JPS5936158Y2 - 小形ブラシレスモ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は小形ブラシレスモーフに関するものである。

〔考案の背景〕

従来この種のモータは第１図に示すように永久磁石ロー
タ１の外周に該ロータ１を駆動するための駆動コイル２
０１〜２０３と、上記ロータ１の回転位置を検出するた
めの検出素子倒毛ばホール素子３０１〜３０３が所定の
位置に配置されており、このホール素子３０１〜３０３
の入力端にそれぞれ抵抗４．５．６を介して直流電源７
に接続されており、その出力端は差動増幅器を構成する
トランジスタ８０１〜８０３０ベースにそれぞれ接続さ
れている。

また上記のトランジスタ８０１〜８０３のエミッタは共
通に定電流回路９に接続されており、そのコレクタは前
記駆動コイル２０１〜２０３に流れる電流を制御するた
めの終段トランジスタ１１１〜１１３のベースに接続さ
れている。

そしてこれらの終段トランジスタの１１１〜１１３のエ
ミッターコレクタ回路は上記駆動コイル２０１〜２０３
を介して上記直流電源７に接続されている。

このような従来装置において永久磁石ロータ１のＮ極が
第１相目のホール素子３０１に近づいている場合を考え
ると、このホール素子３０１の出力が増大しトランジス
タ８０１を導通させるので終段トランジスタ１１１が導
通状態となり、駆動コイル２０１に電源７より電流が供
給される。

これによって該駆動コイル２０１が励磁されロータ１を
図中矢印方向に回転させる。

このロータ１の回転によって該ロータ１のＮ極はホール
素子３０１からはなれてホール素子３０２に近づき、こ
のホール素子３０２の出力が増し、ホール素子３０１の
出力は減少する。

それ故トランジスタ８０１．１１１が不導通となり、ト
ランジスタ８０２．１１２が導通状態に移り、駆動コイ
ル２０２が励磁され、ロータ１は更に矢印方向に回転す
る。

このようにして駆動コイル２０１〜２０３が順次励磁さ
れ、ロータ１は駆動されろ。

そして上記ロータ１を駆動するために駆動コイル２０１
〜２０３には１周期間中のある期間だけ通電されること
になる。

この駆動コイル２０１〜２０３に通電する期間を通電角
として角度θで表わすとロータが正常に回転するために
は次の関係が戊り立たなければならない。

（ここでｍはモータの相数である。

）第１図において通電角θは第１式から であり、通電角θが のときには第１相目の駆動コイル２０１と第２相目の駆
動コイル２０２０通電間にどちらも通電されない期間が
生じ、もしこのような期間にロータ１が停止すると次の
起動の際にモータは起動不能となる。

またθ〉πのときは駆動コイル２０１〜２０３０間にあ
る期間だけ逆トルクがモータとしての効率を低下させる
結果となりいずれも好ましくない。

更に通電角θによってモータの負荷特性が大きく変動す
る場合があるのでこの通電角θはできるかぎり一定に保
持することが要求されるが、従来装置においてはこの通
電角θが電源電圧の変動によっても大きく変化したり、
検出素子であるホール素子の特性が温度によって変化す
るため外部温度の変動によってホール素子の出力が変化
し、これに伴って通電角θが大きく変動することがしば
しばあった。

〔考案の目的〕

本考案はこれらの諸点にかんがみてなされたもので、駆
動コイルに供給される電流の通電角θをホール素子の感
度のばらつきや、電源電圧の変動や周囲温度変化による
ホール素子の出力変化があっても、変動しないようにし
、モータの特性を安定させることを目的とする。

〔考案の概要〕

そして、本考案の構成は、位置検出装置内の差動増幅器
を構成する第１のトランジスタのコレクタを直流電源に
接続された第１の定電圧素子に接続し、この第１のトラ
ンジスタの出力端を、上記第１の定電圧素子の電圧より
も低く、かつ差動増幅器の各トランジスタの入力が等し
い点におけるコレクタの電位にほぼ等しい電圧で作動す
る第２の変電圧素子を介して駆動コイルの通電を制御す
る制御回路の入力端に接続せしめたことである。

