JPH0787774A - ブラシレス直流電動機及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ブラシレス直流電動機の励磁相を切替える際に
励磁電流が不足してトルクが低下するのを防止する。 【構成】３相の駆動コイルＬu 〜Ｌw にスイッチ回路２
を通して電源３を接続し、スイッチ回路のスイッチ素子
Ｔu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz にトリガ信号Ｓu 〜Ｓw 及び
Ｓx 〜Ｓz を与える位置を回転子の回転角度に応じて制
御することにより、駆動コイルＬu 〜Ｌw の励磁相を所
定の順序で切替えて回転子を回転させる。駆動コイルの
励磁相を切替える際に、励磁を終了すべき相の駆動コイ
ルと次に励磁する相の駆動コイルとに同時に励磁電流を
流す期間を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転子の位置を検出する
位置検出器の出力に応じて固定子の励磁相を切替えるこ
とにより回転子を回転させるブラシレス直流電動機及び
その駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス直流電動機は、磁石界磁を備
えた回転子と、ｎ（ｎは２以上の整数）相の駆動コイル
を有する固定子と、ブリッジ接続された２ｎ個のスイッ
チ素子を備えてｎ相の駆動コイルに流す励磁電流をオン
オフするスイッチ回路と、ｎ相の駆動コイルのそれぞれ
に対して回転子の位置を検出してｎ個の位置検出信号を
発生する位置検出器と、位置検出器の出力に応じてスイ
ッチ回路を制御して固定子の駆動コイルの励磁相を切替
えるモータ駆動部とにより構成される。

【０００３】モータ駆動部は、例えば導通角を３６０／
ｎ度として各相の駆動コイルを励磁する場合に励磁相の
組合わせを切り替える位置を正規の相切替位置として該
正規の相切替位置を位置検出器の出力から検出する位置
検出手段と、２ｎ個のスイッチ素子のそれぞれに対して
１ビットを割り当てて各スイッチ素子がとるべきオンオ
フの状態を表した２ｎビットの数値を相パターンとし、
各正規の切換位置で励磁相の組み合わせを切替える場合
に各スイッチ素子がとるべき状態を示す相パターンを正
規の相パターンとして記憶した相パターン記憶手段と、
相パターン記憶手段から相パターンを読み出して読み出
した相パターンを出力する相パターン出力手段と、出力
された相パターンに従ってスイッチ回路の各スイッチ素
子をトリガするトリガ信号を発生するトリガ信号発生回
路とにより構成される。

【０００４】また電動機の回転数を一定に保つように速
度制御を行う場合には、電動機の回転数の検出値と設定
値との偏差を求める手段と、該偏差にＰＩＤ演算を施し
て該偏差を零にするために必要な励磁電流を演算する手
段と、その演算結果に応じて各相の駆動コイルに流す励
磁電流をパルス幅制御する手段とを設けて、実回転数と
設定回転数との偏差に応じて励磁電流をパルス幅制御す
ることにより、回転数を設定値に保つようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のブラシレス直流
電動機では、励磁相を切替える際に、励磁を終了する相
への通電を停止させると同時に、新たに励磁する相への
通電を開始するようにしていたが、このようにした場合
には、励磁相を切替える際に励磁電流が不足することが
あった。特に速度制御を行うために励磁電流をパルス幅
制御する場合には、回転数の設定値が低く、励磁電流の
デューティ比が小さいときに、励磁相の切替時に励磁電
流が不足して出力トルクが低下し、回転数の変動が生じ
るという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、励磁相を切替える際に励
磁電流が不足して出力トルクが不足する状態が生じるの
を防止したブラシレス直流電動機及びその駆動方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、磁石界磁を有する回転子と多相の駆動コイルを有す
る固定子とを有するブラシレス直流電動機の固定子側で
各相の駆動コイルに対して回転子の回転角度位置を検出
し、検出された回転角度位置に応じて決定した相の駆動
コイルに励磁電流を流すことにより回転子を回転させる
ブラシレス直流電動機の駆動方法に係わるもので、本発
明においては、励磁電流を流す相を切替える際に、励磁
を終了すべき相の駆動コイルと次に励磁する相の駆動コ
イルとに同時に励磁電流を流す期間を生じさせるように
した。

