JPH07322680A

JPH07322680A - ブラシレス直流モータ

Info

Publication number: JPH07322680A
Application number: JP6108352A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kiyoma; 利明清間; Hiromitsu Nakano; 博充中野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】位相誤差検出器等のフィルター回路を必要と
しないブラシレス直流モータを提供することを目的とす
る。【構成】モータ駆動コイルに誘起される逆起電圧を逆
起電圧検出手段により検出し、その検出出力信号を第
一，第二の信号処理手段に入力し、第二の信号処理手段
の出力信号をもとに遅延手段で遅延信号を形成し、前記
第一の信号処理手段の出力と前記遅延手段の出力信号を
通電制御手段により信号処理し、駆動手段を介してモー
タ駆動コイルに通電することにより位置検出素子を必要
とせず、モータの速度に関わらず常に効率よく駆動する
ことができるブラシレス直流モータを少ない素子数で実
現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロータマグネットの回転
位置を検出するための位置検出素子を不要としたブラシ
レス直流モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ブラシレス直流モータは長寿命で
高信頼性が要求される産業用機器や映像・音響機器に広
く使用されている。

【０００３】従来、この種のブラシレス直流モータは固
定子巻線の通電相の切換のためにブラシに相当する位置
検出素子（例えばホール素子）を使用している。

【０００４】近年、機器の小型化に伴い使用されるモー
タも小型かつ薄型化され、ホール素子等の位置検出素子
を取り付ける場所的な余裕がなくなってきている。そこ
で、ホール素子等の位置検出素子の全くないブラシレス
直流モータが従来よりいくつか提案されており、例えば
特開昭６３−３１６６９１号公報に示されているような
ものがある。

【０００５】以下図面を参照しながら、上記した従来の
位置検出素子の全くないブラシレス直流モータの一例に
ついて説明する。

【０００６】図１１は従来のブラシレス直流モータの回
路構成図である。図１１において、駆動トランジスタ１
０〜１５の各ベースは電力増幅器４３の出力にそれぞれ
接続され、前記電力増幅器４３の入力は論理回路４２の
出力に接続されている。ここで、前記論理回路４２およ
び前記電力増幅器４３は通電切換回路４４を構成してい
る。前記論理回路４２の入力は分周回路４１の出力Ｄ₁
に接続され、前記分周回路４１の入力は電圧制御発振器
４０の出力に接続されている。前記分周回路４１の他の
出力Ｄ₂と前記論理回路４２の出力Ｕ₁，Ｕ₂，Ｖ₁，
Ｖ₂，Ｗ₁，Ｗ₂は位相差検出パルス発生回路２８に入力
され、駆動コイル１，２，３の一端Ｕ_O，Ｖ_O，Ｗ_Oはバ
ッファ回路２１，２２，２３に入力されている。前記バ
ッファ回路２１，２２，２３の各出力Ｕ_B，Ｖ_B，Ｗ_Bは
比較器２７に入力されるとともに抵抗２４，２５，２６
を介して共通接続され、この共通接続点Ｎ_Bは前記比較
器２７に入力されている。前記比較器２７の出力ＰＤは
前記位相差検出パルス発生回路２８の出力により制御さ
れる。ここで前記各構成要素２１〜２８は位相誤差検出
器２０を構成し、前記出力ＰＤは前記位相誤差検出器２
０の出力となっている。前記位相誤差検出器２０の出力
ＰＤは抵抗３２を介して演算増幅器３１の反転入力端子
に接続され、前記演算増幅器３１の反転入力端子と、出
力端子の間には抵抗３３とコンデンサ３４の直列回路と
コンデンサ３５が挿入されている。前記演算増幅器３１
の非反転入力端子は抵抗３６，３７により一定バイアス
電圧が印加されている。ここで前記各構成要素３１〜３
７により誤差増幅器３０を構成し、前記誤差増幅器３０
の出力ＥＡＯは前記電圧制御発振器４０の入力に接続さ
れている。

【０００７】以上のように構成された従来のブラシレス
直流モータについて、以下その動作について説明する。

【０００８】図１２は従来のブラシレス直流モータの動
作説明図であり、駆動コイル逆起電圧と駆動コイル通電
波形の位相関係を示すものである。図１２（ａ）は前記
逆起電圧（波線部）と前記通電波形（実線部）の位相関
係が最適にある場合であり、図１２（ｂ），図１２
（ｃ）は位相角ψだけ最適状態からずれた場合を示して
いる。ここで図１１において、電圧制御発振器４０の出
力は分周回路４１、通電切換回路４４、駆動トランジス
タ１０〜１５を通して駆動コイル１〜３に伝達されてい
る。したがって前記電圧制御発振器４０の出力と前記駆
動コイル１〜３の通電波形には一定の位相関係が存在す
る。すなわち、電圧制御発振器の発振周波数および位相
を制御することにより、駆動コイル逆起電圧と駆動コイ
ル通電波形の位相を制御することが可能となる。そこ
で、図１２（ｂ），図１２（ｃ）に示したように、駆動
コイル通電波形との間に位相角ψのずれを生じた場合、
その位相誤差ψを位相誤差検出器２０および誤差増幅器
３０により検出増幅し、ψが零となるよう電圧制御発振
器４０の発振周波数および位相を制御する位相制御ルー
プを設けることにより、図１２（ａ）に示すような最適
通電状態を確保することが可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、誤差増幅器３０で積分フィルターを構成し
コンデンサや抵抗等の部品が多く、その定数設定がモー
タの特性および使用条件によって複雑となる。例えば、
モータを低速回転数で駆動する場合、前記誤差増幅器３
０の積分フィルターの時定数は大きく設定しなくてはな
らない。すなわち、フィルターを構成するコンデンサや
抵抗の定数を大きくする必要がある。しかし、前記コン
デンサや抵抗の定数を大きくし過ぎるとモータの起動性
や応答性が著しく悪化する。

