JPH01255495A - 直流ブラシレスモータの回転方向検出回路 - Google Patents

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、各種熱源の冷却用フ１ンモータ等に用いられ
る直流ブラシレスモータの回転方向検出回路に関するも
のであり、特に回転子の磁極位置検出手段を設けること
なく、その回転子を正確に回転駆動するセンサーレスの
直流ブラシレスモータの回転方向検出回路に関するもの
である。

従来の技術 直流ブラシレスモータの固定子巻線に電流を供給して回
転駆動させるにおいては、固定子巻線に流す電流を各相
の巻線に得られる誘起電圧に応じて切換え、各巻線に対
する電流供給制御を行って、回転子を回転駆動していた
。このように各相の固定子巻線に得られる誘起電圧によ
り、その巻線に対する電流供給制御を行う場合には、起
動時においては、固定子巻線には、誘起電圧が発生して
いないため、外部より回転子に回転トルクを与えていた
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このように、直流ブラシレスモーフの固
定子巻線に得られる誘起電圧により、その固定子巻線に
対する電流供給制御を行う場合の起動時において、外部
より回転子に回転トルクを与えるために、外部信号等に
より、その固定子巻線に交互に電流供給を行い回転トル
クを与えて、起動させる。このような方法により起動さ
せた場合には、回転方向が一定でない。

このため、回転子の回転方向を検出して、適正な回転方
向へ、制御する必要があり、上記回転方向を制御するた
めの信号を固定子巻線に生じる誘起電圧より得ようとす
るものが提案されている。

例えば２相の直流ブラシレスモーフの各相の固定子巻線
に生じる誘起電圧がその正極性部と負極性部の時間幅が
互いに相違する場合には、各相の固定子巻線に生じる誘
起電圧のみにて考えれば正転時／逆転時において誘起電
圧の正極性部と負極性部の時間幅が相違する。しかし、
このような直流ブラシレスモーフは、各相の固定子巻線
に生じる誘起電圧を、同時に各相の固定子巻線に電流を
供給するスイッチング駆動部へ供給しているため、固定
子巻線に電流が供給されている場合には、当然誘起電圧
は発生していない。よって、正転時及び逆転時の信号を
取り出すに当たり、各相の固定子巻線の誘起電圧を正確
に取り出すことが困難となる。

本発明は、直流ブラシレスモータについて、その固定子
巻線に生じる誘起電圧のみを取り出し、正確な正転／反
転の信号を取り出し、回転子を適正な回転方向へ制御す
るための信号を取り出すための直流ブラシレスモータの
回転方向検出回路を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段 上述の目的を達成すべ（、本発明に係る直流ブラシレス
モータの回転方向検出回路は、各相の電機子巻線に生じ
る誘起電圧がその正極性部と負極性部との時間幅が互い
に相違するものとなる直流ブラシレスモータの第１及び
第２の相の固定子巻線の夫々に電流を断続的に供給する
第１及び第２のスイッチング駆動部と、上記第１及び第
２の相の固定子巻線から得られる誘起電圧の夫々の正極
性部もしくは負極性部に基づき作られる第１及び第２の
矩形波パルス信号を形成する第１及び第２の波形整形部
と、この第１及び第２の矩形波パルス信号を受け２信号
の各矩形波パルス部の時間幅に基づいて、回転子の正転
及び逆転を検出し、検出された正転もしくは、逆転に対
応した出力信号を発生する回転方向検出部と、第１及び
第２のスイッチング駆動部を同時に制御する制御部と、
矩形波電圧を送出する矩形波電圧発生部により制御され
るとともに、上記回転方向検出部の信号を受けて回転方
向信号保持回路を備えたものである。

作用 このように構成される本発明に係る直流ブラシレスモー
タ回転方向検出回路においては、第１及び第２の各相の
固定子巻線の夫々に生じる誘起電圧が第１及び第２の波
形整形部に供給され、夫々に供給された誘起電圧を零レ
ベルと比較して、各誘起電圧の正極性部もしくは負極性
部に基づいて第１及び第２の矩形波パルス信号を形成し
、それらを回転方向検出部に供給する。

回転方向検出部は、これら第１及び第２の矩形波パルス
信号を基にして直流ブラシレスモータの回転子の正転及
び逆転に対応した出力を発生し、これを回転方向信号保
持回路へ供給する。

