JP2814751B2 - 無整流子直流電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無整流子直流電動機に
関するものである。さらに詳しくは、ホール素子の如き
回転位置検出用の検出素子を不要にした無整流子直流電
動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無整流子直流電動機は、ブラシ付の直流
電動機に比べて機械的接点を持たないため長寿命である
と同時に電気的雑音も少なく、近年、高信頼性が要求さ
れる産業用機器や映像・音響機器に広く応用されてい
る。

【０００３】従来、この種の無整流子直流電動機は、ほ
とんどが固定子巻線の通電相切換えのために、ブラシに
相当する回転子位置検出素子（例えばホール素子）を使
用している。しかしながら、位置検出素子は決して安価
なものではなく、さらに、検出素子の取付け位置調整の
煩雑さや配線数の増加が生じている。そのため、無整流
子直流電動機は、ブラシ付直流電動機に比べて大幅にコ
ストが上昇する欠点がある。

【０００４】また、電動機内部に位置検出素子を取り付
けなければならないため、構造上の制約が起こることが
しばしばある。近年、機器の小型化に伴って、電動機も
小型かつ薄型化され、ホール素子等の位置検出素子を取
り付ける場所的な余裕がなくなってきている。

【０００５】そこで、位置検出素子を用いない無整流子
直流電動機が、従来よりいくつか提案されている。

【０００６】例えば特開昭５５−１６０９８０号公報に
は、固定子巻線に電流を一方向だけに供給する、いわゆ
る半波駆動方式の無整流子直流電動機が記載されてい
る。特開昭５５−１６０９８０号公報では、３相の固定
子巻線のうちで休止中の２つの固定子巻線に誘起される
逆起電力を検出し、検出信号を演算処理することによっ
て次の通電相を決定し、固定子巻線に電流を一方向だけ
に順次供給している。

【０００７】また、例えば特開昭６２−２６０５８６号
公報には、固定子巻線に電流を両方向に供給する、いわ
ゆる全波駆動方式の無整流子直流電動機が記載されてい
る。特開昭６２−２６０５８６号公報では、回転子の回
転に伴って固定子巻線に誘起される逆起電力の零クロス
点を検出し、検出信号をモノマルチで一定時間だけ遅延
させ、通電のタイミングを決定している。

【０００８】次に、従来例の駆動波形について、図１６
および図１７を参照しながら説明する。図１６は、従来
の無整流子直流電動機の固定子巻線に電力（電流）を供
給する回路であり、図１７は従来例の動作を説明するた
めの信号波形である。

【０００９】図１６において、２２７は永久磁石回転
子、２１１，２１２，２１３は３相の固定子巻線、２２
１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６は駆動ト
ランジスタであり、これらのトランジスタをオン、オフ
することにより固定子巻線２１１，２１２，２１３に電
流を供給する。

【００１０】無整流子直流電動機の駆動は、回転子２２
７の回転位置に応じて得られる６相のパルス信号ｄ’，
ｆ’，ｈ’，ｇ’，ｉ’，ｅ’（例えば電流信号）を駆
動トランジスタ２２１，２２２，２２３，２２４，２２
５，２２６の各ベースに印加して行われる。上記６相の
パルス信号の波形を図１７（ｄ）〜（ｉ）に示す。ここ
で、各トランジスタのベースへの信号は、ＰＮＰ形トラ
ンジスタ２２１，２２２，２２３ではベースから電流が
流出する方向に、ＮＰＮ形トランジスタ２２４，２２
５，２２６にはベースに電流が流入する方向に加える。
例えば、トランジスタ２２１，２２５が導通した場合に
は、固定子巻線２１１，２１２に電流が流れる。次に、
トランジスタ２２１，２２６が導通すると、電流路が切
換わり、固定子巻線２１１，２１３に電流が流れる。こ
のようにして、電流路の切換え動作を順次行い、固定子
巻線２１１，２１２，２１３に両方向の電流Ｉａ’，Ｉ
ｂ’，Ｉｃ’を供給し（図１７（ｊ）〜（ｌ））、永久
磁石回転子２２７を回転させる。また、回転子２２７の
定常回転状態では、固定子巻線２１１，２１２，２１３
の各電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃと中性点Ｏの間に、逆起電
力ａ’，ｂ’，ｃ’が誘起される（図１７（ａ）〜
（ｃ））。

【００１１】６相のパルス信号ｄ’〜ｉ’は回転子２２
７の回転位置に対応した位置信号に相当し、逆起電力
ａ’，ｂ’，ｃ’の波形とは図１７（ａ）〜（ｉ）に示
す位相関係にある。すなわち、電気角で３０度だけ位相
が異なる。ここに、電気角３６０度は逆起電力の１周期
分に相当する。そこで、例えば特開昭６２−２６０５８
６公報では、固定子巻線に誘起された逆起電力の零クロ
ス点を検出し、その出力信号をモノマルチを用いて一定
時間だけ遅延させ、通電のタイミングを決定している。

【００１２】また、６相の位置信号ｄ’〜ｉ’は矩形波
状であるために、固定子巻線に流れる電流波形Ｉａ’，
Ｉｂ’，Ｉｃ’も矩形波状となり、固定子巻線に流れる
電流は急峻にオン・オフされることになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
先行技術（特開昭５５−１６０９８０号公報）の無整流
子直流電動機では、固定子巻線に一方向だけの電流を供
給する半波駆動方式であるため、その駆動構成を簡単に
できる反面、巻線に両方向に流れる電流を供給する構成
の全波駆動方式の電動機に比べると、巻線の利用率が低
くて効率が悪く、発生トルクも小さいという問題点があ
る。

【００１４】また、後者の先行技術（特開昭６２−２６
０５８６号公報）の無整流子直流電動機では、固定子巻
線に誘起される逆起電力の零クロス点で発生されたパル
スをモノマルチで一定時間だけ遅延させて通電相を決定
する方式であり、その遅延時間が電動機の回転数と無関
係に一定であるため回転数を変える必要がある用途には
向かず、適用性に乏しいという問題点がある。

【００１５】また、両者先行技術の無整流子直流電動機
では、巻線に流れる電流は矩形波状となる。そのため、
巻線電流が急峻にオン・オフされるため、回転時に大き
な振動や騒音を発生するという重大な欠点がある。特
に、電動機を高速回転で使用するほど振動や騒音が著し
くなる。また、電流の切換えに伴うスパイク状電圧を低
減するために、大容量の電解コンデンサを含むフィルタ
回路を固定子巻線に接続する必要がある。

【００１６】本発明は、このような点を考慮し、位置検
出素子の不要な、しかも電流を両方向に流れるように構
成した全波駆動方式の無整流子直流電動機を提供するこ
とを目的としている。特に、滑らかな電流路の切換を行
い、高速回転時にも振動、騒音の極めて少ない無整流子
直流電動機を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の無整流子直流電動機は、３相の固定子巻
線と、直流電源の一端と前記固定子巻線の電流給電端子
の間の電流路を形成する３個のトランジスタからなる第
１の駆動トランジスタ群と、前記直流電源の他端と前記
電流給電端子の間の電流路を形成する３個のトランジス
タからなる第２の駆動トランジスタ群と、前記固定子巻
線に発生する逆起電力に応動した整形信号を得る逆起電
力検出手段と、前記整形信号に応動した複数相のパルス
信号を発生する論理パルス発生手段と、前記整形信号に
応動した傾斜信号を発生する波形発生手段と、前記論理
パルス発生手段のパルス信号と前記波形発生手段の傾斜
信号より立ち上がり傾斜部分と立ち下がり傾斜部分を有
する６相の合成信号を得る信号合成手段と、前記合成信
号に応動した６相の位置信号を作成し、３相の前記位置
信号により前記第１の駆動トランジスタ群を通電制御
し、他の３相の前記位置信号により前記第２の駆動トラ
ンジスタ群を通電制御する信号作成手段を具備し、前記
信号作成手段は前記６相の位置信号の絶対値をそれぞれ
零よりも大きくする下限制限手段を含んで構成したもの
である。

【００１８】さらに、上記問題点を解決するために、本
発明の無整流子直流電動機では、３相の固定子巻線と、
直流電源の一端と前記固定子巻線の電流給電端子の間の
電流路を形成する３個のトランジスタからなる第１の駆
動トランジスタ群と、前記直流電源の他端と前記電流給
電端子の間の電流路を形成する３個のトランジスタから
なる第２の駆動トランジスタ群と、前記固定子巻線に発
生する逆起電力に応動した整形信号を得る逆起電力検出
手段と、前記整形信号に応動した複数相のパルス信号を
発生する論理パルス発生手段と、前記整形信号に応動し
た第１の傾斜信号を発生する第１の傾斜波形発生手段
と、前記第１の傾斜信号とは異なるタイミングにおいて
前記整形信号に応動した第２の傾斜信号を発生する第２
の傾斜波形発生手段と、前記論理パルス発生手段のパル
ス信号と前記第１の傾斜波形発生手段の第１の傾斜信号
より立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分を有
する３相の第１の合成信号を得る第１の合成信号合成手
段と、前記論理パルス発生手段のパルス信号と前記第２
の傾斜波形発生手段の第２の傾斜信号より立ち上がり傾
斜部分および立ち下がり傾斜部分を有する３相の第２の
合成信号を得る第２の合成信号合成手段と、前記第１の
合成信号に応動した３相の第１の位置信号を作成し、前
記第１の位置信号により前記第１の駆動トランジスタ群
を通電制御する第１の位置信号作成手段と、前記第２の
合成信号に応動した３相の第２の位置信号を作成し、前
記第２の位置信号により前記第２の駆動トランジスタ群
を通電制御する第２の位置信号作成手段を具備し、前記
第１の位置信号作成手段は前記第１の位置信号の絶対値
をそれぞれ零よりも大きくする第１の下限制限手段を含
んで構成され、かつ、前記第２の位置信号作成手段は前
記第２の位置信号の絶対値をそれぞれ零よりも大きくす
る第２の下限制限手段を含んで構成したものである。

【００１９】

【作用】本発明は、上記した構成により、固定子巻線に
誘起される逆起電力に応動した３相の整形信号を得て、
整形信号に応動した傾斜信号（第１の傾斜信号と第２の
傾斜信号）を発生し、この傾斜信号を使用して滑らかに
変化する６相の合成信号（第１の合成信号と第２の合成
信号）を合成し、この合成信号分に応動した６相の位置
信号（第１の回転位置信号と第２の回転位置信号）を作
成し、この位置信号によって第１の駆動トランジスタ群
と第２の駆動トランジスタ群を通電制御し、固定子巻線
に滑らかな電流を両方向に供給している。特に、下限制
限手段（第１の下限制限手段と第２の下限制限手段）に
より各位置信号の絶対値を零よりも大きくして、信号作
成手段（第１の位置信号作成手段と第２の位置信号作成
手段）や第１の駆動トランジスタ群や第２の駆動トラン
ジスタ群を構成する各トランジスタを常時活性状態で動
作するようにしているので、トランジスタのオフ状態か
ら活性状態に変わる際の応答遅れが発生しなくなり、微
少電流を固定子巻線に供給する場合にも非常に滑らかな
電流路の切換を行わせることができる。

