JPS6220793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無刷子直流電動機に関するものであ
り、特に永久磁石回転子の回転位置角度を認識す
るのに例えばホール素子の如き検出要素を持たな
い無刷子電動機の起動性の改良に関するものであ
る。

無刷子直流電動機は刷子付の直流電動機に比べ
機械的接点を持たないため、長寿命であると同時
に電気的雑音も少なく、近年高信頼性が要求され
る産業用機器の他に音響機器などの民生機器にも
広く活用されてきている。これら無刷子電動機は
そのほとんどが励磁巻線の通電相切換えのために
刷子に相当する永久磁石回転子位置検出手段（例
えばホール素子）を使用している。しかしながら
回転子位置検出手段は決して安価なものではな
く、また電動機内部に取付けなければならないた
め構造上の制約が起ることがしばしばある。

かかる回転子位置検出手段、例えばホール素子
の如き検出要素の全く無い無刷子電動機も従来よ
り幾つか提案されている。その１つに電動機巻線
と双安定回路もしくは移相回路を有するリング状
発振回路で回転子の回転に従つて通電相を順次切
換えてゆく方法がある。この方法では上記回路の
発振周波数の設定自体が重要であつて電動機の能
力例えば効率、トルクに大きな影響を与える。従
つてホール素子などの位置検出手段を持つ無刷子
電動機に比べるとどうしても特性上見劣りする。
例えば負荷条件が大きく変つたり、回転数を変え
る必要がある場合には向かず適応性にとぼしい。

更にもう１つ例をあげると固定子巻線に外部発
振器から一定の周波数を有する交流電圧をかけ永
久磁石回転子を駆動する方法がある。この方法も
大きな負荷変動が与えられる場合には向かない。
電動機としては負荷に応じて電力損失が増減すべ
きであるのに対し上記方法は基本的には最大負荷
に対応する電力が常に必要であり、小負荷時には
極めて効率が悪いし、またトルクリツプルも大き
い。これを改善する手段は相当繁雑である。

更にもう１つの例をあげると励磁巻線に誘起さ
れる逆起電力信号をとり出し信号処理をしてこれ
を位置信号となし巻線を駆動するという方法があ
る。この方法は相当複雑な回路が必要であるが最
近は集積回路技術が進歩した結果比較的容易でま
た低価格に実現できるようになつている。

本発明は上記のうち最後の例に属するものであ
り且つ新規な無刷子電動機を提案するものであ
る。その結果例えばホール素子の如き回転子位置
検出手段を有する無刷子電動機と比べても遜色の
ない電動機を実現することができるものである。

特に起動時に回転子を少しばかりの角度回すこ
とにより正規の回転状態に到らしめることのでき
る自起動方式及び再起動方式の無刷子電動機を提
供するものである。

以下に図面によつて本発明を説明してゆく。第
１図は本発明に係わる電動機と巻線駆動トランジ
スタの概念図である。１は永久磁石回転子。２
ａ，２ｂ，２ｃは固定子巻線。３ａ，３ｂ，３ｃ
はそれぞれ上記巻線を駆動する巻線駆動トランジ
スタであつて、４ａ，４ｂ，４ｃはそのベース端
子である。５は正の直流電源＋Vccに接続される
端子である。この電動機の駆動は回転子１の回転
位置角度に応じて巻線駆動トランジスタ３ａ，３
ｂ，３ｃのベース端子４ａ，４ｂ，４ｃに順次切
換わるベース電流を印加することによつて行なわ
れる。なおこの図では２極３相（２磁極３巻線
群）の電動機を表しており、以後これに従つて説
明してゆくが極数、相数はこの限りではないのを
予めことわつておく。

さて第２図は第１図に示す電動機の巻線の逆起
電力特に巻線駆動トランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ
のコレクタ電位を表わしたものである。図中１１
ａ，１１ｂ，１１ｃはそれぞれ巻線駆動トランジ
スタ３ａ，３ｂ，３ｃのコレクタ電位の時間的推
移であつて特に破線で表わしたものは回転子１を
外部から回した時の逆起電力波形である。また実
線で表わしたものは実際に駆動されて自回転した
時の波形であり、駆動電流と巻線抵抗による電圧
降下（１１ａの波形についてのみ特に斜線を施し
た）がみられる。この電圧降下は発生トルクが大
きい程大きくなる。