回転方向信号保持回路は、上記回転方向検出部の信号を
、直流ブラシレスモータとは別個に備えられた矩形波電
圧発生部からの矩形波電圧の立ち下がりのタイミングで
取り込み、次の立ち下がりのタイミングで書き変えられ
るまで保持する。この信号は、直流ブラシレスモータの
回転子を適正な回転方向へ！ｉＩＪ御するための信号と
して利用される。

、、Ｊ７−　Ｘ己タイミング時においては、各相の固定
子巻線に電流を供給するスイッチング駆動部は、上記矩
形波電圧により制御されるスイッチング制御部によって
、第１及び第２のスイッチング駆動部を同時にオフする
ことにより、各相の固定子巻線に生じる誘起電圧のみを
、回転方向検出部で検出し上記回転方向信号保持回路へ
供給している。

このようにして、本発明に係る直流ブラシレスモータ回
転方向検出回路は、直流ブラシレスモーフの回転子を適
正な回転方向へ制御するための信号を得ることができる
。

実施例 以下、本発明の実施例について、図面を参照して述べる
。

第１図、第２図は本発明に係る直流ブラシレスモーフ回
転検出回路を内蔵した、直流ブラシレス２相モータ２３
を駆動するための一実施例で、第１図はブロックダイア
グラム、第２図は（ａ）の具体的回路接続図である。

モータ２３は、固定子を形成する２相の巻線１及び２と
永久磁石形とされた回転子３を有している。

回転子３は、円板状で、その中央に回転軸を有し、回転
軸の周囲が１２０°ずつの３つの領域に区分されており
、各領域は夫々Ｎ極着磁部分（Ｎ）。

Ｓ極着磁部分（Ｓ）及び無着磁部分（Ｚ）とに区分され
ている。

固定子巻線１は、電源ライン＋Ｖによりトランジスタ４
のコレクタ・エミッタ通路を介して接地されており、一
方固定子巻線２は、電源ライン十Ｖよりトランジスタ５
のコレクタ・エミッタ通路を介して接地されている。そ
してトランジスタ４は巻線１に対するスイッチング駆動
部２１を形成しており、トランジスタ４がオン状態とな
るとき、電源ライン＋Ｖから電流を供給する。また、ト
ランジスタ５は、巻線２に対するスイッチング駆動部２
１を形成しており、トランジスタ５がオン状態となると
き、電源ライン＋Ｖから電流を供給する。

このように電流供給がなされる固定子巻線１及び２には
、回転子３の回転に伴う誘起電圧Ｓ１及びＳ２がそれぞ
れに生じる。その際、回転子３が正転状態にあるときに
は、例えば、巻線１に得られる誘起電圧Ｓ１は、第３図
Ａに示す如く、その正極性部分の時間幅ｔ１’が各負極
性部分の時間幅ｔｌより小となり、かつ、巻線２から得
られる誘起電圧Ｓ２は、第３図Ｂに示す如く、その正極
性部分の時間幅ｔ２′が各負極性部分ｔ２より小となる
。誘起電圧Ｓ１と８２は同様な波形を生じ、かつ、誘起
電圧Ｓ１と８２との位相差１８０°を有する。これに対
して、回転子３が逆転状態にあるときには、巻線から得
られる誘起電圧Ｓ１は、第５図Ａに示す如く、その正極
性部分の時間幅ｔｔ’が各負極性部分ｔ！より大となる
ものとなり、かつ巻線２から得られる誘起電圧Ｓ２は、
第５図Ｂに示す如（、その正極性部分の時間幅ｔ２′が
各負極性部分ｔ２より大となり、誘起電圧Ｓ１と３２と
の位相差１８０゛を有する。これら誘起電圧Ｓｌ及びＳ
２は、夫々、波形整形部２４を形成するレベル比較回路
６及び７の■の入力端子へ供給される。レベル比較回路
６及び７の夫々の他方のｅ入力端子は、電源ライン＋Ｖ
へ接続されており、レベル比較回路６及び７は、誘起電
圧Ｓ１及びＳ２を電源ライン＋Ｖレベルと比較して、誘
起電圧Ｓ１及びＳ２の各正極性部分に応じて得られる矩
形波パルス信号Ｐ１及びＰ２を形成する。

