JPS62268385A - モ−タの逆起電圧検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明はブラシレスモータの速度制御などに有効なモー
タの逆起電圧検出装置に関するものである。

従来の技術 近年、音響機器、映像機器などの駆動相モータはその長
寿命化、高信頼性化あるいは形状の薄形化などのため、
刷子、整流子という機械的なスイッヂ機構を備えた従来
の直流モータに代わってトランジスタを使った電子的ス
イッチを備えたいわゆるブラシレスモータが用いられる
ことが多くなってきた。また、前記ブラシレスモータの
速度制御装置としては駆動’Ｉエイト生ずる逆起電圧を
利用する場合と交流タコゼネを使う場合が実用化されて
いるが、構成の簡単さ、経済性などの点から言うと一般
的には逆起電圧を利用する場合の方が有利である。

モータの逆起電圧検出装置の従来技術としては、例えば
、「電子機器用精密小形モータ」昭和５２年１０月２５
日総合電子出版社発行、９２頁に示されているようなも
のがある。

以下図面を参照しながら、上記した従来のモータの逆起
電圧検出装置の一例について説明する。

第４図は従来のモータの逆起電圧検出装置の回路結線図
である。第４図において、１および２はそれぞれ電源の
正側および負側給電線路であり、３〜６はモータ駆動コ
イルである。前記駆動コイル３〜６のそれぞれの一端は
前記正側給電線路１に接続され、また、それぞれの他端
は駆動トランジスタ７〜１０のコレクタに接続されると
共にダイオード１１〜１４のアノード側に接続されてい
る。前記ダイオード１１〜１４のカソード側は共通接続
され出力端子１５に接続されている。１６゜１７は永久
磁石回転子（図示せず）の位置を検出するためのホール
素子である。前記ホール素子１６の一方の出力端子は前
記駆動トランジスタ７のベースに接続され、前記出力端
子とは１８０度位相が異なる信号を出力する他方の出力
端子は前記駆動トランジスタ８のベースに接続されてい
る。前記駆動トランジスタ７．８のＪ−ミッタは接地さ
れている。

前記ホール素子１７の一方の出力端子は前記駆動トラン
ジスタ９のへ−スに接続され、前記出力端子とは１８０
度位相の異なる信号を出力する他方の出力端子は前記ト
ランジスタ１０のベースに接続されている。前記駆動ト
ランジスタ９．１０のエミッタは接地されている。前記
ホール素子１６および１７の一方の入力端子は共通接続
されると共に抵抗１８を介して前記正側給電線路１に接
続され、また他方の入力端子は共通接続されると共に抵
抗１９を介して前記負側給電線路２に接続されている。

以上のように構成されたモータの逆起電圧検出装置につ
いて、第４図および第５図を用いてその動作を説明する
。

第４図に示したモータは上記のごとく２個のホール素子
１６．１７と４相の駆動コイル３〜６を使った４相一方
向通電のブラシレスモータである。

すなわち、空間的にそれぞれ９０度ずつ異なった位置に
配置された前記駆動コイル３〜６に、永久磁石回転子の
回転に伴って前記ホール素子１６゜１７で制御された電
流が順次流れて回転磁界を生ずる。この時、前記駆動ト
ランジスタ７〜１０が順次スイッチングするが、そのス
イッチングによって前記駆動コイル３〜６に電流が流れ
ない期間が存在するので、その通電休止期間に前記駆動
コイル３〜６に発生する逆起電圧をダイオード１１〜１
４で整流し検出している。いま、前記駆動コイルと前記
駆動トランジスタの接続点をそれぞれＡ。

Ｂ、ＣおよびＤとし、前記駆動コイルに発生するそれぞ
れの逆起電圧をｖＡ　、　ＶＢ　、　ＶＣ＊およびＶＤ
とすると、出力端子１５の信号波形は第５図に示したＥ
　＜ｔ）のようになる。すなわち、前記Ａ、Ｂ。

ＣおよびＤ点の電圧は通電休止期間には正側給電線路１
の電圧ＶＣＣより高くなり、そのうちで最も高い電圧が
出力端子−１５に現れることになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、逆起電圧を検出す
るのにダイオードで整流しており、周囲温度の変化に伴
いその順方向電圧が変化するので検出電圧に誤差を生じ
てしまい、前記逆起電圧を速度信号に利用した速度制御
装置などにおいてはなんらかの温度補償を講じなければ
ならないという問題点を有していた。また、発生する逆
起電圧そのものの値が前記ダイオードの順方向電圧以下
のような場合には検出不可能であった。

