JPH0698582A

JPH0698582A - ブラシレス直流モータ

Info

Publication number: JPH0698582A
Application number: JP4241594A
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: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】通常回転中に、回転子と固定子巻線の回転磁
界の位相関係を最適に補正するセンサのないブラシレス
直流モータを提供する。【構成】回転子１１６の回転を周波数発電機１０１で
検出し、周波数信号を出力する。方向検出手段１０３は
周波数信号から回転方向を検出する。カウンタ手段１０
６は、方向検出信号と周波数信号に応じた計数動作を行
う。計数値は波形発生手段１０９により波形信号に変換
され、固定子巻線７０３に波形信号に対応した回転磁界
を生じ、回転子１１６が回転駆動される。さらに、回転
制御手段１１２により回転子１１６の回転速度が所定の
回転速度に制御されるブラシレス直流モータであって、
回転制御手段１１２の出力信号に応じてカウンタ手段１
０６の内容を補正する事により、高効率でトルクリップ
ルの小さいセンサのないブラシレス直流モータが実現で
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、その計数値に対応し
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。
このような要求に対して、特開昭６３−２６２０８８号
公報が提案されている。

【０００５】

【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、軸ロスまたは周波数発電機の出力信号に
入るノイズ等によりカウンタ手段の計数値に誤差が生じ
る。この計数誤差により、モータの効率が低下し、また
トルクリップルも増加する。このため高精度回転が要求
されるＶＴＲのキャプスタンモータ等には応用できなく
なる等、ブラシレス直流モータの応用に大きな制約があ
った。特に、小型モータでは効率低下は大きな問題とな
る。

【０００６】特開昭６３−２６２０８８号公報において
は、固定子巻線に流れる電流のゼロクロス点を検出し
て、カウンタ回路をリセットするようにして、カウンタ
手段の計数値を補正するように構成している。しかし、
カウンタ手段の計数値を固定巻線の電流のゼロクロス点
でリセットするだけでは計数値の補正が困難である。ま
た、電流のゼロクロス点検出回路を必要とし、回路が複
雑になるという課題があった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、モータ回転時
に、計数誤差を補正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】さらに本発明は、モータの効率を高効率に
保ち、またトルクリップルを小さくすることによって、
広い用途に応用可能なブラシレス直流モータを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】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、複数の磁極を有する
回転子と、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、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、複数相の周波数
信号により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、少なくとも１つの周波数信号
に応じた信号により回転制御信号を出力し、回転子を所
定の回転速度に回転制御する回転制御手段と、方向検出
信号と少なくとも１つの周波数信号とに応じて第１の加
算信号と第１の減算信号を出力する加減算信号発生手段
と、回転制御信号に対応した値により第２の加算信号と
第２の減算信号を出力する補正信号発生手段と、第１の
加算信号と第２の加算信号とに基づいて第３の加算信号
を生成し、第１の減算信号と第２の減算信号とに基づい
て第３の減算信号を生成する加減算信号合成手段と、第
３の加算信号に応じてアップカウントし、第３の減算信
号に応じてダウンカウントし、初期計数値によりカウン
タの初期値が設定されるカウンタ手段と、カウンタ手段
の計数値と回転方向検出信号に応じて、第１のデジタル
値と初期計数値を出力する初期位置検出手段と、回転方
向指令に応じて第１のデジタル値に対応した値から所定
の値を加減算し第２のデジタル値を出力する位相調整手
段と、第２のデジタル値と回転制御信号とに応じた複数
相の波形信号を発生する波形発生手段と、複数相の波形
信号に応じて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により構成したものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成によって、補正信号発生
手段は、回転制御信号を監視することによりカウンタ手
段の計数誤差を検出し、回転制御信号に応じて第２の加
算信号または第２の減算信号を出力することにより、カ
ウンタ手段の計数誤差を補正する。カウンタ手段の計数
値の誤差が大きくなると、回転制御信号の大きさに対し
て回転子に発生する回転トルクの大きさが小さくなる。
このため回転制御信号は回転子を一定回転に回転させる
ために大きな値となる。したがって、補正信号発生手段
によって回転制御信号を監視する事により、カウンタ手
段の計数値を補正できる。

