JPH04101696A - 位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法 - 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１ 本発明の位置検知器を有しないブラシレス直流モータの
回転子の停止位置の検出方法は小型な固定ディスク装置
、小型なＶＴＲなどのように小型で薄型、低コスト、低
消費電力、高効率なモータが必要とされる装置または機
器に広く用いられる。

【従来の技術］ ブラシレス直流モータにおいては各相のモータ巻線に対
して所定の転流動作のタイミングで各相のモータ巻線へ
順次に駆動電流を切換え供給するために、モータ巻線と
励磁用の磁極との相対的な位置関係を示す回転子の位置
情報を示す信号（回転子の回転位相情報を示す信号）が
必要とされる。 それで、従来からブラシレス直流モータは、それの回転
子の回転位相情報を例えばホール素子や光学的な素子な
どを含んで構成されている位置検知器によって検出し、
前記の位置検知器から出力された回転子の回転位相情報
を示す信号に基づいて発生させた所定の転流動作のタイ
ミングを有する切換制御信号を例えばトランジスタのよ
うな電子的なスイッチング素子に与えて、複数のモータ
巻線へ順次に駆動電流が供給されるようにしたり。 あるいは、回転子の回転中に各モータ巻線に発生する逆
起電圧における少なくとも２相以上のモータ巻線に発生
する逆起電圧から回転子の回転位相情報を示す信号を発
生させ、その信号に基づいて発生させた所定の転流動作
のタイミングを有する切換制御信号を例えばトランジス
タのような電子的なスイッチング素子に与えて、複数の
モータ巻線へ順次に駆動電流が供給されるようにしてい
る。 前記した後者の構成形態のブラシレス直流モータ、すな
わち、位置検知器を有しないブラシレス直流モータは、
前記した前者の構成形態のブラシレス直流モータにおい
て必要にされている位置検知器が不要なために、モータ
の構成が簡単化できるとともに１位置検知器臼体の信頼
性が低いことによって生じる問題もなく、また、位置検
知器を所定の取付は位置に正確に取付けるための組立製
作上の困難さもないなどの利点があり、特に小型なブラ
シレス直流モータを構成させる場合に有利である。 ところで、モータの起動時には停止状態の回転子が所定
の回転方向で回転を開始することができるように各相の
巻線に対する転流の制御が行なわれる必要があるが、前
記した位置検知器を有しないブラシレス直流モータには
位置検知器を備えていないから、起動時に前記の所望の
転流の態様で各相の巻線に対して駆動電流が順次に供給
されるようにするためには、停止時における回転子の磁
極と巻線の相対位置を検出し、その検出された回転子の
磁極と巻線の相対位置に基づいて所望の回転方向に回転
子が回転を開始できるように各相に対する転流の制御が
行なわれるようにしなければならない。 そして、各相の巻線の一端部が共通接続されている３相
巻線における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電
流が選択的に供給されることにより、所定の着磁パター
ンにより複数の磁極が形成されている回転自在な回転子
が回転駆動される位置検知器を有しないブラシレス直流
モータにおける回転子の停止位置を検出するのに、従来
、回転子が停止している状態において、３相巻線に対し
て電気角で１８０度の通電態様により通電が行なわれる
場合の全種類の通電パターンのそれぞれ個別の通電パタ
ーンで順次に３相の巻線に電気角で１８０度の通電態様
で通電し、前記した各相の巻線に流れる電流を１個の電
流検出用抵抗に流して生じる電圧の測定結果に基づいて
検出するようにした回転子の停止位置の検出手段が特開
昭６３−６９４８９号公報に開示されている。 ［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記した従来の回転子の停止位置の検出手段
では電流検出用抵抗に各相の巻線の電流を流して、電流
検出用抵抗に生じた電圧を測定するようにしているため
に、モータが最大トルクを発生する際に前記した電流検
出用抵抗によって大電力が消費される。例えばモータの
駆動電源が１２ボルトの場合には前記の電流検出用抵抗
は通常１オ一ム程度の抵抗器が用いられ、また例えばモ
ータの駆動電源が５ボルトの場合には前記の電流検出用
抵抗は通常０．６８オ一ム程度の抵抗器が用いられるが
、前記した何れの場合でもモータが最大トルクを発生す
る際に前記した電流検出用抵抗によって約１０％程度の
電力が無駄に消費される。 そして、電流検出用抵抗によって前記のように電力が無
駄に消費されることは、例えば電池を電源として使用し
ている装置にとっては重大な問題となることはいうまで
もないし、また、例えば固定ディスク装置（ハードディ
スクのドライブ）などでは、モータの駆動電流として１
アンペア程度の電流を流すようにしているのが一般的で
あるが、このような場合には抵抗器の発熱が大となるか
ら１ワット程度の耐電力の大きな金属皮膜抵抗を用いる
必要があり、そのために小型な装置でチップ部品が用い
られるようなときには電流検出用抵抗をチップ化するこ
とができす、したがって前記した電流検出用抵抗が用い
られるような構成の回転子の停止位置の検出手段が採用
された場合には、形状的にも実装上においても、またコ
ストの面からみても問題になる。 また、前記のように電流検出用抵抗に生じた電圧を、ア
ナログ・デジタル変換器（以下、アナログ・デジタル変
換をＡＤ変換のように記載することがある）によって測
定するようになされている場合において、前記したＡＤ
変換器として一般的に用いられる８ビツトのものが５ボ
ルトの電源で使用された場合を考えると、この場合には
１ビット当り１９ミリボルトになるが、被測定電圧を生
じさせる電流検出用抵抗における消費電力を小さくする
ために、その抵抗値を例えば１オ一ム程度にした場合に
は、検出可能な実質的な測定電圧範囲は数ビットになっ
てしまうからノイズの混入の点も考えると充分な分解能
は得られない。 さらに前記した従来例においては、回転子が停止してい
る状態において、３相巻線に対して電気角で１８０度の
通電態様により通電が行なわれる場合の全種類の通電パ
ターンのそれぞれ個別の通電パターンで順次に３相の巻
線に電気角で１８０度の通電態様で通電し、前記した各
相の巻線に流れる電流を１個の電流検出用抵抗に流して
生じる電圧の測定結果に基づいて検出する際には、３相
巻線に対して電気角で１８０度の通電態様により通電が
行なわれる場合の全種類の通電パターンについての電圧
測定を必らず行なうようにしているために、トルクの発
生効率が悪いということも問題になる。 特開昭６３−６９４８９号に開示されている位置検知器
を有しないブラシレス直流モータのように各相の巻線の
電流が流される１個の電流検出用抵抗に生じる電圧を検
出する場合に起こる前述したような諸問題は、回転子が
回転状態において通電されていない状態の相の巻線に誘
起される逆起電圧を、その相の巻線の端部から検出して
回転子の回転位相情報を含む信号として用いるようにし
ている例えば特公昭６１−３１９３号公報に記載されて
いる位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおけ
る回転位相の検出手段の場合の巻線の端部の電圧測定と
同様な手法、すなわち１回転子が停止状態のときの通電
されていない状態の相の巻線に誘起される電圧を、その
相の巻線の端部から検出するようにすれば解決できると
考えられるが、前記のような解決手段を採用した場合に
は新たに次のような問題点が生じる。 第１３図乃至第１５図は前記した新たに生じる問題点を
説明するための図である。第１３図は位置検知器を有し
ないブラシレス直流モータにおける３相の巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗがスター結線されている状態を示す図であり、各相の
巻線Ｕ、Ｖ、Ｗはそれぞれの１端部が共通接続点Ｐｃｏ
ｍにおいて共通接続されている。ａ、ｂ、Ｑは前記した
各相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのそれぞれの他端部を示している
。 さて、回転子が停止状態において、第１３図に示されて
いる３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける２つずつの巻線の組
合わせを変えて、順次に電流を流したときに通電されて
いない相の巻線の端部に現われる電圧を測定してみると
、例えば第１４図に例示されている状態の測定結果が得
られる６第１４図において図の下方に示されている枠中
のｃ−＋ｂ、ａ−＋ｃ、　ｂ−＊ａ、Ｑ−＋ａなどは、
Ｗ相の巻線Ｗの端子ＣからＵ相の巻線Ｕの端子すに電流
が流れるように通電している期間、■相の巻線■の端子
ａからＷ相の巻線Ｗの端子Ｃに電流が流れるように通電
している期間、Ｕ相の巻線Ｕの端子すからＶ相の巻線Ｖ
の端子ａに電流が流れるように通電している期間、Ｗ相
の巻Ｉ！ｗの端子Ｃがら■相の巻線■の端子ａに電流が
流れるように通電している期間を、それぞれ示しており
、第１４図の上方に示されている曲線は、巻線の端部に
現われる電圧の状態の１例として、前記した各通電期間
においてＵ相の巻線の端部すで測定された電圧の変化の
状態を表わしている（第１４図は回転子を停止状態にし
て第１３図に示されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおけ
る２つずつの巻線の組合わせを変えて、２つの巻線に順
次に電流を流すのに、５ボルトの電源電圧を使用してい
る場合における電圧の測定結果の１例である）が、他の
相の巻線の端部ａ、ｅに現われる電圧の変化の態様も、
第１４図に例示されている電圧の変化の態様と同様なも
のになることはいうまでもない。 第１４図に例示されている巻線の端部における電圧の測
定結果の曲線から明らかなように各相の巻線の端部には
、巻線に対する通電の態様の切換え時に、通電されてい
た巻線中に蓄積されていた磁気エネルギＬＩ２／２の放
出によって周知のように極端に高い電圧が生じる。 前記の原因によって生じる高電圧は、前述のように電源
電圧が５ボルトの場合に、通常は例えば１０ボルト以上
の電圧値を示すものになる。 それで、従来は前記の原因によって巻線に生じる高電圧
により転流切換スイッチ用のトランジスタＱ１〜Ｑ６が
破壊されることを防ぐために、第１５図中の点線図示の
ように各巻線間にダイオードｄｉ、ｄ２を接続し、転流
切換スイッチ用のトランジスタＱ１〜Ｑ６の保護を行な
うようにしているが、第１５図示のように巻線間に保護
用のダイオードｄｉ、ｄ２を接続した場合には各相の巻
線の端部に現われる電圧が保護用のダイオードｄｉ、ｄ
２によって、それぞれ特定な電位（電源電圧または接地
電位）にクランプされるために、巻線の端部の電圧を測
定しても目的としている情報を含む電圧値を得ることが
できない。 それで、保護用のダイオードｄｉ、ｄ２を接続せずに、
前記のように例えば１０ボルト以上の高い電圧を、５ボ
ルト系の回路で測定しようとする場合には１例えば抵抗
回路網等を使用するなどして被測定電圧を電源電圧の領
域内となるようにして測定することが必要とされる。 【課題を解決するための手段】 本発明は各相の巻線の一端部が共通接続されている３相
巻線における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電
流が選択的に供給されることにより、所定の着磁パター
ンにより複数の磁極が形成されている回転自在な回転子
が回転駆動されるようになされている位置検知器を有し
ないブラシレス直流モータにおいて、３相巻線に対して
電気角で１２０度の通電態様により通電が行なわれる場
合の全種類の通電パターンのそれぞれ個別の通電パター
ンで順次に３相の巻線に電気角で１２０度の通電態様で
回転子が停止している状態において通電する手段と、前
記した通電時に各相の巻線に個別に流れる電流によって
各相の巻線毎の個別の磁路に通過する磁束と、回転子の
磁極によって前記した各個別の磁路に通過する磁束との
ベクトル和の磁束により各相の巻線に生じるインダクタ