【００２０】これにより、巻線電流が従来例の如く急峻
にオン・オフされることがなく、電流路の切換えが滑ら
かに行われ、振動および騒音が著しく小さい電動機を実
現できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例の無整流子直流電動
機について、図面を参照しながら説明する。

【００２２】図１は、本発明の一実施例の無整流子直流
電動機の全体構成を示すブロック図である。図１の電力
供給部５は、信号作成部６の６相の位置信号に応動して
第１の駆動トランジスタ群５ａと第２の駆動トランジス
タ群５ｂを通電制御し、固定子巻線１１，１２，１３に
所定の両方向の電流を分配供給する。

【００２３】図２に電力供給部５の具体的な構成例を示
す。電力供給部５の第１の駆動トランジスタ群５ａは、
３個のＰＮＰ形の第１の駆動トランジスタ２１，２２，
２３からなり、各駆動トランジスタ２１，２２，２３は
それぞれ直流電源２０の正極側端子と固定子巻線１１，
１２，１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの間の電流路を形
成する。また、第２の駆動トランジスタ群５ｂは、３個
のＮＰＮ形の第２の駆動トランジスタ２４，２５，２６
からなり、各駆動トランジスタ２４，２５，２６はそれ
ぞれ直流電源２０の負極側端子と固定子巻線１１，１
２，１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの間の電流路を形成
する。

【００２４】第１の駆動トランジスタ２１，２２，２３
の各ベースには、信号作成部６の第１の位置信号作成器
６ａによって作成された３相の第１の位置信号ｄ，ｆ，
ｈ（電流信号）がそれぞれ供給され、第１の駆動トラン
ジスタの通電を制御する。同様に、第２の駆動トランジ
スタ２４，２５，２６の各ベースには、第２の位置信号
作成器６ｂによって作成された３相の第２の位置信号
ｇ，ｉ，ｅ（電流信号）がそれぞれ供給され、第２の駆
動トランジスタの通電を制御する。永久磁石回転子２７
の回転に伴って、６相の位置信号ｄ，ｆ，ｈ，ｇ，ｉ，
ｅが所定の順序にて変化し、固定子巻線１１，１２，１
３には所定の３相両方向電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃがそれぞ
れ供給される。その結果、永久磁石回転子２７は回転駆
動され、所定の回転数（高速回転もしくは低速回転）で
の回転を持続する。定常回転状態では、固定子巻線１
１，１２，１３に誘起される逆起電力ａ，ｂ，ｃと３相
両方向電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは同位相になり、各逆起電
力ａ，ｂ，ｃの零クロス時点において対応する巻線への
電流は零（もしくはほぼ零）になる。その具体的な動作
および各信号波形は後述する。

【００２５】図１の逆起電力検出部１は、３相の固定子
巻線１１，１２，１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃと中性
点Ｏが接続され、巻線１１，１２，１３に誘起される逆
起電力ａ，ｂ，ｃの零クロス時点のタイミングを検出す
る。すなわち、逆起電力検出部１は、３相の逆起電力
ａ，ｂ，ｃに応動し、その零クロス時点に対応した３相
の整形信号を得て、各整形信号のエッジ時点において変
化する整形タイミング信号ｍを得る。

【００２６】図３に逆起電力検出部１の具体的な構成例
を示し、図４にその動作説明用の信号波形を示す。定常
回転状態において、巻線１１，１２，１３には３相の逆
起電力ａ，ｂ，ｃが発生する（図４（ａ）〜（ｃ））。
コンパレータ回路３１，３２，３３は、それぞれ各巻線
１１，１２，１３の両端電圧が入力され、両端電圧が零
になる時点において変化する３相の整形信号ｕ，ｖ，ｗ
を得ている（図４（ｄ）〜（ｆ））。巻線の両端電圧
は、供給電流と巻線抵抗による電圧降下と逆起電力が合
成された電圧であるが、逆起電力が零になる時点（零ク
ロス時点）において巻線に供給される電流は零もしくは
ほぼ零なので、３相の整形信号ｕ，ｖ，ｗのエッジは各
逆起電力ａ，ｂ，ｃの零クロス時点に対応する。整形信
号ｕ，ｖ，ｗは、アンド回路３４，３５，３６とオア回
路３７によって論理合成され、整形タイミング信号ｍを
得ている（図４（ｇ））。整形タイミング信号ｍの各立
ち上がりエッジは各逆起電力の立ち上がり側の零クロス
点に対応し、整形タイミング信号ｍの各立ち下がりエッ
ジは各逆起電力の立ち下がり側の零クロス点に対応して
いる。

【００２７】図１の論理パルス発生部２は、逆起電力検
出部１の整形タイミング信号ｍが入力され、６相の論理
パルスを作る。図５に論理パルス発生部２の具体的な構
成例を示し、図６にその動作説明用の信号波形を示す。

【００２８】図５において、整形タイミング信号ｍは両
エッジ微分回路８０に入力され、整形タイミング信号ｍ
の両エッジのタイミングにおいて微分パルス信号ｎａを
得る（図６（ａ），（ｂ））。微分パルス信号ｎａは、
データ入力形フリップフロップ回路８１，８２，８３，
８４，８５，８６とノア回路８７からなる６進シフトレ
ジスタのクロックパルスになる。微分パルス信号ｎａが
発生する毎に”Ｈ”（高電位）状態が順次シフトし、サ
イクリックな６相の論理パルス信号ｐ１〜ｐ６を発生す
る（図６（ｃ）〜（ｈ））。この論理パルス信号ｐ１〜
ｐ６の各エッジは、整形タイミング信号ｍの各エッジに
対応し、逆起電力ａ，ｂ，ｃの各零クロス時点に対応す
る。定常回転状態の整形タイミング信号ｍと論理パルス
ｐ１〜ｐ６の位相関係を、図６（ａ）〜（ｈ）に示す。

【００２９】図１の波形発生部３は、第１の傾斜波形発
生器３ａと第２の傾斜波形発生器３ｂを含んで構成さ
れ、逆起電力検出部１の整形タイミング信号ｍが入力さ
れ、発生タイミングの異なる第１の傾斜信号ｓｔ１と第
２の傾斜信号ｓｔ２を作り出す。

【００３０】図７に波形発生部３の具体的な構成例を示
し、図８（Ａ）および図８（Ｂ）にその動作説明用の信
号波形を示す。図８（Ａ）は高速回転時（第１の回転
数）での定常回転状態の所要の信号波形を示し、図８
（Ｂ）は低速回転時（第１の回転数よりも低い第２の回
転数）での定常回転状態の所要の信号波形を示してい
る。

【００３１】まず、図８（Ａ）を参照して、高速回転時
での波形発生部３の動作を説明する。整形タイミング信
号ｍは両エッジ微分回路４２に入力され、整形タイミン
グ信号ｍの各エッジのタイミングにおいて微分パルス信
号ｎｂを作る（図８（Ａ）の（ａ），（ｂ））。微分パ
ルス信号ｎｂは立ち下がり微分回路４３に入力され、微
分パルス信号ｎｂの立ち下がり時点において微分パルス
信号ｒを作る（図８（Ａ）の（ｃ））。カウンタ回路４
５は所要ビット数のアップ形バイナリーカウンタ（例え
ば、５ビットアップカウンタ）であり、クロックパルス
回路４４の出力するクロックパルス信号ｃｐをカウント
し、微分パルス信号ｒによってリセットされている。図
８（Ａ）の（ｄ）にカウンタ回路４５の内容をアナログ
信号に変えた場合の波形ｐｐを示す。セット・リセット
形フリップフロップ回路４６は、セット端子にカウンタ
回路４５の最上位ビットの出力信号が入力され、リセッ
ト端子に微分パルス信号ｒが入力されている。その結
果、微分パルス信号ｒが出力される毎にフリップフロッ
プ回路４６の出力信号ｑａは”Ｌ”（低電位状態）にな
り、カウンタ回路４５の最上位ビットが”Ｈ”（高電位
状態）になると、出力信号ｑａは”Ｈ”になる。高速回
転時では、微分パルス信号ｒのパルス間隔が狭く、カウ
ンタ回路４５の最上位ビットは”Ｌ”のままである。従
って、フリップフロップ回路４６の出力信号ｑａは”
Ｌ”の状態にある（図８（Ａ）の（ｅ））。データ入力
形フリップフロップ回路４７は、フリップフロップ回路
４６の出力信号ｑａを微分パルス信号ｎｂのタイミング
において取り込み、回転数（整形信号の周期）に応じた
保持信号ｓａとして出力する。従って、高速回転時のフ
リップフロップ回路４７の保持信号ｓａは”Ｌ”状態を
保持する（図８（Ａ）の（ｆ））。

【００３２】第１の遅延回路４０ａは、整形タイミング
信号ｍが直接入力され、整形タイミング信号ｍの立ち下
がりエッジより所定時間τａの間”Ｈ”状態を遅延させ
た第１の遅延信号ｍａを出力する（図８（Ａ）の
（ｇ））。第２の遅延回路４０ｂは、整形タイミング信
号ｍをインバータ回路４１によって反転した信号が入力
され、整形タイミング信号ｍの反転信号の立ち下がりエ
ッジより所定時間τｂの間”Ｈ”状態を遅延させた第２
の遅延信号ｍｂを出力する（図８（Ａ）の（ｈ））。

