JPH0670585A

JPH0670585A - 直流ブラシレスモータにおける駆動回路

Info

Publication number: JPH0670585A
Application number: JP5100568A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Iijima; 健飯島; Hitoshi Asakawa; 仁浅川
Original assignee: Akai Electric Co Ltd
Current assignee: Akai Electric Co Ltd
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】２個のホール素子によって３相全波通電制御
が可能である。【構成】マグネットからなるロータと、該ロータの回
転位置を検出するホール素子１ａ、１ｂと、上記マグネ
ットに対向した位置に配設された３相の駆動コイル２
ａ、２ｂ、２ｃと、該駆動コイルに電流を供給する駆動
回路３ａ、３ｂ、３ｃとを有する。駆動回路３ａ、３
ｂ、３ｃはオペアンプ４ａ、４ｂ、４ｃを含む。また、
駆動コイル２ａ、２ｂに対応した位置に出力電圧が電気
角で１２０゜位相がずれるように前記ホール素子１ａ、
１ｂを配置し、これらのホール素子ごとの出力端子をオ
ペアンプ４ａ、４ｂの入力に接続するとともに、第１及
び第２の抵抗を介して駆動回路３ａ、３ｂの出力電圧を
オペアンプ４ｃの反転入力に供給する。駆動回路３ａ、
３ｂによって増幅された出力電圧が第１及び第２の抵抗
を介して加算され、反転されて駆動回路３ｃに供給さ
れ、以て３相全波駆動電流が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はホール素子よりなる位
置検出器で３相の駆動コイルの通電制御を行なう直流ブ
ラシレスモータにおける駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の一般的な駆動回路として
図６に示すものがあった。図６において、１ａ、１ｂ、
１ｃはホール素子、２ａ、２ｂ、２ｃは駆動コイル、３
ａはオペアンプ４ａ及びトランジスタＱ1、Ｑ2によって
構成され上記駆動コイル２ａに駆動電流を供給する周知
の駆動回路、３ｂ、３ｃは同様にオペアンプ４ｂ、トラ
ンジスタＱ3、Ｑ4とオペアンプ４ｃ、トランジスタＱ
5、Ｑ6によって構成され上記駆動コイル２ｂ、２ｃに駆
動電流を供給する周知の駆動回路である。尚、５は直流
電流が供給される端子である。以下各図において、同一
部分は同一符号で統一する。

【０００３】また、図７は図６に示した直流ブラシレス
モータの駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃとホール素子１
ａ、１ｂ、１ｃの配置を表わした原理図であり、各相の
駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃは互いに電気角で１２０゜
ずれた位置に配設し、それぞれに対応するホール素子１
ａ、１ｂ、１ｃは上記駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃと同
一位置か２ｎπ（ｎ＝１、２、３、・・・・）に配設さ
れている。尚、６は径方向に分割着磁されたマグネット
を示し、上記ホール素子１ａ、１ｂ、１ｃまたは駆動コ
イル２ａ、２ｂ、２ｃの中心と同心上に配設されてい
る。

【０００４】次に、上記した構成をさらに明かにするた
めに、図８に上記直流ブラシレスモータの断面図を示し
た。図８において、７は上記マグネット６を含むロータ
部、８は上記ロータ部７が固着されたシャフト、９は上
記マグネット６と対向する面にホール素子１ａ、１ｂ、
１ｃ及び駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃが配設されたステ
ータ基板、１０は上記ステータ基板９が固着され上記シ
ャフト８を軸受するための軸受部である。

【０００５】上記の如く構成された直流ブラシレスモー
タにおいて、上記ホール素子１ａは上記マグネット６の
回転位置に応じ磁束に比例した電圧を発生するので、磁
束変化が正弦波形になるようにしておけば、上記ホール
素子１ａの出力電圧も正弦波となる。従って、図６から
明かなように、上記駆動コイル２ａにマグネット６の回
転位置に対応した正弦波電流を流すことができる。同様
にして、他の２相の駆動コイル２ｂ、２ｃにも互いに電
気角で１２０゜位相のずれた正弦波電流が流れる。しか
も、駆動回路３ａ、３ｂ、３ｃはトランジスタＱ1、Ｑ
3、Ｑ5から正方向の電流を、トランジスタＱ2、Ｑ4、Ｑ
6から逆方向の電流を駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃに流
すことができるので、これらの駆動コイル２ａ、２ｂ、
２ｃには、３相の両方向電流が流れる。従って、上記マ
グネット６は上記３相の駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃの
間で一定方向の回転力を得る。

