JP3397007B2

JP3397007B2 - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP3397007B2
Application number: JP16506095A
Authority: JP
Inventors: 誠後藤; 和成楢崎; 友邦飯島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JPH0919184A; US5729102A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの回転に同期し
て正弦波状の駆動電流を供給するブラシレスモータに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロータの回転位置を検出して駆動
巻線への電流を切り換えて、所定方向への回転駆動を行
うブラシレスモータが多く使用されている。

【０００３】図２３に従来のブラシレスモータの構成を
示す。ロータ磁石５０１と同軸上に設けられた光学ロー
タリーエンコーダからなる位置検出器５０２は、発光ダ
イオード５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃとフォトトラン
ジスタ５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃによる３組のフォ
トカップラーの間に光学スリット５０５を設けられ、ロ
ータ磁石５０１の回転に伴って光学スリット５０５の位
置が変化し、フォトトランジスタ５０４ａ，５０４ｂ，
５０４ｃの出力を変化させる。フォトトランジスタ５０
４ａ，５０４ｂ，５０４ｃの出力電流は抵抗５０７ａ，
５０７ｂ，５０７ｃによって３相の検出電圧に変換され
る。コンパレータ５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃはそれ
ぞれの検出電圧と基準電圧源５０８の基準電圧を比較
し、３相のディジタル信号を作り出す。コンパレータ５
１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃの出力ディジタル信号は、
それぞれ増幅器５１１ａ，５１１ｂ，５１１ｃによって
電力増幅され、３相の駆動巻線５２０ａ，５２０ｂ，５
２０ｃに加えられる。

【０００４】ロータ磁石５０１の回転に伴って光学スリ
ット５０５の位置が変化し、コンパレータ５１０ａ，５
１０ｂ，５１０ｃの出力ディジタル信号が変化する。そ
の結果、駆動巻線５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃに加え
られる駆動電圧が切り替わり、所定方向へのトルクを持
続的に発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、下記のごとき問題があった。

【０００６】第１に、従来の構成では、ロータの回転位
置を検出する比較的簡単な位置検出器を用いているため
に、駆動巻線への電力供給が矩形波電圧によってなされ
ている。その結果、巻線インダクタンスによる電流歪み
が生じ、駆動トルクの変動が大きかった。また、ディジ
タル的な電圧切換による電流歪みは、モータ振動や騒音
の原因になり、大きな問題となっていた。

【０００７】第２に、位置検出器に使用している光学ロ
ータリーエンコーダは、３組の発光ダイオード・フォト
トランジスタと光学スリットを用いているために、部品
点数及び配線数が多く、製造が著しく煩雑であった。ま
た、ロータ磁石や駆動巻線の近傍に配置される位置検出
用の部品は、温度が高く、塵埃の多い劣悪な環境で用い
られるために、部品数は極力少ないことが好ましい。

【０００８】本発明の主たる目的は、上記の従来の第１
の問題点を解決するもので、簡単な回転検出器を用いて
正弦波状の駆動電流を供給するブラシレスモータを提供
することを目的とする。また、本発明の従なる目的は、
上記の第１および第２の問題点を解決するもので、非常
に簡素化された回転検出器を用いて正弦波状の駆動電流
を供給するブラシレスモータを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の構成のブラシレスモータは、ロータに取り
付けられ、永久磁石の発生磁束を用いてＰ極（ここに、
Ｐは２以上の偶数）の界磁磁極を形成した界磁部と、ス
テータに取り付けられ、前記界磁部の磁束に鎖交する３
相の駆動巻線と、ＭＯＳ形の３個の上側駆動トランジス
タと、ＭＯＳ形の３個の下側駆動トランジスタと、各上
側駆動トランジスタに並列に接続された３個の上側ダイ
オードと、各下側駆動トランジスタに並列に接続された
３個の下側ダイオードを含み、３相の前記駆動巻線に電
力を供給する電力供給手段と、前記ロータの回転を検知
して３相の駆動指令信号を作成する駆動指令手段と、３
相の前記駆動指令信号に応動して前記電力供給手段の前
記上側駆動トランジスタと前記下側駆動トランジスタを
駆動制御し、正弦波状の３相の駆動電流を３相の前記駆
動巻線に供給する駆動手段と、を具備したブラシレスモ
ータであって、但し、前記駆動指令手段は、前記界磁部
の磁束を検出する１個の検出素子の出力信号に応動した
パルス信号を作成する回転検出手段と、前記回転検出手
段の前記パルス信号により前記界磁部の回転に同期した
タイミング間隔を計測する時間計測手段と、前記時間計
測手段の前記タイミング間隔よりも短い時間間隔であっ
て、前記時間計測手段の計測結果に応動した前記時間間
隔毎に、前記ロータの回転位置に対応した電気角に所要
の位相シフトを施した推定電気角を推定する電気角推定
手段と、前記推定電気角に対応した３相の前記駆動指令
信号を作成する指令作成手段と、を含んで構成され、前
記駆動手段は、前記推定電気角に対応して作成された３
相の前記駆動指令信号に応動して、前記電力供給手段の
ＭＯＳ形の前記上側駆動トランジスタやＭＯＳ形の前記
下側駆動トランジスタを前記電気角推定手段の前記時間
間隔に関わらず所定の周波数によりパルス幅変調動作さ
せ、前記上側駆動トランジスタ，前記下側駆動トランジ
スタ，前記上側ダイオード，前記下側ダイオード及び前
記駆動巻線によって平滑された正弦波状の３相の駆動電
流を３相の前記駆動巻線に供給する手段を含んで構成し
たものである。

【００１０】また、この目的を達成するために、本発明
の別の観点の構成のブラシレスモータは、ロータに取り
付けられ、永久磁石の発生磁束を用いてＰ極（ここに、
Ｐは２以上の偶数）の界磁磁極を形成した界磁部と、ス
テータに取り付けられ、前記界磁部の磁束に鎖交する３
相の駆動巻線と、ＭＯＳ形の３個の上側駆動トランジス
タと、ＭＯＳ形の３個の下側駆動トランジスタと、各上
側駆動トランジスタに並列に接続された３個の上側ダイ
オードと、各下側駆動トランジスタに並列に接続された
３個の下側ダイオードを含み、３相の前記駆動巻線に電
力を供給する電力供給手段と、２相の電流指令信号を作
成する電流指令手段と、前記駆動巻線への供給電流に対
応した２相の電流帰還信号を得る電流検出手段と、前記
電流指令信号と前記電流帰還信号を入力し、誤差検出動
作を行う変換比較手段と、前記変換比較手段の３相の出
力信号に応動して前記電力供給手段の前記上側駆動トラ
ンジスタと前記下側駆動トランジスタを駆動制御し、正
弦波状の３相の駆動電流を３相の前記駆動巻線に供給す
る駆動手段と、を具備したブラシレスモータであって、
但し、前記駆動指令手段は、前記界磁部の磁束を検出す
る１個の検出素子の出力信号に応動したパルス信号を得
る回転検出手段と、前記回転検出手段の前記パルス信号
により前記界磁部の回転に同期したタイミング間隔を計
測する時間計測手段と、前記時間計測手段の前記タイミ
ング間隔よりも短い時間間隔であって、前記時間計測手
段の計測結果に応動した前記時間間隔毎に、前記ロータ
の回転位置に対応した電気角に所要の位相シフトを施し
た推定電気角を推定する電気角推定手段と、前記推定電
気角を用いて２相の前記電流帰還信号を座標変換した２
相の変換帰還信号を得る変換帰還手段と、２相の前記変
換帰還信号と２相の前記電流指令信号の比較結果に応動
する２相の制御信号を得る制御作成手段と、前記推定電
気角を用いて２相の前記制御信号を座標変換した３相の
変換制御信号を得る変換制御作成手段と、３相の前記変
換制御信号に応動した前記変換比較手段の３相の前記出
力信号を得る出力作成手段と、を含んで構成され、前記
駆動手段は、前記推定電気角に対応して作成された前記
出力作成手段の３相の前記出力信号に応動して、前記電
力供給手段のＭＯＳ形の前記上側駆動トランジスタやＭ
ＯＳ形の前記下側駆動トランジスタを前記電気角推定手
段の前記時間間隔に関わらず所定の周波数によりパルス
幅変調動作させ、前記上側駆動トランジスタ，前記下側
駆動トランジスタ，前記上側ダイオード，前記下側ダイ
オード及び前記駆動巻線によって平滑された正弦波状の
３相の駆動電流を３相の前記駆動巻線に供給する手段を
含んで構成したものである。

【００１１】

【作用】この構成によって、回転検出手段のパルス信号
だけを用いて、ロータの回転に同期した時間間隔で逐次
新しい推定電気角を得て、この推定電気角を用いた駆動
指令信号の作成もしくは座標変換を行って、推定電気角
に対応した正弦波状の３相の駆動電流を３相の駆動巻線
に供給している。回転検出手段は、１個の検出素子によ
って界磁部の磁極を検出することにより、パルス信号を
得ている。その結果、駆動巻線の近傍に設けられる部品
数が大幅に少なくなり、簡素な回転検出手段を採用でき
る。また、回転検出手段のパルス信号のタイミング間隔
は、界磁部の回転時間に正確に対応するから、ロータの
回転速度が速い場合であっても、遅い場合であっても、
正確な電気角の推定ができ、界磁部の回転に同期した正
弦波状の駆動電流の供給が容易に実現できる。また、Ｍ
ＯＳ形の３個の上側駆動トランジスタとＭＯＳ形の３個
の下側駆動トランジスタと、各上側駆動トランジスタに
並列に接続された３個の上側ダイオードと各下側駆動ト
ランジスタに並列に接続された３個の下側ダイオードを
含んだ電力供給手段を用いて、推定電気角に対応して作
成された３相の駆動指令信号に応動してＭＯＳ形の上側
駆動トランジスタやＭＯＳ形の下側駆動トランジスタを
パルス幅変調制御し、正弦波状の３相の駆動電流を３相
の駆動巻線に供給するようにしている。これにより、騒
音・振動を大幅に低減できる。その結果、トルク変動の
少ない均一な駆動トルクを得て、モータは滑らかに回転
駆動され、モータ振動や騒音も大幅に小さくなる。

【００１２】なお、本発明に記載の電気角は、界磁部の
２極分が正弦波の１周期である電気角の３６０度に相当
している。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の一実施例について、図面を
参照しながら説明する。

