JPH0322894A - 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］ この発明は，冷却用軸流ファン等に用いられるブラシレ
スモータ、特にそれの速度制御に関するものである． ［従来の技術］ 第１４図は，例えば特開昭５９−３７８９５号公報に示
された従来のブラシレスモータを示す回路図であり、図
において、（１）は直流電源，（２ａ），（２ｂ）は固
定子巻線、（３）は図示されない永久磁石回転子の回転
位置を検出するホールＩＣ等よりなる磁極検知素子、（
４）は増幅器，Ｑ■ｔＱａは固定子巻線（２ａ），（２
ｂ）にそれぞれ直列に接続した駆動トランジスタ、（５
）は欠相駆動ずるための欠相切換回路、（６）は欠相切
換スイッチで、ａ接点側が欠相駆動側、ｂ接点側が欠相
しない側である。Ｑ，は欠相邸動時オンしてＱ２をオフ
にするトランジスタ、（７）は回転子の静止を判別する
と欠相切換回路（５）の動作を？ツにする起動補償回路
、Ｑ４〜Ｑ６はトランジスタ，（８）は単安定マルチバ
イブレータ、（９）は反転器、ｒ１〜ｒ，は抵抗、Ｃエ
ｔｃ２はコンデンサである．第１５図は第工４図の各部
の信号波形を示すタイムチャートである． 次に動作について説明する。通常運転時には、欠相切換
回路（５）はスイッチ（６）がｂ接点側に切換えられて
おり、Ｑ，がオフとなり動作せず、回転子の位置に応じ
た磁極検知素子（３）の出力に従い、トランジスタＱ■
ｔ　Ｑ　２が交互にオンオフして固定子巻線（２ａ）　
，（２ｂ）が騨動され、回転子の回転が継続する．欠相
運転時には、欠相切換回路（５）はスイッチ（６）がａ
接点側に切換えられ、Ｑ，がオンして動作しＱ２をオフ
するので、固定子巻線（２ｂ）が欠相して低速回転にな
る．しかし、電源投入時から欠相切換回路（５）を欠相
運転側に切換えられている場合、欠相運転では起動しな
いが、最初はコンデンサｃ８が放電状態のためＱ■がオ
フで正常運転で起動し、所定時間後にコンデンサＣ！が
充電状態となりＱ■がオンして欠相運転に入る。また、
欠相運転中に回転子がロックして，欠相同定子巻線（２
ｂ）が関動時期だと、ロックが解除しても再起動されな
いので、その時は起動補償回路（７）がＱ，をオフして
、固定子巻線（２ｂ）が踵動されるようにする．即ち、
起動補償回路（７）は、磁極検知索子Ｈａ（３）の出力
をＱ．のエミッタホロワで受け、単安定マルチバイブレ
ータ（８）をトリガし、その出力は通常Ｌ０で、トリガ
されるたびに一定時間Ｈｉになる。それを平滑してＱ５
を邸動するため、モータ回転時はトリガ入ってＱ５がオ
ンしＱ６がオフして、欠相運転を妨げないが、モータロ
ック時はトリガ入らず，単安定マルチバイブレータ（８
）の出力はＬｏのままで、Ｑ，がオフ、Ｑ６がオンの状
態が続きその間Ｑ，をオフするので、欠相運転しないよ
うになり、ロック解除後再起動できる。

［発明が解決しようとする課題コ 従来のブラシレスモータは以上の様に構成されているの
で、欠相運転時の回転速度は欠相する相数で決まり自由
に制御できない。また、ロック解除時、欠相運転でも確
実に再起動させるための起動補償回路が必要であるなど
の問題点があった。

この発明は上記の様な問題点を解消するためになされた
もので、回転速度は自由に制御でき、特別な起動補償回
路なしでロック解除時確実に再起動できるブラシレスモ
ータを得ることを目的とすこの発明に係るブラシレスモ
ータは、磁極検知素子の出力に応じた各巻線翻動時期の
始めに所定時間駆動を停止するタイマー回路を備えたも
のである。

