JPS583595A - ブラシレス直流電動機の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブラシレス直流電動機の駆動回路忙関する。

音響用に直流電動機を使用する場合には１％にトルク変
動、振動及び回転雑音などを極力小さくする必要がある
。従来、その為の有効な方法の１つとして、駆動電流の
切換えを正弦波状に徐々に行う方法がありた。

第１図は従来のブラシレス直流電動機の駆動回路の一例
を示す回路図である。同図において１及び２は第１及び
第２の駆動コイル、５及び４はロータ位置検出用の第１
及び第２のポール素子、５〜１６は抵抗、１７〜２ｏは
コンデンサ、２１及び２２は第１及び第２の増＠器であ
る。

第１及び第２の駆動コイル１及び′２に流す電流の切換
えは、ロータ位置検出用の第１及び第２のホール素子３
及び４を用いて行われる。第１及び第２のホール素子３
及び４では、ロータマグネット（因示省略）から発して
いる磁界を検出し、それぞれほぼ正弦波状の信号が得ら
れる。

第１のホール素子５によって検出されたロータマグネッ
トの位置信号（正弦波状信号）は、抵抗５〜１０とコン
デンサ１７．−１８と第１の増幅器２１によって構成さ
れている第１の差動増幅器で増幅されＭｌの駆動コイル
１に印加される。

一方、第２のホール素子４と第２の駆動コイル２は、第
１のホール素子３と第１の駆動コイル１に対して電気角
で９０度ずれた位置に設置されている。そこで、第２の
ホール素子４によって検出されたロータマグネットの位
置信号は。

前記第一１のホール素子３で検出されたロータッグネッ
トの位［信号と同様、抵抗１１〜１６とコンデンサ１９
．２０と第２の増幅器２２によって構成されている萬２
の差動増幅器で増幅され、Ｗ４２の駆動コイル２に、正
弦波状の信号として印加される。

したがりて、第１及び第２の駆動コイル１及び２には、
電気角で９０度ずれた正弦波状電圧が印加されることと
なる。

その結果、第１図の駆動回路においては、ロータマグネ
ットがどのような位置にあっても、必ずいずれかの駆動
コイルに駆動電流が流れてトルクを発生させ、いわゆる
死角かなく、かつ駆動電流が正弦波状におだやかに切換
られる利点がある。

なお、電動機の回転数やトルクは、よく知られているよ
うに％第１及び第２のホール素子δ及び４に流すバイア
ス電流、（ホール電流）を変化させることによって自由
に制御できる。そこで、理想的な回路が得られれば、不
要なトルク変動、雑音及び回転振動などは生じないこと
となる。

しかしながら、ホール素子には、感度のバラツキがあり
、直流オフセット電圧が発生するため、特性のそろった
ホール素子を用いることは勿論、回路利得やオフセット
を調整しなければならないという欠点かある。

前記欠点を改善するため図に示す駆動回路においても、
コンデンサ１７〜２０を挿入することにより、増幅利得
九周波数特性をもたせ、相対的に直流利得を下、げるこ
とにより、ホール素子の直流オフセットの影響を少なく
しているが、それだけでは十分とＦｉ言えない欠点があ
った。

また、従来の駆動回路においては、図から明らかなよう
に、正負の両電源を用いて、交流電力を第１及び第２の
駆動コイル１及び２に供給しているため、電源を２つ設
けなければならないという欠点４ｂあった。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を除去し、ロ
ータ位置検出素子のオフセット出力に影響されず、しか
も単一電源で動作するブラシレス直流電動機の駆動回路
を提供する忙あるｄ前記目的を達成するため、不発明で
は、−一タ位置検出素子の出力を、一方の増幅器の反転
入力端子及び他方の増幅器の非反転入力端子にそれぞれ
人力し、等しい利得で反転増幅及び非反転増幅し、これ
により得られｆｃ４幅出力出力流化し、前記直流化され
た出力を、前記一方の増幅器の非反転入力端子及び他方
の増幅器の反転入力端子にそれぞれ帰還させることによ
り、前記一方及び他方の増幅器から、直流出力レベルが
等しく、かつ互いに逆相となる正弦波状信号を出力させ
、その出力を駆動コイルに通電することＫＴｏる。

