JPS6143955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転子の回転位置に応じて形成され
るスイツチング信号でもつて電機子コイルを切換
通電するようにしたブラシレスモータ駆動回路に
関する。

ロータの回転位置を検出する回転位置検出信号
に基いて電機子コイルの通電切換えを行つて回転
トルクを得るようにしたブラシレスモータにおい
ては、矩形波状の切換電流波形の立下り及び立上
り位置における急激電流変化によつてコイル間に
吸引力が働らき、振動騒音が発生しやすい。特
に、電機子コイルとロータマグネツトとがモータ
の軸方向に対向している偏平型（アキシヤルエア
ギヤツプ型）のブラシレスモータにおいては、電
機子コイルとマグネツトとが、ボイスコイルとマ
グネツトとを備えるスピーカーと類似の構造とな
つているので、大きい振動、騒音が発生すること
がある。

第１Ａ図は２相４極の偏平型ブラシレスモータ
の縦断面図、第１Ｂ図は第１図のステータの平面
図である。円盤状のロータヨーク１にはリング状
のロータマグネツト２が取付けられている。この
マグネツトは、第１Ｂ図一点鎖線で示すようにロ
ータの周方向に沿つて例えば４極のＮ極、Ｓ極が
交互に着磁されている。なお着磁パターンは、極
性が急激に変化する磁極の境界部分と、極性がゆ
るやかに変化する磁極の境界部分とが交互に配列
されるようになつている。

ロータヨーク１の中心にはモータ軸３が取付け
られ、このモータ軸３はステータの軸支持体４の
中心穴に取付けられた軸受５，６，７によつて回
転自在に支持されている。軸支持体４には円板状
のステータヨーク８が取付けられ、このヨーク８
上にはコイル９がロータマグネツト２と軸方向に
近接対向した状態で取付けられている。

コイル９は第１Ｂ図に示すようにＡ相コイルＬ
_A、Ｌ_A′及びＢ相コイルＬ_B、Ｌ_B′から成り、Ａ相
とＢ相のコイルは電気角で180゜の位相差で配置
されている。またＡ相コイルＬ_AとＬ_A′（Ｂ相コ
イルＬ_BとＬ_B′）とは互に直列に接続され、電気
角で360゜の位相差で配置されている。また各コ
イルの半径方向の部分の中心角度は例えば電気角
で120゜となつている。

このような偏平モータにおいては、ロータマグ
ネツト２の磁極の反転位置でＡ相とＢ相のコイル
の電流切換えを行うようにしている。この反転位
置では第１Ｂ図の矢印のように周方向の漏れ磁束
が存在しているため、この磁束とコイルの切換電
流とによつてモータの軸方向の力が生ずる。従つ
て、この力によつてマグネツトヨーク１またはス
テータヨーク８が振動して騒音が発生する。

本発明は上述の問題点にかんがみてなされたも
のであつて、モータの振動騒音が極力押えられる
ようにしている。

以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明の一実施例を示すモータ駆動回
路の回路図であり、第３図及び第４図は第２図の
各部の波形を示す波形図である。

第２図において、ロータの回転位置はホール素
子１２のような位置検出素子によつて検出され
る。ホール素子１２の出力はトランジスタ１３，
１４抵抗１５，１６，１７から成る差動増幅器に
よつてスイツチング増幅され、この差動増幅器の
出力（トランジスタ１５，１６のコレクタ）から
電気角180゜ごとに交互に反転するスイツチング
信号が形成される。このスイツチング信号駆動素
子であるトランジスタ１８，１９のベースに供給
され、こられのトランジスタが交互にオン・オフ
し、コイルＬ_A、Ｌ_Bが交互に通電される。

非導通時のコイルＬ_A、Ｌ_Bにはロータマグネツ
トの回転によつて誘起電圧が生ずる。即ち、コイ
ルＬ_A、Ｌ_Bの夫々一端Ａ点、Ｂ点においては、第
３図Ａ、Ｂに示す正弦波状の起電圧が発生してい
る。なお起電圧Ａ，Ｂは、コイルに供給されてい
る電源電圧＋Ｖよりも大きい電圧となつている。
起電圧Ａ、Ｂは一方向導通素子であるダイオード
２０，２１を介して加算され、第２図Ｃ点におい
て第３図Ｃに示すような電圧波形が形成される。
この電圧Ｃは抵抗１７を介して差動増幅器の電源
として供給される。なお電圧Ｃは抵抗２２を介し
てホール素子の電流供給端子にも供給されてい
る。

