JPH0475493A

JPH0475493A - 無整流子直流電動機

Info

Publication number: JPH0475493A
Application number: JP2186546A
Authority: JP
Inventors: Toshio Inaji; 利夫稲治; Makoto Goto; 誠後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-10
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2827467B2

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無整流子直流電動機に関し、さらに詳しくは、
永久磁石回転子の回転位置を検出するためのホール素子
の如き回転子位置検出素子を不要とした無整流子直流電
動機に関するものである。

従来の技術無整流子直流電動機はブラシ付の直流電動機に比べ機械
的接点を持たないため長寿命であると同時に電気的雑音
も少なく、近年、高信軌性が要求される産業用機器や映
像・音響機器に広く応用されている。

従来、この種の無整流子直流電動機はそのほとんどが固
定子巻線の通電相切換えのために、ブラシに相当する回
転子位置検出素子（例えばホール素子）を使用している
。しかしながら、回転子位置検出素子自体法して安価な
ものではなく、さらに素子の取付は位置調整の煩雑さ、
配線数の増加により無整流子直流電動機はブラシ伸直流
電動機ニ比べて大幅にコストが上昇する欠点がある。

また、電動機内部に回転子位置検出素子を取り付けなけ
ればならないため、構造上の制約が起こることがしばし
ばある９近年、機器の小型化に伴い使用される電動機も
小型かつ薄型化されホール素子等の位置検出素子を取り
付ける場所的余裕がなくなってきている。

そこでホール素子の如き回転子位置検出素子の全くない
無整流子直流電動機が従来よりいくつか提案されている
。

例えば、特公昭６２−２６０５８６号公報に示されるよ
うな固定子巻線に電流を両方向に供給する、いわゆる全
波駆動方式の無整流子直流電動機がある。

これは、電動機の起動時には起動パルス発生回路の出力
する起動パルスで固定子巻線に流れる電流を強制的に順
次切り換えて駆動し、回転子の回転が上昇して固定子巻
線に逆起電力が誘起されたときに逆起電力のゼロクロス
点を検出し、その出力信号をモノマルチで一定時間だけ
遅延させることによって通電のタイミングを決定するも
のである。

発明が解決しようとする課題回転子位置検出素子のない無整流子直流電動機は、基本
的には固定子巻線に誘起される逆起電力を利用して固定
子巻線の相切換えに必要な位置信号を作成している。し
かしながら、起動時には回転子が静止しているため各固
定子巻線には逆起電力が発生していない。そのため、初
期の通電相が定まらず位置検出素子行の電動機に比べる
と起動特性が著しく劣るという問題点がある。そこで上
述した従来技術に示される無整流子直流電動機にあって
は起動用に特別な起動回路を設けている。

上記従来技術では、起動回路の出力する出力パルスによ
り固定子巻線を強制的に順次切換えている。しかし、固
定子巻線を強制的に順次切換えても回転子の回転は振動
的となる。したがって、検出回路で逆起電力のゼロクロ
ス点をうまく検出できても、固定子巻線を強制的に順次
切換えて駆動する起動モードから逆起電力のゼロクロス
点を検出して行う正規の位置検出モードにはうまく切換
えることが困難である。すなわち、起動モードから正規
の位置検出モードへの切換えのタイミングが難しく、結
果として電動機の起動時間が長くなる。

さらに、これら回転子位置検出素子のない無整流子直流
電動機は、起動時においては相切換えを強制的に行うた
め一種の同期電動機と考えられ、起動に適した相切換え
の周波数は電動機に加わる負荷の大きさや回転子の慣性
によって大きくばらつく。場合によっては、いつまでも
固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点をうま
く検出できず、固定子巻線を強制的に順次切換えて駆動
する起動モードから逆起電力のゼロクロス点を検出して
行う正規の位置検出モードになかなか移行できないとい
う問題点がある。

また上記従来技術に示される無整流子直流電動機にあっ
ては、固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点
で発生されたパルスを、モノマルチで一定時間だけ遅延
させることにより通電相を決定する方式であり、その遅
延時間が電動機の回転数と無関係に一定であるため、回
転数を変える必要がある用途には向かず適用性に乏しい
という問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、回転子位置検出素子の不
要な無整流子直流電動機でありながら、特別な起動回路
を設けることなく良好な起動特性の得られる無整流子直
流電動機を提供することを目的としている。

