JP2653586B2 - Brushless DC motor - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はブラシレスＤＣモータ
に関し、特に当該モータの駆動回路に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor, and more particularly to a drive circuit for the motor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】周知のように永久磁石形同期電動機とイ
ンバータを組合わせたブラシレスＤＣモータは広く普及
している。現在、その電機子電流の転流はホール素子に
より回転子の位置を検出し、インバータにより行うのが
一般的である。しかし、３相駆動のこの方法ではホール
素子の電流端子を２本、電圧端子を４本それぞれ必要と
するため配線が多くなるし、超小形ブラシレスＤＣモー
タを実現する場合には、ホール素子の存在が妨げにな
る。従って最近では、ホール素子を使わない所謂センサ
レス方式が種々提案されている。2. Description of the Related Art As is well known, brushless DC motors in which a permanent magnet type synchronous motor and an inverter are combined are widely used. At present, the commutation of the armature current is generally performed by detecting the position of the rotor using a Hall element and using an inverter. However, two current terminals of the Hall element in this method of the three-phase drive, requires a voltage terminal 4, respectively
In order to realize an ultra-small brushless DC motor, the presence of the Hall element is hindered. Recently, therefore, called sensor <br/> less system where without hall elements have been proposed.

【０００３】例えば、特許公報昭６２−２０７９１号公
報に提案されている方法では、複数の固定子巻線の各々
に発生する非通電領域の逆起電力を取り出す整流回路
と、この出力を電流に変換する回路とこの電圧電流交換
回路により充放電される時間積分コンデンサにより構成
された演算回路を有し、前記逆起電力を利用して転流信
号を発生させている。また別の例では、１９９０年の小
形モータ技術シンポジウム，Ｂ１−２，“センサレスブ
ラシレスＤＣモータ駆動の動向”に記載されているよう
に、複数の固定子の各々に発生する逆起電力を検出し、
コンパレータを使って整形し、位相信号を作り出し、３
０°位相をシフトし、転流信号を発生させている。For example, in a method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-20791, a rectifier circuit for extracting a back electromotive force in a non-energized region generated in each of a plurality of stator windings, and converting the output to a current. It has an arithmetic circuit composed of a conversion circuit and a time integration capacitor charged and discharged by the voltage / current exchange circuit, and generates a commutation signal using the back electromotive force. In another example, as described in the 1990 Small Motor Technology Symposium, B1-2, “Trends in Driving Sensorless Brushless DC Motors,” a back electromotive force generated in each of a plurality of stators is detected. ,
Shape using a comparator to create a phase signal, 3
The phase is shifted by 0 ° to generate a commutation signal.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のブラシレスＤＣ
モータは、上述のようにいずれも回転数に比例した電機
子コイルの逆起電力を利用するため、例えばＶＴＲのキ
ャプスタンモータのように回転数が低い用途に応用しよ
うとすると、逆起電力が小さいため、安定に動作しない
といった問題点があった。SUMMARY OF THE INVENTION Conventional brushless DC
As described above, all motors use the back electromotive force of the armature coil in proportion to the rotation speed. Therefore, if the motor is used for a low rotation speed application such as a capstan motor of a VTR, the back electromotive force is reduced. There was a problem that it was not stable because it was small.

