JPH0534916B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、３相のコイルへの電流路をトランジ
スタによつて切り換えるブラシレス直流モータに
関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来のブラシレス直流モータでは、３相のコイ
ルへの電流路を切り換えるために３個の位置検出
素子を必要としていた。たとえば、位置検出素子
としてホール素子を使用する場合に、モータの部
品点数が多くなり、配線が繁雑になるという欠点
があつた。さらに、エアコンのロータリー形コン
プレツサ用モータとしてブラシレス直流モータを
使用する場合には、ホール素子を高温かつ高圧状
態にて使用することになり、信頼性や寿命が著し
く低下していた。

発明の目的 本発明は、このような点を考慮し、３相のコイ
ルへの電流の入出力端子にあらわれる端子電圧を
利用して位置検出を行なわせることにより、特別
な位置検出素子を１個も使用しないブラシレス直
流モータを提供するものである。

発明の構成 本発明では、永久磁石により構成されたＮ組
（Ｎは整数）の磁極対を有するロータと、前記ロ
ータの界磁磁束と鎖交する３相のコイル群と、直
流電源から前記３相のコイルへの電流路を形成す
る第一の駆動トランジスタ群と、前記３相のコイ
ルから前記直流電源への電流帰路を形成する第二
の駆動トランジスタ群と、前記第一の駆動トラン
ジスタの入力端子と出力端子の間に実質的に並列
に存在する第一のダイオード群と、前記第二の駆
動トランジスタの入力端子と出力端子の間に実質
的に並列に存在する第二のダイオード群と、前記
３相のコイルへの電流の入出力端子（Ａ端子、Ｂ
端子、Ｃ端子）の端子電圧を検出して制御信号を
発生する位置検出手段と、前記位置検出手段の制
御信号にもとずいて前記第一の駆動トランジスタ
および第二の駆動トランジスタの切換信号を出力
し、前記コイルへの電流をＡ端子、Ｂ端子、Ｃ端
子の順番に切り換えて通電させる切換駆動手段と
を具備し、前記位置検出手段は、前記Ａ端子の端
子電圧を平滑する実質的に１次の積分特性を有す
る第一のフイルタ手段と、前記Ｂ端子の端子電圧
を平滑する実質的に１次の積分特性を有する第二
のフイルタ手段と、前記Ｃ端子の端子電圧を平滑
する実質的に１次の積分特性を有する第三のフイ
ルタ手段と、前記第二のフイルタ手段の出力信号
と前記第三のフイルタ手段の出力信号を合成する
第一の合成手段と、前記第三のフイルタ手段の出
力信号と前記第一のフイルタ手段の出力信号を合
成する第二の合成手段と、前記第一のフイルタ手
段の出力信号と前記第二のフイルタ手段の出力信
号を合成する第三の合成手段と、前記第一のフイ
ルタ手段の出力信号と前記第一の合成手段の出力
信号を実質的に比較してデイジタル信号を作り出
す第一の比較手段と、前記第二のフイルタ手段の
出力信号と前記第二の合成手段の出力信号を実質
的に比較してデイジタル信号を作り出す第二の比
較手段と、前記第三のフイルタ手段の出力信号と
前記第三の合成手段の出力信号を実質的に比較し
てデイジタル信号を作り出す第三の比較手段とか
らなり、前記第一の比較手段と前記第二の比較手
段と前記第三の比較手段の出力信号を前記位置検
出手段の制御信号として出力し、前記第一の駆動
トランジスタと第二の駆動トランジスタの通電状
態を切換制御することにより、上記の目的を達成
したるものである。

