JPS6311085A - １相ブラシレスモ−タの駆動方法及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は１相グラシレスモータの駆動に係り、特にホー
ル素子等の位置検知素子を用いるにとなく、ロータの回
路位置を検出して駆動させる方法及び装置に関する。

〈従来技術とその問題点〉 従来、この種モータとしては第３図及び第４図に例示す
るように、環状のステータコア１１に対向して突設した
磁極１１ａ、　１１ｆステータコイル１１ｏ、　１１ｄ
をそれぞれ巻装してステータ１０とし、このステータ１
０の磁極１１ａ、　１１１）と空隙を介して、Ｎ、Ｓ極
に永久着磁したロータ１２を同心配置して、該ロータ１
２の一回転軸１２ａを図示しないブラケットに回転自在
に支承させ、上記ステータ１０の磁極近傍には、ホール
素子等からなる位置検知素子１３をロータ１２の磁極と
対向させて配設してモータ本体を形成し、直流電源１４
の正側端子ＰＶＣＰ　Ｎ　Ｐ形トランジヌタ（、Ｑρエ
ミッタを接続し、このトランジスタ（、Ｑψコレクタに
、直流電源１４の負側端子Ｎにエミッタを接続したトラ
ンジスタＱ工、〜のコレクタをそれぞれ接続してインバ
ータ回路１５を形成し、このインバータ回路１５の上記
コレクタ相互の接続点を出力端として上記ステータコイ
ル１１ｏ、１１ｄを直列接続した両端Ｓ工、Ｓ２にそれ
ぞれ接続し、直流電源１４に抵抗Ｒ□。を介して接続端
子Ｐ□、Ｎ１を接続した位置検知素子１３の出力端子Ｈ
１ｆｔトランジスタ％、Ｑｘのベースに、また出力端子
Ｈ２をトランジスタ喝。

Ｑρペースに接続して、位置検知素子１３の出力信号に
より、トランジスタＱｕ−Ｑｙと〜、Ｑ工を交互にオン
させて、ステータコイル１１ｏ、　１１４Ｋｔ流全流し
、これにより磁化されたステータ１０の磁極１１ａ、ｌ
ｌｂとげ一タ１２の磁極との間に吸引・反撥力を作用さ
せて回転トルクを発生させ、ロータ１２ｔ−回転させる
ようになっている。

しかしながら、このように構成されたものにあってはロ
ータの回転位置を検出する位置検知素子をモータ本体Ｋ
ｍ込むため、その接続端子・出力端子をステータコイル
の両端と共に外部に引出してインバータ回路を備えた制
御部に接続しなければならず、引出しリード線の本数が
多く（上側では６本）なってリード線の配線処理に手間
を要すると共に、位置検知素子はその出力信号のレベル
が小さく、インピーダンスも高いので外部への引出しリ
ード線の長さが長くなるとノイズの影響をうけやすくな
って誤動作の原因となり、モータ本体と制御部とを離し
て機器に設置するものに対しては適用できず、しかも位
置検知素子は熱的に弱く放熱手段も必要となり、かつそ
の取付に高精度が要求されるので取付手段も複雑化し、
コストの高いものになるという問題を有している。

これを改善するため、３相ブラシレスモータにおいては
位置検知素子に代ってロータの回転位置をステータコイ
ルに発生する誘起電圧により検出して駆動させるように
したものがすでに公知となっているが、３相の場合には
転流しようとする相の転流クイミングは他の２相の誘起
電圧により検出することが可能でアシ、これに反して１
相の場合には、自相の印加電圧に重畳して発生する誘起
電圧から転流タイミング全検出しなければならないとい
う問題を有している。

〈発明の目的〉 本発明は上述した点にがんかみてなされたもので、１相
ブラシレスモータであっても、位置検知素子を用いるこ
となく、ロータの回転位置を誘起電圧より検出して駆動
させることができる方法及び装置を提供することにある
。

〈発明の概要〉 本発明は上記目的を達成するため、ステータコイルに発
生する誘起電圧のゼロクロス近傍においてはロータに発
生する回転トルクが極めて小さい点に着目し、このゼロ
クロス近傍でインバータ回路のトランジスタを全てオフ
状態にして誘起電圧のゼロ点を検出し、この検出信号に
よりステータコイｌしに流れる電流を反転させるように
したことを特徴とするものである。

〈発明の実施例〉 本発明の理解を容易にするため、ステータコイルの誘起
電圧とロータの磁極位置の関係について説明する。今モ
ータを第５図に示すように模擬的に考えると、ロータの
磁極１極当シの磁束をＢとしたとき、ステータコイルＬ
に鎖交するロータの磁束のベクトル成分φは φ＝＝　Ｂ　００８θ、・・・・・・…（１）（ただし
、θ：ＬとＢのなす角） となり、ロータが矢印で示す回転方向へ角速度ωで回転
しており、時刻ｔにおいて、ステータコイ／ｌ／Ｌとロ
ータの磁束Ｂのなす角θとすれば、時刻ｔにおけるφの
変化量、即ちφの時間微分ｄφ／ｄｔ、は ＝−１３ωｓｉｎωｔ　・・・・・・・・・（２）とな
るので、ステータコイルＬの誘起電圧Ｅは（ただし、０
２０℃） 故に、ωｔ＝θ＝９０°のとき正の最大値ωｔ＝θ＝２
７０°のとき負の最大値 となる正弦波電圧となる。

他方、ステータコイ／Ｉ／Ｌに電流１を流したとき、ロ
ータに働く力Ｆについて電流１がつくる磁界Ｈを平行磁
界と仮定してみると、第６図に示すように、ロータの磁
極に働く力Ｆは Ｆ：Ｂ　ｌＨ・・・・・・・・・（４）（ただし、ｌは
磁極の長さ） と示されるが、この方Ｆは、ロータを磁極方向に押しあ
るいは引張る方向に働く成分と、磁極を回転させる方向
に働く成分とに分離でき、後者のみがロータを回転させ
る力として寄与していることになる。