本発明は上記問題点に鑑み、モータ駆動コイルから発生
する逆起電圧が小さい場合でも、また周囲温度に変化が
ある場合でも前記逆起電圧を精度よく検出することので
きるモータの逆起電圧検出装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のモータの逆起電圧
検出装置は、一方の給電線路にそれぞれ−〇　− の一端が接続された複数相のモータ駆動コイルと、前記
駆動コイルのそれぞれの他端に接続された複数個の駆動
トランジスタと、前記駆動コイルのそれぞれの端子電圧
がそれぞれの反転入力端子に印加され、かつ、前記一方
の給電線路の電圧がそれぞれの非反転入力端子に印加さ
れた複数個の反転増幅器と、前記複数個の反転増幅器の
出力信号を合成する手段を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、各相の駆動コイルに発
生する電圧をそれぞれ反転増幅器により一方の給電線路
の電圧を基準とした反転信号に変換すると共に、それぞ
れの反転増幅器の出力信号を合成することにより、各相
の逆起電圧のうち最も絶対値の大きなものを包絡した合
成電圧を得、その合成電圧に対応した電圧を出力電圧と
しているので精度良い検出ができる。

実施例 以下本発明の一実施例のモータの逆起電圧検出装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例におけるモータの逆起電圧検出
装置とそれを含む速度制御装置の回路全体構成図である
。第１図において、３０が逆起電圧検出装置であり、４
０は電源の正側給電線路、４１゜４２および４３はモー
タ駆動コイルである。前記駆動コイル４１．４２および
４３のそれぞれの一端は前記給電線路４０に接続され、
また、それぞれの他端は駆動トランジスタ４４．４５お
よび４６のコレクタに接続されており、その接続点をそ
れぞれａ、ｂおよびＣとする。前記接続点ａ、ｂおよび
Ｃと接地間にはそれぞれコンデンサ４７．４８および４
９が接続され、また前記給電線路４０と接地間にはコン
デンサ５０が接続されている。前記駆動トランジスタ４
４．４５および４６のエミッタはそれぞれ接地され、ま
た同ベースはそれぞれ抵抗５１．５２および５３を介し
て接地されている。５４．５５および５６は例えばホー
ル素子等で構成され、ｉｉＪ動子たとえば永久磁石回転
子（図示せず）の位置を検出するだめの位置検出器であ
り、その給電端子５７と接地間に並列に接続され、その
出力端子はそれぞれ電流切換回路５８に接続され、前記
電流切換回路５８の出力端子は前記駆動トランジスタ４
４．４５および４６のベースに接続されている。前記接
続点ａ、ｂおよびＣはそれぞれ抵抗５９．６０および６
１を介して反転増幅器６２．６３および６４の反転入力
端子に接続されている。前記反転増幅器６２．６３およ
び６４の非反転入力端子はそれぞれ抵抗６５゜６６およ
び６７を介して前記給電線路４０に接続され、同出力端
子はそれぞれ抵抗６８；　６９および７０を介して前記
反転入力端子に接続されると共に共通接続されている。

その共通接続点をｄとする。前記給電線路４０と前記ｄ
点の間には抵抗７１および７２からなる分圧回路が接続
されている。その分圧点をｅとする。前記給電線路４０
と前記分圧点ｅとの間にはコンデンサ７３が接続されて
いる。前記分圧点ｅは抵抗７５を介して誤差増幅器７４
の反転入力端子に接続され、前記誤差増幅器７４の出力
端子は抵抗７６′およびコンデンサ７７の並列回路を介
して前記反転入力端子に接続されている。

さて、７８は３：準電圧発生回路であり、その出力端子
は増幅器７９の非反転入力端子に接続されている。前記
増幅器７９の出力端子はコレクタ接地されたトランジス
タ８１のベースに接続され、前記トランジスタ８１のエ
ミッタは定電流源８０を介して給電線路４０に接続され
ると共にトランジスタ８３のベースに接続されている。