ンスの変化と対応して、前記した３相巻線の内で無通電
状態の相の巻線の他端部に発生した電圧を比較コンパレ
ータによって基準電圧と比較する手段と、前記のコンパ
レータによって電圧の比較が行なわれた相の巻線に通電
された後にコンパレータの出力値が変化するまでの時間
を測定する手段と、前記した個別の通電パターン毎に個
別に測定された時間値に基づいて回転子の磁極の位置と
３相巻線との相対的な位置を検出する手段とからなる位
置検知器を有しないブラシレス直流モータにおける回転
子の停止位置の検出方法、及び各相の巻線の一端部が共
通接続されている３相巻線における各相の巻線の他端部
に対して１両方向の電流が選択的に供給されることによ
り、所定の着磁パターンにより複数の磁極が形成されて
いる回転自在な回転子が回転駆動されるようになされて
いる位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおい
て、３相巻線に対して電気角で１２０度の通電態様によ
り通電が行なわれる場合の全種類の通電パターンのそれ
ぞれ個別の通電パターンで順次に３相の巻線に電気角で
１２０度の通電態様で回転子が停止している状態におい
て通電する手段と、前記した通電時に各相の巻線に個別
に流れる電流によって各相の巻線毎の個別の磁路に通過
する磁束と、回転子の磁極によって前記した各個別の磁
路に通過する磁束とのベクトル和の磁束により各相の巻
線に生じるインダクタンスの変化と対応して、前記した
３相巻線における共通接続されている端部に発生する電
圧を比較コンパレータによって基準電圧と比較する手段
と、通電後にコンパレータの出力値が変化するまでの時
間を測定する手段と、前記した個別の通電パターン毎に
個別に測定された時間値に基づいて回転子の磁極の位置
と３相巻線との相対的な位置を検出する手段とからなる
位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおける回
転子の停止位置の検出方法、ならびに各相の巻線の一端
部が共通接続されている３、相巻線における各相の巻線
の他端部と電源の両端子との間に、それぞれ個別に逆方
向の接続極性でダイオードを接続し、また、前記した各
相の巻線に対して、両方向の電流を選択的に供給するこ
とにより、所定の着磁パターンにより複数の磁極が形成
されている回転自在な回転子が回転駆動されるようにな
されている位置検知器を有しないブラシレス直流モータ
において、３相巻線に対して電気角で１２０度の通電態
様により通電が行なわれる場合の全種類の通電パターン
のそれぞれ個別の通電パターンで順次に３相の巻線に電
気角で１２０度の通電態様で回転子が停止している状態
において通電する手段と、前記した通電時に各相の巻線
に個別に流れる電流によって各相の巻線毎の個別の磁路
に通遇する磁束と、回転子の磁極によって前記した各個
別の磁路に通過する磁束とのベクトル和の磁束により各
相の巻線に生じるインダクタンスの変化と対応して、前
記した３相巻線における共通接続されている端部に前記
した個別の通電パターン毎に個別に測定された電圧値に
基づいて回転子の磁極の位置と３相巻線との相対的な位
置を検出する手段とからなる位置検知量を有しないブラ
シレス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法
を提供する。

【作用】

各相の巻線の一端部が共通接続されている３相巻線にお
ける各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が選択
的に供給されることにより、所定の着磁パターンにより
複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回転駆
動される位置検知器を有しないブラシレス直流モータに
おける回転子が停止状態にあるときに、３相の巻線に電
圧値がＶｃｃの電源によって１２０度の通電を行なった
場合に、スター結線されている３相の巻線の共通接続さ
れた接続点Ｐｃｏｍに定常時に現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ
　ｍ　（中性点電圧Ｖｃｏｍ）は、電源のプラス端子が
スター結線されている３相の巻線の内の１つの相の巻線
の外端部に接続され、他の１つの相の巻線の外端部には
電源のマイナス端子が接続され、もう１つの端子はオー
プンの状態であるから、Ｖｃｃ／２となる（実際の位置
検知器を有しないブラシレス直流モータでは、３相の巻
線に直列に接続されている転流スイッチのトランジスタ
を通して電流が流されるから、回転子が停止状態にある
ときに３相の巻線に電圧値がＶｃｃの電源によって１２
０度の通電を行なった場合に、スター結線されている３
相の巻線の共通接続された接続点Ｐｃ０ｍに定常時に現
われる中性点電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍは、前記したトランジ
スタによる僅かな電圧降下の分だけ前記した電圧値とは
異なる電圧値となる）。 それは回転子が停止している状態で直流電圧Ｖｃｃの電
源から３相の巻線に１２０度の通電を行なった場合の定
常状態については各相の巻線のインダクタンスＬの影響
が無視できるとともに、オーブン状態の端子の巻線に蓄
積されるエネルギも放電が完了して無視できるからであ
る。 ところで、位置検知器を有しないブラシレス直流モータ
における３相の巻線は、第１２図及び第４図に示されて
いるように強磁性体製のコア４３に巻回されているから
、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおけるそれぞれのインダクタ
ンス値は、各巻線が巻回されているコアの部分を通過す
る磁束の量によってその部分の透磁率が変化することに
よって変化する。 第４図及び第５図は回転子３０に着磁されている磁極位
置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係
と、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに流す通電のパターンとの相
違によって、３相の巻線Ｕ。 ｖ、Ｗにおけるそれぞれのインダクタンス値が変化する
ことを説明するために用いられる図である。 第４図において４３は３相の各巻線Ｕ、Ｖ、Ｗが巻回さ
れている強磁性体製のコア４３であり、第４図の（ａ）
及び第４図の（ｂ）は、回転子３ｏに着磁によって形成
されている磁極Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓの配ＷＪｌ様と、前記し
た回転子３０の磁極と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗが巻回され
ているコア４３との対応関係とが同じ場合において、３
相の巻線Ｕ。 ■、Ｗに対する通電の態様が、第４図の（ａ）の場合に
は第４図の（ｃ）に示されているような通電態様である
とされ、また第４図の（ｂ）の場合には第４図の（ｄ）
に示されているような通電態様であるとされている。 第４図の（ａ）及び第４図の（ｂ）において矢印φ１゜
φ２は、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗが巻回されているコア４
３中を通過する磁束の方向を示すものであり、磁束φ１
は３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに１２０度の通電態様での通電
が、第４図の（ｃ）または第４図の（ｄ）に示されてい
るような通電態様で行なわれた場合に、３相の巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗに流れる電流によって発生してコア４３中を通過
する磁束を示しており、また、磁束φ２は回転子３０に
着磁によって形成された磁極Ｎから出て、３相の巻＠Ｕ
、Ｖ。 Ｗが巻回されているコア４３中を通過して回転子３０に
着磁によって形成された磁極Ｓに入る磁束を示している
。 なお、第４図の（ａ）及び第４図の（ｂ）において回転
子３０に着磁によって形成された磁極Ｎから出て、３相
の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗが巻回されているコア４３中を通過し
て回転子３０に着磁によって形成された磁極Ｓに入る磁
束φ２を示す矢印φ２をコア４３の外側に図示している
のは、磁束φ２を示す矢印φ２をコア４３の内側に記載
すると図の内容が分かり難くなるからである。 さて、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して第４図の（ｃ）に
示すような態様で１２０度通電が行なわれている状態に
おいて、前記したコア４３を通過する前述の磁束φ１．
φ２は、第４図の（ａ）に示されているように磁束φ１
の通過方向と磁束φ２の通過方向とが逆になる。 それで、前記の状態では前記したコア４３におけるＵ相
及びＷ相の巻線Ｕ、Ｗが巻回されている部分、すなわち
、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける巻線Ｗに流れる電流Ｉ
ｆと巻線Ｕに流れる電流工Ｕとによって発生した磁束φ
１が通過する部分においても、前記した磁束φ１に対し
て逆方向に磁束φ２（通過回転子３０に着磁によって形
成された磁極で発生した磁束φ２）が通過しているため
に磁気飽和するようなことは起こらない。 しかし、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して第４図の（ｄ）
に示すような態様で１２０度通電が行なわれている状態
において、前記したコア４３を通過する前述の磁束φ１
．φ２は、第４図の（ｂ）に示されているように磁束φ
１の通過方向と磁束φ２の通過方向とが同じであって、
この状態では前記したコア４３におけるＵ相及びＷ相の
巻線Ｕ、Ｗが巻回されている部分、すなわち、３相の巻
１ｉＵ、Ｖ。 Ｗにおける巻線Ｕに流れる電流Ｉｕと巻線Ｗに流れる電
流Ｉｗとによって発生した磁束φ１が通過する部分は、
前記した磁束φ１と磁束φ２（通過回転子３０に着磁に
よって形成された磁極で発生した磁束φ２）とが加算さ
れることにより磁気飽和またはそれに近い状態になされ
る。 ところで強磁性体におけるＢ−Ｈ曲線とμ−Ｈ曲線を例
示している第５図からも判かるように。 Ｂ−Ｈ曲線の傾斜によって示される強磁性体の透磁率μ
の値は磁束密度に応じて変化するから、前記した第４図
の（ａ）の状態と第４図の（ｂ）の状態とにおけるコア
４３の透磁率μの値は当然に異なるものになる。 それで、前記したコア４３に巻回されている３相の巻線
Ｕ、Ｖ、ＷのインダクタンスＬの値も、それらが巻回さ
れている部分のコアの透磁率μの値に対応して変化する
ことになる。 そして、コア４３に巻回されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、
ＷのインダクタンスＬの値の変化の態様は、第４図の（
ａ）と第４図の（ｂ）とについて既述したところからも
明らかなように、回転子３ｏに着磁されている磁極位置
と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係と
、３相の巻線Ｕ。 ■、Ｗに流す通電のパターンとの相違によって、それぞ
れ特定できることになる。 したがって、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに流す通電のパター
ンが判っており、また、３相の巻線Ｕ。 ｖ、Ｗにおけるインダクタンスの変化の態様が判かれば
、回転子３０に着磁されている磁極位置と３相の巻線Ｕ
、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係が確定できること
になる。 前記のように３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに１２０度通電の態
様で通電が行なわれている状態に生じる各巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗのインダクタンスの値は、例えば第４図の（、）の場