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、超低速から超高速まで安定
に回転するブラシレスＤＣモータを得ることを目的とし
ている。The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to obtain a brushless DC motor that rotates stably from a very low speed to a very high speed.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明のブラシレスＤ
Ｃモータは、Ｎ極、Ｓ極が交互に着磁された２ｐ極の永
久磁石と、ｎ相の電機子コイルと、１回転当りｍ個の交
流信号を発生する周波数発電機と当該周波数発電機の出
力信号を短形パルスに変換する波形整形回路と、各電機
子のコイルの一通電区間当りの短形波パルス数がＭ＝ｍ
／ｐｎ（ｍ，ｎ，ｐは整数）に等しくなるようにし、Ｍ
が偶数の場合は分周比がＭ／２に、Ｍが奇数の場合は分
周比を時間的に（Ｍ−１）／２，（Ｍ＋１）／２と交互
に切替わるように動作する分周器と当該分周器の出力周
波数を１／２にするＴ−Ｆ・Ｆ回路と、当該Ｔ−Ｆ・Ｆ
回路の出力パルスにより動作するｎ相モータの電源側の
一相励磁用分配回路と、当該分配回路のｎ相の出力電圧
を各々１８０°位相を遅らせるように動作する接地側の
一相励磁用分配回路と、上記電源側分配回路の出力電圧
と接地側分配回路の出力電圧によりドライブされるｎ相
両方向励磁回路と、上記波形整形回路の矩形パルスまた
は発振器の信号を選択するディジタルスイッチとを備
え、上記発振器の信号により起動後、上記波形整形回路
の矩形パルスにより運転を継続するようにしたものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION A brushless D of the present invention
The C motor includes a 2p-pole permanent magnet having N and S poles alternately magnetized, an n-phase armature coil, a frequency generator for generating m AC signals per rotation, and the frequency generator. Out of
A waveform shaping circuit for converting a force signal into a rectangular pulse, and the number of rectangular pulses per energizing section of each armature coil is M = m.
/ Pn (m, n, and p are integers), and M
Is an even number, the division ratio is M / 2, and if M is an odd number, the division ratio is temporally switched between (M-1) / 2 and (M + 1) / 2. A frequency divider and a TFF circuit for reducing the output frequency of the frequency divider to １ ／;
One-phase excitation distribution circuit on the power supply side of an n-phase motor operated by an output pulse of the circuit, and one-phase excitation distribution on the ground side operated to delay the phase of the n-phase output voltage of the distribution circuit by 180 ° each. selecting a circuit, the n-phase bidirectional excitation circuit driven by the output voltage of the output voltage of the upper Symbol power supply side distribution circuit and the ground-side distribution circuit, a rectangular pulse also <br/> the oscillator signals above SL waveform shaping circuit And a digital switch for starting the operation by the signal of the oscillator, and then continuing the operation by the rectangular pulse of the waveform shaping circuit .

【０００７】[0007]

【作用】この発明に係るブラシレスＤＣモータは、上述
のように構成したことにより、発振器の信号により起動
された後、本来速度制御に用いられる周波数発電機の出
力信号である交流信号を波形整形した矩形パルスのみに
よって駆動される。 [Action] brushless DC motor according to the present invention, described above
Start up by oscillator signal
Output of the frequency generator originally used for speed control
Only rectangular pulses obtained by shaping the waveform of the AC signal
Therefore, it is driven.

【０００８】[0008]

【実施例】実施例１． 図１はこの発明の一実施例によるブラシレスＤＣモータ
のブロック図である。図２は図１の詳細説明図である。
図において、点線で囲まれた部分１は、永久磁石同期電
動機であり、２は８極に着磁された永久磁石、３、４、
５は各々Ａ、Ｂ、Ｃ相の電機子コイルである。６は６１
２極に着磁された回転数検出用の永久磁石、７は磁気抵
抗素子を使用した検出器であり、６と７により周知の周
波数発電機ＦＧ８が構成されている。[Embodiment 1] Figure 1 is a block diagram of a brushless DC motor that due to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed explanatory diagram of FIG.
In the figure, a portion 1 surrounded by a dotted line is a permanent magnet synchronous motor, and 2 is a permanent magnet magnetized to 8 poles, 3, 4,.
Reference numeral 5 denotes A, B, and C phase armature coils. 6 is 61
A permanent magnet magnetized with two poles for detecting the rotational speed, a detector 7 using a magnetoresistive element, and 6 and 7 constitute a well-known frequency generator FG8.

【０００９】点線で囲まれた部分９は波形整形回路であ
る。回転数検出用の永久磁石６がＣ・Ｃ・Ｗ方向に回転
すると、Ｎ．Ｓ．交互に着磁されているので、磁気抵抗
素子７には正弦波電圧が発生する。正弦波電圧は微小な
ので、オペアンプ１２により増幅する。その増幅率は抵
抗１０と１１により決定される。１３はシュミット回路
であり、雑音を含む正弦波電圧を波形整形して、矩形波
に変換するための回路である。A portion 9 surrounded by a dotted line is a waveform shaping circuit. When the rotation speed detecting permanent magnet 6 rotates in the CCW direction, the N.V. S. Since the magnets are alternately magnetized, a sine wave voltage is generated in the magnetoresistive element 7. Since the sine wave voltage is very small, it is amplified by the operational amplifier 12. The amplification factor is determined by the resistors 10 and 11. A Schmitt circuit 13 is a circuit for shaping a sine wave voltage including noise into a rectangular wave .