【０００６】しかし、図６に示した駆動回路では、ホー
ル素子が３個必要なため、高価になるとともに、図８に
示したようにホール素子と駆動コイルはマグネットに対
向した同一面上に配設されるので、ホール素子の個数が
多いと駆動コイルの形状が制限され、効率が悪くなるお
それがある。

【０００７】そこで、このような欠点を除去するため
に、ホール素子の個数を２個に減らした図９のような駆
動回路が公知であった。図９において、ホール素子１
ａ、１ｂ及び駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃは図７に示し
た配置と同様であり、前記ホール素子１ｃの代わりに上
記ホール素子１ａ、１ｂの出力を合成回路１１において
加算し、かつ反転することによって上記ホール素子１
ａ、１ｂの出力と電気角で１２０゜位相のずれた出力を
得て、これによって駆動コイル２ｃを通電制御するよう
にした。尚、１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれ駆動コ
イル２ａ、２ｂ、２ｃに駆動電流を供給するための増幅
回路である。

【０００８】上記のように構成すれば、上記駆動コイル
２ａ、２ｂ、２ｃに３相電流が流れ、一定方向の回転力
を得ることが可能であるが、上記駆動コイル２ａ、２
ｂ、２ｃには一方向の電流しか流れない３相半波通電で
あるので、図６に示した３相全波通電のものと較べる
と、効率が悪くかつトルクむらが大きい。また、ホール
素子を減らしたにもかかわらず、合成回路１１等の特別
な回路が必要となり、コストダウンにならない。

【０００９】上記図６及び図９に示した従来のものの欠
点を除去するために、２個のホール素子によって３相全
波通電制御が可能であり、しかも構成が簡単でかつコス
トの安い直流ブラシレスモータにおける駆動回路も考え
られる。このようなものの一例を参考までに説明する。
図２のものは、図６で示したホール素子１ｃの出力の代
わりに、ホール素子１ａ、１ｂの出力をそれぞれ反転し
て駆動回路３ｃのオペアンプ４ｃの入力端子に加えてい
る。即ち、ホール素子１ａ、１ｂのオペアンプ４ａ、４
ｂの反転入力に接続されている出力をオペアンプ４ｃの
非反転入力へ、オペアンプ４ａ、４ｂの非反転入力に接
続されている出力をオペアンプ４ｃの反転入力へ加えて
いる。それ以外の構成は図６に示したものと同様であ
る。

【００１０】図３（ａ）は径方向に１２極に分割着磁さ
れたマグネット１３を示しており、磁束変化が正弦波形
になるように着磁されている。図３（ｂ）は前記マグネ
ット１３と対向した位置に配設される実際のコイルブロ
ックＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5及びＣ6とホール素子１
ａ、１ｂの配置を示した図で、上記マグネット１３から
の磁束変化に対して互いに同相となる位置に配置されて
いるコイルブロックＣ1、Ｃ2が直列に接続されて上記駆
動コイル２ａが形成され、同様にコイルブロックＣ3と
Ｃ4及びコイルブロックＣ5とＣ6が直列に接続されて上
記駆動コイル２ｂ及び２ｃが形成される。

【００１１】そして、これら駆動コイル２ａ、２ｂ及び
２ｃは上記マグネット１３に対向するように配置される
とともに互いに電気角で１２０゜位相がずれるように配
設されている。また、ホール素子１ａは上記駆動コイル
２ａと電気角で同相となる位置に、ホール素子１ｂは上
記駆動コイル２ｂと電気角で同相となる位置に配設され
るとともに、上記２個のホール素子１ａ及び１ｂは図３
（ｂ）に示すようにマグネット１３からの磁束変化を検
出する位置で互いに電気角で１２０゜位相がずれるよう
に配設されている。

【００１２】上記の如く構成された直流ブラシレスモー
タにおいて、上記ホール素子１ａは上記マグネット１３
の回転位置に応じ磁束に比例した電圧を発生するので、
磁束変化が正弦波形になるようにしておけば、上記ホー
ル素子１ａの出力電圧v_aも図４に示すように正弦波とな
る。従って、図２から明かなように、上記駆動コイル２
ａにマグネット１３の回転位置に対応した正弦波電流を
流すことができる。同様にして、上記ホール素子１ｂの
出力電圧v_bも図４に示すように、上記電圧v_aと電気角で
１２０゜位相のずれた正弦波となる。ここで、上記出力
電圧v_a、v_bの反転出力−v_a、−v_bを図５に点線で示し、
この反転出力−v_a、−v_bを加算して得た出力v_cを実線で
示した。v_aとv_bは互いに電気角で１２０゜位相がずれた
正弦波であるので、

