JPH0670584A - 直流無整流子モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動回路の出力段の電流増幅率をトランジス
タ自身の電流増幅率のばらつきの影響を受けないで任意
に設定できる直流無整流子モータを実現する。 【構成】 複数の固定子巻線１，２，３と、固定子巻線
に対向する複数の磁極を有する永久磁石を備えた回転子
と、前記回転子の回転位置を検出して位相の異なる複数
の位置検出信号を発生するホールＩＣ６と分配器１００
と、制御信号入力端子Ｅを有し、ホールＩＣ６，分配器
１００からの出力信号に基づいて固定子巻線に前記制御
信号に依存した大きさの電流を供給する駆動信号発生回
路３００と駆動回路７００を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電源のもとで使用
される比較的小容量の無整流子モータに関し、ビデオテ
ープレコーダを始めとする記録再生装置や空冷用ファン
モータとして使用して好適な直流無整流子モータを提供
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、多くの音響機器やビデオテープレ
コーダ、さらにはフロッピーディスクのドライブ装置に
直流無整流子モータが多用されるようになってきてお
り、その手軽さから空冷用ファンモータにまで直流無整
流子モータが使用されている。

【０００３】従来より、この種の直流無整流子モータと
しては２相あるいは３相の半波駆動方式または全波駆動
方式が主流を占めている。各駆動方式にはそれぞれ一長
一短があり、例えば３相駆動方式は２相駆動方式に比べ
て駆動用パワー素子の数が少なくてすむ反面、回転子の
回転位置を検出する位置検出素子の数が多く必要とな
る。ちなみに、単一電源のもとで動作させるものとする
と、２相全波駆動方式では８個のパワートランジスタと
２個のホール素子が必要になり、３相全波駆動方式では
６個のパワートランジスタと３個のホール素子が必要に
なる。

【０００４】従来から、３相駆動方式において位置検出
素子を削減しようとする試みが数多く行なわれており、
その代表的な技術が米国特許第３，５７７，０５３号明
細書（以下、文献１と称す）に開示されている。

【０００５】前記文献１には、３相半波駆動方式の無整
流子モータにおいて、回転子上に光反射率の異なる第
１、第２、第３の構成要素を有する識別帯を設け、前記
識別帯に光線を照射し、反射光を受光素子で検出するこ
とによって回転子の回転位置の変化を前記受光素子の出
力レベルの３段階の変化としてとらえ、そのレベルに依
存した相巻線に通電するように構成された装置が示され
ている。

【０００６】また、回転子の起動時に偶然に光線が第１
の構成要素と第３の構成要素の境界部に照射されている
と、受光素子の出力レベルが中間の値をとるので、あた
かも第２の構成要素の部分を検出したかのごとく検出回
路が動作し、逆トルクの発生や回転子の振動を招くが、
これを防止するには受光素子の出力レベル判別回路部を
シュミット回路が構成すれば良いことが解説されてい
る。

【０００７】これと同じことが特許出願公告昭和５７年
第４６３１７号公報（以下、文献２と称す）に開示され
ており、前記文献２にはシュミット回路の代わりに、識
別帯の第３の構成要素の部分を検出したことを記憶する
記憶回路を設けた駆動回路装置が示されている。

【０００８】前記文献１、文献２のいずれにおいても唯
一の位置検出素子と位置検出のための識別帯によって３
相半波駆動を可能にしているが、特別な位置検出用の素
子をいっさい用いないで相巻線への通電状態を順次切り
換えていく方法も提案され実用化されている（例えばソ
ニー（株）製の３相無整流子モータ駆動用ＩＣのＣＸ２
０１１４）。

【０００９】特許出願公告昭和５６年第３３９５３号公
報（以下、文献３と称す）には、最初は自走型の３相マ
ルチバイブレータの出力信号によって各相巻線への通電
状態を切り換え、回転子が回転を開始してからは３相の
固定子巻線のうちの遊休巻線に現われる発電波形を利用
して各相巻線への通電状態を切り換えるように構成され
た駆動回路装置が示されいる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記文
献１，２，３に示された装置においては位置検出信号の
処理に論理回路を用いるために、各相巻線への電流切り
換えが急激に行なわれ、その結果、各相巻線が一種の
「ボイスコイル」となって騒音が発生したり、サージパ
ルスによる電気雑音や半導体の破裂が発生するという不
都合があった。

【００１１】各相巻線への電流切り換えをゆるやかに行
なうためには、駆動回路を構成する出力トランジスタの
入力電流波形を台形波状もしくは正弦波状にする必要が
あるが、出力トランジスタやその前段のトランジスタの
電流増幅率のばらつきがあると、各相巻線への通電電流
波形が同一にならないで、台形波が矩形波に近くなった
り、あるいは反対に三角波に近づくという不都合があっ
た。

【００１２】本発明は、このような課題に鑑み、駆動回
路の出力段の電流増幅率をトランジスタ自身の電流増幅
率のばらつきの影響を受けないで任意に設定できる直流
無整流子モータを実現することを目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の直流無整流子モ
ータは、複数の固定子巻線と、前記固定子巻線に対向す
る複数の磁極を有する永久磁石を備えた回転子と、前記
回転子の回転位置を検出して位相の異なる複数の位置検
出信号を発生する位置検出手段と、制御信号入力端子を
有しかつ前記位置検出手段からの出力信号に基づいて前
記固定子巻線に前記制御信号に依存した大きさの電流を
供給する駆動手段を備え、出力電流が前記固定子巻線に
供給される出力トランジスタと、前記出力トランジスタ
とカレントミラー回路を形成し、前記出力電流のＫ分の
１の（Ｋ＞１）電流を第１の抵抗に供給するミラートラ
ンジスタと、前記固定子巻線への通電指令電流が供給さ
れる第２の抵抗と、前記第１の抵抗の両端の電圧と前記
第２の抵抗の両端の電圧を比較して両者が平衡するよう
に前記出力トランジスタの入力電流を制御する制御回路
によって前記駆動手段の出力部が構成されたものであ
る。

【００１４】

【作用】本発明は上記構成により、出力段の電流増幅率
をトランジスタ自身の電流増幅率のばらつきの影響を受
けないで任意に設定することとなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１６】図１は本発明を実施するために構成された
モータの概略図を示したもので、３相の固定子巻線１，
２，３がたがいに星型結線され、前記固定子巻線１〜３
に対向して、図示されてはいない回転子に装着された永
久磁石４が配置されている。

【００１７】永久磁石４の主要部は８極に着磁された主
磁極が占め、その内周部にはＮ極着磁された第１の構成
要素部分（図中ではＮ記号で示されている）と、着磁さ
れていない第２の構成要素部分（図中ではＺ記号で示さ
れている）と、Ｓ極着磁された第３の構成要素部分（図
中ではＳ記号で示されている）が周方向に交互に配置さ
れた円環状の識別帯５を有している。また、識別帯５に
対向して回転子の回転位置検出素子として準備されたホ
ールＩＣ（チップ上にホール発電体と他の回路を同居さ
せた集積回路で、一般にホールＩＣとかホールスイッチ
とか呼ばれている）６が配置されている。

【００１８】一方、永久磁石４の主磁極の内周側に対向
して怪方向に回折された２４ヵ所の発電要素部分を有す
るジグザグ状の発電巻線７が配置され、前記主磁極の内
周部には発電巻線７に回転子の一回転あたり１２サイク
ルの交流信号を発生させるための無着磁部分（無着磁で
なくとも、磁束密度が急激に低くなるように着磁されて
いたり、あるいはくぼみが設けられていても良い）が８
ヵ所にわたって設けられている。さらに固定子巻線１、
２、３の引き出し線はそれぞれ第１の給電端子Ｕ、第２
の給電端子Ｖ、第３の給電端子Ｗに接続され、星型結線
された中点は端子Ｘに接続されている。