さらに、タイマー回路による所定の駆動停止時間を、ゼ
ロを含む複数の時間に変更可能とし、その上、被測定温
度を検出する温度検出素子を設け、この温度検出素子の
出力に応じ，タイマー回路による所定の闘動停止時間を
変更するよう構威したものである． ［作　用］ この発明におけるブラシレスモータは、タイマー回路に
より各駆動時期毎に巻線翻動が所定時間？止されるので
、欠相運転を行なうことなく回転速度を遅くすることが
でき、さらに、その廓動停止時間を可変とすることによ
り、モータの速度を変更可能とし、その上、温度検出素
子の検出温度に応じ翻動停止時間を可変とすることによ
り、被測定物の温度に応じた速度制御が可能となる。

［実施例］ 以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の各部の信号波形を示すタイムチャートであり，図
において、（１）は直流電源、Ｄ１、Ｄ２は逆流阻止用
ダイオード、（２ａ），（２ｂ）は固定子巻線、（３）
は永久磁石回転子の磁極位置を検知するホール素子等よ
りなる磁極検知素子、（１０）は磁極検知素子（３）の
出力に応じてＯＵＴ，，ＯＵＴ，の端子を交互にＨｉ，
Ｌｏとする郷動制御回路，Ｑ，，Ｑ２は固定子巻線（２
ａ）　，　（２ｂ）を駆動するトランジスタ、ＺＤいＺ
Ｄ．はトランジスタＱ．，Ｑ．がオフした時にコイルに
発生するスパイク電圧を制限するツェナーダイオード、
Ｑ．．，Ｑ１■はトランジス？、（１１），（１２）は
単安定マルチ回路で、通常はＣＲ端子電圧がＯｖ．ＯＵ
Ｔ端子もＬＯになっているが，Ｔ端子へのトリガにより
ＯＵＴ端子がＨｉになり、ＣＲ端子がそれに接続された
抵抗とコンデンサにより決まる時定数で立上がり始め，
そのＣＲ端子電圧がＶｒｓｆ端子電圧を越えると、ＣＲ
端子がＯｖに引き落とされ、同時にＯＵＴ端子もＬｏに
なる。ｒ１■〜ｒ２３は抵抗、Ｃエ、，ｃ１■はコンデ
ンサ、（１３ａ）　，　′＜１３ｂ）は巻線朴動停止時
間をつくるタイマー回路である． 次に動作について説明する．永久磁石回転子の回転によ
る磁極検知素子（３）の出カ変化に応じて、能動制御回
路（１０）の出方端子ＯＵＴ，とＯＵＴ，が交互にＨｉ
．Ｌｏになる．今、ＯＵＴエ端子電圧が立上がったとす
ると、それによって単安定マルチ回路（１１）がトリガ
され、Ｃエ■とｒ２。の時定数でそれのＣＲ端子電圧が
立上がり、その電圧がＶｒｅｆ端子電圧に達するまでＯ
ＵＴ端子電圧はＨｉとなる。その時トランジスタＱ８■
はエミッタ、ベース共にＨｉとなりはオフを維持し，ト
ランジスタＱエ？オフで巻線（２ａ）は通電されない。