【００３３】第１の傾斜波形発生器３ａは、第１の遅延
信号ｍａと保持信号ｓａが入力され、第１の傾斜信号ｓ
ｔ１を作る。保持信号ｓａはインバータ回路５５ａを介
してスイッチ回路５６ａの開閉動作を行う。すなわち、
ｓａ＝”Ｌ”の時にスイッチを閉じ、ｓａ＝”Ｈ”の時
にスイッチを開く。同様に、遅延信号ｍａはインバータ
回路５３ａを介してスイッチ回路５４ａの開閉動作を行
う。すなわち、ｍａ＝”Ｌ”の時にスイッチを閉じ、ｍ
ａ＝”Ｈ”の時にスイッチを開く。高速回転時では、ｓ
ａ＝”Ｌ”であるから、スイッチ回路５６ａは閉じ、定
電流源５１ａと定電流源５２ａの合成電流（Ｉ１＋Ｉ
２）によってコンデンサ５０ａを充電する。遅延信号ｍ
ａが”Ｌ”になるとスイッチ回路５４ａが閉じ、コンデ
ンサ５０ａの電荷を放電する。コンデンサ５０ａの端子
電圧は、バッファ回路５７ａを介して第１の傾斜信号ｓ
ｔ１として出力される。その結果、第１の傾斜信号ｓｔ
１は、整形タイミング信号ｍの立ち上がりエッジ時点
（整形信号の立ち上がりエッジ時点）から所定の傾斜で
大きくなり、遅延信号ｍａが”Ｌ”になるとアース電位
に固定され、三角波状の信号になる（図８（Ａ）の
（ｉ））。なお、第１の傾斜信号ｍａの傾斜部分の時間
幅は、整形タイミング信号ｍのエッジ間隔（”Ｈ”の区
間）よりも十分に広くなる。

【００３４】第２の傾斜波形発生器３ｂは、第２の遅延
信号ｍｂと保持信号ｓａが入力され、第２の傾斜信号ｓ
ｔ２を作る。保持信号ｓａはインバータ回路５５ｂを介
してスイッチ回路５６ｂの開閉動作を行う。すなわち、
ｓａ＝”Ｌ”の時にスイッチを閉じ、ｓａ＝”Ｈ”の時
にスイッチを開く。同様に、遅延信号ｍｂはインバータ
回路５３ｂを介してスイッチ回路５４ｂの開閉動作を行
う。すなわち、ｍｂ＝”Ｌ”の時にスイッチを閉じ、ｍ
ｂ＝”Ｈ”の時にスイッチを開く。ｓａ＝”Ｌ”である
から、スイッチ回路５６ｂは閉じ、定電流源５１ｂと定
電流源５２ｂの合成電流（Ｉ１＋Ｉ２）によってコンデ
ンサ５０ｂを充電する。遅延信号ｍｂが”Ｌ”になると
スイッチ回路５４ｂが閉じ、コンデンサ５０ｂの電荷を
放電する。コンデンサ５０ｂの端子電圧は、バッファ回
路５７ｂを介して第２の傾斜信号ｓｔ２として出力され
る。その結果、第２の傾斜信号ｓｔ２は、整形タイミン
グ信号ｍの立ち下がりエッジ時点（整形信号の立ち下が
りエッジ時点）から所定の傾斜で大きくなり、遅延信号
ｍｂが”Ｌ”になるとアース電位に固定され、三角波状
の信号になる（図８（Ａ）の（ｊ））。なお、第２の傾
斜信号ｍｂの傾斜部分の時間幅は、整形タイミング信号
ｍのエッジ間隔（”Ｌ”の区間）よりも十分に広くな
る。

【００３５】このように、第１の傾斜信号ｓｔ１は整形
タイミング信号ｍの立ち上がりエッジから三角波を作
り、第２の傾斜信号ｓｔ２は整形タイミング信号ｍの立
ち下がりエッジから三角波を作り、傾斜信号ｓｔ１とｓ
ｔ２は交互に異なるタイミングの傾斜信号になる（図８
（Ａ）の（ｉ），（ｊ））。

【００３６】次に、低速回転時（第２の回転数）での定
常回転状態における図７の波形発生部の動作を、図８
（Ｂ）を参照して説明する。両エッジ微分回路４２と微
分回路４３による微分パルス信号ｎｂとｒを得る動作は
同じである（図８（Ｂ）の（ａ）〜（ｃ））。低速回転
時には、整形タイミング信号ｍのエッジ間隔（整形信号
の周期に比例）が長く、カウンタ回路４５の最大カウン
ト値が大きくなり（図８（Ｂ）の（ｄ））、最上位ビッ
トが”Ｌ”から”Ｈ”に変わる時間幅がある。そのた
め、フリップフロップ回路４６がセットされ、その出力
信号ｑａも”Ｈ”に変わる（図８（Ｂ）の（ｅ））。こ
のときに、整形タイミング信号ｍのエッジが到来して微
分パルス信号ｎｂが発生し、フリップフロップ回路４６
の出力信号ｑａをフリップフロップ回路４７にラッチす
る。従って、フリップフロップ回路４７の保持信号ｓａ
は”Ｈ”になる（図８（Ｂ）の（ｆ））。

【００３７】第１の遅延信号ｍａは整形タイミング信号
ｍの”Ｈ”の区間を遅延時間τａだけ伸ばしたものであ
り、第２の遅延信号ｍｂは整形タイミング信号ｍの反転
信号の”Ｈ”の区間を遅延時間τｂだけ伸ばしたもので
ある（図８（Ｂ）の（ｇ），（ｈ））。

【００３８】第１の傾斜波形発生器３ａに、保持信号ｓ
ａと第１の遅延信号ｍａが入力される。保持信号ｓａ
が”Ｈ”であるから、スイッチ回路５６ａは開く。従っ
て、コンデンサ５０ａの充電電流は定電流源５１ａの電
流Ｉ１だけになり、第１の傾斜信号ｓｔ１の時間的な傾
斜は緩やかになる（図８Ｂ（ｉ））。なお、図８（Ｂ）
の（ｉ）の破線は合成電流（Ｉ１＋Ｉ２）によってコン
デンサ５０ａを充電したと仮定した場合の第１の傾斜信
号を表している。

【００３９】第２の傾斜波形発生器３ｂに、保持信号ｓ
ａと第２の遅延信号ｍｂが入力される。保持信号ｓａ
が”Ｈ”であるから、スイッチ回路５６ｂは開く。従っ
て、コンデンサ５０ｂの充電電流は定電流源５１ｂの電
流Ｉ１だけになり、第２の傾斜信号ｓｔ２の時間的な傾
斜は緩やかになる（図８（Ｂ）の（ｊ））。なお、図８
（Ｂ）の（ｊ）に示した破線は合成電流（Ｉ１＋Ｉ２）
によってコンデンサ５０ｂを充電したと仮定した場合の
第２の傾斜信号を表している。

【００４０】このようにして、低速回転時（第２の回転
数の定常状態）において、第１の傾斜信号ｓｔ１と第２
の傾斜信号ｓｔ２の時間的な傾斜を緩やかにし、整形タ
イミング信号ｍのエッジ間隔における電位上昇値を、高
速回転時（第１の回転数の定常状態）と同じになるよう
にしている。

【００４１】なお、カウンタ回路４５は、オーバーフロ
ー検出時のカウント停止機能を有し、オーバーフローを
検出したときにクロックパルス信号ｃｐのカウント動作
を停止し、そのカウント内容を保持している（図示を省
略）。

【００４２】図１の信号合成部４は、第１の合成信号合
成器４ａと第２の合成信号合成器４ｂを含んで構成さ
れ、論理パルス発生部２の論理パルス信号と波形発生部
３の傾斜信号（第１の傾斜信号と第２の傾斜信号）が入
力され、タイミングの異なるそれぞれ３相の第１の合成
信号と第２の合成信号（合計６相の合成信号）を合成・
出力する。

【００４３】図９に信号合成部４の具体的な構成例を示
し、図１０にその動作説明用の信号波形を示す。図９の
第１の合成信号合成器４ａには、第１の傾斜信号ｓｔ１
が入力される。バッファ回路６３ａは、定電圧源６２ａ
の電位が入力され、その電位に応じた所定の第１の定電
位信号ｓｆ１を出力する。反転バッファ回路６１ａは、
第１の傾斜信号ｓｔ１と第１の定電位信号ｓｆ１が入力
され、第１の定電位信号ｓｆ１を基準にして第１の傾斜
信号ｓｔ１を反転した第１の反転傾斜信号ｓｄ１を得て
いる（図１０（ｉ））。

【００４４】合成回路７１ａ，７２ａ，７３ａは、論理
パルス発生部２の論理パルスｐ１〜ｐ６に応動して、第
１の傾斜信号ｓｔ１と第１の定電位信号ｓｆ１と第１の
反転傾斜信号ｓｄ１を合成し、３相の第１の合成信号ｄ
１，ｆ１，ｈ１を得ている。図１０（ａ）〜（ｌ）に関
係する信号波形を示す。

【００４５】合成回路７１ａは、３個のスイッチ回路６
４，６５，６６と抵抗６７からなり、スイッチ回路６
４，６５，６６を論理パルスｐ１，ｐ２，ｐ３によって
閉開し、抵抗６７に合成信号ｄ１を得ている（図１０
（ｊ））。ｐ１が”Ｈ”の区間ではスイッチ回路６４が
閉じ、第１の傾斜信号ｓｔ１が抵抗６７の電圧になる。
次に、ｐ２が”Ｈ”の区間にかわるとスイッチ回路６５
が閉じ、第１の定電位信号ｓｆ１が抵抗６７の電圧にな
る。この切り換わり時点における第１の傾斜信号ｓｔ１
の電位は、第１の定電位信号ｓｆ１の電位に等しい、も
しくはほぼ等しい。次に、ｐ３が”Ｈ”の区間にかわる
とスイッチ回路６６が閉じ、第１の反転傾斜信号ｓｄ１
が抵抗６７の電圧になる。第１の反転傾斜信号ｓｄ１は
第１の定電位信号ｓｆ１を基準にした反転信号であり、
切り換わり時点において両者の電位は等しいか、もしく
はほぼ等しい。さらに、ｐ１，ｐ２，ｐ３がすべて”
Ｌ”の区間になると、スイッチ回路６４，６５，６６が
開き、抵抗６７の電位はアース電位に等しくなる。従っ
て、抵抗６７には整形タイミング信号ｍの立ち上がりエ
ッジ時点から始まる立ち上がり傾斜部分および立ち下が
り傾斜部分を有する合成信号ｄ１が得られる（図１０
（ｊ））。

【００４６】合成回路７２ａと７３ａの構成および動作
は合成回路７１ａと同様であり、それぞれ論理パルスｐ
３，ｐ４，ｐ５とｐ５，ｐ６，ｐ１に応動して、合成信
号ｆ１とｈ１を出力する（図１０（ｋ），（ｌ））。こ
のようにして、第１の合成信号合成器４ａは、整形タイ
ミング信号ｍの立ち上がりエッジ時点から始まる立ち上
がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分を有する３相の
第１の合成信号ｄ１，ｆ１，ｈ１を合成・出力する。

【００４７】図９に示す第２の合成信号合成器４ｂに
は、第２の傾斜信号ｓｔ２が入力される。バッファ回路
６３ｂは、定電圧源６２ｂの電位が入力され、その電位
に応じた所定の第２の定電位信号ｓｆ２が出力される。
反転バッファ回路６１ｂは、第２の傾斜信号ｓｔ２と第
２の定電位信号ｓｆ２が入力され、第２の定電位信号ｓ
ｆ２を基準にして第２の傾斜信号ｓｔ２を反転させた第
２の反転傾斜信号ｓｄ２を得ている（図１０（ｎ））。

