JP3248836B2 - ブラシレスモータ用駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＶＴＲのシリン
ダモータやキャプスタンモータなどに適用するブラシレ
スモータ用駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラシレスモータ用駆動装置につ
いて、４相のブラシレスモータを例に以下に説明する。
図４は４相ブラシレスモータの構造図、図５は従来のブ
ラシレスモータ用駆動装置の概略構成図、図６は従来の
ブラシレスモータ用駆動装置のタイミング図である。

【０００３】図４において、４相のブラシレスモータ１
００は、ロータ１０２の外周部に１４極の永久磁石１０
３を固着し、１２個のステータコア１０５のそれぞれに
電機子コイル１０６（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を巻き
回し、各々をデルタ接続して４相構成としたステータ１
０４と、ロータ１０２の回転位置を検出する２個のホー
ル素子を備えたロータ位置検出手段１０７とが、それぞ
れモータ基板１１０に配設されて主な機械要素が構成さ
れている。

【０００４】電機子コイル１０６の（Ｌ１とＬ２）およ
び（Ｌ３とＬ４）は、電気角で｛（π／２）＋ｎπ｝ラ
ジアン（ｎ＝０，±１，±２，…）の位相差を有し、電
機子コイル１０６の（Ｌ１とＬ３）および（Ｌ２とＬ
４）は、電気角で略（π＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝０，±
１，±２，…）の位相差を有するよう構成されている。

【０００５】ロータ位置検出手段１０７を構成するホー
ル素子は、その出力信号の位相差が電気角で互いに
｛（π／２）＋ｎπ｝ラジアン（ｎ＝０，±１，±２，
…）の位相差を有するよう配設されている。

【０００６】検出した回転位置に応じた位置検出信号に
基づき、電機子コイル１０６の励磁電流を制御する導通
制御信号を生成する駆動装置１０８と、導通制御信号に
基づいて電機子コイル１０６の励磁電流を生成する駆動
出力手段１０９とをモータ基板１１０に配置してブラシ
レスモータ１００全体が構成されている。

【０００７】図５において、各々のロータ位置検出手段
１０７は、ロータ１０２の磁極がロータ位置検出手段１
０７を通過する度に互いに逆相の位置検出信号（ｅ₁、
ｅ₂）および（ｅ₃、ｅ₄）を生成し、位置信号発生手段
１０８ａに提供する。なお、位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）
と（ｅ₃、ｅ₄）の位相は、図６に示すように、互いにπ
／２の位相差を持つ。

【０００８】駆動装置１０８は、各々のロータ位置検出
手段１０７に対応した２組の差動増幅器からなる位置信
号発生手段１０８ａと、２組の差動分配器からなる導通
制御手段１０８ｂとを備え、ロータ位置検出手段１０７
から供給される位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）と（ｅ₃、
ｅ₄）に基づいて導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂）、（ｉ₃、ｉ
₄）を生成し、駆動出力手段１０９に提供する。

【０００９】なお、導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂）は互いに
逆相の矩形波であり、同様に、導通制御信号（ｉ3、ｉ
4）も互いに逆相の矩形波であり、さらに、導通制御信
号（ｉ₁、ｉ₃）と（ｉ₂、ｉ₄）はそれぞれ互いにπ／２
の位相差を持つ。

【００１０】駆動出力手段１０９は、ソース側およびシ
ンク側を一対としたパワートランジスタによる電力増幅
器を２組備え、ソースおよびシンクのそれぞれの端子
は、デルタ接続された４個の電機子コイル１０６（Ｌ
１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）の接続点に接続され、導通制御
手段１０８ｂから供給される導通制御信号（ｉ₁、
ｉ₂）、（ｉ₃、ｉ₄）を組合わせた信号対によってソー
ス側・シンク側の対となるパワートランジスタをそれぞ
れ順次駆動し、電機子コイル１０６に励磁電流を供給す
るよう構成されている。

【００１１】これらの構成によってロータ位置検出手段
１０７から供給される位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、
ｅ₄）に基づいて励磁電流を制御し、電機子コイル１０
６が発生する磁界に応じてロータ１０２に回転駆動力を
与えるよう構成したブラシレスモータ用駆動装置が知ら
れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のブラシレスモー
タ用駆動装置において、ロータ位置検出手段１０７はホ
ール素子で構成されているために永久磁石１０３の磁界
に影響されるだけでなく、電機子コイル１０６の励磁電
流の方向および電流値に応じて発生する磁界の影響も受
けるため、図６に示すように、ホール素子が提供する位
置検出信号（ｅ₁、e₂、ｅ₃、ｅ₄）は歪んで（ｅｄ₁、ｅ
ｄ₂、ｅｄ₃、ｅｄ₄）の波形となる。

