JPS6377393A - ブラシレスモ−タ - 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〕 本発明は種々の電子機器等に使用されるブラシレスモー
タに関する。

〔発明の概要〕

本発明は位置検出用の感磁性素子の出力信号の傾斜波形
を取り出し、この傾斜波形と同様のエツジ部を有する駆
動電圧を形成し、この、駆動電圧を固定子コイルに供給
する様にしたブラシレスモータに於いて、この感磁性素
子よりの出力信号を増幅する利得制御増幅回路の利得を
枢動電源電圧により制御する様にすることによシ、音響
ノイズを低減すると共にモータ効率を高め、更にトルク
リップルを改善する様にしたものである。

〔従来の技術〕

従来ブラシレスモータとして複数例えば３個のスイッチ
ングトランジスタを設け、このスイッチングトランジス
タによシ所定位置に配された複数例えば３個の固定子コ
イルに順次切換えて、駆動電圧を供給する様にしている
。この固定子コイルに順次切換えて駆動電圧を供給する
様にしたものに於いては、切換゛え時の急峻な電流変化
、特に電流の立ち上がシによって固定子コイル及び回転
子の振動が高い周波数で発生し、これＫよって大きな音
響ノイズが発生する不都合があった。

この音響ノイズの発生を防止するために先に特願昭６０
−２０８１４８号に於いて位置検出用のホール素子の出
力信号の傾斜波形を取シ出し、この傾斜波形と同様のエ
ツジ部を有する駆動電圧を形成し、この駆動電圧を固定
子コイルに供給する様にしたものが提案されている。即
ち第２図は斯る先に提案したブラシレスモータを示し、
この第２図に於いて（Ｉａ）　、　（ｌｂ）及び（ＩＣ
）は夫々回転子マグネットに対向し、これを囲む如く所
定角間隔離して配された回転子マグネットからの磁束に
比例した出力電圧を発生するホール素子を示し、このホ
ール素子（Ｉａ）　、　（ｌｂ）及び（ＩＣ）にはホー
ル素子電源（２）よシ所定の電源電圧Ｖｓが供給される
。この電源電圧Ｖｓは後述する所定位置に配された固定
子コイル（３ａ）。

（３ｂ）　、　（３ｃ）に供給する駆動電源電圧と等し
くなる如くなされている。回転子の回転時にはこのホー
ル素子（ｌａ）　、　（ｌｂ）及び（ＩＣ）の出力側に
は第３図Ａ。

Ｂ及びＣＫ示す如き夫々位相が互に１２０度づつ異なる
正弦波信号が得られる。このホール素子（１ａ）（１ｂ
）及び（ＩＣ）の夫々の出力信号を夫々増幅回路（４ａ
）　、　（４ｂ）及び（４Ｃ）を介して波形合成回路（
５）Ｋ供給する。この場合、この増幅回路（４ａ）　、
　（４ｂ）及び（４Ｃ）の夫々の出力側にはエツジ部が
ホール素子の出力信号の傾斜波形の第４図Ａ、Ｂ及びＣ
に示す如き台形波状信号ａｏ、　ｂ□及びＣ□が得られ
る。今この台形波状信号ａ□　、　ｂＯ及びＣＱの逆相
の信号を夫々ａＱ　＃　’）０及び６とする。この波形
合成回路（５）に於いては信号ａｏと信号らとのレベル
の低い方を取シ出して第５図Ａｌに示す如き信号ａ１を
得、信号６と信号ｂｏとのレベルの低い方を取シ出して
第５図Ａ２に示す如き信号ａ２を得、同様にして信号ｂ
ｏと信号らとよシ第５図８１に示す信号ｂ１を得、信号
５と信号ｃｏとよシ第５図８２に示す信号ｂ２を得、信
号らと信号ＣＱとよシ第５図０１に示す信号ＣＩを得、
信号ａ□と信号らとよシ第５図０２に示す信号ｃ２を得
る。この第５図Ａｌ　Ｋ示す信号第６図Ａに示す如き第
１の駆動電圧信号ａを得、この第５図Ｂｌに示す信号ｂ
ｌのｂ−よシ大きい信号と第５図８２Ｖｃ示す信号ｂ２
の逆相の信号的のｓ Ｔより小さい信号とよシ第６図Ｂに示す如き第２の駆動
電圧信号すを得、この第５図０１に示す信図Ｃに示す如
き第３の駆動電圧信号Ｃを得る如くなされている。