【００１０】また、モータを起動させる際にはモータ駆
動コイルに回転磁界を発生させるべく順次モータ駆動コ
イルに通電するためリングカウンタ等の回路が必要であ
り、素子数を増やす原因となる。また、回転磁界を発生
させるため正規の回転方向とは逆の方向に同期して回転
してしまうということがあった。

【００１１】さらに、従来のブラシレス直流モータには
逆転ブレーキ機能がないため、モータを急激に減速する
必要がある場合や、コンパクトディスクのスピンドルモ
ータ等の線速度一定の制御（ＣＬＶ）が必要な用途では
使えない。

【００１２】以上のように、従来のブラシレス直流モー
タは様々な問題点を有していた。本発明は上記従来の問
題点を解決するもので、位相誤差検出器等のフィルター
回路を必要としないブラシレス直流モータを提供するこ
とを目的とする。

【００１３】また、モータ起動の際に、逆方向に同期し
て回転する不具合の発生しないブラシレス直流モータを
提供することを目的とする。

【００１４】さらに逆転ブレーキの機能を付加し、線速
度一定の制御やモータを急激に停止する必要がある用途
にも使用可能なブラシレス直流モータを提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】回路構成が簡単で効率の
良いブラシレス直流モータを提供する目的を達成するた
めに本発明のブラシレス直流モータは、複数相のモータ
駆動コイルと、ロータマグネットと、前記モータ駆動コ
イルの逆起電圧を検出する逆起電圧検出手段と、前記逆
起電圧検出手段の出力信号をもとに前記逆起電圧のゼロ
クロスポイントから始まる電気角１２０度の信号を出力
する第一の信号処理手段と、前記逆起電圧検出手段の出
力信号をもとに前記逆起電圧のゼロクロスポイントから
始まる電気角６０度の信号を出力する第二の信号処理手
段と、前記第二の信号処理手段の出力信号をもとにコン
デンサを充電および放電させ、その充電電流と放電電流
の比によって遅延時間を設定する遅延手段と、前記第一
の信号処理手段および前記遅延手段の出力信号をもとに
前記モータ駆動コイルへの通電切換信号を出力する通電
制御手段と、前記通電制御手段の出力信号により前記モ
ータ駆動コイルへ通電を行う駆動手段の構成を有してい
る。

【００１６】また、モータ起動の際に逆方向に同期して
回転する不具合の発生しないブラシレス直流モータを提
供する目的を達成するために本発明のブラシレス直流モ
ータは、モータを起動させる際にモータ駆動コイルの全
相数よりも少ない数の指定した相に通電してモータを振
動させ、前記モータ駆動コイルに誘起される逆起電圧を
検出した後定常駆動モードに切換えるモータ起動手段の
構成を有している。

【００１７】さらに逆転ブレーキの機能を付加し、線速
度一定の制御やモータを急激に停止する必要がある用途
にも使用可能なブラシレス直流モータを提供する目的を
達成するために本発明のブラシレス直流モータは、モー
タ駆動コイルの逆起電圧と前記モータ駆動コイルの中性
点電位との交点を検出するエッジ検出手段と、前記エッ
ジ検出手段の出力信号をもとに波形を合成する波形処理
手段と、前記波形処理手段の出力信号をもとに前記モー
タ駆動コイルへの通電切換信号を出力する通電切換手段
と、モータ外部からのブレーキ信号が入力されると前記
通電切換手段の出力信号を電気角１８０度位相をシフト
する位相シフト手段と、前記位相シフト手段の出力信号
により前記モータ駆動コイルへ通電を行う駆動手段から
なる構成を有している。

【００１８】

【作用】上記構成によって、モータ駆動コイルの逆起電
圧を逆起電圧検出手段により検出し、前記逆起電圧検出
手段の出力信号をもとに電気角１２０度の信号を形成
し、前記逆起電圧のゼロクロスポイントからコンデンサ
の充電電流と放電電流の比によって設定される遅延を設
けて、モータ駆動コイルへの通電切換信号を形成するこ
とにより、モータの速度に関わらず常に効率よく駆動す
ることができる。

【００１９】またモータ起動の際には、モータ駆動コイ
ルの全相数よりも少ない数の指定した相に通電してモー
タを振動させモータ駆動コイルに誘起される逆起電圧を
検出した後定常駆動モードに切換えることにより、正規
の回転方向とは逆方向にモータが同期して回転すること
なく安定した起動性を少ない素子数で実現することがで
きる。

【００２０】さらに、モータ外部からのブレーキ信号が
入力されると通電切換手段の出力信号の位相を電気角１
８０度シフトしモータ駆動コイルに通電することによ
り、線速度一定の制御やモータを急激に停止する必要が
ある用途にも使用可能なブラシレス直流モータを実現で
きる。