従つて、差動増幅器はホール素子１２の正相及
び逆相の出力に応じてスイツチング動作するが、
その出力はＣ点の電圧波形に比例して変化する。
このため、ロータの界磁極の極性反転位置では、
主磁束（例えば第１Ａ図の軸方向に磁束）が減少
して漏れ磁束（例えば第１Ｂ図の周方向の磁束）
が増加するので、ホール素子１２の起電圧が減少
する上に、第３図Ｃに示すように差動増幅器の供
給電圧が減少する。この結果、電流切換時点では
差動増幅器の出力が減少して、トランジスタ１
８，１９に供給されるベース電流が第３図Ｄ、Ｅ
に示すように電流切換時点の付近でほゞ零に絞ら
れる。従つて、ベース電流がほゞ零になる部分で
は、コイルＬ_A、Ｌ_Bの双方にスイツチング電流が
流れないので、ロータの界磁極の極性反転部分の
周方向の漏れ磁束によつてステータまたはロータ
に軸方向の力が発生することが防止される。この
ためモータの振動、騒音が減少する。

またトランジスタ１８，１９は第３図Ｄ、Ｅに
示すベース電流に応じてスイツチング動作するの
で、コイルＬ_A、Ｌ_Bを流れるスイツチング電流の
立上り及び立下りは急激に変化せず所定の傾斜を
もつたものとなる。このため電流の急激な変化に
よる振動、騒音が減少される。

なおモータの起動時においては、コイルＬ_A、
Ｌ_Bに起電力が誘起されないので、Ａ点、Ｂ点に
おいては第４図Ａ、Ｂに示すように、ピーク値が
電源電圧＋Ｖのスイツチング波形が現われてい
る。従つて、Ｃ点には第４図Ｃに示すように＋Ｖ
の一定直流電圧が生じている。このため、差動増
幅器が電源電圧＋Ｖでもつて駆動され、その出力
からは矩形波状のスイツチング信号が形成され
る。この結果、トランジスタ１８，１９のベース
には第４図Ｄ、Ｅに示すような電気角で180゜ず
つ切換る矩形波状のベース電流が供給される。そ
してこのベース電流によつてトランジスタ１８，
１９が十分に飽和され、モータを起動させるのに
十分な駆動電流がコイルＬ_A、Ｌ_Bに流れる。

次に第５図は第２図の変形例を示すモータ駆動
回路である。第２図に示す駆動回路は上述のよう
に起動時に矩形波状の駆動電流がコイルＬ_A、Ｌ_B
に流れるので、起動時の電流の急激な変化によつ
て振動騒音が発生するおそれがある。従つて、第
５図に示すように、トランジスタ１８，１９のベ
ースと接地ライン間にコンデンサ２３，２４を挿
入して、第４図DEに示すスイツチング電流の立
上り及び立下りのエツジをなまらすようにしても
よい。

またトランジスタ１８，１９のエミツタに直列
に抵抗２５，２６を挿入して、トランジスタ１
８，１９に負帰還をかけるようにしてもよい。こ
の場合、電流の切換え時点でトランジスタ１８，
１９が能動動作する領域では、抵抗２５，２６に
よつて負帰還がかかるので、電流の急激な増加及
び減少が緩和されて振動、騒音が減少される。な
お第５図に示すようにホール素子１２には＋Ｖ電
源から一定に動作電流を供給するようにしてもよ
い。

なお本発明は、３相またはそれ以上の相数のコ
イルを備えるブラシレスモータに適用することが
できる。また受光素子とでもつてロータの回転位
置を検出するようにしたモータ駆動回路において
は、受光素子（例えばフオトトランジスタ）の動
作電流をコイルの誘起電圧でもつて制御するよう
に構成すればよい。

本発明は上述の如く、ブラシレスモータの電機
子コイルの誘起電圧波形に応じて上記電機子コイ
ルを切換通電するスイツチング信号を制御するよ
うにしたので、電機子コイルの通電切換時点にお
いて通電電流を制限することができる。従つて、
通電切換時点で発生するモータの振動、騒音を極
力減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は２相４極の偏平型ブラシレスモータ
の縦断面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のステータの平
面図、第２図は本発明の一実施例を示すモータ駆
動回路の回路図、第３図及び第４図は第２図の各
部の波形を示す波形図、第５図は第２図の変形例
を示すモータ駆動回路の回路図である。 なお図面に用いられている符号において、１２
……ホール素子、１３，１４……トランジスタ、
２０，２１……ダイオード、Ｌ_A、Ｌ_B……コイル
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転子の回転位置を検出する検出素子と、こ
   の検出素子の出力を増幅してスイツチング信号を
   形成する増幅回路と、このスイツチング信号によ
   つて複数の電機子コイルを切換通電する駆動素子
   と、各電機子コイルの逆起電力を上記増幅回路の
   電源として導出する一方向導通素子とを具備し、
   電機子コイルの通電切換時点で上記増幅回路の出
   力が上記逆起電力の低下に伴つて低下し、上記駆
   動素子を流れる駆動電流の急峻な変化が緩和され
   るようにしたブラシレスモータの駆動回路。