【００１１】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。

【００１２】

【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。

【００１３】図７（ａ）に偏平型のブラシレス直流モー
タの回転子と固定子巻線の構成図を示す。図７（ａ）に
おいて、回転軸７０１とともに回転する回転子１１６
は、固定子７０２と対向配置されている。回転子１１６
は図７（ｂ）に示すように複数極（ここでは、８極とす
る。）を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７０２は図７（ｃ）に示すように平面
上に回転軸７０１を中心として円盤状に等間隔に配置さ
れた複数個の偏平巻線（ここでは、６個とする。）から
構成され、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７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃ
を構成している。

【００１４】次に、図７のブラシレスモータの回転トル
ク発生原理について説明する。図８に固定子巻線７０３
ａ，７０３ｂ，７０３ｃに流れる電流波形の一例を示
す。図８の電流波形Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃはそれぞれ固定子
巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃに流れる電流の波形
である。図９に回転子１１６の磁極と固定子巻線７０３
ａ，７０３ｂ，７０３ｃの相対位置関係を示す。

【００１５】まず、初期状態において、回転子１１６と
固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃが図９（ａ）
の状態にあるとする。この時、図８のθ＝０の時の電流
信号（θ＝０の時の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）を固定子巻
線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃに供給した時の電流の
流れる方向と回転トルクの発生する方向を図９（ａ）に
示す。この場合、回転子１１６は図９（ａ）に示すよう
に逆回転方向（図中では右方向）に回転トルクをうけ、
逆方向に回転する。

【００１６】次に、初期状態において、回転子１１６と
固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃが図９（ｂ）
の状態にあるとする。この時、図８のθ＝０の電流信号
を固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃに供給した
ときの電流の流れる方向と回転トルクの発生する方向を
図９（ｂ）に示す。この場合、回転子１１６は図９
（ｂ）に示すように正回転方向（図中では左方向）に回
転トルクをうけ、正方向に回転する。

【００１７】さらに、初期状態において、回転子１１６
と固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃが図９
（ｃ）の状態にあるとする。この時、図８のθ＝０の電
流信号を固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃに供
給した時、回転トルクは零となる。すなわち、図８のθ
＝０の電流信号を固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０
３ｃに供給した時、回転子１１６と固定子巻線７０３
ａ，７０３ｂ，７０３ｃは最終的に図９（ｃ）の状態と
なる。図９（ｃ）の状態において、回転子１１６の位置
が左右に移動しても、図９（ｃ）の状態に復帰する様に
回転トルクが発生する。

【００１８】以下、回転子１１６の磁極方向と固定子巻
線７０３の回転磁界の磁極方向が図９（ｃ）の状態にあ
る時、回転子１１６の磁極方向と固定子巻線７０３の回
転磁界の磁極方向が一致している状態と呼ぶ。

【００１９】次に、回転子１１６の磁極方向と固定子巻
線７０３の回転磁界の磁極方向が一致している状態で、
固定子巻線７０３の電流信号を変化させた時の回転トル
クの発生動作について説明する。

