JPS59136091A - ブラシレスモ−タ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ブラシレスモータに関するものである。

従来例の構成とその問題点 ブラシレスモータは長寿命、低雑音であることから各種
のオーディオ、ビデオ機器に使用されている。最近では
、高効率、低消費電力のブラシレスモータが要望されて
いる。特に、ポータブルビ７オｌテープレコーダにおい
ては、プレイ時のキャプスタンモータやシリンダモータ
の回転中の消費電力が小さいことと共に、スタンノ（イ
時（モータは停止している）での消Ｑ電力が小さ０こと
も重要視されている。

通常、ブラシレスモータはトルク発生用の永久磁石と励
磁巻線と位置検出用菓子（位置検出部）と励磁電流を分
配制御−する分配駆動部と励磁成流値を決めるトルク指
令信号を得るトルク指令部により構成されている。位置
検出部には、構成を簡単に９−るために永久磁石の磁束
を検出する４ａ直変換素子（主にホール素子）が広く使
用されている。

一般に、磁電変換素子の高度は小さく、その出力を大き
くするためにはかなりの電流を連署させなければならな
い。例えば、１個の磁電変換素子に５ｍＡ供給−すると
丁れば３個（３相分）で１５−Ａを供給しなければなら
ない。また、分配駆動部には、回路電流として１５．、
、Ａ程度供給されており、前記磁電変換素子への電流も
訃計すると８０　ｍＡ程度が供給されている。さらに、
トルク指令部においても、トルク指令信号を得るための
回路電流として１５ｍＡ程度消費されている。

また、従来、モータ停止時においても、分配駆動部や磁
電変換素子やトルク指令部に電圧（又は電流）を供給し
ているために不必要な電力が消費されているという問題
があつｔこ。

発明の目的 本発明の目的は、モータ停仕時の消２ｙ力を大幅に低減
させたブラシレスモータを提供−９−ることである。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、回転子に取り付
けられ終多極着磁された永久磁石と、固定子に配設され
た多相の励磁巻線と、前記回転子の回転位置を検出）る
磁電変換素子からなる位置検出部と、トルク指令信号を
発生”「るトルク指令部と、前記磁電変換素子に電圧又
は電流を供給し、前記位置検出部の出力信号に対応した
前記励磁巻線に前記トルク指令信号に応じた励磁電流を
分配制御する分配駆動部と、前記励磁電流を供給する直
流電源と、前記直流電源の出力から他の直流ｍ圧を作り
出し前記分配駆動部と前記トルク指令部の少なくともど
ちらか一方のミツ電圧として供給する電源部と、前記電
源部に入力さ；几るモータ停止信号を発生するモータ停
止指令部とをＪＡ偏し、前記′電源部の出力電圧を前記
モータ停止信号によって（；ｌＪ換えるようになし、モ
ータ回転時には前記電源部は所定の１ｎ流１に圧を出力
し、かつモータ停止時にはｒｒｌＪ記電源部は出力′ａ
圧を零又は小きくする様に構成したものでるシ、この構
成により七〜り停止時の消費電力を大幅に低減させるこ
とができるものである。

失＠（ｉ例の説明 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例におけるブラシレスモータ
の構成図を示すものである。第１図において、（１）は
回転子に収り付けられ多極着磁された永久磁石、（２）
はし１定子に配設された３相の励磁巻線■１）（イ）脅
からなる励磁巻線群、（３）はｍｊ記回転子の回転位置
を検出する磁電変換素子（３１）いｂの３）からなる位
置検出部、（４）はトルク指令信号ＥＴを発生するトル
ク指令部、（５）は位置検出部（３）の削記磁電父換素
子ｉ；（ＩＩ（３カ＋３：（ｉ　Ｋ　電圧又は電流を供
給し、この位置検出部（３）の出力信号に対応した励磁
巻線に前記トルク指令信号ＥＴに応じた励磁電流を分配
制御する分配＃ＡＡ動部、（６）はＩｉＩ記分配駆動部
（５）に電源電圧を供給する電源部、（７）は前記電源
部に人力されるモータ停止信＠ＤＳを発生）る、モータ
停止拐・合部、（８）は励磁巻線群（２）の励磁巻線ｃ
７］）　ｎ餡に励磁電流を供給し、かつ電源部（６）に
電圧（電力）を供給−４る直流電源（ＶＭ＝　９　Ｖ）
である。

