JPH08251976A

JPH08251976A - ブラシレスモータの速度検出装置

Info

Publication number: JPH08251976A
Application number: JP8020392A
Authority: JP
Inventors: Hayato Naito; 速人内藤
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】スパイク状電圧に起因する不具合を防止しつ
つ、高精度な速度信号を得る。【解決手段】第１合成回路３により位置検出器Ｈｕ〜
Ｈｗの出力を合成し、モード切換手段８により第１合成
回路３の出力に基づいて通電モード切換信号を形成し、
駆動回路１によりモード切換手段８の出力に基づいて駆
動コイルＬｕ〜Ｌｗへの通電モードを第１通電モードと
して例えば駆動コイルへの通電電流波形が方形波状とな
るモードと第２通電モードとして例えば駆動コイルへの
通電電流波形が波形変曲点の鈍った波形となるモードと
に切り換えて通電する一方で、第２合成回路９により駆
動コイルに生じる誘導起電圧を第１通電モードの無通電
区間で検出し純粋な誘導起電圧に基づいて速度信号を形
成し、しかも第１通電モード以外での駆動コイルへの通
電モードを第２通電モードにして駆動コイルへの通電の
オンオフ時に発生するスパイク状電圧を軽減するよう構
成してなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
の速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３にブラシレスモータの概略構成を
示す。ブラシレスモータは、固定子Ｘと、回転子Ｙと、
３個の位置検出器Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗと、を備えている。
固定子Ｘは、正負方向に往復通電される３相の駆動コイ
ルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有しており、回転子Ｙは、上記駆
動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対向配置される複数の磁極
Ｚを有している。また、位置検出器Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ
は、電気角で１２０°位相のずれた位置に配設されてお
り、例えば３個のホール素子からなる。

【０００３】このブラシレスモータを駆動する方式とし
ては、所謂ハードスイッチング通電方式によるものと、
所謂ソフトスイッチング通電方式によるものとが知られ
ており、これらのスイッチング通電方式に関しては、例
えば特開昭６１−４２２８８号公報に記載がなされてい
る。このうちハードスイッチング通電方式（３相１２０
°スイッチング通電方式）を採用したブラシレスモータ
の駆動回路を示したのが図１４である。

【０００４】同図において、位置検出器としてのホール
素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、３相の駆動コイルＬｕ，Ｌ
ｖ，Ｌｗに対向する回転子Ｙの回転に応じて、図２
（ｇ）に示されるような３相の正弦波様の出力信号（電
圧波形）を発生し、この出力信号は、図１４に示される
ように、増幅器Ｒ，Ｓ，Ｔを介して信号合成回路ＳＭに
加えられる。信号合成回路ＳＭは論理回路でデジタル的
に構成され、増幅器Ｒ，Ｓ，Ｔの出力信号が０Ｖになる
ゼロクロス点を検出して３相の１２０°スイッチング波
形信号（矩形波パルス）を出力する。パワートランジス
タ（スイッチング素子群）Ｑ３１〜Ｑ３６は終段ドライ
バを構成するものであり、信号合成回路ＳＭからの３相
の１２０°スイッチング波形信号により３相の駆動コイ
ルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに、図４（Ａ）に示されるように電
流を流し、その結果回転子Ｙが回転する。駆動コイルＬ
ｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流は、電流検出用抵抗Ｒｓに
より検出され、また回転子Ｙの回転速度が速度検出器に
より検出される。制御増幅器Ａ４１は速度検出器の出力
電圧（速度指令電圧）ＶCTL と基準電圧ＶREF との差分
を電流指令電圧として取り出し、さらにその電流指令電
圧と電流検出用抵抗Ｒｓの電圧との差分を電流帰還増幅
器Ａ４２が出力する。信号合成回路ＳＭは電流帰還増幅
器Ａ４２の出力信号により制御されて出力信号電圧が変
化する。なお、フィルタコンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗは
駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電切換時における電流
の急激な変化により発生する機械的ノイズ、電気的ノイ
ズを低減させるために設けられたコンデンサである。

【０００５】すなわち、該ハードスイッチング通電方式
では、増幅器Ｒ，Ｓ，Ｔの出力信号に基づいて、信号合
成回路ＳＭが図４（Ａ）に示すような３相の１２０°ス
イッチング波形信号を合成してパワートランジスタＱ３
１〜Ｑ３６のベースに加えることによって、駆動コイル
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電を行うようになっている。