【００１３】

【数１】

【００１４】と表わすことができる。従って、

【００１５】

【数２】

【００１６】となり、v_cは上記出力電圧v_a、v_bと電気角
で１２０゜位相がずれた正弦波となる。上記した如
く、上記駆動回路３ａ、３ｂ、３ｃの入力には互いに電
気角で１２０゜位相のずれた出力v_a、v_b、v_cが加わり、
これらが増幅されて３相駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃの
全波通電制御が行なわれる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】さて、従来の上記図９
のように構成したものでは、上記した如く駆動コイル２
ａ、２ｂ、２ｃに３相電流が流れ、一定方向の回転力を
得ることが可能であるが、上記駆動コイル２ａ、２ｂ、
２ｃには一方向の電流しか流れない３相半波通電である
ので、図６に示した３相全波通電のものと較べると、効
率が悪くかつトルクむらが大きい。また、ホール素子を
減らしたにもかかわらず、合成回路１１等の特別な回路
が必要となり、コストダウンにならない。この発明は、
上記図６及び図９に示した従来のものの欠点を除去する
ためになされたものであり、上記図２のものと同様に、
２個のホール素子によって３相全波通電制御が可能であ
り、しかも構成が簡単でかつコストの安い直流ブラシレ
スモータにおける駆動回路を提供することを目的とする
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの、この発明の直流ブラシレスモータにおける駆動回
路は、径方向に分割着磁されたマグネットからなるロー
タと、該ロータの回転位置を検出するホール素子と、上
記マグネットに対向した位置に配設されたａ，ｂ，ｃ３
相の駆動コイルと、該駆動コイルに電流を供給する各別
の駆動回路とを備え、３相全波通電制御を行なう直流ブ
ラシレスモータにおける駆動回路であって、前記各別の
駆動回路は周知のようにオペアンプを含むものにおい
て、上記ａ相及びｂ相の駆動コイルそれぞれに対応した
位置に出力電圧が電気角で１２０゜位相がずれるように
２個のホール素子を配置し、該２個のホール素子ごとの
それぞれの出力端子をａ相及びｂ相のそれぞれの駆動回
路に含まれる前記オペアンプの入力に接続するととも
に、第１及び第２の抵抗をそれぞれ介して前記ａ相及び
ｂ相の駆動回路の出力電圧をｃ相の駆動回路に含まれる
オペアンプの反転入力に供給することにより、前記２個
のホール素子のａ相、ｂ相の駆動回路により増幅された
出力電圧が前記第１及び第２の抵抗を介してそれぞれ加
算され、かつ反転されてｃ相の駆動回路に供給され、こ
れにより３相全波駆動電流を得ることを特徴とするもの
である。

【００１９】

【作用】上記のように構成することにより、上記２個の
ホール素子ごとのそれぞれの出力がａ相及びｂ相のそれ
ぞれの駆動回路に含まれる前記オペアンプの入力に供給
され、かつ上記第１及び第２の抵抗をそれぞれ介して前
記ａ相及びｂ相の駆動回路の出力電圧がｃ相の駆動回路
に含まれるオペアンプの反転入力に供給され、これによ
り、前記２個のホール素子のａ相、ｂ相の駆動回路によ
って増幅された出力電圧が前記第１及び第２の抵抗を介
してそれぞれ加算され、かつ反転されてｃ相の駆動回路
に供給される。そして、ａ，ｂ，ｃ３相の駆動コイルに
３相全波駆動電流が流れる。

【００２０】

【実施例】以下に、この発明の一実施例を図１について
説明する。図１において、前記した図２のものと同一符
号は同様のものを示すので、その詳細な説明は省略す
る。前記図２のものでは、ホール素子１ａ、１ｂの出力
電圧を加算し、かつ反転して駆動回路３ｃに加えたが、
図１の実施例では駆動回路３ａ、３ｂの出力を駆動回路
３ｃのオペアンプ４ｃの反転入力に加えるようにしてい
る。その他の構成は図２のものと同様である。上記図１
のように構成しても図２のものと同様の効果を奏する。
また、この場合、上記駆動回路３ａ、３ｂの増幅率をk_a
＝k_b＝kとすると、上記オペアンプ４ｃに加わる入力電
圧は、

