JPS61106087A

JPS61106087A - ブラシレス直流モ−タ

Info

Publication number: JPS61106087A
Application number: JP59217607A
Authority: JP
Inventors: Makoto Goto; 誠後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1986-05-24

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、複数相のコイルへの電流路をトランジスタに
よって切り換えるブラシレス直流モータに関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点従来のブラシレス直流モータでは、複数相のコイルへの
電流路を切り換えるために多くの位置検出素子を必要と
していた。たとえば、３相のコイルへの電流路を切り換
えるためには３個のホール素子を使用している。そのた
め、モータの部品点数が多くなり、配線が繁雑になると
いう欠点があった。さらに、エアコンのロータリー形コ
ンプレッサ用モータとしてブラシレス直流モータを使用
する場合には、ホール素子を高温かつ高圧状態にて使用
することになり、信頼性や寿命が著しく低下していた。

発明の目的本発明は、このような点を考慮し、１個の位置検出素子
によって電流路の切換を行なわせるようにしたブラシレ
ス直流モータを提供するものである。また、位置検出素
子としてコイルを使用することも可能にし高温かつ高圧
状態での使用にも適するものである。

発明の構成本発明では、永久磁石により構成されたＮ組（Ｎは整数
）の磁極対を有するロータと、前記ロータの界磁磁束と
鎖交する２相以上の複数相のコイルと、直流電源から前
記複数相のコイルへの電流路を形成する第一の駆動トラ
ンジスタ群と、前記複数相のコイルから前記直流電源へ
の電流帰路を形成する第二の駆動トランジスタ群と、前
記ロータの回転に同期したパルス信号を得るノくルス検
出手段と、所定周波数のクロックツ（ルスを作り出すク
ロックパルス発生手段と、前記）（ルス検出手段のパル
ス信号に応動じて前記クロックパルスをカウントするこ
とにより前記パルス信号の半周期長Ｔｈに対応したカウ
ント値を得る計数手段と、前記計数手段のカウント値に
もとづいてＴ　ｈ／ｋ（ｋは２以上の整数）もしくは略
Ｔｈ／ｋの時間毎にトリガ信号を作り出し、前記トリガ
信号により前記複数相のコイルへの電流路を切換制御す
る通電切換手段と、前記パルス検出手段のパルス信号の
立ち上がりエツジの到来にもとづいて前記第一の駆動ト
ランジスタ群および第二の駆動トランジスタ群の通電状
態を第一の所定状態となす第一の状態設定手段と、前記
パルス検出手段のパルス信号の立ち下がりエツジの到来
にもとづいて前記第一の駆動トランジスタ群および第二
の駆動トランジスタ群の通電状態を第二の所定状態とな
す第二の状態設定手段とを具備し、前記通電制御手段は
、前記第一の状態設定手段の動作により前記パリス検出
手段のパルス信号の立ち上がりエツジの到来にもとづい
て前記第一の駆動トランジスタ群および第二の駆動トラ
ンジスタ群の通電状態を第一の所定状態となし、前記第
二の状態設定手段の動作により前記パルス検出手段のパ
ルス信号の立ち下がりエツジの到来にもとづいて前記第
一の１駆動トランジスタ群および第二の駆動トランジス
タ群の通電状態を第二の所定状態となし、さらに、前記
トリガ信号の到来により前記第一の駆動トランジスタ群
および第二の駆動トランジスタ群の通電状態を所定の順
番に順次切り換えることにより、前記複数相のコイルへ
の電流路を前記ロータの回転に同期して切換制御するこ
とにより、上記の目的を達成したものである。

実施例の説明第１図に本発明の一実施例を示す。永久磁石によって構
成された１磁極対のＮ極とＳ極を有するロータ２は、界
磁磁束を３相のコイル３ａ、３ｂ。

３Ｃに鎖交させている。第一の駆動トランジスタ　　４
ａ、４ｂ、４ｃの通電状態を切換制御することによって
、直流電源１から３相のコイル３ａ、３ｂ。

’３ｃへの電流路が切換えられている。第二の駆動トラ
ンジスタ５ａ、ｓｂ、ｓＣの通電状態を切換制御するこ
とによって、３相のコイル３ａ、　　３ｂ。

３Ｃから直流電源１への電流帰路が切換えられている。

ロータ２の界磁磁束と３相コイル３ａ、３ｂ。

３Ｃへの電流によって電磁力を発生し、ロータ２を所定
方向に回転駆動している。

パルス検出部１ｏの検出コイル２７は、ロータ２の磁束
と鎖交する位置に配置され、ロータ２の回転に同期した
交流信号Ｍを発生する。検出コイル２７の交流信号Ｍは
コンパレータ２８に入力され、パルス信号Ａに波形整形
される（検出コイル２７の交流信号Ｍをフィルタ回路を
通した後にコンパレータ２８に入力してもよい）。パル
ス信号Ａの１サイクルは、ロータ２の１磁極対の回転に
相当する。また、パルス信号Ａの立ち上がりエツジおよ
び立ち下が９エツジの発生時点におけるロータ２と検出
コイル２７（および３相のコイル３ａ、３ｂ、３ｃ）の
相対位置関係は、磁束変化と発電電圧の関係式により正
確に規定される（回転方向が一定の場合）。