【００４８】合成回路７１ｂ，７２ｂ，７３ｂは、論理
パルス発生部２の論理パルスｐ１〜ｐ６に応動して、第
２の傾斜信号ｓｔ２と第２の定電位信号ｓｆ２と第２の
反転傾斜信号ｓｄ２を合成し、３相の第２の合成信号ｇ
１，ｉ１，ｅ１を得ている。

【００４９】各合成回路の構成は、前述の合成回路７１
ａと同様である。たとえば、合成回路７１ｂは、論理パ
ルスｐ４，ｐ５，ｐ６によってスイッチ回路を閉開し、
抵抗に合成信号ｇ１を得る。すなわち、ｐ４が”Ｈ”に
なると第２の傾斜信号ｓｔ２が抵抗の電圧になり、ｐ５
が”Ｈ”にかわると第２の定電位信号ｓｆ２が抵抗の電
圧になり、ｐ６が”Ｈ”にかわると第２の反転傾斜信号
ｓｄ２が抵抗の電圧になり、ｐ４，ｐ５，ｐ６がすべ
て”Ｌ”にかわると抵抗の電位はアース電位に等しくな
る。その結果、抵抗には整形タイミング信号ｍの立ち下
がりエッジ時点から始まる立ち上がり傾斜部分および立
ち下がり傾斜部分を有する合成信号ｇ１が得られる（図
１０（ｏ））。なお、第２の傾斜信号ｓｔ２と第２の定
電位信号ｓｆ２の切り換わり時点における両者の電位は
等しく、もしくはほぼ等しくされ、かつ、第２の定電位
信号ｓｆ２と第２の反転傾斜信号ｓｄ２の切り換わり時
点において両者の電位は等しく、もしくはほぼ等しくさ
れている。

【００５０】合成回路７２ｂと７３ｂの構成および動作
は、合成回路７１ｂと同様であり、それぞれ論理パルス
ｐ６，ｐ１，ｐ２とｐ２，ｐ３，ｐ４に応動して、合成
信号ｉ１とｅ１を出力する（図１０（ｐ），（ｑ））。
このようにして、第２の合成信号合成器４ｂは、整形タ
イミング信号ｍの立ち下がりエッジ時点から始まる立ち
上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分を有する３相
の第２の合成信号ｇ１，ｉ１，ｅ１を合成・出力する。

【００５１】第１の合成信号合成器４ａによる３相の第
１の合成信号ｄ１，ｆ１，ｈ１は整形タイミング信号ｍ
の立ち上がりエッジ（整形信号の立ち上がりエッジ）か
ら始まる立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分
を有する信号になり、第２の合成信号合成器４ｂによる
３相の第２の合成信号ｇ１，ｉ１，ｅ１は整形タイミン
グ信号ｍの立ち下がりエッジ（整形信号の立ち下がりエ
ッジ）から始まる立ち上がり傾斜部分および立ち下がり
傾斜部分を有する信号になる（図１０（ａ），（ｊ）〜
（ｌ），（ｏ）〜（ｑ））。従って、信号合成部４によ
り整形信号の各エッジから傾斜の始まる台形波状の６相
の合成信号ｄ１，ｆ１，ｈ１，ｇ１，ｉ１，ｅ１が得ら
れる。

【００５２】図１の信号作成部６は、第１の位置信号作
成器６ａと第２の位置信号作成器６ｂを含んで構成さ
れ、信号合成部４の６相の合成信号より台形波状の６相
の位置信号を作成している。図１１に信号作成部６の具
体的な構成例を示し、図１２にその動作説明用の信号波
形を示す。

【００５３】図１１の第１の位置信号作成器６ａは、下
限設定回路８０ａ，８１ａ，８２ａと定電圧源８３ａと
乗算回路８５ａ，８６ａ，８７ａと帰還合成回路８８ａ
と演算増幅回路８９ａと第１の指令電圧源９０ａと電流
変換回路９１ａ，９２ａ，９３ａを有している。

【００５４】下限設定回路８０ａ，８１ａ，８２ａは、
それぞれリミット回路９４ａ，９６ａ，９８ａと加算回
路９５ａ，９７ａ，９９ａにより構成される。リミット
回路９４ａ，９６ａ，９８ａは、それぞれ第１の合成信
号ｄ１，ｆ１，ｈ１の電圧がアース電位以下になった時
にアース電位にリミットした電圧信号を出力する。加算
回路９５ａ，９７ａ，９９ａは、リミット回路９４ａ，
９６ａ，９８ａの出力信号に定電圧源８３ａの所定電圧
Ｑａを加算し、第１の下限設定合成信号ｄ２，ｆ２，ｈ
２として出力する。すなわち、下限設定回路８０ａ，８
１ａ，８２ａは、入力された第１の合成信号ｄ１，ｆ
１，ｈ１の最低電圧をリミットし、かつ、所定電圧Ｑａ
分を上乗せした第１の下限設定合成信号ｄ２，ｆ２，ｈ
２を得ている（図１２（ｅ）〜（ｇ））。ここで、電圧
値Ｑａは第１の合成信号ｄ１，ｆ１，ｈ１の振幅より十
分に小さくされている（数十分の１）。なお、図１２
（ｅ）〜（ｇ）では理解を助けるために、Ｑａを大きく
して示している。

【００５５】乗算回路８５ａ，８６ａ，８７ａは、第１
の下限設定合成信号ｄ２，ｆ２，ｈ２と演算増幅回路８
９ａの出力信号ｗａを乗算し、乗算信号ｄ３，ｆ３，ｈ
３を出力する。すなわち、 ｄ３＝ｄ２×ｗａ・・・・・・・・（１） ｆ３＝ｆ２×ｗａ・・・・・・・・（２） ｈ３＝ｈ２×ｗａ・・・・・・・・（３） となる。

【００５６】電流変換回路９１ａは乗算信号ｄ３に比例
した２つの電流信号ｄ，ｄ４を出力し、電流変換回路９
２ａは乗算信号ｆ３に比例した２つの電流信号ｆ，ｆ４
を出力し、電流変換回路９３ａは乗算信号ｈ３に比例し
た２つの電流信号ｈ，ｈ４を出力する。３相の電流信号
ｄ，ｆ，ｈは第１の位置信号（電流を電流変換回路側に
流入させる電流信号）となり、第１の駆動トランジスタ
群５ａの通電を制御する。

【００５７】帰還合成回路８８ａは、３相の電流信号ｄ
４，ｆ４，ｈ４を加算合成し、その加算値（ｄ４＋ｆ４
＋ｈ４）に比例した第１の帰還信号Ｐａを出力する（ア
ース電位を基準）。演算増幅回路８９ａは、第１の指令
電圧源９０ａの第１の指令電圧信号Ｖａと第１の帰還信
号Ｐａを比較し、その差電圧を増幅した信号ｗａを出力
し、乗算回路８５ａ，８６ａ，８７ａに供給する。

【００５８】従って、乗算回路８５ａ，８６ａ，８７ａ
と電流変換回路９１ａ，９２ａ，９３ａと帰還合成回路
８８ａと演算増幅回路８９ａは第１の負帰還ループを構
成し、３相の第１の下限設定合成信号ｄ２，ｆ２，ｈ２
に応動する３相信号ｄ４，ｆ４，ｈ４を合成した第１の
帰還信号Ｐａが第１の指令電圧信号Ｖａに等しくなるよ
うに作用する。すなわち、 ｄ４＋ｆ４＋ｈ４＝Ｋａ×Ｖａ・・・・（４） となる。ここに、Ｋａは比例定数である。

【００５９】第１の位置信号ｄ，ｆ，ｈおよび電流信号
ｄ４，ｆ４，ｈ４は、それぞれ乗算信号ｄ３，ｆ３，ｈ
３と比例関係にあるから、（１）〜（４）式より、 ｄ＝Ｌａ×ｄ２×ｗａ・・・・・・・・（５） ｆ＝Ｌａ×ｆ２×ｗａ・・・・・・・・（６） ｈ＝Ｌａ×ｈ２×ｗａ・・・・・・・・（７） ｄ＋ｆ＋ｈ＝Ｍａ×Ｖａ・・・・・・（８） となる。ここに、ＬａとＭａは比例定数である。

【００６０】（５）〜（７）式からわかるように、第１
の位置信号ｄ，ｆ，ｈはそれぞれ第１の下限設定合成信
号ｄ２，ｆ２，ｈ２に比例し、その加算合成値は第１の
指令電圧信号Ｖａに比例した所定の値になる。従って、
図１２（ｅ）〜（ｇ）に示したように、第１の下限設定
合成信号ｄ２，ｆ２，ｈ２が台形波状に変化してその合
成値が一定の場合には、第１の位置信号ｄ，ｆ，ｈの波
形はそれぞれ第１の下限設定合成信号ｄ２，ｆ２，ｈ２
と相似な台形波状の波形になる。また、各位置信号ｄ，
ｆ，ｈの絶対値は、各下限設定合成信号ｄ２，ｆ２，ｈ
２と同様に零よりも常に大きくなる（下限を制限され
る）。

【００６１】図１１の第２の位置信号作成器６ｂは、下
限設定回路８０ｂ，８１ｂ，８２ｂと定電圧源８３ｂと
乗算回路８５ｂ，８６ｂ，８７ｂと帰還合成回路８８ｂ
と演算増幅回路８９ｂと第２の指令電圧源９０ｂと電流
変換回路９１ｂ，９２ｂ，９３ｂを有している。

【００６２】下限設定回路８０ｂ，８１ｂ，８２ｂは、
それぞれリミット回路９４ｂ，９６ｂ，９８ｂと加算回
路９５ｂ，９７ｂ，９９ｂにより構成される。リミット
回路９４ｂ，９６ｂ，９８ｂは、それぞれ第２の合成信
号ｇ１，ｉ１，ｅ１の電圧がアース電位以下になった時
にアース電位にリミットした電圧信号を出力する。加算
回路９５ｂ，９７ｂ，９９ｂは、リミット回路９４ｂ，
９６ｂ，９８ｂの出力信号に定電圧源８３ｂの所定電圧
Ｑｂを加算し、第２の下限設定合成信号ｇ２，ｉ２，ｅ
２として出力する。すなわち、下限設定回路８０ｂ，８
１ｂ，８２ｂは、入力された第２の合成信号ｇ１，ｉ
１，ｅ１の最低電圧をリミットし、かつ、所定電圧Ｑｂ
分を上乗せした第２の下限設定合成信号ｇ２，ｉ２，ｅ
２を得ている（図１２（ｋ）〜（ｍ））。ここで、電圧
値Ｑｂは第２の合成信号ｇ１，ｉ１，ｅ１の振幅より十
分に小さくされている（数十分の１）。なお、図１２
（ｋ）〜（ｍ）では理解を助けるために、Ｑｂを大きく
して示している。