【０００８】請求項２に記載した発明は、磁石界磁を備
えた回転子と、ｎ（ｎは２以上の整数）相の駆動コイル
を有する固定子と、ブリッジ接続された２ｎ個のスイッ
チ素子を備えてｎ相の駆動コイルに流す励磁電流をオン
オフするスイッチ回路と、ｎ相の駆動コイルのそれぞれ
に対して回転子の位置を検出してｎ個の位置検出信号を
発生する位置検出器と、導通角を３６０／ｎ度として各
相の駆動コイルを励磁する場合に励磁相の組合わせを切
り替える位置を正規の相切替位置として該正規の相切替
位置を前記位置検出器の出力から検出する位置検出手段
と、２ｎ個のスイッチ素子のそれぞれに対して１ビット
を割り当てて各スイッチ素子がとるべきオンオフの状態
を表した２ｎビットの数値を相パターンとし、各正規の
切換位置で励磁相の組み合わせを切替える場合に各スイ
ッチ素子がとるべき状態を示す相パターンを正規の相パ
ターンとして記憶した相パターン記憶手段と、相パター
ン記憶手段から相パターンを読み出して読み出した相パ
ターンを出力する相パターン出力手段とを備えて、出力
された相パターンに従ってスイッチ回路の各スイッチ素
子にトリガ信号を与えるブラシレス直流電動機に係わる
ものである。

【０００９】本発明においては、上記相パターン記憶手
段が、各正規の相切替位置でオン状態からオフ状態にさ
れるべきスイッチ素子を引き続きオン状態としたままで
励磁相の組み合わせを切替えるために各スイッチ素子が
とるべき状態を示すオフ時重なり角生成用相パターン
と、各正規の相パターンの２ｎビットの内次の相切替位
置でオフ状態からオン状態にされるべきスイッチ素子の
状態を示すビットをオン状態を示す数値に変更したオン
時重なり角生成用相パターンとを更に記憶している。

【００１０】また相パターン出力手段は、正規の相切替
位置が検出されたときに第１の時間の計時を開始する第
１のタイマ手段と、第１のタイマ手段が第１の時間の計
時を終了したときに第２の時間の計時を開始する第２の
タイマ手段とを備えていて、位置検出手段が正規の相切
替位置を検出したときにオフ時重なり角生成用相パター
ンを読み出し、第１のタイマ手段が計時動作を終了した
ときに正規の相パターンを読み出し、第２のタイマ手段
が計時動作を終了したときにオン時重なり角生成用相パ
ターンを読み出して読み出した相パターンを出力する。

【００１１】請求項３に記載した発明は、磁石界磁を備
えた回転子と、ｎ（ｎは２以上の整数）相の駆動コイル
を有する固定子と、ブリッジ接続された２ｎ個のスイッ
チ素子を備えてｎ相の駆動コイルに流す励磁電流をオン
オフするスイッチ回路と、ｎ相の駆動コイルのそれぞれ
に対して回転子の位置を検出してｎ個の位置検出信号を
発生する位置検出器と、導通角を３６０／ｎ度として各
相の駆動コイルを励磁する場合に励磁相の組合わせを切
り替える位置を正規の相切替位置として、該正規の相切
替位置を位置検出器の出力から検出する位置検出部と、
位置検出部により検出された相切替位置でオン状態にさ
れるスイッチ素子の導通期間を定める駆動信号を発生す
る駆動信号発生部とを備えて、駆動信号に応じて所定の
スイッチ素子にトリガ信号を与えるブラシレス直流電動
機に係わるものである。

【００１２】本発明においては、各駆動信号が消滅する
時刻で所定の時間幅の信号を発生する重なり角生成信号
発生回路と、駆動信号と重なり角生成信号とのオア条件
が成立しているときにトリガ信号を発生するトリガ信号
生成回路とを設けた。

【００１３】

【作用】上記のように構成すると、励磁電流を流す相を
切替える際に、励磁を終了すべき相の駆動コイルと次に
励磁する相の駆動コイルとに重複して励磁電流が流れる
期間が生じるため、励磁相の組合わせを切替える際に電
動機の励磁電流が不足することがない。従って、励磁相
を切替える際にトルクの低下が生じるのを防ぐことがで
き、トルクの低下により回転数の変動が生じるのを防止
することができる。

【００１４】

【実施例】図１は３相のブラシレス直流電動機に本発明
を適用した実施例を示したもので、同図において１は３
つの磁極部を１２０度間隔で設けた固定子鉄心（図示せ
ず。）にＵ，Ｖ，Ｗ３相の駆動コイルＬu 〜Ｌw を巻回
して構成した固定子である。図示してないが、カップ状
の回転子ヨークの内周に２極の磁石界磁を設けた回転子
が設けられており、該回転子の磁極が固定子１の３つの
磁極部に対向させられている。固定子１と図示しない回
転子とにより電動機の本体が構成されている。

【００１５】Ｈu 〜Ｈw はそれぞれ、固定子１のＵ相，
Ｖ相及びＷ相の磁極部の中心で回転子の磁石界磁の極性
を検出する位置検出器で、各位置検出器はホールＩＣや
磁性薄膜磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等からなっている。

【００１６】なお、各位置検出器は固定子鉄心に取り付
けてもよいが、固定子鉄心と軸線方向に並べた状態でプ
リント基板が配置されて、該プリント基板に制御回路の
構成要素が実装される場合には、該プリント基板に位置
検出器を取付けるのが有利である。