合にはＵ相とＷ相の巻線Ｕ。 Ｗのインダクタンス値が大で、第４図の（ｂ）の場合に
はＵ相とＷ相の巻！！Ｕ、Ｗのインダクタンス値が小と
なる。 それで、ブラシレス直流モータにおける回転子３０が停
止状態におかれている状態のときに、モータの３相の巻
線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して１２０度の通電を行なった場合に
、スター結線されている３相の巻線の共通接続された接
続点ｐｃｏｍに過渡時に現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍ　
（中性点電圧Ｖｃｏｍ）は、前記した各相の巻線Ｕ、Ｖ
、Ｗのインピーダンスの比と無通電状態のコイルに蓄積
された電磁エネルギＬＩ”／２の放電曲線とに応じた電
圧値となる。 既述したところから判かるように、前記のようにして測
定される中性点電圧は、コア４３に巻回されている３相
の巻線Ｕ、Ｖ、ＷのインダクタンスＬの値の変化の態様
と無通電状態のコイルに蓄積された電磁エネルギＬＩ”
／２の放電曲線とに対応して生じているものであるから
、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに流す通電のパターンが判って
いれば、中性点電圧の測定値に基づいて回転子３０に着
磁されている磁極位置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位置と
の相対的な位置関係が確定できる。 そして、ブラシレス直流モータにおける回転子３０が停
止状態にあるときに３相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗに１２０度の通電を行なって、スター結線されている
３相の巻線の共通接続された接続点Ｐｃ。 ｍに過渡時に現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍ　（中性点電
圧Ｖｃｏｍ）は、３相の巻線のインピーダンスのインピ
ーダンス比と無通電状態のコイルに蓄積された電磁エネ
ルギＬＩ”／２の放電曲線に応じた値として測定できる
ので、その測定値が各巻線の温度の変化によっても変化
せず、また、各相の巻線のインダクタンスの変動に応じ
て大きな変動幅の測定電圧値が得られるので、高分解能
の電圧測定が容易にできる。 また、無通電コイルに蓄積された電磁エネルギＬＩ”／
２の放電曲線がインダクタンスの変動によって変化する
ことを用いて、スター結線されている３相の巻線の共通
接続された接続点Ｐｃ　ａｍに過渡時に現われる電圧Ｖ
　ｃ　ｏ　ｍ　（中性点電圧Ｖｃｏｍ）と前記した電磁
エネルギＬＩ２／２の放電曲線とを比較して得られた信
号の時間をタイマ手段によって測定することにより、特
別なＡＤ変換器を使用することもなく位置の測定を行な
うことが可能となるのである。 既述の従来例のように無通電コイルに蓄積された電磁エ
ネルギＬＩ”／２のピーク値を測定する場合には、電圧
シフト回路が必要であったが、スター結線されている３
相の巻線における各相の巻線毎にそれぞれ電源の各端子
との間にクランプダイオードを接続することにより、電
源の電圧が５ボルトの場合には、３相の巻線の端子電圧
は５ｖ十〇、６Ｖ及び５Ｖ−０，６Ｖに固定され、その
ときにスター結線されている３相の巻線の共通接続され
た接続点Ｐｃｏｍに過渡時に現われる電圧Ｖｃ　ｏ　ｍ
　（中性点電圧Ｖｃｏｍ）は、３相の巻線のインピーダ
ンスのインピーダンス比と、無通電状態のコイルに蓄積
された電磁エネルギＬＩ”／２の放電曲線とに応じて電
圧のピークレベルが上下するが、その電圧の変動の範囲
は５Ｖの電源電圧に対して１ｖ〜４ｖの間のＡＤ変換の
測定範囲となるから、従来のように電圧シフト回路など
を用いることなく安定に電圧の測定が実施できる６また
、この場合に測定の対象とされるものは３相巻線におけ
る無通電状態のコイルに蓄積された電磁エネルギＬＩ’
／２の放電曲線であるために、切換時の応答が早く、例
えば４００マイクロ秒程度というように短い時間で測定
が完了するためにトルク効率も高い。 さらに、従来の停止位置の判定は電気角３６０度におい
て片側方向のピーク値の測定によって行なわれていたが
、本発明では上側のピーク値と下側のピーク値とが充分
な分解能で得られるために３６０度の間で２か所での位
置検出が可能で、確率的に従来の半分の測定時間（確率
的に、従来６回の通電が必要なところが３回の通電）で
停止位置の検出ができる。

【実施例】

以下、添付図面を参照しながら本発明の位置検知器を有
しないブラシシス直流モータにおける回転子の停止位置
の検出方法の具体的な内容について詳細に説明する。 第１図乃至第３図は本発明の位置検知器を有しないプラ
スレス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法
の説明に用いられるブロック図、第４図乃至第６図は回
転子の停止位置検出を説明するための図、第７図乃至第
１０図は構成原理及び動作原理を説明するための波形側
図、第１１図は位置検知器を有しないブラシレス直流モ
ータの駆動回路の一部の回路図、第１２図は位置検知器
を有しないプラスレス直流モータの概略構成を示す一部
断面図である。 第１図乃至第３図において１は制御装置であり、この制
御装置としては例えばマイクロ・プロセッサ・ユニット
を含んで構成されているものが使用でき、前記したマイ
クロ・プロセッサ・ユニットとしては、例えば日本電気
株式会社製のμＰＤ７８３１２、三菱電気株式会社製の
Ｍ３７７００シリーズ、株式会社日立製作所製のＨ８シ
リーズ等を使用することができる。 また、第１図乃至第３図において２は記憶装置、３はタ
イマ、４は転流制御回路、５は転流スイッチ回路、６は
電流制御回路、７は積分器、８はパルス幅変調回路、３
１は位置検知器を有しないプラスレス直流モータにおけ
る３相のモータ巻線Ｕ。 Ｖ、Ｗ（以下の説明ではＵ相の巻線、■相の巻線。 Ｗ相の巻線、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのように記載される
こともある）を全体的に示す符号であり、図中のＰｃｏ
ｍは前記した３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける一端部を共
通接続した接続点を示している。 また、第１図における９はＡＤ変換器及び電圧測定回路
であり、第２図における４７は電圧測定回路、第３図に
おける４７ｕ、４７ｖ、４７ｗは電圧測定回路である。 第２図及び第３図中の４８゜４９は等しい抵抗値を有す
る抵抗器であって、前記の２つの抵抗器４８．４９は電
源電圧Ｖ　ｃ　ｃを１７２に分圧した基準電圧を発生し
、それを電圧測定回路４７，４７ｕ、４７ｖ、４７ｗに
供給する。 なお、前記した３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける一端部を
共通接続した接続点Ｐｃｏｍに現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ
　ｍは、以下の記載中において、中性点電圧Ｖ　ｃ　ｏ
　ｍ　（または中点電圧Ｖｃｏｍ）のように述べられて
いる。 第１図乃至第３図中にブロック５によって示されている
転流制御回路５と、ブロック６で示されている電流制御
口６及びブロック７で示されている積分回路７などの具
体的な構成態様は、第１１図中に一点鎖線枠で囲んで示
しである構成部分により、そｔぞれの具体的な構成例が
示されている。 第１１図中において、１０〜１５．２６．２８は抵抗、
１６〜２１は転流スイッチとして動作するトランジスタ
、２２〜２４，２７．２９はコンデンサ、２５は電流制
御用の電界効果トランジスタであり、３相巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗのそれぞれのものには保護用電圧クランプダイオード
ｄ１〜ｄ６におけるそれぞれ特定のものが接続されてい
る。 第１図乃至第３図中においては位置検知器を有しないプ
ラスレス直流モータの機構部として、３相巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗだけを示しているが、位置検知器を有しないプラスレ
ス直流モータの機構部としては、コア（磁路）として強
磁性体製のコアが使用されていれば、どのような構成態
様の直流モータでも使用できるのであり、例えば、第１
２図に例示されているように積層構成コアを備えている
構成のものが使用されてもよい。 第１２図において、３０はモータの回転子、３２は回転
軸、３３．３４はベアリング、３５，３６はスプリング
、３７はコンタクトスプリング、３８はモータの固定子
のベースとなる金属ベースのプリント基板、３９はねじ
、４ｏはフレキシブルな接続線の基板、４１．４２は補
強用のテープ、４３はコア、４４はモータ巻線、４５は
永久磁石、４６は磁気ディスクのホルダである。 本発明方法が適用される位置検知器を有しないプラスレ
ス直流モータにおいて３相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗはスター結線されていて、第１図に示されている実施
例においては位置検知器を有しないプラスレス直流モー
タにおけるスター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ
の共通接続された接続点Ｐｃｏｍに現われる電圧Ｖ　ｃ
　ｏ　ｍが線ｊを介してＡＤ変換器及び電圧測定回路９
に供給されるようになされている。 また、第２図に示されている実施例においては位置検知
器を有しないプラスレス直流モータにおけるスター結線
されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの共通接続された接続
点Ｐｃｏｍに現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍが１ＩＸＪを
介して電圧測定回路４７として用いられるコンパレータ
に供給されている。 また、第３図に示されている実施例においては位置検知
器を有しないプラスレス直流モータにおけるスター結線
されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける共通接続され
ていない方の端子に現われる電圧がそれぞれ個別の線ｊ
　（ｕ）、　ｊ　（ｖ）、　ｊ　（ｗ）を介して電圧測
定回路４７ｕ、４７ｖ、４７ｗとして用いられるコンパ
レータに供給されている。 さて停止状態の回転子（回転子３ｏには所定の着磁パタ
ーンにより複数の磁極が形成されているが、第６図には
４極の磁極が着磁されている場合の例が示されている）
を予め定められた回転方向に回転させるためには、所定
のパターンで着磁されている停止状態の回転子の磁極の
位置とモータの各相の巻線との相対的な位置関係に応じ
て、各相の巻線に対して所定の転流のタイミングで駆動
電流を供給することが必要とされるが、位置検知器を有
しないプラスレス直流モータでは、停止状態から回転子
を所定の回転方向に回転を開始させるために、まず起動
に際して停止状態時における回転子の磁極の位置とモー
タの各相の巻線との相対的な位相関係を前以って検出す
るようにされる。 第６図は停止状態の回転子に所定の回転方向での回転を
開始させるために必要とされる停止状１時における回転
子の磁極の位置とモータの各相の巻線との相対的な位相
関係を検出するための本発明の回転子の停止位置の検出
方法を説明するための図であって、第６図の（ａ）は３
相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗの切換え時の電圧値を測定して位置検出を行なうよう
にした第１図示の回路配置の場合を例にして説明するの
に用いられる図であり、また、第６図の（ｂ）は３相の
巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの切換え時間を測定して位置検出を行な
うようにした第２図示の回路配置の場合を例にして説明
するのに用いられる図である。なお、第３図示の回路配
