JPH06178585A - ブラシレスモータ用アダプタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ブラシ付き直流モータを安価かつ容易にブラシ
レスモータに交換可能とする。 【構成】ブラシレスモータ用アダプタ１の入力端子５
ａ、５ｂには直流モータに最終的に供給される駆動電圧
Ｖｄが入力され、駆動電圧Ｖｄはアイソレーション２で
適宜アイソレーションされて励磁パターン発生回路３に
入力される。励磁パターン発生回路３には信号入力端子
７ａ、７ｂ、７ｃを介して回転位置検出器１１からブラ
シレスモータ１０の回転子の回転位置を示す回転位置検
出信号ＵＥ、ＶＥ、ＷＥが入力され、励磁パターン発生
回路３は駆動電圧Ｖｄと回転位置検出信号ＵＥ、ＶＥ、
ＷＥに基づき励磁パターンを生成して、終段ドライバ４
に出力する。終段ドライバ４は励磁パターン発生回路３
から入力される励磁パターンと駆動電圧Ｖｄに基づいて
三相Ｕ、Ｖ、Ｗの励磁電流を生成し、出力端子６ａ、６
ｂ、６ｃを介してブラシレスモータ１０の各入力端子に
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータ用ア
ダプタに関し、ブラシ付きモータの駆動回路をそのまま
使用してブラシレスモータを駆動することができるブラ
シレスモータ用アダプタに関する。

【０００２】

【従来の技術】直流モータ（ＤＣモータ）は、その励磁
方法により、自励式直流モータと他励式直流モータに分
類される。自励式直流モータは、その界磁巻線と電機子
の接続方法により、分巻モータ、自巻モータ及び複巻モ
ータ等に分類される。直流モータは、一般的にその構造
が簡単であり、速度等の制御が容易であるという特性を
備えていること、また、この分類された各直流モータ
は、速度変動率の小さいことや始動トルクが大きいこと
等のそれぞれの特有の性質を有していること、さらに直
流モータは、その価格が特に安いことから、現在多くの
機器や装置の駆動源として利用されている。

【０００３】このような直流モータは、一般的にブラシ
（整流子）を備え、このブラシは回転する電機子と静止
している外部とを電気的に接続して、整流を行なう。ブ
ラシは、回転する電機子と常に接触して摩耗するため、
定期的にブラシ部分の清掃を行なったり、ブラシの交換
を行なう等のメンテナンスを必要とし、直流モータの欠
点の一つとされている。また、ブラシを持っているため
に、その部分でスパークが発生し、防爆構造にすること
が難しいとされている。

【０００４】一方、ブラシレスモータは、ブラシを有し
ていないことから、直流モータの欠点である清掃やブラ
シの交換等のメンテナンスを必要としない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直流モ
ータは、その特性から現在数多く稼動しているが、メン
テナンスの面で問題があった。一方、ブラシレスモータ
は、直流モータに比べてメンテナンスが少なくて済み、
高速回転領域でのトルクが大きいという特性を有してい
るが、価格が高いという問題があった。

【０００６】ところが、今日、直流モータは構造のシン
プルさと制御の容易さで圧倒的な優位性を保ってきたモ
ータであるが、ブラシレスモータの価格が直流モータの
価格と接近している。このようなブラシレスモータの価
格の低下により、装置や設備の駆動源としてブラシレス
モータを採用することが、メンテナンスを行なうための
労力や時間及びそのコストを削減することとなる。しか
し、現在稼動中の装置や設備における直流モータをブラ
シレスモータに変更するには、モータを交換するだけで
なく、その駆動回路をも交換するという大幅な電気的改
造を伴うので、コスト面から現実的ではないという問題
があった。

【０００７】例えば、オーディオカセット用のワインダ
ーには、従来、直流モータが使用されており、このワイ
ンダーで、９０分用のテープ（１３４ｍ）を加減速度３
ｍ／ｓ×ｓ、最高巻き取り速度１８ｍ／ｓで巻き取る
と、直流モータの最高回転速度は、９３００ｒｐｍ程度
となる。直流モータをこのような高速回転で使用する
と、直流モータのブラシの摩耗が著しく、通常、１〜６
ヶ月程度でブラシを交換する必要がある。ところが、こ
のようなオーディオカセット用のワインダーを直流モー
タからブラシレフモータに交換するためには、従来、直
流モータ用の駆動回路を全てブラシレスモータ用の駆動
回路に交換する必要があり、コスト面から現実的ではな
いという問題があった。