【００２０】図１０（ａ）は回転子１１６の磁極方向と
固定子巻線７０３の回転磁界の磁極方向が一致した状態
である。図１０（ｂ）に、固定子巻線７０３に図８のθ
＝９０度の電流信号を供給した時の、回転子１１６の回
転トルクの方向を示す。図１０（ｂ）に示すように、θ
＝９０度の電流信号を供給すると回転子１１６は正方向
に回転トルクを受け、正方向に回転する。また、図１０
（ｃ）に、固定子巻線７０３に図８のθ＝１８０度の電
流信号を供給した時の、固定子巻線７０３の電流方向を
示す。この状態では、回転子１１６の回転トルクは零で
ある。しかし、回転子１１６に外部より正方向あるいは
逆方向に外乱トルクが加わると、回転子１１６は図１０
（ｃ）の状態から遠ざかる方向に回転トルクを受ける。
すなわち、逆方向回転の外乱トルク受けると、逆方向の
回転トルクを受け逆方向回転し、正方向回転の外乱トル
ク受けると、正方向の回転トルクを受け正方向回転す
る。従って、この状態は不安定であり、回転子１１６の
回転方向も不確定になる。図１０（ｄ）に、固定子巻線
７０３に図８のθ＝−９０度（２７０度）の電流信号を
供給した時の、回転子１１６の回転トルクの方向を示
す。図１０（ｄ）に示すように、θ＝−９０度（２７０
度）の電流信号を供給すると回転子１１６は逆方向に回
転トルクを受け、逆方向回転する。

【００２１】したがって、回転子１１６の磁極方向と固
定子巻線７０３の回転磁界の磁極方向が一致した状態
で、固定子巻線７０３に供給する電流信号を操作するこ
とにより、回転子１１６を正方向または逆方向に自由に
回転させることが可能である。

【００２２】また、図８のθ＝９０度またはθ＝−９０
度の電流信号を供給した時、効率は最大となり、またト
ルクリップルは最小となるため、高精度の回転が得られ
る。

【００２３】図１に本発明のブラシレス直流モータの構
成図を示す。図１において、周波数発電機１０１は回転
子１１６の１回転当たりＺ回（Ｚは歯数と呼び、ここで
は、Ｚ＝３６０×４とする。）の周波数信号ｍ１，ｍ２
を発生する。周波数信号ｍ１，ｍ２は回転子１１６が正
方向に回転している時は、周波数信号ｍ１が周波数信号
ｍ２より９０度進んだ位相をもち、逆方向に回転してい
る時は周波数信号ｍ１が周波数信号ｍ２より９０度遅れ
た位相をもつ。波形整形回路１０２は、周波数信号ｍ
１，ｍ２を波形整形し、それぞれに対応した矩形波信号
ａ１，ａ２を出力する。方向検出回路１０３は２相の矩
形波信号ａ１，ａ２から回転子１１６の回転方向を検出
する。

【００２４】方向検出回路１０３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ａ１が入力
され、クロック入力端子ＣＫに矩形波信号ａ１が入力さ
れている。図３（ａ）に回転子１１６が正方向に回転し
ているときの矩形波信号ａ１，ａ２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、その状態をデータ入力型の
フリップフロップ回路２１の出力として出力端子Ｑより
出力する。このような動作を行うと、図３（ａ）の様に
回転子１１６が正方向回転している時は、データ入力型
のフリップフロップ回路２１の出力は常に高電位状態
（以下、この状態を”Ｈ”と呼ぶ。）となる。また、回
転子１１６が逆方向回転しているときの矩形波信号ａ
１，ａ２を図３（ｂ）に示す。回転子１１６が逆方向回
転しているときは図３（ｂ）のように矩形波信号ａ１が
矩形波信号ａ２より位相が９０度遅れる。この場合、デ
ータ入力型のフリップフロップ回路２１の出力は常に低
高電位状態（以下、この状態を”Ｌ”と呼ぶ。）とな
る。したがて、図２の様に方向検出回路１０３を構成す
ることにより、回転子１１６の回転方向が検出できる。
そして、方向検出回路１０３の出力信号である方向検出
信号ｒｄは、回転子１１６が正方向に回転している時、
ｒｄ＝”Ｈ”となり、回転子１１６が逆方向に回転して
いる時、ｒｄ＝”Ｌ”となる。方向検出信号ｒｄは後述
の初期位置検出器１０７と加減算信号発生器１０４に入
力されている。さらに、加減算信号発生器１０４には矩
形波信号ａ１が入力されている。