従って、ロータを回転させる力ＦｔＪ／ｉＦ１．＝　Ｆ
　５ｊ−ｎｏ＝　Ｂ　Ｉ　Ｈｓｉｎθ　・１旧・・（５
）となシ、これがモータの回転トルりとなる。

そして、上記Ｆｔはθが０°くθ〈１８０°の領域にお
いて０＝９０°のとき、正の最大値となるから、モータ
を同一方向に効率よく回転させるためては、θ＝９０°
を中心として通電すればよく、θが０°及び１８００に
近い領域では回転トルクは殆んど得られないことになる
。

ロータがさらに回転してθが１８０°以上の領域になっ
たとき、電流ｉをもし第６図と同一方向に流しておくと
、上記（５）式から明らかなように、回転トルクＦｔは
負となって回転を阻害する力となシ、回転を継続するこ
とができないので、この領域では電流１を逆方向に流す
と回転トルクＦｔは’ｔ＝−ＢＩＨｓｉ、ｎｏ　・・・
・・・・・・（６）（ただし、１８０°〈θ〈３６０°
） となシ、結果的に上記ＦＪＥ正となるのでロータは回転
を継続することになる。そして、この領域において上記
Ｆｉ　ｆ）　＝　２７０°のとき正の最大値となるので
、ロータを効率よく回転させるためにはθ；２７０°を
中心として上記第６図とは逆方向に電流１を流せばよい
ことになる。

以上の結果を図示すると第７図のようになる（ステータ
コイｐへの印加電圧は省略）。同図によればロータの回
転位置と誘起電圧自は完全に対応しているので、ロータ
の回転位置を誘起電圧により検出することが可能であり
、電流１の極性切替タイミング（転流タイミング）は誘
起電圧のゼロ点と一致することがわかる。

そこで本発明は上記タイミングで通電されて回転中のモ
ータから何等かの手段により誘起電圧のみを導出してゼ
ロ点を検出すれば、ロータの回転位置の検出ができる点
に着目し、かつ電流１を転流すべき時点、即ち、誘起電
圧のゼロ点附近では回転トルクＦｔは殆んどゼロであ）
、電流１は単にロータを引張る力にのみ寄与しておシ、
この附近で電流１を一旦遮断しても発生する回転トルり
Ｆｔに大きな変化を与えない点に着目してなされたもの
である。

以下本発明の実施例ｆ：第１図及び第２図によって説明
する。第２図はモータの基本的な構成図である。同図に
おいて、１はステータで、電磁鋼板をコ字状に打抜いて
積層し図示しないリベットでカシメ固定したステータヨ
ーク２の開口端部には先端を円弧状にして対向させた磁
極２ａ、　２１）を設け、継鉄部２ｃｌｌ′ｃば、コイ
ル枠３ａにコイル導体を巻回したステータコイル３が装
着されている。４はＮ。

Ｓ極に永久着磁されたロータで、上記ステータ１の磁極
２ａ、２−に同心状に配置され、細心に挿着した回転軸
４絣；ステータ１に装着された図示しないブラケットに
軸受を介して回転自在に支承されて、いわゆるスケ）Ｖ
　ｌ−ン形の１相ブラシレスモータに構成されている。

そして、上記ステータコイ／Ｌ／３の両端は、第１図で
示すように、直流電源５に接続端子Ｐ　、　Ｎ　？介し
て接続されたインバータ回路６の出力端にそれぞれ接続
される。このインバータ回路６は上述同様、正側接続端
子Ｐ　Ｋ　Ｐ　ＮＰ形トランジスタ（、〜のエミッタを
接続し、このトランジスタ％、Ｑ＝ｖｃＤコレクタシて
、上記直流電源５の負側接続端子Ｎにエミッタを接続し
たトランジスタＱ工、〜のコレクタをそれぞれ接続して
）。

リッジ状をなし、上記コレクタ相互の接続点を出力端と
して出力を送出するようになっている。

そして、上記トランジスタＱｕ−Ｑｖ、　Ｑｘ、　Ｑ戸
各コレクタφエミッタ間にはフリーホイールダイオード
”１１１　Ｄｖ＋　Ｄｘｔ　Ｄｙ７”逆方向にそれぞれ
挿入されている。７はロータ４の回転位置を検出する位
置検知回路で、上記直流電源５の負側接続端子Ｎにエミ
ッタを接続したトランジスタＱ工のコレクタを、コレク
タ抵抗Ｒ１を介して定電圧電源Ｖ。Ｋ接続し、このトラ
ンジスタＱ工のベースにはベース抵抗Ｒ２’ｅ介して上
記トランジスタ（と〜の接続点を接続し、トランジスタ
Ｑ工のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ３を挿入して、上記
トランジスタＱ工のコレクタを出力端として、ステータ
コイ）Ｖ　３に発生した誘起電圧が正の半波のときは′
Ｌルベルの出力信号を、また負の半波のときＫは″Ｈル
ベルの出力信号を位置検知信号として送出するようにな
っている。

８は上記位置検知信号によりインバータ回路６を介して
ヌテータコイル３に通電指令を送出する通電制御回路で
ある。これについて説明する。８ａは上記位置検知回路
７の出力端に接続されて誘記電圧のゼロ点で反転する位
置検知信号を微分し両波整流して立上りエツジの検出を
可能にしたパルス信号を送出するエツジ検出部である。

