JPH0442917B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、少なくとも１本の素線を有する固
定子巻線と、永久磁石製の一個の回転子と、一個
の回転子位置センサ装置と、前記少なくとも１本
の素線に回転子位置に応じて通電するため、回転
子位置に応じて整流される少なくとも２個のトラ
ンジスタを保有し、固定子巻線の通電を制御する
ために使用される半導体装置とを備えたブラシレ
ス直流モータに関する。

〔従来の技術〕

このようなモータは、米国特許第3898544号明
細書により公知であ。この明細書には、全波整流
で動作する２線・４パルスモータが開示されてい
る。ブリツジ回路のトランジスタは、それぞれホ
ール素子の二つの出力信号で駆動され、このモー
タでは出力信号はほぼ正弦波形を呈する。つま
り、立ち上りはゆつくりとしている。従つて、出
力信号はしばらくして付属トランジスタのしきい
値電圧に達する。このため、整流切換時間に電流
の中断期間が生じる。しかし、充分長い電流の中
断期間を発生させる前提には、同じしきい値電圧
のトランジスタと、アナログ出力信号のホール素
子を使用し、このホール素子を制御する磁石部分
をほぼ正弦状に磁化することを利用することにあ
る。これ等の前提は加算されるものであるが、多
くの場合、満足されない。

〔発明の課題〕

従つて、この発明の課題は、整流切換時点の電
流の中断期間が正確で、低経費で作製できる冒頭
に述べた形式のブラシレス直流モータを提供する
ことにある。

〔課題を解決する手段〕

上記の課題は、この発明により、 少なくとも１本の素線２５を有する固定子巻線
と、 永久磁石製の一個の回転子１１と、 一個の回転子位置センサ装置３２と、 回転子位置に応じて前記少なくとも１本の素線
２５に電流を流すため、この回転子位置に応じて
整流される少なくとも２個のトランジスタ７２，
７３と、基準電位導線４５に対する制御信号が印
加される二つの制御入力端Ｊ１，Ｊ２とを保有し
ていて、固定子巻線の通電を制御するために使用
される半導体装置４０と、 を備えたブラシレス直流モータの場合、 前記入力端Ｊ１，Ｊ２の各々にそれぞれ一個の
遅延コンデンサ６４，６６の一方の電極を接続
し、対応する側の電極に基準電位導線を接続し、 遅延コンデンサの各々にコンデンサの充電状態
を可変するため比較的少ない電流を導入する電流
導入回路５９，６３が付属していて、制御入力端
Ｊ１，Ｊ２の各々に、この制御入力端に付属する
遅延コンデンサの急激な充電量の変化に応じて制
御入力端Ｊ１，Ｊ２を急激に遮断するため、回転
子位置センサ装置３２で制御される制御回路５
４，５８が付属していて、整流時に遮断すべき前
記少なくとも一個のトランジスタ７３または７２
の急速な遮断と、整流時に導通させるべき前記少
なくとも一個のトランジスタ７２または７３を遅
らして導通させることによつて解決されている。

更に、上記の課題は、この発明により、 少なくとも１本の素線２５を有する固定子巻線
と、 永久磁石製の一個の回転子１１と、 一個の回転子位置センサ装置３２と、 回転子位置に応じて前記少なくとも１本の素線
２５に電流を流すため、この回転子位置に応じて
整流される少なくとも２個のトランジスタ７２，
７３と、基準電位導線４５に対する制御信号が印
加される二つの制御入力端Ｊ１，Ｊ２とを保有し
ていて、固定子巻線の通電を制御するために使用
される半導体装置４０と、 を備えたブラシレス直流モータの場合、 制御入力端Ｊ１，Ｊ２の間に一個の遅延コンデ
ンサ８７を接続し、 制御入力端Ｊ１，Ｊ２の各々に、前記遅延コン
デンサに比較的小さい電流を導入する電流導入回
路８８，９０，９５が付属し、 制御入力端Ｊ１，Ｊ２の各々に、回転子位置セ
ンサ装置３２によつて制御され、この制御入力端
Ｊ１，Ｊ２での電位を急激に可変するため、この
回転子位置センサ装置３２で制御される制御回路
５４，８９，９４が付属し、整流時に遮断すべき
前記少なくとも一個のトランジスタ７３または７
２の急激な遮断により、このトランジスタ７３ま
たはは７２に付属する遅延コンデンサ８７の電極
の対応する電位変化と、整流時に導通させるべき
前記少なくとも一個のトランジスタ７２または７
３の遅らして導通を行うことによつて解決されて
いる。

〔発明の効果〕

上記の構成により、使用するトランジスタのし
きい値電圧、使用する回転子の位置センサの形式
あるいは回転子の磁石の磁化形状等に無関係に、
非常に正確な電流の中断期間を発生させることが
でき、その期間を必要に合わせて設定できる。

この発明により、特に２パルスモータの場合、
狭いスペースに楽に収納できるにも係わらず、極
めて確実に動作する、非常に点数の少ない電子部
品を有するモータを提供できる。

〔実施例〕

以下に、この発明を実施例を示す図面に基づき
詳細に説明する。

第１図には、米国特許第4030005号明細書で知
られているような、単線２極の２パルスブラシレ
ス直流モータが模式的に示してある。

ここで、 ２パルスとは、回転子が360゜の回転する毎に固
定子巻線に供給される電流パルスの数で、第１図
に示すモータには、例えば完全に１回転する間に
ほぼ長さの等しい二つの電流パルスが供給され、
一方のパルスは固定子巻線２５を一方の方向に、
また他方のパルスは逆方向に流れる。