この波形合成回路（５）の出力側に得られる第１の駆動
電圧信号ａをスイッチング用のｎｐｎ形トランジスタ（
６ａ）のベースに供給すると共にこの第１の駆動電圧信
号ａの逆相の信号ｉをスイッチング用のｎｐｎ形トラン
ジスタ（７ａ）のペースに供給し、この波形合成回路（
５）の出力側に得られる第２の駆動電圧信号すをスイッ
チング用のｎｐｎ形トランジスタ（６ｂ）のペースに供
給すると共にこの第２の駆動電圧信号すの逆相の信号５
をスイッチング用のｎｐｎ形トランゾスタ（７ｂ）のベ
ースに供給し、この波形合成回路（５）の出力側に得ら
れる第３の駆動電圧信号Ｃをスイッチング用のｎｐｎ形
トランジスタ（６Ｃ）のペースに供給すると共にこの第
３の駆動電圧信号Ｃの逆相の信号τをスイッチング用の
ｎｐｎ形トランジスタ（７ｃ）のベースに供給する。

このトランジスタ（６ａ）　、　（６ｂ）及び（６ｃ）
の夫々のエミッタを夫々トランジスタ（７ａ）、　（７
ｂ）及び（７Ｃ）の夫々のコレクタに接続し、このトラ
ンジスタ（７ａ）　、　（７ｂ）及び（７Ｃ）の夫々の
エミッタを夫々接地し、トランジスタ（６ａ）　、　（
６ｂ）及び（６Ｃ）の夫々のコレクタを駆動電源（８）
の出力端子に接続する。この場合駆動電源（８）は速度
制御信号入力端子（８ａ）に供給される速度制御信号に
応じてこの出力端子に得られる駆動電源電圧の電圧値が
制御される如くなされている。このトランジスタ（６ａ
）のエミッタ及びトランジスタ（７ａ）のコレクタの接
続点を固定子コイル（３ａ）の一端に接続し、トランジ
スタ（６ｂ）のエミッタ及びトランジスタ（７ｂ）のコ
レクタの接続点を固定子コイル（３ｂ）の一端に接続し
、トランジスタ（６Ｃ）のエミッタ及びトランジスタ（
７ｃ）のコレクタの接続点を固定子コイル（３ｃ）の一
端に接続し之等の固定子コイル（３ａ）　、　（３ｂ）
及び（３ｃ）の夫々の他端を互いに接続する。

斯る第２図例に於いてはホール素子（ｌａ）　、　（ｌ
ｂ）及び（ＩＣ）の出力信号の傾斜波形と同様のエツジ
部を有する駆動電圧ａ、ｂ、ｃ、ａ、ｂ、ｃでスイッチ
ング用のトランジスタ（６ａ）　、　（６ｂ）　、　（
６Ｃ）　、　（７ａ）。

（７ｂ）　、　（７ｃ）　ｔ−駆動しているので固定子
コイル（３ａ）。

（３ｂ）　、　（３Ｃ）　Ｋ供給される駆動電圧関係は
第７図に示す如くなシ、摺切シ換えが徐々になされ、相
切り換え時の急峻な電流変化がなく、音響ノイズの発生
が改善され、また１２０度毎の摺切シ換え時点で通電区
間がオー・々ランプすることはよシ相切シ換えに伴うト
ルクの落ち込みをキャンセルすることができ、更に駆動
電圧ａ、ｂ、ｃの波形が”ＡＶｓの一定レベルとなる区
間では固定子コイル（３ａ）　。

（３ｂ）　、　（３ｃ）のいずれか１個の固定子コイル
に全く電流が流れず、モータの効率の向上及びトルクむ
らの発生が防止される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

斯る第２図例に示す如きブラシレスモータに於いては回
転速度を駆動電源（８）よシの駆動電源電圧Ｖｓの電圧
値を制御して行っておシ、この場合トルクリップル改善
のために駆動電圧ａ、ｂ、ｃのエツジ部の傾斜波形も駆
動電源電圧Ｖｓに応じて変える必要があり、ホール素子
電源（２）の電圧を変えていた。即ち駆動電源電圧Ｖｓ
のピークツウビーク値をＸとし、駆動電圧ａ、ｂ、ｃの
交叉点より上又りリップルが最適になる値に設計してい
るのでこところでホール素子等の感磁性素子はその入出
力特性が非線形であるのでこのホール素子電源（２）の
電圧を駆動電源電圧ｖｓに応じて変動してもこのが大き
くなる不都合があった。