【００１０】１４は信号中に含まれるスパイク電圧を除
去するためのコンデンサであり、１５は論理回路を正確
に動作させるため、電圧ＶＣＣ５Ｖにレベルシフトする
ためのトランジスタである。Reference numeral 14 denotes a capacitor for removing a spike voltage included in a signal, and reference numeral 15 denotes a transistor for level-shifting to a voltage VCC of 5 V in order to correctly operate a logic circuit.

【００１１】１６は周波数発電機ＦＧ、８からの信号
と、発振器１８による信号を選択するためのマルチプレ
クサであり、インバータ１９、ＡＮＤ回路２０、２１、
ＯＲ回路５７により構成されている。ＳＷ５０をＯＮす
ると、周波数発電機８の出力がＳＷ５０をＯＦＦにする
と発振器１８の信号が選択され、ＯＲ回路５７の出力端
子２３に現れる。Reference numeral 16 denotes a multiplexer for selecting a signal from the frequency generators FG, 8 and a signal from the oscillator 18, and includes an inverter 19, AND circuits 20, 21,
An OR circuit 57 is provided. When the SW 50 is turned on, the output of the frequency generator 8 is turned off, and when the SW 50 is turned off, the signal of the oscillator 18 is selected and appears at the output terminal 23 of the OR circuit 57 .

【００１２】１７は分周カウンタ、１９は下位ビットを
分担するＭＳＩ，２０は上位ビットを分担するＭＳＩで
ある。図１に示す実施例では、周波数発電機８の極数は
６１２であり、永久磁石２の一磁極対当り６１２／４＝
１５３である。後述するが、電機子コイル３、４、５の
転流は一磁極対当り６回行われる。従って、周波数発電
機８が検出したパルス１５３個を６個に分周する必要が
ある。１５３は、６の整数倍にならないので、２５＋２
６＋２５＋２６＋２５＋２６＝１５３とし、１／２５、
１／２６と交互に分周する必要がある。１／２５に分周
するためには、ＭＩＳ１９のプリセット入力をＡ＝Ｂ＝
Ｃ“Ｌ”，Ｄ＝“Ｈ”に、ＭＳＩ２０のプリセット入力
をＡ＝“Ｌ”，Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝“Ｈ”に設定する必要があ
り、２ ⁸ −（２³ ＋２⁵ ＋２⁶ ＋２⁷ ）＝２４となる。
１２１はＤ−Ｆ・Ｆであり、パルス１個分に相当する時
間，信号を遅延させる作用がある。図３（ａ）はＯＲ回
路２２の出力、すなわち分周カウンタ１７の入力であ
り、図３（ｂ）は１／２５にプリセットしたときのＤ−
Ｆ・Ｆ１２１のＱ出力である。一方、１／２６に分周す
るためには、ＭＳＩ１９のプリセット入力をＡ＝Ｂ＝Ｃ
＝“Ｈ”，Ｄ＝“Ｌ”に、ＭＳＩ２０のプリセット入力
をＡ＝“Ｌ”，Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝“Ｈ”に設定する必要があ
り２⁸ −（２⁰ ＋２¹ ＋２² ＋２⁵ ＋２⁶ ＋２⁷ ）＝２
５となる。図４（ａ）はＯＲ回路２２の出力すなわち分
周カウンタ１７の入力であり、図４（ｂ）は１／２６に
プリセットしたときのＤ−Ｆ・Ｆ１２１のＱ出力であ
る。Reference numeral 17 denotes a frequency dividing counter, 19 denotes an MSI for sharing lower bits, and 20 denotes an MSI for sharing upper bits. In the embodiment shown in FIG. 1, the number of poles of the frequency generator 8 is 612, and 612/4 per magnetic pole pair of the permanent magnet 2 =
153. As will be described later, commutation of the armature coils 3, 4, and 5 is performed six times per magnetic pole pair. Therefore, it is necessary to divide the 153 pulses detected by the frequency generator 8 into six. Since 153 is not an integral multiple of 6, 25 + 2
6 + 25 + 26 + 25 + 26 = 153, 1/25,
It is necessary to divide the frequency alternately with 1/26. In order to divide the frequency by 1/25, the preset input of the MIS 19 should be A = B =
It is necessary to set C “L”, D = “H” and the preset input of the MSI 20 to A = “L”, B = C = D = “H”, and 2 ⁸ − (2 ³ +2 ⁵ +2 ⁶ +2) ⁷ ) = 24.
Reference numeral 121 denotes DF · F, which corresponds to one pulse.
During that time, it has the effect of delaying the signal . 3 (a) shows the output of the OR circuit 22, that is, the input of the frequency dividing counter 17, FIG. 3 (b) when the preset 1/25 D-
This is the Q output of F · F1 21. On the other hand, in order to divide the frequency by 1/26, the preset input of the MSI 19 must be A = B = C
= "H", D = to "L", the need to set the preset input of MSI20 A = "L", B = C = D = the ^{"H" 2 8 - (2} 0 +2 1 +2 2 +2 5 +2 ⁶ +2 ⁷ ) = 2
It becomes 5. 4A shows the output of the OR circuit 22, that is, the input of the frequency dividing counter 17, and FIG. 4B shows the Q output of the DF · F121 when presetting to 1/26.