さらに本発明は、電動機の回転数を任意に変えることか
可能な無整流子直流電動機を提供することを目的として
いる。

課題を解決するための手段本発明は上記目的を達成するために、複数相の固定子巻
線のそれぞれに発生する逆起電力のゼロクロス点を検出
してパルス信号列を発生させる逆起電力検出手段と、固
定子巻線の付勢状態を順次切換えるための切換えパルス
を発生する切換パルス発生手段と、切換パルス発生手段
の出力する切換えパルスを分周して複数相のパルスを発
生する論理パルス発生手段と、複数相のパルスに応じて
固定子巻線を付勢する固定子巻線電力供給手段とを含ん
で構成され、起動時には切換パルス発生手段からは互い
に周期が異なるパルスを発生するように構成される。

作用本発明は上記した構成により、固定子巻線に誘起される
逆起電力のゼロクロス点をパルス整形してパルス信号列
に変換する。起動時においては切換えパルス発生手段の
出力するパルスにより固定子巻線を強制的に順次切換え
る。そして回転子が回転を開始して逆起電力検出手段で
逆起電力のゼロクロス点を検出したときには固定子巻線
を強制的に順次切換えて駆動する起動モードから逆起電
力のゼロクロス点を検出して行う正規の位置検出モード
に速やかに切換えることができる。その結果、従来の位
置検出モードの電動機と比べても遜色のない起動特性が
得られる。

また本発明は、それぞれの固定子巻線に誘起される逆起
電力のゼロクロス点間の時間を常に計数し、その計数値
をもとに次に通電すべき固定子巻線の通電位相を決定し
ているので、電動機の回転数を変化させても次に通電す
べき固定子巻線の通電位相が変化することはなく、常に
安定した駆動が得られる。したがって、回転数を変える
必要がある用途にも容易に応用することが可能となり、
従来例の回転子位置検出素子不要の無整流子直流電動機
に見られるような回転数を変化させた場合に駆動が不安
定になるということはない。

実施例以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の一実施例における無整流子直流電動機
の構成を示すブロック図である。第１図において、１は
逆起電力検出手段で、永久磁石回転子２７が回転するこ
とによって３相の固定子巻線ＩＬ　１２．１３に誘起さ
れる逆起電力ａ、ｂ、ｃが入力される。逆起電力検出手
段１は３相の逆起電力ａ、ｂ、ｃのゼロクロス点を検出
してパルスｎに変換する。このパルスｎは３相の逆起電
力ａ、　　ｂ。

Ｃのゼロクロス点を示す。逆起電力検出手段１の出力す
るパルスｎは切換えパルス発生手段２に入力される。切
換えパルス発生手段２は逆起電力検出手段１の出力する
パルスｎの周期を計数して周期が所定の範囲内にあると
きはパルスｎをパルスｎの周期の１／２の時間だけ遅延
して出力し、周期が所定の範囲を越えたときにはパルス
ｎの代わりに疑伯パルスを発生して切換えパルス発生手
段２は出力パルス２を出力する。出力パルス２は論理パ
ルス発生手段３に入力される。論理パルス発生手段３は
入力された出力パルス２を分周して固定子巻線１１．１
２．１３に誘起される逆起電力と同じ周波数の６相のパ
ルスを出力する。

論理パルス発生手段３で発生された６相のパルス信号は
、回転子２７の回転位置信号として固定子巻線電力供給
手段４に入力される。固定子巻線電力供給手段４は回転
位置信号に応じて各固定子巻線１１．１２．１３に順次
駆動電流を両方向に供給する。

以上のように構成された一実施例をもとにして本発明の
無整流子直流電動機の動作について詳しく説明する。

第２図は本発明の無整流子直流電動機に係る固定子巻線
電力供給手段の一実施例を示す回路構成図、第３図はそ
の各部信号波形図、第４図は電動機の回転する様子を説
明するための合成電流ベクトル図である。