【００１７】２は駆動コイルＬu 〜Ｌw への通電をオン
オフするスイッチ回路で、このスイッチ回路は、３相ブ
リッジ接続された６個のスイッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及びＴ
x 〜Ｔz と、スイッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz の
それぞれの両端に逆並列接続されたダイオードＤu 〜Ｄ
w 及びＤx 〜Ｄz とからなっている。一般に、ｎ相（ｎ
は２以上の整数）の駆動コイルが設けられている場合に
は、２ｎ個のスイッチ素子を設けて、対のスイッチ素子
の直列回路をｎ個並列に接続する（２ｎ個のスイッチ素
子をｎ相ブリッジ接続する）ことによりスイッチ回路が
構成される。

【００１８】図示の例では、スイッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及
びＴx 〜Ｔz としてＮＰＮトランジスタが用いられてい
るが、スイッチ回路を構成するスイッチ素子はオンオフ
制御が可能なものであればよく、必ずしもＮＰＮトラン
ジスタでなくてもよい。Ｔu〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz のい
ずれか一方または双方にＰＮＰトランジスタを用いる場
合もあり、またトランジスタに代えてＦＥＴ等の他のス
イッチ素子を用いる場合もある。

【００１９】３はバッテリ等からなる直流電源で、この
直流電源の出力がスイッチ回路２を通して駆動コイルＬ
u 〜Ｌw に供給されている。

【００２０】本実施例においては、位置検出器Ｈu 〜Ｈ
w が図２に示すように、高レベルまたは零レベル（低レ
ベル）の状態をとる矩形波状の３個の位置検出信号ｅu
，ｅv ，ｅw を出力する。本実施例では、位置検出信
号ｅu 〜ｅw の高レベルの部分及び零レベルの部分をそ
れぞれ２進法の数値「１」及び「０」で表している。

【００２１】なお図２の一番上に表示された１〜１８の
番号は、回転子が１回転する間に通過する特定の回転角
度位置を識別するための番号であり、１〜１８の区間の
回転角度が３６０度に等しくなっている。

【００２２】３個の位置検出信号ｅu 〜ｅw はマイクロ
コンピュータにより実現される位置検出手段４に与えら
れる。位置検出手段４は、３個の位置検出信号ｅu 〜ew
の状態から、正規の導通角（励磁電流を流す角度）を３
６０／ｎ度（本実施例ではｎ＝３であるので正規の導通
角は１２０度）として各相の駆動コイルを励磁する場合
に励磁相の組み合わせを切替える位置を正規の相切替位
置として検出し、図２に示すように、相切替位置θ1 〜
θ6 で零レベルに立ち下がる割込信号Ｉntを発生する。

【００２３】３個の位置検出信号ｅu 〜ｅw の状態の組
み合わせは、回転子が１回転する間に「００１」→「１
０１」→「１００」→「１１０」→「０１０」→「０１
１」→「００１」のように変化する。本実施例では、位
置検出信号ｅu ，ｅv ，ｅwの状態の組み合わせの変化
を検出することにより正規の相切替位置θ1 〜θ6 を検
出する。

【００２４】本実施例では、正規の導通角１２０度で励
磁相の組合せを切換えて回転子を一方向に回転させる場
合にスイッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz がとるべき
オンオフのパターンを表１の通りとする。表１におい
て、「１」はスイッチ素子がオン状態にあることを示
し、「０」はスイッチ素子がオフ状態にあることを示し
ている。

【００２５】

【表１】 本実施例では、２ｎ個（本実施例では６個）のスイッチ
素子のそれぞれに対して１ビットを割り当てて各スイッ
チ素子がとるべきオンオフの状態を表した２ｎビットの
数値を相パターンとし、各正規の切換位置で励磁相の組
み合わせを切替える場合に各スイッチ素子がとるべき状
態を示す相パターンを正規の相パターンとしてマイクロ
コンピュータのＲＯＭに記憶させておく。

【００２６】表１の各欄において横方向に一列に並んで
いる一連の数値が正規の相パターンとなる。例えば、角
度θ1 〜θ2 の範囲での正規の相パターンは、「１，
０，０，０，１，０」となる。相パターンを記憶したＲ
ＯＭにより相パターン記憶手段５が構成される。

【００２７】相パターン記憶手段５に記憶された相パタ
ーンは、マイクロコンピュータにより実現される相パタ
ーン出力手段６により読み出されて、トリガ信号発生部
７に与えられる。トリガ信号発生部７は、読み出された
相パターンに従ってスイッチ回路２のスイッチ素子Ｔu
〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz をそれぞれトリガするトリガ信号
Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz を発生して、これらのトリガ
信号をスイッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz に与え
る。各トリガ信号が発生している間各スイッチ素子が導
通して所定の駆動コイルに励磁電流を流す。

