JPH0591790A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単且つ安価な構成でイネーブル信号を生成
する。 【構成】 ブラシレスモータの回転子の位置検出を位置
センサを用いないで行なうもので、固定子巻線の端子電
圧をイネーブル信号の出力期間に基準電圧と比較して誘
起電圧のゼロクロス点を検出する。イネーブル信号生成
手段１６は、立上り遅延回路１９及び立下り遅延回路２
４を中心として構成され、制御信号ＳＯが与えられる
と、所定の遅れ時間ｔ１，ｔ２を持ったイネーブル信号
ＳＥを出力する。簡単且つ安価に構成可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御信号の制御の下に
断続的な駆動信号を固定子巻線に供給する出力回路を備
えたブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ブラシレスモータは、スイッチ
ング素子等から構成された出力回路により直流電源をチ
ョッピングすることにより複数相の固定子巻線に順次通
電し、これにより回転磁界を発生させて回転子を回転さ
せるようにしたものである。このとき、出力回路に与え
る制御信号は、回転子の回転状態に応じた適切な信号と
する必要があるが、そのために、通常は、ホール素子等
の位置センサを設けて回転子の回転位置を検出してい
た。

【０００３】しかし、近年、このようなホール素子等の
位置センサを用いないで回転子の回転位置を検出する構
成のものが考えられている。この検出原理としては、例
えば図４に示すように、回転子の回転に伴って固定子巻
線に発生する端子電圧を検出し、この端子電圧が予め設
定された基準電圧と一致するタイミングから、固定子巻
線の誘起電圧のゼロクロス点の位相つまり回転子の回転
位置を示す位置信号を検出するものである。

【０００４】上述の場合に、制御信号として固定子巻線
への通電期間に連続的なオン信号を出力する場合におい
ては、図４の如く固定子巻線の端子電圧を連続して検出
できるので、誘起電圧のゼロクロス点をそのまま検出す
ることができるが、例えば、ＰＷＭ制御方式等の場合に
はそのままでは検出できなくなる。即ち、固定子巻線へ
の通電期間中を通じて速い周期でオンオフを繰返す制御
信号を与える場合には、固定子巻線の端子電圧も図５に
示すように基準電圧Ｖｓを何度も横切るように断続的に
しか検出できなくなり、従って、そのままでは誘起電圧
のゼロクロス点を検出することができなくなる。

【０００５】そこで、このようなＰＷＭ制御方式等によ
り断続的な制御信号を出力する場合でも、固定子巻線の
誘起電圧のゼロクロス点を検出できるようにするため
に、次のような方法が考えられている。即ち、図６に示
すように、例えば、制御信号がオフとなる期間中つまり
固定子巻線の端子電圧が検出不能となる期間中は、固定
子巻線の端子電圧と基準電圧との比較演算を行なわない
ようにするのである。この方法としては、例えば制御信
号に基づいて上述の固定子巻線の端子電圧の検出可能な
期間のみ比較演算を許可するイネーブル信号を生成し、
このイネーブル信号に基づいて検出動作を実施するので
ある。

【０００６】この場合、実際には、図７に示すように、
制御信号がオンしてから固定子巻線の端子電圧が検出さ
れるまでに遅れ時間ｔONがあると共に、制御信号がオフ
となってから端子電圧がなくなるまでに遅れ時間ｔOFF
がある。従って、イネーブル信号は、固定子巻線の端子
電圧が確実に検出できる期間を設定するために、同図に
示すように、固定子巻線の端子電圧の出力期間よりも少
し狭い期間を設定すると良い。

【０００７】これにより、例えば、イネーブル信号は、
制御信号のオンから遅れ時間ｔONよりも少し長い遅れ時
間ｔ１が経過した時点を開始タイミングとし、制御信号
のオフから遅れ時間ｔOFF よりも少し短い遅れ時間ｔ２
が経過した時点を終了タイミングとするように生成すれ
ば良い。

【０００８】図８は、従来のイネーブル信号生成回路の
構成を示しており、図９はこのイネーブル信号生成回路
の各部の信号波形を示している。即ち、イネーブル信号
生成回路は、クロック信号発生回路１，Ｄタイプフリッ
プフロップ（以下ＤＦＦと称する）２，３，シフトレジ
スタ４，遅延回路５，ＯＲ回路６，７，ＮＡＮＤ回路８
及びインバータ回路９，１０から構成されている。

