JPH05122981A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサユニット及び制御ユニット間の接続線
の本数を減らす。 【構成】 ホールＩＣ２５ｕ〜２５ｗの出力信号を、そ
れぞれ抵抗２７ｕ，２７ｖ，２７ｗを介した後合成して
比較器２８に与える。抵抗２７ｕ乃至２７ｗの抵抗値の
比は１：２：４とされ、合成した出力信号はその状態に
応じて６通りのレベルとなる。比較器２８は、その合成
信号を三角波発生回路２９からの三角波と比較した結果
に応じてトランジスタ３１をオンオフさせる。これによ
り、給電線２０ａ，２０ｂにはホールＩＣ２５ｕ乃至２
５ｗの検出状態に応じた通電時間の検出電流Ｉｘが重畳
される。制御ユニット１９にてこの検出電流Ｉｘの通電
時間を検出して回転状態を求め、固定子巻線に対する制
御信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、センサユニットに設け
た複数の位置センサにより回転子の回転状態を検出し、
その検出信号に基づいて制御ユニットにより固定子巻線
への通電制御を行なうようにしたブラシレスモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図９には、従来のブラシレスモータにお
ける通電制御を行なうためのセンサユニット１及び制御
ユニット２の電気的構成を示す。

【０００３】モータ側に配設されるセンサユニット１に
は、図示しない回転子の回転位置を検出するための３個
のホールＩＣ３ｕ，３ｖ，３ｗが回転子の回転方向に対
して電気角で１２０度の位相差を持つように配置されて
いる。これらのホールＩＣ３ｕ，３ｖ，３ｗ及びコンデ
ンサ４の並列回路の両端子はコネクタ５を介して電源線
６ａ，６ｂに接続されている。また、ホールＩＣ３ｕ，
３ｖ，３ｗの各出力端子はコネクタ５を介して信号線６
ｃ，６ｄ，６ｅに接続されている。

【０００４】上記電源線６ａ，６ｂは、駆動回路側に配
設される制御ユニット２のコネクタ７を介しその一方が
直流電源の電源端子＋ＶＣＣに接続され他方がアースさ
れている。信号線６ｃ，６ｄ，６ｅは夫々コネクタ７及
びバッファ回路８ｕ，８ｖ，８ｗを介して論理回路部９
に接続されている。バッファ回路８ｕ乃至８ｗの各入力
端子は夫々抵抗１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを介して電源端
子＋ＶＣＣに接続されている。論理回路部９は、信号線
６ｃ乃至６ｅを介して与えられるホールＩＣ３ｕ，３
ｖ，３ｗの検出信号に基づいて制御出力端子Ｕ＋，Ｕ
−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−から図示しない固定子巻線
に制御信号を出力するようになっている。

【０００５】上記構成によれば、制御ユニット２から電
源線６ａ，６ｂを介してホールＩＣ３ｕ，３ｖ，３ｗに
電源を供給すると、各ホールＩＣ３ｕ，３ｖ，３ｗは回
転子の回転位置に応じて作用する磁束を検出し、その検
出信号を信号線６ｃ乃至６ｅを介して論理回路部９に与
える。

【０００６】そして、ホールＩＣ３ｕ，３ｖ，３ｗの検
出信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが、図１０（ａ）乃至（ｃ）に
示すような信号として論理回路部９に入力される場合に
は、論理回路部９は、三相の各相に対応して各制御出力
端子Ｕ＋乃至Ｗ−から同図（ｄ）乃至（ｉ）に示すよう
な信号を出力して固定子巻線への通電を制御するように
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、こ
のようなモータと駆動回路とが離れた場所に配置される
場合には、その間の接続線の本数及び長さに応じてコス
トが上昇すると共に故障率が増加するので、できるだけ
本数を減らすことが望ましい。

【０００８】しかしながら、前述のような従来構成のも
のでは、モータ側のセンサユニット１と駆動回路側の制
御ユニット２との間に、電源線６ａ，６ｂ及び信号線６
ｃ乃至６ｅの合計５本の接続線が必要であるため、上述
のようにセンサユニット１と制御ユニット２との間の距
離が長くなるにつれて配線に要するコストや信頼性の点
で不利なものとなっていく。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、センサユニットと制御ユニットとの間
の接続配線本数を低減してコスト低減及び故障率の低下
を図ることができるブラシレスモータを提供するにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、センサユニッ
トに設けた複数の位置センサにより回転子の回転状態を
検出し、その検出信号に基づいて制御ユニットにより固
定子巻線への通電制御を行なうようにしたブラシレスモ
ータを対象とするものであり、前記センサユニット及び
制御ユニット間に接続された一対の給電路と、前記セン
サユニットに設けられ前記複数の位置センサの各出力状
態に応じて通電時間が異なる位置信号を発生して前記給
電路に出力する位置信号発生回路と、前記制御ユニット
に設けられ前記給電路を介して与えられる前記位置信号
の通電時間を検出する電流検出手段と、前記制御ユニッ
トに設けられ前記電流検出手段により検出された通電時
間に応じて前記複数の位置センサの検出状態を判断する
判断手段とを具備したところに特徴を有する。

