JPS62260586A

JPS62260586A - ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPS62260586A
Application number: JP61099880A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Maejima; 前島　康徳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1987-11-12

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〕この発明は、３相プラシレスモークに関する。

〔発明の概要〕

この発明は、回転子マグネットの回転時に、第１、第２
及び第３の固定子コイルに誘起される誘起電圧から、位
置検出素子の出力信号と同様のパルス信号を形成するこ
とにより、位置検出素子を設けずに、３相両方向の通電
を行うものである。

〔従来の技術〕

従来の３相両方向通電方式のブラシレスモータでは、回
転子マグネッ１−の位置検出用に３個のホール素子が１
２０°　（電気角）の位相差でもって配設され、このホ
ール素子の出力信号から形成された所定のタイミングに
基づいて駆動電流を制御していた。しかしながら、ホー
ル素子を設けることは、部品コストの上昇、配線数の増
加、取り付は位置の調整の繁雑さの要因となる。また、
ホール素子の取り付はスペースの必要性は、ブラシレス
モータの小型化を阻害していた。

そこで、例えば特開昭５６−３３９５３号公報及び特開
昭５８−１７２９９４号公報に示されるように、位置検
出素子が不要なブラシレスモータが提案されている。こ
れらの先行技術では、回転子マグネットにより固定子コ
イルに誘起される３相の誘起電圧のレベル関係から通電
の切り替え（相切り替え）のタイミングを規定している
。つまり、駆動電流により生じる電圧の影響がない誘起
電圧を用いる必要があるため、成る一つの相の通電区間
のタイミングの制御は、通電されていない他の二つの相
の固定子コイルの誘起電圧のレベル関係が所定のレベル
関係になることに基づいてなされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先行技術に示されるブラシレスモータは、誘起電圧の相
互のレベル関係を検出するために、各固定子コイルに一
つの方向にのみ駆動電流を供給する片方向通電方式であ
った。従って、両方向通電方向に比してコイルの利用効
率が悪く、小型で高出力のブラシレスモータを実現する
のが困Ｌｆｌであった。

従って、この発明の目的は、位置検出素子を必要とせず
、また、両方向通電方式のブラシレスモータを提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、電気角で１２０°の位相ずれでもって配置
された第１．第２及び第３の固定子コイルＬｌ、Ｌ２．
Ｌ３と、回転子マグネット１を有するブラシレスモータ
において、回転子マグネット１の回転時に第１．第２及
び第３の固定子コイルＬｌ、Ｌ２．Ｌ３に夫々誘起され
る第１．第２及び第３の誘起電圧Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３のゼ
ロクロス点と夫々対応するエツジを持つ第１．第２及び
第３のパルス信号ＰＩ、Ｐ２．Ｐ３を形成するコンパレ
ータ６．７．８と、第１．第２及び第３のパルス信号Ｐ
Ｌ、Ｐ２．Ｐ３の位相に対して、回転子マグネットｌの
定常回転速度における電気角で３０°の遅延を夫々有す
る第４．第５及び第６のパルス信号Ｐ２１．Ｐ２２．Ｐ
２３を形成するモノマルチ１Ｂ、Ｄフリフプフロソプ２
１，２２゜２３と、第４．第５及び第６のパルス信号Ｐ
２１゜Ｐ２２．Ｐ２３によりスイッチング制御され、第
１、第２及び第３の固定子コイルＬＬ、Ｌ２．Ｌ３に両
方向通電を行うためのスイッチング回路５１．５２，５
３，６１，６２．６３と、起動時に、第１．第２．第３
のパルス信号ＰＬ、　Ｐ２．　Ｐ３と同様のパルス信号
を発生する起動パルス発生回路１０．スイッチ回路９と
を備えたブラシレスモータである。

