JPH0634620B2

JPH0634620B2 - ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPH0634620B2
Application number: JP61202449A
Authority: JP
Inventors: 章月橋; 孝塚越
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-08-28
Filing date: 1986-08-28
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS6359785A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野本発明はテープレコーダあるいはビディオテープレコー
ダ等に用いられるブラシレスモータに関する。

(ロ) 従来の技術最近テープレコーダあるいはビディオテープレコーダ等
においては、雑音が発生しないことあるいは寿命が長い
ことのためブラシレスモータが多く用いられている。前
記ブラシレスモータは例えば実開昭５９−５３６９６号
公報に記載されているように、各相のコイルに順次電流
を流すため位置検出器にて回転子の位置を検出し、それ
によってスイッチング素子を順次オンオフさせる必要が
ある。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点従来のブラシレスモータは上述したように、スイッチン
グ素子を順次オンオフさせるためホール素子の如き位置
検出器を必要としているが、しかしブラシレスモータは
最近機器の小型化に伴い小型且つ薄型化されてきたの
で、前記位置検出器を取付けるスペース的な余裕がなく
なってきた。

本発明はそこで位置検出器を用いることなくして回転子
の回転位置を検出しスイッチング素子を順次オンオフ
し、各相のコイルに順次電流を流すことが出来るように
したブラシレスモータを提供するものである。

(ニ) 問題点を解決するための手段本発明のブラシレスモータは上述したように、各相を構
成する複数のコイルと、これらコイルに接続されたスイ
ッチングトランジスタと、前記各相に対応して設けられ
一方の入力端子に前記各相に誘起される電圧を一定の比
で加え他入力端子に加えられている基準電圧を比較する
比較器と、これら比較器の各出力端子間に導通方向がリ
ング状に同一になるべく接続されているダイオードとよ
り構成されている。

(ホ) 作用本発明のブラシレスモータは上述の如き構成をなすの
で、回転子が回転されることにより各コイルに電圧が誘
起される。その誘起された電圧は各比較器の一方の入力
端子に一定の比で重畳され他入力端子に加えられている
基準電圧と比較され、一方の比較器の出力を負電圧とし
他方の比較器の出力を正電圧とするので一つのダイオー
ドが導通し、該ダイオードに接続されているスイッチン
グトランジスタをオンし一つのコイルに通電し励磁す
る。回転子が回転されると各コイルに誘起される電圧が
変化し、それまで負電圧であった比較器の出力が正電圧
となり他の比較器の出力が負電圧となるので、前記と異
なるダイオードが通電し他のコイルを励磁する。このよ
うにして各相のコイルを順次励磁し回転子を回転させ
る。

(ヘ) 実施例本発明のブラシレスモータの実施例を図面に従って説明
する。

第１図において、(1)(2)(3)はＵ，Ｖ及びＷ相となる第
１，第２及び第３コイルで、一端は共通接続されるとと
もに電源に接続され他端は夫々スイッチングトランジス
タ(6)(5)(4)を介して接地されている。(8)(7)(9)は第
１，第２及び第３比較器で、一端は夫々抵抗(11)(12)(1
0)を介して前記第１，第２，第３コイル(1)(2)(3)の一
端に接続されるとともに、抵抗(14)(15)(13)及びダイオ
ード(18)(19)(20)(21)(16)(17)を介して前記と異なる第
１，第２，第３コイル(1)(2)(3)の一端にも接続されて
おり、又第１，第２及び第３比較器(8)(7)(9)の他端は
第１，第２，第３コイル(1)(2)(3)の共通接続した中性
点に接続されている。さらに第１，第２及び第３比較器
(8)(7)(9)の出力側は一方向になるように接続したダイ
オード(23)(24)(22)にて順次結合されており、ダイオー
ド(22)に流れる電流は前記スイッチングトランジスタ
(4)に加えられ、又ダイオード(23)に流れる電流はスイ
ッチングトランジスタ(6)に、さらにダイオード(24)に
流れる電流はスイッチングトランジスタ(5)に夫々加え
られる。尚前記抵抗(10)(11)(12)の抵抗値は抵抗(13)(1
4)(15)の抵抗値の1/2倍になるようにしている。

