JPS624955B2

JPS624955B2 -

Info

Publication number: JPS624955B2
Application number: JP54015271A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamauchi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1987-02-02
Also published as: JPS55109188A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は無刷子直流モータの、特に、駆動回
路に関する。

無刷子直流モータとして、ロータの回転角位置
に無関係に常に一定の回転トルクが得られるよう
にしたものが知られている。

第１図〜第４図は、この種の無刷子直流モータ
の一例で、磁界が正弦波状になるようにロータマ
グネツトが着磁されるとともに、互いに位相が90
度異なる２相正弦波交流電流を、２相のステータ
コイルに流すことにより、ロータの回転角に無関
係に常に一定のトルクが得られ、トルクむらのな
い回転をなすようにしたものである。

すなわち、第１図はこの無刷子直流モータの一
例の縦断面を示すもので、１は回転軸、２はロー
タマグネツト、３はロータヨークで、ロータマグ
ネツト２はロータヨーク３に被着されている。

ロータマグネツト２は複数極に着磁された永久
磁石が用いられるもので、第２図に示すように例
えば８極に着磁されるとともに、これによる磁界
が正弦波状になるように着磁されている。

また、ステータコイルは２相設けられるもの
で、第３図に示すようにロータマグネツト２より
の磁界に対して互いに同相となる位置に配置され
ている巻線ブロツクC₁とC₂が直列に接続されて
第１のステータコイル４が形成され、また、同様
にロータマグネツト２よりの磁界に対して互いに
同相となる位置に配されている巻線ブロツクC₃
とC₄が直列に接続されて第２のステータコイル
５が形成される。そして、これら第１及び第２の
ステータコイル４及び５はロータマグネツト２に
対向するように配されるとともに互いに電気角で
90°の奇数倍だけ異なる位置に配されている。

また、２個のステータコイル４及び５に対応し
てロータマグネツト２の磁界を検出するための検
出素子として２個のホール素子６及び７が設けら
れる。すなわち、ホール素子６はステータコイル
４と電気角で同相となる位置に、ホール素子７は
ステータコイル５と電気角で同相となる位置に、
それぞれ配されるとともに、２個のホール素子６
及び７は、第３図に示すようにロータマグネツト
２よりの磁界を検出する位置で、かつ、互いに電
気角で90°異なる位置に配置される。

第４図は、この無刷子直流モータの駆動回路の
一例を示すもので、２個のホール素子６及び７に
は、端子８を通じて直流電流が供給されてい
る。

したがつて、ロータマグネツト２の回転に応じ
て、ホール素子６及び７には正弦波電圧が得ら
れ、この電圧が直線性を有する増幅回路９及び１
０に供給される。すなわち、ホール素子６及び７
の出力に得られる正弦波電圧がオペレーシヨナル
アンプ（以下オペアンプという）１１及び１２の
正及び負入力端子間に印加され、このオペアンプ
１１及び１２の出力により、正弦波電圧の正の半
サイクル期間にはそれぞれトランジスタ１３及び
１５が導通状態となつて、これを通じてステータ
コイル４及び５に電流が流れ、負の半サイクル期
間にはそれぞれトランジスタ１４及び１６が導通
状態となつてこれを通じてステータコイル４及び
５に電流が流れる。

したがつて、ステータコイル４及び５には、ホ
ール素子６及び７より得られた電圧に比例した電
流が供給される。

すなわち、ロータの回転角をθとすれば、一方
のステータコイル４に鎖交する磁束φ_１及び他方
のステータコイル５に鎖交する磁束φ_２は、 φ_１＝φ_nsinθ ……(1) φ_２＝φ_ncosθ ……(2) で表わされる。ただしφ_nは定数である。