【００１１】

【作用】本発明のブラシレスモータによれば、センサユ
ニットにおいては、複数の位置センサが回転子の回転位
置に応じた信号を出力すると、位置信号発生回路はその
検出信号の各出力状態に応じて異なる通電時間の電流を
位置信号として発生して一対の給電路に出力する。制御
ユニットにおいては、給電路を介して入力される位置信
号を電流検出手段により検出し、その検出電流の通電時
間に応じて判断手段により複数の位置センサの検出状態
を判断して回転子の回転状態を検出し、これにより固定
子巻線への通電を制御する。つまり、複数の位置センサ
の夫々からの検出信号を各位置センサに対応した信号線
を介して入力するのではなく、給電路を介して異なる通
電時間の電流を位置信号として入力するので、センサユ
ニットと制御ユニットとの間には給電路以外の配線が不
要である。

【００１２】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について図１乃至
図４を参照しながら説明する。

【００１３】全体の電気的構成を示す図２において、モ
ータ部１１は、三相の固定子巻線１２，永久磁石を有す
る回転子１３及びその回転位置を検出するセンサユニッ
ト１４から構成されている。駆動回路部１５は、直流電
源１６，平滑用コンデンサ１７，スイッチング素子を三
相に対応してブリッジ接続した通電回路１８及び制御ユ
ニット１９から構成されている。

【００１４】図１において、センサユニット１４のコネ
クタ１４ａ，１４ｂと制御ユニット１９のコネクタ１９
ａ，１９ｂとの間には一対の給電路たる給電線２０ａ，
２０ｂが接続されている。コネクタ１９ｂはアースされ
ている。制御ユニット１９には、判断手段たる論理回路
部２１が設けられ、後述するようにセンサユニット１４
からの信号に基づいて制御出力端子Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，
Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−から三相の各相Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応し
て通電回路１８へ制御信号を出力する。

【００１５】論理回路部２１の信号入力端子Ｓには比較
器２２の出力端子が接続されており、その比較器２２の
反転入力端子は電流検出用抵抗２３を介して電源端子＋
ＶＣＣに接続されると共にコネクタ１９ａに接続されて
いる。また、比較器２２の非反転入力端子は比較基準電
圧発生回路２４の出力端子に接続されている。そして、
この比較基準電圧発生回路２４は比較器２２に比較基準
電圧Ｖ１を与えるようになっている。

【００１６】次に、センサユニット１４において、複数
の位置センサたる３個のホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２
５ｗは、回転子１３の回転位置に応じた磁束を夫々電気
角で１２０度の位相差をもって検出するように配置され
ている。これらホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出
力電圧は、「Ｈ」レベルのときに略電源電圧＋ＶＣＣに
等しくなり、「Ｌ」レベルのときに略アースレベルにな
るものである。

【００１７】そして、ホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５
ｗの入力端子側は共通にコンデンサ２６と共に並列に接
続され、その両端子は夫々コネクタ１４ａ，１４ｂに接
続されている。また、ホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５
ｗの各出力端子は夫々抵抗２７ｕ，２７ｖ，２７ｗを介
して比較器２８の非反転入力端子に接続されている。こ
の場合、抵抗２７ｕ，２７ｖ，２７ｗは、夫々の抵抗値
Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗが略１：２：４の比率となるように設
定されている。

【００１８】比較器２８の反転入力端子は三角波発生回
路２９の出力端子に接続され、比較器２８の出力端子は
抵抗３０を介してｐｎｐ形のトランジスタ３１のベース
に接続されている。三角波発生回路２９は、モータの回
転周期即ちホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力信
号の周期に対して十分短い周期の鋸歯状の三角波信号Ｖ
Ａを比較基準として比較器２８に与えるようになってい
る。トランジスタ３１のエミッタはコネクタ１４ａに接
続され、コレクタは抵抗３２を介してコネクタ１４ｂに
接続されている。そして、ホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，
２５ｗ及びコンデンサ２６を除いた部分により位置信号
発生回路３３が構成されている。