単線とは、モータの巻線がただ一本であること
で、このようなモータは単相モータと呼ばれてい
る。

２極とは、回転子に２個の極があることを意味
する。

この発明は極数がより多いモータ、例えば４
極、６極等のモータにも適し、同様に、例えば４
パルスまたは６パルスモータにも適する。その場
合、例えば４パルスモータでは、第２図の回路を
２倍に重ねる必要があり、２個のホールICを等
間隔、例えば90゜の電気角、として固定子に配設
する必要がある。

第１図に示すモータ１０は、２極の外部回転子
１１を備えた外部回転子型モータで、回転子の半
径方向の磁化を通常のようにＮ，Ｓで示す。この
磁化は台形状で、極と極の間に狭い〓間１４，１
５（例えば、約５〜10゜の電気角）がある。台形
状の磁化は170゜〜175゜の各電気角にわたつてほぼ
一定の磁束密度を与え、次いで磁化曲線が単調減
少する（詳細な説明は西独特許第2346380号明細
書を参照）。

回転子１１は外周部１２、例えば鋼製の深絞り
キヤツプを保有している。キヤツプの底（図示せ
ず）は回転子の回転軸（図示せず）に連結されて
いる。このキヤツプ１２には、永久磁石１３、た
いてい所謂ゴム磁石が固定してある。キヤツプ１
２の上には、モータをにより駆動される送風機の
羽根１７が溶接されている。ただ１個の羽根１７
のみ図示する。第１図には、Ｎ極のほぼ一定な磁
束密度の領域をハツチングで、またＳ極の領域を
点々で示してある。回転方向には符号１６が付け
てある。

固定子１８は２個の突極を有する。即ち、上極
１９と下極２０で、両者の間に巻線２５を配設す
る溝２３，２４がある。この巻線の接続端子に符
号２７〜２９が付けてある。回転子位置センサ３
２は溝２４の開口に配設してある。この回転子位
置センサ３２は、ここではただ一つの出力信号を
出力するホールICで構成されている。もちろん、
他のセンサ、例えば光センサも使用できる。

固定子の極１９の上の空〓３３と、この空〓と
同じ形状の極２０の上の空〓３４とは、前記米国
特許第4030005号明細書に示すように形成されて
いる。例えば、空〓３３は溝２３から始まつて、
回転方向に最大個所３０まで増加を続け、最大個
所３０から最大個所d₁まで単調に減少する。こう
して、所望のリラクタンス・トルクが発生する
（前記の西独特許第2346380号明細書を参照）。当
然、この発明の直流モータを同じように内部回転
子型モータとして構成することもできる。空〓の
形状は所望のリラクタンス・トルクの形状および
回転子１１の磁化形状に依存する。極の〓間１
４，１５に傾斜を与えると有利である。第１図の
モータは、以下の回路を容易に理解するため、例
として示したものに過ぎない。当然、同じように
他のモータ、例えば平坦な空〓を備えた内部回転
子型のモータ等にも使用できる。

既に説明したように、電流パルスは巻線２５に
端子２８から端子２９に、次いで端子２９から端
子２８に交互に流れる。一方でモータの効率を高
く維持し、他方でブリツジ回路を使用する場合、
ブリツジ回路の電力半導体を経由する短絡を防止
するため、連続する二つのパルスの間に電流の中
断期間が設けてある。

第２図には、線分Ａ−Ａの右側に４個の電力半
導体開閉器と二つの駆動回路を備えたブリツジ回
路４０が示してあり、線分Ａ−Ａの左側にブリツ
ジ回路４０を駆動する回路４１が示してある。こ
の回路４１はしばしば駆動回路、整流回路あるい
は選択回路とも呼ばれている。直流電圧の正極
（例えば、24V、48Vまたは60V）から、溶断抵抗
４２と逆極性保護用ダイオード４３とが正導線４
４に通じている。負導線４５と正導線４４の間に
は、平滑コンデンサ４６（例えば、20〜100μF）
が配設してある。抵抗４２はモータが過負荷のと
き溶断するので、ヒユーズとして使用される。

回転子位置センサそして使用されるホールIC
３２は、トランジスタ４８のエミツタ４７に接続
されている。このトランジスタ４８のコレクタと
ベースはそれぞれ抵抗４９と４８を介して正導線
４４に接続され、このベースからツエナーダイオ
ード５３が負導線４５に繋がつている。従つて、
エミツタ４７では、例えば5.6Vの定電圧が生じ、
ここに図示していない他の負荷、例えば回転数制
御装置または電流制御装置を接続することもでき
る。しかし、この回路の利点はかなり高いモータ
の出力まで電流制御装置を必要としない点にあ
る。

一方の接続端子が負導線４５に繋がるホール
IC３２は、出力側にオープコレクタのnpnトラン
ジスタ５４を有し、このコレクタは図示するよう
にホールIC３２の出力端３５を形成している。
この出力端からホールIC３２の第一負荷抵抗５
６がエミツタ４７の定電圧に通じ、更に抵抗５７
が位相反転npnトランジスタ５８のベースに通じ
ている。このトランジスタのエミツタは負導線４
５に、コレクタは高抵抗の抵抗５９を介して正導
線４４に接続されている。この導線４４の電位は
図示のように、動作中エミツタ４７の電位よりか
なり高い。

出力端５５には、更にダイオード６２の陰極が
接続されている。陽極はホールIC３２の第二負
荷抵抗として働く高抵抗の抵抗６３を介して正導
線４４に、また遅延コンデンサ６４を介して負導
線４５に接続されていて、接続点Ｊ１を経由して
駆動回路として働くnpnトランジスタ６５のベー
スに接続されている。