置において３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの切換え時間を測定し
て位置検出を行なう場合についての説明に用いられる図
を第６図に示していないが、それは第６図の（ｂ）に示
されている記載内容から容易に類推できるので図示を省
略しているのである。 さて、第６図の最上方に「各相の通電論理」として示し
ている図における左端のＵ、Ｖ、Ｗはモータの３相巻線
Ｕ、Ｖ、Ｗを示し、また、廖盲の層中に示されている＄
１．＄３・・・＃６の表示は、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの
切換えの態様と対応する６種類の通電パターンのそれぞ
れの通電パターンによる通電期間を区別して示すための
符号であり、さらに前記した層中における＃０は所定の
通電パターン３１．３３・・・＃６による通電動作が行
なわれる以前の初期状態において、モータの巻線に電磁
エネルギを蓄積する期間と対応する通電パターンによる
通電期間を示している。 また、前記の図中におけるＨ、Ｌ、Ｚは、スター結線さ
れている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける共通接続されて
いない方の端子に電源から電流が流入される状態の端子
の電圧レベル（例えば、第３図の（ｃ）におけるモータ
巻線ＷのＣ端子または第３ｍの（ｄ）におけるモータ巻
線Ｕのｂ端子等における電圧レベル）をＨで示し、また
、スター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける
共通接続されていない方の端子から電源に電流が流入す
る状態の端子の電圧レベル（例えば、第３図の（ｃ）に
おけるモータ巻線Ｕのｂ端子または第３図、の（ｄ）に
おけるモータ巻線ＷのＣ端子等における電圧レベル）を
して示し、さらにスター結線されている３相の巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗにおける共通接続されていない方の端子が電源に
接続されていない状態の端子の電圧レベル（例えば、第
３図の（Ｃ）。 （ｄ）におけるモータ巻線Ｖのａ端子における電圧レベ
ル）を２で示している。 第６図の（ａ）、（ｂ）における左端に記載されている
Ｕ相、■相、Ｗ相、中性点電圧などの表示と対応して示
されている図は、スター結線されている３相の巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗに通電したときに、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの共通
接続された接続点Ｐｃ。 ｍに現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍ及び各相の巻線Ｕ、Ｖ
。 Ｗのそれぞれの端子に現われる電圧がどのようなものに
なるのかを示した図であり、また、第６図の（ｂ）の下
方に記載されているコンパレータ出力の表示と対応して
記載されている図は、第２図中で電圧測定回路４７とし
て用いられているコンパレータから線０に出力される信
号であり、さらに、第６図の（ａ）、（ｂ）における左
端に記載されている測定時間の表示と対応して示されて
いる図は各通電パターン毎の測定時間を例示しているも
のである。 なお、第６図の（ａ）に示されている３つの図中にそれ
ぞれ示されている１、２．３・・・６の数字を付して示
す矢印は、第６図に記載されている各相の通電論理値表
に示されている６種類の通電のパターン＃１〜＃６でス
ター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに通電したと
きに、３相の巻＠Ｕ、Ｖ。 Ｗの共通接続された接続点Ｐｃｏｍにそれぞれ現われる
電圧Ｖ　ＣＯｍの測定点を示している（第６図に示され
ている各相巻線の切換え態様を示す各相巻線の通電論理
値表には、３相の通電のパターンと対応する６種類のパ
ターン＃１〜＃６の他に、初期状態において巻線にエネ
ルギを蓄積するための通電パターンと対応する１種類の
通電パターン＃０との７種類の通電パターンが示されて
いる）。 前記した第６図の（ａ）、（ｂ）に示されている図にお
いて横軸は時間、縦軸は電圧である。 回転子が停止状態にあるときに、３相の巻線Ｕ。 ｖ、Ｗに電圧値がＶｃｃの電源によって１２０度の通電
を行なった場合に、スター結線されている３相の巻線Ｕ
、Ｖ、Ｗの共通接続された接続点Ｐｃｏｍに定常時に現
われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍ　（中性点電圧ＶｃＯｍ）は
、第６図における６種類の通電態様（第４図参照）のよ
うに、電源のプラス端子がスター結線されている３相の
巻ＭＵ、Ｖ、Ｗの内の１つの相の巻線の外端部に接続さ
れ、他の１つの相の巻線の外端部には電源のマイナス端
子が接続されたときにはＶｃｃ／２となる。 実際の位置検知器を有しないブラシレス直流モータでは
、３相の巻４ＩＵ、Ｖ、Ｗに直列に接続されている転流
スイッチのトランジスタを通して電流が流されるから、
回転子が停止状態にあるときに３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに
電圧値がＶｃｃの電源によって１２０度の通電を行なっ
た場合に、スター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ
の共通接続された接続点Ｐ　ｃｏｍに定常時に現われる
中性点電圧Ｖｃｏｍは、前記したトランジスタによる僅
かな電圧降下の分だけ前記した電圧値とは異なる電圧値
となるが、ここでは前記した僅かな電圧降下を無視して
説明を行なう。 ところで、位置検知器を有しないブラシレス直流モータ
における３相の巻！！Ｕ、Ｖ、Ｗは、第１２図に示さ九
ているように強磁性体製のコア４３に巻回されているか
ら、３相の巻！ｆｆＵ、Ｖ、Ｗにおけるそれぞれのイン
ダクタンス値は、各巻線が巻回されているコアの部分を
通過する磁束の量によってその部分の透磁率が変化する
ことによって変化する。 そして、各巻線が巻回されているコア中を通過する磁束
の量は、各巻線に流される電流の大きさ及び方向に従っ
て各巻線から発生してコアに流れる磁束の量と１回転子
に着磁によって形成されている磁極間でコアを通して流
れる磁束の量とのベクトル和となるから、各巻線のイン
ダクタンス値は１回転子３ｏに着磁によって形成されて
いる磁極の位置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位置との相対
的な位置関係の態様と、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して
１２０度の通電が行なわれる際の６種類の通電態様の内
で、どの通電のパターンで通電が行なわれているのかと
いう通電パターンの種類との組合わせの態様によって変
化することになる。 したがって、スター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗに対する１２０度の通電を、既述した６禰類の通電パ
ターンのそれぞれにより順次に行なって、前記の６種類
の通電パターンによる通電と対応して、中性点Ｐｃｏｍ
においてそれぞれ個別に測定された過渡時における６個
の中性点電圧値の状態を、前回通電されたエネルギが無
通電状態となるコイルに蓄積された状態から、放電され
て生じる放電曲線を見れば、停止状態にある回転子３０
に着磁により形成されている磁極の位置と３相の巻線Ｕ
、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係を知ることができ
る。次に、第１図示の回路配置及び第６図の（ａ）を参
照して３相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗの切換え時の電圧を測定して位置検出を行なう場合に
ついて具体的に説明する。 位置検知器を有しないブラシレス直流モータでは、それ
の起動に際して停止状態にある回転子３０に着磁により
形成されている磁極の位置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位
置との相対的な位置関係を知るために、まず、制御袋ａ
ｌｌから伝送線ｅを介して転流制御回路４に制御信号を
与えて、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対する１２０度の通電
が既述した６種類の通電パターンのそれぞれについて、
タイマ３に設定された予め定められた短時間（以下の説
明では５０マイクロ秒であるとされており、前記の時間
の設定は制御装置ｌｌから伝送線ａを介してタイマ３に
対して行なわれる）ずつ順次に行なわれるように転流制
御回路４を動作させるようにする。 また、制御装置１は伝送線ｋを介してパルス幅変調回路
８に信号を与えて、前記した３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対
する１２０度の通電が既述した６種類の通電パターンの
それぞれについて行なわれる期間にわたり、パルス幅変
調回路８からデユーティサイクルが１００％の信号が積
分回路７に供給されるようにして、電流制御回路６が連
続通電状態となされるようにする。 前記したタイマ３は各５０マイクロ秒の時間ずつ３相の
巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して順次に行なわれる６種類の通電
パターンによる１２０度の通電における各５０マイクロ
秒の時間について、それぞれ２５マイクロ秒が経過した
時点に、伝送線すを線した制御袋Ｗ１に信号を与え、制
御装置ｌｌは伝送線ｎを介してＡ　Ｄ変換器及び電圧測
定回路９に信号を与える。 ＡＤ変換器及び電圧測定回路９では、３相の巻線Ｕ、Ｖ
、Ｗに対して順次に行なわれる６種類の通電パターンに
よる１２０度の通電における各５０マイクロ秒の時間に
ついて、それぞれ２５マイクロ秒が経過した時点に、伝
送線Ｊを介して中性点Ｐｃｏｍから供給されている中性
点電圧Ｖ　ｃ　。 ｍをＡＤ変換して、その時点の中性点電圧Ｖｃ。 ｍを伝送線０を介して制御装置１に与える。 そして、回転子３０が停止状態のときに前記のようにし
て測定されたスター結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの
中性点Ｐｃｏｍの電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍは、第６図の（ａ
）において矢印１〜６によりそれぞれ示しである電圧で
ある。 （表１） 制御装置１は前記の中性点電圧Ｖｃｏｍのデータを伝送
線Ｃを介して記憶装置２に供給し、記憶装Ｗ２ではそれ
を記憶する。第６図の（ｂ）において矢印１〜６によっ
て示されている部分の中性点電圧値のデータ、すなわち
、３相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗに対して順次に行なわれる６種類の通電パターンによ
る１２０度の通電における各５０マイクロ秒の時間中に
おいて２５マイクロ秒だけ経過した時点の３相の巻線Ｕ
、Ｖ、Ｗの中性点の電圧値のデータが、例えば前記の表
１によって示されるものであったとする。 ところで、第６図の（ａ）において矢印１，３゜５によ
って示されている部分の中性点電圧値のデータ群は、電
源側についているダイオード（第１１図中に示されてい
るｄ１〜ｄ３）によってクランプされる通電パターンに
ついて過渡時に得られる中性点電圧Ｖｃｏｍの第１のデ
ータ群であり、また第６図の（ａ）において矢印２，４
．６によって示されている部分の中性点電圧値のデータ
群は、接地側についているダイオード（第１１図中に示
されているｄ４〜ｄ６）によってクランプされる通電パ
ターンについて過渡時に得られる中性点電圧■ｃＯｍの
第２のデータ群であるが、制御袋ｗ１では前記した記憶
装置２に記憶させた前記した第１のデータ群と第２のデ
ータ群とを伝送線ｄを介して順次に読出して、第１のデ
ータ群における各データについては、第１のデータ群中