【００６３】乗算回路８５ｂ，８６ｂ，８７ｂは、第２
の下限設定合成信号ｇ２，ｉ２，ｅ２と演算増幅回路８
９ｂの出力信号ｗｂを乗算し、乗算信号ｇ３，ｉ３，ｅ
３を出力する。すなわち、 ｇ３＝ｇ２×ｗｂ・・・・・・・・（９） ｉ３＝ｉ２×ｗｂ・・・・・・・・（１０） ｅ３＝ｅ２×ｗｂ・・・・・・・・（１１） となる。

【００６４】電流変換回路９１ｂは乗算信号ｇ３に比例
した２つの電流信号ｇ，ｇ４を出力し、電流変換回路９
２ｂは乗算信号ｉ３に比例した２つの電流信号ｉ，ｉ４
を出力し、電流変換回路９３ｂは乗算信号ｅ３に比例し
た２つの電流信号ｅ，ｅ４を出力する。３相の電流信号
ｇ，ｉ，ｅは第２の位置信号（電流を電流変換回路側よ
り流出させる電流信号）となり、第２の駆動トランジス
タ群５ｂの通電を制御する。

【００６５】帰還合成回路８８ｂは、３相の電流信号ｇ
４，ｉ４，ｅ４を加算合成し、その加算値（ｇ４＋ｉ４
＋ｅ４）に比例した第２の帰還信号Ｐｂを出力する（ア
ース電位を基準）。演算増幅回路８９ｂは、第２の指令
電圧源９０ｂの第２の指令電圧信号Ｖｂと第２の帰還信
号Ｐｂを比較し、その差電圧を増幅した信号ｗｂを出力
し、乗算回路８５ｂ，８６ｂ，８７ｂに供給する。

【００６６】従って、乗算回路８５ｂ，８６ｂ，８７ｂ
と電流変換回路９１ｂ，９２ｂ，９３ｂと帰還合成回路
８８ｂと演算増幅回路８９ｂは第２の負帰還ループを構
成し、３相の第２の下限設定合成信号ｇ２，ｉ２，ｅ２
に応動する３相信号ｇ４，ｉ４，ｅ４を合成した第２の
帰還信号Ｐｂが第２の指令電圧信号Ｖｂに等しくなるよ
うに作用する。すなわち、 ｇ４＋ｉ４＋ｅ４＝Ｋｂ×Ｖｂ・・・・（１２） となる。ここに、Ｋｂは比例定数である。

【００６７】第２の位置信号ｇ，ｉ，ｅおよび電流信号
ｇ４，ｉ４，ｅ４は、それぞれ乗算信号ｇ３，ｉ３，ｅ
３と比例関係にあるから、（９）〜（１２）式より、 ｇ＝Ｌｂ×ｇ２×ｗｂ・・・・・・・・（１３） ｉ＝Ｌｂ×ｉ２×ｗｂ・・・・・・・・（１４） ｅ＝Ｌｂ×ｅ２×ｗｂ・・・・・・・・（１５） ｇ＋ｉ＋ｅ＝Ｍｂ×Ｖｂ・・・・・・（１６） となる。ここに、ＬｂとＭｂは比例定数である。

【００６８】（１３）〜（１５）式からわかるように、
第２の位置信号ｇ，ｉ，ｅはそれぞれ第２の下限設定合
成信号ｇ２，ｉ２，ｅ２に比例し、その加算合成値は第
２の指令電圧信号Ｖｂに比例した所定の値になる。従っ
て、図１２（ｋ）〜（ｍ）に示したように、第２の下限
設定合成信号ｇ２，ｉ２，ｅ２が台形波状に変化してそ
の合成値が一定の場合には、第２の位置信号ｇ，ｉ，ｅ
の波形はそれぞれ第２の下限設定合成信号ｇ２，ｉ２，
ｅ２と相似な台形波状の波形になる。また、各位置信号
ｇ，ｉ，ｅの絶対値は、各下限設定合成信号ｇ２，ｉ
２，ｅ２と同様に零よりも常に大きくなる（下限を制限
される）。

【００６９】図１の電力供給部５は第１の駆動トランジ
スタ群５ａと第２の駆動トランジスタ群５ｂを含んで構
成され、信号作成部６の位置信号（第１の位置信号と第
２の位置信号）に応動して、所定の両方向の電流を固定
子巻線１１，１２，１３に分配供給する。すでに説明し
た図２の電力供給部５の動作説明用の信号波形を図１３
に示す。

【００７０】第１の駆動トランジスタ２１，２２，２３
の各ベースには、信号作成部６の第１の位置信号作成器
６ａによって作成された台形波状の３相の第１の位置信
号ｄ，ｆ，ｈ（ベースから電流を流出させる電流信号）
がそれぞれ供給され、第１の駆動トランジスタの通電を
制御する。同様に、第２の駆動トランジスタ２４，２
５，２６の各ベースには、第２の位置信号作成器６ｂに
よって作成された台形波状の３相の第２の位置信号ｇ，
ｉ，ｅ（ベースに電流を流入する電流信号）がそれぞれ
供給され、第２の駆動トランジスタの通電を制御する。
永久磁石回転子２７の回転に伴って、６相の位置信号
ｄ，ｆ，ｈ，ｇ，ｉ，ｅが図１３（ｅ）〜（ｊ）のよう
に変化し、固定子巻線１１，１２，１３にはそれぞれ図
１３（ｋ），（ｌ），（ｍ）に示した台形波状の３相の
電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが両方向に供給される。その結
果、永久磁石回転子２７は回転駆動され、所定の回転数
（高速回転もしくは低速回転）での回転を持続する。図
１３（ａ）〜（ｃ）に固定子巻線１１，１２，１３に誘
起される逆起電力ａ，ｂ，ｃを示す。定常回転状態で
は、逆起電力ａ，ｂ，ｃと電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは同位
相になる。また、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが台形波状にな
るように駆動トランジスタの通電を制御しているので、
各固定子巻線１１，１２，１３の逆起電力ａ，ｂ，ｃの
零クロス時点においてその固定子巻線に供給される各電
流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは零（もしくはほぼ零）になる。従
って、逆起電力検出部１により正確な逆起電力の零クロ
ス時点の検出が可能になる。

【００７１】次に、図１から図１３に示した本発明の実
施例の全体的な動作を説明する。逆起電力検出部１は、
固定子巻線１１，１２，１３の両端電圧を整形すること
により、巻線１１，１２，１３に誘起される逆起電力
ａ，ｂ，ｃに応動した３相の整形信号ｕ，ｖ，ｗを得
て、整形信号の各エッジに対応して変化する整形タイミ
ング信号ｍを作る。論理パルス発生部２は、整形タイミ
ング信号ｍの各エッジにおいてシフトする６相の論理パ
ルスｐ１〜ｐ６を作る。波形発生部３は、整形タイミン
グ信号ｍの立ち上がりエッジ時点から傾斜を始める第１
の傾斜信号ｓｔ１と整形タイミング信号ｍの立ち下がり
エッジ時点から傾斜を始める第２の傾斜信号ｓｔ２を作
る。信号合成部４は、論理パルスｐ１〜ｐ６と第１の傾
斜信号ｓｔ１から整形タイミング信号ｍの立ち上がりエ
ッジ時点から始まる立ち上がり傾斜部分および立ち下が
り傾斜部分を有する３相の第１の合成信号ｄ１，ｆ１，
ｈ１を合成し、論理パルスｐ１〜ｐ６と第２の傾斜信号
ｓｔ２から整形タイミング信号ｍの立ち下がりエッジ時
点から始まる立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜
部分を有する３相の第２の合成信号ｇ１，ｉ１，ｅ１を
合成する。信号作成部６は、３相の第１の合成信号ｄ
１，ｆ１，ｈ１から台形波状の３相の第１の位置信号
ｄ，ｆ，ｈを作成し、３相の第２の合成信号ｇ１，ｉ
１，ｅ１から台形波状の３相の第２の位置信号ｇ，ｉ，
ｅを作成する。第１の位置信号ｄ，ｈ，ｆと第２の位置
信号ｇ，ｉ，ｅの位相は異なっており、信号合成部４と
信号作成部６は合計６相の台形波状の位置信号を作り出
している。電力供給部５の第１の駆動トランジスタ群５
ａは第１の位置信号によって通電を制御され、第２の駆
動トランジスタ群５ｂは第２の位置信号によって通電を
制御されている。従って、第１の駆動トランジスタ群５
ａと第２の駆動トランジスタ群５ｂによって、固定子巻
線１１，１２，１３には台形波状の３相の両方向の電流
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが供給される（図１３（ｋ）〜
（ｍ））。定常回転状態においては、固定子巻線１１，
１２，１３の逆起電力ａ，ｂ，ｃと電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉ
ｃは同位相になる（図１３参照）。

【００７２】このように、本発明の実施例では、位置検
出素子が全く不要な無整流子直流電動機を実現してお
り、非常に簡素な構造になっている。

【００７３】また、本実施例の位置信号は、滑らかな立
ち上がり傾斜および立ち下がり傾斜を持った台形波状に
なされている。その結果、電流も非常に滑らかな台形波
状になり、固定子巻線の電流の切り換わりも滑らかであ
り、振動や騒音の著しく小さな電動機を実現している。
特に、本実施例の第１の位置信号ｄ，ｆ，ｈと第２の位
置信号ｇ，ｉ，ｅは、それぞれ電気角で６０度（整形タ
イミング信号ｍのエッジ間隔）の立ち上がり傾斜部と６
０度の平坦部と６０度の立ち下がり傾斜部を有し、極め
て滑らかな台形波状に変化する（逆起電力の１周期が電
気角の３６０度）。従って、図１３（ｋ）〜（ｍ）に示
すように固定子巻線への電流も非常に傾斜の滑らかな台
形波状の電流になる。その結果、本実施例の電動機の振
動・騒音は極めて小さくなる。