第２図において、２７は永久磁石回転子、ＬＬ　１２゜
１３は固定子巻線、２１．２２．２３．２４．２５．２
６は駆動用トランジスタで、これらのトランジスタをオ
ン。

オフすることにより固定子巻線１１．１２．１３に電流
を供給する。そのうち、２Ｌ　２２．２３はＰＮＰトラ
ンジスタ、２４．２５．２６はＮＰＮトランジスタで構
成されている。２０は電源である。一般に無整流子直流
電動機の駆動は、回転子２７０回転位置に応して得られ
る６相のパルス信号を駆動用トランジスタ２１．２６．
２２．２４．２３．２５の各ベースに印加して行われる
。その６相のパルス信号波形を第３図ｄｅ、ｆ、ｇ、ｈ
、ｉに示す。ただし、各トランジスタのベースに加えら
れる信号の方向はＰＮＰ　トランジスタ２Ｌ　２２．２
３には電流が流出する方向に、ＮＰＮトランジスタ２４
．２５．２６には電流が流入する方向に加えられる。ま
ず、トランジスタ２Ｌ　２５が導通して固定子巻線ＩＬ
　１２に電流が流れる。固定子巻線１１，１２に電流が
供給されることにより、電動機の固定子には第４図の１
１に示すような合成電流ベクトルを発生する。次にトラ
ンジスタ２１２６が導通して固定子巻線１１．１３に電
流が流れ、固定子には第４図１２に示す合成電流ベクト
ルを発生する。

このような相切換え動作を順次行い、固定子巻線ＩＬ　
１２．１３には各々第３図ｊ、に、Ｉに示す電流が両方
向に通電される。それに従って第４図に示すように、合
成電流ベクトルが１１→Ｉ２→工３→Ｉ４→■５→Ｉ６
と電気角で６０度ずつステップ状に変化し、電動機の固
定子には合成電流ベクトル１１．Ｉ２，７３，１４，１
５．１６による回転磁界が発生する。その結果、永久磁
石回転子２７は回転力を受は回転を始める。また回転子
２７が回転している状態では固定子巻線１１．１２．１
３の各端子には第３図ａ、ｂ、ｃに示す電圧（逆起電力
）が誘起される。第３図ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ。

ｉで示される６相のパルス信号は回転子２７の位置信号
に相当し、逆起電力ａ、ｂ、ｃの波形とは第３図に示す
ような位相関係にあり電気角で３０度だけ位相が異なる
ことに注意すべきである。したがって、本発明のように
ホール素子の如き回転子位置検出素子を設けずに回転駆
動させるためには、固定子巻線に誘起される逆起電力ａ
、ｂ、ｃのゼロクロス点を検出して電気角で３０度だけ
出力パルスを遅延するような信号処理を行う必要がある
。

第３図に示す６相の回転位置信号ｄ、ｅ、ｆ、ｇｈ、ｉ
は矩形波状であるため、固定子巻線に流れる電流波形は
同図ｊ、に、ｌのように通電幅がほぼ１２０度（電気角
）の矩形波状となり固定子巻線に流れる電流は急峻にオ
ン・オフされることになる。

このような信号処理を行う本発明の一実施例の各部の動
作についてさらに図面を用いて説明する。

第５図は第１図に示す本発明に係る逆起電力検出手段１
の一実施例の回路構成図である。

第５図において、１４．１５．１６は抵抗で片方は固定
子巻線ＬＬ　１２．１３の各端子に接続され、他方はそ
れぞれ共通接続されている。３１．３２．３３は比較回
路で、その入力端子（＋）には固定子巻線１１゜１２、
１３の各端子が接続され、入力端子（＝）には抵抗１４
．１５．１６の共通接続点が接続されている。

３４、３５．３６はアンド回路でそれぞれ比較器３１．
３２、比較器３２．３３および比較器３３．３１の各出
力が接続されている。３０は３人力のオア回路で、アン
ド回路３４．３５．３６の各出力が入力されてオア出力
ｍを出力する。３９はイクスクルーシブオア回路で、片
方の入力にはオア回路３０の出力ｍがそのまま入力され
、他方の入力にはオア回路３０の出力信号ｍを抵抗３７
とコンデンサ３８で定まる時定数だけ遅延した信号が入
力される。イクスクルーシブオア回路３９の出力は逆起
電力検出手段１の出力信号となって、パルスｎを出力す
る。

