックにより、図６に示す６種
のモードの信号を発生させ、これによって駆動信号形成
回路27でモータ駆動信号を形成している。このとき、パ
ターン一致判定回路28では、６種の転流タイミング信号
の一つであるh1と、出力パターンモード２の波形h3−２
との比較を、６種の転流タイミング信号の論理和出力h2
の出力されている期間に行い、一致していない場合に、
起動制御回路29に対して再帰動を促す信号h0を出力す
る。駆動信号形成回路27は、出力パターンモード発生回
路26からの信号h3と起動制御回路29からの信号とによっ
てモータ駆動信号を形成し、チョッパ選択回路30は、出
力パターンから＋側チョッパ、−側チョッパを判断し、
駆動信号形成回路27に対して信号を送る。また、チョッ
パ信号発生回路31からのチョッパ信号を駆動信号形成回
路27で重ね合わせてインバータ22の各トランジスタを駆
動させる。

図４にパターン一致判定を行なう回路28の構成を示
す。出力パターンモード発生回路26は、６種の転流タイ
ミング信号のOR信号h2をクロックとして、５〜０の６つ
の出力端子に、順次パルスを発生するダウンカウンタと
しての機能をもつ。起動時、および再起動時には、初期
設定としてモード５が出力され、つぎにモード３、そし
て、モード２、１、０、５と順に出力される。（尚、こ
のシーケンスについては、後述する。）出力パターンモ
ード発生回路26の出力h3−２と、転流タイミング信号h1
とがEX−ORゲート32に入力され、EX−ORゲート32の出力
h4と、前記６つの転流タイミング信号のOR信号h2とがNA
NDゲート33に入力される。すなわち、６つの転流タイミ
ング信号のOR信号h2が出力されている期間、上記出力パ
ターンモード発生回路26の出力h3−２と、転流タイミン
グ信号h1との一致を見て、その結果一致していないとき
にNANDゲート33の出力h0をHighとする。そして、前記出
力は起動制御回路29に入力される。この場合の各信号の
相互関係を示すタイムチャートを図５に示す。

そして、駆動信号形成回路27では、図６に示す励磁パ
ターンモードに対応して設定された出力パターン５〜０
に順次駆動信号を形成して出力する。つまり、出力パタ
ーンモードと、励磁パターンと、転流タイミング信号検
出相との関係は、図５に示すとおりである。例えば、出
力パターンモード２は、１つ前のモード、すなわち３の
励磁パターンの時、開放相ＵのＵ−から転流タイミング
信号が検出されれば、それによって励磁パターンを切り
換え、Ｖ＋からＵ−とすることで正常回転が継続される
ことを示す。

図７は、本実施例の起動シーケンスを示すフローチャ
ートである。ステップT1では、一定パターンで励磁を行
なう。本実施例では出力パターンをモード５に設定す
る。つまり、励磁パターンをＵ相＋からＶ相−と決め、
これを出力パターンとして10〜15A通電し、ステップT2
でその状態を0.8秒保持する。そうすると回転子は電気
角で最大180゜正方向あるいは、逆方向へ回転して固定
され、回転子位置が確定する。つぎに、ステップT3で転
流を行なう。ここでは、出力パターンのモードを２つ進
めモード３を出力する。つまり、励磁パターンをＶ相＋
からＷ相−とし、これを出力パターンとして通電する。
そうすると回転子は電気角で正転方向120゜進んだ励磁
パターンにしたがって正転起動、加速する。加速の度合
は、この際通電する電流値と負荷の状態によって決定さ
れるが、本実施例においては、起動の瞬間5A程度でセン
サレス運転中に必要な逆起電力を発生できる回転速度に
達することができる。つまり、ステップT4で転流タイミ
ング信号形成が行なわれる。ここでは、正常回転であれ
ばその期間開放相となっているＵ相−の還流ダイオード
から転流タイミング信号が検出される。次に、ステップ
T5で出力パターンモードと転流タイミング信号発生の相
との一致判定を行なう。具体的には、形成された転流タ
イミング信号により出力パターンモードが１進んだモー
ド２となるので、モード２の信号とＵ相−からの転流タ
イミング信号との一致を見る。その結果が一致していれ
ば、ステップT6に進みセンサレス運転を継続し、一致し
ていなければステップT7に分岐し出力パターンを停止さ
せ、ステップT8で２秒経過後、オープンループの最初で
あるステップT1に戻って、起動シーケンスを繰り返すよ
うにする。ステップT8の時間は、回転子が停止するまで
の時間を設定するのが望ましく、本実施例においては、
２秒程度がよい。