実施例の説明 第１図に本発明の実施例を示す。永久磁石によ
つて構成された１磁極対のＮ極とＳ極を有するロ
ータ２は、界磁磁束を３相のコイル３ａ，３ｂ，
３ｃに鎖交させている。Ｎチヤンネルの縦形パワ
ーMOS電界効果トランジスタ（FET）からなる
第一の駆動トランジスタ４ａ，４ｂ，４ｃの通電
状態を切換制御することによつて、直流電源１か
ら３相コイル３ａ，３ｂ，３ｃへの電流路が切り
換えられている。同様に、Ｎチヤンネルの縦形パ
ワーMOS電界効果トランジスタ（FET）からな
る第二の駆動トランジスタ５ａ，５ｂ，５ｃの通
電状態を切換制御することによつて、３相のコイ
ル３ａ，３ｂ，３ｃから直流電源１への電流帰路
が切り換えられている。第一の駆動トランジスタ
４ａ，４ｂ，４ｃの電流の入力端子と出力端子に
実質的に並列に第一のダイオード６ａ，６ｂ，６
ｃが逆方向接続されている。また、第二の駆動ト
ランジスタ５ａ，５ｂ，５ｃの電流の入力端子と
出力端子に実質的に第二のダイオード７ａ，７
ｂ，７ｃが逆方向接続されている。第一の駆動ト
ランジスタ４ａ，４ｂ，４ｃおよび第二の駆動ト
ランジスタ５ａ，５ｂ，５ｃの制御端子への信号
を切換制御することによつて、３相のコイル３
ａ，３ｂ，３ｃへの電流を所定の順番に供給して
いる。ロータ２の界磁磁束と３相のコイル３ａ，
３ｂ，３ｃへの電流によつて電磁力が発生し、ロ
ータ２を所定方向に回転駆動している。

コイル３ａへの電流の入出力端子Ａ（Ａ端子）
は第一の駆動トランジスタ４ａと第二の駆動トラ
ンジスタ５ａの接続点に結線され、第一のダイオ
ード６ａは第一の駆動トランジスタ４ａに並列に
なるようにＡ端子と直流電源１の正極側の間に接
続され、第二のダイオード７ａは第二の駆動トラ
ンジスタ５ａに並列になるように直流電源１の負
極側とＡ端子の間に接続されている。同様に、コ
イル３ｂへの電流の入出力端子Ｂ（Ｂ端子）は第
一の駆動トランジスタ４ｂと第二の駆動トランジ
スタ５ｂの接続点に結線され、第一のダイオード
６ｂは第一の駆動トランジスタ４ｂに並列になる
ようにＢ端子と直流電源１の正極側の間に接続さ
れ、第二のダイオード７ｂは第二の駆動トランジ
スタ５ｂに並列になるように直流電源１の負極側
とＢ端子の間に接続されている。同様に、コイル
３ｃへの電流の入出力端子Ｃ（Ｃ端子）は第一の
駆動トランジスタ４ｃと第二の駆動トランジスタ
５ｃの接続点に結線され、第一のダイオード６ｃ
は第一の駆動トランジスタ４ｃに並列になるよう
にＣ端子と直流電源１の正極側の間に接続され、
第二のダイオード７ｃは第二の駆動トランジスタ
５ｃに並列になるように直流電源１の負極側とＣ
端子の間に接続されている。

Ａ端子、Ｂ端子およびＣ端子の端子電圧Va，
Vb，Vcは位置検出部１１に入力されている。ロ
ータ２が所定速度以上にて回転しているときに端
子電圧Va，Vb，Vcに現われる逆起電圧により、
位置検出部１１はロータ２の回転位置を検出し
て、その回転位置に応じた制御信号Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３を出力する。第２図に位置検出部１１の具体
的な構成例を示す。端子電圧Vaは第一のフイル
タ器３２ａに入力されている。第一のフイルタ器
３２ａは積分回路３９ａとバツフア回路４５の直
列接続によつて構成され、実質的に１次の積分特
性を有するようにされている。その結果、端子電
圧Vaを積分した滑らかな出力信号Ｆ１を得てい
る。同様に、端子電圧Vbは第二のフイルタ器３
２ｂに入力されている。第二のフイルタ器３２ｂ
は積分回路３９ｂとバツフア回路４８の直列接続
によつて構成され、実質的に１次の積分特性を有
するようにされている。その結果、端子電圧Vb
を積分した滑らかな出力信号Ｆ２を得ている。同
様に、端子電圧Vcは第三のフイルタ器３２ｃに
入力されている。第三のフイルタ器３２ｃは積分
回路３９ｃとバツフア回路５１の直列接続によつ
て構成され、実質的に１次の積分特性を有するよ
うにされている。その結果、端子電圧Vcを積分
した滑らかな出力信号Ｆ３を得ている。