また、２個のホール素子６及び７によつてロー
タマグネツト２よりの正弦波状に変化する磁界が
検出され、これらホール素子６及び７には、検出
磁界に比例した電圧が発生し、これが増幅回路９
及び１０に供給されるから、各ステータコイル４
及び５に流れる電流i₁及びi₂は、 i₁＝Ksinθ ……(3) i₂＝Kcosθ ……(4) となる。但し、Ｋは回転角θに無関係の値で、完
成したモータでは電流が一定ならば定数であ
る。

したがつて、ステータコイル４及び５による力
F₁及びF₂は、 F₁＝i₁・φ_１＝φ_nKsin²θ ……(5) F₂＝i₂・φ_２＝φ_nKcos²θ ……(6) したがつて、ロータマグネツト２が受ける力Ｆ
は、Ｆ＝F₁＋F₂＝φ_nＫ（sin²θ＋cos₂θ ＝φ_nＫ ……(7) となり、ロータの回転角θに関係なく一定のもの
となる。

このように、この無刷子直流モータによれば、
磁界が正弦波状になるようにロータマグネツトを
着磁するとともに２相のステータコイルに、互い
に位相が90度ずれた２相正弦波交流信号を通電す
ることにより、ロータの回転角に無関係に常に一
定のトルクを得ることができ、トルクむらのない
直流モータが実現できるものである。

ところで、上述の例のように、ロータマグネツ
トよりの磁界を２個のホール素子で検出し、その
検出出力から直接的にステータコイルに流す正弦
波電流を形成するようにした場合には次のような
欠点がある。

すなわち、ホール素子の検出出力には直流オフ
セツト電圧が発生し、したがつてステータコイル
に流れる正弦波電流には直流分が含まれる。この
ため正弦波の正の区間と負の区間との長さが異な
り、これがトルクリツプルの原因となる。

また、ホール素子は同一材料で構成されたもの
であつても、その積感度は同じではなく、バラツ
キがある。したがつて、その出力電圧にもバラツ
キが生じ、上述の例の場合、ホール素子６の出力
電圧とホール素子７の出力電圧が同じにならず、
これもトルクリツプルの原因となる。

さらに、ロータマグネツトに対し、その磁界が
正確に正弦波状になるように着磁することは困難
で、通常、着磁むらを生じる。上述の例では、こ
の着磁むらのあるロータマグネツトよりの磁界を
検出することによりステータコイルに供給する正
弦波信号を形成することになり、ステータコイル
に流れる電流は正しい正弦波にはならない。これ
もトルクリツプルの原因となる。

この発明の第１の目的は、上述の欠点を一掃で
きるようにした無刷子直流モータを提供しようと
することである。

すなわち、この発明は、ステータコイルに供給
する正弦波電流を得るに当たつて、ロータマグネ
ツトよりの磁界も検出して、その検出出力を利用
するのではなく、正確な正弦波波形の情報を記憶
させておき、この記憶情報をロータの回転速度に
応じ、かつ、各ステータコイルに加わるロータマ
グネツトよりの磁界に同期して読み出すようにす
るものである。

この発明の第２の目的は、正弦波信号を得るに
当たつて、その波形情報を記憶するメモリーとし
てできるだけ小容量かつ小形の、したがつて安価
なメモリーを使用できるようにすることである。

以下、この発明による無刷子直流モータの一例
を、第５図以下を参照しながら説明しよう。

第５図で、３０及び４０はそれぞれステータコ
イル４及び５に対応して設けられた波形発生回路
で、それぞれ、正弦波形情報が記憶されたリード
オンリーメモリー３１，４１と、ロータの回転速
度に応じた周波数のクロツクパルスを計数するこ
とによりメモリー３１，４１の記憶番地を指定し
て波形情報を読み出すようにするアツプダウンカ
ウンタ３２，４２と、カウンタ３２，４２の各ビ
ツトの状態がすべて「１」となつたときに出力パ
ルスが得られるフルスケール検出回路３３，４３
と、カウンタ３２，４２の各ビツトの状態がすべ
て「０」となつたときに出力パルスが得られる零
検出回路３４，４４と、カウンタ３２，４２でク
ロツクパルスをアツプカウントするかダウンカウ
ントするかの制御信号を形成するフリツプフロツ
プ回路３５，４５と、カウンタ３２，４２の状態
を所定数値計数した状態にプリセツトするプリセ
ツト定数設定回路３６，４６とからなつている。

