JPS6236477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無刷子モータの駆動装置の改良に関す
る。

第１図には従来におけ無刷子モータの駆動装置
の一例が示されている。この第１図において、
１，２，３は例えば３相の無刷子モータ４の各相
電機子コイル、５は負荷駆動用の直流電源の
（＋）側出力端子である。また、６，７，８は前
記３相の電機子コイル１，２，３に夫々対応して
設けられたホール素子で、これらは無刷子モータ
４の永久磁石製磁極を有したロータの回転位置を
該ロータからの漏れ磁束により検出する構成であ
る。９，１０，１１は夫々ホール素子６，７，８
から出力されるホール電圧を増幅する差動増幅器
で、これらの出力端子は、夫々抵抗１２，１３，
１４を介してトランジスタ１５，１６，１７の各
ベースに接続されていると共に、夫々抵抗１８，
１９，２０を介して前段の相に属する差動増幅器
１１，９，１０の各反転入力端子（−）に接続さ
れている。そして、トランジスタ１５，１６，１
７は、各エミツタが接地端子に接続されていると
共に、各コレクタが夫々電機子コイル１，２，３
を介して出力端子５に接続されている。尚、２１
はホール素子６，７，８にバイアス電流を供給す
るための定電流電源の（＋）側出力端子である。
上記構成おいて、各ホール素子６，７，８は、例
えば電気角で２／３πずつ位相がずれるように配置さ れており、ロータの磁極数が例えば「２」であつ
た場合、第２図に示すようなホール電圧Ｖ_H6，Ｖ
_H7，Ｖ_H8を夫々出力する。そして、ロータの回転
位相角θ（第２図参照）が０〜２／３πの状態では、 ホール素子６から出力されるホール電圧Ｖ_H6を受
ける差動増幅器９がハイレベル信号を出力してト
ランジスタ１５をオンさせるため、電機子コイル
１に通電される。また、上記回転位相角θが２／３π になつたときには、ホール素子７からのホール電
圧Ｖ_H7を受ける差動増幅器１０がハイレベル信号
を出力するようになるため、このハイレベル信号
が抵抗１９を介て差動増幅器９の反転入力端子
（−）に与えられて該差動増幅器９の出力がロー
レベル信号に反転し、以てトランジスタ１５がオ
フして電機子コイル１が断電されると共に、トラ
ンジスタ１６がオンされて電機子コイル２に通電
されるようになる。この後、回転位相角θが４／３π になると、ホール素子８からのホール電圧Ｖ_H8を
受ける差動増幅器１１がハイレベル信号を出力す
るようになるため、前述と同様の動作によつてト
ランジスタ１６がオフして電機子コイル２が所電
されると共にトランジスタ１７がオンして電機子
コイル３に通電されるようになる。以上の如き動
作が繰返し行なわれることによつて、電機子コイ
ル１，２，３が電気角で２／３πずつ順次通電される という動作がサイクリツクに行なわれ、以てロー
タの回転トルクが生起される。

しかるに、上記従来の無刷子モータの駆動装置
には以下に述べるような欠点があつた。即ち、第
３図は、第１図に示す回路の一部分、例えばホー
ル素子６に関連した部分のみを示すもので、この
第３図では該ホール素子６を等価回路で表現して
いる。この場合、ホール素子６の等価回路を構成
する等価抵抗Ra，Rb，Rc，Rdの各抵抗値は通常
において略等しいものであり、該ホール素子６に
対する鎖交磁束が零の状態時には入力端子ａ，ｂ
間の印加電圧の略１／２の平衡電位が出力端子ｃ，ｄ 間に現われる。そして、ホール素子６に磁束が鎖
交した状態では、その鎖交磁束の方向に応じた極
性のmVオーダーのホール電圧Ｖ_H6が出力端子
ｃ，ｄ間に生起される。しかして、第３図により
理解されるように、ホール素子６の出力端子ｃに
は抵抗１３，１９が直列に接続されているため、
ホール素子６に対する鎖交磁束が零の状態におい
て既に出力端子ｃ，ｄ間の平衡電位が通常と異な
つてしまい、結果的にホール素子６が出力するホ
ール電圧Ｖ_H6のSN比が悪化して回路全体の動作
が不安定になり、無刷子モータにトルクむらが惹
起されてしまう。また、差動増幅器１０の出力が
ハイレベル信号（通常12V程度）に反転したとき
に、抵抗１９、等価抵抗Rc，Rbを介して電流が
流れてこの電流が等価抵抗Rbに流れるバイアス
電流に重畳するようになるため、ジユール熱が大
きくなつてホール素子６を焼損してしまう危険性
があり、その信頼性が低くなる。そして、以上の
ような諸問題に対処するためには、ホール素子と
して特に高感度の高価なものを用いることにより
そのSN比を向上させると共に、ホール素子のバ
イアス電流を小さく設定することが必要になつて
しまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、ホール素子が出力するホール電
圧のSN比が悪化する虞がなくて、該ホール素子
として低感度で安価なものを使用することができ
ると共に、動作の安定化を図ることができ、しか
もホール素子のバイアス電流を大きく設定しても
該ホール素子が焼損してしまう虞がなくて信頼性
を高め得る無刷子モータの駆動装置を提供するに
ある。

