JPH01255493A

JPH01255493A - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JPH01255493A
Application number: JP63080734A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwai; 広岩井
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1988-04-01
Filing date: 1988-04-01
Publication date: 1989-10-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明はブラシレスモータに関し、特にＶＴＲのドラム
駆動用モータに適したブラシレスモータに関する。

［従来の技術］スピード制御可能な比械的接点を有しない、いわゆるブ
ラシレスモータとして従来から以下のものが知られてい
る。

即ち、ブラシレスモータの第一の例としては、ステータ
に駆動コイルと、モータの駆動相数に相当する数のロー
タ位置検出素子（例えばホール素子）を備え、この検出
素子の出力に応じて駆動電流を流すべき駆動コイルを選
択して、電流を流し、永久磁石を配したロータを順次付
勢するように構成されたものがあった。

又上述構成のブラシレスモータに対しロータ位置検出素
子を省いた構成のブラシレスモータとして特公昭６２−
２０７９１号に開示されｔこブラシレスモータがあった
。これは、回転中のブラシレスモータの非駆動相の駆動
コイルに発生する逆起電力を電流に変換して検出し、加
算減算した後に時間的に積分する事で、回転中のロータ
の磁極位相を示す信号が得られる性質を利用し、この信
号によって駆動電流を転流するようにしたものである。

この場合ブラシレスモータを起動する時には逆起電力が
発生していないため、回転磁界を発生するための相信号
が得られないので、発振器等によって実際のロータの回
転位相とは一致しない擬似信号を発生して強制的に駆動
電流を転流させ起動させる方法をとっている。

又複数のロータ位置検出素子を１個にしてロータのステ
ータに対する回転位相を検出する例がある。これはステ
ータに設けられた１個の位置検出素子とロータに設けら
れた位置検出素子に対して３値のレベルを生じる位置信
号発生手段を設け、その出力信号を２つの異なった基準
電圧と比較することによって回転磁界を発生するだめの
相信号を得る技術であり、米国特許３，５７７．０５３
号に開示されている。

さらに従来のブラシレスモータにおいては、回転基準位
置信号いわゆるインデックス信号は位置信号発生手段を
モータの回転を制御する位置信号発生手段とは別に設け
ることによって得ていた。

［発明が解決しようとする課題１上記第１の従来例にあっては、ロータ位置検出素子の配
置スペースや配線スペースが必要で、モータが太き（な
ったり、その部品や配線工数によるコスト上昇があると
いった問題点があった。さらにロータの位置検出はロー
タの磁極と検出素子との相対位置を検出するものであっ
て、本来ロータの磁原とステータの極との位置関係とは
異なる。

このため検出素子の取付精度によって、又検出素子のバ
ラつき等によってロータの位置検出が不正確となり、モ
ータの回転が不安定になるといっｒこ問題点もあった。

第２の従来例にあっては、モータを起動する時は発振器
等によって擬似信号を発生し、起動するので、ロータの
回転位相によってはトルクが発生しなかったり、逆方向
のトルクが発生する場合があった。従って起動時に十分
な加速ができないという問題点があった。さらに制動駆
動（リバース駆動）については、ある駆動コイルの逆起
電力に応答してその駆動コイルを励磁することになるの
で逆起電力を正しく検出できず制動駆動できないという
問題点があった。

第３の従来例にあっては、位置検出手段に生じる３値し
ベル信号を分離して３つの２値信号、即ち、３相の信号
を得るが、それぞれの信号のパルス幅が均等に出来ず、
トルクのムラを生じ易いという問題点があった。また、
この３相信号は分離時の誤動作を防ぐため、比較器にヒ
ステリシス特性を加える必要があＪ）、Ｂ！Ｊカ信号の
切換え変化が急峻になり、高速回転時にはモータの騒音
振動の原因となる問題があった。更に、３つの信号から
は相順を入替える等の挽作をしても、制動駆動をするの
に必要なタイミングの位ｔｕｆｆ！号は得られず、制動
駆動できないとの問題があった。

第４の従来例にあっては、回転基準位置信号を得るため
、ブラシレスモータの回転を制御する位置信号発生手段
とは別に位置信号発生手段を設けなければならなかった
。

［課題を解決するための手段１本発明の第１の実施例によればｌａ電変換素子によって
ロータ位置信号を発生する第１の位置信号発生手段と、
モータの駆動コイルに発生する逆起電力によってロータ
位置信号を発生する第２の位置信号発生手段と、モータ
の駆動状態に応答して第１または第２の位置信号発生手
段からの信号を選択する位置信号選択手段とを備えたブ
ラシレスモータが提供される。

即ち、中点が電源に接続された駆動コイルを有するステ
ータと、複数の駆動磁極を配置したロータと、前記ロー
タの位置検出を行う第１の位置検出手段と、前記第１の
位置検出手段の出力に応答して前記駆動コイルに流れる
電流をを切り換えて回転磁界を発生するスイッチ回路と
からなるブラシレスモータにおいて、前記各駆動コイル
に発生する逆起電力を検出して前記ロータの位置を検出
する第２の位置検出手段と、前記ロータの駆動状態に応
答して前記第１の位置信号発生手段からの信号又は前記
第２の位置検出手段からの信号を実質的に選択して前記
スイッチ回路に出力する位置信号選択手段とを有するこ
とを特徴とするブラシレスモータが提供される。

本発明の第２の実施例によれば磁電変換素子によってロ
ータ位置信号を発生する第１の位置信号発生手段と、ブ
ラシレスモータの駆動コイルに発生する逆起電力に応じ
た検出電流を出力する逆起電力検出手段と、第１の位置
信号に応じた位置電流を出力する位置電流発生手段と、
外部信号に応答して検出電流又は位置電流を実質的に選
択し出力する電流選択手段と、電流選択手段の出力を加
算減算し時間的に積分して第２の位置信号を出力する演
算手段と、モータの駆動状態に応じて第１又は第２の位
置信号を実質的に選択し、スイッチ回路に出力する位置
信号選択手段とを備えたブラシレスモータ装置が提供さ
れる。