【００１４】図１から図７に本発明の第１の実施例のブ
ラシレスモータを示す。図２に第１の実施例のモータ構
造を示す。４極の界磁磁極の磁束を発生するロータ永久
磁石１２は、内側磁路を形成する強磁性体の内側ヨーク
１１と一緒にロータ回転軸１０に固着されている。永久
磁石１２は等角度間隔（９０度）もしくは略等角度間隔
に４極の磁極（Ｎ，Ｓ，Ｎ，Ｓ）を有し、外周面側に強
磁性体の外側ヨーク１３が固着されている。外側ヨーク
１３は、永久磁石１２の磁極面を覆う位置に磁束磁路を
形成するヨークブロック１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄを有し、この４つのヨークブロックの機械的な連結部
分は径方向の厚さが非常に薄く、磁気飽和が生じて磁気
的には分離している。すなわち、ヨークブロックの連結
部分を直接通る磁束は非常に少なく無視できる。回転軸
１０と内側ヨーク１１と永久磁石１２と外側ヨーク１３
が一体化されてロータを形成し、ロータの永久磁石１２
による発生磁束を用いて４極の界磁磁極を有する界磁部
を形成している。

【００１５】ステータ鉄心１４は、１２個の突極を等角
度間隔（３０度）もしくは略等角度間隔に設けられ、３
個の突極を巻回するように各駆動巻線Ａ１，Ａ２，Ａ
３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４が位相をずらせて巻装されている。駆動巻線Ａ
１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は電流方向が順次逆になるように
直列接続され、第１相の駆動巻線２０Ａを形成してい
る。同様に、駆動巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は電流方
向が順次逆になるように直列接続され、第２相の駆動巻
線２０Ｂを形成している。さらに、駆動巻線Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３，Ｃ４は電流方向が順次逆になるように直列接
続され、第３相の駆動巻線２０Ｃを形成している。

【００１６】界磁部の永久磁石１２の発生磁束はヨーク
ブロック１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを通ってステ
ータ鉄心１４の各突極に流入し、各駆動巻線と鎖交す
る。永久磁石１２による鎖交磁束に関して、第１相と第
２相と第３相の駆動巻線間にはそれぞれ電気角で１２０
度の位相差がある。なお、本実施例では、機械角度１８
０度（２極分の機械角度）が電気角の３６０度に相当す
る。

【００１７】ステータ鉄心１４の一部には検出素子１７
が配置され、ロータに取り付けられた永久磁石１２の発
生磁束を検知し、その磁束密度に応じた電気信号を発生
する。検出素子１７には、たとえば、ホール素子や磁気
バイアスされた磁気抵抗素子や過飽和リアクトルなどが
使用される。

【００１８】図１に第１の実施例のブラシレスモータの
回路構成を示す。図１において、２０Ａ，２０Ｂ，２０
Ｃは前述の３相の駆動巻線、２１は駆動指令部、２２は
駆動制御器、２３は電力供給部、２４ａ，２４ｂ，２４
ｃは電流検出器である。電力供給部２３は、上側駆動ト
ランジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと上側ダイオード３
２ａ，３２ｂ，３２ｃと下側駆動トランジスタ３３ａ，
３３ｂ，３３ｃと下側ダイオード３４ａ，３４ｂ，３４
ｃを含んで構成されている。ここでは、駆動トランジス
タ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃに
ＭＯＳ形のトランジスタを使用している。また、駆動指
令部２１は、回転検出器４１と時間計測器４２と駆動指
令作成部４３（電気角推定器４４と指令作成器４５）と
必要に応じて制御器４６を含んで構成されている。

【００１９】駆動指令部２１の回転検出器４１は、検出
素子１７の出力信号を用いて、ロータの回転速度に比例
した周波数のパルス信号ｇを発生する。図３に回転検出
器４１の構成例を示す。検出素子１７の出力信号ｅは、
ローパス形もしくはバンドパス形の増幅回路５１により
振幅増幅され、整形回路５２によりパルス信号ｇに波形
整形される。検出素子１７は、ロータに取り付けられた
永久磁石１２の磁束を検出するようにしているので、パ
ルス信号ｇはロータの回転に同期して変化し、２極分の
回転によって１パルスが発生する。すなわち、電気角３
６０度分の回転によって１パルスが生じている。また、
パルスの変化時点は、検出素子１７が永久磁石１２の磁
極の切り替わり位置に対向する時点に対応している。

【００２０】時間計測器４２は、回転検出器４１の出力
パルス信号ｇを入力し、ロータの回転速度に反比例して
変化するパルス信号ｇの発生タイミング間隔を計測す
る。図４に時間計測器４２の構成例を示す。第１微分回
路６１はパルス信号ｇの立ち下がりエッジをトリガとし
て所定時間幅”Ｈ”（高電位状態）になる第１微分パル
スを発生し、第２微分回路６２は第１微分パルスの立ち
下がりエッジをトリガとして所定時間幅”Ｈ”となる第
２微分パルスｙを発生する。第１カウンタ回路６４は第
２微分パルスｙの発生によってリセットされ、その後に
第１クロック回路６３のクロックパルスck1をクロック
としてカウントアップする。第１カウンタ回路６４のカ
ウント値は、第１微分回路６１の第１微分パルスの発生
時点において第１ラッチ回路６５にラッチされ、このラ
ッチ値を時間計測器４２の出力信号ｆとして出力する。
これにより、第１ラッチ回路６５の出力信号ｆはパルス
信号ｇの発生タイミング間隔に対応した時間計測結果に
なっている。

【００２１】駆動指令作成部４３は電気角推定器４４と
指令作成器４５によって構成され、時間計測器４２の計
測結果信号ｆを入力してロータ回転位置に対応した電気
角を推定し、推定電気角を用いた３相の正弦波状の駆動
指令信号ｊa，ｊb，ｊcを出力する。また、駆動指令信
号ｊa，ｊb，ｊcの振幅は制御器４６の電流指令信号ｊ
q，ｊdに応動して変化する。図５に電気角推定器４４の
構成例を示す。図５の乗算回路７１は、時間計測器４２
の計測結果信号ｆと後述する補正係数回路７８の補正信
号ｎ（ほぼ１に等しい）を掛け合わせる。第２ラッチ回
路７２は、乗算回路７１の乗算信号を第２微分パルスｙ
の発生によってラッチする。第２カウンタ回路７４は、
第２クロック回路７３のクロックパルスck2をクロック
としてカウントダウンし、そのカウント値が零になった
時点において所定時間幅の内部タイミング信号ｚ（零検
出パルス）を出力し、次のクロックパルスCK2の到来時
点において第２ラッチ回路７２のラッチ値を第２カウン
タ回路７４にロードし、その後に、カウントダウン動作
を継続する。第２カウンタ回路７４は、カウント値が零
になる毎に前述の動作を繰り返し、第２ラッチ回路７２
のラッチ値に応じた時間間隔で内部タイミング信号ｚ
（零検出パルス）を出力する。第２クロック回路７３の
クロックパルスck2は第１クロック回路６３のクロック
パルスck1よりも所要倍速く変化する。本実施例では、
説明のために（ck2のクロック周波数）／（ck1のクロッ
ク周波数）＝１２にしている（この比率は大きいほど良
く、３６以上が好ましい）。その結果、第２カウント回
路７４は時間計測器４２の検出タイミング間隔（パルス
信号ｇの発生タイミング間隔）のおよそ１／１２の時間
間隔毎に内部タイミング信号ｚを出力する。第３カウン
タ回路７５は、内部タイミング信号ｚをクロックとして
カウントアップしていく。第３カウンタ回路７５のカウ
ント値ｖが第２設定値ｖ2になると、第２設定値検出回
路７７が動作し、次の内部タイミング信号ｚの発生時点
において第３カウンタ回路７５に第１設定値出力回路７
６の第１設定値ｖ1をロードさせる。その後、内部タイ
ミング信号ｚの発生により順次カウントアップしてい
く。その結果、第３カウンタ回路７５は第１設定値ｖ1
から第２設定値ｖ2の間をカウントし、推定電気角に相
当するカウント値ｖを出力する。本実施例では、説明の
ために、電気角換算でｖ1＝−１８０度，ｖ2＝１８０度
−（１ステップ分）＝１５０度にしている。

【００２２】補正係数回路７８は、第３カウンタ回路７
５のカウント値ｖから補正信号ｎを求めている。補正信
号ｎを使用するタイミングは、第２ラッチ回路７２を動
作させる第２微分パルスｙの発生時点であるから、この
ときの補正信号ｎについて説明する。補正係数回路７８
は、第３カウンタ回路７５のカウント値ｖ（電気角換
算）が零に等しいときには補正信号ｎを１にし、カウン
ト値ｖが負の時には電気角３６０度に対する比に応動す
る負値ｋを補正値として補正信号ｎを（１＋ｋ）にし、
カウント値ｖが正の時には電気角３６０度に対する比に
応動する正値ｋを補正値として補正信号ｎを（１＋ｋ）
にしている。これにより、第２微分パルスｙの発生時点
におけるカウント値ｖ（推定電気角）の所定値（零）か
らのズレ量ｖ3を検出し、ズレ量ｖ3に対応した補正信号
ｎを得て、時間計測器４２の計測出力信号ｆに乗算補正
をかけ、第２ラッチ回路７２に格納保存する。第２ラッ
チ回路７２のラッチ値は第２カウンタ回路７４のサイク
ル時間間隔（内部タイミング信号ｚの発生時間間隔）を
決めるデータになるので、補正係数回路７８の補正信号
ｎによって内部タイミング信号ｚの発生時間間隔を補正
している。

【００２３】図８に回転検出器４１と時間計測器４２と
電気角推定器４４の主要部分の動作関係を説明する信号
波形を示す（アナログ波形に直して示した）。検出素子
１７によるロータ永久磁石１２の磁束検出信号（図８
(a)）は、回転検出器４１において波形整形され、パル
ス信号ｇ（図８(b)）として出力される。時間計測器４
２の第１カウンタ回路６４は、パルス信号ｇの立ち下が
りエッジの発生タイミング間隔をディジタル的に計測し
（図８(c)）、その計測結果である第１ラッチ回路６５
の出力信号ｆを得る。電気角推定器４４の第２カウンタ
回路７４は、時間計測器４２の計測結果信号ｆに応動し
た第２ラッチ回路７２のラッチ値をロード値として周期
的にカウントダウンを行い（図８(d)）、カウント値が
零になる毎に内部タイミング信号ｚ（零検出パルス）を
作りだす。内部タイミング信号ｚの発生毎に推定電気角
に相当する第３カウント回路７５のカウント値（図８
(e)）を変化させ、電気角信号ｖとして出力する。パル
ス信号ｇの立ち下がりエッジ発生時点における推定電気
角と所定値（零）とのズレ量ｖ3を検出し、このズレ量
ｖ3に応じた補正信号ｎを時間計測器４２の計測結果信
号ｆに乗算し、その乗算結果を第２ラッチ回路７２にラ
ッチさせている。その結果、第２カウンタ回路７４によ
る内部タイミング信号ｚの発生時間間隔がズレ量ｖ3に
応じて補正される。すなわち、推定電気角が遅れている
場合（ｖ3＜０）には内部タイミング信号ｚの発生時間
間隔を短くなるように補正し、推定電気角が進んでいる
場合（ｖ3＞０）には内部タイミング信号ｚの発生時間
間隔を長くなるように補正している。その結果、次のパ
ルス信号ｇの立ち下がりエッジ発生時点におけるズレ量
は零もしくは小さくなる。これにより、ロータの回転位
置を示すパルス信号ｇに同期した第３カウンタ回路７５
のカウント信号ｖ（推定電気角に対応）が得られる。