【００２１】

【数３】

【００２２】となる。尚、上記したようにv_a、v_b、v_cは
それぞれ駆動回路３ａ、３ｂ、３ｃに加えられる電圧で
あり、v_c＝−（v_a＋v_b）が成り立っている。ここで、駆
動回路３ｃの増幅率を１とすれば、上記駆動回路３ａ、
３ｂ、３ｃの出力に互いに電気角で１２０゜位相のずれ
た電圧kv_a、kv_b、kb_cが発生し、３相駆動コイル２ａ、
２ｂ、２ｃの全波通電制御が行なわれる。

【００２３】

【発明の効果】上記した如く、本発明は径方向に分割着
磁されたマグネット１３からなるロータと、該ロータの
回転位置を検出するホール素子１ａ、１ｂと、上記マグ
ネット１３に対向した位置に配設されたａ，ｂ，ｃ３相
の駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃと、該駆動コイルに電流
を供給する各別の駆動回路３ａ、３ｂ、３ｃとを備え、
３相全波通電制御を行なう直流ブラシレスモータにおけ
る駆動回路であって、前記各別の駆動回路３ａ、３ｂ、
３ｃは周知のようにオペアンプ４ａ、４ｂ、４ｃを含む
ものにおいて、上記ａ相及びｂ相の駆動コイル２ａ、２
ｂそれぞれに対応した位置に出力電圧が電気角で１２０
゜位相がずれるように２個のホール素子１ａ、１ｂを配
置し、該２個のホール素子ごとのそれぞれの出力端子を
ａ相及びｂ相のそれぞれの駆動回路３ａ、３ｂに含まれ
る前記オペアンプ４ａ、４ｂの入力に接続するととも
に、第１及び第２の抵抗をそれぞれ介して前記ａ相及び
ｂ相の駆動回路３ａ、３ｂの出力電圧をｃ相の駆動回路
３ｃに含まれるオペアンプ４ｃの反転入力に供給するこ
とにより、前記２個のホール素子１ａ、１ｂのａ相、ｂ
相の駆動回路３ａ、３ｂにより増幅された出力電圧が前
記第１及び第２の抵抗を介してそれぞれ加算され、かつ
反転されてｃ相の駆動回路３ｃに供給され、これにより
３相全波駆動電流を得るようにしたから、２個のホール
素子１ａ、１ｂで３相駆動コイル２ａ、２ｂ、２ｃの全
波通電制御を行なうことができ、安価で小型、かつ効率
が良く、構成の簡単な直流ブラシレスモータを提供でき
る。更に、駆動コイルに一方向の電流しか流れない半波
通電制御のものと較べて、効率が良く、トルクむらの小
さい高性能なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】参考例を示すブロック図である。

【図３】参考例におけるマグネット、コイルブロック、
ホール素子の配置を示した平面図である。

【図４】参考例の動作を説明するための波形図である。

【図５】参考例の動作を説明するための波形図である。

【図６】従来例を示すブロック図である。

【図７】従来例における駆動コイル、ホール素子及びマ
グネットの配置を示す原理図である。

【図８】従来例における直流ブラシレスモータの断面図
である。

【図９】他の従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂホール素子２ａ，２ｂ，２ｃ駆動コイル３ａ，３ｂ，３ｃ駆動回路４ａ，４ｂ，４ｃオペアンプ１３マグネット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】径方向に分割着磁されたマグネットから
なるロータと、該ロータの回転位置を検出するホール素
子と、上記マグネットに対向した位置に配設されたａ，
ｂ，ｃ３相の駆動コイルと、該駆動コイルに電流を供給
する各別の駆動回路とを備え、３相全波通電制御を行な
う直流ブラシレスモータにおける駆動回路であって、前
記各別の駆動回路は周知のようにオペアンプを含むもの
において、上記ａ相及びｂ相の駆動コイルそれぞれに対応した位置
に出力電圧が電気角で１２０゜位相がずれるように２個
のホール素子を配置し、該２個のホール素子ごとのそれ
ぞれの出力端子をａ相及びｂ相のそれぞれの駆動回路に
含まれる前記オペアンプの入力に接続するとともに、第
１及び第２の抵抗をそれぞれ介して前記ａ相及びｂ相の
駆動回路の出力電圧をｃ相の駆動回路に含まれるオペア
ンプの反転入力に供給することにより、前記２個のホー
ル素子のａ相、ｂ相の駆動回路により増幅された出力電
圧が前記第１及び第２の抵抗を介してそれぞれ加算さ
れ、かつ反転されてｃ相の駆動回路に供給され、これに
より３相全波駆動電流を得ることを特徴とする直流ブラ
シレスモータにおける駆動回路。