JPS62268386A - ブラシレスモ−タの制御装置 - 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制御装置に関し、特に２相
励磁で駆動する３相ブラシレスモークを起動制御する制
御装置に関するものである。

（従来技術） ３相のブラシレスモータ、例えば一般的によく知られた
３相のステータと４極の永久磁石のロータとを備えたブ
ラシレスモータの制御装置においては、ロータの回転位
置を検出するために３個のホール素子を設け、これらの
ホール素子が６０度の位相差にて９０度のパルス幅の位
相記号を発生するようにホール素子を配置し、そしてロ
ータの３０度の回転毎に２つのステータの励磁相を切換
える信号を、ホール素子からの３つの位相信号を論理処
理することにより発生させていた。しかし、上記のホー
ル素子を用いたブラシレスモータの制御装置においては
、励磁相の切換信号を発生させるために論理処理を多数
回行う必要があり、これを実行する回路構成または処理
プログラムが複雑化していた。

そこで、ホール素子に代って、モータの出力軸に取付け
られた回転板のスロットを検出する光学式センサを使用
し、６０度の位相差にて６０度または１２０度のパルス
幅の３つの位相信号を発生させ、ロータの３０度毎に切
換励磁されるべき２つのステータの一方のステータの励
磁を切換える信号として３つの位相信号を直接に使用し
、他方のステータの励磁を切換える信号を、モータの回
転速度を検出するために回転板に形成された多数のスリ
ットをロータの回転に応じて計数することにより発生さ
せる方式が考えられる。この方式により、モータ制御装
置において励磁切換信号発生のための演算処理の負荷が
軽減され、モータの高速時においても正確に信号処理を
行うことができる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前述の光学式センサを使用したブラシレスモ
ータの制御装置において、モータを起動する場合、光学
式センサからの３つの位相信月により一方のステータに
ついては励磁すべきステータが特定できるものの、他方
のステータについてはモータが回転しておらず前述の多
数のスリットの通過を検出することができないため、励
磁すべきステータが特定できない。このため、他方のス
テータの励磁が誤っていた場合、モータを起動すること
ができず、モータの起動が不確実になるという問題があ
る。

（発明の目的） 本発明の目的は、６０度の位相差の６０度又は１２０度
のパルス幅の３組の位相信号を用いて、励磁極の励磁状
態を３０度毎に切換えながら２相励磁で駆動する３相ブ
ラシレスモークを、確実に起動できるようなブラシレス
モータの制御装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るブラシレスモータの制御装置は、３相のブ
ラシレスモータを制御するためにロータの回転に応じて
６０度の位相差にて６０度または１２０度のパルス幅の
３つの位相信号を発生する発生手段を備え、３相のステ
ータ中の２相のステータを励磁する所定順序の一連の励
磁相パターンに従ってステータの励磁状態をロータの３
０度の回転毎に変化させるブラシレスモータの制御装置
であって、ブラシレスモータの起動指令の発生時に、前
記位相信号の信号状態により指示される６０度のロータ
回転範囲の前半の３０度における励磁相パターンを初期
励磁相パターンとして設定する初期設定手段を設け、前
記初期励磁相パターンに従う励磁開始から所定時間の計
時動作を行う計時手段を設け、その計時手段の計時開始
時における前記位相信号の信号状態とその計時終了時に
おける信号状態とを比較し、両信号状態が異なっている
か否かを判別する判別手段を設け、前記両信号状態が同
じであることが判別されたときに前記設定された初期励
磁相パターンの次の励磁相パターンを設定し、両信号状
態が異なることが判別されたときに前記設定された初期
励磁相パターンより２つ後の励磁相パターンを設定する
設定制御手段を設けたものである。

尚、必要に応じて、前記発生手段は、ロータの回転に応
じて６０度の位相差を有する第１及び第２の位相信号を
発生する２つの検出器と、その第１及び第２の位相信号
の論理処理により第３の位相信号を発生する論理回路と
を含み、前記判別手段は、前記２つの検出器からの第１
及び第２の位相信号の状態を判別するように構成しても
よい。

（作用） 本発明に係るブラシレスモータの制御装置においては、
発生手段によりロータの回転に応じて６０度の位相差に
て６０度または１２０度のパルス幅の３つの位相信号が
作られ、この３＆Ｉｌの位相信号に基いて３相のステー
タの中の２相のステータを励磁する所定順序の一連の励
磁相パターンに従ってステータの励磁状態がロータの３
０度の回転毎に切換制御される。

ブラシレスモータの起動時には、初期設定手段により、
前記位相信号の信号状態に基いて指示される６０度のロ
ータ回転範囲の前半の３０度における励磁相パターンが
初期励磁相パターンとして設定される。

初期励磁相パターンに従って励磁極の励磁が開始される
と、計時手段により所定時間の計時動作が行なわれる。

そして、判別手段により、計時手段の計時開始時におけ
る位相信号の信号状態と、計時終了時における位相信号
の信号状態とが比較され、両信号状態が異なっているか
否かが判別される。

前記両信号状態が変化していない（ロータが起動しない
）と判別されると設定制御手段により初期励磁相パター
ンの次の励磁相パターンが設定されるので、ロータは確
実に起動することになる。

また両信号状態が異なる（ロータが回転し始めた）こと
が判別されると初期励磁相パターンより２つの後の励磁
相パターンが設定されるので、ロータの回転速度が急速
に立上ることになる。