【００２８】本実施例では、回転子の回転数を検出する
回転数検出器１０と、電動機の設定回転数に相応した周
波数の基準クロック信号を発生する基準クロック信号発
生器１１とが更に設けられ、回転数検出器１０及び基準
クロック信号発生器１１の出力が周波数比較手段１２に
与えられている。本実施例で用いられている回転数検出
器１０は電動機に取り付けられたロータリエンコーダＲ
Ｅからなっていて、電動機の実回転数に比例する周波数
のパルス信号を発生する。

【００２９】周波数比較手段１２は、回転数検出器１０
の出力周波数と基準クロック信号の周波数とを比較して
設定回転数と実回転数との偏差を演算し、該偏差をＰＩ
Ｄ演算手段１３に与える。ＰＩＤ演算手段１３は設定回
転数と実回転数との偏差に比例、積分、微分演算を施し
て偏差を零にするために電動機の駆動コイルに流す必要
がある励磁電流を演算してその演算結果をパルス変調手
段１４に与える。パルス変調手段１４は、スイッチ回路
２の各スイッチ素子をオンオフ制御して駆動コイルに与
えられる電流の値を演算手段１３により演算された値に
等しくするように、トリガ信号発生部７が発生するトリ
ガ信号Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz をパルス幅変調する。
従って、スイッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz にそれ
ぞれ与えられるトリガ信号の波形は断続波形になり、該
トリガ信号により各スイッチ素子がオンオフ制御され
て、各駆動コイルに演算手段１３により演算された電流
値の励磁電流が供給される。これにより電動機の回転数
が設定値に等しくなるように制御される。

【００３０】なお本実施例では、基準クロック信号発生
器１１により回転数の設定値を与えるようにしている
が、基準クロック信号発生器１１を用いて回転数の設定
値を与える代りに、デジタルスイッチ等によりマイクロ
コンピュータに設定値を与えるようにしてもよい。

【００３１】この種の電動機において、表１に示した正
規の相パターンに従って励磁相を切換えた場合には、励
磁相を切替える際に駆動コイルに流れる電流が不足し、
トルクの低下が生じる恐れがある。そこで本発明におい
ては、励磁電流を流す相を切替える際に、励磁を終了す
べき相の駆動コイルと次に励磁する相の駆動コイルとに
重複して励磁電流を流す期間を生じさせる。

【００３２】そのため、本実施例では、相パターン記憶
手段が、上記の正規の相パターンに加えて、オフ時重な
り角生成パターンＡと、オン時重なり角生成パターンＣ
とを更に記憶している。ここでオフ時重なり角生成パタ
ーンＡは、各正規の相切替位置でオン状態からオフ状態
にされるべきスイッチ素子を引き続きオン状態としたま
まで励磁相の組み合わせを切替えるために各スイッチ素
子がとるべき状態を示す相パターンであり、オン時重な
り角生成用相パターンＣは、各正規の相パターンの２ｎ
ビットの内次の相切替位置でオフ状態からオン状態にさ
れるべきスイッチ素子の状態を示すビットをオン状態を
示す数値に変更した相パターンである。表１に示した正
規の相パターンをＢとして、相パターン記憶手段が記憶
している相パターンをまとめて示すと表２に示す通りに
なる。

【００３３】

【表２】 本実施例においてはまた、相パターン出力手段６が、正
規の相切替位置が検出されたときに第１の時間の計時Ｔ
1 を開始する第１のタイマ手段と、第１のタイマ手段が
第１の時間Ｔ1 の計時を終了したときに第２の時間Ｔ2
の計時を開始する第２のタイマ手段とを備えていて、位
置検出手段が正規の相切替位置を検出したときにオフ時
重なり角生成用相パターンを読み出し、第１のタイマ手
段が計時動作を終了したときに正規の相パターンを読み
出し、第２のタイマ手段が計時動作を終了したときにオ
ン時重なり角生成用相パターンを読み出して読み出した
相パターンを出力する。

【００３４】本実施例において、位置検出手段４、相パ
ターン出力手段６、駆動信号発生部、周波数比較手段１
２、ＰＩＤ演算手段１３及びパルス幅変調手段１４をマ
イクロコンピュータにより実現するためのプログラムの
アルゴリズムを示すフローチャートを図３ないし図５に
示した。

