JP4803115B2 - Single-phase DC brushless motor drive device - Google Patents

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Description

本発明は単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置に係り、特に、簡素な回路構成で単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させ得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device for a single-phase DC brushless motor, and more particularly to a drive device for a single-phase DC brushless motor that can improve the efficiency of the single-phase DC brushless motor with a simple circuit configuration.

従来の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置としては、一般的には専用のモータ駆動ＩＣやマイコン等が使用され、また、スイッチング素子として例えばＦＥＴやトランジスタが使用され、ロータの磁極位置を検出するセンサに例えばホール素子が使用されている。センサからの位置検出信号を受けて、モータ駆動ＩＣ内の分配回路からスイッチング素子に対して出力命令を出し、駆動対象のブラシレスモータが単相全波ＤＣブラシレスモータであれば、Ｈブリッジを構成する４個のスイッチング素子の内、対角に位置するスイッチング素子同士を交互に駆動させることで、モータコイルに双方向の電流を流すことで、単相ＤＣブラシレスモータを駆動している。このような単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置の一例として、例えば、特開平９−３３１６９２号公報に開示の「モータの駆動回路」等がある。
特開平９−３３１６９２号公報 As a conventional single-phase DC brushless motor driving device, a dedicated motor driving IC, a microcomputer or the like is generally used, and a FET or transistor, for example, is used as a switching element to detect the magnetic pole position of the rotor. For example, a Hall element is used. In response to the position detection signal from the sensor, an output command is issued from the distribution circuit in the motor drive IC to the switching element. If the brushless motor to be driven is a single-phase full-wave DC brushless motor, an H-bridge is configured. A single-phase DC brushless motor is driven by causing a bidirectional current to flow through the motor coil by alternately driving the switching elements located diagonally among the four switching elements. As an example of such a single-phase DC brushless motor drive device, for example, there is a “motor drive circuit” disclosed in JP-A-9-331692.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-331692

しかしながら、上述した従来の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置においては、マグネットがトルクを発生しない磁極位置においても通電されるため単相ＤＣブラシレスモータの効率が悪く、モータコイルや制御基板の発熱や、消費電力の増加を招くという事情があった。   However, in the conventional single-phase DC brushless motor driving device described above, the efficiency of the single-phase DC brushless motor is poor because the magnet is energized even at the magnetic pole position where torque is not generated, the heat generation of the motor coil and the control board, There was a situation that caused an increase in power consumption.

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、磁極位置の検出に基づきモータコイルの通電を制御して、簡素な回路構成で単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させ得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and controls the energization of the motor coil based on the detection of the magnetic pole position, so that the efficiency of the single-phase DC brushless motor can be improved with a simple circuit configuration. It aims at providing the drive device of a phase DC brushless motor.

上記目的を達成するために、本発明に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、複数の磁極を備え回転自在に支持されたマグネットロータと、前記マグネットロータに対向して配置されたステータコアと、前記ステータコアに擁されたモータコイルと、を有する単相ＤＣブラシレスモータを駆動する単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置であって、前記マグネットロータの磁極位置を検出する磁極位置検出センサと、前記モータコイルに接続されたスイッチング素子と、前記磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御して前記モータコイルを通電または非通電状態とする制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記ステータコアと対向する前記マグネットロータの表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、前記モータコイルを通電状態としない通電制御を行うものであり、前記通電制御は、前記マグネットロータのＳ極の中心とステータコアの中心軸とが所定の角度以下の場合及び前記マグネットロータのＮ極の中心と前記ステータコアの中心軸とが所定の角度以下の場合に、前記モータコイルを非通電状態とし、前記マグネットロータのＳ極の中心とステータコアの中心軸とが所定の角度以下ではない場合及び前記マグネットロータのＮ極の中心と前記ステータコアの中心軸とが所定の角度以下ではない場合に、前記モータコイルを通電状態とし、前記所定の角度が、前記マグネットロータの表面磁束密度の傾きの絶対値が表面磁束最大値×ＳＩＮ（４５deg）以下となる角度であることを第１の特徴とする。




In order to achieve the above object, a driving device for a single-phase DC brushless motor according to the present invention includes a magnet rotor having a plurality of magnetic poles and rotatably supported, a stator core disposed to face the magnet rotor, A single-phase DC brushless motor driving device for driving a single-phase DC brushless motor having a motor coil held by the stator core, the magnetic pole position detection sensor for detecting the magnetic pole position of the magnet rotor, and the motor coil And a control means for turning on or off the switching element to energize or de-energize the motor coil based on a magnetic pole position detection signal output from the magnetic pole position detection sensor. And the control means includes a surface magnet of the magnet rotor facing the stator core. When the absolute value of the density variation rate is within a predetermined range, which performs energization control that does not energized the motor coil, the current control, the central axis and the center of the stator core of the S pole of the magnet rotor Is less than a predetermined angle and when the center of the N pole of the magnet rotor and the center axis of the stator core are less than a predetermined angle, the motor coil is deenergized and the center of the S pole of the magnet rotor is When the center axis of the stator core is not less than a predetermined angle and when the center of the N pole of the magnet rotor and the center axis of the stator core are not less than a predetermined angle, the motor coil is energized, The angle is such that the absolute value of the gradient of the surface magnetic flux density of the magnet rotor is an angle at which the surface magnetic flux maximum value × SIN (45 deg) or less . Features.




また、本発明に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、前記磁極位置検出センサは、前記モータコイルに通電を開始する磁極位置を検出するオン磁極位置検出センサと、前記モータコイルに通電を停止する磁極位置を検出するオフ磁極位置検出センサと、を備えることを第２の特徴とする。   In the driving device for a single-phase DC brushless motor according to the present invention, the magnetic pole position detection sensor includes an on-magnetic pole position detection sensor that detects a magnetic pole position at which energization of the motor coil is started, and stops energization of the motor coil. A second feature is that it includes an off-magnetic pole position detection sensor that detects a magnetic pole position to be detected.

また、本発明に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、前記制御手段は、前記単相ＤＣブラシレスモータの起動時から所定時間が経過するまでは、前記オフ磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御することを第３の特徴とする。   In the driving device for a single-phase DC brushless motor according to the present invention, the control means may be configured such that the control means outputs a magnetic pole output from the off-magnetic pole position detection sensor until a predetermined time has elapsed since the start of the single-phase DC brushless motor. A third feature is that the switching element is turned on or off based on a position detection signal.

また、本発明に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、前記制御手段は、前記単相ＤＣブラシレスモータのロック時には、前記オフ磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御することを第４の特徴とする。   In the driving device for a single-phase DC brushless motor according to the present invention, the control means may perform the switching based on a magnetic pole position detection signal output from the off-magnetic pole position detection sensor when the single-phase DC brushless motor is locked. The fourth feature is that the element is controlled to be turned on or off.

さらに、本発明に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、前記制御手段は、前記磁極位置検出センサから磁極位置検出信号が出力された後、所定時間経過後に前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御することを第５の特徴とする。   Furthermore, in the driving device for a single-phase DC brushless motor according to the present invention, the control means controls the switching element to be turned on or off after a predetermined time has elapsed after the magnetic pole position detection signal is output from the magnetic pole position detection sensor. This is the fifth feature.

本発明に係る第１の特徴の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、ステータコアと対向するマグネットロータの表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、モータコイルを通電状態としないよう制御するので、マグネットロータがトルクを発生しない磁極位置において通電されることがなくなり、単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させることができ、従来のようにモータコイルや制御基板の発熱、或いは消費電力の増加といった事態を避けることができ、結果として簡素な回路構成で単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させ得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。   In the drive device for the single-phase DC brushless motor according to the first aspect of the present invention, when the absolute value of the rate of change of the surface magnetic flux density of the magnet rotor facing the stator core is within a predetermined range, the motor coil is not energized. Thus, the magnet rotor is not energized at the magnetic pole position where torque is not generated, and the efficiency of the single-phase DC brushless motor can be improved. It is possible to avoid a situation such as an increase in electric power, and as a result, it is possible to realize a driving device for a single-phase DC brushless motor that can improve the efficiency of the single-phase DC brushless motor with a simple circuit configuration.

また、本発明に係る第２の特徴の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、モータコイルに通電を開始する磁極位置を検出するオン磁極位置検出センサと、モータコイルに通電を停止する磁極位置を検出するオフ磁極位置検出センサと、を備えた構成とするので、単相ＤＣブラシレスモータの回転数によらず単相ＤＣブラシレスモータの効率を上げることができる。   In the driving device for a single-phase DC brushless motor according to the second aspect of the present invention, an on-pole position detection sensor for detecting a magnetic pole position at which energization of the motor coil is started, and a magnetic pole position at which energization of the motor coil is stopped are provided. Since the configuration includes the off-magnetic pole position detection sensor for detection, the efficiency of the single-phase DC brushless motor can be increased regardless of the rotational speed of the single-phase DC brushless motor.

また、本発明に係る第３の特徴の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、制御手段により、単相ＤＣブラシレスモータの起動時から所定時間が経過するまでは、オフ磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子をオンまたはオフ制御し、モータコイルを通電または非通電状態とする制御を所定時間行うので、モータ起動時のマグネットロータの磁極位置によらず確実且つ安定して単相ＤＣブラシレスモータを起動させることができる。   In the driving device for the single-phase DC brushless motor according to the third aspect of the present invention, the control means outputs the signal from the off-pole position detection sensor until a predetermined time has elapsed since the start of the single-phase DC brushless motor. Based on the magnetic pole position detection signal, the switching element is turned on or off, and the motor coil is energized or deenergized for a predetermined period of time, so it is reliable and stable regardless of the magnetic rotor magnetic pole position when the motor is started. Thus, the single-phase DC brushless motor can be started.