（発明の効果） 本発明に係るブラシレスモータの制御装置によれば、以
上説明したように、ブラシレスモータの起動時に、先ず
初期励磁相パターンとして位相信号の信号状態により定
まる６０度のロータ回転範囲の前半の３０度の励磁相パ
ターンを設定するようにし、ロータが起動しないときに
は後半の３０度の励磁相パターンを設定するので、ロー
タは確実に起動することになる。

この場合、ロータの回転位置が前半の３０度の最終段階
にあってトルク不足で起動しないような場合でも、後半
の３０度の励磁相パターンによる強力なトルクで確実に
起動することになる。

また、初期励磁相パターンによりロータが起動したとき
には初期励磁相パターンよりも２つ後の励磁相パターン
を設定するので、ロータの回転が加速され回転速度の立
上りに要する時間が短縮される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例は、第２図に示すようにＳ極とＮ極とを交互に
配設した４極の永久磁石ロータ１と、３つの励磁極Ｕ−
Ｖ−Ｗを有する３相のステータ２とからなる３相４極の
ブラシレスモータＭを２相励磁で制御する制御装置であ
って特にモータＭの起動制御に特徴を有する制御装置に
関するもので、前記ロー゛りｌのロータ軸１ａに固着さ
れロータ１の回転とともに回転する回転スリット板３に
連係させて、３相のうちＵ相励磁コイル４Ｕに対応する
Ｕ指センサ５　ＬＪと、Ｖ相励磁コイル４■に対応する
■指センサ５■と、ブラシレスモータＭの回転速度と回
転角度を光学的に検出するための回転パルスセンサ６と
を設け、ブラシレスモータＭの起動時におけるＵ指セン
サ５Ｕから出力されるＵ相センサ信号ＳＵと■指センサ
５■から出力される■相センサ信号ＳＶとからＷ相信号
Ｓｗを合成し、これらの信号Ｓｕ　　−３ｖ−３ｗと回
転パルス信号ＳＲに基いて制御するようにしたものであ
る。

そして、モータＭの起動時には、モータＭを確実に起動
させるためにＵ相センサ信号ＳＵとＶ相センサ信号Ｓｖ
の信号状態により指示される６０度のロータ１の回転範
囲の前半の３０度の励磁相パターンを初期励磁相パター
ンとして設定し、ロータ１が起動しないときには次の励
磁相パターンを設定しまたロータｌが起動したときには
初期励磁相パターンより２つの後の励磁相パターンを設
置０ 定するようにしたものである。

ブラシレスモータＭは、第２図に示すように、Ｓ極とＮ
極とを交互に配設した４極のロータ１と、Ｕ相、■相、
Ｗ相の３相のステータ２とで構成され、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ
相には夫々励磁コイル（以下、Ｕ相コイル４Ｕ、Ｖ相コ
イル４■、Ｗ相コイル４Ｗという）が既存のブラシレス
モータＭと同様に巻装されている。

前記ブラシレスモータＭのＵ相コイル４Ｕ・■相コイル
４■・Ｗ相コイル４Ｗの各相コイルを励磁する励磁角度
は、第５図に示すように、Ｕ相・■相・Ｗ相の各相間角
度である１２００からロータの各磁極開角度である９０
″を引算した３０６を単位角度として、１相励磁の場合
には単位角度即ち３０°であり、２相励磁の場合には単
位角度の２倍に相当する６０°となる。

また、前記３相ステータ２を２相励磁で制御する場合第
５図に示すように、励磁される２相の各和動磁極Ｕ・■
・Ｗ側をＮ極とＳ極の異極の組合わせにする必要があり
、Ｕ相Ｎ極〜Ｖ相Ｓ極、Ｕ相Ｎ極−Ｗｌ’ｌＳ極、Ｖ相
Ｎ極−ＷＩｌｌＮＳ極、■相Ｎ極−Ｕ相Ｓ極、Ｗ相Ｎ極
−ＵＩＩＩＳ極、Ｗ相Ｎ極−Ｖ相Ｓ極の６つの組合わせ
となる。

従って、前記６つの組合せに対応する電流の方向は、Ｕ
相→Ｖ相、Ｕ相−Ｗ相、■相−Ｗ相、■相−Ｕ相、Ｗ相
−・Ｕ相、Ｗ相−Ｖ相となり、Ｕ相コイル４Ｕ・■相コ
イル４■・Ｗ相コイル４Ｗについて適宜選択的に電流の
方向を切換える必要があり、その電流の方向の切換えは
第４図のドライバ一部の２種類のトランジスタＵＡ　・
■、・ＷＡ・Ｕ、　　・■、・ＷＢを夫々切換えること
で制御している。

前記回転スリット板３は、モータ軸１ａに固着された円
形金属板で、その外周部には６０個の略正方形状の、速
度及び回転角度検出用のスリット７が等間隔に形成され
、このスリット７よりも内周側には６０６の角度に互る
ｌ対のＵ指センサ５Ｕの為の弯曲状スリット８Ｕがモー
タ軸１ａの軸心に対して対称に形成され、このスリット
８Ｕよりも内周側には６０°の角度に亙る１対の■相セ
ンサ５Ｖの為の弯曲状スリン）８Ｖがモータ軸１ａの軸
心に対して対称に形成され、この１対のスリット８■は
前記１対のスリット８Ｕに対して６０″の位相遅れとな
る位置に設けられている。尚、矢印９はブラシレスモー
タＭの正転方向を示すものである。