【００３５】以下図２及び図３ないし図５を参照して本
実施例の動作を説明する。なお図２のＳu 〜Ｓw 及びＳ
x 〜Ｓz はパルス幅変調されていない状態のトリガ信号
の波形を示しており、この例では、各トリガ信号が高レ
ベルの状態にあるときに各スイッチ素子がオン状態にあ
るものとしている。各トリガ信号の波形中に記入された
該当箇所における数値「１」または「０」は相パターン
の数値である。図２の一番下に示した符号Ｐは割込信号
Ｉntによる割込が行われる位置を示し、Ｔi1及びＴi2は
それぞれ第１のタイマ手段及び第２のタイマ手段が時間
Ｔ1 及びＴ2 の計測を終了したときに行われる割込の位
置を示している。ここで時間Ｔ1 は、相パターンＡを発
生させている時間であり、各スイッチ素子の正規のオフ
時刻（各相の励磁電流の導通角を１２０度とするように
制御する場合のオフ時刻）から実際のオフ時刻までの時
間である。またＴ2 は正規の相パターンＢが発生してい
る時間であり、Ｔ3 は、相パターンＣが発生している時
間である。Ｔ3 は各スイッチ素子の実際のオン時刻から
正規のオン時刻（導通角を１２０度とするように制御す
る場合のオン時刻）までの時間である。割込信号Ｉntの
発生周期（励磁相の各組合せが継続する時間）をＴとし
たときに、Ｔ＝Ｔ1 ＋Ｔ2 ＋Ｔ3 となるようにＴ1 〜Ｔ
3 が設定されている。

【００３６】図３は電源が投入されて初期励磁により電
動機が回転した後回転数検出器１０がパルス信号を発生
する毎に実行されるメインルーチンを示したもので、こ
のメインルーチンでは先ず回転数検出器１０の出力周波
数と基準クロック信号の周波数とを比較して実回転数と
設定回転数との偏差を演算する。次いでこの偏差にＰＩ
Ｄ演算を施して偏差を零にするために必要な励磁電流を
演算し、その演算結果に基づいてトリガ信号をパルス幅
変調するための信号を出力する。

【００３７】図４は位置検出器の出力の各エッジで図２
に示した割込信号Ｉntが発生する毎に実行される割込ル
ーチンで、この割込ルーチンでは、先ず図５に示した手
順で励磁相の切替を行う。励磁相の切替を行う際には、
先ず位置検出器の出力の状態を読み込み、読み込んだ位
置検出器の出力の状態に応じて相パターンＡを読み出
す。例えば、回転角度がθ1 〜θ2 の範囲にあって、位
置検出器の出力の状態が「１０１」であるときには、相
パターンＡ「１０１０１０」（表２参照）を読み出す。

【００３８】第１のタイマが時間Ｔ1 の計測を終了する
と、図６のタイマ割込が実行される。この割込では、タ
イマが時間Ｔ1 の計測を終了したときにその計測動作を
停止させ、位置検出器の出力の状態に応じて相パターン
Ｂを出力する。例えば回転角がθ1 θ2 の範囲にあって
位置検出器の出力の状態が「１０１」であるときには、
相パターンＢ「１０００１０」を出力する。

【００３９】相パターンＢを出力した後第２のタイマを
セットして時間Ｔ2 の計測を開始させる。第２のタイマ
が時間Ｔ2 の計測を終了したときに再び図６の割込が実
行され、第２のタイマの動作を停止させるとともに、位
置検出器の出力の状態に応じて所定の相パターンＣを出
力する。例えば回転角度がθ1 〜θ2 の範囲にあるとき
には、相パターンＣ「１０００１１」を出力する。

【００４０】上記の動作により、位置検出器の出力の状
態に応じて相パターンＡ，Ｂ及びＣが順次出力される。

【００４１】トリガ信号発生部７は、出力された相パタ
ーンに応じてパルス幅変調されたトリガ信号Ｓu 〜Ｓw
及びＳx 〜Ｓz を出力する。これらのトリガ信号はスイ
ッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz に与えられ、各スイ
ッチ素子にトリガ信号が与えられている間該スイッチ素
子が導通して所定の駆動コイルに励磁電流を流す。

【００４２】図２から明らかなように、本実施例では、
励磁電流を流す相の組合わせを切替える際に、励磁を終
了すべき相の駆動コイルと次に励磁する相の駆動コイル
とに同時に励磁電流が流れる重複励磁期間Ｔ1 及びＴ3
が生じる。重複励磁期間Ｔ1及びＴ3 に相当する角度を
それぞれ重なり角γoff 及びγonとすると、各相の励磁
電流の導通角θi は、θi ＝１２０°＋γoff ＋γonで
与えられる。電動機の回転数を一定に保つように制御す
る場合、タイマの設定時間Ｔ1 及びＴ2 を調整して重な
り角γoff 及びγonを任意に調整することにより、導通
角θi を任意に設定することができる。

【００４３】このように、本発明によれば、励磁相の組
合わせを切替える際に、励磁を終了する相と新たに励磁
する相との双方に重複して励磁電流が流れる期間が生じ
るため、励磁相を切替える際に電動機の励磁電流が不足
することがない。従って、励磁電流のデューティ比が小
さくなる低速時にトルクが低下して回転数の変動が生じ
るのを防止することができる。