【００７４】また、本実施例に示したように、３相の第
１の位置信号の絶対値の下限値を制限して、それぞれの
絶対値を常に零よりも大きくするならば、信号作成部６
の第１の位置信号作成器６ａの乗算回路や電流変換回路
および第１の駆動トランジスタ群５ａを構成するトラン
ジスタが常に活性状態で動作し、トランジスタのオフ状
態から活性状態にかわる際の応答遅れが生じない。その
結果、第１の位置信号を極めて滑らかな台形波状にする
ことができる。さらに、３相の第２の位置信号の絶対値
の下限値を制限して、それぞれの絶対値を常に零よりも
大きくするならば、第２の位置信号作成器６ｂの乗算回
路や電流変換回路および第２の駆動トランジスタ群５ｂ
を構成するトランジスタが常に活性状態で動作し、トラ
ンジスタのオフ状態から活性状態にかわる際の応答遅れ
が生じない。その結果、第２の位置信号を極めて滑らか
な台形波状にすることができる。このように、６相の位
置信号の下限値を制限して、それぞれの絶対値を常に零
よりも大きくするならば、微少電流を固定子巻線に供給
する場合でも、非常に滑らかな台形波状の電流を固定子
巻線に供給でき、電流路の切換に伴う電流脈動を零にで
きる。

【００７５】また、本実施例に示したように、信号作成
部６の第１の位置信号作成器６ａに第１の負帰還ループ
を設けるならば、３相の第１の位置信号の加算値を一定
にでき、第１の駆動トランジスタ群５ａが固定子巻線に
供給する合成電流を一定にできる。さらに、第２の位置
信号作成器６ｂに第２の負帰還ループを設けるならば、
３相の第２の位置信号の加算値を一定にでき、第２の駆
動トランジスタ群が固定子巻線に供給する合成電流を一
定にできる。その結果、固定子巻線への合成供給電流の
脈動がなくなり、均一なトルクを発生させることができ
る。

【００７６】なお、信号作成部６の第１の指令電圧源９
０ａの第１の指令電圧信号Ｖａと第２の指令電圧源９０
ｂの第２の指令電圧信号Ｖｂは所定の関係があり、第１
の駆動トランジスタ群５ａによる合成供給電流と第２の
駆動トランジスタ群５ｂによる合成供給電流は等しくさ
れている。また、信号作成部６の第１の位置信号作成器
６ａの第１の負帰還ループは、３相の第１の合成信号に
応動した３相信号から得られる第１の帰還信号を第１の
指令電圧信号に一致させるように構成すればよく、たと
えば、第１の駆動トランジスタ群５ａによる合成供給電
流を検出して第１の帰還信号にし、その合成供給電流を
第１の指令電圧信号に対応した一定値にしても良い。さ
らに、第２の位置信号作成器６ｂの第２の負帰還ループ
は、３相の第２の合成信号に応動した３相信号から得ら
れる第２の帰還信号を第２の指令電圧信号に一致させる
ように構成すればよく、たとえば、第２の駆動トランジ
スタ群５ｂによる合成供給電流を検出して第２の帰還信
号にし、その合成供給電流を第２の指令電圧信号に対応
した一定値にしても良い。

【００７７】さらに、本実施例に示したように、整形信
号の周期（整形タイミング信号の半周期）に応じて波形
発生部の傾斜信号（第１の傾斜信号と第２の傾斜信号）
の傾斜を変えるようにするならば、回転数を変化させた
場合でも、上述の滑らかな台形波状の位置信号を簡単に
得ることができる。その結果、本実施例の無整流子直流
電動機は、回転数を変えた場合でも振動・騒音が極めて
小さくなる。

【００７８】次に、波形発生部３の他の具体的な構成例
を図１４に示し、その動作を説明する。動作説明用の信
号波形は図８（Ａ）および図８（Ｂ）と同様であり、同
じ信号については同一の信号名としている。整形タイミ
ング信号ｍは両エッジ微分回路１０３に入力され、整形
タイミング信号ｍの両エッジタイミングにおいてパルス
を発生する微分パルス信号ｎｂを作る（図８（Ａ）の
（ａ），（ｂ））。微分パルス信号ｎｂは立ち下がり微
分回路１０４に入力され、微分パルス信号ｎｂの立ち下
がり時点において微分パルス信号ｒを作る（図８（Ａ）
の（ｃ））。カウンタ回路１０２は所要ビット数のアッ
プ形バイナリーカウンタ（例えば、５ビットアップカウ
ンタ）であり、クロックパルス回路１０１の出力するク
ロックパルス信号ｃｐ１をカウントし、微分パルス信号
ｒによってリセットされている。図８（Ａ）の（ｄ）に
カウンタ回路１０２の内容をアナログ的にみた波形ｐｐ
を示す。リセットセット形フリップフロップ回路１０５
は、セット端子にカウンタ回路１０２の最上位ビットの
出力信号が入力され、リセット端子に微分パルス信号ｒ
が入力されている。その結果、微分パルス信号ｒが出力
される毎にフリップフロップ回路１０５の出力信号ｑａ
は”Ｌ”（低電位状態）になり、カウンタ回路１０２の
最上位ビットが”Ｈ”になると、出力信号ｑａは”Ｈ”
（高電位状態）になる。高速回転時（第１の回転数）で
は、微分パルス信号ｒのパルス間隔が狭く、カウンタ回
路１０２は十分にカウントアップする時間がなく、その
最上位ビットは”Ｌ”のままである。従って、フリップ
フロップ回路１０５の出力信号ｑａは”Ｌ”の状態を保
持する。データ入力形フリップフロップ回路１０６は、
フリップフロップ回路１０５の出力信号ｑａを微分パル
ス信号ｎｂのタイミングにおいて取り込み、回転数（整
形信号の周期）に応じた保持信号ｓａとして出力する。
その結果、フリップフロップ回路１０６の保持信号ｓａ
は高速回転時では”Ｌ”状態を保持する（図８（Ａ）の
（ｅ），（ｆ））。

【００７９】第１の遅延回路１０８ａは、整形タイミン
グ信号ｍが直接入力され、整形タイミング信号ｍの立ち
下がりエッジより所定時間τａの間”Ｈ”状態を遅延さ
せた遅延信号ｍａを出力する（図８（Ａ）の（ｇ））。
第２の遅延回路１０８ｂは、整形タイミング信号ｍをイ
ンバータ回路１０９によって反転された信号が入力さ
れ、整形タイミング信号ｍの反転信号の立ち下がりエッ
ジより所定時間τｂの間”Ｈ”状態を遅延させた遅延信
号ｍｂを出力する（図８（Ａ）の（ｈ））。

【００８０】分周回路１０７は、クロックパルス信号ｃ
ｐ１が入力され、所定の分周を行った分周クロックパル
ス信号ｃｐ２を出力する。

【００８１】第１の傾斜波形発生器３ａは、第１の遅延
信号ｍａと保持信号ｓａとクロックパルス信号ｃｐ１と
分周クロックパルス信号ｃｐ２が入力され、第１の傾斜
信号ｓｔ１を作る。選択回路１２１ａは、保持信号ｓａ
の状態に応じてクロックパルス信号ｃｐ１と分周クロッ
クパルス信号ｃｐ２を選択して、第１のクロック信号ｃ
ａとしている。すなわち、ｓａ＝”Ｌ”の時にｃａ＝ｃ
ｐ１とし、ｓａ＝”Ｈ”の時にｃａ＝ｃｐ２（分周信
号）としている。高速回転時（第１の回転数）では、ｓ
ａ＝”Ｌ”であり、クロック信号ｃａはｃｐ１になる。
選択回路１２１ａのクロック信号ｃａはアンド回路１２
２ａを介してアップ形のカウンタ回路１２４ａのクロッ
ク端子に入力され、カウンタ回路１２４ａはクロック信
号ｃａをカウントする。第１の遅延信号ｍａはインバー
タ回路１２３ａを介してカウンタ回路１２４ａのリセッ
ト端子に入力され、ｍａ＝”Ｌ”の時にカウンタ回路１
２４ａをリセットする。カウンタ回路１２４ａの内容は
ＤＡ変換回路１２５ａ（ディジタル−アナログ変換回
路）に入力され、その内容に応じたアナログ電圧に変換
し、第１の傾斜信号ｓｔ１を得ている（図８（Ａ）の
（ｉ））。なお、カウンタ回路１２４ａは最上位ビット
の反転信号をオーバーフロー信号（ＯＶＦ）としてアン
ド回路１２２ａに出力し、オーバーフロー時にクロック
の入力を禁止するようにし、カウンタ回路１２４ａの内
容を所定値でリミット・保持するようにしている。

【００８２】第２の傾斜波形発生器３ｂは、第２の遅延
信号ｍｂと保持信号ｓａとクロックパルス信号ｃｐ１と
分周クロックパルス信号ｃｐ２が入力され、第２の傾斜
信号ｓｔ２を作る。選択回路１２１ｂは、保持信号ｓａ
の状態に応じてクロックパルス信号ｃｐ１と分周クロッ
クパルス信号ｃｐ２を選択して第２のクロック信号ｃｂ
となしている。すなわち、ｓａ＝”Ｌ”の時にｃｂ＝ｃ
ｐ１とし、ｓａ＝”Ｈ”の時にｃｂ＝ｃｐ２（分周信
号）としている。高速回転時（第１の回転数）では、ｓ
ａ＝”Ｌ”であり、クロック信号ｃｂはｃｐ１になる。
選択回路１２１ｂのクロック信号ｃｂはアンド回路１２
２ｂを介してアップ形のカウンタ回路１２４ｂのクロッ
ク端子に入力され、カウンタ回路１２４ｂはクロック信
号ｃｂをカウントする。第２の遅延信号ｍｂはインバー
タ回路１２３ｂを介してカウンタ回路１２４ｂのリセッ
ト端子に入力され、ｍｂ＝”Ｌ”の時にカウンタ回路１
２４ｂをリセットする。カウンタ回路１２４ｂの内容は
ＤＡ変換回路１２５ｂ（ディジタル−アナログ変換回
路）に入力され、その内容に応じたアナログ電圧に変換
し、第２の傾斜信号ｓｔ２を得ている（図８（Ａ）の
（ｊ））。なお、カウンタ回路１２４ｂは最上位ビット
の反転信号をオーバーフロー信号としてアンド回路１２
２ｂに出力し、オーバーフロー時にクロックの入力を禁
止するようにし、カウンタ回路１２４ｂの内容を所定値
でリミット・保持するようにしている。

【００８３】このように、第１の傾斜信号ｓｔ１は整形
タイミング信号ｍの立ち上がりエッジから始まる傾斜信
号であり、第２の傾斜信号ｓｔ２は整形タイミング信号
ｍの立ち下がりエッジから始まる傾斜信号であり、傾斜
信号ｓｔ１とｓｔ２は交互に異なるタイミングの傾斜信
号になる（図８（Ａ）の（ｉ），（ｊ））。