〔作用〕

駆動電流が供給されていない期間で誘起電圧のゼロクロ
ス点が検出される。この検出されたゼロクロス点にエツ
ジを持つパルス信号Ｐ１．Ｐ２゜Ｐ３をＥＸ−ＯＲゲー
トにより処理し、更に、モノマルチ１８により３０°遅
延させることにより、位置検出素子の出力信号と等価な
パルス信号Ｐ２１、Ｐ２２．Ｐ２３が形成され、このパ
ルス信号Ｐ２１．Ｐ２２．Ｐ２３に基づいてスイッチン
グトランジスタが駆動され、両方向通電がなされる。

誘起電圧のゼロクロス点を検出してスイッチング駆動の
タイミングが規定される。誘起電圧のゼロクロス点の付
近では、固定子コイルに駆動電流が流れず、１個の固定
子コイルの誘起電圧から正確にタイミングの検出がなさ
れる。また、起動時には、回転子マグネット１が静止し
ているので、誘起電圧が発生しない。従って、起動パル
スによって、強制的に駆動電流が発生される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図においてＬＬ、Ｌ２．Ｌ３は、電気角で１
２０°の位相差を持つように配置された固定子コイルを
示す、１は、回転子マグネットを示し、回転子マグネッ
トｌは、例えば８個の磁極を持つように５１されたもの
である。固定子コイルＬｌ、Ｌ２．Ｌ３は、偏平な巻線
ブロックに成型され、回転子マグネット１と対向配置さ
れる。８磁極及び平面対向型は、−例であって、この発
明は、円筒型のブラシレスモータにも適用でき、また、
回転子マグネット１が８磁極以外の数の磁極を持っても
良い。

固定子コイルＬｌ、Ｌ２．Ｌ３の一端が共通接続され、
共通接続点が端子２と接続される。固定子コイルＬＬ、
Ｌ２．Ｌ３の他端が端子３，４゜５と夫々接続される。

端子３，４．５の夫々がコンパレータ６．７．８の一方
の入力端子に接続され、端子２がコンパレータ６、　７
．　８の他方の入力端子と共通接続される。コンパレー
タ６．７゜８は、固定子コイルＬｌ、Ｌ２．Ｌ３に夫々
誘起された誘起電圧Ｅ１．Ｅ２．Ｅ３とコイル共通接続
点の共通電位Ｅｓとのレベルを比較し、誘起電圧が共通
電位Ｅｓのレベルより大きくなる時に、“Ｉｔ’（ハイ
レベル）の出力信号を発生し、逆のレベル関係の時に“
Ｌ’　　（ローレベル）の出力信号を発生する。

レベルコンパレータ６．７．８の夫々からのパルス信号
ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３がスイッチ回路９に供給される。スイ
ッチ回路９はモータの起動時に、パルス化−ｑＰ１．Ｐ
２．Ｐ３に代えて起動パルス発生回路１０からの起動パ
ルスを選択して出力し、また、スタート時から所定時間
（例えば０．１５ｅｃ）の間、コンパレータ６．７．８
の夫々からのパルス信号ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３を出力する。

起動パルスは、パルス信号Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３と同様に１
２０°の位相差を互いに有する３相のパルス信号である
。スイッチ回路９を制御する制御信号が起動パルス発生
回路１０からスイッチ回路９に供給される。起動パルス
発生回路１０は、論理回路又はマイクロプロセッサによ
り構成される。

スイッチ回路９を介されたパルス信号ｐｔがＥＸ−ＯＲ
ゲート（イクスクルーシブＯＲゲート）１１及び１３に
供給される。また、スイッチ回路９を介されたパルス信
号Ｐ２がＥＸ−ＯＲゲート１１及び１２に供給され、ス
イッチ回路９を介されたパルス信号Ｐ３がＥＸ−ＯＲゲ
ート１２及び１３に供給される。更に、スイッチ回路９
を介されたパルス信号ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３がＥＸ−ＯＲゲ
ート１４に供給される。パルス信号Ｐ２が速度サーボの
ための速度検出信号として出力端子１５に取り出される
。