【００１３】図５（ａ）は回転数検出用永久磁石６が、
Ｃ・Ｃ・Ｗに回転したときに、分周カウンタ１７のＤ−
Ｆ・ＦのＱ出力を図示したものである。２２は、Ｔ−Ｆ
・Ｆであり、図５（ａ）に示すクロックに同期し、１／
２に分周された図５（ｂ）に示すＦ出力を発生する。下
位ビットのＡ・Ｂ・Ｃ入力とＤ入力は、各々Ｔ−Ｆ・Ｆ
のＦ，Ｆ出力に接続されており、分周カウンタ１７の分
周比１／２５、１／２６は交互に切替えられる。２３は
３相モータの一相励磁用分配回路であり、Ｔ−Ｆ・Ｆ２
２のＦ出力をクロックに使い、端子２４、２５、２６に
は各々図４（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す短形波Ａ⁺ ，
Ｂ⁺ ，Ｃ⁺ が現れる。FIG. 5A shows that the permanent magnet 6 for detecting the number of revolutions
When rotating to CCW, D−
9 is a diagram illustrating the Q output of FF. 22 is T-F
F, which is synchronized with the clock shown in FIG.
An F output shown in FIG. 5B divided by 2 is generated. The A, B, C and D inputs of the lower bits are TF, F, respectively.
And the frequency division ratios 1/25 and 1/26 of the frequency division counter 17 are alternately switched. 23 is a distribution circuit for one-phase excitation of a three-phase motor,
Use 2 F output the clock, each diagram in the terminal 24,25,26 4 (c), (d ), (e) to indicate square wave A ^+,
B ⁺ and C ⁺ appear.

【００１４】２７は当該Ａ⁺ ，Ｂ⁺ ，Ｃ⁺ から各々電気
角１８０°遅れた短形波Ａ^-，Ｂ^-，Ｃ ^-を発生するため
の論理回路である。ＡＮＤ回路２８、２９、３０の一方
の入力は各々Ａ⁺ ，Ｂ⁺ ，Ｃ⁺ に、他方の入力は図５
（ｂ）に示すクロックに接続されている。３５はシフト
レジスタを利用した遅延回路であり、図３（ａ）または
図４（ａ）に示すＦＧ信号から作られたパルス１個分の
遅延動作を行う。ＡＮＤ回路３１、３２、３３の一方の
入力は各々Ａ⁺ ，Ｂ⁺ ，Ｃ⁺ に、他方の入力は３５の出
力にインバータ３４を介して接続されている。[0014] 27 the A ^+, B ^+, rectangle was each delayed electrical angle of 180 ° from the C ⁺ wave ^{A -, B} -, C - a logic circuit for generating. One input of each of the AND circuits 28, 29, and 30 is A ⁺ , B ⁺ , and C ⁺ , and the other input is as shown in FIG.
It is connected to the clock shown in FIG. Reference numeral 35 denotes a delay circuit using a shift register, which performs a delay operation for one pulse generated from the FG signal shown in FIG. 3A or 4A. One input of each of the AND circuits 31, 32, and 33 is connected to A ⁺ , B ⁺ , and C ⁺ , respectively, and the other input is connected to the output of 35 via an inverter.