尚、以上の説明中に現れる電流値や時間、出力パター
ンは、本実施例における適切な値、パターンであり、他
の実施例においては、別の値、パターンを取り得ること
は、言うまでもない。

以上のように本願第２発明によれば、起動時の状態が
変化することがあるような負荷においてもモータの回転
状態を検出でき、回転子が振動していたとしても起動シ
ーケンスの最初に戻って再起動がかけられるので、より
確実な起動を簡単な回路構成で提供できる。

以下に第３発明に係る実施例について図８を参照して
説明する。

図８は、本実施例の制御回路構成を説明するブロック
図である。モード検出回路23は、上述したように、各還
流ダイオードの導通状態を判断する。本実施例の制御回
路24は、転流タイミング信号検出回路25、位相シフト回
路35、６ステップ波形発生回路36、駆動信号形成回路2
7、三角波比較回路37、F/V変換器38、コンパレータ39、
第１、第２発振器40、41等により構成されている。

そして、転流タイミング信号検出回路25は、モード検
出回路23の出力によりチョップオフ期間から得られる転
流タイミングを検出しクロックを形成する。位相シフト
回路35は、転流タイミング信号検出回路25の出力信号か
ら正規の転流タイミングを得るためのカウンタによって
構成される遅延回路であり、一般的に電気角で15゜〜30
゜の範囲で位相をシフト（遅延）する。６ステップ波形
発生回路36は、上記位相シフト回路35からのクロックに
より６種のモードの波形を発生させ、これによって駆動
信号形成回路27でモータ駆動信号を形成し、三角波比較
回路からのチョッパ信号と重ね合わせてインバータ回路
22へ駆動信号を出力する。F/V変換回路38は、転流タイ
ミング信号検出回路25から出力されるモータ１の回転数
に比例したクロックをF/V変換する回路であり、これに
よって得られた直流電圧とモータ回転数によって定めら
れる基準電圧とをコンパレータ39で比較し、その結果に
よって、三角波比較回路37に入力される第１発振器40、
および、この第１発振器40とは発振周波数の異なる第２
発振器41の基準三角波を、スイッチ42で切り換える。本
実施例においては、第１発振器40の周波数を5kHz、第２
発振器41の周波数を15kHzに設定し、モータ回転数が毎
分5000回転以下の時、スイッチ42が第１発振器40とつな
がり、前記の回転数を超えると第２発振器41とつながる
ようにF/V変換回路38およびコンパレータ39が設定さ
れ、良好な結果が得られている。

尚、発振器を１つとして発振周期そのものをコンパレ
ータ出力によって切り換えることもできる。

以上のように本願第３発明によれば、モータの回転周
波数にあわせてチョッパ周波数を切り換えることができ
るので、インバータのスイッチング損失を最小限にとど
めるとともに、インバータ阻止の発熱を抑えることがで
きる。

以下に第４発明に係る実施例について図９ないし図11
を参照して説明する。

本実施例の制御回路24は、図９に示すように、転流タ
イミング検出回路25、位相シフト35、６ステップ波形発
生回路36、駆動信号形成回路27、三角波比較回路37、F/
V変換回路38、発振器43等により構成されている。

そして、転流タイミング信号検出回路25は、モード検
出回路23の出力によりチョップオフ期間から得られる転
流タイミングを検出しクロックを形成する。位相シフト
回路35は、転流タイミング信号検出回路25の出力信号か
ら正規の転流タイミングを得るためのカウンタによって
構成される遅延回路であり、一般的に電気角で15゜〜30
゜の範囲で位相をシフトする。６ステップ波形発生回路
36は、上記位相シフト回路35からのクロックにより６モ
ードの波形を発生させ、これによって駆動信号成形回路
27でモード駆動信号を形成し、三角波比較回路37からの
チョッパ信号と重ね合わせてインバータ回路22へ駆動信
号を出力する。F/V変換回路38は、転流タイミング信号
検出回路25から出力されるモータの回転数に比例したク
ロックをF/V変換する回路であり、これによって得られ
た直流電圧を発振器43に入力し、前記直流電圧に比例し
た周期の基準三角波を発生させる。三角波比較回路37で
は、前記基準三角波と速度指令電圧とを比較し、駆動信
号形成回路27へ所定のチョッパ信号を出力する。

