JPH06276780A

JPH06276780A - ブラシレス直流モータ

Info

Publication number: JPH06276780A
Application number: JP5061634A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ueda; 英司上田; Toshio Inaji; 利夫稲治
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】少ない回転または振動で、永久磁石回転子の
初期位置を検出できるブラシレス直流モータを提供す
る。【構成】永久磁石回転子１０１の回転を周波数発電機
１０２で検出し、方向検出器１０５では回転方向を検出
し、速度検出器１０４では回転速度を検出する。演算処
理器１０６では、検出方向信号と検出速度信号により永
久磁石回転子１０１の回転位置に対応した位置信号ｐ
１，ｐ２，ｐ３を出力する。電力供給器１１０では位置
信号に応じた電力を固定子巻線１１１に供給し、永久磁
石回転子１０１が回転駆動される。【効果】位相合わせ時、検出方向信号と検出速度信号
を用いることにより、電源投入時に必要な永久磁石回転
子１０１の位相合わせ動作を、短時間で、かつ小さい回
転角と振動で実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転子の回転位置を検
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。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス直流モータは、ブラシ付の直
流モータに比べ機械的接点を持たないため、長寿命であ
ると同時に電気的雑音も少なく、近年、高信頼性が要求
される産業用機器や映像・音響機器に広く応用されてい
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え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。し
かしながら、位置検出素子自体決して安価なものではな
く、さらに素子の取付け位置調整の煩雑さや配線数の増
加により、ブラシレス直流モータはブラシ付直流モータ
に比べて大幅にコストが上昇する欠点がある。また、モ
ータ内部に位置検出素子を取り付けなければならないた
め、モータの構造上の制約が起こることがしばしばあ
る。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
ル素子の如き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いる。

【０００４】この種の位置検出素子の全くないブラシレ
ス直流モータとしては、モータに取り付けられた周波数
発電機の出力パルスを利用するものがある。これは、回
転子の回転に応じたパルスを発生する周波数発電機の出
力パルスをカウンタでカウントし、そのカウント値に対
応して予め設定された電流パターンの駆動電流を３相の
固定子巻線に順次通電させ、回転子を回転させるもので
ある。しかし、電源投入時には固定子巻線と回転子との
初期位置が不定のため、初期位置を確定する必要があ
る。

【０００５】このような要求に対して、本出願人は特願
平４−２３４９１号において、『複数の磁極を有する永
久磁石回転子と、前記永久磁石回転子に所定の間隔を有
して配置された複数相の固定子巻線と、前記永久磁石回
転子の回転数に比例した複数相の周波数信号を発生する
周波数発電機と、前記複数相の周波数信号により前記永
久磁石回転子の回転方向を検出し、方向検出信号を出力
する方向検出手段と、前記周波数発電機の少なくとも１
つの周波数信号のパルス数を前記方向検出信号に応じて
アップカウントもしくはダウンカウントするカウンタ手
段と、前記カウンタ手段の計数値に応じた複数相の波形
信号を発生する波形発生手段と、前記複数相の波形信号
に応じて前記固定子巻線に電力を供給し回転磁界を発生
する電力供給手段と、電源投入時に前記永久磁石回転子
の磁極と前記複数相の固定子巻線の励磁磁極とが所定の
関係になるように位相合わせを行う位相合わせ手段』よ
り構成されたブラシレス直流モータを提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、位相合わせ手段による位相合わせの時、
回転子の初期位置によっては、回転子が大きな振幅で振
動する。このため磁気テープを直接的にまたは間接的に
駆動するＶＴＲのキャプスタンモータ等では、磁気テー
プにテープダメージ等が生じ、致命的欠陥となる。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、位相合わせ時
の回転子の振動振幅を、回転子の初期位置に依らず、非
常に小さくできるように構成したブラシレス直流モータ
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のブラシレスモータは、複数個の磁極を有す
る回転子と、回転子に所定の空隙を有して配設された複
数相の固定子巻線と、回転子の回転数に応じた複数相の
回転情報信号を発生する回転情報検出手段と、複数相の
回転情報信号より回転子の回転方向を検出し方向信号を
出力する方向検出手段と、少なくとも１つの回転情報信
号より回転子の回転速度を検出する速度検出手段と、少
なくとも１つの回転情報信号と方向信号と速度検出手段
の検出速度信号に応じて複数相の位置信号を生成する演
算処理手段と、複数相の位置信号に応じて固定子巻線に
電力を供給する電力供給手段とを含めて構成したもので
ある。

【０００９】さらに演算処理手段は、速度検出手段の検
出速度信号と方向検出手段の方向信号より回転子の初期
位置を検出する位相合わせ動作手段と、位相合わせ動作
手段の検出初期位置に対応した初期値が設定され少なく
とも１つの回転情報信号と方向信号に応じて複数相の位
置信号を生成する位置検出動作手段と、位置検出動作手
段と位相合わせ動作手段の動作を選択する動作選択手段
より構成されたものである。

【００１０】上記位相合わせ動作手段は、速度検出手段
の検出速度信号より回転子の回転加速度を算出する加速
度算出手段と、加速度算出手段の算出加速度信号と方向
検出手段の方向信号に応じて位相信号を変化させる位相
信号増減手段と、方向信号の変化に応じて複数個の前記
位相信号を保存する位相信号保存手段と、位相信号保存
手段に保存された少なくとも２個の前記位相信号より回
転子の初期位置を算出する初期位置算出手段と、位相信
号に応じて複数相の位置信号を作成する位置信号作成手
段という構成を備えたものである。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成によって、位相合わせ動
作時には、加速度算出手段により回転子の加速度を検出
し、その加速度に応じて位置信号を変化させることが可
能となる。このため、常に回転子の状態に合わせた最適
な位置信号の出力が可能となり、回転子の初期位置に関
係なく、位相合わせ動作時の回転子の振動幅を極めて小
さくできる。