さて巻線の逆起電力を利用してこれを相切換え
即ち前記巻線駆動トランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ
のベース電流の切換えに使おうとするためにはま
ず第２図から明らかなように逆起電力波形の非通
電領域を使わなければならない。即ち例えば第２
図について言えば直流電源電圧＋Vccより上の領
域を使わなければならない。これより下の領域は
通電領域を含むため使用することは出来ない。本
発明に係わる電動機では１１ａ，１１ｂの非通電
領域（特に＋Vccより上の領域）を使つて巻線２
ｃを駆動し、同様に１１ｂ，１１ｃにより巻線２
ａを、１１ｃ，１１ａにより巻線２ｂをそれぞれ
駆動するようにしている。更に本発明に係わる電
動機では巻線の逆起電力の面積特に第２図につい
て言えば＋Vccより上の非通電領域（言わば半波
整流された部分）の面積は永久磁石回転子１の回
転数に依存せず一定であることに着目し、逆起電
力波形１１ａの＋Vccより上の部分の時間的加算
積分から逆起電力波形１１ｂのVccより上の部分
の時間的減算積分したものをもつて巻線２ｃを駆
動するためのいわゆる位置信号となし、更に全く
同様に１１ｂの時間的加算積分から１１ｃの時間
的減算積分したものをもつて巻線２ａを、また１
１ｃの時間的加算積分から１１ａの時間的減算積
分をしたものをもつて巻線２ｂをそれぞれ駆動す
るための位置信号となしている。

第３図は以上の本発明に係わる電動機の逆起電
力の積分演算の様子を示すものである。第３図ａ
は第２図に示すものと同じ巻線の逆起電力（巻線
駆動トランジスタのコレクタ電位）を示す。第３
図ｂは第３図ａの１１ａのハツチを施した部分の
時間的な加算積分から１１ｂのハツチを施した部
分を時間的に減算積分したもので、巻線２ｃを駆
動するための位置信号に相当するものである。以
下全く同様に第３図ｃは第３図ａの１１ｂのハツ
チを施した部分の時間的な加算積分から１１ｃの
ハツチを施した部分を時間的に減算積分したもの
で、巻線２ａを駆動するための位置信号に相当
し、第３図ｄは第３図ａの１１ｃのハツチを施し
た部分の時間的な加算積分から１１ａのハツチを
施した部分を時間的に減算積分したもので、巻線
２ｂを駆動するための位置信号に相当するもので
ある。それぞれの位置信号の山はちようど該当駆
動巻線相と一致している。またその山の波高値は
回転子の回転速度に依らず常に一定Ecである。
それは前述の如く巻線の逆起電力の面積が回転数
に依らず一定であるからである。このことは極め
て重要なことであつて電動機がどのような回転数
で回転しても位置信号の大きさ（波高値）が常に
一定であるため、あたかもホール素子の如き位置
検出器を別に設けたのと同様な効果を得ることが
出来、非常に都合が良い。従つて超低速回転も容
易に実現できるし、またこの種の電動機特有の自
起動性が悪い点も比較的簡単な回路で補うことが
出来る。

更に本発明に係わる電動機では第３図ｂ，ｃ，
ｄに示す逆起電力の積分演算によつて作られた位
置信号をそのまま駆動トランジスタ３ａ，３ｂ，
３ｃのベース電流として与えても良いが、このま
までは駆動電流のオーバーラツプが生じやすいの
で、この３つの位置信号を３差動回路を通じて滑
らかに切換える信号（例えばベース電流）に変換
している。