【０００９】そして、制御回路から断続する制御信号と
して例えば図９（ａ）に示すような信号Ｓｃが与えられ
ると、ＤＦＦ２はクロック回路１から与えられるクロッ
ク信号Ｓ１（図９（ｂ）参照）の立ち上がりタイミング
で「Ｌ」レベルとなる出力信号Ｓ２を出力する（図９
（ｃ）参照）。シフトレジスタ４は、ＤＦＦ２の出力信
号Ｓ２を受けると所定数のクロック例えば２クロックが
入力されるタイミングで時間遅れをもって出力信号Ｓ３
を出力する（図９（ｄ）参照）。

【００１０】ＤＦＦ３はシフトレジスタ４からの出力信
号Ｓ３をクロック信号としてＤＦＦ２からの出力信号Ｓ
２のデータを出力信号Ｓ４（図９（ｅ）参照）として出
力する。出力信号Ｓ３，Ｓ４及びインバータ回路９を介
して与えられる制御信号Ｓｃ等によりＯＲ回路７は図９
（ｆ）に示すような出力信号Ｓ５を出力する。一方、遅
延回路５はコンデンサ５ａ，抵抗５ｂ及びダイオード５
ｃより構成されるもので、インバータ回路９を介して与
えられる制御信号Ｓｃに対して、図９（ｇ）に示すよう
な出力信号Ｓ６を出力する。

【００１１】従って、ＮＡＮＤ回路８は、イネーブル信
号Ｓｅとして図９（ｈ）に示すような信号を出力する。
この結果、制御信号Ｓｃに対して立上がり時間がｔ１だ
け遅延され、立下り時間がｔ２だけ遅延されたイネーブ
ル信号Ｓｅが生成されることになる。尚、この立上がり
の遅延時間ｔ１はシフトレジスタ４のシフト量の調整に
より可変であり、立下りの遅延時間ｔ２は遅延回路５の
コンデンサ５ａ及び抵抗５ｂによる時定数を調整するこ
とにより可変である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来構成のものでは、立上がり遅延時間ｔ１を発生
させるための構成が複雑であり、従って、部品点数の増
加等により装置が大形化すると共に高価になるという不
具合がある。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、制御信号を断続的に出力するＰＷＭ制
御方式等のようなものの場合でも、簡単且つ安価な構成
でイネーブル信号を生成でき、従ってコストの上昇を極
力抑制できるブラシレスモータを提供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御信号の制
御の下に断続的な駆動電圧を固定子巻線に供給する出力
回路を備えたブラシレスモータを対象とするものであっ
て、前記固定子巻線の端子電圧をイネーブル信号生成手
段からのイネーブル信号の出力期間中に基準電圧と比較
することにより回転子の回転位置を検出する位置検出手
段を設け、前記イネーブル信号生成手段を、前記制御信
号を受けるとその立上がり時間を遅らせると共に立下り
時間を遅らせることにより前記イネーブル信号を生成す
る時定数回路を含んで構成したところに特徴を有する。

【００１５】

【作用】本発明のブラシレスモータによれば、回転子を
駆動するために制御信号の制御下で断続的な駆動電圧を
固定子巻線に供給すると、回転子の回転により固定子巻
線には誘起電圧が発生する。このとき、誘起電圧の位相
は制御信号の位相よりも遅れたタイミングで固定子巻線
の端子に現われる。一方、イネーブル信号生成手段は、
制御信号を受けると時定数回路によりその立ち上がり時
間及び立下り時間を遅らせることによりイネーブル信号
を生成して出力する。これにより、位置検出手段は、イ
ネーブル信号の出力期間中に、つまり、固定子巻線の端
子電圧が検出可能な期間中のみに固定子巻線の端子電圧
と基準電圧とを比較することができ、固定子巻線の誘起
電圧のゼロクロス点を検出することができるので、回転
子の回転位置を検出することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１乃至図
３を参照しながら説明する。

【００１７】図３は全体構成のブロック図で、モータ１
１の図示しない固定子巻線は出力回路１２から通電され
るようになっており、その出力回路１２はスイッチング
トランジスタ等をブリッジ接続して構成されるもので、
制御回路１３から制御信号が与えられる。検出回路１４
は、モータ１１の固定子巻線の端子電圧を検出して後述
するように回転子の回転位置を示す位相信号を生成して
演算回路１５に与える。このとき、検出回路１４はイネ
ーブル信号生成手段１６から与えられるイネーブル信号
Ｓｅに基づいて固定子巻線の端子電圧を予め設定された
基準電圧Ｖｓと比較することにより位相信号Ｓｐを生成
する。