また更にホール素子のダイナミックレンジが限られてお
シ、駆動電源電圧Ｖｓに応じて変えられる範囲が狭く、
このホール素子の電源の電圧を変えてもトルクリップル
の改善にならない不都合があった。

本発明は斯る点に鑑み、上述ブラシレスモータに於いて
回転速度の変動があってもトルクリップルを常に最適に
することができるようにすることを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明ブラシレスモータは第１図に示す如く位置検出用
の感磁性素子（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、　（ｌｃ）の
出力信号の傾斜波形を取シ出し、この傾斜波形と同様の
エツジ部を有する駆動電圧ａ、ｂ、ｃを形成し、この駆
動電圧ａ、ｂ、ｃを固定子コイル（３ａ）　、　（３ｂ
）　。

（３Ｃ）に供給する様にしたブラシレスモータは於いて
、この感磁性素子（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、　（ｌｃ
）よりの出力信号を増幅する利得制御増幅回路（１０ａ
）　、　（１０ｂ）　、　（１０ｃ）を設げ、この利得
制御増幅回路の利得を駆動電源電圧Ｖｓにより制御する
様にしたものである。

〔作用〕

斯る本発明に於いては感磁性素子（ｌａ）　、　（ｌｂ
）　。

（ＩＣ）の出力信号の傾斜波形と同様のエツジ部を有す
る駆動電圧ａ、ｂ、Ｃで固定子コイル（３ａ）、（３ｂ
）。

（３Ｃ）を駆動しているので音響ノイズを低減すると共
にモータ効率を高めることができる。更に本発明に於い
ては感磁性素子（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、　（ｌｃ）
の電源を最適の電圧の定電圧とし、この感磁性素子（ｌ
ａ）。

（ｌｂ）　、　（ｌｃ）の出力信号を増幅する利得制御
増幅回路（１０ａ）　、　（１０ｂ）　、　（１０ｃ）
の利得を駆動電源電圧ＶＳで制御するので利得制御増幅
回路（１０ａ）　、　（１０ｂ）　。

（ＩＯＣ）の出力信号は駆動電源電圧Ｖｓに対し線形に
〔実施例〕 以下第１図を参照しながら本発明ブラシレスモータの一
実施例につき説明しよう。この第１図に於いて第２図に
対応する部分には同一符号を付しその詳細説明は省略す
る。

本例に於いては第２図同様に回転子マグネットに対向し
、これを囲む如く固定子コイル（３ａ）。

（３ｂ）　、　（３ｃ）との関係で所定位置に回転位置
検出用のホール素子（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、　（ｌ
ｃ）を設ける。このホール素子（ｌａ）　、　（ｌｂ）
　、　（ｌｃ）にこのホール素子（ｌａ）　、　（ｌｂ
）　。

（ＩＣ）に対し最適値の一定電圧の電源を定電圧電源（
９）よシ供給する如くする。このホール素子（ｌａ）。

（ｌｂ）及び（ＩＣ）の出力側には例えば第３図Ａ、Ｂ
及びＣ示す如き夫々位相が互に１２０度づつ異なる正弦
波信号が得られる。このホール素子（ｌａ）　、　（ｌ
ｂ）及び（ｌｃ）の夫々の出力信号を夫々増幅用の利得
制御増幅回路（１０ａ）　、　（１０ｂ）及び（１０ｃ
）を介して波形合成回路（５）に供給する。この利得制
御増幅回路（１０ａ）　、　（１０ｂ）及び（１０Ｇ）
は駆動電源（８）の出力側に得られる駆動電源電圧Ｖｓ
に比例して利得が増大する如く制御される様になす。こ
の場合この利得制御増幅回路（ｌｏａ）　、　（１０ｂ
）及び（１０ｃ）の夫々の出力側にはエツジ部がホール
素子（ｌａ）　、　（ｌｂ）及び（１ｃ）の出力信号の
傾斜波形が増幅された波形の第４図Ａ、Ｂ及びＣに示す
如き台形波状信号ａｏ、ｂｏ及びＣＱが得られる。この
波形合成回路（５）は第２図と同様に構成されており、
その出力端子に第６図に示す如き駆動電圧ａ　、　ｂ　
、　ｃ　、　ａ　、　’Ｔ；　、τが得られる。この駆
動電圧ａ、ｂ及びＣを夫々トランジスタ（６ａ）　、　
（６ｂ）及び（６Ｃ）の夫々のペースに供給すると共に
駆動電圧ａ、ｂ及びτを夫々トランジスタ（７ａ）　、
　（７ｂ）及び（７Ｃ）の夫々のペースに供給する。