【００１２】このブラシレス直流モータを用いれば、従
来のブラシレス直流モータのような位置検出素子が不要
のため、素子の取付け位置調整の煩雑さや配線数が削減
され、大幅にコストが低減される。さらに、モータ内部
に位置検出素子を取り付ける必要がないため、モータは
構造上の制約を受けず超小型化、超薄型化が可能とな
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例のブラシレス直流モー
タについて、図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例におけるブラシレ
ス直流モータの構成を示すブロック図である。図１にお
いて、永久磁石回転子１０１と３相の固定子巻線１１１
ａ，１１１ｂ，１１１ｃは図１３に示すように配置され
ている。図１３（ａ）において、回転軸１３０２と共に
回転する永久磁石回転子１０１は、固定子１３０１と対
向配置されている。永久磁石回転子１０１は、図１３
（ｂ）に示すように複数極（ここでは、８極とする）が
等間隔に円周方向にそって円盤状に配置されている。ま
た固定子１３０１には、図１３（ｃ）に示すように平面
上に回転軸１３０２を中心として円盤状に等間隔に複数
個の偏平巻線（ここでは、６個とする）が配置されてい
る。そして、互いに１８０度隔てた偏平巻線は互いに接
続され、３相の固定子巻線１１１ａ，１１ｂ，１１１ｃ
を構成している。図１の周波数発電機（回転情報検出手
段）１０２は、永久磁石回転子１０１の１回転当たりＺ
回（ここで、Ｚは６７２とする。）の検出を行い、永久
磁石回転子１０１の回転に比例した互いに位相の異なる
２相の周波数信号ｍ１，ｍ２を発生する。この２相の周
波数信号ｍ１，ｍ２は、波形整形器１０３に入力されて
それぞれ矩形波信号ｓ１，ｓ２に変換された後、方向検
出器（方向検出手段）１０５に入力される。方向検出器
１０５は、永久磁石回転子１０１の正逆の回転方向に応
じた方向信号ｄを出力する。

【００１５】方向検出器１０５の具体的な構成を図２に
示す。図２において、データ入力型のフリップフロップ
回路２１のデータ入力端子Ｄに矩形波信号ｓ１が入力さ
れ、クロック入力端子ＣＫに矩形波信号ｓ２が入力され
ている。そして、方向信号ｄはフリップフロップ回路２
１の出力端子Ｑから出力される。

【００１６】図３（ａ）に、永久磁石回転子１０１が正
方向に回転している時の矩形波信号ｓ１，ｓ２の波形を
示し、図３（ｂ）には永久磁石回転子１０１が逆方向に
回転している時の矩形波信号ｓ１，ｓ２の波形を示す。
データ入力型のフリップフロップ回路２１は、クロック
入力端子ＣＫに入力された信号の立上がりエッジ毎に、
データ入力端子Ｄの状態を保持し、その状態を出力端子
Ｑより出力する。

【００１７】したがって、図３（ａ）のように永久磁石
回転子１０１が正方向に回転している時は、データ入力
型のフリップフロップ回路２１の出力端子Ｑは、常に高
電位状態（以下、”Ｈ”状態と呼ぶ）となる。一方、永
久磁石回転子１０１が逆方向に回転している時は、図３
（ｂ）の如く矩形波信号ｓ１が矩形波信号ｓ２より位相
が９０度遅れるので、出力Ｑは常に低電位状態（以
下、”Ｌ”状態と呼ぶ）となる。

【００１８】図２に示すように方向検出器１０５を構成
することにより、永久磁石回転子１０１の回転方向を検
出することができる。すなわち、方向検出器１０５の方
向信号ｄは、永久磁石回転子１０１が正方向に回転して
いる時は、”Ｈ”状態となり、逆方向に回転している時
は、”Ｌ”状態となる。

【００１９】さらに図１において、矩形波信号ｓ１は速
度検出器１０４に入力され、矩形波信号ｓ１の周期に応
じた検出速度信号ｂを得ている。速度検出器１０４の具
体的な構成例を図４に示す。矩形波信号ｓ１はアンド回
路４１とフリップフロップ回路４２に入力されている。
アンド回路４１の入力側には、さらに、発振回路４３の
クロックパルスｃｌｋとカウンタ回路４４のオ―バフロ
―出力信号ｗも入力されている。発振回路４３は水晶発
振器と分周器等によって構成され、矩形波信号ｓ１の周
波数よりもかなり高周波のクロックパルスｃｌｋ（５Ｍ
Ｈｚ程度）を発生している。カウンタ回路４４は、アン
ド回路４１の出力パルスｈの到来毎にその内容をカウン
トアップする１２ビットのアップカウンタになってい
る。またオ―バフロ―出力信号ｗはカウンタ回路４４の
カウント内容が所定値以下の時には”Ｈ”であり、カウ
ンタ回路４４のカウント内容が所定値以上になるとｗ
は”Ｌ”に変化する。デ―タ入力型フリップフロップ回
路４２は、矩形波信号ｓ１の立ち下がりエッジをトリガ
信号としてデ―タ入力端子Ｄに入力された”Ｈ”状態の
信号を取り込み、その出力信号ｑを”Ｈ”にする（ｑ
＝”Ｈ”）。また、後述の演算処理器（演算処理手段）
１０６からのリセット信号ｔが”Ｈ”になると、カウン
タ回路４４とフリップフロップ回路４２の内部状態がリ
セットされる（ｂ＝”ＬＬＬＬＬＬＬＬＬＬＬＬ”、ｗ
＝”Ｈ”、ｑ＝”Ｌ”）。

【００２０】次に、図４に示した速度検出器１０４の動
作について説明する。いま、カウンタ回路４４とフリッ
プフロップ回路４２がリセット信号ｔによってリセット
されているものとする。周波数発電器１０２の周波数信
号ｍ１に対応した矩形波信号ｓ１が”Ｌ”から”Ｈ”に
変わると、アンド回路４１の出力信号ｈとして発振回路
４３のクロックパルスｃｌｋが出力される。カウンタ回
路４４は出力信号ｈをカウントし、その内部状態を変化
させていく。矩形波信号ｓ１が”Ｈ”から”Ｌ”に変わ
ると、アンド回路４１の出力信号ｈは”Ｌ”になり、カ
ウンタ回路４４はその内部状態を保持する。また、フリ
ップフロップ回路４２は矩形波信号ｓ１の立ち下がりエ
ッジによってデ―タ”Ｈ”を取り込み、その出力信号ｑ
を”Ｌ”から”Ｈ”に変化させる。

【００２１】カウンタ回路４４のデジタル信号ｂは、波
形整形器１０３の矩形波信号ｓ１の（半）周期長に比例
した値であり、永久磁石回転子１０１の回転速度に反比
例した値となっている。さらに、フリップフロップ回路
４２の出力信号ｑは、矩形波信号ｓ１の立上がりエッジ
毎に”Ｈ”状態となるため、出力信号ｑをモニタするこ
とによって、矩形波信号ｍ１のパルスの到来を検出する
ことができる。後述の演算処理器１０６は、フリップフ
ロップ回路４２の出力信号ｑを見て、ｑが”Ｈ”になる
とカウンタ回路４４の検出速度信号ｂを入力し、その後
にリセット信号ｔを所定の短時間の間”Ｈ”にして、カ
ウンタ回路４４とフリップフロップ回路４２を初期状態
にリセットし、次の速度検出動作に備えている。

【００２２】なお、永久磁石回転子１０１の回転速度が
遅過ぎると時は、波形整形器１０２の矩形波信号ｓ１の
周期が長いためにカウンタ回路４４の内部状態が所定値
以上になり、オ―バフロ―出力信号ｗが”Ｈ”から”
Ｌ”に変わり、アンド回路４１の出力信号ｈが”Ｌ”に
なり、カウンタ回路４４が所定の大きな値を保持するこ
ともある。これにより、カウンタ回路４４がオーバーフ
ロ−するのを禁止している。