【００４４】なお相パターンの各ビットの数値「１」，
「０」とトリガ信号のレベルとの対応関係は必ずしも図
２に示した通りである必要はない。例えばスイッチ素子
としてＰＮＰトランジスタを用いる場合には、トリガ信
号が零レベル（接地レベル）のときにスイッチ素子が導
通するので、相パターンの数値が「１」のときにトリガ
信号のレベルが零レベルとなる。また本実施例では、相
パターンの数値「１」及び「０」をそれぞれスイッチ素
子のオン状態及びオフ状態に対応させているが、逆に相
パターンの数値「０」及び「１」をスイッチ素子のオン
状態及びオフ状態に対応させてもよい。

【００４５】本実施例では、図５のフローチャートにお
いて、位置検出器の状態を読み込んでその状態を判定す
る過程により位置検出手段４が実現される。また図５の
フローチャートにおける相パターン出力過程と、図６の
フローチャートに従う過程とにより、相パターン出力手
段６が実現される。

【００４６】トリガ信号発生部７はパルス幅変調器とバ
ッファアンプ等からなっていて、ＣＰＵの各出力ポート
から出力される高レベル信号を所定のデューティ比で断
続させてトリガ信号Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz を発生さ
せる。

【００４７】上記の実施例では、マイクロコンピュータ
により相パターンＡ及びＣを発生させることにより、励
磁相の組合わせを切替える際に重複励磁期間を生じさせ
るようにしたが、図７に示すようにトリガ信号発生回路
２１，２１，…を設けて、正規の励磁相切替位置で発生
する駆動信号Ｓu ´〜Ｓw ´及びＳx ´〜Ｓz ´をそれ
ぞれトリガ信号発生回路２１に供給することにより重複
励磁期間をハードウェア的に作ることもできる。

【００４８】図７の実施例では、位置検出器Ｈu 〜Ｈw
の出力がハードウェア回路からなる位置検出部４´に与
えられ、位置検出部４´の出力が切替回路２０に与えら
れている。位置検出部４´は、導通角を１２０度として
各相の駆動コイルを励磁する場合に励磁相の組合わせを
切替える位置を相切替位置として検出する。切替回路２
０は、位置検出部４´により検出された相切替位置でオ
ン状態にされるべきスイッチの導通期間を定める駆動信
号Ｓu'〜Ｓw ´及びＳx ´〜Ｓz ´を発生する。これら
の駆動信号をトリガ信号としてスイッチ素子Ｔu 〜Ｔw
及びＴx 〜Ｔzに与えた場合には、導通角が１２０度と
なるように各相の駆動コイルの励磁電流が制御される。
この例では、切替回路２０により駆動信号発生部が構成
されている。

【００４９】本発明においては、駆動信号Ｓu ´〜Ｓw
´及びＳx ´〜Ｓz ´がトリガ信号発生回路２１，２
１，…に与えられ、トリガ信号発生回路２１，２１，…
から得られるトリガ信号Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz がス
イッチ素子Ｔu 〜Ｔw 及びＴx〜Ｔz に与えられてい
る。

【００５０】各トリガ信号発生回路２１は例えば図８に
示すように、オア回路ＯＲ1 と、エクスルーシブオア回
路ＥＸＯＲと抵抗Ｒ1 及びコンデンサＣ1 とにより構成
することができる。この例では、エクスクルーシブオア
回路ＥＸＯＲと抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 とにより重な
り角生成信号Ｖγを発生する重なり角生成回路２１ａが
構成され、オア回路ＯＲ1 によりトリガ信号生成回路２
１ｂが構成されている。

【００５１】図８に示したトリガ信号発生回路２１に図
９（Ａ）に示すような駆動信号が入力されると、抵抗Ｒ
1 を通してコンデンサＣ1 が充電されるため、コンデン
サＣ1 の両端の電圧Ｖc が図９（Ｂ）に示したように上
昇していく。コンデンサＣ1の両端の電圧がエクスクル
ーシブオア回路ＥＸＯＲの入力のスレショールドレベル
Ｖt 未満の場合には、エクスルーシブオア回路ＥＸＯＲ
の入力の状態が「１，０」であるため、該ＥＸＯＲの出
力（重なり角生成信号）Ｖγは高レベル（「１」の状
態）になっている。コンデンサＣ1 の両端の電圧Ｖc が
ＥＸＯＲの入力のスレショールドレベルＶt 以上になる
と、ＥＸＯＲの出力Ｖγは零レベル（接地レベル、
「０」の状態）になる。駆動信号の入力が停止すると、
コンデンサＣ1の電荷が抵抗Ｒ1 と駆動信号の出力回路
の出力段（接地電位にある）とを通して放電するため、
コンデンサＣ1 の両端の電圧Ｖc が一定の割合で低下し
ていく。駆動信号が消滅すると、コンデンサＣ1 の両端
の電圧Ｖc がＥＸＯＲの入力のスレショールドレベルＶ
t 以上になっている間はＥＸＯＲの入力の状態が「０，
１」であるため、該ＥＸＯＲの出力Ｖγは高レベルの状
態にあるが、コンデンサＣ1 の両端の電圧Ｖc がスレシ
ョールドレベルＶt 未満になるとＥＸＯＲの出力Ｖγが
零レベルになる。従ってＯＲ1 の出力側には、図９
（Ｄ）に示すように、斜線が施された部分だけ駆動信号
よりも立下りが遅れた矩形波状のトリガ信号が得られ、
重なり角γが得られる。このように重なり角生成回路２
１ａを有するトリガ信号発生回路２１を設けた場合の各
部の回転角θに対する信号波形を図１０（Ａ）ないし
（Ｉ）に示した。