第５回の逆起電力検出手段１の動作について第６図を用
いて説明する。

第５図に示す抵抗１４．１５．１６はそれぞれ固定子巻
線１１．１２．１３と接続されているので、抵抗１４゜
１５、１６の共通接続点には固定子巻線１１．１２．１
３の中性点ｉと同一の電位が得られる。したがって、電
動機としては特別に固定子巻線の中性点から信号線を引
き出しておく必要がない。固定子巻線１１１２、１３に
誘起される逆起電力ａ、ｂ、ｃは第５図の比較器３Ｌ　
３２．３３の入力端子（＋）に入力され、入力端子（−
）には抵抗１４．１５．１６の共通接続点に得られる固
定子巻線の中性点電位が入力されている。したがって、
比較器３１．３２．３３の各出力端子には第６図ｕ、ｖ
、ｗに示すような逆起電力ａｂｃを波形整形したパルス
が得られる。パルス波形ｕ、ｖ、ｗのパルスエツジは逆
起電力ａ、ｂ。

Ｃのゼロクロス点とそれぞれ一致する。その結果、オア
回路３０の出力端子からは第６図ｍに示す波形が得られ
、３相の逆起電力ａ、ｂ、ｃのゼロクロス点とパルスの
立ち上がり、立ち下がりエツジの位相が一致したパルス
ｍが出力される。第６図ｍはオア回路３０の出力パルス
ｍを両エツジ微分した波形である。すなわち、イクスク
ルーシブオア回路３９からは３相の各逆起電力ａ、ｂ、
ｃのゼロクロス点ごとにパルスが出力され、逆起電力ａ
、ｂ。

Ｃの１周期につき６回（電気角で６０度ごと）のパルス
ｎが出力される。

次に本発明の一実施例における切換えパルス発生手段２
の動作について詳しく説明する。

第７図は本発明に係る切換えパルス発生手段２の一実施
例の回路構成図、第８図は電動機の定常回転時における
各部信号波形図、第９図は電動機の起動時における各部
信号波形図である。

第７図において、４１は第１０カウンタ、４２ハ第２の
カウンタ、４４はクロックパルス発生回路である。クロ
ックパルス発生回路４４は２種類のクロックパルスｃｋ
、２ｃｋ（クロック周波数はｃ’　ｋの２倍）を発生し
ており、ｃｋのクロ・ツクパルスは第１のカウンタ４１
に、２ｃｋのクロックパルスは第２のカウンタ４２に入
力されている。第１のカウンタ４１からは最上位ビット
出力ｄ１と途中のビット出力ｄ２とが出力されている。

ビット出力ｄ１゜ｄ２はデータセレクタ４５に入力され
ている。第２０カウンタ４２からはその計数値が零にな
ったときにゼロフラグＺを出力する。データセレクタ４
５は入力された選択信号Ｃ３に応じて２種類のビット出
力ｄｉ、ｄ２のうちどちらか１つのビット出力を選択し
てパルスｔとして出力する。４３は転送回路で逆起電力
検出手段１の出力するパルス列ｎとデータセレクタ４５
の出力するパルスｔが入力され、第１のカウンタ４１に
はその計数値をリセットするリセットパルスｒを、第２
のカウンタ４２には第１０カウンタ４１の計数値をロー
ドするロードパルスＳを出力する。４６は第３のカウン
タで、データセレクタ４５の出力するパルスｔのパルス
数を計数する。４７はアンド回路で第３のカウンタ４６
の２種類のビット出力ｃ２．ｃ３が入力され、ビットｃ
２゜ｃ３とも“Ｈ”状態になったときアンド回路４７は
“Ｈ１１のパルスｑｃを出力する。パルスｑｃは第３の
カウンタ４６のリセットパルスで、第３０カウンタ４６
の計数値をリセットする。なお、第２のカウンタ４２の
出力するゼロフラグ２が論理パルス発生手段３に入力さ
れる切換えパルス２に対応する。