【００２１】

【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。

【００２２】図１において、駆動トランジスタ１０〜１
５の各ベースは通電制御手段６０の出力にそれぞれ接続
され、前記通電制御手段６０の入力は第一の信号処理手
段３５０の出力と遅延手段５５０の出力にそれぞれ接続
されている。コンデンサ５１，５２の一方の端子はそれ
ぞれ前記遅延手段５５０に接続され、他方の端子は接地
されている。前記遅延手段５５０の入力は第二の信号処
理手段４５０の出力に接続され、前記第一の信号処理手
段３５０の入力と前記第二の信号処理手段４５０の入力
はぞれぞれ共通接続されている。コンパレータ２１０〜
２３０の出力は前記第一の信号処理手段３５０と前記第
二の信号処理手段４５０の共通接続された入力にそれぞ
れ接続され、前記コンパレータ２１０〜２３０の反転入
力端子は共通接続されるとともにモータ駆動コイル１〜
３の共通接続端子Ｎに接続されている。前記コンパレー
タ２１０〜２３０の非反転入力端子は前記モータ駆動コ
イル１〜３の一方の端子に接続されるとともにノイズ吸
収用コンデンサ１６〜１８を介してそれぞれ接地されて
おり、前記コンパレータ２１０〜２３０は逆起電圧検出
手段２５０を構成している。前記駆動トランジスタ１０
のエミッタと前記駆動トランジスタ１３のコレクタは前
記モータ駆動コイル１の一方の端子に共通接続されてい
る。同様に前記駆動トランジスタ１１のエミッタと前記
駆動トランジスタ１４のコレクタは前記モータ駆動コイ
ル２の一方の端子に共通接続され、前記駆動トランジス
タ１２のエミッタと前記駆動トランジスタ１５のコレク
タは前記モータ駆動コイル３の一方の端子に共通接続さ
れている。前記駆動トランジスタ１０〜１２のコレクタ
は共通接続され電源ＶＳに接続されている。前記駆動ト
ランジスタ１３〜１５のエミッタは共通接続され接地さ
れており、前記駆動トランジスタ１０〜１５は駆動手段
７０を構成している。

【００２３】以上のように構成されたブラシレス直流モ
ータについて、図２を用いてその動作を説明する。ま
ず、図１のモータ駆動コイル１〜３に誘起される逆起電
圧を正弦波と仮定するとそれぞれ図２のＵｅ，Ｖｅ，Ｗ
ｅで示す位相関係にあり、前記モータ駆動コイルの共通
接続点の電位は同図Ｎのように示される。前記Ｕｅ，Ｖ
ｅ，ＷｅとＮを逆起電圧検出手段２５０の構成要素であ
るコンパレータ２１０〜２３０によりそれぞれ波形整形
するとＵ１，Ｖ１，Ｗ１に示す位相的に逆起電圧に比例
した電気角１８０度の信号が得られる。前記Ｕ１，Ｖ
１，Ｗ１を第一の信号処理手段３５０によりロジック処
理しＵ２Ｈ，Ｕ２Ｌ，Ｖ２Ｈ，Ｖ２Ｌ，Ｗ２Ｈ，Ｗ２Ｌ
に示す電気角１２０度の信号が得られる。また、前記Ｕ
１，Ｖ１，Ｗ１を第二の信号処理手段４５０によりロジ
ック処理して電気角６０度の信号Ｍが得られる。前記第
二の信号処理手段４５０の出力信号Ｍをもとに遅延手段
５５０によりコンデンサ５１，５２を充電・放電させる
ことにより得られる信号を波形整形し合成することによ
り、逆起電圧のゼロクロスポイントから始まる電気角３
０度の信号Ｄが得られる。通電制御手段６０により前記
信号Ｄをもとに前記第一の信号処理手段３５０の出力信
号Ｕ２Ｈ，Ｕ２Ｌ，Ｖ２Ｈ，Ｖ２Ｌ，Ｗ２Ｈ，Ｗ２Ｌを
電気角３０度遅延させてＵ３Ｈ，Ｕ３Ｌ，Ｖ３Ｈ，Ｖ３
Ｌ，Ｗ３Ｈ，Ｗ３Ｌが得られる。前記通電切換手段６０
の出力信号Ｕ３Ｈ，Ｕ３Ｌ，Ｖ３Ｈ，Ｖ３Ｌ，Ｗ３Ｈ，
Ｗ３Ｌにより駆動手段であるトランジスタ１０〜１５を
順次ＯＮ，ＯＦＦさせることによりモータを効率よく駆
動することができる。なお、前記通電切換手段６０の出
力信号Ｕ３Ｈ，Ｕ３Ｌ，Ｖ３Ｈ，Ｖ３Ｌ，Ｗ３Ｈ，Ｗ３
Ｌは説明より明らかなように、位相的に逆起電圧と比例
した信号をもとに形成しているため、モータの回転数が
変化した場合でも同様に効率よく駆動することができ
る。