パルス検出部１０の出力パルスＡは計数部１１に入力さ
れ、インバータ回路３２を介して第一の微分器（８）３
３に入力され、パルス信号Ａの立ち上がりエツジの到来
時点から微少時間幅の微分パルスＡＲを発生する。また
、パルス信号Ａは第一の微分器（Ｂ）３４に入力され、
パルス信号Ａの立ち下がりエツジの到来時点から微少時
間幅の微分パルスＡＦを発生する。第２図に第一の微分
器（Ａ）３３および第一の微分器ＣＢ）３４の具体的な
構成例を示し、第３図にその動作波形を示す。入力信号
はインバータ回路１０１とイクスクルーシプル・オア回
路１０３を介してエツジトリガー形のトグル・フリップ
フロップ１０４のトグル入力端子（１）に入力される。

アンド回路１０２の出力は“Ｌ”であるから、入力信号
の立ち下がりエツジによってフリップフロップ１０４は
反転する（　Ｑｌ　０４＝　ｕＨ”から０１０４＝”Ｌ
”に変わる）。ここに、′Ｈ”は高電位状態を表れし、
“Ｌ”は低電位状態を表れず（以後、同様である）。エ
ツジトリガー形のトグル・フリップフロップ１０５も反
転しくＱ１ｏｓ＝’Ｈ”から０１０５＝”Ｉ、”に変わ
る）、ナンド回路１０６の出力信号は”Ｌ”から“Ｈ″
に変わる。従って、インバータ回路１ｏＯを介したクロ
ックパルスＣＫ１がアンド回路１０２の出力側に出力さ
れ、イクスクルーシプル・オア回路１０３を介してフリ
ップフロップ１０４のトグル入力端子に入力される。ク
ロックパルスＣＫ１は後述するクロックパルス発生部１
２にて作シ出される所定周波数のパルス信号である。７
リツプ７０ツブ１ｏ４，１ｏ５はクロックパルスＣＫ１
をカウントしてゆき、その状態を変化させる。フリップ
フロップ１０４と１０６が共にａＨ”Ｋなると、ナンド
回路１０６の出力信号はａ　Ｌ　Ｉ＋に変化し、アンド
回路１０２の出力が′″Ｌ”になる。クロックパルスＣ
Ｋ１が７リツプフロツプ１０４に入力されなくなり、７
リツプフロツプ１０４と１０６はＨ”状態を保持する。

このような動作によって、第２図の微分器は入力信号の
立ち下が９エツジより微少時間幅の微分パルスを出力す
る（第３図の動作波形を参照）。

第一の微分器（３）３３の出力信号ＡＲと第二〇微分器
（Ｂ）の出力信号ＡＦはオア回路３６によって合成され
、パルス信号Ａの立ち上がりエツジおよび立ち下がりエ
ツジの到来時点より微少時間幅の合成微分パルスＢを作
り出している。合成微分パルスＢは第二の微分器３６に
入力され、パルスＢの立ち下がりエツジより微少時間幅
の微分パルスＣを出力する。第二の微分器３６の具体的
な構成も第２図と同様である。

クロックパルス発生部１２の発振器４０は、抵抗とコン
デンサを利用したＲＣ形発振器または水晶振動子を利用
した水晶発振器によって構成され、所定周波数のクロッ
クパルスＣＫ１’ｉ出力している。第一〇分周器４１は
、クロックパルスＣＫ１から所定の分周を行ない、周波
数の低いクロックパルスＣＫ２５−作り出している。第
二の分周器４２は、クロックパルスＣＫ２をさらにに分
の１（ここではに＝３）に分周し、クロックパルスＣＫ
３を作り出している。

計数部１１の第一のカウンタ３７はクロックパルスＣＫ
３をカウントしてゆき、パルス検出部１゜のパルス信号
Ａの半周期長Ｔｈに対応したカウント値を得ている。第
一のカウンタ３７のカウント値は、パルス信号Ａの立ち
上がりエツジおよび立のち下がりエッジ１！Ｊ来時点にてラッチ３８に転送され
、次の転送時点まで保持される。第４図に第一のカウン
タ３７とラッチ３８の具体的な構成例を示し、第５図に
動作説明角の波形図を示す。第二の微分器３６の微分パ
ルスＣによってエツジトリガー形のフリップフロップ１
２１，１２２，１２３゜１２４．１２５，１２６，１２
７，１２８，１２９の内部状態はクリアされる（Ｑ＝“
Ｌ”になる）。その後に、アンド回路１６８はクロック
パルスＣＫ３を出力し、フリップ７０ツブ１２１〜１２
っけり。ツクパルスＣＫ３ｆカウントアツプしていく。

パルス検出部１ｏのパルス信号Ａの立ち上がりエツジお
よび立ち下がりエツジの到来時点にて作られた合成微分
パルスＢがａＨ”になると、アンド回路１６８の出力を
”Ｌ”に保持してフリップ７０ツブ１２１〜１２９のカ
ウント動作を停止させると共に、その内容をセット・リ
セット形のフリップフロップ１３２，１３３，１３４，
１３５，１３６゜１３７．１３８，１３９，１４０から
なるラッチ３８に転送しラッチさせる。たとえば、フリ
ップフロップ１２１の内部状態が“Ｌ”のときには（Ｑ
１２１＝”Ｌ’）、アンド回路１４１の出力がＬ＃でア
ンド回路１４２の出力が”Ｈ”であるから、フリップフ
ロップ１３２はＬ”にリセットされる。合成微分パルス
Ｂによるラッチ動作が終了した後に、第二の微分器３６
のパルス信号Ｃによって第一のカウンタ３７の７リツプ
フロツプ１２１〜１２９を９Ｌ＃にクリアし、再度クロ
ックパルスＣＫ３をカウントしていく。その結果、パル
ス検出部１０のパルス信号Ａの立ち上がシエッジおよび
立ち下がりエツジの到来時点にパルス信号Ａの半周期長
Ｔｈに対応したカウント値（デジタル信号Ｄ１〜Ｄ９）
がラッチ３８に得られる。