〔考案の実施例〕

以下本考案の一実施例を図面に基づき説明する。

第２図において、１は永久磁石ロータで、該ロータ１の
外周あるいは内周に駆動コイル２０１〜２０３および位
置検出装置１２１〜１２３の構成部品であるホール素子
３０１〜３０３が所定の関係位置に配置されている。

そして該ホール素子３０１〜３０３の一方の入力端は抵
抗４，５．６を介して直流電源７の正極端に接続されて
おり、他力の入力端は上記電源１の負極端に接続されて
いる。

またこのホール素子３０１〜３０３の出力端は差動増幅
器を構成するトランジスタ８０１〜８０３０ベースにそ
れぞれ接続されている。

そして上記トランジスタ８０１〜８０３のエミッタは共
通に定電流回路９を介して電源７の負極端に接続されて
おり、又、それらのコレクタはそれぞれ抵抗１３，１４
．１５を介して第１の定電圧素子１６０カソードに接続
されている。

そしてこの第１の定電圧素子１６のカソードは抵抗１７
を介して直流電源７の正極端に接続されており、アノー
ドは直流電源７の負極端に接続されている。

更ニ上記トランジスタ８０１〜８０３のコレクタ制御ト
ランジスタ１８１〜１８３０ベース間には、上記第１の
定電圧素子１６のツェナー電圧よりわずかに低い電圧で
、しかも差動増福器を構成するトランジスタ８０１〜８
０３のベース電流が等しい点におけるコレクタ電位にほ
ぼ等しい電圧で作動する第２の定電圧素子１９，２０．
２１が接続されており、この制御トランジスタ１８１〜
１８３のエミッタは共通に直流電源７の負極端に接続さ
れている。

また上記制御トランジスタ１８１〜１８３のコレクタは
抵抗２２，２３．２４を介して直流電源７の正極端に接
続されていると共にコレクタにそれぞれ駆動コイル２０
１〜２０３に電力を供給する終段トランジスタ１１１〜
１１３０ベースに接続されている。

そしてとの終段トランジスタ１１１〜１１３のエミッタ
は共通に直流電源７の負極側に接続されており、上記駆
動コ、イル２０１〜２０３の他端は直流電源７の正極に
接続されている。

尚上記実施例において第１の定電圧素子１６は位置検出
装置１２１〜１２３に対して共通に使用しているが各検
出装置１２１〜１２３のそれぞれに設けても良いことは
当然である。

以上の様に構成の本考案装置において、まず永久磁石ロ
ータ１のＮ極がホール素子３０１０近くにあると、ホー
ル素子３０１に出力信号が発生しこの出力信号がトラン
ジスタ８０１を導通するので該トランジスタ８０１のコ
レクタ電位が低下して第２の定電圧素子１９の作動電圧
以下となり制御トランジスタ１８１を不導通［ｊる。

この制御トランジスタ１８１が不導通になるとそのコレ
クタ電位が上るので終段トランジスタ１１１が導通し、
駆動コイル２０１に直流電源７より電流が供給されるの
で、これが励磁され、永久磁石ロータ１に回転力を与え
てこれを図中矢印方向に回転させろ。

このロータ１の回転によってホール素子３０１の出力が
低下し、次のホール素子３０２の出力が太ぎくなるので
トランジスタ８０２が導通し、トランジスタ８０１が不
導通となる。

トランジスタ８０２の導通によって制御トランジスタ１
８２が不導通となり終段トランジスタ１１２が導通する
ので駆動コ、イル２０２に電流が流れ、ロータ１を更に
矢印方向に回転させろ。

そしてこのロータ１の回転によって第３相目のホール素
子３０３に出力が発生して前記と同様に駆動コイル２０
３が励磁されロータ１を更に回転させろ。

このようにして駆動コイ＃２０１〜２０３がＩＮ次励磁
されロータ１は回転をつづける。

以上のようにして駆動されろモータの動作において位置
検出装置１２１〜１２３０ホール素子３０１〜３０３の
出力と各トランジスタの関係を第３図ａ、第３図ｂ、第
３図Ｃおよび第３図ｄに示す。