【００２４】遅延手段５５０の具体的な構成としては、
例えば図３に示したようなものが考えられる。図３にお
いて、トランジスタ１０８〜１１３のベースと前記トラ
ンジスタ１０８のコレクタは共通接続されており、前記
トランジスタ１０８〜１１３はカレントミラー回路を構
成している。前記トランジスタ１０８のエミッタは抵抗
１０２を介して安定化電源Ｖｃｃに接続されている。同
様に前記トランジスタ１０９〜１１３のエミッタは抵抗
１０３〜１０７を介してそれぞれ安定化電源Ｖｃｃに接
続されている。前記トランジスタ１０８のコレクタはト
ランジスタ１１６のコレクタに接続され、トランジスタ
１１６のエミッタは抵抗１２４を介して接地されてい
る。前記トランジスタ１１６のベースはトランジスタ１
１５のベースとコレクタに共通接続されるとともに定電
流源１１４を介して前記Ｖｃｃに接続されており、トラ
ンジスタ１１５のエミッタは抵抗１２３を介して接地さ
れている。前記トランジスタ１０９のコレクタはトラン
ジスタ１１７のコレクタとベースおよびトランジスタ１
１８のベースと共通接続され、トランジスタ１１７のエ
ミッタは抵抗１２５を介して接地されている。前記トラ
ンジスタ１１８のエミッタは抵抗１２６を介して接地さ
れ、同コレクタはコンデンサ５１を介して接地されると
ともに前記トランジスタ１１０のコレクタと接続される
とともにコンパレータ１３１の非反転入力端子に接続さ
れている。インバータ１０１の入力は抵抗１２７を介し
てトランジスタ１２１のベースに接続され、遅延手段５
５０の入力を構成している。前記トランジスタ１２１の
エミッタは接地され、同コレクタは前記トランジスタ１
１８のベースに接続されている。前記トランジスタ１１
１のコレクタはトランジスタ１１９のコレクタおよびベ
ースとトランジスタ１２０のベースと共通接続され、ト
ランジスタ１１９のエミッタは抵抗１２８を介して接地
されている。前記トランジスタ１２０のエミッタは抵抗
１２９を介して接地され、同コレクタはコンデンサ５２
を介して接地されるとともに前記トランジスタ１１２の
コレクタと接続されるとともにコンパレータ１３２の非
反転入力端子に接続されている。前記インバータ１０１
の出力は抵抗１３０を介してトランジスタ１２２のベー
スに接続され、トランジスタ１２２のエミッタは接地さ
れ同コレクタは前記トランジスタ１２０のベースに接続
されている。前記コンパレータ１３１，１３２の反転入
力端子は共通接続され、前記トランジスタ１１３のコレ
クタは前記コンパレータ１３１，１３２の反転入力端子
と接続されるとともに抵抗１３４を介して接地されてい
る。前記コンパレータ１３１，１３２の出力はそれぞれ
ＮＡＮＤ回路の入力に接続され、ＮＡＮＤ回路１３３の
出力は遅延手段５５０の出力を構成している。

【００２５】以上のように構成された遅延手段につい
て、以下その動作を説明する。図４は遅延手段５５０の
動作説明図であり、図４に示すＭは第二の信号処理手段
の出力である。図４において、トランジスタ１１５と１
１６およびトランジスタ１０８〜１１３はカレントミラ
ー回路を構成しており定電流源１１４の電流Ｉはトラン
ジスタ１１７に伝達される。前記第二の信号処理手段の
出力ＭがＨｉｇｈの場合トランジスタ１２１はＯＮし、
トランジスタ１１７，１１８はＯＦＦし、トランジスタ
１１０のコレクタ電流Ｉ_C110（Ｉ_C110＝Ｉ）でコンデン
サ５１は充電される。次に信号ＭがＬｏｗの場合、前記
トランジスタ１２１はＯＦＦし、前記トランジスタ１１
７と１１８はＯＮする。ここで、前記トランジスタ１１
８は三倍サイズのトランジスタを使用しており、トラン
ジスタ１１８のエミッタ電流Ｉ_e118には電流Ｉの三倍の
電流（３Ｉ）が流れる。したがって、トランジスタ１１
８がＯＮの場合Ｉ_e118−Ｉ_C110＝２Ｉの電流でコンデン
サ５１は放電される。この時のコンデンサ５１の充放電
の様子を図４のＴ１に示す。同様にコンデンサ５２も充
放電されその波形をＴ２示す。図４より明らかなよう
に、充電時間に対して放電時間は半分になり、コンパレ
ータ１３１，１３２の出力Ｐ１，Ｐ２およびＮＡＮＤ回
路１３３の出力Ｄは図４に示すとおりである。ここで前
記ＮＡＮＤ回路１３３の出力Ｄは遅延手段の出力を構成
しており、電気角６０度の入力信号Ｍに対して電気角３
０度の出力信号Ｄを得ることができる。前記コンパレー
タ１３１，１３２の反転入力端子およびトランジスタ１
１３のコレクタに接続されている抵抗１３４は、前記コ
ンパレータ１３１，１３２のオフセットを対策するもの
で前記コンパレータの動作を確実にするために微少のバ
イアス電位を発生しているもので、コンパレータに±電
源を使用する場合は必ずしも必要ではない。

【００２６】なお、本実施例では遅延手段のコンデンサ
５１，５２の充電電流：放電電流の比を１：２として電
気角３０度の出力信号Ｄを得たが、充電電流と放電電流
の比を換えることにより電気角６０度以下の任意の信号
を得ることができる。