【００１５】３６は３相両方向駆動回路であり、トラン
ジスタ３７、３８、３９は電力用トランジスタ４３、４
４、４５の電流を増幅するために設けられている。トラ
ンジスタ４０、４１、４２も同様に電力用トランジスタ
４６、４７、４８の電流を増幅するために設けられてい
る。Reference numeral 36 denotes a three-phase bidirectional driving circuit, and transistors 37, 38, and 39 are power transistors 43, 4
It is provided to amplify the current of 4, 45. Transistor 4 0, 4 1, 4 2 are also provided for amplifying the same manner current of the power transistor 46, 47 and 48.

【００１６】次に図５を使って、ブラシレスＤＣモータ
が回転する原理を説明する。先ず、ＳＷ５０をＯＦＦに
すると発振器ＯＳＣ１８の矩形波信号が分周器１７のＣ
Ｋに印加され、２５パルス数えると、図４（ａ）に示す
パルス５１が発生し、Ａ ⁺ およびＢ^- が各々トランジス
タ４３および４７のベースに印加されるので、トランジ
スタ４３と４７がＯＮになり、電機子コイル３と４が励
磁され、磁石２との相互作用により、回転子がＣ・Ｃ・
Ｗに１５°回転する。Next, the principle of rotation of the brushless DC motor will be described with reference to FIG. First, square wave signal of the oscillator OSC18 when OFF the SW50 is of the frequency divider 17 C
Is applied to the K, 25 Counting pulses generated pulse 51 shown in FIG. 4 (a), A ⁺ and B ^- since each is applied to the base of transistor 43 and 47, transistors 43 and 47 is turned ON , The armature coils 3 and 4 are excited, and the rotor interacts with the C · C ·
Rotate 15 ° to W.

【００１７】次に２６パルスを数えると周期Ｔ１が経過
したことになり、パルス５２が発生し、Ａ⁺ およびＣ ^-
が各々トランジスタ４３および４８のベースに印加され
るので、トランジスタ４３と４８がＯＮになり、電機子
コイル３と５が励磁され、磁石２との相互作用により、
回転子４９がＣ・Ｃ・Ｗに１５°回転する。[0017] Then counting 26 pulses the result in the period T1 is spent after the pulse 52 is generated, A ⁺ and C ^-
Are applied to the bases of the transistors 43 and 48, respectively, so that the transistors 43 and 48 are turned on, the armature coils 3 and 5 are excited, and the interaction with the magnet 2
The rotator 49 rotates 15 ° C, C, and W.

【００１８】次に２５パルスを数えると周期Ｔ２が経過
したことになり、パルス５３が発生し、Ｂ⁺ およびＣ^-
が各々トランジスタ４４および４８のベースに印加され
るので、トランジスタ４４と４８がＯＮになり、電機子
コイル４と５が励磁され、磁石２との相互作用によりＣ
・Ｃ・Ｗに１５°回転する。[0018] Then counting 25 pulses the result in the period T2 has passed, the pulse 53 is generated, B ⁺ and C ^-
Are applied to the bases of the transistors 44 and 48, respectively, so that the transistors 44 and 48 are turned on, the armature coils 4 and 5 are excited, and the interaction with the magnet 2 causes C
・ Rotate 15 ° to C ・ W.

【００１９】次に２６パルスを数えると周期Ｔ３が経過
したことになり、パルス５４が発生してＢ⁺ およびＡ^-
が各々トランジスタ４４および４６のベースに印加され
るので、トランジスタ４４と４６がＯＮになり、電機子
コイル４と３が励磁され、磁石２との相互作用により、
回転子４９はＣ・Ｃ・Ｗに１５°回転する。[0019] Next will 26 be Counting the pulse period T3 has elapsed, the pulse 54 is generated B ⁺ and A ^-
Are applied to the bases of the transistors 44 and 46, respectively, so that the transistors 44 and 46 are turned ON, the armature coils 4 and 3 are excited, and the interaction with the magnet 2
The rotator 49 rotates by 15 degrees C, C, and W.

