JPH10500838A

JPH10500838A - 無ブラシ無センサ電気回転機械用の仮想ホール効果信号発生法

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Publication number: JPH10500838A
Application number: JP7530266A
Authority: JP
Inventors: ハング，ハオ
Original assignee: エスエルモンテヴィデオテクノロジーインコーポレーテッド
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1998-01-20
Also published as: AU1937995A; CN1148911A; US5532561A; WO1995032545A1; US5598074A; CN1047701C; TW281823B; US5469033A

Abstract

(57)【要約】無ブラシＤＣモーター（１０）におけるホール効果センサの代わりを果たすソリッドステートエレクトロニクス回路が提供される。この回路はホール効果センサの信号と実質的に同じ出力信号を発する。既設モーターにあるホール効果センサを不活性化、あるいは取り除いて、このソリッドステート回路で機能的に代替することが可能である。この回路には、スイッチで電圧制御発振器（１２）に接続された多くのＤフリップフロップ（２０、２１、２２）およびＮＡＮＤゲート（２３）が備えられる。該スイッチは始動回路（２５）の一部である。方向反転回路、サンプリング論理回路（どの位相に特定の時点で電荷をかけないかを決定する）、および整流誤差検知器回路（１５）をも備えることが好ましい。この回路を用いた新しいモーターでは、信頼性が向上し、正確な速度調節が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】無ブラシ無センサ電気回転機械用の仮想ホール効果信号発生法発明の背景と概要従来商用の無ブラシ無センサＤＣモーターでは、ホール効果（磁気作動の）センサが用いられる。ホール効果センサは、回転子の位置を検出し、回転子の磁軸が所定の位置に至ると、次位相へシーケンス的に転換する信号をインバータへ発生する。この方法でモーター巻線へ電流が流され、所与の速度のモーターに対するトルク出力量の最大化が図られる。しかし、ホール効果センサは、モーターにいろいろな意味で制限を与える構造である。ホール効果センサは、普通ソリッドステート回路部品に比べて大型であり、小さなモーターに対してはこのセンサを適当に着装する余地を見つけるのに問題がある。しかし、このセンサがすでに既存のモーターに着装されていると仮定しても、このセンサの最大作動温度は約１５０℃であるから、これらのセンサを用いる無ブラシＤＣモーターは、Ｆ級絶縁より高い作動温度に対しては適当ではない。また、ホール効果センサは、構造が複雑であり、温度制限があり、また他の理由もあって、無ブラシＤＣモーターの信頼性を低下させる原因ともなっている。更に、製造時にあってはこのセンサの整列に困難性があり、従ってこれに関連する労力や材料に関するコストがが多大になり、結果としてＡＣ誘導モーターのユーザーは、高効率高動力密度を有する無ブラシＤＣモーターへの転換に躊躇してしまっている。また、ホール効果センサを用いる場合には、モーターとドライブとの間の結合が複雑であるし、配線の配列に敏感であるという問題がある。無センサ（すなわち、ホール効果センサを使用しない）無ブラシＤＣモーターを、逆起電力信号を用い、これを特定のやり方で作動することによって製造しようとする提唱はこれまで極めて多くなされてきている。例えば、マイクロリニア社開発の従来的チップＭＬ４４１０やＭＬ４１１を用いることによって線形モードの無ブラシ無センサＤＣモータードライブ用の制御器が提供されている。この制御器は、パソコンのハードディスク駆動に通常要求される程度のパワーのモータードライブに対しては、あるいはモーターの効率が問題でない場合には成功裏に作動可能である。この他の提唱としては、例えば、米国特許第５、１６６、５８３号および第５、２２３、７７２号に記載されているものがある。米国特許第４，９２８，０４３号においては、フェーズロック（phased lock）ループが逆起電力をフェーズトラックするのに用いられており、新しいモーターでは、構造的に使用に耐える無センサ無ブラシＤＣモーターとなり得ている。