８鱒、上記エツジ検出部８８の出力端に接続されて入力
の立上υで出力端Ｑ、Ｑの出力信号を反転させるフリッ
プフロップ回路ＦＦ工と、このフリップフロップ回路Ｆ
Ｆ工の出力端Ｑ、Ｑに入力端をそれぞれ接続したアンド
回路ＡＮＤ　　、ＡＮＤ２とを備え、このアンド回路Ａ
ＮＤ工の出力端を一方は直接トランジスタＱｆベースに
、他方はノット回路Ｎ１を介してトランジスタ（のベー
スに、またアンド回路ＡＮ　Ｄ　２の出力端を一方は直
接トランジスタＱρベースに、他方はノット回路Ｎ２ヲ
介してトランジスタＱｆ）ベースにそれぞれ接続して、
入力信号の立上りでトランジスタＱｕ−Ｑ；Ｖ、Ｑｘ、
Ｑｙをオンオフ制御するようにした駆動部である。８さ
上記エツジ検出部旺の出力端に接続されて、入力信号の
立上りから次の入力信号の立上りまでの期間（即ち、誘
起電圧の半波の期間）を時間計測する周期計測部で、入
力信号の立上りでクロック信号をカウントし、次の入力
信号の立上りでカウントアツプさせてそのデータを出力
すると共に、上記データをクリアして次のカウントに備
えるようにした周期計測部である。即ち、周期計測部８
゜はロータ４の回転周期を１／２周期毎に時間計測しそ
のデータを送出することになる。８ｄは上記計測部８゜
の出力端に接続されて、カウントアツプしたデータを取
込んで一旦蓄積して出力すると共に、計測部８−１ら次
のデータが送出されたときは蓄積したデータをクリアし
て新しいデータには換えるようにしたデータ蓄積部であ
る。８８は上記計測部８゜と蓄積部８ｄとの出力端から
接続されて画人力信号（即ち、今回のデータと前回のデ
ータ）の大小を比較した出力信号を送出する比較部であ
る。８ｆ、８〆上記計測部８゜の出力端から接続されて
待機時間１通電時間？それぞれ演算設定する第１．第２
の演算部で、第１の演算部８巡、計測部８（ｙ５１ら出
力されたデータに係数（例えば、待機時間Ｔ０を１８０
°に対して３０゜とすれば、３０／１８０）を乗じて次
回の待機時間Ｔ工を演算し、この演算値に上記比較部８
６２＞−ら（今回のデータ）＜（前回のデータ）の関係
にある比較信号をうけたときには、上記演算値が小さく
なるよう補正（例えば９９／１００の係数を乗じる）し
、逆の関係にある比較信号をうけたときには、上記演算
値が大きくなるよう補正（例えば１０１／１００の係数
を乗じる）して次回の待機時間Ｔｌを設定踵また第２の
演算部８ｆｐ、、上述同様、計測部８゜から出力された
データに係数（例えば、通電時間Ｔ２ｋ　ｌ　８０°に
対して１２００とすれば、１２０／１８０　）を乗じて
次回の通電時間Ｔ、を演算し、この演算値に、上述同様
、比較部８−為らの比較信号てより補正して次回の通電
時間Ｔ２を設定して、これら設定値がそれぞれ出力する
ようになっている。８ｆｉ、　ｓｉ：は上記演算部８ｆ
、８Ｆ！？出力端にそれぞれ接続されて、待機時間９通
電時間を刻時動作する第１．第２のタイマ部で、第１の
タイマ部８鱒上記エツジ検出部８８の出力の立上シで応
動して、例えばクロック信号をカウントし、このカウン
ト薩が上記第１の演算部８？）ら出力される待機時間Ｔ
工の設定値と一致したときタイムアツプして′Ｈルベル
の出力信号を送出するようになっており、また、第２の
タイマ部８１は上記第１のタイマ部８Ｍ７）’Ｈ’レベ
ルの出力信号の立上シで出力端から′Ｈルベルの出力信
号を上記駆動部８タアンド回路ＡＮＤ　　、ＡＮＤ２に
送出して例えばクロツク信号をカウントし、このカウン
ト値が上記第２の演算部８−）ら出力される通電時間Ｔ
２の設定値と一致したときタイムアツプして出力信号を
’Ｌ’レベ／１／に反転するようになっている。

次にその動作について説明する。先ず初期状態にあって
は周期計測部８（＞データ蓄積部８ｄに１／２回転周期
のデータは取込まれておらない。従って、ロータ４の起
動時の回転周波数（例えば１０Ｈ２）に対応する１／２
＠Ｊ転周期の時間データをあらかじめ上記計測部８゜、
蓄積部８ｄに取込んでおく。

インバータ回路６のトランジスタ％＊　Ｑｗｅ　ＱｘＩ
　Ｑ：Ｙもすべてオフ状態にある。この状態で直流電源
５が印加されて定電圧電源回路９から定電圧電源■。

が制御電源として各回路に供給される。これにより位置
検知回路７の出力は′Ｈルベルに反転し、これをうけた
エツジ検出部〜以入力を微分し整流したパルス信号を送
出する。これをうけたフリップフロップ回路ＦＦ工は入
力の立上りで出力端Ｑ。

Ｑの出力をゞＨ＃　　、ＳＬ＃　Ｋそれぞれ反転してア
ンド回路ＡＮＤ　　、、ＡＮＤ２にそれぞれ送出するが
、アンド回路ＡＮＤ　　、ＡＮＤ２の他方の入力は′″
Ｌ′レベルにあるため、出力は′Ｌ′　レベルでトラン
ジスタ％−Ｑｖ’　Ｑ’ｘ’〜はオフされたま＼である
。

一方、上記エツジ検出部８ａのパルス信号をうけた計測
部８４人力の立上シでカウントアツプしてそのデータを
演算部８ｆ、８〆送出する。これをうけた演算部８巡入
カデ・−夕に係数（例えば３０／１８０）ｆｔ乗じて待
機時間を演算し、この演算値を今回の待機時間Ｔ工とし
てタイマ部８ｆ送出する。

この際、比較部８ｅからは計測部８゜と蓄積部８ｄの両
データが同じであるので、大小の比較信号は送出されず
上記演算値は補正されない。そして、上記タイマ部８鱒
、エツジ検出部８Ｆｐ出力の立上９で刻時動作を開始し
、カウント値が上記演算部８ρ待機時間Ｔ工の設定値と
一致したとき、タイムアツプして、出力端から″Ｈルベ
ルの出力信号を送出する。他方、上記計測部８ｃからデ
ータをうけた演算部８〆入力データに係数（例えば１２
０／１８０）を乗じて通電時間を演算し、この演算値を
今回の通電時間Ｔ２としてタイマ部８１に送出する（上
記演算値は上述した理由で補正されない）。これをうけ
たタイマ部８１は上記タイマ部８ｆ）出力が′Ｈルベル
に反転したとき、刻時動作を開始すると共如入力の立上
りで出力端の出力信号を′Ｈ′の出力が″Ｈルベルに反
転し、トランジスタ％。

筆カニオンして、５→セ３−　Ｑｘｒ”の経路で電流が
流れてステータ１の磁’ＦＭ　２ａＩ　２−Ｅ磁化され
、図示しない位置決め手段により所定位置（例えば第２
図の位置）に停止していたロータ４の磁極との間に吸引
９反撥力が作用してロータ４に回転トルクが生じ、第２
図の矢印ＣＷ力方向ロータ４が回転しはじめる（即ち、
起動する）。この際、位置検知回路７のトランジスタＱ
工にはペース電流が流れずオフのま＼で、位置検知信号
は′″ＨＨルにある。