【００８４】次に、低速回転時（第２の回転数）での定
常回転状態における図１４の波形発生部の動作を説明す
る（図８（Ｂ）を参照）。両エッジ微分回路１０３と微
分回路１０４による微分パルス信号ｎｂとｒを得る動作
は同じである（図８（Ｂ）の（ａ）〜（ｃ））。低速回
転時には、整形タイミング信号ｍのエッジ間隔（整形信
号の周期に比例）が長く、カウンタ回路１０２の最大カ
ウント値が大きくなり（図８（Ｂ）の（ｄ））、最上位
ビットが”Ｌ”から”Ｈ”に変わる時間幅がある。その
ため、フリップフロップ回路１０５がセットされ、その
出力信号ｑａも”Ｈ”に変わる（図８（Ｂ）の
（ｅ））。このときに、整形タイミング信号ｍのエッジ
が到来して微分パルス信号ｎｂが発生し、フリップフロ
ップ回路１０５の出力信号ｑａをフリップフロップ回路
１０６にラッチし、フリップフロップ回路１０６の保持
信号ｓａは”Ｈ”になる（図８（Ｂ）の（ｆ））。

【００８５】第１の遅延信号ｍａは整形タイミング信号
ｍの”Ｈ”の区間を遅延時間τａだけ伸ばしたものであ
り、第２の遅延信号ｍｂは整形タイミング信号ｍの反転
信号の”Ｈ”の区間を遅延時間τｂだけ伸ばしたもので
ある（図８（Ｂ）の（ｇ），（ｈ））。

【００８６】第１の傾斜波形発生器３ａに、第１の遅延
信号ｍａと保持信号ｓａとクロックパルス信号ｃｐ１と
分周クロックパルス信号ｃｐ２が入力される。保持信号
ｓａが”Ｈ”であるから、選択回路１２１ａは分周クロ
ックパルス信号ｃｐ２をクロック信号ｃａとして出力す
る。すなわち、低速回転時（第２の回転数）でのクロッ
ク信号ｃａ＝ｃｐ２の周波数は、高速回転時のクロック
信号ｃａ＝ｃｐ１の周波数よりも回転数比に対応して小
さくされる（回転数比に対応した所定の分周値分の
１）。従って、カウンタ回路１２４ａは時間的に緩やか
にカウントアップしてゆき、カウンタ回路１２４ａの内
容をＤＡ変換回路１２５ａによりアナログ値に変換した
第１の傾斜信号ｓｔ１の時間的な傾斜も緩やかになる
（図８（Ｂ）の（ｉ））。なお、図８（Ｂ）の（ｉ）の
破線はクロック信号ｃｐ１でカウントしたと仮定した場
合の第１の傾斜信号を表している。

【００８７】第２の傾斜波形発生器３ｂに、第２の遅延
信号ｍｂと保持信号ｓａとクロックパルス信号ｃｐ１と
分周クロックパルス信号ｃｐ２が入力される。保持信号
ｓａが”Ｈ”であるから、選択回路１２１ｂは分周クロ
ックパルス信号ｃｐ２をクロック信号ｃｂとして出力す
る。すなわち、低速回転時（第２の回転数）でのクロッ
ク信号ｃｂ＝ｃｐ２の周波数は、高速回転時のクロック
信号ｃｂ＝ｃｐ１の周波数よりも小さくされ、所定分周
値分の１になる。従って、カウンタ回路１２４ｂは時間
的に緩やかにカウントアップしてゆき、カウンタ回路１
２４ｂの内容をＤＡ変換回路１２５ｂによりアナログ値
に変換した第２の傾斜信号ｓｔ２の時間的な傾斜も緩や
かになる（図８（Ｂ）の（ｊ））。なお、図８（Ｂ）の
（ｊ）の破線はクロック信号ｃｐ１でカウントしたと仮
定した場合の第２の傾斜信号を表している。

【００８８】このようにして、低速回転時（第２の回転
数の定常回転状態）において、第１の傾斜信号ｓｔ１と
第２の傾斜信号ｓｔ２の時間的な傾斜を緩やかにし、整
形タイミング信号ｍのエッジ間隔における電位上昇値
を、高速回転時（第１の回転数の定常回転状態）と同じ
になるようにしている。その結果、低速回転時でも高速
回転時と同様な、立ち上がり傾斜および立ち下がり傾斜
が滑らかな台形波状の位置信号が合成され、固定子巻線
への供給電流も滑らかな台形波状になる。

【００８９】本実施例に示すように、第１の傾斜信号発
生器３ａおよび第２の傾斜信号発生器３ｂを、カウンタ
回路やＤＡ変換回路を使ってディジタル的に構成するな
らば、簡単な構成で精度の良い傾斜信号ｓｔ１やｓｔ２
を得ることができる。すなわち、水晶発振器等を使用す
ることによりクロック信号を高精度に作り出せ、Ｒ−２
Ｒラダー抵抗型のＤＡ変換回路により精度良くアナログ
信号に変換できるので、傾斜信号の時間的な傾斜を高精
度に作り出すことができる。その結果、台形波状の位置
信号の立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分の
精度が良くなり、固定子巻線への電流波形を図１３
（ｋ）〜（ｍ）もしくは図１３（ｋ）〜（ｍ）に示した
ような好ましい台形波状の両方向の電流にすることが容
易にできる。特に、量産時のバラツキや経年変化が著し
く少なくなる。

【００９０】また、高速回転や低速回転に回転数を切り
換えるときにも、第１の傾斜信号発生器３ａおよび第２
の傾斜信号発生器３ｂのカウンタ回路へのクロック信号
ｃａとｃｂの周波数を変えることにより、簡単に傾斜信
号ｓｔ１やｓｔ２の時間的な傾斜を変えることができ
る。すなわち、回転数を切換える用途に対して極めて容
易に対応できる。

【００９１】なお、カウンタ回路１０２は、オーバーフ
ロー時のカウント停止機能を有し、オーバーフローを検
出したときにクロックパルス信号ｃｐ１のカウント動作
を停止し、そのカウント内容を保持している（図示を省
略）。また、選択回路１２１ａと１２１ｂを１個にし
て、クロック信号ｃａとｃｂを同一の信号にしてもよ
い。

【００９２】次に、逆起電力検出部１の他の具体的な構
成例を図１５に示し、その動作について説明する。な
お、動作説明用の信号波形は図４と同様であり、同じ信
号については同一の信号名としている。本例では、中性
点Ｏを接続しないで、電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃのみの接
続によって、３相の整形信号ｕ，ｖ，ｗを得ている。

【００９３】コンパレータ回路１３１は、正極入力端子
に給電端子Ａが接続され、負極入力端子に給電端子Ｂ，
Ｃが抵抗１４１，１４２を介して接続されている。抵抗
１４１と１４２の抵抗値は等しい、もしくは抵抗１４１
の方が抵抗１４２よりも少し大きい。抵抗１４１と１４
２による合成電圧は、中性点Ｏからみると固定子巻線１
１の両端電圧の反転電圧に等しく、もしくはほぼ等しく
なる。従って、コンパレータ回路１３１の整形信号ｕ
は、固定子巻線１１の逆起電力ａの零クロス時点におい
て変化する信号になる（図４（ｄ））。

【００９４】同様に、コンパレータ回路１３２は、正極
入力端子に給電端子Ｂが接続され、負極入力端子に給電
端子Ｃ，Ａが抵抗１４３，１４４を介して接続されてい
る。抵抗１４３と１４４の抵抗値は等しい、もしくは抵
抗１４３の方が抵抗１４４よりも少し大きい。抵抗１４
３と１４４による合成電圧は、中性点Ｏからみると固定
子巻線１２の両端電圧の反転電圧に等しく、もしくはほ
ぼ等しくなる。従って、コンパレータ回路１３２の整形
信号ｖは、固定子巻線１２の逆起電力ｂの零クロス時点
において変化する信号になる（図４（ｅ））。

【００９５】同様に、コンパレータ回路１３３は、正極
入力端子に給電端子Ｃが接続され、負極入力端子に給電
端子Ａ，Ｂが抵抗１４５，１４６を介して接続されてい
る。抵抗１４５と１４６の抵抗値は等しい、もしくは抵
抗１４５の方が抵抗１４６よりも少し大きい。抵抗１４
５と１４６による合成電圧は、中性点Ｏからみると固定
子巻線１３の両端電圧の反転電圧に等しく、もしくはほ
ぼ等しくなる。従って、コンパレータ回路１３３の整形
信号ｗは、固定子巻線１３の逆起電力ｃの零クロス時点
において変化する信号になる（図４（ｆ））。

【００９６】３相の整形信号ｕ，ｖ，ｗはアンド回路１
３４，１３５，１３６とオア回路１３７によって論理合
成され、各整形信号のエッジ時点において変化する整形
タイミング信号ｍを得ている。整形タイミング信号ｍの
立ち上がりエッジは各逆起電力の立ち上がり側の零クロ
ス点に対応し、整形タイミング信号ｍの立ち下がりエッ
ジは各逆起電力の立ち下がり側の零クロス点に対応して
いる。

【００９７】本実施例では、電流給電端子だけを接続し
ていながらも、正確な逆起電力の零クロス時点の検出が
可能である。また、抵抗１４１〜１４６の抵抗値を適当
に選定することにより、その検出位相を少しシフトさせ
ることも可能である。特に、本実施例の電動機のように
逆起電力を検出して通電のタイミングを制御し、その検
出信号から台形波状の電流を固定子巻線に両方向に供給
する場合には、抵抗１４１，１４３，１４５の抵抗値を
それぞれ抵抗１４２，１４４，１４６の抵抗値よりも大
きめ（１０％程度）にしたほうが、検出位相（整形信号
が変化するタイミング）を逆起電力の正確な零クロス時
点よりも早めに設定でき、好ましい効果を得ることがで
きる。

【００９８】以上説明したように、本発明の無整流子直
流電動機は、ホール素子の如き回転子位置検出素子を設
けることなく、固定子巻線に両方向の電流を供給する全
波駆動方式の電動機を実現できるものである。

【００９９】なお、前述の実施例では、Ｙ結線された３
相の固定子巻線を有する電動機について説明したが、本
発明はそのような場合に限らず、固定子巻線がΔ結線さ
れた電動機に適用することも可能である。

【０１００】また、前述の実施例の波形発生部では、整
形信号の周期（整形タイミング信号ｍの半周期）に応じ
て傾斜信号の時間的な傾斜を２段階に切換えるように構
成したが、本発明はそのような場合に限らず、３段階も
しくはそれ以上に増やしてもよい。さらに、整形信号の
周期に応じて、傾斜信号の時間的な傾斜を連続的に変化
するように構成してもよいことは言うまでもない。

