JPH02254990A - ３相ブラシレスモータ - 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、電気角でそれぞれ１２０°の位相差をもった
３個の位置検出素子の出力を加算合成し、その出力を速
度制御に利用する３相ブラシレスモークに関するもので
ある。

従来の技術 近年、ＶＴＲやＦＤＤ、ＨＤＤ、プリンター駆動用等に
広く３相ブラシレスモータが使用されるようになってき
た。また使用されるモータには一定の速度で回転できる
ような速度制御機能が必要であり、実開昭５６−９４１
７８号公報に示されるような、いわゆるプリントコイル
を用いた周波数発電機が多用されてきた。

以下図面を参照しながら、上述した従来の３相ブラシレ
スモータの一例について説明する。

第７図は従来の３相ブラシレスモータの電機子巻線への
界磁を面対向（以下コアレスと称す）としたときの構造
を示す断面図、第８図は従来の３相ブラシレスモークの
電機子巻線への界磁を周対向（以下コア付と称す）とし
たときの構造を示す断面図である。第９図は第７図、第
８図に示すＲ方向及びＳ方向から見た速度制御信号を得
る方法を説明するための展開図である。

第７図において、２４は電気角でそれぞれ１２０゜の位
置に配設された３個の位置検出素子、２５は軸受け、２
６は回転軸、２７は界磁用永久磁石、２８は電機子巻線
、２９は回路の電気的配線を行うための鋼板等を用いた
金属プリント基板、３０は磁気回路用のフレーム、３１
は速度制御信号を得るための周波数発電用永久磁石であ
る。

第８図において、３２はコア付電機子巻線、３３は界磁
用と周波数発電用を共用化した永久磁石である。

第９図において、３４は前記周波数発電用永久磁石３１
及び３３の磁極のＮ極着磁、３５はＳ極着磁、３６は前
記金属プリント基板２９上に配線されたプリントコイル
、３６ａ及び３６ｂは速度制御信号の出力端子である。

以上のように構成された３相ブラシレスモータの速度制
御信号を得るための手段を以下その動作について説明す
る。

まず、界磁用永久磁石２７．３３から放出される磁束が
それぞれの位置検出素子２４によって一定のタイミング
で通電された電機子巻線に鎖交しフレミングの法則に基
づき任意の方向に力が発生し回転軸２６を中心とし、軸
受２５を介して回転力を得る。その回転力により周波数
発電用永久磁石３１又は３３の磁極３４．３５から放出
された磁束が金属プリント基板上に配線されたプリント
コイル３６に鎖交し、出力端子３６ａ、３６ｂに回転速
度に比例した周波数で出力（以下ＦＧ比出力称す）され
る。このＦＧ比出力速度制御回路信号源とし、回路上に
設けられた基準周波数又は基準電圧と比較し、一定の速
度で回転するように制御される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、ＦＧ比出力得るた
め周波数発電用永久磁石３１及びプリントコイル３６等
の周波数発電機を具備する必要が有り、モータの体積効
率が悪化する。また金属プリント基板２９に電子部品を
実装し配線する際もスペースが少な（なり難しくなる。

さらに周波数発電用永久磁石３１等の部材も必要となり
価格的にも不利となる問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、周波数発電機を用いず回転
速度に比例した速度制御用信号を得る３相ブラシレスモ
ータを提供するものである。

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３相ブラシレスモ
ータは完全飽和着磁を施した界磁永久磁石又はクリップ
回路、そして３個の位置検出素子出力を合成する加算回
路を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって界磁用永久磁石に完全飽
和着磁を施することにより、又はクリップ回路を付加し
た波形整形することにより、電気角でそれぞれ１２０°
の位相差をもった３個の位置検出素子の出力を加算回路
にて加算し、位置検出素子出力の３倍の周波数出力にて
速度制御を行うことができる。

実施例 以下本発明の一実施例の３相ブラシレスモータについて
、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における３相ブラシレス
モータの基本回路のブロック図を示すものである。第１
図において、１，２．３は電気角でそれぞれ１２０°の
位相に配設された３個の位置検出素子（以下ホール素子
と称す）、４はホール素子に通電するためのバイアス抵
抗、５はバイアス電圧、６，７．８はホール素子出力を
増幅する増幅器、９はマトリック回路、１０は加算回路
、３７．３８．３９は電流増幅器、４０．４１．４２は
３相の電機子巻線である。

第２図は第１図上に示したＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ点の出力波形
を示すタイミングチャートである。

以上のように構成された３相ブラシレスモータについて
、以下第１図及び第２図を用いてその動作を説明する。

まず界磁用永久磁石に完全飽和着磁を施すと、ホール素
子の出力は第２図の４３．４４．４５で示す近似台形波
となる原理を利用することにより、電気角でそれぞれ１
２０°位相に配設された３個のホール素子の出力をそれ
ぞれ増幅器６．７．８で増幅し、各出力の差を合成する
マトリックス回路９を通し、その出力を電流増幅器３７
．３８゜３９により増幅しそれぞれ３相の電機子巻線４
０゜４１．４２に電流を供給する。またホール素子出力
の増幅後の出力４３，４４．４５を加算回路１０にて加
算することにより４６のホール素子出力の３倍の周波数
の出力を得ることができ、これを速度制御用信号に用い
ることができる。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第３図は本発明の第２の実施例を示す３相ブラシレスモ
ータの基本回路のブロック図である。同図において、１
１，１２．１３は電気角でそれぞれ１２０°の位相に配
設された３個のホール素子出力の増幅後の波形を整形す
るクリップ回路で、それ以外の構成は第１図の構成と同
様なものである。第４図はほぼ正弦波に近いホール素子
出力の増幅後の波形４７をクリップ回路１１．１２．１
３を用い、クリップ電圧１４．１５を任意の値としたと
きの整形波形４８を示す図である。