【００２４】指令作成器４５は、カウント信号ｖと内部
タイミング信号ｚおよび電流指令信号ｊq，ｊdが入力さ
れ、３相の正弦波状の駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcが出
力される。指令作成器４５はマイクロコンピュータによ
って構成され、図６に示したフローチャートの演算処理
を行う。（１）割り込み開始処理８０内部タイミング信号ｚの発生によって、下記の割り込み
処理を行う。（２）入力処理８１カウント信号ｖと電流指令信号ｊq，ｊｄ（２相の電流
指令信号）を入力する。（３）２相回転・静止変換処理８２カウント信号ｖから位相あわせを行った変換用電気角ｗ
を計算する。

【００２５】ｗ＝ｋ0・（ｖ＋ｖ0）ここに、ｋ0は比例係数、ｖ0は位相シフト値である。次
に、下記の（数１）により回転座標系と静止座標系の間
の座標変換を行い、２相の電流指令信号ｊq，ｊdに比例
し、電気角ｗの座標変換をした変換電流指令信号ｈq，
ｈdを求める。なお、変換電流指令信号ｈq，ｈdは、電
気角で９０度の位相差を有する２相信号になっている。

【００２６】

【数１】

【００２７】（４）２相・３相変換処理８３２相の変換電流指令信号ｈq，ｈdから３相の駆動指令信
号ｊa，ｊb，ｊcを下式により求める。

【００２８】

【数２】

【００２９】ここに、Ｊoは比例定数である。なお、こ
の２相・３相変換処理によって得られる駆動指令信号ｊ
a，ｊb，ｊcは、電気角で１２０度ずつの位相差を有す
る３相信号になっている。（５）出力処理８４駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcをＤＡ変換して出力する。（６）終了処理８５割り込み処理を終了する。

【００３０】制御器４６は、２相の電流指令信号ｊq，
ｊdを指令作成器４５に与えている。本実施例では、速
度指令信号ｒと時間計測器４２の計測結果信号ｆを比較
して、その差を零にするように所定の速度制御演算を行
って電流指令信号ｊq，ｊdを得ている。前述の図６のフ
ローチャートに示したように、指令作成器４５の駆動指
令信号ｊa，ｊb，ｊcの振幅は、電流指令信号ｊq，ｊd
に比例して変化する。

【００３１】駆動制御器２２は、駆動指令信号ｊa，ｊ
b，ｊcと電流帰還信号ｄa，ｄb，ｄcをそれぞれ比較
し、駆動指令信号に対応した駆動電流Ｉa，Ｉb，Ｉcを
それぞれ駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに供給するよ
うに、駆動トランジスタ群をＰＷＭ制御（パルス幅変調
制御）する。図７に駆動制御器２２の構成および電力供
給部２３や駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとの接続を
示す。駆動制御器２２は、差動増幅回路９１ａ，９１
ｂ，９１ｃとコンパレータ９２ａ，９２ｂ，９２ｃと三
角波発生回路９３によって構成されている。差動増幅回
路９１ａは、駆動指令信号ｊaと電流検出器２４ａの電
流帰還信号ｄaとの差信号を増幅出力する。コンパレー
タ９２ａは、差動増幅回路９１ａの出力と三角波発生回
路９３の所定周波数（２０ｋＨｚ程度）の三角波信号と
を比較し、ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を作り出
す。コンパレータ９２ａのＰＷＭ信号は上側駆動トラン
ジスタ３１ａと下側駆動トランジスタ３３ａをオン・オ
フ駆動し、上側ダイオード３２ａ，下側ダイオード３４
ａ及び駆動巻線によって平滑化された駆動電流Ｉaを駆
動巻線２０Ａに供給する。従って、電流検出器２４ａと
差動増幅回路９１ａとコンパレータ９２ａと駆動トラン
ジスタ３１ａ，３３ａとダイオード３２ａ，３４ａと駆
動巻線によってフィードバックループが構成され、駆動
電流Ｉaは駆動指令信号ｊaに比例もしくは略比例した正
弦波状の電流になる。同様に、電流検出器２４ｂと差動
増幅回路９１ｂとコンパレータ９２ｂと駆動トランジス
タ３１ｂ，３３ｂとダイオード３２ｂ，３４ｂと駆動巻
線によってフィードバックループが構成され、駆動電流
Ｉbは駆動指令信号ｊbに比例もしくは略比例した正弦波
状の電流になる。さらに、電流検出器２４ｃと差動増幅
回路９１ｃとコンパレータ９２ｃと駆動トランジスタ３
１ｃ，３３ｃとダイオード３２ｃ，３４ｃと駆動巻線に
よってフィードバックループが構成され、駆動電流Ｉc
は駆動指令信号ｊcに比例もしくは略比例した正弦波状
の電流になる。

【００３２】本実施例に示したように、回転検出器と時
間計測器と電気角推定器と指令作成器により推定電気角
を得て、推定電気角に対応した３相の正弦波状の駆動指
令信号ｊa，ｊb，ｊcを作りだし、駆動指令信号ｊa，ｊ
b，ｊcに比例した３相の正弦波状の駆動電流Ｉａ，Ｉ
ｂ，Ｉｃを駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに供給する
ならば、トルク変動の少ない均一なトルクを得ることが
できる。これについて説明する。発生トルクは各相の駆
動電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと永久磁石１２の磁束との相互
作用によって発生し、通常、永久磁石１２の発生磁束密
度も正弦波状に変化する。その結果、発生トルクはＴor＝Ｋr・｛sinｗ・sin（ｗ＋ｗ1）＋sin(ｗ−120)・sin(ｗ＋ｗ1−120) ＋sin(ｗ−240)・sin(ｗ＋ｗ1−240)｝＝（３／２）・Ｋr・cosｗ1 となり、均一な駆動トルクＴorを得ることができる（こ
こに、ｗ1は電流と磁束密度の位相ズレに相当してい
る）。従って、モータ振動や騒音は極めて小さくなる。

【００３３】また、本実施例に示したように、ロータの
回転に同期して変化するパルス信号の発生タイミング間
隔を計測し、この計測結果に応動した時間間隔毎に推定
電気角を変化させ、推定電気角に対応した正弦波状の駆
動指令信号を発生させるならば、極めて簡素な検出素子
（１個の検出素子）を用いていながら、ロータの回転に
同期して滑らかに変化する正弦波状の駆動指令信号を得
ることができる。

【００３４】さらに、本実施例に示したように、パルス
信号のエッジ発生時点における推定電気角と所定値との
ズレ量を検出し、このズレ量に基づいて内部タイミング
信号の発生時間間隔を補正するならば、推定電気角を徐
々に補正して、ロータの回転に同期した値に一致させる
ことができる。その結果、駆動指令信号がロータの回転
と極めて良く同期した正弦波状になり、モータの同期は
ずれ・脱調を防止することができる。また、推定電気角
の変化が所定のステップ角の範囲内で連続的となり、正
弦波状の駆動指令信号に不連続が発生しない。従って、
前述のごとき滑らかな駆動電流を供給でき、均一な駆動
トルクを得ることができ、モータ振動・騒音も少なくな
る。

【００３５】さらに、本実施例に示したように、ロータ
界磁部の外側ヨーク１３の内側に埋め込まれた永久磁石
１２の各磁極の発生する磁束を強磁性体製ヨークブロッ
ク１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって導き、ステ
ータの駆動巻線が施された突極に流入出させるモータ構
造を採用し、駆動巻線に３相の正弦波状の駆動電流Ｉ
a，Ｉb，Ｉcを供給するようにした場合には、電流指令
信号ｊq，ｊdの比率を変えて与えることにより駆動指令
信号ｊa，ｊb，ｊcを適度に位相進みさせ、駆動指令信
号に対応した駆動電流Ｉa，Ｉb，Ｉcの電流位相を進み
位相にすることにより、高速回転時の発生トルクの増大
や最高回転速度の増加を図ることができる。これについ
て説明する。高速回転時に生じる永久磁石磁束による逆
起電圧（速度起電力）は駆動電流の流れを阻止するもの
であり、その結果、高速回転時の駆動電流が少なくな
り、発生トルクを小さくする。また、最高回転速度も逆
起電圧によって制限され、低く押さえられてしまう。こ
れに対し、位相進みした駆動電流を流すようにするなら
ば、駆動電流によるインダクタンス電圧が逆起電圧を減
算する方向で発生し、駆動電流を流すための余裕電圧を
大きくする。その結果、高速回転時の駆動電流を大きく
でき、発生トルクの増大や最高回転速度の増加を実現で
きる。特に、本実施例のモータ構造では、駆動巻線から
みたインダクタンスが外側ヨークブロックの存在によっ
てかなり大きくなり、インダクタンス電圧による減算効
果が大きくなり、トルク増大や最高回転速度増加の効果
を大きくできる。また、駆動電流の位相を進めることに
より、外側ヨークブロックによるリラクタンストルクも
利用でき、発生トルクはさらに大きくなる。これらの効
果は、正弦波状の駆動電流を供給することにより得られ
る利点の一つである。また、駆動指令信号や駆動電流の
位相進み量は必要に応じて変化させることが可能であ
り、低速回転時には位相進みを零もしくは小さくし、高
速回転になる程位相進みを大きくしている。また、この
ような駆動指令信号の位相進めは、実際の回転位置に相
当する電気角に対して推定電気角自体を位相進みさせる
ことによっても実現でき、本発明に含まれる。

【００３６】なお、本実施例のブラシレスモータの起動
時には、図示しない起動回路によって、所定の周期にて
変化する３相の駆動指令信号を駆動制御器２２に加え
て、駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃへの駆動電流を強
制的に切り替えることにより、所定方向への回転を行わ
せる。ロータの回転に伴って回転検出器４１のパルス信
号ｇが発生し、時間計測器４２が動作することによって
定常的な正弦波状の駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcを作り
だし、前述の定常的な駆動動作に移行させる（このと
き、起動回路は停止させる）。