【０００６】一方、上記ソフトスイッチング通電方式を
採用したブラシレスモータの駆動回路を示したのが図１
５である（特開昭６１−４２２８８号公報参照）。この
ソフトスイッチング通電方式を採用したブラシレスモー
タの駆動回路にあっては、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ
から出力される図２（ｇ）に示されるような３相の正弦
波様の出力信号（電圧波形）が増幅器Ｒ，Ｓ，Ｔを介し
て信号合成回路ＳＳＭに加えられる。信号合成回路ＳＳ
Ｍは、増幅器Ｒ，Ｓ，Ｔの出力信号を１００％利用して
アナログ的に３相の１２０°ソフトスイッチング波形信
号を合成するものであり、増幅器Ｒ，Ｓ，Ｔの出力信号
を対数圧縮して変曲点を鈍らせた矩形波パルス様のソフ
トスイッチング信号を合成する。このソフトスイッチン
グ信号は３差動掛算器よりなる増幅回路Ａ５，Ａ６によ
って再度対数圧縮され、上段プリドライバＰＤ１，下段
プリドライバＰＤ２を介してパワートランジスタ（スイ
ッチング素子群）Ｑ３１〜Ｑ３６のベースに加えられ
て、これらパワートランジスタＱ３１〜Ｑ３６は図４
（Ｃ）に示されるような電流を駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，
Ｌｗに流す。その結果、回転子Ｙが回転する。なお、フ
ィルタコンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗ、電流検出用抵抗Ｒ
ｓ、制御増幅器Ａ４１、電流帰還増幅器Ａ４２は、図１
４で説明したのと同様に機能する。そして、駆動コイル
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの中点の電圧はコイル中点検出器によ
り検出され、このコイル中点検出器の検出電圧と基準電
圧（電源電圧Ｖccの１／２）とを差動増幅器Ａ７１，Ａ
７２で比較し、その出力を電流帰還増幅器Ａ４２の出力
信号に掛算器Ｍ１，Ｍ２で掛算する。上記増幅回路Ａ
５，Ａ６は掛算器Ｍ１，Ｍ２の出力信号により制御され
て出力信号電圧が変化し、回転子Ｙの速度制御、コイル
電流の帰還制御、コイル中点電圧帰還制御が行われる。

【０００７】すなわち、該ソフトスイッチング通電方式
では、信号合成回路ＳＳＭによって、ホール素子Ｈｕ，
Ｈｖ，Ｈｗの出力信号に基づいて変曲点を鈍らせたソフ
トスイッチング信号を合成し、これを増幅回路Ａ５，Ａ
６で再度対数圧縮して、図４（Ｃ）に示すような通電波
形として各相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する
ようになっている。

【０００８】ここで、図４（Ａ）、（Ｃ）に示す電流波
形より明らかなように、ハードスイッチング通電方式
（図４（Ａ）参照）にあっては、コイル通電をオフする
速度が速くて瞬時に通電を休止し、一方ソフトスイッチ
ング通電方式（図４（Ｃ）参照）にあっては、コイル通
電をオフする速度が遅くて徐々に通電量を減らしてい
る。すなわち、図４において各波形のゼロクロス点が無
通電区間（通電休止区間）であるので、ハードスイッチ
ング通電方式にあっては、駆動コイルへの無通電区間が
比較的長く、ソフトスイッチング通電方式にあっては、
駆動コイルへの無通電区間が極端に短くなっている。

【０００９】ところで、ブラシレスモータの速度検出装
置にあっては、高精度な速度信号を得るために、３相駆
動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにそれぞれ発生している純粋
な誘導起電圧を検出する必要があり、この純粋な誘導起
電圧は、上記駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれの
無通電区間のみで得られる。従って、無通電区間が極端
に短いソフトスイッチング通電方式を採用した場合に
は、純粋な誘導起電圧を検出することが難しいことか
ら、コイル通電のオンオフがはっきりしていて駆動コイ
ルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの無通電区間が長いハードスイッチ
ング通電方式が一般的に採用されている。なお、図４に
おける符号Ｐは誘導起電圧の検出タイミングを示してい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ハ
ードスイッチング通電方式にあっては、上述のように、
コイル通電をオフする速度が速いことから、図４（Ｂ）
に示されるように、コイル電圧がグランド電源以下や電
源電圧Ｖcc以上となる所謂スパイク状電圧が発生する。
このスパイク状電圧の大きさは、通電のオフスピードと
オフの直前にコイルに流れている電流の大きさに比例す
る。そして、このスパイク状電圧によって、例えばモー
タ騒音や、ドライブＩＣの寄生トランジスタによる貫通
電流、電流遮断、発振といった様々な不具合を引き起こ
すといった問題があった。

【００１１】ここで、出力スナバコンデンサを設け、該
スパイク状電圧を軽減することが考えられるが、速度信
号の精度が悪化するので好ましくない。

【００１２】また、ソフトスイッチング通電方式にあっ
ては、上述のように、コイル通電をオフする速度が遅い
ことから、図４（Ｄ）に示されるように、スパイク状電
圧を発生しないが、駆動コイルの無通電区間が極端に短
いことから、純粋な誘導起電圧を検出することが難し
い。

【００１３】そこで本発明は、スパイク状電圧の発生を
軽減すると共に、純粋な誘導起電圧を検出して高精度な
速度信号を得ることができるブラシレスモータの速度検
出装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１のブラシレスモータの速度検出装置は、正
負方向に往復通電される３相の駆動コイルを有する固定
子と、磁極を有する回転子と、この回転子の回転に応じ
た３相の出力信号を得る３個の位置検出器と、この３個
の位置検出器の出力信号を合成する第１の合成回路と、
この第１の合成回路の出力信号に基づいて通電モード切
換信号を形成するモード切換手段と、このモード切換手
段の出力信号に基づいて前記駆動コイルへの通電モード
を第１の通電モードと第２の通電モードとに切り換えて
通電する駆動回路と、前記回転子の回転に伴って前記３
相の駆動コイルに生じる誘導起電圧を第１の通電モード
の無通電区間で検出し、この誘導起電圧に基づいて速度
信号を形成する第２の合成回路と、を備えたことを特徴
としている。