そして、上記タイマ部８ｉは、カウント値が演算部８騎
ら出力された設定値と一致したとき、タイムアツプして
出力端の出力信号を５Ｌルベルに反転し、トランジスタ
（、〜をオフする（このとき〜、Ｑ遂オフのま＼）。こ
れによりスデータコイ／Ｉ／３への通電は停止され、上
記ロータ４の回転により生じた負極性の誘起電圧によっ
て３→”ｕ−５→Ｄｙ−３の経路で電流が流れ、トラン
ジスタＱ工信ｆは’Ｈ’　レベルにある。そして、ロー
タ４は上記通電停止により慣性力で回転しその磁極中心
が、ステータ１の磁ｍ２ａ、２ｂの磁極中心を通過する
時点で誘起電圧は負極性から正極性に転するので、この
正極性の誘起電圧によって３→Ｒ２→Ｑ工のベース・エ
ミッタ→Ｄｘ→３の経路でトランジスタＱ工にペース電
流が流れて、トランジスタＱ工がオンし、位置検知信号
は１Ｌルベルに反転する（即ち、誘起電圧のゼロ点を検
出する）。

これをうけた通電制御回路８のエツジ検出部８ａは、入
力を微分し整流したパルス信号を駆動部８ｂのフリップ
フロップ回路ＦＦ工に送出し、フリップフロップ回路Ｆ
Ｆ工は入力の立上りで出力端Ｑ、Ｑの出力を′″Ｌ’　
、’Ｈ’にそれぞれ反転する。他方、上記エツジ検出部
８−パルス信号をうけた計測部８よ、起動時にうけたパ
ルス信号により初期設定のデータを蓄積部８ｄに転送し
て蓄積させるとともに、カウントを開始して、起動時の
パルス信号から今回のパルス信号をうけるまでの期間（
誘起電圧のゼロ点から次のゼロ点までの期間に対応、即
ち１／２回転周期）を時間計測しておシ、上記今回のパ
ルス信号でカウントアツプして、そのデータを演算部８
ｆ、　ｓ８及び比較部８ｅにそれぞれ送出し、比較部８
≠このデータと蓄積部８ｄ力為ら出力されていたデータ
との大小を比較した出力信号を演算部８ｆ、８ｇＩＣ送
出する。これらデータをうけた演算部８ｆと８−１上述
同様、待機時間Ｔ工と通電時間Ｔ２を演算し比較部８−
駕ら（今回のデータ）＜（前回のデータ）の関係にある
比較信号をうけたとき、上記演算値が小さくなるよう補
正し、待機時間Ｔユ。

通電時間Ｔ２を設定して、タイマ部８ｈ、　８１．にそ
れぞれ送出する（即ち、上記関係にあるときは加速時と
判別し、回転周波数の上昇を予測してこれに対応して補
正することになる）。

この際、上記計測部８−今回計測したデータを蓄積部８
ｄに転送し、上記パルス信号の入力の立上シからカウン
ト開始し、１／２回転周期の時間計測を行う。

そして、タイマ部８ｈは、上述同様、上記エツジ検出部
８８のパルス信号の立上シで刻時動作を開始し、カウン
ト値が演算部８秒為ら出力された設定値と一致したとき
、タイムアツプして出力端の出力を１Ｈルベルに反転し
、これをうけたタイマ部８１は入力の立上シで出力端の
出力をゞＨルベルに反転してアンド回路ＡＮＤ２の出力
を１Ｈルベルに反転させ、トランジスタＱ、、Ｑ、、ｚ
オンさせて５→〜→３→Ｑｆ４５の経路でステータコイ
ル３に電流を流し、ステータ１の磁極２ａ、　２前上述
とは逆極性に磁化してロータ４に回転トルクを与えて加
速させる。この通電は上述同様、演算部８ｇＩＣよって
演算設定した通電時間Ｔ２の設定値と一致したときタイ
マ部８ｆ）出力信号がゝＬルベルに反転することにより
停止され、ロータ４は慣性力により回転を継続し、誘起
電圧が正極性から負極性に転する時点（ゼロ点）で反転
する位置検知信号により、１／２回転周期を計測して待
機時間Ｔ工９通電時間Ｔ２を演算設定し、この設定値に
もとづいてステータコイ／Ｉ／３’ｅ待機時間Ｔ工後、
通電切換えを行って通電時間Ｔ２に入る上述動作を繰返
してロータ４はさらに加速され同期運転に引込まれてい
く。

なお、減速時における動作は待機時間Ｔ工９通電時間Ｔ
２の演算設定時における補正が演算値よシ大きくなるよ
うに補正される点を除いて上述同様に動作するので、説
明を省略する。

上記実施例によれば、誘起電圧がゼロクロスに至る前に
通電が停止されるので、自相に発生した誘起電圧のみを
導出して的確にゼロ点を検出することができ、しかも誘
起電圧のゼロ点から次のゼロ点までの期間、即ち、ロー
タの１／２回転周期を計測したデータにより、待機時間
及び通電時間を演算設定するようにしであるので、回転
トルクがロータに効果的に作用する期間だけ、回転周期
に応じて通電させることができ、かつ、モータの加速・
減速に応じて上記待機時間と通電時間が補正されるので
、モータを効率よく駆動させることができる。

なお、上記実施例において、エツジ検出部８よ、入力を
微分し両波整流してパルス信号を送出するよう説明した
が、このパルス信号と、通電時間用のタイマ部８タ出力
信号をノット回路を介して、ステータコイルの電流を遮
断したときに生ずるスパイク電圧のパルス幅より長い遅
延時間を有して立上る遅延回路の出力信号との論理積で
出力するよう構成すれば、誘起電圧のゼロ点で反転する
位置検知信号をエツジ検出部雌から的確に出力すること
ができる。

第８図は本発明の他の実施例を示したもので、直流電源
５１Ｃインバ一タ回路６を介してステータ１のステータ
コイル３を接続し、上記インバータ回路６の出力端の一
方に位置検知回路７が接続されるよう形成されている点
は同じであるので説明を省略し同様の部材は同じ符号を
付して説明する。