位相反転トランジスタ５８のコレクタも遅延コ
ンデンサ６６を経由して負導線４５に接続され、
接続点Ｊ２をを経由して駆動回路として働くnpn
トランジスタ６７のベースに接続されている。

ブリツジ回路４０には、４個のダーリントン・
トランジスタ、つまり上の二つの分岐路には２個
のpnpトランジスタ７０，７１が、下の二つの分
岐路には２個のnpnトランジスタ７２，７３があ
る。トランジスタ７０，７１のエミツタは正導線
４４に、またトランジスタ７２，７３のエミツタ
は負導線４５に接続している。トランジスタ７０
と７２のコレクタを互いに接続して、固定子巻線
２５の接続端子２８に接続してある。トランジス
タ７１と７３のコレクタも互いに接続され、
PTC（正温度係数）抵抗７４を介して固定子巻線
２５の接続端子２９に接続してある。トランジス
タ７０のベースは抵抗７５を介して、エミツタが
トランジスタ７３のベースに直接接続する駆動ト
ランジスタ６５のコレクタに接続されている。ト
ランジスタ７１のベースは抵抗７６を介して、エ
ミツタがトランジスタ７２のベースに直接接続す
る駆動トランジスタ６７のコレクタに接続されて
いる。

駆動トランジスタ６７が導通状態になると、ブ
リツジ接続のトランジスタ７１，７２が導通し、
電流は正導線４４からトランジスタ７１、PTC
抵抗７４、固定子巻線２５およびブリツジ接続の
トランジスタ７２を経由して負導線４５に流れ
る。逆に、駆動トランジスタ６５が導通状態にな
ると、ブリツジ接続のトランジスタ７０，７３が
導通し、電流は正導線４４からトランジスタ７
０、固定子巻線２５、PTC抵抗７４およびトラ
ンジスタ７３を経由して負導線４５に流れる。即
ち、固定子巻線２５の電流は先ず接続端子２９か
ら接続端子２８に流れ、次いで接続端子２８から
接続端子２９に流れる。PTC抵抗７４は回転子
１１が止まるとき、加熱によりPTC抵抗７４の
抵抗値が著しく増加し、巻線２５の電流を安全な
値に低減するので、モータ電流が流れ過ぎるのを
防止する。

２個の駆動トランジスタ６５，６７を同時にオ
ンにすると、ブリツジ接続の全トランジスタ７０
〜７３が同時に導通し、正導線４４と負導線４５
の間が短絡するので、これ等のトランジスタ７０
〜７３が直ぐ壊れる。この状態は生じてはならな
い。即ち、駆動トランジスタ６５，６７の制御パ
ルスを時間間隔で分離する必要がある。これに対
して、この発明により特別な処置が講じてある。

ホールIC３２は出力端に矩形パルス８０を出
力する（第３図Ａを参照）。矩形パルス８０は、
180゜電気角の間でＨ（高い、トランジスタ５４が
オフ）、次の180゜の電気角の間でＬ（低い、トラン
ジスタ５４がオン）である。

出力端５５がＨなら、トランジスタ５８は比較
的高抵抗の抵抗５７を介してオンになる。その
時、遅延コンデンサ６６は短時間の間に（例え
ば、1μsの間に）放電するので、放電素子として
働き、駆動トランジスタ６７をオフにする。従つ
て、ブリツジ接続のトランジスタ７１，７２を遮
断する。この状況を第３Ｂ図と第３Ｃ図に示す。
第３Ｂ図はコンデンサ６６の電圧U₆₆を示し、第
３Ｃ図はトランジスタ７１，７２のオン状態をハ
ツチングにして示している。

同時に、出力端５５がＨの時、更にダイオード
６２が遮断されるので、高抵抗の抵抗６３を経由
して充電電流が遅延コンデンサ６４に流れ、第３
Ｄ図に電圧U₆₄として示すように、遅延コンデン
サ６４を直線的に充電する。遅延コンデンサ６４
の電圧が約2Vのしきい値U_th（３個のトランジス
タのベース．エミツタ間のしきい値電圧）に達す
ると、駆動トランジスタ６５がオンし、トランジ
スタ７０，７３も一緒にオンする。

回転子が180゜電気角回転すると、ホールIC３２
の出力電位は低下する。即ち、トランジスタ５４
がオンする。今度は遅延コンデンサ６４がダイオ
ード６２と放電素子として働くトランジスタ５４
を経由して急速に放電する（例えば、1μs内）。従
つて、今までオンしていた駆動トランジスタ６５
は急激に遮断され、このトランジスタで駆動され
るトランジスタ７０，７３もオフになる。

同時に、比較的高抵抗の抵抗５７を介して位相
反転トランジスタ５８も遮断されるので、第３Ｂ
図のように、遅延コンデンサ６６は高抵抗の抵抗
５９を介して殆んど一定の電流で、直線的に充電
される。しきい値電圧U_th（ここでは、例えば約
2V）を越えると、駆動トランジスタ６７はオン
し、トランジスタ７１，７２も一緒にオンする。

第３Ａ〜Ｅ図から明らかなように、ブリツジ接
続のトランジスタ７０，７３が導通する時間帯
と、ブリツジ接続のトランジスタ７１，７２が導
通する時間帯との間には、それぞれ時間間隔８２
がある。3000r.p.mの４極モータの場合、例えば
180゜電気角は5msの時間に相当する。この場合、
時間間隔８２の接続時間を0.1〜0.5ms、つまり数
μsのコンデンサ６４，６６の放電時間より大幅に
長く選ぶ。