また、本発明に係る第４の特徴の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、制御手段により、単相ＤＣブラシレスモータの起動時から所定時間が経過するまでは、オフ磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子をオンまたはオフ制御し、モータコイルを通電または非通電状態とする制御を行うので、モータロック時のマグネットロータの磁極位置によらず確実且つ安定して単相ＤＣブラシレスモータを起動させることができる。   In the drive device for the single-phase DC brushless motor according to the fourth feature of the present invention, the control means outputs the signal from the off-pole position detection sensor until a predetermined time has elapsed since the start of the single-phase DC brushless motor. Based on the magnetic pole position detection signal, the switching element is controlled to be turned on or off, and the motor coil is controlled to be energized or de-energized. A phase DC brushless motor can be activated.

また、本発明に係る第５の特徴の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、制御手段により、磁極位置検出センサから磁極位置検出信号が出力された後、所定時間経過後にスイッチング素子をオンまたはオフ制御するので、所望の回転数において単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させ得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。   In the drive device for the single-phase DC brushless motor according to the fifth aspect of the present invention, the control device turns the switching element on or off after a predetermined time has elapsed after the magnetic pole position detection signal is output from the magnetic pole position detection sensor. Since it controls, the drive device of the single phase DC brushless motor which can improve the efficiency of the single phase DC brushless motor at a desired number of rotations can be realized.

以下、本発明の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置の実施例について、〔実施例１〕、〔実施例２〕の順に図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of a single-phase DC brushless motor driving apparatus according to the present invention will be described below in detail in the order of [Embodiment 1] and [Embodiment 2] with reference to the drawings.

〔実施例１〕
図１は本発明の実施例１に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置の構成図であり、図２は単相ＤＣブラシレスモータにおける主要構成要素の相対的位置関係の時間的推移を説明する説明図である。 [Example 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a driving device for a single-phase DC brushless motor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining a temporal transition of relative positional relationships of main components in the single-phase DC brushless motor. FIG.

図１および図２において、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置が駆動対象とする単相ＤＣブラシレスモータは、複数の磁極を備えマグネット面をステータコア９ａ，９ｂに対向して回転自在に支持されたマグネットロータ１０と、マグネットロータ１０に対向して配置されたステータコア９ａ，９ｂと、ステータコア９ａ，９ｂに擁され各々巻き方向が逆になるように巻かれたモータコイル５と、を備えた構成である。   1 and 2, the single-phase DC brushless motor to be driven by the driving device of the single-phase DC brushless motor of the present embodiment has a plurality of magnetic poles, and the magnet surface is rotatable to face the stator cores 9a and 9b. A supported magnet rotor 10; stator cores 9a and 9b disposed opposite to the magnet rotor 10; and a motor coil 5 that is supported by the stator cores 9a and 9b and wound in a reverse direction. It is a configuration.

また、図１において、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、マグネットロータ１０の磁極位置を検出する磁極位置検出センサ６ａ，６ｂと、モータコイル５に接続されたスイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂを持つＨブリッジ回路と、制御回路７と、起動時間指示回路４１と、ロック検出回路４２と、を備えて構成されている。   In FIG. 1, the driving device for the single-phase DC brushless motor of this embodiment includes magnetic pole position detection sensors 6 a and 6 b that detect the magnetic pole position of the magnet rotor 10, and switching elements 3 a and 3 b connected to the motor coil 5. , 4a and 4b, a control circuit 7, a startup time instruction circuit 41, and a lock detection circuit 42.

磁極位置検出センサ６ａ，６ｂには例えばホールＩＣが使用され、モータコイル５に通電を開始する磁極位置を検出するオン磁極位置検出センサ６ａと、モータコイル５に通電を停止する磁極位置を検出するオフ磁極位置検出センサ６ｂと、を備える。なお、オン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂは、マグネットロータ１０近傍の磁界範囲内に取り付けられ、マグネットロータ１０の磁極位置を磁極位置検出信号により制御回路７に通知する。   For example, a Hall IC is used for the magnetic pole position detection sensors 6a and 6b, and an on-magnetic pole position detection sensor 6a for detecting a magnetic pole position at which energization of the motor coil 5 is started and a magnetic pole position at which the motor coil 5 is de-energized are detected. Off-magnetic pole position detection sensor 6b. The on-pole position detection sensor 6a and the off-pole position detection sensor 6b are attached within the magnetic field range near the magnet rotor 10, and notify the control circuit 7 of the position of the magnetic pole of the magnet rotor 10 by a magnetic pole position detection signal.

また、Ｈブリッジ回路は、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂとしてのｐチャネル型ＦＥＴ３ａ，３ｂと、ｎチャネル型ＦＥＴ４ａ，４ｂと、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、を備える。   The H bridge circuit includes p-channel FETs 3a and 3b as switching elements 3a, 3b, 4a and 4b, n-channel FETs 4a and 4b, and resistors R1 to R4.

モータ駆動用電源（正電位）１にｐチャネル型ＦＥＴ３ａ，３ｂのソース端子がそれぞれ接続され、ｐチャネル型ＦＥＴ３ａのドレイン端子にはｎチャネル型ＦＥＴ４ａのドレイン端子が接続され、ｐチャネル型ＦＥＴ３ｂのドレイン端子にはｎチャネル型ＦＥＴ４ｂのドレイン端子が接続され、ｎチャネル型ＦＥＴ４ａ，４ｂのソース端子はモータ駆動用電源（負電位）２に接続されている。また、ｐチャネル型ＦＥＴ３ａのゲート端子は抵抗Ｒ１を介してモータ駆動用電源（正電位）１に接続され、且つｎチャネル型ＦＥＴ４ｂのドレイン端子にも接続される。また、ｐチャネル型ＦＥＴ３ｂのゲート端子も抵抗Ｒ２を介してモータ駆動用電源（正電位）１に接続され、且つｎチャネル型ＦＥＴ４ａのドレイン端子にも接続される。   The source terminals of the p-channel FETs 3a and 3b are connected to the motor driving power source (positive potential) 1, the drain terminal of the p-channel FET 3a is connected to the drain terminal of the n-channel FET 4a, and the drain of the p-channel FET 3b. The drain terminal of the n-channel FET 4b is connected to the terminal, and the source terminals of the n-channel FETs 4a and 4b are connected to the motor driving power source (negative potential) 2. The gate terminal of the p-channel FET 3a is connected to the motor driving power source (positive potential) 1 through the resistor R1, and is also connected to the drain terminal of the n-channel FET 4b. The gate terminal of the p-channel FET 3b is also connected to the motor driving power source (positive potential) 1 through the resistor R2, and is also connected to the drain terminal of the n-channel FET 4a.

さらに、このような接続関係を持つＨブリッジ回路において、ｐチャネル型ＦＥＴ３ａとｎチャネル型ＦＥＴ４ａの接続点と、ｐチャネル型ＦＥＴ３ｂとｎチャネル型ＦＥＴ４ｂの接続点との間にモータコイル５が接続されている。   Further, in the H bridge circuit having such a connection relationship, the motor coil 5 is connected between the connection point of the p-channel FET 3a and the n-channel FET 4a and the connection point of the p-channel FET 3b and the n-channel FET 4b. ing.

また、制御回路７は、磁極位置検出センサ（オン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂ）から出力される磁極位置検出信号に基づき、Ｈブリッジ回路のスイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオンまたはオフ制御してモータコイル５を通電または非通電状態とする。具体的には、制御回路７が出力する制御信号はそれぞれｎチャネル型ＦＥＴ４ａ，４ｂのゲート端子に接続され、制御信号はそれぞれ抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して制御電源８に接続されている。また特に、ステータコア９ａ，９ｂと対向するマグネットロータ１０の表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、モータコイル５を通電状態としない点に特徴がある。   The control circuit 7 also switches the switching elements 3a, 3b, 4a and 4b of the H bridge circuit based on the magnetic pole position detection signals output from the magnetic pole position detection sensors (the on-pole position detection sensor 6a and the off-pole position detection sensor 6b). Is turned on or off so that the motor coil 5 is energized or de-energized. Specifically, the control signals output from the control circuit 7 are connected to the gate terminals of the n-channel FETs 4a and 4b, respectively, and the control signals are connected to the control power supply 8 via the resistors R3 and R4, respectively. In particular, the motor coil 5 is not energized when the absolute value of the rate of change of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 10 facing the stator cores 9a, 9b is within a predetermined range.

また、起動時間指示回路４１は、コンデンサと抵抗とによって決まる時定数を持つＣＲ回路や、タイマーＩＣ等によって実現され、単相ＤＣブラシレスモータの起動時から所定時間が経過したか否かを制御回路７に通知する。   The start time instruction circuit 41 is realized by a CR circuit having a time constant determined by a capacitor and a resistor, a timer IC, or the like, and controls whether a predetermined time has elapsed since the start of the single-phase DC brushless motor. 7 is notified.

なお、制御回路７は、起動時間指示回路４１からの出力を参照して、単相ＤＣブラシレスモータの起動時から所定時間が経過するまでは、オフ磁極位置検出センサ６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオンまたはオフ制御する。   The control circuit 7 refers to the output from the start time instruction circuit 41, and detects the magnetic pole position output from the off magnetic pole position detection sensor 6b until a predetermined time has elapsed since the start of the single-phase DC brushless motor. Based on the signal, the switching elements 3a, 3b, 4a and 4b are turned on or off.

さらに、ロック検出回路４２は、単相ＤＣブラシレスモータがロック状態にあるか否かを検出して制御回路７に通知するもので、オン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂからの磁極位置検出信号を参照してオン／オフ出力の切り替わりが無いことをトランジスタとコンデンサによるＡＣカップリング回路により検出する構成、また直接マイコンによって回転数の変化が無いことを検知する構成、或いは、ロック時の過電流をシャント抵抗によって検出する構成等で実現される。   Furthermore, the lock detection circuit 42 detects whether or not the single-phase DC brushless motor is in a locked state and notifies the control circuit 7. The lock detection circuit 42 detects the magnetic poles from the on-pole position detection sensor 6 a and the off-pole position detection sensor 6 b. A configuration that detects that there is no on / off output switching by referring to the position detection signal by an AC coupling circuit using a transistor and a capacitor, a configuration that directly detects that there is no change in the rotational speed by a microcomputer, or a lock state The overcurrent is detected by a shunt resistor or the like.