そして，単安定マルチ回路（工１）のＯＵＴ端子電圧が
Ｌｏになると、トランジスタＱ　ｘ　ｔ　＋　Ｑ　ｘが
オンして、巻４１３Ｉ（２ａ）が通電される。その後、
駆動制御回Ｍ（１０）のＯＵＴ■端子電圧がＬｏになる
と，トランジスタＱ１■への通電が断たれてトランジス
タＱ１がオフし、巻線（２ａ）もしゃ断される．この時
，巻線（２ａ）に正のスパイク電圧が発生し、トランジ
スタＱエのコレクタ電圧が上昇するが、この電圧が所定
電圧になると，ツェナーダイオードＺＤ１が通電してト
ランジスタＱエのベース電流が流れ，トランジスタＱ■
とツェナーダイオードＺＤ，がスパイク電圧をＺＤ，の
ツェナー電圧に制限するよう働き、スパイクのエネルギ
ーを吸収する。この廃動制御回路（１０）のＯ　ｔＪ　
Ｔユ端子電圧がＬＯになる時はＯＵＴ２端子電圧がＨｉ
になる時なので、それによって単安定マルチ回路（１２
〉がトリガされる。以下上述した巻線（２ａ）と同様に
巻線（２ｂ）が所定時間後から通電され、騨動制御回Ｍ
　（１０）のＯＵＴ，端子電圧がＬｏになるとしゃ断さ
れる．このようにして、従？の通常運転時より低速度で
モータの回転が継続される。この時の巻線廃動停止時間
は、ｒ２２，ｒ２Ｎの抵抗比を変えるか、ｒ２。＋ｃ１
ｘｔｒｚｚｔｃｔ■の定数を変えることによって変わり
、それによりピータの回転速度が変わる．即ち５ｒ２２
，ｒ２３の抵抗比を変えると、単安定マルチ回路（１１
），　（１２）のＶｒｅｆ＠子電圧が変わり、例えばＶ
　ｒａｆを上げると時間が延び回転速度が下がる。一方
、ｒ２。，ｃｘｘｔｒｚ■ＩＱＬ２の定数を変えると充
電の時定数が変わり、例えば時定数を大きくすると時間
がのび回転速度が下がる。

第３図はこの発明の他の実施例を示す回路図で，図にお
いて，Ｄ，、Ｄ．はダイオード、ＺＤ，はツェナーダイ
オード、Ｑ　．３、Ｑ１４はトランジスタ，ｒＺ４〜ｒ
ａｔは抵抗、ＶＣＴは制御入力端子で，他の第１図と同
一部分は同一符号で示している．この実施例においては
、単安定マルチ回路（１１），（１２）のＶｒｅｆ端子
が共通接続されて制御入力端子ｖｃＴに接続されている
．この制御入力端子ＶＣＴに外部から制御電圧を与えて
、単安定マルチ回路（１１），？ｌ２）のＶ　ｒｅｆ端
子電圧を上下させることにより、巻Ｍｌｇ動停止時間を
変化させて、回転速度を変化させるよう構威されている
。また、単安定マルチ回路（１１），（１２）のＣＲ端
子間にコンデンさｃ１■を接続して共用することにより
コンデンサを１ヶ省略している．片方のＣＲ端子の電圧
が上がる時は他のＣＲ端子が接地されているので、誤動
作なく省略可能である。さらに、単安定マルチ回路（１
１），（ｌ２）のＯＵＴ端子が、トランジスタＱい。２
のペースエミッタ間に接続されたトランジスタ。■，、
Ｑ　１　４のベースに接続されており、例えば単安定マ
ルチ回路（１ｌ）のＯＵＴ端子がＨｉであれば，トラン
ジスタＱ１３がオンし、トランジスタＱ１のベースを引
き下げオフさせて巻ＡＩ１！動停止を行ない、単安定マ
ルチ回路（１ｌ）のＯＵＴがＬｏになるとトランジスタ
Ｑ■，がオフして、闘動制御回路（１０）のＯＵＴエが
Ｈｉの間トランジスタＱエがオンして巻線（２ａ）又は
（２ｂ）が廃動される。この実施例の巻線のスナバはダ
イオードＤ，，Ｄ４、ツェナーダイオードＺＤ３で構成
され、巻線通電をオフした時の？パイク電圧をＺＤ，の
ツェナーダイオードツェナー電圧で制限して巻線（２ａ
）　，　（２ｂ）の接続点に還流させるよう構成されて
いる． 第４図は、この発明のさらに他の実施例を示し、第１図
と異った部分のみを示す部分回路図である。