この場合、この発明では、メモリー３１及び４
１には、正弦波形の対象性及びそのくり返し性を
考慮して１周期分の正弦波形を1/4等分した第６
図に示すような０〜π/2ラジアンまでの1/4周期
分の波形情報が記憶される。

カウンタ３２及び４２にてカウントされるロー
タの回転速度に応じたクロツクパルスとしては、
この例では、例えばロータ軸１に同軸的に設けら
れた周波数発電機よりの信号が用いられる。

すなわち、第５図で２１は歯数Ｎの周波数発電
機で、これよりはロータの１回転当たりくり返し
数Ｎで、周波数がロータの回転速度に応じたもの
となる信号FGが得られる。そして、この信号FG
は、アンプ２２を通じてシユミツトトリガ回路２
３に供給されてパルス整形されてパルスＰ_FGとさ
れ、このパルスＰ_FGがカウンタ３２及び４２のク
ロツク端子に供給される。

このように、この例では、メモリー３１及び４
１よりの読み出し信号は、ロータの回転に伴つて
得られる信号FGから得るようにしているので、
メモリー３１及び４１には、これに記憶される正
弦波の1/4周期分の波形分に対応した周波数発電
機２１の歯数に等しいサンプリング数でサンプリ
ングされたアナログ値がデジタル情報に変換され
て記憶される。

この場合、メモリーの利用効率を考えて、メモ
リーをその記憶容量いつばいに使用できるように
することが考えられる。そのためには周波数発電
機２１の歯数Ｎを選定すればよく、正弦波の1/4
周期分当たりの歯数をちようど２ⁿ個にすること
が考えられる。ところが、正弦波の1/4周期分の
波形の始点と終点とは第６図Ａからも明らかなよ
うに全く異なるレベルであるから1/4周期分当た
りの歯数を２ⁿにすると、波形の終点のサンプリ
ング値を記憶するために１ビツト分余分に必要に
なる。

すなわち、今簡単のためｎ＝２で説明すると、
第６図Ｂに示すように正弦波の一波長分では波形
の始点のレベルと終点のレベルは一致しているの
で、終点のレベルの番地は桁上がりの１６となつ
てもこれは次の波形を読み出す際の０番地に等し
いので、サンプリング数はちようど２ⁿでよいこ
とになる。とこが、1/4波長分の波形の場合、サ
ンプリング数がちようど２ⁿの場合、終点のレベ
ルの番地はやはり桁上がりの４になるが、この終
点のレベルと始点のレベルは異なるため、この終
点のレベルを記憶するためにのみ１ビツト分余分
に必要となる不都合があるのである。

そこで、この場合、正弦波の1/4波長分当たり
の周波数発電機２１の歯数を（２ⁿ−１に選定す
る。このようにすれば、波形の終点の番地のコー
ドはすべて「１」の状態となり、１ビツト分余分
に必要になるということはなくなる。

図の例の場合、ｎ＝５とされ、したがつて、メ
モリー３１及び４１には第６図Ａに示す1/4波長
分の波形がサンプリング数３２でサンプリングさ
れ、それぞれそのサンプリング値がデジタル量に
変換されて０番地から31番地に記憶されている。

また、周波数発電機２１の全歯数Ｎは、この例
ではロータマグネツト２が８極着磁されているの
でＮ＝（2⁵−１）×４×４＝496歯とされる。

５０及び６０は、それぞれステータコイル４及
び５に加わる正弦波状に変化する磁界に同期した
正弦波電流をステータコイル４及び５に供給する
ための回路で、それぞれ、Ｄ／Ａ変換回路５１，
６１と、スイツチ回路５２，５３，６２，６３
と、フリツプフロツプ回路５４，６４と、ホール
素子５５，６５（第４図の例のホール素子６，７
に対応）と、リミツタ回路５６，６６と、オペア
ンプ５７，６７と、ドライブ回路５８，６８とか
らなつている。

