JPH0346596Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はブラシレスモータに使用して好適なブ
ラシレスモータのスイツチング回路に関する。

背景技術とその問題点 先に、例えばブラシレスモータのステータコイ
ルを駆動するブラシレスモータのスイツチング回
路として第１図に示す如きものが提案されてい
る。即ちこの第１図において、１はブラシレスモ
ータのステータコイルの内の１つを示し、このス
テータコイル１の一端が負荷電流検出器としての
抵抗器２を介して接地され、このステータコイル
１の他端がスイツチング用のPNP形のトランジ
スタ３のコレクタに接続され、このトランジスタ
３のエミツタが直流電源４の正極に接続され、こ
の直流電源４の負極が接地される。又、ステータ
コイル１及び抵抗器２の接続点が差動増幅器５の
非反転入力端子に接続され、この差動増幅器５の
出力端子がNPN形のトランジスタ６のベースに
接続され、このトランジスタ６のエミツタが抵抗
器７を介して接地されると共に、このトランジス
タ６のエミツタ及び抵抗器７の接続点が差動増幅
器５の反転入力端子に接続される。更に、トラン
ジスタ６のコレクタがトランジスタ３のベースに
接続されると共にアイドリング用の定電流源８を
介して接地される。尚、この第１図においてはブ
ラシレスモータに設けられる例えば３つのステー
タコイルの内の１つのステータコイル１及びこの
ステータコイル１に直列に接続されたトランジス
タ３を抜き出して示すと共に、このトランジスタ
３がオンとなされた状態を示す。

ブラシレスモータはステータコイル１に直列に
接続されたトランジスタ３が所定のタイミングで
スイツチング動作させられることによりステータ
コイル１に駆動電流が流され、ロータが回転させ
られる。

このブラシレスモータの起動時においては、ト
ランジスタ６及び３が夫々オフとなされた状態で
アイドリング用の定電流源８によりトランジスタ
３のベースに微小なアイドリング電流I₁が流され
る。そして、このアイドリング電流₁に応じて
トランジスタ３にコレクタ電流I_Cが流され、この
コレクタ電流I_Cにより抵抗器２の両端間に電圧が
生じ、この電圧が差動増幅器５の非反転入力端子
に供給され、この差動増幅器５によりトランジス
タ６が駆動され、トランジスタ３のベースからト
ランジスタ６のコレクタに電流I_Bが流れ込み、以
下負荷としてのステータコイル１に流れるトラン
ジスタ３のコレクタ電流I_Cが抵抗器２により検出
され、差動増幅器５、トランジスタ６及び抵抗器
７によりトランジスタ３のコレクタ電流I_Cに比例
した電流I_Bがトランジスタ３のベース電流として
流される。従つて、トランジスタ３のコレクタ電
流I_Cに対するそのベース電流（≒I_B）の比I_C／I_B
が常に一定となる状態で起動時の非常に大きな駆
動電流（以下、最大駆動電流という。）及び定格
回転時の比較的小さな駆動電流（最大駆動電流の
１／３〜1/10程度）が得られ、起動時及び定格回転
時にかかわらず最大駆動電流が得られるようにト
ランジスタ３のベース電流を設定するものに比
べ、比較的小さな駆動電流が得られればよい定格
回転時に無駄なベース電流が流れることがない。

ところで、トランジスタのh_fe−I_C特性は第２図
に示す如く負荷電流としてのコレクタ電流I_Cがあ
る点において最大となりその両側では小さくな
る。上述第１図に示すものにおいてはコレクタ電
流I_Cに対するそのベース電流I_Bの比I_C／I_Bを一定
にして最大駆動電流時にあわせて比I_C／I_Bの設定
を行なわなければならない。しかし、モータにお
いては最大駆動電流が流れるのは起動時だけであ
り、電流増幅率h_feを最大駆動電流時にあわせて
しまうと、定格回転時に駆動電流としてのコレク
タ電流I_Cが比較的小さい為第２図のh_fe−I_C特性曲
線で示されるように電流増幅率h_feは最大駆動電
流時に比べて大きく駆動電流としてのコレクタ電
流I_Cに比例してベース電流I_Bを制御する第１図に
示すものにおいてもまた無駄なベース電流が流れ
ていた。