なお、制御回路７は、ロック検出回路４２からの出力を参照して、単相ＤＣブラシレスモータのロック時には、オフ磁極位置検出センサ６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオンまたはオフ制御する。   The control circuit 7 refers to the output from the lock detection circuit 42 and switches the switching elements 3a and 3b based on the magnetic pole position detection signal output from the off-magnetic pole position detection sensor 6b when the single-phase DC brushless motor is locked. , 4a and 4b are turned on or off.

次に、以上の構成を備えた本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置における動作について、図２、図３および図４を参照して詳細に説明する。ここで、図３は、単相ＤＣブラシレスモータのマグネットコア表面磁束密度と通電タイミングの関係を説明するタイムチャートであり、図４はオン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂが検知する磁極位置とモータコイル５の通電状態を説明する説明図である。   Next, the operation of the driving device for the single-phase DC brushless motor of the present embodiment having the above-described configuration will be described in detail with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. Here, FIG. 3 is a time chart for explaining the relationship between the magnetic core surface magnetic flux density of the single-phase DC brushless motor and the energization timing, and FIG. 4 is detected by the on-pole position detection sensor 6a and the off-pole position detection sensor 6b. It is explanatory drawing explaining the electricity supply state of a magnetic pole position and a motor coil.

まず図２を参照して、マグネットロータ１０の磁極位置の変化に応じて制御回路７が行うモータコイル５の通電／非通電制御について説明する。ここで、図２では、単相ＤＣブラシレスモータにおけるモータコイル５、ステータコア９ａ，９ｂ、マグネットロータ１０、オン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂの相対的位置関係を示すと共に、ステップＳ１〜ステップＳ６にマグネットロータ１０の磁極位置の時間的推移（時間の経過と共にステップＳ１からステップＳ６へ推移）を例示している。   First, with reference to FIG. 2, energization / non-energization control of the motor coil 5 performed by the control circuit 7 in accordance with the change in the magnetic pole position of the magnet rotor 10 will be described. Here, FIG. 2 shows the relative positional relationship among the motor coil 5, the stator cores 9a and 9b, the magnet rotor 10, the on-pole position detection sensor 6a, and the off-pole position detection sensor 6b in the single-phase DC brushless motor, and step S1. ~ Step S6 illustrates the temporal transition of the magnetic pole position of the magnet rotor 10 (transition from step S1 to step S6 with the passage of time).

まず、ステップＳ１では、マグネットロータ１０のＮ極の中心がステータコア９ａの中心軸を所定の角度（α°）通り過ぎたときに、オン磁極位置検出センサ６ａはマグネットロータ１０の磁極の切り替わり（Ｎ極からＳ極へ）を検知する。またこのとき、オフ磁極位置検出センサ６ｂはマグネットロータ１０のＳ極を検知する。   First, in step S1, when the center of the N pole of the magnet rotor 10 passes a center angle of the stator core 9a by a predetermined angle (α °), the on-pole position detection sensor 6a switches the magnetic pole of the magnet rotor 10 (N pole). To S pole). At this time, the off magnetic pole position detection sensor 6b detects the south pole of the magnet rotor 10.

制御回路７では、これらオン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂからの磁極位置検出信号を受けて、ｎチャネル型ＦＥＴ４ｂのゲート端子への制御信号をアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ４ｂをオン制御し、またｎチャネル型ＦＥＴ４ａのゲート端子への制御信号をノンアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ４ａをオフ制御する。ｎチャネル型ＦＥＴ４ｂのオン制御により、ｐチャネル型ＦＥＴ３ａのゲート端子がモータ駆動用電源（負電位）２に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ３ａもオン制御され、モータコイル５は通電状態となる（図４；ステップＳ１参照）。このとき、ステータコア９ａはＮ極に、またステータコア９ｂはＳ極に着磁され、マグネットロータ１０に回転トルクを与える。   The control circuit 7 receives the magnetic pole position detection signals from the on magnetic pole position detection sensor 6a and the off magnetic pole position detection sensor 6b, and activates the control signal to the gate terminal of the n channel FET 4b to turn on the n channel FET 4b. In addition, the control signal to the gate terminal of the n-channel FET 4a is made inactive to turn off the n-channel FET 4a. By turning on the n-channel FET 4b, the gate terminal of the p-channel FET 3a is connected to the motor driving power source (negative potential) 2, so that the p-channel FET 3a is also turned on, and the motor coil 5 is in the energized state. (See FIG. 4; step S1). At this time, the stator core 9 a is magnetized to the N pole, and the stator core 9 b is magnetized to the S pole, and gives a rotational torque to the magnet rotor 10.

次に、ステップＳ２では、オン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂが検知するマグネットロータ１０の磁極は（Ｓ極のまま）変化していないので、モータコイル５の通電状態はステップＳ１と同様に維持される（図４；ステップＳ２参照）。   Next, in step S2, since the magnetic poles of the magnet rotor 10 detected by the on-magnetic pole position detection sensor 6a and the off-magnetic pole position detection sensor 6b have not changed (same as the S pole), the energization state of the motor coil 5 is step S1. (See FIG. 4; step S2).

次に、ステップＳ３では、マグネットロータ１０のＳ極の中心とステータコア９ａの中心軸までの角度が所定の角度（β°）となったときに、オフ磁極位置検出センサ６ｂはマグネットロータ１０の磁極の切り替わり（Ｓ極からＮ極へ）を検知する。またこのとき、オン磁極位置検出センサ６ａはマグネットロータ１０のＳ極を検知する。   Next, in step S3, when the angle between the center of the S pole of the magnet rotor 10 and the center axis of the stator core 9a becomes a predetermined angle (β °), the off-pole position detection sensor 6b detects the magnetic pole of the magnet rotor 10. Is detected (from S pole to N pole). At this time, the on-pole position detection sensor 6 a detects the south pole of the magnet rotor 10.

制御回路７では、これらオン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂからの磁極位置検出信号を受けて、ｎチャネル型ＦＥＴ４ａ，４ｂのゲート端子への制御信号をノンアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ４ａ，４ｂをオフ制御する。ｎチャネル型ＦＥＴ４ｂのオフ制御により、ｐチャネル型ＦＥＴ３ａのゲート端子が抵抗Ｒ１を介してモータ駆動用電源（正電位）１に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ３ａもオフ制御され、モータコイル５は非通電状態となる（図４；ステップＳ３参照）。   The control circuit 7 receives the magnetic pole position detection signals from the on magnetic pole position detection sensor 6a and the off magnetic pole position detection sensor 6b, and sets the control signals to the gate terminals of the n-channel FETs 4a and 4b to be inactive. The FETs 4a and 4b are turned off. By turning off the n-channel FET 4b, the gate terminal of the p-channel FET 3a is connected to the motor driving power source (positive potential) 1 via the resistor R1, and the p-channel FET 3a is also turned off, The coil 5 is in a non-energized state (see FIG. 4; step S3).

次に、ステップＳ４では、マグネットロータ１０のＳ極の中心がステータコア９ａの中心軸を所定の角度（α°）通り過ぎたときに、オン磁極位置検出センサ６ａはマグネットロータ１０の磁極の切り替わり（Ｓ極からＮ極へ）を検知する。またこのとき、オフ磁極位置検出センサ６ｂはマグネットロータ１０のＮ極を検知する。   Next, in step S4, when the center of the S pole of the magnet rotor 10 passes the center axis of the stator core 9a by a predetermined angle (α °), the on-pole position detection sensor 6a switches the magnetic pole of the magnet rotor 10 (S From the pole to the N pole). At this time, the off magnetic pole position detection sensor 6b detects the N pole of the magnet rotor 10.

制御回路７では、これらオン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂからの磁極位置検出信号を受けて、ｎチャネル型ＦＥＴ４ａのゲート端子への制御信号をアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ４ａをオン制御し、またｎチャネル型ＦＥＴ４ｂのゲート端子への制御信号をノンアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ４ｂをオフ制御する。ｎチャネル型ＦＥＴ４ａのオン制御により、ｐチャネル型ＦＥＴ３ｂのゲート端子がモータ駆動用電源（負電位）２に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ３ｂもオン制御され、モータコイル５はステップＳ１のときとは逆方向の通電状態となる（図４；ステップＳ４参照）。このとき、ステータコア９ａはＳ極に、またステータコア９ｂはＮ極に着磁され、マグネットロータ１０に回転トルクを与える。   The control circuit 7 receives the magnetic pole position detection signals from the on magnetic pole position detection sensor 6a and the off magnetic pole position detection sensor 6b, and activates the control signal to the gate terminal of the n channel FET 4a to turn on the n channel FET 4a. In addition, the control signal to the gate terminal of the n-channel FET 4b is made inactive to turn off the n-channel FET 4b. By turning on the n-channel FET 4a, the gate terminal of the p-channel FET 3b is connected to the motor driving power source (negative potential) 2, so that the p-channel FET 3b is also turned on. In this case, the energization state is in the opposite direction (see FIG. 4; step S4). At this time, the stator core 9 a is magnetized to the S pole, and the stator core 9 b is magnetized to the N pole, and gives a torque to the magnet rotor 10.

次に、ステップＳ５では、オン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂが検知するマグネットロータ１０の磁極は（Ｎ極のまま）変化していないので、モータコイル５の逆向き通電状態はステップＳ４と同様に維持される（図４；ステップＳ５参照）。   Next, in step S5, since the magnetic poles of the magnet rotor 10 detected by the on-pole position detection sensor 6a and the off-pole position detection sensor 6b have not changed (keep N pole), the reverse energization state of the motor coil 5 is It is maintained similarly to step S4 (see FIG. 4; step S5).