そして、前記回転スリット板３の円周方向の１個所にお
いて、平面視Ｕ形のセンサ取付ブロック１０が回転スリ
ット板３を非接触状に挟む状態に設けられており、この
センサ取付ブロック１０に発光素子（フォトタイオード
など）と受光素子（フォトトランジスタなど）とからな
る３組のフォトセンサが前記各スリット７・８Ｕ・８Ｖ
に夫々対応するように取付けられている。　　゛第５図
に示すように、前記スリット７に対応する回転パルサセ
ンサ６からは矩形パルス状の回転パルス信号Ｓ、が出力
され、また前記スリット８Ｕに対応するＵ指センサ５Ｕ
と前記スリット８Ｖに対応する■指センサ５■との出力
線には夫々インバータ１５・１６が介装されていて、Ｕ
相センす５Ｕからはスリット８Ｕに臨んだときにｒＬＪ
レベルとなるＵ相センサ信号ＳＬｌがまたＶ指センサ５
Ｖからはスリット８Ｖに臨んだときにｒＬＪレベルとな
るＶ相センサ信号Ｓｖが出力される。

次に、ブラシレスモータＭを制御する制御装置について
、第４図のブロック図に基いて説明する。

この制御装置はモータＭの起動停止用の起動停止スイッ
チ（ＳＴＰｓＷ）２６と回転スリット板３と前記センサ
５Ｕ・５■・６とインバータ１５・１６とＮＡＮＤゲー
ト１７と速度指令部Ｂと制御部Ｃとドライバ部りとから
構成されている。

前記起動停止スイッチ２６はそれを操作したときのみｒ
ＬＪレヘルの信号ＳＴを出力する復帰型の０Ｎ１０ＦＦ
スイツチであり、この信号ＳＴが相切換回路２７に出力
される。

相切換回路２７においては、この信号ＳＴがＪＫフリッ
プフロップ（図示外）の端子ＣＫに入力され、出力端子
Ｑからのスタート・ストップコントロール信号５ＴＰＣ
がレジスタ３０に出力される。

レジスタ３０は、このスタート・ストップコントロール
信号５ＴＰＣを保持する一方、この信号と実質的に同一
のゲート信号ＧＳをＡＮＤゲート２２に出力する。

即ち、前記起動停止スイッチ２６を操作する毎に前記信
号５ＴＰＣとゲート信号ＧＳとは共にｒＨＪレベルとｒ
ＬＪレヘル信号とに交互に反転し、ｒＨＪレベル信号の
ときにブラシレスモータＭが回転駆動される。

前記回転パルスセンサ６からの回転パルス信号ＳＲが５
進カウンタ２１のクロック端子ＣＫと、パルス幅演算器
３２のイネーブル端子ＥＮと、ＡＮＤゲート２２の入力
端子と、インバータ２４とに出力され、ＡＮＤゲート２
２の入力端子には５００ＫＨ２のクロック信号ＣＬが入
力され、ＡＮＤゲート２２の出力線が速度検出カウンタ
２３のクロック端子ＣＫに接続されている。

また、ＡＮＤゲート２５の入力端子にはインバータ２４
の出力と、２　Ｋ　Ｈｚのクロック信号とが入力され、
ＡＮＤゲート２５の出力線が速度検出カウンタ２３のリ
セット端子ＲＴに接続されている。

速度検出カウンタ２３においては、ＡＮＤゲート２２に
入力される回転パルス信号ＳＲとゲート信号ＧＳとが共
に［Ｉ］ルベルの時のクロック信号ＣＬを計数し、速度
検出カウンタ２３はその計数値即ち速度検出信号Ｎをパ
ルス幅演算器３２に出力する。

ＡＮＤゲート２５は、回転パルス信号ＳＲがｒＨＪレベ
ルのときに速度検出カウンタ２３においてクロック信号
ＣＬを計数して速度信号Ｎを出力する関係上回転パルス
信号ＳＲがｒＬＪレベルのときに２　Ｋ　Ｈｚのクロッ
ク信号を受けて２ＫＨ２毎のリセット信号Ｒを速度検出
カウンタ２３の端子ＲＴに出力し、このリセット信号Ｒ
で速度検出カウンタ２３を２ＫＨｚ毎にリセットする。

ポテンショメータ１４等で構成されている速度指令部Ｂ
において選択設定された信号はＡ／Ｄ変換器３３で速度
指令信号ＮＯに変換された後パルス幅演算器３２に出力
される。

前記パルス幅演算器３２においては、速度検出カウンタ
２３から入力される速度信号ＮとＡ／Ｄ変換器３３から
入力される速度指令信号ＮＯとに基いてブラシレスモー
タＭの速度をパルス幅変調で制御するためのパルス幅（
ドライバ一部りのＰＮＰ）ランジスタＵＡ　・■、・Ｗ
Ａへ印加される正励磁制御パルスのパルス幅）を回転パ
ルス信号Ｓ、ｌの立下りのタイミングで演算し、そのパ
ルス幅信号ＰＷＳがレジスタ３１で一時記憶されるとと
もにゲート回路３４Ｕ・３４Ｖ・３４Ｗの各々に出力さ
れる。

また、速度検出カウンタ２３は２ＫＨｚのリセット信号
Ｒによりリセットされるので、パルス幅演算器３２は２
ＫＨｚの微小時間毎にパルス幅を演算するようになって
いる。

前記Ｕ相センサ５ＵからのＵ相センサ信号ＳＵがワンシ
ョットマルチバイブレーク１８とＮＡＮＤゲート１７の
一方の入力端子と相切換回路２７とに出力され、前記Ｖ
相センサ５■からのＶ相センサ信号Ｓｖがワンショット
マルチバイブレータ１８とＮＡＮＤゲー１１７の他方の
入力端子と相切換回路２７とに出力され、このＮＡＮＤ
ゲート１７はＵ相センサ信号ＳＩＩと■相センザ他号Ｓ
ｖとからＷｌｉｌ信−ｑＳｗ（第５図参照）を出力する
もので、このＮＡＮＤゲート１７からＷ相信号Ｓｗがワ
ンショットマルチバイブレーク１８と相切換回路２７と
に出力される。