【００３７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００３８】図９から図１２に本発明のブラシレスモー
タの第２の実施例を示す。図９に第２の実施例の回路構
成を示す（前述の第１の実施例と同じものは同一の番号
を付けた）。本実施例では、駆動指令部２１の駆動指令
作成部４３をマイクロコンピュータ器１０１とタイマー
器１０２によって構成し、後述するように機能の強化を
図った。また、電流検出器を２個に削減し、他の１相の
電流検出は加算器１０３と反転増幅器１０４によって行
った。その他の部分の構成および動作は、前述の実施例
と同様であり、説明を省略する。また、本実施例のモー
タ構造は、図２と同様である。

【００３９】まず、電流検出について説明する。３相の
駆動電流Ｉa，Ｉb，Ｉcの合成値は零であるから、電流
帰還信号ｄa，ｄb，ｄcの合成値も零である。そのた
め、１相分の信号は他の２相分の信号から下式によって
得ることができる。

【００４０】ｄc＝−（ｄa＋ｄb）従って、加算器１０３によって２相分の電流帰還信号ｄ
a，ｄbを加算し、反転増幅器１０４によって加算結果の
符号を反転すれば、残りの相の電流帰還信号ｄcを得る
ことができる。

【００４１】次に、駆動指令作成部４３のマイクロコン
ピュータ器１０１とタイマー器１０２の動作について説
明する。マイクロコンピュータ器１０１は、時間計測器
４２の計測結果信号ｆと第２微分パルスｙと電流指令信
号ｊq，ｊdを入力し、所定の演算処理を行って駆動指令
信号ｊa，ｊb，ｊcを出力する。図１０と図１１にマイ
クロコンピュータ器１０１のフローチャートを示す。

【００４２】まず、図１０に示した第２微分パルスｙに
よる割り込み処理について説明する。この処理は、時間
計測器４２が新しい計測結果を得る毎に実行される。（１）割り込み処理１１０第２微分パルスｙの発生により下記の割り込み処理を行
う。（２）入力処理１１１時間計測器４２の計測結果信号ｆを入力し、その値をＦ
とする。（３）基本タイマー値設定処理１１２計測結果値Ｆをタイマー器１０２用のタイマー値Ｔtに
設定する。すなわち、Ｔt＝Ｆ（４）ズレ量検出処理１１３この時点における後述の内部カウンタのカウント値Ｖ
（推定電気角に相当）をＶ3に入れる。すなわち、Ｖ3＝Ｖとし、内部カウント値の所定値（零）からのズレ量を得
る。内部カウント値の位相が遅れている場合にはＶ3は
負であり、位相が進んでいる場合にはＶ3は正である。（５）ズレ補正処理１１４検出ズレ量Ｖ3に応じてタイマー値Ｔtを補正する。すな
わち、Ｔt＝Ｔt＋ｋ1・Ｖ3 ここに、ｋ1は比例係数である。内部カウント値の位相
が遅れている場合にはＶ3＜０でありＴtは小さくなるよ
うに補正され、内部カウント値の位相が進んでいる場合
にはＶ3＞０でありＴtは大きくなるように補正される。（６）加減速検出処理１１５新しい計測結果値Ｆと１回古い計測結果値Ｆ1から加速
・減速状態を表す加減速値Ａcを算出し、その後に、次
回の処理のためにＦ1にＦを代入する。

【００４３】Ａc＝Ｆ−Ｆ1 Ｆ1＝Ｆ加減速値Ａcは、加速時にはＦ＜Ｆ1であるから負値にな
り、減速時にはＦ＞Ｆ1であるから正値になる。（７）加減速補正処理１１６加減速値Ａcに応じてタイマー値Ｔtを補正する。すなわ
ち、Ｔt＝Ｔt＋ｋ2・Ａc ここに、ｋ2は比例係数である。加速時にはＡc＜０であ
りＴtは小さくなるように補正され、減速時にはＡc＞０
でありＴtは大きくなるように補正される。（８）タイマー器への出力処理１１７タイマー値Ｔtをタイマー器１０２に出力して保存させ
る。タイマー器１０２は、次回のタイマー計数からこの
Ｔtをロード値としてダウンカウントし、零になる毎に
内部タイミング信号ｚをマイクロコンピュータ器１０１
に出力し、その後に、Ｔtをロードしてダウンカウント
を継続する。従って、タイマー値Ｔtに応じた内部タイ
ミング時間間隔毎に、内部タイミング信号ｚを得ること
ができる。（９）割り込み終了処理１１８割り込み処理を終了する。

【００４４】次に、図１１に示した内部タイミング信号
ｚによる割り込み処理について説明する。この処理は、
タイマー器１０２が内部タイミング信号ｚを発生する毎
に実行される。（１）割り込み処理１２０内部タイミング信号ｚの発生により下記の割り込み処理
を行う。（２）入力処理１２１電流指令信号ｊq，ｊｄを入力する。（３）内部カウント処理１２２推定電気角に対応する内部カウント値Ｖをインクリメン
トする。すなわち、Ｖ＝Ｖ＋１にする。Ｖが第２設定値Ｖ2に等しくなった（もしくは
大きくなった）場合に、Ｖを第１設定値Ｖ1にリセット
する。ここに、第１設定値Ｖ1は電気角換算で−１８０
度に相当する負値であり、第２設定値Ｖ2は１８０度−
（１カウント分）に相当する正値である。従って、内部
カウント値Ｖは、内部タイミング信号ｚの到来毎にカウ
ントアップし、第１設定値Ｖ1から第２設定値Ｖ2の間で
繰り返し計数する。（４）２相回転・静止変換処理１２３内部カウント値Ｖから位相あわせを行った変換用電気角
ｗを計算する。

【００４５】ｗ＝ｋ0・（Ｖ＋Ｖ0）ここに、ｋ0は比例係数、Ｖ0は位相シフト値である。次
に、回転座標系と静止座標系の間の座標変換を行い、座
標変換された変換電流指令信号ｈq，ｈdを求める（具体
的な式は、前述の（数１）である）。（５）２相・３相変換処理１２４２相の変換電流指令信号ｈq，ｈdから３相の駆動指令信
号ｊa，ｊb，ｊcを算出する（具体的な式は、前述の
（数２）である）。（６）出力処理１２５駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcをＤＡ変換して出力する。（７）終了処理１２７割り込み処理を終了する。

【００４６】本実施例のモータ構造や回転検出器４１や
時間計測器４２や制御器４３や駆動制御器２２や電力供
給部２３の構成及び動作は、前述の第１の実施例と同じ
であり、説明を省略する。本実施例の駆動電流Ｉa，Ｉ
b，Ｉcも駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcに比例した３相の
正弦波状の電流になる。

【００４７】本実施例では、パルス信号のエッジ発生時
点における推定電気角のズレ量を検出し、このズレ量に
基づいて内部タイミング信号の発生時間間隔を補正し、
推定電気角を徐々にロータの回転に同期した値に一致さ
せている。同時に、ロータの加速・減速状態を検出した
加減速値Ａcに基づいて内部タイミング信号の発生時間
間隔を補正し、加速時には時間間隔を短くし、減速時に
は時間間隔を長くしている。これにより、加減速状態に
おける推定電気角もロータの回転位置と非常に良く一致
し、変動の少ない均一なトルクを得ることができる。

【００４８】なお、これらの補正は適時なくすことも可
能である。たとえば、図１０のズレ補正処理１１４をな
くすならば、加減速補正だけを行うようになる。また、
加減速補正処理１１６をなくすならば、ズレ補正処理だ
けを行うようになる。さらに、ズレ補正処理１１４と加
減速補正処理１１６の両方をなくすならば、補正処理を
全く行わないようになる。

【００４９】さらに、ズレ補正処理を簡単化して、パル
ス信号ｇの発生タイミングにおいて推定電気角を所定値
に直接補正することも可能である。図１２にその具体的
なフローチャートを示す（図１０のフローチャートと置
き換える）。（１）割り込み処理１３０第２微分パルスｙの発生により下記の割り込み処理を行
う。（２）入力処理１３１時間計測器４２の計測結果信号ｆを入力し、その値をＦ
とする。（３）タイマー値設定処理１３２計測結果値Ｆをタイマー値Ｔtに設定する。すなわち、Ｔt＝Ｆ（４）ズレ補正処理１３３内部カウント値Ｖを所定値Ｖr（たとえば、零）にす
る。すなわち、Ｖ＝Ｖr にする。（５）タイマー器への出力処理１３４タイマー値Ｔtをタイマー器１０２に出力して保存さ
せ、タイマー値Ｔtに応じた内部タイミング時間間隔毎
に、内部タイミング信号ｚを出力させる。（６）割り込み終了処理１３５割り込み処理を終了する。

【００５０】この方法は、推定電気角に比較的な大きな
不連続が生じ易く、駆動指令信号の滑らかさに欠けると
いう欠点はあるが、瞬時に推定電気角をロータ回転に同
期させることができるという利点がある。従って、定常
定速回転状態のようなズレ量の少ない場合に有効な方法
である。

【００５１】なお、本実施例のブラシレスモータの起動
時には、マイクロコンピュータ器１０１の図示しない起
動処理プログラムによって、所定の周期にて変化する３
相の駆動指令信号を駆動制御器２２に加えて、駆動巻線
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃへの駆動電流を強制的に切り替
えることにより、所定方向への回転を行わせる。ロータ
の回転に伴って回転検出器４１のパルス信号ｇが発生
し、時間計測器４２が動作することによって定常的な正
弦波状の駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcを作りだし、前述
の定常的な駆動動作に移行させる（このとき、起動処理
プログラムは停止させる）。

【００５２】さらに、本実施例では、永久磁石の界磁磁
束を検出する検出素子を用いて回転検出器４１を構成し
たが、本発明はそのような場合に限らず、１相の駆動巻
線に発生する逆起電圧（速度起電力）に応動した信号を
検出してパルス信号を得る回転検出器を用いても良く、
本発明に含まれる。駆動巻線に生じる逆起電圧からパル
ス信号を得るようにするならば、特別な検出素子が不要
になり、モータ構造は簡素になる。

【００５３】さらに、本実施例では、３相の駆動指令信
号ｊa，ｊb，ｊcと３相の電流帰還信号ｄa，ｄb，ｄcを
それぞれ比較した結果によって駆動トランジスタを駆動
制御したが、本発明はそのような場合に限らず、たとえ
ば、２相分の駆動指令信号ｊa，ｊbと２相分の電流帰還
信号ｄa，ｄbをそれぞれ比較して２相分の比較誤差信号
を作り、これらの２相分の比較誤差信号を加算して符号
反転することによって残りの１相分の比較誤差信号を作
り、このようにして求めた３相分の比較誤差信号によっ
て駆動トランジスタを駆動制御しても良く、本発明に含
まれる。