次に本発明のブラシレスモータの動作について説明す
る。正弦波に着磁されているマグネットを有する回転子
（図示せず）が正方向に回転すると、第５図(イ)に示す
ようにＵ相の第１コイル(1)，Ｖ相の第２コイル(2)及び
Ｗ相の第３コイル(3)の順で１２０度位相の異なる正弦
波の誘起電圧ｕ，ｖ，ｗを生じる。ここで各相の通電タ
イミングを考慮すると、例えばＷ相の第３コイル(3)に
は第５図で示すｔ_０−ｔ_１の期間に通電される。このｔ
_０−ｔ_１の期間における誘起電圧の関係は(1)式の通り
である。

２Ｅ_Ｗ＋（Ｅ_ＵｏｒＥ_Ｖ）＜Ｖ_Ｎ ……(1) ここでＥ_Ｕ……第１コイル(1)に誘起される誘起電圧Ｅ_Ｖ……第２コイル(2)に誘起される誘起電圧Ｅ_Ｖ……第２コイル(2)に誘起される誘起電圧Ｅ_Ｗ……第３コイル(3)に誘起される誘起電圧Ｖ_Ｎ……第１，第２及び第３コイル(1)(2)(3)を結合し
た中性点の電位である。

第１図Ｆ点において、誘起電圧Ｅ_Ｕ又は誘起電圧Ｅ_Ｖは
ダイオード(16)(17)により大きい方のみが誘起電圧Ｅ_Ｗ
に重畳される。従って第３比較器(9)の正入力端子点Ｃ
に加えられる電圧は２Ｅ_Ｗ＋（Ｅ_ＵｏｒＥ_Ｖ）……(2) となる（第５図(ニ)）。

従ってＷ相の第３コイル(3)をオンするのは、前記(2)式
の電圧が前記中性点の電位Ｖ_Ｎと比較して負になる期間
である。即ち前述のｔ_０−ｔ_１の期間では第３コイル
(3)に誘起され抵抗(10)に生じる電圧は（但しＥ_Ｏは各コイルに誘起され抵抗(10)に生じる最大
電圧）以下となり、さらに第１コイル(1)又は第２コイ
ル(2)に誘起され抵抗(13)に生じる電圧はＥ_Ｏより大き
くなることがないから前記(2)式で示す第３比較器(9)の
正端子に加わる電圧は負端子に加わるＶ_Ｎより常に負と
なるので、第３比較器(9)の出力は負となる。

一方第１比較器(8)の正入力端子Ｂ点に加わる電圧は２Ｅ_U＋（Ｅ_w or E_V ）……(3) となり、常に負入力端子に加わる電圧Ｖ_Nより大きくな
るので、第２比較器(8)の出力は正となる。従ってダイ
オード(22)は導通しスイッチングトランジスタ(4)に順
バイアス電圧を加え該スイッチングトランジスタ(4)を
オンさせるため、第３コイル(3)に電源より電圧が供給
される。

回転子の回転が進みｔ₁−ｔ₂の期間になると、第１比較
器(8)の正端子Ｂ点に加えられる前述(3)式の電圧が中性
点の電位Ｖ_Nより負になり（第５図ハ）、第２比較器(7)
の正端子Ａ点に加わる電圧は２Ｅ_V＋（Ｅ_U or E_W） ……(4) で中性点の電位Ｖ_Nより正となるため（第５図ニ）、該
第２比較器(7)の出力が正電圧となりダイオード(23)が
導通し、スイッチングトランジスタ(6)に順バイアス電
圧を加え該スイッチングトランジスタ(6)をオンし第１
コイル(1)に電源よりの電流を流す。

回転子がさらに回転しｔ₂−ｔ₀の期間になると第２比較
器(7)の正端子Ａ点に加わる電圧が中性点の電位Ｖ_Nより
負となり（第５図ロ）、該第２比較器(7)の出力が負と
なって第３比較器(9)の出力が正となるため、ダイオー
ド(24)がオンしスイッチングトランジスタ(5)に順バイ
アス電圧を加え該スイッチングトランジスタ(5)をオン
し第２コイル(2)に電源よりの電流を流す。