【０００８】本発明は、以上の点に鑑みなされたもので
あって、直流モータ駆動用の回路をそのまま使用して、
ブラシレスモータを駆動し、安価に直流モータをブラシ
レスモータに交換できるブラシレスモータ用アダプタを
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、ブラシ付き直流モータ駆動用の入力駆動電源をブ
ラシレスモータ用駆動電源に変換するアダプタであっ
て、前記ブラシ付き直流モータ用駆動電源の出力から励
磁パターンを生成する励磁パターン生成手段と、前記励
磁パターン生成手段の生成した励磁パターンに従って前
記ブラシレスモータ駆動用の三相電流を生成する三相電
流生成手段と、を備えるブラシレスモータ用アダプタに
より、達成される。

【００１０】前記励磁パターン生成手段が、好ましくは
前記ブラシ付き直流モータ用駆動電源の出力と前記ブラ
シレスモータの回転子位置信号に基づいて前記励磁パタ
ーンを生成する。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、ブラシ付き直流モータ用駆
動電源の出力から、ブラシレスモータを駆動するための
励磁パターンを生成し、この生成した励磁パターンに基
づいてブラシレスモータ駆動用の三相電流を生成する。

【００１２】したがって、ブラシ付き直流モータの駆動
回路をそのまま使用し、大幅な回路変更を行なうことな
く、ブラシ付き直流モータを安価に、かつ容易にブラシ
レスモータに変更することができる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。

【００１４】図１〜図４は、本発明によるブラシレスモ
ータ用アダプタの好ましいい実施例を示す図である。図
１はそのブラシレスモータ用アダプタの回路ブロック
図、図２はブラシレスモータ用アダプタで作成される励
磁パターンを示す図、図３はそのブラシレスモータ用ア
ダプタを使用したブラシレスモータ及びその終段ドライ
バの回路図、図４はブラシレスモータ用アダプタの適用
される直流モータの終段の駆動回路図である。

【００１５】図１において、ブラシレスモータ用アダプ
タ１は、アイソレーション２、励磁パターン発生回路３
及び終段ドライバ４を備えており、さらに、ブラシレス
モータ用アダプタ１には、一対の入力端子５ａ、５ｂ、
３つの出力端子６ａ、６ｂ、６ｃ、及び３つの信号入力
端子７ａ、７ｂ、７ｃが設けられている。入力端子５
ａ、５ｂには、直流モータに最終的に供給される駆動電
圧Ｖｄが入力される。この入力端子５ａ、５ｂに入力さ
れる駆動電圧Ｖｄは、通常、図３に例示するように直流
電圧（ＤＣ電圧）か、ＰＷＭ（Pulse Width Modulatio
n：パルス幅制御）された電圧である。この入力端子５
ａ、５ｂに入力された駆動電圧Ｖｄは、アイソレーショ
ン２に入力され、アイソレーション２は、必要に応じ
て、駆動電圧Ｖｄをアイソレーションして、励磁パター
ン発生回路３に出力する。

【００１６】図１の励磁パターン発生回路３には、信号
線１１ａ，１１ｂ，１１ｃが接続されていて、これらの
信号線１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介して回転位置検出信
号ＵＥ、ＶＥ、ＷＥが入力されている。励磁パターン発
生回路３は、駆動電圧Ｖｄとこの回転位置検出信号Ｕ
Ｅ、ＶＥ、ＷＥに基づいて、図２に示すような、励磁パ
ターンを生成して、終段ドライバ４に対して出力する。
すなわち、励磁パターン発生回路３は、図２に示すよう
に、各相が６０度ずつずれるとともに、その各相が１８
０度ずつ励磁するＵ、Ｖ、Ｗの三相の励磁パターンを生
成して、終段ドライバ４に出力するとともに、アイソレ
ーション２から入力される駆動電圧Ｖｄを終段ドライバ
４に出力する。

【００１７】終段ドライバ４は、図３に示す構成になっ
ている。この終段ドライバ４は、ブラシレスモータ１０
に使用されている通常の終段ドライバとしてのインバー
タ回路が使用されている。終段ドライバ４は、図１の励
磁パターン発生回路３から入力される図２で説明した励
磁パターンと駆動電圧Ｖｄに基づいて、三相Ｕ、Ｖ、Ｗ
の励磁電流を生成する。この三相Ｕ、Ｖ、Ｗの励磁電流
は、図１の出力端子６ａ、６ｂ、６ｃを介してブラシレ
スモータ１０に供給する。すなわち、終段ドライバ４
は、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６を備えており、各ト
ランジスタＱ１〜Ｑ６には、図示しない定電圧源から所
定の定電圧ＶCCが印加される。終段ドライバ４は、その
各トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフが励磁パターン
発生回路３からの励磁パターンにより制御され、図２に
示した励磁パターンの三相Ｕ，Ｖ，Ｗの励磁電流をブラ
シレスモータ１０に供給する。