で中間の中性点電圧値を示すデータとの差を求め、また
、第２のデータ群における各データについては、第２の
データ群中で中間の中性点電圧値を示すデータとの差を
求めてマイナスの符号とプラスの符号とを両者で反転す
る。 第１表における差の欄に示す値が前記のようにした求め
られた比較数値である。そして、第１のデータ群と第２
のデータ群とのそれぞれにおける比較数値の内でプラス
マイナスで最大のもの（絶対値で最大のもの）を求める
。第１表の例において、第１のデータ群と第２のデータ
群とのそれぞれにおける比較数値の内でプラスで最大の
ものは。 通電パターンが３の状態において得られ、またマイナス
で最大のものは通電パターンが１の状態において得られ
ている。 前記のように３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対する１２０度の
通電を既述した６種類の通電パターンのそれぞれについ
て、タイマ３に設定された予め定められた短時間ずつ順
次に行なって、スター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ
、Ｗの中性点ｐｃｏｍの電圧値Ｖ　ｃ　ｏ　ｍを測定す
ることにより、停止状態にある回転子３０に着磁により
形成されている磁極の位置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位
置との相対的な位置関係を知ることができる。 第７図は回転子３０の１回転の範囲における多数の位置
において前記した６種類の通電パターンのすべてについ
て中性点電位をそれぞれ測定した結果を例示した図であ
り、また第８図は回転子３０の１回転の範囲における多
数の位置における前記した６種類の通電パターンの内の
１種類について測定した中性点電位の測定結果の一例図
である。 第７図と第８図に示されている波形図をみると、電気角
３６０度（説明している例においては機械角で１８０度
）の範囲に上下方向にそれぞれ６個のピークが存在する
６つの波形の集まりからなり、各波形同士の交叉点が略
々特定な電気角の位置になっていることが判かる。また
図中の波形からある任意の電気角の位置における６つの
波形のそれぞれの大きさを見れば、停止状態にある回転
子３０に着磁により形成されている磁極の位置と３相の
巻線ｔＪ、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係を知り得
ることが判かる。 前記の記述においては、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して
６種類の通電パターンによる１２０度の通電を、各通電
パターン毎にそれぞれ５０マイクロ秒の時間ずつ行なっ
て、全体で３５０マイクロ秒の時間を使用するとしてい
たが、前述のようにスター結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ
、Ｗの中性点Ｐｃｏｍに過渡時に現われる電圧の変化分
の大きさは、既述した従来例のように各相の巻線の端子
で得られる電圧の変化分の大きさは従来例として既述し
た特開昭６３−６９４８９号公報で開示されているブラ
シレス直流モータで行なわれているように、電流検出抵
抗にモータ巻線に流れる電流と対応して発生する電圧に
よりスター結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに発生する
逆起電圧を検出するようにした場合等で得られる被測定
電圧に比べて格段に大きいから、電圧の測定に使用され
るＡＤ変換器の分解能が従来例の場合と同じであるとす
れば、高精度で電圧の測定が可能である。 また、各位置に対してピーク値は上下に２つ存在するか
ら、どちらかのピークが判定できればよい。 それで１本発明の場合には例えば第１のデータ群につい
てはまず通電パターンの１の中性点電圧Ｖｃｏｍデータ
を求め、また、第２のデータ群についてはまず通電パタ
ーン２の中性点電圧Ｖｃ。 ｍのデータを求めて１次に第１のデータ群における他の
通電パターンの３以降の中性点電圧Ｖｃ。 ｍデータを求めた時に、そのデータと前記した通電パタ
ーンの１の中性点電圧Ｖｃ　ｏｍデータとの差が、予め
定められた大きさ以上の場合には、それ以後に行なわれ
るへき他の通電パターンによる中性点電圧Ｖ　ｃ　ｏ　
ｍデータを求めることをせず。 また、第２のデータ群における他の通電パターンの４以
降の中性点電圧Ｖｃ　ｏｍデータを求めた時に、そのデ
ータと前記した通電パターンの２の中性点電圧Ｖ　ｃ　
ｏ　ｍデータとの差が、予め定められた大きさ以上の場
合には、それ以後に行なわれる入き他の通電パターンに
よる中性点電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍデータを求めることをし
ない、というやり方を採用しても停止状態にある回転子
３０に着磁により形成されている磁極の位置と３相の巻
線Ｕ、Ｖ。 Ｗの位置との相対的な位置関係を知ることができ、この
ような方法によれば、前記した３５０マイク０秒の測定
所要時間よりも短い時間内に所定のデータを得ることが
できる。 このように、：３相巻線のインピーダンスの比で電源電
圧が分圧さ九た状態のものとしてスター結線された３相
の巻！！Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点Ｐ　ＣＯｍに現われる電圧
は、電源電圧が安定でありさえすわば絶対値比較ができ
る唯一の測定方法ということができる。 それで、絶対値比較の可能な中性点電圧の測定によって
順次のデータを求め、求めたデータの内で第１のデータ
群のデータ及び第２のデータ群のデータのそれぞれに対
する基４！値に対して比較して行き、上、下の予め定め
られた値以上の差が生じたデータが得られたときに、そ
のデータに基づいて停止状態にある回転子３ｏに着磁に
より形成されている磁極の位置と３相の巻＠Ｕ、Ｖ、Ｗ
の位置との相対的な位置関係を知ることができるのであ
り、この方法によれば確率として半分の時間で測定が終
了する。 そして、前記のような回転子の停止位置の検出法を採用
して回転子の停止位置の検出が行なわれた場合に、最も
短い測定所要時間としては１つの通電パターンと対応す
る測定時間、すなわち、前述の例と同様シ３１つの通電
パターンの通電時間が５Ｃマイクロ秒であれば、１００
マイクロ秒の時間で回転子の停止位置の検出のための電
圧測定を終了下ることもできる。 また、第６図の（ａ）の電圧測定魚の波形から判がるよ
うに、測定電圧が最大値及び最小値を示す波形のピーク
値は、波形のその他の部分の測定、電圧に対して時ｍ１
軸上で傾斜している波形の部分で生じていることから０
例えば２煮の電圧のＡ　Ｄ変換を行なって波形の傾斜を
みて前記した最大値及び最小値を測定することにより、
高い分解能での位置検出を行なうことが可能となる。 さて、コア４３に巻回されている３相の巻１ｉＡＵ。 ｖ、ＷのインダクタンスＬの値は、既述のとおり回転子
３０に着磁されている磁極位置と３相の巻ｉＵ、ｖ、ｗ
の位置との相対的な位置関係と、：３相の巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗに流す通電のパターンの相違とによって、それぞれ特
定できるような変化態様で変化する。そして、３相の巻
線Ｕ、Ｖ、Ｗに１２０度通電の態様で通電が行なわれて
いる状態に生じる各巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのインダクタンスの
値の変化は、例えば第４図の（ａ）の場合１こはＵ相と
Ｗ相の巻線Ｕ、Ｗのインダクタンス値が大で、第４図の
（ｂ）の場合にはＵ相とＷ相の巻線Ｕ、Ｗのインダクタ
ンス値が小となるというような変化態様を示すことが既
知であることと、３相の巻線Ｕ。 ｖ、Ｗに流す通電のパターンは制御装Ｗ１で判断できる
ことから、ブラシレス直流モータにおける回転子３０が
停止状態におかれている状態のときに、モータの３相の
巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して１２０度の通電を行なった場合
の過渡時に、スター結線されている３相の巻線の共通接
続された接続点Ｐｃｏｍに前記した各相の巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗのインピーダンスの比と無通電状態のコイルに蓄積さ
れた電磁エネルギＬＩ２／２の放電曲線とに応じて現わ
れる中性点電圧Ｖｃｏａ＋の時間軸上の変化の状態を測
定すれば、回転子３０に着磁されている磁極位置と３相
の巻！！Ｕ、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係が確定
できる、という点に着目すると、通電パターン毎に個３
りに測定された電圧の変化の状態を時間値として測定す
ることにより回転子の磁極の位置と３相巻線との相対的
な位置を検出するようにすることができる。 第２図及び第３図に例示されている本発明の実施例は、
前記のように通電パターン毎に個別に測定された電圧の
変化の状態を時間値として測定することにより回転子の
磁極の位置と３相巻線との相対的な位置を検出するよう
にした位置検知器を有しないブラシレス直流モータにお
ける回転子の停止位置の検出方法が行なわれるようにな
されているものであり、第２図に示す実施例は各相の巻
線の一端部が共通接続されている３相巻線における各相
の巻線の他端部に対して、両方向の電流が選択的に供給
されることにより、所定の着磁パターンにより複数の磁
極が形成されている回転自在な回転子が回転駆動される
ようになされている位置検知器を有しないブラシレス直
流モータにおいて、３相巻線に対して電気角で１２０度
の通電態様により通電が行なわれる場合の全種類の通電
パターンのそれぞれ個別の通電パターンで順次に３相の
巻線に電気角で１２０度の通電態様で回転子が停止して
いる状態において通電する手段と、前記した通電時に各
相の巻線に個別に流れる電流によって各相の巻線毎の個
別の磁路に通過する磁束と、回転子の磁極によって前記
した各個別の磁路に通過する磁束とのベクトル和の磁束
により各相の巻線に生じるインダクタンスの変化と対応
して。 前記した３相巻線における共通接続されている端部に発
生する電圧を比較コンパレータによって基準電圧と比較
する手段と、通電後にコンパレータの出力値が変化する
までの時間を測定する手段と、前記した個別の通電パタ
ーン毎に個別に測定された時間値に基づいて回転子の磁
極の位置と３相巻線との相対的な位置を検出する手段と
からなる位置検知器を有しないブラシレス直流モータに
おける回転子の停止位置の検出方法が行なわれるように
なされている回路配置であり、また、第３図に示す実施
例は各相の巻線の一端部が共通接続されている３相巻線
における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が
選択的に供給されることにより、所定の着磁パターンに
より複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回
転駆動されるようになされている位置検知器を有しない
ブラシレス直流モータにおいて、３相巻線に対して電気
角で１２０度の通電態様により通電が行なわれる場合の
全種類の通電パターンのそれぞれ個別の通電パターンで
順次に３相の巻線に電気角で１２０度の通電態様で回転
子が停止している状態において通電する手段と、前記し
た通電時に各相の巻線に個別に流れる電流によって各相
の巻線毎の個別の磁路に通過する磁束と、回転子の磁極
によって前記した各個別の磁路に通過する磁束とのベク
トル和の磁束により各相の巻線に生じるインダクタンス
の変化と対応して、前記した３相巻線の内で無通電状態
の相の巻線の他端部に発生した電圧を比較コンパレータ
によって基準電圧と比較する手段と、前記のコンパレー
タによって電圧の比較が行なわれた相の巻線に通電され
た後にコンパレータの出力値が変化するまでの時間を測
定する手段と、前記した個別の通電パターン毎に個別に
測定された時間値に基づいて回転子の磁極の位置と３相
巻線との相対的な位置を検出する手段とからなる位置検
知器を有しないブラシレス直流モータにおける回転子の