【００１５】上記目的を達成するために、請求項２のブ
ラシレスモータの速度検出装置は、請求項１に加えて、
第１の合成回路及び第２の合成回路の各出力信号に基づ
いて、通電モード切換信号を形成するモード切換手段を
備えてなる。

【００１６】上記目的を達成するために、請求項３のブ
ラシレスモータの速度検出装置は、請求項１に加えて、
第１の合成回路の出力信号とこの出力信号に対して電気
角で３０°位相のずれた信号とに基づいて、通電モード
切換信号を形成するモード切換手段を備えてなる。

【００１７】上記目的を達成するために、請求項４のブ
ラシレスモータの速度検出装置は、請求項１に加えて、
第１の通電モードは、駆動コイルへの通電電流波形が方
形波状であり、第２の通電モードは、駆動コイルへの通
電電流波形が波形変曲点の鈍った波形であることを特徴
としている。

【００１８】上記目的を達成するために、請求項５のブ
ラシレスモータの速度検出装置は、請求項２に加えて、
モード切換手段は、第１の合成回路及び第２の合成回路
の各出力信号を入力する排他的論理和回路と、この排他
的論理和回路の出力信号に基づいて駆動回路の通電モー
ドを第１の通電モードと第２の通電モードとに切り換え
る切換回路と、からなることを特徴としている。

【００１９】上記目的を達成するために、請求項６のブ
ラシレスモータの速度検出装置は、請求項１に加えて、
第２の合成回路は、駆動コイルの出力端子の各相間にそ
れぞれ接続された２入力ダイオードＯＲ回路と、これら
２入力ダイオードＯＲ回路の各出力端子に接続されると
共に前記２入力ダイオードＯＲ回路のダイオードに対し
て逆方向接続された３入力ダイオードＯＲ回路と、を備
えていることを特徴としている。

【００２０】上記目的を達成するために、請求項７のブ
ラシレスモータの速度検出装置は、請求項１に加えて、
第１の合成回路とモード切換手段との間に、通電モード
切換信号の立ち上がりタイミングを遅延させる遅延回路
を具備した。

【００２１】このような構成を有する本発明のブラシレ
スモータの速度検出装置によれば、第１の合成回路によ
って回転子の回転に応じた３相の出力信号を得る３個の
位置検出器の出力信号が合成され、モード切換手段によ
って該第１の合成回路の出力信号に基づいて通電モード
切換信号が形成され、駆動回路によって該モード切換手
段の出力信号に基づいて駆動コイルへの通電モードが、
第１の通電モードとして例えば駆動コイルへの通電電流
波形が方形波状となるモードと、第２の通電モードとし
て例えば駆動コイルへの通電電流波形が波形変曲点の鈍
った波形となるモードと、に切り換えられて通電される
一方で、第２の合成回路によって上記回転子の回転に伴
って３相の駆動コイルに生じる誘導起電圧が上記第１の
通電モードの無通電区間で検出されてこの誘導起電圧に
基づいて速度信号が形成される。従って、誘導起電圧は
第１の通電モードの無通電区間で検出されて純粋な誘導
起電圧が検出されると共に、該第１の通電モード以外で
の駆動コイルへの通電モードは、駆動コイルへの通電電
流波形が波形変曲点の鈍った波形となる第２の通電モー
ドにされて駆動コイルへの通電のオンオフ時に発生する
スパイク状電圧が軽減される。

【００２２】この時、例えば請求項２乃至７のような構
成が採用されると、構成が比較的簡易となる。

【００２３】また特に、請求項７のブラシレスモータの
速度検出装置によれば、第１の合成回路とモード切換手
段との間に設けられた遅延回路によって、第１の通電モ
ードの立ち上がりタイミングが遅延されて、誘導起電圧
が検出される直前まで第２の通電モードが維持される。
従って、スパイク状電圧を発生させるエネルギーがさら
に軽減される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態におけ
るブラシレスモータの速度検出装置を表した構成図であ
る。このブラシレスモータにあっては、図１３に示した
ように、３相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する固
定子Ｘと、この固定子Ｘに対向配置された磁極Ｚを有す
る回転子Ｙと、この回転子Ｙの回転に応じた３相の正弦
波状信号を得る位置検出器としてのホール素子Ｈｕ，Ｈ
ｖ，Ｈｗと、が備えられている。そして、回転子Ｙの回
転に伴って出力されるホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出
力信号に従って、駆動回路１から駆動コイルＬｕ，Ｌ
ｖ，Ｌｗに駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが出力されて、回
転子Ｙが回転する構成になされている。