以下本発明の一実施例について第４図乃至第６
図を参照して説明する。

第４図において、２２，２３，２４はｎ相例え
ば３相の無刷子モータ２５の各相電機子コイル
で、これら負荷駆動用の直流電源の（＋）側出力
端子２６から夫々PNP形トランジスタ２７，２
８，２９を介して通電されるように設けられてい
る。そして上記無刷子モータ２５は、永久磁石製
磁極を有したロータ（図示せず）を備えており、
電機子コイル２２，２３，２４が順次通電される
と、これらとロータとの間に回転トルクが生起さ
れる。３０，３１，３２は上記ロータの回転位置
を該ロータからの漏れ磁束により検出するための
３個のホール素子であり、これらの各入力端子
ａ，ｂは夫々定電流電源の（＋）側出力端子３３
と接地端子との間に接続されている。このとき、
各ホール素子３０，３１，３２は例えば電気角で
２／３πずつ位相がずれるように配置されており、ロ ータの磁極数が例えば「２」に設定されていた場
合には、該ホール素子３０，３１，３２は第５図
に示すようなホール電圧Ｖ_H0，Ｖ_H1，Ｖ_H2を夫々
出力する。３４，３５，３６は３個の信号処理回
路たる例えばオープンコレクタ出力回路を有する
差動増幅器であり、これらの非反転入力端子
（＋）は夫々ホール素子３０，３１，３２の一方
の出力端子ｃに接続され、反転入力端子（−）は
夫々ホール素子３０，３１，３２の他方の出力端
子ｄに接続されている。また、差動増幅器３４，
３５，３６の出力端子は、夫々抵抗３７，３８，
３９を介した後に２分岐され、各一方の分岐端は
夫々前記トランジスタ２７，２８，２９のベース
に接続されていると共に、各他方の分岐端は夫々
図示極性の３個のダイオード４０，４１，４２を
介して自己の前段の相に属する差動増幅器３６，
３４，３５の反転入力端子（−）に接続されてい
る。

上記構成において、ロータの回転位相角θ（第
５図参照）が０〜２／３πの状態、即ちホール素子３ ０から出力端子ｄ側が高電位となるホール電圧Ｖ
_H0が出力された状態では、差動増幅器３４が低電
位信号たるローレベル信号を出力してトランジス
タ２７をオンさせるため、電機子コイル２２に通
電される。そして、上記回転位相角θが２／３πにな つたときには、ホール素子３１からのホール電圧
Ｖ_H1を受ける差動増幅器３５がローレベル信号を
出力するようになるため、この差動増幅器３５の
出力端子にダイオード４１、抵抗３８を介して接
続された差動増幅器３４の反転入力端子（−）が
抵電位に落ちて該差動増幅器３４の出力が高電位
信号なるハイレベル信号に反転する。従つて、ト
ランジスタ２７がオフして電機子コイル２２が断
電されると共に、トランジスタ２８がオンされて
電機子コイル２３に通電されるようになる。この
後、回転位相角θが４／３πになると、差動増幅器３ ６がローレベル信号を出力するようになるため、
前述と同様の動作につてトランジスタ２８がオフ
して電機子コイル２３が断電されると共にトラン
ジスタ２９がオンして電機子コイル２４に通電さ
れるようになる。以上の如き動作が繰返し行なわ
れることによつて、電機子コイル２２，２３，２
４が電気角で２／３πずつ順次通電されるという動作 がサイクリツクに行なわれ、以てロータの回転ト
ルクが生起される。