回転子がｔ₂−ｔ₀の期間より回転されると再びＴ₀−Ｔ₁
の期間になり、前述の如くスイッチングトランジスタ
(4)を導通し第３コイル(3)に電源よりの電流を流し第３
コイル(3)を励磁する。このようにスイッチングトラン
ジスタ(4)(6)(5)が次々と導通する。

第２図は本発明の他の実施例を示すブロック図で、連通
する切換スイッチ(26)(27)(28)を図示と反対側に切換え
たとき前述と同様な接続となり正方向回転する。そして
切換スイッチ(26)(27)(28)を図示の如く切換えると、ダ
イオード(22a)(23a)(24a)がダイオード(22)(23)(24)と
は逆向きであるので第１，第２及び第３比較器(8)(7)
(9)の出力のダイオードの通電する向きが逆となり、回
転子を逆方向回転させる。即ち回転子が逆回転されると
第１，第２及び第３コイル(1)(2)(3)には第６図(イ)に示
す如き誘起電圧ｕ，ｖ，ｗが生じ、ｔ₀−ｔ₁の期間では
第２比較器(7)の正端子に加えられる(4)式で示す電圧が
負端子に加えられる電位Ｖ_Nに対し負になり出力端子に
負電圧を生じるが、第１比較器(8)の正端子は電位Ｖ_Nに
対し正となるので出力端子に正電圧を生じ、ダイオード
(24a)をオンにしスイッチングトランジスタ(5)に順バイ
アス電圧を加え、該スイッチングトランジスタ(5)をオ
ンし第２コイル(2)に電源よりの電圧を供給し励磁す
る。

回転子が回転しｔ₁−ｔ₂の期間では第１比較器(8)より
負出力電圧を生じ、第３比較器(9)の出力端子は正電圧
が生じるのでダイオード(23a)が導通され、それにより
スイッチングトランジスタ(6)もオンされ第１コイル(1)
は励磁される。斯様に回転子の回転に伴いスイッチング
トランジスタ(5)、スイッチングトランジスタ(6)及びス
イッチングトランジスタ(4)の順で導通され第２コイル
(2)，第１コイル(1)及び第３コイル(3)を順次励磁して
回転子を反時計方向に回転させる。

本発明のブラシレスモータの実際の回路を示したのが第
３図で、第１，第２及び第３比較器(8)(7)(9)は夫々ト
ランジスタ(40)〜(45)で構成され、前記トランジスタ(4
0)(42)(44)のベースは第１図の正端子に相当し前記抵抗
(10)〜(15)及びダイオード(16)〜(21)を介し第１，第２
及び第３コイル(1)(2)(3)の誘起電圧が加えられ、又ト
ランジスタ(41)(43)(45)のベースは共通接続され中性点
電位Ｖ_ccが加えられ、さらにトランジスタ(46)(47)(48)
は前記トランジスタ(40)(42)(44)にて制御される。トラ
ンジスタ(49)〜(54)は切換スイッチ(55)にて選択的にオ
ンオフされモータの回転方向を切換える。

今切換スイッチ(55)の接片が図示の状態に切換えられて
いるとトランジスタ(52)(53)(54)がオンされる。そして
第５図のｔ₀〜ｔ₁の期間ではトランジスタ(40)のベース
電圧はトランジスタ(41)のベース電圧Ｖ_ccより負となる
ので、トランジスタ(40)はオフされトランジスタ(46)も
オフされる。従ってダイオード接続されたトランジスタ
(22)はオンし、該トランジスタ(22)に電流が流れカレン
トミラー回路によりトランジスタ(57)(58)(59)にも電流
が流れトランジスタ(4)をオンさせ、第３コイル(3)に電
流を流し励磁させる。このときトランジスタ(42)(44)の
ベース電圧はトランジスタ(43)(45)のベース電圧より正
となるためトランジスタ(42)(44)をオンしトランジスタ
(47)(48)をオンさせるので、トランジスタ(5)(6)はオフ
され第１第２コイル(1)(2)に電流が流れることがない。
回転子が回転しｔ₁−ｔ₂の期間になると、トランジスタ
(42)のベース電圧がトランジスタ(43)のベース電圧に比
して負となるのでトランジスタ(42)がオフし、又トラン
ジスタ(47)もオフされトランジスタ(23)がオンさせる。
一方Ａ点は正電圧となるのでトランジスタ(44)はオンさ
れトランジスタ(48)もオンさせ、電源よりの電流はトラ
ンジスタ(48)，トランジスタ(54)を通ってダイオード接
続されたトランジスタ(23)に流れる。それ故カレントミ
ラー回路によりトランジスタ(61)(60)(62)に電流が流れ
トランジスタ(5)をオンし第１コイル(1)を励磁する。さ
らに回転子がｔ₂−ｔ₀の期間ではトランジスタ(6)がオ
ンしコイル(2)に電流を流し励磁する。従ってコイル(3)
(1)(2)は第５図(イ)に示すように順次励磁され回転子を
正回転させる。