【００２５】加減算信号発生器１０４では、回転子１１
６が正方向に回転している時（方向検出信号ｒｄが”
Ｈ”の時）第１の加算信号ｕ１として、矩形波信号ａ１
を出力し、第１の減算信号ｄ１として”Ｈ”を出力す
る。また、回転子１１６が逆方向に回転している時（方
向検出信号ｒｄが”Ｌ”の時）第１の減算信号ｄ１とし
て、矩形波信号ａ１を出力し、第１の加算信号ｕ１とし
て”Ｈ”を出力する。加減算信号合成器１０５では後述
の第２の加算信号ｕ２のパルスと第１の加算信号ｕ１の
パルスを合成して、第３の加算信号ｕ３として出力し、
また後述の第２の減算信号ｄ２のパルスと第１の減算信
号ｄ１のパルスを合成して、第３の減算信号ｄ３として
出力する。カウンタ回路１０６は、Ｎ進（Ｎは、歯数Ｚ
と回転子の磁極数により決まり、ここでは、Ｎ＝３６０
とする。）のアップダウンカウンタであり、第３の加算
信号ｕ３のパルスの到来毎に内容を１カウント増加し、
また第３の減算信号ｄ３のパルスの到来毎に内容を１カ
ウント減少する。そして、カウンタ値を計数値ｃｄとし
て出力する。計数値ｃｄは初期位置検出器１０７に入力
される。

【００２６】初期位置検出器１０７では、電源投入時に
方向検出回路１０３の方向検出信号ｒｄの論理に応じて
第１のデジタル信号ｃｄ１を出力し、通常回転時（回転
子１１６が連続して回転している時）には、計数値ｃｄ
を第１のデジタル信号ｃｄ１として出力する。具体的に
は、電源投入時に、まず図８のθ＝０度の時の電流信号
が得られるように第１のデジタル信号ｃｄ１を出力す
る。これにより、回転子１１６はトルクを受け回転す
る。次に、方向検出信号ｒｄにより回転子１１６の回転
方向を判断し、回転子１１６の回転方向と逆向きの回転
磁界が得られるように第１のデジタル信号ｃｄ１を出力
する。そしてこの動作を、方向検出信号ｒｄの論理が反
転するまで（回転子１１６の回転方向が変化するまで）
行う。その後、第１のデジタル信号ｃｄ１を初期計数値
ｓｄとして出力する。初期計数値ｓｄ出力後、通常回転
動作の処理に移行し、計数値ｃｄを第１のデジタル値と
して出力する。

【００２７】位相調節器１０８では、電源投入時は、初
期位置検出器１０７が初期位置検出操作のため、第２の
デジタル信号（波形デジタル信号）ｐｄとして第１のデ
ジタル信号ｃｄ１を出力する。そして、方向指令入力端
子１１３に入力された方向指令ｒｍが”Ｌ”の時（方向
指令が逆回転指令の時）、第１のデジタル信号ｃｄから
３６０を法として９０を減算したデジタル値を第２のデ
ジタル信号ｐｄとして出力する。すなわち、第１のデジ
タル信号ｃｄから９０を減算した後、デジタル値が負値
になると、その負値に３６０を加算する（減算の結果、
正値の時は加算を行わない）。また、方向指令入力端子
１１３に入力された方向指令ｒｍが”Ｈ”の時（方向指
令が正回転指令の時）、第１のデジタル信号ｃｄ１に３
６０を法として９０を加算したデジタル値を第２のデジ
タル信号ｐｄとして出力する。すなわち、第１のデジタ
ル信号ｃｄ１に９０を加算した後、デジタル値が３６０
以上の値になった時は、その３６０以上の値から３６０
を減算する（加算の結果、３６０未満の値の時は減算を
行わない）。このような演算を行うと、第２のデジタル
信号ｐｄのデジタル値は０から３５９までの整数値とな
る。第２のデジタル信号ｐｄは波形発生器１０９に入力
される。波形発生器１０９では、第２のデジタル信号ｐ
ｄと回転制御器１１２の回転制御信号ｅ１に応じて波形
信号ｐ１，ｐ２，ｐ３を出力する。図６に波形発生器１
０９の構成図を示す。

