JPS62207163A

JPS62207163A - ブラシレス直流モ−タ

Info

Publication number: JPS62207163A
Application number: JP4052887A
Authority: JP
Inventors: ヘラルド・エドゥアルド・ファン・ロスマレン; マルチヌス・ペトラス・マリア・ビエルホフ
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1987-09-11
Also published as: NL8600464A; EP0234663A1

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】本発明は、永久磁石回転子と、少なくとも２つの固定子
コイルが設けられている磁性材料の固定子と、前記の固
定子コイルの回転子位置依存パラメータの変化を検出す
る検出回路と、これらの検出変化に依存して固定子コイ
ルを附勢する転流回路とを具えるブラシレス直流モータ
に関するものである。

このようなモータは特開昭５５−１８８３４号明細書に
開示されており既知である。

この既知のモータにおいては、検出回路が固定子コイル
の自己インダクタンスにおける回転子位置依存変化を検
出する。この目的の為に、モータには固定子コイルを高
周波交流電圧で附勢する回路が設けられている。その結
果の高周波交流電流が検出される。これらの検出電流は
転流回路に対する検出信号として機能し、この転流回路
がこれらの信号から、附勢電流を転流せしめるべき瞬時
を取出す。これらの検出信号は、自己インダクタンスの
回転子位置依存部分および回転子位置非依存部分によっ
てそれぞれ決定される回転子位置依存成分および回転子
位置非依存成分を有している。

スプリアス信号に対し殆ど影響を受けない検出を得る為
には、自己インダクタンスの回転子位置依存成分と回転
子位置非依存部分との間の比を大きくするのが望ましい
。しかしこれらの部分間の比を大きくすることは、固定
子コイルのアンペア回数の値とその結果の磁束との間の
関係が回転子位置に著しく依存し、従ってモータの駆動
特性（例えばトルク特性）が好ましくなくなる。

本発明の目的は、スプリアス信号に対して影響を受けな
い検出を、モータの駆動特性に悪影響を及ぼさずに（尋
るようにした前述した種類のブラシレス直流モータを提
供せんとするにある。

本発明は、永久磁石回転子と、少なくとも２つの固定子
コイルが設けられている磁性材料の固定子と、前記の固
定子コイルの回転子位置依存バラメークの変化を検出す
る検出回路と、これらの検出変化に依存して固定子コイ
ルを附勢する転流回路とを具えるブラシレス直流モータ
において、前記の固定子コイル或いは固定子コイルの組
合せが、回転子位置に殆ど依存しない幾何学的構成を有
する少なくとも１つの磁気結合路を経て磁気的に結合さ
れており、前記の永久磁石回転子がこの磁気結合路内に
回転子位置依存分布の磁束を生ぜしめ、磁気結合路の形
態が、回転子位置依存結合を得る為に磁気結合路の一部
分内に回転子位置に依存する磁気飽和が得られるように
選択されており、前記の検出回路は磁気結合度における
変化を検出するようになっていることを特徴とする。

磁気結合度の大きさはモータの駆動特性に殆ど悪影響を
及ぼさない。従って磁気結合によってモータの駆動特性
に悪影響を及ぼすことなく、磁気結合の回転子位置依存
成分と回転子位置非依存成分との間の比を最適にしうる
。更に本発明によるモータには、磁気結合を極めて簡単
な回路によって検出しうるという利点がある。

米国特許第４．４５０．３９６号明細書には、固定子内
に設けられている界磁巻線および電機子巻線間の回転子
位置依存結合度を検出することにより回転子位置を検出
する電子制御同期モータが開示されている。この同期モ
ータにおける磁気結合度の回転子位置依存性は、回転子
と固定子との間の空隙のうち、巻線が磁気結合されてい
る磁気結合路の一部分を構成する部分の寸法の回転子位
置依存変化によって得られるものである。しかし、この
場合、固定子および回転子上に歯を設けることを含んで
固定子および回転子の構造を複雑にする必要があるとい
う欠点がある。

本発明の実施例では、前記の固定子コイル或いはこれら
固定子コイルの組合せが異なる磁気結合路を経て、これ
ら異なる磁気結合路によって決定される磁気結合成分が
少なくとも部分的に互いに補償されるように結合され、
これら磁気結合路のリラクタンス間の差が回転子位置に
依存するようにするのが適している。