前記トランジスタ８３のエミッタは抵抗８４を介して接
地されると共に前記増幅器７９の反転入力端子に接続さ
れており、同コレクタは抵抗８２を介して前記給電線路
４０に接続されると共に増幅器８５Ｑ）非反転入力端子
に接続されている。前記増幅器８５の出力端子は反転入
力端子に接続されボルテージホロワを構成している。前
記ボルテージホロワの出力点をｆとする。その出力点ｆ
は前記誤差増幅器７４の非反転入力端子に接続されると
共に抵抗８９を介して増幅器８８の非反転入力端子にも
接続されている。前記誤差増幅器７４の出力端子は抵抗
８７および８６の分圧回路を介して前記給電　ＩＯ− 線路４０に接続されている。前記分圧回路の分圧点は前
記増幅器８８の反転入力端子に接続されている。前記増
幅器８８の出力は前記電流切換回路５８に印加されてい
る。さらに前記接続点ａ、ｂおよびＣはそれぞれ抵抗９
０．９１および９２の一端に接続され、前記抵抗９０．
９１および９２の他端は共通接続されると共に前記増幅
器８８の非反転入力端子に接続されている。

さて、第２図は前記反転増幅器６２．６３および６４の
具体的回路結線図の一例を示したものである。第１図に
おける前記反転増幅器６２．６３゜６４およびその周辺
回路が第２図のそれぞれ破線で囲ったブロック１０１，
１０２，１０３に対応している。第２図において、第１
図と同様な構成要件は同じ図番で示しである。また、ブ
ロック１．０１，１０２，１．０３は同一構成なので１
０１について詳細に説明し、１０２，１０３についての
説明は省（。

トランジスタ１１１はベース、コレクタが接続され定電
流源１１０を介して給電線路４０に接続されると共にト
ランジスタ１１２のベースに接続されている。前記トラ
ンジスタ１１１および１１２のエミッタは接地されてい
る。前記トランジスタ１１２のコレクタは抵抗１１３お
よびダイオード接続されたトランジスタ１１４を介して
前記給電線路４０に接続されている。駆動コイル４１と
駆動トランジスタ４４のコレクタとの接続点ａは抵抗５
９を介してトランジスタ１２１のベースに接続されてい
る。前記ｌ・ランジスタ１２１とトランジスタ１２２は
コーミッタが共通接続され差動トランジスタ対を構成し
ている。前記エミッタ共通接続点はトランジスタ１２５
のコレクタに接続され、前記トランジスタ１２５のベー
スは前記トランジスタ１１１のベースに接続され、同エ
ミッタは接地されている。

前記トランジスタ１２１のコレクタは抵抗１２３を介し
て前記給電線路４０に接続されると共にトランジスタｌ
１６のエミッタに接続されている。

前記トランジスタ１２２のコレクタは抵抗１２４を介し
て前記給電線路４０に接続されると共にトランジスタ１
１５のエミッタに接続され、同ベースは抵抗６５を介し
て前記給電線路４０に接続されている。前記トランジス
タ１１５，１１６はベースが共通接続されると共に前記
抵抗１１３と前記トランジスタ１１２のコレクタとの接
続点に接続されている。前記トランジスタ１１５のコレ
クタはエミッタが接地されたトランジスタ１１７のベー
スに接続されると共にトランジスタ１１９のコレクタに
接続されている。前記トランジスタ１１７のコレクタす
なわち、ブロック１０１の出力端子は抵抗６８を介して
前記トランジスタ１２１のベースに接続されると共に他
のブロック１０２゜１０３の出力端子と共通接続され、
端子ｄに接続されている。前記トランジスタ１１７のコ
レクタ、ベース間には位相補償コンデンサ１１８が接続
されている。前記トランジスタ１１６のコレクタはトラ
ンジスタ１２０のコレクタ、ベースおよび前記トランジ
スタ１１９のベースの接続点に接続されている。また、
前記トランジスタ１１９および１２０のエミッタは互い
に接地されている。

以上のように構成されたモータの速度制御装置について
、以下第１図、第２図および第３図を用いてその動作を
説明する。ここで、第３図は第１図における各点の信号
波形図であり、Ｖａ、Ｖｂおよびｖｃはそれぞれ；（、
ｂおよび０点の発生電圧であり、ＶＢ４４．　Ｖ１１５
およびＶＢ４Ｇはそれぞれ駆動トランジスタ４４．．４
５および４６のベース電圧であり、また、■ｄは反転増
幅器６２．６３および６４の出力共通接続点ｄの合成信
号を示している。