第一の合成器３３ａは第二のフイルタ器３２ｂ
の出力信号Ｆ２と第三のフイルタ器３２ｃの出力
信号Ｆ３を合成し、合成信号Ｇ１を得ている。抵
抗６１と６２の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２とす
るとき、合成信号Ｇ１は G1＝（R2・F2＋R1・F3）／（R1＋R2） …(1) となる。いま、R2＝30（kOhm）、Ｒ１＝70
（kOhm）とすれば、 G1＝0.3・F2＋0.7・F3 …(2) となる。同様に、第二の合成器３３ｂは第三のフ
イルタ器３２ｃの出力信号Ｆ３と第一のフイルタ
器３２ａの出力信号Ｆ１を合成し、合成信号Ｇ２
を得ている。抵抗６３と６４の抵抗値をそれぞれ
Ｒ１，Ｒ２とするとき、合成信号Ｇ２は G2＝（R2・F3＋R1・F1）／（R1＋R2） ＝0.3・F3＋0.7・F1 …(3) となる。同様に、第三の合成器３３ｃは第一のフ
イルタ器３２ａの出力信号Ｆ１と第二のフイルタ
器３２ｂの出力信号Ｆ２を合成し、合成信号Ｇ３
を得ている。抵抗６５と６６の抵抗値をそれぞれ
Ｒ１，Ｒ２とするとき、合成信号Ｇ３は G3＝（R2・F1＋R1・F2）／（R1＋R2） ＝0.3・F1＋0.7・F2 …(4) となる。

第一の比較器３４ａは第一のフイルタ器３２ａ
の出力信号Ｆ１と第一の合成器３３ａの出力信号
Ｇ１を比較して、その大小関係に応じたデイジタ
ル信号Ｄ１を得ている。すなわち、Ｆ１＞Ｇ１の
ときにはＤ１＝“Ｌ”（低電位）であり、Ｆ１＜Ｇ
１のときにはＤ１＝“Ｈ”（高電位）となる。同様
に、第二の比較器３４ｂは第二のフイルタ器３２
ｂの出力信号Ｆ２と第二の合成器３３ｂの出力信
号Ｇ２を比較して、その大小関係に応じたデイジ
タル信号Ｄ２を得ている。すなわち、Ｆ２＞Ｇ２
のときにはＤ２＝“Ｌ”（低電位）であり、Ｆ２＜
Ｇ２のときにはＤ２＝“Ｈ”（高電位）となる。同
様に、第三の比較器３４ｃは第三のフイルタ器３
２ｃの出力信号Ｆ３と第三の合成器３３ｃの出力
信号Ｇ３を比較して、その大小関係に応じたデイ
ジタル信号Ｄ３を得ている。すなわち、Ｆ３＞Ｇ
３のときにはＤ３＝“Ｌ”（低電位）であり、Ｆ３
＜Ｇ３のときにはＤ３＝“Ｈ”（高電位）となる。
比較器３４ａ，３４ｂ，３４ｃの出力信号Ｄ１，
Ｄ２，Ｄ３は位置検出部１１の制御信号として切
換駆動部１２に入力される。

切換駆動部１２は、起動加速器１３と選択切換
器１４によつて構成されている。起動加速器１３
は、ロータ２が停止している状態から所定速度ま
で起動・加速するためのパルス信号Ｌ１，Ｌ２，
Ｌ３と起動指令信号Ｈを出力する。また、選択切
換器１４は起動指令信号Ｈにもとずいて位置検出
部１１の制御信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３と起動加速器
１３のパルス信号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のいずれか一
方を選択し、その選択された信号により第一の駆
動トランジスタと第二の駆動トランジスタの切換
信号を作り出している。

第３図に選択切換器１４の具体的な構成例を示
す。起動指令信号Ｈが“Ｌ”の時には、アンド回
路１０２，１０３，１０４は位置検出部１１の信
号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を出力し、アンド回路１０
５，１０６，１０７の出力は“Ｌ”となり、オア
回路１１１，１１２，１１３の出力は信号Ｄ１，
Ｄ２，Ｄ３となる。インバータ回路１１４，１１
５，１１６とアンド回路１２１，１２２，１２
３，１２４，１２５，１２６と増幅器１３１，１
３２，１３３，１３４，１３５，１３６は、オア
回路１１１，１１２，１１３の出力Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３にもとずいて６相のパルス信号Ｊ１，Ｊ２，
Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を出力する。その論理式
は、 J1＝D2・NOT（D3） ……（5A） J2＝D3・NOT（D1） ……（5B） J3＝D1・NOT（D2） ……（5C） J4NOT（D2）・D3 ……（5D） J5＝NOT（D3）・D1 ……（5E） J6＝NOT（D1）・D2 ……（5F） である。ここに、NOT(Q)はＱの否定を表わして
いる。パルス信号Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ
５，Ｊ６は、それぞれ第一の駆動トランジスタ４
ａ，４ｂ，４ｃと第二の駆動トランジスタ５ａ，
５ｂ，５ｃの駆動信号として供給される（なお、
増幅器１３１，１３２，１３３，１３４，１３
５，１３６はアイソレーシヨン機能や電位変換機
能を有していてもよい）。