【００２８】以下、波形発生器１０９の構成と動作につ
いて説明する。波形発生器１０９は、予め正弦波状の信
号を記憶させた３個のＲＯＭ（リード・オンリー・メモ
リ）６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃと、３個のＲＯＭ６
０１のデジタル値をそれぞれアナログ信号に変換する３
個のＤ／Ａ変換器（デジタル／アナログ変換器）６０２
ａ，６０２ｂ，６０２ｃと、Ｄ／Ａ変化器６０２のアナ
ログ信号と回転制御器１１２（後述）の回転制御信号ｅ
１とを乗算し波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３を出力する乗算
器６０３ａ，６０３ｂ，６０３ｃにより構成されてい
る。なお、ＲＯＭ６０１ａ内の正弦波状の信号のデータ
はＲＯＭ６０１ｂ内のデータより位相が１２０度遅れて
おり、ＲＯＭ６０１ｂ内の正弦波状の信号のデータはＲ
ＯＭ６０１ｃ内のデータより位相が１２０度遅れてい
る。すなわち、３個のＲＯＭ６０１内の正弦波状のデー
タは互いに位相が１２０度異なるように設定されてい
る。また、第２のデジタル信号ｐｄのデジタル値が０か
ら３５９まで変化すると、ＲＯＭ６０１の出力値の位相
は０度から３５９度まで変化するように設定されてい
る。第２のデジタル信号ｐｄは３個のＲＯＭ６０１ａ，
６０１ｂ，６０１ｃに入力され、第２のデジタル信号ｐ
ｄに対応するデータがＲＯＭ６０１からＤ／Ａ変換器６
０２に出力される。そして、Ｄ／Ａ変換器６０２の出力
信号と回転制御器１１２の回転制御信号ｅ１とを乗算器
６０３で乗算する。そして、乗算器６０３から第２のデ
ジタル信号ｐｄと回転制御信号ｅ１に対応した波形信号
ｐ１，ｐ２，ｐ３が出力される。以上、ＲＯＭ（メモリ
手段）６０１とＤ／Ａ変換器（デジタル−アナログ変換
手段）６０２と乗算器（乗算手段）６０３により波形発
生器１０９が構成されている。

【００２９】波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３は電力供給器１
１０に入力され、電力増幅された駆動電流Ｉａ，Ｉｂ，
Ｉｃを固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃに供給
する。固定子巻線７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃに駆動
電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが供給されることにより、回転磁
界が生じ回転子１１６が回転する。

【００３０】回転制御器１１２は、回転子１１６が所定
の回転速度で回転するように、回転制御信号ｅ１を波形
発生器１０９に出力する。以下、回転制御器１１２の構
成と動作について詳しく説明する。回転制御器１１２で
は、矩形波信号ａ１の周期を計測し、計測した周期と所
望の周期との差である誤差信号を計算する。回転子１１
６の回転速度が所定の回転速度より遅い時は、矩形波信
号ａ１の周期は大きくなるため、誤差信号も大きくな
る。逆に、回転子１１６の回転速度が所定の回転速度よ
り早い時は、矩形波信号ａ１の周期は小さくなるため、
誤差信号も小さくなる。次に、誤差信号に所定の大きさ
の利得を乗算し、回転制御信号ｅ１として出力する。

【００３１】このように構成すると、回転子１１６の回
転速度を一定に保つことができる。まず回転子１１６の
回転速度が遅い時は、回転制御信号ｅ１として正の大き
な値を出力するため、波形発生器１０９と電力供給器１
１０により固定子巻線７０３に大きな電力が供給され、
回転子１１６は加速する。これにより所定の速度に復帰
する。次に回転子１１６の回転速度が早い時は、回転制
御信号ｅ１として小さな値または負の値を出力するた
め、波形発生器１０９と電力供給器１１０により固定子
巻線７０３に小さな電力または減速するような電力が供
給され、回転子１１６は減速する。これにより所定の速
度に復帰する。このようにして、回転子１１６の回転速
度を所定の回転速度に制御する。通常制御時は、回転子
１１６に負荷トルク等が存在するために、回転制御信号
ｅ１は正の値となる。また、回転子１１６の負荷トルク
が大きいときは、回転制御信号ｅ１の大きさも大きくな
る。また、負荷トルクが同じでも、モータの効率が悪化
すれば回転制御信号ｅ１の大きさが大きくなる。