【００２５】これら駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗには、
速度信号を形成する第２の合成回路９が接続されてい
る。すなわち、駆動コイルＬｕの出力端子にはダイオー
ドＤ２，Ｄ３のカソードコモンが、駆動コイルＬｖの出
力端子にはダイオードＤ４，Ｄ５のカソードコモンが、
駆動コイルＬｗの出力端子にはダイオードＤ１，Ｄ６の
カソードコモンがそれぞれ接続されており、ダイオード
Ｄ１，Ｄ２と、ダイオードＤ３，Ｄ４と、ダイオードＤ
５，Ｄ６のそれぞれのアノードコモンには、電流源
Ｉ₁₂，Ｉ₃₄，Ｉ₅₆を介して電源電圧Ｖccが接続されてい
る。これらダイオードＤ１，Ｄ２及び電流源Ｉ₁₂より構
成される２入力ダイオードＯＲ回路Ｄ１２、ダイオード
Ｄ３，Ｄ４及び電流源Ｉ₃₄より構成される２入力ダイオ
ードＯＲ回路Ｄ３４、ダイオードＤ５，Ｄ６及び電流源
Ｉ₅₆より構成される２入力ダイオードＯＲ回路Ｄ５６の
それぞれのアノードコモンには、ダイオードＤ７，Ｄ
８，Ｄ９のアノードがそれぞれ接続されており、これら
ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９のカソードコモンには、電
流源Ｉ₇₈₉ を介してグランド電源が接続されている。

【００２６】また、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのコイ
ルコモンにはコンパレータ２の一方の入力端子が接続さ
れており、このコンパレータ２の他方の入力端子には、
上記ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９及び電流源Ｉ₇₈₉ より
構成される３入力ダイオードＯＲ回路Ｄ７８９のカソー
ドコモンが接続されている。第２の合成回路９は以上の
構成となっている。なお、本実施形態においては、駆動
コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのコイルコモン、すなわちコイ
ル中性点をコンパレータ２の一方の入力端子に接続して
いるが、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各出力端子に抵
抗をそれぞれ接続してこれら抵抗をスター接続した仮想
中性点をコンパレータ２の一方の入力端子に接続するよ
うにしても良い。

【００２７】位置検出器としての上記ホール素子Ｈｕ，
Ｈｖ，Ｈｗは、駆動回路１に接続されると共に、該ホー
ル素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出力信号を合成する第１の合
成回路３に接続されている。

【００２８】この第１の合成回路３及び上記第２の合成
回路９には、第１の合成回路３の出力信号と第２の合成
回路９の出力信号（速度信号）とに基づいて、通電モー
ド切換信号を形成するモード切換手段８が接続されてい
る。

【００２９】すなわち、第１の合成回路３には排他的論
理和回路８ａの一方の入力端子が接続され、第２の合成
回路９の出力部であるコンパレータ２には該排他的論理
和回路８ａの他方の入力端子が接続されている。この排
他的論理和回路８ａの出力端子には、切換回路８ｂが接
続されており、この切換回路８ｂの出力端子には、上記
駆動回路１が接続されている。

【００３０】次に、このように構成された装置の動作に
ついて、以下説明する。磁極Ｚを有する回転子Ｙの回転
磁界をホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが検出すると、該ホ
ール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗからは図２にｇで示される波
形が出力される。この３相の正弦波状信号は駆動回路１
に入力され、該駆動回路１により３相の駆動コイルＬ
ｕ，Ｌｖ，Ｌｗに互いに１２０°位相のずれた駆動電流
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが通電される。回転子Ｙの回転に伴っ
て、該駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗには、図３にＵ（実
線），Ｖ（点線），Ｗ（一点鎖線）で示される電圧信号
が発生する。なお、これら電圧信号Ｕ，Ｖ，Ｗは誘導起
電圧を含んでいる。

【００３１】これら駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じ
る電圧信号Ｕ，Ｖ，Ｗは、第２の合成回路９の２入力ダ
イオードＯＲ回路Ｄ１２，Ｄ３４，Ｄ５６にそれぞれ入
力され、該２入力ダイオードＯＲ回路Ｄ１２，Ｄ３４，
Ｄ５６から３入力ダイオードＯＲ回路Ｄ７８９へは、２
入力波形（Ｕ，Ｗ相、Ｕ，Ｖ相、Ｖ，Ｗ相）の組のうち
電位的に低い方の波形だけがそれぞれ出力される。

【００３２】すなわち、２入力ダイオードＯＲ回路Ｄ１
２からはＵ相とＷ相のうち電位の低い方の波形が図３に
ａで示されるような波形で出力され、２入力ダイオード
ＯＲ回路Ｄ３４からはＵ相とＶ相のうち電位の低い方の
波形が図３にｂで示されるような波形で出力され、２入
力ダイオードＯＲ回路Ｄ５６からはＶ相とＷ相のうち電
位の低い方の波形が図３にｃで示されるような波形で、
各々出力される。