【００１９】なお、ホールＩＣ６はプラス側給電端子６
ａ、マイナス側給電端子６ｂ、出力端子６ｃを有してお
り、前記発電巻線７の引き出し線は出力端子７ａ、７ｂ
に接続されている。

【００２０】さて、図２は本発明の一実施例における直
流無整流子モータのブロック構成図を示したものであ
り、図２においてブロック１０は図１に示されたモータ
ブロックの内部結線を施したものである。すなわち、モ
ータブロック１０において中点端子ＸとホールＩＣ６の
プラス側給電端子６ａの間には限流抵抗８が接続され、
ホールＩＣ６のマイナス側給電端子６ｂと発電巻線７の
一方の出力端子７ｂは共通接続されて接地端子Ｇに接続
され、ホールＩＣ６の出力端子６ｃは位置検出端子Ｐに
接続され、発電巻線７の地方の出力端子７ａは回転検出
端子Ｆに接続されている。

【００２１】位置検出端子Ｐには後に説明する処理回路
によってモータの回転位置に依存して３段階にレベルの
変化する位置検出信号が出力されるが、この位置検出信
号は分配器１００によって３本の信号線路１００ｎ、１
００ｓ、１００ｚに分配され、さらに順序回路２００に
よって条件付け処理が行なわれて駆動信号発生回路３０
０に送られる。

【００２２】一方、回転検出端子Ｆと接地端子Ｇに現わ
れる信号は、増幅器４００によって十分な振幅に増幅さ
れた後にスロープ発生回路５００に供給されるととも
に、モータの回転サーボ用の速度検出信号としてＡ端子
に供給され、信号線路１００ｎ、１００ｓに現れる信号
は抽出回路６００によって、モータの一回転に一回の信
号が取り出されて同じくモータの回転サーボ用の位置検
出信号としてＢ端子に供給されている。

【００２３】なお、本発明においてはモータの回転サー
ボシステムには言及しないが、ここでは前記Ａ端子、Ｂ
端子から得られる速度情報と位置情報をもとにＥ端子を
介して駆動信号発生回路３００に誤差電圧を帰還するも
のとする。

【００２４】さて、スロープ発生回路５００では発電巻
線７の出力信号に同期した鋸歯状波と遅延パルスを発生
してそれぞれを駆動信号発生回路３００に供給してい
る。また、前記駆動信号発生回路３００においては前記
順序回路２００から供給される回転位置検出信号と、前
記スロープ発生回路５００から供給される鋸歯状波と遅
延パルスをもとに３相の巻線駆動信号を作り出して駆動
回路７００に送出している。駆動回路７００では前記巻
線駆動信号を電流増幅したうえで、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ
端子を介して３相の固定子巻線１〜３への通電を行なっ
ている。

【００２５】なお、Ｊ端子はモータの停止・回転の指令
信号が供給される端子で、この指令信号は順序回路２０
０と駆動回路７００に供給されているが、実施例におい
てはＪ端子が‘Ｌ’レベル（低電位）にあるときに固定
子巻線への通電は停止され、‘Ｈ’レベル（高電位）に
あるときには固定子巻線への通電が行なわれるように構
成されている。

【００２６】図２の実施例において、ホールＩＣ６の３
値レベルの出力信号を３本の信号線路１００ｎ、１００
ｓ、１００ｚに２値信号として分配する分配器１００
は、異なるスレシホールド電圧を有する２個のコンパレ
ータによって容易に実現できるし、増幅器４００につい
ても単なる交流増幅器であるので、ここでは内部構成の
説明は省略し、その他の回路ブロックについて実現の回
路構成例を示しながら簡単な動作の説明を行なう。

【００２７】まず、図３はホールＩＣ６の具体的な構成
例を示した回路結線図であり、よく知られているバンド
ギャップ基準電圧源などを用いた定電圧回路部６１と、
シリコン基板上に形成されたホール発電体６２とその他
の信号処理回路部分から構成されている。

【００２８】図３のホール発電体６２が図１に示された
識別帯５のＮ極着磁された部分に対向しているときには
ホール発電体６２の一方の出力端子６２ａの電位が上昇
し、地方の出力端子６２ｂの電位は下降する。したがっ
てトランジスタ６３のコレクタ電位が下降し、トランジ
スタ６４のコレクタ電位が上昇するので、定電流トラン
ジスタ６５に流れ込む電流の殆んどがトランジスタ６６
のコレクタ電流となる。なお、図３の回路において、定
電流トランジスタ６５のエミッタ側に接続された抵抗６
７と、定電流トランジスタ６８のエミッタ側に接続され
た抵抗６９の抵抗比率が３対４に設定されているので、
定電流トランジスタ６５のコレクタ電流を４・Ｉoとす
ると、定電流トランジスタ６８のコレクタ電流はほぼ３
・Ｉoとなる。

【００２９】また、プラス側のカレントミラー回路を構
成する受電トランジスタ７０のエミッタ側に接続された
抵抗７１と、定電流トランジスタ７２、７３のエミッタ
側に接続された抵抗７４、７５の抵抗値が等しくなるよ
うに設定され、定電流トランジスタ７６のエミッタ側に
接続された抵抗７７の抵抗値が抵抗７１の抵抗値の３倍
に設定されているので、定電流トランジスタ７２、７３
のコレクタ電流はいずれも最大値でほぼ３・Ｉoとな
り、定電流トランジスタ７６のコレクタ電流はほぼＩo
となる。

【００３０】したがって、トランジスタ６６のコレクタ
電流の４分の３は定電流トランジスタ７３から供給さ
れ、残りの４分の１だけがトランジスタ７８ｂの第１コ
レクタ７８ａから供給される。このとき、出力端子６ｃ
に接続された負荷抵抗７９にはトランジスタ７８の第２
コレクタ７８ｂからＩoの電流が供給されるとともに、
定電流トランジスタ７６からもＩoの電流が供給される
ので、抵抗７９の抵抗値をＲoとしたとき、出力端子６
ｃには２・Ｒoなる電位が現われる。

【００３１】反対に、ホール発電体６２が識別帯５のＳ
極着磁された部分に対向しているときには、定電流トラ
ンジスタ６５に流れ込む電流の殆んどがトランジスタ８
０のコレクタ電流となり、トランジスタ８１の第１コレ
クタ８１ａと同第２コレクタ８１ｂにもそれぞれＩoな
る電流が流れ、第２コレクタ８１ｂの電流はトランジス
タ８２とトランジスタ８３によって構成されたカレント
ミラー回路に供給される。したがって、このときには定
電流トランジスタ７６のコレクタ電流の殆んどあるいは
すべてがトランジスタ８３のコレクタに流れ込み、出力
端子６ｃの電位は零となる。

【００３２】一方、ホール発電体６２が識別帯５の無着
磁部分に対向しているときにはトランジスタ６６、８０
のコレクタ電流はほぼ平衡するので、トランジスタ６
６、８０のコレクタ電流のすべてが定電流トランジスタ
７２、７３から供給されてトランジスタ７８、８１のコ
レクタ電流は零となり、負荷抵抗７９には定電流トラン
ジスタ７６のコレクタ電流だけが供給されて出力端子６
ｃの電位はＩo・Ｒoとなる。

【００３３】このようにしてホール発電体６２の識別帯
５への対向位置によってホールＩＣ６の出力電圧に３段
階に変化する。

【００３４】図４は図１および図２のように構成された
無整流子モータの主磁極と識別帯の相対的な位置関係
と、ホールＩＣ６から得られる位置検出信号の変化のも
ようを示したもので、回転子上に設けられた識別帯５と
固定子上に配置されたホールＩＣ６の相対的な回転角度
が図４の機械角もしくは電気角で示される如く変化した
とき、それに対応してホールＩＣ６の出力電圧は図４
（ａ）のように変化する。