【００２０】次に２５パルスを数えると周期Ｔ４が経過
したことになり、パルス５５が発生し、Ｃ⁺ およびＡ^-
が各々トランジスタ４５および４６のベースに印加され
るので、トランジスタ４５と４６がＯＮになり、電機子
コイル３と５が励磁され、磁石２との相互作用により回
転子４９はＣ・Ｃ・Ｗに１５°回転する。[0020] Then counting 25 pulses the result in the period T4 has elapsed, the pulse 55 is generated, C ⁺ and A ^-
Is applied to the bases of the transistors 45 and 46, respectively, so that the transistors 45 and 46 are turned ON, the armature coils 3 and 5 are excited, and the interaction with the magnet 2 causes the rotor 49 to move to CCW. Rotate 15 °.

【００２１】次に２６パルスを数えると周期Ｔ５が経過
したことになり、パルス５６が発生し、Ｃ⁺ およびＢ^-
が各々トランジスタ４５および４７のベースに印加され
るので、トランジスタ４５と４７がＯＮになり、電機子
コイル４と５が励磁され、磁石２との相互作用により、
回転子４９はＣ・Ｃ・Ｗに回転する。以下同様なモード
を繰返す。[0021] Then counting 26 pulses the result in the period T5 has elapsed, the pulse 56 is generated, C ⁺ and B ^-
Are applied to the bases of the transistors 45 and 47, respectively, so that the transistors 45 and 47 are turned on, the armature coils 4 and 5 are excited, and the interaction with the magnet 2
The rotator 49 rotates in CCW. Hereinafter, the same mode is repeated.

【００２２】図５（ａ）に示すパルス５１〜５６が送ら
れる毎に、回転子４９は、１５°×６＝９０°Ｃ・Ｃ・
Ｗに回転する。この間、発振器１８から１５３パルスが
送られたことになる。そして、１５３×４＝６１２パル
ス送られると回転子４９は一回転する。Each time the pulses 51 to 56 shown in FIG. 5A are sent, the rotor 49 generates 15 ° × 6 = 90 ° C.C.
Rotate to W. During this time, 153 pulses have been sent from the oscillator 18. When 153 × 4 = 612 pulses are sent, the rotor 49 makes one rotation.

【００２３】以上述べた説明は、ブラシレスＤＣモータ
１を起動する方法について行われたものである。当該モ
ータ１がある程度の速度に達したら、ＳＷ５０をＯＮに
する。その結果、周波数発電機８の信号を波形整形した
図３（ａ）または図４（ａ）の短形波がトランジスタ１
５のコレクタに得られ、分周器１７のＣＫ入力に印加さ
れる。これ以後の回路の動作は、発振器ＯＳＣ１８を使
用した場合、すなわち上述した通りである。原理を説明
するために、ＳＷ５０を手動にしたが、実際のモータで
は設定した速度に達したらスイッチがＯＮになる電子回
路を使うことは、当然である。この回路の図示は省略す
る。The above description has been given of a method of activating the brushless DC motor 1. When the motor 1 reaches a certain speed, the SW 50 is turned on. As a result, rectangular waveform of FIG. 3 signal Sei Namikata form of frequency generator 8 (a) or FIGS. 4 (a) is the transistor 1
5 and applied to the CK input of the divider 17. The operation of the circuit thereafter is the same as when the oscillator OSC18 is used, that is, as described above. In order to explain the principle, the SW 50 is set to manual. However, it is natural that an actual motor uses an electronic circuit that turns on when the set speed is reached. Illustration of this circuit is omitted.