なお、この場合、フリツプフロツプ回路５４
は、いわゆるそのＱ出力を出力信号として得、フ
リツプフロツプ回路６４は、いわゆる出力を出
力信号として得ている。

ホール素子５５はステータコイル４と電気角で
同相となる位置に配置されているので、これにて
ステータコイル４に加れる磁界EH_S（第７図Ｃの
実線）が検出されて、これにより出力電圧Ｅ_Sが
得られ、これがリミツタ回路５６で波形整形され
て矩形状信号Ｌ_S（第７図Ｄ）が得られる。

一方、ホール素子６５はステータコイル５と電
気角で同相となる位置に配置されているので、こ
れにて、ステータコイル５に加わる磁界EH_C（第
７図Ｃの破線）が検出されてこれより出力電圧Ｅ
_Cが得られ、これがリミツタ回路６６で波形整形
されて矩形信号Ｌ_C（第７図Ｋ）が得られる。

７０はステータコイル４及び５に加わる磁界
EH_S及びEH_Cに同期してメモリー３１及び４１よ
り波形情報を読み出すようにするための同期回路
で、この例では、ホール素子５５、リミツタ５
６、フリツプフロツプ回路７１及び７２からな
る。

すなわち、フリツプフロツプ回路７１はリミツ
タ回路５６の出力Ｌ_Sの立ち上がりによりトリガ
されて、これにより出力Ｌ_Sが1/2分周された信号
CS₂が得られ、この信号CS₂の立ち上がりにより
フリツプフロツプ回路７２がトリガされて、これ
により出力Ｌ_Sが1/4分周された信号CS₄（第７図
Ｅ）が得られる。

この信号CS₄は、ロータの１回転につき１回の
立ち上がりを有し、しかもこの立ち上がりの時点
はステータコイル４に与えられる磁界EH_Sの立ち
上がりの零クロス点Ｐに相当する。

ところで、この例では上述のようにメモリー３
１及び４１よりの読み出し信号は、ロータの回転
に伴つて得られる信号FGから得るようにいるの
で、ロータが停止している起動時には信号FGは
得られず、したがつてメモリー３１及び４１より
の読み出しができないから、このままではモータ
を起動することができない。

そこで、この例では、起動時には別の駆動信号
をステータコイル４及び５に供給して駆動するよ
うにしている。

先ず、この起動駆動から説明することにする。

すなわち、例えばスタートスイツチを押すと、
このスタートスイツチを押している期間だけ
「１」となる信号KSが端子２４を通じて得られ、
この信号KSがオア回路２５を通じてスイツチ回
路２６に供給される。このスイツチ回路２６は通
常は図の状態に切り換えられてその出力SP（第
７図Ａ）は「０」の状態となつているが、信号
KSが「１」となると、スイツチ回路２６は図の
状態とは逆の状態に切り換えられて、その出力
SPは「１」に立ち上がる。このスイツチ回路２
６の出力SPはプリセツト定数設定回路３６及び
４６に供給され、出力SPが「１」に立ち上がる
時点でこのプリセツト定数設定回路３６及び４６
の出力によりカウンタ３２及び４２は計数値
「31」の状態にプリセツトされる。

すなわち、正弦波形の最大値を読み出すべき番
地がプリセツトされる。したがつて、メモリー３
１及び４１よりはそれぞれ正弦波の最大値のデジ
タル情報（等しい値）が読み出され、これがＤ／
Ａ変換回路５１及び６１にてアナログ信号に変換
される。