【００５４】また、本実施例では、３相の駆動指令信号
ｊa，ｊb，ｊcと３相の電流帰還信号ｄa，ｄb，ｄcをそ
れぞれアナログ信号として比較したが、本発明はそのよ
うな場合に限らず、たとえば、電流帰還信号ｄa，ｄb，
ｄcをＡＤ変換してディジタル信号としてマイクロコン
ピュータ器に入力し、駆動指令信号と電流帰還信号をデ
ィジタル的に比較するようにしても良く、本発明に含ま
れる。なお、本発明で述べている正弦波状の駆動指令信
号や駆動電流は、電流指令信号ｊq，ｊdを一定とした場
合に、推定電気角の変化に対して駆動指令信号や駆動電
流が正弦波状に変化することを意味している。

【００５５】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００５６】図１３から図１７に本発明のブラシレスモ
ータの第３の実施例を示す。図１３に第３の実施例の回
路構成を示し、図１４にモータ構造を示す。本実施例で
は、検出素子の個数を増やし、回転検出器２０１とマイ
クロコンピュータ器１０１の処理を改良し、位置検出信
号を使用した起動動作も行えるようにしている。その他
の構成及び動作について、前述の実施例と同様な部分に
ついては同じ番号を付した。

【００５７】まず、図１４のモータ構造について説明す
る。ロータ回転軸１０に取り付けられた強磁性体製の内
側ヨーク１１と外側ヨーク１３は、軸対称の４カ所（９
０度対称）において細い連結部分を有している。これに
より、機械的な連結を保つようにしているが、磁気飽和
が生じて磁気的には分離されている。内側ヨーク１１と
外側ヨーク１３の４カ所の隙間には、半径方向に磁化さ
れた永久磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄがそれぞ
れ極性を交互に変えながら埋め込まれている。また、各
磁極の外周側には、外側ヨーク１３のヨークブロック１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが配置されている。その
結果、永久磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと外側
ヨーク１３からなる界磁部は、円周上に順次Ｎ，Ｓ，
Ｎ，Ｓの４極の界磁磁極を等角度間隔（９０度）もしく
は略等角度間隔に形成している。

【００５８】ステータ鉄心１４には、３相の駆動巻線
（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４），（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ
４），（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）が所定の位相差を設
けて巻装され、（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）は第１相の
駆動巻線２０Ａを形成し、（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）
は第２相の駆動巻線２０Ｂを形成し、（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４）は第３相の駆動巻線２０Ｃを形成している。
また、界磁部の発生磁束を検出する検出素子２１１ａ，
２１１ｂ，２１１ｃが、３相の駆動巻線２０Ａ，２０
Ｂ，２０Ｃに対応して配置されている。

【００５９】回転検出器２０１は、３個の検出素子２１
１ａ，２１１ｂ，２１１ｃの検出出力から得られるロー
タの回転位置に対応した３相の位置信号ｇa，ｇb，ｇc
と、これらの位置信号を合成したパルス信号ｇを出力す
る。図１５に回転検出器２０１の具体的な構成を示す。
検出素子２１１ａ，２１１ｂの出力は増幅回路２２２
ａ，２２２ｂによって所要倍の増幅をされた後に、整形
回路２２３ａ，２２３ｂによって波形整形され、位置信
号ｇa，ｇbを得る。また、検出素子２１１ｃの出力は反
転増幅回路２２１によって反対符号に反転増幅された後
に、増幅回路２２２ｃによって所要倍の増幅をされ、さ
らに、整形回路２２３ｃによって波形整形され、位置信
号ｇcを得る。これにより、位置信号ｇa，ｇb，ｇcは電
気的に１２０度の位相差を有する３相のディジタル信号
になる。位置信号ｇa，ｇb，ｇcは、アンド回路２２
４，２２５，２２６とオア回路２２７によって論理合成
され、パルス信号ｇを出力する。パルス信号ｇは、２個
の位置信号が”Ｈ”（高電位状態）の時に”Ｈ”にな
り、２個の位置信号が”Ｌ”（低電位状態）の時に”
Ｌ”となる。図１８（ａ）〜（ｄ）に位置信号ｇa，ｇ
b，ｇcとパルス信号ｇの波形関係を示す。

【００６０】回転検出器２０１のパルス信号ｇは時間計
測器４２に入力され、パルス信号ｇの立ち下がりエッジ
の発生タイミング間隔を計測し、計測結果信号ｆと第２
微分パルスｙを得る。時間計測器４２は図４に示した構
成と同様である。

【００６１】マイクロコンピュータ器１０１は、計測結
果信号ｆと第２微分パルスｙと電流指令信号ｊq，ｊdと
位置信号ｇa，ｇb，ｇcを入力し、所定の処理をして駆
動指令信号ｊa，ｊb，ｊcを出力する。

【００６２】定常的な回転状態においては、マイクロコ
ンピュータ器１０１は図１６および前述の図１１のフロ
ーチャートに示した処理を実行する。図１６に示した第
２微分パルスｙによる割り込み処理について説明する。
この処理は、時間計測器４２が新しい計測結果を得る毎
に実行される。（１）割り込み処理２３０第２微分パルスｙの発生により下記の割り込み処理を行
う。（２）入力処理２３１時間計測器４２の計測結果信号ｆを入力し、その値をＦ
とする。（３）基本タイマー値設定処理２３２計測結果値Ｆをタイマー値Ｔtに設定する。すなわち、Ｔt＝Ｆ（４）入力処理２３３位置信号ｇa，ｇb，ｇcを入力する。（５）ズレ量検出処理２３４この時点における内部カウント値Ｖ（推定電気角に相当
し、図１１のフローチャートの内部カウント処理１２２
において得られるカウント値）の期待値Ｖpを、位置信
号ｇa，ｇb，ｇcの状態に応じて選択する。パルス信号
ｇの立ち下がりエッジの発生タイミングは、位置信号ｇ
a，ｇb，ｇcの状態に関して３状態があるので、推定電
気角として１２０度ずつ離れた３個の期待値の中から対
応した期待値を選択する。次に、この時点における内部
カウント値Ｖと選択された期待値Ｖpのズレ量Ｖ3を検出
する（Ｖ3＝Ｖ−Ｖp）。従って、内部カウント値の位相
が遅れている場合にはＶ3は負であり、位相が進んでい
る場合にはＶ3は正である。（６）ズレ補正処理２３５検出ズレ量Ｖ3に応じてタイマー値Ｔtを補正する。すな
わち、Ｔt＝Ｔt＋ｋ1・Ｖ3 ここに、ｋ1は比例係数である。内部カウント値の位相
が遅れている場合にはＶ3＜０でありＴtは小さくなるよ
うに補正され、内部カウント値の位相が進んでいる場合
にはＶ3＞０でありＴtは大きくなるように補正される。（７）タイマー器への出力処理２３６タイマー値Ｔtをタイマー器１０２に出力して保存させ
る。タイマー器１０２は、次回のタイマー計数からこの
Ｔtをロード値としてダウンカウントし、零になる毎に
内部タイミング信号ｚをマイクロコンピュータ器１０１
に出力し、その後に、Ｔtをロードしてダウンカウント
を継続する。従って、タイマー値Ｔtに応じた内部タイ
ミング時間間隔毎に、内部タイミング信号ｚを得ること
ができる。（８）割り込み終了処理２３７割り込み処理を終了する。

【００６３】このようにして、内部タイミング信号ｚを
発生させるタイマー器１０２へのタイマー値設定を行っ
ている。

【００６４】タイマー器１０２の内部タイミング信号ｚ
による割り込み処理は、前述の図１１のフローチャート
に示したものであり、タイマー値Ｔtに応動した時間間
隔毎に内部タイミング信号ｚが発生し、内部タイミング
信号ｚの発生により内部カウンタのカウント値Ｖを更新
して新しい推定電気角を得て、この推定電気角を用いて
電流指令信号ｊq，ｊdの回転・静止座標変換を行い、さ
らに、２相・３相変換を行って３相の正弦波状の駆動指
令信号ｊa，ｊb，ｊcを出力する（図１１のフローチャ
ートの説明と同様であり、詳細な説明を省略する）。な
お、内部カウント値Ｖが電気角３６０度相当変化する間
に、パルス信号ｇの立ち下がりエッジは３回到来する
が、各到来時点においてズレ量の検出を行い、次の到来
時点までにズレ量が少なくするように内部タイミング信
号ｚの発生時間隔（タイマー値Ｔt）が補正されてい
る。

【００６５】駆動制御器２２や電力供給部２３等の構成
及び動作は、前述の実施例と同様であり、駆動指令信号
ｊa，ｊb，ｊcに比例した正弦波状の駆動電流Ｉa，Ｉ
b，Ｉcを駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに供給する。
これにより、変動の少ない均一なトルクを得て、モータ
は滑らかに回転を持続する。

【００６６】次に、起動時の動作について説明する。図
１７に起動時の処理を含んだマイクロコンピュータ器１
０１のフローチャートを示す。（１）開始処理２４０電源投入時よりこの処理が開始される。（２）判断処理２４１定常処理中であるかどうか判断する。モータが回転して
いて時間計測器４２の計測結果信号ｆを用いて駆動指令
信号を作る定常回転状態の場合には、処理２４５に分岐
する。起動状態の場合には、処理２４２に分岐し、起動
用の駆動指令信号の作成を行う。なお、定常回転状態の
判断は、たとえば、時間計測器４２の第２微分パルスｙ
が所定時間間隔内で繰り返し到来していることにより判
断する。また、起動状態と判断した場合には、内部タイ
ミング信号ｚの割り込み処理を行わない。（３）入力処理２４２位置信号ｇa，ｇb，ｇcを入力する。（４）駆動指令作成処理２４３位置信号ｇa，ｇb，ｇcから駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊc
を下式により作成する。

【００６７】ｊa＝Ｊm・（ｇa−ｇb）ｊb＝Ｊm・（ｇb−ｇc）ｊc＝Ｊm・（ｇc−ｇa）ここに、ｇa，ｇb，ｇcは”Ｈ”の時に１、”Ｌ”の時
に０とする。従って、ｊa，ｊb，ｊcはＪm，０，−Ｊm
の３状態で変化する。図１８（ｅ），（ｆ），（ｇ）に
起動時の駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcの波形を示す。（５）出力処理２４４起動用の駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊcをＤＡ変換して出
力する。（６）メインルーチン処理２４５所要のメイン処理を行い、判断処理２４１に分岐する。
なお、メイン処理の処理量は少なくし、起動時の駆動指
令信号の作成に影響しないようにしている（必要なら
ば、メイン処理はなくしても良い）。