【００２３】さらに図１において、演算処理器１０６は
演算器１０７とメモリ１０９と３個のＤ／Ａ変換器１０
８ａ，１０８ｂ，１０８ｃによって構成され、速度検出
器１０４の出力信号ｑと検出速度信号ｂと方向検出器１
０５の方向信号ｄを入力し、メモリ１０９に内蔵された
後述するプログラムによって計算処理することにより、
３個の位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３を出力する。演算処理
器１０６の３個の位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３は電力供給
器１１０に入力され、電力供給器１１０は固定子巻線１
１１に電力を供給する。また、位相合わせ動作指令入力
端子１１２の位相合わせ動作指令信号ｓｔと回転方向指
令入力端子１１３の回転方向指令ｍｄによって、演算処
理器１０６の内部動作が変更される（後述）。従って、
永久磁石回転子１０１と周波数発電機１０２（回転情報
検出手段）と速度検出器１０４（速度検出手段）と方向
検出器１０５（方向検出手段）と演算処理器１０６（演
算処理手段）と電力供給器１１０（電力供給手段）によ
ってセンサレス直流モータが構成されている。

【００２４】図５は本発明のブラシレス直流モータの定
常回転時の各部信号波形図である。図５において、ｅ
１,ｅ２,ｅ３はそれぞれ固定子巻線１１１ａ，１１１
ｂ，１１１ｃに誘起される発電電圧波形である。ｐ１，
ｐ２，ｐ３は演算処理器１０６から出力される３相の位
置信号で、永久磁石回転子１０１の回転位置に応じてそ
れぞれ発電電圧波形ｅ１，ｅ２，ｅ３とほぼ同位相の関
係となるように出力する。位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３は
正弦波状の信号波形であり、電力供給部１１０は３相の
位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３をそれぞれ電力増幅して、正
弦波状の３相駆動電流ｉ１，ｉ２，ｉ３を固定子巻線１
１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの各相に供給する。その結
果、３相駆動電流ｉ１，ｉ２，ｉ３により固定子巻線１
１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃには回転磁界が発生し、回
転磁界と永久磁石回転子１０１の磁極との相互作用によ
り、永久磁石回転子１０１は回転力を受けて回転する。

【００２５】図６は永久磁石回転子１０１の磁極ベクト
ルと固定子巻線１１１に発生した回転磁界の起磁力ベク
トルの位相関係を示したベクトル図である。図６におい
て、Φは永久磁石回転子１０１の磁極を示す磁極ベクト
ルで、Ｉは固定子巻線１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに
発生した回転磁界を示す起磁力ベクトルである。

【００２６】図６（ａ）は永久磁石回転子１０１が正方
向に回転している時で、図６（ｂ）は永久磁石回転子１
０１が逆方向に回転している時の磁極ベクトルΦと起磁
力ベクトルＩの位相関係を表したベクトル図である。

【００２７】磁極ベクトルΦは起磁力ベクトルＩとの相
互作用により回転力を得、図６に示す方向に回転する。
ここで、永久磁石回転子１０１が連続回転するために
は、磁極ベクトルΦの回転量に応じて起磁力ベクトルＩ
を図示した方向に回転させる必要がある。すなわち、起
磁力ベクトルＩの位相を磁極ベクトルΦの位相より常に
所定の角度（好ましくは、９０度）だけ回転方向に進
め、磁極ベクトルΦの回転量を検出し、その回転量に応
じて起磁力ベクトルＩを回転させる必要がある（磁極ベ
クトルΦと起磁力ベクトルＩを表したベクトル図上の角
度を電気角で表した角度と呼ぶ）。

【００２８】図１の演算処理器１０６のメモリ１０９
は、所定のプログラムと定数が格納されたロム領域（Ｒ
ＯＭ：リード・オンリー・メモリ）と随時必要な値を格
納するラム領域（ＲＡＭ：ランダム・アクセス・メモ
リ）に別れている。演算器１０７はロム領域内のプログ
ラムに従って所定の動作や演算を行っている。

【００２９】まず、位相合わせ動作指令入力端子１１２
に入力される位相合わせ動作指令ｓｔに従って、動作を
切り換えている。図７に、この動作を実現するプログラ
ムの具体的な一例を示し、以下その動作について詳細に
説明する。

【００３０】処理７１では、位相合わせ動作指令入力端
子１１２の位相合わせ動作指令の入力動作を行う。

【００３１】処理７２では、処理７１で入力した位相合
わせ動作指令に従って、以後の動作を選択する。すなわ
ち、位相合わせ動作指令が位相合わせ動作を示す時は、
位相合わせ動作部の動作（処理７３）を行い、位相合わ
せ動作指令が位置検出動作を示す時は、位置検出動作部
の動作（処理７４）を行う。

【００３２】処理７３では、位相合わせ動作部（位相合
わせ動作手段）の動作を行う。すなわち、永久磁石回転
子１０１の初期位置を検出する。その後、処理７１の処
理に復帰する。

【００３３】処理７４では、位置検出動作部（位置検出
動作手段）の動作を行う。すなわち、定常回転時の処理
を行う。その後、処理７１の処理に復帰する。

【００３４】以上の動作を行うことにより、位相合わせ
動作指令入力端子１１２に入力された位相合わせ動作指
令ｓｔに応じて、位相合わせ動作部の動作と位相検出動
作部の動作のいずれかが選択される。ここで処理７１と
処理７２と処理７３と処理７４で動作選択部（動作選択
手段）が構成されている。

【００３５】次に、永久磁石回転子１０１が定常回転し
ている時の動作を実現する位置検出動作部について説明
する。図８に、この位置検出動作部の動作を実現するプ
ログラムのフローチャートの具体的な一例を示し、以下
その動作について詳細に説明する。

【００３６】処理８１１では、後述の位相合わせ動作部
で検出された初期位置に対応する初期カウント値ｃ_oを
カウント変数ｃの初期値とする（ｃ←ｃ_o）。ここで、
処理８１１は初期カウント値設定部（初期カウント値設
定手段）の動作を行う。

【００３７】処理８１２ａでは、速度検出器１０４のフ
リップフロップ回路４２の出力信号ｑを入力し、出力信
号ｑが”Ｈ”となるのを待っている。すなわち、速度検
出器１０４が矩形波信号ｓ１のパルスの到来をモニタし
ている。出力信号ｑが”Ｈ”となると処理８１２ｂの動
作を行う。