また、スイツチ回路２６の出力SPが「１」に
立ち上がることによりフリツプフロツプ回路２７
がセツトされて、その出力SF（第７図Ｂ）が
「１」に立ち上がる。このフリツプフロツプ回路
２７の出力SFはスイツチ回路５３及び６３にそ
の切り換え信号として供給され、出力SFが
「１」であるときには図の状態とは逆の状態にそ
れぞれ切り換えられる。したがつて、リミツタ回
路５６及び６６の出力Ｌ_S及びＬ_Cが、それぞれ、
このスイツチ回路５３及び６３を通じてスイツチ
回路５２及び６２に供給されて、磁界EH_S及び
EH_Cに同期してスイツチ回路５２及び６２が切り
換えられる。すなわち、信号Ｌ_S及びＬ_Cが「１」
であるときにはスイツチ回路５２及び６２は図の
状態に切り換えられて、アンプ５７及び６７より
はＤ／Ａ変換回路５１及び６１の出力がそのまま
の極性で得られ、信号Ｌ_S及びＬ_Cが「０」である
ときにはスイツチ回路５２及び６２は図の状態と
は逆の状態に切り換えられて、アンプ５７及び６
７よりはＤ／Ａ変換回路５１及び６１の出力が逆
の極性で得られる。

このときのＤ／Ａ変換回路５１及び６１の出力
は、正弦波の最大レベルであるので、アンプ５７
及び６７の出力Ｄ_S（第７図Ｊ）及びＤ_C（第７図
Ｐ）は、正弦波信号の最大振幅に等しい振幅の矩
形波信号となり、これがドライブ回路５８及び６
８をそれぞれ通じてステータコイル４及び５に供
給されてモータが起動される。

なお、このとき、フリツプフロツプ回路２７の
出力SFはカウンタ３２及び４２のイネーブル端
子に供給されて、この出力SFが「１」である間
は、すなわち起動時は、シユミツトトリガ回路２
３よりのパルスＰ_FGがカウンタ３２及び４２で計
数されないようにされている。

こうしてモータの起動がなされて、ロータが回
転を始め、ロータの回転角位置がホール素子５５
で、磁界EH_Sの最初の立ち上がりの零クロス点を
検出する位置になると、前述したように、フリツ
プフロツプ回路７２の出力CS₄が「１」に立ち上
がる。そして、この出力CS₄の立ち上がりにより
カウンタ３２はリセツトされて計数値「０」の状
態にされ、一方、出力CS₄の立ち上がりによりプ
リセツト定数設定回路４６が働いて、カウンタ４
２は計数値「31」の状態、すなわち全ビツトが
「１」の状態にプリセツトされる。

また、出力CS₄の立ち上がりによりフリツプフ
ロツプ回路２７がリセツトされて、その出力SF
が「０」になり、カウンタ３２及び４２は計数可
能状態となるとともにスイツチ回路５３及び６３
が図の状態に切り換えられる。

そして、このとき、波形発生回路３０では、カ
ウンタ３２がリセツトされて全ビツトが「０」の
状態になることにより、零検出回路３４の出力に
パルスＺ_S（第７図Ｆ）が得られ、これによりフ
リツプフロツプ回路３５がセツトされてその出力
UD_S（第７図Ｈ）が「１」に立ち上がり、カウン
タ３２はクロツクパルスＰ_FGをアツプカウントす
る状態となり、カウンタ３２は「０」の状態、
「１」の状態、「２」の状態……と歩進する。した
がつて、メモリー３１の番地が０番地、１番地、
２番地……と順次指定されて、正弦波の正の半サ
イクルの前半の1/4波長分の波形情報が読み出さ
れる。

そして、カウンタ３２の状態が「31」となる
と、すなわち全ビツトが「１」の状態になると、
フルスケール検出回路３３の出力にパルスＦ_S
（第７図Ｇ）が得られ、これによりフリツプフロ
ツプ回路３５がリセツトされて、その出力UD_Sが
「０」の状態となり、アツプダウンカウンタ３２
はそれ以後のクロツクパルスＰ_FGをダウンカウン
トする状態となる。