【００３５】次に、図５は図２に示された順序回路２０
０をマイクロコンピュータなどのソフトウエアで実現し
た場合のフローチャート例を示したもので、まず、ブラ
ンチ２０１において図２の信号線路１００ｎが活性状態
にあるか、すなわちホールＩＣ６が識別帯５のＮ極着磁
された部分に対向しているか否かを判別し、是であれば
処理ブロック２０２に処理を移すが否であればブランチ
２０３においてホールＩＣ６が識別帯５のＳ極着磁され
た部分に対向しているか否かを判別し、是であれば処理
ブロック２０４に処理を移し、否であれば処理ブロック
２０５に処理を移す。

【００３６】処理ブロック２０２においては図２の駆動
信号発生回路３００に供給する３系統の信号のうち、Ｎ
極部分に対応するひとつだけを活性状態にしているが、
これはマイクロコンピュータにおいては３個の出力ポー
トのうちの１個だけを活性状態にすることに相当する。
処理ブロック２０２における処理が終了すると、処理は
ブランチ２０６に移り、ここでブランチ２０３と同様に
図２の信号線路１００ｓが活性状態にあるか否かを判別
し、是であれば処理ブロック２０４に処理を移すが、否
であれば再びブランチ２０６による判別を実行する。処
理ブロック２０４においては駆動信号発生回路３００に
供給する３系統の信号のうちＳ極部分に対応するひとつ
だけを活性状態にし、この処理が終了するとブランチ２
０７へと処理を移す。

【００３７】ブランチ２０７においては図２の信号線路
１００ｚが活性状態にあるか否かを判別し、是であれば
処理ブロック２０５に処理を移すが、否であれば再びブ
ランチ２０７による判別を実行する。処理ブロック２０
５においては駆動信号発生回路３００に供給する３系統
の信号のうち、無着磁部分に対応するひとつだけを活性
状態にし、この処理が終了するとブランチ２０８へと処
理を移す。ブランチ２０８においてはブランチ２０１と
同様に図２の信号線路１００ｓが活性状態にあるか否か
を判別し、是であれば処理ブロック２０２に処理を移す
が、否であれば再びブランチ２０８による判別を実行す
る。

【００３８】このようにして、スタート直後にはブラン
チ２０１あるいはブランチ２０３によって信号線路１０
０ｎ、１００ｓ、１００ｚのうち活性状態にある信号線
路に対応した出力を駆動信号発生回路３００に供給する
が、その後は処理ブロック２０２、ブランチ２０６、処
理ブロック２０４、ブランチ２０７、処理ブロック２０
５、ブランチ２０８によって構成されたループに入り込
むので、信号線路１００ｎ、１００ｓ、１００ｚの順で
信号線路が活性状態になったときにのみ、駆動信号発生
回路３００に供給される出力の状態が変化する。

【００３９】すなわち、図５に示された順序回路は、た
がいにリング状に接続されて駆動信号発生回路３００に
駆動指令信号を送出する３個の出力部、つまり、処理ブ
ロック２０２、２０４、２０５を有し、信号線路１００
ｎ、１００ｓ、１００ｚのうち、あらかじめ順序づけさ
れた信号線路が活性状態になったときにのみ前記出力部
の出力状態を変化させる順序回路であって、さらにはブ
ランチ２０１、２０３によって構成され、モータの回転
子の起動時には前記順序回路の出力状態を信号線路１０
０ｎ、１００ｓ、１００ｚへの分配器１００の出力状態
に依存させる初期化回路をも備えている。

【００４０】さて、図６は図２の順序回路２００をハー
ドウェアで構成した一例を示したもので、その基本的な
動作は図５のフローチャートと同じである。

【００４１】図６においては、それぞれの第１の入力端
子２１１ａ、２１２ａと出力端子がたがいにクロスカッ
プリング（たすきがけ）接続されたＮＡＮＤゲート(正
論理の否定論理積ゲート) ２１１、２１２と、出力端子
にＮＡＮＤゲート２１１の第２の入力端子２１１ｂが接
続されたＮＡＮＤゲート２１３によって構成された第１
の論理ブロック２１０と、同一構成のＮＡＮＤゲート２
２１、２２２、２２３による第２の論理ブロック２２０
と、同一構成のＮＡＮＤゲート２３１、２３２、２３３
による第３の論理ブロック２３０によって単位ユニット
が構成され、ＮＡＮＤゲート２１２の第２の入力端子２
１２ｂとＮＡＮＤゲート２１３の第１の入力端子２１３
ａにＮＡＮＤゲート２３２の出力が供給され、ＮＡＮＤ
ゲート２２２の第２の入力端子２２２ｂとＮＡＮＤゲー
ト２２３の第１の入力端子２２３ａにＮＡＮＤゲート２
１２の出力が供給され、ＮＡＮＤゲート２３２の第２の
入力端子２３２ｂとＮＡＮＤゲート２３３の第１の入力
端子２３３ａにＮＡＮＤゲート２２２の出力が供給され
て順序回路が構成されている。

【００４２】また、ＮＡＮＤゲート２１３、２２３、２
３３の第２の入力端子２１３ｂ、２２３ｂ、２３３ｂは
それぞれ、図２の信号線路１００ｓ、１００ｎ、１００
ｚに接続される入力端子ｓ１、ｎ１、ｚ１に接続され、
図２の駆動信号発生回路３００に駆動指令信号を供給す
るための出力端子ｓ２、ｎ２、ｚ２はそれぞれＮＡＮＤ
ゲート２１１、２２２、２３１の出力端子に接続されて
いる。さらに、ＮＡＮＤゲート２１２、２２２、２３２
の第３の入力端子２１２ｃ、２２２ｃ、２３２ｃはいず
れも図２のＪ端子に接続される初期化信号入力端子ｊ１
に接続されている。

【００４３】さて、図６に示された順序回路の動作の概
要を図４に示された位置検出信号の出力波形に基づいて
説明する。

【００４４】まず、図４（ａ）の信号波形はすでに説明
したように図２のホールＩＣ６の出力信号を示したもの
であり、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の信号波形は前記
ホールＩＣ６の出力信号をもとに分配器１００によって
信号線路１００ｎ、１００ｓ、１００ｚに分配された後
の各信号線路に現われる信号波形である。なお、以後の
論理回路の動作説明においてはすべて正論理を用い、各
信号線路が高電位にあるときに活性状態にあるものとす
る。また、高電位の状態を‘Ｈ’で表現し、低電圧の状
態を‘Ｌ’で表現する。

【００４５】さて、モータの回転が停止しているとき
や、電源の投入直後には図６の初期化信号入力端子ｊ１
のレベルは‘Ｌ’になっおり、ＮＡＮＤゲート２１２、
２２２、２３２の出力レベルは強制的に‘Ｈ’に保持さ
れるので出力端子ｎ２，ｓ２，ｚ２のレベルは入力端子
にｎ１，ｓ１，ｚ１のレベルと等しくなる。

【００４６】いま仮に、図２のホールＩＣ６が図４の電
気角が０゜の位置に対向しているものとすると、出力端
子ｚ２のレベルが‘Ｈ’となり、出力端子ｎ２，ｓ２の
レベルは‘Ｌ’となるが、この状態は初期化信号入力端
子ｊ１のレベルが‘Ｈ’に移行した後も続き、モータの
回転子が回転を開始してホールＩＣ６が識別帯５のＮ極
着磁された部分に対向すると入力端子ｚ１のレベルが
‘Ｌ’に移行し、代わって入力端子ｎ１のレベルが
‘Ｈ’に移行する。

