JPH01255496A - 直流ブラシレスモータ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、各種熱源の冷却用ファンモータ等に用いられ
る直流ブラシレスモータに関するものであご１、特に回
転子の磁極位は検出手段を設けることな（、その回転子
を正確に回転駆動するセンサーレス直流ブラシレスモー
フに関するものである。

従来の技術 直流ブラシレスモータの電機子巻線に電流を供給して駆
動する駆動回路においては、電機子巻線に流す電流を回
転子の磁極位置に応じて切換えるために、回転子の位置
に関連してその位置を検出すべく配置された回転子磁極
位置検出手段を用いるものが一般的である。例えば、比
較的小型の直流ブラシレス２相モータの場合、永久磁石
形とされた回転子に対して固定子とされた２相の電機子
巻線が配備されるが、これに対する駆動回路においては
、２相の電機子巻線の夫々にこれらに断続的に電流を供
給すべく接続されたスイッチングトランジスタ等で構成
された駆動部が設けられるとともに、回転子の近傍に設
置された、例えば、ホール素子等の感磁性素子などが用
いられて構成する回転子磁極位置検出手段が設けられる
。そして、この回転子磁極位置検出手段の出力によって
、例えば、２相の電機子巻線の夫々に接続された駆動部
を形成するスイッチングトランジスタがオン・オフ制御
されることにより駆動部の制御がなされ、それにより、
回転子の磁極位置の適正に応じた電機子巻線に選択的に
電流供給がなされて、回転子の回転が持続せしめられる
ことになる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このように、直流ブラシレスモータにそ
の回転子の近傍に回転子磁極位置検出手段が設定される
ことになる従来の駆動回路が付設される場合には、直流
ブラシレスモータにおいて回転子磁極位置検出手段のた
めのスペースが必要となり、しかも、そのスペースが特
定されたちのとなるので、それだけ直流ブラシレスモー
タの構成上及び特性上の制約が増加してしまい、また、
回転子磁極位置検出手段の取付けにあたっては、微妙な
組込み位置の設定のもとに高い組込み精度が要求される
という問題がある。さらに、回転子磁極位置検出手段は
通常、その検出動作が温度や湿度等の環境条件に左右さ
れるものとなるので、直流ブラシレスモータの駆動を種
々の環境のもとて安定に行うことが困難とされるという
不都合もある。

本発明は、直流ブラシレスモータについて、それに回転
子磁極位置検出手段を設けることなく、その回転子を適
正に回転駆動するこ乏ができるようにされた直流ブラシ
レスモータ駆動回路及び、起動時の回転トルクを与える
ための起動回路を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段 上述の目的を達成すべ（、本発明に係る直流ブラシレス
モータは、第１及び第２の相の電機子巻線の夫夕に電流
を断続的に供給する第１及び第２のスイッチング駆動部
と、ＣＲ充放電回路の電位検出回路の信号により、矩形
波電圧を交互に送出し、かつ互いに逆極性の関係となる
第１及び第２の矩形波電圧を送出する矩形波電圧発生部
と、上記第１及び第２の矩形波電圧及び上記第１及び第
２の相の電機子巻線に得られる誘起電圧を合成する第１
及び第２の波形合成部と、起動時には上記第１及び第２
の矩形波電圧発生部の矩形波電圧を供給して上記第１及
び第２のスイッチング駆動部を作動させ、第１及び第２
の相の電機子巻線に誘起電圧が発生すれば、上記第１及
び第２の波形合成部によって上記第１及び第２のスイッ
チング駆動部を動作させる第１及び第２の誘起電圧検出
回路と、上記第１及び第２の誘起電圧検出回路の信号に
より上記ＣＲ充放電検出回路を制御する誘起電圧合成回
路とを備えたものである。