次に、ステップＳ６では、マグネットロータ１０のＮ極の中心とステータコア９ａの中心軸までの角度が所定の角度（β°）となったときに、オフ磁極位置検出センサ６ｂはマグネットロータ１０の磁極の切り替わり（Ｎ極からＳ極へ）を検知する。またこのとき、オン磁極位置検出センサ６ａはマグネットロータ１０のＮ極を検知する。   Next, in step S6, when the angle between the center of the N pole of the magnet rotor 10 and the center axis of the stator core 9a becomes a predetermined angle (β °), the off-pole position detection sensor 6b detects the magnetic pole of the magnet rotor 10. Is detected (from N pole to S pole). At this time, the on-pole position detection sensor 6 a detects the N pole of the magnet rotor 10.

制御回路７では、これらオン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂからの磁極位置検出信号を受けて、ｎチャネル型ＦＥＴ４ａ，４ｂのゲート端子への制御信号をノンアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ４ａ，４ｂをオフ制御する。ｎチャネル型ＦＥＴ４ａのオフ制御により、ｐチャネル型ＦＥＴ３ｂのゲート端子が抵抗Ｒ２を介してモータ駆動用電源（正電位）１に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ３ｂもオフ制御され、モータコイル５は非通電状態となる（図４；ステップＳ６参照）。   The control circuit 7 receives the magnetic pole position detection signals from the on magnetic pole position detection sensor 6a and the off magnetic pole position detection sensor 6b, and sets the control signals to the gate terminals of the n-channel FETs 4a and 4b to be inactive. The FETs 4a and 4b are turned off. By turning off the n-channel FET 4a, the gate terminal of the p-channel FET 3b is connected to the motor driving power source (positive potential) 1 via the resistor R2, so that the p-channel FET 3b is also turned off. The coil 5 is in a non-energized state (see FIG. 4; step S6).

以後、ステップＳ１からステップＳ６までの動作を繰り返す。   Thereafter, the operations from step S1 to step S6 are repeated.

ステップＳ１、ステップＳ３、ステップＳ４およびステップＳ６において、所定の角度（α°）および（β°）が所定の値以下の場合、つまり、ステータコア９ａ，９ｂの中心軸と対向するマグネットロータ１０の表面磁束密度がピーク値近傍であるときにモータコイル５に通電しても、マグネットロータ１０と、ステータコア９ａ，９ｂとの間に働く反発力はモータの回転軸中心に向かって働くために、モータのトルクとして出力されない。   In Step S1, Step S3, Step S4 and Step S6, when the predetermined angles (α °) and (β °) are equal to or smaller than the predetermined values, that is, the surface of the magnet rotor 10 facing the central axis of the stator cores 9a and 9b. Even when the motor coil 5 is energized when the magnetic flux density is close to the peak value, the repulsive force acting between the magnet rotor 10 and the stator cores 9a and 9b works toward the center of the rotation axis of the motor. It is not output as torque.

また、ステータコア９ａ，９ｂの前を横切るマグネットロータ１０の磁束の変化量が小さいため、モータコイル５に誘起される電圧も小さく、モータコイル５に加わる見かけの電圧値は大きくなり、その結果として、大きな電流がモータコイル５に流れることとなる。この電流はモータトルクに寄与しないため、全て無駄な電力となり、単相ＤＣブラシレスモータの効率を下げる原因となる。   Further, since the amount of change in the magnetic flux of the magnet rotor 10 crossing the front of the stator cores 9a and 9b is small, the voltage induced in the motor coil 5 is also small, and the apparent voltage value applied to the motor coil 5 is large. A large current flows through the motor coil 5. Since this current does not contribute to the motor torque, all of it is wasted electric power, causing the efficiency of the single-phase DC brushless motor to be reduced.

本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、図３に示すように、ステップＳ１、ステップＳ３、ステップＳ４およびステップＳ６において、所定の角度（α°）および（β°）を設けてモータコイル５の通電／非通電状態を制御することで、単相ＤＣブラシレスモータの効率を上げている。   In the driving device for the single-phase DC brushless motor of the present embodiment, as shown in FIG. 3, in steps S1, S3, S4, and S6, predetermined angles (α °) and (β °) are provided and the motor is provided. The efficiency of the single-phase DC brushless motor is increased by controlling the energization / non-energization state of the coil 5.

ここで、所定の角度（α°）および（β°）は、マグネットロータ１０の表面磁束密度の傾きの絶対値が「表面磁束最大値×ＳＩＮ（４５deg）」以下となる角度であり、Ｍ極（Ｍは正整数）の単相ＤＣブラシレスモータであれば、「４５／（Ｍ／２）deg」以下である。より好ましくは、「表面磁束最大値×ＳＩＮ（１５deg）＜傾きの絶対値＜表面磁束最大値×ＳＩＮ（３６deg）」となる角度であり、Ｍ極の単相ＤＣブラシレスモータであれば、「１５／（Ｍ／２）deg＜α，βdeg＜３６／（Ｍ／２）deg」以下である。   Here, the predetermined angles (α °) and (β °) are angles at which the absolute value of the gradient of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 10 is equal to or less than “surface magnetic flux maximum value × SIN (45 deg)”. In the case of a single-phase DC brushless motor of (M is a positive integer), it is “45 / (M / 2) deg” or less. More preferably, the angle is such that “surface magnetic flux maximum value × SIN (15 deg) <inclination absolute value <surface magnetic flux maximum value × SIN (36 deg)”, and if it is an M pole single-phase DC brushless motor, “15 / (M / 2) deg <α, βdeg <36 / (M / 2) deg ”or less.

また、モータ起動時に、マグネットロータ１０の表面磁束密度のピーク値近傍がステータコア９ａ，９ｂの中心軸近傍に位置している場合は、オフ磁極位置検出センサ６ｂから出力される磁極位置検出信号のみに基づいて、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオンまたはオフ制御し、モータコイル５を通電／非通電状態とする制御を所定時間行うことにより、安定して単相ＤＣブラシレスモータを起動できる。ここで、所定時間は起動時間指示回路４１によって制御回路７に指示され、所定時間とは各単相ＤＣブラシレスモータの負荷に対して安定して駆動が確保される時間である。   Further, when the motor is started, if the vicinity of the peak value of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 10 is located near the central axis of the stator cores 9a and 9b, only the magnetic pole position detection signal output from the off-magnetic pole position detection sensor 6b is used. On the basis of this, the switching elements 3a, 3b, 4a and 4b are controlled to be turned on or off, and the control to put the motor coil 5 in the energized / deenergized state is performed for a predetermined time, so that the single-phase DC brushless motor can be started stably. Here, the predetermined time is instructed to the control circuit 7 by the activation time instruction circuit 41, and the predetermined time is a time during which stable driving is ensured with respect to the load of each single-phase DC brushless motor.

さらに、モータロック時には、オフ磁極位置検出センサ６ｂから出力される磁極位置検出信号のみに基づいて、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオンまたはオフ制御し、モータコイル５を通電／非通電状態とする制御を所定時間行うことにより、マグネットロータ１０の表面磁束密度のピーク値とステータコア９ａ，９ｂの中心軸との相対位置の関係にかかわらず、安定して単相ＤＣブラシレスモータを起動できる。モータロックの検出はロック検出回路４２によって行われ、制御回路７は、モータロック検出時には、オフ磁極位置検出センサ６ｂから出力される磁極位置検出信号のみに基づきモータコイル５の通電／非通電制御を行い、モータロック解除後には、オフ磁極位置検出センサ６ａ，６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づきモータコイル５の通電／非通電制御を行う。   Further, when the motor is locked, the switching elements 3a, 3b, 4a and 4b are turned on or off based on only the magnetic pole position detection signal output from the off magnetic pole position detection sensor 6b, and the motor coil 5 is energized / de-energized. By performing the control as described above for a predetermined time, the single-phase DC brushless motor can be stably started regardless of the relative position relationship between the peak value of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 10 and the central axis of the stator cores 9a and 9b. The motor lock is detected by the lock detection circuit 42. When the motor lock is detected, the control circuit 7 performs energization / non-energization control of the motor coil 5 based only on the magnetic pole position detection signal output from the off magnetic pole position detection sensor 6b. After the motor lock is released, energization / non-energization control of the motor coil 5 is performed based on the magnetic pole position detection signals output from the off magnetic pole position detection sensors 6a and 6b.

以上説明したように、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、複数の磁極を備え回転自在に支持されたマグネットロータ１０と、マグネットロータ１０に対向して配置されたステータコア９ａ，９ｂと、ステータコア９ａ，９ｂに擁されたモータコイル５と、を有する単相ＤＣブラシレスモータを駆動する単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置であって、マグネットロータ１０の磁極位置を検出する磁極位置検出センサ６ａ，６ｂと、モータコイル５に接続されたスイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂと、磁極位置検出センサ６ａ，６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオンまたはオフ制御してモータコイル５を通電または非通電状態とする制御回路７と、を有し、制御回路７により、ステータコア９ａ，９ｂと対向するマグネットロータ１０の表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、モータコイル５を通電状態としないようにしている。なお、磁極位置検出センサは、モータコイル５に通電を開始する磁極位置を検出するオン磁極位置検出センサ６ａと、モータコイル５に通電を停止する磁極位置を検出するオフ磁極位置検出センサ６ｂと、を備えた構成とする。   As described above, in the driving device for the single-phase DC brushless motor according to the present embodiment, the magnet rotor 10 having a plurality of magnetic poles and rotatably supported, and the stator cores 9a and 9b disposed facing the magnet rotor 10 are provided. A single-phase DC brushless motor that drives a single-phase DC brushless motor having a motor coil 5 held by the stator cores 9a and 9b, and a magnetic pole position detection sensor that detects the magnetic pole position of the magnet rotor 10 6a, 6b, switching elements 3a, 3b, 4a and 4b connected to motor coil 5, and switching elements 3a, 3b, 4a and 4b based on magnetic pole position detection signals output from magnetic pole position detection sensors 6a and 6b. A control circuit 7 for turning on or off the motor coil 5 to energize or de-energize the motor coil 5; A, the control circuit 7, when the absolute value of the rate of change of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 10 to the stator core 9a, 9b and the counter is within a predetermined range, and the motor coil 5 to prevent an energized state. The magnetic pole position detection sensor includes an on magnetic pole position detection sensor 6a that detects a magnetic pole position at which energization of the motor coil 5 is started, an off magnetic pole position detection sensor 6b that detects a magnetic pole position at which the motor coil 5 is de-energized, It is set as the structure provided with.