なお、パルス信号Ａの半周期長Ｔｈが長くてフリップ７
０ツブ１２９が反転（Ｑ１２９＝“Ｌ”からＱｌ　２９
＝”Ｈ＃に変わる）する場合には、アンド回路１６８の
出力ｔ−”Ｌ”にして第一のカウンタ３７のカウント動
作を停止させるようにしている。ラッチ３８０７リツプ
フロノプ１４０の出力Ｄ９は、第一〇カウンタ３７の７
リツプフロツプ１２９のカウント値に対応し、Ｄ９二”
Ｌ″′ならばロータ２の回転速度が所定速度以上である
ことを表し、Ｄ９＝“Ｈ″ならばロータ２の回転速度が
所定速度以下であることを表している。この信号Ｄ９は
、後述するようにモータの起動の時に利用することがで
きる。以下では、ロータ２が所定速度以上の回転速度に
て回転しているものとして説明する。

通電切換部１３は、トリガ信号発生器２１と切換制御器
２２によって構成されている。トリガ信号発生器２１は
、ラッチ３８の内容を第二のカウンタ４３に入力した後
に、その内容からクロックパルスＣＫ２の到来毎に減算
（ダウンカウント）していき、第二のカウンタ４３の７
リツプ７０ツブの状態が全て“Ｌ　”　［なった時に１
パルスのトリガ信号Ｅを発生し、再度ラッチ３８の内容
を第二のカウンタ４３に入力して上記の動作を継続する
。第６図に第二のカウンタ４３の具体的な構成例を示す
。合成微分パルスＢが”Ｈ”　ｉ／ｌ：なるとプリセッ
ト・クリア機能付きのエツジトリガー形の（Ｄ　１．Ｄ
２．Ｄ３．Ｄ４．÷瞬Ｄｓ、Ｄ６．Ｄ？。

Ｄａ）を入力され、その内部状態（Ｆｌ、Ｆ２゜Ｆ３．
Ｆ４．Ｆ６．Ｆｅ、Ｆ−ｒ、Ｆ　ｓ　）はラッチ３８の
内容に等しくなる。このとき、アンド回路１７１の出力
は”Ｌ”Ｋなっている。合成微分パルスＢがＬ”になる
とアンド回路１７１はクロックパルスＣＫ２を出力し、
フリップ７０ツブ１７２〜１７９はクロックパルスＣＫ
２全カウントしていく。フリップフロップ１７２〜１７
８はダウンカウンタを構成するように接続されているた
めに、クロックパルスＣＫ２の到来毎にその内容を減少
させる。すなわち、第二のカウンタ４３の出力Ｆ１〜Ｆ
８を２進符号としてみたとき（”　Ｌ　”を０゜パＨ′
″を１）、Ｆ１＝ＤＩ、Ｆ２＝Ｄ２．Ｆ３＝Ｄ３．Ｆ４
＝Ｄ４．Ｆ５：Ｄ５．Ｆ６＝Ｄ５．Ｆ７＝Ｄ−ｒ、Ｆａ
＝Ｄｓを初期値としてクロックパルスＣＫ２の到来毎に
減少していき、オール０（オール“Ｌ″）まで変化する
。

フリップフロップ１７２〜１７９の出力Ｆ１〜Ｆ８のう
ちいずれか１つが”Ｈ”の場合にはオア回路４４の出力
Ｇは°Ｈ”であり、Ｆ１〜Ｆ８がすべて“Ｌ″になると
出力ＧはＬ′″に変わる。

オア回路４４の出力Ｇは第三の微分器４６に入力され、
信号Ｇが”Ｈ”から”Ｉ、　ＩＩに変化するタイミング
に微少時間幅の微分パルスＥ　（）　ＩＪガ信号）を発
生する。第７図に第三の微分器４６の具体的な構成例を
示す。その動作は、第２図に示した微分器と基本的には
同様である。ここでは、プリセット機能を有するエツジ
トリガー形トグル・フリップ７コツプ２１４，２１５を
使用し、合成微分パルスＢが’Ｈ”になるとフリップフ
ロップ２１４゜２１６をプリセットしくＱ＝”Ｈ１１に
する）、第三の微分器４６の出力Ｅを”Ｌ　１１にして
いる。すなわち、合成微分パルスＢが“Ｈ”になったと
きにはトリガ信号Ｅが”Ｌ　１１になるように配慮して
いる。

第三の微分器４６の出力Ｅ　（）　ＩＪガ信号）は切換
制御器２２と第二〇カウンタ４３に入力されている。ト
リガ信号Ｅが’Ｈ”になると、第二のカウンタ４３はラ
ッチ３８の内容をフリップ７０ツブ１７２〜１７９に入
力し、その後に、クロックパルスＣＫ２によってその内
容を減算していく。

従って、トリガ信号発生部２１はラッチ３８の内容に応
じた時間間隔でトリガ信号Ｅを出力する。

クロックパルスＣＫ２はクロックパルスＣＫ３０に倍（
ｋ＝３）の周波数のパルス信号であり（第二〇分周器４
２の分周比かに分の１）、ラッチ３８はパルス検出部１
０のパルス信号Ａの半周期長Ｔｈに対応したデジタル値
であるから、トリガ信号Ｅのパルス間隔はＴｈ／ｋもし
くは略Ｔｈ／ｋとなる。