【００６８】本実施例では、３相の位置信号ｇa，ｇb，
ｇcを位置検出し（位置検出機構）、位置信号ｇa，ｇ
b，ｇcを用いてステップ的に変化する矩形波状の駆動指
令信号ｊa，ｊb，ｊcを起動用駆動指令信号として作成
し（起動用駆動指令作成機構）、起動用駆動指令信号に
よって確実な回転駆動を行わせ、かつ、回転時には推定
電気角を用いた正弦波状の駆動指令信号ｊa，ｊb，ｊc
によって滑らかな回転駆動を行っている。その結果、安
定で確実なモータ起動動作が行われると共に、回転時に
は変動の少ない均一な駆動トルクが得られ、モータ振動
・騒音が著しく小さくなる。

【００６９】本実施例では、３相の位置信号ｇa，ｇb，
ｇcを合成したパルス信号ｇの発生タイミング間隔を時
間計測しているので、電気角３６０度当たりの計測回数
が３倍に多くなり、より正確な電気角推定が行われる。
また、ズレ量の検出・補正動作も３倍に多くなり、ズレ
量は大幅に小さくなる。また、本実施例の図１６のフロ
ーチャートの処理２３５と処理２３６の間に図１０に示
した加減速検出処理１１５及び加減速補正処理１１６を
挿入して、加減速検出・補正動作を行わせるようにして
も良く、本発明に含まれる。

【００７０】さらに、本実施例では、永久磁石の界磁磁
束を検出する３個の検出素子を用いて回転検出器２０１
を構成したが、本発明はそのような場合に限らず、定常
回転時に３相の駆動巻線に発生する逆起電圧に応動する
信号をパルス整形することにより、位置信号とパルス信
号を得る回転検出器を用いても良い（このとき、モータ
の起動動作は、前述の第１の実施例で説明したように、
適当な周期で駆動電流を切り替えるようにすれば良
い）。駆動巻線に生じる逆起電圧を検出するようにする
ならば、特別な検出素子が不要になり、モータ構造は簡
素になる。

【００７１】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００７２】図１９から図２２に本発明のブラシレスモ
ータの第４の実施例を示す。図１９に第４の実施例の回
路構成を示す（前述の第２の実施例と同じものは同一の
番号を付けた）。本実施例では、変換比較部３０１の演
算部３１１をマイクロコンピュータ器３１２とタイマー
器３１３によって構成し、後述するように、電流指令部
３０２の電流指令信号ｊq，ｊdと電流検出器２４ａ，２
４ｂの電流帰還信号ｄa，ｄbを入力して、推定電気角を
用いて所定の変換・比較演算を行い、誤差検出動作や制
御演算動作を行っている。また、ＰＷＭ器３０３は、変
換比較部３０１の出力信号ｍa，ｍb，ｍcからＰＷＭ信
号（パルス幅変調信号）を作成し、駆動トランジスタ３
１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃをオン
・オフ制御する。その他の構成および動作は、前述の実
施例と同様であり、詳細な説明は省略する。また、本実
施例のモータ構造は、図２と同様である。

【００７３】変換比較部３０１の回転検出器４１は、検
出素子１７の出力信号を用いて、ロータの回転速度に比
例した周波数のパルス信号ｇを発生する。回転検出器４
１は、図３に示した構成例を用いている。時間計測器４
２は、回転検出器４１の出力パルス信号ｇの発生タイミ
ング間隔を計測し、計測結果信号ｆと第２微分パルスｙ
を出力する。時間計測器４２は、図４に示した構成例を
用いている。

【００７４】変換比較部３０１の演算部３１１は、マイ
クロコンピュータ器３１２とタイマー器３１３によって
構成され、時間計測器４２の計測結果信号ｆと第２微分
パルスｙと電流指令部３０２の電流指令信号ｊq，ｊdと
電流検出器２４ａ，２４ｂの電流帰還信号ｄa，ｄbを入
力し、所定の演算処理を行って出力信号ｍa，ｍb，ｍc
を出力する。図２０と図２１にマイクロコンピュータ器
３１２のフローチャートを示す。

【００７５】まず、図２０に示した第２微分パルスｙに
よる割り込み処理について説明する（図１０のフローチ
ャートに示した内容と同様である）。この処理は、時間
計測器４２が新しい計測結果を得る毎に実行される。（１）割り込み処理３２０第２微分パルスｙの発生により下記の割り込み処理を行
う。（２）入力処理３２１時間計測器４２の計測結果信号ｆを入力し、その値をＦ
とする。（３）基本タイマー値設定処理３２２計測結果値Ｆをタイマー器３１３用のタイマー値Ｔtに
設定する。すなわち、Ｔt＝Ｆ（４）ズレ量検出処理３２３この時点における後述の内部カウンタのカウント値Ｖ
（推定電気角に相当）をＶ3に入れる。すなわち、Ｖ3＝Ｖとし、内部カウント値の所定値（零）からのズレ量を得
る。内部カウント値の位相が遅れている場合にはＶ3は
負であり、位相が進んでいる場合にはＶ3は正である。（５）ズレ補正処理３２４検出ズレ量Ｖ3に応じてタイマー値Ｔtを補正する。すな
わち、Ｔt＝Ｔt＋ｋ1・Ｖ3 ここに、ｋ1は比例係数である。内部カウント値の位相
が遅れている場合にはＶ3＜０でありＴtは小さくなるよ
うに補正され、内部カウント値の位相が進んでいる場合
にはＶ3＞０でありＴtは大きくなるように補正される。（６）加減速検出処理３２５新しい計測結果値Ｆと１回古い計測結果値Ｆ1から加速
・減速状態を表す加減速値Ａcを算出し、その後に、次
回の処理のためにＦ1にＦを代入する。

【００７６】Ａc＝Ｆ−Ｆ1 Ｆ1＝Ｆ加減速値Ａcは、加速時にはＦ＜Ｆ1であるから負値にな
り、減速時にはＦ＞Ｆ1であるから正値になる。（７）加減速補正処理３２６加減速値Ａcに応じてタイマー値Ｔtを補正する。すなわ
ち、Ｔt＝Ｔt＋ｋ2・Ａc ここに、ｋ2は比例係数である。加速時にはＡc＜０であ
りＴtは小さくなるように補正され、減速時にはＡc＞０
でありＴtは大きくなるように補正される。（８）タイマー器への出力処理３２７タイマー値Ｔtをタイマー器３１３に出力して保存させ
る。タイマー器３１３は、次回のタイマー計数からこの
Ｔtをロード値としてダウンカウントし、零になる毎に
内部タイミング信号ｚをマイクロコンピュータ器３１２
に出力し、その後に、Ｔtをロードしてダウンカウント
を継続する。従って、タイマー値Ｔtに応じた内部タイ
ミング時間間隔毎に、内部タイミング信号ｚを得ること
ができる。（９）割り込み終了処理３２８割り込み処理を終了する。

【００７７】次に、図２１に示した内部タイミング信号
ｚによる割り込み処理について説明する。この処理は、
タイマー器３１３の内部タイミング信号ｚの発生毎に実
行される。（１）割り込み処理３４０内部タイミング信号ｚの発生により下記の割り込み処理
を行う。（２）内部カウント（電気角推定）処理３４１推定電気角に対応する内部カウント値Ｖをインクリメン
トする。すなわち、Ｖ＝Ｖ＋１にする。Ｖが第２設定値Ｖ2に等しくなった（もしくは
大きくなった）場合に、Ｖを第１設定値Ｖ1にリセット
する。ここに、第１設定値Ｖ1は電気角換算で−１８０
度に相当する負値であり、第２設定値Ｖ2は１８０度−
（１カウント分）に相当する正値である。従って、内部
カウント値Ｖは、内部タイミング信号ｚの到来毎にカウ
ントアップし、第１設定値Ｖ1から第２設定値Ｖ2の間で
繰り返し計数する。

【００７８】内部カウント値Ｖから位相あわせを行った
変換用電気角ｗ（推定電気角相当値Ｖを用いて得られた
座標変換に用いる電気角）を計算する。

【００７９】ｗ＝ｋ0・（Ｖ＋Ｖ0）ここに、ｋ0は比例係数、Ｖ0は位相シフト値である。（３）入力処理３４２電流帰還信号ｄa，ｄbをＡＤ変換して、ディジタル入力
する。（４）変換帰還信号作成処理３４３電気角ｗを用いて、電流帰還信号ｄa，ｄbに対して静止
座標系と回転座標系の間の座標変換を行い、座標変換さ
れた変換帰還信号ｇd，ｇqを下式により求める。

【００８０】

【数３】

【００８１】上式では、２相の電流帰還信号ｄa，ｄbか
ら直接的に変換帰還信号ｇd，ｇqを求めた。これは、２
相の電流帰還信号ｄa，ｄbから残りの１相分の電流帰還
信号ｄcを求めて、ｄa，ｄb，ｄcを３相・２相変換し、
さらに、電気角ｗによる座標変換を行ったものと等価に
なる。（５）入力処理３４４電流指令信号ｊq，ｊdを入力する。（６）制御信号作成処理３４５下式により、電流指令信号ｊd，ｊqと変換帰還信号ｇ
d，ｇqを比較し、誤差信号ｅd，ｅqを得る。

【００８２】

【数４】

【００８３】ここに、ＪoやＧoは所定の定数である。誤
差信号ｅd，ｅqに下式の制御演算を行い、制御信号ｎ
d，ｎqを得る。

【００８４】

【数５】

【００８５】ここに、Ｎoは所定の定数である（（数
５）の制御演算では比例制御を行うようにしたが、比例
・積分制御演算や比例・積分・微分制御演算を行うよう
にしても良い。）。（７）変換制御信号作成処理３４６電気角ｗを用いて、制御信号ｎd，ｎqに対して回転座標
系と静止座標系の間の座標変換を行い、座標変換された
変換制御信号ｐa，ｐb，ｐcを下式により求める。

【００８６】

【数６】

【００８７】上式は、制御信号ｎd，ｎqを電気角ｗによ
る座標変換した後に、２相・３相変換したものに対応し
ている。（８）出力信号作成処理３４７下式により、変換制御信号ｐa，ｐb，ｐcに応動する出
力信号ｍa，ｍb，ｍcを得る。

【００８８】

【数７】

【００８９】ここに、Ｍoは所定の定数である。（９）出力処理３４８出力信号ｍa，ｍb，ｍcをＤＡ変換して出力する。（７）終了処理３４９割り込み処理を終了する。

【００９０】電流指令部３０２は制御器４６によって構
成され、２相の電流指令信号ｊq，ｊdを変換比較部３０
１の演算部３１１に与えている。本実施例では、速度指
令信号ｒと時間計測器４２の計測結果信号ｆを比較し
て、その差を零にするように所定の速度制御演算を行っ
て電流指令信号ｊq，ｊdを得ている。