前記ワンショットマルチバイブレーク１８は、Ｕ相セン
サ信号ＳＩＩとＶ相センサ信号ＳｖとＷ相信号Ｓｗの各
信号の立下りでトリガー信号を出力するもので、前記各
３つの信号に対応する３本の出力線がＯＲゲート１９の
入力端子に夫々接続され、ＯＲゲート１９から位相角６
０°毎のトリガー信号（第５図参照）が相切換回路２７
へ信号Ｔｓｏとして、またＯＲゲート２０を介して５進
カウンタ２１のリセット端子ＲＴに出力される。

また、前記起動停止スイッチ２６が操作されてスタート
・ストップ信号５ＴＰｃの「１］」レヘルの立ち上りに
よって、相切換回路２７からカウンタリセット信号ＣＲ
Ｔ　（）リガー信号）がＯＲゲ−ト２０に出力され、５
進カウンタ２１はＯＲゲート２０からのトリガー信号を
受ける毎にリセットされる。

前記５進カウンタ２１は、ＯＲゲート２０からのトリガ
ー信号を受けると回転パルス信号ＳＲを５個計数し、５
個の計数（即ち前記スリット７は６°の間隔毎に設けら
れているので、６°×５−３０６）を終了するとキャリ
イ信号Ｔ、ｉ　（第５図参照）を相切換回路２７に出力
する。

前記相切換回路２７は、ＯＲゲート１９からの信号’Ｉ
”ｓｏと５進カウンタ２１からのキャリイ信号Ｔ、、、
とに基いて、Ｕ相コイル４ＵとＶ相コイル４ＶとＷ相コ
イル４Ｗの励磁を切換え制御するためのものである。

前記相切換回路２７はＣＰＵ　（中央演算装置）とＲＯ
Ｍ　（リード・オンリ・メモリ）とＲＡＭ（ランダム・
アクセス・メモリ）とを備えていて、第６図に示すよう
にこのＲＯＭには各相コイル４Ｕ・４■・４Ｗの何れか
を正励磁させる正励磁相パターンＰ、・Ｐ、□・Ｐａ３
の３通りの正励磁デーりＤａ及び各相コイル４Ｕ・４■
・４Ｗの何れかを逆励磁させる逆励磁箱パターンＰｂｌ
・Ｐｂ２・Ｐ、３の３通りの逆励磁データＤ、が格納さ
れている（第６図参照）。

３通りの正励磁データＤ、及び３通りの逆励磁データＤ
、において「１」が励磁相また「０」が非励磁相を示し
、パターンＰ　ａｌ・Ｐ　ａｌ　’　Ｐ　ａ３の正励磁
データＤ１１は夫々Ｕ相コイル４Ｕ−Ｖ相コイル４■・
Ｗ相コイル４Ｗの励磁を指定し、パターンＰｂｌ・Ｐｂ
□・Ｐｂ３の逆励磁データＤｂは夫々■相コイル４Ｖ−
Ｗ相コイル４Ｗ−Ｕ相コイル４Ｕの励磁を指定するもの
である。

前記正励磁相パターンＰ０・Ｐ８□・Ｐａ３と逆励磁箱
パターンＰｂｌ　’　ｐｂｇ・Ｐｂ３との組合せにより
モータの励磁相パターンが決定されることになるが、正
励磁データＤ、については信号Ｔ　ｓｏの入力毎にＰ　
、　、　−Ｐ　、　、　−＋　Ｐ　、　３−Ｐ　、　、
の順に切換えられ、また、逆励磁データＤ、については
キャリイ信号Ｔｓ、の入力毎にＰＬ＋Ｉ→Ｐｂ２→Ｐｂ
３→ｐｂｔの順に切換られるようになっている。

モータＭの起動時及び駆動中における前記パターンの切
換制御については第７図のフローチャートに基いて後述
するが、この切換制御の制御プログラムは前記ＲＯＭに
格納されている。

前記相切換回路２７から、正励磁データＤ、がレジスタ
２８へまた逆励磁データＤ、がレジスタ２９へ出力され
る。

そして、レジスタ２８においては、正励磁データＤ８を
一時記憶するとともに、正励磁データＤつが、パターン
Ｐ０のときにはＵ相正励磁信号ＧｕをＵ和ゲート回路３
４Ｕに出力し、パターンＰ３゜のときには■相正励磁信
号Ｇｖを■相ゲート回路３４Ｖに出力し、パターンｐｕ
ｓのときにはＷ相正励磁信号ＧｗをＷ相ゲート回路３４
Ｗに出力する。

一方、レジスタ２９においては、逆励磁データＤ、を一
時記憶するとともに、逆励磁データＤ。

が、パターンＰｂ３のときにはＵ相逆励磁制御信号ＣＣ
ｕをＵ相のトランジスタＵ、のベースへ出力し、パター
ンＰｂｌのときにはＶ相逆励磁信号ＣＣＶをＶ相のトラ
ンジスタ■８のベースへ出力し、パターンＰｂ２のとき
にはＷ相逆励磁信号ＣＣｗをＷ相のトランジスタＷｌｌ
のベースへ出力する。

