JPS6387189A

JPS6387189A - ブラシレスモ−タの駆動回路

Info

Publication number: JPS6387189A
Application number: JP61230385A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nakase; 中瀬　弘巳; Koichi Yamada; 耕一山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-04-18

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駆動回路に関する。

従来の技術第９図に従来の３相全波駆動力式のブラシレスモータの
駆動回路を示す。このモータは３相の星型結線されたコ
イル１人、ＩＢ、１Ｇを備えている。人相コイル１人に
は、トランジスタＴｒ１から流れ込みＢ相コイル１Ｂあ
るいはＣ相コイル１０に流れ出すか、Ｂ相コイル１Ｂあ
るいはＣ相コイル１Ｃから流れ込みトランジスタＴｒ４
に流れるようにモータ駆動電流が流れる。Ｂ相コイル１
Ｂには、トランジスタＴｒ２から流れ込み人相コイル１
人あるいはＣ相コイル１Ｃに流れ出すか、人相コイル１
人あるいはＣ相コイル１Ｇから流れ込みトランジスタＴ
ｒ５に流れるようにモータ駆動電流が流れる。Ｃ相コイ
ル１Ｃには、トランジスタＴｒ３から流れ込み人相コイ
ル１人あるいはＢ相コイル１Ｂに流れ出すか、人相コイ
ル１人あるいはＢ相コイル１Ｂから流れ込みトランジス
タＴｒｅに流れるようにモータ駆動電流が流れる。Ｈｌ
、Ｈ２，Ｈ３は通電位相検出素子であるホール素子で、
ロータマグネット（図示せず）の磁束を検出し通電位相
検出信号を出力する。通電位相検出回路１ではホール素
子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からの通電位相検出信号を３相の信
号ＩＬ１．＆２．Ｌ３に変換し、通電制御回路２では３
相の信号ＩＬ１．＆２．Δ３よりム、Ｂ、Ｃ各相のコイ
ル通電用のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｅの０Ｎ１０ＦＦ
信号を供給する０このように従来の３相全波力式のブラ
シレスモータの駆動方式ではロータマグネットの通電位
相検出を行ない、ロータマグネットの回転位相に対応し
たコイル通電を行なう。

発明が解決しようとする問題点以上述べたような構成のモータ駆動回路において、３相
全波駆動力式ではホール素子を３個必要とし、これらの
ホール素子からの配線は８本必要となる。モータおよび
モータを使った装置を小型化する場合、ステータコイル
基板上にこれらのホール素子を実装するスペースを確保
することが困難となり、かつモータからモータ駆動回路
への配線処理が困難となる。

本発明はかかる点に鑑み、ロータマグネットの回転位相
を検出してコイル通電を制御するためのホール素子等の
通電位相検出素子を用いないで、ステータコイル通電を
制御するための回路を提供する事を目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、多相結線された固定子巻線と永久磁石回転子
よりなるモータ本体と、前記固定子巻線に通電を行なう
複数個の半導体素子と、前記モータの回転位相制御を行
なうため前記永久磁石回転子の一定回転位置で回転位置
信号を出力する回転位置信号発生器と、前記モータの回
転速度制御を行なうため前記永久磁石回転子の１回転あ
たりＮ１パルスの回転速度信号を出力する周波数発電機
と、前記回転位置信号と回転速度信号より前記永久磁石
回転子の回転位置を検出する回転位置検出装置と、この
回転位置検出装置の出力により前記半導体素子の導通遮
断を切り換える通電制御回路より成る、ブラシレスモー
タの駆動回路である。

