JPS62141992A - ブラシレスモ−タの駆動装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、ブラシレスモータの駆ｖＪ装置に関する。

［発明の技術的背優］ ブラシレスモータの駆動方式には、２相方式、３相方式
等の方式がある。これらはいずれも永久磁石から成る〇
−タ（回転子）が回転する回転界磁方式である。ステー
タ（固定子）は？！数のコイルから成り、ロータの位置
を検出するための位置検出素子を備えている。この位置
検出素子としては、ホール素子、磁気抵抗素子等の磁界
変換素子あるいは光センサ等が用いられ、ロータのｆＱ
　Ｉにより、回転トルクをｉｇＩるために最適な位置関
係にあるコイルにＭ流を流すための信号を得る。

次に、従来におけるブラシレスモータの駆動方式につい
て図を用いて説明する。なお、以下の説明では、アキシ
ャルギャップ型の３相８極全波駆動方式を例に説明する
。

第７図は前述のブラシレスモータをＶＴＲのシリンダ駆
動用モータとして用いた場合の断面図である。この第７
図において、■はシリンダＩ１１立てあり、１１１はそ
の回転シリンダ、１１２は同じく下部固定シリンダであ
る。胆はステータ組立であり、１２１はそのステータ組
立のステータ基板１２２に接着された駆動コイルであり
、６個等間隔に配置されている。Ｕはロータ組立であり
、８極のＩｍが施されたロータマグネット　１３１がロ
ータヨーク１３２に接着されている。ロータヨーク　１
３２はロータボス１３３にカシメ固定されている。この
ロータ組立旦は、コイル１２１とロータマグネット　１
３１とが一定の間隔を保つように、シャフト１４に止め
ビス１５で固定されている。

第８図及び第９図はそれぞれ第７図のステータ組立昆と
ロータ組立Ｕを軸方向からみた平面図である。第８図に
示すように、ステータ基板１２２には、３個のホール素
子１６ａ　、　１６ｂ　、　１６ｃが等間隔で配冒され
ている。また、ステータ基板１２２には、端子部１７が
設けられ、ホール素子１６８〜１６Ｃ１電源、コイル１
２１の口出し部等合計１１本のリード線を引き出すため
のラウンドが設けられている。

そして、これらのラウンドは図示しない駆動回路と接続
されている。

ロータマグネット　１３１は第９図に示すように、軸周
りに等間隔で８極１１磁されている。

次に、駆動装置の全体的構成及び動作を第１０図を参照
しながら説明する。第１０図は駆り装置の基本構成を概
略的に示す回路図である。この第１０図において、上記
６個のステータコイル１２１は、基板１２２上で対向す
るものが直列に接続され、３相のステータコイルＵ、Ｖ
、Ｗを形成している。

ホール素子１６ａ〜１６ｃの検出信号はそれぞれ駆動回
路１８の差動増幅回路１８１〜１８３で増幅された後、
波形整形回路１８４〜１８６で矩形波に変換される。こ
の波形整形出力Ａ１〜Ａ３は、３相のロジックシーケン
ス回路　１８７により３相のスイッチング信号Ｂ工〜Ｂ
６に変換される。このスイッチング信号Ｂｔ−Ｂｓは出
力段のスイッチングトランジスタＴｒｔ〜Ｔｒ６に与え
られ、これらトランジスタＴｒｔ〜Ｔｒｓのオン、オフ
を制御することにより、コイルＵ、Ｖ、Ｗに流れる信号
を切り換える。

第１１図は、駆動回路１８の動作を示すフローチャート
である。第１１図（ａ　）はホール素子１６ａ〜１６ｃ
によって得られた３相の回転位置検出信号を示す。第１
１図（ｂ　）〜（ｄ　）はそれぞれ波形整形回路１８４
〜１８６の波形整形出力Ａｒ〜Ａ３を示す。

第１１図（ｅ　）〜（ｊ　＞はそれぞれロジックシーケ
ンス回路１８７から出力されるスイッチング信号８１〜
Ｂ６であり、それぞれ付記したトランジスタＴ＋”１〜
Ｔｒｓのベースに加えられる。第１１図（ｋ）〜（ｍ　
）はそれぞれ対を成すトランジスタ７ｒ１とＴｒ２．丁
ｒ３とＴｒ４．ＴｒｓとＴＩ’ｓの接続点における出力
電圧Ｃ５＝０３を示す。この第１１図（ｋ　）〜（ｍ）
において、破線で示すものは、コイルに発生した逆起電
圧である。

なお、モータの回転数はトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３の
エミッタに供給される制御電圧Ｖｃによって制御される
。