Ｕ和ゲート回路３４ＵがＵ相正励磁信号Ｇｕを受けると
ゲートが開いてパルス幅信号ＰＷＳがＵ相カウンタ３５
Ｕのプリセット端子ＰＲ３に出力される。

このことはＶ和ゲート回路３４Ｖ及びＷ相ゲート回路３
４Ｗについても同様で、■相ゲート回路が■相正励磁信
号Ｇｖを受けるとパルス幅信号ＰＷＳが■相カウンタ３
５Ｖの端子ＰＲ３に出力され、またＷ和ゲート回路がＷ
相正励磁信号Ｇ。を受けるとパルス幅信号ＰＷＳがＷ相
カウンタ３５Ｗの端子ＰＲ５に出力される。

次に、前記Ｕ相カウンタ３５Ｕは減算カウンタであって
、Ｕ和ゲート回路３４Ｕからパルス幅信号ｐｗｓをまた
その端子ＣＫには５００ＫＨ，のクロック信号ＣＬをま
たそのロード端子ＬＤには２ＫＨｚのクロック信号を受
け、Ｕ相カウンタ３５Ｕにおいては２ＫＨ，のロード信
号を受ける毎にパルス幅がセットされ、クロック信号Ｃ
Ｌを計数することによりパルス幅信号ＰＷＳで指令され
たパルス幅の減算されつつあるＵ相正励磁カウント信号
ＫｕをＵ相判別回路３６Ｕへ出力し続ける。

このことは、■相カウンタ３５Ｖ及びＷ相カウンタ３５
Ｗについても同様で、■相カウンタ２３■からは■相判
別回路３６ＶへＶ相正励磁カウント信号Ｋｖが出力され
、またＷ相カウンタ３５ＷからはＷ相判別回路３６Ｗへ
相正励磁カウント信号Ｋｗが出力される。

前記Ｕ相判別回路３６Ｕは、ＯＲゲートとワンショット
マルチバイブレークとＲＳフリップフロップとで構成さ
れ、Ｕ相カウンタ３５ＵからのＵ相正励磁カウント信号
ＫｕのＯを判別する（Ｕ相コイル４Ｕをデユーティサイ
クルにより正励磁するためにＵ相正励磁カウント信号Ｋ
ｕの０によりＵ相コイル４Ｕの励磁を停止する）ための
回路であり、Ｕ相カウンタ３５Ｕからの正励磁カウント
信号ＫｕがＯＲゲートに入力され、ＯＲゲートの出力信
号がワンショットマルチパイプレークを介してＲＳフリ
ップフロップの端子Ｓに入力され、ＲＳフリップフロッ
プの端子Ｒには２ＫＨ，のクロック信号が入力されてい
て、出力端子ＱからのＵ相正励磁制御パルスＰｕがＵ相
のトランジスタＵ＾のベースに出力される。

即ち、２ＫＨ，のクロック信号の入力毎に立下りＵ相正
励磁カウント信号ＫｕがＯになると立上るｒＬＪレベル
のＵ相正励磁制御パルスＰｕがＵ相のトランジスタＵＡ
のベースに出力される。

このことは、■相判別回路３６ＶとＷ相判別回路３６Ｗ
についても同様で、クロック信号毎に立下り■相正励磁
カウント信号Ｋｖが０になると立上るｒＬＪレベルの■
相正励磁制御パルスＰｖが■相のトランジスタ■、のベ
ースに出力され、またクロック信号毎に立下りＷ相正励
磁カウント信号Ｋｗが０になると立上る「Ｌ」レヘルの
Ｗ相正励磁制御パルスＰｗ、ｉ＜Ｗ相のトランジスタＷ
＾のベースに出力される。

前記Ｕ相コイル４Ｕと■相コイル４ＶとＷ相コイル４Ｗ
の為のドライバ部りは、前記ＰＮＰ）ランジスタＵＡ　
・Ｖヶ　・ＷＡとＮＰＮ　）ランジスタＵ、・■８　・
ＷＢとフライホイールダイオードとしての高周波用ダイ
オードＤ＋ｕ−Ｄ＋ｖ−Ｄ＋ｗ−Ｄｚｕ−Ｄｚｖ−Ｄｇ
ｗから構成される。

前記Ｕ相について、トランジスタＵＡのエミッタは直流
電源に接続され、トランジスタＵＡのコレクタとトラン
ジスタＵｌのコレクタとが接続され、その接続点にＵ相
コイル４Ｕの一端が接続され、トランジスタＵＡのコレ
クタとエミッタの間に図示のようにダイオードＤ＋ｕが
接続され、トランジスタＵ、のエミッタとコレクタの間
に図示のようにダイオードＩ）ｚｕが接続され、トラン
ジスタＵｌｌのエミッタは接地されている。

このことは、■相及びＷ相についても前記と同様であり
、■相トランジスタ■、と■８の接続点に■相コイル４
Ｖの一端が接続されており、Ｗ相トランジスタＷＡとＷ
、の接続点にＷ相コイル４Ｗの一端が接続されており、
Ｕ相コイル４ＵとＶ相コイル４■とＷ相コイル４Ｗはス
ター結線されている。

例えば、第５図における位相角１５°の場合のように、
Ｕ相トランジスタＵＡのベースにＵ相正励磁制御パルス
Ｐｕが印加され、■相トランジスタ■３のベースに■相
通励磁制御信号ＣＣｖが印加されている場合、トランジ
スタＵＡはパルス幅信号ＰＷＳに対応するデユーティ比
となるようにＯＮとＯＦＦとを繰返えし、直流電源から
の電流はトランジスタＵＡ−Ｕ相コイル４Ｕ→■相コイ
ル４■→トランジスタ■、−接地と流れ、Ｕ相コイル４
Ｕは正励磁され■相コイル４■は逆励磁される。