【００９１】変換比較部３０１の出力信号ｍa，ｍb，ｍ
cは、ＰＷＭ器３０３に入力され、駆動トランジスタを
駆動制御する。図２２にＰＷＭ器３０３の構成および電
力供給部２３や駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとの接
続を示す。ＰＷＭ器３０３は、コンパレータ３６０ａ，
３６０ｂ，３６０ｃと三角波発生回路３６１によって構
成されている。コンパレータ３６０ａは、変換比較部３
０１の出力信号ｍaと三角波発生回路３６１の所定周波
数（２０ｋＨｚ程度）の三角波信号とを比較し、ＰＷＭ
信号（パルス幅変調信号）を作り出す。コンパレータ３
６０ａのＰＷＭ信号は上側駆動トランジスタ３１ａと下
側駆動トランジスタ３３ａをオン・オフ駆動し、上側ダ
イオード３２ａ，下側ダイオード３４ａ及び駆動巻線に
よって平滑化された駆動電流Ｉaを駆動巻線２０Ａに供
給する。同様に、コンパレータ３６０ｂは、変換比較部
３０１の出力信号ｍbと三角波発生回路３６１の三角波
信号とを比較してＰＷＭ信号を作り出し、上側駆動トラ
ンジスタ３１ｂと下側駆動トランジスタ３３ｂをオン・
オフ駆動し、上側ダイオード３２ｂ，下側ダイオード３
４ｂ及び駆動巻線によって平滑化された駆動電流Ｉbを
駆動巻線２０Ｂに供給する。同様に、コンパレータ３６
０ｃは、変換比較部３０１の出力信号ｍcと三角波発生
回路３６１の三角波信号とを比較してＰＷＭ信号を作り
出し、上側駆動トランジスタ３１ｃと下側駆動トランジ
スタ３３ｃをオン・オフ駆動し、上側ダイオード３２
ｃ，下側ダイオード３４ｃ及び駆動巻線によって平滑化
された駆動電流Ｉcを駆動巻線２０Ｃに供給する。

【００９２】従って、変換比較部３０１の演算部３１１
のマイクロコンピュータ器３１２とＰＷＭ器３０３と電
力供給部２３と駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと電流
検出器２４ａ，２４ｂによってフィードバックループが
構成され、電流指令信号ｊq，ｊdに対応した振幅を有す
る正弦波状の３相の駆動電流Ｉa，Ｉb，Ｉcが各駆動巻
線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに供給される（ここに、本発
明の正弦波状の駆動電流とは、電流指令信号ｊq，ｊdを
一定とするときに、推定電気角の変化に対して駆動電流
が正弦波状に変化することを意味している）。

【００９３】本実施例では、パルス信号のエッジ発生時
点における推定電気角のズレ量を検出し、このズレ量に
基づいて内部タイミング信号の発生時間間隔を補正し、
推定電気角を徐々にロータの回転に同期した値に一致さ
せている。同時に、ロータの加速・減速状態を検出した
加減速値Ａcに基づいて内部タイミング信号の発生時間
間隔を補正し、加速時には時間間隔を短くし、減速時に
は時間間隔を長くしている。これにより、加減速状態に
おける推定電気角もロータの回転位置と非常に良く一致
し、変動の少ない均一なトルクを得ることができる。

【００９４】また、これらの補正は適時なくすことも可
能である。たとえば、図２０のズレ補正処理３２４をな
くすならば、加減速補正だけを行うようになる。また、
加減速補正処理３２６をなくすならば、ズレ補正処理だ
けを行うようになる。さらに、ズレ補正処理３２４と加
減速補正処理３２６の両方をなくすならば、補正処理を
全く行わないようになる。さらに、ズレ補正処理を簡単
化して、パルス信号ｇの発生タイミングにおいて推定電
気角を所定値に直接補正することも可能である（前述の
図１２のフローチャートを図２０のフローチャートと置
き換える）。

【００９５】また、本実施例のブラシレスモータの起動
時には、変換比較部３０１のマイクロコンピュータ器３
１２の図示しない起動処理プログラムによって、所定の
周期にて変化する３相の出力信号ｍa，ｍb，ｍcをＰＷ
Ｍ器３０３に加えて、駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ
への駆動電流を強制的に切り替えることにより、所定方
向への回転を行わせる。ロータの回転に伴って回転検出
器４１のパルス信号ｇが発生し、時間計測器４２が動作
することによって定常的な正弦波状の駆動電流を供給す
る動作に移行させる（このとき、起動処理プログラムは
停止させる）。また、本実施例においても、前述の第３
の実施例に示したように、位置検出素子の個数を増やし
てロータの回転位置に対応した回転位置信号ｇa，ｇb，
ｇcを得て、起動時に回転位置信号ｇa，ｇb，ｇcに応動
して変換比較部３０１の３相の出力信号ｍa，ｍb，ｍc
を変化させ（たとえば、図１７のフローチャートにおい
てｊa，ｊb，ｊcをｍa，ｍb，ｍcに置き換えた起動時処
理を行わせる）、駆動巻線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃへの
駆動電流を強制的に切り替えるようにしても良く、本発
明に含まれる（なお、定常回転時には前述の動作により
正弦波状の駆動電流を供給する）。

【００９６】また、本実施例の図２１のフローチャート
に示した演算処理には、種々の変形が可能であり、たと
えば、制御信号作成処理３４５の電流制御演算を比例・
積分形にしたり、制御信号作成処理３４５もしくは出力
信号作成処理３４７において逆起電力（速度起電力）の
影響を打ち消すような補償信号を入れても良く、本発明
に含まれる。

【００９７】また、本実施例では、永久磁石の界磁磁束
を検出する検出素子を用いて回転検出器４１を構成した
が、本発明はそのような場合に限らず、１相の駆動巻線
に発生する逆起電圧（速度起電力）に応動した信号を検
出してパルス信号を得る回転検出器を用いても良く、本
発明に含まれる。

【００９８】前述の実施例では、３相の駆動巻線を有す
るブラシレスモータについて説明したが、本発明はその
ような場合に限られるものではなく、一般に、Ｋ相（Ｋ
は２以上の整数）の駆動巻線を有するブラシレスモータ
が構成可能である。たとえば、２相の駆動巻線を有する
モータ構造であって、前述のｈq，ｈdを駆動指令信号と
して、このｈq，ｈdに比例した駆動電流を供給するよう
にしても良い。また、時間計測器は、パルス信号の立ち
下がりエッジだけでなく、立ち下がりと立ち上がりの両
エッジの発生タイミング間隔を計測するようにしても良
い。また、時間計測器による計測結果を単純平均処理，
加重平均処理もしくはフィルタ処理した後に、タイマー
器の設定値にしても良い。また、電力供給部は、ＰＷＭ
駆動でなく、アナログ的に駆動電圧を変えるようにして
も良い。また、駆動トランジスタには、ＭＯＳ形のトラ
ンジスタでなく、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等
を用いても良い。また、モータ構造は、永久磁石を強磁
性体ヨークに埋め込んだ前述の構造に限定されるもので
はなく、永久磁石を表面に出してステータ鉄心に対向す
るようにしても良い。また、ステータの駆動巻線は、１
個の突極に１個の巻線を巻装しても良く、前述の実施例
に限定されるものではない。また、検出素子は、トルク
発生用の永久磁石の磁束を検知するのではなく、別の構
造体として回転検出用の部品を配置するようにしても良
い。同時に、検出素子としては、磁電変換素子に限定さ
れるものではなく、他の原理の検出素子を用いても良
い。また、駆動巻線に発生する１相もしくは３相の逆起
電圧（速度起電力）に応動する信号を検出してパルス信
号を得る回転検出器を使用するならば、特別な検出素子
をなくすことができる。また、制御器は、速度制御に限
定されるものではなく、たとえば、トルク制御や位置制
御を行って電流指令信号を出力しても良い（電流指令信
号があれば、必ずしも、制御器は必要ではない）。ま
た、電流指令信号の与え方も２信号である必要はなく、
たとえば、単一の信号であっても良い。また、駆動指令
信号や駆動電流を得る演算式も前述の構成に限定される
ものではなく、たとえば、推定電気角に応動して滑らか
に変化する台形波（たとえば、片側の正傾斜部や平坦部
や負傾斜部が電気角で６０度程度）や三角波（たとえ
ば、片側の正傾斜部や負傾斜部が電気角で９０度程度）
等も、本発明で述べた正弦波状の駆動指令信号や駆動電
流の範囲に含まれる。また、推定電気角のステップ数は
前述の構成に限定されるものではない（電気角で１０度
以下の分解能が好ましいので、３６０度／１０度＝３６
ステップ以上が好ましい）。また、加減速検出は、時間
計測器の計測結果を用いるのではなく、たとえば、速度
指令信号ｒの変化を用いたり、直接に加速度指令を作っ
て使用するようにしても良い。また、前述の実施例で
は、３相の駆動指令信号と３相の電流帰還信号をそれぞ
れ比較した結果によって駆動トランジスタを駆動制御し
たが、本発明はそのような場合に限らず、たとえば、２
相分の駆動指令信号と２相分の電流帰還信号をそれぞれ
比較して２相分の誤差信号を得て、誤差信号に対して所
定の電流制御演算を行った２相分の制御信号を求め、こ
の２相分の制御信号を加算して符号反転することによっ
て残りの１相分の制御信号を作り、このようにして求め
た３相分の制御信号に応動して駆動トランジスタを駆動
制御しても良い。また、電流制御の精度を改善するため
に、電流制御演算を比例・積分形にしたり、逆起電力
（速度起電力）の影響を打ち消すような補償電圧を加え
るようにしても良い。また、推定電気角を用いた演算
は、前述の実施例に限定されるものではなく、各種の変
形が可能である。その他、本発明の主旨を変えずして種
々の変形が可能であり、本発明に含まれることはいうま
でもない。

【００９９】

【発明の効果】以上のように、本発明のブラシレスモー
タは、ロータの回転に同期したパルス信号のタイミング
時間間隔を計測し、計測結果に応動した時間間隔毎に推
定電気角を変化させ、推定電気角に対応した正弦波状の
駆動電流を駆動巻線に供給しているので、巻線インダク
タンスによる電流歪みの影響が著しく少なくなり、変動
の少ない均一な駆動トルクを得て、モータは滑らかに回
転駆動され、モータ振動や騒音は大幅に少なくなる。ま
た、回転検出用のパルス信号も少なくする事が可能であ
り、部品点数の少ない簡素な回転検出器を採用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における回路構成図

