JPH06153480A - ブラシレスモータの速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モータ構造に制約を受けないようにＦＧパター
ンやＦＧ着磁を不要にし、検出回路、検出信号処理回路
が簡単で、高精度の検出信号が得られるブラシレスモー
タの速度検出装置を得る。 【構成】モータの回転によって交番的に変動する信号を
出力する変動信号出力手段と、モータの回転によって変
動しない信号を出力する一定信号出力手段と、変動信号
出力手段の検出信号と一定信号出力手段の出力信号とを
比較してモータ１回転当りの速度検出信号を駆動着磁極
数よりも多く出力する１個のコンパレータ２２とを有す
る。変動信号出力手段と一定信号出力手段は、コイル中
点検出器１４又はコイル中点ｃと、各相コイル出力電圧
波形の最大値と最小値の中間電圧を検出する中間電圧検
出器１６で構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数発電機（以下
「ＦＧ」という）パターンやＦＧ着磁を必要としないブ
ラシレスモータの速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種モータの速度検出装置としてＦＧが
広く用いられている。図５ないし図８はこのようなＦＧ
の例を示す。図５において、モータの基板３１上には適
宜数の突極を放射状に有する固定子コア３２が固定され
ており、固定子コア３２の各突極には駆動コイル３３が
巻回されている。基板３１上にはさらに固定子コア３２
よりも外周側において固定子コア３２と同心の円に沿っ
てＦＧパターン３４が矩形波状に形成されている。基板
３１上にはまたモータドライブ用ＩＣ３５が配置されて
いる。

【０００３】上記固定子コア３２とＦＧパターン３４に
覆いかぶさるようにして、図５、図６に示す回転子３６
が配置される。回転子３６は、扁平なカップ状の回転子
ケース３７と、このケース３７の内周壁面に固着された
リング状の駆動マグネット３８を有してなる。回転子３
６は上記基板３１に適宜の軸受を介して支持され、固定
子コア３２の各突極の外周面と駆動マグネット３８の内
周面との間に適宜の間隙をおいた状態で回転することが
できる。駆動マグネット３８の図６において下端部分は
周方向に一定間隔で着磁されてＦＧ着磁部４０となって
おり、このＦＧ着磁部４０は上記ＦＧパターンと一定の
間隙をおいて対向している。

【０００４】図５、図８において、ＦＧパターン３４の
出力端子４２はモータドライバＩＣ３５内のＦＧアンプ
３９の入力端子に接続されている。回転子３６が回転
し、ＦＧ着磁部４０から出た磁束がＦＧパターン３４の
各発電部を横切ることにより各発電部で発電され、ＦＧ
パターン３４の出力端子４２から回転数に比例した周波
数の信号が出力される。この出力信号は上記ＦＧアンプ
で波形整形されるとともに増幅され、速度検出信号を得
るようになっている。速度検出信号はモータの速度制御
回路などに入力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来一般
のモータの速度検出装置としてＦＧが広く用いられてい
るが、ＦＧを構成するにはＦＧパターンやＦＧ着磁を必
要とし、モータ構造に制約を受けるし、コストも高くな
る。

【０００６】そこで、ＦＧパターンやＦＧ着磁を必要と
しないモータの速度検出装置が提案されている。特開平
２−９７２９４号公報記載のものはその例であって、駆
動コイルの中点電圧と各相駆動コイルごとの逆起電圧と
をコンパレータで比較して逆起電圧の交番変化点を検出
し、この検出点に応じた信号を速度検出信号として出力
するようになっている。

【０００７】しかし、上記公報記載の速度検出装置によ
れば、コンパレータを含む検出回路をモータ相数分設け
る必要があり、検出信号の処理回路が複雑になるととも
に、各相の検出回路のばらつきなどで検出信号の精度が
悪化するという難点がある。なお、コンパレータを含む
検出回路を１相分設けるだけでも速度に比例した検出信
号を得ることができるが、それではモータ１回転当りの
検出信号数が極端に少なくなり、分解能が著しく低下す
る。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、モータ構造に制約を受けないよ
うにＦＧパターンやＦＧ着磁を不要にするとともに、検
出回路および検出信号処理回路が簡単で、高精度の検出
信号を得ることができるブラシレスモータの速度検出装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
モータの回転によって交番的に変動する信号を出力する
変動信号出力手段と、モータの回転によって変動しない
信号を出力する一定信号出力手段と、上記変動信号出力
手段の検出信号と一定信号出力手段の出力信号とを比較
してモータ１回転当りの速度検出信号を駆動着磁極数よ
りも多く出力する１個のコンパレータとを有してなる。