例えば、かなり高い動作電圧24Vまたは48Vに
ある高抵抗の抵抗５９，６３は、実際には定電流
源として働き、遅延コンデンサ６４，６６を直線
的に充電する。これは、エミツタ４７に接続した
場合に生ずる指数関数的な充電より正確にターン
オン遅延を与える。更に、この方法でトランジス
タ４８の負担が軽減され、より小型にすることが
できる。

第２図の回路では、ホールIC３２の内部のト
ランジスタ５４は遅延コンデンサ６４の放電素子
として使用されている。このことは、特に有利に
で好ましい構成の例である。当然、このために別
な独立したトランジスタを使用できるが、高価に
なる。第二図の回路では、トランジスタ５４がオ
フのとき、一方でトランジスタ５８を直ちにオン
に、コンデンサ６６を直ぐ放電させ、他方でコン
デンサ６４を抵抗６３を経由してゆつくり充電で
きるようにするため、抵抗５７とダイオード６２
のデカツプリング素子が必要である。上記の二つ
の素子がないと、コンデンサ６４の電圧がトラン
ジスタ５８のベース．エミツタ間のしきい値電圧
に制限される。ブリツジ接続のトランジスタ７０
〜７３には、それぞれ保護ダイオード７０′〜７
３′が逆並列に接続されている。

以下に、若干の回路素子の代表的な値を示す。

動作電圧 48VDC モータ ４極、単線、出力15W 端子４７の電圧 5.6V ホールIC３２ TL170 抵抗５６ 2.2KΩ 抵抗５７，５９，６３ 100KΩ 抵抗器７５，７６ 22KΩ コンデンサ６４，６６ 10μF 第４図に、この発明によるモータの第二実施例
を示す。このモータでは、機能が更に改善され、
部品点数も少ない。このことは、送風機に使用す
る場合、利用できるスペースが制限されるので、
特に重要である。第１〜３図と同じものをまたは
同じ機能の部品には、同じ符号を付け、再び説明
を繰り返さない。

ブリツジ回路４０′は、第２図のブリツジ回路
４０と原理的に同構造である。即ち、保護ダイオ
ード７０′〜７３′と、ベース・エミツタのバイパ
ス抵抗７０″〜７３″を有する４個のダーリント
ン・トランジスタ７０〜７３とが設けてある。ブ
リツジの接続端子２８から固定子巻線２５と
PTC抵抗７４がブリツジ接続端子３０に繋がつ
ている。

上部ブリツジ接続のトランジスタ７０，７１
は、第２図の回路とは異なる方法で駆動される。
即ち、接続端子２８から抵抗８５がトランジスタ
７１のベースに、また接続端子３０から抵抗８６
がトランジスタ７０のベースに接続されている。

更に、トランジスタ７２と７３のベースの間に
は、トランジスタ７２，７３の内部容量が大きい
場合、場合によつては、省略できるコンデンサ８
７が接続されている。

駆動回路４１′もホールIC３２を使用している
が、当然他の種類のセンサも使用できる（例え
ば、光電検出器）。この発明の優れて利点は、デ
ジジタル出力信号８０（第３図）、即ちセンサを
制御する磁界（またはその他の物理量）の大きさ
を非アナログ的に出力するセンサを使用すること
にある。

ホールIC３２に並列に、例えば5Vのツエナー
電圧を有するツエナーダイオード５３が接続され
ている。ホールIC３２の一方の端子は、直接負
導線４５に接続され、他方の端子は抵抗４９を介
して正導線４４に接続されている。ホールIC３
２の内部構造は第２図で説明した。

ホールIC３２の出力端５５は抵抗８８を介し
て正導線４４に、更にダイオード８９の陰極に直
接接続されている。陽極は接続点Ｊ１を経由して
ブリツジ接続のトランジスタ７３のベースに接続
され、抵抗９０がこのダイオードに並列接続され
ている。

更に、出力端５５から抵抗９３がnpnトランジ
スタ９４のベースに繋がつている。このトランジ
スタのエミツタは直接負導線４５に、またコレク
タは接続点ｊ２を経由して直接ブリツジ接続のト
ランジスタ７２のベースと、抵抗９５を介して正
導線４４とに接続されている。トランジスタ９４
は位相反転回路として、およびトランジスタ７２
の制御入力端を遮断する制御素子として使用され
ている。他方、ホールIC３２の内部トランジス
タ５４は、ブリツジ接続のトランジスタ７３の制
御入力端を遮断する制御素子として使用されてい
る。

第４図の回路には、次の利点がある。

ａ PTC抵抗７４によつてモータとブリツジ回
路４０′の過負荷が保護される。

ｂ 過負荷状態が解消した場合、例えば回転子１
１がもはや制動を受けない場合、耐過負荷保護
装置は自動的に正規状態に回復するので、モー
タは再び回転する。

ｃ ブリツジ回路４０′が過負荷になつても、駆
動回路４１′は機能している。

ｄ ブリツジ回路４０′は「デジタル」信号８０
を使用するにも係わらず、第一トランジスタ対
のオフと後続トランジスタの対のオンの間にか
なり長い休止時間が、例えば切換周期の1/100
〜1/10の程度の休止時間が生じるように駆動さ
れる。