【００３２】さらに、回転制御器１１２では、回転子１
１６の回転速度が所定の回転速度範囲内にある時、回転
定常信号ＴＥを’Ｈ’にする。所定の回転速度範囲外の
時は回転定常信号ＴＥを’Ｌ’にする。すなわち、回転
子１１６の回転速度が定常になると、回転定常信号ＴＥ
として’Ｈ’を出力する。

【００３３】補正信号発生器１１１は、回転制御器１１
２の回転制御信号ｅ１を入力して、回転制御信号ｅ１の
大きさが小さくなるように第２の加算信号ｕ２と第２の
減算信号ｄ２を出力する。図４に補正信号発生器１１１
の具体的な構成例を示す。Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デ
ジタル変換器）４０１と演算器４０２と随時必要な値を
格納するラムメモリ（ＲＡＭ：ランダムアクセスメモ
リ）４０３と所定のプログラムと定数が格納されたロム
メモリ（ＲＯＭ：リードオンリーメモリ）４０４によっ
て構成されている。図５にそのプログラムの具体的な一
例を示したフローチャートを示す。次に、その動作につ
いて詳細に説明する。［初期値設定部５０１］以後の処理で必要な変数を予め
初期設定しておく。［動作制御部５０２］回転制御部１１２の回転定常信号
ＴＥを入力し、回転定常信号ＴＥが’Ｈ’になるのを待
っている。回転定常信号ＴＥが’Ｈ’になると、回転制
御信号入力部５０３の動作を行う。つまり、回転子１１
６の回転制御が定常状態になるのを待っている。［回転制御信号入力部５０３］回転制御信号ｅ１をＡ／
Ｄ変換器４０１でデジタル信号Ｅ１に変換し、デジタル
トルク値ＴＲに直す。［トルク値平均化部５０４］まず、デジタルトルク値Ｔ
Ｒの時間的平均を行う。デジタルトルク値ＴＲと保存デ
ジタルトルク値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３を加算し、その
合計値を４で割って、平均デジタルトルク値ＴＲＢを計
算する。すなわち、

【００３４】

【数１】

【００３５】の計算を行う。次に、保存デジタルトルク
値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３の内容を更新する。すなわ
ち、

【００３６】

【数２】

【００３７】の計算を行う。なお、変数ＴＲ１，ＴＲ
２，ＴＲ３は初期値設定部５０１で内容がそれぞれ零に
初期設定されている。［補正量設定部５０５］平均デジタルトルク値ＴＲＢと
所定のトルク値ＴＲＢ＿ＲＥＦを比較し、平均デジタル
トルク値ＴＲＢの方が大きくない時、パルス出力回数を
表す変数値Ｎを所定の値Ｎ２（ここに、Ｎ２は１以上の
正の整数）にする。また、平均デジタルトルク値ＴＲＢ
の方が大きい時、パルス出力回数を表す変数値Ｎを所定
の値Ｎ１（ここに、Ｎ１はＮ２より以上の正の整数）に
する。［トルク変化量算出部５０６］平均デジタルトルク値Ｔ
ＲＢの変化量を計算する。平均デジタルトルク値ＴＲＢ
から１タイミング前の平均デジタルトルク値ＴＲＢ１を
減算し、デジタルトルク変化量ＴＲＢＤを算出する。す
なわち、