作用本発明は前記した構成により、ホール素子等の通電位相
検出素子を用いないで、モータのコイル通電を制御する
。

実施例本発明の詳細な説明する前に３相全波駆動力式のモータ
駆動回路について説明する。第２図ＣＬ）　、　（ｂ）
にＳ極着磁６コイルのモータを形成するロータマグネッ
ト１１とステータコイル基板１２の平面図を示す。ロー
タマグネット１１は４６°の角度でＮ極とＳ極が交互に
着磁されている。またステータコイル基板１２上には６
０′毎にコイル１２ム、　１２Ｂ　、　１２Ｇが配され
ており、各コイルの半径方向に配された部分は４５°の
角度のひろがりを持つ。第３図にモータ、駆動回路を示
す。トランジスタアレイ１ｏは６つのトランジスタＴｒ
１〜Ｔｒｅから成り、ロータマグネット１１の回転位相
に対応して通電制御回路９からトランジスタＴｒ１〜Ｔ
ｒｅの０Ｎ１０ＦＦ制御信号が出力される。

第４図（Ｌ）　、　（ｂ）にコイル通電タイミングを示
す。

第４図〔＆〕はロータマグネット１１の磁束密度曲線を
示しており、第４図（ｂ）はロータマグネット１１の位
置に対するステータコイル１２ム、１２Ｂ。

１２Ｃの位置を示す。

ロータマグネット１１の回転トルクはロータマグネット
１１の磁束を横ぎるコイルに流れる電流と、ロータマグ
ネットの磁束密度の積に比例−１゜よってロータマグネ
ット１１とコイル１２人。

１２Ｂ、１２０の位置によってコイル通電を切り換える
ことで効率よくトルクを発生する。すなわち第４図にお
いて、Ｔ１ではコイル１２Ｂからコイル１２Ｇへとモー
タ駆動電流を流すことによりトルクが得られ、同様にで
２ではコイル１２Ｂからコイル１２ムへとモータ駆動電
流を流し、Ｔ３ではコイル１２Ｃからコイル１２ムへと
モータ駆動電流を流し、Ｔ４ではコイル１２Ｇからコイ
ル１２Ｂへとモータ駆動電流を流し、Ｔ５ではコイル１
２Ａからコイル１２Ｂへとモータ駆動電流を流し、Ｔ６
ではコイル１２人からコイル１２Ｇへとモータ、駆動電
流を流す。すなわちロータマグネット１１とコイル１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｇとの位相関係Ｔ１〜Ｔ６に対応して
第３図中矢印■〜■のようにモータ駆動電流が流れるよ
うにトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｅを０Ｎ１０ＦＦする。

Ｔ１ではトランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ５がＯ
Ｎとなり矢印■のようにモータ駆動電流が流れる。Ｔ２
ではトランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４がＯＮと
なり矢印■のようにモータ駆動電流が流れる。Ｔ３では
トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒａがＯＮとなり
矢印■のようにモータ駆動電流が流れる。

Ｔ４ではトランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ６がＯ
Ｎとなり矢印■のようにモータ駆動電流が流れる。Ｔ５
ではトランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒｅがＯＮと
なり矢印■のようにモータ駆動電流が流れる。Ｔ６では
トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ６がＯＮとなり
矢印■のようにモータ駆動電流が流れる。トランジスタ
Ｔｒｙ〜Ｔｒ６の０Ｎ１０ＦＦ信号はロータマグネット
１１の回転位相に対応して通電制御回路９から出力され
る。

第１図に本発明の第１の実施例のブラシレスモータの駆
動回路のブロック図を示す。モータ３は第２図に示した
ように８極着磁６コイルの構成で、ロータマグネットの
回転位置を検出するだめの回転位置信号発生器６と、回
転速度を検出するための周波数発電機４が設けられてい
る。回転位置信号発生器６は、磁気式あるいは光学式の
検出素子を用いており、ロータマグネット１回転に付き
１パルスの回転位置信号子を出力する。この回転位置信
号７は位相制御回路１４に入力され、モータ３の位相エ
ラー信号が位相制御回路１４から出力される。周波数発
電機４は、同様に磁気式あるいは光学式の検出素子を用
いており、ロータマグネット１回転に付き２４パルスの
回転速度信号６を出力する。この回転速度信号ｅは速度
制御回路１３に入力され、モータ３の速度エラー信号が
速度制御回路１３から出力される。位相エラー信号と速
度エラー信号はミックス回路１５で合成された後、駆動
電圧回路１６に入力され、よってモータ６駆動電圧ｖＭ
が決まり、モータ駆動電流の値が決まる。