以下、同面を用いて本発明を説明する。第２図は、本発
明のブラシレス直流電動機の駆動回路の駆動コイル−相
あたりの一実施同な示す回略図である。同図忙おいて、
２３はロータ位置検出素子としてのホール素子、２４〜
３９は抵抗、４１゜４２はコンデンサ、４３〜４６は第
１〜第４の増幅器、４８は駆動コイルである。

第１の増幅器４５と、抵抗２４，２５，２７，２９は第
１０差動増幅器を構成している。第２の増幅器４４と、
抵抗３０〜６５、及び第５の増幅器４５と抵抗３４〜３
７、は、各々第２．第３の差動増幅器を構成している。

ここで、前記抵抗３０〜３７の値を、符号７？にそれぞ
れ数字符号を添記してあられすと、各抵抗３０〜５７の
値は１次式を満足するように選定されている。

Ｒ３ｏｒ−Ｒｓ　Ｉ、／？ｌｌ　！−Ｒｓａ　、Ｒ３４
ｗｍＲ３５、Ｒｓ　ｓ纏Ｒ３，、７？ｍ　！７．．。

−”３８／Ｒ，。

し次がって、各抵抗値間にはつぎの関係が成立する。

な訃、直流電圧源０は、前記第２．第３の増のものであ
る。

第４の増幅器４６と抵抗５８．５９とコンデンサ４１゜
４２は、積分器を構成している。なおここで、抵抗５８
　、５９の値は等しく、コンデンサ４１．４２の値も等
しい。

ホール素子２５には、ロータマグネット（図示省略）の
１界を検出できるように、電源Ｖｚからホール電流（直
流電流）が供給されている。そこで、ホール素子２３Ｉ
ｆｉ、前記ホール電流に対応し、かつロータマグネット
の磁気変化に応じた振幅の正弦波状信号を出力する。

又、抵抗２６と２８は、前記第１の差動増幅器の直流オ
フセットを補償する次めの電圧を与えるものである。そ
の結果、ホール素子２３に、ロータマグネットの回転に
より磁気変化が生じると。

第１の増幅器４３からは、第３図のイのような、はぼホ
ール素子２３にのみ起因する直流オフセット電圧を有す
る正弦波状信号が出力される。

第２の増幅器４４は、前記第１の増幅器４３から出力さ
れた正弦波状信号をマイナスの端子（反転入力端子）に
入力され、これを反転増幅する。

又第３の増−器４５は、前記第１の増幅器４３から出力
された正弦波状信号なプラスの端子（非反転入力端子）
に入力され、これを非反転増幅する。

ここで、第１の増幅器４３．及び後に詳述する第４の増
幅器４６の、それぞれの出力を入力とする第２及び第６
の増幅器４４及び４５の差動電圧利得を考えると、＠２
の増幅器４４についてば、Ｒｓ　＊／Ｒ，。となり、又
第３の増幅器４４については、“”／Ｒｓ＜となる。

ここで、前記し次式を想起すると、第２及び第５の増幅
器４４及び４５の差動電圧利得が等しいことは、明らか
である。

次に、第４の増幅器４６を含む積分器について考える。

この積分器では、第２の増幅器４４の出力が抵抗３８を
介してマイナスの端子（反転入力端子）に入力され、一
方、第６の増幅器４５の出力が、抵抗３９を介してプラ
スの端子（非反転入力端子）Ｋ入力されている。

この積分器の積分時定数は、よく知られているように、
Ｒ３８×肖霊（−ｍＲ３書×０４１）−で求まる。ここ
で、前記式で求まる時定数の値を、ホール素子２６の出
力信号角周波数の逆数より十分大きくとると、第４の増
幅器４６からの出力は、直流となる。

この第４の増幅器４６の直流出力は、第２図から明らか
なように、第２の増幅器４４に対しては。

抵抗３１を介して、そのプラスの端子（非反転入力端子
）に帰還されるとともに、第５の増幅器４５に対しては
、抵抗３４を介して、そのマイナスの端子（反転入力端
子）に帰還される。