このように、ステータコア９ａ，９ｂと対向するマグネットロータ１０の表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、モータコイル５を通電状態としないよう制御するので、マグネットロータ１０がトルクを発生しない磁極位置において通電されることがなくなり、単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させることができ、従来のようにモータコイル５や制御基板の発熱、或いは消費電力の増加といった事態を避けることができ、結果として簡素な回路構成で単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させ得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。   As described above, when the absolute value of the rate of change of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 10 facing the stator cores 9a, 9b is within a predetermined range, the motor coil 5 is controlled so as not to be energized. It is possible to improve the efficiency of the single-phase DC brushless motor and avoid the situation of heat generation of the motor coil 5 and the control board or increase of power consumption as in the past. As a result, a single-phase DC brushless motor driving apparatus that can improve the efficiency of the single-phase DC brushless motor with a simple circuit configuration can be realized.

また、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、制御回路７により、単相ＤＣブラシレスモータの起動時から所定時間が経過するまでは、オフ磁極位置検出センサ６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオン／オフ制御し、モータコイル５を通電／非通電状態とする制御を所定時間行うので、モータ起動時のマグネットロータ１０の磁極位置によらず確実且つ安定して単相ＤＣブラシレスモータを起動させることができる。   In the driving device for the single-phase DC brushless motor of this embodiment, the control circuit 7 causes the magnetic pole position output from the off-magnetic pole position detection sensor 6b until a predetermined time elapses after the single-phase DC brushless motor is started. Based on the detection signal, the switching elements 3a, 3b, 4a and 4b are controlled to be turned on / off and the motor coil 5 is controlled to be energized / de-energized for a predetermined time. Regardless of this, the single-phase DC brushless motor can be started reliably and stably.

さらに、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、制御回路７により、単相ＤＣブラシレスモータのロック時には、オフ磁極位置検出センサ６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子３ａ，３ｂ，４ａおよび４ｂをオン／オフ制御し、モータコイル５を通電／非通電状態とする制御を行うので、モータロック時のマグネットロータ１０の磁極位置によらず確実且つ安定して単相ＤＣブラシレスモータを起動させることができる。   Further, in the driving device for the single-phase DC brushless motor of this embodiment, the switching element 3a is controlled by the control circuit 7 when the single-phase DC brushless motor is locked based on the magnetic pole position detection signal output from the off-magnetic pole position detection sensor 6b. , 3b, 4a and 4b are controlled to turn on / off the motor coil 5 so that the motor coil 5 is energized / de-energized, so that the single-phase DC is reliably and stably applied regardless of the magnetic pole position of the magnet rotor 10 when the motor is locked. The brushless motor can be activated.

〔実施例２〕
次に、図５は本発明の実施例２に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置の構成図であり、図６は単相ＤＣブラシレスモータにおける主要構成要素の相対的位置関係の時間的推移を説明する説明図である。 [Example 2]
Next, FIG. 5 is a configuration diagram of a driving device for a single-phase DC brushless motor according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 6 shows a temporal transition of relative positional relationships of main components in the single-phase DC brushless motor. It is explanatory drawing demonstrated.

図５および図６において、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置が駆動対象とする単相ＤＣブラシレスモータは、複数の磁極を備えマグネット面をステータコア１９ａ，１９ｂに対向して回転自在に支持されたマグネットロータ２０と、マグネットロータ２０に対向して配置されたステータコア１９ａ，１９ｂと、ステータコア１９ａ，１９ｂに擁され各々巻き方向が逆になるように巻かれたモータコイル１５と、を備えた構成である。   5 and 6, the single-phase DC brushless motor to be driven by the single-phase DC brushless motor driving apparatus of the present embodiment has a plurality of magnetic poles, and the magnet surface is rotatable facing the stator cores 19 a and 19 b. A magnet rotor 20 that is supported; stator cores 19a and 19b disposed opposite to the magnet rotor 20; and a motor coil 15 that is held by the stator cores 19a and 19b and wound in a reverse direction. It is a configuration.

また、図５において、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、マグネットロータ２０の磁極位置を検出する磁極位置検出センサ１６ｂと、モータコイル１５に接続されたスイッチング素子１３ａ，１３ｂ，１４ａおよび１４ｂを持つＨブリッジ回路と、制御回路１７と、を備えて構成されている。   In FIG. 5, the driving device for the single-phase DC brushless motor of this embodiment includes a magnetic pole position detection sensor 16 b that detects the magnetic pole position of the magnet rotor 20, and switching elements 13 a, 13 b, and 14 a connected to the motor coil 15. And an H bridge circuit having 14b and a control circuit 17.

磁極位置検出センサ１６ｂは例えばホールＩＣが使用され、モータコイル５に通電を停止する磁極位置を検出するオフ磁極位置検出センサ１６ｂである。なお、オフ磁極位置検出センサ１６ｂは、マグネットロータ２０近傍の磁界範囲内に取り付けられ、マグネットロータ２０の磁極位置を磁極位置検出信号により制御回路１７に通知する。なお、磁極位置検出センサにオン磁極位置検出センサを具備しない点が本実施例の実施例１とは異なる特徴の１つである。   The magnetic pole position detection sensor 16b is an off magnetic pole position detection sensor 16b that uses, for example, a Hall IC and detects a magnetic pole position at which the motor coil 5 is de-energized. The off magnetic pole position detection sensor 16b is attached within the magnetic field range near the magnet rotor 20, and notifies the control circuit 17 of the magnetic pole position of the magnet rotor 20 by a magnetic pole position detection signal. Note that one of the features different from the first embodiment of the present embodiment is that the magnetic pole position detection sensor does not include an on-pole position detection sensor.

また、Ｈブリッジ回路は、スイッチング素子１３ａ，１３ｂ，１４ａおよび１４ｂとしてのｐチャネル型ＦＥＴ１３ａ，１３ｂと、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａ，１４ｂと、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４と、コンデンサＣ１１，Ｃ１２と、を備える。   The H bridge circuit includes p-channel FETs 13a and 13b as switching elements 13a, 13b, 14a and 14b, n-channel FETs 14a and 14b, resistors R11 to R14, and capacitors C11 and C12.

モータ駆動用電源（正電位）１１にｐチャネル型ＦＥＴ１３ａ，１３ｂのソース端子がそれぞれ接続され、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ａのドレイン端子にはｎチャネル型ＦＥＴ１４ａのドレイン端子が接続され、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ｂのドレイン端子にはｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのドレイン端子が接続され、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａ，１４ｂのソース端子はモータ駆動用電源（負電位）１２に接続されている。また、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ａのゲート端子は抵抗Ｒ１１を介してモータ駆動用電源（正電位）１１に接続され、且つｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのドレイン端子にも接続される。また、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ｂのゲート端子も抵抗Ｒ１２を介してモータ駆動用電源（正電位）１１に接続され、且つｎチャネル型ＦＥＴ１４ａのドレイン端子にも接続される。   The source terminals of the p-channel FETs 13a and 13b are respectively connected to the motor driving power source (positive potential) 11, the drain terminal of the p-channel FET 13a is connected to the drain terminal of the n-channel FET 14a, and the drain of the p-channel FET 13b. The drain terminal of the n-channel FET 14b is connected to the terminal, and the source terminals of the n-channel FETs 14a and 14b are connected to the motor driving power source (negative potential) 12. The gate terminal of the p-channel FET 13a is connected to the motor driving power source (positive potential) 11 through the resistor R11, and is also connected to the drain terminal of the n-channel FET 14b. The gate terminal of the p-channel FET 13b is also connected to the motor driving power source (positive potential) 11 through the resistor R12, and is also connected to the drain terminal of the n-channel FET 14a.

なお、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａ，１４ｂのゲート端子がそれぞれコンデンサＣ１１，Ｃ１２を介してモータ駆動用電源（負電位）１２に接続されている点が本実施例の実施例１とは異なる特徴の１つである。   Note that one of the features different from the first embodiment of the present embodiment is that the gate terminals of the n-channel FETs 14a and 14b are connected to the motor driving power source (negative potential) 12 via the capacitors C11 and C12, respectively. It is.

さらに、このような接続関係を持つＨブリッジ回路において、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ａとｎチャネル型ＦＥＴ１４ａの接続点と、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ｂとｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂの接続点との間にモータコイル１５が接続されている。   Further, in the H bridge circuit having such a connection relationship, the motor coil 15 is connected between the connection point of the p-channel FET 13a and the n-channel FET 14a and the connection point of the p-channel FET 13b and the n-channel FET 14b. ing.

また、制御回路１７は、オフ磁極位置検出センサ１６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づき、Ｈブリッジ回路のスイッチング素子１３ａ，１３ｂ，１４ａおよび１４ｂをオンまたはオフ制御してモータコイル１５を通電または非通電状態とする。具体的には、制御回路１７が出力する制御信号はそれぞれｎチャネル型ＦＥＴ１４ａ，１４ｂのゲート端子に接続され、制御信号はそれぞれ抵抗Ｒ１３，Ｒ１４を介して制御電源１８に接続されている。   In addition, the control circuit 17 controls the switching elements 13a, 13b, 14a and 14b of the H bridge circuit to be turned on or off based on the magnetic pole position detection signal output from the off magnetic pole position detection sensor 16b, and energizes the motor coil 15. Turn off the power. Specifically, the control signals output from the control circuit 17 are connected to the gate terminals of the n-channel FETs 14a and 14b, respectively, and the control signals are connected to the control power supply 18 via the resistors R13 and R14, respectively.