同様に、起動指令信号Ｈが“Ｈ”の時には、パ
ルス信号Ｊ１〜Ｊ６は J1＝L2・NOT（L3） ……（6A） J2＝L3・NOT（L1） ……（6B） J3＝L1・NOT（L2） ……（6C） J4＝NOT（L2）・L3 ……（6D） J5＝NOT（L3）・L1 ……（6E） J6＝NOT（L1）・L2 ……（6F） となる。

次に、全体の回転駆動動作について説明する。
まず、ロータ２が所定速度以上にて回転している
場合について、第４図の動作説明用の波形図を参
照して説明する。第４図ａ，ｂ，ｃはＡ端子、Ｂ
端子、Ｃ端子の端子電圧波形であり、第一の駆動
トランジスタと第二の駆動トランジスタの通電状
態に応じて所定相のコイル（２相分）に電流が供
給されている。第４図において、 状態……駆動トランジスタ４ａと５ｂのみが通
電状態となり、コイル３ａ，３ｂに電流が供給
される（Ａ端子からＢ端子に電流が流れる）。

状態……駆動トランジスタ４ａと５ｃのみが通
電状態となり、コイル３ａ，３ｃに電流が供給
される（Ａ端子からＣ端子に電流が流れる。） 状態……駆動トランジスタ４ｂと５ｃのみが通
電状態となり、コイル３ｂ，３ｃに電流が供給
される（Ｂ端子からＣ端子に電流が流れる）。

状態……駆動トランジスタ４ｂと５ａのみが通
電状態となり、コイル３ｂ，３ａに電流が供給
される（Ｂ端子からＡ端子に電流が流れる）。

状態……駆動トランジスタ４ｃと５ａのみが通
電状態となり、コイル３ｃ，３ａに電流が供給
される（Ｃ端子からＡ端子に電流が流れる）。

状態……駆動トランジスタ４ｃと５ｂのみが通
電状態となり、コイル３ｃ，３ｂに電流が供給
される（Ｃ端子からＢ端子に電流が流れる）。

であり、ロータ２の１磁極対の回転に伴つて電流
路は状態から状態に順次切り換えられる。そ
の結果、３相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃへはＡ端
子、Ｂ端子、Ｃ端子の順番に３相の電流が供給さ
れている。なお、状態が移るときに各端子にはス
パイク電圧が発生し、コイルに蓄えられていた磁
気エネルギーが第一のダイオード６ａ，６ｂ，６
ｃまたは第二のダイオード７ａ，７ｂ，７ｃを通
じて直流電源１に回生される。

端子電圧Va，Vb，Vcは位置検出部１１の第
一のフイルタ器３２ａ、第二のフイルタ器３２
ｂ、第三のフイルタ器３２ｃによつて平滑され、
第４図ｄ，ｅ，ｆに示すような滑らかな３相信号
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が得られる。第二のフイルタ器
３２ｂの出力信号Ｆ２と第三のフイルタ器３２ｃ
の出力信号Ｆ３は第一の合成器３３ａにて合成さ
れ（(2)式）、合成信号Ｇ１と第一のフイルタ器３
２ａの出力信号Ｆ１が第一の比較器３４ａにて比
較される。第４図ｇに信号Ｇ１（実線）とＦ１
（破線）の波形を示し、第４図ｂに第一の比較器
３２ａの出力信号Ｄ１を示す。同様に、第二の合
成器３３ｂの出力信号Ｇ２と第二のフイルタ器３
２ｂの出力信号Ｆ２は第二の比較器３４ｂにて比
較され、第４図ｉに示す出力信号Ｄ２を得てい
る。同様に、第三の合成器３３ｃの出力信号Ｇ３
と第三のフイルタ器３２ｃの出力信号Ｆ３は第三
の比較器３４ｃにて比較され、第４図ｊに示す出
力信号Ｄ３を得ている。第一、第二、第三の比較
器３４ａ，３４ｂ，３４ｃの出力信号Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３は３相のデイジタル信号となり、制御信
号として切換駆動部１２に入力される。