そして、デユーティ比の増加（パルス幅の増加）に応じ
て、各相のトランジスタＵＡ　・Ｖヶ　・ＷＡの導通時
間が長くなり、パルス幅変調により各相コイル４Ｕ・４
■・４Ｗに流れる電流が増加し、ブラシレスモータＭの
回転速度が増加することになる。

このとき、トランジスタＵＡがＯＮからＯＦＦにチョッ
ピングする毎に、Ｕ相コイル４Ｕと■相コイル４■には
自己誘導によってそれまでと同じ方向への電流が流れ、
この誘導電流はＵ相コイル４Ｕ→■相コイル４Ｖ→トラ
ンジスタＶＢ→ダイオ−ＦＤ２Ｕ−Ｕ相コイル４Ｕの回
路に沿って流れ、Ｕ相コイル４Ｕと■相コイル４Ｖに電
流が連続的に流れることになる。

つまり、フライホイールダイオードＤ２ｕ−Ｄ２ｖ・Ｄ
２％Ｑはパルス幅変調の為に設けられたものである。

尚、Ｖ相トランジスタ■８がＯＮからＯＦＦに切換えら
れると、自己誘導電流がＵ相コイル４Ｕ→Ｖ相コイル４
■→ダイオードＤ　ｒ　ｖ−Ｕ相トランジスタＵ＾−Ｕ
相コイル４Ｕの回路に沿って流れるので、自己誘導電流
が有効活用される。

次に、前記ブラシレスモータＭの起動時並びに駆動時の
励磁相パターンの切換制御について第７図のフローチャ
ートにより説明するが、先ずその概要について簡単に説
明しておくものとする。

第５図から判るように、Ｕ相センサ信号ＳｕとＶ相セン
サ信号Ｓｖとの組合せ及び各組合せに対応する正励磁相
パターンは次表のようになる。

モータＭの起動時、信号Ｓｕと信号Ｓｖとの組合せ（信
号状ａ）に応じて正励磁相パターンＰ□・Ｐｌ・Ｐｌは
決まるけれども、前記各信号状態毎に２通りの逆励磁用
パターンＰ１・Ｐｂ２・Ｐｂ３が有り得る。例えば、位
相角０”〜６０°の場合、前半の３０°ではＶ相コイル
４Ｖを逆励磁するパターンＰｂ＋　（Ｄｂ　　：　０１
０）であり、後半の３０゛ではＷ相コイル４Ｗを逆励磁
するパターンＰｂ□（Ｄｂ：００１）である。

そこで、起動時の初期励磁相パターンとして、信号Ｓｕ
と信号Ｓｖとの信号状態で決まる位相角６０’の前半の
３０°の励磁相パターンとなるように制御し、それによ
って起動しないときは次の励磁相パターンである後半の
３０°の励磁相パターンとなるように制御するとともに
、初期励磁相Ｂ パターンで起動したときには初期励磁相パターンより２
つ後の励磁相パターンとなるように制御するものである
。

次に、前記相切換回路２７により行なわれる起動制御の
ステップについて第７図のフローチャートにより説明す
る。

この制御装置に電源が投入されるとこの制御が開始され
、ステップＳｔ（以下、単にＳｌと記載し、他のステッ
プも同様に扱う）においては、初期設定が行なわれＳ２
へ移行する。

Ｓ２において、起動停止スイッチ２６が操作されたか否
かが判定され、操作されていないときにはＳ３へ移行し
スタート・ストップコントロール信号５ＴＰＣが０にセ
ットされてそれがレジスタ３０に書込まれＳ３から８２
へ移行し、Ｓ２と８３とが微少時間毎に繰返され、起動
停止スイッチ５ＴＰＳＷ２６が操作されると８４へ移行
する。

カウンタリセット信号ＣＲＴとスタート・ストップ・コ
ントロール信号５ＴＰＣが「１」にセントされて、Ｓ４
において、相切換回路２７からカランタリセント信号Ｃ
ＲＴが出力されるとともに、スタート・ストップコント
ロール信号５ＴＰｃがレジスタ３０に書込まれ保持され
る。

次の８５において、Ｓ４において出力されたカウンタリ
セット信号ＣＲＴが停止され、このカウンタリセット信
号ＣＲＴにより５進カウンタ２１がリセットされる。

次の８６において、Ｕ相センサ信号Ｓｕが１１」か否か
が判定され、「１」のときにはＳ８へ移行しまた「１」
でないときにはＳ７へ移行する。

Ｓ７において、Ｖ相センサ信号Ｓｖが「１」か否かが判
定され、「１」のときにはＳ９へ移行しまた「１」でな
いときには３１０へ移行する。

また、Ｓ８において、■相センサ信号Ｓｖが「１」か否
かが判定され、「１」のときにはＳ１１へ移行しまた「
１」でないときにはＳＩＯへ移行する。

Ｓ９は、例えば第５図の位相角が０°〜６０゜のときで
あり、正励磁データＤ、はＵ相コイル４Ｕを励磁するパ
ターンＰ、に設定され、一方逆励磁データＤ、は■相コ
イル４Ｖを励磁するパターンＰｂｌに設定される。

ＳＩＯは、例えば第５図の位相角が６０°〜１２０°の
ときであり、正励磁データＤ３はＶ相コイル４■を励磁
するパターンＰ。に設定され、−大逆励磁データＤ、は
Ｗ相コイル４Ｗを励磁するパターンＰｂ２に設定される
。