しかしながら、従来の技術提唱では、既存のモーターの問題に対処しているものは一つも存在していない。すなわち、ホール効果センサ付の既存の無ブラシＤＣ可変速度モータードライブ（例えば、６段のもの）で、限定された能力で作動され、しかも／あるいは保守性や信頼性が欠如しているもの、対費用効果が十分でなく、それでも新しく取り替えるに値しないものは、文字どおり何万と存在する。また、単なる既設のものの取り替え用に加えて、新しい構造のモーターや他の電気回転機械を提供することも、それが単純でかつ汎用性があるものならば、望ましいことである。すなわち、新しいモーターで、従来のモーターに比べて信頼性が増したもの、速度制御が正確なもの、取り付けが簡単なもの、およびモーターのコスト、寸法並びに重量が小さくなったもの、更に回転子の慣性を下げて応答性を速くしたものを提供することは極めて望ましいことである。本発明によれば、無ブラシＤＣモーターの質や能力を向上させる方法、並びに改良されたＤＣモーターなどの電気回転機械、および電気モーターに好適に用いられる回路が提供される。この回路は、ホール効果センサ使用の既存モーターへ、このセンサを置き換えて、取り付けることができ、従って高い信頼性、広い作動温度範囲などの利点を、優れた対費用効果で、すなわち、モータードライブを全部取り替えないで、達成するものである。本発明に従って構成された新しいモーターは、また従来の無ブラシＤＣモーターに比較して高い信頼性および広い温度範囲という所望の結果を達成し、正確な速度調節能力を有し、取り付けが簡易であり、従来のモーターに比較してモーターのコスト、寸法、並びに重量が小さく、更に回転子の慣性を下げたことによる速い応答時間を有するものである。本発明の態様の一つによれば、複数のホール効果センサと周波数／電圧変換回路とを有する無ブラシＤＣモーターの質や能力を向上させる方法が提供される。この方法は、以下の各ステップを包含する。すなわち、（ａ）既存のホール効果センサと周波数／電圧変換回路とを不活性化もしくは取り除くステップ、および（ｂ）整流誤差検知器回路とＤＣモーターとを電圧制御された発振器（ＶＣＯ）へ接続し、この電圧制御発振器へソリッドステート回路を作動接続して、ホール効果センサと実質的に同じ出力信号を発信し、従ってホール効果センサを機能的に置き換えてしまうステップを包含する。ステップ（ｂ）は、複数のデータ（Ｄ）フリップフロップとＮＡＮＤゲートとを、ＶＣＯと各Ｄフリップフロップのクロックパルス（ＣＰ）入力との間にスイッチを接続することによってなどして、ＶＣＯへ作動接続することによって行うことができる。例えば、三個のＤフリップフロップを用い、これらをスイッチを介してＶＣＯへ接続することができる。既存のモーターに対して多くの他の利点を達成することも本発明において望ましいことである。例えば、ステップ（ｂ）のソリッドステート回路に方向反転回路を接続するステップ、ソリッドステート回路に始動回路（例えば、回転子整列回路）を接続するステップ、および／またはソリッドステート回路にサンプリング論理回路を接続し、ソリッドステート回路の出力からサンプリング論理を構成し、どの位相が電流を流さない位相であるかを決定できるようにするステップを更に設けることができる。本発明はまた、新規のものにしろ、既設のものに取り付けるものにしろ、無ブラシ無センサの、ＤＣモーターのような電気回転機械にも関する。この機械は、以下の要素を備える。すなわち、回転子と固定子で、複数の巻線を含み、シーケンス的に巻線に電気を選択的にかけるための多相インバータによって駆動されるもの。多相インバータの周波数を制御するための電圧制御の発振器で、出力と入力を有するもの。および、電圧制御の発振器出力に作動接続され、ホール効果センサの出力と実質的に同じ出力を発信するソリッドステート間接回転子位置検出回路。このソリッドステート間接回転子位置検出回路には、各々ＣＰ入力を有する複数（例えば、３個）のＤフリップフロップと、ＮＡＮＤゲートとが備えられる。別法としては、この検出回路には、各々ＡＮＤゲートと、無ブラシＤＣゲートドライブ回路（ＭＬ４４１０またはＭＬ４４１１チップにおけるような）とに接続された複数のインバータが備えられる。更に別法として、このセンサ回路には、無ブラシＤＣゲートドライブ回路（例えば、ＭＬ４４１０またはＭＬ４４１１チップにおけるもの）に接続され、上記に記載のものと同じ出力を実際に発信するプログラム可能の論理チップが備えられる。始動回路をこの機械に接続してもよく、これはＶＣＯ出力信号をＤフリップフロップのＣＰ入力へ加えるスイッチを包含する。