図10は図９におけるF/V変換回路38から発振器43の回
路例を示し、図11はこれらの回路の要部の波形を示す。
図11に示すように、オペアンプ44と、ダイオード、抵
抗、コンデンサ等で構成されたF/V変換回路38に、モー
タ１回転につき６パルスを発生する転流タイミング信号
検出回路25からの信号k1が入力されると、回転数に比例
した直流電圧k2が得られる。前記直流電圧k2は、FET46
のゲートを駆動しFET46のON抵抗を直線的に変化させ
る。オペアンプ45とオペアンプ47と、抵抗、コンデン
サ、ツェナーダイオードで構成された三角波発生回路37
の発振周期調整抵抗に、FETを挿入したことによって、
オペアンプ47からの出力信号k3には、結果として転流タ
イミング信号検出回路25からの信号k1の周波数に比例し
た周波数の基準三角波が得られる。尚、図11の各部の波
形k1、k2、k3との時間軸は、説明のために波形k3を相対
的に拡大している。

尚、本実施例においては、モータ回転数が停止時から
毎分１万回転の範囲で2kHzから15kHzまで連続的に可変
するように設定されている。

以上のように本願第４発明によれば、モータの回転周
波数にあわせてチョッパ周波数を連続的に切り換えるこ
とができるので、インバータのスイッチング損失を最小
限にとどめるとともに、インバータ素子の発熱を抑える
ことができる。

以下に第５発明に係る実施例について図12ないし図17
を参照して説明する。図12中、22はインバータ回路、23
は逆起電力検出回路（上記第１ないし第４実施例のモー
タ検出回路と同様な機能を有する回路であり、以下、逆
起電力検出回路と称する。）であり、インバータ回路22
はブラシレスDCモータ１の駆動回路である。ブラシレス
DCモータは固定子巻線やＵ、Ｖ、Ｗや永久磁石回転子３
などから成り、固定子巻線に流れる電流によって作られ
る磁界により永久磁石回転子３が回転するものである。

本実施例の制御回路24は、電流検出装置50、電流レベ
ル検出回路51、検出禁止回路52、位相シフト回路53、通
電信号発生回路54により構成されている。逆起電力検出
回路23にはブラシレスDCモータ１の端子電圧が入力され
ており、その端子電圧より開放相の逆起電力を検出して
いる。モータ１に流れる電流の大きさを検出する装置
は、電流検出装置50と電流レベル検出回路51から構成さ
れている。電流検出回路50はシャフト抵抗器やカレント
トランスなどを使用して検出することができる。電流レ
ベル検出回路51はピークホールド回路を用いれば容易に
構成することができる。検出禁止回路52は転流直後に逆
起電力の検出を禁止する回路である。位相シフト回路53
は検出禁止回路52の出力信号の位相を電気角30゜遅らせ
るための装置である。通電信号発生回路54はインバータ
回路22を駆動するための信号をつくる回路である。

図13は逆起電力検出回路23の回路構成を示しており、
逆起電力検出回路23を複数の比較器55を用いて、モータ
１の中点と端子電圧を比較する構成にすれば、ブラシレ
スDCモータ１の端子電圧m1と逆起電力検出回路23の出力
波形m2は図14のようになる。図14中、ｔは電気的エネル
ギー放出時間を示しており、ｔは負荷および回転数で変
化する。電流値Ｉと電気的エネルギー放出時間ｔを、回
転数をパラメータにし実験で得られたデータをもとにグ
ラフ化したものが図15である。図15に示すように、回転
数が減少すれば電気的エネルギー放出時間ｔは長くなる
ことがわかる。このため、制御装置においては、予想さ
れる最小の回転数に対する時間以上検出を禁止すればよ
い。しかし電気角30゜以上で禁止してしまうと、本来検
出すべき逆起電力まで検出禁止してしまうので注意が必
要である。