まず、ＮＳ着磁された永久磁石回転子の位置を位置検出
器５４．５５および５６で検出し、その位置検出信号を
電流切換回路５８において信号処理することにより、第
３図のＶＢ４４．　ＶＢ４５およびＶＢｉに示したよう
な電気角で１２０度通主通電、２４０度休止期間で順次
切換わる通電切換信号が駆動トランジスタ４４．４５お
よび４６のベースに印加される。前記通電切換信号に応
じて駆動コイルに順次通電がなされることによりモータ
は回転する。回転に伴い駆動コイル４１．４２および４
３には給電線路４０の電圧を中心とした正弦波状の逆起
電圧が発生ずるが、その様子を表したのが第３図Ｖａ、
ｖｂおよびｖｃであり、斜線部が通電期間で、その他の
期間が通電休止期間であり逆起電圧そのものが発生して
いる。前記逆起電圧■ａ。

ｖｂおよびＶＣは互いに１２０度の位相を有している。

ここで、前記３つの信号処理のしかたは同一なのでｖ９
の信号処理について詳しく説明する。

前記逆起電圧ｖ３は反転増幅器６２の反転入力端子に印
加されるが、前記反転増幅器６２の具体的回路結線の一
例は第２図のごとくなっており、抵抗５９を介して差動
トランジスタ対を構成している一方のトランジスタ１２
１のベースに入力される。前記差動トランジスタ対の他
方のトランジスタ１２２のベースには給電線路４ｏの電
圧が入力される。ここで、前記給電線路４ｏの電圧をＶ
　ＣＯとする。いま　Ｖ　ａがｖｃｃよりも高くなると
、前記トランジスタ１２１のコレクタ電流が増加し前記
トランジスタ１２２のコレクタ電流が減少するので抵抗
１２３の電圧降下が抵抗１２４の電圧降下よりも大きく
なる。トランジスタ１１５および１１６のベース共通接
続点の電圧はダイオード接続されたトランジスタ１１４
の順方向電圧と定電流が流れる抵抗１１３の電圧降下の
和電圧に一定に保たれているので、前記トランジスタ１
１５のエミッタ・ベース間電圧が前記トランジスタ１１
６のそれより大きくなり、前記トランジスタ１１５のコ
レクタ電流が増加し前記トランジスタ１１６のコレクタ
電流が減少する。また、カレントミラー回路を構成する
トランジスタ１１９および１２０のコレクタ電流は等し
い。したがって、出力トランジスタ１１７のへ−スミ流
が増加するところとなり、コレクタ・エミッタ間電圧が
減少するので出力電圧は下がる。また、逆にｖａがｖｃ
ｃよりも低くなると、」１記とは逆の回路動作で出力電
圧は上がる。ところで、前記出力トランジスタ１１７の
コレクタは帰還抵抗６８を介して前記トランジスタ１２
１のベースに接続されており、前記抵抗５９と前記抵抗
６８の抵抗比によって増幅器としての利得が決まる。い
に、仮に前記２つの抵抗値が等しいとすると前記出力ト
ランジスタ１１７のコレクタすなわち回路ブロック１０
１からの出力信号は、入力信号である逆起電圧ｖｌｌを
給電線路４０の電圧レベルＶｃｃを基準に反転した信号
となる。同様に逆起電圧Ｖｂは回路ブロック１０２にて
、逆起電圧Ｖｃは回路ブロック１０３にてｖｃｃを基準
に反転した信号に変換される。ところで、前記回路ブロ
ック１０１．１０２および１０３のそれぞれの出力トラ
ンジスタのコレクタは共通接続され端子ｄに接続されて
いるので、その端子ｄの信号は３つの出力トランジスタ
のコレクタ電圧のうち最も低い電圧が優先され、合成信
号波形は第３図ｖｄのように電気角で１２０度を一周期
とし逆起電圧の大きさに応じたリップル波形となる。

すなわち、この信号はモータの速度が上昇し各駆動コイ
ルに発生する逆起電圧が大きくなると、ＶＣＣを基準と
してより低い電圧レベルの信号となる。

逆に速度が下降するとその信号レベルは上がる。

上記した説明から明らかなように反転増幅器６２゜６３
および６４の出力信号を合成することにより、モータ駆
動コイル４１．４２および４３の各通電休止期間の逆起
電圧を３相分合わせて検出でき、しかもその検出電圧の
精度は前記反転増幅器６２゜６３および６４の出力トラ
ンジスタが飽和状態にならないかぎりきわめて良好であ
る。