【０１０１】また、前述の実施例の論理パルス発生部で
は、整形タイミング信号を利用して６相の論理パルス信
号を作ったが、本発明はそのような場合に限らず、例え
ば、３相の整形信号を直接利用して論理パルス信号を作
ることも可能である。さらに、６相の論理パルス信号に
限らず、必要に応じて複数相の論理パルス信号を作るこ
とができる。

【０１０２】また、前述の実施例の信号合成部では、傾
斜信号と所定電位信号を使って電圧信号として合成信号
を合成したが、本発明はそのような場合に限らず、傾斜
信号を電流信号に変換し、その変換電流信号と所定電流
信号を使って電流信号として合成信号を合成するように
しても良い。また、合成信号が完全な台形波状にならな
い場合でも、信号作成部の動作によって台形波状の位置
信号を作成することが可能である。

【０１０３】また、前述の実施例の信号作成部では、負
帰還ループを設けて、３相の第１の合成信号もしくは第
２の合成信号に応動した３相信号から得られる帰還信号
を一定になすことにより、均一な台形波状の第１の位置
信号もしくは第２の位置信号を作成した。しかしなが
ら、本発明はそのような場合に限らず、３相の第１の合
成信号もしくは第２の合成信号が台形波状の信号になっ
ている場合には（図１０（ｊ）〜（ｌ），（ｏ）〜
（ｑ）参照）、３相の第１の合成信号もしくは第２の合
成信号にそれぞれ所定電圧を加算した、たとえば第１の
下限設定合成信号もしくは第２の下限設定合成信号（図
１２（ｅ）〜（ｇ），（ｋ）〜（ｍ））を、電流変換回
路により直接電流信号に変換して台形波状の第１の位置
信号もしくは第２の位置信号を得ることも可能である。

【０１０４】これらの変更・変形をおこなった場合に
も、本発明に含まれることは言うまでもない。その他、
本発明の主旨を変えずして種々の変更・変形が可能であ
る。

【０１０５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、固定子巻線に
誘起される逆起電力を利用して、固定子巻線に滑らかな
両方向の電流を供給する全波駆動方式の無整流子直流電
動機を実現したものである。従って、ホール素子の如き
位置検出素子が不要となり、半波駆動方式に比べて高効
率で、発生トルクの大きい無整流子直流電動機を実現で
きる。さらに、本発明の無整流子直流電動機は、巻線電
流を滑らかな台形波状にしているので、高速回転時の振
動・騒音が極めて小さい。また、スパイク状電圧を低減
するための大容量の電解コンデンサを含むフィルタ回路
も不要になり（大幅に小さくでき）、回路構成も簡素化
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無整流子直流電動機の一実施例の全体
構成を示すブロック図である。

【図２】電力供給部の具体的な構成例を示す回路構成図
である。

【図３】逆起電力検出部の具体的な構成例を示す回路構
成図である。

【図４】逆起電力検出部の動作を説明するための信号波
形図である。

【図５】論理パルス発生部の具体的な構成例を示す回路
構成図である。

【図６】論理パルス発生部の動作を説明するための信号
波形図である。

【図７】波形発生部の具体的な構成例を示す回路構成図
である。

【図８】波形発生部の動作を説明するための信号波形図
である。

【図９】信号合成部の具体的な構成例を示す回路構成図
である。

【図１０】信号合成部の動作を説明するための信号波形
図である。

【図１１】信号作成部の具体的な構成例を示す回路構成
図である。

【図１２】信号作成部の動作を説明するための信号波形
図である。

【図１３】本発明の実施例の動作を説明するための信号
波形図である。

【図１４】波形発生部の他の具体的な構成例を示す回路
構成図である。

【図１５】逆起電力検出部の他の具体的な構成例を示す
回路構成図である。

【図１６】従来の無整流子直流電動機の回路構成図であ
る。

【図１７】従来の無整流子直流電動機の動作を説明する
ための信号波形図である。

【符号の説明】

１ 逆起電力検出部 ２ 論理パルス発生部 ３ 波形発生部 ３ａ 第１の傾斜波形発生器 ３ｂ 第２の傾斜波形発生器 ４ 信号合成部 ４ａ 第１の合成信号合成器 ４ｂ 第２の合成信号合成器 ５ 電力供給部 ５ａ 第１の駆動トランジスタ群 ５ｂ 第２の駆動トランジスタ群 ６ 信号作成部 ６ａ 第１の位置信号作成器 ６ｂ 第２の位置信号作成器 １１,１２,１３ 固定子巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02P 6/00 - 6/18 H02P 7/63 H02M 7/48

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相の固定子巻線と、直流電源の一端と
   前記固定子巻線の電流給電端子の間の電流路を形成する
   ３個のトランジスタからなる第１の駆動トランジスタ群
   と、前記直流電源の他端と前記電流給電端子の間の電流
   路を形成する３個のトランジスタからなる第２の駆動ト
   ランジスタ群と、前記固定子巻線に発生する逆起電力に
   応動した整形信号を得る逆起電力検出手段と、前記整形
   信号に応動した複数相のパルス信号を発生する論理パル
   ス発生手段と、前記整形信号に応動した傾斜信号を発生
   する波形発生手段と、前記論理パルス発生手段のパルス
   信号と前記波形発生手段の傾斜信号より立ち上がり傾斜
   部分と立ち下がり傾斜部分を有する６相の合成信号を得
   る信号合成手段と、前記合成信号に応動した６相の位置
   信号を作成し、３相の前記位置信号により前記第１の駆
   動トランジスタ群を通電制御し、他の３相の前記位置信
   号により前記第２の駆動トランジスタ群を通電制御する
   信号作成手段を具備し、前記信号作成手段は前記６相の
   位置信号の絶対値をそれぞれ零よりも大きくする下限制
   限手段を含んで構成された無整流子直流電動機。
2. 【請求項２】 波形発生手段は、逆起電力検出手段の整
   形信号の周期に応じて傾斜信号の時間的な傾斜を変化さ
   せる手段を含んで構成されたことを特徴とする請求項１
   記載の無整流子直流電動機。
3. 【請求項３】 波形発生手段は、逆起電力検出手段の整
   形信号に応動してクロック信号をカウントする動作とリ
   セットする動作を繰り返すカウント手段と、前記カウン
   ト手段の内容をアナログ量に変換するディジタル−アナ
   ログ変換手段を含んで構成されたことを特徴とする請求
   項１記載の無整流子電動機。
4. 【請求項４】 波形発生手段は、逆起電力検出手段の整
   形信号の周期に応じてクロック信号の周波数を変化させ
   る手段を含んで構成されたことを特徴とする請求項３記
   載の無整流子直流電動機。
5. 【請求項５】 信号作成手段は、信号合成手段の３相の
   合成信号に応動した３相信号から得られる第１の帰還信
   号を第１の指令信号に一致させる第１の帰還手段と、前
   記信号合成手段の他の３相の合成信号に応動した３相信
   号から得られる第２の帰還信号を第２の指令信号に一致
   させる第２の帰還手段をさらに含んで構成されたことを
   特徴とする請求項１記載の無整流子直流電動機。
6. 【請求項６】 ３相の固定子巻線と、直流電源の一端と
   前記固定子巻線の電流給電端子の間の電流路を形成する
   ３個のトランジスタからなる第１の駆動トランジスタ群
   と、前記直流電源の他端と前記電流給電端子の間の電流
   路を形成する３個のトランジスタからなる第２の駆動ト
   ランジスタ群と、前記固定子巻線に発生する逆起電力に
   応動した整形信号を得る逆起電力検出手段と、前記整形
   信号に応動した複数相のパルス信号を発生する論理パル
   ス発生手段と、前記整形信号に応動した第１の傾斜信号
   を発生する第１の傾斜波形発生手段と、前記第１の傾斜
   信号とは異なるタイミングにおいて前記整形信号に応動
   した第２の傾斜信号を発生する第２の傾斜波形発生手段
   と、前記論理パルス発生手段のパルス信号と前記第１の
   傾斜波形発生手段の第１の傾斜信号より立ち上がり傾斜
   部分および立ち下がり傾斜部分を有する３相の第１の合
   成信号を得る第１の合成信号合成手段と、前記論理パル
   ス発生手段のパルス信号と前記第２の傾斜波形発生手段
   の第２の傾斜信号より立ち上がり傾斜部分および立ち下
   がり傾斜部分を有する３相の第２の合成信号を得る第２
   の合成信号合成手段と、前記第１の合成信号に応動した
   ３相の第１の位置信号を作成し、前記第１の位置信号に
   より前記第１の駆動トランジスタ群を通電制御する第１
   の位置信号作成手段と、前記第２の合成信号に応動した
   ３相の第２の位置信号を作成し、前記第２の位置信号に
   より前記第２の駆動トランジスタ群を通電制御する第２
   の位置信号作成手段を具備し、前記第１の位置信号作成
   手段は前記第１の位置信号の絶対値をそれぞれ零よりも
   大きくする第１の下限制限手段を含んで構成され、か
   つ、前記第２の位置信号作成手段は前記第２の位置信号
   の絶対値をそれぞれ零よりも大きくする第２の下限制限
   手段を含んで構成された無整流子直流電動機。
7. 【請求項７】 第１の傾斜波形発生手段もしくは第２の
   傾斜波形発生手段は、逆起電力検出手段の整形信号の周
   期に応じて第１の傾斜信号もしくは第２の傾斜信号の時
   間的な傾斜を変化させる手段を含んで構成されたことを
   特徴とする請求項６記載の無整流子直流電動機。
8. 【請求項８】 第１の傾斜波形発生手段もしくは第２の
   傾斜波形発生手段は、逆起電力検出手段の整形信号に応
   動してクロック信号をカウントする動作とリセットする
   動作を繰り返すカウント手段と、前記カウント手段の内
   容をアナログ量に変換するディジタル−アナログ変換手
   段を含んで構成されたことを特徴とする請求項６記載の
   無整流子電動機。
9. 【請求項９】 第１の傾斜波形発生手段もしくは第２の
   傾斜波形発生手段は、逆起電力検出手段の整形信号の周
   期に応じてクロック信号の周波数を変化させる手段を含
   んで構成されたことを特徴とする請求項８記載の無整流
   子直流電動機。
10. 【請求項１０】 第１の位置信号作成手段は、第１の合
    成信号合成手段の第１の合成信号に応動した３相信号か
    ら得られる第１の帰還信号を第１の指令信号に一致させ
    る第１の帰還手段をさらに含んで構成され、かつ、第２
    の位置信号作成手段は、第２の合成信号合成手段の第２
    の合成信号に応動した３相信号から得られる第２の帰還
    信号を第２の指令信号に一致させる第２の帰還手段をさ
    らに含んで構成されたことを特徴とする請求項６記載の
    無整流子直流電動機。