作用 このように構成される本発明に係る直流ブラシレスモー
タにおいては、第１及び第２のスイッチング駆動部によ
り電流が断続的に供給される直流ブラシレスモータの第
１及び第２の電機子巻線の夫々に生じる誘起電圧が第１
及び第２の波形合成部に供給され、これら第１及び第２
の波形合成部には、同時にＣＲ充放電検出回路の信号に
より矩形波電圧を交互に送出し、かつ互いに逆極性の関
係となる第１及び第２の矩形波電圧を送出する矩形波電
圧発生部より信号が、第１及び第２の波形合成部に供給
される。上記第１及び第２の波形合成部の信号は、第１
及び第２の誘起電圧検出回路へ供給され、上記第１及び
第２の誘起電圧検出回路からの信号をスイッチング駆動
部に供給してそれらによるスイッチング動作を行わせる
。また、上記第１及び第２の誘起電圧を合成する誘起電
圧合成回路へ供給し、上記誘起電圧合成回路の信号を上
記ＣＲ充放電検出回路へ供給し矩形波電圧発生部の信号
を制御する。

これにより、起動時においては、第１及び第２のスイッ
チング駆動部は、ＣＲ充放電検出回路により制御される
。矩形波電圧発生部の信号が、第１及び第２の波形合成
部へ供給され、上記第１及び第２の波形合成部の信号が
第１及び第２の誘起電圧検出回路へ供給され、上記誘起
電圧検出回路の信号に基づいて第１及び第２の相の電機
子巻線の夫々に対する電流供給動作を行って、回転子を
起動させ、さらに回転して第１及び第２の相の電機子巻
線の夫々に誘起電圧が生じれば、上記誘起電圧は、第１
及び第２の波形合成部へ供給されて、上記矩形波電圧と
上記誘起電圧の信号の合成出力が、上記第１及び第２の
波形合成部より出力され、上記第１及び第２の誘起電圧
検出回路へ供給され、上記誘起電圧検出回路の信号に基
づいて第１及び第２の相の電機子巻線の夫々に対する電
流供給動作を行って、回転子の回転状態を断続させる。

また上記誘起電圧は、誘起電圧合成回路へ供給され、上
記誘起電圧合成回路の信号によりＣＲの充放電を制御し
、矩形波電圧を制御する。

このようにして、本発明に係る直流ブラシレスモータ起
動回路は、回転子磁極位置検出手段を設けることなく、
適正に駆動することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照して述べる。

第１図、第２図は、本発明に係る直流ブラシレスモータ
起動回路の一実施例を示し、第１図はそのブロックダイ
アグラムで、第２図は第１図の具体的回路図を示す。モ
ータ４は、固定子を形成する２相の電機子巻線２及び３
と永久磁石形とされた回転子１とを有している。回転子
１は、円板状とされてその中央に回転軸を有して回転す
るものとされ、この例では、回転軸の周囲が１８０度ず
つ２つの領域に区分されており、各領域は夫々Ｎ極着磁
部分（Ｎ）、Ｓ極着磁部分（Ｓ）とされている。

電機子巻線２は、トランジスタ５のエミッタ・コレクタ
通路を介して電源ライン＋Ｖに接続されており、一方電
機子巻締３は、トランジスタ６のエミッタ・コレクタ通
路を介して電源ライン＋Ｖに接続されている。そしてト
ランジスタ５は、電機子巻線２に対するスイッチング駆
動部５５を形成しており、トランジスタ６がオン状態の
とき、電機子巻線２に電源ライン＋Ｖから電流を供給す
る。また、トランジスタ６は、電機子巻線３に対するス
イッチング駆動部５５を形成しており、トランジスタ６
がオン状態のとき、電機子巻線３に電源ライン＋Ｖから
電流を供給する。

トランジスタ５は、電機子巻線３に得られる誘起電圧に
よる、誘起電圧検出回路１８より抵抗７を介して、トラ
ンジスタ５のベースへベース電流を供給している。また
、トランジスタ６は、電機子巻線２に得られる誘起電圧
による、誘起電圧検出回路２８より抵抗８を介して、ト
ランジスタ６のベースへベース電流を供給している。