上記のように構成された３相ブラシレスモータについて
、以下その効果について説明する。

ホール素子出力をクリップ回路にて波形整形することに
より元のホール素子出力が正弦波であってもクリップ電
圧１４．１５を任意に選ぶことにより安定した合成出力
を得ることができ第１の実施例に対し回路素子数は増加
するが、界磁永久磁石の着磁に注意する必要が無いため
速度制御信号を得る信頼性は向上する。

以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第５図は本発明の第３の実施例を示す３相ブラシレスモ
ータの基本回路のブロック図である。同図において１６
，１７．１８はバッファゲート、１９．２０．２１は３
個のホール素子を合成し速度制御信号を取り出すための
論理回路のＡＮＤゲート、２２．２３はＯＲゲートであ
り、その他の構成は第１図の構成と同様なものである。

第１図の構成と異なるのはホール素子出力をロジック回
路を用いて、３倍の周波数の速度制御信号を得た点であ
る。

第６図は第５図でのＦ、Ｇ、Ｈ，１，Ｊ、Ｋ。

Ｌ、Ｍ、Ｎ、０点の波形を示したタイミングチャート図
であり、４９，５０．５１はそれぞれ第５図Ｆ、Ｇ、Ｈ
点の波形、５２．５３．５４はそれぞれ第５図１．Ｊ、
に点の波形、５５．５６．５７はそれぞれ第５図り、Ｍ
、Ｎ点での波形、５８は第５図０点での波形である。

上記のように構成された３相ブラシレスモータについて
以下その動作を説明する。

電気角でそれぞれ１２０°の位相差をもった３個のホー
ル素子の出力を増幅器６，７．８で増幅した波形４９．
５０．５１をバッファゲート１６゜１７．１８で方形波
５２，５３．５４に整形する。

その整形波形をＡＮＤ論理回路１９，２０．２１へそれ
ぞれ入力し、電気角で６０”のパルス幅でそれぞれ１２
０°位相差をもった０Ｎ１０ＦＦ信号５５．５６．５７
を得ることができる。その信号をＯＲ論理回路２２．２
３を用い合成すれば５８のようなホール素子出力の３倍
の周波数の方形波を得ることができる。このようにロジ
ック回路を用い合成すればホール素子出力の波形に無関
係となり安定した速度制御信号を得ることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、電気角でそれぞれ１２０゜の位
相差をもった３個の位置検出素子出力を加算回路にて合
成することにより、位置検出素子出力の３倍の周波数を
得ることができ、速度制御信号として用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における３相ブラシレス
モークの基本回路のブロック図、第２図は第１図のタイ
ミングチャート図、第３図は本発明の第２の実施例にお
ける３相ブラシレスモークの基本回路のブロック図、第
４図は第３図の波形整形を説明するための図、第５図は
本発明の第３の実施例における３相ブラシレスモータの
基本回路のブロック図、第６図は第５図のタイミングチ
ャート図、第７図は従来の３相ブラシレスモータのコア
レスの構造を示す断面図、第８図は従来の３相ブラシレ
スモータのコア付の構造を示す断面図、第９図は従来例
における周波数発電機の発電部の展開図である。 １．２．３・・・・・・ホール素子（位置検出素子）、
６．７．８・・・・・・増幅器、９・・・・・・マトリ
ックス回路、１０・・・・・・加算回路、１１．１２．
１３・・・・・・クリップ回路、３７，３８．３９・・
・・・・電流増幅器、４０゜４１．４２・・・・・・電
機子巻線。 第 １図 ２３−本−１傭テ ロ、７．８−−一肴ｉ番 ９−−−マトリ、１ゲス回ｙト ０−一一加算回鉢 ３７．３８．３９−−−を流４幅器 ４０４１．４２−一澤世鵬腹 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 第 図 ｊ６１）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３相の電機子巻線を有する固定子と、２ｎ（但し
   、ｎは２以上の自然数）の磁極が着磁された永久磁石を
   備えた回転子と、前記回転子の回転位置を検出する電気
   角でそれぞれ１２０°の位相差をもった３個の位置検出
   素子と、前記位置検出素子のそれぞれの出力信号を増幅
   する第１、第２、第３の増幅器と、前記増幅器の各出力
   の差をそれぞれ合成するマトリックス回路と、前記マト
   リックス回路の出力を電流増幅しそれぞれ３相の電機子
   巻線に電流を供給する駆動回路と、前記位置検出素子の
   出力を３相合成する加算回路とを具備し、前記永久磁石
   に完全飽和着磁を施して前記位置検出素子それぞれの出
   力を近似台形波とし、前記加算回路にて加算合成し、前
   記位置検出素子の出力信号の３倍の周波数出力を、前記
   回転子の回転数を一定に保つための速度制御回路の入力
   信号としたことを特徴とする３相ブラシレスモータ。
2. （２）位置検出素子の出力を波形整形するクリップ回路
   を介して前記位置検出素子それぞれの出力を加算回路に
   入力したことを特徴とする請求項１記載の３相ブラシレ
   スモータ。