ｅ 溶断抵抗４２によつて、第４図の回路はブリ
ツジ回路４０′の障害を保護する。

コンデンサ４６は、固定子巻線２５のモータ電
流を整流するとき放出されるエネルギを吸収し、
電圧ピークを除去するために使用される。

動作中、ブリツジ・トランジスタ７２は位相反
転段９３〜９５を介して駆動され、ブリツジ・ト
ランジスタ７３は位相反転なしで、ホールIC３
２により直接駆動される。例えば、トランジスタ
９４が遮断されると、つまりブリツジ・トランジ
スタ７２がオンになると、接続端子２８の電位は
負導線４５の電位にほぼ等しくなる。従つて、ブ
リツジ・トランジスタ７１のベースは、抵抗８５
を介して、ターンオン電流を受け取るので、この
トランジスタ７１はオンになる。それ故、コレク
タ（接続端子３０）の電位は正導線４４の電位に
ほぼ等しくなり、電流が正導線４４からトランジ
スタ７１、PTC抵抗７４、固定子巻線２５およ
びトランジスタ７２を経由して負導線４５に流れ
る。

逆の場合、トランジスタ７３がオンになり、ト
ランジスタ７２がオフになると、抵抗８６を介し
てベース電流がトランジスタ７０に流れるので、
このトランジスタ７０はオンし、モータ電流が逆
方向に流れる。つまり、正導線４４からトランジ
スタ７０、固定子巻線２５、PTC抵抗７４、ト
ランジスタ７３を経由して負導線４５に流れる。

この形式のブリツジ回路では、コレクタで互い
に接続している導電性の異なるトランジスタが決
して同時にオンしないことが確実な動作のため重
要である。何故なら、その時の電流は制限され
ず、正導線４４と負導線４５の間の短絡に相当す
るからである。その場合、トランジスタでの消費
電力は危険な値となる。

上記短絡電流を防止するこの発明による処置
は、トランジスタ７２と７３の遮断が比較的小さ
い微分内部抵抗を有する、ターンオンした半導体
区間にわたつてかなり急激に生じることにある。
従つて、前記内部抵抗がトランジスタ７２，７３
のベース・エミツタ間の容量と共に形成する時定
数はかなり短い。トランジスタ７３の場合、半導
体区間はダイオード８９とホールIC３２のター
ンオンした内部のトランジスタ５４とから成る。
トランジスタ７２の場合、ターンオンしたトラン
ジスタ９４が前記半導体区間を構成する。

遮断過程の場合と異なり、導通過程は比較的高
い抵抗の抵抗で生じ、かなり遅いベース電圧の立
ち上りをもたらすベース電流によつて誘起され
る。例えば、トランジスタ９４がオフになると、
ベース電流は抵抗９５を介してブリツジ・トラン
ジスタ７２のベースに流れる。しかし、このベー
スは直前まではほぼエミツタの電位であるので、
トランジスタ７２がオン状態なる前に、先ずベー
ス電流はベース・エミツタとベース・コレクタの
容量の蓄積作用に打ち勝つ必要がある。

同じように、ホールIC３２の内部トランジス
タ５４が遮断されると、トランジスタ７３のター
ンオンが遅れる。即ち、トランジスタ７３のベー
スを直ぐ前までエミツタ電位で、抵抗８８，９０
を介してトランジスタ７３のベースに流れるベー
ス電流は、トランジスタ７３がオンする前に、先
ずトランジスタ７３の蓄積作用に打ち勝つ必要が
ある。

最近のトランジスタの容量はかなり小さいの
で、ターンオフに比べてターンオンの説明した遅
延効果は著しくない。一般に、この遅延効果スは
トランジスタ７０，７２またはトランジスタ７
１，７３を経由する直接の短絡電流を阻止するの
に充分である。しかし、この遅延効果は必ずしも
常に完全に除去しえない副効果、例えば導線間の
容量、導線抵抗、個々のトランジスタ間の許容誤
差のばらつきにより簡単に乱れる。

上記の遅延効果は、この発明と特に有利な構成
によれば、強化することが可能である。即ち、ト
ランジスタ７２と７３のベース間にコンデンサ８
７を接続し、その容量を100pFまたはそれ以上に
することによつて簡単な方法で相当強化される。

コンデンサ８７の働きは以下の通りである。

ホールIC３２の内部トランジスタ５４がオン
していると仮定すると、トランジスタ９４，７３
はオフであり、トランジスタ７２はオンである。
一定時点で、ホールIC３２がスイツチング状態
を変えると、即ち、オフになると、トランジスタ
９４は殆んど同時にオンし、ブリツジ・トランジ
スタ７２のベース・エミツタ間はトランジスタ９
４により実質上短絡する。従つて、トランジスタ
７２のベース・エミツタ間の電圧U_BEは、以前の
約1.2V〜1.4Vから急激に約0.1V〜0.3Vまで低下
する。トランジスタ７２のベースのこの急激な電
位変化は、コンデンサ８７を経由してトランジス
タ７３のベースに移行するので、このトランジス
タ７３のベース電位は短時間に負導線４５の電位
以下に低下し、トランジスタ７３は抵抗８８，９
０を介してターンオン電流がトランジスタ７３の
ベースに流れていても、必ず遮断される。この電
流は、トランジスタ７３がオンする前に、先ずコ
ンデンサ８７を電圧差2xU_BEだけ充電する必要が
ある。従つて、かなり長期間トランジスタ７２，
７３およびトランジスタ７０，７１も確実に遮断
される。

反対に、ホールIC３２の内部トランジスタ５
４が遮断状態から導通電状態に移行すると、コン
デンサ８７は全く同じ方法で逆向きに充電され
る。即ち、今までオンしていた約1.2〜1.4Vのト
ランジスタ７３のベース・エミツタ間電圧U_BEは
ホールIC３２の内部トランジスタ５４によつて、
ダイオード８９を経由して短時間内に約0.8Vに
低下する。従つて、トランジスタ７３は速く遮断
される。このベース・エミツタ間の電圧は抵抗９
０を経由して幾分ゆつくりと約0.1〜0.3Vまで低
下する。この急激な電位変化はコンデンサ８７に
よつてトランジスタ７３のベースからトランジス
タ７２のベースに移る。従つて、このトランジス
タ７２は抵抗９５を経由してベース電流が流れる
にも係わらず、遮断状態に維持される。ブリツ
ジ・トランジスタ７２がオンになる前に、先ず抵
抗９５を介してコンデンサ８７を約2xU_BEだけ充
電する必要がある。このコンデンサ８７は二つの
切換過程、即ちブリツジ・トランジスタ７２のタ
ーンオン過程と、ブリツジ・トランジスタ７３の
ターンオン過程に対し２重の機能で遅延作用をす
る。