【００１３】位置信号発生手段１０８ａおよび導通制御
手段１０８ｂは、この歪みを受けた位置検出信号（ｅｄ
₁、ｅｄ₂、ｅｄ₃、ｅｄ₄）を、（ｅｄ₁＝ｅｄ₂）および
（ｅｄ₃＝ｅｄ₄）となるタイミングで処理するので、図
６に示すように、正しいタイミングの導通制御信号（ｉ
₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄）から時間ｔだけずれた導通制御信号
（ｉｄ₁、ｉｄ₂、ｉｄ₃、ｉｄ₄）を生成する。

【００１４】駆動出力手段１０９を構成するソース側お
よびシンク側を一対としたパワートランジスタは、位相
シフトを含む導通制御信号（ｉｄ₁、ｉｄ₂）、（ｉ
ｄ₃、ｉｄ₄）で順次スイッチングされるため、位置検出
信号（ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、ｅ₄）を正しく位置検出した時の
本来のスイッチングポイントである（ｅ₁＝ｅ₂）および
（ｅ₃＝ｅ₄）のポイントからは、時間ｔだけずれる。

【００１５】このスイッチングポイントのずれは、ロー
タ１０２上の磁極に対して電機子コイル１０６を励磁す
るタイミングにずれを生じさせ、トルクリップルや回転
むらの増大、起動トルクの減少、励磁電流の増加にとも
なうトルク定数の減少などを引き起こし、ブラシレスモ
ータの性能低下を招く課題がある。

【００１６】電機子コイル１０６（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、
Ｌ４）の励磁電流によって発生する磁界がホール素子に
及ぼす影響を回避するには、ホール素子の磁気感受面が
モータ基板１１０に平行な面方向にある一般的なホール
素子モールド品ではなく、磁気感受面がモータ基板１１
０に垂直な面方向にある特殊なホール素子モールド品を
使用すればよい。

【００１７】磁気感受面がモータ基板１１０に垂直な面
方向にあれば、磁気感受面が永久磁石１０３と対向して
ホール素子の出力電圧は増大すると共に、電機子コイル
１０６の励磁で発生する磁界の影響を受けにくくするこ
とができるが、磁気感受面がモータ基板１１０に垂直な
面方向にある特殊なホール素子モールド品は、一般的な
ホール素子モールド品に比べて非常に高価なため、ブラ
シレスモータの価格が高価になる課題がある。

【００１８】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は、一般的で安価に入手可能
なホール素子モールド品を使用してホール素子が磁界の
影響を受けても、電機子コイルに正しいタイミングで励
磁電流を供給し、トルクリップルや回転むらが少なく、
起動トルク低下や電機子コイル励磁電流の増加にともな
うトルク定数低下などのブラシレスモータの性能低下を
改善するブラシレスモータ用駆動装置を提供することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係るブラシレスモータ用駆動装置は、ロー
タ位置検出手段が提供する位置検出信号と位相が同期し
てレベルが変化するオフセット信号を生成出力する手段
を備え、このオフセット信号を用いて複数の位置検出信
号のレベルを補正することによって、電機子コイルが発
生する磁界によって導通制御信号に生じる位相シフトを
キャンセルするよう構成したことを特徴とする。

【００２０】ロータ位置検出手段が電機子コイルに発生
する磁界の影響を受け、位相シフトを含む位置検出信号
を生成して位置信号発生手段に提供しても、駆動装置に
おいて、位置検出信号に基づいて位相シフトをキャンセ
ルするオフセット信号を生成し、このオフセット信号を
用いて複数の位置検出信号のレベルを補正するので、正
確なタイミングの導通制御信号を生成し、この導通制御
信号に基づいて電機子コイルへ励磁電流を供給すること
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るブラシレス
モータ用駆動装置の実施の形態を添付図面に基づいて説
明する。図１はこの発明に係るブラシレスモータ用駆動
装置のブロック構成図、図２はこの発明に係るブラシレ
スモータ用駆動装置のタイミング図である。なお、ブラ
シレスモータのロータやステータ等の機械要素の構成や
ホール素子の配設は、先に示した４相ブラシレスモータ
を使用しているので、図４を参照するものとしてここで
の説明は省略する。

【００２２】図１および図２において、ブラシレスモー
タ用駆動装置１は、ロータ２の回転位置を検出して位置
検出信号（ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、ｅ₄）を生成するロータ位置
検出手段７と、この位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、
ｅ₄）に基づいて電機子コイル６の励磁電流を制御する
導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄）を生成する駆動装
置８とを備えて構成し、この導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂、
ｉ₃、ｉ₄）に基づいて励磁電流を生成する駆動出力手段
９から、電機子コイル６（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を
デルタ接続して４相構成としたステータ４の各々の電機
子コイル６に励磁電流を供給し、外周部に永久磁石３を
固着したロータ２に回転駆動力を与える。