第４図は３差動回路を通して滑らかに切換わる
位置信号（例えばベース電流）の波形を示す。図
中実線で描いた波形２１ｃは巻線２ｃを駆動する
信号であり、破線で描いた波形２１ａは巻線２ａ
を駆動する信号であり、一点鎖線で描いた波形２
１ｂは巻線２ｂを駆動する信号である。位置信号
を上記の如く差動回路に通すこと自体は既に公知
ではあるが、これを組合せれば巻線駆動電流の望
ましくないオーバーラツプを防ぐことが出来ると
共になめらかな相切換えが実現でき、振動やトル
クリツプルの少ない良好な電動機を実現すること
が可能となる。

第５図は上述した本発明に係わる電動機の基本
動作を説明するブロツク図である。図中２ａ，２
ｂ，２ｃは第１図と共通の固定子巻線。３ａ，３
ｂ，３ｃも同じく巻線駆動トランジスタである。
３０ａ，３０ｂ，３０ｃはそれぞれの巻線の逆超
電力の非通電領域（特にここでは＋Vccより上の
部分）を取出すための一種の整流回路。３１ａ，
３１ｂ，３１ｃはそれぞれの整流回路３０ａ，３
０ｂ，３０ｃで得られる逆起電力の半波波形を電
源に変換する吐出形の電圧電流変換回路。同様に
３２ａ，３２ｂ，３２ｃは吸引形の電圧電流変換
回路。３３ａ，３３ｂ，３３ｃはそれぞれ電圧電
流変換回路３１ｂと３２ｃ、３１ｃと３２ａ、３
１ａと３２ｂとによつて充放電される時間積分コ
ンデンサ。３４は適当な直流電圧バイアス。３５
は上記コンデンサに記憶される位置信号によつて
駆動電流を滑らかに順次切換えるための差動比較
回路で、ここではエミツタを共通にした３差動ト
ランジスタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃで構成する例
を示す。３７は巻線駆動電流指令。３８は巻線駆
動回路で、特にここでは電流増幅トランジスタ３
９ａ，３９ｂ，３９ｃと巻線駆動トランジスタ３
ａ，３ｂ，３ｃとで構成する例を示す。

第５図の構成動作は再び説明するまでもない
が、巻線２ａ，２ｂ，２ｃの逆起電力の積分の方
法として逆起電力の非通電領域を一旦電流の形に
変換し、コンデンサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃをこ
れによつて充放電させるようにして積分演算をア
ナログ的に実施している。また信号系路は巻線が
３つ（３相）のためすべて３系路となつている
が、これは巻線相数が変ればそれに応じて系路数
も変るべきものであるのは言うまでもない。

しかしこの場合何らかの電気的トリガーを与え
たり、あるいは回転子に対して僅かばかりの外力
を与えているのが望ましい。その結果回転子が少
しばかりの角度を回われば正規の回転状態に到
り、以後は自在な任意回転数で制御することが可
能となる。

第６図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。これは第５図に示す基本ブロツク図に自起
動方式を加えたものであり、上記基本構成を改良
するものである。第５図と共通の部分には同一の
番号を付けた、図中１００は本発明の自起動方式
を実現するための自起動回路の主要部である。１
０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃはそれぞれ巻線２
ａ，２ｂ，２ｃの逆起電力（巻線駆動トランジス
タ３ａ，３ｂ，３ｃのコレクタ電圧）の通電領域
側の一部をとり出す一種の整流回路であつて、巻
線駆動トランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃのコレクタ
電位がある電位Ｅ_R以下になる領域をとり出す。
Ｅ_Rは＋Vccに等しいかそれより低ければ良い。
かくとり出された領域の値（絶対値である）は吐
出形電流及び吸引形電流に変換される。１０２
ａ，１０２ｂ，１０２ｃはそれぞれ整流回路１０
１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの整流出力を吐出形電
流に変換する電圧電流変換回路であり、それぞれ
時間積分コンデンサ３３ｂ，３３ｃ，３３ａを充
電する。一方１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃはそ
れぞれ整流回路１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの
整流出力を吸引形電流に変換する電圧電流変換回
路であり、それぞれ時間積分コンデンサ３３ｃ，
３３ａ，３３ｂを放電する。次に図中１１０ａ，
１１０ｂ，１１０ｃは起動スイツチであり、抵抗
１１１を含めて前記自起動回路の残りの部分を構
成し、該スイツチを閉じることにより第６図の場
合は巻線駆動トランジスタ３ｃのみを付勢し、巻
線２ｃのみに電流を流すようにしたものである。