従って矩形波パルス信号Ｐ１及びＰ２は、回転子３が正
転状態にあるときには、第３図Ｃ及びＤに示す如く、夫
々の矩形波パルス部が比較的小さなパルス幅ｔｌ’及び
ｔ２′となり、かつ、互いに１８０°の位相差を有する
。また、回転子３が逆転状態にあるときには、第５図Ｃ
及びＤに示す如（、夫々の各矩形波パルス部が比較的大
なる時間幅ｔ、Ｊ及びｔ２′となり、かつ、互いに１８
０゜の位相差を有するものとなる。

上記レベル比較回路６及び７から夫々得られる矩形波パ
ルス信号Ｐ１及びＰ２は例えばＤ−ＦＦ回路による回転
方向検出部１２のＣＫ端子及びＤ端子に供給され、回転
方向検出部１２は矩形波パルス信号Ｐ１及びＰ２の夫々
の各矩形波パルス部の時間幅ｔ１’及びｔ２’の大小か
゛ら、回転子３が正転状態にあるか逆転状態にあるかを
検出する。

即ち、矩形波パルス信号Ｐ１及びＰ２の夫々の各矩形波
パルス部の時間幅ｔｔ’及びｔ、ｌが第３図Ｃ及びＤに
示す如く比較的小で互いにオーバーラツプしない状態に
あることに基づいて、回転子３の正転状態を検出し、ま
た、矩形波パルス信号Ｐ１及びＰ２の夫々の各矩形波パ
ルス部の時間幅ｔｔ’及びｔ２′が第５図Ｃ及びＤに示
す如く、比較的大で互いにオーバーラツプし合う状態に
あることに基づいて、回転子３の逆転状態を検出するも
のである。そして、回転方向検出部１２は、回転子３の
正転状態が検出されている場合には、低レベルをとり、
回転子３の逆転状態が検出されている場合には高レベル
をとる出力信号Ｑｒをその出力端Ｑに発生する。

そして、モータ２３が回転している状態においては、ト
ランジスタ４及び５によるスイッチング駆動部２１によ
って、各相の巻線１及び２に電流を供給するための信号
を、夫々の固定子巻線１及び２から得られる誘起電圧Ｓ
１及びＳ２によって制御する。誘起電圧Ｓ１は、レベル
比較回路６による波形整形部２４により矩形波パルス信
号Ｐ１を形成し、上記回転方向検出部１２へ供給すると
共に、駆動制御部９へ供給され、抵抗１１を介して、ト
ランジスタ５のベースへ供給されて、巻線２への電流供
給を行うスイッチング駆動の信号となる。また、誘起電
圧Ｓ２は、駆動制御部９へ供給され、抵抗１０を介して
、トランジスタ４のベースへ供給されて、巻線１への電
流供給を行うスイッチング駆動の信号となる。このよう
に固定千巻ｎ１及び２から得られる誘起電圧Ｓ１及びＳ
２は、スイッチング駆動の信号として利用する。

よって、モータ２３が、回転駆動されている場合の固定
子巻線１及び２には、回転子３の回転に伴う誘起電圧及
びスイッチング駆動による電流供給による電圧変動を含
めた、誘起電圧Ｓ１及びＳ２が夫々に生じる。その際、
回転子３が正転状態にあるときには、例えば、巻線１か
ら得られる誘起電圧Ｓ１は、理想的には、第４図Ａに示
す如く、巻線２に得られる誘起電圧Ｓ２の正極性部分に
対応する部分のみ巻線１に電流が供給されるため、上記
部分のみ零レベル近辺まで下がり誘起電圧Ｓ１は、発生
しない。また巻線２から得られる誘起電圧Ｓ２について
も、同じであってその波形を第４図Ｂに示す。

しかしながら、固定子巻線へ電流供給をするため、オン
／オフスイッチングを行うと巻線のインダクタンス成分
などにより、誘起電圧に、スパイクノイズが加わり、誘
起電圧Ｓｓ’及び３２′にはハンチング状態の誘起電圧
が発生する。

このような誘起電圧波形３１′及び３２′の信号をレベ
ル比較回路６及び７へ供給し、矩形波パルス信号Ｐｓ’
及びＰ２′を形成し、この矩形波パルス信号Ｐ１’及び
Ｐ２′を回転方向検出部１２へ供給するが、回転方向検
出部１２は、矩形波パルス信号Ｐｓ’の立ち上がりと矩
形波パルス信号の立ち下がりが同時のタイミングになっ
て、矩形波パルス信号のオーバーラツプ部分の検出が困
難であり、回転子３の正転状態の検出が困難となる。