本実施例では、異なる磁気結合路によって決定される磁
気結合成分の部分的補償により、磁気結合の回転子位置
非依存成分を小さくし、これにより回転子位置依存磁気
結合成分と回転子位置非依存磁気結合成分との間の比を
極めて好ましいものとする。

本発明の他の実施例では、ｍふよびｎを互いに約数でな
い整数とした際に、回転子が回転子周縁上で等間隔で離
間されているｍ個の磁極を有し、前記の固定子コイルは
固定子周縁上で等間隔に離間したｎ個の固定子歯上に設
けられており、回転子位置に依存する磁気飽和を得る前
記の磁気結合路の部分が、これら磁気結合路のうち、回
転子の対称軸線の１つに対して対称的に配置された非直
線的に磁化しうる部分を以って構成されているようにす
る。本実施例において磁極の個数と固定子歯の個数との
間の比を選択することによってのみ、固定子内の磁気力
線の分布が、ある制限された数の回転子位置の場合に固
定子の対称軸線に対して対称的となり、従って磁気結合
路中で回転子位置依存磁気飽和を行うモータを構造的に
簡単に得ることができる。

本発明の更に他の実施例では、固定子歯の数が４個或い
は４の倍数個であり、互いに一直線状に延在する固定子
歯上の固定子コイルが直列に接続されており、固定子歯
上に配置された固定子コイルの直列接続体であって、互
いに直角に延在する直列接続体間の磁気結合度を前記の
検出回路が検出するようにする。本実施例では、磁気結
合の回転子位置非依存成分が互いに殆ど補償され、妨害
に対し殆ど影響を受けない検出が得られる。

本発明の更に他の実施例では、前記の検出回路は、磁気
的に結合される固定子コイル或いは固定子コイルの組合
せの１つに、転流周波数よりも高い周波数の交流電流を
生ぜしめる手段と、磁気結合度における変化を検出する
為に前記の交流電流により固定子コイル或いは固定子コ
イルの組合せにおける誘導を検出する手段とを具えてい
るようにする。本実施例は検出回路が簡単となるという
点で極めて優れている。

本発明の更に他の実施例では、磁気的に結合される固定
子コイル或いは固定子コイルの組合せが、ほぼ等しい同
調周波数を有する直列同調回路内に設けられているよう
にする。本実施例では、同調回路によって決定される周
波数帯域の外部の周波数のスプリアス信号に対して実質
的に影響を受けないという利点が得られる。

本発明の実施例では更に、同調周波数を発振器の発振周
波数に等しくし、固定子コイル中の高周波信号が最適な
振幅を有するようにする。

本発明の更に他の実施例では、前記の直列同調回路の１
つが周波数決定素子として発振器内に設けられているよ
うにする。この場合、固定子コイルを有する直列同調回
路を発振器内にまとめて設ける為、検出回路の部品数が
極めて少なくなる。

検出回路の部品数を少なくすることにより極めて優れた
ものとなる本発明の他の実施例では、前記の検出回路は
転流周波数よりも高い発振周波数を有する発振器を具え
ており、磁気結合される固定子コイル或いは固定子コイ
ルの組合せが移相素子としてこの発振器内に設けられて
おり、磁気結合度における変化を検出する手段が前記の
移相素子間の位相差を検出するようにする。

図面につき本発明を説明する。

第１図は本発明によるモータ１の機械的構成を示す線図
的断面図である。このモータ１は永久磁石回転子２を有
し、この回転子２は非直線的に磁化しうる材料、例えば
強磁性金属（フェロメタル）より成る固定子３を中心に
回転しうる。固定子３に対する回転子２の位置をθで示
しである。回転子２には強磁性円筒外殻８が設けられ、
この円筒外殻上にはその内周面に亘って３つのＮ極９゜
１０および１１と、３つのＳ極１２．１３および１４と
が等間隔に配置されている。固定子３は固定子鉄心１９
を有し、この固定子鉄心上には４つの固定子歯４．５．
６および７が互いに９０″離して設けられており、これ
ら固定子歯にはシュー形状の端部が設けられている。こ
れら固定子歯４゜５．６および７上には固定子コイル１
５．１６゜１７および１８がそれぞれ設けられ、固定子
コイル１５および１７が、また固定子コイル１６および
１８がそれぞれ直列に接続されている。固定子コイル１
５および１７の直列接続体はモータ１の第１位相巻線Ｆ
１を構成し、固定子コイル１６および１８の直列接続体
はモータ１の第２位相巻線Ｆ２を構成する。