即ち、中点が電源に接続された駆動コイルを有するステ
ータと、駆動磁極を複数配置したロータと、にｆ記ロー
タの位置検出を行う第１の位置検出手段と、前記第１の
位置検出手段の出力に応答して前記駆動コイルに電流を
切り換えて流し回転磁界を発生するスイッチ回路とから
なるブラシレスモータにおいて、前記駆動コイルに発生
する逆起電力に応じｒこ検出電流を出力する逆起電力検
出手段と、前記第１の位置信号に応じた位置電流を出力
する位置電流発生手段と、外部信号に応答して前記検出
電流又は前記位置電流を実質的に選択し出力する電流選
択手段と、前記電流選択手段の出力を加算減算し時間的
に積分して第２の位置信号を出力する演算手段と、前記
モータの駆動状態に応じて前記第１又は第２の位置信号
を実質的に選択し、前記スイッチ回路に出力する位置信
号選択手段とを有する事を特徴とするブラシレスモータ
が提供される。

又本発明の第３の実施例によれば、モータのステータに
取り付けられた磁電変換素子とこれに、対向し、ロータ
の駆動磁石に対応してロータに取り付けられた制御磁極
帯の複数の磁極のうち１個を磁電変換素子に対する磁力
を他の磁極の６のと異なるレベルのマーク磁極を有する
制御磁ｆ＠帯と磁電変換素子の出力に応答して、マーク
磁極にょる磁電変換素子からの出力と他の磁極によるも
のとを判定するレベル判定器からなる回転基準位置信号
発生手段を有するブラシレスモータが提供される。

即ち、ロータの円周に沿って取り付けられた複数の磁極
を有する制御磁極帯と、ステータに取り付けられた磁電
変換素子とからなる前記ロータの位置検出を行う位置検
出手段と、前記位置検出手段の出力に応答して駆動コイ
ルに流れる電流をを切り換えるスイッチ回′路とからな
るブラシレスモータにおいて、前記制御磁極帯の複数の
磁極による前記磁電変換素子に対する磁力のうち１個の
磁極によるものを他の磁極によるものに対し異ならしめ
、前記位置検出手段の出力を固定又は可変な参照電圧と
比較する比較回路を設けたことを特徴とするブラシレス
モータが提供される。

さらに本発明の第４の実施例によれば、第３の実施例に
加え駆動コイルに生じる逆起電力を検出する逆起電力検
出手段を有し、逆起電力検出手段の出力に応じて１１ｉ
記マーク磁極の位置を判定しロータ１回転当たり１サイ
クルの回転基準位置信号を発生する回転基準位置信号発
生手段を有するブラシレスモータが提供される。即ち、
ロータの円周に沿って取り付けられた複数の磁極を有す
る制御磁極帯と、ステータに取りイ１けられた磁電変換
素子とからなる前記ロータの位置検出を行う位置検出手
段と、前記位置検出手段の出力に応答して前記駆動コイ
ルに流れる電流を切り換えるスイッチ回路とからなるブ
ラシレスモータにおいて、前記制御磁極帯の複数の磁極
の前記磁電変換素子に対する磁力のうち１個の磁極によ
るものを他の磁極によるものに対し異ならしめ、前記位
置検出手段の出力を固定又は可変な参照電圧と比較する
比較回路と、前記駆動コイルに誘起する逆起電力を検出
する逆起電力検出手段と、前記比較回路の出力と、前記
逆起電力検出手段の出方に応じて、モータ１回転当り１
サイクルの回転基準位置信号を発生する回転基準位置信
号発生手段とを設けた事を特徴とするブラシレスモータ
が提供される。

［作用１本発明の第１の実施例の位置信号発生手段および位置信
号選択手段を備えたブラシレスモータは上述の構成とな
っているので、モータの起動時は第１の位置信号発生手
段からの信号を選択し、起動後の加速駆動時及び定常運
転時は第２の位置イボ号発生手収からの信号を選択して
、モータ駆動に必要な相信号を発生してモータを駆動制
御することが可能になった。

本発明の第２の実施例の位置電流発生手段と電流選択手
段とを備えたブラシレスモータは上述の構成となってい
るので、モータを加速駆動している時及び定常運転時は
逆起電力に応答した検出電流を積分して得られる信号に
よって、制動駆動の時は第１の位置信号に応答した位置
電流を積分して得られる信号によってモータ駆動に必要
な相信号を発生してモータを駆動制御することが可能に
なった。

本発明の第３の実施例の回転位置信号発生手段を備えた
ブラシレスモータは上述の構成となっているので、磁電
変換素子の出力は制御磁極帯の磁極に対応したパルスが
得られるが、１回転のうちパルス１個は判定器で判定す
れば１回転に１個のパルスを発生できインデックス信号
の発生が他の位置信号発生手段を取り付けなくても可能
となった。

さらに本発明の第４の実施例の回転位置信号発生手段を
備えｔこブラシレスモータは上述のＭＸ成となっている
ので、第２の実施例の作用に加えレベル保持回路は逆起
電力検出手段の出力に応じてマーク磁極を検出するレベ
ル判定器の出力信号レベルを出力に保持することができ
、回転基準位置信゛号の発生が第３の実施例よりも正確
に発生することが可能となった。