［背頽技術の問題点コ しかし、上述した従来のブラシレスモータの駆り装置の
場合、小型・軽う化が難しいという問題を有する。これ
は、１つには、ロータの回転位置をホール素子１６ａ〜
１６ｃ等の位置検出素子で検出しているため、モータか
らの口出し部が多いという点にある。また、１つには、
位置検出素子の取付は位置の制約が厳しいという点にあ
る。後者の点は、特に、コイルの形状、大きさ、厚さ等
の制約が大きいアキシャルギャップ型のブラシレスモー
タの駆動装置においては、影響が大きい。

このように従来のブラシレスモータの駆動装置は、小型
・軽量化が難しいため、間接的に、これを使う機器の小
型・軽量化を阻害するものであった。

［発明の目的］ この発明は上記の事情に対処すべくなされたもので、小
型・軽量化を図ることができ、間接的に機器の小型・軽
量化に寄与することができるブラシレスモータの駆動装
置を提供することを目的とする。

［発明の概要１ 上記目的を達成するために、この発明は、各ステータコ
イルに発生する逆起電圧の低周波成分によりロータの回
転位置を検出し、これに従って各ステータコイルへの電
流供給をイ１１即するように開成したものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説明
する。なお、以下の説明で用いる図面において、先の第
１０図等と同一部には同一符号を付して詳細な説明を省
略する。

第１図は一実施例の構成を示す回路図である。

この実施例はロータの回転位置をステータコイルＵ、Ｖ
、Ｗに発生する逆起電圧の低周波成分に従って検出する
点に特徴を有し、ステータ組立用には、第２図に示すよ
うに、従来、ロータの回転位置を検出するのに用いられ
ていたホール素子ＩＧａ〜１６Ｇが設けられていない。

ここで、ステータコイルＵ、Ｖ、Ｗの逆起電圧の低周波
成分に従ってロータの回転位置を検出し、この検出結果
に従ってステータコイルＵ、Ｖ、Ｗの電流を制御する構
成を第３図のタイミングチャートを参照しながら説明す
る。

第１図において、ステータコイルＵ、Ｖ、Ｗは出力段の
トランジスタＴｒｔ〜Ｔｒｓに所定の関係で接続される
とともに、それぞれ対応するローパスフィルタ１９〜２
１に接続される。ローパスフィルタ１９〜２１はそれぞ
れ抵抗ＲとコンデンサＣによって構成され、対応するス
テータコイルＵ、Ｖ。

Ｗに発生する逆起電圧の低周波成分のみを抽出する。そ
して、この低周波成分がロータの回転位置検出信号とし
て使われる。第３図（ａ　）には、例えばステータコイ
ルＵに発生する逆起電圧を示す。

この逆起電圧はローパスフィルタ１９によって高周波成
分を減衰され、第３図（ｂ）に示すような信号となる。

なお、この信号はローパスフィルタ１９の作用により、
ステータコイルＵの逆起電圧より９０°位相が遅れる。

このようにして各ローパスフィルタ１９〜２１から出力
される回転位置検出信号はそれぞれ差動増幅回路１８１
〜１８３．波形整形回路１８４〜１８６．０シツクシ一
ケンス回路１８７によって従来と同じような処理を受け
る。これにより、ロジックシーケンス回路１８７からは
、トランジスタＴｒ＋〜Ｔｒ６のオン、オフを制御する
スイッチング信号Ｂｌ〜Ｂ６が出力される。このスイッ
チング信号Ｂｌ〜Ｂ６が対応するトランジスタＴｒｔ〜
Ｔｒ６のベースに加えられ、ステータコイルＵ、Ｖ、Ｗ
に流れる電流を順次切換えていく。

なお、第３図（Ｃ）〜（ｅ）には、それぞれ各波形整形
回路１８４〜１８６の波形整形出力Ａ１〜Ａ３を示し、
同図（ｆ）〜（ｋ　）には、それぞれスイッチング信号
８１〜Ｂ６を示す。また、第４図にロジックシーケンス
回路１８７の具体的構成の一例を示す。

第５図はモータの運転開始時にモータを駆動するための
スタート回路である。この第５図において、２２はモー
タの運転開始時のスタート信号と波形整形回路１８４〜
１８６の出力Ａ！〜Ａ３とを選択的にロジックシーケン
ス回路１８７に与えるスイッチ回路である。このスイッ
チ回路２２の制御信号は単安定マルチバイブレーク２３
．２４．ナントゲート２５、インバータ１６によって作
られる。また、これらの回路２３．２４．２５．２６は
上記スタート信号も作る。