８は、上述同様、上記位置検知回路７の位置検知信号に
よりインバータ回路６を介してステータコイ／Ｉ／３に
通電指令を送出する通電制御回路である。

これは、上記位置検知回路７の出力端に、微分回路ＤＦ
を介して、整流回路ＲＦを接続して、入力信号を微分し
これを両波整流して立上シエッジの検出を可能にしたパ
ルス信号を上記整流回路ＲＦから送出するエツジ検出部
８ａヲ形成し、整流回路ＲＦの出力端に、入力の立上シ
で出力信号を反転させこれをリセットされるまで保持す
るようにしたＤタイプのフリップフロップからなるラッ
チ回路ＬＡｌの入力端ＣＬを接続し、このラッチ回路Ｌ
Ａ工の出力端Ｑに、入力を待機時間Ｔ工だけ遅延させて
出力する遅延回路ＴＤｌを介して、入力の立上シで出力
信号を反転させるようにしたフリップフロップ回路ＦＦ
工の入力端ＯＬを接続し、このフリップフロップ回路Ｆ
Ｆ□の出力端Ｑ、Ｑにアンド回路ＡＮＤよ、　ＡＮＤ２
の入力端をそれぞれ接続し、上記アンド回路ＡＮＤ工の
出力端を一方は直接トランジスタＱ、ｆＤベースに、他
方はノット回路Ｎｌを介しに、他方はノット回路・Ｂ２
を介してトランジスタ妬。

のベースにそれぞれ接続して駆動部８ｂを形成し、上記
ラッチ回路ＬＡ□の出力信号により遅延回路ＴＤ１ヲ介
シテ、トランジスタＱｕ、Ｑｖ、Ｑ！ｘ、Ｑ＄オンオフ
制御するようになっている。そして、上記遅延回路ＴＤ
工の出力端を、クロック信号を送出する発振回路ｏＳＣ
から接続されたアンド回路ＡＮＤ３′ｌｋ介して、入力
の立上シでアップカウントして複数ビット（例えば８ビ
ツト）のバイナリコードで出力するカウンタ回路ＣＵ工
の入力端（ｊＫに接続するとともに、ノット回路Ｎ３を
介して、上記整流回路ＲＦから接続されたアンド回路Ａ
ＮＤ４゜ＡＮＤ５の入力端に接続し、このアンド回路Ａ
ＮＤ４゜ＡＮＤ５の出力端を、入力の立上りでアップあ
るいはダウンカウントして複数ビット（例えば８ビツト
）のバイナリコードで出力するＵ／Ｄカウンタからなる
通電時間設定回路ＣＵ２の入力端Ｕ、Ｄにそれぞれ接続
し、この通電時間設定回路ＣＵ２には起動時における回
転周波数（例えば１０　Ｈ２）　Ｋもとづいた１／２回
転周期に対する通１！時間Ｔ２（例えば１２０’に対応
する時間）をあらかじめカウント設定し、出力端をマグ
ニチュード・コンパレータからなる比較回路ＣＯＭ□の
Ｂ個入力端にそれぞれ接続し、この比較回路ＣＯＭ工の
Ａ個入力端に上記カウンタ回路ＣＵ工の出力端をそれぞ
れ接続して、比較回路ＣＯＭ工はそのＡ、Ｂ両人力信号
が一致したとき、出力端Ａ：Ｂから″ＩＨルベルの出力
信号を送出するようになっている。この比較回路ＣＯＭ
工の出力端Ａ＝Ｂは、入力の立上シで出力信号を反転し
これをリセットされるまで保持するようにしたＤタイプ
のフリップフロップからなるラッチ回路ＬＡ２の入力端
ＯＬと、上記カウンタ回路ＣＵ□のリセット入力端Ｒと
、モータの最大負荷時に流れるステータコイル３の電流
を遮断した際に生ずるスパイク電圧のパルス幅よシ長い
遅延時間ｔｄ２を有して出力する遅延回路ＴＤ２を介し
て、ラッチ回路ＬＡユのリセット入力端Ｒとにそれぞれ
接続されている。そして、上記ラッチ回路ＬＡ２は、そ
のリセット入力端Ｒに、入力の立上シでワ、ンショット
パルスを出力するバルヌ発生回路ＭＢ工を介して、上記
遅延回路ＴＤ工の出力端に接続し、出力端Ｑに上記駆動
部８ｂのアンド回路ＡＮＤよ、　ＡＮＤ２の入力端を接
続して、上記比較回路ＣＯＭ□の出力端Ａ＝Ｂの出力信
号が１Ｈルベルに反転したとき、出力端Ｑの出力を″Ｉ
Ｌルベルに反転させてステータコイルの通電を停止し、
これを次の通電開始まで保持するようになっている。ま
た、このラッチ回路ＬＡ２の出力端Ｑを発振回路Ｏ８Ｃ
から接続されたアンド回路ＡＮＤ６を介して、入力の立
上シでアップカウントし複数ビット（例えば８ビツト）
のバイナリコードで出力するカウンタ回路ＣＵ３の入力
端ＯＫに接続し、このカウンタ回路ＣＵ３は、そのリセ
ット入力端Ｒに上記ラッチ回路ＬＡ２の出力端Ｑを接続
し、出力端にマグニチュードコンパレータからなる比較
回路Ｃ０Ｍ２のＡ側入力端をそれぞれ接続し、この比較
回路Ｃ０Ｍ２のＢ側入力端には、通電停止から通電開始
までの時間、具体的にはステータコイ／Ｉ／３の通電停
止から誘起電圧のゼロ点までの時間（以下検出時間とい
う）Ｔ３と、上記待機時間Ｔ□と、遅延回路ＴＤ２の遅
延時間ｔｄ２とが（Ｔ３＋Ｔ工）　−ｔｄ２の関係式で
算出される時間を複数ビット（例えば８ビツト）のバイ
ナリコードであらかじめカウント設定して出力させるよ
うにしたカウンタからなる通電停止時間設定回路ＣＵ４
の出力端をそれぞれ接続し、比較回路ＣＯＭ　２の出力
端Ａ（Ｂを上記アンド回路ＡＮＤ５の入力端に、また出
力端Ａ）Ｂを上記アンド回路ＡＮＤ４の入力端にそれぞ
れ接続して、比較回路Ｃ０Ｍ２はＡ、Ｂ両人力信号の大
小を比較し、ＡくＢの関係にあるときは上記通電時間設
定＠Ｊ路ＣＵ２をエツジ検出部８．０パルス信号により
ダウンカウント、またＡ）Ｂの関係にあるときはアップ
カウントさせるために″Ｈルベルの出力信号を送出する
ようになっている。即ち、ロータ４の１／２回転周期に
対する通電時間Ｔ２を補正させるようになっている。