抵抗９３はホールIC３２の出力端５５の（必
然的にかなり大きい）出力電圧とトランジスタ９
４のベース・エミツタ間の低い電圧との間をデカ
ツプリングさせるために使用される。

抵抗８８，９０，９３は、抵抗９５によりトラ
ンジスタ７２のベースに流れる電流とほぼ等しい
電流がトランジスタ７３のベースに流れるように
設計されている。従つて、トランジスタ７２のタ
ーンオン時の遅延時間はほぼ等しくなる。

特に、ブリツジ・トランジスタ７２，７３のベ
ースをコンデンサ８７で互いに接続すると、一方
のトランジスタ対のターンオフと、次のトランジ
スタ対のターンオンの間に、切換周期の継続時間
の1/100〜1/10の程度の望ましい比較的長い休止
期間が得られる。その場合、この休止時間の長さ
はコンデンサ８７及び／又は抵抗８８，９５の値
を選定して調節できる。この休止期間により、ブ
リツジ回路４０′のトランジスタの熱負荷を軽減
し、効率を向上させ、モータの寿命を延ばすこと
ができる。

トランジスタ７０，７１のベースとトランジス
タ７２，７３のコレクタを交差接続して直接駆動
が行われれ、第２図の駆動トランジスタ６５，６
７が省略され、回路を著しく簡略できる。

以下に、第４図に対して若干の代表的な値を呈
示する。

動作電圧： 48V（40〜60V） 消費電力： 3000r.p.mで10W ホールIC３２ TL170 コンデンサ４６ 47μF コンデンサ８７ 3300pF 抵抗４９ 4.7kΩ 抵抗８８ 33 ｋΩ 抵抗９０ 12 ｋΩ 抵抗９３ 27 ｋΩ 抵抗９５ 68 ｋΩ 抵抗８５，８６ 47 ｋΩ ダイオード８９ IN4148 トランジスタ９４ BC546 トランジスタ７０，７１ BD680 トランジスタ７２，７３ BD689 第５図には、第４図の簡単な変形が示してあ
る。第５図の駆動回路４１′は第４図の駆動回路
と完全に一致するので、これ以上説明しない。半
導体装置としては、ここではただ２組みのダーリ
ントン・トランジスタ７２，７３を有する装置４
０″が使用されている。これ等のトランジスタの
接続と駆動回路４１′との接続は、第４図の場合
と同様に行われるので、再度説明しない。両トラ
ンジスタのベース間には、同じようにコンデンサ
８７が接続してあり、この容量値は第４図の場合
に等しい。第４図に対して呈示した代表的なデー
タは第５図に対しても同じように当てはまる。

モータ１０は、ここでも２線式である。即ち、
巻線２５は第１図の中間タツプ２７を有し、この
タツプはPTC抵抗７４を経由して正導線４４に
接続されている。一方の接続端子２８（第１図参
照）はトランジスタ７２のコレクタに、また他方
の接続端子２９はトランジスタ７３のコレクタに
接続されている。トランジスタ７２がターンオン
すると、電流は第１図の巻線２５の上側の半巻線
を経由して、一方の方向へ流れ、この半巻線は第
一巻線である。他方のトランジスタ７３がターン
オンすると、電流は第１図の巻線２５の下側の半
巻線を経由して反対方向に流れ、この半巻線は第
二巻線である。

容易に理解できるように、両方のトランジスタ
７２，７３が同時にターンオンしても意味がな
い。何故なら、両半巻線の磁界が互いに相殺し、
ただ巻線２５が加熱されるに過ぎず、モータの効
率を低下させるからである。

それ故、第５図の２巻線装置の場合、両方のト
ランジスタ７２，７３とも短時間（第２図の休止
期間８２）オンしない切換区間を発生させると合
理的である。

動作は、第４図で既に詳細に説明した。例え
ば、位相反転トランジスタ９４がターンオンすれ
ば、このトランジスタがトランジスタ７２を遮断
し、その結果、そのベース・エミツタ間の電圧は
初め1.2V〜1.4Vから0.1V〜0.3Vに低下する。こ
の急激な電位変化は、コンデンサ８７によりトラ
ンジスタ７３のベースに伝送されるので、そのベ
ース電位は短時間で負導線４５の電位以下にな
り、トランジスタ７３は差し当たり確実に遮断さ
れる。抵抗８８，９０を経由してトランジスタ７
３に流れる電流は、トランジスタ７３をターンオ
ンさせる前に、先ずコンデンサ８７を電圧差
2xU_BEだけ充電させる必要がある。従つて、この
充電過程の間、両方のトランジスタ７２，７３は
同時に遮断され、整流期間で望ましい電流の休止
期間が得られる。

逆に、トランジスタ７３が整流の時に遮断され
ると、第４図で詳しく説明したように、逆過程が
生じる。

回転子１１を止めようとすると、モータの電流
が著しく上昇する。PTC抵抗７４はこの電流に
よつて加熱され、高抵抗値となり、モータ１０の
過負荷を保護する。制動を中断すれば、PTC抵
抗７４は再び冷えて、モータ１０は再び始動でき
る。