なお、トリガ信号Ｅが合成微分パルスＢと同時に発生す
る場合には、トリガ信号Ｅを強制的に”Ｌ”にするよう
第三の微分器４５が動作する。

第一の微分器（５）３３の微分パルスＡＲと第一の微分
器（至）３４の微分パルスＡＦと第三の微分器４５のト
リガ信号Ｅは、切換制御器２２に入力される。

第８図に切換制御器２２の具体的な構成例を示す。

また、その動作波形を第９図に示す。切換制御ｉ＃器２
２は、第一のシフトレジスタ４６と第二のシフトレジス
タ４７と切換ゲート回路４８によって構成されている。

第一の微分器＾３３の微分パルスＡＲおよび第一の微分
器（Ｂ）３４の微分パルスＡＦは、プリセント・クリア
機能を有するエツジトリガー形のデータ入力スリップフ
ロップ２２１゜２２２．２２３，２２４，２２６，２２
６およびエツジトリガー形のトグル・フリップフロップ
２２７のプリセット端子（Ｐ）もしくはクリア端子（Ｃ
Ｉ、）に入力されている。第一のシフトレジスタ４６の
フリップフロップ２２１，２２２，２２３　の出力信号
Ｊ１．　　■２．１３および第二のシフトレジスタ４７
の７リツフリロツプ２２４，２２５，２２６　の出力信
号Ｊ４，７５．ｒ６は、それぞれ増幅器６ａ。

θｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、７ＣＫ、Ｊ：って増１ｆｎさ
れ、対応する。駆動トランジスタ４ａ、４ｂ、４ｃ。

５ａ、ｓｂ、５ｃの通電状態をオン・オフ制御する（第
１図）。

第一の微分器（Ｂ）３４の微分パルスＡＦは、フリップ
フロップ２２１〜２２７のプリセット端子（Ｐ）または
クリア端子（ＣＬ）に入力され、フリップ７０ツブ２２
１．２２６，２２７をプリセット（Ｑ＝″Ｈ”）し、フ
リップフロップ２２２，２２３゜２２４．２２５をクリ
ア（０＝“Ｌ″）する。すなわち、微分パルスＡＦの到
来によって工１＝”Ｈ’、Ｊ２＝”Ｌ”、Ｊ３＝−Ｌ”
、Ｔ４＝−Ｌ”。

Ｔ５＝″Ｉ、”、Ｊ８：ｕＨ”、０２２７：’Ｈ”　ｉ
／（設定する。１１とＪ６が“′Ｈ″であるから、第一
の駆動トランジスタ４ａと第二の、駆動トランジスタ６
Ｃがオン状態になり、他の駆動トランジスタはオン状態
になる（第一の設定状態）。従って、直流電源１−第一
の駆動トランジスタ４ａ−コイル３ａ。

３Ｃ−第二の駆動トランジスタ５Ｃ−直流電源１のよう
に電流路が形成される。

第一の微分器（Ａ３３の微分パルスＡＲは、フリップフ
ロップ２２１〜２２７のプリセット端子の）またはクリ
ア端子（ＣＬ　）に入力され、フリップフ０ツブ２２３
，２２４をプリセット（Ｑ＝ＩＩＨｎ）し、７リツプフ
ロツプ２２１．．２２２，２２５゜２２６．２２７をク
リア（Ｑ＝”Ｌ″）する。すなわち、微分パルスＡＲの
到来によって７１＝”Ｌ”。

Ｊ２．＝”Ｌ’、Ｊ３＝ｕＨ”、１４＝”Ｈ”、Ｊｓ＝
”Ｌ’。

Ｊ６＝＝″’Ｌ’、Ｑ２２７＝”Ｌ”を設定する。Ｉ３
と工４が”Ｈ”であるから、第一の、駆動トランジスタ
４Ｃと第二の駆動トランジスタ６ａがオン状態になり、
他の駆動トランジスタはオフ状態になる（第二の設定状
態）。従って、直流電源１−第一の駆動トランジスタ４
Ｃ→コイル３ｃ、３ａ→第二の駆動トランジスタ５ａ−
直流電源１のように電流路が形成される。

第９図において、第一の微分器（Ｂ）３４の微分パルス
ＡＦが１Ｈ″になった時点から説明する。このとき、ト
リガ信号発生器２１はＴ１／３（ｋ＝３）の時間間隔で
トリガパルスを発生する。微分パルスＡＦによって切換
制御器２２は第一の設定状態に設定され、Ｊｌと１６が
“Ｈ”となる（■状態）。

次に、トリガ信号発生部２１の動作によってＴ１／３時
間経過時点でトリガ信号Ｅが発生すると、フリップフロ
ップ２２７の状態はＱ２２７＝”Ｈ”であるから、アン
ド回路２２９を介してトリガ信号Ｅが出力され、アンド
回路３００の出力はＬ”を保′持している。トリガ信号
ＥＵ第一のシフトレジスタ４６の７リツプフロツプ２２
１，２２２，２２３のクロック端子（ＣＫ）に入力され
、トリガ信号Ｅの立ち上がりエツジにおいてデータ入力
端子ｐのデータを各フリップフロップの内部に取り込み
出力ｆる。フリップ７０ツ７’２２１，２２２，２２３
はシフトレジスタを構成しており、トリガ信号Ｅの第一
回目の到来によって７１＝“Ｌ″、Ｊ２＝”Ｈ”。

１３＝“Ｌ”に変わる。また、トリガ信号Ｅの第一回目
の到来では、第二のシフトレジスタ４７の７リツプフロ
ツプ２２４，２２５，２２６　は変化しない。従って、
工２と１６が”Ｈ”となる（■状態）。