【００２７】（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。

【００２８】図５は本発明の第２の実施例におけるブラ
シレス直流モータの構成図である。本発明の第１の実施
例のブラシレス直流モータと同一機能を有する部分は同
一記号を付し、その説明を省略する。図５において、駆
動トランジスタ１０〜１５の各ベースは通電切換手段９
０に接続されるとともに前記駆動トランジスタ１０，１
１，１３，１４のベースはそれぞれ起動手段８０に接続
されている。前記通電切換手段９０の出力Ｒは前記起動
手段８０に接続され、前記通電切換手段９０の入力は波
形整形手段１５０に接続されている。前記波形整形手段
１５０の入力はコンパレータ２１０〜２３０の出力に接
続され、前記コンパレータ２１０〜２３０の反転入力端
子は共通接続されるとともにモータ駆動コイル１〜３の
共通接続点に接続され、前記コンパレータ２１０〜２３
０の非反転入力端子はモータ駆動コイル１〜３の一方の
端子に接続されるとともにノイズ吸収用コンデンサ１６
〜１８を介してそれぞれ接地されており、前記コンパレ
ータ２１０〜２３０は逆起電圧検出手段２５０を構成し
ている。前記駆動トランジスタ１０のエミッタと前記駆
動トランジスタ１３のコレクタは前記モータ駆動コイル
１の一方の端子に共通接続されている。同様に前記駆動
トランジスタ１１のエミッタと前記駆動トランジスタ１
４のコレクタは前記モータ駆動コイル２の一方の端子に
共通接続され、前記駆動トランジスタ１２のエミッタと
前記駆動トランジスタ１５のコレクタは前記モータ駆動
コイル３の一方の端子に共通接続されている。前記駆動
トランジスタ１０〜１２のコレクタは共通接続され電源
ＶＳに接続されている。前記駆動トランジスタ１３〜１
５のエミッタは共通接続され接地されており、前記駆動
トランジスタ１０〜１５は駆動手段７０を構成してい
る。

【００２９】図５において、逆起電圧検出手段２５０と
駆動手段７０は図１の構成と同様なものである。

【００３０】上記のように構成されたブラシレス直流モ
ータについて、以下その動作を説明する。まず、モータ
定常駆動時はモータ駆動コイルに誘起される逆起電圧を
逆起電圧検出手段２５０により検出し、前記逆起電圧検
出手段の出力を波形整形手段１５０により波形処理して
通電切換手段９０に入力し、前記通電切換手段９０の出
力信号Ｕ３Ｈ，Ｕ３Ｌ，Ｖ３Ｈ，Ｖ３Ｌ，Ｗ３Ｈ，Ｗ３
Ｌにより駆動手段７０の構成要素である駆動トランジス
タ１０〜１５をスイッチングさせることによりモータを
駆動する。

【００３１】次に、モータ起動時について説明する。モ
ータ起動時には逆起電圧が発生していないため前記通電
切換手段９０の出力はない状態にある。この状態におい
て、起動手段８０の出力信号ＳＴ１〜ＳＴ４によりあら
かじめ指定した二通りの通電経路を交互に選択する。す
なわち、駆動トランジスタ１１と１３をＯＮすることで
駆動コイル２〜１へ通電を行い、次に駆動トランジスタ
１０と１４をＯＮし駆動コイル１〜２へ通電を行う。こ
の様に前記駆動トランジスタ１１と１３および前記駆動
トランジスタ１０と１４を交互にＯＮさせることにより
モータを振動させる。前記モータの振動により逆起電圧
が発生し、逆起電圧検出手段２５０により前記逆起電圧
が検出されると通電切換手段９０の出力信号Ｒが出力さ
れ、起動手段８０をＯＦＦさせ、モータは前記定常時と
同様に駆動される。

【００３２】起動手段８０の具体的な構成としては、例
えば図６に示したようなものが考えられる。図６におい
て、コンデンサ４０２は発振回路４０１に接続され、前
記発振回路４０２の出力ＴＭはトランジスタ４０４，４
０５のベースおよびトランジスタ４０６のコレクタと共
通接続され、前記トランジスタ４０６，４０７のベース
は共通接続されるとともにリセット回路４０３に接続さ
れている。前記リセット回路４０３の入力は通電切換手
段９０の出力Ｒが接続され、前記リセット回路４０３の
入力は起動手段８０の入力を構成している。前記トラン
ジスタ４０４〜４０７のエミッタは接地され、前記トラ
ンジスタ４０７のコレクタは前記トランジスタ４０４の
コレクタおよびトランジスタ４０９のベースと共通接続
され、抵抗４０８を介して電源Ｖｃｃに接続されてい
る。前記トランジスタ４０９のエミッタは接地され、同
コレクタは抵抗４１７，４２０を介してそれぞれトラン
ジスタ４１８，４２１のベースに接続されている。前記
トランジスタ４０５のコレクタは抵抗４１０を介して電
源Ｖｃｃに接続されるとともに、抵抗４１１，４１４を
介してそれぞれトランジスタ４２１，４１５のベースに
接続されている。前記トランジスタ４１２，４１５，４
１８，４２１のエミッタは電源Ｖｃｃに接続され、同ト
ランジスタ４１２，４１５，４１８，４２１は抵抗４１
３，４１６，４１９，４２２を介してそれぞれ出力ＳＴ
１〜ＳＴ４を構成している。前記ＳＴ１〜ＳＴ４は起動
手段８０の出力を構成している。