固定子コイル１５および１６は、固定子歯４および５と
、固定子鉄心１９の一部分と、回転子円筒外殻８の一部
分とを有する第１結合路Ｌ１を経て磁気的に結合されて
いる。固定子コイル１６および１７は、固定子歯５およ
び６と、固定子鉄心１９の一部分と、回転子円筒外殻８
の一部分とを有する第２磁気結合路Ｌ２を経て磁気的に
結合されている。固定子コイル１７および１８は、固定
子歯６および７と、固定子鉄心１９の一部分と、回転子
円筒外殻８の一部分とを有する第３磁気結合路Ｌ３を経
て磁気的に結合されている。固定子コイル１８および１
５は、固定子歯７および４と、固定子鉄心１９の一部分
と、回転子円筒外殻８の一部分とを有する第４磁気結合
路Ｌ４を経て磁気的に結合されている。２つのコイル間
の磁気的な結合程度は相互誘導係数で表わすことができ
る。

この係数はＭ＝（Ｎｌ・Ｎ２）／Ｒ，に等しいろここに
Ｎ１およびＮ２はコイルの巻回数であり、Ｒ１は２つの
コイルを結合する結合路のリラクタンスである。

上述した実施例では、コイル１５．１６．１７および１
８の巻回数をすべてＮとする。位相巻線Ｆ１およびＦ２
間の磁気結合度は固定子コイル１４．１５．１６および
１７の相互間の磁気結合度の和に等しく、Ｍｔ　＝　　Ｃ（１／Ｒ，１）−（１／Ｒつ２）＋（１
／Ｒ，３）−（１／Ｒ，４）：］として表わすことがで
きる。ここにＭｔは位相巻線Ｆ１およびＦ２間の相互誘
導係数であり、Ｒｆｆｉｌ。

Ｒ，２，Ｒ，３およびＲ，４は結合路Ｌｌ、Ｌ２゜Ｌ３
おまびＬ４のそれぞれのリラクタンスである。

固定子コイル１５．１６．１７および１８の巻回方向お
よびこれらコイルを直列に接続する方法は、Ｍ、の式中
で直列回路に相当する項が互いに異なる正負符号を有す
るように選択することに注意すべきである。

上述したところから明かなように、位相巻線Ｆ１および
Ｆ２間の磁気結合度は種々の結合路中のリラクタンス間
の比に依存する。

上述した実施例におけるように結合路が非直線磁性材料
を有する場合には、リラクタンスＲっ１゜Ｒ，２，Ｒ，
３およびＲ，，４は結合路中に生じる磁界の関数となる
。この磁界は磁極９．・・・、１４と固定子コイル１５
．・・・、１８中の電流とによって生ぜしめられる。一
般に、永久磁石回転子を有するモータにおける固定子コ
イルを流れる電流によって生ぜしめられる磁界の部分の
強度は永久磁極によって生ぜしめられる磁界のほんの一
部（く１０％）である為、結合路内の磁気力線の分布は
主として磁極９．・・・、１４の強度と回転子の位置と
に依存する。

第２ａ〜２ｄ図は、回転子位置θ＝０．π／４゜π／８
，３π／８に対する固定子中の磁気力線の分布をそれぞ
れ例示している。回転子位置θ＝０゜π／４の場合、磁
気力線の分布は固定子３の対称軸線２０および２１に対
し対称的である。磁気力線がこのように分布されている
場合、４つの異なる磁気結合路のリラクタンスＲ，１，
Ｒ，２゜Ｒ，３およびＲ，４は同じであり、従って回転
子位置θ＝０．π／４の場合、固定子コイルの直列回路
間の磁気結合度は零である。θ＝−１の場合も同様な対
称分布が得られること明かである。上述した以外の回転
子位置に対しては、磁気力線の分布は対称軸線２０およ
び２１に対して対称的でない。