しかして、第６図は、上記した本実施例のうち
例えばホール素子３０を等価回路で表現すると共
にそのホール素子３０に関連した部分のみを示し
たものである。この場合、差動増幅器３５からロ
ーレベル信号が出力された状態では差動増幅器３
４の反転入力端子（−）が強制的に抵電位に落と
されるかな、ホール素子３０の出力が無効化さ
れ、また、差動増幅器３５からハイレベル信号が
出力された状態では、差動増幅器４の反転入力端
子（−）及びホール素子３０の出力端子ｃから差
動増幅器３５の出力端子を見たインピーダンスが
実質的に無限大になる。従つて、ホール素子３０
の出力端子ｃ，ｄ間の平衡状態が従来例のように
崩れてしまうことがないから、ホール素子３０の
SN比が悪化する虞がなく、このことは他のホー
ル素子３１，３２にも当てはまるから回路全体の
動作が不安定になつてトルクむらが生じてしまう
虞もない。しかも、差動増幅器３５からハイレベ
ル信号が出力されたときに、ホール素子３０の等
価抵抗Rbに従来例のような電流が流れる虞がな
いから、該ホール素子３０及び同様の理由により
他のホール素子３１，３２のバイアス電流を大き
く設定することが可能になる。

尚、上記実施例におけるトランジスタ２７，２
８，２９を所謂ダーリントントランジスタにより
構成しても良く、この場合には抵抗３７，３８，
３９の抵抗値を大きくできる。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例
に限定されるものではなく、例えば信号処理回路
として比較器或は他の回路装置を用いても良い
等、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実
施することができる。

以上要するに本発明によれば、ホール素子が出
力するホール電圧のSN比が悪化する虞がなく
て、該ホール素子として低感度で安価なものを使
用することができると共に、動作の安定化を図る
ことができ、しかもホール素子のバイアス電流を
大きく設定しても該ホール素子が焼損してしまう
虞がなくて信頼性を高め得る無刷子モータの駆動
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来例を説明するためのも
ので、第１図は全体の電気回路図、第２図はホー
ル電圧波形図、第３図は部分電気回路図である。
また、第４図乃至第６図は本発明の一実施例に関
するもので、第４図は全体の電気回路図、第５図
はホール電圧波形図、第６図は部分電気回路図で
ある。 図中、２２，２３，２４は電機子コイル、２５
は無刷子モータ、２７，２８，２９はPNP形トラ
ンジスタ、３０，３１，３２はホール素子、３
４，３５，３６は差動増幅器（信号処理回路）、
４０，４１，４２はダイオードである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 無刷子モータのロータの回転位置を検出する
   ホール素子を有し、このホール素子が出力するホ
   ール電圧に基づいてｎ相の電機子コイルに順次通
   電させるようにしたものにおいて、前記ホール素
   子の対をなす出力端子に夫々接続された非反転入
   力端子及び反転入力端子を有した増幅器または比
   較器等より成り前記ホール電圧の極性に応じて高
   電位信号及び低電位信号の何れか一方を出力する
   ｎ個の信号処理回路と、これらの信号処理回路に
   夫々対応して設けられその信号処理回路から低電
   位信号を受けたときにオンして前記ｎ相の電機子
   コイルのうち対応する電機子コイルに通電するｎ
   個のPNP形トランジスタと、前記ｎ個の信号処理
   回路に夫々対応してその信号処理回路の出力端子
   とこれの前段の相の信号処理回路における反転入
   力端子との間に夫々介在され自己に対応した信号
   処理回路から低電位信号が出力されたときに前記
   反転入力端子を低電位に落として前段の相に対応
   した信号処理回路の出力を高電位信号に反転させ
   るｎ個のダイオードとを具備したことを特徴とす
   る無刷子モータの駆動装置。