このように、各制御信号は、それぞれ抵抗Ｒ１４およびコンデンサＣ１１、並びに抵抗Ｒ１３およびコンデンサＣ１２と接続されており、制御信号をアクティブとしたときには、該制御信号（ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａ，１４ｂのゲート端子の電位）は、それぞれ抵抗Ｒ１４およびコンデンサＣ１１または抵抗Ｒ１３およびコンデンサＣ１２による時定数によって決まるディレー時間（γsec）をもって上昇することとなる。また特に、ステータコア１９ａ，１９ｂと対向するマグネットロータ２０の表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、モータコイル１５を通電状態としない点に特徴がある。   In this way, each control signal is connected to the resistor R14 and the capacitor C11, and the resistor R13 and the capacitor C12. When the control signal is activated, the control signal (the gate terminals of the n-channel FETs 14a and 14b) is connected. The potential increases with a delay time (γsec) determined by the time constant of the resistor R14 and the capacitor C11 or the resistor R13 and the capacitor C12, respectively. In particular, the motor coil 15 is not energized when the absolute value of the rate of change of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 20 facing the stator cores 19a, 19b is within a predetermined range.

次に、以上の構成を備えた本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置における動作について、図６、図７および図８を参照して詳細に説明する。ここで、図７は、単相ＤＣブラシレスモータのマグネットコア表面磁束密度と通電タイミングの関係を説明するタイムチャートであり、図８はオフ磁極位置検出センサ１６ｂが検知する磁極位置とモータコイル１５の通電状態を説明する説明図である。   Next, the operation of the driving device for the single-phase DC brushless motor of the present embodiment having the above-described configuration will be described in detail with reference to FIGS. 6, 7 and 8. FIG. Here, FIG. 7 is a time chart for explaining the relationship between the magnetic core surface magnetic flux density of the single-phase DC brushless motor and the energization timing. FIG. 8 shows the magnetic pole position detected by the off magnetic pole position detection sensor 16b and the motor coil 15. It is explanatory drawing explaining an electricity supply state.

まず図６を参照して、マグネットロータ２０の磁極位置の変化に応じて制御回路１７が行うモータコイル１５の通電／非通電制御について説明する。ここで、図６では、単相ＤＣブラシレスモータにおけるモータコイル１５、ステータコア１９ａ，１９ｂ、マグネットロータ２０、オフ磁極位置検出センサ１６ｂの相対的位置関係を示すと共に、ステップＳ１１〜ステップＳ１７にマグネットロータ２０の磁極位置の時間的推移（時間の経過と共にステップＳ１１からステップＳ１７へ推移）を例示している。   First, with reference to FIG. 6, the energization / non-energization control of the motor coil 15 performed by the control circuit 17 in accordance with the change in the magnetic pole position of the magnet rotor 20 will be described. Here, FIG. 6 shows the relative positional relationship among the motor coil 15, the stator cores 19a and 19b, the magnet rotor 20, and the off-pole position detection sensor 16b in the single-phase DC brushless motor, and the magnet rotor 20 is shown in steps S11 to S17. This illustrates a temporal transition of the magnetic pole position (transition from step S11 to step S17 with the passage of time).

まず、ステップＳ１１では、マグネットロータ２０のＮ極の中心とステータコア１９ａの中心軸までの角度が所定の角度（β°）となったときに、オフ磁極位置検出センサ１６ｂはマグネットロータ２０の磁極の切り替わり（Ｎ極からＳ極へ）を検知する。   First, in step S11, when the angle between the center of the N pole of the magnet rotor 20 and the center axis of the stator core 19a becomes a predetermined angle (β °), the off-pole position detection sensor 16b detects the magnetic poles of the magnet rotor 20. Switching (from N pole to S pole) is detected.

制御回路１７では、このオフ磁極位置検出センサ１６ｂからの磁極位置検出信号を受けて、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａのゲート端子への制御信号をノンアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａをオフ制御し、またｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのゲート端子への制御信号をアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂをオン制御する。このとき、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのゲート端子は、抵抗Ｒ１３およびコンデンサＣ１２による時定数によって決まるディレー時間（γsec）をもって上昇することとなる。   In response to the magnetic pole position detection signal from the off magnetic pole position detection sensor 16b, the control circuit 17 sets the control signal to the gate terminal of the n-channel FET 14a to be inactive and controls the n-channel FET 14a to turn off. The control signal to the gate terminal of the type FET 14b is activated to turn on the n-channel type FET 14b. At this time, the gate terminal of the n-channel FET 14b rises with a delay time (γsec) determined by the time constant of the resistor R13 and the capacitor C12.

次に、ステップＳ１２では、マグネットロータ２０のＮ極の中心がステータコア１９ａの中心軸を所定の角度（α°）通り過ぎたときに、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂがオン状態となり、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ａのゲート端子がモータ駆動用電源（負電位）１２に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ１３ａもオン制御され、モータコイル１５は通電状態となる（図８；ステップＳ１２参照）。このとき、ステータコア１９ａはＮ極に、またステータコア１９ｂはＳ極に着磁され、マグネットロータ２０に回転トルクを与える。   Next, in step S12, when the center of the N pole of the magnet rotor 20 passes a predetermined angle (α °) through the central axis of the stator core 19a, the n-channel FET 14b is turned on, and the gate terminal of the p-channel FET 13a is turned on. Is connected to the motor driving power source (negative potential) 12, the p-channel FET 13a is also turned on, and the motor coil 15 is energized (see FIG. 8; step S12). At this time, the stator core 19 a is magnetized to the N pole, and the stator core 19 b is magnetized to the S pole, and gives a rotational torque to the magnet rotor 20.

次に、ステップＳ１３では、オフ磁極位置検出センサ１６ｂが検知するマグネットロータ２０の磁極は（Ｓ極のまま）変化していないので、モータコイル１５の通電状態はステップＳ１２と同様に維持される（図４；ステップＳ１３参照）。   Next, in step S13, since the magnetic pole of the magnet rotor 20 detected by the off-magnetic pole position detection sensor 16b has not changed (same as the S pole), the energized state of the motor coil 15 is maintained as in step S12 ( FIG. 4; see step S13).

次に、ステップＳ１４では、マグネットロータ２０のＳ極の中心とステータコア１９ａの中心軸までの角度が所定の角度（β°）となったときに、オフ磁極位置検出センサ１６ｂはマグネットロータ２０の磁極の切り替わり（Ｓ極からＮ極へ）を検知する。   Next, in step S14, when the angle between the center of the S pole of the magnet rotor 20 and the center axis of the stator core 19a becomes a predetermined angle (β °), the off-pole position detection sensor 16b detects the magnetic pole of the magnet rotor 20. Is detected (from S pole to N pole).

制御回路１７では、このオフ磁極位置検出センサ１６ｂからの磁極位置検出信号を受けて、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのゲート端子への制御信号をノンアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂをオフ制御する。ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのオフ制御により、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ａのゲート端子が抵抗Ｒ１１を介してモータ駆動用電源（正電位）１１に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ１３ａもオフ制御され、モータコイル１５は非通電状態となる（図８；ステップＳ１４参照）。またこのとき、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａのゲート端子への制御信号をアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａをオン制御する。このとき、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａのゲート端子は、抵抗Ｒ１４およびコンデンサＣ１１による時定数によって決まるディレー時間（γsec）をもって上昇することとなる。   In response to the magnetic pole position detection signal from the off magnetic pole position detection sensor 16b, the control circuit 17 makes the control signal to the gate terminal of the n-channel FET 14b inactive and controls the n-channel FET 14b off. By turning off the n-channel FET 14b, the gate terminal of the p-channel FET 13a is connected to the motor driving power source (positive potential) 11 via the resistor R11, so that the p-channel FET 13a is also turned off. The coil 15 is in a non-energized state (see FIG. 8; step S14). At this time, the control signal to the gate terminal of the n-channel FET 14a is activated to turn on the n-channel FET 14a. At this time, the gate terminal of the n-channel FET 14a rises with a delay time (γsec) determined by the time constant of the resistor R14 and the capacitor C11.

次に、ステップＳ１５では、マグネットロータ２０のＳ極の中心がステータコア１９ａの中心軸を所定の角度（α°）通り過ぎたときに、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａがオン状態となり、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ｂのゲート端子がモータ駆動用電源（負電位）１２に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ１３ｂもオン制御され、モータコイル１５は逆方向の通電状態となる（図８；ステップＳ１５参照）。このとき、ステータコア１９ａはＳ極に、またステータコア１９ｂはＮ極に着磁され、マグネットロータ２０に回転トルクを与える。   Next, in step S15, when the center of the south pole of the magnet rotor 20 has passed the central axis of the stator core 19a by a predetermined angle (α °), the n-channel FET 14a is turned on, and the gate terminal of the p-channel FET 13b. Is connected to the motor driving power source (negative potential) 12, the p-channel FET 13b is also turned on, and the motor coil 15 is energized in the reverse direction (see FIG. 8; step S15). At this time, the stator core 19a is magnetized to the S pole, and the stator core 19b is magnetized to the N pole, and a rotational torque is applied to the magnet rotor 20.

次に、ステップＳ１６では、オフ磁極位置検出センサ６ｂが検知するマグネットロータ２０の磁極は（Ｎ極のまま）変化していないので、モータコイル１５の逆向き通電状態はステップＳ１５と同様に維持される（図８；ステップＳ１６参照）。   Next, in step S16, since the magnetic pole of the magnet rotor 20 detected by the off magnetic pole position detection sensor 6b has not changed (still remains N pole), the reverse energization state of the motor coil 15 is maintained in the same manner as in step S15. (See FIG. 8; step S16).

次に、ステップＳ１７では、ステップＳ１１と同様に、マグネットロータ２０のＮ極の中心とステータコア１９ａの中心軸までの角度が所定の角度（β°）となったときに、オフ磁極位置検出センサ１６ｂはマグネットロータ２０の磁極の切り替わり（Ｎ極からＳ極へ）を検知する。   Next, in step S17, as in step S11, when the angle between the center of the N pole of the magnet rotor 20 and the center axis of the stator core 19a becomes a predetermined angle (β °), the off-pole position detection sensor 16b. Detects the switching of the magnetic poles of the magnet rotor 20 (from N pole to S pole).