検出禁止回路52の具体的な回路例を図16に示す。下ア
ームの通電終了信号を単安定型マルチバイブレータ（以
下モノマルチという。）56の入力端子57に、上アームの
通電終了信号をモノマルチ58の入力端子59に入力する。
モノマルチ56および58は電流レベル検出回路51から出力
される信号が端子61、62、63に入力され、出力パルスの
時間が変化するような構成になっている。本回路例で
は、タイミングコンデンサの入り切りによって出力パル
スの時間を変化させている。図16中の各波形を図17に示
す。図17において、m4がハイレベルのときにはm2はグラ
ンドに落とされ信号は伝達されない。またm5がハイレベ
ルのときには、ORゲート64の出力はハイレベルとなる。
つまりm4、m5を図17に示すようにすれば電気的エネルギ
ーの放出される時間は検出が禁止される。m3は検出禁止
回路52の出力波形である。尚、図16の回路はモータの相
分だけ必要である。さらに、m3の信号は正規の通電タイ
ミングより電気角30゜だけ進んだ信号となるため、位相
シフト回路53で電気角30゜だけ遅らせる必要がある。位
相シフト回路53はカウンターを用いれば容易に構成でき
る。位相シフト回路53の出力信号をもとに通電信号発生
回路54でインバータ回路22の駆動信号を発生する。位相
シフト回路53は進角制御の関係上削除される場合もあ
る。

以上のように本願第５発明によれば、モータの負荷お
よび速度が変化しても、正確な転流タイミングが得られ
る位置センサレス駆動が可能となる。よって負荷や回転
数が変化することによって、位置センサレス駆動が不可
能であった分野でも、位置センサレス駆動が可能とな
る。

以下に第６発明に係る実施例について図18および図19
を参照して説明する。

本実施例の制御回路24は、図18に示すように、検出禁
止回路52、位相シフト回路53、通電信号発生回路54、回
転数検出回路65により構成されている。

検出禁止回路52は転流直後に逆起電力の検出を禁止す
る回路である。位相シフト回路53は検出禁止回路52の出
力信号の位相を電気角30゜遅らせるための装置である。
通電信号発生回路54はインバータ回路22を駆動するため
の信号をつくる回路である。回転数検出回路65はモータ
１の回転数を検出する装置でその情報が検出禁止回路52
に入力される。

逆起電力検出回路（＝モード検出回路）23は先の第５
実施例と同様な回路構成であり、図14のような出力波形
m2が得られる。また、本実施例では、回転数Ｎと電気的
エネルギー放出時間ｔを、負荷をパラメータにし実験で
得られたデータをもとにグラフ化したものが図19のよう
になる。図19に示すように、負荷が増えれば放出時間ｔ
が長くなることがわかる。このため、本装置においても
上記実施例と同様に、予想される最大の負荷に対する時
間以上検出を禁止すればよい。しかし電気角30゜以上禁
止してしまうと本来検出すべき逆起電力まで検出禁止し
てしまうので注意が必要である。

また、本実施例の検出禁止回路52も上記第５実施例の
図16と同様な回路構成であり、各波形が図17のようにな
る。そして、出力信号は正規の通電タイミングより電気
角30゜だけ進んだ信号となるため位相シフト回路53で電
気角30゜だけ遅らせられ、位相シフト回路53からの出力
信号をもとに通電信号発生回路54でインバータ回路22の
駆動信号を発生する。

以上のように本願第６発明によれば、モータの負荷お
よび速度が変化しても正確な転流タイミングが得られ、
位置センサレス駆動が可能となる。よって負荷や回転数
が変化することによって位置センサレス駆動が不可能で
あった分野でも位置センサレス駆動が可能となる。尚、
本願第５、第６発明に係る実施例は、中点比較による逆
起電力検出方法での説明をしたが、前述の還流ダイオー
ドの導通状態から逆起電力を検出する方法においても同
様に適用できる。

以下に第７発明に係る実施例について図20ないし図25
を参照して説明する。本実施例では３相の直流ブラシレ
スモータを用いた場合を例にとって説明する。図20は本
発明の全体のブロック図を示す。