ロータ２が所定速度以上にて回転しているの
で、切換駆動部１２の起動加速器１３の起動指令
信号Ｈは“Ｌ”になつている。従つて、選択切換
器１４は位置検出部１１の制御信号Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３にもとずいて、（5A）式〜（5F）式の信号Ｊ
１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を発生する。
第４図ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐにその波形を示す
ように、Ｊ１〜Ｊ６は６相のパルス信号になつて
いる。切換駆動部１２の信号Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は
それぞれ第一の駆動トランジスタ４ａ，４ｂ，４
ｃの切換信号として供給され、信号Ｊ４，Ｊ５，
Ｊ６はそれぞれ第二の駆動トランジスタ５ａ，５
ｂ，５ｃの切換信号として供給される。従つて、 状態……Ｊ１とＪ５のみが“Ｈ” 状態……Ｊ１とＪ６のみが“Ｈ” 状態……Ｊ２とＪ６のみが“Ｈ” 状態……Ｊ２とＪ４のみが“Ｈ” 状態……Ｊ３とＪ４のみが“Ｈ” 状態……Ｊ３とＪ５のみが“Ｈ” となり、第一の駆動トランジスタ４ａ，４ｂ，４
ｃと第二の駆動トランジスタ５ａ，５ｂ，５ｃは
前述の状態から状態（第４図の上部参照）の
電流路の切換動作を行なう。その結果、ロータ２
は所定方向に持続的に回転駆動される。

次に、ロータ２が停止状態から起動・加速され
る動作について説明する。切換駆動部１２の起動
加速器１３は、起動指令信号Ｈを“Ｈ”にし、か
つ、低周波の３相のパルス信号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３
を出力する。選択切換器１４はパルス信号Ｌ１，
Ｌ２，Ｌ３にもとずいて、（6A）式〜（6F）式に
よる６相のパルス信号Ｊ１〜Ｊ６を出力し、第一
の駆動トランジスタ４ａ，４ｂ，４ｃと第二の駆
動トランジスタ５ａ，５ｂ，５ｃを前述の状態
〜状態に順次切り換えていく。その結果、ロー
タ２はパルスモータもしくは低周波の同期モータ
のように起動・加速される。また、起動加速器１
３のパルス信号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の周波数を徐々
に高くすることによつて、ロータ２は所定の回転
速度まで加速される。ロータ２が所定の回転速度
まで加速されると、起動加速器１３の起動指令信
号Ｈは“Ｌ”に変わり、位置検出部１１の制御信
号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３によつて第一の駆動トランジ
スタおよび第二の駆動トランジスタの切換信号Ｊ
１〜Ｊ６が作り出される（起動加速器１３がロー
タ２の回転速度を検出し、所定速度以上になると
起動指令信号Ｈを“Ｌ”にするように構成しても
よい）。

本実施例に示すように、コイル３ａ，３ｂ，３
ｃに生じる逆起電圧をＡ端子、Ｂ端子、Ｃ端子の
端子電圧Va，Vb，Vcによつて検出し、その検
出電圧に応じて第一の駆動トランジスタと第二の
駆動トランジスタの通電状態を切り換えれば、特
別な位置検出素子をもちいることなく、良好な電
流路の切換動作を実現できる。特に、Ａ端子の端
子電圧を平滑する実質的に１次の積分特性を有す
る第一のフイルタ器３２ａと、Ｂ端子の端子電圧
を平滑する実質的に１次の積分特性を有する第二
のフイルタ器３２ｂと、Ｃ端子の端子電圧を平滑
する実質的に１次の積分特性を有する第三のフイ
ルタ器３２ｃと、第二のフイルタ器３２ｂの出力
信号と第三のフイルタ器３２ｃの出力信号を合成
する第一の合成器３３ａと、第三のフイルタ３２
ｃの出力信号と第一のフイルタ器３２ａの出力信
号を合成する第二の合成器３２ｂと、第一のフイ
ルタ器３２ａの出力信号と第二のフイルタ器３２
ｂの出力信号を合成する第三の合成器３３ｃと、
第一のフイルタ器３２ａの出力信号と第一の合成
器３３ａの出力信号を実質的に比較してデイジタ
ル信号を作り出す第一の比較器３４ａと、第二の
フイルタ器３２ｂの出力信号と第二の合成器３３
ｂの出力信号を実質的に比較してデイジタル信号
を作り出す第二の比較器３４ｂと、第三のフイル
タ器３２ｃの出力信号と第三の合成器３３ｃの出
力信号を実質的に比較してデイジタル信号を作り
出す第三の比較器３４ｃによつて、位置検出部１
１を構成するならば、簡単な構成にて正確な位置
検出動作を行なうことができる。