方向反転回路をこのソリッドステート間接回転子位置検出回路に接続してもよく、サンプリング論理回路をこのソリッドステート間接回転子位置検出回路に接続し、ソリッドステート間接回転子位置検出回路の出力からサンプリング論理を構成し、どの位相が電流を流さない位相であるかを決定できるようにしてもよく、そして整流誤差検知器回路を上記ＶＣＯ入力に接続してもよい。また、本発明は、簡易なソリッドステート回路自体にも関し、この回路は無ブラシ無センサのＤＣ電気モーターの構造に使用するのに特に好適である。しかし、他の用途にも同様に適用することができる。本発明に従うソリッドステート回路は、以下の素子を、組み合わせて、備えるものである。すなわち、入力並びに出力を有する電圧制御の発振器。各々ＣＰ入力を有する複数のＤフリップフロップ。およびＮＡＮＤゲート。上記の電圧制御の発振器の出力は、スイッチを介してＤフリップフロップのＣＰ入力に接続される。整流誤差検知器回路を、電圧制御の発振器の入力に接続してもよい。本発明の主な目的は、新規のおよび／または既設に追加する無センサ無ブラシＤＣモーターなどの電気機械と、所望の有利な結果を達成するための回路とを提供することである。本発明のこの目的と、他の目的とは本発明の詳細な説明と後記の特許請求の範囲をよく吟味すれば明白になろう。図面の簡単な説明図１は、無ブラシＤＣモーターへ取り付けられた状態で示される本発明の所望の回路である。図２は、図１の回路を用いてモーター巻線のシーケンス的電流負荷のタイミングを示す波形図である。図３は、本発明に従う図１のソリッドステート間接回転子位置検出回路の詳細な系統図であり、この回路は、ホール効果センサと実質的に同じ出力信号を発信する。図４は、図３の仮想ホール効果センサの出力を、ＶＣＯ出力と比較する波形図である。図５は、図１のものと機能的に同じ回路を示す回路概要図であり、この回路は主要素子として市販のチップを一個用いるものである。図６は、図１のものと機能的に同じ回路を示す回路概要図であり、この回路は主要素子として市販のチップに加え、プログラム可能の論理チップを用いるものである。図７は、例示のインバータを、図１の回路用のＤＣモーターに接続する詳細を示す回路概要図である。図面の詳細な説明図１、図３および図５〜図７に示される表示はすべて従来の回路および論理の表示である。無ブラシ無センサの電気回転機械は、ＤＣモーターの形のものは、図１に参照番号１０で総称されている。機械１０は普通、回転子、固定子並びに複数の巻線１１を備えている。図１のモーター１０巻線１１に接続されて示されている全回路には、巻線１１に選択的にシーケンスで電流を流す多相インバータが接続されている。この多相インバータは、図１では簡略に１８と示される。例示的なインバータ１８は、巻線１１への接続と一緒に図７に詳細が示されている。従来のように、図１の全回路には、多相インバータ１８の転換周波数を制御するための電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２が含まれる。このＶＣＯは入力１３と出力１４とを備えている。整流誤差検知回路１５とスイッチ１６とが、巻線１１とＶＣＯ入力１３との間に接続され、ＶＣＯからの出力１４はスイッチ１７へ連なるのが好ましい。本発明に従えば、ホール効果センサを用いて回転子位置を検出しインバータ１８への信号を発信し回転子のマグネット軸が所定の位置にきた時に次の位相とシーケンスとにスイッチする代わりに、ソリッドステート回路が提供される。ソリッドステート回路１９は、ＶＣＯ１２出力１４に作動接続され、ホール効果センサと実質的に同じ出力信号を発する。このことから、回路１９が、「仮想ホール信号発生装置」として知られていることは成る程というものであり、（例えば３個の）「仮想ホール出力」というのも、普通モーター１０に関連するホール効果センサ各々に対応する。仮想ホール信号発生装置回路１９は、図１と図３とに共に見られ、本明細書に示される好ましい態様にもあるものであるが、複数のＤフリップフロップ各々２０、２１、および２２と、ＮＡＮＤゲート２３とを備える。フリップフロップ各々２０〜２２は、２個のＤ入力、２個のＱ出力、およびクロックパルス（ＣＰ）入力を有する。このＣＰ入力は、ＶＣＯ１２の出力１４へ接続されるが、それは図３に示されているようにライン２４を経由して直接か、あるいは図１に示されるように、始動回路２５に接続されているスイッチ１７を介して接続される。フリップフロップ２０〜２２からの出力は、それぞれバッファ２７〜２９を通過するのが好ましく、ライン３１、３５、および３８に３個の仮想ホール出力を発する。