【００３８】処理８１２ｂでは、リセット信号ｔを所定
時間”Ｈ”にして速度検出器１０４のカウンタ回路４４
とフリップフロップ回路４２をリセットする。

【００３９】処理８１２ｃでは、まず方向検出器１０５
のフリップフロップ回路４２の方向信号ｄを入力する。
次に、方向信号ｄが”Ｈ”の時、すなわち永久磁石回転
子１０１が正方向に回転している時は、処理８１２ｄの
動作を行う。一方、方向信号ｄが”Ｌ”の時、すなわち
永久磁石回転子１０１が逆方向に回転している時は、処
理８１２ｅの動作を行う。

【００４０】処理８１２ｄでは、カウント変数ｃの値に
１を加算する。すなわち、カウント変数ｃの値に１を加
算した値を新しいカウント変数ｃの値とする（ｃ←ｃ＋
１）。その後、処理８１３ａの動作を行う。

【００４１】処理８１２ｅでは、カウント変数ｃの値か
ら１を減算する。すなわち、カウント変数ｃの値から１
を減算した値を新しいカウント変数ｃの値とする（ｃ←
ｃ−１）。その後、処理８１３ａの動作を行う。

【００４２】ここで、処理８１２ａと処理８１２ｂと処
理８１２ｃと処理８１２ｄと処理８１２ｅとでカウント
値増減部（カウント値増減手段）８１２が構成されてい
る。カウント値増減部では、方向信号ｄに従って、カウ
ント変数ｃの値を増減させている。

【００４３】処理８１３ａでは、まず演算器１０７の回
転方向指令入力端子１１３の回転方向指令ｍｄを入力す
る。次に、回転方向指令ｍｄの内容が正転指令である
時、処理８１３ｂの動作を行う。一方、回転方向指令ｍ
ｄの内容が逆回転指令である時、処理８１３ｃの動作を
行う。

【００４４】処理８１３ｂでは、カウント変数ｃに所定
値（９０）を加算した値を位相信号ｆとする。その後、
処理８２１の処理を行う。ここで、（９０）は固定子巻
線１１１に発生する起磁力ベクトルＩの回転角に換算し
て、９０度相当の値であり、好ましくは次式で与えられ
る。

【００４５】

【数１】

【００４６】ここで、ｐは永久磁石回転子１０１の極
数、Ｚは周波数発電機（回転情報検出手段）１０２にて
検出される、永久磁石回転子１０１の１回転当たりの検
出回数である。

【００４７】処理８１３ｃでは、カウント変数ｃから所
定値（９０）を減算した値を位相信号ｆとする。その
後、処理８２１の処理を行う。

【００４８】ここで、処理８１３ａと処理８１３ｂと処
理８１３ｃとで位相調節部（位相調節手段）８１３が構
成されている。さらに位相調節部８１３とカウント値増
減部（カウント値増減手段）８１２と初期カウント値設
定部（初期カウント値設定手段）８１１とでカウント部
（カウント手段）８１が構成されている。

【００４９】処理８２１では、位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ
３を得るため、位相信号ｆをもとにメモリ１０９内のＲ
ＯＭ領域に設けられた１周期分の正弦波の関数テーブル
を参照するための３つのアドレスａ１，ａ２，ａ３を計
算する。すなわち、位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３の位相は
それぞれ１２０度ずつずれているため、

【００５０】

【数２】

【００５１】

【数３】

【００５２】

【数４】

【００５３】より、ａ１，ａ２，ａ３の３つのアドレス
値を計算する。なお、（１２０）は起磁力ベクトルΦの
回転角に換算して、１２０度相当に対応する所定のアド
レス値である。その後、処理８２２の処理を行う。

【００５４】処理８２２では、処理８２１で得られた３
つのアドレス値ａ１，ａ２，ａ３をもとにメモリ１０９
のＲＯＭ領域に格納されている正弦波の関数テーブルを
参照し、３相のディジタル位置信号ｄｐ１，ｄｐ２，ｄ
ｐ３を得る。その後、処理７２の処理を行う。

【００５５】処理８２３では、処理８２２で得られた３
相のディジタル位置信号ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３を図１
のＤ／Ａ変換器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃに出力す
る。Ｄ／Ａ変換器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃでは、
ディジタル位置信号ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３をそれぞれ
アナログ値に変換し、三相の位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３
を出力する。その後、処理８１２ａの動作に復帰する。

【００５６】ここで、処理８２１と処理８２２と処理８
２３とで位置信号作成部（位置信号作成手段）８２が構
成されている。

【００５７】以上の処理を行うことにより、永久磁石回
転子１０１の回転に対応して位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３
が電力供給部１１０に出力される。そして、電力供給部
１１０では、固定子巻線１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ
に正弦波状の駆動電流ｉ１，ｉ２，ｉ３が供給される。

【００５８】すなわち、永久磁石回転子１０１の回転に
応じて矩形波信号ｓ１，ｓ２が生じる。方向検出器１０
４では、この矩形波信号ｓ１，ｓ２より永久磁石回転子
１０１の回転に対応した方向信号ｄを出力する。カウン
ト値増減部８１２では、矩形波信号ｓ１と方向信号ｄに
応じてカウント変数ｃを増減させる。永久磁石回転子１
０１が正回転している時はカウント変数ｃは増加し、永
久磁石回転子１０１が逆回転している時はカウント変数
ｃは減少する。すなわち、カウント変数ｃは永久磁石回
転子１０１の回転量に対応した値となる。位置信号作成
部８２では、位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３として、カウン
ト変数ｃに対応した位置信号が出力される。このため、
位置信号は永久磁石回転子１０１の回転量に対応した量
だけ位相が回転する。

【００５９】このようにして、固定子巻線１１１に発生
する回転磁界の起磁力ベクトルＩと永久磁石回転子１０
１の磁極ベクトルΦは図６に示すように常に所定の位相
差を保つことができる。そして起磁力ベクトルＩと磁極
ベクトルΦとの相互作用により、永久磁石回転子１０１
は回転力を受けて回転を持続する。

【００６０】ここで、仮に図６の位相調節部で所定のア
ドレス値（９０）が零の場合に磁極ベクトルΦと起磁力
ベクトルＩが一致したとする。初期カウント値設定部８
１１の初期カウント値ｃ_oは、この時のカウンタ変数ｃ
の値である。この初期カウント値ｃ_oは後述の位相合わ
せ動作部で算出される。

【００６１】一方、図８の位相調節部８１３では、回転
方向指令ｍｄに応じてカウント変数ｃから所定の値（９
０）を加減算して位相信号ｆを算出している。このよう
な演算を行うことにより、固定子巻線１１１の起磁力ベ
クトルＩと永久磁石回転子１０１の磁極ベクトルΦとの
電気角位相差を、回転方向指令ｍｄに応じて＋９０度ま
たは−９０度の電気角位相差にすることができる。した
がって、回転方向指令ｍｄに応じて永久磁石回転子１０
１を正回転または逆回転させることができる。すなわ
ち、方向指令ｍｄを変化させることにより簡単に永久磁
石回転子１０１の回転方向を変化させることができる。