この発明は、簡単な構造でも、機能と信頼性の
点で最適であり、部品点数が少ないので、所謂機
器方の送風機に組み込込むのに適している。この
送風機の寸法は、多くの場合、38mmの長さに過ぎ
ず、部品用の占有スペースが非常に制限される。
この発明は、所謂半ブリツジ回路にも利用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、送風機を直接駆するために使用される
リラクタンス補助トルクを有する２パルス・ブラ
シレス直流モータの模式図。第２図、第１図のモ
ータを駆動するこの発明による第一実施例のブリ
ツジ回路の回路図。第３Ａ〜Ｅ図、第２図の動作
を説明する波形図。第４図、第２図に似たこの発
明による第二実施例の回路の回路図。第５図、こ
の発明による第三実施例の回路の回路図。 図中参照符号：１０…ブラシレス直流モータ、 １１…回転子、１２…キヤツプ、１３…永久磁
石、１４，１５…間〓、１６…回転方向、１７…
羽根、１８…固定子、１９，２０…固定子の磁
極、２５…固定子巻線、２７〜２９…固定子巻線
の接続端子、３２…回転子の位置センサ、４０，
４０′，４０″…ブリツジ回路、４１，４１′…駆
動回路、５８，９４…位相反転トランジスタ、６
４，６６…遅延コンデンサ、６５，６７…駆動ト
ランジスタ、７４…PTC抵抗、８０…回転子の
位置センサであるホールICの出力パルス。８２
…時間間〓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１本の素線２５を有する固定子巻
   線と、 永久磁石製の一個の回転子１１と、 一個の回転子位置センサ装置３２と、 回転子位置に応じて前記少なくとも１本の素線
   ２５に電流を流すため、この回転子位置に応じて
   整流される少なくとも２個のトランジスタ７２，
   ７３と、基準電位導線４５に対する制御信号が印
   加される二つの制御入力端Ｊ１，Ｊ２とを保有し
   ていて、固定子巻線の通電を制御するために使用
   される半導体装置４０と、 を備えたブラシレス直流モータにおいて、 前記入力端Ｊ１，Ｊ２の各々にそれぞれ一個の
   遅延コンデンサ６４，６６の一方の電極を接続
   し、対応する側の電極に基準電位導線を接続し、 遅延コンデンサの各々にコンデンサの充電状態
   を可変するため比較的少ない電流を導入する電流
   導入回路５９，６３が付属していて、 制御入力端Ｊ１，Ｊ２の各々に、この制御入力
   端に付属する遅延コンデンサの急激な充電量の変
   化に応じて制御入力端Ｊ１，Ｊ２を急激に遮断す
   るため、回転子位置センサ装置３２で制御される
   制御回路５４，５８が付属していて、整流時に遮
   断すべき前記少なくとも一個のトランジスタ７３
   または７２の急速な遮断と、整流時に導通させる
   べき前記少なくとも一個のトランジスタ７２また
   は７３を遅らして導通させることを特徴とするブ
   ラシレス直流モータ。 ２ 前記電流導入回路５９，６３は定電流源回路
   の方式にして形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載のブラシレス直流モー
   タ。 ３ 半導体装置４０に給電する駆動電圧より低
   い、安定化された出力電圧を回転子位置センサ装
   置３２に給電するために使用される一つの電圧制
   御器例えば、４８，５０，５３を備え、 前記電流導入回路は比較的高抵抗の抵抗器５
   ９，６３として形成されていて、前記安定化され
   た出力電圧より高い電圧に接続し、 前記電流導入回路は好ましくはモータの駆動電
   圧の一極に接続されている、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載のブラシレス直流モータ。 ４ 比較的高抵抗の抵抗器５９，６３として形成
   された前記電流導入回路は各遅延コンデンサ６
   ４，６６の容量値に応じて、必要な充電量の変化
   の時定数を与え、この電量の変化は制御可能な回
   路５５，５８によつて制御入力端を遮断するため
   必要な時間よりかなり長く導通を遅らせることを
   特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれか
   １項に記載のブラシレス直流モータ。 ５ 電流導入回路として使用される比較的高抵抗
   の両方の抵抗器５９，６３は、必要な充電量の変
   化のほぼ等しい時定数を得るために形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   のブラシレス直流モータ。 ６ 導通過程を遅延させる少なくとも一個の遅延
   コンデンサ６４，６６の充電量の変化時間は、公
   称回転数の場合、付属トランジスタ７２，７３の
   理論的に可能な導通期間の最大約10％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１〜５項のいずれ
   か１項に記載のブラシレス直流モータ。 ７ 固定子巻線の少なくとも１本の素線には、
   PTC抵抗７４が直列接続されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項
   に記載のブラシレス直流モータ。 ８ 回転子位置センサ装置として、出力段をトラ
   ンジスタ５４で形成したホールIC３２が装備し
   てあり、この出力トランジスタ５４は制御入力端
   Ｊ１，Ｊ２を遮断する駆動回路として動作してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項い
   ずれか１項に記載のブラシレス直流モータ。 ９ 回転子位置センサ装置３２の出力信号の位相
   を反転させるため、位相反転トランジスタ５８が
   装備してあり、この位相反転トランジスタは制御
   入力端Ｊ１，Ｊ２を遮断する制御回路として使用
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   〜８項のいずれか１項に記載のブラシレス直流モ
   ータ。 １０ 回転子位置センサ装置３２の出力端５５と
   位相反転トランジスタ５８の入力端の間には、好
   ましくは高抵抗のデカツプリング低抗５７が装備
   してあることを特徴とする特許請求の範囲第９項