磁気力線の分布が非対称であることによる相互誘導係数
Ｍ、に及ぼす影響を第２ｃ図につき説明り成る部分の磁
界強度はほぼ等しい為、これらの部分のリラクタンスも
ほぼ等しい。しかし、結合路Ｌ２およびＬ４のうち、固
定子歯５および６問および固定子歯４および７間で固定
子鉄心１９内に位置する部分における磁界強度は、結合
路Ｌ１およびＬ３のうち、固定子歯４および５問および
固定子歯６および７間で固定子鉄心１９内に位置する部
分における磁界強度よりも可成り高い。固定子鉄心の直
径は、磁界強度が高い部分における磁束が磁気飽和を生
ぜしめるように選択する。従って、結合路Ｌ２およびＬ
４に属する固定子鉄心１９の高磁界強度部分における局
部リラクタンスが結合路Ｌ１およびＬ３に属する低磁界
強度部分にふける局部リラクタンスよりも高（なり、結
合路Ｌ２およびＬ４のそれぞれの全リラクタンスＲ，２
およびＲ，４が結合路Ｌ１およびＬ３のそれぞれの全リ
ラクタンスＲ，１およびＲ，３よりも高くなる。これら
リラクタンス間の差の為に相互誘導係数Ｍｔは零に等し
くならない。相互誘導係数Ｍ、の大きさは、磁界強度Ｈ
が変化する場合に磁束Ｂの最大変化が得られる磁化曲線
（Ｂ／Ｈ曲線）の範囲内に固定子鉄心１９中の磁界強度
が位置する場合に最大となるということに注意すべきで
ある。

第２ｄ図に示す回転子位置に対し得られる効果は第２Ｃ
図に示す回転子位置に対する効果に類似する為、この第
２ｄ図の回転子位置に対しても相互誘導係数Ｍ１は零に
等しくない。相互誘導係数・Ｍ、を回転子位置θの関数
として第３図に示す。

上述した実施例の構成では、６つの磁極が回転子周縁に
亘って等間隔に離間され、４つの固定子歯が固定子周縁
に亘って等間隔に離間されている。

このような構成にすることにより、多数の回転子位置に
対する磁気力線の分布が固定子の対称軸線に対して対称
となり、その他の回転子位置に対しては磁力線の分布が
固定子の対称軸線に対して非対称となる為、固定子コイ
ルの組合せ間の種々の結合路中のリラクタンス間に差が
あることにより、回転子位置非依存成分が比較的小さな
回転子位置依存磁気結合が得られる。しかし、このよう
な対称および非対称の交互の分布は、４つの電機子歯お
よび６つの回転子磁極を有するモータにおいてのみ得ら
れるものではないこと明かである。このような分布を得
る為には、固定子歯の個数とモータの磁極の個数とを互
いの約数としないということのみが必要なだけである。

従って、回転子位置依存リラクタンスを有する結合路部
分が固定子内に位置するということは必要なことではな
い。これらの部分は回転子内に位置させることもできる
。

本例では、回転子位置依存強度を有する磁界により、非
直線的に磁化しろる材料に影響を与えることにより磁気
結合路に変化を与えろる。これらの回転子位置依存変化
は種々の方法で、例えば局部的なリラクタンスが回転子
周縁に沿って変化する回転子を用いることにより得られ
るということは当業者にとって明かなことである。結合
路のうち、回転子内に位置する部分は回転子位置依存リ
ラクタンスを有する部分である。

上述したところから明かなように、位相巻線Ｆ１および
Ｆ２より成る固定子コイルの組合せ間の相互誘導係数Ｍ
、は、モータの構成を適切に選択した場合に回転子位置
に依存する。相互誘導係数は固定子コイルの他の組合せ
に対しても回転子位置依存性となること明かである。