【００５２】本実施例では、回転子の回転数を検出する
回転数検出器１０と、電動機の設定回転数を設定する回
転数設定器１１´とが設けられ、回転数検出器１０及び
回転数設定器１１´の出力が比較器１２´に与えられて
いる。

【００５３】比較器１２´は回転数検出器１０の出力と
回転数設定器１１´とを比較して設定回転数と実回転数
との偏差を演算し、該偏差をＰＩＤ演算部１３´に与え
る。ＰＩＤ演算部１３´は設定回転数と実回転数との偏
差に比例、積分、微分演算を施して偏差を零にするため
に電動機の駆動コイルに流す必要がある励磁電流を算出
してその演算結果をパルス幅変調部１４´に与える。パ
ルス幅変調部１４´は、スイッチ回路２の各スイッチ素
子をオンオフ制御して駆動コイルに与えられる電流の値
を演算部１３´により演算された値に等しくするよう
に、切替回路２０が発生する駆動信号Ｓu ´〜Ｓw ´及
びＳx ´〜Ｓz ´をパルス幅変調する。

【００５４】図７に示した実施例では、位置検出部４
´、比較器１２´、ＰＩＤ演算部１３´等がハードウェ
ア回路からなっているが、図１に示した例と同様にマイ
クロコンピュータを用いてこれらの各部を実現する場合
にも重なり角生成回路２１ａを付加することにより、励
磁相の切替時に重なり角γを生成することができる。

【００５５】トリガ信号発生回路２１は、各駆動信号が
消滅する時刻で所定の時間幅の重なり角生成信号Ｖγを
発生する重なり角生成信号発生回路２１ａと、駆動信号
と重なり角生成信号とのオア条件が成立しているときに
トリガ信号を発生するトリガ信号生成回路とを備えたも
のであればよく、図８に示したものに限定されるもので
はない。

【００５６】例えば、重なり角生成回路を、駆動信号が
零に立ち下がる際のエッジでトリガされて矩形波信号を
発生するワンショットマルチバイブレータにより構成し
て、駆動信号と該マルチバイブレータの出力とのオア条
件をとることによってトリガ信号を生成するようにして
もよい。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、励磁電
流を流す相を切替える際に、励磁を終了すべき相の駆動
コイルと次に励磁する相の駆動コイルとに重複して励磁
電流が流れる期間が生じるようにしたため、励磁相の組
合わせを切替える際に電動機の励磁電流が不足するのを
防ぐことができ、励磁相を切替える際にトルクの低下が
生じるのを防いで、トルクの低下により回転数の変動が
生じるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す構成図である。