これに伴って、第一の駆動トランジスタ４ａ　、　４ｂ
　。

４Ｃの通電状態が切り換えられ、駆動トランジスタ４ｂ
がオンになり、４ｃ、４ａはオフとなり、３相のコイル
３ａ、３ｂ、３ｃの電流路も切り換わる。また、トリガ
信号Ｅはインバータ回路２２８を介してフリップ７０ツ
ブ２２７のトグル入力端子のに入力されている。従って
、トリガ信号Ｅの立ち下がりエツジにおいて切換ゲート
回路４８の７１Ｊツブフロツプ２２７の内部状態を反転
し、Ｑ２２７＝”Ｌ”にする。

次のＴ１／３時間経過時点で第二回目のトリガ信号Ｅが
発生すると、７リツプ７０ツブ２２７の状態はＱ２２７
＝”Ｌ”であるから、アンド回路３００金介してトリガ
信号Ｅが出力され、アンド回路２２９の出力は°Ｌ″′
を保持している。トリガ信号Ｅは第二のシフトレジスタ
４７の７リツプフロツプ２２４，２２５，２２６　のク
ロック端子（ＣＫ）に入力され、トリガ信号Ｅの立ち上
がりエツジにおいてデータ入力端子ｐ）のデータを各フ
リップフロップの内部に取り込み出力する。フリップフ
ロップ２２４，２２６，２２６はシフトレジスタを構成
しており、トリガ信号Ｅの第二回目の到来によって１４
＝”Ｈ”、Ｊ６＝”Ｌ’、Ｊｓ＝−Ｌ”に変わる。また
、トリガ信号Ｅの第二回目の到来では、第一のシフトレ
ジスタ４６の７リツプフロツプ２２１，２２２，２２３
は変化しない。従って、工２と■４が”Ｈｎとなる（■
状態）。これに伴って、第二の駆動トランジスタ５ａ、
　５ｂ、ｅｓｃの通電状態が切シ換えられ、駆動トラン
ジスタ５ａがオンになり、ｓｂ、５ｃはオフとなシ、３
相のコイル３ａ、３ｂ、３ｃの電流路も切シ換わる。

また、トリガ信号Ｅの立ち下がり工・ノジにおいて切換
ゲート回路４８のフリップフロップ２２７の内部状態を
反転し、Ｑ２２７＝”ＨＩ＋にする。

次のＴ１／３時間経過時点で第三回目のトリガ信号Ｅが
発生すると、第一の７フトレジスタ４６の状態が変化し
、Ｉ３と■４のみが”　Ｈ”となる（■状態）。また、
第三回目のトリガ信号Ｅが発生する前に第一の微分器（
Ａ）３３の微分・＜ルスＡＲが生じた場合には、フリッ
プフロップ２２１〜２２７の内部状態を７１＝”Ｌ″、
Ｊ２：”Ｌ″、Ｊ３ニーＨ”。

１４＝”Ｈ”、Ｔｔｓ＝”Ｌ”、１ｅ＝”Ｌ”、Ｑ２２
７＝”Ｌ　ｌ＋に設定する（第二の設定状態）。これは
、前述の■状態と一致している。このとき、トリガ信号
発生器２１は７２７３時間経過毎にトリガ信号Ｅｉ発生
するようになっている。

次に、１２７３時間経過後のトリガ信号Ｅの到来によっ
て切換制御器２２は１３と１６が”Ｈ″となり（■状態
）、駆動トランジスタ４Ｃ，ｓｂがオンになる。さらに
、１２７３時間経過後のトリガ信号Ｅの到来によって１
１と工６が“Ｈ”となり（■状態）、駆動トランジスタ
４ａ、ｓｂがオンとなる。次に、トリガ信号Ｅまたは微
分パルスＡＦが発生すると、初期の■状態が選択される
。従って、パルス信号Ａの１周期に同期して３相コイル
への電流路が６状態に切換制御されている。

次に、全体の回転駆動動作について説明する。

ロータ２の回転に伴ってコイル２７に生じる発電電圧を
パルス検出部１ｏにおいて波形整形し、パルス信号Ａを
作り出す。パルス信号Ａの半サイクルはロータ２の１磁
極分の回転に相当し、パルス信号Ａの立ち上がりエツジ
および立ち下がシエッジによってロータ２と３相のコイ
ル３ａ、３ｂ。

３Ｃの相対位置が検知できる。計数部１１によってパル
ス信号Ａの半周期長Ｔｈに対応したカウント値（デジタ
ル信号）Ｄ１〜Ｄ９を得る。通電切換部１３のトリガ信
号発生器２１に計数部１１のカウント値Ｄ１〜Ｄ８を入
力し、Ｔｈ／ｓもしくは略Ｔｈ１３の時間毎にトリガ信
号Ｅを発生させる。

通電切換部１３の切換制御部２２は、パルス信号Ａの立
ち下がりエツジにおける微分パルスＡＦにより第一の駆
動トランジスタ４ａ、　４ｂ、　４ｃと第二の駆動トラ
ンジスタ５ａ、ｓｂ、５ｃの通電状態を第一の設定状態
になし、その後のトリガ信号Ｅの到来毎に第一の駆動ト
ランジスタ群と第二の駆動トランジスタ群の通電状態を
順次所定の順番に切り換えていく。次に、パルス信号Ａ
の立ち上がりエツジにおける微分パルスＡＲが発生する
と、切換制御器２２は第一の駆動トランジスタ４ａ、４
ｂ、４ｃと第二の駆動トランジスタ６ａ。