【００３３】これら２入力ダイオードＯＲ回路Ｄ１２，
Ｄ３４，Ｄ５６からの３相信号は３入力ダイオードＯＲ
回路Ｄ７８９に入力される。この３入力ダイオードＯＲ
回路Ｄ７８９からは、図３にａ，ｂ，ｃで示される３入
力波形のうち電位的に最も高い波形だけが出力される。
すなわち、３入力ダイオードＯＲ回路Ｄ７８９からは、
図３にｄで示される３角波信号がコンパレータ２の一方
の入力端子に出力される。

【００３４】この３入力ダイオードＯＲ回路Ｄ７８９か
らの３角波信号ｄと、図３にｅで示されるコイル中点電
圧とはコンパレータ２にそれぞれ入力されて、該コンパ
レータ２において比較され、第２の合成回路９の出力部
である当該コンパレータ２からは図３にｆで示される速
度信号（ＦＧ信号）ｆが出力される。

【００３５】一方、図２にｇで示される上記３相の正弦
波状信号ｕ，ｖ，ｗは、第１の合成回路３にも入力され
て、該第１の合成回路３において合成される。この第１
の合成回路３の具体的な構成の一実施形態を表したのが
図５である。

【００３６】該第１の合成回路３は、図５に示されるよ
うに、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗからの出力信号を差
動アンプＡ，Ｂ，Ｃでそれぞれ受け、該差動アンプＡ，
Ｂ，Ｃの出力電流を同極同士合流し電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ とし
てカレントミラーＤに流し、カレントミラーＤにより電
流Ｉ₁ ，Ｉ₂ の差分に従ってトランジスタＱ₁ をオンオ
フする構成となっている。

【００３７】すなわち、Ｉ₂ ＞Ｉ₁ の場合には、トラン
ジスタＱ₁ のベースに電流が流れトランジスタＱ₁ がオ
ンとなって、第１の合成回路３の出力信号ｈはローとな
り（図６参照）、Ｉ₂ ＜Ｉ₁ の場合には、トランジスタ
Ｑ₁ のベースに電流が流れずトランジスタＱ₁ がオフと
なって、第１の合成回路３の出力信号ｈはハイとなり
（図６参照）、従って、図２及び図６にｈで示される信
号が出力されるようになっている。

【００３８】この第１の合成回路３からの出力信号ｈと
上記第２の合成回路９からの出力信号ｆとは排他的論理
和回路８ａに入力されて、該排他的論理和回路８ａにお
いて排他的論理和がとられ、該排他的論理和回路８ａか
らは図２にｉで示される方形波状の信号が出力される。

【００３９】この排他的論理和回路８ａからの出力信号
ｉは切換回路８ｂに入力されて、該切換回路８ｂにおい
て、駆動回路１のスイッチング通電モードを第１の通電
モードとしてのハードスイッチング通電モードまたは第
２の通電モードとしてのソフトスイッチング通電モード
に切換えるモード切換信号が形成される。駆動回路１の
スイッチング通電モードは、図２にｉで示される信号が
ハイの時にハードスイッチング通電モードとなり、ロー
の時にソフトスイッチング通電モードとなる。この切換
回路８ｂを駆動回路１の一部と共に具体的な構成の一実
施形態として表したのが図７である。

【００４０】該駆動回路１は、ホールアンプ回路Ｒ，
Ｓ，Ｔを備え、これらの各ホールアンプ回路Ｒ，Ｓ，Ｔ
が、図１５に示した信号合成回路ＳＳＭに接続されて、
ソフトスイッチング通電を行う駆動回路となっている。
このようなソフトスイッチング通電用の駆動回路であっ
ても、ホールアンプゲインを高く設定すると、ハードス
イッチングに近い通電がなされる。

【００４１】すなわち、図７において、排他的論理和回
路８ａからの信号ｉがローの場合には、トランジスタＱ
₂ はオフとなり、カレントミラーＦは電流２Ｉ_O から電
流Ｉ_O 分（２Ｉ_O の半分）の電流を引き込む。この時、
ホールアンプ回路Ｒ，Ｓ，Ｔのバイアス電流Ｉ_B は電流
Ｉ_O となり、ソフトスイッチング通電モードとなる。一
方、排他的論理和回路８ａからの信号ｉがハイの場合に
は、トランジスタＱ₂はオンとなり、電流Ｉ_O は全てト
ランジスタＱ₂ に流れる。この時、電流２Ｉ_Oはカレン
トミラーＦに引かれることなく、ホールアンプ回路Ｒ，
Ｓ，Ｔのバイアス電流Ｉ_B は電流２Ｉ_O に倍増する。

【００４２】これは、ホールアンプゲインが２倍になっ
たことを意味し、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電
波形はハードスイッチング通電波形に近いものとなる。
すなわち、排他的論理和回路８ａからの信号ｉに従っ
て、ソフトスイッチング通電モードとハードスイッチン
グ通電モードの切換えが行われ、図２にｉで示される信
号がハイの時にハードスイッチング通電モードに、ロー
の時にソフトスイッチング通電モードにそれぞれなり、
図２にＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗで示される電流が駆動コイルＬ
ｕ，Ｌｖ，Ｌｗにそれぞれ通電されるようになってい
る。なお、図２に示されるＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及び後述の
図１２に示されるＩｕ”の点線部分は、ソフトスイッチ
ング通電だけの場合を示している。