【００４７】入力端子ｎ１のレベルが‘Ｈ’に移行する
と、それ以前にＮＡＮＤゲート２１２の出力レベルが
‘Ｈ’になっているのでＮＡＮＤゲート２２３の出力レ
ベルが‘Ｌ’に移行し、ＮＡＮＤゲート２２１とＮＡＮ
Ｄゲート２２２によるゲート対の出力状態を反転させ
て、ＮＡＮＤゲート２２１の出力レベルは‘Ｈ’とな
り、ＮＡＮＤゲート２２２の出力レベルは‘Ｌ’とな
る。ＮＡＮＤゲート２２２の出力レベルの‘Ｌ’への移
行によってＮＡＮＤゲート２３１とＮＡＮＤゲート２３
２によるゲート対の出力状態が反転してその結果、出力
端子ｎ２のレベルが‘Ｈ’に移行して活性状態となり、
出力端子ｚ２のレベルは‘Ｌ’に移行して出力端子ｓ２
とともに非活性状態となる。

【００４８】さらに回転子が回転してホールＩＣ６が図
４の電気角１８０゜の位置にさしかかると、図４（ｄ）
に示すように入力端子ｚ１のレベルが再び‘Ｈ’に移行
するが、この時点ではＮＡＮＤゲート２２２の出力レベ
ルが‘Ｌ’に移行しているので、第３の論理ブロック２
３０に変化は生じず、出力端子ｎ２，ｓ２，ｚ２の出力
状態も変化しない。

【００４９】続いて入力端子ｓ１のレベルが‘Ｈ’に移
行すると、それ以前にＮＡＮＤゲート２３２の出力レベ
ルが‘Ｈ’になっているのでＮＡＮＤゲート２１３の出
力レベルが‘Ｌ’に移行し、ＮＡＮＤゲート２１１とＮ
ＡＮＤゲート２１２によるゲート対の出力状態が反転し
て前記出力端子ｓ２のレベルが‘Ｈ’に移行し、出力端
子ｎ２のレベルは‘Ｌ’に移行する。結局、図６に示さ
れた順序回路はあらかじめ順序づけされた通りに入力端
子が活性状態になったときにのみ入力を出力に反映させ
る機能を有している。

【００５０】このようにして、図６の入力端子ｎ１，ｓ
１，ｚ１に図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すような位
置検出信号が供給されたとき、出力端子ｎ２，ｓ２，ｚ
２には図４（ｅ），（ｆ），（ｇ）に示すような駆動指
令信号が出力される。

【００５１】図４からも明らかなように、図５あるいは
図６に示されているような順序回路を用いることによ
り、識別帯５に他の情報を入れておくことも可能とな
る。例えば図４の識別帯の電気角５４０゜近辺に他の部
分とは異なるパターンで着磁されているが、モータの回
転子が回転している間はこの特異パターンは順序回路の
出力状態に影響を及ぼさないため、後述するように積極
的に他の目的に利用することができる。

【００５２】ところで、図４（ｃ）の信号波形と図４
（ｆ）の信号波形を比較すると、まったく同一であるこ
とがわかる。これは、順序回路の使用を図４のように着
磁された識別帯のもとに限定するならば、図６の入力端
子ｓ１に供給される検出信号をそのまま出力信号として
出力端子ｓ２に伝達しても問題がないことを意味してい
る。

【００５３】図７はこれらのことを考慮して簡略化され
た順序回路を示したものである。図７においては、図６
のＮＡＮＤゲート２１３の代わりにインバータ２１４が
用いられ、ＮＡＮＤゲート２３１とＮＡＮＤゲート２３
２によるゲート対の代わりにインバータ２３４が用いら
れているが、その動作については図６の順序回路とほぼ
同じであるので説明は省略する。

【００５４】次に図８は図２のスロープ発生回路５００
の具体的な回路構成例を示したもので、入力端子ｆ１に
は図２の増幅器４００の出力信号が供給され、増幅器５
０１によってその出力が矩形波になるまで増幅される。
増幅器５０１の出力信号のリーディングエッジにおいて
はＮＡＮＤゲート５０２，５０３，５０４によって構成
された第１のトリガパルス発生回路がトリガパルスを発
生し、トレイリングエッジにおいてはインバータ５０
５，ＮＡＮＤゲート５０６，５０７，５０８によって構
成された第２のトリガパルス発生回路がトリガパルスを
発生する。

【００５５】一方、ＮＡＮＤゲート５０９，５１０，イ
ンバータ５１１，トランジスタ５１２，５１３，５１
４，５１５，５１６，５１７，ダイオード５１８，抵抗
５１９，５２０，５２１，５２２，５２３，５２４，コ
ンデンサ５２５は単安定マルチバイブレータを構成して
おり、第１および第２のトリガパルス発生回路の出力信
号がこの単安定マルチバイブレータのトリガ信号とな
る。また、第１の出力端子ｇ１にはコンデンサ５２５の
充放電信号波形が供給され、第２の出力端子ｈ１にはイ
ンバータ５２６を介して単安定マルチバイブレータの出
力信号が供給される。

【００５６】したがって、入力端子ｆ１に図９（ｄ）に
示される信号波形が供給されたとき、出力端子ｇ１，ｈ
１に現われる信号波形はそれぞれ図９（ｅ），（ｆ）に
示す如くなる。

【００５７】なお、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）の信号
波形は次に説明する駆動信号発生回路３００の入力端子
ｎ３，ｓ３，ｚ３に供給される駆動指令信号を示したも
のである。

【００５８】さて、図２の駆動信号発生回路３００の具
体的な説明に入る前に図１および図２に示された直流無
整流子モータの固定子巻線への通電状態の切り換え動作
について説明する。

【００５９】図１と図２からも明らかなように、本発明
の実施例として説明している直流無整流子モータでは回
転子の静止位置の検出手段としては３種類の構成要素を
有する円環状の識別帯５と唯一のホールＩＣ６を備えて
いるだけであるから、回転子の静止位置に応じて３通り
の識別しかできない。ところが、よく知られているよう
に３相全波駆動の形態をとろうとすれば、回転子の静止
位置に応じて６通りの位置検出情報が必要になる。

【００６０】図２に示された直流無整流子モータでは、
モータの回転速度がある程度上昇するまではホールＩＣ
６の出力信号をもとに３相の固定子巻線１，２，３のす
べてに電流を供給することによって余分に電流を流して
起動トルクの低下を防ぎ、モータの回転速度が上昇して
発電巻線７から十分な信号が得られた後は、発電巻線７
の出力信号とホールＩＣ６の出力信号をもとに３相全波
駆動のための通電切り換え信号を駆動信号発生回路３０
０の内部で作り出すように構成されている。

【００６１】この駆動形態の切り換えの原理を図１０を
用いて説明する。図１０（ａ）は図１のモータ構造にお
いて永久磁石４の主磁極が正弦波着磁されている場合の
各固定子巻線１，２，３に電流を流したときに発生され
るトルク特性を示したもので、反時計方向の回転トルク
を正方向としている。

【００６２】図１０（ａ）において、特性曲線ｕａは図
１の固定子巻線１にＵ端子からＸ端子方向に電流を流し
たときに発生するトルクを表わしており、特性曲線ｕｂ
は固定子巻線１にＸ端子からＵ端子方向に電流を流した
ときに発生するトルクを表わしている。また、特性曲線
ｖａは図１の固定子巻線２にＶ端子からＸ端子方向に通
電したときに発生するトルクを表わしており、特性曲線
ｖｂは固定子巻線２にＸ端子からｖ端子方向に通電した
ときに発生するトルクを表わしている。さらに、特性曲
線ｗａは図１の固定子巻線３にＷ端子からＸ端子方向に
通電したときに発生するトルクを表わしており、特性曲
線ｗｂは固定子巻線３にＸ端子からＷ端子方向に通電し
たときに発生するトルクを表わしている。