ｓｂ、ｓｃの通電状態を第二の設定状態になし、その後
のトリガ信号Ｅの到来毎に第一の駆動トランジスタ群と
第二の駆動トランジスタ群の通電状態を順次所定の順番
に切り換えていく。このようにして、３相のコイル３ａ
、３ｂ、３ｃへの電流路をロータ２の回転に同期して切
換制御し、所定方向にロータ２を回転駆動する（なお、
後述するように、モータの起動は同期電動機もしくはス
テッピングモータのように所定時間毎にコイルの電流路
を切り換えて行なうことができる）。

前述の実施例に示すように、１個の検出コイルによって
３相のコイルへの電流路を切シ換えるようにするならば
、位置検出用の部品点数が大幅に少なくなり、モータ内
への実装や配線が簡単になる。また、コンプレッサ用モ
ータのような高温・高圧状態での使用にも十分に耐える
ことができるので、信頼性や寿命が大幅に向上する。

第１０図に起動回路も含めた本発明の実施例を示す。同
図に於いて、第１図の実施例と同様な機能を表わす部品
は同一の番号を付し、その動作は第１図の実施例と同様
であり説明を省略する。

本実施例では、起動回路部１４と選択部１５が付加され
ている。起動回路部１４は、ロータ２を停止状態から所
定の回転速度まで起動・加速するように、６相のパルス
信号Ｘ１．Ｘ２．Ｘ３．Ｘ４゜Ｘｓ、Ｘｓと起動指示・
（ルスＷを選択部１５に出力する。選択部１６は、起動
指示）（ルスＷの”Ｈ”の時に起動回路部１４のパルス
ｘ１〜ｘ６を、駆動トランジスタ４ａ、４ｂ、４ｃ、５
ａ、５ｂ、６ｃの通電制御パルスＹ　１．Ｙ２．Ｙ３．
Ｙ４．Ｙｓ、Ｙ６として出力する。起動回路部１４の）
（ルスｘ１゜Ｘ２．Ｘ３は”Ｈ”となるパルス信号が所
定時間毎に順次変化してゆき、）ζシスＸ４．Ｘ６．Ｘ
ｅも“ＨＩＩとなるノくルス信号が所定時間毎に順次変
化シテいき、パルスＸ１．Ｘ２．Ｘｓにおける変化とパ
ルスＸ４．Ｘｓ、Ｘ６における変化は交互に生じるよう
になされている。すなわち、３相のコイル３ａ、ｓｂ、
３ｃへの電流路は前述の６状態を順次繰り返すようにし
ている。その結果、ロータ２は同期電動機もしくはステ
ッピングモータのようにステップ的に回転駆動される。

電流路の切り換え時間を徐々に短くして、ロータ２の回
転速度を徐々に加速していく。

パルスＸ１〜Ｘ６の切り換え時間幅が所定値まで短くな
ると、起動指示パルスＷをＬ″にする。

ロータ２が正常に加速され回転している場合には、第一
の微分器（３）３３の微分パルスＡＲと第一の微分器（
Ｂ）３４の微分パルスＡＦの合成パルスＢおよびラッチ
３８の信号Ｄ９によって、選択部１６は切換制御器２２
の出力パルスＪ１．Ｊ２．Ｊ３゜Ｉ４．Ｊｓ、Ｉｅを駆
動トランジスタ４ａ、　４ｂ。

４ｃ、５ａ、ｃｓｂ、５ｃの通電制御パルスＹ１゜Ｙ２
．Ｙ３．Ｙ４．Ｙ５．Ｙｅとして出力するように選択し
、以後、■１〜Ｉ６によって３相のコイル３ａ、３ｂ、
３ｃの電流路を切換・制御し、第１図の実施例にて説明
した回転駆動動作を行なう。このとき、選択部１５の出
力信号Ｚは“Ｈ”（正常な回転動作を表す）になシ、起
動回路部１４の動作は初期状態にもどり停止する。また
、ロータ２が所定の回転速度まで加速されていなかった
場合には、選択部１５の出力信号Ｚは“Ｌ”状態を続け
る。従って、起動回路部１４は、起動指示パルスＷを”
Ｌ”にした後の所定時間経過後の信号２が“Ｌ″の場合
には前述の起動・加速動作を再度行なうようにしている
。なお、ロータ２が所定の回転速度以上で回転している
か否かは、後述するように合成微分パルスＢとラッチ３
８の最上位桁出力Ｄ９の状態によって判別する。

第１１図に選択部１５の具体的な構成例を示す。

選択部１６は速度判別器４９と信号選択器５Ｑによって
構成されている。速度判別器４９のクリア機能を有する
エツジトリガー形のトグル・フリップフロップ３０６，
３０７は起動回路部１４の起動指示パルスＷが“Ｈ″の
期間（起動・加速時）にその内部状態をクリアされる（
Ｑ３ｏｅ＝“Ｌ”。

Ｑ３０７＝″’Ｌ”）。従って、ナンド回路３０８の出
力が“Ｈ＃になり、オア回路３０９の出力は”Ｈ”とな
り、インバータ回路３１０の出力Ｚは“Ｌ”になる。オ
ア回路３０９およびインバータ回路３１０の出力はそれ
ぞれ信号選択器５ｏのアンド回路３２１，３２２，３２
３，３２４，３２６゜３２６およびアンド回路３２７，
３２８，３２９゜３３０．３３１，３３２に入力されテ
ィる。信号Ｚがｕ　Ｌ　＃の時には起動回路部１４の信
号ｘ１〜Ｘ６を選択部１５の出力にする（Ｙ１＝Ｘ１．
Ｙ２＝Ｘ２゜Ｙ３＝Ｘ３．Ｙ４＝Ｘ４．Ｙ５＝Ｘ５．Ｙ
６＝Ｘ６　）。