制御回路１７では、このオフ磁極位置検出センサ１６ｂからの磁極位置検出信号を受けて、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａのゲート端子への制御信号をノンアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａをオフ制御する。ｎチャネル型ＦＥＴ１４ａのオフ制御により、ｐチャネル型ＦＥＴ１３ｂのゲート端子が抵抗Ｒ１２を介してモータ駆動用電源（正電位）１１に接続されることとなって該ｐチャネル型ＦＥＴ１３ｂもオフ制御され、モータコイル１５は非通電状態となる（図８；ステップＳ１７参照）。またこのとき、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのゲート端子への制御信号をアクティブとして該ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂをオン制御する。このとき、ｎチャネル型ＦＥＴ１４ｂのゲート端子は、抵抗Ｒ１３およびコンデンサＣ１２による時定数によって決まるディレー時間（γsec）をもって上昇することとなる。   In response to the magnetic pole position detection signal from the off magnetic pole position detection sensor 16b, the control circuit 17 makes the control signal to the gate terminal of the n-channel FET 14a inactive and controls the n-channel FET 14a off. By turning off the n-channel FET 14a, the gate terminal of the p-channel FET 13b is connected to the motor driving power source (positive potential) 11 via the resistor R12, so that the p-channel FET 13b is also turned off. The coil 15 is in a non-energized state (see FIG. 8; step S17). At this time, the control signal to the gate terminal of the n-channel FET 14b is activated to turn on the n-channel FET 14b. At this time, the gate terminal of the n-channel FET 14b rises with a delay time (γsec) determined by the time constant of the resistor R13 and the capacitor C12.

以後、ステップＳ１２からステップＳ１７までの動作を繰り返す。   Thereafter, the operations from step S12 to step S17 are repeated.

ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１５およびステップＳ１７において、所定の角度（α°）および（β°）が所定の値以下の場合、つまり、ステータコア１９ａ，１９ｂの中心軸と対向するマグネットロータ２０の表面磁束密度がピーク値近傍であるときにモータコイル１５に通電しても、マグネットロータ２０と、ステータコア１９ａ，１９ｂとの間に働く反発力はモータの回転軸中心に向かって働くために、モータのトルクとして出力されない。   In step S11, step S12, step S14, step S15 and step S17, when the predetermined angles (α °) and (β °) are equal to or smaller than the predetermined value, that is, the magnet rotor facing the central axis of the stator cores 19a and 19b. Even when the motor coil 15 is energized when the surface magnetic flux density of 20 is near the peak value, the repulsive force acting between the magnet rotor 20 and the stator cores 19a and 19b works toward the center of the motor rotation axis. The motor torque is not output.

また、ステータコア１９ａ，１９ｂの前を横切るマグネットロータ２０の磁束の変化量が小さいため、モータコイル１５に誘起される電圧も小さく、モータコイル１５に加わる見かけの電圧値は大きくなり、その結果として、大きな電流がモータコイル１５に流れることとなる。この電流はモータトルクに寄与しないため、全て無駄な電力となり、単相ＤＣブラシレスモータの効率を下げる原因となる。   Further, since the amount of change in the magnetic flux of the magnet rotor 20 across the front of the stator cores 19a and 19b is small, the voltage induced in the motor coil 15 is also small, and the apparent voltage value applied to the motor coil 15 is large. A large current flows through the motor coil 15. Since this current does not contribute to the motor torque, all of it is wasted electric power, causing the efficiency of the single-phase DC brushless motor to be reduced.

本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、図７に示すように、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１５およびステップＳ１７において、所定の角度（α°）および（β°）並びにディレー時間（γsec）を設けてモータコイル１５の通電／非通電状態を制御することで、単相ＤＣブラシレスモータの効率を上げている。   In the driving device for the single-phase DC brushless motor of this embodiment, as shown in FIG. 7, in steps S11, S12, S14, S15 and S17, predetermined angles (α °) and (β °) and The efficiency of the single-phase DC brushless motor is increased by controlling the energization / non-energization state of the motor coil 15 by providing a delay time (γsec).

ここで、所定の角度（α°）および（β°）は、マグネットロータ２０の表面磁束密度の傾きの絶対値が「表面磁束最大値×ＳＩＮ（４５deg）」以下となる角度であり、Ｍ極（Ｍは正整数）の単相ＤＣブラシレスモータであれば、「４５／（Ｍ／２）deg」以下である。より好ましくは、「表面磁束最大値×ＳＩＮ（１５deg）＜傾きの絶対値＜表面磁束最大値×ＳＩＮ（３６deg）」となる角度であり、Ｍ極の単相ＤＣブラシレスモータであれば、「１５／（Ｍ／２）deg＜α，βdeg＜３６／（Ｍ／２）deg」以下である。   Here, the predetermined angles (α °) and (β °) are angles at which the absolute value of the gradient of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 20 is equal to or less than “surface magnetic flux maximum value × SIN (45 deg)”. In the case of a single-phase DC brushless motor of (M is a positive integer), it is “45 / (M / 2) deg” or less. More preferably, the angle is such that “surface magnetic flux maximum value × SIN (15 deg) <inclination absolute value <surface magnetic flux maximum value × SIN (36 deg)”, and if it is an M pole single-phase DC brushless motor, “15 / (M / 2) deg <α, βdeg <36 / (M / 2) deg ”or less.

また、ディレー時間（γsec）は、マグネットロータ２０が（α＋β）degだけ回転する時間であり、例えばｎ回転［１／ｍｉｎ］している単相ＤＣブラシレスモータであれば、「（α＋β）／（３６０×（ｎ／６０））sec」である。   The delay time (γsec) is the time for which the magnet rotor 20 rotates by (α + β) deg. For example, if the single-phase DC brushless motor is rotating n times [1 / min], “(α + β) / ( 360 × (n / 60)) sec ”.

以上説明したように、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、複数の磁極を備え回転自在に支持されたマグネットロータ２０と、マグネットロータ２０に対向して配置されたステータコア１９ａ，１９ｂと、ステータコア１９ａ，１９ｂに擁されたモータコイル１５と、を有する単相ＤＣブラシレスモータを駆動する単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置であって、マグネットロータ２０の磁極位置を検出するオフ磁極位置検出センサ１６ｂと、モータコイル１５に接続されたスイッチング素子１３ａ，１３ｂ，１４ａおよび１４ｂと、オフ磁極位置検出センサ１６ｂから出力される磁極位置検出信号に基づき、スイッチング素子１３ａ，１３ｂ，１４ａおよび１４ｂをオンまたはオフ制御してモータコイル１５を通電または非通電状態とする制御回路１７と、を有し、制御回路１７により、ステータコア１９ａ，１９ｂと対向するマグネットロータ２０の表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、モータコイル１５を通電状態としないようにしている。   As described above, in the driving device for the single-phase DC brushless motor according to the present embodiment, the magnet rotor 20 having a plurality of magnetic poles and rotatably supported, and the stator cores 19a and 19b disposed to face the magnet rotor 20 are provided. A single-phase DC brushless motor driving a single-phase DC brushless motor having a motor coil 15 held by the stator cores 19a and 19b, and detecting an off-magnetic pole position for detecting the magnetic pole position of the magnet rotor 20. The switching elements 13a, 13b, 14a and 14b are turned on based on the magnetic pole position detection signal output from the sensor 16b, the switching elements 13a, 13b, 14a and 14b connected to the motor coil 15 and the off magnetic pole position detection sensor 16b. Alternatively, the motor coil 15 is energized by turning off or And when the absolute value of the rate of change of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 20 facing the stator cores 19a and 19b is within a predetermined range, the control circuit 17 turns the motor coil 15 on. The power is not turned on.

このように、ステータコア１９ａ，１９ｂと対向するマグネットロータ２０の表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、モータコイル１５を通電状態としないよう制御するので、マグネットロータ２０がトルクを発生しない磁極位置において通電されることがなくなり、単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させることができ、従来のようにモータコイル１５や制御基板の発熱、或いは消費電力の増加といった事態を避けることができ、結果として簡素な回路構成で単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させ得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。   Thus, when the absolute value of the rate of change of the surface magnetic flux density of the magnet rotor 20 facing the stator cores 19a and 19b is within a predetermined range, the motor coil 15 is controlled so as not to be energized. It is possible to improve the efficiency of the single-phase DC brushless motor, and avoid the situation of heat generation of the motor coil 15 and the control board or increase of power consumption as in the past. As a result, a single-phase DC brushless motor driving apparatus that can improve the efficiency of the single-phase DC brushless motor with a simple circuit configuration can be realized.

また、本実施例の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置では、制御回路１７により、オフ磁極位置検出センサ１６ｂから磁極位置検出信号が出力された後、所定時間（ディレー時間：γsec）経過後にスイッチング素子１４ａおよび１４ｂをオンまたはオフ制御するので、所望の回転数において単相ＤＣブラシレスモータの効率を向上させ得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。   In the driving device for the single-phase DC brushless motor of the present embodiment, the switching element after a predetermined time (delay time: γsec) has elapsed after the control circuit 17 outputs the magnetic pole position detection signal from the off magnetic pole position detection sensor 16b. Since the on / off control of 14a and 14b is performed, a single-phase DC brushless motor driving device that can improve the efficiency of the single-phase DC brushless motor at a desired rotational speed can be realized.