【００２３】ロータ位置検出手段７は、ロータ２の回転
位置を検出する２個のホール素子ＨＧ１、ＨＧ２を備
え、永久磁石３の回転移動によって磁極がロータ位置検
出手段７を通過する度に、位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂、ｅ
₃、ｅ₄）を発生して位置信号発生手段８１に提供する。

【００２４】ホール素子ＨＧ１、ＨＧ２は、その出力信
号である位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）と（ｅ₃、ｅ₄）との
間の位相差が、互いに電気角で｛（π／２）＋ｎπ｝ラ
ジアン（ｎ＝０，±１，±２，…）の位相差を有するよ
う配設する。

【００２５】位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、ｅ₄）は、
ロータ２の磁極がホール素子ＨＧ１、ＨＧ２を通過する
度に、図２に示すように、位置検出信号（ｅ₁とｅ₂）お
よび（ｅ₃とｅ₄）は互いに逆相で、位置検出信号
（ｅ₁、ｅ₂）と（ｅ₃、ｅ₄）との間の位相差は、互いに
π／２の位相差を持って生成される。

【００２６】駆動装置８は、ロータ位置検出手段７に備
えた２個のホール素子ＨＧ１、ＨＧ２に対応した２組の
差動増幅器からなる位置信号発生手段８１と、２組のオ
フセット増幅器からなるタイミング補正手段８２と、２
組の差動分配器からなる導通制御手段８３とを備え、ロ
ータ位置検出手段７が提供する位置検出信号（ｅ₁、
ｅ₂、ｅ₃、ｅ₄）に基づいて導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂、
ｉ₃、ｉ₄）を生成し、駆動出力手段９に提供する。

【００２７】位置信号発生手段８１は差動増幅器８１
ａ、８１ｂを備え、ロータ位置検出手段７が提供する位
置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）と（ｅ₃、ｅ₄）およびタイミン
グ補正手段８２が提供するオフセット信号（ｎｆ、ｎ
ｇ）に基づき、ロータ位置信号（Ｅ₁₂、Ｅ₂₁）と
（Ｅ₃₄、Ｅ₄₃）とを生成してタイミング補正手段８２お
よび導通制御手段８３に提供する。

【００２８】差動増幅器８１ａ、８１ｂは差動増幅回路
を備え、ロータ２の回転位置に対応した互いに逆相の位
置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）、（ｅ₃、ｅ₄）を差動増幅回路
で増幅すると共に、電機子コイル６が発生する磁界の影
響を受けて歪を有する位置検出信号（ｅｄ₁、ｅｄ₂、ｅ
ｄ₃、ｅｄ₄）を、タイミング補正手段８２から供給され
るオフセット信号（ｎｆ、ｎｇ）に基づいて補正し、図
２に示すように、位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）、（ｅ₃、
ｅ₄）と同相でロータ２の正しい検出位置に応じた互い
に電気角で（π／２）の位相差を持つロータ位置信号
（Ｅ₁₂、Ｅ₂₁）、（Ｅ₃₄、Ｅ₄₃）を生成する。

【００２９】図３は差動増幅器およびオフセット増幅器
の一例である。図３において、差動増幅器８１ａに備え
た差動増幅回路は、例えば、差動増幅回路を構成するト
ランジスタＱ１１、Ｑ１２のベースに電機子コイル６が
発生する磁界の影響を受けて歪を有する位置検出信号
（ｅｄ₁、ｅｄ₂）を接続し、各々のエミッタは抵抗Ｒ
１、Ｒ２を介して定電圧電源Ｖｃｃに接続したそれぞれ
の電流源Ｉ₁に接続すると共に、抵抗と電流源との接続
点（図中のＰ３点、Ｐ４点）はトランジスタＱ２１、Ｑ
２２のベースに接続し、コレクタは共に接地する。

【００３０】また、トランジスタＱ２１、Ｑ２２のエミ
ッタは定電圧電源Ｖｃｃに接続した共通の電流源Ｉ₂に
接続し、コレクタは抵抗Ｒ３、Ｒ４と共通の電流源を介
して接地すると共に、コレクタからロータ位置信号（Ｅ
₁₂、Ｅ₂₁）を供給する。

【００３１】さらに、差動増幅回路を構成する一方のト
ランジスタＱ２１のベース（Ｐ３点）には、タイミング
補正手段８２に備えたオフセット増幅器８２ｂから供給
されるオフセット信号ｎｆを接続し、差動増幅器８１ａ
の入力オフセットを制御してトランジスタＱ２１、Ｑ２
２のコレクタから得られるロータ位置信号（Ｅ₁₂、
Ｅ₂₁）が、ロータ２の正しい検出位置に応じたタイミン
グとなるよう補正する。