これに対して、回転子３が逆回転状態にあるときには、
固定子巻線１から得られる誘起電圧Ｓ１は、第６図ＡＣ
に示す如（、巻線１から得られる誘起電圧が電源ライン
の＋Ｖレベルを越える期間、パルス信号ＰＩはＨレベル
となる。一方、誘起電圧Ｓ２は、第５図ＢＤに示す如く
、巻線２から得られる誘起電圧が電源ライン＋Ｖレベル
を越す期間パルス信号Ｐ２はＨレベルとなる。この矩形
波パルス信号Ｐ１及びＰ２が回転方向検出部１２へ供給
されるが、矩形波パルス部がＰ！及びＰ２で同一の時間
幅で、回転方向検出部１２は、矩形波パルス信号Ｐ１の
立ち上がりと矩形波パルス信号Ｐ２の立ち下がりが同時
のタイミングとなって、オーバーラツプ部分の検出が困
難であり、回転子３の逆回転状態の検出が困難となる。

このように、各相の電機子巻線に電流が供給されて、回
転駆動されている場合の電機子巻線の誘起電圧では、正
確な回転方向の・信号を得ることが困難である。よって
本発明では、以下に示すように、各相の電機子巻線に発
生ずる誘起電圧のみを取出して、回転方向の検出を行う
回路を第２図に示す。

この各相の固定子巻線に発生している誘起電圧を検出す
るためには、各相の巻線へ給電するスイッヂング駆動部
２】のトランジスタ４及び５を同時にオフとする必要が
ある。このため、ＮＰＮトランジスタ４及び５を制御す
るために、この各ベースにトランジスタ１９及び２０の
コレクタを接続し、そのトランジスタ１９及び２０のエ
ミッタを接地した構成により、トランジスタ４及び５を
強制的にオフし、各相の固定子巻線に発生する誘起電圧
を検出して、回転子３の回転方向を検出する。

上記トランジスタ１９及び２０のベースは共通であり、
抵抗１８を介して、矩形波発信器１７へ接続されること
により、矩形波発信器１７は、高レベルと低レベルの矩
形波電圧Ｕを発生し、Ｈレベル時には、トランジスタ１
９及び２０をオン状態とすることにより、スイッチング
駆動部２１のトランジスタ４及び５を同時にオフ状態と
することが出来る。また、同時に矩形波発信器１７の矩
形波電圧’［Ｊは、Ｄ−ＦＦ回路の回転方向信号保持回
路１３のＣＫ端子へ供給される。よって、矩形波電圧Ｕ
が８１．ノベル時に、各相の固定子巻線に発生した誘起
電圧Ｓｌ及びＳ２より、レベル比較回路６及び７を介し
て、矩形波パルス信号Ｐ１及びＰ２を作り、この矩形波
パルス信号Ｐ１及びＰ２より、回転方向検出回路１２へ
入力し、回転子３の回転方向検出信号Ｑ１を出力する。

この回転方向検出信号Ｑ１は、回転方向信号保持回路１
３のＤ端子へ供給されるが、この回転方向信号保持回路
１３は、矩形波電圧ＵがＨ（高）よりレベルよりＬ（低
）レベルへ切換わるタイミングで回転方向信号Ｑ１を取
り込み、回転方向信号保持回路１３のＱ端子より信号Ｑ
２を出力する。よって、上記回転方向信号保持回路１３
の出力信号Ｑ２は、各相の固定子巻線に発生する誘起電
圧のみの信号より回転方向を検出するため、正確な回転
方向の信号を得ることが可能である。

なお、回転方向検出回路１２及び回転方向信号保持回路
１３には、リセット回路部が接続されており、このリセ
ット回路部は、動作電圧源２５に電源スィッチ２６を介
して接続された電源ライン＋Ｖと接地電位間に接続され
た。抵抗器１４とコンデンサ１５とで成る充電回路と、
抵抗器１４とコンデンサ１５との間の接続点に接続され
たリセット信号発生回路１６とで構成されている。リセ
ット信号発生回路１６は、電源スィッチ２６がオフ状態
からオン状態にされる電源投入時に、電源スィッチ２６
がオン状態とされてコンデンサ１５の充電が開始される
時点からコンデンサ１５における充電電圧が所定のレベ
ルとなる時点までの間にリセット信号Ｒを発生しこれを
回転方向検出部１２及び回転方向信号保持回路１３の夫
々のリセット端子ｒにリセット信号Ｒが入力されると、
出力信号Ｑ＋及びＱ２をｒ−＜低）レベルとするもので
ある。