スイッチ３２、３３、３６、および３７、更にインバータ３４を備える回路３０は、三相永久無ブラシＤＣモーターに３個のホール効果センサの出力に同等な出力信号をに発する。回路３０は方向反転回路であり、その回路を使用する代わりに、図３に見られるように仮想ホール信号３１、３５、および３８をそれぞれバッファ２７〜２９へ接続することもできる。図２は、仮想ホール出力信号の波形を示す。ＶＣＯに対してプロットした波形は、図４にも描かれている。「Ｑ２」の反転（信号３５）も図４にプロットされている。仮想ホール信号発生装置１９を、ＶＣＯ１２や他の素子と接続して用いることは、図１と図３とに示され、この際ＶＣＯ１２のフィルターされた入力は、ホールセンサ付の無ブラシＤＣモータードライブ中の周波数／電圧変換器の出力に同等である。ＶＣＯ１２の出力（その周波数はモーター整流子周波数の６倍である）は、図１と図３とに示されるように回路１９へ接続されている。図１と図３とにおいて、フリップフロップ２０〜２２の非反転出力は、それぞれＱ３，Ｑ２，およびＱ１と定義され、図４に描かれている通りである。Ｑ２は、ＶＣＯの一発振周期だけＱ２に遅れ、Ｑ１はＱ２にそれだけ遅れる。従って、Ｑ１は、ＶＣＯの二発振周期だけＱ３に遅れる。この時間差は、モーター整流子周期の三分の二であり、換言すればＱ１は、１２０⁰だけＱ３に遅れる。同様にＱ２の反転、すな従来的無ブラシＤＣモーターの位相Ａ、位相Ｂ、および位相Ｃホールセンサからの出力と同じである。図１の整流誤差検知回路１５の提供目的は、図１の回路の積分器とフェーズロックループとに対する入力が、フェーズロックループがモータードライブの「フルオンモード」と「ＰＷＭモード」の両方にたいして働くように設計されることである。すなわち、図１の回路１５に示される部品とＶＣＯ１２とはモーター１０の逆起電力をフェーズトラックするフェーズロック回路を形成するのに用いられる。回路１５においては、部品Ｃ１，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｕ１３、およびＵ１はＶＣＯと共同してフェーズロック回路を形成する。また、回路１５内にて、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１０，Ｕ１およびＵ２が形成する回路要素は総和器である。Ｕ２の出力は、（Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ５））＊（ＶＡＯ＋ＶＢＯ＋ＶＣＯ）／３に等しいように設計される。ここにＶＡＯ、ＶＢＯおよびＶＣＯは、それぞれ母線接地に対する位相Ａ、Ｂ，およびＣの電圧である。モータードライブが「フルオン」モードである時、または底スイッチの一つが「ＰＷＭ」モードでオンの時には、（ＶＡＯ＋ＶＢＯ＋ＶＣＯ）／３はＶ／２＋１．５＊（電流が流れていない相の相／中性誘導電圧）に等しい。Ｖは母線の電圧である。底スイッチの一つが「ＰＷＭ」モードでオフの時には、（ＶＡＯ＋ＶＢＯ＋ＶＣＯ）／３はＶに等しい。Ｒ１１，Ｒ１２，Ｃ１およびＵ３から成る積分器の反転入力は、ドライブが「フルオンモード」または底スイッチの一つが「ＰＷＭ」モードの時には（Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ５））＊（Ｖ／２＋（電流が流れていない相の相／中性誘導電圧）に等しい。反転入力はＶに等しい。従って、積分器の入力電圧は、ドライブが「フルオン」または底スイッチの一つが「ＰＷＭ」でオンの時には、電流が流れていない相の相／中性誘導電圧に等しい。入力電圧は、底スイッチの一つが「ＰＷＭ」オフの時にはゼロに等しい。この設計は、ＰＷＭモードが、整流誤差検知用のフェーズロックループを決して誤らせることなきにするものである。また図１の回路は、センサ論理回路４０によって提供されるセンサ論理を備える。回路４０は、仮想ホール信号発生装置回路１９の出力３１、３５、３８からのサンプリング論理を構成し、これからどの位相が現在電流が流れていない相であるかをフェーズロックループへ伝達する。またサンプリング信号の波形は図２にも示され、それぞれ「メジャーＡ」、「メジャーＢ」、および「メジャーＣ」と称呼されている。仮想ホールＡ〜Ｃ出力（３１、３５、３８）およびメジャーＡ〜Ｃを用いる真理値表は以下の通りである。この真理値表から導くことができる論理関係は、以下の通りである。メジャーＡ，Ｂ、およびＣの間で高レベル論理にある信号出力は、対応する位相をオンにさせ、電圧を積分器の反転入力へ転送する。