考案の目的 本考案は斯かる点に鑑みベース電流による無駄
な電力消費及び発熱を比較的少なくできるものを
得ることを目的とする。

考案の概要 本考案は、ステータコイルに直列にスイツチン
グ用のトランジスタ及びステータコイルに流れる
負荷電流を検出する負荷電流検出器を接続し、こ
の負荷電流検出器に関連して非直線性の増幅器を
設け、この増幅器の出力端子をトランジスタのベ
ースに接続し、上記トランジスタにアイドリング
電流を流すと共に増幅器により負荷電流の変化に
応じて、負荷電流の変化に対するトランジスタ自
身の電流増幅率の変化分及び変化の割合をも考慮
した状態でベース電流を流すようにしたことによ
り、ベース電流による無駄な電力消費及び発熱を
比較的少なくすることができるようにしたもので
ある。

実施例 以下、第３図乃至第５図を参照しながら本考案
ブラシレスモータのスイツチング回路の一実施例
について説明しよう。この第３図において第１図
と対応する部分に同一符号を付してその詳細な説
明は省略する。

第３図において、９はステータコイル１及び負
荷電流検出用の抵抗器２の接続点と差動増幅器５
の非反転入力端子との間に設けた非直線性の増幅
器であり、この非直線性の増幅器９は第４図に実
線で示す如く入力電圧に対して右下がりの指数関
数で表される関係をもつた出力電圧を発生する。
８はアイドリング用の電源である。その他は第１
図に示す実施例と同様に構成する。

斯かる構成に依れば所定のタイミングでトラン
ジスタ３がスイツチング動作させられることによ
りステータコイル１に駆動電流が流され、ロータ
が回転させられる。この場合、抵抗器２の両端間
に電圧が生じ、この電圧が非直線性の増幅器９に
供給されると、この電圧に対して第４図に実線に
て示す如き指数関数で表される関係をもつた出力
電圧が差動増幅器５の非反転入力端子に供給さ
れ、この差動増幅器５により非直線性の増幅器９
の出力電圧に比例してトランジスタ６及び３が
夫々駆動される。このとき、駆動電流としてのト
ランジスタ３のコレクタ電流I_Cとこのトランジス
タ３のベース電流I_Bとの比I_C／I_Bは非直線性の増
幅器９の出力電圧とそれに対する入力電圧との比
で表すことができる。そして、この増幅器９の出
力電圧とそれに対する入力電圧との比は第４図に
実線にて示される曲線上の動作点と座標原点とを
結ぶ線分の縦軸に対する傾きとなる。第５図に縦
軸にこの傾きをとり、横軸にコレクタ電流I_Cをと
つて、コレクタ電流I_Cに対するこの傾きの変化を
実線にて示す。この第５図に示すようにコレクタ
電流I_Cが減少傾向にある起動時から定格回転時に
かけて比I_C／I_Bは増加傾向となる。このことは起
動時から定格回転時にかけて減少する駆動電流と
してのコレクタ電流I_Cよりもベース電流I_Bがその
ときの比I_C／I_Bの増加分だけ大きな割合で減少す
ることを表わしている。従つて、起動時から定格
回転時にかけての比I_C／I_Bの増加分がトランジス
タ３の起動時から定格回転時にかけてのコレクタ
電流I_Cに対する電流増幅率h_feの増加分に略対応
し、コレクタ電流I_Cの変化に対するトランジスタ
３自身の電流増幅率h_feの変化分も考慮した状態
でベース電流I_Bが流され、起動時から定格回転時
まで無駄なベース電流I_Bが流れない。

上述においては簡単の為、アイドリング用の電
源８によいては無視した場合について述べたけれ
ども、ここでアイドリング用の電源８を考慮した
場合について更に説明する。

アイドリング用の電源８が非直線性の増幅器９
に接続されると、その分だけ第４図において実線
にて示す曲線が点線にて示す曲線のように縦軸に
平行でかつ出力電圧の増加方向に移動する。そし
て、この点線にて示された曲線上の動作点と座標
原点とを結ぶ線分の縦軸に対する傾きを第５図に
点線にて示す。この場合、傾きは入力電圧が増加
するに従つて大きくなり、ある動作点で最大とな
りそれ以後は減少するという上に凸な曲線とな
る。この第５図に点線にて示す曲線が第２図に示
すトランジスタ３自身のh_fe−I_C特性曲線と略同一
形状となる。従つて、起動時から定格回転時にか
けての比I_C／I_Bの増加分がトランジスタ３の起動
時から定格回転時にかけてのコレクタ電流I_Cに対
する電流増幅率h_feの増加分及び増加する変化の
割合がよりよく対応し、コレクタ電流I_Cの変化に
対するトランジスタ３自身の電流増幅率h_feの変
化分及び変化の割合も考慮した状態でベース電流
I_Bが流され、起動時から定格回転時まで無駄なベ
ース電流I_Bが流れない。