なお、駆動制御部９には、起動回路８が接続されており
、この起動回路８は、モータ２３が停止中は、固定子巻
線１及び２には、誘起電圧が発生していないため、トラ
ンジスタ４及び５を制御することが出来ない。このため
、起動回路８の信号により駆動制御部９を制御すること
により、外部より強制的に巻線１及び２に電流供給動作
を行い回転子３に回転トルクを与えることにより、起動
させるものである。

上記回転方向信号保持回路１３の出力信号Ｑ２を、駆動
制御部９へ供給することにより、モータ２３の回転子３
を適正な回転状態に移行させることができる。

なお、上述の例によるモータ２３における２相の固定子
巻線１及び２の夫々は、複数の単位巻線の組で構成する
ことができ、回転子３の磁極形成態様は、上述の例に限
られることな（他の種々の態様とすることができる。

また、回転子が適正な回転状態へ移行すれば、回転方向
検出回路及び起動回路の動作を停止させることはいうま
でもない。

発明の効果 以上の説明から明らかな如く、本発明の直流ブラシレス
モーフの回転方向検出回路によれば、各相の固定子巻線
に生じる誘起電圧がその正極性部と負極性部との時間幅
が互いに相違する直流ブラシレスモータにおいて、回転
子が回転中に、各相の巻線に生じる誘起電圧のみを取り
出すことによリ、回転子の回転方向検出をして、この回
転方向検出の信号を、各相の固定子巻線に電流を供給す
るための駆動制御の信号として利用し、その回転子を適
正に回転駆動することができる。

そして、このため、回転駆動時の各相固定子巻線に電流
供給されている時でも、スイッチング時のパルス的な電
圧ノイズ等の影響を受けることなく、回転子の回転方向
検出を、各相の固定子巻線に生じる誘起電圧のみで検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る直流ブラシレスモータ
の回転方向検出回路を含む駆動回路のブロック図、第２
図は第１図の具体的回路接続図、第３図、第４図、第５
図及び第６図は第１図、第２図に示される実施例の動作
説明に供される波形図である。 １．２・・・・・・固定子巻線、３・・・・・・回転子
、４，５゜１９．２０・・・・・・トランジスタ、６，
７・・・・・・レベル比較回路、８・・・・・・起動回
路、９・・・・・・駆動制御部、１２・・・・・・回転
方向検出部、１３・・・・・・回転方向信号保持回路、
１６・・・・・・リセット信号発生回路、１７・・・・
・・矩形波発振器、２１・・・・・・スイッチング駆動
部、２２・・・・・・スイッチング制御部、２３・・・
・・・直流ブラシレス２相モータ、２４・・・・・・波
形成形部。 代理人の丘名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　各相の固定子巻線に生じる誘起電圧がその正極性部と
   負極性部との時間幅が互いに相違する直流ブラシレスモ
   ータにおいて、第１及び第２の相の固定子巻線の夫々に
   電流を断続的に供給する第１及び第２のスイッチング駆
   動部と、上記第１及び第２の相の固定子巻線から得られ
   る誘起電圧の夫々の正極性部もしくは負極性部に基づく
   第１及び第２の矩形波パルス信号を形成する第１及び第
   ２の波形整形部と、上記第１及び第２の矩形波パルス信
   号を受け、この各矩形波パルス部の時間幅に基づき回転
   子の正転及び逆転を検出し、検出された正転もしくは逆
   転に対応した出力信号を発生する回転方向検出部と、上
   記第１及び第２のスイッチング駆動部を同時に制御する
   第１及び第２のスイッチング制御部と、矩形波電圧を送
   出する矩形波電圧発生部により制御されるとともに、上
   記矩形波電圧を受けて、上記回転方向検出部の信号によ
   り保持する回転方向信号保持回路を備えた直流ブラシレ
   スモータの回転方向検出回路。