【００３２】なお、差動増幅器８１ｂに備えた差動増幅
回路も同様に構成し、歪を受けた位置検出信号（ｅ
ｄ₃、ｅｄ₄）を、タイミング補正手段８２から供給され
るオフセット信号ｎｇに基づいて補正し、ロータ２の正
しい検出位置に応じたロータ位置信号（Ｅ₃₄、Ｅ₄₃）を
生成する。

【００３３】タイミング補正手段８２はオフセット増幅
器８２ａ、８２ｂを備え、位置信号発生手段８１から供
給されるロータ位置信号（Ｅ₁₂、Ｅ₂₁）、（Ｅ₃₄、
Ｅ₄₃）に基づき、オフセット信号（ｎｇ、ｎｆ）を生成
して位置信号発生手段８１の差動増幅器（８１ｂ、８１
ａ）に提供する。

【００３４】オフセット増幅器８２ａ、８２ｂは定電流
増幅回路を備え、ロータ位置信号（Ｅ₁₂、Ｅ₃₄）に基づ
いて、図２に示すように、互いに電気角で（π／２）の
位相差を持ち、各々がデューティ比１対１の矩形波であ
るオフセット信号（ｎｇ、ｎｆ）を発生する。

【００３５】このオフセット信号（ｎｆ、ｎｇ）の位相
は、図２に示すように、差動増幅器８１ｂ、８１ａが提
供するロータ位置信号（Ｅ₃₄、Ｅ₁₂）の位相（位置検出
信号ｅ₃、ｅ₁と同相）の位相を基準にして外乱磁界
（ｆ、ｇ）とは逆位相で生成される。

【００３６】オフセット信号（ｎｆ、ｎｇ）は、図３に
示したように、差動増幅器８１ａ、８１ｂの差動増幅回
路を構成するトランジスタＱ２１のベース（図中のＰ３
点）に対し、電流ＫＩ₀を流し込んだり引き抜いたりす
ることによって（±Ｋｌ₀＊Ｒ１）の入力オフセットを
発生させる。

【００３７】この入力オフセットのオフセット量は、外
乱磁界（ｆ、ｇ）によってホール素子ＨＧ１、ＨＧ２に
発生する誤差電圧をキャンセルできる値に設定する。な
お、オフセット量の設定方法は誤差電圧が励磁電流に比
例することを利用し、ブラシレスモータの構造が確定し
た時点で（誤差電圧値／励磁電流値）の比例定数を測定
しておくことにより、励磁電流に応じた誤差電圧をキャ
ンセルするオフセット量を設定することができる。

【００３８】励磁電流値は、例えば、励磁電流検出端子
ＮＦの電位から検出し、この検出電位に基づいて可変電
流源ＫＩ₀の電流値を設定するか、あるいはまた、直接
この検出電位に基づいて可変電流源ＫＩ₀の電流値を制
御することもできる。

【００３９】定電流増幅器は、例えば図３に示すよう
に、ベースを互いに接続した２個のトランジスタＱ₃₁、
Ｑ₃₂でカレントミラー回路を構成し、コレクタはそれぞ
れ電流値ＫＩ₀に設定した可変定電流源ＫＩ₀を介して定
電圧電源Ｖｃｃに接続し、各々のエミッタは共に接地す
る。また、トランジスタＱ₃₁、Ｑ₃₂のエミッタ面積をＡ
₃₁、Ａ₃₂とすると、エミッタ面積の比を（Ａ₃₁：Ａ₃₂＝
２：１）に設定する。

【００４０】トランジスタＱ₃₂は、コレクタをベースと
接続すると共に、エミッタを接地したトランジスタＱ₃₃
を並列に接続する。ロータ位置信号（Ｅ₁₂、Ｅ₃₄）は、
抵抗を介してトランジスタＱ₃₃のベースに接続し、オフ
セット信号（ｎｆ、ｎｇ）はトランジスタＱ₃₁のコレク
タから供給する。

【００４１】導通制御手段８３は差動分配器８３ａ、８
３ｂを備え、位置信号発生手段８１から供給されるロー
タ位置信号（Ｅ₁₂、Ｅ₂₁）、（Ｅ₃₄、Ｅ₄₃）に基づき、
導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄）を生成して駆動出
力手段９に提供する。

【００４２】差動分配器８３ａ、８３ｂは、差動増幅回
路を備えてロータ位置信号（Ｅ₁₂、Ｅ₃₄）を飽和増幅
し、図２に示すように、デューティ比が１対１で互いに
逆相の矩形波である導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂）、
（ｉ₃、ｉ₄）を生成する。