【００１８】次に、上述のイネーブル信号生成手段１６
の電気的構成について図１を参照して説明する。イネー
ブル信号生成手段１６の入力端子Ａは、ＮＡＮＤ回路１
７の２つの入力端子に共通に接続され、そのＮＡＮＤ回
路１７の出力端子はＮＡＮＤ回路１８の２つの入力端子
に共通に接続されている。

【００１９】時定数回路としての立上り遅延回路１９
は、ｎｐｎ形のトランジスタ２０，コンデンサ２１及び
抵抗２２から構成されるもので、トランジスタ２０のベ
ースはＮＡＮＤ回路１７の出力端子に接続され、エミッ
タはアースされ、コレクタはＮＡＮＤ２３の一方の入力
端子に接続されると共に抵抗２２を介してＮＡＮＤ回路
１８の出力端子に接続されている。コンデンサ２１はト
ランジスタ２０のエミッタ・コレクタ間に接続されてい
る。ＮＡＮＤ回路２３の他方の入力端子はＮＡＮＤ回路
１８の出力端子に接続されている。

【００２０】時定数回路としての立下り遅延回路２４
は、コンデンサ２５，抵抗２６及びダイオード２７によ
り構成されるもので、コンデンサ２５の一方の端子はＮ
ＡＮＤ回路１８の出力端子に接続され、他方の端子は抵
抗２６及び図示極性のダイオード２７の並列回路を介し
て直流電源端子２８に接続されている。また、コンデン
サ２５の他方の端子はＮＡＮＤ回路２９の一方の入力端
子に接続され、そのＮＡＮＤ回路２９の他方の入力端子
はＮＡＮＤ回路２３の出力端子に接続されている。ＮＡ
ＮＤ回路２９の出力端子はイネーブル信号生成手段１６
の出力端子Ｂに接続されている。

【００２１】次に、本実施例の作用について図２をも参
照しながら説明する。

【００２２】制御回路１３は、図２に示すような制御信
号ＳＯを、出力回路１２に与えると共にイネーブル信号
生成手段１６に与える。出力回路１２は、この制御信号
ＳＯに応じてスイッチング素子がオンオフされてモータ
１１の固定子巻線に通電する。これにより、モータ１１
の図示しない回転子が回転すると、固定子巻線には誘起
電圧が発生する。検出回路１４は、この誘起電圧を固定
子巻線の端子電圧として検出し、その端子電圧をイネー
ブル信号生成手段１６から与えられるイネーブル信号Ｓ
Ｅの出力期間中に予め設定されている基準電圧と比較し
て回転子の回転位置を示す位相信号Ｓｐを得る。そし
て、演算回路１５は検出回路１４からの位相信号Ｓｐに
基づいて出力回路１２に駆動信号の出力タイミング制御
の情報を与える。

【００２３】さて、この場合に、イネーブル信号生成手
段１６は、次のようにしてイネーブル信号を生成して出
力する。即ち、まず、イネーブル信号生成手段１６の入
力端子Ａに制御回路１３から制御信号ＳＯ（図２（ａ）
参照）が与えられると、ＮＡＮＤ回路１７はこれを反転
して出力信号ＳＡ（図２（ｂ）参照）とする。

【００２４】立上り遅延回路１９においては、ＮＡＮＤ
回路１７からの出力信号ＳＡが「Ｌ」レベルになると、
トランジスタ２０がオフすることにより、コンデンサ２
１の両端子は電圧がかかる状態となる。一方、このとき
ＮＡＮＤ回路１８の出力端子は「Ｈ」レベルに反転する
ので、コンデンサ２１は抵抗２２を介して充電が開始さ
れる。ＮＡＮＤ回路２３の一方の入力端子には同時に
「Ｈ」レベルの信号が与えられるが、他方の入力端子に
はコンデンサ２１の端子電圧が上昇して「Ｈ」レベルに
達するまでの間は「Ｌ」レベルのままである。

【００２５】そして、コンデンサ２１の端子電圧が
「Ｈ」レベルに達すると、ＮＡＮＤ回路２３の出力信号
ＳＣは「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに反転する。この
とき、立下り遅延回路２４は、ＮＡＮＤ回路１８の出力
信号が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに反転したときに
は、コンデンサ２５に充電されていた電荷が放電されな
いので、コンデンサ２５と抵抗２６との共通接続点の電
位即ち出力信号ＳＤ（図２（ｅ）参照）は「Ｈ」レベル
のままで殆ど変化しない。