さて、第３図に示した３相の逆起電圧の合成信号Ｖｄは
第１図に示したように抵抗７１．７２およびコンデンサ
７３で分圧されると共に平滑され、速度に応じた直流電
圧すなわち速度電圧に変換される。一方、基準電圧発生
回路７８の出力電圧ＶＲＥＦは基準レベル変換回路９３
を介して■ｃｃ基準の電圧に変換される。ここで、前記
基準レベル変換回路９３について説明する。増幅器７９
の非反転入力端子に前記基準電圧発生回路７８からの出
力電圧が入力され、また反転入力端子には抵抗８４の端
子電圧が入力されている。前記増幅器７９、トランジス
タ８１および８３の増幅率がきわめて大きいとすると前
記増幅器７９の２つの入力端子はイマジナルショートと
なるので前記抵抗８４の端子電圧はＶＲＥＦとなる。こ
こで、前記抵抗８４の値と抵抗８２の値が等しいとする
と、前記抵抗８２の端子電圧もＶＩＩＥＦとなる。その
電圧をボルテージホロワ８５を介し接続点ｆにはｖＣＣ
基準とした基準電圧ＶＲＥＦを発生させることができる
。したがって、ｖｃｃを基準とした前記速度電圧上前記
基準電圧とを誤差増幅器７４にて比較しその誤差を増幅
し、バッファを構成する増幅器８８を介して電流切換回
路５８に入力する。前記電流切換回路５８は位置検出器
５４．５５および５６からの信号をもとに駆動トランジ
スタ４４．４５および４６の通電、休止のタイミングを
制御すると共に上記増幅器８８からの信号の大きさに応
じた信号を前記駆動トランジスタ４４．４５および４６
のベースに供給し、それらの給電量を制御することによ
り、モータの速度を制御することができる。

発明の効果 以上のように本発明はモータ駆動コイルのそれぞれの端
子電圧がそれぞれの反転入力端子に印加され、かつ一方
の給電線路の電圧がそれぞれの非反転入力端子に印加さ
れた複数個の反転増幅器と、前記複数個の反転増幅器の
出力信号を合成する手段を備え、その出力合成信号を検
出信号としているので、前記反転増幅器の出力トランジ
スタが飽和状態とならないかぎり、きわめて精度良く前
記駆動コイルに発生ずる逆起電圧を検出することができ
る。また、従来必要であった整梳ダイオードが不必要と
なり、発生ずる逆起電圧が小さい場合でもその検出が可
能であり、また周囲温度変化に伴う検出電圧の誤差をな
くすことができるなど優れた効果を有する。また、本発
明の逆起電圧検出装置からの検出電圧を速度信号とする
ことにより、高性能なモータの速度制御装置を実現でき
るなどきわめて大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるモータの逆起電圧検出
装置とそれを含む速度制御装置の回路全体構成図、第２
図は反転増幅器の具体的回路結線図÷−骨、第３図は第
１図における各点の信号波形図、第４図は従来のモータ
の逆起電圧検出装置の回路結線図、第５図は第４図の出
力端子の信号波形図である。 ４０・・・・・・給電線路、４１．４２．４３・・・・
・・モータ駆動コイル、４４．４５．４６・・・・・・
駆動トランジスタ、５４，５５．５６・・・・・・位置
検出器、５８・・・・・・電流切換回路、５９．６０．
６１・・・・・・第１の抵抗、６２．６３．６４・・・
・・・反転増幅器、６８゜６９．７０・・・・・・第２
の抵抗、’／１．’１２・・・・・・第３の抵抗。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名＋　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１゜　　　病魔−
鍼花

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の給電線路にそれぞれの一端が接続された複
   数相のモータ駆動コイルと、前記駆動コイルのそれぞれ
   の他端に接続された複数個の駆動トランジスタと、前記
   駆動コイルのそれぞれの端子電圧がそれぞれの反転入力
   端子に印加され、かつ前記一方の給電線路の電圧がそれ
   ぞれの非反転入力端子に印加された複数個の反転増幅器
   と、前記複数個の反転増幅器の出力信号を合成する手段
   を備え、その出力合成信号を検出信号としたモータの逆
   起電圧検出装置。
2. （２）複数個の反転増幅器のそれぞれは、その反転入力
   端子が第１の抵抗を介してモータ駆動コイルと駆動トラ
   ンジスタの接続点に接続され、その非反転入力端子が一
   方の給電線路に接続され、その出力端子が第２の抵抗を
   介して前記反転入力端子に接続されてなり、また前記複
   数個の反転増幅器の出力信号を合成する手段は、それぞ
   れの前記出力端子を共通接続すると共に第３の抵抗を介
   して前記一方の給電線路に接続し、その出力共通接続点
   の信号に対応した信号を検出信号とした特許請求の範囲
   第１項記載のモータの逆起電圧検出装置。