【００４３】また、導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂）と
（ｉ₃、ｉ₄）は、図２に示すように、位置検出信号（ｅ
₁、ｅ₂）および（ｅ₃、ｅ₄）が（ｅ₁＝ｅ₂）および（ｅ
₃＝ｅ₄）となるタイミングで生成され、互いにπ／２の
位相差を持つ。例えば、導通制御信号（ｉ₁、ｉ₃）の信
号対は、位相（π〜３π／２）の間で駆動出力手段９の
パワートランジスタ（Ｑ１、Ｑ３）を駆動し、導通制御
信号（ｉ₂、ｉ₄）の信号対は、位相（０〜π／２）の間
で駆動出力手段９のパワートランジスタ（Ｑ２、Ｑ４）
を駆動する。

【００４４】駆動出力手段９は、ソース側およびシンク
側を一対としたパワートランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）、
（Ｑ３、Ｑ４）による電力増幅器を備え、それぞれのソ
ース側およびシンク側の端子（Ｔ１、Ｔ２）、（Ｔ３、
Ｔ４）は、デルタ接続された４個の電機子コイル６の接
続点に接続する。

【００４５】導通制御手段８３から供給される導通制御
信号（ｉ₁、ｉ₂）、（ｉ₃、ｉ₄）の信号によってソース
側・シンク側の対となるパワートランジスタをそれぞれ
駆動し、電機子コイル６に励磁電流を供給する。

【００４６】ソース側パワートランジスタ（Ｑ１、Ｑ
２）のコレクタは、ともに抵抗Ｒｎｆを介して定電圧電
源Ｖｃｃに接続し、シンク側パワートランジスタ（Ｑ
３、Ｑ４）のエミッタは、ともに接地に接続する。

【００４７】例えば、駆動時の対となるパワートランジ
スタ（Ｑ１、Ｑ３）は、エミッタおよびコレクタを端子
（Ｔ１、Ｔ３）を介して電機子コイル（Ｌ１、Ｌ４）お
よび（Ｌ１、Ｌ２）の接続点に接続し、ベースには導通
制御手段８３が提供する導通制御信号（ｉ₁、ｉ₃）が供
給される。

【００４８】同様に、駆動時の対となるパワートランジ
スタ（Ｑ２、Ｑ４）は、エミッタおよびコレクタを端子
（Ｔ２、Ｔ４）を介して電機子コイル（Ｌ２、Ｌ３）お
よび（Ｌ３、Ｌ４）の接続点に接続し、ベースには導通
制御手段８３が提供する導通制御信号（ｉ₂、ｉ₄）が供
給される。

【００４９】導通制御信号（ｉ₁、ｉ₃、ｉ₂、ｉ₄）でパ
ワートランジスタ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）を駆動す
る順序を、位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、ｅ₄）のタイ
ミングを基準に説明する。

【００５０】位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）が、（ｅ₁＞
ｅ₂）の期間でパワートランジスタＱ１、（ｅ₁＜ｅ₂）
の期間でパワートランジスタＱ２、位置検出信号
（ｅ₃、ｅ₄）が、（ｅ₃＜ｅ₄）の期間でパワートランジ
スタＱ３、（ｅ3＞ｅ4）の期間でパワートランジスタＱ
４、がそれぞれオンし、他の期間ではそれぞれのパワー
トランジスタはオフしている。

【００５１】ソース側のパワートランジスタＱ１、Ｑ２
のオン／オフ切換えポイントは、位置検出信号（ｅ₁、
ｅ₂）の（ｅ₁＝ｅ₂）のタイミングに一致し、シンク側
のパワートランジスタＱ３、Ｑ４のオン／オフ切換えポ
イントは、位置検出信号（ｅ₃、ｅ₄）の（ｅ₃＝ｅ₄）の
タイミングに一致する。

【００５２】なお、抵抗Ｒｎｆは励磁電流を検出するた
めの抵抗であり、励磁電流検出端子ＮＦの電圧を、制御
回路を備えた励磁電流設定手段（図示しない）に帰還
し、導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄）を安定化する
ための制御信号を生成して差動分配器（８３ａ、８３
ｂ）に提供し、導通制御信号（ｉ₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄）を
調節して駆動出力手段９が供給する励磁電流を安定化す
るよう制御する。