【００３３】以上のように構成された起動手段につい
て、以下その動作を説明する。図７は起動手段８０の動
作説明図であり、同図に示すＲは通電切換手段９０の出
力である。図７において、ＴＭは発振回路４０１の出力
信号であり、コンデンサ４０２を自励発振させその発振
信号を波形整形することにより得ることができる。ま
ず、前記信号ＴＭがＨｉｇｈの場合、トランジスタ４０
４，４０５はＯＮする。前記トランジスタ４０５がＯＮ
するとトランジスタ４１２，４１５もＯＮしＳＴ１およ
びＳＴ２はＨｉｇｈになる。一方トランジスタ４０４が
ＯＮするとトランジスタ４０９はＯＦＦしトランジスタ
４１８，４２１もＯＦＦし、出力ＳＴ３およびＳＴ４は
ハイ・インピーダンスとなる。次に、前記発振回路４０
１の出力ＴＭがＬｏｗの場合、トランジスタ４０４，４
０５はＯＦＦする。前記トランジスタ４０５がＯＦＦす
るとトランジスタ４１２，４１５もＯＦＦしＳＴ１およ
びＳＴ２はハイ・インピーダンスとなる。一方トランジ
スタ４０４がＯＦＦするとトランジスタ４０９はＯＮし
トランジスタ４１８，４２１もＯＮし、出力ＳＴ３およ
びＳＴ４はＨｉｇｈとなる。このように、前記発振回路
４０１の出力ＴＭに同期して起動手段８０の出力ＳＴ
１，ＳＴ２およびＳＴ３，ＳＴ４は交互にＯＮ／ＯＦＦ
する。次に、通電切換手段９０の出力信号Ｒがリセット
回路４０３に入力されると、前記リセット回路４０３の
出力はＨｉｇｈにラッチされ、トランジスタ４０６、４
０７および４０９はＯＮし、トランジスタ４１２，４１
５，４１８，４２１はＯＦＦし、出力ＳＴ１〜ＳＴ４は
全てハイ・インピーダンスとなる。

【００３４】以上のように起動手段８０を設けることに
より、モータ起動の際にモータ駆動コイルに回転磁界を
発生させるべく順次モータ駆動コイルに通電するためリ
ングカウンタ等の回路は必要なく、少ない素子数でモー
タを起動できる。また、回転磁界を発生させないため正
規の回転方向とは逆の方向に同期して回転してしまうと
いうような不具合は発生しない。

【００３５】（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。

【００３６】図８は本発明の第３の実施例におけるブラ
シレス直流モータの構成図である。本発明の第１および
第２の実施例におけるブラシレス直流モータと同一機能
を有する部分は同一記号を付し、その説明を省略する。
図８において、駆動トランジスタ１０〜１５の各ベース
は位相シフト手段１００に接続されている。ブレーキ信
号ＢＲおよび通電切換手段９０の出力Ｕ３Ｈ，Ｖ３Ｈ，
Ｗ３Ｈ，Ｕ３Ｌ，Ｖ３Ｌ，Ｗ３Ｌはそれぞれ前記位相シ
フト手段１００に接続され、前記通電切換手段９０の入
力は波形処理手段２００の出力Ｕ２Ｈ，Ｖ２Ｈ，Ｗ２
Ｈ，Ｕ２Ｌ，Ｖ２Ｌ，Ｗ２Ｌが接続されている。エッジ
検出手段３００の出力は前記波形処理手段２００に接続
され、前記波形処理手段２００の出力の一部は前記エッ
ジ検出手段３００にフィードバックされている。前記エ
ッジ検出手段３００の入力の一つはモータ駆動コイル１
〜３の共通接続された端子Ｎに接続され、他の入力は前
記モータ駆動コイル１〜３の他方の端子に接続されると
ともにノイズ吸収用コンデンサ１６〜１８を介してそれ
ぞれ接地されており、前記駆動トランジスタ１０のエミ
ッタと前記駆動トランジスタ１３のコレクタは前記モー
タ駆動コイル１の一方の端子に共通接続されている。同
様に前記駆動トランジスタ１１のエミッタと前記駆動ト
ランジスタ１４のコレクタは前記モータ駆動コイル２の
一方の端子に共通接続され、前記駆動トランジスタ１２
のエミッタと前記駆動トランジスタ１５のコレクタは前
記モータ駆動コイル３の一方の端子に共通接続されてい
る。前記駆動トランジスタ１０〜１２のコレクタは共通
接続され電源ＶＳに接続されている。前記駆動トランジ
スタ１３〜１５のエミッタは共通接続され接地されてお
り、前記駆動トランジスタ１０〜１５は駆動手段７０を
構成している。

【００３７】図９において、通電切換手段９０と駆動手
段７０は図５の構成と同様なものである。

【００３８】以上のように構成されたブラシレス直流モ
ータについて、図９を用いてその動作を説明する。ま
ず、エッジ検出手段３００はモータ駆動コイル１〜３に
誘起される逆起電圧Ｕｅ，Ｖｅ，Ｗｅと前記モータ駆動
コイルの共通接続点の電位Ｎとの交点を検出し波形処理
してＵ１，Ｖ１，Ｗ１を出力する。波形処理手段２００
は前記Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を波形処理してＵ２Ｈ，Ｕ２
Ｌ，Ｖ２Ｈ，Ｖ２Ｌ，Ｗ２Ｈ，Ｗ２Ｌを出力する。通電
切換手段９０は前記Ｕ２Ｈ，Ｕ２Ｌ，Ｖ２Ｈ，Ｖ２Ｌ，
Ｗ２Ｈ，Ｗ２Ｌをもとに波形処理してＵ３Ｈ，Ｕ３Ｌ，
Ｖ３Ｈ，Ｖ３Ｌ，Ｗ３Ｈ，Ｗ３Ｌを出力する。位相シフ
ト手段１００はブレーキ信号ＢＲがＬｏｗの場合、Ｕ３
Ｈ，Ｖ３Ｈ，Ｗ３Ｈを駆動トランジスタ１０〜１２にそ
れぞれ出力し、同様にＵ３Ｌ，Ｖ３Ｌ，Ｗ３Ｌを駆動ト
ランジスタ１３〜１５にそれぞれ出力することによりモ
ータは定常駆動される。また、ブレーキ信号ＢＲがＨｉ
ｇｈの場合、位相シフト手段１００は前記Ｕ３Ｌ，Ｖ３
Ｌ，Ｗ３Ｌを駆動トランジスタ１０〜１２にそれぞれ出
力し、前記Ｕ３Ｈ，Ｖ３Ｈ，Ｗ３Ｈを駆動トランジスタ
１３〜１５にそれぞれ出力することによりモータには逆
転方向のトルクが発生しブレーキが掛かる。