したがつて、カウンタ３２は、「31」の状態か
ら、「30」の状態、「29」の状態、……と減算され
るように変化し、メモリー３１の番地が31番地、
30番地、29番地……と前述の場合とは逆向きに指
定されて、正弦波の正の半サイクルの前半の1/4
波長分の波形と対象な後半の1/4波長分の正弦波
形情報が読み出される。

そして、クロツクパルスＰ_FGのカウントが進ん
で、カウンタ３２の状態が「０」となると、再び
零検出回路３４の出力にパルスＺ_Sが得られ、こ
れによつてフリツプフロツプ回路３５がセツトさ
れてその出力UD_Sが「１」になり、カウンタ３２
は再びアツプカウントの状態となる。以下、前記
の動作がくり返えされる。

したがつて、カウンタ３２は、ステータコイル
４に加わる正弦波状に変化する磁界EH_Sに同期し
て、その１／４サイクル期間毎にアツプカウント
の状態とダウンカウントの状態を交互にくり返
し、メモリー３１からは、磁界EH_Sの正の半サイ
クル期間と負の半サイクル期間の両期間で、正弦
波の正の半サイクル分のデジタル波形情報がそれ
ぞれ読み出される。

一方、波形発生回路４０では、前述のようにフ
リツプフロツプ回路７２の出力CS₄の立ち上がり
によりカウンタ４２が「31」の状態にプリセツト
されることにより、フルスケール検出回路４３の
出力にパルスＦ_C（第７図Ｍ）が得られ、これに
よりフリツプフロツプ回路４５がリセツトされ
て、その出力UD_C（第７図Ｎ）が「０」になる。
したがつて、カウンタ４２はダウンカウントの状
態となり、メモリー４１が31番地、30番地、29番
地……と指定される。そして、カウンタ４２の状
態が「０」になると、零検出回路４４にパルスＺ
_C（第７図Ｌ）が得られ、これによりフリツプフ
ロツプ回路４５がセツトされて、その出力UD_Cは
「１」に立ち上がり、カウンタ４２はアツプカウ
ントの状態となる。以下、波形発生回路３０と同
様に、カウンタ４２はパルスFCの時点よりダウ
ンカウント、パルスＺ_Cの時点よりアツプカウン
トの状態となる。この場合、CS₄の立ち上がりで
波形発生回路３０のカウンタ３２は「０」にリセ
ツトされるのに対し、波形発生回路４０のカウン
タ４２は「31」にプリセツトされるので、カウン
タ３２でアツプカウントの状態のとき、カウンタ
４２ではダウンカウント状態となり、両者のアツ
プ及びダウンカウント動作は正弦波の1/4サイク
ル分従つて、電気角で90度ずれることになる。

したがつて、カウンタ４２は、ステータコイル
５に加わる正弦波状に変化する磁界EH_Cに同期し
てその1/4サイクル期間毎にアツプカウントの状
態とダウンカウントの状態を交互にくり返し、メ
モリー４１からは正の半サイクル分のデジタル波
形情報が、磁界EH_Cの正の半サイクル期間と負の
サイクル期間の両期間で読み出される。

このようにして、メモリー３１及び４１より読
み出された情報はＤ／Ａ変換回路５１及び６１で
それぞれアナログ信号に変換された後、スイツチ
回路５２及び６２にそれぞれ供給される。