〔変形例〕
以上説明した実施例１および実施例２では、単相ＤＣブラシレスモータをＨブリッジタイプの単相全波ＤＣブラシレスモータとしたが、単相半波ＤＣブラシレスモータであっても、ステータコアに対するマグネットコアの磁束密度の変化率に応じてモータコイルの通電を制御することで、実施例と同様に簡素な回路構成で高効率に単相半波ＤＣブラシレスモータを駆動し得る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。 [Modification]
In the first embodiment and the second embodiment described above, the single-phase DC brushless motor is an H-bridge type single-phase full-wave DC brushless motor. A drive device for a single-phase DC brushless motor capable of driving a single-phase half-wave DC brushless motor with high efficiency with a simple circuit configuration as in the embodiment by controlling energization of the motor coil in accordance with the rate of change of magnetic flux density Can be realized.

また、実施例では、スイッチング素子としてＦＥＴを使用したが、バイポーラ・トランジスタとしても、同様に簡素な回路構成で単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。   In the embodiment, the FET is used as the switching element. However, a single-phase DC brushless motor driving apparatus can be realized with a simple circuit configuration even when the bipolar transistor is used.

また、実施例のように、ｐチャネル型ＦＥＴのゲート端子を対向するｎチャネル型ＦＥＴのドレイン端子に直接接続する構成とせず、抵抗またはダイオード等を介して接続する構成としても、同様に簡素な回路構成で単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を実現できる。   Further, as in the embodiment, the configuration in which the gate terminal of the p-channel type FET is not directly connected to the drain terminal of the opposing n-channel type FET, but the configuration in which the gate terminal is connected through a resistor or a diode, is similarly simple. A drive device for a single-phase DC brushless motor can be realized with a circuit configuration.

さらに、実施例では、磁極位置検出センサとしてホールＩＣを使用したが、ホール素子を使用して構成しても良い。   Further, in the embodiment, the Hall IC is used as the magnetic pole position detection sensor, but a Hall element may be used.

以上説明した本発明の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置を単相ＤＣブラシレスモータに組み込めば、単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置における回路設計の自由度や単相ＤＣブラシレスモータを使用する機器の出力性能を大いに高めることができる。   If the drive device for a single-phase DC brushless motor of the present invention described above is incorporated in a single-phase DC brushless motor, the degree of freedom in circuit design in the drive device for a single-phase DC brushless motor and the output of a device using the single-phase DC brushless motor The performance can be greatly enhanced.

特に、本発明の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置は、例えば燃料電池やヒートポンプ装置等に使用される様々な液体供給装置のモータ制御への応用が期待できる。   In particular, the single-phase DC brushless motor driving device of the present invention can be expected to be applied to motor control of various liquid supply devices used in, for example, fuel cells and heat pump devices.

本発明の実施例１に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置の構成図である。It is a block diagram of the drive device of the single phase DC brushless motor which concerns on Example 1 of this invention. 実施例１の単相ＤＣブラシレスモータにおける主要構成要素の相対的位置関係の時間的推移を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the time transition of the relative positional relationship of the main components in the single phase DC brushless motor of Example 1. FIG. 実施例１の単相ＤＣブラシレスモータのマグネットコア表面磁束密度と通電タイミングの関係を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the relationship between the magnet core surface magnetic flux density of the single phase DC brushless motor of Example 1, and an energization timing. 実施例１のオン磁極位置検出センサ６ａおよびオフ磁極位置検出センサ６ｂが検知する磁極位置とモータコイル５の通電状態を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a magnetic pole position detected by an on-magnetic pole position detection sensor 6a and an off-magnetic pole position detection sensor 6b according to the first embodiment and an energization state of a motor coil 5. 本発明の実施例２に係る単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置の構成図である。It is a block diagram of the drive device of the single phase DC brushless motor which concerns on Example 2 of this invention. 実施例２の単相ＤＣブラシレスモータにおける主要構成要素の相対的位置関係の時間的推移を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the time transition of the relative positional relationship of the main components in the single phase DC brushless motor of Example 2. FIG. 実施例２の単相ＤＣブラシレスモータのマグネットコア表面磁束密度と通電タイミングの関係を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the relationship between the magnet core surface magnetic flux density and energization timing of the single phase DC brushless motor of Example 2. 実施例２のオフ磁極位置検出センサ１６ｂが検知する磁極位置とモータコイル１５の通電状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the magnetic pole position which the OFF magnetic pole position detection sensor 16b of Example 2 detects, and the energization state of the motor coil 15. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１，１１ モータ駆動用電源（正電位）
２，１２ モータ駆動用電源（負電位）
３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ ｐチャネル型ＦＥＴ（スイッチング素子）
４ａ，４ｂ，１４ａ，１４ｂ ｎチャネル型ＦＥＴ（スイッチング素子）
５，１５ モータコイル
６ａ，１６ａ オン磁極位置検出センサ
６ｂ，１６ｂ オフ磁極位置検出センサ
７，１７ 制御回路
８，１８ 制御電源
９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂ ステータコア
１０，２０ マグネットロータ
４１ 起動時間指示回路
４２ ロック検出回路
Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ１１〜Ｒ１４ 抵抗
Ｃ１１，Ｃ１２ コンデンサ 1,11 Motor drive power supply (positive potential)
2,12 Motor drive power supply (negative potential)
3a, 3b, 13a, 13b p-channel FET (switching element)
4a, 4b, 14a, 14b n-channel FET (switching element)
5, 15 Motor coil 6a, 16a On magnetic pole position detection sensor 6b, 16b Off magnetic pole position detection sensor 7, 17 Control circuit 8, 18 Control power supply 9a, 9b, 19a, 19b Stator core 10, 20 Magnet rotor 41 Start-up time instruction circuit 42 Lock detection circuit R1-R4, R11-R14 Resistor C11, C12 Capacitor

Claims (5)

複数の磁極を備え回転自在に支持されたマグネットロータと、前記マグネットロータに対向して配置されたステータコアと、前記ステータコアに擁されたモータコイルと、を有する単相ＤＣブラシレスモータを駆動する単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置であって、
前記マグネットロータの磁極位置を検出する磁極位置検出センサと、
前記モータコイルに接続されたスイッチング素子と、
前記磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御して前記モータコイルを通電または非通電状態とする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ステータコアと対向する前記マグネットロータの表面磁束密度の変化率の絶対値が所定範囲内にあるとき、前記モータコイルを通電状態としない通電制御を行うものであり、
前記通電制御は、前記マグネットロータのＳ極の中心とステータコアの中心軸とが所定の角度以下の場合及び前記マグネットロータのＮ極の中心と前記ステータコアの中心軸を所定とが角度以下の場合に、前記モータコイルを非通電状態とし、前記マグネットロータのＳ極の中心とステータコアの中心軸とが所定の角度以下ではない場合及び前記マグネットロータのＮ極の中心と前記ステータコアの中心軸とが所定の角度以下ではない場合に、前記モータコイルを通電状態とし、前記所定の角度が、前記マグネットロータの表面磁束密度の傾きの絶対値が表面磁束最大値×ＳＩＮ（４５deg）以下となる角度であること
を特徴とする単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置。 A single phase driving a single phase DC brushless motor having a magnet rotor having a plurality of magnetic poles and rotatably supported, a stator core disposed opposite to the magnet rotor, and a motor coil held by the stator core A driving device for a DC brushless motor,
A magnetic pole position detection sensor for detecting a magnetic pole position of the magnet rotor;
A switching element connected to the motor coil;
Based on a magnetic pole position detection signal output from the magnetic pole position detection sensor, control means for turning on or off the switching element to energize or de-energize the motor coil,
The control means performs energization control so that the motor coil is not energized when the absolute value of the change rate of the surface magnetic flux density of the magnet rotor facing the stator core is within a predetermined range ;
The energization control is performed when the center of the S pole of the magnet rotor and the center axis of the stator core are not more than a predetermined angle, and when the center of the N pole of the magnet rotor and the center axis of the stator core are not more than an angle. When the motor coil is in a non-energized state, the center of the S pole of the magnet rotor and the center axis of the stator core are not less than a predetermined angle, and the center of the N pole of the magnet rotor and the center axis of the stator core are predetermined. When the angle is not less than the angle, the motor coil is energized, and the predetermined angle is an angle at which the absolute value of the gradient of the surface magnetic flux density of the magnet rotor is equal to or less than the surface magnetic flux maximum value × SIN (45 deg). single-phase DC brushless motor driving device, characterized in that. 前記磁極位置検出センサは、
前記モータコイルに通電を開始する磁極位置を検出するオン磁極位置検出センサと、
前記モータコイルに通電を停止する磁極位置を検出するオフ磁極位置検出センサと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置。 The magnetic pole position detection sensor is
An on-pole position detection sensor for detecting a position of the magnetic pole for starting energization of the motor coil;
An off magnetic pole position detection sensor for detecting a magnetic pole position at which energization of the motor coil is stopped;
The drive device for a single-phase DC brushless motor according to claim 1, wherein: 前記制御手段は、前記単相ＤＣブラシレスモータの起動時から所定時間が経過するまでは、前記オフ磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御することを特徴とする請求項２に記載の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置。   The control means controls the switching element to be turned on or off based on a magnetic pole position detection signal output from the off magnetic pole position detection sensor until a predetermined time has elapsed since the start of the single-phase DC brushless motor. The drive device for a single-phase DC brushless motor according to claim 2. 前記制御手段は、前記単相ＤＣブラシレスモータのロック時には、前記オフ磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号に基づき、前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御することを特徴とする請求項２または請求項３の何れかに記載の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置。   3. The control device according to claim 2, wherein when the single-phase DC brushless motor is locked, the switching element is turned on or off based on a magnetic pole position detection signal output from the off magnetic pole position detection sensor. 4. The drive device for a single-phase DC brushless motor according to claim 3. 前記制御手段は、前記磁極位置検出センサから磁極位置検出信号が出力された後、所定時間経過後に前記スイッチング素子をオンまたはオフ制御することを特徴とする請求項１に記載の単相ＤＣブラシレスモータの駆動装置。   2. The single-phase DC brushless motor according to claim 1, wherein the control unit controls the switching element to be turned on or off after a predetermined time has elapsed after the magnetic pole position detection signal is output from the magnetic pole position detection sensor. Drive device.
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