【００２６】これにより、ＮＡＮＤ回路２９はＮＡＮＤ
回路２３からの出力信号ＳＣが「Ｌ」レベルに反転した
ときに「Ｈ」レベルとなるイネーブル信号ＳＥ（図２
（ｆ）参照）を出力する。このとき、イネーブル信号Ｓ
Ｅの立上りタイミングは制御信号ＳＯの立上りタイミン
グよりも時間ｔ１だけ遅れるようになる。また、この遅
れ時間ｔ１は、立上り遅延回路１９のコンデンサ２１と
抵抗２２とにより決まる時定数を変化させることにより
所望の時間に設定することができる。

【００２７】さて、この後、制御信号ＳＯが「Ｌ」レベ
ルに反転してオフになると、立上り遅延回路１９のトラ
ンジスタ２０がオンすることによりコンデンサ２１の電
荷は放電され、その端子電圧は「Ｌ」レベルに反転す
る。また、ＮＡＮＤ回路１８の出力信号も「Ｌ」レベル
となるので、ＮＡＮＤ回路２３の出力信号ＳＣは「Ｈ」
レベルに反転する。

【００２８】一方、制御信号ＳＯが「Ｌ」レベルに反転
したときに、立下り遅延回路２４においては、ＮＡＮＤ
回路１８の出力信号が「Ｌ」レベルに変化することによ
りコンデンサ２５の充電電荷が急激に放電され、出力信
号ＳＤは「Ｌ」レベルに反転する。この後、コンデンサ
２５は抵抗２６を介して直流電源２８から充電が開始さ
れ、所定時間即ちコンデンサ２５及び抵抗２６により決
まる時定数に相当する時間が経過すると、出力信号ＳＤ
は「Ｈ」レベルに変化する。

【００２９】そして、このときＮＡＮＤ回路２９の両入
力端子には「Ｈ」レベルの信号が与えられることにな
り、イネーブル信号ＳＥは「Ｌ」レベルに反転する。従
って、イネーブル信号ＳＥの立下りタイミングは制御信
号ＳＯの立下りタイミングに対して遅れ時間ｔ２をもっ
ていることがわかる。尚、この遅れ時間ｔ２はコンデン
サ２５及び抵抗２６による時定数を変化させることによ
り所望の時間に設定することができる。

【００３０】このような本実施例によれば、イネーブル
信号生成手段１６に立上り遅延回路１９及び立下り遅延
回路２４を設けて制御信号ＳＯを所定時間だけ遅らせた
イネーブル信号ＳＥを生成させるようにしたので、簡単
且つ安価な構成でイネーブル信号を生成することがで
き、従って、ＰＷＭ制御等を行なう場合でも追加する部
品点数を多くすることがなくなり、装置を大形化させた
り高価なものとすることがなくなる。

【００３１】

【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、イネーブル信号生成手段を時定数回
路を含んだ構成とし、これにより、制御信号を受けると
立上がり時間及び立下り時間を時定数回路により所定時
間だけ遅らせてイネーブル信号を生成するようにしたの
で、簡単且つ安価な構成でイネーブル信号生成手段を実
現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】本発明の一実施例を示すイネーブル信号生成手
段の電気的構成図

【図２】各部の信号出力状態を示すタイムチャート

【図３】全体構成のブロック図

【図４】従来例を示す位置信号検出の原理説明図

【図５】位置信号が検出不能の場合の説明図

【図６】イネーブル信号を利用した場合の位置信号検出
の説明図

【図７】制御信号とイネーブル信号との時間的なずれの
説明図

【図８】イネーブル信号生成回路の電気的構成図

【図９】各部の信号出力状態を示すタイムチャート

【符号の説明】

１１はモータ、１２は出力回路、１３は制御回路、１４
は検出回路、１５は演算回路、１６はイネーブル信号生
成手段、１９は立上り遅延回路（時定数回路）、２４は
立下り遅延回路（時定数回路）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号の制御の下に断続的な駆動電圧
   を固定子巻線に供給する出力回路を備えたブラシレスモ
   ータにおいて、前記固定子巻線の端子電圧をイネーブル
   信号生成手段からのイネーブル信号の出力期間中に基準
   電圧と比較することにより回転子の回転位置を検出する
   位置検出手段を備え、前記イネーブル信号生成手段は、
   前記制御信号を受けるとその立上がり時間を遅らせると
   共に立下り時間を遅らせることにより前記イネーブル信
   号を生成する時定数回路を含んで構成されていることを
   特徴とするブラシレスモータ。