【００１０】請求項２記載の発明は、変動信号出力手段
が、ドライバの出力端に抵抗を相数分だけ接続してそれ
らの一端を接続してなるコイル中点検出器又はコイル中
点からなり、一定信号出力手段が、各相コイル出力電圧
波形の最大値と最小値の中間電圧を検出する中間電圧検
出器又は中点帰還アンプの基準電圧からなり、中間電圧
検出器の出力を用いたコイル中点帰還回路が形成されて
なる。

【００１１】請求項３記載の発明は、変動信号出力手段
が、各相コイル出力電圧波形の最大値と最小値の中間電
圧を検出する中間電圧検出器からなり、一定信号出力手
段が、ドライバの出力端に抵抗を相数分だけ接続してそ
れらの一端を接続してなるコイル中点検出器又はコイル
中点又は中点帰還アンプの基準電圧からなり、コイル中
点検出器の出力を用いたコイル中点帰還回路が形成され
てなる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１、２、３
記載の発明において、１個のコンパレータからの速度検
出信号を速度制御のために速度制御回路に入力してな
る。

【００１３】

【作用】モータの回転により変動信号出力手段から出力
される交番的な変動信号と、一定信号出力手段から出力
される一定の信号とを１個のコンパレータで比較するこ
とにより、変動信号の交番周期に対応した速度検出信号
が得られる。請求項２、３記載の発明のように、ドライ
バの出力端に抵抗を相数分だけ接続してそれらの一端を
接続してなるコイル中点検出器又は中点帰還アンプの基
準電圧又はコイル中点と、各相コイル出力電圧波形の最
大値と最小値の中間電圧を検出する中間電圧検出器のう
ち、何れか一方の出力でコイル中点帰還回路を形成した
場合は、この一方が一定信号出力手段となり、他方が変
動信号出力手段となる。コイル中点検出器又は中点帰還
アンプの基準電圧又はコイル中点と、中間電圧検出器と
の出力を１個のコンパレータで比較することにより、モ
ータ１回転当りの速度検出信号として、駆動着磁極数よ
りも多くの信号を得ることができる。１個のコンパレー
タからの出力信号は、請求項４記載の発明のように、速
度制御に供することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にかかるブ
ラシレスモータの速度検出装置の実施例について説明す
る。図１において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相構成の駆動
コイル１，２，３の各一端部にはブラシレスモータドラ
イバ１２から駆動電流が供給され、各駆動コイル１，
２，３の他端は共通に接続されてコイル中点ｃとなって
いる。上記ドライバ１２は、図示されないロータマグネ
ットの回転位置を検出するホール素子１０の検出出力に
応じて各駆動コイル１，２，３に１２０°スイッチング
通電する。

【００１５】各駆動コイル１，２，３は３個の抵抗Ｒで
なるコイル中点検出器１４に接続されている。コイル中
点検出器１４は、擬似的にコイル中点の信号ｃと同じ信
号を得るもので、モータドライバ１２の出力端に抵抗Ｒ
を相数分だけ接続してそれらの他端を共通に接続してな
る。この共通に接続した各抵抗Ｒの他端はコイル中点検
出器１４の出力端となっている。各駆動コイル１，２，
３はまた中間電圧検出器１６に接続されている。中間電
圧検出器１６は各相コイル１，２，３の出力電圧波形の
最大値と最小値の中間電圧を検出するもので、各相コイ
ル１，２，３の正方向の出力電圧をそれぞれ通過させる
３個のダイオードおよびこれらのダイオードの出力を一
括して取り出す抵抗ｒと、逆方向の出力電圧をそれぞれ
通過させる３個のダイオードおよびこれらのダイオード
の出力を一括して取り出す抵抗ｒとを有してなる。上記
二つの抵抗ｒの他端は中間電圧検出器１６の出力端とな
っている。

【００１６】中間電圧検出器１６の出力端はコイル中点
帰還アンプ１８の一方の入力端子に接続され、コイル中
点帰還アンプ１８の他方の入力端子にはコイル中点基準
電圧源２０からコイル中点基準電圧ｄが入力される。コ
イル中点帰還アンプ１８の出力はモータドライバ１２に
入力され、コイル中点帰還回路が構成されている。この
コイル中点帰還回路により、図２に示すように中間電圧
検出器１６の出力端の出力ｂがコイル中点基準電圧ｄと
一致するように制御される。従って、この回路では中間
電圧検出器１６は一定信号出力手段を構成している。中
間電圧検出器１６に対してコイル中点検出器１４の出力
ａおよびコイル中点の出力ｃは、図２に示すようにモー
タの回転によって交番的に変動する三角波状の信号とな
る。従って、コイル中点検出器１４は変動信号出力手段
を構成している。Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の駆動電流は１２０
°スイッチング電流であり、それぞれの相に駆動電流が
供給されていないときはそれぞれの相の駆動コイルに逆
起電圧が発生するため、各相駆動コイル１，２，３の端
子すなわちモータドライバ１２の各相出力端子の信号は
図２に示すような信号となり、これらの信号の合成であ
るコイル中点検出器１４の出力ａおよびコイル中点の出
力ｃは上記のような交番的に変動する三角波状の信号と
なる。