これについて、更に詳しく説明する。直流電源
１の電圧値を変えることによつて、本実施例のブ
ラシレス直流モータの回転速度を可変速制御する
ことができる。この様な場合には、モータの回転
速度を変えた時に端子電圧Va，Vb，Vcの最大
値が変化するようになり、フイルタ器の出力信号
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に直流電位の変化が生じる。従
つて、たとえば、信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３と基準の
直流電圧を比較して電流路を切り換えるようにす
ると、比較器の出力信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の変化
点が理想的な電流路の切換位置より大幅にずれて
しまう。その結果、モータの回転駆動動作が乱さ
れ、正常な回転ができなくなる。

これに対して本実施例の構成では、直流電源１
の電圧値を変えた場合でもフイルタ器３２ａ，３
２ｂ，３２ｃの出力信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の直流
電位がすべて同じように変化する。また、合成器
３３ａ，３３ｂ，３３ｃの出力信号Ｇ１，Ｇ２，
Ｇ３の直流電位も同じように変化する。従つて、
比較器３４ａ，３４ｂ，３４ｃの出力信号Ｄ１，
Ｄ２，Ｄ３は直流電源１の電圧値の変化に無関係
になり、正確な位置検出信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を
得ることができる。

さらに、本実施例のブラシレス直流モータには
次のような利点もある。第４図ａ，ｂ，ｃに示し
たように、電流路の切り換え時点において端子電
圧Va，Vb，Vcにはするどいスパイク電圧が発
生する。このスパイク電圧により、フイルタ器３
２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ
３の位相は進み方向に移動する。従つて、たとえ
ば、信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のゼロクロス点（基準
の直流電圧値となる点）において電流路を切り換
えるようにすると、切り換えのタイミングがすべ
て進んでしまう。特に、負荷トルクが大きくなつ
たときに位置検出の進みが大きくなり、モータが
脱調して停止するという致命的な問題をひきおこ
していた。これは、次のような動作メカニズムに
よつて引き起こされていることがわかつた。すな
わち、負荷トルクが大きくなると、それに伴つて
電流が大きくなり、コイルに蓄えられる磁気エネ
ルギーも大きくなり、電流路の切換時点における
スパイク電圧の幅が太くなる。スパイク電圧の幅
が太くなるとフイルタ器の出力信号Ｆ１，Ｆ２，
Ｆ３の位相が進み、信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のゼロ
クロス点の位相も進んでいく。信号Ｆ１，Ｆ２，
Ｆ３のゼロクロス点において電流路を切り換えて
いるので、電流路の切換時点も進むようになり、
端子電圧Va，Vb，Vcに現われる電流による電
圧降下やスパイク電圧が進むようになる。すなわ
ち、コイルの端子電圧Va，Vb，Vc（電流による
電圧降下とスパイク電圧）の進み……フイルタ器
の出力信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の進み……位置検出
部１１の制御信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の進み……切
換駆動器１２の切換信号Ｊ１〜Ｊ６の進み……電
流路の切り換えの進み……Va，Vb，Vcの進み、
という正帰還ループが形成されており、負荷トル
クの大きいときには上記の正帰還ループが不安定
になることがわかつた。