［実施例１以下図面と共に本発明の実施例について説明する。第１
図は第１の実施例のブラシレスモータを示すブロック図
である。尚第１１図は本発明のブラシレスモータの具体
的な回路図であり適宜参照する。モータ１は３相スター
結線された駆動コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗとｆｆｉ動：＋
（ル２Ｕ、２ｖ、２Ｗの中魚端子と磁電変換素子８を配
したステータ７とＮ極およびＳ極からなる１組の駆動磁
極を複数組、即ち駆動磁極５ａ〜５１１と駆動磁極５ａ
〜５ｈに対応し、磁電変換素子８に対向して配された制
御磁極帯６を有するロータ４によって構成されている。

制御磁極帯６はロータ４の駆動磁極５ａ〜５１＋に対応
し、磁電変換素子８に対向してロータ４に取付けられて
いる。この制御磁極帯６は第４図に示すように、上記１
組の駆動磁極５＆、５ｂのロータ４の円周に沿った長さ
を略３等分し、順に第１区分２３ａ１　第２区分２３ｂ
、第３区分２３ｃとし、第１区分および＠３区分に対応
してそれぞれＮ極およびＳ極の磁極をロータ４の円周に
沿って駆動磁極の組数と同数組配置したものである。こ
のように構成したのは磁電変換素子８の出力を３値のレ
ベルとするためで、磁電変換素子８は１個のみで駆動コ
イル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに加える３相の駆動信号を生じる
ことができる。

磁電変換素子８は制御磁極帯６の磁極２４ａ〜２４ｈに
対向してステータ７に取付けられており、ロータ４のス
テータ７に対する位置に応じた３値のレベルの信号を出
力する。即ち、ｐＩＩＪ１１図において、磁電変換素子
としてのホール素子ＨＧの出力に応答する前置増幅器Ａ
１が３値レベルの信号を出力する。磁電変換素子８の出
力信号２５は３組分離手段９に出力される。３組分離手
段９は複数の固定又は可変の電圧Ｖｒｌ、Ｖｒ２、及び
中心電位■。と比較する第１１図に示されたレベル判定
回路Ｃｎｐｌ、Ｃｍｐ２、Ｃｍｐ３と、磁電変換素子８
の出力が１−レベル（Ｗ相の駆動タイミングに対応）か
らＨレベル（Ｕ相の駆動タイミングに対応）に移行する
過程で、Ｖｒ２とＶｒ、の中間レベルを通過する時に、
■相対応の位置信号が発生するのを防止するための７リ
ツプ７０ツブＦＦＩとを有しており、第５図のように磁
電変換索子８の３値レベルの出力信号２５をロータ４の
位置に応じた３つの２値信号２６ａ、　２６ｂ、　２６
ｃを位置信号選択手段１０に出力する。即ち、第１１図
において、比較器Ｃｍｐｌ〜Ｃｎ＋ｐ３及び７リツプ７
０ツブＦＦＩに応答するデート回路６１〜Ｇ７を有する
回路によって出力する。この２値侶号２６ａ１２６ｂ、
　２６ｃはＬレベルの時各々対応する相の駆動コイルを
通電するものであって、この信号２６ａ、　２６ｂ、　
２６ｃをを第１の位置信号とする。

本実施例のブラシレスモータには第２の位置信号を発生
側る手段がある。これを説明すると、第１図においてモ
ータ１が回転中、逆起電力検出手段１１は駆動コイル２
Ｕ、２Ｖ、２Ｗの端子電圧に応答し、駆動コイル２Ｕ、
２Ｖ、２Ｗに生ずる逆起電力を検出する。即ち第６図の
波形図に示すように、駆動コイル２０．’２Ｖ、２Ｗの
端子電圧は駆動電源電圧Ｖｃｃと駆動コイル２Ｕ、２Ｖ
、２　Ｗ　ニ発生する逆起電圧を重畳した電圧に駆動回
路３による電圧降下を含んだ波形２８ａ、２８ｂ、２８
ｃとなる。

逆起電力検出手段１１は、この波形２８ａ、２８ｂ、２
８ｃの電源電圧Ｖｃｃがら上の部分を電流に変換して検
出し、逆起電力検出電流信号２９ａ、２９ｂ、　２９ｃ
が得られる。逆起電力検出手段１１の出力信号即ち逆起
電力検出電流信号２９ａ、２９ｂ、２９ｃは演算手段１
２に出力される。即ち、第１１図において、ベース電位
を概略Ｖ　ｅｃ−０，７（Ｖ　）にバイアスされたトラ
ンジスタＱ８９〜Ｑ９１と、一端をＱ８９〜Ｑ９１のエ
ミッタに、他端を駆動コイルに接続した抵抗Ｒ３２〜Ｒ
３４とによって、駆動コイルに誘起される電圧２８ａ〜
２８ｃの概略Ｖｃｃより上の部分が対応する電流として
Ｑ８９〜Ｑ９１のコレクタに流れ出てくる。更に、トラ
ンジスタＱ７５〜Ｑ７７によって微少な誤差分を差引が
れ検出電流２９ａ〜２９ｃとしてダイオードＤｌｌ〜Ｄ
１３のカッ−・ドに流れ出てくる。演算手段１２には検
出電流２９ａ〜２９ｃを加算減算し時間的に積分するこ
とによって回転するロータの位置を示す第２の位置信号
３０ａ〜３０ｅが得られる。演算手段１２の出力信号即
ち第２の位置信号３０ａ〜３０ｅは位置信号選択手段ｌ
Ｏに出力される。即ち、第１１図において、Ｄｌｌ〜Ｄ
１３に出力された検出電流２９ａ〜２９ｅはトランジス
タＱ６３〜Ｑ７４で構成される第１のカレントミラーに
入力され、反転された電流の一部はまたトランジスタＱ
９２〜Ｑ　ＬＯＯ′ｃ構成される第２のカレントミラー
回路に入力される。この第１のカレントミラー回路の出
力と第２のカレントミラーの出力との接続点には検出電
流２９ａ〜２９ｃを加算減算した結果の差電流が現れる
０例えば、トランジスタＱ９５及びＣ７１、Ｃ６４のコ
レクタの接続点には検出電流２９ｂから検出電流２９ｇ
及び２９ｃの和を減じた差電流が現れる。更に、コンデ
ンサ０１〜Ｃ３はこれらの差電流を時間的に積分し、第
２の位置信号３０ａ〜３０ｃを得る１例えば、コンデン
サＣ１は検出電流２９ｂによって充電され、検出電流２
９ａ及Ｖ　２９ｃによって放電される８回路構成上、Ｃ
１の電位は０（Ｖ）以下にはなり得ないから、この充放
電の結果として３０ｂのような電圧がＣ１に現れる。同
様にしてＣ２、Ｃ３には３０ｃ、３０ａのような電圧が
生じる。尚、これらの＄２の位置信号３０ａ〜３０ｃの
振幅はモータの回転速度に比例する逆起電力の振幅と、
回転速度に反比例する逆起電力との周期の積に比例する
から、モータの回転速度によらず一定であり、広い回転
速度範囲に渡ってロータの位置検出精度が高い特徴を有
している。これら第２の位置信号３０ａ〜３０ｃは位置
信号選択手段１０に出力される。