そして、上記ラッチ回路ＬＡ工のセット入力端Ｓには定
電圧電源回路９の出力端子間に直列に挿入した抵抗Ｒ４
とコンデンサＣ工との接続点にノット回Ｋ　Ｎ４の入力
端を接続してなる始動回路○ＰＣの上記ノット回路Ｎ４
の出力端を接続して、始動に際し、ワンショットのパル
ス信号により、ラッチ回路ＬＡ工の出力端Ｑの出力信号
を′Ｈルベルに反転させるようになっている。

次にその動作を第９図及び第２図とともに説明する。直
流電源５の印加により（第９図ｔ０時点）、定電圧電源
回路９から各回路に定電圧電源ｖ−（制御電源として供
給される。これにょシ、位置検知回路７の出力信号は１
Ｈルベルとなシ、始動回路○ＰＣからワンショットのパ
／ｌ／ヌ信号をうけたラッチ回路ＬＡよけその出力端Ｑ
の出力信号＋　％　Ｈ＃レベルに度伝させるとともに、
これを保持し、この反転により、遅延回路ＴＤ工が入力
の立上りで応動し、待機時間Ｔｌ後、出力信号が″ＩＨ
ルベルに反転する（第９図ｔ工時点）。これをうけたフ
リップフロップ回路ＦＦ工は入力の立上シで出力端Ｑと
Ｑの出力信号を５Ｈ′とＩＬ′にそれぞれ反転させる（
第９図ＴＤ工）。これによりアンド回路ＡＮＤ工の出力
信号が″Ｈルベルに反転し、トランジスタ知、気をオン
させ（第９図ｔ工時点）、ステータコイル３に５→喝→
３→喝呻５の経路で電流が流れてステータ１の磁極２ａ
、　２’％Ｅ磁化され、図示しない位置決め手段により
所定位置（例えば第２図に示す位置）に停止していたロ
ータ４の磁極との間に吸引９反撥力が牛用してロータ４
に回転トルクが生じ、例えば嘉２図に示す矢印ＣＷ力方
向回転しはじめる（即ち、起動する）。この際、上記ト
ランジスタ〜、へやオンにょシ、位置検知回路７のトラ
ンジスタＱ工のペース・エミッタ間にペース電流が流れ
てトランジスタＱユがオンジ、位置検知信号はゞＬルベ
ルに反転する（第９［Ｎｔ工時点）。これをうけたエツ
ジ検出部８劣入方の立下りを微分し整流してパルス信号
をラッチ回路ＬＡ工に送出することになるが、ラッチ回
路ＬＡよけ保持されているので、出力信号は′Ｈルベル
のｔ−である。

そして、上記遅延回路ＴＤ□の５Ｈ＃レベ／Ｖ　（７）
　出力信号をうけたアンド回路ＡＮＤ３は他方の入力端
に発振回路Ｏ８Ｃからクロック信号をうけているので、
その出力端からクロック信号と同じ信号を送出し、これ
をうけたカウンタ回路ＣＵ工は入力の立上りでアップカ
ウントして複数ビットのバイナリコードで比較回路ＣＯ
Ｍ工のＡ側出カ端に出力する。比較回路Ｃ０Ｍ１はその
Ｅ　Ｍ入力端に、あらかじめ設定された通電時間Ｔ２の
出力信号を複数ビットのバイナリコードで通電時間設定
回路ＣＵ２がらうけているので、Ａ、Ｂ側両入力信号が
一致したとき、出力端Ａ＝Ｂから″Ｈルベルの出力信号
を送出する（第９図ｔＰ点）。なお、上記通電時間設定
回路ＣＵ２の入力端Ｕ、Ｄにそれぞれ接続されたアンド
回路ＡＮＤ、　、　ＡＮＤ５にはエツジ検出部８−１ら
パルス信号をうけることになるが他方の入力が１Ｌルベ
ルにあるため、その出力信号はいずれも５Ｌルべｐのま
−である。

上記比較回路ＣＯＭ工の出力端Ａ＝Ｂの出力信号が′Ｈ
ルベルに反転することによりカウンタ回路ＣＵ工がリセ
ットされるとともに、ラッチ回路ＬＡ２が入力の立上り
で出力端Ｑ、Ｑの出力信号をそれぞれ’Ｈ’　　、’、
Ｌ’レベルに反転しこれをリセットされるまで保持し、
このラッチ回路ＬＡ２の出力端Ｑが’Ｌ’レベルに反転
することによりア、ンド回路ＡＮＤ工の出力信号が′Ｌ
ルベルに反転して（ＡＮＤ２の出力信号はゞＬルベルの
ま＼）、上記トランジスタＱ、、、Ｑ工をオフする（第
９図ｔ、４点）。即ち、ステータコイ／Ｌ／３は通電時
間Ｔ２後通電を停止する。

この際、上記トランジスタＱｖ、Ｑρオフによってステ
ータコイル３に流れていた電流が遮断されることにより
、ステータコイ）Ｖ　３に蓄積されたエネルギーの放出
作用によりスパイク電圧が印加電圧と逆極性に生じ、位
置検知回路７のトランジスタＱ工は一旦逆バイアスされ
てオフするため、位置検知信号が一旦’Ｈ’　レベルに
反転しさらに′″ＬＬルベル転する（第９図７）。これ
をうけたエツジ検出部８ａからラッチ回路ＬＡ工にパル
ス信号を入力の立上りと立下シでそれぞれ送出すること
になるが（第９図８ａ）、ラッチ回路ＬＡ工は、そのリ
セット入力端Ｒに上記比較回路ＣＯＭ工の出力端Ａ＝Ｂ
から′Ｈルベルの出力信号をうけた遅延回路ＴＤ２の′
Ｈルベルの出力信号をうけておらず、出力端Ｑの出力信
号は反転することなくそのま！（′Ｈルベルに）保持さ
れる（第９１図ＴＤ工）。