ＥＸ−ＯＲゲート１１，１２，１３．１４からパルス信
号ｐＨ，ＰＩ３．ＰＩ３．Ｐ４が夫々得られる。パルス
信号Ｐ４がＥＸ−０’Ｒゲート１６の一方の入力端子に
供給されると共に、遅延回路１７を介されたパルス信号
Ｐ４がＥＸ−ＯＲゲート１６の他方の入力端子に供給さ
れる。遅延回路１７は、バッファ或いはインバータを複
数個直列接続した構成であった、遅延曾τを有する。Ｅ
Ｘ−ＯＲゲー１−１６の出力端子には、パルス信号Ｐ４
のエツジからパルス幅τを有する幅狭のパルス信号Ｐ１
４が得られる。このパルス信号Ｐ１４がモルマルチ（単
安定マルチバイブレーク）１８のクロック端子に供給さ
れる。

モノマルチ１８の出力端子には、パルス信号Ｐ１４の立
ち下がりエツジからＴの期間“Ｌ゛　となり、デユーテ
ィ比５０％のパルス信号Ｐ２４が得られる。この時間Ｔ
は、定常回転時の３０°　（電気角）の期間と等しく設
定されている。また、モノマルチ１８の他方の出力端子
から出力端子１９に取り出されたパルス信号が速度サー
ボのための速度検出信号として用いられる。パルス信号
Ｐ２４がＤフリップフロップ２１，２２．２３のクロッ
ク入力端子に夫々供給される。

Ｄフリップフロップ２１，２２．２３には、ＥＸ−ＯＲ
ゲート１１，１２．１３からパルス１３号ｐＨ，Ｐ１２
．Ｐ１３がデータ入力として供給される。従って、Ｄフ
リップフロップ２１．２２゜２３からは、パルス信号ｐ
Ｈ，ＰＩ３．ＰＩ３がＴの期間、遅延されたパルス信号
Ｐ２１．Ｐ２２、Ｐ２３が夫々発生する。Ｄフリップフ
ロップ２１．２２．２３からのパルス（３号とスイッチ
回路９を介されたパルス信号ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３とからス
イッチングトランジスタを制御するための駆動パルスが
形成される。

ＮＡＮＤゲート３１においてパルス信号Ｐ２１とパルス
信号Ｐ１から駆動パルスＰ３１が形成される。Ａ　Ｎ　
Ｄゲート４１において、パルス信号Ｐ１が反転されたパ
ルス信号とパルス信号Ｐ２１から駆動パルスＰ４１が形
成される。また、ＮＡＮＤゲート３２において、パルス
信号Ｐ２２とパルス信号Ｐ２から駆動パルスＰ３２が形
成され、ＡＮＤゲート４２において、パルス信号Ｐ２が
反転されたパルス信号とパルス信号Ｐ２２から駆動パル
スＰ３２が形成される。更に、ＮＡＮＤゲート３３にお
いて、パルス信号Ｐ２３とパルス信号Ｐ３から駆動パル
スＰ３３が形成され、ＡＮＤゲート４３において、パル
ス信号Ｐ３が反転されたパルス信号とパルス信号Ｐ２３
から駆動パルスＰ４３が形成される。

Ｐ　Ｎ　Ｐ　）ランリスタとＮＰＮ）ランリスタの対が
３個設けられている。ＰＮＰ　）ランジスク５１゜５２
．５３のエミッタが正の直流電圧が供給される電源◇ボ
１子に接続され、ＮＰＮ　）ランジスタロ１゜６２．６
３のエミ・ツタが接地される。ＰＮＰトランジスタ５１
，５２．５３のベースに九区動パルスＰ３１．Ｐ３２．
Ｐ３３が夫々供給され、ＮＰＮトランジスタ６１．６２
．６３のベースに馬区動パルスＰ／１１．Ｐ４２．Ｐ４
３が夫々供給される。

ＰＮＰ）ランリスタ５１のコレクタ及びＮＰＮトランジ
スタ６１のコレクタが共通接続され、共通接続点が端子
３　（固定子コイルＬ１の一端）と接続される。ＰＮＰ
　）ランリスタ５２のコレクタ及びＮＰＮ　）ランジス
タロ２のコレクタが共通接続され、共通接続点が端子４
（固定子コイルＬ２の一端）と接続される。ＰＮＰトラ
ンジスタ５３のコレクタ及びＮＰＮ　トランジスタ６３
のコレクタが共通接続され、共通接続点が端子５　（固
定子コイルＬ３の一端）と接続される。