以上によつて、本発明の自起動回路は構成され
るが、次にこの回路による自起動方式を説明す
る。起動時例えば電源＋Vcc投入時などにおいて
は、永久磁石回転子の位置信号を示すべき前記時
間積分コンデンサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの電荷
は零であつて、これを受けて電流を順次切換える
べき差動比較回路３５の３差動トランジスタ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃのベースは同電位となるから
上記３トランジスタの特性が良く揃つていれば結
果的に巻線駆動電流はほぼ同一の値となる。従つ
て巻線駆動トランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃのコレ
クタ電位は＋Vccよりすべて低くなる。従つてこ
の電流によつてある方向に回転子が動いたとして
も逆起電力値は未だ小さく＋Vccの閾値を越える
ことがないので、何らかの対策をしなければ前記
時間積分コンデンサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃに新
しい情報が与えられず結局上記コンデンサの電荷
は零のままで起動しないことがある。しかしなが
ら実際は前記３差動トランジスタの特性のバラツ
キ、その後のトランジスタの電流増幅率の差など
により巻線に流れる初期電流には相当のバラツキ
がある。従つて殆ど電流が流れない巻線もあり、
その逆起動電力は＋Vccの閾値を越え、その結果
上記時間積分コンデンサに新しい情報が与えられ
それによつて起動されることが多いことは本発明
人の試行によつて確められている。ただしこれは
確率的なものであつて絶対確実なものではない。
この点を解決するのが本発明の自起動方式であつ
てそのために巻線に発生する逆起電力のいわゆる
通電領域側の情報をも取り出し、これを前記時間
積分コンデンサに与えることにより起動時におい
て一種のリング状の発振器を構成し自起動を促進
させようというものである。

前述したように起動時に巻線に流れる電流には
多少の差がある。仮に巻線２ｃの電流が最も多か
つたとすればその駆動トランジスタ３ｃのコレク
タ電位は最も多くなつている筈である。ここに＋
Vccに等しいか、あるいはこれより低い電位Ｅ_R
を閾値として、このＥ_Rより上記コレクタ電位が
下まわつた量に応ずる電流を時間積分コンデンサ
に与えるようにする。ただし時間積分コンデンサ
３３ａには充電、３３ｂには放電するように与え
る。即ち１０１ｃは上記閾値Ｅ_Rを下まわる量を
取り出すための一種の整流回路であり、１０２ｃ
は上記整流出力を吐出形電流に変換し時間積分コ
ンデンサ３３ａを充電する電圧電流変換回路であ
り、１０３ｃは上記整流出力を吸引形電流に変換
し時間積分コンデンサ３３ｂを放電する電圧電流
変換回路である。

その結果時間積分コンデンサ３３ａには次第に
電荷が蓄積してゆきその電位も時間と共に高くな
つてゆく。最後には今度は巻線２ａが付勢される
ようになり、巻線駆動トランジスタ３ａのコレク
タ電位が最も低くなる。従つて当然閾値Ｅ_Rを下
まわるようになるのでこれを整流回路１０１ａで
検出し、これを吐出形電圧電流変換器１０２ａで
吐出電流に変換し時間積分コンデンサ３３ｂを充
電するとともに吸引形電圧電流変換器１０３ａで
吸引電流に変換し時間積分コンデンサ３３ｃを放
電する。以下次は時間積分コンデンサ３３ｂの電
位が時間と共に高くなつてゆき今度は巻線２ｂが
付勢されるようになる。かくして第６図に示す結
線の場合には巻線付勢順序が２ａ，２ｂ，２ｃと
なるよう順次リングカウンタ的に進んでゆく。