【図２】図１の実施例の動作を説明するための信号波形
図である。

【図３】本発明の実施例で用いるコンピュータプログラ
ムのメインルーチンのアルゴリズムを示したフローチャ
ートである。

【図４】同コンピュータプログラムの割込ルーチンのア
ルゴリズムを示したフローチャートである。

【図５】本発明の実施例において励磁相の切替を行う際
のプログラムのアルゴリズムを示したフローチャートで
ある。

【図６】本発明の実施例においてタイマが計時動作を終
了したときに実行される割込ルーチンのアルゴリズムを
示したフローチャートである。

【図７】本発明の他の実施例の構成を示した構成図であ
る。

【図８】図７の実施例で用いるトリガ信号発生回路の構
成例を示した回路図である。

【図９】図８の各部の信号波形を示した波形図である。

【図１０】図７の実施例の各部の信号波形を示した波形
図である。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ スイッチ回路 ３ 直流電源 ４ 位置検出手段 ５ 相パターン記憶手段 ６ 相パターン出力手段 ７ トリガ信号発生部 １０ 回転数検出器 ２０ 切替回路 ２１ トリガ信号発生回路 ２１ａ 重なり角生成回路 ２１ｂ トリガ信号生成回路 Ｌu 〜Ｌw 駆動コイル Ｔu 〜Ｔw ，Ｔx 〜Ｔz スイッチ素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石界磁を有する回転子と多相の駆動コ
   イルを有する固定子とを有するブラシレス直流電動機の
   前記固定子側で各相の駆動コイルに対して回転子の回転
   角度位置を検出し、検出された回転角度位置に応じて決
   定した相の駆動コイルに励磁電流を流すことにより前記
   回転子を回転させるブラシレス直流電動機の駆動方法に
   おいて、 励磁電流を流す相を切替える際に、励磁を終了すべき相
   の駆動コイルと次に励磁する相の駆動コイルとに同時に
   励磁電流を流す期間を生じさせることを特徴とするブラ
   シレス直流電動機の駆動方法。
2. 【請求項２】 磁石界磁を備えた回転子と、ｎ（ｎは２
   以上の整数）相の駆動コイルを有する固定子と、ブリッ
   ジ接続された２ｎ個のスイッチ素子を備えて前記ｎ相の
   駆動コイルに流す励磁電流をオンオフするスイッチ回路
   と、前記ｎ相の駆動コイルのそれぞれに対して回転子の
   位置を検出してｎ個の位置検出信号を発生する位置検出
   器と、導通角を３６０／ｎ度として各相の駆動コイルを
   励磁する場合に励磁相の組合わせを切り替える位置を正
   規の相切替位置として該正規の相切替位置を前記位置検
   出器の出力から検出する位置検出手段と、前記２ｎ個の
   スイッチ素子のそれぞれに対して１ビットを割り当てて
   各スイッチ素子がとるべきオンオフの状態を表した２ｎ
   ビットの数値を相パターンとし、各正規の切換位置で励
   磁相の組み合わせを切替える場合に各スイッチ素子がと
   るべき状態を示す相パターンを正規の相パターンとして
   記憶した相パターン記憶手段と、前記相パターン記憶手
   段から相パターンを読み出して読み出した相パターンを
   出力する相パターン出力手段とを備え、出力された相パ
   ターンに従って前記スイッチ回路の各スイッチ素子にト
   リガ信号を与えるブラシレス直流電動機において、 前記相パターン記憶手段は、各正規の相切替位置でオン
   状態からオフ状態にされるべきスイッチ素子を引き続き
   オン状態としたままで励磁相の組み合わせを切替えるた
   めに各スイッチ素子がとるべき状態を示すオフ時重なり
   角生成用相パターンと、各正規の相パターンの２ｎビッ
   トの内次の相切替位置でオフ状態からオン状態にされる
   べきスイッチ素子の状態を示すビットをオン状態を示す
   数値に変更したオン時重なり角生成用相パターンとを更
   に記憶しており、 前記相パターン出力手段は、前記正規の相切替位置が検
   出されたときに第１の時間の計時を開始する第１のタイ
   マ手段と、前記第１のタイマ手段が第１の時間の計時を
   終了したときに第２の時間の計時を開始する第２のタイ
   マ手段とを備えて、前記位置検出手段が正規の相切替位
   置を検出したときに前記オフ時重なり角生成用相パター
   ンを読み出し、前記第１のタイマ手段が計時動作を終了
   したときに前記正規の相パターンを読み出し、前記第２
   のタイマ手段が計時動作を終了したときに前記オン時重
   なり角生成用相パターンを読み出して読み出した相パタ
   ーンを出力することを特徴とするブラシレス直流電動
   機。
3. 【請求項３】 磁石界磁を備えた回転子と、 ｎ（ｎは２以上の整数）相の駆動コイルを有する固定子
   と、 ブリッジ接続された２ｎ個のスイッチ素子を備えて前記
   ｎ相の駆動コイルに流す励磁電流をオンオフするスイッ
   チ回路と、 前記ｎ相の駆動コイルのそれぞれに対して回転子の位置
   を検出してｎ個の位置検出信号を発生する位置検出器
   と、 導通角を３６０／ｎ度として各相の駆動コイルを励磁す
   る場合に励磁相の組合わせを切り替える位置を正規の相
   切替位置として、該正規の相切替位置を前記位置検出器
   の出力から検出する位置検出部と、 前記位置検出部により検出された相切替位置でオン状態
   にされるべきスイッチ素子の導通期間を定める駆動信号
   を発生する駆動信号発生部とを備え、 前記駆動信号に応じて所定のスイッチ素子にトリガ信号
   を与えるブラシレス直流電動機において、 各駆動信号が消滅する時刻で所定の時間幅の信号を発生
   する重なり角生成信号発生回路と、 前記駆動信号と重なり角生成信号とのオア条件が成立し
   ているときに前記トリガ信号を発生するトリガ信号生成
   回路とを具備していることを特徴とするブラシレス直流
   電動機。