起動回路部１４の動作によりロータ２が正常に起動・加
速されると、パルス信号Ａの立ち上がりエツジおよび立
ち下がりエツジにおいて合成微分パルスＢが発生する。

合成微分パルスＢはアンド回路３０５を介してフリップ
フロップ３０６のトグル入力端子（７）に入力され、フ
リップ７０ツブ３０６．３０７は合成微分パルスＢの到
来回数をカウントする。起動指示パルスＷが“ＨＩＩの
間はフリップフロップ３０６，３０７はその内部状態を
°゛Ｌ”に保持されている。起動指示パルスＷが”　Ｌ
″に変化した後に、合成微分パルスＢが３回到来すると
７リツプフロツプ３０６と３０７の内部状態はＱ３０６
＝”Ｈ”、Ｑ３０７：”Ｈ”になシ、ナンド回路３０８
の出力が”　Ｌ　”になる。

また、合成微分パルスＢが”　Ｈ”の期間にセント・リ
セット機能を有するフリップフロップ３０４にラッチ３
８の最上位出力Ｄ９を保持させる。ランチ３８の最上位
出力Ｄ９は、パルス信号Ａの半周期長Ｔｈが所定時間幅
よりも長い場合（ロータ２の回転速度が所定速度よりも
遅い時）にはＩＩ　ＨＩＩであり、パルス信号Ａの半周
期長Ｔｈが所定時間幅よりも短い場合（ロータ２の回転
速度が所定速度よりも速い時）にばＬ″になる。従って
、ロータ２の回転速度が所定の速度以上になった時には
、オア回路３０９の出力が”Ｌ″になり、インバータ回
路３１０の出力Ｚが”Ｈ″になる。その結果、切換制御
器２２の信号１１〜Ｊ６が信号選択部５０より出力され
る（Ｙ１＝Ｔ１．Ｙ２−１２゜Ｙ３＝Ｊ３．Ｙ４＝Ｊ４
．Ｙ５＝Ｔ５．Ｙ６＝Ｊ６）。

また、ロータ２の起動・加速が正常に行なわれないで、
ロータ２が停止または所定速度以下で回転している場合
には、合成微分パルスＢが発生しないかまたはランチ３
８の信号Ｄ９が“Ｈｕになり、速度判別器４９のオア回
路３０９の出力は”　Ｈ”、インバータ回路３１０の出
力２は′Ｌ″の状態を維持している。

選択部１６を構成するようにしたが、本発明はそのよう
な場合に限らず、計数部１１．クロックパルス発生部１
２１通電切換部１３．起動回路部１４および選択部１６
の主要な部分にマイクロコンピュータを使用してもよく
、本発明に含まれることはいうまでもない。また、３相
のコイルを有するブラシレス直流モータにかぎらず、２
相のコイルを有するブラシレス直流モータも構成できる
。さ／゛してもよい。

なお、交流ライン電圧（Ａｃ１ｏｏＶ）をスイッチング
整流して直流電源１を作り出し、その直流電圧値を変化
させることにより、ロータ２の回転速度を変化させるこ
ともできる。また、第一の駆動トランジスタ群４ａ、４
ｂ、４ｃまたは第二の駆動トランジスタ群５ａ、ｓｂ、
５ｃの一方もしくは両方を高周波にてオン・オフ動作（
パルス幅発明の主旨を変えずして種々の変更が可能であ
る。