その他は第２図と同様に構成する。

本例は上述の如く構成されているのでホール素子（ｌａ
）　、　（ｌｂ）及び（ＩＣ）の出力信号の傾斜波形を
増幅したエツジ部を有する駆動電圧ａ、ｂ、ｃ、ａ。

■、τでスイッチング用のトランジスタ（６ａ）　、　
（６ｂ）。

（６ｃ）　、　（７ａ）　、　（７ｂ）　、　（７ｃ）
を駆動しているので固定子コイ＃　（３ａ）　、　（３
ｂ）　、　（３ｃ）　ｌｃ供給される駆動電圧関係は第
７図に示す如く相切シ換えが徐々になされ、相切シ換え
時の急峻な電流変化がなく、音響ノイズの発生が改善さ
れ、また１２０度毎の相切り換え時点で通電区間がオー
ツマーラップすることによシ相切り換えに伴うトルクの
落ち込みをキャンセルすることができ、駆動電圧ａ、ｂ
、ｃの波形が、ＡＶｓの一定レベルとなる区間では固定
コイル（３ａ）　。

（３ｂ）　、　（３ｃ）のいずれか１個の固定子コイル
に全く電流が流れず、モータの効率の向上を図ることが
できる。

また本例に於いては位置検出用のホール素子（ｌａ）　
、　（ｌｂ）　、　（ｌｃ）の電源電圧を最適な一定電
圧としているのでこのホール素子（ｌａ）　、　（ｌｂ
）　、　（ｌｃ）の出力側にはダイナミックレンジに関
係なく所定の良好な出力信号が得られ、モータの回転速
度が変動し駆動電源（８）の駆動電源電圧Ｖｓが変動し
たときＫはこの変動に応じて利得制御増幅回路（１０ａ
）　、　（１０ｂ）　。

（１０ｃ）の利得が制御され、この変動に応じた駆動電
圧ａ、ｂ、ｃのエツジ部の波形となる。この場合、利得
制御増幅回路（１０ａ）　、　（１０ｂ）　、　（１０
ｃ）の増幅率の制御を線形とすることができるので駆動
電源電圧Ｖｓのピークツウビークの値Ｘに対し交叉点よ
常に最適な一定値とすることができ、トルクリップルを
改善することができる。

尚上述実施例に於いては位置検出用の素子としてホール
素子を使用した例につき述べたが、その他の感磁性素子
を使用した場合にも上述同様の作用効果が得られること
は容易に理解できよう。また本発明は上述実施例に限ら
ず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が
取シ得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明に依れば音響ノイズを低減すると共にモータ効率
を高めることができ、更に回転速度の変動があってもト
ルクリップルを増大することがない利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ブラシレスモータの一実施例を示す構成
図、第２図はブラシレスモータの例を示す構成図、第３
図〜第７図は夫々本発明の説明に供する線図である。 （ｌａ）　、　（ｌｂ）及び（１ｃ）は夫々ホール素子
、（３ａ）。 （３ｂ）及び（３Ｃ）は夫々固定子コイル、（５）は波
形合成回路、（６ａ）　、　（６ｂ）　、　（６ｃ）　
、　（７ａ）　、　（７ｂ）及び（７ｃ）は夫夫トラン
ジスタ、（８）は５嘔動電源、（１０ａ）　、　（１０
ｂ）及び（１０ｃ）は夫々利得制御増幅回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位置検出用の感磁性素子の出力信号の傾斜波形を取り出
   し、該傾斜波形と同様のエッジ部を有する駆動電圧を形
   成し、該駆動電圧を固定子コイルに供給する様にしたブ
   ラシレスモータに於いて、上記感磁性素子よりの出力信
   号を増幅する利得制御増幅回路を設け、該利得制御増幅
   回路の利得を枢動電源電圧により制御する様にしたこと
   を特徴とするブラシレスモータ。