このような問題に対して、本実施例のように構
成すれば合成器の合成比率を適当に選ぶことによ
つて、スパイク電圧による位相の進み分を補償す
ることができる。すなわち、第一の合成器３４ａ
の出力信号Ｇ１における第二のフイルタ器３２ｂ
の出力信号Ｆ２と第三のフイルタ器３２ｃの出力
信号Ｆ３の合成比率をＱ１：Ｗ１とするときにＱ
１＜Ｗ１となし、第二の合成器３３ｂの出力信号
Ｇ２における第三のフイルタ器３２ｃの出力信号
Ｆ３と第一のフイルタ器３２ａの出力信号Ｆ１の
合成比率をＱ２：Ｗ２とするときにＱ２＜Ｗ２と
なし、第三の合成器３３ｃの出力信号Ｇ３におけ
る第一のフイルタ器３２ａの出力信号Ｆ１と第二
のフイルタ器３２ｂの出力信号Ｆ２の合成比率を
Ｑ３：Ｗ３とするときにＱ３＜Ｗ３となすことに
よつて、容易に電流路の切換タイミングの位相を
遅らせることができる。本実施例では、Ｑ１：Ｗ
１＝３：７、Ｑ２：Ｗ２＝３：７、Ｑ３：Ｗ３＝
３：７にした。

前述の位置検出部１１の構成は第２図の構成に
限定されるものではなく、たとえば、第５図に示
す構成の位置検出部１１を使用してもよい。第５
図では、第一のフイルタ器３２ａ、第二のフイル
タ器３２ｂ、第三のフイルタ器３２ｃをそれぞれ
微分回路２００ａ，２００ｂ，２００ｃと積分回
路３９ａ，３９ｂ，３９ｃの直列接続によつて構
成している。微分回路２００ａ，２００ｂ，２０
０ｃは単に直流分を除去するものであり、十分に
低い周波数にて微分作用を行なうようになされて
いる。すなわち、位置検出部１１の信号Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３によつて電流路の切り換え動作を行なう
場合にＡ端子、Ｂ端子、Ｃ端子に生じる端子電圧
Va，Vb，Vcの周波数範囲において、コンデン
サ２０１，２０３，２０５が実質的に短絡状態に
なつている。従つて、位置検出部１１の信号Ｄ
１，Ｄ２，Ｄ３を利用するような周波数範囲にお
いて、フイルタ器３２ａ，３２ｂ，３２ｃは実質
的に１次の積分特性を有するフイルタになつてい
る。第５図のその他の構成要素（合成器３３ａ，
３３ｂ，３３ｃおよび比較器３４ａ，３４ｂ，３
４ｃ）は、前述の第２図の構成と同じであり、説
明を省略する。また、第５図の位置検出部１１の
動作は前述の第２図のものと同様であり、説明を
省略する。

前述の実施例では、第一の駆動トランジスタ４
ａ，４ｂ，４ｃに並列に第一のダイオード６ａ，
６ｂ，６ｃを接続し、第二の駆動トランジスタ５
ａ，５ｂ，５ｃに並列に第二のダイオード７ａ，
７ｂ，７ｃを接続しているが、これらの第一のダ
イオードや第二のダイオードをＮチヤンネルの縦
形パワーMOS電界効果トランジスタのドレイン
とソース間に存在する寄生ダイオードによつて代
用してもよい。この様な場合に於いても本発明に
含まれることは言うまでもない。また、第一の駆
動トランジスタまたは第二の駆動トランジスタの
いずれか一方もしくは両方をバイポーラ形のトラ
ンジスタに置き換えてもよい。

また、前述の実施例の切換駆動部１２の起動加
速器１３や選択切換器１４の論理をマイクロコン
ピユータによつて実現してもよく、本発明に含ま
れる事は言うまでもない。また、前述の実施例で
は３相のコイルを星形に結線したが、デルタに結
線してもよい。

さらに、第一の駆動トランジスタまたは第二の
駆動トランジスタのいずれか一方もしくは両方を
パルス幅変調信号によつて高周波スイツチング動
作させることによつてモータの回転速度を可変速
制御するようにしてもよい。その他、本発明の主
旨を変えずして種々の変更が可能である。