【００４３】すなわち、３相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，
Ｌｗへの通電波形Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、ハードスイッチ
ング通電モードとソフトスイッチング通電モードとが混
在したものとなり、しかも駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ
に生じる誘導起電圧を検出するタイミングＰの手前でハ
ードスイッチング通電モードに切換えられて、このハー
ドスイッチング通電モードの無通電区間で誘導起電圧が
検出され、検出後にソフトスイッチング通電モードに切
換えられるようになっている。

【００４４】また、上述のようなタイミングでハードス
イッチング通電モードとソフトスイッチング通電モード
とを切換えるようにしていることから、駆動コイルＬ
ｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電オフの速度は、図２のＩｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗ（実線）及び図４（Ｅ）に示されるように、始
めはゆっくりで後半に速くなる。オフ速度が速くなるの
は、コイル電流が半分位までゆっくり減少してきた付近
であり、スパイク状電圧の大きさは、オフ速度とオフ直
前に駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流の大きさ
に比例することから、従来のハードスイッチング通電方
式のみに比してスパイク状電圧を発生させるエネルギー
が小さくなっている。すなわち、スパイク状電圧の大き
さが、図４（Ｆ）に示されるように、従来のハードスイ
ッチング通電方式のもの（図４（Ｂ）参照）に比して低
減されるようになっている。

【００４５】このように、第１実施形態においては、第
１の合成回路３によって、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ
の出力信号を合成し、モード切換手段８によって、該第
１の合成回路３の出力信号ｈと第２の合成回路９の出力
信号ｆとに基づいて通電モード切換信号を形成し、該モ
ード切換手段８の出力信号に従って駆動回路１が駆動コ
イルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電モードを、第１の通電モ
ードとして例えば駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電
電流波形が方形波状となるハードスイッチング通電モー
ドと、第２の通電モードとして例えば駆動コイルＬｕ，
Ｌｖ，Ｌｗへの通電電流波形が波形変曲点の鈍った波形
となるソフトスイッチング通電モードと、に切り換えて
通電するようになされている。しかも、駆動コイルＬ
ｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる誘導起電圧を検出するタイミン
グＰの手前でハードスイッチング通電モードに切換え
て、このハードスイッチング通電モードの無通電区間で
第２の合成回路９が誘導起電圧を検出し、検出後にソフ
トスイッチング通電モードに切換えるようにしている。
従って、誘導起電圧の検出タイミングＰではハードスイ
ッチング状態にて純粋な誘導起電圧を検出できると共
に、各駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電切換えのタ
イミングでは切換えがある程度進行するまでソフトスイ
ッチング状態を維持してスパイク状電圧の発生を軽減で
きるようになっており、もってスパイク状電圧に起因し
て発生する例えばモータ騒音や、ドライブＩＣの寄生ト
ランジスタによる貫通電流、電流遮断、発振といった様
々な不具合を防止しつつ、高精度な速度信号を得ること
ができるようになっている。

【００４６】なお、この第１実施形態においては、通電
モード切換信号を、第１の合成回路３の出力信号ｈと第
２の合成回路９の出力信号ｆとに基づいて形成するよう
にしているが、第２の合成回路９の出力信号ｆ以外の信
号を用いて通電モード切換信号を形成することも可能で
ある。すなわち、第１の合成回路３の出力信号ｈに対し
て電気角で３０°位相の遅れた信号ｈ’を、第１の合成
回路３の出力信号ｈから形成し、この信号ｈ’と上記信
号ｈとを排他的論理和回路８ａに入力することにより、
図２にｉで示される信号を形成することが可能である。
従って、このような構成によっても、第１実施形態と同
様な通電モード切換信号を形成できることになる。

【００４７】図８はモード切換手段８における切換回路
の具体的な構成の他の実施形態を表した回路図である。
この実施形態の切換回路８ｂｂは、排他的論理和回路８
ａからの信号ｉに従ってホールバイアスを切換える構成
となっており、上述のホールアンプゲインを上げる代わ
りに、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出力を大きくする
ことで、ハードスイッチング通電モードが得られるよう
になっている。

【００４８】すなわち、排他的論理和回路８ａからの信
号ｉがローの場合には、トランジスタＱ₃ がオフとな
り、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出力が抵抗Ｒ₂ によ
り小さくなって、ソフトスイッチング通電モードが得ら
れるようになっており、逆に排他的論理和回路８ａから
の信号ｉがハイの場合には、トランジスタＱ₃ がオンと
なり、ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出力が大きくなっ
て、ハードスイッチング通電モードが得られるようにな
っている。

【００４９】このように切換回路８ｂｂを構成しても、
第１実施形態と同様な効果を得ることができるというの
はいうまでもない。

【００５０】図９は本発明の第２実施形態におけるブラ
シレスモータの速度検出装置を表した構成図、図１０は
図９に示した第２の合成回路１９の回路動作を説明する
ためのタイミングチャートである。