【００１７】コイル中点検出器１４の出力端の信号ａと
中間電圧検出器１６の出力端の信号ｂは１個のコンパレ
ータ２２で比較され、モータの回転数に比例したモータ
速度検出信号が出力される。図２から明らかなように、
各相駆動コイルの端子信号の１周期、すなわち駆動着磁
極数２極分に対してコンパレータ２２の出力は３周期分
となり、モータ１回転当りの速度検出信号は駆動着磁極
数よりも多く出力されることになる。この速度検出信号
は周波数・電圧変換器２４によって電圧信号に変換さ
れ、モータドライバ１２に含まれる速度制御回路に入力
され、速度制御に供される。

【００１８】以上説明した実施例によれば、モータの回
転によって交番的に変動する信号を出力する変動信号出
力手段としてのコイル中点検出器１４と、モータの回転
によって変動しない信号を出力する一定信号出力手段と
しての中間電圧検出器１６と、コイル中点検出器１４の
検出信号と中間電圧検出器１６の出力信号とを比較して
モータ１回転当りの速度検出信号を駆動着磁極数よりも
多く出力する１個のコンパレータ２２とを有しているた
め、ＦＧパターンやＦＧ着磁を設けることなく速度検出
信号を得ることができるし、コンパレータは１個だけで
よいため、構成が簡単で低コストであるとともに回路の
ばらつきの問題がなく高精度の速度検出信号を得ること
ができる。また、１個のコンパレータ２２からモータ１
回転当りの速度検出信号を駆動着磁極数よりも多く出力
するため、分解能の高いブラシレスモータの速度検出装
置を得ることができる。

【００１９】上記実施例の回路構成をブラシレスモータ
ドライバＩＣに組み込む場合、ＩＣのピンの増加分は１
個のコンパレータ出力の１本のみであり、ＩＣの多ピン
化を抑制することができる。ちなみに、ＦＧを用いた場
合はＦＧアンプのピンとして最低３ピン必要であり、Ｉ
Ｃが多ピン化するという難点がある。

【００２０】なお、前述のように、また、図２に示すよ
うに、コイル中点検出器１４の出力信号ａはコイル中点
の信号ｃと同じであり、一方、中間電圧検出器１６の出
力信号ｂはコイル中点基準電圧ｄと同じであるため、１
個のコンパレータ２２の入力は、ａとｂのほかに、ａと
ｄ、ｃとｂ、ｃとｄの組み合わせでもよい。

【００２１】次に、図３、図４に示す別の実施例につい
て説明する。この実施例は、変動信号出力手段として中
間電圧検出器１６を用い、一定信号出力手段としてコイ
ル中点検出器１４を用い、コイル中点検出器１４の出力
を用いてコイル中点帰還回路を形成した点が前述の実施
例と異なる。コイル中点検出器１４の出力ｂとコイル中
点基準電圧ｄとをコイル中点帰還アンプ１８に入力して
コイル中点帰還回路を構成することにより、コイル中点
検出器１４の出力ｂは図４に示すようにコイル中点基準
電圧ｄと等しい一定の信号となり、また、コイル中点の
信号ｃもコイル中点基準電圧ｄと等しい一定の信号とな
る。これに対して中間電圧検出器１６の出力信号ａは図
４に示すようにモータの回転によって交番的に変動する
三角波状の信号となる。

【００２２】中間電圧検出器１６の出力信号ａとコイル
中点検出器１４の出力ｂが１個のコンパレータ２２で比
較され、モータ速度検出信号が出力される。この実施例
の場合も、図４に示すように、各相駆動コイルの端子信
号の１周期、すなわち駆動着磁極数２極分に対してコン
パレータ２２の出力は３周期分となり、モータ１回転当
りの速度検出信号は駆動着磁極数よりも多く出力され
る。その他の構成は前述の実施例と同じであるから説明
は省略する。