励磁巻線ンυ（ハ）に）の一端は分配駆動部（５ンのそ
れぞれの駆動トランジスタに接続され、他端は直流電源
（８）に共通接続されている。磁電変換素子ｅ１１　（
４ｅに）の入力端の一端は分配駆動部（５）の内部で発
生している電圧■に接続され、他の入力端は接地され、
各出力端は分配駆動部（５）に接続されでいる。Ｘ　齢
の 部（６）Ａ出力電圧ＶＣＣ及びトルク指令部（４）のト
ルク指令信号ＥＴも分配駆動部（５）に接続される。

また、トルク指令部（４）の電源として直流電源（８）
が接続されている。屯諒’；ｌｈ　（６）は、直流電源
（８）の出力電圧ｖＭから別の直流電圧ＶＣＣを作り、
分配駆動部（５）の電源電圧として供給している。この
電圧Ｖ。０は・−モ＝り停止信号ＤＳによって切換えら
れ、モー夕回転時にはＶ。ｏ＝５Ｖにし、モーフ停止間
にはＶ　　＝ＯＶにされている。

ＯＣ 第２図に分配駆動部（５）に内Ｍ−Ａれて位置検出部（
３１へ供給きれる電圧■ｌ（全発生する発生回路の具体
ｒ６ｊな構成例を示す。また、第３図に電源部（６）の
具体的な構成例を示す。

以上の様に構成された本ヂ施例のブラシレスモータにつ
いて、以下その動作を説明する。まず、モータの回転時
（即ち、モータ停止信号ＤＳが”Ｈｉｇｈ″レベル（Ｉ
Ｖ以以上フンは、第３図のＮＰＮトランジスタ６４が１
オン１になり、ＮＰＮ　ｌ−ランシスター勾が１オフ１
となり、ＮＰＮ　）ランジス夕輸のエミッタより次式で
計算される出力電圧■　が得られる。

ｖｏＣ−ｖ２−ＶＩＩＦ、〔ｖ〕 ここで、■はツェナーダイオード曽のツェナー電圧、■
Ｉ］Ｅはトランジスタロのベース・エミッタ間順方向電
圧で、ｂす、ＶＺ＝　５．７（Ｖ）　、　ＶＢＲ＝０．
７ＣＶ）ノ場合、■Ｃｏ＝５〔■〕　　となる。

電源部（６）の出力電圧ｖｃｏは、分配駆動部（５）に
供給される。８ｉ電変換素子６υに）に）に供給される
直圧Ｖｆｉは、第２図に示す様に分配駆動部（５）内部
で電圧■ｃＧを抵抗（５１）１５功で分圧し、ＰＮＰ　
）ランシスター及びＮＰＮ　ｌ−ランシスターで形成す
るエミッタホロワで出力することにより得ている。

磁電変換素子は永久磁石（１）の磁束を検出し、その回
転位置に応じた３相の位置信号を発生する。

前記位置信号は、分配駆動部（５）に人力され、その位
置信号に応じてたとえば、３個の駆動トランジスタの活
性、不活性を制御し、トルク指令部（４）のトルク指令
信号ＥＴに応動する励磁電流を対応）゛る１相の励磁巻
線に分配供給している。その結果、モータは回転する。