【００６２】以上のようにして、固定子巻線１１１の起
磁力ベクトルＩと永久磁石回転子１０１の磁極ベクトル
Φは図６に示すように常に９０度の位相差を保つ。そし
て起磁力ベクトルＩと磁極ベクトルΦとの相互作用によ
り、永久磁石回転子１０１は回転力を受けて回転を持続
する。

【００６３】しかしながら、電源投入時などの初期状態
ではカウンタ部のカウント変数ｃの値は不定であるた
め、カウント変数ｃの初期カウント値ｃ_oを算出する必
要がある。

【００６４】以下、本発明のブラシレス直流モータでカ
ウンタ部８７の初期カウント値ｃ_oを算出するための位
相合わせ動作部の動作について詳しく説明する。

【００６５】図９の位相合わせ動作部では、電源投入時
等のカウント変数ｃの値が不適切な時に、方向検出器１
０５の方向信号ｄと速度検出器１０４の検出速度信号ｂ
に応じて固定子巻線１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに発
生される回転磁界を強制的に正逆方向に回転させ、その
時の永住磁石回転子１０１の回転挙動により永久磁石回
転子１０１の磁極の位置を検出する。

【００６６】電源投入時やカウンタ部内のカウント値ｃ
が不適切な時に行われる位相合わせ動作部の動作につい
て、図９に示した基本フローチャートに沿って説明す
る。

【００６７】処理９１では、永久磁石回転子１０１の回
転方向変化回数をカウントする変数ｋの初期値として零
を設定する。すなわち変数ｋの値を零とする。その後、
処理９２１の処理を行う。

【００６８】処理９２１では、まず速度検出器１０４の
フリップフロップ回路４２の出力信号ｑを入力する。次
に、出力信号ｑの状態に応じて処理を選択する。すなわ
ち速度検出器１０４に矩形波信号ｓ１のパルスが入力さ
れると、処理９２２の処理を行う。一方、出力信号ｑ
が”Ｌ”の時、処理９３４の処理を行う。

【００６９】処理９２２では、まずリセット信号ｔを所
定時間”Ｈ”にして速度検出器１０４のカウンタ回路４
４とフリップフロップ回路４２をリセットする。次に、
速度検出部１０４のカウンタ回路４４の検出速度信号ｂ
を入力し速度検出値Ｓとする。

【００７０】処理９２３では、速度検出値Ｓを１タイミ
ング前の速度検出値Ｓ_n-1から減算し、加速度値Ａｎを
算出する（Ａｎ←Ｓ_n-1−Ｓ）。また、速度検出値Ｓを
新しい１タイミング前の速度検出値Ｓ_n-1とする（Ｓ_n-1
←Ｓ）。ここで、図４に示した速度検出器１０４の構成
により、永久磁石回転子１０１の回転速度が遅い時には
速度検出値は大きな値を、永久磁石回転子１０１の回転
速度が早い時には速度検出値は小さな値となる。従っ
て、永久磁石回転子１０１が正の加速度で次第に速度が
早くなっている時には、速度検出値Ｓの値は１タイミン
グ前の速度検出値Ｓ_n-1の値より小さい値となり、加速
度値Ａｎは正の値となる。逆に、永久磁石回転子１０１
が負の加速度で次第に速度が遅くなっている時には、速
度検出値Ｓの値は１タイミング前の速度検出値Ｓ_n-1の
値より大きな値となり、加速度値Ａｎは負の値となる。
以上より、加速度値Ａｎの正負の符号により永久磁石回
転子１０１の加速度の正負が検出できる。

【００７１】ここで、処理９２１と処理９２２と処理９
２３とで加速度算出部（加速度算出手段）９２が構成さ
れている。

【００７２】処理９３１では、加速度値Ａｎの符号によ
り次の処理を選択している。すなわち、加速度値Ａｎが
正の時、処理９３２の動作を行う。また、加速度値Ａｎ
が負の値の時、処理９３３の動作を行う。

【００７３】処理９３２では、位相信号増減変数ＳＰの
値として、所定の値（ここでは、５とする）を設定す
る。その後、処理９３４の動作を行う。

【００７４】処理９３３では、位相信号増減変数ＳＰの
値として、所定の値（処理９３２の所定の値より小さい
正の整数、ここでは、１とする）を設定する。その後、
処理９３４の動作を行う。

【００７５】処理９３４では、方向検出部１０４の方向
信号ｄの入力を行う。その後、処理９３５の処理を行
う。

【００７６】処理９３５では、方向信号ｄの状態に応じ
て、次の処理を選択している。方向信号ｄが”Ｈ”の
時、すなわち永久磁石回転子１０１が正方向に回転して
いる時、処理９３６の動作を行う。また、方向信号ｄ
が”Ｌ”の時、すなわち永久磁石回転子１０１が逆方向
に回転している時、処理９３７の処理を行う。

【００７７】処理９３６では、位相信号ｆの値に位相増
減変数ＳＰの値を加算する。すなわち位相信号ｆの値に
位相増減変数ＳＰの値を加算した値を新しい位相信号ｆ
とする。その後、処理８２１の処理を行う。

【００７８】処理９３７では、位相信号ｆの値から位相
増減変数ＳＰの値を減算する。すなわち位相信号ｆから
位相増減変数ＳＰの値を減算した値を新しい位相信号ｆ
とする。その後、処理８２１の処理を行う。

【００７９】ここで、処理９３１と処理９３２と処理９
３３と処理９３４と処理９３５と処理９３６と処理９３
７とで位相信号増減部（位相信号増減手段）９３を構成
している。位相信号増減部９３では、加速度算出部９２
で算出した加速度値Ａｎをもとに位相信号ｆの値の増分
を調節している。すなわち、永久磁石回転子１０１が正
の加速度で加速している時は、位相信号ｆの増分として
大きな値を設定して、位相信号ｆの変化割合を増してい
る。また、永久磁石回転子１０１が負の加速度で減速し
ている時は、位相信号ｆの増分として小さな値を設定し
て、位相信号ｆの変化割合を減らしている。

【００８０】処理８２１では、位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ
３を得るため、位相信号ｆをもとに図１のメモリ１０９
内のＲＯＭ領域に設けられた１周期分の正弦波の関数テ
ーブルを参照するための３つのアドレス値ａ１，ａ２，
ａ３を計算する。すなわち、位置信号ｐ１，ｐ２，ｐ３
の位相はそれぞれ１２０度ずつずれているため、

【００８１】

【数５】

【００８２】

【数６】

【００８３】

【数７】

【００８４】より、３つのアドレス値ａ１，ａ２，ａ３
を計算する。なお、（１２０）は起磁力ベクトルＩの回
転角に換算して、１２０度相当に対応する所定のアドレ
ス値である。その後、処理８２２の処理を行う。