第４図は、モータｌの位相巻線Ｆ１および位相巻線Ｆ２
間の回転子位置依存磁気結合度を決定する回路３０の一
例を示す。

この回路３０は発振器３７を有し、この発振器はコンデ
ンサ３２を経て、モータ１の励磁電流の周波数よりも高
い周波数で一定振幅の交流電流■。

で固定子コイル１５および１７を附勢する。発振器３７
は更に電流■、に比例する電圧の出力信号■ｏを発生す
る。この信号■。は位相補正回路４３に供給される。こ
の位相補正回路の出力信号■２は信号■。に対しである
特定の角度だけ移相されている。固定子コイル１６およ
び１８の直列接続体の一端は零電位点に直接接続されて
いる。

この直列接続体の他端もコンデンサ３３および電流検出
回路３４を経て零電位点に接続されている。

電流検出回路３４はこの検出回路３４を流れる電流■５
と同相の電圧の信号■５を発生する。信号■、および■
、は同期検波器３４ａへの人力信号を構成し、この同期
検波器３４ａは信号■、および■アの積の目安である出
力信号■、を発生する。この信号■ヮは低域通過フィル
タ３５に供給される。この低域通過フィルタ３５の出力
端に現れる濾波された信号をＶ、／で示す。この信号Ｖ
、／をθの関数として第６図に示す。この信号ｖ、′は
固定子コイル１５．・・・、１８を附勢する転流くコミ
ュテーション）回路３６０入力端４１に供給される。磁
気結合度決定回路３０が転流回路３６によって影響され
るのを防止する為に、固定子コイルを固定子コイル１６
および１５と転流回路３６の出力端３９および４０との
間に設けた低域通過フィルタ３７および３８を経て附勢
する。

電流Ｉ、およびＩｓと発振器の出力電圧Ｕａｓとの間の
関係は周波数領域で以下の式で表わすことができる。

ここにＬｌおよびＲ１はそれぞれ位相差線Ｆ１の自己誘
導係数（自己インダクタンス〉およびリラクタンスであ
り、Ｆ２およびＲ２はそれぞれ位相巻線Ｆ２の自己誘導
係数およびリラクタンスである。上記の式中、Ｊωはフ
ーリエパラメータで゛あり、Ｃ１およびＣ２はそれぞれ
コンデンサ３２および３３のキャパシタンスである。上
記の式から明かなように、電流Ｉ３の振幅は位相巻線Ｆ
１およびＦ２間の相互誘導係数Ｍ、に比例する。しかし
一般には電流へ）よび■、は同相ではない。

位相補正回路４３の移相量は信号■、および■。

（これら信号の振幅が電流ＩＰおよび１．の振幅の目安
となる）がＭｔの正負符号に応じて同相か逆相となるよ
うに選択する。これら２つの信号■。

および■３は同期検波器３４ａによって互いに乗算され
、る。この乗算の結果■、は低域通過フィルタ３５によ
って濾波された後相互誘導係数Ｍｔの適切な目安となる
。磁気結合度決定回路３０に対しては種々の変形が可能
であること明かである。

例えば、位相補正回路４３を必ずしも発振器３７と同期
検波器３４ａとの間に設ける必要はない。同期検波器の
入力端における電圧が正確に同相でない或いは正確に逆
相でない場合でも、同期検波器３４ａの出力端における
信号■。を相互誘導係数Ｍ１の目安となる。しかしこの
場合、信号■、の振幅は最適ではない。また例えば、コ
ンデンサ３２と固定子コイル１５および１７との直列回
路を有する直列同調回路の同調周波数と、コンデンサ３
３と固定子コイル１６および１８とを有する直列同調回
路の同調周波数とが発振器３７の発振周波数にほぼ等し
くなるようにコンデンサ３２および３３のキャパシタン
スを高く選択することもできる。このようにすることに
より、直列同調回路によって決定される狭い周波数帯域
の外部に位置する周波数のスプリアス信号に対し磁気結
合度決定回路３０が殆ど影響を受けなくなるという利点
が得られる。まだ例えば、コンデンサ３２と固定子コイ
ル１５および１７とを有する直列同調回路を発振器３７
に対する周波数決定素子として用いることもできる。