たとえば、永久磁石（１ンの回転速度に応じた周波数信
号を得る周波数発ｔｕ機とその周波数に対応した電圧を
作り出す周波数−電圧変換器とによってトルク指令部（
４）を構成するならば、第１図の実施例のブラシレスモ
ータの永久磁利用可能であり、詳細な説明は省略する。

次に、モータ停肚時（即ち、モータ停止信号ＤＳが’　
Ｌｏｗ“レベル（０７Ｖ以下）には、第３図のトランジ
スタ、６２）がオフになり、トランジスタ暖かゞオン′
となるため、ツェナーダイオード暖のカソードの電圧は
ｖｃｍ；（ｓａｔ）（コレクタ・エミッタ間飽和成圧）
となる。従って、トランジスタｉ６カはゝオフ′となり
、電源部（６）の出力電圧”ＯＣは零〔■）となる。従
って、電圧Ｖｃｃが印加さＨｔている分配駆動部（５）
において、磁電変換素子に供給さｌしる電圧Ｖヨ（又は
直流）は零〔Ｖ〕（又は零Ｃ−Ａ）少となる（第２図で
トランジスタ（（ト）が５オフ′となる）。また、分配
駆動部（５）の゛成鉱電圧Ｖ。Ｃが零（Ｖ）であるから
、その回路電流も零（ｍＡ、：ｌとなると共に、内蔵さ
れた駆動トランジスタの各ベース電流も零（−Ａ）にな
り、従って、励磁電流も零（−ｎＡ）となる。その結果
、モータは回転を停止す以上の轍に、モータ停止信号１
）　Ｓにより電源部（６）の出力電圧Ｖ（、Ｃを零（Ｖ
）とな１゛構成にしたことにより、ブラシレスモータ停
止時の消費電力を大幅に低減している。例えば、分配駆
動部（５）の回路電流をＩ５〔ＤＡ）、トルク指令部（
４）の回路゛磁流を１５（ｍＡ）、磁電変換素子１．３
υ（脅に）への供給″磁流を１５（ｍＡ）とすると従来
４５（−Ａｌ給していたのが、本発明のブラシレスモー
タではＩ　Ｋ　ｍＡ　）となり、大幅に消費電力が低減
される。また、モータ停止時には、分配駆動部（５）の
回路動作を停止しても問題は生じない。さらに、モータ
停止解除後（モータ停止信号ＤＳが’　Ｌｏｗ　′　レ
ベルから〜’　Ｈｉｇｈ　’レベノ目こ変化）、Ｔぐに
電源部（６）から所定の電圧■ｃｃ−５■が扮配駆動部
（５）へ供給されるため、モータの再起動はすみやかに
行なわれる。

第４図は第１図の実施例におけるブラシレスモータのｍ
　源＠（６）の他の構成図である。モータ停止信号ＤＳ
が’Ｈｉｇｈ’レベル時、ＮＰＮトランジスターはゞオ
ン′となり、抵抗１７０　ｆｆ２　（７５で決定される
屯ゐがツェナーダイオード（７６Ｉに供給され、ＮＰＮ
トランジスタ（至）のエミッタから次式で計算される電
圧ＶＣＣが・出力される。

Ｖｃｃ　”’　Ｖｚ　　Ｖ、３］ｌ、ＣＶ、ｌＪここに
、■はツェナーダイオード（智のツェナー電圧、ＶＢＥ
はトランジスタ（７６１のベース・エミッタ間順方向電
圧である。

次に、モータ停止信号ＤＳがゞＬｏｗ　ルベル時には、
トランジスタ１６！］）はゞオフ′となり、ツェナーダ
イオード（７６には電流が供給されないため、トランジ
スタ１７ｆｉｌのエミッタ電圧ＶＣｃは零〔ｖ〕となる
。

その結果、この実施例のフランレスモータの停止時の消
費電力も大幅に低減される。

第５図は、本発明の他の実施例におけるブラシレスモー
タの構成図を示すものである。本実施例では、トルク指
令部（４ンの電源電圧として電源部（６）の出力電圧Ｖ
ｕＣを用いている。その他の構成及び動作は、第１図の
直流電源（８）を用いた場合と同一であるため説明を省
略する。