   に記載のブラシレス直流モータ。 １１ 電流導入回路の一方６３はデカツプリング
   回路６２，５７によつて位相反転トランジスタ５
   ８の入力端からデカツプリングされていることを
   特徴とする特許請求の範囲第９項または第１０項
   に記載のブラシレス直流モータ。 １２ 電流導入回路の一方６３と回転子位置セン
   サ装置３２の出力端の間には、遅延コンデンサ６
   ４の充電量の変化を回転子位置センサ装置３２を
   介して可能にするダイオード６２が装備してある
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の
   ブラシレス直流モータ。 １３ 少なくとも１本の素線２５を有する固定子
   巻線と、 永久磁石製の一個の回転子１１と、 一個の回転子位置センサ装置３２と、 回転子位置に応じて前記少なくとも１本の素線
   ２５に電流を流すため、この回転子位置に応じて
   整流される少なくとも２個のトランジスタ７２，
   ７３と、基準電位導線４５に対する制御信号が印
   加される二つの制御入力端Ｊ１，Ｊ２とを保有し
   ていて、固定子巻線の通電を制御するために使用
   される半導体装置４０′；４０″と、 を備えたブラシレス直流モータにおいて、 制御入力端Ｊ１，Ｊ２の間に一個の遅延コンデ
   ンサ８７を接続し、 制御入力端Ｊ１，Ｊ２の各々に、前記遅延コン
   デンサに比較的小さい電流を導入する電流導入回
   路８８，９０，９５が付属し、 制御入力端Ｊ１，Ｊ２の各々に、回転子位置セ
   ンサ装置３２によつて制御され、この制御入力端
   Ｊ１，Ｊ２での電位を急激に可変するため、この
   回転子位置センサ装置３２で制御される制御回路
   ５４，８９，９４が付属し、整流時に遮断すべき
   前記少なくとも一個のトランジスタ７３または７
   ２の急激な遮断により、このトランジスタ７３ま
   たは７２に付属する遅延コンデンサ８７の電極の
   対応する電位変化と、整流時に導通させるべき前
   記少なくとも一個のトランジスタ７２または７３
   の遅らして導通を行うことを特徴とするブラシレ
   ス直流モータ。 １４ 前記電流導入回路８８，９０，９５は定電
   流源回路の方式にして形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１３項に記載のブラシレ
   ス直流モータ。 １５ 半導体装置４０′；４０″に給電する駆動電
   圧より低い、安定化された出力電圧を回転子位置
   センサ装置３２に給電するために使用される一つ
   の電圧制御器４９，５３を備え、 前記電流導入回路は比較的高抵抗の抵抗器８
   ８，９０，９５として形成されていて、前記安定
   化された出力電圧より高い電圧に接続し、 前記電流導入回路は好ましくはモータの駆動電
   圧の一極に接続されている、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１３項または
   第１４項に記載のブラシレス直流モータ。 １６ 比較的高抵抗の抵抗器８８，９０，９５と
   して形成された前記電流導入回路は各遅延コンデ
   ンサ８７の容量値に応じて、必要な充電量の変化
   の時定数を与え、この充電量の変化は制御可能な
   回路５５，９４によつて制御入力端を遮断するた
   め必要な時間よりかなり長く導通を遅らせること
   を特徴とする特許請求の範囲第１３〜１５項のい
   ずれか１項に記載のブラシレス直流モータ。 １７ 電流導入回路として使用される比較的高抵
   抗の両方の抵抗器８８，９０，９５は、必要な充
   電量の変化のほぼ等しい時定数を得るために形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ６項に記載のブラシレス直流モータ。 １８ 導通過程を遅延させる少なくとも一個の遅
   延コンデンサ８７の充電量の変化時間は、公称回
   転数の場合、付属トランジスタ７２，７３の理論
   的に可能な導通期間の最大約10％であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１３〜１７項のいずれ
   か１項に記載のブラシレス直流モータ。 １９ 固定子巻線の少なくとも１本の素線には、
   PTC抵抗７４が直列接続されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１３〜１８項のいずれか
   １項に記載のブラシレス直流モータ。 ２０ 回転子位置センサ装置として、出力段をト
   ランジスタ５４で形成したホールIC３２が装備
   してあり、この出力トランジスタ５４は制御入力
   端Ｊ１，Ｊ２を遮断する駆動回路として動作して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１３〜１
   ９項のいずれか１項に記載のブラシレス直流モー
   タ。 ２１ 回転子位置センサ装置３２の出力信号の位
   相を反転させるため、位相反転トランジスタ５８
   が装備してあり、この位相反転トランジスタは制
   御入力端Ｊ１，Ｊ２を遮断する制御回路として使
   用されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １３〜２０項のいずれか１項に記載のブラシレス
   直流モータ。 ２２ 回転子位置センサ装置３２の出力端５５と
   位相反転トランジスタ９４の入力端の間には、好
   ましくは高抵抗のデカツプリング低抗９３が装備
   してあることを特徴とする特許請求の範囲第２１
   項に記載のブラシレス直流モータ。 ２３ 電流導入回路の一方８８，９０はデカツプ
   リング回路８９，９３によつて位相反転トランジ
   スタ９４の入力端からデカツプリングされている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２１項または
   第２２項に記載のブラシレス直流モータ。 ２４ 電流導入回路の一方８８，９０と回転子位
   置センサ装置３２の出力端の間には、遅延コンデ
   ンサ８７の充電量の変化を回転子位置センサ装置
   ３２を介して可能にするダイオード８９が装備し
   てあることを特徴とする特許請求の範囲第２１項
   に記載のブラシレス直流モータ。