本実施例の制御装置24は、電流検出回路50、アイソレ
ーションアンプ66、回転子位置検出回路67、通電信号発
生回路54により構成されている。上記電流検出回路50
は、DCモータへ流れる電流波形を検出する装置であり、
シャント抵抗やカレントトランスなどを用いることで構
成できる。通電信号発生回路54はインバータ回路22を駆
動するための信号を発生するための装置である。電流波
形を判断し永久磁石回転子３の位置検出を行なう装置は
アイソレーションアンプ66と回転子位置検出回路67から
構成されている。回転子位置検出回路67の構成を図21に
示す。

回転子位置検出回路67では、アイソレーションアンプ
66の出力n1がアナログ−デジタル変換回路68に入力さ
れ、電流波形を一定周期でサンプリングしデジタル信号
に変換する。デジタル変換された電流波形はCPU69、RAM
70、ROM71等からなるマイクロコンピュータ72に送ら
れ、マイクロコンピュータ72で波形診断を行なう。また
マイクロコンピュータ72には入力端子73よりスタート信
号が入力される。

次に、以上の構成の装置の動作について図22に示した
フローチャートに基づいて説明する。

マイクロコンピュータ72にスタート信号が入力される
と、マイクロコンピュータ72の出力端子75からある一定
周期で信号を出力し、通電信号発生回路54に送りブラシ
レスDCモータ１を同期運転させる（ステップT21）。そ
の後ブラシレスDCモータ１が、一定回転数にまで達する
所定時間ｔまで、同期運転を続ける（ステップT22）。
尚、この所定時間ｔは、使用するブラシレスDCモータの
特性に合わせて設定されている。

上記ステップT22で所定時間が経過し同期回転する
と、ステップT23で、マイクロコンピュータ72により、
電流波形を検出している相へ通電（転流）が開始された
かが判別され、通電が開始されたときには、ステップT2
4でアナログ−デジタル変換回路68から出力される電流
波形を取込んでRAM70に記憶し、この電流波形の取込み
を通電モードが切換わるまで行なう（ステップT25）。
ステップT25で通電モードが切換わると、CPU69ではRAM7
0に記憶されている電流波形を読出し、電流波形のピー
ク位置を判別し（ステップT26、ステップT27）、回転子
１の磁極部の位置を検出する。

検出された電流波形が、例えば図23に示すように、ピ
ークの位置が、転流開始時と通電モード切り換え時の中
央（t₁＝t₂）にあれば、現在の通電タイミングが回転子
１と固定子巻線の相対位置に一致していると判定する。
図24のようにピークの位置が後半にある場合には（t₁＞
t₂）、通電タイミングは遅れていると判断する。また、
図25のようにピークの位置が前半にある場合には（t₁＜
t₂）、通電タイミングは早いと判断する。

t₁＝t₂ならばそのままのタイミングで通電を続け、t₁
＞t₂ならば通電のタイミングを一定量進ませる（ステッ
プT28）。t₁＜t₂ならば通電のタイミングを一定量遅ら
せる（ステップt₂9）。

通電のタイミングを変化させた後、次の通電が始まる
まで待機し、通電がはじまれば同様の動作を繰り返す。
こうして回転数や負荷が変化しても正確な転流タイミン
グが得ることが可能となる。しかしタイミングを遅らせ
るあるいは進ませる量は、大きすぎるとt₁＞t₂と、t₁＜
t₂を繰り返してしまうので注意する必要がある。

以上のように本願第７発明によれば、回転子の構造に
より開放相の逆起電力が直線的に変化しなくても、安定
した回転子の位置検出ができる。また、常に通電タイミ
ングを電流波形により監視しているので、いつでも正確
なタイミングで転流することができる。