【００８５】処理８２２では、処理８２１で得られた３
つのアドレス値ａ１，ａ２，ａ３をもとにメモリ１０９
のＲＯＭ領域に格納されている正弦波の関数テーブルを
参照し、３相のディジタル位置信号ｄｐ１，ｄｐ２，ｄ
ｐ３を得る。その後、処理８２３の処理を行う。

【００８６】処理８２３では、処理８２２で得られた３
相のディジタル位置信号ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３を図１
に示したＤ／Ａ変換器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃに
出力する。Ｄ／Ａ変換器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ
では、ディジタル位置信号ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３をそ
れぞれアナログ値に変換し、図５に示すような位置信号
ｐ１，ｐ２，ｐ３を出力する。その後、処理９５１の処
理を行う。

【００８７】ここで、処理８２１と処理８２２と処理８
２３で位置信号作成部（位置信号作成手段）８２を構成
している。

【００８８】処理９５１では、方向検出器１０４の方向
信号ｄの入力を行う。その後、処理９５２の処理を行
う。

【００８９】処理９５２では、処理９５１で入力した方
向信号ｄが１タイミング前と変化している時、処理９５
３の処理を行う。また、方向信号ｄが１タイミング前と
変化していない時、処理９２１の処理に復帰する。

【００９０】処理９５３では、まず変数ｋに１を加算す
る。すなわち、変数ｋの値に１を加算した値を新しい変
数ｋの値とする。次に、位相信号ｆの値を変数ｋの値に
対応した保存領域Ｍ［ｋ］に順次格納する。すなわち、
保存領域Ｍ［ｋ］の値を位相信号ｆの値にする。その
後、処理９５４の処理を行う。

【００９１】ここで、処理９５１と処理９５２と処理９
５３とで位相信号保存部（位相信号保存手段）９５を構
成している。

【００９２】処理９６１では、変数ｋの値の大きさと所
定の値ｋ_max（ここで、ｋ_maxは２以上の整数で、好まし
くは２）とを比較し、変数ｋの値の大きさが大きい時、
処理９６２の処理を行う。また、変数ｋの値の大きさが
大きくない時、処理９２１の処理に復帰する。

【００９３】処理９６２では、保存領域Ｍ［ｎ］（ｎ＝
１，２，・・・，ｋ_max）に保存された値をもとに初期
カウント値ｃ_oを算出する。すなわち保存領域Ｍ［ｎ］
に保存された値の算術平均を計算することにより初期カ
ウント値ｃ_oを求める。好ましくは、初期の保存値Ｍ
［１］を除く偶数個の保存値より算術平均を計算するこ
とにより初期カウント値ｃ_oを求める。特に好ましく
は、保存値Ｍ［２］とＭ［３］を用いて、算術平均を計
算することにより初期カウント値ｃ_oを求める。すなわ
ち、初期カウント値ｃ_oは、

【００９４】

【数８】

【００９５】として求める。その後、図７の処理７１の
処理に復帰する。ここで、処理９６１と処理９６２で初
期位置算出部（初期位置算出手段）９６を構成してい
る。

【００９６】以上の処理を行うことにより、永久磁石回
転子１０１の位置を検出することができ、さらに、検出
時の永久磁石回転子１０１の回転量を、永久磁石回転子
１０１の初期位置に依らず、極めて少なくすることがで
きる。

【００９７】以下、これについて説明する。上記構成に
より、位相信号増減部９３では、永久磁石回転子１０１
の回転方向が正方向の時に位相信号ｆを減少させ、逆回
転の時に位相信号ｆを増減させる。そして、位置信号作
成部８２では、位相信号ｆに応じて位置信号を出力する
ため、起磁力ベクトルＩは磁極ベクトルΦが正回転して
いる時は逆回転し、磁極ベクトルΦが逆回転している時
は正回転する。すなわち、起磁力ベクトルは、永久磁石
回転子１０１の回転方向に対して逆向きに回転する。

【００９８】ここで仮に起磁力ベクトルＩを永久磁石回
転子１０１の回転方向に対して逆向きに回転させずに、
一定位相で出力したとすると、図１０（ａ）に示すよう
に、磁極ベクトルΦは起磁力ベクトルＩとの相互作用に
より回転し、最終的に両ベクトルは一致する。これによ
り、磁極ベクトルΦの位置が検出できる。しかし、永久
磁石回転子１０１は、その初期位置によっては、最大で
１８０度大きく回転する（図１０（ａ））。本発明の実
施例では、永久磁石回転子１０１の回転方向と逆向きに
起磁力ベクトルＩを回転させている。このため起磁力ベ
クトルＩと磁極ベクトルΦは、磁極ベクトルΦの少ない
回転で位相が一致する。この様子を図１０（ｂ）に示
す。すなわち、磁極ベクトルΦの回転方向と逆方向に起
磁力ベクトルＩを回転させることにより、磁極ベクトル
Φと起磁力ベクトルＩは磁極ベクトルΦの回転量が小さ
い時に一致するため、磁極ベクトルΦの回転量は極めて
少ない状態で磁極ベクトルΦの位置を検出することがで
きる。

【００９９】さらに、以上の処理を行うことにより、永
久磁石回転子１０１に負荷トルクが存在する場合でも高
精度に永久磁石回転子１０１の位置が検出できる。以
下、これについて説明する。

【０１００】いま、永久磁石回転子１０１の負荷トルク
が零でない時は起磁力ベクトルＩと磁極ベクトルΦとは
一致せず、負荷トルクの大きさに応じた位相角θを保
つ。しかもその位相ずれの方向は、永久磁石回転子１０
１が正方向に回転した時には、図１１（ａ）に示すよう
に磁極ベクトルΦは起磁力ベクトルＩから逆方向に角度
θだけずれ、永久磁石回転子１０１が逆方向に回転した
時には、図１１（ｂ）に示すように磁極ベクトルΦは起
磁力ベクトルＩから正方向に角度θだけずれる。

【０１０１】したがって、永久磁石回転子１０１が負荷
を負った場合、所定の位相の電流を固定子巻線１１１に
流すだけでは永久磁石回転子１０１の位置を正確に検出
することができない。本発明の実施例では、起磁力ベク
トルＩを永久磁石回転子１０１の回転方向に応じて正逆
方向に回転振動させることにより永久磁石回転子１０１
の位置に対応した初期カウント値ｃ_oを算出している。
このため、高精度に永久磁石回転子１０１の位置を検出
することができる。以下、さらに詳しく説明する。