【００２３】この実施例の場合も、モータの回転によっ
て交番的に変動する信号を出力する変動信号出力手段と
しての中間電圧検出器１６と、モータの回転によって変
動しない信号を出力する一定信号出力手段としてのコイ
ル中点検出器１４と、中間電圧検出器１６の検出信号と
コイル中点検出器１４の出力信号とを比較してモータ１
回転当りの速度検出信号を駆動着磁極数よりも多く出力
する１個のコンパレータ２２とを有しているため、前述
の実施例と同様の作用効果を奏する。

【００２４】なお、上記のようにコイル中点検出器１４
の出力ｂとコイル中点基準電圧ｄとコイル中点の信号ｃ
は等しいため、１個のコンパレータ２２の入力は、ａと
ｂのほかに、ａとｃ、ａとｄの組み合わせでもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、モータの回転によって
交番的に変動する信号を出力する変動信号出力手段と、
モータの回転によって変動しない信号を出力する一定信
号出力手段と、変動信号出力手段の検出信号と一定信号
出力手段の出力信号とを比較してモータ１回転当りの速
度検出信号を駆動着磁極数よりも多く出力する１個のコ
ンパレータとを有しているため、ＦＧパターンやＦＧ着
磁を設けることなく速度検出信号を得ることができる
し、コンパレータは１個だけでよいため、構成が簡単で
低コストであるとともに回路のばらつきの問題がなく高
精度の速度検出信号を得ることができ、また、１個のコ
ンパレータからモータ１回転当りの速度検出信号を駆動
着磁極数よりも多く出力するため、分解能の高いブラシ
レスモータの速度検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるブラシレスモータの速度検出装
置の実施例を示す回路図。

【図２】同上実施例の各部の信号波形を示す波形図。

【図３】本発明にかかるブラシレスモータの速度検出装
置の別の実施例を示す回路図。

【図４】同上実施例の各部の信号波形を示す波形図。

【図５】従来のＦＧ付きモータの固定子の例を示す平面
図。

【図６】同上ＦＧ付きモータに用いられる回転子の例を
示す一部断面正面図。

【図７】同上回転子の一部分を示す拡大底面図。

【図８】上記従来のモータに用いられる速度検出回路の
例を示す回路図。

【符号の説明】

１２ ドライバ １４ コイル中点検出器 １６ 中間電圧検出器 ２２ １個のコンパレータ Ｒ 抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転によって交番的に変動する
   信号を出力する変動信号出力手段と、 モータの回転によって変動しない信号を出力する一定信
   号出力手段と、 上記変動信号出力手段の検出信号と一定信号出力手段の
   出力信号とを比較してモータ１回転当りの速度検出信号
   を駆動着磁極数よりも多く出力する１個のコンパレータ
   とを有してなるブラシレスモータの速度検出装置。
2. 【請求項２】 モータの回転によって交番的に変動する
   信号を出力する変動信号出力手段と、モータの回転によ
   って変動しない信号を出力する一定信号出力手段と、上
   記変動信号出力手段の検出信号と一定信号出力手段の出
   力信号とを比較してモータ１回転当りの速度検出信号を
   駆動着磁極数よりも多く出力する１個のコンパレータと
   を有してなるブラシレスモータの速度検出装置であっ
   て、 変動信号出力手段は、ドライバの出力端に抵抗を相数分
   だけ接続してそれらの一端を接続してなるコイル中点検
   出器又はコイル中点であり、 一定信号出力手段は、各相コイル出力電圧波形の最大値
   と最小値の中間電圧を検出する中間電圧検出器又は中点
   帰還アンプの基準電圧であり、 上記中間電圧検出器の出力を用いたコイル中点帰還回路
   が形成されてなるブラシレスモータの速度検出装置。
3. 【請求項３】 モータの回転によって交番的に変動する
   信号を出力する変動信号出力手段と、モータの回転によ
   って変動しない信号を出力する一定信号出力手段と、上
   記変動信号出力手段の検出信号と一定信号出力手段の出
   力信号とを比較してモータ１回転当りの速度検出信号を
   駆動着磁極数よりも多く出力する１個のコンパレータと
   を有してなるブラシレスモータの速度検出装置であっ
   て、 変動信号出力手段は、各相コイル出力電圧波形の最大値
   と最小値の中間電圧を検出する中間電圧検出器であり、 一定信号出力手段は、ドライバの出力端に抵抗を相数分
   だけ接続してそれらの一端を接続してなるコイル中点検
   出器又はコイル中点又は中点帰還アンプの基準電圧であ
   り、 上記コイル中点検出器の出力を用いたコイル中点帰還回
   路が形成されてなるブラシレスモータの速度検出装置。
4. 【請求項４】 １個のコンパレータからの速度検出信号
   は速度制御のために速度制御回路に入力される請求項
   １、２又は３記載のブラシレスモータの速度検出装置。