以上述べた如く本例によれば、起動時から定格
回転時にかけての駆動電流としてのコレクタ電流
I_Cの変化に応じてトランジスタ３自身の電流増幅
率h_feの変化分及び変化の割合をも考慮した状態
でベース電流I_Bを流すことができるもので、起動
時から定格回転時まで無駄なベース電流I_Bが流れ
ず、ベース電流I_Bによる無駄な電力消費及び発熱
を比較的少なくすることができる利益がある。

尚、アイドリング用の電源としては、定電流源
８を差動増幅器５の出力端子及びトランジスタ６
のベースの接続点と接地との間に接続するか又
は、アイドリング用の電源として定電圧源を差動
増幅器５の非反転入力端子及び抵抗器４の接続点
と接地との間に接続するようにしても良い。

第６図に上述例を具体化した例を示す。この第
６図において第３図と対応する部分に同一符号を
付しその詳細な説明は省略する。

第６図において、４は電圧値V₁の直流電源を
示し、この直流電源４の正極をスイツチング用の
PNP形のトランジスタ３ａのエミツタに接続し、
このトランジスタ３ａのステータコイル１ａの一
端に接続し、このステータコイル１ａの他端を負
荷電流検出用の抵抗値R_NFの抵抗器２を介して接
地する。又、このトランジスタ３ａ及びステータ
コイル１ａと同様に直流電源４と抵抗器２との間
にスイツチング用のPNP形のトランジスタ３ｂ，
３ｃ及びステータコイル１ｂ，１ｃを夫々接続す
る。抵抗器２及びステータコイル１ａ，１ｂ，１
ｃの接続点に得られる電圧を差動増幅器９ａの非
反転入力端子に供給し、この差動増幅器９ａの出
力端子をNPN形のトランジスタ９ｂのベースに
接続し、このトランジスタ９ｂのエミツタを抵抗
器９ｃ及び抵抗値R₁の抵抗器９ｄの直列回路を
介して接地すると共に、この抵抗器９ｃ及び９ｂ
の接続点を差動増幅器９ａの反転入力端子に接続
する。又、正の直流電圧V_CCが供給される電源端
子１０を抵抗値R₂の抵抗器９ｅを介してPNP形
のトランジスタ９ｆのエミツタに接続し、このト
ランジスタ９ｆのベース及びコレクタを共にトラ
ンジスタ９ｂのコレクタに接続すると共に、電源
端子１０をトランジスタ９ｆと同様のPNP形の
トランジスタ９ｇのエミツタに接続し、このトラ
ンジスタ９ｇのベースをトランジスタ９ｆのベー
スに接続し、このトランジスタ９ｇのコレクタを
抵抗値R₃の抵抗器９ｈを介して接地する。又、
トランジスタ９ｇのコレクタ及び抵抗器９ｈの接
続点を差動増幅器５の非反転入力端子に接続し、
この差動増幅器５の出力端子を切換スイツチ１１
の可動接点１１ｐに接続する。この切換スイツチ
１１は所定のタイミングで順次可動接点１１ｐが
固定接点１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ａ，…に
順次接続する如く切り換えられる。この切換スイ
ツチ１１の固定接点１１ａをNPN形のトランジ
スタ６ａのベースに接続し、このトランジスタ６
ａのエミツタを抵抗値R₄の抵抗器７ａを介して
接地し、このトランジスタ６ａのコレクタをトラ
ンジスタ３ａのベースに接続する。同様に切換ス
イツチ１１の固定接点１１ｂ及び１１ｃを夫々
NPN形のトランジスタ６ｂ及び６ｃのベースに
接続し、このトランジスタ６ｂ及び６ｃのエミツ
タを夫々抵抗値R₄の抵抗器７ｂ及び７ｃを介し
て接地する。又、トランジスタ６ａのエミツタを
抵抗器１２ａを介して差動増幅器５の反転入力端
子に接続し、同様にトランジスタ６ｂ及び６ｃの
エミツタを夫々抵抗器１２ｂ及び１２ｃを介して
差動増幅器５の反転入力端子に接続する。その他
は従来と同様に構成する。