【００５３】このように、この発明に係るブラシレスモ
ータ用駆動装置は、ロータ位置検出手段が電機子コイル
に発生する磁界の影響を受け、位相シフトを含む位置検
出信号を生成して位置信号発生手段に提供しても、ロー
タ位置検出手段が提供する位置検出信号に応じてロータ
位置信号を発生する位置信号発生手段と、このロータ位
置信号に基づいて導通制御信号を出力する導通制御手段
とを備えた駆動装置に、ロータ位置信号に基づいて位相
シフトをキャンセルするオフセット信号を生成して位置
信号発生手段に提供するタイミング補正手段を備えたの
で、位置信号発生手段は位置検出信号に含まれた位相シ
フト分をキャンセルして補正し、正確なタイミングのロ
ータ位置信号を生成することができ、このロータ位置信
号に基づいて導通制御手段で生成される導通制御信号
は、駆動出力手段のパワートランジスタを正しいタイミ
ングでスイッチングして電機子コイル励磁電流を生成す
ることができる。

【００５４】次に、以上のように構成された駆動装置８
のタイミング補正手段８２に備えたオフセット増幅器
（８２ａ、８２ｂ）と、位置信号発生手段８１に備えた
差動増幅器（８１ａ、８１ｂ）とが、電機子コイル６の
磁界の影響を受けて歪を有する位置検出信号（ｅｄ₁、
ｅｄ₂、ｅｄ₃、ｅｄ₄）を、タイミング補正手段８２が
提供するオフセット信号（ｎｆ、ｎｇ）によって歪をキ
ャンセルし、ロータ２の正しい位置検出タイミングのロ
ータ位置信号（Ｅ₁₂、Ｅ₂₁）、（Ｅ₃₄、Ｅ₄₃）を生成す
る補正動作を図１、図２および図４に基づいて説明す
る。

【００５５】（０〜π／２）の期間において、ホール素
子ＨＧ１が提供する位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）は（ｅ₁
＜ｅ₂）なのでパワートランジスタＱ２がオン、ホール
素子ＨＧ２が提供する位置検出信号（ｅ₃、ｅ₄）は（ｅ
₃＞ｅ₄）なのでパワートランジスタＱ４がオンし、電機
子コイル６の励磁電流の経路は、電機子コイル６のＬ３
には端子（Ｔ２→Ｔ４）の方向、電機子コイル６（Ｌ２
→Ｌ１→Ｌ４）には端子（Ｔ２→Ｔ３→Ｔ１→Ｔ４）の
方向で、それぞれの経路の励磁電流値は３対１の比率と
なる。

【００５６】この励磁電流によってホール素子ＨＧ１の
近傍にあるコイルＣ₃₁はＮ極、コイルＣ₂₁はＳ極となる
が、コイルＣ₃₁の励磁電流はコイルＣ₂₁の励磁電流の３
倍なので、ホール素子ＨＧ１に電機子コイル６の通電で
影響を与える磁界はＮ極となる。同様に、ホール素子Ｈ
Ｇ２の近傍にあるコイルＣ₃₂はＮ極、コイルＣ₄₂はＳ極
となるが、コイルＣ₃₂の励磁電流はコイルＣ₄₂の励磁電
流の３倍なので、ホール素子ＨＧ２に電機子コイル６の
通電で影響を与える磁界はＮ極となる。

【００５７】このＮ極の磁界は、ホール素子ＨＧ１が提
供する位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）を増加させ、ホール素
子ＨＧ２が提供する位置検出信号（ｅ₃、ｅ₄）を減少さ
せる方向である。

【００５８】次に、｛（π／２）〜π｝の期間におい
て、ホール素子ＨＧ１が提供する位置検出信号（ｅ₁、
ｅ₂）は（ｅ₁＞ｅ₂）なのでパワートランジスタＱ１が
オン、パワートランジスタＱ２がオフし、ホール素子Ｈ
Ｇ２が提供する位置検出信号（ｅ₃、ｅ₄）は（ｅ₃＞
ｅ₄）なのでパワートランジスタＱ４がオンしたままで
（０〜π／２）の期間における場合と同様である。電機
子コイル６の励磁電流の経路は、電機子コイル６のＬ４
には端子（Ｔ１→Ｔ４）の方向、電機子コイル６（Ｌ１
→Ｌ２→Ｌ３）には端子（Ｔ１→Ｔ３→Ｔ２→Ｔ４）の
方向で、それぞれの経路の励磁電流値は３対１の比率と
なる。

【００５９】この励磁電流によってホール素子ＨＧ１の
近傍にあるコイルＣ₃₁はＮ極、コイルＣ₂₁もＮ極とな
り、ホール素子ＨＧ１に電機子コイル６の通電で影響を
与える磁界はＮ極となる。また、ホール素子ＨＧ２の近
傍にあるコイルＣ₃₂はＮ極、コイルＣ₄₂はＳ極となる
が、コイルＣ₄₂の励磁電流はコイルＣ₃₂の励磁電流の３
倍なので、ホール素子ＨＧ２に電機子コイル６の通電で
影響を与える磁界はＳ極となる。