第７図に示す切換えパルス発生手段２の動作について、
まず電動機が定常回転しているときの動作を第８図を用
いて説明する。

第１のカウンタ４１は転送回路４３の出力するリセット
パルスｒが入力されるまでクロックパルスｃｋをアップ
カウントする。リセットパルスｒは逆起電力発生手段１
が出力するパルス列ｎと同じ周期であるから、第１のカ
ウンタ４１の計数値は逆起電力検出手段１の出力するパ
ルス列ｎの周期を計数したことになる。その様子を第８
図ｐに計数値をアナログ的に示している。電動機が定常
回転している場合は、リセットパルスｒの周期は十分に
短く、第１０カウンタ４１の２つのビット出力ｄｌ、ｄ
２が“Ｈ”状態になることはない。なお、第８図ｐで点
線で示したものはビット出力ｄ２が“′Ｈ”状態になる
第１のカウンタ４１の計数値を示したものである。した
がって、データセレクタ４５からは第８図ｔに示すよう
にｔは出力されない。

第２図のカウンタ４２には転送回路４３の出力するロー
ドパルスＳのタイミングで、第１のカウンタ４１の計数
値ｐが初期値として転送される。第２のカウンタ４２は
パルス列ｎの周期を計数した計数値ｐを２ｃｋのクロッ
クでダウンカウントするので、ロードパルスＳ（または
パルスｎの立ち上がりエツジ）のパルス列のちょうど中
間点で計数値が零になる。その様子を第８図ｑにアナロ
グ的に示している。第２のカウンタ４２は計数値が零の
ときゼロフラグが出力されるように構成されているので
、第２のカウンタ４２は第８図２に示すようなパルス２
を出力する。逆起電力検出手段１の出力するパルスｎは
、３相の固定子巻線１１．１２．１３に誘起される逆起
電力ａ、ｂ、ｃのゼロクロス点を示すものであるから、
パルスの間隔は電気角で６０度に相当する。したがって
、第８図に示すＺの立ち上がりエツジは逆起電力ａ、ｂ
、ｃのゼロクロス点からちょうど電気角で３０度だけ遅
延されたことになり、このパルス２は切換えパルスとし
て論理パルス発生手段３に出力される。なお、ロードパ
ルスＳとリセットパルスｒの位相関係は第８図の如くで
あり、リセットパルスｒをロードパルスＳより遅延させ
ているのは、第１０カウンタ４１の計数値を第２のカウ
ンタ４２に確実に転送させるためである。また第８図で
はパルスｓ、ｒのパルス幅を便宜上大きく記しであるが
、パルス周期に比べて十分に狭いものとする。

次に電動機の起動時における動作について第９図を用い
て説明する。第１のカウンタ４１は転送回路４３の出力
するリセットパルスｒが入力されるまでクロックパルス
ｃｋをアップカウントする。ところが回転子は静止して
いるので、逆起電力発生手段１はパルス列ｎを出力しな
い。したがって、第１のカウンタ４１の計数値は第９図
ｐに示すように単調に増加し、その計数値が所定の値（
第８図ｐに点線で示す）に達したとき第１のカウンタ４
Ｉからはビット出力ｄｉ、ｄ２が出力され、データセレ
クタ４５を介してｔを転送回路４３に出力する。

転送回路４３はそのパルスｔを受けて、リセットパルス
ｒとロードパルスＳを出力する。第２０カウンタ４２は
ロードパルスＳで初期値がロードされた後、ダウンカウ
ントされる。そして第２のカウンタ４２の計数値が、零
になったときゼロフラグＺを切換えパルスとして出力す
る。