位置信号選択手段１０は切替え信号１３に応答し、前述
の３相分離手段の出力信号即ち第１の位置信号又は演算
手段１２の出力信号即ち第２の位置１８号を選択し、そ
の出力信号３５ａ〜３５ｃを整形回路１０１に出力する
。　Ｊｌ１７ち、第１１図においてトランジスタＱ４〜
Ｑ６のベースに入力された第１の位置信号２６ａ〜２６
ｃは、トランジスタＱ４〜Ｑ６で反転され、トランジス
タＱ９〜Ｑ１４のエミッタに１氏いインピーダンスの電
圧信号として現れる。トランジスタＱ１５〜Ｑ１７で構
成されるアナロクスイッチが開放されでいれば、前述の
如くコンデンサＣ１〜Ｃ３には第２の位置信号３０ａ　
−３０ｃが現れ、整形手段１０１に出力されていく、ア
ナロクスイッチが閉じていればＱ９〜Ｑ１４のエミッタ
電位が伝えられ、反転された第１の位置１８号が整形手
段１０１に出力されていく、尚、第１１図の場合演算手
段１２からの出力は、アナロクスイッチ等によって切り
放しが行なわれていないが、逆起電力は起動時には小さ
いので実質的に第１の位置信号を選択していることにな
る。

この位置信号選択手段１０の出力によって駆動回路３を
動作させて、モータ１を回転させることは可能である。

しかしながらモータの高速回転時に選択される第２の位
置信号３０ａ〜３０ｃは整形手段１０１によって波形整
形を行った方が駆動電流の切換変化がゆるやかになリモ
ータの振動や騒音が低減され、より良好な駆動状態が得
られる５整形手段１θ１は電圧制限手段３１と対数圧縮
手段３２を有する。電圧制限手段３１は第２の位置信号
３０ａ〜３０ｃを電圧＼ｌｌ、■２にて制限するもので
ある。即ち、第１１図において、抵抗Ｒｈｏ、　Ｒ２１
、トランジスタＱ２３〜Ｑ２５及びＱ２９〜Ｑ３１を有
する回路が電圧制限手段３１として動作し、トランジス
タＱ２９〜Ｑ３１のコレクタに電流として出力する。対
数圧縮手段３２は電圧制限手段３１の出力電流をトラン
ジスタのエミッタ電流とペースエミッタ電圧の特性によ
って対数圧縮を行うものである。即ち、第１１図におい
て、電圧制限手段の出力即ち、トランジスタＱ２９〜Ｑ
３１のコレクタ電流はトランジスタＱ３２〜Ｑ３４のエ
ミッタに流入し、この電流を対数に変換した電圧がトラ
ンジスタＱ３２〜Ｑ３４のエミ７りにおける出力波形と
なる。整形手段１０１の出力すなわち対数圧縮手段３２
の出力信号は駆動回路３に出力される。尚、第１の位置
信号はこの整形手段１０１をｉｌｌ過しても基本的な波
形の変化はわずかであるが有害ではな駆動回ｖＩ３は整
形手段Ｈ）１からの信号１こ応答しロータ４を回転させ
るのに必要な電流を流すことが可能なスインチ回路で中
点をＶｃｃに接続された駆動コイル２Ｕ、２■、２Ｗの
導通を切換える。

即ち、第１１図において、トランジスタＱ３５〜Ｑ４２
を有する回路が駆動回路３として駆動コイル２Ｕ、２Ｖ
、２Ｗを駆動する。又電流制御手段１４は駆動回路３に
流れる電流を制御するものでモータ１のトルクを制御す
ることにより速度制御を行う、即ち、第１１図において
、トランジスタＱ４３によって速度制御を行う。