Ｓｌｌは、例えば第５図の位相角１２０“〜１８０°の
ときであり、正励磁データＤ、はＷ相コイル４Ｗを励磁
するパターンＰａ３に設定され、−大逆励磁データＤ、
はＵ相コイル４Ｕを励磁するパターンＰＩ＋３に設定さ
れる。

次の３１２において、Ｓ９．３１０、Ｓｌｌの夫々で設
定された初期励磁相パターンである正励磁データＤ、及
び逆励磁データＤｂが出力され、Ｕｌ１ｇコイル４Ｕ、
Ｖ相コイル４■、Ｗ相コイル４Ｗは正励磁データＤ８及
び逆励磁データＤ、に対応じて正励磁あるいは逆励磁さ
れる。

次のＳ１３において、数１０Ｏｎ＋ａの時間を計時する
ソフトタイマーの計時が開始される。

次の３１４において、ソフトタイマーによる計時終了時
のＵ相センサ信号Ｓｕと■相センサ信号Ｓｖとの信号状
態がソフトタイマーによる計時開始時の信号状Ｂ（これ
はＲＡＭに一時記憶している）と比較され変化したか否
かが判定され、ロータ１の起動に応じて変化したとき（
ブラシレスモータＭの起動のための正励磁データＤ８及
び逆励磁データＤ、のパターンが正しいとき）にはＳ２
１へ移行し、また変化しなかったとき（逆励磁データＤ
、のパターンが正しくないとき）にはＳ１５へ移行する
。

Ｓ２１においては、ブラシレスモータＭのロータｌは回
転し始めているので、Ｓ９．５１０、Ｓ１１における正
ｌｌ］磁データＤ、及び逆励磁データＤｂの夫々は１つ
シフトしたパターン（つまり、Ｐ□→Ｐｓ２→ｐＨ３→
Ｐ□の順に、またＰｂｌ→Ｐｂ２→Ｐｂ３→Ｐｂｌの順
に夫々シフトしたパターン）に切換られる。

次のＳ１５〜Ｓ１７は前記Ｓ６〜Ｓ８と同様であり、再
度Ｕ相センサ信号Ｓｕと■相センサ信号Ｓｖとの信号状
態に応じて区分けするステップであり、３１５において
、Ｕ相センサ信号ＳｕがｒｌＪか否かが判定され、「１
」のときにはＳ１７へ移行しまた「１」でないときには
Ｓ１６へ移行する。

Ｓ１６において、■相センサ信号ＳｖがｒｌＪか否かが
判定され、「１」のときには３１８へ移行しまた「１」
でないときにはＳ１９へ移行する。

また、Ｓ１７において、Ｖ相センサ信号Ｓｖが「１」か
否かが判定され、「１」のときにはＳ２０へ移行しまた
「ｌ」でないときにはＳ１９へ移行する。

３１Ｂにおいて、正励磁データＤ１は変更せずにＵ相コ
イル４Ｕを励磁するパターンＰ□に設定され、−大逆励
磁データＤｂはＷ相コイル４Ｗを励磁するパターンＰｂ
□に設定される。

Ｓ１９において、正励磁データＤ、は変更せずにＶ相コ
イル４Ｖを励磁するパターンＰ、□に設定され、−大逆
励磁データＤ、はＵ相コイル４Ｕを励磁するパターンＰ
ｂ３に設定される。

Ｓ２０において、正励磁データＤ、は変更せずにＷ相コ
イル４Ｗを励磁するパターンｐＨ３に設定され、−大逆
励磁データＤｂは■相コイル４■を励磁するパターンＰ
ｂｌに設定される。

次の３２２においては、３１８〜Ｓ２１において設定さ
れた正励磁データＤ、及び逆励磁データＤ、が出力され
、Ｕ相コイル４Ｕと■相コイル４ＶとＷ相コイル４Ｗは
正励磁データＤ３及び逆励磁データＤ、に対応じて正励
磁あるいは逆励磁され、これによりロータ１は起動し始
めることになる。

次の３２３〜Ｓ２４は正励磁データＤ８のパターンＰ□
・ＰｍＺ・Ｐｍ３を順次シフトさせるステップであり（
第５図参照）、Ｓ２３においてＯＲゲート１９の出力信
号Ｔ５゜が「１」か否かが判定され、「１」のときには
３２４へ移行しまた「１」でないときには３２５へ移行
する。

Ｓ２４において、１つシフトされたパターンの正励磁デ
ータＤ、がレジスタ２８に出力され、また逆励磁データ
Ｄ、がレジスタ２９に出力される。

次の３２５〜３２６は逆励磁データＤｂのパターンＰｂ
＋・Ｐｂｔ’Ｐｂ３を順次シフトさせるステップであり
（第５図参照）、Ｓ２５において５進カウンタ２１の出
力信号Ｔ　ｓ　＝が１１」か否かが判定され、「１」の
ときにはＳ２６へ移行し、また「１」でないときにはＳ
２７へ移行する。

Ｓ２６においては、１つシフトされたパターンの逆励磁
データＤ、がレジスタ２９に出力され、また正励磁デー
タＤ、がレジスタ２８に出力される。

次の３２７においては起動停止スイッチ２６が操作され
たか否か（ロータ１の回転を停止するのか否か）が判定
され、操作されていないときには３２３へ移行し、３２
３〜Ｓ２７を繰返すことによりロータ１が連続して回転
駆動され、操作されたときには３２８へ移行する。