即チ、インバータ回路６のオンしていたトランジスタ（
上側では〜、叛）がオフ時にステータコイ／Ｌ／３に流
れる電流の遮断によってスパイク電圧が発生してもこれ
により誤動作するようなことはない。

そして、上記スパイク電圧の消滅により、位置検知信号
は、正極性の誘起電圧によって３→Ｒ２→Ｑ工のベース
・エミッタ→Ｄｆ＋３の径路でトランジスタＱ□にベー
ス電流が流れてトランジスタＱ工がオンし、％Ｌルベル
となる（第９図ｔＰ点）、このゞＬルベルの位置検知信
号は、ロータ４が上記ステータコイ／Ｌ／３への通電停
止によって慣性力で回転し、その磁極中心がステータ１
の磁極２ａ。

２ｂの磁極中心を通過する時点で誘起電圧は正極性から
負極性に転するので、トランジスタＱ工は逆バイアスさ
れてオフし、′Ｈルベルに反転する、即ち、誘起電圧の
ゼロ点を検出することになる（第９図ｔ５時点）。

この際、上記トランジスタがオフした時点（第９図ｔ２
点）から遅延時間ｔｄ２経過した後（第９図ｔ４時点）
、遅延回路ＴＤ２の出力信号が１Ｈルベル ットされ、出力端Ｑの出力信号が″ＩＬルベルに反転し
、遅延回路ＴＤ工はリセットしてその出力信号ＵゞＬル
ベルに反転されている（第９図ＴＤよ）上記′Ｈルベル
に反転した位置検知信号をうけたエツジ検出部８よ入力
の立上りを微分し整流したパルス信号を送出する。これ
をうけたラッチ回路ＬＡ□は入力の立上シで出力端Ｑの
出力信号を’Ｈルベルに反転してこれを保持する（第９
図ｔ５時点）。これをうけた遅延回路ＴＤよけ待機時間
Ｔ工だけ遅延後に出力信号を５Ｈルベルに反転する（第
９図ｔｉｊ点）。これをうけたフリップフロップ回路Ｆ
Ｆ工は入力の立上シで出力端Ｑ，Ｑの出力信号ｔ，　％
　Ｌ＃　　、　　％　Ｈ　Ｉ　レベルにそれぞれ反転す
るとともに、入力の立上シで出力するパルス発生回路Ｍ
Ｂ工のワンショットのパルス信号によりラソ千回路ＬＡ
２がリセットされてその出力端Ｑ，Ｑの出力信号が１’
Ｌ’　　、’Ｈ’レベルにそれぞれ反転する（第９図ｔ
６時点）。これによりアンド回路ＡＮＤ２の出力信号が
１Ｈルベルに反転してトランジスタ％，Ｑ．ｅオンさせ
（第９図ｔ６時点）、ステータコイ／Ｉ／３に、５→（
→３→忙５の径路で通電して電流を上記とは逆方向に流
す（第９図３の通電方向）。この通電開始まで、ロータ
４は、上述同様、通電停止の期間、慣性力により回転し
この通電によって加速され、上述した動作の繰返しによ
り口〒夕４をさらに加速させて同期運転に引込まれてい
く。

次に、上記通電時間Ｔ２及び検出時間Ｔ３の補正動作に
ついて説明する。直流電源５の印加により定電圧電源回
路９から定電圧電源■。が制御電源として供給されるこ
とにより、上述したように始動回路ＯＰＣのワンショッ
トのパルス信号によりラッチ回路ＬＡ工の出力端Ｑの出
力信号が’Ｈ’レベルに反転し、これをうけた遅延回路
ＴＤ工が待機時間Ｔ０後に出力信号を１Ｈルベルに反転
することにより、ラッチ回路ＬＡ２がパルス発生回路Ｍ
Ｂ１を介してリセットされ、その出力端Ｑが’Ｈ’　レ
ベルに反転し、カウンタ回路ＣＵ３はリセットされる。

これにより比較回路Ｃ０Ｍ２はその出力端Ａ（Ｂから’
Ｈ’　レベルの出力信号がアンド回路ＡＮＤ５に送出さ
れる。これをうけたアンド回路ＡＮＤ５は、その入力端
に上記ラッチ回路ＬＡ工の１Ｈルベルの出力信号をうけ
て応動中の遅延回路ＴＤの出力信号が待機時間Ｔ工の期
間は′Ｌルベルめノット回路Ｎ３を介してゞＨルベルの
出力信号うけており、したがって、遅延回路ＴＤ工の出
力信号が待機時間Ｔ工後″″Ｈルベルに反転して駆動部
８ｂを介してトランジスタＱｙｅ　Ｑ，−ｂ＝オンして
位置検知信号が′Ｌルベルに反転し、エツジ検出部８ａ
が送出するパルス信号をうけたとき、′Ｈルベルに反転
して通電時間設定回路ＣＵ２は１回ダウンカウントして
あらかじめ設定した通電時間Ｔ２ｆ．補正することにな
る（第９図ｔ工時点）。以後比較回路ＣＯＭ２の出力端
Ａ（Ｂから５Ｈルベルの出力信号が送出されていてもア
ンド回路ＡＮＤ４。

ＡＮＤ　　には遅延回路ＴＤ工の１Ｈルベルの出力信号
をノット回路Ｎ３を介して５Ｌルベルとしてうけている
ので、その出力信号は１Ｌルベルのままである。即ち、
ステータコイル３が通電されている期間中（通電時間Ｔ
２）、通電時間設定回路ＣＵ２はアップあるいはダウン
カウントされず補正されないことになる。