次に切換スイッチ(55)の接片を図示と逆のＣＣＷ側に切
換えると今度はトランジスタ(49)(50)(51)がオンされト
ランジスタ(52)(53)(54)がオフされる。そして第６図に
おいてｔ₀〜ｔ₁の期間ではトランジスタ(48)がオフしト
ランジスタ(24)がオンされるので、電源よりの電流はオ
ンされているトランジスタ(47)(50)を通って前記トラン
ジスタ(24)に流れる。従ってカレントミラーによりトラ
ンジスタ(63)(64)(65)にも電流が流れ、トランジスタ
(6)をオンし、第２コイル(2)を励磁する。第２図のｔ₁
−ｔ₂の期間になるとトランジスタ(47)がオフされトラ
ンジスタ(23)がオンされるので、トランジスタ(61)(60)
(62)に電流が流れトランジスタ(5)をオンし第１コイル
(1)を励磁する。さらにｔ₂−ｔ₃の期間になるとトラン
ジスタ(4)をオンし第３コイル(3)を励磁する。斯様に切
換スイッチ(55)を図示と反対側に切換えたときは第６図
(ホ)に示すように第１，第３，第２コイル(1)(3)(2)の順
で励磁し回転子を逆方向に回転する。

次に起動回路について説明する。

電源を投入しても回転子が全く回転されていないとき、
そのままでは回転子は回転出来ず起動させる必要があ
る。その起動回路を示したのが第４図で、(71)(72)(70)
は第１，第２及び第３スイッチ回路で各第１，第２及び
第３スイッチ回路(71)(72)(70)はコレクタに抵抗(74)(7
5)(73)を介し前述第１図の第１，第２及び第３比較器
(8)(7)(9)の正端子の各点Ｂ，Ａ，Ｃの電圧が加えられ
るトランジスタ(77)(78)(76)、該トランジスタ(77)(78)
(76)と夫々ベース及びエミッタが共通結合されたトラン
ジスタ(83)(84)(85)…とよりなり、前記トランジスタ(8
3)(84)(85)…のエミッタにはトランジスタ(105)が接続
されている。(87)(86)(88)は夫々前記スイッチングトラ
ンジスタ(4)(5)(6)と同期しオンオフされる補助スイッ
チングトランジスタで、夫々トランジスタ(91)(90)(89)
を制御する。(92)(93)(94)(95)(96)(97)は前記トランジ
スタ(79)(80)(81)…にて制御されるトランジスタで、ト
ランジスタ(98)(99)(100)を制御する。

次に本起動回路の動作を説明する。今電源スイッチ（図
示せず）をオンするとＵ相でである第１コイル(1)に通
電されたまま停止されているとする。第１コイル(1)が
通電されていることは第１比較器(8)の正端子即ちＢ点
が負電圧であるので、第１スイッチ回路(71)のトランジ
スタ(77)のコレクタは中性点に対し負電圧で、残りのＡ
点及びＣ点の電圧は正電圧であり、第２比較器(7)から
第１比較器(8)に向って電流が流れる。従ってスイッチ
ングトランジスタ(6)とともに補助スイッチングトラン
ジスタ(88)も同期してオンとなる。補助スイッチングト
ランジスタ(88)がオンされると、トランジスタ(89)がオ
ンされトランジスタ(82)をオフするので第３スイッチ回
路(70)は強制的にオフされる。斯る状態で起動回路（図
示せず）を動作させ起動パルスを端子(101)に加える
と、第２及び第３スイッチ回路(71)(72)は起動パルスに
反応しトランジスタ(77)(78)…はオンされ前記点Ｂ及び
点Ａの電位を下げるが、Ｃ点の電位はそのままであるか
ら第１図において第３比較器(9)の出力が正電圧で、第
１及び第２比較器(8)(7)の出力が負電圧となるので、第
３比較器(9)の出力電圧がダイオード(24)を通って第２
比較器(7)の出力端子に流れスイッチングトランジスタ
(5)をオンするため今度はＶ相である第２コイル(2)を励
磁する。前述の如くし起動パルスが加えられるとトラン
ジスタ(84)(85)(102)(103)もオンになり、夫々トランジ
スタ(92)(93)がオンする。前記トランジスタ(92)(93)が
オンされるとトランジスタ(98)もオンされ、トランジス
タ(82)を引続きオフする。