方向反転回路３０の作動においては、スイッチ４１が開の位置にある時モーター１０の回転方向は前進方向である。スイッチ３２、３６、４２、および４３が閉で、スイッチ３７、３３、４４および４５が開である。スイッチ４１が閉である場合は、スイッチ３３、３７、４４および４５が閉で、一方スイッチ３２、３６、４２、および４３が開である。すなわち、位相ＢおよびＣが切り替えられ、位相ＢとＣとのサンプリングシーケンスが逆転され、従ってモーター回転方向が逆転される。始動回路２５は、モーター１０を始動するために設けられる。モーターの誘導電圧が低速では低いからである。回路２５には図１に示されるように回転子整列回路が備えられるが、この回路は高レベル論理で仮想ホールＡの出力３１を設定し、低レベル論理で出力３５、３８を設定し、その結果位相Ａの頂部スイッチと位相Ｃの底部スイッチとが閉となり、モーター１０の回転子の磁軸が位相Ｂ巻線１１の軸に整列一致する。整列時間は抵抗Ｒ１９と容量Ｃ５の値によって制御される。Ｃ５にかかる電圧がスイッチＳ３およびＳ２の閾値より高い時スイッチＳ４６が開き、スイッチ１７が閉じることになる。ＶＣＯ１２出力１４は「仮想ホール信号発生装置」１９に接続される。モーター１０は、スイッチ１６がＶＣＯ１２の出力に切り替えられるまでランプアップ（Ｒａｍｐ−ｕｐ）される。ランプアップ時間は、開／閉ループ４７のＲ１５およびＣ２の値によって制御される。スイッチ１６が整流誤差検知器１５出力に切り替えられる時整流位置フィードバックループは閉じられる。ライン／回路４８は速度調節のためである。図１の回路はすべて、本発明の新しく製作される無センサ無ブラシＤＣモーター（または他の電気回転機械）用に提供されるのが普通である。このようなモーターは、無センサフィードバック回路、クローズドループ規制、フレキシブル速度設定、方向制御、ＰＷＭスイッチ周波数、調節可能最大並びに最少速度を有するもので、他に調節可能電流限界、調節可能利得（安定性）、および／または調節可能加速または減速などの機能を有するものでもよい。１５：１の速度範囲を持つものが普通である。このようなモーターは従来的無ブラシＤＣモーターに対比して大きな信頼性を有することになる。モーター構造が簡単で、故障することが少なく、モーター温度がエレクトロニクス系に影響することがないのでモーターのショート故障の機会が減少する。また厳密な速度制御も行われ、設定速度の０．１％しかはずれない程である。三線ランダム配線によって取り付けも簡単に行われる。従って、このモーターは従来のモーターに対比して、コスト、寸法、並びに重量が小さく、更に回転子の慣性を下げたことによる速い応答時間を有する。信頼性の高い「新しい」モーターを提供するばかりではなく、本発明においては、複数のホール効果センサおよび周波数／電圧変換回路を有する無ブラシＤＣモーターの質・能力を向上させる方法も提供される。これは単純に（電気的に外すことなどのように）不活性化するか、もしくはホール効果センサおよび周波数／電圧変換回路を既存のモーターから物理的に取り外してしまうことによって達成される。その後、仮想ホール効果信号発生装置ソリッドステート回路１９を、ホール効果センサの代わりにＶＣＯ１２へ接続する。回路１９によって提供される出力信号３１、３５、３８はホール効果センサ出力と実質的に同じであり、従ってソリッドステート回路１９はホール効果センサを機能的に置き換えることになる。このように既設のものに取り付けられるということは、既設のモーター・・・その数は米国だけでも何万という数にのぼる・・・に対して信頼性の向上をもたらし、更に既に述べたような本発明の新しいモーターの有する他の利点や便益をも与えることが可能となる。また既設のものに取り付けるということは、整流誤差検知器回路１５を接続すること（これは、この回路を入れて、既存の回路を取り外すことでも、取り付けられるべきモーターに対して新しいものであっても差支えない）、図１に示されるように回路１９へ方向反転回路３０を接続すること、また図１に示されるように始動回路２５を（スイッチ１７と一緒に）接続すること、および／またはサンプリング論理回路４０を接続することをも包含するものである。サンプリング論理回路４０を接続することは、出力３１、３５、３８からサンプリング論理を作り上げ、図２および図４に示されるようにどの位相が電流を流されない位相であるかを決定することができるようになる。図５は、本発明の他の態様を概略示すものである。