産業上の利用可能性 以上のように、ブラシレスDCモータは、位置センサが
なくとも、回転子の位置を正確に検出でき、構造上の強
度も十分確保でき、更に細やかな回転制御ができるの
で、スクロール形圧縮機等のように、高温等悪条件で使
用されるモータに適している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−315451 (32)優先日 平２(1990)11月20日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−315452 (32)優先日 平２(1990)11月20日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−315469 (32)優先日 平２(1990)11月20日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平3−150144 (32)優先日 平３(1991)６月21日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 田端 邦夫 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−241394（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60491（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−122388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−82087（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−9796（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−104776（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ本体の内側に固定された固定子と、
   固定子の内側に回転軸を介して前記モータ本体によって
   回転自在に支承された回転子とからなり、前記固定子は
   内方に突出した多数の固定磁極部を有し、固定磁極部の
   内側先端の固定磁極面は前記回転軸からほぼ等しい距離
   の円筒面上に位置し、前記回転子は外周上に偶数の回転
   磁極部を有し、この回転磁極部の外側先端面は回転磁極
   面を形成し、前記回転磁極面は回転子の円周方向に交互
   に異なる磁性を有し、前記固定磁極面と前記回転磁極面
   とは、僅かな距離を隔てて互いに対向して構成されてい
   る位置センサレス・ブラシレスDCモータにおいて、 前記回転磁極部は、その外側部分が多数のけい素鋼板を
   一体に積層して形成され、このけい素鋼板により構成さ
   れる回転磁極面と、前記固定磁極面との間の距離が、そ
   の回転方向の前側から後側に向って小さくなるととも
   に、当該距離が所定の一点において最小となるように形
   成され、 更に、この回転磁極部の基部には、回転軸と磁極とを対
   向させた界磁用永久磁石が回転軸と平行に挿入されて、
   前記界磁用永久磁石は両側にブリッジ部が形成されると
   ともに前記界磁用永久磁石は回転軸と平行な角部が傾斜
   して形成され、その傾斜して形成された分だけ前記ブリ
   ッジ部が前記界磁用永久磁石の側に幅広に形成されてい
   ることを特徴とする位置センサレス・ブラシレスDCモー
   タ。
2. 【請求項２】前記回転子の回転磁極面はそれぞれ、円周
   方向の両端部において前記固定磁極面と大きく離開する
   と共に、円周方向中央部の一点において前記固定磁極面
   に最も接近するように形成されていることを特徴とする
   請求項１記載の位置センサレス・ブラシレスDCモータ。
3. 【請求項３】前記回転子の回転磁極面はそれぞれ、回転
   方向の端部において前記固定磁極面と大きく離開すると
   共に、円周方向中央部の一点において前記固定磁極面に
   最も接近するように形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の位置センサレス・ブラシレスDCモータ。
4. 【請求項４】前記回転子はヨークと界磁用永久磁石とか
   らなり、前記ヨークは半径方向外側に突出した偶数の回
   転磁極部を有し、この回転磁極部の基部には回転軸と磁
   極とを対向させた界磁用永久磁石が前記回転軸と平行に
   挿入され、各界磁用永久磁石は外側の磁極の磁極面が小
   さな面積を有するように磁石の側面が傾斜して形成され
   ていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
   かに記載の位置センサレス・ブラシレスDCモータ。
5. 【請求項５】位置センサレス・ブラシレスDCモータの制
   御装置であって、チョッパ制御のもとでモータを駆動す
   るインバータを含み且つ回転子の位置を検出するため
   に、回転子が回転すると夫々の位相の固定コイル内に発
   生する逆起電力を利用し、それによって転流信号を発生
   する制御装置において、 検出のために前記インバータに接続されたモード検出器
   と、 前記モード検出器に接続されて転流時定信号を発生する
   転流時定信号検出器と、 前記転流時定信号検出器に接続されて、前記固定子コイ
   ルを励磁する数種のタイプの出力パターンを発生する出
   力パターンモード発生器と、 前記転流時定信号検出器及び前記出力パターンモード発
   生器に接続され、これら転流時定信号検出器及び出力パ
   ターンモード発生器からの信号出力が相互にマッチする
   一致性を検出するパターン一致検出器と、 前記パターン一致検出器に接続されて、そのパターン一
   致検出器が一致を検出しないとモータ駆動出力を停止し
   て再始動をさせる始動制御器と、 を備えたことを特徴とする位置センサレス・ブラシレス
   DCモータの制御装置。
6. 【請求項６】前記パターン一致検出器が、前記出力パタ
   ーンモード発生器及び前記転流時定信号検出器に接続さ
   れたEX−ORゲートと、 前記EX−ORゲートおよび前記転流時定信号検出器に接続
   されたNANDゲートと、 を備えて、前記始動制御装置への信号を出力することを
   特徴とする請求項５記載の位置センサレス・ブラシレス
   DCモータの制御装置。