切換信号１３は起動判定手段３７によって出力される。

起動判定手段３７はロータ４の回転速度が低く駆動回路
３を制御するのに十分な逆起電力が駆動コイル２Ｕ、２
Ｖ、２Ｗに発生していない時に位置選択手段１０が３相
分離手段９からの信号を選択するためのもので、判定の
基準としては駆動コイル２Ｕ、２■、２Ｗの誘起電力が
制御１；必要なレベルに達した時切り換えるように設定
される。判定方法はモータの速度による判定、例えば磁
電変換素子の出力をＦＶ変換し比較器で比較する態様や
、モータの駆動電流が起動時に大きいことを利用し、電
流制限手段にシリーズに設けられている抵抗器２２の端
子電圧を平滑し比較器で比較す態様や、あるいはタイマ
手段を用いる態様が考えられる。ここではロータ４の回
転速度を駆動コイル２Ｕ、２■、２Ｗに発、生する逆起
電力による誘起電圧によって判定する態様について説明
する。起動判定手段３７は駆動コイル２Ｕ、２Ｗに応答
した逆起電力検出手段１１の出力信号に応答し、位置信
号選択段１０に出力する。即ち、第８図においてａは駆
動コイル２■、２Ｗの起動後の端子電圧波形である。こ
れらの信号を基準電圧Ｖｒ３と比較し、波形す、　ｃを
得る。これらの信号を２人力ＡＮＤデート（図示せず）
Ｉこ加えると波形ｄになりこれを第１１図に示される平
消回路トランジスタＱ５５、コンデンサＣ４によって平
滑すると第８図波形ｅになり、さらに、基準電圧Ｖｒ、
と比較すると波形ｒが得られ、起動判定手段３７の出力
とすることができる。

即ち、第１１図において、トランジスタＱ５４〜Ｑ５９
およびコンデンサＣ４、比較器Ｃｍｐ５を有する回路が
起動判定手段３７としての信号を出力する。そして起動
判定手段３７は次のように動作する。

モータ１を起動する時お上びモータ１の回転が低速のと
きは駆動コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに生ずる逆起電力は小
さく、駆動回路３に対して十分な信号ではないので、起
動判定手段３７に応答して位置信号選択手段１０は３相
分離手段９からの信号を選択して整形手段１０１を通じ
て１１動回路３に出力する。起動が完了すると起動検知
手段の信号に応じて位置信号選択手段１０は演算手段１
２の信号を選択して、整形手段１０１を通じて駆動回路
３に出力する。尚第１および第２の位置信号の切換時に
おいて第１の位置信号と第２の位置信号は本質的には同
じタイミングで出力されるので、ロータ４の回転が不安
定になることはない。

次に本発明の第２の実施例を示す。第２図は第２の実施
例のブラシレスモータを示すブロック図である。尚萌記
同様第１１図は本発明のブラシレス毫−夕の具体的な回
路図であり、適宜参照する。

第２図に示すブラシレスモータはモータ１の起動時およ
び加速時においては前述の第１の実施例のブラシレスモ
ータと同じ構成によって又同じように駆動制御される。

ただし後述する電流選択手段４３は第１の実施例におい
ては逆起電力検出手段１７の出力を演算手段１２へ信号
を伝達するだけの働きをしていた。従って第１の実施例
と同じ構成についての説明は省略する。第２図の実施例
は外部より制動信号１５によって前述第１の実施例とは
違った駆動制御を行う、即ち制動駆動を行う、４２は電
圧電流変換手段であり、三相分離手段９の出力に応答し
、第７図に示すように磁電変換素子８の出力電圧２５か
ら各位置電流４４．４５．４６を電流選択手段に出力す
る。即ち第１１図において、トランジスタＱ１、Ｑ２、
Ｑ３、Ｑ７を有する回路が電圧電流変換手段として第１
の位置信号２６ａ〜２６ｃのＬレベルに対応した位置電
流信号４４〜４６を出力する。

電流選択手段４３は外部よりの制動信号１５に応答して
電圧電流変換手段４２からの信号即ち位置電流４４〜４
６または逆起電力検出手段１１からの信号を即ち検出電
流２９ａ〜２９ｃ選択して演算手段１２に出力する。

即ち、第１１図において、トランジスタＱ６０〜Ｑ６２
、Ｑ８０〜Ｑ８６およびグイオードＤ８〜Ｄ１３を有す
る回路が電流選択手段４３としての信号を出力する。

外部よりの制動信号１５がＨレベルである場合、トラン
ジスタＱ８４のコレクタには電流が流れだし、トランジ
スタＱ６０−Ｑ６２を導通状態とする。このとき、位置
電流４４〜４６はすべてトランジスタＱ６０〜Ｑ６２に
吸収されて演算手段１２には出力されない、同時に、ト
ランジスタＱ８３のコレクタには電流は流れないので、
トランジスタＱ８０−Ｑ８２は非導通状態で、検出電流
２９ａ〜２９ｃはグイオードＤｌｌ〜Ｄ１３を通じて演
算手段１２に出力される。この結果、第１の実施例で説
明したような、加速駆動が行なわれる。また、外部より
の制動信号１５がＬレベルにある場合は、トランジスタ
Ｑ８０〜Ｑ８２が導通して検出電流２９ａ〜２９ｃを吸
収し演算手段１２には出力されず、トランジスタＱ６０
〜Ｑ８２は非導通で位置電流４４〜４６はグイオードＤ
８〜Ｄ１０を通じて演算手段１２に出力される。この結
果、演算手段１２は位置電流４４〜４６に応答した位置
信号４７ａ〜４７ｃを出力する。即ち第７図の各位置電
流４４．４５．４６に応答して第１１図に示されるコン
デンサＣ１〜Ｃ３を充放電することによって、第７図ｅ
に示される積分波形４７ａ、　４７ｂ、４７ｃが得られ
る。従ってモータが所定より速く回転していれば、位置
信号選択手段１０は演算手段１２の出力４７ａ〜４７ｃ
を選択し、整形手段１０１を通じて駆動回路３に送る。