ここで、第１〜第４の増幅器４３〜４６の関係を式で表
わすと次のようになる。但し、第１〜＃Ｉ４の増幅器４
５〜４６の直流レベルの出力電圧をそれぞれｅ、ｅｌ、
ｅｌ、ｅｌとする。

前記関係式から明らかなように、第４の増幅器４６の出
力電圧ｅｓは、第１の増幅器４３の直流しベルの出力電
圧ｅに追随してシリ、又第２．第３の増幅器４４．４５
の直流レベルの出力は、それぞれ等しい。

前述したことから明らかなように、第２及び第３の増幅
器４４及び４５の出力としては、第５図に波形口及びハ
で示すような、直流レベルの出力電圧が等しく、かつ互
いに逆相となる正弦波状信号が得られることとなる。こ
こで、第２及び第３の増幅ａ４４及び４５の出力は、Ｂ
ＴＬ接続で駆動コイル４Ｂの両端に接続されていること
から前記コイル４８には、正負の振幅が等しく、かつオ
フセットの影響のない正弦波状電流が流れることは明ら
かである。

さらに、本発明では、ホール素子等のロータ位置検出素
子より発生するオフセラ）の影響のみならず、ＷＪ１〜
第１〜第４器より発生するオフセットの影響も、自動的
に調整されることは明らかである。

なお、前記説明は、ブラシレス直流電動機の駆動回路の
駆動コイル−相あたりについて１行なったものであるが
、他の駆動回路についても。

同様な回路を設けて、電動機の駆動を行なうことは勿論
である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロー
タ位置検出素子の直流オフセット出力に影響されず、し
かも増幅器のオフセットを自動的に１１ｍｋ出来るブラ
シレス直流電動機の駆動回路が得られる。その結果、電
動機のトルク変動、振動及び回転雑音を除去出来る効果
がある。

又、第２図から明らかなように、本発明によれば単一電
源で駆動回路を動作させる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブラシレス直流電動機の駆動回路の一例
を示す回路図、第２図は本発明のブラシレス直流電動機
の駆動回路の駆動コイル−相あ几りの一実施例を示す回
路図、第５図は第２図に示す第１〜第３の増幅器４３〜
４５の出力波形図である。 ２３・・・ホール素子、　２４〜５９・・・抵抗、４１
．４２・・・・コンデンサ、 ４５〜４６・・・第１〜第４の増幅器、４８・・・駆動
コイル。 才１図 才２図 才３図 一時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ロータマグネットと、２相以上の駆動コイル
   と、ロータ位置検出装置とを備え、前記ロー−位置検出
   素子の出力を増幅して前記駆動コイルに加えることによ
   り回転駆動を行うブラシレス直流電動機の駆動回路にお
   いて、前記駆動コイルの１相あたりＫつき、ロータ位置
   検出素子と、前記ロータ位置検出素子の出力を増幅する
   第１の差動増幅器と、非反転入力端子および前記第１０
   差動増幅器の出力を供給される反転入力端子を有する第
   ２の差動増幅器と１反転入力端子および前記第１０差動
   増幅器の出力を慎給される非反転入力端子を有する第５
   の差動増幅器と、前記第２０差動増幅器の出力を反転入
   力端子に、ｔ７を前記第５の差・動増幅器の出力な非反
   転入力端子にそれぞれ入力され、それぞれを積分するこ
   とによって、その出力に直流を出力する積分器と、前記
   積分器の直流出力を前記第２の差動増幅器の非反転入力
   端子に入力する手段と。 前記積分器の直流出力を第５の差動増幅器の反転入力端
   子罠入力する手段と、第２の差動増幅器の非反転入力端
   子と第３の差動増幅器の反転入力端子に直流電圧を印加
   する手段とを具備し、前記駆動コイルの一端が前記第２
   ０差動増幅器の出力に接続され、またその他端が前記第
   ３の差動増幅器の出力に接続されたことを特徴とするブ
   ラシレス直流電動機の駆動回路。