図５では逆起電力サンプラー、ＶＣＯ、および整流論理回路は、図５で参照数字５０で総称され、マイクロリニア社から入手可能の市販チップＭＬ４４１０に既に着装済みの部品である。その代わりに、ＭＬ４１１１チップを用いることも可能である。図１の回路に類似の方向反転回路がチップ５０の回りに形成される。図５の態様では仮想ホール信号発生装置回路は、図１のものとは異なる。この回路は、５０のＭＬ４４１０に着装される無ブラシＤＣゲートドライブ回路、３個のインバータ５１〜５３、およびそれぞれ３個のＡＮＤゲート５４、５５、５６によって構成され、図１並びに図３の出力と実質的に同じ仮想ホール効果出力を発する。３個の上ゲートＰＮＰ１、ＰＮＰ２、およびＰＮＰ３を有する仮想ホール信号Ａ、Ｂ、およびＣと、３個の下ゲートＮ１、Ｎ２、およびＮ３との間の論理関係は、以下の通りである。図５の態様の導線４８は、従来技術のアナログ無ブラシＤＣモータードライブ制御の誤差アンプ反転入力に接続される。このドライブ制御はその参照電圧を全部の回路に供給する。回路５８は速度をフイードバックするバッファ回路である。回路５９は始動回路である。図６は、本発明の別の態様を概略示すものである。図６は、図５の進化したものである。ＰＮＰ１、ＰＮＰ２、およびＰＮＰ３の中の出力の一つを、他の二つから作り出すことができるので、２個の上ゲートだけが必要である。例えば、ＰＮＰ２がＰＮＰ３に等しくいない時は何時でもＰＮＰ１は高レベルである。Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３の中の出力の一つを、他の二つから作り出すことができるので、２個の下ゲートだけが必要である。例えば、Ｎ２がＮ３に等しくいない時はＮ１は高レベルである。仮想ホールＡ、Ｂ、およびＣは以下のように表される。仮想ホールＡ、Ｂ、およびＣにおける論理関係および方向反転回路は、プログラム可能チップ６０、例えば、市販の格子チップＧＡＬ１６Ｖ８で実現することができる。チップ６０は、図６に示されるやり方でチップ５０へ接続され、図６に示されるように仮想ホール出力３１、３５および３８を発する。従って、分かることは、本発明に従えば、既存の無ブラシＤＣモーターの機能性および作動性を向上させる極めて有利な方法、並びに既設のものに取り付けるにしろ、あるいは全く新しいものにしろ、無センサ無ブラシ電気回転機械（例えばＤＣモーター）、および仮想ホール信号発生装置を提供するのに有用な回路が提供される。本発明については、最も実際的でかつ好ましい態様であると現在考えられたものを本明細書に示し、かつ説明したものであるので、多くの部分的改変点が本発明の範囲内で当業者には明らかになろう。従って、本発明の特許請求の範囲については、すべての等価の構造および方法を含むように最も広く解釈すべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年４月２３日【補正内容】特許請求の範囲１．複数のホール効果センサと周波数／電圧変換回路とを有する無ブラシＤＣモーター（１０）の質や能力を向上させる方法において、（ａ）ホール効果センサと周波数／電圧変換回路とを不活性化もしくは取り除くステップ、および（ｂ）整流誤差検知器回路とＤＣモーターとを電圧制御発振器（１２）へ接続し、この電圧制御発振器へソリッドステート回路（１９）を作動接続して、ホール効果センサと実質的に同じ出力信号を発信し、従って機能的にホール効果センサを代替してしまうステップを包含することを特徴とする方法。２．ステップ（ｂ）が、複数のＤフリップフロップ（２０〜２２）とＮＡＮＤゲート（２３）とを、電圧制御発振器へ作動接続させることによって行われることを特徴とする請求項１記載の方法。３．ステップ（ｂ）が、電圧制御発振器と各ＤフリップフロップのＣＰ入力との間にスイッチ（１７）を接続することによって部分的に行われることを特徴とする請求項２記載の方法。４．ステップ（ｂ）が、更に、三個のＤフリップフロップのＣＰ入力を電圧制御発振器へ作動接続することによって行われることを特徴とする請求項３記載の方法。５．更に、ステップ（ｂ）の実施によって接続されたソリッドステート回路に方向反転回路（３０）を接続するステップ（ｃ）を包含することを特徴とする請求項１記載の方法。６．更に、ソリッドステート回路に始動回路（２５）を接続するステップ（ｄ）を包含することを特徴とする請求項１記載の方法。７．ステップ（ｄ）が、ステップ（ｂ）のソリッドステート回路に回転子位置決め回路を接続することによって部分的に行われることを特徴とする方法。８．ステップ（ｂ）のソリッドステート回路にサンプリング論理．