第３図ａはホール素子３０１〜３０３の出力波形でＡ、
Ｂ、Ｃは各ホール素子３０１〜３０３の出力が十分大き
い場合であり、このホール素子の出力は電源ＷＥＥの変
動や雰囲気温度の変化により大幅に変化する。

そして一般に温度が上るとその出力は下る傾向にある。

例えば２０℃における出力電圧に対し７００Ｃにおいて
はその出力電圧は１程度になる。

このようにホール素子の出力が温度や電源電圧の変動に
よって小さくなると第３図ａＡ’、Ｂ’、Ｃ’のように
変化する。

このようなホール素子３０１〜３０３の出力を３相の差
動増幅器の各トランジスタ８０１〜８０３０ベースに加
えろとその・出力、即ち、トランジスタ８０１〜８０３
のコレクタ電位は第３図すのようになる。

ここにＶＺＩは第１の定電圧素子１６の作動電圧であり
ＶＺ２は第２の定電圧素子１９〜２１の動作電圧である
。

第３図すの波形Ａ、Ｂ。Ｃはそれぞれ第３図ａのＡ、Ｂ
、Ｃに対応したトランジスタ８０１ないし８０３のコレ
クタ電圧波形であり、同じぐ第３図すの波形に、Ｂ’、
Ｃ’ も第３図ａの波形に、Ｂ’、Ｃ’に対応するもの
である。

この第３図すの波形Ａ、にの立下りの交点なイ。

ト、立上りの交点を二とし、波形Ｂ、Ｂ’の立下りおよ
び立上りの交点をハ、へ、波形ｃ、ｃ’の波形の立上り
および立下りの交点を口、 およびホとする。

これらの交点はホール素子の出力が大きい場合と小さい
場合の交点である。

ホール素子の出力が非常に小さいと考えると、前記交点
のコレクタ電圧はトランジスタ８０１ないし８０３０入
力が同じでベース電流が同じときのコレクタ電圧の電位
とほぼ一致する。

ここで、第２の定電圧素子の電圧ＶＺＺをこの交点に一
致させるか、あるいはこの付近に選ぶことにより、第３
図すの各波形がＶＺＺ以上ではそれぞれのトランジスタ
１８１ないし１８３０ベース電流が流れ、それぞれのト
ランジスタは導通する。

したがって、イ点ではトランジスタ１８１のコレクタ電
位は下り二の点では上り第３図ＣのＡのような波形にな
る。

へ点およびへ点でも同様にトランジスタ１８２のコレク
タ電位は第３図ＣのＢのような波形になる。

また、ホ、チ点では第３図ｃのＣのような波形になる。

前記イないしチの各点はトランジスタ８０１ないし８０
３０入力電圧になるものであり、又、この入力電圧は第
３図ａの大きさに対してほとんど変化せず、ホール素子
の出方が大きく変動しても前記イないしチの各点が大き
く変動することがなく、動作の安定化を計ることができ
るものである即ちトランジスタ８０１〜８０３のコレク
タ電圧が第２の定電圧素子１９〜２１の作動電圧以下の
ときは制御トランジスタ１８１〜１８３は不導通状態に
あるが、上記第２の定電圧素子の電圧以上になると制御
トランジスタ１８１〜１８３が導通状態になる。

即ちＡ相においてはイ点で不導通になり二点で導通し、
ト点で不導通となる。

第２相目、第３相目はそれぞれ約１２０度の間隔を有し
て導通及び不導通状態となる。

また第３図Ｃの人相におけるトランジスタ１８１の不導
通期間イル二間は１２０度よりわずかに広く、また導通
期間二〜ト間は２４０度よりわずかに狭い角度となって
いる。