電動機の起動時には逆起電力検出手段１からはパルス列
ｎが出力されないので、データセレクタ４５からはパル
スｔが連続して出力される。最初データセレクタ４５は
第１のカウンタ４１のビット出力ｄ１をパルスｔとして
選択しており、そのパルス数は第３のカウンタ４６でカ
ウントされる。いま第３のカウンタ４６は３ビツトのカ
ウンタで構成されているものとしてそのカウントされる
様子を第９図ｃｌ、ｃ２．ｃ３に示す。第３のカウンタ
４６がパルスｔを順次カウントしてｃ２．ｃ３の出力が
Ｈ”状ＬＱ　（パルスＬを６回カウント）になったとき
、アンド回路４７の出力ｑｃは“Ｈ”状態になる。する
とｑｃは第３のカウンタ４６に入力され計数値をリセッ
トする。以降、電動機が回転して逆起電力検出手段１か
らパルスｎが出力されるまで以上の動作を繰り返す。と
ころが第３のカウンタ４６の出力ｃ３はデータセレクタ
４５の選択信号を兼用していて、第９図０３に示すよう
にパルスｔを４回計数した後“Ｈ”状態になる。すると
データセレクタ４５は今度は第１のカウンタ４１のビッ
ト出力ｄ２をパルスｔとして選択する。ｄ２は第１のカ
ウンタ４１の途中ビットであるので、第９図ｐに示すよ
うにデータセレクタ４５がｄｌを選択していた時よりも
短い周期で第１のカウンタ４１の計数値が第２のカウン
タ４２にロードされる。

第２のカウンタ４２はロードパルスＳで初期値がロード
された後ダウンカウントされるので、より短時間で第２
のカウンタ４２の計数値ｑは零になり周期の短い切換え
パルスＺが出力される。その結果、４回の比較的周期の
長いパルスＺとそれに比べて周期の短い２回のパルス２
が繰り返し出力される。その様子を第９図ｑ、Ｚに示す
。

以上の説明から明らかなように、電動機の起動時には逆
起電力検出手段１からはパルスｎが出力されないが、そ
の代わりにデータセレクタ４５の出力もがその代わりを
果たす疑似パルスとして転送回路４３に人力される。

以下、第８図の定常時と同様な動作で第２０カウンタ４
２からは第９図２に示すような切換えパルス２が出力さ
れる。切換えパルス２は論理パルス発生手段３に加えら
れ、固定子巻線電力供給手段４により３相の固定子巻線
１１．１２．１３の通電相の相切換え動作が順次行われ
る。そして電動機は加速され、良好な起動特性が得られ
る。

第１０図は第１図に示す本発明の一実施例における論理
パルス発生手段３の回路構成図、第１１図はその各部信
号波形図である。

第１０図において、８０は６相のリングカウンタで、切
換えパルスＺの立ち上がりエツジごとに第１１図に示す
ｔｌ、ｔ２．ｔ３．ｔ４．ｔ５．　　ｔ６の６相パルス
信号を出力する。これらパルス信号のパルス幅は電気角
で６０度である。８Ｌ　８２．８３．８４゜８５、８６
はオア回路で、リングカウンタ８０の６相パルス信号ｔ
ｌ、ｔ２．ｔ３．ｔ４．ｔ５．ｔ６の各出力が入力され
第１１図に示すｄ、ｅ、ｆ、ｇ。

ｈ、ｉの６相の回転位置信号が出力される。これらの信
号のパルス幅は電気角で１２０度である。６相パルス信
号ｄ　−ｉは回転子２７０回転位置信号となり第１図の
固定子巻線電力供給手段４に入力される。

以上の説明で明かなように本発明の無整流子電動機では
、逆起電力検出手段１は固定子巻線１１゜１２、１３に
誘起される逆起電力ａ、ｂ、ｃのゼロクロス点を検出し
て変換パルスｎに変換する。電動機の定常回転時にはそ
の変換パルスｎは切換えパルス発生手段２で電気角で３
０度だけ遅延された切換えパルス２に変換される。電動
機の起動時には逆起電力発生手段１の出力するパルスｎ
の代わりに、データセレクタの出力パルスｔが使用され
、同様に切換えパルス発生手段２からは切換えパルス２
が論理パルス発生手段３に出力される。論理パルス発生
手段３はこの切換えパルス２を受けて６相の回転位置信
号ｄ、　　ｅ、　　ｆ、　　ｇ、　　ｈ、　　ｉを作成
する。そして最後に固定子巻線電力供給手段４はこの回
転位置信号ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉに応じて固定子巻線
１１．１２．１３に第３図ｊ、　ｋ、ｔに示すような駆
動電流を順次両方向に供給し、その結果永久磁石回転子
２７は回転される。