この実施例では，図より明らかなように、単安定マルチ
回路（１１）　，　（１２）のＣＲ端子に接続される時
定数回路への電圧を、可変電圧取出し抵抗ｒ２１とトラ
ンジスタＱエ，とにより、可変調整できるよう構或した
ものである．この電圧を変えることにより，巻線駆動停
止時間が変わり、回転速度を変えるることができる。例
えば、そのの電圧が下がると、巻線駆動停止時間がのび
回転速度が下がる．又，ｒ２。、ｒ２■を可変抵抗とし
て時変数を変え、巻線駒動停止時間を変えて、回転速度
を変えることもできる。

又、第５図の部分回路図で示す実施例のように、単安定
マルチ回路（１１），（１２）のＣＲ端子に接続される
時定数回路のコンデンサを制御可能な定電流で充電する
構或にしてもよい．図において、Ｑ．？Ｑｉ，はトラン
ジスタ、Ｖｉｎは制御電圧入力端子で、トランジスタＱ
　ｔ　ｓのベース電圧であるＶｉｎ端子電圧と抵抗ｒ２
ａによって決まる電流がトランジスタＱｔｓのコレクタ
電流となり，トランジスタＱ■，〜Ｑ１９はカレントミ
ラー回路を構威しているので、トランジスタＱエ，のコ
レクタ電流とほぼ同じコレクタ電流がトランジスタＱ　
ｉ　ＩＩ　＋　Ｑ　ｌ　！ｌにも流れ、コンデンサＣエ
，、ｃｘｚを充電させる。従って、Ｖｉｎ端子電圧を変
化させることにより時定数回路のコンデンサＣエ、、ｃ
ｘａの充電速度を変え，巻線駆動停止時間，即ち回転速
度を変えることができる。

又，第６図の部分回路図で示す実施例のように、タイマ
ー回路（１３）を１つにしてもよい。この実施例では、
相切換毎に単安定マルチ回路（工１）をトリガする必要
があるので、図に示すように踵動制御回路（１０）のＯ
ＵＴよ，ＯＵＴ２端子からコンデンサｃｔａｔｃエ．の
容量結合で、これら端子電圧の立上りをパルスとして取
り出し、咽安定マルチ回路（１１）をトリガする。単安
定マルチ回路（１１）のＯＵ？端子はトランジスタＱ■
ｓｒＱｚ＊に接続され，このＯＵＴ端子電圧がＨｉの間
トランジスタＱ。，Ｑ　Ｌ　４がオンし，トランジスタ
Ｑ．，Ｑ．をオフして、巻線駐動停止時間をつくる。Ｄ
ｓ，Ｄ，は入力電圧の立上りパルスのみ通すためのダイ
オード、ｒｌｌは単安定マルチ回路（１１）のＴ端子電
圧を下げるためにコンデンサＣ■３Ｔ０１４を充電する
抵抗，Ｄ７，Ｄｓは廃動制御回路（１０）の○ＵＴ１，
ＯＵＴ２の端子電圧が立下がった時，コンデンサＣ■３
１Ｃｉ４を放電させるダイオードである。Ｃエ，，ｃ１
■Ｄ５〜Ｄ．，ｒ，，で構或されるトリガーパルス発生
回路は、これに限らず、駆動制御回路（１０）の内部の
相切換え信号の切換わりに傾斜を付け、ウィンドコンパ
レータでパルスを取り出すとか、相切換信号を逓倍する
等の方法でもよい。

又，第７図の部分回路図で示す実施例のように、タイマ
ー回路の動作、停止により巻線駆動停止時間を有り、無
しにして回転速度を変えるようにしてもよい。この実施
例においては、駆動制御回路（１０）のＯＵＴよ，ｏｕ
ｒＪ！子と単安定マルチ回路？１１），　（１２）のＴ
端子との間に抵抗ｒ３Ｑ＋ｒｌｌが挿入され、両方のＴ
端子はダイオードＤ，，Ｄ１．を介してトランジスタＱ
２。のコレクタに接続されている６今、人力端子Ｖｉｎ
への端子電圧がＨｉだとすると、トランジスタＱ２。が
オンし、単安定マルチ回路（１１），（１２）のＴ端子
電圧が引き下げられ、この回路（１１），　（１２）は
トリガーされず動作しないため，巻線駆動停止時間は無
く高速回転する。Ｖｉｎ端子電圧がＬｏだとトランジス
タＱ　２　Ｇがオフし、単安定マルチ回路（１１），（
ｔ２）が動作するので巻線邸動停止時間が生じて低速回
転する。