【０１０２】上記構成により、永久磁石回転子１０１の
回転方向に対して起磁力ベクトルＩの回転方向が逆向き
になるように回転する。また、位相信号保存部９５によ
り永久磁石回転子１０１の回転方向が変化する毎に位相
信号ｆを保存している。ｊ回目の回転方向反転時の起磁
力ベクトルＩと磁極ベクトルΦの様子を図１２（ａ）に
示す。図１２（ａ）において、磁極ベクトルΦは左回転
していたが、起磁力ベクトルＩとの相互作用により右回
転の回転力を受け、回転方向を右回転に変更した瞬間で
ある。さらに、（ｊ＋１）回目（ｊ回目の次）の回転方
向反転時の起磁力ベクトルＩと磁極ベクトルΦの様子を
図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）において、磁極ベク
トルΦは右回転していたが、起磁力ベクトルＩとの相互
作用により左回転の回転力を受け、回転方向を左回転に
変更した瞬間である。ここで、磁極ベクトルΦの位置に
対応した位相信号ｆの値をθ_o、図１２（ａ）の時の起
磁力ベクトルＩと磁極ベクトルΦとの位相角に対応した
位相信号ｆの値をθ_j、図１１（ｂ）の時の起磁力ベク
トルＩと磁極ベクトルΦとの位相角に対応した位相信号
ｆの値をθ_j+1とすると、保存値Ｍ［ｊ］は、

【０１０３】

【数９】

【０１０４】だたし、ｊは正の奇数。となる。そして、
初期位置算出部９６の計算を行うと、

【０１０５】

【数１０】

【０１０６】となる。また、永久磁石回転子１０１の反
転動作を繰り返すことにより、位相角θ_jの大きさと位
相角θ_j+1は大きさはほぼ等しくなる。したがって、

【０１０７】

【数１１】

【０１０８】となり、

【０１０９】

【数１２】

【０１１０】となる。以上により、カウンタ部８１の初
期カウント値ｃ_oが永久磁石回転子１０１の初期位置に
対応した値として求まる。

【０１１１】また、永久磁石回転子１０１を正逆方向に
回転した時の位相信号ｆの保存値Ｍ［ｋ］（ｋ＝１，
２，・・・，ｋ_max）より初期カウント値ｃ_oを計算して
いるため、負荷トルクが大きくなっても、（数１），
（数２）内のθ_jまたはθ_j+1の大きさが大きくなるだけ
であり、負荷トルクの影響は（数１０）の計算で除去で
きる。

【０１１２】さらに、本実施例では、特に位相信号保存
部９５の保存値Ｍ［２］とＭ［３］を用いて初期カウン
ト値ｃ_oを計算している。保存値Ｍ［１］の値は、磁極
ベクトルΦと起磁力ベクトルＩの初期位相差に大きく依
存するため、保存値Ｍ［１］を初期カウント値ｃ_oの計
算に含めると初期位相差が大きい時には磁極ベクトルΦ
の位置検出に大きな誤差が生じる。また、保存値Ｍ
［４］以降の値を使用する場合、所定値ｋ_maxを大きな
値にする必要がある。この場合、永久磁石回転子１０１
の反転動作を多く行わなければならず、位相合わせ時間
が大幅に長くなる。本実施例では、保存値Ｍ［２］とＭ
［３］を用いることにより、位置検出精度と位相合わせ
時間の短縮の両方を実現している。

【０１１３】なお、多数の保存値を用いて、位置検出精
度をより向上させることも可能である。

【０１１４】さらに、本実施例では、加速度検出部９２
により永久磁石回転子１０１の加速度を検出し、加速度
に応じて固定子巻線１１１の起磁力ベクトルＩの回転速
度変更している。これにより、永久磁石回転子１０１の
初期位置に依らず位相合わせ時の振動幅が小さくなる。
以下これについて説明する。

【０１１５】まず、永久磁石回転子１０１の回転加速度
を検出せず、固定子巻線１１１の回転磁界の回転速度を
一定速度にした場合を考える。この場合、固定子巻線１
１１の回転磁界の起磁力ベクトルＩと永久磁石回転子１
０１の磁極ベクトルΦとの電気角が約１８０度の状態で
は、永久磁石回転子１０１の振動幅は、非常に大きくな
る。これは、永久磁石回転子１０１が回転を開始してか
ら固定子巻線１１１の起磁力ベクトルＩと一致するまで
の時間が長くなり、その分永久磁石回転子１０１の回転
角が大きくなる。その結果、大きな振動を生じる。これ
は、起磁力ベクトルＩの回転速度を早くすると改善され
るが、起磁力ベクトルＩの回転速度を早くすると、起磁
力ベクトルＩと磁極ベクトルΦとの電気角が小さい場
合、起磁力ベクトルＩの行き過ぎ角（図１２のθ_jに対
応）が大きくなる。これにより永久磁石回転子１０１の
振動が大きくなる。

【０１１６】したがって、起磁力ベクトルＩの電気角と
磁極ベクトルΦの電気角が一致するまでは、起磁力ベク
トルＩの回転速度を早くし、一致後は、起磁力ベクトル
Ｉの回転速度を遅くする必要があり、このような動作が
できれば永久磁石回転子１０１の振動振幅を小さくでき
る。

【０１１７】一方、起磁力ベクトルＩの電気角と磁極ベ
クトルΦとの電気角とが一致するまでは、永久磁石回転
子１０１は回転トルクを受け回転加速度が正の値とな
る。それ以後は、磁極ベクトルΦが行き過ぎ、回転トル
クは永久磁石回転子１０１の回転方向とは逆向きに働き
加速度は負となる。

【０１１８】本実施例では、永久磁石回転子１０１の回
転加速度を加速度算出部９２で検出して、位置信号の更
新割合を位相信号増減部９３と位置信号作成部８２で変
更している。このため、固定子巻線１１１の起磁力ベク
トルＩの回転速度は、永久磁石回転子１０１の回転加速
度により変更されることになる。

【０１１９】すなわち、永久磁石回転子１０１の回転加
速度が正の時、複数相の位置信号により生じる起磁力ベ
クトルＩの回転速度を早くし、永久磁石回転子１０１の
回転加速度が負の時、複数相の位置信号により生じる起
磁力ベクトルＩの回転速度を遅くしている。

【０１２０】この結果、本実施例では、起磁力ベクトル
Ｉの電気角と磁極ベクトルΦの電気角が一致するまで
は、起磁力ベクトルＩの回転が早くなり、一致後は、起
磁力ベクトルＩの回転が遅くなるため、永久磁石回転子
１０１の振動振幅が初期位置に依らず小さくなる。

【０１２１】以上のようにして位相合わせ動作部の動作
を行うことにより、カウンタ部の初期カウント値ｃ
_oが、永久磁石回転子１０１の少ない回転振幅で検出す
ることができる。また、永久磁石回転子１０１が負荷を
負った場合でも、高精度に永久磁石回転子１０１の位置
が検出できる。さらに、永久磁石回転子１０１の初期位
置に依らず振動振幅は極めて少なくなる。