上述のように起動パルスが加えられると第１コイル(1)
から第２コイル(2)に通電が切換えられる。前記スイッ
チングトランジスタ(5)がオンされるとそれに同期し補
助スイッチングトランジスタ(86)がオンとなり、トラン
ジスタ(90)もオンしトランジスタ(105)をオフとするが
トランジスタ(106)がすでにオンとなっているので第１
スイッチ回路(71)は引続き起動パルス受付け可能となっ
ている。しかし前記起動パルスがローレベルとなると、
トランジスタ(76)(77)(78)はオフさる。このときトラン
ジスタ(86)がオンしているのでトランジスタ(90)がオン
しトランジスタ(105)をオフとし第２スイッチ回路(71)
は起動パルスを受付け不能とする。

従って次に起動パルスが加えられるとトランジスタ(76)
(78)がオンしＣ点及びＡ点を負電圧とするがＢ点は正電
圧のままであるので、第１比較器(8)よりダイオード(2
2)を通って第３比較器(9)に電流を流しトランジスタ(4)
をオンしＷ相の第３コイル(3)に通電される。このよう
に起動パルスが加えられるごとに第１コイル(1)，第２
コイル(2)及び第３コイル(3)の順序で起動パルスが加え
られ回転子が回転される。

(ト) 発明の効果本発明のブラシレスモータは、多相のコイルに誘起され
る電圧を比較器の一方の入力端子に一定の比率で重畳さ
せて加えるとともに他方の入力端子に加えられている基
準電圧との比較動作により得られる出力信号を得、これ
らの出力信号を各比較器の出力端子間に導通方向がリン
グ状に同一になるべく接続されているダイオードに加え
るように構成し、出力信号の電圧差により１つのダイオ
ードをオン状態にし、該ダイオードに対応して設けられ
ているスイッチングトランジスタをオンにすることによ
ってコイルに順次通電して回転駆動するようにしたの
で、従来のブラシレスモータが必要としていた回転位置
の検出のためのホール素子を不要にすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブラシレスモータの一実施例を示すブ
ロック図、第２図は本発明のブラシレスモータの他実施
例を示すブロック図、第３図は本発明のブラシレスモー
タの回路図、第４図は本発明のブラシレスモータに用い
た回路図、第５図及び第６図は本発明のブラシレスモー
タの各部の信号波形図である。 (1)(2)(3)……第１，第２及び第３コイル、(4)(5)(6)…
…スイッチングトランジスタ、(7)(8)(9)……第１，第
２及び第３比較器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の相を構成する第１、第２及び第３コ
イルと、該第１、第２及び第３コイルが負荷として夫々
接続されている第１、第２及び第３スイッチングトラン
ジスタと、一方の入力端子が夫々対応する前記第１、第
２及び第３コイルに第１の抵抗を介して、また第２の抵
抗及びダイオードを介して他のコイルに接続されている
とともに各相のコイルに生じる誘起電圧が一定の比率で
重畳されて入力され、且つ他方の入力端子に基準電圧が
入力されている第１、第２及び第３比較器と、該第１、
第２及び第３比較器の各出力端子間に導通方向がリング
状に同一になるべく接続されているダイオードとよりな
り、前記第１、第２及び第３比較器の各出力端子間の電
圧差による前記ダイオードのオン動作により前記第１、
第２又は第３スイッチングトランジスタをオンせしめ、
以って前記第１、第２又は第３コイルのいずれかを励磁
するようにしたことを特徴とするブラシレスモータ。