このようにして、電機子巻線２及び３に得られる誘起電
圧により、夫々に対する電流供給動作を行い、それによ
って回転子に、回転トルクを与えて回転させる。

しかし、起動時においては、電機子巻線２及び３には、
誘起電圧が発生していないため、スイッチング駆動部へ
信号を与えることが出来ない。そのため、以下に説明す
るＣＲ充放電検出回路５４により、起動時の信号を得て
、スイッチング駆動部５５を作動させて、電機子巻線２
及び３に電流を供給し、それによって回転子に回転トル
クを与えて起動させ、次には、回転により電機子巻線に
得られた誘起電圧により、自動的に電流供給動作を、こ
の誘起電圧により動作を行うように切り換える動作を波
形合成部により行うことにより、電流供給動作を行って
回転させる。

次に、上記ＣＲ充放電検出回路５４の動作を第２図及び
第３図を用いて説明する。

第２図においてコンデンサ３９は抵抗３８を介し充電さ
れ、トランジスタ５０がオン状態のときコンデンサ３９
を放電させる。このトランジスタ５０のオン／オフ制御
については、第３図に示すコンデンサ３９の充放電の電
圧波形（Ｃ）と、抵抗４０．４１及び４２で分割された
基準電圧ＡＶ及びＢＶにて制御を行う。コンデンサ３９
の充放電電圧（Ｃ）と基準電圧ＡＶとを比較検出する比
較回路４３の信号と、コンデンサ３９の充放電電圧（Ｃ
）と基準電圧ＢＹとを比較検出する比較回路４４の信号
は、ナントゲート回路４５と４６の夫々の入力端子の一
方を、反対のナントゲート回路４５と４６の夫々の出力
に接続して構成したラッチ回路５３の夫々の入力に供給
し、この出力は、オアゲート回路４８を介し、抵抗４９
を経てトランジスタ５０のベースに供給すると共に、Ｄ
−ＦＦ回路のＤＩ大入力Ω出力を接続した矩形波電圧発
生部４７に供給する。

電源ＯＮの瞬間よりコンデンサ３９には、抵抗３８とに
よって充電が開始され、コンデンサの充電電圧Ｃは、第
３図のように上昇してい（。基準電圧ＢＶに達すると比
較回路４４がオフとなり、ナントゲート回路４５と４６
によるラッチ回路５３の出力りは、オンとなり、オアゲ
ート回路４８を介して抵抗４つを経てトランジスタ５０
のベースに供給することにより、トランジスタ５０をオ
ンしコンデンサ３９を放電し、コンデンサの充放電電圧
Ｃが基準電圧ＡＶに達すると比較回路４３がオフとなり
、ナントゲート回路４５と４６によるラッチ回路５３の
出力りは、オフとなり、オアゲート回路４８を介して抵
抗４９を経てトランジスタ５０をオフすることにより再
び、コンデンサ３９には、抵抗３８とによって充電が開
始される。

ただし月アゲート回路４８の入力の一方としては、誘起
電圧合成回路３７の信号Ｋが入力されるが、今は、誘起
電圧が発生していないものとした場合の信号であり、信
号にはオフであり、ラッチ回路５３の信号りがオアゲー
ト回路４８の信号となる。よってラッチ回路５３の信号
りは、コンデンサ３９が充電時はオフであり、放電時は
オンとなる。この信号は、同時にＤ−ＦＦ回路による矩
形波電圧発生部４７のＣＫ端子へ入力される。よってラ
ッチ回路５３の信号りの立ち上がり、すなわちコンデン
サ３９の放電時に、出力Ｑ及びΩが反転して、かつ互い
に逆極性の矩形波電圧Ｅ及びＦが送出される。上記矩形
波電圧Ｅは、抵抗１７を介して、トランジスタ１６のベ
ースに供給し、ダイオード１４及び１５を０Ｎ１０ＦＦ
する。一方矩形波電圧Ｆは抵抗２７を介して、トランジ
スタ２６のベースに供給し、ダイオード２４及び２５を
０Ｎ１０ＦＦする。

ダイオード１４．１５及び抵抗１２と抵抗１１で分割さ
れて、誘起電圧検出回路１８のｅ端子に入力され、かつ
ｅの入力端子には、ダイオード１３及び抵抗１ｏと抵抗
９及び電機千巻１４３で分割されて、誘起電圧検出回路
１８に入力され、抵抗７を介してトランジスタ５のベー
スへ供給される。