このとき、前述したようにスイツチ回路５３及
び６３はそれぞれの図の状態に切り換えられてお
り、フリツプフロツプ回路５４及び６４の出力
SW_S及びSW_Cがスイツチ回路５２及び６２にそ
の切換信号として供給される状態となつている。
フリツプフロツプ回路５４及び６４は、それぞれ
零検出回路３４及び４４よりのパルスＺ_S及びＺ_C
によりトリガされてその状態を反転するようにさ
れており、その出力SW_S及びSW_Cはパルス及び
Ｚ_S及びＺ_Cがそれぞれ到来する毎に「１」と
「０」の状態をくり返すものとなる。ここで、パ
ルスＺ_Sの発生時点は、正弦波磁界EH_Sのほぼ零
クロス点の時点に相当し、一方、パルスＺ_Cの発
生時点は正弦波磁界EH_Cのほぼ零クロス点の時点
に相当し、また、フリツプフロツプ回路５４及び
６４はそれぞれ起動時のパルスSPによりあらか
じめリセツトされているので、それぞれ出力
SW_S及びSW_C（出力である）は第７図Ｉ及び
Ｏに示すように正弦波磁界EH_S及びEH_Cの正の半
サイクル期間ではそれぞれ「１」の状態、負の半
サイクル期間ではそれぞれ「０」の状態となる。

したがつて、スイツチ回路５２及び６２は正弦
波磁界EH_S及びEH_Cの正の半サイクル期間では図
の状態に切り換えられ、正の半サイクルの正弦波
形がアンプ５７及び６７によりそれぞれ得られ、
磁界EH_S及びEH_Cの負の半サイクル期間ではスイ
ツチ回路５２及び６２はそれぞれ図の状態とは逆
の状態に切り換えられ、アンプ５７及び６７より
はそれぞれ負の半サイクルの正弦波形が得られ
る。すなわち、アンプ５７及び６７の出力Ｄ_S及
びＤ_C（第７図Ｊ及びＰ）は正弦波交流信号とな
り、これがドライブ回路５８及び６８をそれぞれ
通じてステータコイル４及び５にそれぞれ供給さ
れる。

こうして、各ステータコイル４及び５には、こ
れらに加わる磁界に同期した正弦波電流が流れる
ので、前述した第(7)式を満足する定常回転駆動状
態となる。

ところで、この定常回転駆動状態で、例えば、
外力によりロータの回転が強制的に停止されてし
まつたような場合には、パルスＰ_FGがなくなるの
で、このままではモータは回転を続けることがで
きなくなつてしまう。そこで、この例では、次の
ようにされる。

すなわち、アンプ２２を通じた周波数発電機２
１よりの信号FGが速度検出回路２８に供給され
て、これより信号FGの周波数に比例した電圧が
得られ、これがレベル検出回路２９に供給され
る。そして、ロータの回転数が低くなつて、速度
検出回路２８の出力電圧が一定値以下になつたと
き、このレベル検出回路２９の出力に「１」に立
ち上がる信号が得られ、これがオア回路２５を通
じてスイツチ回路２６に供給されて、これが図の
状態とは逆の状態に切り換えられる。したがつ
て、スイツチ回路２６の出力SPは、起動時と同
様に「１」に立ち上がる。そして、起動時と全く
同様にしてステータコイル４及び５には矩形状電
流が流れて、起動時と全く同様の動作となり、回
転が停止しないようにされる。

そして、回転速度が上がれば、前述と同様にし
て起動回転駆動状態から定常回転駆動の状態に戻
り、回転は持続する。

以上述べたようにして、この発明によればロー
タマグネツトよりの磁界を検出素子で検出し、そ
の検出出力からステータコイルに供給する正弦波
電流を形成するのではなく、歪のない正弦波情報
をメモリーに記憶しておき、このメモリーより正
弦波情報をロータマグネツトよりの磁界に同期す
るとともにロータの回転に同期した信号により読
み出し、この読み出した情報からステータコイル
を流す電流を形成するようにしたので、検出素子
としての２個のホール素子のゲイン差や、直流オ
フセツト電圧に起因するトルクリツプルは生じな
いという顕著な効果がある。