発明の効果 上記実施例より明らかなように、本発明によれ
ば３相のコイルへの電流の入出力端子にあらわれ
る端子電圧を利用して位置検出を行なわせること
により、特別な位置検出素子を１個も使用しない
で、ブラシレス直流モータの安定な回転駆動動作
を実現することができる。したがつて、本発明に
もとずいてコンプレツサ用のブラシレス直流モー
タを構成するならば、構造の簡単な長寿命・高信
頼性のモータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるブラシレス直
流モータの電気的構成図、第２図は位置検出部の
具体的な構成を示す図、第３図は選択切換器の具
体的な構成を示す図、第４図ａ〜ｐは第１図の実
施例の動作を説明するための波形図、第５図は位
置検出部の他の構成を示す図である。 １……直流電源、２……ロータ、３ａ，３ｂ，
３ｃ……コイル、４ａ，４ｂ，４ｃ……第一の駆
動トランジスタ、５ａ，５ｂ，５ｃ……第二の駆
動トランジスタ、６ａ，６ｂ，６ｃ……第一のダ
イオード、７ａ，７ｂ，７ｃ……第二のダイオー
ド、１１……位置検出部、１２……切換駆動部、
１３……起動加速器、１４……選択切換器、３２
ａ……第一のフイルタ器、３２ｂ……第二のフイ
ルタ器、３３ｃ……第三のフイルタ器、３３ａ…
…第一の合成器、３３ｂ……第二の合成器、３３
ｃ……第三の合成器、３４ａ……第一の比較器、
３４ｂ……第二の比較器、３４ｃ……第三の比較
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 永久磁石により構成されたＮ組（Ｎは整数）
   の磁極対を有するロータと、前記ロータの界磁磁
   束と鎖交する３相のコイル群と、直流電源から前
   記３相のコイルへの電流路を形成する第一の駆動
   トランジスタ群と、前記３相のコイルから前記直
   流電源への電流帰路を形成する第二の駆動トラン
   ジスタ群と、前記第一の駆動トランジスタの入力
   端子と出力端子の間に実質的に並列に存在する第
   一のダイオード群と、前記第二の駆動トランジス
   タの入力端子と出力端子の間に実質的に並列に存
   在する第二のダイオード群と、前記３相のコイル
   への電流の入出力端子（Ａ端子、Ｂ端子、Ｃ端
   子）の端子電圧を検出して制御信号を発生する位
   置検出手段と、前記位置検出手段の制御信号にも
   とずいて前記第一の駆動トランジスタおよび第二
   の駆動トランジスタの切換信号を出力し、前記コ
   イルへの電流をＡ端子、Ｂ端子、Ｃ端子の順番に
   切り換えて通電させる切換駆動手段とを具備し、
   前記位置検出手段は前記Ａ端子の端子電圧を平滑
   する実質的に１次の積分特性を有する第一のフイ
   ルタ手段と、前記Ｂ端子の端子電圧を平滑する実
   質的に１次の積分特性を有する第二のフイルタ手
   段と、前記Ｃ端子の端子電圧を平滑する実質的に
   １次の積分特性を有する第三のフイルタ手段と、
   前記第二のフイルタ手段の出力信号と前記第三の
   フイルタ手段の出力信号を合成する第一の合成手
   段と、前記第三のフイルタ手段の出力信号と前記
   第一のフイルタ手段の出力信号を合成する第二の
   合成手段と、前記第一のフイルタ手段の出力信号
   と前記第二のフイルタ手段の出力信号を合成する
   第三の合成手段と、前記第一のフイルタ手段の出
   力信号と前記第一の合成手段の出力信号を実質的
   に比較してデイジタル信号を作り出す第一の比較
   手段と、前記第二のフイルタ手段の出力信号と前
   記第二の合成手段の出力信号を実質的に比較して
   デイジタル信号を作り出す第二の比較手段と、前
   記第三のフイルタ手段の出力信号と前記第三の合
   成手段の出力信号を実質的に比較してデイジタル
   信号を作り出す第三の比較手段とからなり、前記
   第一の比較手段と前記第二の比較手段と前記第三
   の比較手段の出力信号を前記位置検出手段の制御
   信号として出力し、前記第一の駆動トランジスタ
   と第二の駆動トランジスタの通電状態を切換制御
   することを特徴とするブラシレス直流モータ。 ２ 第一の合成手段の出力信号における第二のフ
   イルタ手段の出力信号と第三のフイルタ手段の出
   力信号の合成比率をＱ１：Ｗ１とするときにＱ１
   ＜Ｗ１となし、第二の合成手段の出力信号におけ
   る前記第三のフイルタ手段の出力信号と第一のフ
   イルタ手段の出力信号の合成比率をＱ２：Ｗ２と
   するときにＱ２＜Ｗ２となし、第三の合成手段の
   出力信号における第一のフイルタ手段の出力信号
   と第二のフイルタ手段の出力信号の合成比率をＱ
   ３：Ｗ３とするときにＱ３＜Ｗ３となしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のブラシレ
   ス直流モータ。