停止位置の検出方法が行なわれるようになされている回
路配置である。 第２図に示されてい実施例において、位置検知器を有し
ないプラスレス直流モータにおけるスター結線されてい
る３相の巻＠Ｕ、Ｖ、Ｗの共通接続された接続点Ｐｃｏ
ｍに現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍは線ｊを介して電圧測
定回路４７として用いられるコンパレータの非反転入力
端子に供給されており、前記の電圧測定回路４７の反転
久方端子には、電源電圧の１／２の電圧Ｖ　ｃ　ｃ　／
　２が基準電圧として供給されている。 回転子が停止状態にあるときに、３相の巻線Ｕ。 ｖ、Ｗに電圧値がＶｃｅの電源によって１２０度の通電
を行なった場合に、スター結線されている３相の巻線Ｕ
、Ｖ、Ｗの共通接続された接続点Ｐ　ｃｏｗに定常時に
現われる電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍ　（中性点電圧Ｖｃｏｍ）
は、第６図における６種類の通電態様（第４図参照）の
ように、電源のプラス端子がスター結線されている３相
の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの内の１つの相の巻線の外端部に接続
され、他の１つの相の巻線の外端部には電源のマイナス
端子が接続されたときにはＶｃｃ／２となる。 実際の位置検知器を有しないブラシレス直流モータでは
、３相の巻！Ｕ、Ｖ、Ｗに直列に接続されている転流ス
イッチのトランジスタを通して電流が流されるから、回
転子が停止状態にあるときに３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電
圧値がＶｃｃの電源によって１２０度の通電を行なった
場合に、スター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの
共通接続された接続点Ｐ　ｃｏｗｒに定常時に現われる
中性点電圧Ｖｃｏｍは、第１図について既述したと同様
に前記したトランジスタによる僅かな電圧降下の分だけ
前記した電圧値とは異なる電圧値となるが、ここでは前
記した僅かな電圧降下を無視して説明を行なう。 ３相の各巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのインダクタンス値は。 回転子３０に着磁によって形成されている磁極の位置と
３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係の態
様と、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対して１２０度の通電が
行なわれる際の６種類の通電態様の内で、どの通電のパ
ターンで通電が行なわれているのかという通電パターン
の種類との組合わせの態様によって変化するために、３
相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの共通接続された接続点Ｐ　ｃｏ＋
ｓに現われる中性点電圧Ｖｃｏｍは、第６図の（ｂ）の
中性点電圧の図に示されているような変化態様で変化し
、また、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの共通接続されている端
子とは逆の端子に現われる電圧は第６図の（ｂ）におけ
るＵ相、■相、Ｗ相として示されている図のように変化
する。 前記のように位置検知器を有しないプラスレス直流モー
タにおけるスター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ
の共通接続された接続点Ｐｃｏｍに現われる電圧Ｖ　ｃ
　ｏ　ｍが線Ｊを介して非反転入力端子に供給された電
圧測定回路４７では、電源電圧の１／２の電圧値の基準
電圧（第６図中では２．５ボルトとして示されている）
と比較されて、第６図の（ｂ）におけるコンパレータ出
力として示されているような信号を出力して線０を介し
て制御装置に供給する。 第６図の（ｂ）でコンパレータ出力として示しである信
号は、６つの異なる通電パターン＃１〜＃６に従って、
３相の巻線に１２０度通電態様により各１００マイクロ
秒ずつ通電される各期間における通電の態様がそれぞれ
異なっていて、それに従って基準電圧との比較によって
得ら九る出力信号のハイレベルの状態の時間長が異って
いる。前記のように６つの異なる通電パターン＃１〜＃
６に従って通電された際に電圧測定回路４７からの出力
の態様が異なるものになるのは、３相の各巻線Ｕ。 ｖ、Ｗのインダクタンス値が１回転子３０に着磁によっ
て形成されている磁極の位置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの
位置との相対的な位置関係の態様と、３相の巻線Ｕ、Ｖ
、Ｗに対して１２０度の通電が行なわれる際の６種類の
通電態様の内で、どの通電のパターンで通電が行なわれ
ているのかという通電パターンの種類との組合わせの態
様によって変化していることにより、各巻線のインダク
タンス値と抵抗とによって定まる時定数が変化して、巻
線に蓄積された電磁エネルギに基づく放電々流の時間軸
上での傾斜が変化するからである。 第６図の（ｂ）の例において、位置検知器を有しないブ
ラシレス直流モータでは、それの起動に際して停止状態
にある回転子３０に着磁により形成されている磁極の位
置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係
を知るために、まず、制御装置１から伝送線ｅを介して
転流制御回路４に制御信号を与えて、３相の巻ｉ！Ｕ、
Ｖ、Ｗに対する１２０度の通電が既述した６種類の通電
パターンのそれぞれについて、タイマ３に設定された予
め定められた短時間（以下の説明では１００マイクロ秒
であるとされており、前記の時間の設定は制御装！！１
から伝送線ａを介してタイマ３に対して行なわれる）ず
つ順次に行なわれるように転流制御回路４を動作させる
ものとされている。 また、制御装置１は伝送線ｋを介してパルス幅変調回路
８に信号を与えて、前記した３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対
する１２０度の通電が既述し、た６種類の通電パターン
のそれぞれについて行なわれる期間にわたり、パルス幅
変屑回路８からデユティサイクルが１００％の信号が積
分回路７に供給されるようにして、電流制御回路６が連
続通電状態となされるようにする。 電圧測定回路４７では３相の巻ＪｇＵ、Ｖ、Ｗに対して
順次に行なわれる６種類の通電パターンによる１２０度
の通電における各１００マイクロ秒の時間について、伝
送線Ｊを介して中性点ＰＣＯｍから供給されている中性
点電圧Ｖ　ｃ　ｏ　ｍと、基準電圧とを比較して、前記
した出力信号を伝送線０を介して制御装置１に与える。 また、第３図に示されてい実施例においては。 位置検知器を有しないプラスレス直流モータにおけるス
ター結線されている３相の巻線ＴＪ、Ｖ、Ｗにおける共
通接続されていない方の端子に現われる電圧がそれぞれ
個別の線ｊ　（ｕＬ　ｊ　（ｖ）、　ｊ　（ｖ）を介し
て電圧測定回路４７ｕ、４７ｖ、４７ｗとして用いられ
るコンパレータに供給されていて、各電圧測定回路４７
ｕ、４７ｖ、４７ｗがらの出力信号が、それぞれ個別の
線ｏ　（ｕ）、　０（ｖ）、　ｏ　（ｗ）を介して制御
装置ｌｌに与える。 なお、第３図示の実施例においては、位置検知器を有し
ないプラスレス直流モータにおけるスター結線されてい
る３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける共通接続されていない
方の端子に現われて個別の線ｊ　（ｕ）、　ｊ　（ｖ）
、　ｊ　（ｗ）を介して電圧測定回路４７ｕ、４７ｖ、
４７ｗに供給される電圧は、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの共
通接続された接続点Ｐ　ｃｏｗに現われる第６図の（ｂ
）の中性点電圧の変化態様と対応しているものとなって
いる。 このように本発明の位置検知器を有しないブラシレス直
流モータにおける回転子の停止位置の検出方法では、ス
ター結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗの中性点Ｐｃｏｍに、電源電圧を３相巻線のインピー
ダンスの比で分圧したものとして現われる中性点の電圧
、すなわち、周囲温度の変化や巻線その他の部分におけ
る発熱によって巻線の抵抗値が変化した場合でも変化し
ない状態で大きな電圧値として得られる中性点電圧を測
定して、回転子の停止位置のデータを得るようにしてい
るから、既述した従来の位置検知器を有しないブラシレ
ス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法にお
ける諸問題点はすべて解決できるのである。 次に、停止状態にある回転子３０に着磁により形成され
ている磁極の位置と３相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗの位置との相対的な位置関係の情報が制御装置１に与
えられると、制御装置１ではそれに与えられた停止状態
にある回転子３０に着磁により形成されている磁極の位
置と３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの位置との相対的な位置関係
の情報に基づいて、回転子３０を所定の回転方向に回転
させうるような回転駆動電流が転流スイッチ回路５から
３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの内の選択された２相の巻線に僅
かの時間だけ供給できるようにするための制御信号を伝
送線ｅを介して転流制御回路４に送出する。 転流制御回路４は制御装置１！１がらそれに与えられた
前記の制御信号に基づいて発生した転流スイッチ切換信
号を伝送線ｆを介して転流スイッチ回路５に与える。 転流スイッチ回路５は電気角１２０度の通電により回転
子３０を正規の回転方向に回転させうるように１．３相
の巻ｇｏ、ｖ、ｗの内の選択された２相の巻線に僅かの
時間だけ供給する。前記した通電の時間は、モータのト
ルク定数や回転子３゜の慣性モーメント等の諸条件によ
って決定されるが、回転した回転子３ｏに逆トルクが発
生しない範囲の時間値に設定されるのである。 前記のようにスター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗの内の選択された２相の巻線に電気角１２０度で通電
が行なわれて回転子３ｏが回転を開始すると、通電され
ていない相の巻線には回転子３０の回転に伴って逆起電
圧が発生する。 スター結線されている３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの内の選択
された２相の巻線に電気角１２０度で通電されている状
態において、３相の巻線Ｕ、Ｖ。 Ｗの共通接続された接続点（中性点）Ｐｃｏｍには電源
電圧に応じて定まる直流電圧が生じているが、前記の中
性点Ｐｃｏｍには前記した通電されていない相の巻線に
生じた逆起電圧の１／３の電圧値の電圧が、前記した電
源電圧に応じて定まる直流電圧に重畳した状態で現われ
る。 そして、通電されていない相の巻線に生じた逆起電圧と
対応して中性点Ｐｃｏ１１に生じた電圧には回転子の回
転位相情報を含んでいるから、前記した中性点Ｐ　ｃｏ
＋ｉに現われる電圧に基づいて前記した回転子の回転位
相情報を取出すことが可能と考えられる。 ところで、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの内の選択された２相
の巻線に電気角１２０度で通電された状態で、前記の中
性点Ｐ　ｃｏｗに電源電圧に応じて生じる前記の直流電
圧は、通電が行なわれている直列接続状態の２相の巻線
の両端に電圧Ｖ　ｃ　ｃの電源が接続されている状態に
おいてはＶ　ｃ　ｃ／　２の電圧値となるのであるが、
実際のモータにおいては通電が行なわれている直列接続
状態の２相の巻線の両端と電源との間には転流スイッチ
回路５のトランジスタが直列に接続されているために、