【００６０】以下同様に、｛π〜（３／２）π｝の期間
においてはパワートランジスタＱ１、Ｑ３がオンし、ホ
ール素子ＨＧ１、ＨＧ２に電機子コイル６の通電で影響
を与える磁界は共にＳ極となる。

【００６１】｛（３／２）π〜２π｝の期間において
は、パワートランジスタＱ２、Ｑ３がオンし、ホール素
子ＨＧ１に電機子コイル６の通電で影響を与える磁界は
Ｓ極、ホール素子ＨＧ２に電機子コイル６の通電で影響
を与える磁界はＮ極となる。

【００６２】以上の（０〜２π）までの全期間におい
て、電機子コイル６の通電でホール素子（ＨＧ１、ＨＧ
２）が受ける外乱磁界（ｆ、ｇ）は、図２に示すよう
に、（ｆ、ｇ）のタイミングで発生する。

【００６３】外乱磁界ｆのＮ極からＳ極への変化点は、
ホール素子ＨＧ２が提供する位置検出信号（ｅ₃、ｅ₄）
が（ｅ₃＝ｅ₄）となるタイミングに一致すると共に、外
乱磁界の強さは、電機子コイル６に通電する励磁電流値
に比例するため、外乱磁界ｆの影響を受けているホール
素子ＨＧ１が発生する位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）の電圧
レベルと略同レベルの電圧値を、励磁電流検出端子ＮＦ
の電位に基づいて決定し、タイミング補正手段８２に備
えたオフセット増幅器８２ｂで、ホール素子ＨＧ２が発
生する位置検出信号ｅ₃の位相を基準にして外乱磁界ｆ
とは逆位相のオフセット信号ｎｆを生成し、ホール素子
ＨＧ１が提供する位置検出信号（ｅ₁、ｅ₂）を処理する
差動増幅器８１ａに備えた差動増幅回路（増幅度をＡと
する）のオフセット調整端子（Ｐ３点）に加えることに
より、ロータ位置信号Ｅ₁₂は次のように処理されて生成
される。

【００６４】図３において、Ｐ３点およびＰ４点の電位
をそれぞれＶ₃およびＶ₄、トランジスタＱ１１、Ｑ１２
のベース・エミッタ間電圧Ｖ_BE1、Ｖ_BE2は互いに等しく
Ｖ_BE（Ｖ_BE＝Ｖ_BE1＝Ｖ_BE2）とする。外乱磁界ｆによる
ｅ₁−ｅ₂間誤差電圧をｅf、オフセット信号ｎｆによる
オフセット電圧をＶ_nf（Ｖ_nf＝ＫＩ₀＊Ｒ１）とする
と、

【００６５】

【数１】 Ｖ₃＝ｅ₁＋（ｅ_f／２）＋Ｖ_BE＋（Ｉ₁＋Ｖ_nf）＊Ｒ１ Ｖ₄＝ｅ₂−（ｅ_f／２）＋Ｖ_BE＋Ｉ₁＊Ｒ１

【００６６】

【数２】 Ｅ₁₂＝Ａ（Ｖ₃−Ｖ₄） ＝Ａ（ｅ₁−ｅ₂＋ｅ_f＋Ｖ_nf） ≒Ａ（ｅ₁−ｅ₂）

【００６７】数２に示すように、位置検出信号（ｅ₁、
ｅ₂）に含まれた外乱磁界ｆによる位相シフトがキャン
セルされ、ロータ位置信号Ｅ₁₂はロータ２の正しい検出
位置に応じたタイミングの信号に補正される。