各！ｐ安定マルチバイブレーク２３．２４の遅延時間は
それぞれ可変抵抗ＲＶ及びコンデンサＣの値によって決
定され、かつ可変抵抗Ｒｖによってその時間は調整可能
である。スイッチ回路２２の制御信号は単安定マルチバ
イブレータ２３．２４のＱ出力をナントゲート２５に通
すことにより得られる。スイッチ回路２２は、運転開始
時は、端子Ｓに与えられるスタート信号を選択し、通常
運転時は、端子Ｎに与えられる波形整形出力Ａ１〜Ａ３
を選択する。

第６図は運転開始時の動作を示すタイミングチャートで
ある。第６図（ａ　）はスタートトリガパルスＣ１であ
り、このパルスＣ１によって単安定マルチバイブレータ
２３がトリガされる。この単安定マルチバイブレータ２
３のＱ出力Ｃ２（第６図（ｄ　）参照）は、【１時間後
に立ち下がり、単安定マルチバイブレータ２４をトリガ
する。単安定マルチバイブレータ２４のＱ出力Ｃ３（第
６図（ｅ）参照）は１２時間後立ち下がる。

第６図（ｄ）、（ｅ）に示ず信号とは位相の反転した（
８号をナントゲート２５に通すことにより、第６図（ｂ
）に示す信号Ｃ４が１９られる。この信号Ｃ４のハイレ
ベルの期間に、スイッチ回路２２はスタート信号を選択
し、ロウレベルの期間に波形整形出力Ａｔ〜Ａ３を選択
する。

信号Ｃ２、及び信号Ｃ４をインバータ２６で反転した信
号Ｃｓ　　（第６図（Ｃ）参照）、並びに単安定マルチ
バイブレータ２４のＱ出力Ｃ３はそれぞれ上記波形整形
出力Ａｔ〜Ａ３に対応するスタート信号としてスイッチ
回路２２に与えられる。ここで、トリガーパルスＣＩ発
生時からｔｌの期間は、第３図のＸの期間の波形整形出
力と同じスタート信号が得られ、ステータコイルＵ、Ｖ
、Ｗに強制的に電流を流し、ロータを特定の位置に停止
させる。

次に、ｔｌ経過後のｔ２の期間、信号Ｃ３（第６図（ｅ
）参照）及びＣ２（第６図（ｄ　＞参照）が反転し、第
３図のＹの期間の位置検出信号と同じ信号が得られる。

このｔ２経過後、スイッチ回路２２の選択出力は波形整
形出力Ａ１〜Ａ３　　（第６図（ｆ　＞、　　（ｇ）、
　　（ｈ　）参照）に切り換えられ、モータが起動され
る。

波形整形出力へ１〜Ａ３は、ｔ２の期間では、常に、次
のシーケンスとなるようなＺの期間（第３図参照）に相
当する状態となっており、スイッチ回路２２の選択出力
を切り換えた瞬間、ロータは回転方向に回転する。

以上詳述したこの実施例によれば、ロータの回転位置を
検出する素子が不要となるので、第２図に示すように、
端子部１７に設けられるラウンドは、コイルＵ、Ｖ、Ｗ
用の３本のラウンドと共通ラウンド１本の計４本で済み
、装置の小型・軽量化が図られる。また、位置検出信号
が不要となったことにより、アキシャルギャップ型のブ
ラシレスモータの駆動装置では、小型・軽量化の阻害原
因が同時に２つも解消されることになり、その効果は大
きい。

なお、この発明は先の実施例に限定されるものではなく
、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実
施可能なことは勿論である。

［発明の効果コ この発明によれば、コイルの逆起電圧の低周波成分によ
ってロータの回転位置の検出がなされるので、回転位置
検出素子が不要となり、駆動装置の小型・軽量化、ひい
てはこれを使う機器の小型・軽量化を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第２
図は一実施例の一部の構成を示す平面図、第３図は一実
施例の動作を説明するためのタイミングチャート、第４
図及び第５図はそれぞれ一実施例の異なる部分の具体的
構成の一例を示す回路図、第６図は第５図の動作を説明
するためのタイミングチャート、第７図乃至第１０図は
従来のブラシレスモータの駆動装置の従来構成を示す図
、第１１図は第１０図の動作を説明するためのタイミン
グチャートである。 １２−・・ステータ組立、１３−・・ロータ組立、１８
・・・駆動回路、１９〜２１・・・ローパスフィルタ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １８ジ 第４図 第５図 第７図 第９図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数極のロータマグネットから成る回転子と、複数のス
   テータコイルから成る固定子と、 上記複数のステータコイルそれぞれの逆起電圧の低周波
   成分を抽出する複数のローパスフィルタと、 この複数のローパスフィルタの出力に従つて上記複数の
   ステータコイルのそれぞれに選択的に電流を供給するこ
   とにより、上記回転子を回転駆動する駆動手段とを具備
   したブラシレスモータの駆動装置。