前記した中性点Ｐ　ｃｏｎに電源電圧に応じて生じる直
流電圧は前記したＶ　ｃ　ｃ　／　２の電圧値とは異な
る電圧値となっており、その電圧値は電源の電圧が変動
すれば変動したものになる。 それで、回転子３０が回転している状態において中性点
Ｐ　ｃｏ＋＊に現われる電圧の電圧値は、変動する電源
電圧に応じて生じる直流電圧の電圧変動を含んでいるも
のになっているから、単に中性点Ｐｃｏ■に現われる電
圧の電圧値を測定しただけでは回転子３０の回転位相情
報を得ることができないことは当然であり、回転子３０
の回転位相情報を正確に得るためには、回転子３０が回
転している状態において、電源電圧に応じて中性点Ｐｃ
ｏ■に生じる直流電圧の電圧値を正確に知ることが必要
である。 そこで、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにおける２相の巻線ずつ
の組合わせを順次に変えて、例えば、まず、Ｕ相の巻線
の端部からＶ相の端部に電流が流れる状態にＵ、Ｖ相の
巻線の端部に電源を接続して中性点Ｐ　ｃｏｗに生じる
電圧値を測定し、次に、■相の巻線の端部からＷ相の端
部に電流が流れる状態に■、Ｗ相の巻線の端部に電源を
接続して中性点Ｐ　ｃｏｗに生じる電圧値を測定し、次
いで、Ｗ相の巻線の端部からＵ相の端部に電流が流れる
状態にＷ、Ｕ相の巻線の端部に電源を接続して中性点Ｐ
　ｃｏｗに生じる電圧値を測定して得た前記した３つの
電圧の測定値、または前記の３つの電圧の詔定領を算術
平均した電圧値を用いることが考えられた。 そして、前記した中性点Ｐ　ｃｏｗの電圧の測定法は、
モータのトルクに影響を与えないで、逆起電圧の位相が
変化しない程度に短い時間の通電によって測定すること
が可能である。 また、前記した中性点Ｐ　ｃｏｗの電圧は、前記した第
１表に示されている中性点電圧の６つのデータの平均値
を求めることにより正確に求めることができる。 さて、回転子３０が回転している状態において３相巻線
のそれぞれに発生する逆起電圧の波形は第９図の（ａ）
〜（ｃ）中で実線図示の波形で例示されるようなもので
あり、第９図の（ａ）に実線で例示されている電圧の波
形は、回転子３０が正しい位相で回転している状態で３
相巻線のそれぞれに発生する逆起電圧の電圧波形であり
、また、第９図の（ｂ）に実線で例示されている電圧の
波形は、回転子３０が正しい位相で回転している状態に
比べて遅れた回転位相で回転している状態で３相巻線の
それぞれに発生する逆起電圧の電圧波形であり、さらに
、第９図の（Ｃ）に例示されている電圧の波形は、回転
子３０が正しい位相で回転している状態に比べて進んだ
回転位相で回転している状態で３相巻線のそれぞれに発
生する逆起電圧の電圧波形である。 また、回転子３０が回転している状態において中性点Ｐ
ｃｏＩｌに現われる電圧の波形は、第９図の（ａ）〜（
ｃ）中においてそれぞれ２点鎖線で示す波形で例示され
るようなものとなるのであり、第９図の（、）に２点鎖
線で例示されている電圧の波形は、回転子３０が正しい
位相で回転している状態で中性点Ｐ　ｃｏｗに現われる
電圧の波形であり、また、第９図の（ｂ）に２点鎖線で
例示されている電圧の波形は、回転子３０が正しい位相
で回転している状態に比べて遅れた回転位相で回転して
いる状態で中性点Ｐ　ｃｏｗに現われる電圧の波形であ
り、さらに、第９図の（ｃ）に２点鎖線で例示されてい
る電圧の波形は１回転子３０が正しい位相で回転してい
る状態に比べて進んだ回転位相で回転している状態で中
性点Ｐ　ｃｏ＋ｍに現われる電圧の波形である。なお、
第９図の（ａ）〜（ｃ）中において点線図示の電圧波形
Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗは、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに生じる逆
起電圧によってそれぞれ中性点Ｐ　ｃｏ＋ｍに生じる電
圧成分であるが、実際に中性点Ｐ　ｃｏｗに現われる電
圧は前記のように第９図の（ａ）〜（ｃ）中で２点鎖線
図示のような波形のものになる。また、回転子３０が正
しい位相で回転している状態で中性点Ｐｃｏｍに現われ
る３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの逆起電圧による電圧の合成の
電圧波形は、第９図の（、）に２点鎖線で示されている
ような三角波となる。なお、第９図の（ａ）に太実線で
示しである波形は、３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの内のＵ相の
逆起電圧による波形を示している。 それで、中性点Ｐ　ｃｏｗに現われる電圧が第９図の（
ａ）に２点鎖線で示されているような三角波となるよう
に位相制御が行なわれるようにすれば回転子３０を正し
い回転位相の状態で回転させることができることになる
。 回転子３０が回転している状態において中性点Ｐ　ｃｏ
＋ｍに現われる電圧に基づいて回転子に対して行なわれ
る位相の制御動作は、制御装置１の制御の下に第２図中
に示されている各構成部分の動作によって行なわれるの
であるが、次に、回転子３０の位相制御を行なう４つの
方法を第１０図を参照して順次に説明する。 ［１コスタ−結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点
Ｐｃｏｍに逆起電圧が存在しない状態における中性点の
電圧値Ｖｃｏ＋ａ（第１０図参照）は、既述のような各
種の測定方法の何れかの方法によって測定された電圧値
が予め記憶装置２に記憶されており、またスター結線さ
れている３相の巻線Ｕ。 ｖ、Ｗの内の選択された２相の巻線に電気角１２０度で
通電されている状態で回転子３０が回転されている状態
で、ＡＤ変換器及び電圧測定回路９によって測定された
中性点Ｐｃｏｍの電圧の測定値は、伝送線０を介して制
御袋Ｗ１１に与えられている。 制御装置ｌｌではＡＤ変換器及び電圧測定回路９で測定
した中性点Ｐｃｏｍの電圧の測定値が、記憶袋Ｍ２に記
憶されている電源電圧に応じて生じる直流電圧値Ｖｃｏ
ｍに一致した時点ｔｌに、タイマ３に計時を開始させる
。そして前記の時点ｔ１から予め定められた時間Ｔａが
経過した時点ｔ２に転流制御回路４に転流制御信号を与
えて、前記の時点ｔ２転流スイッチ回路５で転流動作が
行なわれるようにする。 次いで、制御装置１は前記した転流動作が行なわれた時
点ｔ２以後に最初に３相巻線における中性点Ｐ　ｃｏｗ
の電圧の測定値が再び逆起電圧の存在しない状態におけ
る中性点Ｐｃｏｍの電圧値Ｖｃｏ＋ｍと一致したことが
検出された時点ｔ３までの前記したし２からｔ３までの
時間をＴｂとしたときに、次の転流動作が前記の時点ｔ
３から略々（Ｔａ＋Ｔｂ）／２＝Ｔｃの時間後の時点し
４で行なわれるような制御動作を行なう。 また、制御装置１は前記した時点ｔ４以後に最初に３相
巻線における中性点Ｐｃｏ１１の電圧が再び逆起電圧の
存在しない状態における中性点電圧値Ｖｃｏ鵬と一致し
たことが検出された図示されていない時点ｔ５に、前記
した時間値Ｔｃを予め定められた時間Ｔａとして前記し
た時点ｔ１から時点ｔ５までの動作が行なわれるように
する制御動作を順次に繰返して行なう、それにより、回
転子３０は正しい回転位相によって回転駆動されるよう
になされる。 ［２］スター結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点
Ｐｃｏｍに逆起電圧が存在しない状態における中性点の
電圧値Ｖｃｏｍ（第１０図参照）は、既述のような各種
の測定方法の何れかの方法によって測定された電圧値が
予め記憶装置２に記憶されており、またスター結線され
ている３相の巻線Ｕ。 Ｖ、Ｗの内の選択された２相の巻線に電気角１２０度で
通電されている状態で回転子３０が回転されている状態
で、ＡＤ変換器及び電圧測定回路９によって測定された
中性点Ｐｃ　ｏｍの電圧の測定値は、伝送線０を介して
制御袋！！！１に与えられており、前記の電圧の測定値
は記憶袋Ｗ２に記憶されている。 制御装置ｉ１は３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの内のある１相の巻
線に対する通電の終了の時点における３相巻線の中性点
Ｐ　ｃｏｗの電圧値Ａすなわち、記憶装置２に記憶され
ていた中性点Ｐ　ｃｏｗの電圧の記憶値Ａと、次の相の
巻線に対する通電の開始の後に検出された３相巻線にお
ける中性点Ｐ　ｃｏｗの電圧の記憶値Ｂとを演算して電
圧値Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２を求める。 そして、３相巻線における中性点Ｐｃｏ園の電圧の測定
値が前記した電圧値Ｃに一致した時点に転流制御回路４
に転流制御信号を与えて、転流スイッチ回路５で転流動
作が行なわれるようにするという制御動作を繰返して行
なう。 ［３コスタ−結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点
Ｐｃｏｍに逆起電圧が存在しない状態における中性点の
電圧値Ｖｃｏｍ（第１０図参照）は、既述のような各種
の測定方法の何れかの方法によって測定された電圧値が
予め記憶装置２に記憶されており、またスター結線され
ている３相の巻ＪｉＵ。 ■、Ｗの内の選択された２相の巻線に電気角１２０度で
通電されている状態で回転子３０が回転されている状態
で、ＡＤ変換器及び電圧測定回路９によって測定された
中性点Ｐｃｏｍの電圧の測定値は、伝送線。を介して制
御袋！！！１に与えられており、前記の電圧の測定値は
記憶装置２に記憶されている。 制御装置１では記憶袋ｆ１２に記憶されていた転流動作
が行なわれた時点の前後に測定された３相巻線における
中性点Ｐ　ｃｏｗの電圧値との電圧差Ｗを演算し、また
前記の転流動作が行なわれた時点に測定された３相巻線
における中性点Ｐｃｏ−の電圧と、前記の転流動作に引
続いて行なわれた次の転流動作の時点の直前に検出され
た３相巻線における中性点ＰＣＯ１１の電圧との電圧差
Ｘを演算し、さらに前記した次の転流動作が行なわれた
時点の前後に検出された３相巻線における中性点Ｐｃｏ
１１の電圧差Ｙを演算して、前記した次の転流動作が行
なわれた直後における３相巻線における中性点Ｐ　ｃｏ
ｗの電圧に対してＺ＝Ｘ＋（Ｗ／２）±Ｙで示される電
圧差が３相巻線における中性点Ｐ　ｃｏＩｌｌの電圧と
して測定された時点に、前記した次の転流動作に引続く
転流動作が開始されるように転流制御回路４に転流制御
信号を与えて、転流スイッチ回路５で転流動作が行なわ
れるようにするという制御動作を繰返して行なう。 ［４コスタ−結線された３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点
Ｐｃｏｍに逆起電圧が存在しない状態における中性点の
電圧値Ｖｃｏｍ（第１０図参照）は、既述のような各種
の測定方法の何れかの方法によって測定された電圧値が
予め記憶袋！！２に記憶されており、またスター結線さ
れている３相の巻線Ｕ。 ■、Ｗの内の選択された２相の巻線に電気角１２０度で
通電されている状態で回転子３ｏが回転されている状態
で、ＡＤ変換器及び電圧測定回路９によって測定された
中性点ＰＣＯｍの電圧の測定値は、伝送線０を介して制
御装置１に与えられており、前記の電圧の測定値は記憶
装置２に記憶されている。 ３相巻線における中性点Ｐｃｏ１１の電圧が逆起電圧の
存在しない状態における中性点の電圧値Ｖｃ。 ｌに一致したことが測定された時点から、前記した３相
巻線における中性点Ｐｃｏ■の電圧の測定値と、逆起電
圧の存在しない状態における中性点Ｐｃｏｍの電圧値と
の差の電圧ｖＥが、モータの逆起電圧に基づいて決定さ
れる係数ＫＥと時間ＴとについてＷＥ＝　ＫＥ／Ｔの関
係を満たす時間が経過した時点に、前記した次の転流動
作に引続く転流動作が開始されるように転流制御回路４
に転流制御信号を与えて、転流スイッチ回路５で転流動
作が行なわれるようにするという制御動作を繰返して行
なう。 前記のような４つの位相制御の方法の何れの場合にも、
良好な転流動作の下に回転子３ｏは正しい回転位相で回
転して定常回転の状態にまで達することができる。 ［発明の効果１ 以上、詳細に説明したところがら明らかなように、本発
