JPH0549289A - 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ＩＣ３４ｕ〜３４ｗの出力端子が
「Ｌ」レベルのときには異なる抵抗値の抵抗３６ｕ〜３
６ｗを介して給電線２０ａ，２０ｂに電流を流すように
して、信号線を用いない構成とする。抵抗値は例えば
１：２：４に設定されるので、電流検出抵抗３３に流れ
る全電流Ｉ０は、ホールＩＣ３４ｕ〜３４ｗの検出状態
に応じて６段階の異なる値となる。比較器２２乃至２６
により６段階の区別をして対応するホールＩＣ３４ｕ〜
３４ｗの出力状態を検出し、固定子巻線に対する通電制
御信号を出力する。

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】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
の電気的構成を図７に示す。

【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，３ｖ，３
ｗ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通電
するための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、信号線
６ｃ乃至６ｅを介して検出信号を論理回路部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８（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
ータを対象としており、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
じて異なる電流値の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電流値
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電流値に応じて前
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電流値の位置信号
を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
素子により検出し、その検出された電流値に応じて判断
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電流値の位置信
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】以下本発明の一実施例について図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。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Ｓ１乃至Ｓ
５には５個の比較器２２乃至２６の出力端子が接続され
ている。各比較器２２乃至２６の反転入力端子は、電源
端子ＶＣＣとアースとの間に直列に接続された６個の比
較基準用抵抗２７乃至３２の５つの共通接続点に夫々接
続されている。また、比較器２２乃至２６の各非反転入
力端子は、コネクタ１９ａに接続されると共に電流検出
手段たる電流検出抵抗３３を介して電源端子ＶＣＣに接
続されている。また、コネクタ１９ｂはアースされてい
る。そして、各比較器２２乃至２６の反転入力端子に
は、比較基準抵抗２７乃至３２により後述する比較基準
電圧Ｖ１乃至Ｖ５が与えられ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ＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３
４ｗ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。そして、ホールＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗの
入力端子側は共通にコンデンサ３５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ＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗの
各出力端子は夫々抵抗３６ｕ，３６ｖ，３６ｗを介して
コネクタ１４ａに接続されており、もって位置信号発生
回路３６が構成されている。

【００１７】この場合、抵抗３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ
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。そして、各ホールＩ
Ｃ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗの出力端子が「Ｌ」レベルの
出力状態のときに夫々の抵抗３６ｕ，３６ｖ，３６ｗに
流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、各ホールＩＣ３４ｕ，
３４ｖ，３４ｗへ入力端子側から入力される合計電流Ｉ
ｘよりも十分大となるように設定されている。

【００１８】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。

【００１９】回転子１３の回転位置に応じて、各ホール
ＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗは「Ｈ」或は「Ｌ」レベル
の信号を出力するが、このとき、「Ｌ」レベルの信号が
出力されたときには、直列に接続された抵抗３６ｕ，３
６ｖ，３６ｗを介して夫々電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れ
るようになるので、この電流は給電線２０ａ，２０ｂに
流れ、制御ユニット１９の電流検出抵抗３３により検出
される。

【００２０】この場合、抵抗３６ｕ，３６ｖ，３６ｗの
抵抗値Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗを前述のように１：２：４に設
定しているので、各ホールＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗ
の出力が「Ｌ」レベルのときに各抵抗３６ｕ，３６ｖ，
３６ｗに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさは、抵抗
値の値に略逆比例した比率つまり略４：２：１になる
（図３（ａ）乃至（ｃ）参照）。

【００２１】また、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさの比
率がこのように設定されていることから、３個のホール
ＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗがどのような検出状態の組
合わせであっても、その組み合わせにより流れる全体の
電流値Ｉ０は各検出状態に対応して異なる電流値となる
（図３（ｄ）参照）。

【００２２】即ち、給電線２０ａ，２０ｂを介して流れ
る全電流値をＩ０とすると、 Ｉ０＝Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＋Ｉｘ …（１） と表わすことができ、この式（１）における電流値Ｉｘ
は、前述のようにＩｕ乃至Ｉｗの値に比べて十分小さく
なるように設定されていることから、殆ど無視できる。
従って、全電流値Ｉ０の値は、抵抗３６ｕ，３６ｖ，３
６ｗの夫々を流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値の組合わ
せ、即ち、ホールＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗの出力状
態により決まることになる。

【００２３】そこで、ホールＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４
ｗの出力状態についてみると、回転子１３の回転位置に
応じて、ホールＩＣ３４ｕ，３４ｖ，３４ｗのうち１個
或は２個が常に「Ｌ」レベルの信号を出力するので、そ
の出力状態の組合わせとしては６通りある。従って、各
抵抗３６ｕ，３６ｖ，３６ｗを流れる電流値Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗの組合わせが６通りあることになり、電流検出
抵抗３３により検出される全電流値Ｉ０は６段階の値を
とることになる。

【００２４】この全電流値Ｉ０の大きさは、流れる電流
成分により、 Ｉｗ＜Ｉｖ＜Ｉｗ＋Ｉｖ＜Ｉｕ＜Ｉｗ＋Ｉｕ＜Ｉｖ＋Ｉｕ …（２） という６段階になる。そして、このとき電流検出抵抗３
３の端子電圧つまり比較器２２乃至２６の反転入力端子
に与えられる検出電圧Ｖ０は、各電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ
の組合わせにより、Ｖ０（Ｉ）で表わすと、式（２）で
示した大小関係と反対の関係になる（図３（ｅ）も参
照）。