【００３９】エッジ検出手段３００の具体的な構成とし
ては、例えば図１０に示したようなものが考えられる。
図１０において、比較回路３０１の非反転入力端子と、
比較回路３０２の反転入力端子は共通接続されるととも
にモータ駆動コイル１の一端に接続されている。同様に
比較回路３０３の非反転入力端子と、比較回路３０４の
反転入力端子は共通接続されるとともにモータ駆動コイ
ル２の一端に接続され、比較回路３０５の非反転入力端
子と、比較回路３０６の反転入力端子は共通接続される
とともにモータ駆動コイル３の一端に接続されている。
前記比較回路３０１，３０３，３０５の反転入力端子と
前記比較回路３０２，３０４，３０６の非反転入力端子
は全て共通接続されるとともに、前記モータ駆動コイル
１〜３の共通接続端子に接続されている。前記比較回路
３０１〜３０６には波形処理手段２００からのフィード
バック信号Ｖ２Ｌ，Ｖ２Ｈ，Ｗ２Ｌ，Ｗ２Ｈ，Ｕ２Ｌ，
Ｕ２Ｈがそれぞれ入力されている。前記比較回路３０
１，３０３，３０５の出力Ｕｕ，Ｖｕ，Ｗｕはセット・
リセットフリップフロップ（以下ＲＳＦＦと称する）３
０７，３０８，３０９のセット入力端子に接続され、前
記比較回路３０２，３０４，３０６の出力Ｕｄ，Ｖｄ，
Ｗｄは前記ＲＳＦＦのリセット入力端子に接続されてい
る。前記ＲＳＦＦ３０７〜３０９の出力端子はエッジ検
出手段３００の出力を構成している。

【００４０】エッジ検出手段について、以下その動作を
説明する。まず、比較回路３０１の非反転入力端子と比
較回路３０２の反転入力端子にはモータ駆動コイル１に
誘起される逆起電圧Ｕｅが入力され、前記比較回路３０
１の反転入力端子と前記比較回路３０２の非反転入力端
子にはモータ駆動コイルの中性点電位Ｎが入力されてお
り、前記ＵｅとＮの関係は図１０に示されるようになっ
ている。前記比較回路３０１はＶ２Ｌ信号がＨｉｇｈの
時にのみ前記ＵｅとＮの比較を行うことによって出力Ｕ
ｕが得られる。同様に比較回路３０２〜３０６の出力Ｕ
ｄ，Ｖｕ，Ｖｄ，Ｗｕ，Ｗｄを得ることができる。次
に、ＲＳＦＦ３０７は前記Ｕｕの立ち上がりエッジで出
力をＨｉｇｈにセットし、前記Ｕｄの立ち上がりエッジ
で出力をＬｏｗにリセットして前記ＲＳＦＦ３０７の出
力信号Ｕ１を得ることができる。同様にＲＳＦＦ３０
８，３０９の出力Ｖ１，Ｗ１を得ることができる。

【００４１】以上のように、エッジ検出手段によりモー
タ駆動コイルに誘起される逆起電圧と前記モータ駆動コ
イルの中性点電位との交点を検出し、その検出出力信号
をもとにモータ駆動コイルへの通電切換信号を形成しモ
ータに通電を行うようにすることで、ブレーキ信号ＢＲ
がＨｉｇｈになり逆転ブレーキを掛けるように通電して
もモータへの通電切換信号を確保でき、位相シフト手段
１００は前記Ｕ３Ｌ，Ｖ３Ｌ，Ｗ３Ｌを駆動トランジス
タ１０〜１２にそれぞれ出力し、前記Ｕ３Ｈ，Ｖ３Ｈ，
Ｗ３Ｈを駆動トランジスタ１３〜１５にそれぞれ出力す
ることにより逆転方向のトルクが発生しモータにブレー
キを掛けることができる。

【００４２】なお、上記実施例においてモータ駆動コイ
ルに誘起される逆起電圧と前記モータ駆動コイルの中性
点電位を比較するために、逆起電圧検出手段２５０また
はエッジ検出手段３００に前記モータ駆動コイル１〜３
の共通接続点と前記モータ駆動コイル１〜３の他端を接
続したが、前記モータ駆動コイルの共通接続点は前記モ
ータ駆動コイルの共通接続点と等価な信号を用いても構
わない。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明は、モータ駆動コイ
ルに誘起される逆起電圧を逆起電圧検出手段により検出
し、その検出出力信号を第一，第二の信号処理手段に入
力し、第二の信号処理手段の出力信号をもとに遅延手段
で遅延信号を形成し、前記第一の信号処理手段の出力と
前記遅延手段の出力信号を通電制御手段により信号処理
し、駆動手段を介してモータ駆動コイルに通電すること
により位置検出素子を必要とせず、モータの速度に関わ
らず常に効率よく駆動することができるブラシレス直流
モータを少ない素子数で実現することができる。