３２８において、スタート・ストップコントロール信号
５ＴＰｃが「０」にセントされてレジスタ３０に書込ま
れ、これによってゲート信号ＧＳがｒＬＪレベルとなり
、速度検出カウンタ２３の作動を停止させて、ロータ１
の回転停止の準備をする。

次の５２９において、何れの相コイルも励磁しない正励
磁データと逆励磁データＤｂとが設定される。

次の３３０において、Ｓ２９で設定された正励磁データ
Ｄ、がレジスタ２８に、逆励磁データＤｂがレジスタ２
９に夫々出力されてロータ１の回転が停止され、Ｓ３０
から８２へ移行する。

以上説明したように本実施例のブラシレスモータＭの制
御装置においては、Ｕ相センサ信号ＳｕとＶ相センサ信
号ＳｖとでＷ　ＩＩ　（ｉ号Ｓｗを合成することにより
、Ｗ相センサを省略し、またＵ相センサ信号Ｓｕと■相
センサ信号Ｓｖとの信号状態により、ロータ１を起動す
るための初期励磁相パターンによりロータ１を起動させ
、初期励磁相パターンによりロータが起動しないときに
次の励磁相パターンによりロータ１を確実に起動させる
ことが出来る。

尚、上記実施例は一実施例を示すものにすぎず、当業者
であれば本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形を
加えることが可能である。

尚、制御部Ｃをマイクロコンピュータ等で構成しても良
い。

尚、ブラシレスモータＭを逆転する場合の制御について
は、正励磁データＤ、及び逆励磁データＤｂの夫々の励
磁相パターンを正転とは逆に順次シフトさせることによ
り可能である。

尚、ブラシレスモータＭの回転速度をパルス幅変調で制
御する点は既存のＤＣモータと同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブラシレスモータの制御装置の機
能ブロック図、第２図〜第７図はブラシレスモータの制
御装置の実施例を示すもので、第２図はブラシレスモー
タの要部縦断面図、第３図は回転スリット板と３組のセ
ンサの正面図、第４図はブラシレスモータの制御装置の
構成図、第５図は各相のセンサ信号と各相コイルの励磁
及び逆励磁等を示す動作タイムチャート、第６図はブラ
シレスモータを起動するときの各相コイルの正励磁及び
逆励磁のパターンを説明する説明図、第７図は制御装置
で行なうブラシレスモータ起動制御ルーチンのフローチ
ャートである。 Ｍ・・ブラシレスモータ、　　１・・ロータ、ｌａ・・
モータ軸、　２・・ステータ、　Ｕ−Ｖ・Ｗ・・夫々Ｕ
相・Ｖ相・Ｗ和動磁極、　３・・回転スリット板、　　
４Ｕ・４■・４Ｗ・・夫々Ｕ相コイル・■相コイル・Ｗ
相コイル、　　５Ｕ・５Ｖ・・夫々Ｕ相センサ・Ｖ相セ
ンサ、　６・・回転パルスセンサ、　７・・スリット、
　８Ｕ・８■・・夫々弯曲状スリント、　　１７・・Ｎ
ＡＮＤゲート、　　２１・・５進カウンタ、　　２６・
・起動停止スイッチ、　２７・・相切換回路、　２８・
・レジスタ、　　２９・・レジスタ、　　３５Ｕ・３５
Ｖ・３５Ｗ・・夫々各相のカウンタ、　Ｃ・・制御部、
　Ｄ・・ドライバ部、　ＵＡ　・Ｖヶ　・ＷＡ　　・・
夫々各相のＰＮＰ　トランジスタ、　Ｕ８・■、・Ｗ８
　・・夫々各相のＮＰＮ）ランジスタ、Ｄ＋ｕ　・Ｄ＋
ｖ−Ｄ＋ｗ　・・ダイオード、　　Ｉ）ｚｕ’Ｉ）ｚ、
・Ｄ２８・・ダイオード、　Ｄ３　・・正励磁データ、
Ｄ、・・逆励磁データ。 特　許　出　願　人　　ブラザー工業株式会社第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３相のブラシレスモータを制御するためにロータ
   の回転に応じて６０度の位相差にて６０度または１２０
   度のパルス幅の３つの位相信号を発生する発生手段を備
   え、３相のステータ中の２相のステータを励磁する所定
   順序の一連の励磁相パターンに従ってステータの励磁状
   態をロータの３０度の回転毎に変化させるブラシレスモ
   ータの制御装置であって、 ブラシレスモータの起動指令の発生時に、前記位相信号
   の信号状態により指示される６０度のロータ回転範囲の
   前半の３０度における励磁相パターンを初期励磁相パタ
   ーンとして設定する初期設定手段と、 前記初期励磁相パターンに従う励磁開始から所定時間の
   計時動作を行う計時手段と、 その計時手段の計時開始時における前記位相信号の信号
   状態とその計時終了時における信号状態とを比較し、両
   信号状態が異なっているか否かを判別する判別手段と、 前記両信号状態が同じであることが判別されたときに前
   記設定された初期励磁相パターンの次の励磁相パターン
   を設定し、両信号状態が異なることが判別されたときに
   前記設定された初期励磁相パターンより２つ後の励磁相
   パターンを設定する設定制御手段とを設けたことを特徴
   とするブラシレスモータの制御装置。
2. （２）前記発生手段は、ロータの回転に応じて６０度の
   位相差を有する第１及び第２の位相信号を発生する２つ
   の検出器と、その第１及び第２の位相信号の論理処理に
   より第３の位相信号を発生する論理回路とを含み、前記
   判別手段は、前記２つの検出器からの第１及び第２の位
   相信号の状態を判別することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のブラシレスモータの制御装置。