【００２４】永久磁石２が８極、電機子コイル３、４、
５が３相、回転数検出用永久磁石６の極数が６１２の実
施例を示したが、この発明のブラシレスＤＣモータが動
作するためには、一般に以下に示す条件が必要である。
永久磁石２の極数を２ｐ，電機子コイル３、４、５の相
数をｎ，回転数検出用永久磁石６の極数をｍ（回転子４
９の一回転当りのパルス数に等しい）とすれば、電機子
コイル３、４および５の一通電期間当り（図５のＴ₁ ＋
Ｔ₂ ）のパルス数は次式により示される。 Ｍ＝ｍ／ｐｎ …（１） Ｍが偶数の場合は、分周比を、 Ｍ₁ ＝Ｍ／２ …（２） にすることができる。 Ｍが奇数の場合には、分周比を Ｍ₁ ＝（Ｍ−１）／２，（Ｍ＋１）／２ …（３）の
二通りに選ばなければならない。すなわち、図４
（ａ），（ｂ）に示すように、分周比を期間Ｔ₁ 、Ｔ₂
に応じて交互に切替える必要がある。The permanent magnet 2 has eight poles, the armature coils 3 and 4,
Although the embodiment in which 5 is three-phase and the number of poles of the rotation speed detecting permanent magnet 6 is 612 is shown, the following conditions are generally required for the operation of the brushless DC motor of the present invention.
The number of poles of the permanent magnet 2 is 2p, the number of phases of the armature coils 3, 4, and 5 is n, and the number of poles of the permanent magnet 6 for detecting rotation speed is m (rotor 4
9 (equal to the number of pulses per rotation), the armature coils 3, 4 and 5 are subjected to one energizing period (T ₁ + in FIG. 5 ).
The number of pulses at T ₂ ) is given by the following equation. M = m / pn (1) When M is an even number, the frequency division ratio can be set to M ₁ = M / 2 (2). If M is odd, the frequency division ratio _{M 1 = (M-1)} / 2, must be chosen to <br/> two ways, (M + 1) / 2 ... (3). That is, FIG.
As shown in (a) and (b) , the dividing ratio is set to the period T ₁ , T ₂
It is necessary to switch alternately according to.

【００２５】本実施例では、回転数検出用の永久磁石６
と磁束検出用の磁気抵抗素子７により周波数発電機を構
成したが、静電容量の変化を利用して周波数発電機を構
成することも考えられる。さらに、フォトカプラを使用
する実施例も考えられる。In this embodiment, the permanent magnet 6 for detecting the rotational speed is used.
Although the frequency generator is constituted by the magnetic resistance element 7 for detecting the magnetic flux, it is also conceivable to constitute the frequency generator by utilizing a change in the capacitance. Further, an embodiment using a photocoupler is also conceivable.

【００２６】[0026]

【発明の効果】以上のように、この発明に係るブラシレ
スＤＣモータによれば、Ｎ極、Ｓ極が交互に着磁された
２ｐ極の永久磁石と、ｎ相の電機子コイルと、１回転当
りｍ個の交流信号を発生する周波数発電機と当該周波数
発電機の出力信号を短形パルスに変換する波形整形回路
と、各電機子のコイルの一通電区間当りの短形波パルス
数がＭ＝ｍ／ｐｎ（ｍ，ｎ，ｐは整数）に等しくなるよ
うにし、Ｍが偶数の場合は分周比がＭ／２に、Ｍが奇数
の場合は分周比を時間的に（Ｍ−１）／２，（Ｍ＋１）
／２と交互に切替わるように動作する分周器と当該分周
器の出力周波数を１／２にするＴ−Ｆ・Ｆ回路と、当該
Ｔ−Ｆ・Ｆ回路の出力パルスにより動作するｎ相モータ
の電源側の一相励磁用分配回路と、当該分配回路のｎ相
の出力電圧を各々１８０°位相を遅らせるように動作す
る接地側の一相励磁用分配回路と、上記電源側分配回路
の出力電圧と接地側分配回路の出力電圧によりドライブ
されるｎ相両方向励磁回路と、上記波形整形回路の矩形
パルスまたは発振器の信号を選択するディジタルスイッ
チとを備え、上記発振器の信号により起動後、上記波形
整形回路の矩形パルスにより運転を継続するようにした
ので、本来速度制御の目的で設けられている周波数発電
機の信号を電機子コイル電流の転流に兼用できるため、
安価であり、しかも低速でも安定に回転するブラシレス
ＤＣモータが得られるという効果がある。As described above, the brushless brush according to the present invention
According to the DC motor, the N and S poles were alternately magnetized
2p-pole permanent magnet, n-phase armature coil,
Frequency generator that generates m AC signals and the frequency
Waveform shaping circuit to convert generator output signal into short pulse
And the short-wave pulse per energized section of each armature coil
The number will be equal to M = m / pn (m, n, p are integers)
When M is an even number, the dividing ratio is M / 2, and M is an odd number.
In the case of, the division ratio is temporally set to (M-1) / 2, (M + 1)
/ 2 and a frequency divider that operates so as to be alternately switched to / 2
A T-F / F circuit for reducing the output frequency of the
N-phase motor operated by output pulse of TF / F circuit
One-phase excitation distribution circuit on the power supply side, and the n-phase
Operate to delay the phase of each output voltage by 180 °.
Ground-side one-phase excitation distribution circuit, and the power supply-side distribution circuit
Driven by the output voltage of
N-phase bidirectional excitation circuit and a rectangular shape of the waveform shaping circuit
Digital switch to select pulse or oscillator signal
After starting by the signal of the oscillator, the waveform
Operation is continued by rectangular pulse of shaping circuit.
Since, because can also serves as a signal of a frequency generator is provided for the purpose of original speed control commutation of the armature coil current,
There is an effect that a brushless DC motor which is inexpensive and stably rotates even at a low speed can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明の一実施例によるブラシレスＤＣモー
タを示すブロック図である。FIG. 1 is a brushless DC motor that due to one embodiment of the present invention
Is a block diagram showing the data.