【００５１】この第２実施形態のブラシレスモータの速
度検出装置が第１実施形態のそれと違う点は、第１実施
形態で示した第２の合成回路９に代えて、コンパレータ
群６及びロジック回路７より構成される第２の合成回路
１９を用いた点である。

【００５２】すなわち、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの
出力端には、各相の出力電圧とコイル中点電圧とを比較
するコンパレータ６ａ，６ｂ，６ｃがそれぞれ接続さ
れ、これらコンパレータ６ａ，６ｂ，６ｃの出力端に
は、コンパレータ６ａ，６ｂ，６ｃの２出力を各入力と
したＡＮＤゲート７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれ接続され
ており、これらＡＮＤゲート７ａ，７ｂ，７ｃの出力端
にはＯＲゲート７ｄが接続されている。

【００５３】従って、コンパレータ６ａ，６ｂ，６ｃか
らは、各相の出力電圧とコイル中点電圧（図３のＵ，
Ｖ，Ｗ，ｅ参照）との比較がなされて、図１０にｊ，
ｋ，ｍで示される矩形波信号がそれぞれ出力される。こ
れら出力信号はＡＮＤゲート７ａ，７ｂ，７ｃにおいて
論理積がとられ、該ＡＮＤゲート７ａ，７ｂ，７ｃから
は、図１０にｎ，ｑ，ｒで示される信号がそれぞれ出力
され、これら信号はＯＲゲート７ｄにおいて論理和がと
られ、該ＯＲゲート７ｄからは、図１０にｆで示される
速度信号が出力される。

【００５４】この図１０にｆで示される速度信号は、図
３にｆで示した速度信号と同じであるから、第１実施形
態と同様な効果を得ることができるというのはいうまで
もない。因に、第１実施形態の装置に比べると、３個の
コンパレータ６ａ，６ｂ，６ｃを用いていることから、
これらコンパレータの特性差により速度信号の精度が若
干悪化すると共に、コンパレータ群６及びロジック回路
７を用いていることから、回路が若干複雑となる。

【００５５】図１１は本発明の第３実施形態におけるブ
ラシレスモータの速度検出装置の要部を表した構成図、
図１２は図１１の回路説明するためのタイミングチャー
トである。この第３実施形態のブラシレスモータの速度
検出装置が第１、第２実施形態のそれと違う点は、第１
の合成回路３とモード切換手段８との間（詳しくは第１
の合成回路３と排他的論理和回路８ａとの間）に、該第
１の合成回路３の出力信号の立ち上がりタイミングを遅
延させる遅延回路１２を設けた点である。

【００５６】すなわち、遅延回路１２からは、図１２に
ｈ”で示されるように、第１の合成回路３の出力信号ｈ
を遅延させた信号が出力され、この信号ｈ”は排他的論
理和回路８ａにおいて、速度信号ｆに対して排他的論理
和がとられ、該排他的論理和回路８ａからは、図１２に
ｉ”で示されるように、図２にｉで示した信号の立ち上
がりタイミングを遅らせた信号が出力される。

【００５７】従って、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流
れる電流波形Ｉｕ”，Ｉｖ”，Ｉｗ”（図１２にあって
はＩｕ”を代表して示している）のハードスイッチング
通電モードに切り換わるタイミングが若干遅れ、より少
ないコイル電流になるまでソフトスイッチング通電モー
ドが維持され、第１、第２実施形態に比してスパイク状
電圧を発生させるエネルギーをさらに低減できるように
なっている。

【００５８】すなわち、第１、第２実施形態に比してス
パイク状電圧をさらに軽減することが可能となってい
る。

【００５９】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明におけるブラ
シレスモータの速度検出装置によれば、第１の合成回路
によって回転子の回転に応じた３相の出力信号を得る３
個の位置検出器の出力信号を合成し、モード切換手段に
よって該第１の合成回路の出力信号に基づいて通電モー
ド切換信号を形成し、駆動回路によって該モード切換手
段の出力信号に基づいて駆動コイルへの通電モードを、
第１の通電モードとして例えば駆動コイルへの通電電流
波形が方形波状となるモードと、第２の通電モードとし
て例えば駆動コイルへの通電電流波形が波形変曲点の鈍
った波形となるモードと、に切り換えて通電する一方
で、第２の合成回路によって上記回転子の回転に伴って
３相の駆動コイルに生じる誘導起電圧を上記第１の通電
モードの無通電区間で検出してこの純粋な誘導起電圧に
基づいて速度信号を形成し、しかも該第１の通電モード
以外での駆動コイルへの通電モードを、駆動コイルへの
通電電流波形が波形変曲点の鈍った波形となる第２の通
電モードにして駆動コイルへの通電のオンオフ時に発生
するスパイク状電圧を軽減するように構成したものであ
るから、スパイク状電圧に起因して発生する例えばモー
タ騒音や、ドライブＩＣの寄生トランジスタによる貫通
電流、電流遮断、発振といった様々な不具合を防止しつ
つ、高精度な速度信号を得ることが可能となる。