第５図は磁気結合度決定回路の他の例を示す。

この第５図に示す磁気結合度決定回路は第１電圧−電流
変換器８０と第２電圧−電流変換器８２とを有する帰還
発振器回路を具えており、第１電圧−電流変換器８０の
入力端は固定子コイル１６および１８の直列回路に接続
され、第１電圧−電流変換器８０の出力端は固定子コイ
ル１５および１７の直列回路に接続され、第２電圧−電
流変換器８２の入力端は固定子コイル１５および１７の
直列回路に接続され、第２電圧−電流変換器８２の出力
端は固定子コイル１６および１８の直列回路に接続され
ている。固定子コイルは発振器の移相回路網として作用
する。相互誘導係数Ｍ、が零の場合、電圧−電流変換器
８０および８１の出力端における電圧間の移相量は９０
°となる。しかし、相互誘導係数Ｍｔが零でない場合に
は、移相量（位相差）はＭ、の正負符号に依存して９０
゜よりも大きく或いは小さくなる。これらの位相差は通
常の型の位相検波器８３により検出しろる。

第６図はＶ、／を回転子位置θの関数として示している
。第６図は更に、第１位相巻線Ｆ１を流勢の転流に適し
た回転子位置、すなわちに１およびに２の零交差点と一
致する。

第７図は欧州特許出願第ＥＰ０．０？２，５９７号明細
書に記載されている種類の転流回路の一例を示す。この
転流回路は、その出力端３９および４０を信号Ｖ％に依
存して（零電位に対して正の電圧■２の点に接続すべき
）端子５０或いは（零電位に対して負の電圧−■、の点
に接続すべき）端子５１に結合する。この目的の為に、
転流回路が第１電子スイツチ５２および第２電子スイツ
チ５３を有し、これらスイッチが、パルスによる制御の
下で循環的に前進する２ピツ）　ＩＪソングウンタ５４
の出力信号Ｑ１およびＱ２により動作せしめられるよう
にする。第１電子スイツチ５２は第１スイツチング接点
（５５）と、第２スイツチング接点（５６）と、マスク
接点とを有する。

スイッチング接点５５および５６は端子５１および５０
にそれぞれ接続されている。マスク接点は出力端３９に
接続されている。第２電子スイツチ５３も第１スイツチ
ング接点（５７）と、第２スイツチング接点（５８）と
、マスク接点とを有している。スイッチング接点５７お
よび５８は端子５０および５１にそれぞれ接続されてい
る。マスク接点は出力端４０に接続されている。リング
カウンタ５４の４つの順次の状態３１．Ｓ２．Ｓ３およ
びＳ４と制御信号Ｑ１およびＱ２との関数としてのスイ
ッチ５２および５３の位置を以下の表１に示す。

転流回路は更にパルス発生回路５９を有し、このパルス
発生回路は信号Ｖ、／と信号Ｑ１およびＱ２とに応じて
リングカウンタ５４を前進させる為のパルスＰを発生ず
る。信号Ｖ、／はパルス発生回路５９の入力端子４１を
経て第２レベル検出器６１および第２レベル検出器６１
の入力端に供給される。レベル検出器６０は信号Ｖ、／
が直流電圧レベル■、。に相当するしきい値レベルより
も低いか高いかに応じてその出力端に論理値“０”或い
は論理値“１”の信号を生じる。レベル検出器６１は、
信号Ｖ、／が前記のしきい値電圧よりも低いか高いかに
応じてその出力端に論理値“１″或いは論理値“０“の
信号を生じる。

信号Ｑ１およびＱ２は、パルス発生回路５９の一部を構
成する排他的論理和ゲート６２の入力端を経てこのパル
ス発生回路５９に供給される。このゲート６２の出力端
は２人力ＡＮＤゲート６５の一方の入力端に直接且つ反
転回路６４を経て２人力ＡＮＤゲート６３の一方の入力
端に接続されている。レベル検出器６０および６１の出
力端はＡＮＤゲート６３および６５の他方の入力端にそ
れぞれ接続されている。これらＡＮＤゲート６３および
６５の出力端はＯＲゲート６６の入力端に接続され、こ
のＯＲゲートの出力端は、パルスの正に向かう縁部に応
答する単安定マルチバイブレーク６７に接続されている
。このマルチバイブレーク６７の出力信号はリングカウ
ンタ５４に対するクロック信号として作用する。この転
流回路の動作を以下に第６図につき説明する。