上述のように本発明の自起動方式はある相の巻
線が付勢されている時はその１つ前の相の巻線を
付勢すべき時間積分コンデンサは放電され、その
１つ後の相の巻線を付勢すべき時間積分コンデン
サは充電されるように構成することによつて順次
付勢相を変えてゆくという一種の移相回路を有す
るリング状発振器からなつていると言える。この
発振周波数は上記時間積分コンデンサの容量と、
充放電電流によつて定まる。またこの周波数は永
久磁石回転子の慣性、起動時負荷によつて適切に
選択し円滑に起動させるようにする必要がある。
また起動してから正規回転に到達した後の回転に
対し悪影響を及ぼさないように、本発明の起動回
路による時間積分コンデンサへの充放電電流量は
充分小さなものでなくてはならない。

以上説明したように本発明による自起動方式は
起動時のみリング状発振器を形成するものであ
り、その結果起動の確実性は非常に高くなる。し
かしながら前述の如く、起動する瞬間の各巻線の
電流が全く等しく、また上記自起動方式による時
間積分コンデンサに対する充放電電流が全く良く
揃つているとすれば結局各時間積分コンデンサへ
の電荷の蓄積は無くなり自起動しないと言うこと
になる。実際はどこかでバランスがくずれており
自起動することが殆んどであるが、起動時間が長
くかかることがある。この欠点を除去するため意
図的に起動時にバランスをくずしてやれば起動時
間を短縮することができるようになる。そのため
本発明の自起動方式には起動時の一定短時間（こ
の時間をτ_０とする）ある特定の巻線だけ外部か
ら強制的に付勢する手段を含んでいる。起動スイ
ツチ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ及び抵抗１１
１は上記手段を具体化するものであり、起動時に
上記３スイツチを閉じれば、第６図に示す場合は
巻線駆動トランジスタ３ａ，３ｂはOFFし、３
ｃは抵抗１１１を通して強制的にベース電流が供
給されONし、その結果巻線２ｃのみが駆動され
る。

起動時特定の巻線のみ強制的に付勢する方法は
他にも色々ある。例えば３差動トランジスタ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃのうち３６ａ，３６ｂのベー
スをオープンにすれば３６ｃのみ導通し、結果的
に巻線２ｃのみ付勢される。

なお第６図について信号系路はすべて３系路と
なつているが、これは固定子巻線が３つ（３相）
であるためで、巻線相数が変ればそれに応じて系
路数も変えるべきものであり、３系路に限定され
るものではない。

第７図は本発明の具体的実施例である。図中第
５図及び第６図と共通する部分には同一の番号を
付けた。６０ａ，６０ｂ，６０ｃは巻線の逆起電
力の非通電領域の一部を半波整流し、吐出形及び
吸引形の電流に交換する電圧電流変換回路であ
り、第５図及び第６図の３０ａ，３０ｂ，３０ｃ
に相当する。６０ｂ，６０ｃについても全く同様
である。この３つの変換回路６０ａ，６０ｂ，６
０ｃは全く同一であるので６０ａについてだけ説
明する。６１はダイオードであり、ここには抵抗
６２でほぼ決る一定電流I₀が常時流れている。ト
ランジスタ６３はダイオード６１とカレントミラ
ー回路を構成しているためやはりI₀の電流を吸引
するよう動作する。一方抵抗６４の値は抵抗６２
に等しく今仮に巻線駆動トランジスタ３ａのコレ
クタ電位がちようど＋Vccに等しければ抵抗６４
を流れる電流はI₀に等しく、従つてダイオード６
８への分流電流は零となる。次に巻線駆動トラン
ジスタ３ａのコレクタ電位が＋Vccより低くなれ
ば、抵抗６４を流れる電流はI₀より少くなりダイ
オード６８への分流電流はやはり零となる。一方
巻線駆動トランジスタ３ａのコレクタ電位が＋
Vccより高くなると（ΔＶ高くなるとする）、抵
抗６４を流れる電流はI₀より増加してゆく。その
増加分はΔＶを抵抗６４の抵抗値で割つたものに
等しくこの量はダイオード６８に分流する。従つ
てダイオード６８に分流される電流は逆超電力を
半波整流したものを電流変換したものになるから
６１，６２，６３，６４で構成される回路部分は
半波整流回路と電圧電流変換回路とを兼ねる。次
にトランジスタ６９，７０はダイオード６８とカ
レントミラー回路を構成するためダイオード６８
の分流電流と同一の電流を共に吸引する。トラン
ジスタ７０のコレクタは充放電積分コンデンサ３
３ｂに接続されているので、これを放電すること
になり、従つてトランジスタ７０は吸引形の電流
源となる。一方トランジスタ６９のコレクタはダ
イオード７１と接続されており、またダイオード
７１とトランジスタ７２はカレントミラー回路を
構成しているためトランジスタ７２はダイオード
６８の分流電流と同一の電流を吐出する。またト
ランジスタ７２のコレクタは充放電積分コンデン
サ３３ｃに接続されているのでこれを充電するこ
とになり、従つてトランジスタ５２は吐出形の電
流源となる。なお抵抗７３は比較的小さな抵抗で
あり、ダイオード７１とトランジスタ７２よりな
るカレントミラー回路のゲインを僅かに下げ、結
果的にトランジスタ７２の吐出電流量をダイオー
ド６８の分流電流量より僅かに少くしている。