【００６３】一方、図１０（ｃ）は星形結線された３相
の固定子巻線の任意の２相に通電したときの正方向の発
生トルクを図１０（ａ）に示した個々の固定子巻線にお
ける発生トルク比で示したもので、よく知られているよ
うに、３相全波駆動のモータではこれらの曲線の包絡線
が実際の出力トルク波形となる。

【００６４】すなわち、図１０（ｃ）において、特性曲
線ｗｖは図１のＷ端子からＶ端子方向に電流を流したと
きに発生するトルクを表わしており、特性曲線ｕｖはＵ
端子からＶ端子方向に通電したときに発生するトルクを
表わしており、特性曲線ｕｗはＵ端子からＷ端子方向に
通電したときに発生するトルクを表わしており、特性曲
線ｖｗはＶ端子からＷ端子方向に通電したときに発生す
るトルクを表わしており、特性曲線ｖｕはＶ端子からＵ
端子方向に通電したときに発生するトルクを表わしてお
り、特性曲線ｗｕはＷ端子からＵ端子方向に通電したと
きに発生するトルクを表わしている。

【００６５】各固定子巻線が発生する最大トルクを１と
すれば、３相全波駆動においては６０゜の電気角ごとに
各固定子巻線への通電切り換えが行なわれるので、合成
した後の最大トルクTma₁，最小トルクＴmi₁，平均トル
クＴav₁は（数１）によって与えられる（なお、ここで
は各トルクはすべて無単位化して単なる指数で表わして
いる）。

【００６６】

【数１】

【００６７】

【数２】

【００６８】

【数３】

【００６９】図１０（ｄ）はすでに説明したホールＩＣ
６の出力信号波形を示したものであり、図１０（ｅ）は
スロープ発生回路５００の内部で用いられている増幅回
路５０１の出力信号波形を示したものであるが、モータ
の回転子が停止している状態においては、位置検出情報
としては前記ホールＩＣ６の出力信号しか用いることが
できない。３種類の位置検出情報だけを用いてモータを
起動させるには３相半波駆動の形態をとることが考えら
れるが、その場合には図２の星形結線された固定子巻線
の中点であるＸ端子をプラスあるいはマイナス側の給電
線路に直接接続するためのパワースイッチング素子が必
要となる。

【００７０】本発明の実施例では以下に述べる方法によ
ってこのような不都合を解消している。すなわち、ホー
ルＩＣ６の出力信号の３段階のレベル変化に対応させ
て、前記出力信号が高電位にある区間を第１の通電区
間、低電位にある区間を第２の通電区間、中間電位にあ
る区間を第３の通電区間とし、前記第１の通電区間にお
いては図２のＵ端子からＶ端子およびＷ端子への通電を
行ない、前記第２の通電区間においてはＶ端子からＷ端
子およびＵ端子への通電を行ない、前記第３の通電区間
においてはＷ端子からＵ端子およびＶ端子への通電を行
なう。

【００７１】このとき、３相の固定子巻線１，２，３に
よる合成トルク特性は図１０（ｂ）のようになり、特性
曲線ｕｃが前記第１の区間における通電による発生トル
クを表わしており、特性曲線ｖｃが前記第２の区間にお
ける通電による発生トルクを表わしており、特性曲線ｗ
ｃが前記第３の区間における通電による発生トルクを表
わしている。

【００７２】したがって、理想的なタイミングで通電切
り換えが行なわれたときのモータの出力トルクは図１０
（ｂ）の特性曲線の包絡線に等しくなり、３相の固定子
巻線のうち主たる巻線には他の２相の固定子巻線の電流
の和に等しい電流が流れることを考慮して最大トルクTm
a₂,最小トルクＴmi₂，平均トルクＴav₂を求めると次の
ようになる。

【００７３】

【数４】

【００７４】

【数５】

【００７５】

【数６】

【００７６】（数３）と（数６）を比較すれば明らかな
ように、起動時においても３相全波駆動時と同じ平均ト
ルクを得ることができ、また、パワースイッチング素子
を余分に追加して３相半波駆動させた場合に比べて起動
電流を節約することもできる。ちなみに、いずれの駆動
方法においても各固定子巻線の１相あたりの抵抗値は等
しいものとすると、３相半波駆動では起動電流が３相全
波駆動の２倍になるが、ここで説明した駆動方法によれ
ば起動電流は約３３パーセント増加するだけである。

【００７７】図２に示された駆動信号発生回路３００で
はＥ端子に供給されるサーボシステムからの誤差電圧が
モータの起動時に最大になることを利用して駆動形態の
切り換えを行なっている。

【００７８】図１１は駆動信号発生回路３００の具体的
な構成例を示した回路結線図であり、入力端子Ｅは外部
から誤差電圧が供給される端子で、図２のＥ端子と同一
のものである。入力端子ｆ３，ｇ２，ｈ２はそれぞれ図
８に示されたスロープ発生回路５００の出力端子ｆ２，
ｇ１，ｈ１に接続されて図９（ｄ），（ｅ），（ｆ）に
示される信号波形が供給され、入力端子ｎ３，ｓ３，ｚ
３にはそれぞれ図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される
位置検出信号が供給される。

【００７９】図９の信号波形図をもとに動作の概要を説
明すると、モータの起動時にはＥ端子には最高電圧が供
給されており、トランジスタ３０１，３０２，３０３，
３０４，定電流トランジスタ３０５によって構成された
コンパレータが動作して、トランジスタ３０６をオン状
態にせしめる。トランジスタ３０６がオン状態のときに
はトランジスタ３０７，３０８，３０９，３１０，３１
１，３１２，３１３，３１４，３１５によって構成され
た第１のカレントミラー回路への給電は行なわれず、こ
のため、トランジスタ３１６，３１７によって構成され
た第２のカレントミラー回路も遮断状態となり、トラン
ジスタ３１８，３１９，３２０，３２１，３２２，３２
３，３２４，３２５，３２６によって構成された第３の
カレントミラー回路も遮断状態になる。

【００８０】一方、トランジスタ３０６によって抵抗３
２７の一端がプラス側給電線路３００ａに接続されてい
るので、トランジスタ３２８，３２９，３３０，３３
１，３３２，３３３はいずれも給電待機状態にあり、ベ
ース電流が流れることによってオン状態に移行する。

【００８１】いま仮に入力端子ｎ３のレベルが‘Ｈ’で
入力端子ｓ３，ｚ３のレベルが‘Ｌ’であるとすると、
トランジスタ３３４，３３５，３３６がオン状態とな
り、その結果、トランジスタ３２８，３２９，３３２が
オン状態となって出力端子ｕｐ１，ｗｎ１，ｖｎ１から
の電流供給が可能になる。

【００８２】また、入力端子ｓ３のレベルが‘Ｈ’で、
入力端子ｚ３，ｎ３のレベルが‘Ｌ’であるならば、ト
ランジスタ３３７，３３８，３３９がオン状態となっ
て、出力端子ｖｐ１，ｗｎ１，ｕｎ１からの電流供給が
可能になり、入力端子ｚ３のレベルが‘Ｈ’で入力端子
ｕ３，ｖ３のレベルが‘Ｌ’であるならば、トランジス
タ３４０，３４１，３４２がオン状態となって、出力端
子ｗｐ１，ｕｎ１，ｖｎ１からの電流供給が可能とな
る。