発明の効果本発明のブラシレス直流モータは、位置検出用の素子が
１個でよいために、モータ構造が簡単となり配線も簡単
になる。また、位置検出素子としてコイルを使用できる
ので、悪環境での使用に適している。従って、本発明に
もとづいてコンプレッサ用のブラシレス直流モータを構
成するならば、構造の簡単な長寿命・高信頼性のモータ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるブラシレス直流モータ
のブロック図、第２図は第一の微分器の具体的な構成を
表わす図、第３図は第一の微分器の動作波形図、第４図
は第一のカウンタとう、ノチの具体的な構成を示すブロ
ック図、第５図は第一のカウンタとラッチの動作説明用
の波形図、第６図は第二のカウンタの具体的な構成を示
すプロツ成を示すブロック図、第９図は動作説明のだめ
の波形図、第１０図は起動回路も含めた本発明のブロッ
ク図、第１１図は選択部の具体的な構成を表すブロック
図である。１・・・・・・直流電源、２・・・・・・ロータ、３ａ
、ａｂ。３Ｃ・・・・・・コイル、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・・・
・第一の駆動トランジスタ、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・・
・・第二の駆動トランジスタ、６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ
、７ｂ。７Ｃ・・・・・・増幅器、１ｏ・・・・・・パルス検出
部、１１・・・・・・計数部、１２・・・・・・クロッ
クパルス発生部、１３・・・・・・通電切換部、１４・
・・・・・起動回路部、１５・・・・・・選択部、２１
・・・・・・トリガ信号発生器、２２・・・・・・切換
制御器。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名手続
補正書昭和６Ｑ年１２月に　日昭和５９年特許願第２１７６０７号２発明の名称ブラシレス直流モータ３補正をする者事（’ｌとの開係　　　　　　特　　　許　　　出　　
　願　　大佐　所　　大阪府門真市大字門真１００６番
地名　称　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　
　　山　　下　　俊　　彦４代理人　〒５７１住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器
産業株式会社内５補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄ｄ頗硬どγ）図面６、補正の内容（１）明細書第８頁第８行目から第９頁第１６行目まで
の「入力信号は・・・・・・ｔｔ　ＨＩ？状態を保持す
る。」を次のように補正します。「入力信号はセット・リセット形の７リツプ７０ツブ１
０７のセット入力端子Ｓとインバータ回路１ｏ１に入力
されている。インバータ回路１０１の出力はフリップ７
０ツブ１０７の出力とアンド回路１０８にて論理積がと
られ、アンド回路１０８の出力はオア回路１０３を介し
てエツジトリガー形のトグル・フリップフロップ１０４
のトグル入力端子Ｔに入力される。従って１人力信号の
立下シェッジによってフリップ７０ツブ１０４は反転す
る（　Ｑ’０４　＝”　Ｈ”からＱ、ｏ４＝ｉｔ　Ｉ、
　ＴＩに変わる）。ここに、ｔｔ　ＨＩ＋は高電位状態
を表わし　＋１　Ｌ、　＋１は低電位状態を表わす（以
後、同様である）。エツジトリガー形のトグル・フリッ
プフロップ１０５も反転しく　Ｑ、ｏ５＝”　Ｈ’ｌが
らＱ４．５＝Ｉｔ　Ｌ　＋１に変わル）、ナンド回路１
０６の出力信号はｌｔ　Ｉ、　Ｑがら°°Ｈ″に変わる
。ナンド回路１０６の出力信号はフリップフロップ１０
７のリセット入力端子Ｈに入力されており、出力信号が
Ｈ″になるとＱ１ｏ７＝°１Ｌ”になシ、アンド回路１
０Ｂの出力は＋１　Ｌ　ＩＩになる。また、出力信号−
Ｈ”の時にはアンド回路１０２の出力側にクロックパル
スＣＫ１が出力される。クロックパルスＣＫ１は後述ス
るクロックパルス発生部１２にて作り出される所定周波
数のパルス信号である。フリップフロップ１０４　、１
０５はクロックパルスＣＫ１をカウントして行きその状
態を変化させる。フリップフロップ１０４と１０５が共
にｌｔ　ＨＩｆｆになると、ナンド回路１０６の出力信
号は１１　Ｌ”に変化し、アンド回路１０２の出力が°
ゞＬ”になる。クロックパルスＧＫ１が７リツプフロツ
プ１０４に入力されなくな！ｌｌ、フリップフロップ１
０４と１０５は“Ｈ”を保持する。このとき、フリップフロップ１０７の出力は”Ｌ”であ
シ、アンド回路１０Ｂの出力は”Ｌ”を保持する。また
、入力信号が°゛Ｌ′′からＩｔ　１（１１に変化して
も、　フリップ７０ツブ１ｏアはセラ）　（Ｑ１０７　
＝”　Ｈ”）されるが、インバータ回路１０１の出力が
９“Ｌ”になるから、アンド回路１０８の出力は１°Ｌ
”のままである。」（２）図面第２図および第会図を別
紙の通υ補正します。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）永久磁石により構成されたＮ組（Ｎは整数）の磁
極対を有するロータと、前記ロータの界磁磁束と鎖交す
る２相以上の複数相のコイルと、直流電源から前記複数
相のコイルへの電流路を形成する第一の駆動トランジス
タ群と、前記複数相のコイルから前記直流電源への電流
帰路を形成する第二の駆動トランジスタ群と、前記ロー
タの回転に同期したパルス信号を得るパルス検出手段と
、所定周波数のクロックパルスを作り出すクロックパル
ス発生手段と、前記パルス検出手段のパルス信号に応動
して前記クロックパルスをカウントすることにより前記
パルス信号の半周期長Ｔｈに対応したカウント値を得る
計数手段と、前記計数手段のカウント値にもとずいてＴ
ｈ／ｋ（ｋは２以上の整数）もしくは略Ｔｈ／ｋの時間
毎にトリガ信号を作り出し、前記トリガ信号により前記
複数相のコイルへの電流路を切換制御する通電切換手段
と、前記パルス検出手段のパルス信号の立ち上がりエッ
ジの到来にもとづいて前記第一の駆動トランジスタ群お
よび第二の駆動トランジスタ群の通電状態を第一の所定
状態となす第一の状態設定手段と、前記パルス検出手段
のパルス信号の立ち下がりエッジ到来にもとづいて前記
第一の駆動トランジスタ群および第二の駆動トランジス
タ群の通電状態を第二の所定状態となす第二の状態設定
手段とを具備し、前記通電制御手段は、前記第一の状態
設定手段の動作により前記パルス検出手段のパルス信号
の立ち上がりエッジの到来時にもとづいて前記第一の駆
動トランジスタ群および第二の駆動トランジスタ群の通
電状態を前記第一の所定状態となし、前記第二の状態設
定手段の動作により前記パルス検出手段のパルス信号の
立ち下がりエッジの到来にもとづいて前記第一の駆動ト
ランジスタ群および第二の駆動トランジスタ群の通電状
態を前記第二の所定状態となし、さらに、前記トリガ信
号の到来により前記第一の駆動トランジスタ群および第
二の駆動トランジスタ群の通電状態を所定の順番に順次
切り換えることにより、前記複数相のコイルへの電流路
を前記ロータの回転に同期して切換制御したことを特徴
とするブラシレス直流モータ。