一方ダイオード２４．２５及び抵抗２２と抵抗２１で分
割されて誘起電圧検出回路２８のｅ端子に入力され、か
つｅの入力端子には、ダイオード２３及び、抵抗２０と
抵抗１９及び電機子巻線２で分割されて、誘起電圧検出
回路２８に入力され抵抗８を介してトランジスタ６のベ
ースへ供給される。このような構成にて、誘起電圧検出
回路の入力構成による波形合成部５１．５２の信号によ
ってトランジスタをスイッチング駆動を行う。

今、矩形波電圧発生部４７の矩形波電圧Ｅの信号は、抵
抗１７を介して、トランジスタ１６のベースに供給され
ており、矩形波電圧Ｅがオフであればトランジスタ１６
はオフ状態であり、誘起電圧検出回路１８のｅ端子の方
がダイオード１ケ分だけ高いため出力Ｇはオフとなり、
抵抗７を介したトランジスタ５もオフ状態とし、電機子
巻線２に電流を供給しない。また逆に矩形波電圧Ｅの信
号がオンであればトランジスタ１６は、オン状態であり
、ダイオード１４及び１５をショートするため、誘起電
圧検出回路１８のｅ端子の方がダイオード１３の分だけ
高いため出力Ｇはオンとなり抵抗７を介してトランジス
タ５をオン状態とし、電機子巻線２に電流を供給する。

一方矩形波電圧Ｆは、矩形波電圧Ｅと逆極性であり、上
記と同様に、矩形波電圧Ｆによりトランジスタ２６をオ
ン／オフして、ダイオード２４及び２５をショートする
ことにより誘起電圧検出回路２８の入力を決定すること
により、トランジスタ６をオン／オフして電機子巻線３
に電流を供給している。

そこで、この誘起電圧検出回路１８及び２８は、同時に
誘起電圧を検出しており、起動時には、矩形波電圧Ｅ及
びＦの信号により電機子巻線２及び３に交互に電流を流
して回転子に回転トルクを与えて回転させる。この時ト
ランジー人々５反び６は、交互にオン／オフを（り返し
ている時、トランジスタがオフ状態となる場合のみ電機
子巻線には誘起電圧が発生する。

この誘起電圧がダイオード１ケ分の電圧より高くなれば
、誘起電圧検出回路１８及び２８は、矩形波電圧Ｅ及び
Ｆに関係なく、電機子巻線に発生する誘起電圧による出
力信号Ｇ及びＨによってトランジスタ５及び６をオン／
オフし７て電機子巻線に電流を供給して回転させる。

第４図は本発明による起動時の各部の波形を示す。コン
デンサ３９の充放電電圧Ｃの放電が開始されると共に誘
起電圧検出回路出力Ｇ及びＨは反転し、電機千巻ｎ２及
び３に電流供給を切換える。

この動作を何回か繰り返すと同時に電機子巻線２及び３
に発生する誘起電圧Ｉ及び７エを、矩形波電圧Ｅ及びＦ
との波形合成部５１．５２を介して誘起電圧検出回路１
８及び２８に入力されているため、電機子巻線２及び３
に誘起電圧が発生すれば、誘起電圧検出回路出力Ｇ及び
１４は、誘起電圧■及びＪで動作し、トランジスタ５及
び６をスイッチングして、電機子巻線２及び３に電流を
供給して回転させる。そして回転が誘起電圧により制御
されると、この誘起電圧を検出して、ＣＲの充放電動作
の制御を行うのが、誘起電圧合成回路３７による出力に
である。

電機子巻線２に発生する誘起電圧Ｉは抵抗３０を介して
トランジスタ３２のエミッタに接続され、一方電機了巻
線３に発生する誘起電圧Ｊは抵抗２９を介してトランジ
スタ３］のエミッタに接続される。このトランジスタ３
１及び３２のベースは、共に電源子Ｖに接続され、又、
コレクタは共に接続されて、抵抗３３と抵抗３４にてＧ
ＮＤへ接地されている。この抵抗３３と３４で分割され
て誘起電圧合成回路３７の■の入力端子へ接続され一方
○端子は電源＋Ｖより抵抗３５と３６で分割されて入力
されている。これにより、電機子巻線２及び３に発生ず
る誘起電圧がトランジスタのベース・エミッタ間電圧以
上発生すれば、誘起電圧合成回路３７の出力には、オン
ノニなり、オアゲート回路４８に入力され、抵抗４９を
介してトランジスタ５０のベースへ供給されトランジス
タ５０がオンして、コンデンサ３９は放電されるため、
矩形波電圧Ｅ及びＦは、互いに逆極性で一定の電圧とな
る。