前述したように第６回に示した本発明を構成する切換え
パルス発生手段２の一実施例では、出力される切換えパ
ルス２は第９図に示したとおり４回の比較的周期の長い
パルス２と、それに比べて周期の短い２回のパルス２が
繰り返し出力される。

第１２回、第１３図は第７図に示した切換えパルス発生
手段２の一実施例による電動機の起動方法を示すための
概念図である。

第１２図は電動機の起動時において、論理パルス発生手
段３に一定周期の切換えパルスを仮に供給し続けた場合
の電動機の合成電流ベクトルと永久磁石回転子２７の磁
極ベクトル（第２図の永久磁石回転子２７のＮ極の位置
を示すベクトルΦ）の位置関係を示したものである。ま
た第１２図に点線で示した位置は電流が通電されていな
い固定子巻線に誘起された逆起電力のゼロクロス点の検
出位置を示したものである。すなわち、逆起電力検出手
段１は永久磁石回転子２７の磁極ベクトルΦが第１２図
に示す点線を通過したときにゼロクロス検出パルスを出
力する。第１２図より明かなように、電流ベクトルは電
気角でステップ状に６０度ずつ変化するが、それに応じ
てゼロクロス点の検出位置もステップ状に６０度ずつ変
化する。しかしそのときは、すでに永久磁石回転子２７
の磁極ベクトルΦは逆起電力のゼロクロス点の検出位置
を越えた位置にあり、逆起電力検出手段１はいつまでも
ゼロクロス点を検出することができず、逆起電力のゼロ
クロス点を検出して行う正規の位置検出モードになかな
か移行できないため電動機が加速されることはない。

第１３図は電動機の起動時において、第６図に示した切
換えパルス発生手段２から出力される４回の比較的周期
の長いパルス２と、それに比べて周期の短い２回のパル
ス２を論理パルス発生手段３に供給した場合の電動機の
電流ベクトルと永久磁石回転子２７の磁極ベクトルΦの
位置関係を示したものである。また第１３図に点線で示
した位置は、第１２図と同様に電流が通電されていない
固定子巻線に誘起された逆起電力のゼロクロス点の検出
位置を示したものである。起動開始から第４目のパルス
までは一定周期の切換えパルスが論理パルス発生手段３
に供給されるので、第１３図の（ａ）、　（ｂ）。

（Ｃ）、　（ｄ）は第１２図のそれぞれと一致する。と
ころが第５．第６番目の切換えパルスの周期は最初の４
パルスに比べて短いので永久磁石回転子２７が第１２図
（ｅ）に示す位置まで回転するまでに通電相切換えが行
われる。その様子を第１３図（ｅ）に示す。第１３図（
ｅ）より明らかなように、永久磁石回転子２７の位置は
第１２図（ｅ）に比べて回転方向に対して遅れた位置に
ある。さらに第６番目の短周期の切換えパルスにより永
久磁石回転子２７は回転方向に対してさらに遅れた位置
、すなわち逆起電力のゼロクロス点の検出位置の手前に
位置するようになる。したがって、次の切換えパルスが
供給されるまでには逆起電力検出手段１は逆起電力のゼ
ロクロス点を検出することができる。その様子を第１３
図（ｆ）に示す。

逆起電力検出手段ｌが逆起電力のゼロクロス点を検出し
た後は正規の位置検出モードに移行し、順次相切換えが
行われて電動機は加速される。

なお、本実施例において逆起電力検出手段１は第５図に
示すように固定子巻線の中性点電位ｄを検出するために
共通接続した３本の抵抗を使用して行っているが、直接
電動機の固定子巻線の中性点から信号線を引き出して使
用しても可能であることは言うまでもない。また本実施
例では固定子巻線がＹ結線された３相の電動機について
説明したが、相数ば３相に限らず同相であってもよいし
、固定子巻線がΔ結線された電動機に適用することも可
能である。

発明の効果本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

本発明の無整流子直流電動機は、逆起電力検出手段で固
定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点のみを検
出しているので、ホール素子の如き回転子位置検出素子
が不要でありながら、固定子巻線に流れる電流を両方向
に供給する全波駆動方式の電動機が容易に構成できる。