１００は自起動回路の主要部であり、トランジ
スタ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃはそれぞれ巻
線２ａ，２ｂ，２ｃの逆起電力の通電領域側の一
部を抵抗１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを介して
とり出し（整流して）これを吐出電流に変換し、
それぞれ時間積分コンデンサ３３ｂ，３３ｃ，３
３ａを充電するために設けた整流機能を持つ電圧
電流変換器。トランジスタ１０６ａ，１０６ｂ，
１０６ｃはそれぞれ巻線２ａ，２ｂ，２ｃの逆起
電力の通電領域側の一部を抵抗１０７ａ，１０７
ｂ，１０７ｃを介してとり出し（整数して）これ
を吸引電流に変換し、それぞれ時間積分コンデン
サ３３ｃ，３３ａ，３３ｂを放電するために設け
た整流機能を持つ電圧電流変換器である。いま巻
線駆動トランジスタ３ｃが付勢されている状態に
あると仮定して自起動回路１００の動作説明をす
ると、まずこの時巻線２ｃに電流が流れていて巻
線駆動トランジスタ３ｃのコレクタ電位は低電位
になりそのため抵抗１０５ｃ，１０７ｃを通じて
トランジスタ１０４ｃ，１０６ｃがそれぞれ導通
する。その結果トランジスタ１０４ｃは６０ｂ中
のカレントミラー回路を介して時間積分コンデン
サ３３ａを充電し、トランジスタ１０６ｃは直接
時間積分コンデンサ３３ｂを放電する。即ち起動
時巻線２ｃが付勢されているときは、その直前に
付勢されていた巻線２ｂに係わる時間積分コンデ
ンサ３３ｂは放電され、その次に付勢されるべき
巻線２ａに係わる時間積分コンデンサ３３ａは充
電されることになる。

なお本実施例では巻線の逆起電力（該当巻線ト
ランジスタのコレクタ電位）を整流する整流閾値
の電位（前述のＥ_R）は直流電圧バイアス３４の
電圧からトランジスタのベース・エミツタ間接合
電位差Ｖ_BEを引いた値に等しい。本実施例では直
流電圧バイアス３４の値は＋Vccより低くなくて
はならないので当然上記閾値もまた＋Vccより低
い値である。

次にトランジスタ１１０ａ，１１０ｂ，１１０
ｃは起動スイツチトランジスタであり、特に１１
０ａ，１１０ｂはその共通ベース端子１１３より
起動時にある短時間巾τ_０の正パルス（起動信
号）が与えられた時ONして巻線駆動トランジス
タ３ａ，３ｂのベース電流を吸引することにより
両者をOFFするものである。トランジスタ１１
０ｃは抵抗１１４及びトランジスタ１１２を介し
て起動時の上記正パルス（起動パルス）によつて
ONになるものであり、その結果抵抗１１１を通
じてベース電流を巻線駆動トランジスタ３ｃに与
え、これをONさせ巻線２ｃのみを付勢させるも
のである。