【００８３】図１２は図２における駆動回路７００の具
体的な構成例を示す回路結線図で、入力端子ｕｎ２，ｕ
ｖ２，ｗｎ２，ｕｐ２，ｖｐ２，ｗｐ２はそれぞれ図１
１に示した駆動信号発生回路３００の入力端子ｕｎ１，
ｖｎ１，ｗｎ１，ｕｐ１，ｖｐ１，ｗｐ１に接続され
る。したがって、図２のＪ端子に接続される初期化信号
入力端子ｊ２のレベルが‘Ｈ’になっているもとでｕｐ
２端子，ｖｎ２端子，ｗｎ２端子から電流が供給された
とき、トランジスタ７０１，７０２，７０３が導通状態
になり、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに図２にように星形結線さ
れた固定子巻線１，２，３が接続されているものとする
と、Ｕ端子からＶ端子およびＷ端子の方向に通電が行な
われる。

【００８４】同様にして、ｖｐ２端子，ｗｎ２端子，ｕ
ｎ２端子から電流が供給されたときにはトランジスタ７
０４，７０５とトランジスタ７０３が導通状態になり、
Ｖ端子からＷ端子およびＵ端子の方向に通電が行なわ
れ、ｗｐ２端子、ｕｎ２端子，ｖｎ２端子から電流が供
給されたときにはトランジスタ７０６とトランジスタ７
０２，７０５が導通状態となり、Ｗ端子からＵ端子およ
びＶ端子の方向に通電が行なわれる。

【００８５】このようにして図１０（ｂ）の出力トルク
特性からも明らかなようにモータは回転を開始するが、
モータの回転速度がある程度上昇して図１１のＥ端子の
電位が下降してくるとトランジスタ３０６はオフ状態に
転じ、トランジスタ３４３，定電流トランジスタ３４４
とともに差動増幅回路を構成するトランジスタ３４５の
コレクタ電流がトランジスタ３０８のコレクタ・エミッ
タ間を介して流れるようになり、トランジスタ３０９〜
３１５はいずれも活性状態となり、第２のカレントミラ
ー回路を構成するトランジスタ３１６にもトランジスタ
３０９を介して電流が供給される。なお、トランジスタ
３０９〜３１５の出力電流はＥ端子に供給される誤差電
圧の電位に依存して変化する。

【００８６】ところで、Ｄフリップフロップ(ディレィ
ドフリップフロップ)３４６，３４７，３４８，３４
９，３５０，３５１，ＡＮＤ−ＯＲゲート（ＡＮＤは正
論理の論理積を意味し、ＯＲは正論理の論理和を意味す
る）３５２，３５３，３５４によって構成された波形処
理回路には図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す位置検出
信号と、図９（ｄ）に示す回転検出信号が供給され、さ
らにはインバータ３５５を介して図９（ｆ）に示す信号
がＤフリップフロップ３４６〜３５１のクロック信号と
して供給されている。したがってＤフリップフロップ３
４６，３４８，３５０の出力端子には図９（ｇ），
（ｈ），（ｉ）に示す信号波形が現われ、さらに、Ｄフ
リップフロップ３４７，３４９，３５１の出力端子には
図９（ｊ），（ｋ），（ｌ）に示す信号波形が現われ
る。

【００８７】Ｄフリップフロップ３４６の出力が‘Ｈ’
レベルにある期間はトランジスタ３５６がオフ状態にな
り、Ｄフリップフロップ３４７の出力が‘Ｈ’レベルに
ある期間はトランジスタ３５７がオフ状態になる。同様
に、Ｄフリップフロップ３４８，３４９，３５０，３５
１の出力が‘Ｈ’レベルにある期間はそれぞれ、トラン
ジスタ３５８，３５９，３６０，３６１がオフ状態にな
る。

【００８８】一方、スロープ電流発生用のトランジスタ
３６２には入力端子ｇ２を介して図９（ｅ）に示す信号
波形が供給され、トランジスタ３６２のエミッタ側抵抗
３６３には定電流トランジスタ３６４から一定の電流が
供給され、また、トランジスタ３０９の出力電流に依存
した電流がトランジスタ３１７に流れ込むように構成さ
れているので、トランジスタ３６２のコレクタ電流は差
動増幅回路を構成するトランジスタ３４５のコレクタ電
流に依存したピーク値を有し、そのスロープは図９
（ｅ）の信号波形のスロープに等しい鋸歯状波となる。

【００８９】トランジスタ３６２のコレクタ電流はトラ
ンジスタ３１８〜３２６によって構成された第３のカレ
ントミラー回路に供給され、また、トランジスタ３２０
を介して同じ電流がトランジスタ３６５，３６６，３６
７，３６８，３６９，３７０，３７１，３７２によって
構成された第４のカレントミラー回路に供給される。

【００９０】なお、低電流トランジスタ３６４の出力電
流と抵抗３６３の抵抗値を適当な値に設定するか、各カ
レントミラー回路のエミッタ側抵抗の抵抗値を調節して
おくことによって、第１のカレントミラー回路を構成す
るトランジスタ３１０〜３１５の最大出力電流と、第３
のカレントミラー回路を構成するトランジスタ３２１〜
３２６の最大出力電流、さらには第４のカレントミラー
回路を構成するトランジスタ３６７〜３７２の最大出力
電流を等しくすることができ、これらの最大出力電流の
大きさはいずれもＥ端子に供給される誤差電圧に依存す
る。

【００９１】さて、Ｄフリップフロップ３５０の出力と
Ｄフリップフロップ３５１の出力がいずれも‘Ｈ’レベ
ルにあるとき、すなわち図９の区間Ｐ１においてＡＮＤ
ゲート３７３の出力が‘Ｈ’レベルになるのでトランジ
スタ３７４がオフ状態となり、トランジスタ３２２を介
して出力端子ｗｎ１に鋸歯状波電流が供給される。

【００９２】続いてＤフリップフロップ３４６の出力レ
ベルが‘Ｈ’になると、トランジスタ３５６がオフ状態
になるので、今度はトランジスタ３１１を介して出力端
子に電流が供給されるがＤフリップフロップ３４６の出
力とＤフリップフロップ３４７の出力がいずれも‘Ｈ’
レベルとなったとき、すなわち図９の区間Ｐ２において
はＡＮＤゲート３７５の出力が‘Ｈ’レベルになるの
で、トランジスタ３７６がオン状態となり、トランジス
タ３６８のコレクタに鋸歯状波電流が流れる。

【００９３】したがって出力端子ｗｎ１に供給される電
流は徐々に減少していき、結局、出力端子ｗｎ１に供給
される電流波形は図９（ｍ）に示す如くなる。

【００９４】他の出力端子に供給される電流波形につい
てもＡＮＤゲート３７３，３７５や他のＡＮＤゲート３
７７，３７８，３７９，３８０によって同様の操作が行
なわれるので、その結果、出力端子ｕｎ１，ｖｎ１，ｖ
ｐ１，ｗｐ１，ｕｐ１に供給される電流波形は図９
（ｎ），（ｏ），（ｐ），（ｑ），（ｒ）に示す如くな
る。

【００９５】なお、図９（ｍ）〜（ｒ）において破線で
示された波形はモータの回転速度が上昇してＥ端子の電
位が低下したときの電流波形である。

【００９６】このようにして図１１の駆動信号発生回路
において作り出された６種類の電流信号は図１２の駆動
回路に供給されて電流増幅された後にトランジスタ７０
１〜７０６を介して固定子巻線１，２，３に通電され
る。

【００９７】ところで、図１２のトランジスタ７０１は
ＩＣ基板上で多数の小信号トランジスタの集合体として
作られ、そのひとつにトランジスタ７０７が割り当てら
れているものとすると、トランジスタ７０１とトランジ
スタ７０７はカレントミラー回路を構成し、トランジス
タ７０１のコレクタ電流のＫ分の１の電流がトランジス
タ７０７のコレクタ電流となる。抵抗７０８の抵抗値が
零のことにはＫの値はトランジスタ７０１とトランジス
タ７０７のエミッタ面積比が等しくなるが、抵抗７０８
の抵抗値を大きくするにしたがってＫの値も大きくなる
反面、その値がトランジスタ７０７のコレクタ電流の影
響を受けるようになる。