即ち第１１図において、アナログスイッチＱ１５〜Ｑ１
７は開放された状態であり、演算手段１２の出力４７ａ
〜４７ｃはそのまま整形手段１０１の入力となり、前述
の如く電圧制限及び、対数圧縮され、トランジスタＱ３
５〜Ｑ３７を駆動する。この結果、第７図に示すＵ相〜
Ｗ相の駆動波形のごと（、制動駆動の導通タイミングで
駆動コイルに電流が流れ、制動力が発生する。また、こ
の制動力は加速時と同様速度指令人力４７に応答してト
ランジスタＱ４３によって制御されるから、必要で過不
足のない減速動作が行える。

制動駆動においては三相分ＢＭ号によって制御するよう
に構成したのは以下の理由による。モータ１を制動駆動
する時は駆動コイル２Ｕ、２■、２Ｗに生ずる逆起電力
がＶｃｃより高い駆動コイルを駆動することによって減
速駆動を行うことになる。従って駆動回路３のスイッチ
回路によって駆動コイル２Ｕ、２■、２Ｗを励磁するの
で、逆起電力が生じる駆動コイ°ルの端子電圧は電圧降
下する。その結果逆起電力検出手段１１は正しく逆起電
力を検出できず駆動回路３を制御できなくなる。

従って制動駆動時は外部からの信号即ち、制動信号１５
に応答し電流選択手段４３は電圧電流変換手段４２から
の信号を選択して演算手段１２に出力する。

次１こ本発明の第３の実施例を示す、第３図は回転基準
位置信号発生手段を備えたモータ装置のブロック図であ
る。尚前述と同様に第１１図の回路図を適宜参照する。

第３図には第１図中の逆起電力検出手段１１、演算手段
１２、および位置信号選択手段１０等を示していないが
、便宜上者いたものである。第３図において、ｆＩ４ｉ
図の実施例の起動時駆勅について説明したように磁電交
換手＃ｙ、８．３相分離手段９、駆動回路、駆動コイル
、２Ｕ、２ｖ、２Ｗによって回転磁界が生じるよう構成
されているのでロータ４は回転する。しかしながら、制
御磁極帯１８は３相分離手段９に対してはＰＪ１図の実
施例と等価の信号を発生するが、回転基準位置信号を発
生するための磁極の構成を変えである。即ち、第４図に
示すよう、に、駆動磁極５ａ〜５ｈに対応し、ホール素
子８に対向して配された制御磁極帯１８の複数の磁極の
うち１個の磁極のホール素子８に討する磁力を他の磁極
と異なるレベルのものとしている。これをマーク磁極１
９と言い、制御磁極帯１８の他の磁極に対して、着磁す
る際に部分的に印加磁界の強度を変えたり、マーク磁極
の一部に小さな逆極性磁極部を設けたり、他と同等に着
磁した後、部分的に追加着磁又は減磁を施す事で構成で
きる。あるいは、他の磁極と同じ磁石を使用して制御磁
極帯１８の他の磁極に対して、マーク磁極１９はホール
素子８との距離を変えてロータ４に配置するとか、ホー
ル素子８に対して取付角度を変えてロータ４に配置する
ことにより構成してもよい、また、マーク磁極部に他と
残留磁束密度の異なる材料を用いて構成してもよい。

第３図の磁電変換素子８の信号は回転基準位置信号発生
手段１６に出力される０回転基準位置信号発生手段１６
には比較器と参照電圧Ｖｒ５とがあり、磁電変換素子８
の出力（ｉ号は、この参照電圧Ｖｒ。

と比較される。マーク磁極１９の磁電変換素子８に対す
る磁力を他の磁極より識別可能に強くすると、磁電変換
素子８がらの信号は第９図ａのようになる。即ちロータ
４の１回転中１箇所の磁極に対する磁を変換素子８の出
力信号の振幅が他のものより大きくなる。従って磁電変
換素子８の出力信号の振幅のマーク磁極１９によるもの
と、池の同極性の磁極によるものとの中間に参照電圧発
生手段１０２によって参照電圧Ｖｒ５を設定すれば、ｆ
ｊ＆９図すのように回転基準位置信号３８が得られる。

即ち、第１１図において、磁電変換素子８の出力信号は
前置増幅器Ａ１によって適宜増幅され、比較器Ｃｐｍ４
の一方の入力端子に出力される。比較器Ｃｗｐ４の他方
の入力端子には、磁電変換素子８がマーク磁極に対向し
た時の出力電圧、即ち第９図におけるＶＭと、池の同極
性の磁極に対向した時の出力電圧、即ち第９図における
ＶＴとの中間の値をとる参照電圧Ｖｒ５が入力されてい
る。この結果、Ｃｍｐ４の出力端子は、磁電変換素子が
マーク磁極に対向したタイミングでのみＨレベルで、他
はＬレベルである信号、即ち第９図すに示す゛ような回
転基準位置信号３８が出力される。ここで、参照電圧Ｖ
ｒ５は、ＶＭとＶＴの中間の値の電圧を固定的に生成し
ても構成可能である。しかし、このように構成すると、
磁電変換素子の出力信号の振幅のバラツキや温度による
変動がある事を考えると、使用温度範囲を制限されたり
、磁電変換素子の感度に特別な選別を必要とする場合も
ある。このため、参照電圧は磁電変換前）の出力信号の
振幅に応じて調整されて生成される方が、広い温度範囲
で使用でき、磁電変換素子の感度にも特別な選別を不要
とする方が好ましい６本実施例においては、磁電変換素
子の出力信号をピークホールドし、このホールド電圧を
適宜分圧して参照電圧Ｖｒ５を生成するよう構成してい
る。即ち、第１１図においては、前置増唱器Ａ１の出力
電圧をトランゾスタＱ４４〜Ｑ４９と゛フンダンサＣ５
とバッファアンプＡ３とで構成されるピークホールド回
路に出力して振幅の最大値、即ち７Ｍが保持されてアン
プＡ３の出力端子に現れる。この出力電圧を抵抗Ｒ２５
、Ｒ２６で分圧して参照電圧Ｖｒ５を生成している。こ
のように構成すると、磁電変換素子の出力信号の振幅が
変化しても、これに追随して参照電圧Ｖｒ５が調整され
、Ｖ　ＭとＶＴの中間の値となるため、誤動作しない。