第８図は本発明を更に改良するために付加され
る再起動方式を示す。前述した自起動方式はほぼ
完全な自起動を期待できるが、回転子が回転して
いる時に外力などにより強制的に回転を停止させ
られた場合などでは、前記時間積分コンデンサの
リーケージカレントなどによつて位置情報が時間
的に喪失してゆくため再起動できなくなることが
ある。そのため巻線の逆起電力の大きさを検出す
る検出回路と、逆起電力の大きさがある所定のレ
ベル以下であるような時間を計測する回路と、上
記時間がある所定時間を越えると再起動信号を出
力する回路とで再起動回路を構成している。以下
図面について説明する。トランジスタ８４ａ，８
４ｂ，８４ｃは巻線の逆起電力のレベルを検出す
るものであつて、エミツタがそれぞれ抵抗８５
ａ，８５ｂ，８５ｃを介して巻線に接続されてお
り、逆起電力がエミツタベース接合電位差Ｖ_EBだ
け電源電圧＋Vccよりも高くなると導通し電流を
流す。トランジスタ８４ａ，８４ｂ，８４ｃのコ
レクタは共通接続され、上記検出電流は加算され
てリセツトトランジスタ８６のベースに与えられ
る。従つてリセツトトランジスタ８６は巻線の逆
起電力の尖頭値がＶ_EBより大きくなれば周期的に
ON−OFFする。Ｖ_EBより小さければOFFのまま
である。次にリセツトトランジスタ８６は時間計
測コンデンサ８７をリセツトするよう接続され
る。また上記コンデンサ８７には充電抵抗８８を
通じて電源電圧＋Vccより常時充電されている。
従つて巻線の逆起電力がＶ_EBより小さければリセ
ツトトランジスタ８６はOFFのままであるので
時間計測コンデンサ８７の充電は進みその電位は
上昇してゆく。８９はコンパレータであり、比較
電圧９０のＥ_Sと上記コンデンサ８７の両端電位
とを比較し、コンデンサ８７の充電が進み所定の
時間を経過してＥ_Sを越えるとその出力が高い状
態から低い状態に変化する。９１はワンシヨツト
パルス回路であり、上記コンパレータ８９の出力
の状態の変化を受けて時間巾τ_０のワンシヨツト
正パルスを発生する。この正パルスは前述の起動
時に自起動回路１００に与えられる短い時間巾の
正パルスに該当するものであつて第７図の共通ベ
ース端子１１３に与えられる。９２は直流電源＋
Vcc印加時など初期起動のワンシヨツトパルスを
トリガするためのトリガ入力端子である。次に抵
抗９３はワンシヨツト正パルスをリセツトトラン
ジスタ８６のベースに戻すものであつた電動機が
なお起動しない時は、所定時間で繰り返しワンシ
ヨツト正パルスを発生できるようにするための帰
還抵抗である。

なお、第８図に示す再起動方式では逆起電力の
大きさを検出するのにトランジスタのＶ_EBを利用
したが、これに限らず例えば第５図の示す巻線の
逆起電力の電圧電流変換回路の吐出あるいは吸引
電流の量で判定しても良い。この場合は検出レベ
ルは自由に設定できる。また逆起電力の大きさが
所定レベル以下であるような時間を計測する回路
は第８図では時間計測コンデンサ８７及び充電抵
抗８８とコンパレータ８９に依つているが、要す
るにこれは一種の遅延タイマーであり、同等の機
能を果すものであれば良く必ずしも第８図に限定
されるものではない。