【００９８】すなわち、トランジスタ７０１のエミッタ
接合面積をＳx，エミッタ接合面積Ｉx，トランジスタ７
０７のエミッタ接合面積をＳy，エミッタ電流をＩyと
し、抵抗７０８の抵抗値をＲeとし、電子の電荷をq，ボ
ルツマン定数をk，接合部の絶対温度をＴとしたとき、
（数７）の関係式が成立する。

【００９９】

【数７】

【０１００】トランジスタ７０７のコレクタ電流は抵抗
７０９に供給され、トランジスタ７２２，７３１，７３
２，７３３，７３４によって構成された制御回路によっ
て、抵抗７０９の両端の電圧と抵抗７１０の両端の電圧
が比較されて両者が平衡するようにトランジスタ７０１
の入力電流が制御される。

【０１０１】したがって、入力電流をＩ₁，トランジス
タ７０１のコレクタ電流をＩ₂，抵抗７１０の抵抗値を
Ｒ₁，抵抗７０９の抵抗値をＲ₂としたとき、この部分で
の電流増幅率ＧＩは（数８）によって与えられる。

【０１０２】

【数８】

【０１０３】以上の説明ではトランジスタ７０１を出力
部とする給電ブロックの電流増幅率がほぼ一定になる
（言い換えれば、各トランジスタの直流電流増幅率のば
らつきの影響を受けない）ことを導いたが、他の５個の
給電ブロックも同じ動作原理に基づいて構成されるため
同様に動作する。

【０１０４】さて、図１２の初期化信号入力端子ｊ２の
レベルはモータの停止時や起動時直前には‘Ｌ’になっ
ているので、トランジスタ７１１はオン状態にあり、ト
ランジスタ７１２，７１３，７１４，７１５，７１６，
７１７によって構成されたカレントミラー回路と、トラ
ンジスタ７１８，７１９，７２０，７２１，７２２によ
って構成されたカレントミラー回路はいずれも遮断状態
にあり、トランジスタ７０１，７０２，７０３，７０
４，７０５にはベース電流が供給されない。

【０１０５】ところが、トランジスタ７０６にだけはト
ランジスタ７２３を介してベース電流が供給されるた
め、トランジスタ７０６はオン状態となる。ただし、ト
ランジスタ７０２，７０３，７０５のいずれもがオフ状
態にあるために、図２の固定子巻線１，２，３には回転
力を発生するような電流は流れず、電流制限抵抗８を介
してホールＩＣ６に回転子の静止位置を検出するために
必要な電流が供給される。

【０１０６】モータの起動時には初期化信号入力端子ｊ
２のレベルが‘Ｈ’に移行するのでトランジスタ７２３
がオフ状態となるが、すぐさま固定子巻線１〜３には停
止時の位置検出情報に基づく通電形態で通電が行なわ
れ、ホールＩＣ６には回転位置の検出に必要な電流が供
給され続ける。

【０１０７】なお、固定子巻線１〜３のインダクタンス
などの影響によってモータの起動時にホールＩＣ６への
給電が一時的に途絶えたとしても、位置検出信号はフリ
ップフロップを用いた論理回路（例えば図６に示される
回路）を経由して駆動信号発生回路に供給されるので、
それ以前の情報が保持される。

【０１０８】次に、図１３は図２の抽出回路６００の具
体的な構成例を示した回路結線図であり、入力端子ｎ
４，ｓ４はそれぞれ図２の信号線路１００ｎ，１００ｓ
に接続されて図１４（ａ），（ｂ）に示す位置検出信号
が供給される。

【０１０９】入力端子ｓ４に供給される信号はＮＡＮＤ
ゲート６０１とＮＡＮＤゲート６０２による第１のフリ
ップフロップと、ＮＡＮＤゲート６０３とＮＡＮＤゲー
ト６０４による第２のフリップフロップ、さらにはＮＡ
ＮＤゲート６０５とＮＡＮＤゲート６０６による第３の
フリップフロップのリセット信号として用いられ、入力
端子ｎ４に供給される信号は第１〜第３のフリップフロ
ップの出力更新信号として用いられている。したがっ
て、図１３の構成では入力端子ｓ４のレベルが‘Ｌ’に
なっている間にｎ４端子のレベルが３回変化したときに
出力端子Ｂに出力信号が現われる。

【０１１０】図１４（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ
図１３のＮＡＮＤゲート６０１，６０３，６０５の出力
信号波形を示したもので、このようにして出力端子Ｂか
らは回転子の一回転に一度の絶対位置の検出信号が得ら
れる。

【０１１１】さて、図２に戻ってこれまでに説明した動
作の概要をまとめると次のようになる。

【０１１２】まず、回転子が停止している状態において
は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子のうちＷ端子のみが高い電
位にあり、固定子巻線３および電流制限抵抗８を介して
ホールＩＣ６に電流が供給されて回転子の静止位置の検
出が行なわれ、ホールＩＣ６が前記静止位置に応じて高
電位、中間電位、低電位のいずれかの出力を発生する。

【０１１３】なお、実施例においてはモータブロック１
０と他の回路ブロックとの連結線数を最小限にするため
にホールＩＣ６には３相の固定子巻線の中点から給電
し、その出力を３値信号で送出させているが、前記ホー
ルＩＣには別に設けた給電端子から給電し、さらにその
出力端子数を２個あるいは３個に増加させたとしても、
本発明の目的から逸脱するものではない。

【０１１４】ホールＩＣ６の出力レベルに応じて分配器
１００によって信号線路１００ｎ，１００ｓ，１００ｚ
のいずれかが活性状態にされ、この位置検出情報は順序
回路２００を経由して駆動信号発生回路３００に供給さ
れるが、回転子が回転を開始するまでの間は順序回路２
００は単なるバッファとして動作する。

【０１１５】駆動信号発生回路３００に供給された位置
検出情報に基づいて駆動信号発生回路３００と駆動回路
７００はＵ端子，Ｖ端子，Ｗ端子のうちいずれかひとつ
の端子を‘Ｈ’レベルにし、残りを‘Ｌ’レベルにして
回転子に回転トルクを発生させる。

【０１１６】なお、このときホールＩＣ６が図１０の回
転電気角が６０゜の位置、すなわち識別帯５のＮ極とＳ
極の境界部や、回転電気角が３９０゜の位置に偶然に停
止していたとすると、いずれの場合にもホールＩＣ６は
識別帯５の無着磁部分に対向したときと同じ出力を発生
し、その情報に基づいて固定子巻線１〜３に通電される
ので、図１０（ｂ）の特性曲線からもわかるように、回
転子は逆方向の回転トルクを発生することになる。しか
し、ごくわずかだけ回転子が動くことによって正規の位
置検出情報が得られ、それ以後は順序回路２００によっ
て位置検出信号の受け付け順序が規制されるため円滑な
回転を持続させることができる。

【０１１７】回転子の回転速度がある程度にまで上昇す
ると図２のＥ端子の電位が低下し、駆動信号発生回路３
００は固定子巻線１〜３への通電形態を３相全波駆動に
切り換えるので回転子の回転トルク特性は図１０（ｃ）
に示した特性曲線の包絡線の如くなる。

【０１１８】さて、本発明の直流無整流子モータでは、
図８に具体例を示したスロープ発生回路５００が発生す
る鋸歯状波を用いて固定子巻線１〜３への通電切り換え
がゆるやかに行なわれるように構成されているため、急
激な通電切り換えによって前記各固定子巻線と固定子フ
レームがスピーカの如き挙動をなして回転中に騒音が発
生するのを防止することもできるし、前記各固定子巻線
のスパイクパルスによって電気雑音が発生したり、サー
ジ電圧によってＩＣあるいは他の半導体が破壊するのを
防止することもできる。