又、第８図の部分回路図で示す実施例のように、単安定
マルチ回路（１１），（１２）のＣＲ端子に接続される
時定数回路への電圧の大きさを、入力端子Ｖｉｎへの端
子電圧により切換えることにより高速、低速の切換制御
することもできる。この実施例において、Ｖｉｎ端子電
圧がＨｉだと、トランジスタＱ２■がオンしトランジス
タＱ　ｚ　ｓのベース電圧は抵抗ｒ３。”３５の分圧電
圧になり、抵抗ｒ２。，ｒ２１への電圧はその電圧から
トランジスタＱＣＳのベース？ミッタ間電圧を引いた電
圧となり、それに応じた比較的遅い速度でコンデンサＱ
１ＸＷＱＬ２の電圧が立上り、巻線駆動停止時間が長く
なって低速回転となる。Ｖｉｎ端子電圧がＬｏだと，ト
ランジスタＱ。がオフしてトランジスタＱエ．のベース
電圧は略電源電圧まで上がり、コンデンサｃ１■，Ｃエ
．の電圧立上り速度が速くなって巻＆！鄭動停止時間が
短くなり高速回転となる。

又、第９図の部分回路図で示す実施例のように、単安定
マルチ回路（１．ｉ），（１２）のＣＲ端子に接続され
る時定数回路の抵抗値を変えてコンデンサ充電速度を変
え、高速、低速制御することもできる。

この実施例において．Ｖｉｎ端子電圧がＬＯだと、トラ
ンジスタＱ　ｚ　３がオフ、Ｑ　ｚ　ｚがオフで、コン
デンサｃｓ＞ｔａｘｓの充電は抵抗ｒ２。＋ｒｚ＋によ
ってのみなされるｓＶｉｎ端子電圧がＨｉになると、ト
ランジスタＱｚ）がオン．Ｑｚｚがオンして、抵抗ｒ，
。

に並列に抵抗ｒ．が，抵抗ｒ２■に並列に抵抗ｒ３ｓが
入るので等価抵抗値が小さくなってコンデンサｃ１■，
ｃ，２の充電が速くなり、巻ｗＡｕ動停止時間？短くな
り、回転速度が高速になる。

又、第１０図の部分回路図で示す実施例のように、単安
定マルチ回路（１１），　（１２）のＣＲ端子に接続さ
れる時定数回路のコンデンサを充電する定電流値を変え
て回転速度を制御することもできる。

この実施例において．Ｖｉｎ端子電圧がＬｏだと，トラ
ンジスタＱ２．がオフで，トランジスタＱ　ｔ　？のコ
レクタ電流は抵抗ｒ。によって決まる。Ｖｉｎ端子電圧
がＨｉになると、トランジスタＱｚ４がオンして、抵抗
ｒ。によって決まる電流がトランジスタＱエ、に加わり
、カレントミラーでトランジスタＱエ．Ｑエ，の電流も
同様に増加し、コンデンサＣエ■、ｃ１２の充電速度が
速くなり、巻線踵動停止時間が短くなり、回転速度が高
速になる。