【００６１】また特に、請求項２乃至７におけるブラシ
レスモータの速度検出装置によれば、比較的簡易な構成
によって上述した効果を得ることができる。

【００６２】また特に、請求項７におけるブラシレスモ
ータの速度検出装置によれば、第１の合成回路とモード
切換手段との間に設けた遅延回路によって、第１の通電
モードの立ち上がりタイミングを遅延して、誘導起電圧
を検出する直前まで第２の通電モードを維持するように
して、スパイク状電圧を発生させるエネルギーをさらに
軽減するように構成したものであるから、本発明効果を
一層高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態におけるブラシレスモー
タの速度検出装置を表した構成図である。

【図２】図１に示した第１の合成回路及びモード切換手
段並びに駆動回路の回路動作を説明するためのタイミン
グチャートである。

【図３】図１に示した第２の合成回路の回路動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図４】駆動コイルへの通電状態をハードスイッチン
グ、ソフトスイッチング、ハードとソフトをミックスし
たスイッチングで各々比較して表した電流波形及び電圧
波形図である。

【図５】図１に示した第１の合成回路の具体的な構成の
一実施形態を表した回路図である。

【図６】図５の回路動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【図７】図１に示した切換回路及び駆動回路の具体的な
構成の一実施形態を表した回路図である。

【図８】切換回路の具体的な構成の他の実施形態を表し
た回路図である。

【図９】本発明の第２実施形態におけるブラシレスモー
タの速度検出装置を表した構成図である。

【図１０】図９に示した第２の合成回路の回路動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【図１１】本発明の第３実施形態におけるブラシレスモ
ータの速度検出装置の要部を表した構成図である。

【図１２】図１１の回路動作を説明するためのタイミン
グチャートである。

【図１３】ブラシレスモータの概略構成を表した分解斜
視図である。

【図１４】ハードスイッチング通電方式を採用したブラ
シレスモータの駆動回路の構成図である。

【図１５】ソフトスイッチング通電方式を採用したブラ
シレスモータの駆動回路の構成図である。

【符号の説明】

１駆動回路３第１の合成回路８モード切換手段８ａ排他的論理和回路８ｂ，８ｂｂ切換回路９，１９第２の合成回路１２遅延回路Ｄ１〜Ｄ６２入力ダイオードＯＲ回路のダイオードＤ１２，Ｄ３４，Ｄ５６２入力ダイオードＯＲ回路Ｄ７８９３入力ダイオードＯＲ回路Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ位置検出器Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ駆動コイルＸ固定子Ｙ回転子Ｚ磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正負方向に往復通電される３相の駆動コ
イルを有する固定子と、磁極を有する回転子と、この回転子の回転に応じた３相の出力信号を得る３個の
位置検出器と、この３個の位置検出器の出力信号を合成する第１の合成
回路と、この第１の合成回路の出力信号に基づいて通電モード切
換信号を形成するモード切換手段と、このモード切換手段の出力信号に基づいて前記駆動コイ
ルへの通電モードを第１の通電モードと第２の通電モー
ドとに切り換えて通電する駆動回路と、前記回転子の回転に伴って前記３相の駆動コイルに生じ
る誘導起電圧を第１の通電モードの無通電区間で検出
し、この誘導起電圧に基づいて速度信号を形成する第２
の合成回路と、を備えたことを特徴とするブラシレスモ
ータの速度検出装置。
【請求項２】第１の合成回路及び第２の合成回路の各
出力信号に基づいて、通電モード切換信号を形成するモ
ード切換手段を備えてなる請求項１記載のブラシレスモ
ータの速度検出装置。
【請求項３】第１の合成回路の出力信号とこの出力信
号に対して電気角で３０°位相のずれた信号とに基づい
て、通電モード切換信号を形成するモード切換手段を備
えてなる請求項１記載のブラシレスモータの速度検出装
置。
【請求項４】第１の通電モードは、駆動コイルへの通
電電流波形が方形波状であり、第２の通電モードは、駆動コイルへの通電電流波形が波
形変曲点の鈍った波形であることを特徴とする請求項１
記載のブラシレスモータの速度検出装置。
【請求項５】モード切換手段は、第１の合成回路及び
第２の合成回路の各出力信号を入力する排他的論理和回
路と、この排他的論理和回路の出力信号に基づいて駆動回路の
通電モードを第１の通電モードと第２の通電モードとに
切り換える切換回路と、からなることを特徴とする請求
項２記載のブラシレスモータの速度検出装置。
【請求項６】第２の合成回路は、駆動コイルの出力端
子の各相間にそれぞれ接続された２入力ダイオードＯＲ
回路と、これら２入力ダイオードＯＲ回路の各出力端子に接続さ
れると共に前記２入力ダイオードＯＲ回路のダイオード
に対して逆方向接続された３入力ダイオードＯＲ回路
と、を備えていることを特徴とする請求項１記載のブラ
シレスモータの速度検出装置。
【請求項７】第１の合成回路とモード切換手段との間
に、通電モード切換信号の立ち上がりタイミングを遅延
させる遅延回路を具備した請求項１記載のブラシレスモ
ータの速度検出装置。