駆動パルスＰ３１．Ｐ３２．Ｐ３３が夫々　“Ｌ゛の期
間でＰＮＰ　トランジスタ５１．５２．５３がＯＮＬ、
駆動パルスＰ４１．Ｐ４２．Ｐ４３が夫々　“Ｈｏの期
間でＮ　Ｐ　Ｎ　）ランジスタロ１゜６２．６３がＯＮ
する。このスイッチングトランジスタのＯＮ　／　ＯＦ
　Ｆ状態によって、固定子コイルＬＬ、Ｌ２．Ｌ３に流
れる駆動電流の電流路が規定される。

第２図は、この発明の一実施例の各部波形を示す。第２
図Ａは、回転子マグネットが定常回転速度の時に、固定
子コイルＬ１．Ｌ２．Ｌ３に夫々誘起される誘起電圧波
形を示す。この誘起電圧波形は、正弦波着ｆｆｌがされ
た回転子マグネッ）１によって誘起されるもので、駆動
電流により発生する電圧成分を含まない。第２図Ａにお
いて、実線波形が固定子コイルＬｌに誘起された誘起電
圧Ｅ１の波形を示し、破線波形が固定子コイルＬ２に誘
起された誘起電圧Ｅ２の波形を示し、一点鎖線波形が固
定子コイルＬ３に誘起された誘起電圧Ｅ３の波形を示す
。これらの誘起電圧Ｅｌ、Ｅ２゜Ｅ３は、回転子マグネ
ット１の回転位相と対応する位相を有し、また、互いに
１２０°の位相差を持っている。

コンパレータＧ、７．８から誘起電圧Ｅｌ、Ｅ２、Ｅ３
の夫々のゼロクロス点と一致するエツジを持つパルス信
号ＰＩ、　　Ｐ２．　　Ｐ３　（第２図Ｂ）が得られる
。このパルス信号ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３からＥＸ−ＯＲゲー
）ＬＬ、１２．１３により第２図Ｃに示すパルス信号ｐ
Ｈ，ＰＩ３．ＰＩ３が形成され、また、ＥＸ−ＯＲゲー
ト１４により第２図りに示すパルス信号Ｐ４が形成され
る。パルス信号Ｐ４は、６０°毎にレベルが反転する。

ＥＸ−ＯＲゲート１６から、パルス信号Ｐ４のエツジと
一致するタイミングの立ち上がりエツジを有するパルス
幅でのパルス信号Ｐ１４　（第２図Ｅ）が得られる。こ
のパルス信号Ｐ１４によってモノマルチ１８がトリガー
され、第２図Ｆに示すように、３０°と対応する期間Ｔ
毎にレベルが反転するパルス信号Ｐ２４がモノマルチ１
８から得られる。

パルス信号Ｐ２４により、Ｄフリップフロップ２１．２
２．２３において、パルス信号Ｐ１１゜ＰＩ３．ＰＩ３
が夫々Ｔの時間遅延され、パルス信号Ｐ２１．Ｐ２２．
Ｐ２３が形成される。’−ｆ′Ｊ２図Ｇは、パルス信号
Ｐ２１を示す。ＮＡＮＤゲート３１及びＡＮＤゲート４
１から夫々第２図Ｈに示す駆動パルスＰ３１及びＰ４１
が発生する。駆動パルスＰ３１のＬ゛の期間でトランジ
スタ５１がＯＮし、駆動パルスＰ４１の“Ｈ゛の期間で
トランジスタ６１がＯＮＬ、それ以外の期間では、トラ
ンジスタ５１＆び６１が共にＯＦＦとなる。