又、第１１図の部分回路図で示す実施例のように、温度
検出素子であるサーミスタ（１４）を用いて、被測定物
の温度が高くなると高速回転するように制御することも
できる．この実施例において、被測定物の温度が低温で
はサーミスタ（ｌ４）の抵抗が大きく、サーミスタ（１
４）、抵抗ｒ。ｔｒｙｓで分圧されるトランジスタＱエ
，のべース電圧は低く、コンデンサＯ１Ｌ、ｅｘａの電
圧立上りが遅く、巻ａｍ動制御時間が長く、回転速度が
低速になる。高温になるとサーミスタ（１４）の抵抗が
小さくなるので、トランジスタＱ　１　ｇのベース電圧
が高くなり，コンデンサｃ１いｃ１，の電圧立上りが速
くなり、巻線邸動制御時間が短くなり高速回転になる．
この場合、サーミスタ（ｌ４）の抵抗値は被測定物の温
度に応じて連続的に変化するので、モータの速度も連続
的な制御になる。

又、第１２図の部分回路図で示す実施例のように，コン
デンサを充電する抵抗の一部に直接サーミスタ（１４）
を入れて構成し，被測定物の温度によりコンデンサ充電
速度を変え、回転速度を制御することもできる．これも
連続的制御である。

又，第１３図の部分回路図で示す実施例のように，サー
ミスタ（ｌ４）を単安定マルチ回路（１１）　，　（１
２）のＴ端子の入力回路に挿入することにより，被測定
物の温度に応じて高速，低速回転の切換え制御を行なう
ことができる．この実施例は，第７図に示す実施例の一
部にサーミスタ（１４）を追加したもので、低温ではサ
ーミスタ（１４）の抵抗が大きく、トランジスタＱ２。

がオフする。この時は、タイマー回路が動作して低速回
転になる．高温になると，サーミスタ（ｌ４）の抵抗が
小さくなり、トランジスタＱ８。がオンして，タイマー
回路は動作せず、巻線駆動停止時間は無くなり，高速回
転になる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、磁極検知素子の出力に
応じた各巻線邸動時期の始めに所定時間駐動を停止する
タイマー回路を備えたので、欠相運転を行なうことなく
回転速度を遅くすることができ，又、モータがいったん
ロックしてから自由になった場合でも、巻線廃動停止時
間経過後は巻線が翻動されており、確実に再起動できる
．さらに、タイマー回路による所定の駆動停止時間を、
ゼロを含む複数の時間に変更可能としたので、回転速度
を自由に制御でき，その上、被測定温度を検出する温度
検出素子を設け、この温度検出素子の出力に応じ，タイ
マー回路による所定の廂動停止時間を変更するよう構成
したので、被測定物の温度に応じた速度制御が可能とな
る等の効果を有している．

【図面の簡単な説明】

第↓図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２＠は第
１図の各部の信号波形を示すタイムチャート、第３図は
この発明の他の実施例を示す回路図、第４図〜第１３図
は、それぞれこの発明の他の実施例を示し、第１図と異
った部分のみを示す部分回路図，第１４図は従来のブラ
シレスモータを示す回路図、第１５図は第１４図の各部
の信号波形を示すタイムチャートである。 図において，　（２ａ），（２ｂ）は固定子巻線，（３
）は磁極検知素子、（１０）は廓動制御回路、（１３）
　＝　（１３ａ）　，（１３ｂ）はタイマー回路、（ｌ
４）は温度検出素子である。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数相からなる固定子巻線と、多極着磁された永
   久磁石回転子の位置を検知する磁極検知素子と、この素
   子の出力に応じて上記固定子巻線を選択的に駆動し、上
   記回転子を一方向に回転継続させる駆動制御回路とを備
   えたブラシレスモータにおいて、上記磁極検知素子の出
   力に応じた上記各巻線駆動時期の始めに所定時間駆動を
   停止するタイマー回路を備えたことを特徴とするブラシ
   レスモータ。
2. （２）タイマー回路による所定の駆動停止時間を、ゼロ
   を含む複数の時間に変更可能としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータ。
3. （３）被測定温度を検出する温度検出素子を設け、この
   温度検出素子の出力に応じ、タイマー回路による所定の
   駆動停止時間を変更するよう構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のブラシレスモータ。