【０１２２】以上より、実施例のブラシレス直流モータ
は、周波数発電機の出力する互いに位相の異なる２相の
周波数信号をもとに３相の位置信号を作成するので、ホ
ール素子の如き位置検出素子を設けなくてもよい。

【０１２３】さらに本実施例では、３相の位置信号を図
１に示すような３個のＤ／Ａ変換器１０８ａ，１０８
ｂ，１０８ｃに出力している。しかし、１個のＤ／Ａ変
換器を使用して逐次アナログ値に変換した後、得られた
アナログ値を３個のサンプルホールド回路で保持して３
相の位置信号として出力しても可能であることは言うま
でもない。

【０１２４】また、１周期のみの正弦波の関数テーブル
だけをメモリに記憶させておくだけでなく、３相分の正
弦波をそれぞれ関数テーブルに記憶させておいて、直接
３相の位置信号に相当するディジタル値を３個のＤ／Ａ
変換器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃに出力しても可能
であることは言うまでもない。さらに、本実施例では、
３相のモータに限ったが、相数は３相に限らず何相であ
ってもよい。

【０１２５】さらに、演算処理器を完全なハードウェア
によって構成し、前述のプログラムによる動作と同じ動
作をおこなわせるようにしてもよい。その他、本発明の
主旨を変えず種々の変更が可能である。

【０１２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、従来のブラシレ
ス直流モータのような位置検出素子が不要となるため、
素子の取付け位置調整の煩雑さや配線数が削減され、モ
ータは構造上の制約を受けずに超小型化、超薄型化が可
能となる。

【０１２７】さらに本発明のブラシレス直流モータは、
上記構成により位相合わせ動作時における永久磁石回転
子の回転振動振幅が永久磁石回転子の初期位置に依らず
非常に少なくなくなるので、幅広い用途に応用可能なブ
ラシレス直流モータを構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るブラシレス直流モ―タ
の構成図

【図２】図１に示した方向検出器の具体的な構成例を表
す構成図

【図３】図１に示した方向検出器の動作を説明する説明
図

【図４】図１に示した速度検出器の具体的な構成例を表
す構成図

【図５】図１に示した本発明のブラシレス直流モータの
定常回転時の各部信号波形図

【図６】図１に示した本発明のブラシレス直流モータの
定常回転時における永久磁石回転子の磁極ベクトルΦと
固定子巻線の発生する起磁力ベクトルＩの関係を示すベ
クトル図

【図７】動作選択部の処理を行う一実施例のフローチャ
ート

【図８】位置検出動作の処理を行う一実施例のフローチ
ャート

【図９】位相合わせ動作の処理を行う一実施例のフロー
チャート

【図１０】位相合わせ動作時の回転量を説明するための
磁極ベクトルΦと起磁力ベクトルＩのベクトル図

【図１１】位相合わせ動作を説明するための磁極ベクト
ルΦと起磁力ベクトルＩのベクトル図

【図１２】位相合わせ動作を説明するための磁極ベクト
ルΦと起磁力ベクトルＩのベクトル図

【図１３】永久磁石回転子と固定子巻線の配置を示す図

【符号の説明】

７３位相合わせ動作部７４位置検出動作部８１カウンタ部８２位置信号作成部９２加速度検出部９３位相信号増減部９５位相信号保存部９６初期位置算出部１０１永久磁石回転子１０２周波数発電機１０４速度検出器１０５方向検出器１０６演算処理器１０８デジタル／アナログ変換器１０９メモリ１１０電力供給器１１１固定子巻線８１１初期カウント値設定部８１２カウント値増減手段８１３位相調整部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の磁極を有する回転子と、前記回転
子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線
と、前記回転子の回転数に応じた複数相の回転情報信号
を発生する回転情報検出手段と、前記複数相の回転情報
信号より前記回転子の回転方向を検出し方向信号を出力
する方向検出手段と、少なくとも１つの前記回転情報信
号より前記回転子の回転速度を検出する速度検出手段
と、少なくとも１つの前記回転情報信号と前記方向信号
と前記速度検出手段の検出速度信号に応じて複数相の位
置信号を生成する演算処理手段と、前記複数相の位置信
号に応じて前記固定子巻線に電力を供給する電力供給手
段より構成されたことを特徴とするブラシレス直流モー
タ。
【請求項２】演算処理手段は、速度検出手段の検出速度
信号と方向検出手段の方向信号より回転子の初期位置を
検出する位相合わせ動作手段と、前記位相合わせ動作手
段の検出初期位置に対応した初期値が設定され少なくと
も１つの前記回転情報信号と前記方向信号に応じて前記
複数相の位置信号を生成する位置検出動作手段と、前記
位置検出動作手段と前記位相合わせ動作手段の動作を選
択する動作選択手段より構成されたことを特徴とする請
求項１記載のブラシレス直流モータ。
【請求項３】位相合わせ動作手段は、速度検出手段の検
出速度信号より回転子の回転加速度を算出する加速度算
出手段と、前記加速度算出手段の算出加速度信号と方向
検出手段の方向信号に応じて位相信号を生成する位相信
号増減手段と、前記方向信号の変化に応じて複数個の前
記位相信号を保存する位相信号保存手段と、前記位相信
号保存手段に保存された少なくとも２個の前記位相信号
より回転子の初期位置を算出する初期位置算出手段と、
前記位相信号に応じて複数相の位置信号を作成する位置
信号作成手段とより構成されたことを特徴とする請求項
２記載のブラシレス直流モータ。
【請求項４】位置検出動作手段は、位相合わせ動作手段
の検出初期位置に応じて初期値が設定され、少なくとも
１つの前記回転位置信号と方向検出手段の方向信号に応
じてカウント値を増加または減少し、前記カウント値に
応じて位相信号を出力するカウント手段と、前記カウン
ト手段の位相信号に応じて複数相の位置信号を出力する
位置信号作成手段より構成されたことを特徴とする請求
項２記載のブラシレス直流モータ。
【請求項５】位相信号増減手段は、加速度算出手段の算
出加速度信号に応じて変化速度が変化し、方向検出手段
の方向信号に応じて変化方向が変化する位相信号を生成
するように構成されたことを特徴とする請求項３記載の
ブラシレス直流モータ。
【請求項６】カウント手段は、位相合わせ動作手段の検
出初期位置に応じて初期値を設定する初期カウント値設
定手段と、少なくとも１つの前記回転情報信号と方向信
号に応じてカウント値を増加または減少するカウント値
増減手段と、回転方向指令に応じて前記カウント値増減
手段のカウント値から所定の値を加算または減算し位相
信号を出力する位相調整手段より構成されたことを特徴
とする請求項４記載のブラシレス直流モータ。