斯かる構成によれば、切換スイツチ１１が順次
切り換えられ、トランジスタ３ａ，３ｂ及び３ｃ
が夫々順次スイツチング動作され、順次ステータ
コイル１ａ，１ｂ，１ｃ，１ａ，……が駆動され
る。この場合、例えば第５図に示す如くステータ
コイル１ａが駆動されるとき、ステータコイル１
ａに流れる負荷電流としてのコレクタ電流I_Cが抵
抗器２に流れ、この抵抗器２の両端間に生じる電
圧R_NF・I_Cが非直線性の増幅器９に供給される。
このとき、差動増幅器９ａによりこの電圧R_NF・
I_Cに応じてトランジスタ９ｂが駆動されこのトラ
ンジスタ９ｂによりトランジスタ９ｆ及び９ｇが
夫々駆動される。このとき、トランジスタ９ｆ及
び９ｇのコレクタに流れるコレクタ電流I₂及び
I_BCTLは I₂＝R_NF／R₁・I_C …(1) V_T：サーマルボルテージ となる。このコレクタ電流I_BCTLは電圧R_NF・I_Cが
電流に変換されたものであり、この電流I_BCTLによ
り抵抗器９ｈに電圧R₃・I_BCTLを生じ、この電圧
R₃・I_BCTLが差動増幅器５に供給され、この差動
増幅器５によりトランジスタ６ａ，３ａが夫々駆
動される。このとき、トランジスタ３ａに流れる
ベース電流I_Bは I_B＝R₃／R₄・I_BCTL …(3) となる。

この様な具体例においても上述第３図に示す実
施例と同様起動時から定格回転時にかけての駆動
電流としてのコレクタ電流I_Cの変化に応じてトラ
ンジスタ３自身の電流増幅率h_feの変化分及び変
化の割合にも対応した状態でベース電流I_Bを流す
ことができるので、起動時から定格回転時まで無
駄なベース電流I_Bが流れず、ベース電流I_Bによる
無駄な電力消費及び発熱を比較的少なくすること
ができる利益がある。

尚、本考案は上述実施例に限らず本考案の要旨
を逸脱することなくその他種々の構成を取り得る
ことは勿論である。

考案の効果 本考案ブラシレスモータのスイツチング回路に
よれば、非常に大きなコレクタ電流を必要とする
とき（起動時）から比較的小さなコレクタ電流を
必要とするとき（定格回転時）にかけてのコレク
タ電流の変化に応じて、このコレクタ電流の変化
に対するトランジスタ自身の電流増幅率の変化分
及び変化の割合をも考慮した状態でベース電流を
流すことができるので、非常に大きなコレクタ電
流から比較的小さなコレクタ電流まで無駄なベー
ス電流が流れず、ベース電流による無駄な電力消
費及び発熱を比較的少なくすることができる利益
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブラシレスモータのスイツチン
グ回路の例を示す構成図、第２図はトランジスタ
のh_fe−I_C特性を示す線図、第３図は本考案ブラシ
レスモータのスイツチング回路の一実施例を示す
構成図、第４図及び第５図は夫々第３図の説明に
供する線図、第６図は第３図の具体例を示す回路
図である。 １，１ａ，１ｂ及び１ｃは夫々負荷としてのス
テータコイル、２は抵抗器、３，３ａ，３ｂ及び
３ｃは夫々スイツチング用のトランジスタ、８は
アイドリング用の電源、９は非直線性の増幅器、
１１は切換スイツチである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステータコイルに直列にスイツチング用のトラ
   ンジスタ及び上記ステータコイルに流れる負荷電
   流を検出する負荷電流検出器を接続し、該負荷電
   流検出器に関連して非直線性の増幅器を設け、該
   増幅器の出力端子を上記トランジスタのベースに
   接続し、上記トランジスタにアイドリング電流を
   流すと共に上記増幅器により上記負荷電流の変化
   に応じて、上記負荷電流の変化に対する上記トラ
   ンジスタ自身の電流増幅率の変化分及び変化の割
   合にも対応した状態でベース電流を流すようにし
   たことを特徴とするブラシレスモータのスイツチ
   ング回路。