回転速度信号６、回転位置信号７は更にロータマグネッ
トの回転位置検出装置であるカウンタ８のクロック端子
（ＣＬＫ）、リセット端子（Ｒ）に入力される。カウン
タ８は回転速度信号６のパルス数を計数し、回転位置信
号７の信号レベルがＨｉｇｈとなると、計数値は０にリ
セットされる。

よってカウンタ８の出力信号８ａ〜８ｅはロータマグネ
ットの回転位相を表わす。ここで回転速度信号６のパル
ス波の立下りエツジはコイル通電切り換えタイミングと
一致するように周波数発電機４が構成されていると、回
転速度信号６９９回転置信号７及びカウンタ８の出力信
号８ａ〜８ｅのタイピングは第６図に示すようになる。

通電制御回路９ではカウンタ８の出力信号８ａ〜８ｅの
信号レベルのＨｉｇｈ／Ｌｏｗ　　の組み合わせによっ
てトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の０Ｎ１０ＦＦ制御信号
ｖ１〜ｖ６を決定する。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の
０Ｎ１０ＦＦ制御信号ｖ１〜ｖ６のタイミングを第５図
に示す。

回転位置信号子によりロータマグネット１１の絶対的な
回転位置を検出することができ、回転速度信号６のパル
ス波の立下りエツジはコイル通電切り換えタイミングと
一致するため、カウンタ８の出力（８６，８ｄ　、８Ｃ
＋　、８ｂ　、８１Ｌ　）はロータマグネットの回転位
相を示し、カウンタ８の出力の値に対応して通電制御回
路９はトランジスタＴｒ１〜’ｒｒｃ＞の０Ｎ１０ＦＦ
制御信号を切り換える。

すなわちカウンタ８の出力（ａｅ、ｓｄ、ｓｃ。

ｓｂ　、　ａａ　）の値が（ｏ、ｏ、ｏ、ｏ、１）。

（０，０，１，１，１）　、　（０，１，１，０，１）
。

（１，ｏ、ｏ、１．１）の時には第３図のトランジスタ
Ｔｒ３とＴｒ５がＯＮとなり、矢印■のようにステータ
コイル電流が流れる。カウンタ８の出力（ａｓ、ａｄ、
ａｃ、ｓｂ、ａａ）の値が（０゜０．０，１　、Ｏ）、
（０，１、Ｏ，Ｏ，Ｏ）。

（ｏ、１，１，１．ｏ）、（１，ｏ、１，０．ｏ）の時
には第３図のトランジスタＴｒ３とＴｒ４がＯＮとなり
、矢印■のようにステータコイルに電流が流れるっカウ
ンタ８の出力（ａｓ、ｓｄ、ａｃ。

ａｂ、ａ＆）の値が（０，０，０，１，１）。

（ｏ、１．ｏ、ｏ、１）、（ｏ、１，１，１．１）。

（１，０，１，０，１）の時には第３図のトランジスタ
Ｔｒ２とＴｒ４がＯＮとなり、矢印■のようにステータ
コイルに電流が流れる。カウンタ８の出力（ａｓ、ａｄ
、ｓｃ、ｓｂ、ａａ）の１直が（０，０，１、Ｏ，Ｏ）
、（０，１，０，１、Ｏ）。

（１，ｏ、ｏ、ｏ、ｏ）、（１，ｏ、１，１．ｏ）。

の時には第３図のトランジスタＴｒ２とＴｒｅがＯＮと
なり、矢印■のようにステータコイルに電流が流れる。

カウンタ８の出力（８ｅ、８ｄ、８ｃ。

ａｂ、ａｍ）の値が（ｏ、ｏ、１．ｏ、１）。

（０，１，０，１，１）、（１、Ｏ，Ｏ，０，１）。

（１，０，１，１，１）の時には第３図のトランジスタ
Ｔｒ１とＴｒｅがＯＮとなり、矢印■のようにステータ
コイルに電流が流れる。カウンタ８の出力（ａｓ　、ａ
ｄ　、ａｃ　、ｓｂ　、ｓａ　）の値が（ｏ、ｏ、１，
１．ｏ）、（ｏ、１，１．ｏ、ｏ）。