第６図は前記のパラメータＫｌ、に２．Ｖ、’。

Ｑｌ、Ｑ２およびＰに加えて位相巻線Ｆ１およびＦ２の
それぞれの両端間の電圧ＶｆｌおよびＶｆ２を示す。４
つの異なる附勢状態を表す状態３１．３２．３３および
Ｓ４も第６図に示す。電圧Ｖｆｌおよび■ｆ２に対して
は、回転子に及ぼされるトルクは常に正である為、回転
子は回転子位置の角度θが増大する方向に回転する。１
つの附勢状態から次の附勢状態への転移がいかに決定さ
れるかを状態Ｓ１から状９３２への転移に対して以下に
説明する。

状態Ｓ１中は信号Ｑ１の論理値が“１”で、信号Ｑ２の
論理値が“０”である為、排他的論理和ゲート６２の出
力信号は“１”であり、反転回路６４の出力信号は“０
”である。状態Ｓ１中は信号■、′が■１゜よりも大き
い為、レベル検出器゛６０および６１の出力信号はそれ
ぞれ“１”および“０″である。従って、ＡＮＤゲート
６３および６５の出力は“０”であり、ＯＲゲート６６
の出力も“０”となる。しかし、状態Ｓ１が終了する際
には、■、′が■、。よりも低くなり、これによりレベ
ル検出器６１の出力信号を“１”とする。

その結果、ＡＮＤゲート６５の出力信号、従ってＯＲゲ
ート６６の出力信号力びト”となる。ＯＲゲート６６の
出力の“０”→“１”転移の為に、単安定マルチバイブ
レーク６７がパルスを生じ、このパルスによりリングカ
ウンタ５４を状６３１から状態Ｓ２に切換える。この状
態Ｓ１から状態Ｓ２への転移中、Ｑ２の論理値は“０”
から′１”に切換わる。その結果、排他的論理和ゲート
６２の出力信号が“１″から“０”に切換わり、これに
よりＡＮＤゲート６３および６５の出力信号、従ってＯ
Ｒゲート６６の出力信号を“０”とする。

状態Ｓ２が終了する際には、信号Ｖ、／が再びＶｍｏよ
りも高くなり、従って単安定マルチバイブレーク６７が
再びパルスを生じ、このパルスによりリングカウンタを
状態Ｓ３に進行せしめる。同様に、状態Ｓ３およびＳ４
が終了すると、それぞれリングカウンタ５４の状態が状
態Ｓ４およびＳｌに進行する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるモータの機械的構成を示す線図
的断面図、第２ａ〜２ｄ図は、種々の異なる回転子位置に対する固
定子中の磁気力線分布を示す説明図、第３図は、本発明
によるモータの位相巻線間の相互誘導係数Ｍ、を回転子
位置の関数として示す線図、第４図は、本発明によるモータの電気回路図を示すブロ
ック線図、第５図は、磁気結合度を検出する回路の一例を示す回路
図、第６図は、本発明によるモータに現われる種々の信号を
回転子位置の関数として示す波形図、第７図は、転流回
路の一例を示す回路図である。 ■・・・モータ　　　　　２・・・回転子３・・・固定
子４．５．６．７・・・固定子歯訃・・円筒外殻９．１０．１１・・・Ｎ極１２、１３．１４・・・Ｓ極１５．１６，１７．１８・・・固定子コイル１９・・・
固定子鉄心３０・・・磁気結合度決定回路（検出回路）３４・・・
電流検出回路３４ａ・・・同期検波器３５・・・低域通過フィルタ３６・・・転流回路　　　３７・・・発振器４３・・・
位相補正回路５２・・・第１電子スイツチ５３・・・第２電子スイツチ５４・・・リングカウンタ５９・・・パルス発生回路６０・・・第２レベル検出器６１・・・第２レベル検出器６２・・・排他的論理和ゲート６３．６５・・・ＡＮＤゲート６４・・・反転回路　　　６６・・・ＯＲゲート６７・
・・単安定マルチバイブレーク８０・・・第１電圧−電流変換器８２・・・第２電圧−電流変換器８３・・・位相検波器ＦＩＧ、６