【００４４】また、モータを起動させる際にモータ駆動
コイルの全相数よりも少ない数の指定した相に通電して
モータを振動させ、前記モータ駆動コイルに誘起される
逆起電圧を検出した後定常駆動モードに切換えるモータ
起動手段を設けることにより、モータ起動の際に逆方向
に同期して回転する不具合の発生しないブラシレス直流
モータを少ない素子数で実現することができる。

【００４５】また、モータ駆動コイルの逆起電圧と前記
モータ駆動コイルの中性点電位との交点を検出するエッ
ジ検出手段と、前記エッジ検出手段の出力信号をもとに
波形を合成する波形処理手段と、前記波形処理手段の出
力信号をもとに前記モータ駆動コイルへの通電切換信号
を出力する通電切換手段と、モータ外部からのブレーキ
信号が入力されると前記通電切換手段の出力信号を電気
角１８０度位相をシフトする位相シフト手段と、前記位
相シフト手段の出力信号を駆動手段を介して前記モータ
駆動コイルへ通電を行うことにより逆転ブレーキの機能
を付加し、線速度一定の制御やモータを急激に停止する
必要がある用途にも使用可能なブラシレス直流モータを
実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるブラシレス直流
モータの回路構成図

【図２】同ブラシレス直流モータにおける動作説明のた
めのタイミング図

【図３】同ブラシレス直流モータにおける遅延手段の回
路構成図

【図４】同ブラシレス直流モータにおける遅延手段の動
作説明のためのタイミング図

【図５】本発明の第２の実施例におけるブラシレス直流
モータの回路構成図

【図６】同ブラシレス直流モータにおける起動手段の回
路構成図

【図７】同ブラシレス直流モータにおける起動手段の動
作説明のためのタイミング図

【図８】本発明の第３の実施例におけるブラシレス直流
モータの回路構成図

【図９】同ブラシレス直流モータにおける動作説明のた
めのタイミング図

【図１０】同ブラシレス直流モータにおけるエッジ検出
手段の回路構成図

【図１１】従来のブラシレス直流モータの回路構成図

【図１２】従来のブラシレス直流モータの動作説明図

【符号の説明】

１，２，３駆動コイル６０通電制御手段７０駆動手段８０起動手段９０通電切換手段１００位相シフト手段１５０波形整形手段２００波形処理手段２５０逆起電圧検出手段３００エッジ検出手段３５０第一の信号処理手段４５０第二の信号処理手段５５０遅延手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数相のモータ駆動コイルと、ロータマグ
ネットと、前記モータ駆動コイルの逆起電圧を検出する
逆起電圧検出手段と、前記逆起電圧検出手段の出力信号
をもとに前記逆起電圧のゼロクロスポイントから始まる
電気角１２０度の信号を出力する第一の信号処理手段
と、前記逆起電圧検出手段の出力信号をもとに前記逆起
電圧のゼロクロスポイントから始まる電気角６０度の信
号を出力する第二の信号処理手段と、前記第二の信号処
理手段の出力信号をもとにコンデンサを充電および放電
させその充電電流と放電電流の比によって遅延時間を設
定する遅延手段と、前記第一の信号処理手段および前記
遅延手段の出力信号をもとに前記モータ駆動コイルへの
通電切換信号を出力する通電制御手段と、前記通電制御
手段の出力信号により前記モータ駆動コイルへ通電を行
う駆動手段より構成されたブラシレス直流モータ。
【請求項２】複数相のモータ駆動コイルと、ロータマグ
ネットと、前記モータ駆動コイルの逆起電圧を検出する
逆起電圧検出手段と、前記逆起電圧検出手段の出力信号
をもとに前記モータ駆動コイルへの通電切換信号を出力
する通電切換手段と、前記通電切換手段の出力信号によ
り前記モータ駆動コイルへ通電を行う駆動手段と、モー
タを起動させる際に前記モータ駆動コイルの全相数より
も少ない数の指定した相に通電してモータを振動させ、
前記モータ駆動コイルに誘起される逆起電圧を検出した
後定常駆動モードに切換えるモータ起動手段より構成さ
れたブラシレス直流モータ。
【請求項３】複数相のモータ駆動コイルと、ロータマグ
ネットと、前記モータ駆動コイルの逆起電圧と前記モー
タ駆動コイルの中性点電位との交点を検出するエッジ検
出手段と、前記エッジ検出手段の出力信号をもとに波形
を合成する波形処理手段と、前記波形処理手段の出力信
号をもとに前記モータ駆動コイルへの通電切換信号を出
力する通電切換手段と、モータ外部からのブレーキ信号
が入力されると前記通電切換手段の出力信号を電気角１
８０度位相をシフトする位相シフト手段と、前記位相シ
フト手段の出力信号により前記モータ駆動コイルへ通電
を行う駆動手段より構成されたブラシレス直流モータ。
【請求項４】波形処理手段は、エッジ検出手段へのフィ
ードバック信号と通電切換手段への信号を出力するよう
にして構成された請求項３記載のブラシレス直流モー
タ。