【００２５】一方、比較器２２乃至２６の各非反転入力
端子に与えられる５段階の電圧Ｖ１乃至Ｖ５は、上記し
た６段階の検出電圧Ｖ０を区別するように、 （ａ） Ｖ０（Ｉｗ） ＞Ｖ１ …（３） （ｂ） Ｖ１＞Ｖ０（Ｉｖ） ＞Ｖ２ …（４） （ｃ） Ｖ２＞Ｖ０（Ｉｖ＋Ｉｗ）＞Ｖ３ …（５） （ｄ） Ｖ３＞Ｖ０（Ｉｕ） ＞Ｖ４ …（６） （ｅ） Ｖ４＞Ｖ０（Ｉｕ＋Ｉｗ）＞Ｖ５ …（７） （ｆ） Ｖ５＞Ｖ０（Ｉｕ＋Ｉｖ） …（８） となる値に抵抗２７乃至３２により設定されている。

【００２６】これにより、例えば、図３（ａ）乃至
（ｃ）に示すようなタイミングで電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ
が流れたときには、全電流Ｉ０が同図（ｄ）に示すよう
な和の電流値として流れ、この結果、電流検出抵抗３３
の端子電圧Ｖ０は同図（ｅ）のようになる。

【００２７】従って、同図（ｅ）における（イ）の期間
においては、検出電圧Ｖ０は電流Ｉｕ及びＩｖが流れて
いる状態に対応しているので式（８）に示す（ｆ）の関
係に相当し、各比較器２２乃至２６においてはすべて
「Ｈ」レベルの信号を出力することになり、論理回路部
２１は入力端子Ｓ１乃至Ｓ５の全てに「Ｈ」レベルの信
号が与えられる。

【００２８】以下、同様にして、論理回路部２１には、
（ロ）の期間においては入力端子Ｓ１のみから、（ハ）
の期間においては入力端子Ｓ１，Ｓ２から「Ｈ」レベル
の信号が入力されるというように、各ホールＩＣ３４
ｕ，３４ｖ，３４ｗの検出状態に応じて入力端子Ｓ１乃
至Ｓ５から信号が入力される。

【００２９】そして、論理回路部２１は、このような入
力信号に応じて図４（ｆ）乃至（ｋ）に示すような制御
信号を制御出力端子Ｕ＋乃至Ｗ−から出力する。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。

【００３０】このような本実施例によれば、ホールＩＣ
３４ｕ乃至３４ｗの検出状態を示す信号を異なる電流値
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとなるようにして給電線２０ａ，２０
ｂ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。

【００３１】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、センサユニット１４におけ
るホールＩＣ３４ｕ乃至３４ｗの給電のための構成を変
更したところである。即ち、ホールＩＣ３４ｕ乃至３４
ｗの入力端子は抵抗３７を介してコネクタ１４ａに接続
すると共に、ホールＩＣ３４ｕ乃至３４ｗに並列に図示
極性のツェナーダイオード３８を接続して構成したとこ
ろである。

【００３２】このような構成によれば、第１の実施例の
効果に加えて、ホールＩＣ３４ｕ乃至３４ｗへの供給電
圧を安定させることができるという効果が得られる。

【００３３】図６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、制御ユニット１９における
論理回路部２１及び比較器２２乃至２６等に代えて、マ
イクロコンピュータ３９を用いた構成としたところであ
る。即ち、マイクロコンピュータ３９の入力端子にはコ
ネクタ１９ａを介して給電線２０ａが接続されており、
電流検出抵抗３３の端子電圧Ｖ０が与えられるようにな
っている。そして、マイクロコンピュータ３９は、内部
にＡ／Ｄ変換機能を有しており、予め記憶されたプログ
ラムに従って、第１の実施例と同様にして電流検出抵抗
３３の端子電圧Ｖ０を６段階に検出し、対応するホール
ＩＣ３４ｕ乃至３４ｗの出力状態を求めるようになって
いるものである。

【００３４】従って、このような第３の実施例によって
も第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３５】

【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
して異なる電流を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の実施例を示す電気的構成図

【図２】全体の電気的構成図

【図３】ホールＩＣの出力電流及びこれに対応する検出
電圧のタイムチャート

【図４】論理回路部の入力信号及びこれに対応する出力
制御信号のタイムチャート

【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】本発明の第３の実施例を示す制御ユニットの電
気的構成図

【図７】従来例を示す図１相当図

【図８】ホールＩＣの出力信号及びこれに対応する出力
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、１８は通電回
路、１９は制御ユニット、２０ａ，２０ｂは給電線（一
対の給電路）、２１は論理回路部（判断手段）、２２乃
至２６は比較器、２７乃至３２は比較基準抵抗、３３は
電流検出抵抗（電流検出手段）、３４ｕ，３４ｖ，３４
ｗはホールＩＣ（位置センサ）、３６ｕ，３６ｖ，３６
ｗは抵抗、３６は位置信号発生回路である。

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異なる電流値の位置信号を発生
   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
   記位置信号の電流値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
   た電流値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。