従って、スイッチングトランジスタ５１及び６１のコレ
クタ共通接続点（端子３）は第２図Ｉに示すように、“
Ｌ゛の状ｇ、ＯＦＦの状態及び“Ｈ′の状態を存する。

この第２図Ｉは、実際の電圧波形を示さず、端子３の状
態を示す。

パルス信号Ｐ２２は、図示せずも、パルス信号Ｐ２１に
対して１２０°の位相遅れを有し、パルス信号Ｐ２３は
、パルス信号Ｐ２２に対して１２０°の位相遅れを有し
ている。従って、出力端子４の状態の変化は、第２図■
に示す出力端子３の状態の変化に対して１２０°遅れた
ものとなり、出力端子５の状態の変化は、出力端子４の
状態の変化に対して１２０°遅れたものとなる。

“Ｈ”　の状態の端子とＬ′の状態の端子との間に挿入
された固定子コイルに駆動電流が流れ、ＯＦＦの状態の
端子に接続された固定子コイルには、駆動電流が流れな
い。つまり、６０’　の１す１間ずつ（Ｌ２→Ｌｌ）（
Ｌ３→Ｌｌ）（Ｌ３−Ｌ２）（Ｌｌ−Ｌ２）（Ｌｌ−Ｌ
３）（Ｌ２−Ｌ３）と固定子コイルに順次駆動電流が流
れ、両方向通電が行われる。第２図Ａに示す誘起電圧Ｅ
ｌ。

Ｅ２．Ｅ３の夫々のゼロクロス点を中心とする（±３０
°）の範囲は、対応する固定子コイルに駆動電流が流れ
ないＯＦＦ状態の期間である。従って、ゼロクロス点か
ら回転子マグネット１の回転位相を正確に検出すること
ができる。また、Ｄフリップフロップ２１，２２．２３
から夫々前られるパルス信号Ｐ２１．Ｐ２２．Ｐ２３は
、従来のブラシレスモータにおける位置検出のためのホ
ール素子の出力信号と等価な信号である。

また、回転子マグネット１が静止している時には、誘起
電圧Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３が発止しないので、起動時には、
所定時間、パルス信号ＰＬ、Ｐ２゜Ｐ３と同様の３相の
起動パルスが起動パルス発生回路１０から発生する。こ
の起動パルスによって、回転子マグネソｌ−１が所定の
回転位相に強制的に引き込まれ、回転方向が所定のもの
とされる。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、磁気的或いは光学的な位置検出素子
を設けずに、駆動信号を形成することができる。従って
、位置検出素子を設けるために生じる種々問題点（部品
コストの上昇、配線数の増加、取り付は位置の調整が繁
雑なこと１位置検出素子の取り付はスペースの確保）が
解決できる。

また、この発明は、両方向通電方式であるため、小型で
高出力のブラシレスモータが実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の゛一実施例のブロック図、第２図は
この発明の一実施例の動作説明に用いる各部波形図であ
る。図面における主要な符号の説明ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３：固定子コイル、　に回転子マグネッ
ト、　　６．７，８：コンパレータ、１８：モノマルチ
。

Claims

【特許請求の範囲】電気角で１２０°の位相ずれでもって配置された第１、
第２及び第３の固定子コイルと、回転子マグネットを有
するブラシレスモータにおいて、上記回転子マグネット
の回転時に上記第１、第２及び第３の固定子コイルに夫
々誘起される第１、第２及び第３の誘起電圧のゼロクロ
ス点と夫々対応するエッジを持つ第１、第２及び第３の
パルス信号を形成する手段と、上記第１、第２及び第３のパルス信号の位相に対して、
上記回転子マグネットの定常回転速度における電気角で
３０°の遅延を夫々有する第４、第５及び第６のパルス
信号を形成する手段と、上記第４、第５及び第６のパル
ス信号によりスイッチング制御され、上記第１、第２及
び第３の固定子コイルに両方向通電を行うためのスイッ
チング回路と、起動時に、上記第１、第２及び第３のパルス信号と同様
のパルス信号を発生する手段とを備えたことを特徴とするブラシレスモータ。