又、回転中に回転子を強制的にロックして回転を止める
と、誘起電圧が発生しなくなるため、誘起電圧検出回路
出力Ｇ及びＨは、矩形波電圧Ｅ及びＦにより動作し始め
、かつ誘起電圧合成出力には、オフとなり再びＣＲの充
放電が開始され、この充放電電圧Ｃにより、矩形波電圧
Ｅ及びＦが交互にオン／オフを繰り返し、夫々の電機子
巻線に電流を供給して、回転トルクを与える。

このようにして、モータ４の速やかな起動及びその後の
安定した駆動が行われるものであり、又、回転中にロッ
クして回転が止まった場合でも再起動させることが可能
である。

発明の効果 以上の説明から明らかな如（、本発明に係る直流ブラシ
レスモータによれば、起動時には、ＣＲ充放電電圧検出
回路による矩形波電圧により、各相の電機子巻線に対す
る電流供給制御を行うことにより起動させ、次には、各
相の電機子巻線に誘起電圧が発生すれば、自動的に、電
機子巻線に生じる誘起電圧を利用してその電機子巻線に
対する電流供給制御を行い回転させることにより回転子
磁極位置検出手段を設けることなく、適正に回転駆動す
ることが出来る。そして、このため、直流ブラシレスモ
ータにおける回転子磁極位置検出手段のためのスペース
を不要とできて、それだけ直流ブラシレスモータの構成
上及び特性上の制約を低減させることができ、かつ、回
転子磁極位置検出手段の取付に要求される微妙で高精度
が必要とされる作業を不要とすることができる。また、
回転子磁極位置検出手段を用いる場合に伴われる回転子
磁極位置検出手段の検出動作が温度や、湿度等の環境条
件に左右されることに起因する駆動動作が不安定になる
こと等の不都合から解放される。

さらに、回転子をロックして、誘起電圧が発生しなくな
れば、再びＣＲの充放電が開始され、各相の電機子巻線
へ交互に電流供給制御を行い、再起動せしめて適正な回
転状態に移行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る直流ブラシレスる。 １・・・・・・回転子、２，３・・・・・・電機子巻線
、４・・・・・・直流ブラシレスニ相モータ、１８．２
８・・・・・・誘起電圧検出回路、３７・・・・・・誘
起電圧合成回路、４７・・・・・・矩形波電圧発生回路
、５１．５２・・・・・・波形合成回路、５３・・・・
・・ラッチ回路、５４・・・・・・ＣＲ充放電検出回路
、５５・・・・・・スイッチング駆動部。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１及び第２の相の各電機子巻線の夫々に電流を断続
   的に供給する第１及び第２のスイッチング駆動部と、Ｃ
   Ｒ充放電検出回路の電位検出回路の信号により矩形波電
   圧を交互に送出し、かつ互いに逆極性の関係となる第１
   及び第２の矩形波電圧を送出する矩形波電圧発生部と、
   この矩形波電圧及び上記各電機子巻線から得られる誘起
   電圧を合成する第１及び第２の波形合成部と、起動時に
   は上記第１及び第２の矩形波電圧発生部で作られた矩形
   波を上記第１及び第２のスイッチング駆動部へ供給して
   上記第１及び第２のスイッチング駆動部を作動させ、第
   １及び第２の相の各電機子巻線に誘起電圧が発生すれば
   、上記第１及び第２の波形合成部の信号によって上記第
   １及び第２のスイッチング駆動部を作動させる第１及び
   第２の誘起電圧検出回路と、上記第１及び第２の相で得
   られる各誘起電圧を合成した信号により上記ＣＲ充放電
   検出回路を制御する誘起電圧合成回路とを備えた直流ブ
   ラシレスモータ。