回転基準位置信号を発生する他の実施例を説明する。第
・を図のマーク磁極の磁電変換索子８に対する磁力を他
の磁極より識別可能に弱めである。

従って、磁電変換素子８の出力信号波形は＠ｉｏ図ａの
ようになり、マーク磁極１９による振幅即ち７Ｍは他の
磁極によるもの即ちＶＴより小さくなっている。従って
、前述した如くの固定又は磁電変換素子の出力の振幅に
応答して調整される参照電圧Ｖｒ５によって第１１図に
示されるＣｍｐ４の出力は第１゜図のｂに示す信号とな
る。この信号は第１１図に示されるＤ７す、２プ７０ツ
ブＦＦ２のＤ入力に入力される。Ｄ７す７ブフロツプ２
１のクロック入力は逆起電力検出手段１７の出力に応答
する。即ち第１１図において、トランジスタＱ９７、Ｑ
５１、Ｑ５０を有する回路の出力に応答する。逆起電力
検出手段１７はｔ５１図の逆起電力検出手段１１と原理
は同じだが、駆動コイル１個のみｉら逆起電力を得てい
る点で異なる。ここでは逆起電力検出手段１７は駆動コ
イル２■の誘起電圧に応答するようになされている。

このように構成ｒることにより、７リツプ７０ツブＦＦ
２は逆起電力検出手段１７の出力信号のレベルの変化点
で比較器Ｃ＋ａｐ　４の出力をＱ出力に保持する。従っ
てコンパレータＣｍｐ　４の出力のマーク磁極に対応す
るパルスは他の磁極によるものはＨであるのに対ししで
あるのでＱ出力の波形は第１０図ｅのような波形になり
、回転基準位置信号３８゛が得られる。この場合駆動コ
イル２Ｕ、２■、２Ｗに発生する逆起電力による誘起電
圧信号に同期して回転基準位置信号３８゛が発生するの
で上記比較器２０のみによって作られる回転基準位置信
号３８よりもタイミングカン正確である。尚、回転基準
位置信号は上述のＤ７リツプ７０ツブＦＦ２を使用した
回転基準位置信号発生手段１６のようにデジタル処理に
よって信号を発生することができるが、アナログスイッ
チやコンデンサ等を用いてアナログ的信号処理を行うこ
とによっても得られる。又、上記第３及び第４の実施例
においては、概略三値の磁極を有する制御磁極帯が駆動
磁極と別に設けられたモータにて説明してきたが、本発
明は制御磁極が駆動磁極と同様の概略二値の磁極を有し
ていても構成できる。更に、制御磁極帯が駆動磁極の一
部として一体に設けられても構成できる。

尚、一般にブラシレスモータの駆動回路はほとんどＩＣ
化されていて、本発明のように＠２の位置信号発生手段
や回転基準位置信号発生手段を設けるなど多少回路を追
加しても、ＩＣのコスト上昇はほとんど無い。

［発明の効果１以上詳細に説明したことから明らかなように第１の実施
例にあってはモータの駆動回路に入力する３相信号を位
置信号選択手段によって磁電変換素子の出力に応答し、
たらのと、駆動コイルの逆起電力に応答したものと、駆
動状態によって切り換える構造としたので、起動時及び
低速時にお−ｉては、逆方向にトルクを生じたりする事
が無く、起動が確実で加速もスムーズとなり、矧い時間
で定常運転回転速度に到達でｂる。また、定常運転回転
速度にあっては、正確なタイミングで駆動電流を転流で
きるのでトルクのムラが少なく回転が安定し、逆起電力
を積分して用いるため、駆動電流の切換えが緩やかにな
りモータの騒音振動が少ない、更に磁電変換手段が１個
で構成、できるため、その配置、配線スペースが少なく
なって千−タが小型になる上、その材料費や取付は工数
が減り、モータが安価に提供できる。

及第２の実施例にあっては第１の実施例の構成に加え演
算手段１２１７入力する電流を電流選択１こよって磁電
変換素子の出力に応答したものと、駆動コイルの逆起電
力に応答したちのとを切換えるようにしたため、ロータ
回転を制動したい時は制動駆動も可能となった。　ヌ第
３の実施例においては、回転基準位置信号を磁電変換素
子に対向した制御磁極帯の複数の磁極のうち１個を磁電
変換素子に対する磁力のレベルを他の磁極のレベルと異
なる構成とした制御磁極帯と、上記２つのレベルを判定
する手段を設けたので、ロータに別の磁極とスデータに
別の磁電変換・素子を設けることなく、回転位１Ｍ号を
発生することができた。