（１、ｏ、ｏ、１　、ｏ）、（１，１、ｏ、ｏ、ｏ）。

（ｏ、ｏ、ｏ、ｏ、ｏ）の時には第３のトランジスタＴ
ｒ１とＴｒ５がＯＮとなり、矢印■のようにステータコ
イルに電流が流れる。

このように本発明の第１の実施例によれば、本来モータ
の位相制御及び速度制御に用いるべき回転位置信号及び
回転速度信号を用いてロータマグネットの通電位相を検
出してモータのコイル通電を行なうことができ、従来ロ
ータマグネットの通電位相を検出するのに必要であった
ホール素子等の通電位相検出素子を用いないでモータを
駆動することができ、配線数を減らすことができ、モー
タの小型化が図れる。

第６図に本発明の第２の実施例のブラシレスモータの駆
動回路の１部分のブロック図を示す。第６図中で、第１
図に示した本発明の第１の実施例のブラシレスモータの
、駆動回路と異なる点は回転速度信号７が分周回路１８
によって分周された後、カウンタ８に入力されている点
である。第１の実施例では、モータ３の周波数発電機４
から出力される回転速度信号７はロータマグネット１回
転につき２４パルスで、ロータマグネット１回転あたり
のコイル通電切り換え回数に等しい。しかし第６図に示
した第２の実施例では回転速度信号７はロータマグネッ
ト１回転につき４８パルスであるため、カウンタ８に入
力する前に分周回路１８によって捧分周され、よってカ
ウンタ８に入力する際は第１の実施例と同様にロータマ
グネット１回転につき２４パルスとなり、第１の実施例
で述べたのと同様の動作を行なう。

このようにロータマグネット１回転あたりの回転速度信
号のパルス数Ｎ１が、ロータマグネット１回転あたりの
コイル通電切り換え回数Ｎ２　のに倍（Ｋは正の整数）
ならば、回転速度信号を１／に分周することにより、第
１の実施例で説明した通りの動作を行なう。

本実施例によると、回転速度信号のパルス数がコイル通
電切り換え回数の整数倍であれば、従来必要であったホ
ール素子等の通電位相検出素子を用いないでモータを駆
動することができ、周波数発電機の構成を簡単にしてい
る。

第７図に本発明の第３の実施例のブラシレスモータの駆
動回路のブロック図を示す。周波数発電機４は磁気式あ
るいは光学式の検出素子を用いているが、検出素子の取
り付は精度が良い場合、第８図（ｂ）に示すように回転
速度信号６のパルス波の立下りが、コイル通電を切り換
える最適なタイピングとなり、よってモータ３が発生す
るトルクは第８図〔＆〕に示したトルクハとトルクＴｂ
の和となり同図（０）に示すトルクＴｏ　となる。しか
し周波数発電機４の検出素子の取り付けに誤差があれば
、回転速度信号６は第８図〔ｅ〕に示すように、パルス
波の立下りが正常な場合と較べて時間ｔ。

のズレが生じる。この時モータ３が発生するトルクは第
８図Ｃｄ）に示したトルクで＆　とトルク話の和となり
、同図〔ｆ〕に示すトルクＴｏ’となる。

トルクＴＯは第８図（０）に示すＴｏと較べてトルク変
動が犬きぐなり、このモータを回転ヘッド方式のビデオ
テープレコーダの回転ヘッド駆動モータに使用した場合
、再生画像の横ゆれが増大する。

そこで本実施例では第７図に示すように、回転速度信号
６をタイミング調整回路１７に入力し、タイミング調整
を行なった後にカウンタ８に入力する。すなわち第８図
（１５）のような回転速度信号６が得られた場合、タイ
ミング調整回路１７では時間ｔｏ　の遅延回路を構成し
、よってカウンタ８に入力される信号は第８図（ｂ）に
示したタイミングのパルス波となり、よってモータ３の
出力トルクは第８図〔Ｃ〕に示したトルク波形Ｔｏとな
り、モータのトルク変動を低減することができる。