（４０）を接続し、ステップ（ｂ）のソリッドステート回路の出力からサンプリング論理を構成し、その結果どの位相が電流を流さない位相であるかを決定できるようにするステップ（ｅ）を包含することを特徴とする請求項１記載の方法。９．ステップ（ｂ）が、ＡＮＤゲート（５４〜５６）またはプログラム可能論理チップ（６０）に接続された複数のインバータをＭＬ４４１０またはＭＬ４４１１チップ（５０）へ接続することによって行われることを特徴とする請求項１記載の方法。１０．無ブラシ無センサの電気回転機械（１０）において、回転子と固定子で、複数の巻線（１１）を含み、シーケンス的に巻線に電気を選択的にかけるための多相インバータ（１８）によって駆動されるもの、多相インバータの周波数を制御するための電圧制御の発振器（１２）で、出力（１４）と入力（１３）を有するもの、および、電圧制御の発振器出力に作動接続され、ホール効果センサの出力を模擬する出力を発信するソリッドステート仮想ホール信号発生装置回路（１９、または５０〜５６）、を備えることを特徴とする機械（１０）。１１．前記仮想ホール信号発生装置回路（１９）が、各々ＣＰ入力を有する複数のＤフリップフロップ（２０〜２２）と、ＮＡＮＤゲート（２３）とを備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１２．更に、前記ソリッドステート間接回転子位置検出回路に接続された方向反転回路（３０）を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１３．更に、前記機械に接続された始動回路であって、前記電圧制御出力信号を前記Ｄフリップフロップの前記ＣＰ入力へ接続するためのスイッチ（１７）を包含する始動回路（２５）を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１４．前記始動回路が、前記ソリッドステート間接回転子位置検出回路に接続された回転子位置決め回路を備えることことを特徴とする請求項１３記載の機械。１５．更に、仮想ホール信号発生装置の出力へ接続され、ソリッドステート間接回転子位置センサ回路の出力からサンプリング論理を構成し、どの位相が電流を流さない位相であるかを決定できるようにするサンプリング論理（４０）回路を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１６．更に、前記電圧制御発振器の入力に接続された整流誤差検知器回路（１５）を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１７．前記仮想ホール信号発生装置回路（５０〜５６）が、複数のインバータ（５１〜５３）であって、各々ＡＮＤゲート（５４〜５６）と無ブラシＤＣゲートドライブ回路に接続された複数のインバータ（５１〜５３）を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１８．前記仮想ホール信号発生装置が、ＭＬ４４１０またはＭＬ４４１１チップ（５０）に接続されたプログラム可能論理チップ（６０）を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１９．電気回転機械（１０）に関連して組み合わされている、入力（１３）並びに出力（１４）を有する電圧制御の発振器（１２）、および各々ＣＰ入力を有する複数のＤフリップフロップ（２０〜２２）、およびＮＡＮＤゲート（２３）、を備え、前記の電圧制御の発振器の出力が、スイッチ（１７）を介して前記フリップフロップの前記ＣＰ入力に接続され、そして前記ＮＡＮＤゲートが、各々前記第一および第二Ｄフリップフロップから延びる電流伝送ラインに接続されていることを特徴とする組み合わせ。２０．更に、前記電圧制御の発振器の入力に接続された整流誤差検知器回路（１５）を備えていることを特徴とする請求項１９記載の組み合わせ。２１．前記電気回転機械が、無ブラシ無センサＤＣモーターを備えていることを特徴とする請求項１９記載の組み合わせ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．複数のホール効果センサと周波数／電圧変換回路とを有する無ブラシＤＣモーターの質や能力を向上させる方法において、（ａ）ホール効果センサと周波数／電圧変換回路とを不活性化もしくは取り除くステップ、および（ｂ）整流誤差検知器回路とＤＣモーターとを電圧制御発振器へ接続し、この電圧制御発振器へソリッドステート回路を作動接続して、ホール効果センサと実質的に同じ出力信号を発信し、従ってホール効果センサを機能的に代替してしまうステップを包含することを特徴とする方法。