【００１９】次に、本実施例の作用について、図３及び
図４をも参照しながら説明する。

【００２０】回転子１３の回転位置に応じて、ホールＩ
Ｃ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗのうち１個或は２個が常に
「Ｈ」レベルの信号を出力する（図３（ａ），（ｂ），
（ｃ）参照）。従って、ホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２
５ｗの出力状態の組み合わせは６通りとなる。このと
き、夫々の出力端子に接続された抵抗２７ｕ，２７ｖ，
２７ｗの抵抗値Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗが前述したように、
１：２：４の比率で設定されているので、これらの抵抗
２７ｕ，２７ｖ，２７ｗを介して比較器２８に入力され
る検出電圧ＶＢ（図３（ｄ）参照）は、ホールＩＣ２５
ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態の組み合わせに応じて、
図４に示すように、６段階の値をとるようになる。

【００２１】比較器２８は、三角波発生回路２９から与
えられる三角波信号ＶＡ（図３（ｄ）参照）と検出電圧
ＶＢとを比較し、検出電圧ＶＢが三角波信号ＶＡを下回
るときに「Ｌ」レベルの信号を出力する。このとき、比
較器２８が「Ｌ」レベルの信号を出力する時間は、前述
した６段階の電圧レベルを有する検出電圧ＶＢの値に応
じて異なる。従って、比較器２８の出力信号は、ホール
ＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態に応じてパルス
幅が６段階に変化するようになる。

【００２２】さて、比較器２８が「Ｌ」レベルの信号を
出力すると、トランジスタ３１がオンされ、これによっ
てトランジスタ３１及び抵抗３２を介した通電経路が形
成される。すると、給電線２０ａ，２０ｂに流れる総電
流Ｉｏ（図３（ｆ）参照）は、ホールＩＣ２５ｕ，２５
ｖ，２５ｗ等の駆動用の給電に加えて、トランジスタ３
１のオン期間中は抵抗３２を流れる位置信号としての電
流Ｉｘ（図３（ｅ）参照）が重畳されるようになる。

【００２３】このように給電線２０ａ，２０ｂを介して
流れる電流Ｉｏが変化すると、電流検出用抵抗２３によ
る電圧降下が変化するので、比較器２２に与えられる電
圧も変化する。比較器２２は、その電圧を比較基準電圧
発生回路２４から与えられている比較基準電圧Ｖ１と比
較し、比較基準電圧Ｖ１を下回るとき、つまり、位置信
号としての電流Ｉｘが重畳されている期間中に出力端子
から「Ｈ」レベルの信号Ｖｃを出力するようになる（図
３（ｇ）参照）。

【００２４】論理回路部２１は、比較器２２から与えら
れる出力信号Ｖｃの出力時間をカウントして電流Ｉｘが
重畳されている時間を検出する。論理回路部２１には、
予めこれらのカウント時間とホールＩＣ２５ｕ，２５
ｖ，２５ｗの出力状態とが対応付けられたデータとして
記憶されており、検出したカウント時間からそのときの
ホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態を判断す
る。

【００２５】そして、論理回路部２１は、いま判断した
ホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態に応じて
制御出力端子Ｕ＋乃至Ｗ−から制御信号を出力する。こ
れにより、通電回路１８により固定子巻線１２に回転子
１３の回転状態に対応した通電がなされ、回転子１３の
回転状態が適正に制御される。

【００２６】このような本実施例によれば、ホールＩＣ
２５ｕ乃至２５ｗの出力状態を示す位置信号を異なる通
電時間の電流として給電線２０ａ，２０ｂを介して流す
ようにしたので、位置信号を伝達するための信号線を別
途設ける必要がなくなり、従って、配線及びコネクタ部
分を簡単にすることができて小形化及びコスト低減が図
れ、接続線によるモータ構造の制約を緩和させることが
できると共に、信号線の本数を減らすことで信頼性の向
上も図ることができる。

【００２７】図５は本発明の第２の実施例を示し、第１
の実施例と異なるところは、その第１の実施例の構成に
タイミングパルス発生器３４を付加して構成したところ
である。即ち、このタイミングパルス発生器３４は、そ
の入力端子にホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの信号
出力端子が接続され、出力端子が三角波発生回路２９に
接続されているもので、ホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２
５ｗの出力状態が変化したときに三角波発生回路２９に
タイミングパルスを与え、その三角波発生回路２９から
三角波信号を出力させるようにしたものである。