このように制御トランジスタ１８１〜１８３が制御され
るので終段トランジスタ１１１〜１１３のコレクタ電流
は自己誘導を無視すると第３図ｄに示すように制御トラ
ンジスタ１８１〜１８３の導通と逆の動作を腰制御トラ
ンジスタ１８１が導通時に終段トランジスタ１１１は不
導通となり、制御トランジスタ１８１が不導通になると
終段トランジスタ１１１は導通する。

従ってこの終段トランジスタ１１１〜１１３の導通期間
即ち駆動コイル２０１〜２０３０通電角θは１２０度よ
りわずかに広くなり前ｕ田）式を十分満足し得ろものと
なる。

また電源電圧や温度の変化によって第３図ａに示すよう
にホール素子の出力が大幅に変動しても差動増幅器の出
力端に接続された第２の定電圧素子１９〜２１によって
スライスされるため制御トランジスタの動作点を一定に
保持することができる。

尚上記実施例においては位置検出装置の検出素子にホー
ル素子を用いた３相２極の場合について説明したが相数
、極係が変っても同様であり、また位置検出装置の検出
素子がトール素子以外のものでも同様の効果がある。

第４図は一相分りみ示す本考案の他の実施例を示したも
ので第２図と同一の符号を付したものは第２図と同一部
品を示す。

図において、第１の定電圧素子１６のかわりに第２の定
電圧素子１９と同し作動電圧を有する定電圧素子３０と
該定電圧素子３０に直列にダイオード３１〜３３を順方
向に接続し、上記定電圧素子３０の電圧とダイオード３
１〜３３の順方向電圧が加わるようにしたものであり、
これによって第２の定電圧素子１９との差電圧を夕“イ
オード３１〜３３の数を適当に選ぶことにより調節する
ことができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に諏ば、差動増幅を構成した
トランジスタ８０１〜８０３の各々のコレクタを抵抗を
介して第１の定電圧素子１６に接続し、差動増幅トラン
ジスタの出力を前記第１の定電圧素子より若干低い定電
圧素子１９〜２１ヲ介して各々ノ次段のトランジスタの
ベース［接続するように構成したので、駆動コイルに供
給される電流の導通角θを、ホール素子の感度のばらつ
きや、電源電圧の変動や、周囲温度変化によるホール素
子の出力変化があっても変動しないようにしたので、安
定した特性の小形ブラシレスモータを提供することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の結線図、第２図は本考案装置の一実
施例における結線図、第３図ａ、第３図ｂ、第３図Ｃお
よび第３図ｄは電圧、電流の波形図、第４図は他の実施
ｆｌ／Ｃおけろ結線図である。 １″°・永久磁石ロータ、２０１〜２０３・・・駆動コ
イル、３０１〜３０３・・・ホール素子、１２１〜１２
３・・・位置検出装置、７・・・直流電源、１６・・・
第１の定ＨＥ素子、１９〜２１・・・第２の定電圧素子
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 永久磁石ロータに対向して配置された複数個の駆動コイ
   ルと、前記永久磁石ロータの回転位置を検出する位置検
   出装置と、該位置検出装置の出力により前記側々の駆動
   コ、イルに流れる電流を制御して前記永久磁石ロータを
   駆動する終段トランジスタを有する制御回路よりなるも
   のにおいて、前記終段トランジスタの個々を制御する制
   御トランジスタおよびこの制御トランジスタト差動増幅
   器を構成する差動増幅トランジスタとを直流電源に接続
   し、この差動増幅トランジスタのコレクタを抵抗を介し
   て前記直流電源に接続された第１の定電圧素子のカソー
   ドに接続し、前記差動増幅トランジスタのコレクタと制
   御トランジスタのベース間に第２の定電圧素子を接続し
   てなり、この第２の定電圧素子のツェナー電圧は第１の
   定電圧素子のツェナー電圧よりも僅かに低い電圧で、し
   かも差動増幅トランジスタのベースを流が等シい点にお
   けろコレクタ電位ＶＣ，はぼ等しい電［Ｅにしｆここと
   を特徴とする小形ブラシレスモータ。