２．ステップ（ｂ）が、複数のＤフリップフロップとＮＡＮＤゲートとを、電圧制御発振器へ作動接続させることによって行われることを特徴とする請求項１記載の方法。３．ステップ（ｂ）が、電圧制御発振器と各ＤフリップフロップのＣＰ入力との間にスイッチを接続することによって部分的に行われることを特徴とする請求項２記載の方法。４．ステップ（ｂ）が、更に、３個のＤフリップフロップのＣＰ入力を電圧制御発振器へ作動接続することによって行われることを特徴とする請求項３記載の方法。５．更に、ステップ（ｂ）の実施によって接続されたソリッドステート回路に方向反転回路を接続するステップ（ｃ）を包含することを特徴とする請求項１記載の方法。６．更に、ソリッドステート回路に始動回路を接続するステップ（ｄ）を包含することを特徴とする請求項１記載の方法。７．ステップ（ｄ）が、ステップ（ｂ）のソリッドステート回路に回転子位置検出回路を接続することによって部分的に行われることを特徴とする方法。８．ステップ（ｂ）のソリッドステート回路にサンプリング論理回路を接続し、ステップ（ｂ）のソリッドステート回路の出力からサンプリング論理を構成し、その結果どの位相が電流を流さない位相であるかを決定できるようにするステップ（ｅ）を包含することを特徴とする請求項１記載の方法。９．ステップ（ｂ）が、ＡＮＤゲートまたはプログラム可能論理チップに接続された複数のインバータをＭＬ４４１０またはＭＬ４４１１チップへ接続することによって行われることを特徴とする請求項１記載の方法。１０．無ブラシ無センサの電気回転機械において、回転子と固定子で、複数の巻線を含み、シーケンス的に巻線に電気を選択的にかけるための多相インバータによって駆動されるもの、多相インバータの周波数を制御するための電圧制御の発振器で、出力と入力を有するもの、および、電圧制御の発振器出力に作動接続され、ホール効果センサの出力と実質的に同じ出力を発信するソリッドステート仮想ホール信号発生装置回路、を備えることを特徴とする機械。１１．前記仮想ホール信号発生装置回路が、各々ＣＰ入力を有する複数のＤフリップフロップと、ＮＡＮＤゲートとを備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１２．更に、前記ソリッドステート間接回転子位置検出回路に接続された方向反転回路を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１３．更に、前記機械に接続された始動回路であって、前記電圧制御出力信号を前記Ｄフリップフロップの前記ＣＰ入力へ接続するためのスイッチを包含する始動回路を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１４．前記始動回路が、前記ソリッドステート間接回転子位置検出回路に接続された回転子位置決め回路を備えることことを特徴とする請求項１３記載の機械。１５．更に、仮想ホール信号発生装置の出力へ接続され、ソリッドステート間接回転子位置検出回路の出力からサンプリング論理を構成し、どの位相が電流を流さない位相であるかを決定できるようにするサンプリング論理回路を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１６．更に、前記電圧制御発振器の入力に接続された整流誤差検知器回路を備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１７．前記仮想ホール信号発生装置回路が、複数のインバータであって、各々ＡＮＤゲートと無ブラシＤＣゲートドライブ回路に接続された複数のインバータを備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１８．前記仮想ホール信号発生装置回路が、ＭＬ４４１０またはＭＬ４４１１チップに接続されたプログラム可能論理チップを備えることを特徴とする請求項１０記載の機械。１９．入力並びに出力を有する電圧制御の発振器、および各々ＣＰ入力を有する複数のＤフリップフロップ、およびＮＡＮＤゲートを組み合わせて備え、前記の電圧制御の発振器の出力が、スイッチを介して前記フリップフロップの前記ＣＰ入力に接続されていることを特徴とする組み合わせ。２０．更に、前記電圧制御の発振器の入力に接続された整流誤差検知器回路を備えていることを特徴とする請求項１９記載の組み合わせ。