【００１８】図１において、出力端子６ａ、６ｂ、６ｃ
には、通常のブラシレスモータ１０の各入力端子に接続
された電源ケーブル１０ａ、１０ｂ、１０ｃが接続さ
れ、ブラシレスモータ１０には、回転位置検出器１１が
設けられている。回転位置検出器１１は、ブラシレスモ
ータ１０の回転子の回転位置を検出し、回転位置検出信
号ＵＥ、ＶＥ、ＷＥを、信号線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
を介して、ブラシレスモータ用アダプタ１の信号入力端
子７ａ、７ｂ、７ｃに出力する。

【００１９】次に、作用を説明する。図４は、直流モー
タ２０とこの直流モータ２０の駆動回路２１を示してい
る。本発明のブラシレスモータ用アダプタ１は、図４に
示すような直流モータ２０をブラシレスモータ１０に交
換するのに用いる。

【００２０】この駆動回路２１は、直流モータ２０の終
段に接続される駆動回路であり、４個のトランジスタＱ
７〜Ｑ１０を備えている。駆動回路２１の各トランジス
タＱ７〜Ｑ１０には、所定の定電圧ＶCCが印加されてお
り、各トランジスタＱ７〜Ｑ１０のベースには、図４に
示すＤＣ電圧あるいはＰＷＭ制御された電圧が印加され
る。駆動回路２１は、トランジスタＱ７とトランジスタ
Ｑ１０がオンのとき、直流モータ２０に図４にＸで示す
方向の励磁電流を供給して、直流モータ２０を正転させ
る。また、トランジスタＱ９とトランジスタＱ８がオン
のとき、直流モータ２０に図４にＹで示す方向の励磁電
流を供給して、直流モータ２０を逆転させる。図４の駆
動回路２１の端子Ｐ１、Ｐ２に現れる電圧が直流モータ
２０を駆動する電圧である。

【００２１】このような直流モータ２０を、大幅な回路
の変更を行なうことなく、ブラシレスモータ１０に交換
する場合、本発明のブラシレスモータ用アダプタ１を次
のようにして適用することができる。

【００２２】直流モータ２０をブラシレスモータ１０に
交換するには、まず、直流モータ２０をブラシレスモー
タ１０に交換する。図４の駆動回路２１の端子Ｐ１、Ｐ
２を図１のブラシレスモータ用アダプタ１の入力端子５
ａ、５ｂに接続する。この入力端子５ａ、５ｂに駆動電
圧Ｖｄを入力させる。そして、図１に示すように、ブラ
シレスモータ用アダプタ１の出力端子６ａ、６ｂ、６ｃ
を電源ケーブル１０ａ、１０ｂ、１０ｃによりブラシレ
スモータ１０に接続し、回転位置検出器１１の信号線１
１ａ、１１ｂ、１１ｃをブラシレスモータ用アダプタ１
の信号入力端子７ａ、７ｂ、７ｃに接続する。

【００２３】このように直流モータ２０をブラシレスモ
ータ１０に交換して、直流モータ２０の終段の駆動回路
２１にブラシレスモータ用アダプタ１０を接続し、回転
位置検出器１１の回転位置検出信号ＵＥ、ＶＥ、ＷＥを
ブラシレスモータ用アダプタ１０に入力すると、ブラシ
レスモータ用アダプタ１０のアイソレーション２が、適
宜駆動電圧Ｖｄをアイソレーションして、励磁パターン
発生回路３に出力する。励磁パターン発生回路３は、回
転位置検出信号ＵＥ、ＶＥ、ＷＥに基づいて、図２に示
す励磁パターンを発生して、終段ドライバ４に駆動電圧
Ｖｄとともに出力する。終段ドライバ４は、励磁パター
ン発生回路３から入力される駆動電圧Ｖｄと励磁パター
ンにより、そのトランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフが
制御されて、ブラシレスモータ１０に励磁電流を供給す
る。このとき、励磁パターン発生回路３が、図３に示す
ように、ＵＶ→ＶＷ→ＵＷの順に励磁電流を供給するよ
うな励磁パターンを発生すると、ブラシレスモータ１０
は正転し、ＵＶ→ＵＷ→ＶＷの順に励磁電流を供給する
ような励磁パターンを発生すると、ブラシレスモータ１
０は逆転する。