このように本発明の第３の実施例では、回転速度検出装
置の組み立て精度誤差によるトルク変動の増加を防止す
ることができ、安定した回転性能が得られる。

発明の効果以上述べたように、本発明によりホール素子等の通電位
相検出素子を用いないモータ駆動回路を実現でき、モー
タの小型化に対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブラシレスモータの駆
動回路のブロック図、第２図はブラシレスモータを構成
するロータマグネットトスチータコイル基板の平面図、
第３図はブラシレスモータのコイル通電タイミングを説
明するだめの補助図、第４図はロータマグネットとステ
ータコイルの位置と通電タイミングを説明するための補
助図、第５図は本発明の第１の実施例を説明するための
補助図、第６図は本発明の第２の実施例のブラシレスモ
ータの駆動回路のブロック図、第７図は本発明の第３の
実施例のブラシレスモータの駆動回路のブロック図、第
８図は本発明の第３の実施例を説明するための補助図、
第９図は従来のブラシレスモータの駆動回路のブロック
図である。１・・・・・・通電位６相検出回路、２・・・・・・コ
イル通電制御回路、３・・・・・・モータ、４・・・・
・・周波数発電機、５・・・・・・回転位置信号発生器
、６・・・・・・回転速度信号、７・・・・・・回転位
置信号、８・・・・・・カウンタ、９・川・・通電制御
回路、１Ｑ・・・・・・トランジスタアレイ、１１・・
・・・・ロータマグネット、１２・・・・・・ステータ
コイル基板、１３・・・・・・速度制御回路、１４・・
・・・・位相制御回路、１７・・・・・・タイミング調
整回路、１８・・・・・・分周回路。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図を第２図第３図ロータマグネット第６図第　７　図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多相結線された固定子巻線と永久磁石回転子より
なるモータ本体と、前記固定子巻線に通電を行なう複数
個の半導体素子と、前記モータの回転位相制御を行なう
ため前記永久磁石回転子の一定回転位置で回転位置信号
を出力する回転位置信号発生器と、前記モータの回転速
度制御を行なうため前記永久磁石回転子の１回転あたり
Ｎ＿１パルスの回転速度信号を出力する周波数発電機と
、前記回転位置信号と回転速度信号から前記永久磁石回
転子の回転位置を検出する回転位置検出装置と、この回
転位置検出装置の出力により前記複数個の半導体素子各
々の導通遮断を設定する通電制御回路を備えたブラシレ
スモータの駆動回路。
（２）回転位置検出装置は計数回路で構成され、この計
数回路の計数値は回転位置信号でリセットされ、回転速
度信号でその計数値が変化するＮ＿３ビットの計数回路
であって、前記計数回路のＮ＿３ビットの出力は前記通
電制御回路へ供給され、前記通電制御回路はＮ＿３ビッ
トのビットパターンに対応して前記複数個の半導体素子
の各々の導通遮断を設定することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のブラシレスモータの駆動回路。
（３）永久磁石回転子の１回転あたりの固定子巻線の通
電切り換え回数は前記固定子巻線の相数Ａと永久磁石回
転子の着磁極数Ｂによって決まる値Ｎ＿２（Ａ、Ｂ）で
あり、前記永久磁石回転子の一回転あたりの回転速度信
号のパルス数Ｎ＿１は、Ｎ＿１＝Ｋ×Ｎ＿２（Ａ、Ｂ）
（Ｋは１以上の整数）となるように周波数発電機を構成
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のブラ
シレスモータの駆動回路。
（４）回転速度信号のタイミング調整回路を有し、前記
回転速度信号は前記タイミング調整回路によってタイミ
ングを調整された後に前記回転位置検出装置に入力され
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のブラシ
レスモータの駆動回路。