また、ロータマグネツトよりの磁界が正しく正
弦波状でないことによる影響も、ステータコイル
に流れる電流には全くない。

また、この発明においては正弦波情報を記憶す
るメモリーとして小形で小容量の、したがつて安
価なものを使用できるものである。

すなわち、ロータマグネツトよりの磁界に同期
した正弦波を得るには、ロータマグネツトが上述
の例のように８極着磁であれば、原理的にはメモ
リーには４周期分の正弦波情報が必要である。し
かしながら、これではメモリーとして大容量のも
のが必要となる不都合がある。

これに対し、この発明では、正弦波形のくり返
し性及びその対象に着目してメモリーには1/4サ
イクル分の波形情報を記憶しておき、上述のよう
に、このメモリーよりの読み出しに当たつては、
その読み出し順序及び極性を、ステータコイル４
及び５に与えられる磁界EH_S及びEH_Cに同期して
切り換えるようにしたので、メモリーとしては小
形かつ小容量のものを使用できるという顕著な効
果がある。

また、図の例のように、周波数発電機よりの信
号を読み出し基準信号とする場合に、前述のよう
に、その歯数Ｎを選定すれば、小容量のメモリー
を効率良く使用することができる。

なお、磁界に同期してカウンタ３２及び４２で
の番地計数を行なわせるようにする方法は、図の
例のように信号CS₄を用いる方法に限らず、例え
ばロータヨークの外周の所定の位置に永久磁石を
マーカとして被着し、このマーカ磁石の位置を例
えばホール素子で検出し、その検出出力を同期の
基準とするようにしてもよい。

また、メモリーより時分割的にサイン波形情報
とコサイン波形情報を読み出すようにすることに
よりメモリーは共通の１個とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は無刷子直流モータの一例の構造を示す
断面図、第２図及び第３図はその説明のための
図、第４図は従来の無刷子直流モータの駆動回路
の要部の一例の回路図、第５図はこの発明による
無刷子直流モータの駆動回路の一例の系統図、第
６図及び第７図はその動作の説明のための波形図
である。２はロータマグネツト、４及び５はステータコ
イル、３１及び４１はメモリー、２１は周波数発
電機、３２及び４２はアツプダウンカウンタ、３
５，４５，５４，６４はフリツプフロツプ回路で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１磁界が正弦波状になるように着磁されたロー
タマグネツトと、互いに電気角で90度の奇数倍だ
け異なる位置に配置された２相のステータコイル
と、ロータの一回転当たり一定のくり返し数でロ
ータの回転速度に応じてそのくり返し周波数が変
わる信号を得る信号発生器と、上記信号発生器よ
りの信号のくり返し数と上記ロータマグネツトよ
りの磁界との関係を考慮したサンプル数で正確な
正弦波形の零クロス点から最大レベル部分までの
1/4波長分の波形がサンプリングされ、そのサン
プリング値がそれぞれデジタル量に変換されて各
番地に順次記憶されたメモリーと、上記信号発生
器の出力信号を計数して上記メモリーの番地を指
定する２個のカウンタと、上記ロータマグネツト
の磁界に応答し、その回転角位置を検出するため
に互いに電気角で90度の奇数倍だけ異なる位置に
配置された２つの位置検出手段とを有し、上記位
置検出手段の検出出力を基準にして上記信号発生
器の出力信号による上記２個のカウンタでの番地
計数が各ステータコイルに加わる磁界に同期して
なされるとともに上記メモリーからの読み出しに
当たつて、正弦波の正または負の半サイクル期間
の前半の1/4サイクルに相当する期間と、後半の
1/4サイクルに相当する期間とでは上記信号発生
器の出力信号による上記カウンタでの番地計数が
逆にされて正弦波の正の半サイクルの波形が形成
され、さらに上記２つの位置検出手段の各検出出
力を基準として上記磁界の向きに同期した２つの
極性切換信号が形成されこの２つの極性切換信号
により上記半サイクルの波形の極性が上記磁界に
同期して選択的に切り換えられて２つの正弦波交
流信号が形成され、この正弦波交流信号に応じた
電流が上記各ステータコイルにそれぞれ供給され
るようになされた無刷子直流モータ。