さらに第４の実施例においては、回転基準位置信号の発
生を第３の実施例の構成に加え、駆動コイルに応答する
逆起電力検出手段の出力信号に応答して第３の実施例の
比較回路の出力レベルを保持するレベル保持回路を設け
たので第３の実施例に比べさらに高精度な回転基準位置
信号を発生することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｆＩＳｌの実施例のブラシレスモータ
を示すブロック図である。第２図は本発明の第２の実施
例のブロック図である。第３図は本発明の第３および第
４の実施例のブラシレスモータを示すブロック図である
。第４図は第１図および第２図の制御磁極帯を説明する
ための偶成図、第５図および第６図は本発明の第１の実
施例の位置信号発生手段を説明するための波形図、第７
図は本発明の第２の実施例の位置信号発生手段を説明す
るための波形図、第８図は第１図に示した起動判定手段
を説明するｈめの波形図、第９図は第３の実施例を説明
するための波形図、第１０図は第４の実施例を説明する
だめの波形図である。第１１図は本発明の第１ないし第
４の実施例の具体的な回路図である。１・・・モータ２Ｕ、２■、２Ｗ・・・駆動コイル　３・・・駆動回路
４・・・ロータ　５ａ〜５ｈ・・・駆動磁極７・・・ス
テータ　８・・・磁電変換素子９・・・３相分離手段　
１０・・・位置信号選択手段１１・・・逆起電力検出手
段１６・・・回転基準位置信号発生手段１９・・・マーク磁極第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　中点が電源に接続された駆動コイルを有するス
テータと、複数の駆動磁極を配置したロータと、前記ロ
ータの位置検出を行う第１の位置検出手段と、前記第１
の位置検出手段の出力に応答して前記駆動コイルに流れ
る電流をを切り換えて回転磁界を発生するスイッチ回路
とからなるブラシレスモータにおいて、前記各駆動コイ
ルに発生する逆起電力を検出して前記ロータの位置を検
出する第２の位置検出手段と、前記ロータの駆動状態に
応答して前記第１の位置信号発生手段からの信号又は前
記第２の位置検出手段からの信号を実質的に選択して前
記スイッチ回路に出力する位置信号選択手段とを有する
ことを特徴とするブラシレスモータ。
（２）　前記位置信号選択手段はモータが停止もしくは
低速である場合は実質的に前記第１の位置信号を選択し
前記スイッチ回路に出力する請求項１記載のブラシレス
モータ。
（３）　前記第１の位置信号発生手段は前記ステータに
取り付けられた１個の磁電変換素子と前記複数の駆動磁
極の各々の前記ロータ円周に沿った長さを略３等分し、
順に第１区分、第２区分、第３区分とし、前記第１区分
および第３区分に対応してそれぞれＮ極およびＳ極の磁
極を配し、前記第２区分に対応して等価的に無着磁であ
る部分を前記ロータの円周に沿って配した制御磁極帯と
、前記磁電変換素子の出力に応答し、複数の異なった基
準電圧と比較する比較手段とを有する位置信号発生手段
である請求項１又は２記載のブラシレスモータ。
（４）　前記第２の位置検出手段は、前記駆動コイルに
発生する逆起電力に応じた検出電流を出力する逆起電力
検出手段と、前記検出電流を加算減算し時間的に積分す
る演算手段とを有する請求項１ないし３記載のブラシレ
スモータ。
（５）　中点が電源に接続された駆動コイルを有するス
テータと、駆動磁極を複数配置したロータと、前記ロー
タの位置検出を行う第１の位置検出手段と、前記第１の
位置検出手段の出力に応答して前記駆動コイルに電流を
切り換えて流し回転磁界を発生するスイッチ回路とから
なるブラシレスモータにおいて、前記駆動コイルに発生
する逆起電力に応じた検出電流を出力する逆起電力検出
手段と、前記第１の位置信号に応じた位置電流を出力す
る位置電流発生手段と、外部信号に応答して前記検出電
流又は前記位置電流を実質的に選択し出力する電流選択
手段と、前記電流選択手段の出力を加算減算し時間的に
積分して第２の位置信号を出力する演算手段と、前記モ
ータの駆動状態に応じて前記第１又は第２の位置信号を
実質的に選択し、前記スイッチ回路に出力する位置信号
選択手段とを有する事を特徴とするブラシレスモータ。
（６）　前記第１の位置信号発生手段は前記ステータに
取り付けられた１個の磁電変換素子と前記複数の駆動磁
極対の各々の前記ロータ円周に沿った長さを略３等分し
、順に第１区分、第２区分、第３区分とし、前記第１区
分および第３区分に対応してそれぞれＮ極およびＳ極の
磁極を配し、前記第２区分に対応して等価的に無着磁で
ある部分を前記ロータの円周に沿って配した制御磁極帯
と、前記磁電変換素子の出力に応答し、複数の異なった
基準電圧と比較する比較手段を有する位置信号発生手段
である請求項５記載のブラシレスモータ。
（７）　ロータの円周に沿って取り付けられた複数の磁
極を有する制御磁極帯と、ステータに取り付けられた磁
電変換素子とからなる前記ロータの位置検出を行う位置
検出手段と、前記位置検出手段の出力に応答して駆動コ
イルに流れる電流をを切り換えるスイッチ回路とからな
るブラシレスモータにおいて、前記制御磁極帯の複数の
磁極による前記磁電変換素子に対する磁力のうち１個の
磁極によるものを他の磁極によるものに対し異ならしめ
、前記位置検出手段の出力を固定又は可変な参照電圧と
比較する比較回路を設けたことを特徴とするブラシレス
モータ。
（８）　ロータの円周に沿って取り付けられた複数の磁
極を有する制御磁極帯と、ステータに取り付けられた磁
電変換素子とからなる前記ロータの位置検出を行う位置
検出手段と、前記位置検出手段の出力に応答して前記駆
動コイルに流れる電流を切り換えるスイッチ回路とから
なるブラシレスモータにおいて、前記制御磁極帯の複数
の磁極の前記磁電変換素子に対する磁力のうち１個の磁
極によるものを他の磁極によるものに対し異ならしめ、
前記位置検出手段の出力を固定又は可変な参照電圧と比
較する比較回路と、前記駆動コイルに誘起する逆起電力
を検出する逆起電力検出手段と、前記比較回路の出力と
、前記逆起電力検出手段の出力に応じて、モータ１回転
当り１サイクルの回転基準位置信号を発生する回転基準
位置信号発生手段とを設けた事を特徴とするブラシレス
モータ。