本実施例のフランレスモータでは、モータ停止信号ＤＳ
がゞＬｏｗ　’レベルになると（モータ停止時）、分配
駆動部（５）と位置検出部（３）への゛電源電圧を零に
すると共に、トルク指令部（４）の電源電圧も苓にして
いる１、その結果、分配駆動５（５）での回路−流１５
（−Ａ）と位置検出部（３）での電流１５（ｍＡ）とト
ルク指令部（４）での回路電流１５（、、Ａ）がモータ
停止時に０（−Ａ）となる。）−なわち、４５（−Ａ−
相当の消費電力が低減される３、 なお、前述の谷実施例では、モータ停止信号ＤＳによっ
て電源部（６）の出力電圧ＶＣＣを零となる構成を示し
たが、本発明はそのような場合に限定さｎるものではな
い。一般に、電源部（６）の出力を分配駆動部（５）ま
たはトルク指令部（４）の電源電圧として供給し、モー
タ停止信号ＤＳによって゛−源ＫＲ（６）の出力電圧を
切換え、モータ回転時には電源部（６）は所定の直流電
圧を出力し、かつモータ停止時には電源部（６）の出力
電圧を零または小さくすることにより、モータ停止時の
消費電力を低減することができる。

本発明においては、モータ構造の変更を要さず、電源部
及び分配駆動部のトランジスタ、抵抗等を同一のシリコ
ンテップ上に業種化しても外部端子は増加しないため、
本発明を簡単に実施できる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明はモータ停止時
に分配駆動部（及びトルク指令部）Ｋ供給される電源部
の出力電圧を零又は小さくする様に構成したので、モー
タ停止時の消費電力が大幅に低減できるという優れた効
果が得られる。特に電池電源を使用するポータプルビデ
オテープレコーダのキャブ７タンモータやシリンダモー
タの様にモータ停止状態が長い製品の低消費電力化には
非常に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の〜実施例におけるフランレスモータの
構成図、第２図は磁電変換素子の供給電圧回路の具体的
な構成図、第３図及び第４図は第１図の実施例における
電源部の具体的な構成図、第５図は本発明の他の実施例
におけるフランレスモータの構成図である。 （１）・・・永久磁石、（２）・・・励磁巻線群、（３
）・・・位置検出部（４）・・・トルク指令部、（５）
・・・分配駆動部、（６）・−・電源部、（７）・・・
モータ停止指令部、（８）・・・直流電源第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　回転子に収り付けられ多極着磁されｔコ永久磁石
   と、固定子に配設された多相の励磁巻線と、前記回転子
   の回転位置を検出）°−る磁電変換素子からなる位は検
   出部と、トルク指令信号を発生′９−るトルク指令部と
   、前記磁’４ｈＫ換素子に電圧又は直流を供給し、前記
   位置検出部の出力信号に対応した前記励磁巻線に前記ト
   ルク指令信号に応じた励磁電流な分配制御する分配駆動
   部と、前記励磁電流を供給する直流電源と、前記直流ｍ
   源の国力から他の直流電圧を作り出し前記分配駆動部と
   前記トルク指令部の少なくともどちらか一方の電源電圧
   として供給”９〜る電源部と、前記電源部に入力される
   モータ停止信号を発生するモータ停止指令部とを具備し
   、前記電源部の出力電圧を前記モータ停止信号によって
   切換えるようになし、モータ回転時には前記電源部は所
   定の直流電圧を出力し、かつモータ停止時には前記電源
   部は出力電圧を零又は小さくするようにしたブラシレス
   モータ。 ２、電源部の出力電圧が、分配駆動部とトルり指令部の
   電源電圧として供給されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のブラシレスモータ。