したがって、固定子巻線の一方向だけに電流を供給する
半波駆動方式に比べて固定子巻線の利用率が高く、高効
率で、高発生トルクの電動機を提供することができる。

さらに、従来の無整流子直流電動機のような回転子位置
検出−素子が不要のため素子の取付は位置調整の煩雑さ
や配線数が削減されるため大幅にコストが低減される。

さらに、電動機内部に回転子位置検出素子を取り付ける
必要がないため電動機は構造上の制約を受けず超小型化
、超薄型化が可能となる。

また、本発明の無整流子直流電動機は起動時においては
逆起電力検出手段から出力パルスが出力されなくても、
切換えパルス発生手段からは互いに周期の異なる切換え
パルスが出力されて固定子巻線の通電相を順次切換えて
いるので、特別な起動回路を設けることなく良好な起動
特性が得られる。

さらに、本発明の無整流子直流電動機は各固定子巻線に
誘起される逆起電力のゼロクロス点間の時間を常に計数
し、その計数値をもとに次に通電すべき固定子巻線の通
電位相を決定しているので、電動機の回転数を変化させ
た場合にも次に通電すべき固定子巻線の通電位相が変化
することはなく、常に安定した駆動が得られるという優
れた効果も併せて備えている。したがって、電動機の回
転数を任意に変える必要がある用途にも適用することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無整流子直流電動機の一実施例の構成
を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例における
電動機と固定子巻線電力供給手段の一実施例を示す回路
構成図、第３図は第２図の各部信号波形図、第４図は電
動機の回転する様子を説明するための合成電流ベクトル
図、第５図は本発明に係る逆起電力検出手段の一実施例
を示す回路構成図、第６図は第５図の各部信号波形図、
第７図は本発明に係る切換えパルス発生手段の一実施例
を示す回路構成図、第８図は定常回転時における第７図
の各部信号波形図、第９図は起動時における第７図の各
部信号波形図、第１０図は本発明に係る論理パルス発生
手段の一実施例を示す回路構成図、第１１図は第１０図
の各部信号波形図、第１２図、第１３図は第７図に示し
た切換えパルス発生手段の一実施例による電動機の起動
方法を示すベクトル図である。１・・・・・・逆起電力検出手段、２・・・・・・切換
えパルス発生手段、３・・・・・・論理パルス発生手段
、４・・・・・・固定子巻線電力供給手段、１１１２．
１３・・・・・・固定子巻線。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名ｌ第図ｆ第５図第図零図図葛図：第１！　図あ菓１２契（ＩＬ）（め（０Ｌ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数相の固定子巻線のそれぞれに発生する逆起電
力を検出しパルス整形してパルス信号列を発生させる逆
起電力検出手段と、前記固定子巻線の付勢状態を順次切
換えるためのパルスを発生する切換パルス発生手段と、
前記切換パルス発生手段の出力パルスを分周して複数相
のパルスを発生する論理パルス発生手段と、前記複数相
のパルスに応じて前記固定子巻線を付勢する固定子巻線
電力供給手段とを含んで構成され、前記切換パルス発生
手段は起動時には互いに周期が異なるパルス列を発生す
るように構成されたことを特徴とする無整流子直流電動
機。
（２）切換パルス発生手段は逆起電力検出手段のパルス
信号列の周期を計数して、その周期が所定の範囲を越え
たときには互いに周期が異なるパルス列を発生し、前記
周期が所定の範囲内にあるときは前記逆起電力検出手段
のパルス信号列を所定時間だけ遅延したパルス列を発生
するように構成されたことを特徴とする請求項（１）記
載の無整流子直流電動機。
（３）切換パルス発生手段は起動時には一定周期のパル
スを出力し、続いて周期の短いパルスを出力するように
構成されたことを特徴とする請求項（１）または請求項
（２）に記載の無整流子直流電動機。
（４）切換パルス発生手段は起動時には一定周期のパル
スを出力し、続いてその周期の１／２の周期のパルスを
出力するように構成されたことを特徴とする請求項（３
）記載の無整流子直流電動機。