ツブ）することによってラッチ回路ＬＡ２の出力端Ｑの
出力信号が’Ｈ’レベルに反転したとき（即チ、トラン
ジスタ％．Ｑｖ−　Ｑｘ−　筆力；すべてオフ状態とな
ったとき）。カウンタ回路ＣＵ３はアンド回路ＡＮＤ６
の出力端から発振回路ＯＳＣのクロック信号と同じ出力
信号をうけてその入力の立上りでアップカウントし、こ
れを複数ビットのバイナリ力信号と大小を比較し、Ａ，
Ｂｌ１両入力信号がＡくＢの関係にあれば、出力端Ａ（
Ｂから、またＡ〉Ｂの関係になれば出力端Ａ）Ｂから″
Ｈルベルの出力信号を送出する。これをうけたアンド回
路ＡＮＤ４，　ＡＮＤ５は、上記ノット回路Ｎ３の出力
信号が’Ｈ’　レベルに反転したとき（即ち、比較回路
ＣＯＭ工の出力端Ａ＝Ｂの出力信号が５Ｈルベルに反転
し、これをうけた遅延回路ＴＤ２が遅延時間ｔｄ２後に
出力信号を５Ｈルベル ッチ回路ＬＡ１がリセットされたとき、第９図ｔ４時点
）、エッジ検出部８＆ｏパルス信号によって、出力信号
かもゞＨルベルに反転することだなるので、通電時間設
定回路ＣＵ２はいわゆるカウント待機状態となり、誘起
電圧のゼロ点を検出した位置検知信号の立上シ、又は立
下りでエツジ検出部８ａが出力するパルス信号によりア
ップあるいはダウンカウントして通電時間Ｔ２を検出時
間Ｔ３を保持しながら補正することＫなる。言換えれば
、通電を停止している期間において、ロータの１／２回
転周期毎に次回の通電時間Ｔ２を補正し、これにより検
出時間Ｔ３が補正される、即ち、ロータの回転数に対応
して通電時間Ｔ２を補正しステータコイルに対する通電
が最適条件となるよう制御されることになる。

この実施例によれば、待機時間Ｔ工があらかじめ一定と
なっていてもロータの回転数に対応して通電時間Ｔ２を
補正して通電制御することができる。

しかも位置検知信号によりパルス信号を送出するエツジ
検出部の出力端に、ステータコイルの通電停止時点から
遅延時間ｔｄ２を有してリセットされるようにしたラッ
チ回路の出力信号により通電制御するようにしであるか
ら、インバータ回路のトランジスタがオフすることによ
って生ずるスパイク電圧による誤動作を防止することが
でき、位置検知回路の構成も簡略化することができる。

〈発明の効果〉 ロータの位置検知は誘起電圧のゼロクロス近傍でステー
タコイルへの通電を停止して誘起電圧のみを導出してそ
のゼロ点を検知するようにしであるので、自相に発生す
る誘起電圧のゼロ点をホール素子等の位置検知素子を設
けることなく的確にロータの回転位置を検出することが
できる。しかも、位置検知素子は不要となるので外部引
出しリード線も２本でよく、その配線処理も簡単に行う
ことができ、かつ、ステータコイルへの通電を停止して
いわゆる発電機として機能させて位置検知するので、位
置検知信号レベルも大きく、インピーダンスも小さいの
で、外部引出リード線の長さが長くなってもノイズ等に
よる誤検知するようなことは全くなく、的確に検知して
モータを効率よく駆動することができる。このことは制
御部をモータ本体から離して役畜することができること
になり、モータ本体への素子の組込みも不要となり、そ
の放熱手段も不要となるので、モータ本体を小形化する
ことができることは勿論、モータ本体の機器への装備す
る場合の設計の自由度を拡大し、モータ本体の制御部を
機器の制御部と同−由体内疋収納配置することが可能と
なる等大きな利点となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図のモータの基本的構成図、第３図は従来例を示す駆
動回路のブロック図、第４図は従来例を示すモータ本体
の基本的構成図、第５図乃至第７図は１相ブラシレスモ
ータの原理を説明したもので、第５図は発生する磁束を
、第６図は発生する回転トルクを、第７図はそのタイム
チャート図である。第８図、は本発明の他の実施例を示
すブロック図、第９図は第８図のｗＪ作を説明するタイ
ムチャート図である。 １．１０：ステータ、 ２．１１：ステータコア、 ２ａｌ　２ｂｓ　１１ａ、１１１）：磁瓶、３　、１１
゜、　１１ｄ：ステータコイル、４．１２：ロータ、　
５，１４：直流電源、６．１５：インバータ回路、 ７：位置検知回路、　　８：通電制御回路、８ａ＝工ツ
ジ検出部、　８ｂ：駆動部、ＤＦ：＠分回路、　ＲＦ：
整流回路、 ＴＤよ、ＴＤ２：遅延回路、 ＦＦ１：フリップフロップ回路、 ＡＮＤ　　、　ＡＮＤ２：アンド回路、ＣＯＭ　　−Ｃ
０Ｍ２　：比較回Ｋ、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源によりインバータ回路を介して駆動され
   る１相ブラシレスモータの通電切替に際し、誘起電圧が
   ゼロクロスに至る前に通電を停止してゼロ点を検出する
   と共に、上記誘起電圧の前回のゼロ点から今回のゼロ点
   までのロータの１／２回転周期を計測し、この計測値に
   より、誘起電圧のゼロ点から通電開始までの待機時間と
   ステータコイルの通電時間とを演算設定し、この設定値
   により、上記誘起電圧のゼロ点から待機時間を刻時させ
   た後、インバータ回路に通電指令を送出して上記通電時
   間だけ通電して駆動するようにしたことを特徴とする１
   相ブラシレスモータの駆動方法。
2. （２）直流電源に４個のトランジスタをブリッジ状に接
   続し、この各トランジスタのコレクタ・エミッタ間にフ
   リーホイールダイオードを逆方向にそれぞれ挿入したイ
   ンバータ回路と、このインバータ回路の出力端子間に挿
   入したＮ、Ｓ極に着磁したロータを有する１相ブラシレ
   スモータのステータコイルと、上記インバータ回路の出
   力端の一方に、上記直流電源から接続された定電圧電源
   回路の出力端子間にコレクタ・エミッタ間を挿入したト
   ランジスタのベースを接続し、このコレクタ出力を位置
   検知信号として送出する位置検知回路と、この位置検知
   回路の位置検知信号の立上り及び立下りを微分し両波整
   流した信号を待機時間だけ遅延して出力する遅延回路を
   介して駆動部に入力させ、この駆動部から上記インバー
   タ回路に通電指令を送出すると共に、上記遅延回路の出
   力により通電時間を計数した信号により上記駆動部の通
   電指令を停止するようにした通電制御回路とを設け、上
   記ステータコイルの電流をしゃ断して誘起電圧のゼロ点
   を検知するようにしたことを特徴とする１相ブラシレス
   モータの駆動装置。