以上のように構成すれば巻線の逆起電力が所定
のレベル以下の状態で所定の一定時間を経過すれ
ば電動機の回転は停止したものと判定し、再起動
信号を発生させ再び自起動回路を働かせ再起動さ
せることが出来る。本再起動回路は最初の自起動
の何らかの原因による失敗についてもこれを保証
するものであるので本再起動回路を付加すれば起
動に関する信頼性は極めて高くなる。

以上説明してきたように本発明によれば、その
自起動方式については自起動時間の短縮と自起動
が確実になること、再起動方式については外力に
よる強制回転停止、あるいは最初の自起動失敗を
保証するものであり、その結果、回転子位置を例
えばホール素子の如き検出要素を利用して直接的
に認識する従来の無刷子電動機に比較しても遜色
のない電動機を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる電動機と巻線駆動トラ
ンジスタの概念図、第２図は第１図に示す電動機
の巻線駆動トランジスタのコレクタ電位を表わす
波形図、第３図は逆起電力の積分演算の様子を示
す波形図、第４図は３差動回路を通して滑らかに
切換る位置信号の波形図、第５図は本発明に係わ
る電動機の基本動作を説明するブロツク図、第６
図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第７図
は本発明の具体的実施例を示す回路図、第８図は
本発明を更に改良するため付加される再起動方式
を示すブロツク図である。 １……永久磁石回転子、２ａ，２ｂ，２ｃ……
固定子巻線、３ａ，３ｂ，３ｃ……巻線駆動トラ
ンジスタ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ……整流回
路、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ……吐出形の電圧電
流変換回路、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ……吸引形
の電圧電流変換回路、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…
…充放電時間積分コンデンサ、３５……差動比較
回路、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ……巻線の逆起電
力の非通電領域の一部をとり出し吐出形及び吸引
形電圧電流変換回路、８４ａ，８４ｂ，８４ｃ…
…巻線逆起電力レベル検出トランジスタ、８７…
…時間計測コンデンサ、８９……コンパレータ、
９１……ワンシヨツトパルス回路、１００……自
起動回路主要部、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ
……巻線の逆記電力の通電領域側の一部をとり出
す整流回路、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ……
吐出形の電圧電流変換回路、１０３ａ，１０３
ｂ，１０３ｃ……吸引形の電圧電流変換回路、１
１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ……起動スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の固定子巻線のそれぞれに発生する逆
   起電力の非通電領域の全部または一部を個別にと
   り出す第１の整流回路と、前記第１の整流回路の
   出力をそれぞれ電流に変換する第１の吐出型の電
   圧電流変換回路と、前記第１の整流回路の出力を
   それぞれ電流に変換する第１の吸引型の電圧電流
   変換回路と、前記第１の吐出型の電圧電流変換回
   路と第１の吸引型の電圧電流変換回路によつて充
   放電される複数の時間積分コンデンサより構成さ
   れた演算回路を有し、前記演算回路により複数の
   固定子巻線のそれぞれに発生する逆起電力の非通
   電領域の全部または一部を個別にとり出してこれ
   を時間的に加算積分及び減算積分し積分演算した
   結果を永久磁石回転子の回転位置信号となし、こ
   の信号により順次付勢される複数の固定子巻線駆
   動回路と、起動時に前記複数の固定子巻線のそれ
   ぞれに発生する逆起電力の通電領域の全部または
   一部を個別にとり出す第２の整流回路と、前記第
   ２の整流回路の出力をそれぞれ電流に変換し前記
   複数の時間積分コンデンサを充放電させる第２の
   吐出型の電圧電流変換回路および第２の吸引型の
   電圧電流変換回路より構成された自起動回路とを
   具備してなる無刷子電動機。 ２ 自起動回路は、固定子巻線と固定子巻線駆動
   回路と演算回路と前記自起動回路とによつて構成
   されるリング状発振器の発振開始を促進させるた
   めに起動時に特定固定子巻線相のみを付勢する起
   動スイツチ回路と、永久磁石回転子の回転停止を
   検出して再び起動を促すための再起動信号を出力
   し、これを上記起動スイツチ回路に与える再起動
   回路とを含めて構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の無刷子電動機。