【０１１９】また、ゆるやかな通電切り換えを行なわせ
るための個別部品としては唯一のコンデンサ５２５のみ
で良く、単安定マルチバイブレータの時定数回路には大
電流を流す必要がないので、抵抗５２０の抵抗値を１０
kΩ以上に設定することができ、その結果、小容量のコ
ンデンサでも大きな時定数を得ることができる。

【０１２０】また、このコンデンサをＩＣチップ内に形
成したり（例えば、ＭＯＳ・ＩＣによって回路を構成す
れば入力インピーダンスが非常に大きくなるので、ＩＣ
チップ内に数ＰＦのコンデンサを形成するだけで大きな
時定数が得られる）、スロープ発生回路５００をカウン
タとディジタルーアナログ変換器の組み合わせによって
構成すれば、個別部品としてのコンデンサを皆無にする
こともできる。

【０１２１】図１５はスロープ発生回路５００の別の構
成例を示した回路結線図であるが、図１と同一の要素は
同一図番もしくは同一記号で示される。

【０１２２】図１５の入力端子Ｃ１には外部からクロッ
ク信号が供給され(例えばビデオテープレコーダやフロ
ッピーディスクドライブ装置においてはシステム内でさ
まざまなクロックが用いられているので、適当なものを
選ぶことができる）、トグルフリップフロップ５２７，
５２８，５２９，５３０によって構成された４ビットア
ップカウンタがこのクロック信号をカウントする。

【０１２３】一方、抵抗５３１，５３２，５３３，５３
４，ダイオード５３５，５３６，５３７，５３８，５１
８，抵抗５３９は簡易的なディジタルーアナログ変換器
を構成しており出力端子ｇ１の電位はカウンタのカウン
ト値の増加に伴なって階段状に上昇する。

【０１２４】トグルフリップフロップ５２７〜５３０の
出力がすべて‘Ｈ’になるとＮＡＮＤゲート５４０によ
ってＮＡＮＤゲート５０９とＮＡＮＤゲート５１０によ
るフリップフロップがリセットされ、その結果、インバ
ータ５１１を介してトグルフリップフロップ５２７〜５
３０にリセット信号が供給されるのでカウント動作は停
止するとともにトグルフリップフロップ５２７〜５３０
の出力はすべて‘Ｌ’となる。増幅器５０１の出力信号
のリーディングエッジあるいはトレイリングエッジが到
来すると前記フリップフロップがセットされるのでカウ
ンタのカウント動作が再び開始される。

【０１２５】このようにＮＡＮＤゲート５４０とＮＡＮ
Ｄゲート５０９，５１０，インバータ５１１，ＮＡＮＤ
ゲート５０２〜５０４，インバータ５０５，ＮＡＮＤゲ
ート５０６〜５０８は前記カウンタのカウント動作をコ
ントロールするコントローラを構成している。なお、図
１５の出力端子ｇ１，ｈ１には図９（ｅ），（ｆ）に示
す信号波形が現われることはいうまでもない。

【０１２６】ところで、図８ならびに図１５に示したス
ロープ発生回路はいずれも発電巻線７からの出力信号に
同期した周期の鋸歯状波を発生するが、最終的にはこれ
らの鋸歯状波の傾斜部分が用いられている訳であるか
ら、図２に示されるスロープ発生回路５００の出力信号
は必ずしも鋸歯状波である必要はなく、同様の傾斜部分
を有する三角波、台形波であっても良い。

【０１２７】

【発明の効果】本発明の直流無整流子モータは以上の説
明からも明らかなように、複数の固定子巻線（実施例に
おいては３相の固定子巻線１〜３を有する直流無整流子
モータを示したが、その相数は限定されない）と、前記
固定子巻線に対向する複数の磁極を有する永久磁石４を
備えた回転子と、前記回転子の回転位置を検出して位相
の異なる複数の位置検出信号を発生する位置検出手段
（実施例においてはホールＩＣ６と分配器１００によっ
て位置検出手段が構成されている）と、制御信号入力端
子Ｅを有し、前記位置検出手段からの出力信号に基づい
て前記固定子巻線に前記制御信号に依存した大きさの電
流を供給する駆動手段（実施例においては駆動信号発生
回路３００と駆動回路７００によって駆動手段が構成さ
れている）を備え、出力電流が前記固定子巻線に供給さ
れる出力トランジスタ７０１と、前記出力トランジスタ
とカレントミラー回路を形成し、前記出力電流のＫ分の
１の（Ｋ＞１）電流を第１の抵抗７０９に供給するミラ
ートランジスタ７０７と、前記固定子巻線への通電指令
電流が供給される第２の抵抗７１０と、前記第１の抵抗
の両端の電圧と前記第２の抵抗の両端の電圧を比較して
両者が平衡するように前記出力トランジスタの入力電流
を制御する制御回路（実施例においてはトランジスタ７
２２，７３１，７３２，７３３，７３４によって制御回
路が構成されている）によって前記駆動手段の出力部が
構成されているので、出力段の電流増幅率をトランジス
タ自身の電流増幅率のばらつきの影響を受けないで任意
に設定でき、大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するために構成されたモータ部分
の概略図

【図２】本発明を実施するために構成された直流無整流
子モータのブロック構成図

【図３】ホールＩＣの内部回路結線図

【図４】位置検出信号の処理動作を説明するための識別
帯の着磁パターンに対応させた信号波形図

【図５】順序回路をソフトウエアで実現する場合のフロ
ーチャート

【図６】順序回路の構成例を示す回路結線図

【図７】順序回路の構成例を示す回路結線図

【図８】スロープ発生回路の構成例を示す回路結線図

【図９】位置検出信号の処理動作を説明するための信号
波形図

【図１０】モータのトルク特性と通電切り換えを説明す
るためのトルク特性図

【図１１】駆動信号発生回路の具体例を示す回路結線図

【図１２】本発明の一実施例における直流無整流子モー
タの駆動回路を示す回路結線図

【図１３】抽出回路の構成例を示す回路結線図

【図１４】図１３に示した回路の各部の信号波形図

【図１５】スロープ発生回路の別の構成例を示す回路結
線図

【符号の説明】

１，２，３ 固定子巻線 ４ 永久磁石 ６ ホールＩＣ １００ 分配器 ３００ 駆動信号発生回路 ５００ スロープ発生回路 ７００ 駆動回路 ７０１，７０７，７２２，７３１，７３２，７３３，７
３４ トランジスタ ７０９，７１０ 抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の固定子巻線と、前記固定子巻線に対
   向する複数の磁極を有する永久磁石を備えた回転子と、
   前記回転子の回転位置を検出して位相の異なる複数の位
   置検出信号を発生する位置検出手段と、制御信号入力端
   子を有しかつ前記位置検出手段からの出力信号に基づい
   て前記固定子巻線に前記制御信号に依存した大きさの電
   流を供給する駆動手段を備え、出力電流が前記固定子巻
   線に供給される出力トランジスタと、前記出力トランジ
   スタとカレントミラー回路を形成し、前記出力電流のＫ
   分の１の（Ｋ＞１）電流を第１の抵抗に供給するミラー
   トランジスタと、前記固定子巻線への通電指令電流が供
   給される第２の抵抗と、前記第１の抵抗の両端の電圧と
   前記第２の抵抗の両端の電圧を比較して両者が平衡する
   ように前記出力トランジスタの入力電流を制御する制御
   回路によって前記駆動手段の出力部を構成したことを特
   徴とする直流無整流子モータ。