【００６８】同様に、外乱磁界ｇの影響を受けているホ
ール素子ＨＧ２が発生する位置検出信号（ｅ₃、ｅ₄）の
電圧レベルと略同レベルの電圧を、励磁電流検出端子Ｎ
Ｆの電位に基づいて決定し、タイミング補正手段８２に
備えたオフセット増幅器８２ａで、ホール素子ＨＧ１が
発生する位置検出信号ｅ₁の位相を基準にして外乱磁界
ｇとは逆位相のオフセット信号ｎｇを生成し、ホール素
子ＨＧ２が提供する位置検出信号（ｅ₃、ｅ₄）を処理す
る差動増幅器８１ｂに備えた差動増幅回路（増幅度をＡ
とする）のオフセット調整端子（Ｐ３点）に加えること
により、ロータ位置信号Ｅ₃₄はロータ２の正しい検出位
置に応じたタイミングの信号に補正される。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るブ
ラシレスモータ用駆動装置は、ロータ位置検出手段が電
機子コイルに発生する磁界の影響を受け、位相シフトを
含む位置検出信号を生成して位置信号発生手段に提供し
ても、ロータ位置検出手段が提供する位置検出信号に応
じてロータ位置信号を発生する位置信号発生手段と、こ
のロータ位置信号に基づいて導通制御信号を出力する導
通制御手段とを備えた駆動装置に、ロータ位置信号に基
づいて位相シフトをキャンセルするオフセット信号を生
成して位置信号発生手段に提供するタイミング補正手段
を備え、位置信号発生手段は位置検出信号に含まれた位
相シフト分をキャンセルして補正し、正確なタイミング
のロータ位置信号を生成することができ、このロータ位
置信号に基づいて導通制御手段で生成される導通制御信
号は、駆動出力手段のパワートランジスタを正しいタイ
ミングでスイッチングして電機子コイル励磁電流を生成
することができるので、一般的で安価に入手可能なホー
ル素子モールド品を使用してホール素子が磁界の影響を
受けても、電機子コイルに正しいタイミングで励磁電流
を供給し、トルクリップルや回転むらが少なく、起動ト
ルク低下や電機子コイル励磁電流の増加にともなうトル
ク定数低下などのブラシレスモータの性能低下を改善す
るブラシレスモータ用駆動装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るブラシレスモータ用駆動装置の
ブロック構成図

【図２】この発明に係るブラシレスモータ用駆動装置の
タイミング図

【図３】差動増幅器およびオフセット増幅器の一例

【図４】４相ブラシレスモータの構造図

【図５】従来のブラシレスモータ用駆動装置の概略構成
図

【図６】従来のブラシレスモータ用駆動装置のタイミン
グ図

【符号の説明】

１…ブラシレスモータ用駆動装置、２…ロータ、３…永
久磁石、４…ステータ、６…電機子コイル、７…ロータ
位置検出手段、８…駆動装置、９…駆動出力手段、８１
…位置信号発生手段、８１ａ、８１ｂ…差動増幅器、８
２…タイミング補正手段、８２ａ、８２ｂ…オフセット
増幅器、８３…導通制御手段、８３ａ、８３ｂ…差動分
配器、Ｃ₂₁、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂、Ｃ₄₂…コイル、Ｅ₁₂、Ｅ₃₄、
Ｅ₂₁、Ｅ₄₃…ロータ位置信号、ＨＧ１、ＨＧ２…ホール
素子、Ｉ₁、Ｉ₂…電流源、ＫＩ₀…可変電流源、Ｌ１、
Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…電機子コイル、ＮＦ…励磁電流検出
端子、Ｐ３…オフセット調整端子、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、
Ｑ４…パワートランジスタ、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ２１、
Ｑ２２…トランジスタ、Ｒｎｆ…抵抗、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ４…端子、Ｖｃｃ…定電圧電源、ｅ₁、ｅ₂、
ｅ₃、ｅ₄…位置検出信号、ｅｄ₁、ｅｄ₂、ｅｄ₃、ｅｄ₄
…歪を受けた位置検出信号、ｉ₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄…導通
制御信号、ｉｄ₁、ｉｄ₂、ｉｄ₃、ｉｄ₄…時間遅れを有
する導通制御信号、ｆ、ｇ…外乱磁界、ｎｇ、ｎｆ…オ
フセット信号。

フロントページの続き (72)発明者 水本 正夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−154318（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−253583（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−230788（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−127495（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/08 H02P 6/14 H03F 3/45

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多極の駆動磁極を有する永久磁石を配設
   したロータと、供給される励磁電流に応じて磁界を発生
   する電機子コイルを配設したステータと、前記電機子コ
   イルへ前記励磁電流を供給する駆動出力手段とを備え
   て、前記電機子コイルが発生する磁界に応じて前記ロー
   タに回転駆動力を生ずるよう構成したブラシレスモータ
   のために用いられ、 前記ロータの回転に応じて変化し、かつ前記電機子コイ
   ルの励磁電流によって生ずる歪み成分が重畳されてい
   る、互いに位相の異なる複数の位置検出信号を生成出力
   するロータ位置検出手段と、 前記複数の位置検出信号の各クロス位置でレベルが変化
   する、前記励磁電流のタイミング制御を行なう導通制御
   信号を生成出力する駆動装置とを備えた ブラシレスモー
   タ用駆動装置において、前記位置検出信号と位相が同期してレベルが変化するオ
   フセット信号を生成出力する手段を備え、 前記駆動装置は、前記オフセット信号を用いて前記複数
   の位置検出信号のレベルを補正することによって、前記
   電機子コイルが発生する磁界によって前記導通制御信号
   に生じる位相シフトをキャンセルするよう構成した こと
   を特徴とするブラシレスモータ用駆動装置。