【００２８】このような構成によれば、給電線２０ａ，
２０ｂに流れる総電流Ｉｏに重畳させる位置信号として
の電流Ｉｘは、図６（ｄ）に示すように、各ホールＩＣ
２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態（図６（ａ），
（ｂ），（ｃ）参照）が変化したときのみ通電されるよ
うになる。そして、このような第２の実施例によって
も、第１の実施例と同様にして位置信号としての電流Ｉ
ｘがホールＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態に応
じて通電時間が異なることを検出できるので、同様の効
果を得ることができる。

【００２９】尚、上述のタイミングパルス発生回路３４
は、回転子１３の初期位置の検出を考慮して電源投入時
にもタイミングパルスを発生するようにしている。

【００３０】図７は本発明の第３の実施例を示し、第１
の実施例と異なるところは、比較器２８及び三角波発生
回路２９に代えて電圧制御発振器（ＶＣＯ）３５を設け
て構成したところである。即ち、電圧制御発振器３５
は、入力端子に与えられる電圧信号の大きさに応じて出
力パルスのの発振周波数を変化させる回路であり、ホー
ルＩＣ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態に応じて入力
電圧ＶＢが６段階あるので、その出力信号のパルス幅間
隔も６通りとなる。従って、実質的には、ホールＩＣ２
５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力状態に応じて通電時間が異
なるようにして給電線２０ａ，２０ｂに位置信号として
の電流Ｉｘが重畳され、これによる総電流Ｉｏを検出す
ることにより、第１の実施例と同様の作用・効果を得る
ことができるものである。

【００３１】尚、上記各実施例においては、抵抗２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗの抵抗値を１：２：４に設定するよ
うにしたが、これに限らず、３個のホールＩＣ２５ｕ，
２５ｖ，２５ｗの出力状態に応じて異なる位置信号とし
ての電流を設定できる値であれば良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のブラシレ
スモータによれば、複数の位置センサの検出状態に対応
して異なる通電時間の電流を位置信号として発生する位
置信号発生回路を設けたので、センサユニットと制御ユ
ニットとの間の配線を一対の給電路のみ設ける構成とす
ることができ、従って、両者の間の距離が長くなる場合
でも、大幅なコスト上昇を引き起こすことがなく、ま
た、配線本数の低減によりモータ構造の制約を緩和し且
つ小形化が図れると共に、信頼性の向上を図ることがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す要部の電気的構成
図

【図２】全体の電気的構成図

【図３】ホールＩＣ及び各部の出力状態を示すタイムチ
ャート

【図４】ホールＩＣの出力状態と検出電圧ＶＢの対応図

【図５】本発明の第２の実施例を示すセンサユニットの
電気的構成図

【図６】ホールＩＣ及び出力電流のタイムチャート

【図７】本発明の第３の実施例を示す図５相当図

【図８】図６相当図

【図９】従来例を示す図１相当図

【図１０】ホールＩＣの出力状態及び出力制御信号のタ
イムチャート

【符号の説明】

１１はモータ部、１２は固定子巻線、１３は回転子、１
４はセンサユニット、１５は駆動回路部、１９は制御ユ
ニット、２０ａ，２０ｂは給電線、２１は論理回路部
（判断手段）、２２は比較器、２３は電流検出用抵抗
（電流検出手段）、２４は比較基準電圧発生回路、２５
ｕ，２５ｖ，２５ｗはホールＩＣ（位置センサ）、２７
ｕ，２７ｖ，２７ｗは抵抗、２８は比較器、２９は三角
波発生回路、３１はトランジスタ、３３は位置信号発生
回路、３４はタイミングパルス発生回路、３５は電圧制
御発振器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサユニットに設けた複数の位置セン
   サにより回転子の回転状態を検出し、その検出信号に基
   づいて制御ユニットにより固定子巻線への通電制御を行
   なうようにしたブラシレスモータにおいて、前記センサ
   ユニット及び制御ユニット間に接続された一対の給電路
   と、前記センサユニットに設けられ前記複数の位置セン
   サの各出力状態に応じて通電時間が異なる電流を位置信
   号として発生して前記給電路に出力する位置信号発生回
   路と、前記制御ユニットに設けられ前記給電路を介して
   与えられる前記位置信号の通電時間を検出する電流検出
   手段と、前記制御ユニットに設けられ前記電流検出手段
   により検出された通電時間に応じて前記複数の位置セン
   サの検出状態を判断する判断手段とを具備したことを特
   徴とするブラシレスモータ。