Claims

【特許請求の範囲】１、永久磁石回転子と、少なくとも２つの固定子コイル
が設けられている磁性材料の固定子と、前記の固定子コ
イルの回転子位置依存パラメータの変化を検出する検出
回路と、これらの検出変化に依存して固定子コイルを附
勢する転流回路とを具えるブラシレス直流モータにおい
て、前記の固定子コイル或いは固定子コイルの組合せが
、回転子位置に殆ど依存しない幾何学的構成を有する少
なくとも１つの磁気結合路を経て磁気的に結合されてお
り、前記の永久磁石回転子がこの磁気結合路内に回転子
位置依存分布の磁束を生ぜしめ、磁気結合路の形態が、
回転子位置依存結合を得る為に磁気結合路の一部分内に
回転子位置に依存する磁気飽和が得られるように選択さ
れており、前記の検出回路は磁気結合度における変化を
検出するようになっていることを特徴とするブラシレス
直流モータ。２、特許請求の範囲第１項に記載のブラシレス直流モー
タにおいて、前記の固定子コイル或いはこれら固定子コ
イルの組合せが異なる磁気結合路を経て、これら異なる
磁気結合路によって決定される磁気結合成分が少なくと
も部分的に互いに補償されるように結合され、これら磁
気結合路のリラクタンス間の差が回転子位置に依存する
ようになっていることを特徴とするブラシレス直流モー
タ。３、特許請求の範囲第２項に記載のブラシレス直流モー
タにおいて、ｍおよびｎを互いに約数でない整数とした
際に、回転子が回転子周縁上で等間隔で離間されている
ｍ個の磁極を有し、前記の固定子コイルは固定子周縁上
で等間隔に離間したｎ個の固定子歯上に設けられており
、回転子位置に依存する磁気飽和を得る前記の磁気結合
路の部分が、これら磁気結合路のうち、回転子の対称軸
線の１つに対して対称的に配置された非直線的に磁化し
うる部分を以って構成されていることを特徴とするブラ
シレス直流モータ。４、特許請求の範囲第２項に記載のブラシレス直流モー
タにおいて、固定子歯の数が４個或いは４の倍数個であ
り、互いに一直線状に延在する固定子歯上の固定子コイ
ルが直列に接続されており、固定子歯上に配置された固
定子コイルの直列接続体であって、互いに直角に延在す
る直列接続体間の磁気結合度を前記の検出回路が検出す
るようになっていることを特徴とするブラシレス直流モ
ータ。５、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の
ブラシレス直流モータにおいて、前記の検出回路は、磁
気的に結合される固定子コイル或いは固定子コイルの組
合せの１つに、転流周波数よりも高い周波数の交流電流
を生ぜしめる手段と、磁気結合度における変化を検出す
る為に前記の交流電流により固定子コイル或いは固定子
コイルの組合せにおける誘導を検出する手段とを具えて
いることを特徴とするブラシレス直流モータ。６、特許請求の範囲第５項に記載のブラシレス直流モー
タにおいて、磁気的に結合される固定子コイル或いは固
定子コイルの組合せが、ほぼ等しい同調周波数を有する
直列同調回路内に設けられていることを特徴とするブラ
シレス直流モータ。７、特許請求の範囲第６項に記載のブラシレス直流モー
タにおいて、前記の同調周波数は発振器の発振周波数に
等しいことを特徴とするブラシレス直流モータ。８、特許請求の範囲第６項に記載のブラシレス直流モー
タにおいて、前記の直列同調回路の１つが周波数決定素
子として発振器内に設けられていることを特徴とするブ
ラシレス直流モータ。９、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１つに記載の
ブラシレス直流モータにおいて、前記の検出回路は転流
周波数よりも高い発振周波数を有する発振器を具えてお
り、磁気結合される固定子コイル或いは固定子コイルの
組合せが移相素子としてこの発振器内に設けられており
、磁気結合度における変化を検出する手段が前記の移相
素子間の位相差を検出するようになっていることを特徴
とするブラシレス直流モータ。