明の位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおけ
る回転子の停止位置の検出方法は。 各相の巻線の一端部が共通接続されている３相巻線にお
ける各相の巻線の他端部に対して１両方向の電流が選択
的に供給されることにより、所定の着磁パターンにより
複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回転駆
動される位置検知器を有しないブラシレス直流モータに
おける回転子の停止位置を検出するのに、３相巻線に対
して電気角で１２０度の通電態様で通電が行なわれる場
合の全種類の通電パターンにおける少なくとも１つの通
電パターンにより回転子が停止している状態で通電し、
前記した通電時に各相の巻線に個別に流れる電流によっ
て各相の巻線毎の個別の磁路に通過する磁束と、回転子
の磁極によって前記した各個別の磁路に通過する磁束と
のベクトル和の磁束により各相の巻線に生じるインダク
タンスの変化と対応して、前記した３相巻線における共
通接続端部に各相の巻線のインピーダンスの比として生
じる電圧を測定し、前記した３相巻線における共通接続
端部で測定された電圧値に基づいて回転子の磁極の位置
と３相巻線との相対的な位置を検出するようにしている
ために、周囲温度の変化や巻線の温度の変化によっても
測定された電圧値が変化するようなことがなく、また、
３相巻線における共通接続端部に各相の巻線のインピー
ダンスの比として生じる電圧は大きな変動幅を示す電圧
であるために、１個のＡＤ変換器によって高分解能の電
圧測定が容易にでき、さらに、前記した３相巻線におけ
る共通接続端部に各相の巻線のインピーダンスの比とし
て生じる電圧は電源電圧よりも超えることはないから、
既述した従来例における電圧測定で必要とされていた分
圧手段も不要であり、さらにまた３相の巻線をスター結
線する際に行なわれる３相の巻線の各１端部の共通接続
のだめの半田付は作業時に、それと同時に１本のリード
線を共通接続部に接続するだけでよいから部品点数も少
なく安価に構成でき、また、既述した従来の回転子の停
止位置の検出手段のように電流検出用抵抗に各相の巻線
の電流を流して、電流検出用抵抗に生じた電圧を測定す
るようにした場合に問題になった電力の無駄な消費も生
じない。 すなわち、ブラシレス直流モータにおける回転子が停止
状態にあるときに３相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに１２０度の通
電を行なって、スター結線されている３相の巻線の共通
接続された接続点Ｐｃｏｍに過渡時に現われる電圧Ｖ　
ｃ　ｏ　ｍ　（中性点電圧Ｖｃｏｍ）は、３相の巻線の
インピーダンスのインピーダンス比、及び無通電状態の
コイルに蓄積されたエネルギＬＩ２／２の放電曲線に応
じた値として測定できるので、その測定値が各巻線の温
度の変化によっても変化せず、また、各相の巻線のイン
ダクタンスの変動に応じて大きな変動幅の測定電圧値が
得られるので、高分解能の電圧測定が容易にできるので
あり、また、無通電コイルに蓄積された磁気エネルギＬ
１２／２の放電曲線がインダクタンスの変動によって変
化することを用いて、スター結線されている３相の巻線
の共通接続された接続点Ｐｃｏｍに過渡時に現われる電
圧Ｖｅｏｍ（中性点電圧Ｖｃｏｍ）と前記した放電曲線
とを比較して得られた信号の時間をタイマ手段によって
測定することにより、特別なＡＤ変換器を使用すること
もなく位置の測定が可能となり、さらに、従来のように
無通電コイルに蓄積された磁気エネルギＬＩ２／２のピ
ーク値を測定する場合には、既述のように電圧シフト回
路が必要であったが、スター結線されている３相の巻線
における各相の巻線毎にそれぞれ電源の各端子との間に
りゝランプダイオードを接続することにより、電源の電
圧が５ボルトの場合には、３相の巻線の端子電圧は５Ｖ
＋０．６Ｖ及び５Ｖ−０，６Ｖに固定されて、そのとき
にスター結線されている３相の巻線の共通接続された接
続点Ｐｃｏｍに過渡時に現われる中性点電圧Ｖｃ　ｏｍ
は、３相の巻線のインピーダンスのインピーダンス比と
、無通電状態のコイルに蓄積されたエネルギＬＩ２／２
の放電曲線に応じて電圧のピークレベルが上下するが、
その電圧の変動の範囲は５ｖの電源電圧に対して１ｖ〜
４ｖの間のＡＤ変換の測定範囲となるから、従来のよう
に電圧シフト回路などを用いることなく安定に電圧の測
定が実施でき、この場合に測定の対象とされるものが無
通電状態のコイルに蓄積されたエネルギＬＩ”／２の放
電曲線であるために切換時の応答が早く、例えば４００
マイクロ秒程度というように短い時間で測定が完了する
ためにトルク効率も高く、さらにまた従来の停止位置の
判定は電気角３６０度において片側方向のピーク値の測
定によって行なわれていたが、本発明では上側のピーク
値と下側のピーク値とが充分な分解能で得られるために
３６０度の間で２か所での位置検出が可能で、確率的に
従来の半分の測定時間（確率的に、従来６回の通電が必
要なところが３回の通電）で停止位置の検出ができるな
ど、既述した従来問題になった諸問題点は本発明により
すべて良好に解決できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の位置検知器を有しないプラ
スレス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法
の説明に用いられるブロック図、第４図乃至第６図は回
転子の停止位置の検出を説明するための図、第７図乃至
第１０図は構成原理及び動作原理を説明するための波形
側図、第１１図は位置検知器を有しないブラシレス直流
モータの駆動回路の一部の回路図、第１２図は位置検知
器を有しな・７１プラスレス直流モータの概略構成を示
す一部断面図、第１３図乃至第１５図は固定子巻線の端
部で電圧測定を行なう場合の説明図である。 １・・・制御装置、２・・記憶装置、３・・タイマ、４
・・・転流制御回路、５・・・転流スイッチ回路、６・
・・電流制御回路、７・・・積分器、８・・・パルス幅
変瀾回路、９・・・ＡＤ変換器及び電圧測定回路、１０
〜１５．２６．２８・・・抵抗、１６〜２１．Ｑｌ〜Ｑ
６・・・転流スイッチとして動作するトランジスタ、２
２〜２４．２７．２９・・コンデンサ、２５・・・電流
制御用の電界効果トランジスタ、３ｏ・・・モータの回
転子、３２・・回転軸、３３．３４・・ベアリング、３
５゜３６・・スプリング、３７・・コンタクトスプリン
グ、３８・・モータの固定子のベースとなる金属のプリ
ント基板、３９・・ねじ、４０・・・フレキシブルな接
続線の基板、４１．４２・・補強用のテープ、４３・・
コア、４４・・・モータ巻線、４５・・・永久磁石、４
６・・磁気ディスクのホルダ、４７，４７ｕ、４７ｖ、
４７ｗ・電圧測定回路、Ｕ、Ｖ、Ｗ・・・位置検知器を
有しないプラスレス直流モータにおける３相のモータ巻
線、？　ｃ　ｏ　ｍ　−３相の巻＠Ｕ、Ｖ。 Ｗにおける一端部を共通接続した接続点（中性点）、ｖ
ｃｏｍ・・中点電圧、 特許出願人　　日本ビクター株式会社 」立イビ、力Ｈ（Ａ／１−ｒｌ）→ １２０°Ｊｔ中−）主セ臣、４す’ｉ（ｗ　＋ｔｈ　　
ダイトドｘ　６ン晃８図 一゛ｏｏ、？　（ｂ）　、り５０゛°“″（八）（ａ） （ｂ） ′１）９（ｆｌ ｔ １）１３（ｎ も１５０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．各相の巻線の一端部が共通接続されている３相巻線
   における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が
   選択的に供給されることにより、所定の着磁パターンに
   より複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回
   転駆動されるようになされている位置検知器を有しない
   ブラシレス直流モータにおいて、３相巻線に対して電気
   角で１２０度の通電態様により通電が行なわれる場合の
   全種類の通電パターンのそれぞれ個別の通電パターンで
   順次に３相の巻線に電気角で１２０度の通電態様で回転
   子が停止している状態において通電する手段と、前記し
   た通電時に各相の巻線に個別に流れる電流によって各相
   の巻線毎の個別の磁路に通過する磁束と、回転子の磁極
   によって前記した各個別の磁路に通過する磁束とのベク
   トル和の磁束により各相の巻線に生じるインダクタンス
   の変化と対応して、前記した３相巻線の内で無通電状態
   の相の巻線の他端部に発生した電圧を比較コンパレータ
   によって基準電圧と比較する手段と、前記のコンパレー
   タによって電圧の比較が行なわれた相の巻線に通電され
   た後にコンパレータの出力値が変化するまでの時間を測
   定する手段と、前記した個別の通電パターン毎に個別に
   測定された時間値に基づいて回転子の磁極の位置と３相
   巻線との相対的な位置を検出する手段とからなる位置検
   知器を有しないブラシレス直流モータにおける回転子の
   停止位置の検出方法
2. ２．各相の巻線の一端部が共通接続されている３相巻線
   における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が
   選択的に供給されることにより、所定の着磁パターンに
   より複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回
   転駆動されるようになされている位置検知器を有しない
   ブラシレス直流モータにおいて、３相巻線に対して電気
   角で１２０度の通電態様により通電が行なわれる場合の
   全種類の通電パターンのそれぞれ個別の通電パターンで
   順次に３相の巻線に電気角で１２０度の通電態様で回転
   子が停止している状態において通電する手段と、前記し
   た通電時に各相の巻線に個別に流れる電流によって各相
   の巻線毎の個別の磁路に通過する磁束と、回転子の磁極
   によって前記した各個別の磁路に通過する磁束とのベク
   トル和の磁束により各相の巻線に生じるインダクタンス
   の変化と対応して、前記した３相巻線における共通接続
   されている端部に発生する電圧を比較コンパレータによ
   って基準電圧と比較する手段と、通電後にコンパレータ
   の出力値が変化するまでの時間を測定する手段と、前記
   した個別の通電パターン毎に個別に測定された時間値に
   基づいて回転子の磁極の位置と３相巻線との相対的な位
   置を検出する手段とからなる位置検知器を有しないブラ
   シレス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法
3. ３．各相の巻線の一端部が共通接続されている３相巻線
   における各相の巻線の他端部と電源の両端子との間に、
   それぞれ個別に逆方向の接続極性でダイオードを接続し
   、また、前記した各相の巻線に対して、両方向の電流を
   選択的に供給することにより、所定の着磁パターンによ
   り複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回転
   駆動されるようになされている位置検知器を有しないブ
   ラシレス直流モータにおいて、３相巻線に対して電気角
   で１２０度の通電態様により通電が行なわれる場合の全
   種類の通電パターンのそれぞれ個別の通電パターンで順
   次に３相の巻線に電気角で１２０度の通電態様で回転子
   が停止している状態において通電する手段と、前記した
   通電時に各相の巻線に個別に流れる電流によって各相の
   巻線毎の個別の磁路に通過する磁束と、回転子の磁極に
   よって前記した各個別の磁路に通過する磁束とのベクト
   ル和の磁束により各相の巻線に生じるインダクタンスの
   変化と対応して、前記した３相巻線における共通接続さ
   れている端部に前記した個別の通電パターン毎に個別に
   測定された電圧値に基づいて回転子の磁極の位置と３相
   巻線との相対的な位置を検出する手段とからなる位置検
   知器を有しないブラシレス直流モータにおける回転子の
   停止位置の検出方法