【００２４】このように、駆動回路２１を含め直流モー
タ２０の駆動回路を全て使用して、ブラシレスモータ用
アダプタ１を追加するだけで、大幅な回路の変更を行な
うことなく、直流モータ２０をブラシレスモータ１０に
容易に交換することができる。

【００２５】したがって、直流モータ２０のブラシを有
していることによる欠点を解消することができるだけで
なく、ブラシレスモータ１０の利点である最高速度の上
昇、容量の増加等を容易に達成することができる。

【００２６】なお、ブラシレスモータ用アダプタ１は、
図４に示すような駆動回路２１を備えた直流モータ２０
に対してだけでなく、図５に示すような、駆動回路２３
を備えた直流モータ２４に対しても同様に適用すること
ができる。

【００２７】図５の駆動回路２３は、トランジスタＱ１
１のコレクタに正の定電圧＋ＶCCが接続され、トランジ
スタＱ１２のコレクタに負の定電圧−ＶCCが接続されて
いる。そして、直流モータ２４の端子Ｐ１−Ｐ２間に駆
動電圧Ｖｄが印加され、トランジスタＱ１１がオンのと
き、直流モータ２４は正転、トランジスタＱ１２がオン
のとき、直流モータ２４は逆転する。

【００２８】図５の実施例の場合も、その直流モータ２
４の端子Ｐ１、Ｐ２をブラシレスモータ用アダプタ１の
入力端子５ａ、５ｂに接続することにより、上記実施例
と同様に適用することができる。

【００２９】本発明は、上記実施例に限定されない。た
とうば、図３の実施例では終段ドライバ４のスイッチン
グ素子としてトランジスタＱ１〜Ｑ６を使用している。
しかし、終段ドライバとしてはこれに限るものではな
く、駆動電圧ＶｄとしてＰＷＭされた電圧が入力されて
その周波数が高いときには、たとえばＩＧＢＴ（Insula
ted Gate Bipolar mode Transistor：絶縁ゲートバイポ
ーラモードトランジスタ）を使用してもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
ラシ付き直流モータ用駆動電源の出力から、ブラシレス
モータを駆動するための出力駆動電源の励磁パターンを
生成し、この生成した励磁パターンに基づいてブラシレ
スモータを駆動するための三相電流を生成しているの
で、ブラシ付き直流モータの駆動回路をそのまま使用
し、大幅な回路変更を行なうことなく、ブラシ付き直流
モータを安価に、かつ容易にブラシレスモータに変更す
ることができる。また、ブラシレスモータの持っている
特長として、ブラシがないために、メンテナンスフリー
となり、しかも高速回転領域のパワーアップを容易に図
ることができる。これにより、設備、装置の稼働率の向
上が可能となり製品のコストダウンができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブラシレスモータ用アダプタの回
路図。

【図２】図１の励磁パターン発生回路により発生する励
磁パターンのタイミング図。

【図３】図１の終段ドライバの回路図。

【図４】図１のブラシレスモータ用アダプタの適用され
る直流モータ及びその駆動回路を示す図。

【図５】図１のブラシレスモータ用アダプタの適用され
る他の直流モータ及びその駆動回路を示す図。

【符号の説明】

１ ブラシレスモータ用アダプタ ２ アイソレーション ３ 励磁パターン発生回路（励磁パターン生成手段） ４ 終段ドライバ（三相電流生成手段） ５ａ、５ｂ 入力端子 ６ａ、６ｂ、６ｃ 出力端子 ７ａ、７ｂ、７ｃ 信号入力端子 １０ ブラシレスモータ １１ 回転位置検出器 Ｑ１〜Ｑ１２ トランジスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシ付き直流モータ駆動用の入力駆動
   電源をブラシレスモータ用駆動電源に変換するアダプタ
   であって、 前記ブラシ付き直流モータ用駆動電源の出力から励磁パ
   ターンを生成する励磁パターン生成手段と、 前記励磁パターン生成手段の生成した励磁パターンに従
   って前記ブラシレスモータ駆動用の三相電流を生成する
   三相電流生成手段と、 を備えたことを特徴とする、ブラシレスモータ用アダプ
   タ。
2. 【請求項２】 前記励磁パターン生成手段は、前記ブラ
   シ付き直流モータ用駆動電源の出力と、前記ブラシレス
   モータの回転子位置信号に基づいて、前記励磁パターン
   を生成することを特徴とする、請求項１に記載のブラシ
   レスモータ用アダプタ。