【図２】同詳細回路図である。FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the same.

【図３】分周回路のタイミングチャート図である。3 is a timing chart of a frequency dividing circuit.

【図４】分周回路のタイミングチャート図である。Is a timing chart of FIG. 4 divider.

【図５】各回路のタイミングチャート図である。FIG. 5 is a timing chart of each circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 Ｎ極、Ｓ極が交互に着磁された２ｐ極の
永久磁石と、 ｎ相の電機子コイルと、 １回転当りｍ個の交流信号を発生する周波数発電機と当
該周波数発電機の出力信号を短形パルスに変換する波形
整形回路と、 各電機子のコイルの一通電区間当りの短形波パルス数が
Ｍ＝ｍ／ｐｎ（ｍ，ｎ，ｐは整数）に等しくなるように
し、Ｍが偶数の場合は分周比がＭ／２に、Ｍが奇数の場
合は分周比を時間的に（Ｍ−１）／２，（Ｍ＋１）／２
と交互に切替わるように動作する分周器と当該分周器の
出力周波数を１／２にするＴ−Ｆ・Ｆ回路と、 当該Ｔ−Ｆ・Ｆ回路の出力パルスにより動作するｎ相モ
ータの電源側の一相励磁用分配回路と、 当該分配回路のｎ相の出力電圧を各々１８０°位相を遅
らせるように動作する接地側の一相励磁用分配回路と、上 記電源側分配回路の出力電圧と接地側分配回路の出力
電圧によりドライブされるｎ相両方向励磁回路と、上 記波形整形回路の矩形パルスまたは発振器の信号を選
択するディジタルスイッチとを備え、上記発振器の信号
により起動後、上記波形整形回路の矩形パルスにより運
転を継続するようにしたことを特徴とするブラシレスＤ
Ｃモータ。1. A 2p-pole permanent magnet having N and S poles alternately magnetized, an n-phase armature coil, a frequency generator for generating m AC signals per rotation, and the frequency generator A waveform shaping circuit for converting the output signal of the machine into short pulses, and the number of short pulses per energizing section of each armature coil is equal to M = m / pn (m, n, and p are integers). When M is an even number, the division ratio is set to M / 2, and when M is an odd number, the division ratio is set to (M-1) / 2 and (M + 1) / 2.
, A T-F / F circuit that reduces the output frequency of the frequency divider to １ ／, and an n-phase motor that is operated by an output pulse of the T-F / F circuit of the single-phase excitation distribution circuit of the power supply side, and single-phase excitation distribution circuit on the ground side which operates to delay the respective 180 ° phase output voltages of the n phases of the distribution circuit, the upper Symbol supply side distribution circuit includes an n-phase bidirectional excitation circuit driven by the output voltage of the output voltage and the ground-side distribution circuit, and a digital switch for selecting a signal of a rectangular pulse or oscillator above Symbol waveform shaping circuit, after activated by the signal of said oscillator, Brushless D characterized in that the operation is continued by the rectangular pulse of the waveform shaping circuit.
C motor.