【図２】第１の実施例におけるモータ構造図

【図３】第１の実施例における回転検出器４１の回路構
成図

【図４】第１の実施例における時間計測器４２の回路構
成図

【図５】第１の実施例における電気角推定器４４の回路
構成図

【図６】第１の実施例における指令作成器４５のフロー
チャート

【図７】第１の実施例における駆動制御器２２及び電力
供給部２３の回路構成図

【図８】第１の実施例における動作説明用の波形図

【図９】本発明の第２の実施例における回路構成図

【図１０】第２の実施例におけるマイクロコンピュータ
器１０１の第１のフローチャート

【図１１】第２の実施例におけるマイクロコンピュータ
器１０１の第２のフローチャート

【図１２】第２の実施例におけるマイクロコンピュータ
器１０１の第１のフローチャート（図１０）の代わりに
用いられる第３のフローチャート

【図１３】本発明の第３の実施例における回路構成図

【図１４】第３の実施例におけるモータ構造図

【図１５】第３の実施例における回転検出器２０１の回
路構成図

【図１６】第３の実施例におけるマイクロコンピュータ
器１０１の第１のフローチャート

【図１７】第３の実施例におけるマイクロコンピュータ
器１０１の第２のフローチャート

【図１８】第３の実施例における動作説明用の波形図

【図１９】本発明の第４の実施例における回路構成図

【図２０】第４の実施例におけるマイクロコンピュータ
器３１２の第１のフローチャート

【図２１】第４の実施例におけるマイクロコンピュータ
器３１２の第２のフローチャート

【図２２】第４の実施例におけるＰＷＭ器３０３及び電
力供給部２３の回路構成図

【図２３】従来のブラシレスモータの構成図

【符号の説明】

１０ロータ回転軸１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ永久磁石１３外側ヨーク１４ステータ鉄心Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４，２０Ａ〜２０Ｃ
駆動巻線１７，２１１ａ〜２１１ｃ検出素子２１駆動指令部２２駆動制御器２３電力供給部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ電流検出器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ上側駆動トランジスタ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ下側駆動トランジスタ４１，２０１回転検出器４２時間計測器４３駆動指令作成部４４電気角推定器４５指令作成器１０１，３１２マイクロコンピュータ器１０２，３１３タイマー器３０１変換比較部３０２電流指令部３０３ＰＷＭ器３１１演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−250492（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータに取り付けられ、永久磁石の発生
磁束を用いてＰ極（ここに、Ｐは２以上の偶数）の界磁
磁極を形成した界磁部と、ステータに取り付けられ、前記界磁部の磁束に鎖交する
３相の駆動巻線と、ＭＯＳ形の３個の上側駆動トランジスタと、ＭＯＳ形の
３個の下側駆動トランジスタと、各上側駆動トランジス
タに並列に接続された３個の上側ダイオードと、各下側
駆動トランジスタに並列に接続された３個の下側ダイオ
ードを含み、３相の前記駆動巻線に電力を供給する電力
供給手段と、前記ロータの回転を検知して３相の駆動指令信号を作成
する駆動指令手段と、３相の前記駆動指令信号に応動して前記電力供給手段の
前記上側駆動トランジスタと前記下側駆動トランジスタ
を駆動制御し、正弦波状の３相の駆動電流を３相の前記
駆動巻線に供給する駆動手段と、を具備したブラシレス
モータであって、但し、前記駆動指令手段は、前記界磁部の磁束を検出す
る１個の検出素子の出力信号に応動したパルス信号を作
成する回転検出手段と、前記回転検出手段の前記パルス信号により前記界磁部の
回転に同期したタイミング間隔を計測する時間計測手段
と、前記時間計測手段の前記タイミング間隔よりも短い時間
間隔であって、前記時間計測手段の計測結果に応動した
前記時間間隔毎に、前記ロータの回転位置に対応した電
気角に所要の位相シフトを施した推定電気角を推定する
電気角推定手段と、前記推定電気角に対応した３相の前記駆動指令信号を作
成する指令作成手段と、を含んで構成され、前記駆動手段は、前記推定電気角に対応して作成された
３相の前記駆動指令信号に応動して、前記電力供給手段
のＭＯＳ形の前記上側駆動トランジスタやＭＯＳ形の前
記下側駆動トランジスタを前記電気角推定手段の前記時
間間隔に関わらず所定の周波数によりパルス幅変調動作
させ、前記上側駆動トランジスタ，前記下側駆動トラン
ジスタ，前記上側ダイオード，前記下側ダイオード及び
前記駆動巻線によって平滑された正弦波状の３相の駆動
電流を３相の前記駆動巻線に供給する手段を含んで構成
された、ブラシレスモータ。
【請求項２】前記駆動指令手段は、さらに、前記回転
検出手段の前記パルス信号の発生タイミングにおいて、
前記ロータの回転位置に対応した所定の電気角に対する
前記電気角推定手段の前記推定電気角のズレ量を検出す
るズレ量検出手段と、前記ズレ量に応じて前記電気角推
定手段の前記時間間隔を補正するズレ補正手段と、を含
んで構成された、請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】前記駆動指令手段は、さらに、前記回転
検出手段の前記パルス信号の発生タイミングにおいて前
記電気角推定手段の前記推定電気角を所定値に補正する
ズレ補正手段と、を含んで構成された、請求項１に記載
のブラシレスモータ。
【請求項４】ロータに取り付けられ、永久磁石の発生
磁束を用いてＰ極（ここに、Ｐは２以上の偶数）の界磁
磁極を形成した界磁部と、ステータに取り付けられ、前記界磁部の磁束に鎖交する
３相の駆動巻線と、ＭＯＳ形の３個の上側駆動トランジスタと、ＭＯＳ形の
３個の下側駆動トランジスタと、各上側駆動トランジス
タに並列に接続された３個の上側ダイオードと、各下側
駆動トランジスタに並列に接続された３個の下側ダイオ
ードを含み、３相の前記駆動巻線に電力を供給する電力
供給手段と、前記ロータの回転を検知して３相の駆動指令信号を作成
する駆動指令手段と、３相の前記駆動指令信号に応動して前記電力供給手段の
前記上側駆動トランジスタと前記下側駆動トランジスタ
を駆動制御し、正弦波状の３相の駆動電流を３相の前記
駆動巻線に供給する駆動手段と、を具備したブラシレス
モータであって、但し、前記駆動指令手段は、前記界磁部の磁束を検出す
る１個の検出素子の出力信号に応動したパルス信号を得
る回転検出手段と、前記回転検出手段の前記パルス信号により電気角で３６
０度に相当する前記界磁部の２極分の回転に同期したタ
イミング間隔を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段の前記タイミング間隔よりも短い時間
間隔であって、前記時間計測手段の計測結果に応動した
前記時間間隔毎に、前記ロータの回転位置に対応した電
気角に所要の位相シフトを施した推定電気角を推定する
電気角推定手段と、前記回転検出手段の前記パルス信号の発生タイミングに
おいて前記電気角推定手段の前記推定電気角を所定値に
補正するズレ補正手段と、前記推定電気角に対応した３相の前記駆動指令信号を作
成する指令作成手段と、を含んで構成され、前記駆動手段は、前記推定電気角に対応して作成された
３相の前記駆動指令信号に応動して、前記電力供給手段
のＭＯＳ形の前記上側駆動トランジスタやＭＯＳ形の前
記下側駆動トランジスタをパルス幅変調制御し、前記電
気角推定手段の前記時間間隔に関わらず所定の周波数に
よりパルス幅変調動作させ、前記上側駆動トランジス
タ，前記下側駆動トランジスタ，前記上側ダイオード，
前記下側ダイオード及び前記駆動巻線によって平滑され
た正弦波状の３相の駆動電流を３相の前記駆動巻線に供
給する手段を含んで構成された、ブラシレスモータ。
【請求項５】ロータに取り付けられ、永久磁石の発生
磁束を用いてＰ極（ここに、Ｐは２以上の偶数）の界磁
磁極を形成した界磁部と、ステータに取り付けられ、前記界磁部の磁束に鎖交する
３相の駆動巻線と、ＭＯＳ形の３個の上側駆動トランジスタと、ＭＯＳ形の
３個の下側駆動トランジスタと、各上側駆動トランジス
タに並列に接続された３個の上側ダイオードと、各下側
駆動トランジスタに並列に接続された３個の下側ダイオ
ードを含み、３相の前記駆動巻線に電力を供給する電力
供給手段と、２相の電流指令信号を作成する電流指令手段と、前記駆動巻線への供給電流に対応した２相の電流帰還信
号を得る電流検出手段と、前記電流指令信号と前記電流帰還信号を入力し、誤差検
出動作を行う変換比較手段と、前記変換比較手段の３相の出力信号に応動して前記電力
供給手段の前記上側駆動トランジスタと前記下側駆動ト
ランジスタを駆動制御し、正弦波状の３相の駆動電流を
３相の前記駆動巻線に供給する駆動手段と、を具備した
ブラシレスモータであって、但し、前記駆動指令手段は、前記界磁部の磁束を検出す
る１個の検出素子の出力信号に応動したパルス信号を得
る回転検出手段と、前記回転検出手段の前記パルス信号により前記界磁部の
回転に同期したタイミング間隔を計測する時間計測手段
と、前記時間計測手段の前記タイミング間隔よりも短い時間
間隔であって、前記時間計測手段の計測結果に応動した
前記時間間隔毎に、前記ロータの回転位置に対応した電
気角に所要の位相シフトを施した推定電気角を推定する
電気角推定手段と、前記推定電気角を用いて２相の前記電流帰還信号を座標
変換した２相の変換帰還信号を得る変換帰還手段と、２相の前記変換帰還信号と２相の前記電流指令信号の比
較結果に応動する２相の制御信号を得る制御作成手段
と、前記推定電気角を用いて２相の前記制御信号を座標変換
した３相の変換制御信号を得る変換制御作成手段と、３相の前記変換制御信号に応動した前記変換比較手段の
３相の前記出力信号を得る出力作成手段と、を含んで構
成され、前記駆動手段は、前記推定電気角に対応して作成された
前記出力作成手段の３相の前記出力信号に応動して、前
記電力供給手段のＭＯＳ形の前記上側駆動トランジスタ
やＭＯＳ形の前記下側駆動トランジスタを前記電気角推
定手段の前記時間間隔に関わらず所定の周波数によりパ
ルス幅変調動作させ、前記上側駆動トランジスタ，前記
下側駆動トランジスタ，前記上側ダイオード，前記下側
ダイオード及び前記駆動巻線によって平滑された正弦波
状の３相の駆動電流を３相の前記駆動巻線に供給する手
段を含んで構成された、ブラシレスモータ。
【請求項６】前記界磁手段は、複数個の永久磁石を有
する界磁磁極手段と、前記永久磁石を埋め込んで保持す
る強磁性体製のヨーク手段を含んで構成された、請求項
１から請求項５のいずれかに記載のブラシレスモータ。