【００３８】

【数３】

【００３９】の計算を行う。なお、変数ＴＲＢ１は初期
値設定部５０１で内容が零に初期設定されている。［補正方向決定部５０７］デジタルトルク変化量ＴＲＢ
Ｄの大きさにより補正方向変数ＳＷを設定する。デジタ
ル変化量ＴＲＢＤの値が正の時、補正方向変数ＳＷの符
号を反転する。デジタル変化量ＴＲＢＤの値が正でない
時、補正方向変数ＳＷの符号を反転をしない。なお、変
数ＳＷは初期値設定部５０１で内容が１に初期設定され
ている。［補正パルス出力部５０８］補正方向変数ＳＷの符号に
したがって、第２の加算信号ｕ２または第２の減算信号
ｄ２として、変数Ｎの値に対応した個数のパルス信号を
出力する。補正方向変数ＳＷが正の時、第２の加算信号
ｕ２として、変数Ｎの値に対応した個数のパルス信号を
出力する。補正方向変数ＳＷが正でない時、第２の減算
信号ｄ２として、変数Ｎの値に対応した個数のパルス信
号を出力する。［遅延部５０９］次回の処理に備えて所定時間の遅延動
作を行う。以後、動作制御部５０２の動作に復帰する。

【００４０】以上、回転子１１６と固定子巻線７０３と
周波数発電機１０１と方向検出回路（方向検出手段）１
０３と加減信号発生器（加減信号発生手段）１０４と加
減算信号合成器（加減算信号合成手段）１０５とカウン
タ回路（カウンタ手段）１０６と初期位置検出器（初期
位置検出手段）１０７と位相調節器（位相調節手段）１
０８と波形発生器（波形発生手段）１０９と電力供給器
（電力供給手段）１１０と補正信号発生器（補正信号発
生手段）１１１と回転制御器（回転制御手段）１１２で
ブラシレス直流モータが構成されている。

【００４１】次に、電源投入による初期位置検出動作が
終了した後の通常回転時の動作について説明する。ここ
で、初期位置として、固定子巻線７０３の回転磁界の磁
極方向は回転子１１６の磁極方向より予め電気角で９０
度進んでいるものとする。この時、回転子１１６は回転
磁界とで正方向の回転トルクを受け、正方向に回転す
る。回転子１１６の回転に応じて、周波数発電機１０１
より周波数信号が生じ、波形整形回路１０２は周波数信
号を波形整形し、矩形波信号ａ１，ａ２を出力する。矩
形波信号ａ１，ａ２は回転子１１６が正方向に回転して
いるため矩形波信号ａ１は矩形波信号ａ２より位相が９
０度進んでいる。このため方向検出回路１０３の方向検
出信号ｒｄは”Ｈ”となる。

【００４２】加減算信号発生器１０４は方向検出信号ｒ
ｄが“Ｈ”のため、第１の加算信号ｕ１として、矩形波
信号ａ１を出力する。第１の加算信号ｕ１は加減算信号
合成器１０５に入力され、第２の加算信号ｕ２と合成さ
れて、第３の加算信号ｕ３として出力される。カウンタ
回路１０６では、第３の加算信号ｕ３のパルス数をアッ
プカウントする。カウンタ回路１０６の計数値は、初期
位置検出器１０７に入力されて、第１のデジタル値ｃｄ
１として出力される。第１のデジタル値ｃｄ１は位相調
節器１０８で補正され、第２のデジタル値ｒｄとして出
力され、回転子１１６の回転角度に対応した量だけ位相
が進んだ波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３として波形発生器１
０９から出力される。その結果、回転子１１６が正方向
に回転した量だけ固定子巻線７０３による回転磁界が回
転し、再び回転子１１６に回転トルクを生じる。このよ
うにして、回転子１１６の回転量を検出し、その量だけ
回転磁界が回転することにより、回転子１１６が連続的
に正方向に回転する。

【００４３】つぎに、初期位置として、固定子巻線７０
３の回転磁界の磁極方向は回転子１１６の磁極方向より
予め電気角で９０度遅れているものとする。この時、回
転子１１６は回転磁界とで逆方向の回転トルクを受け、
逆方向に回転する。回転子１１６の回転に応じて、周波
数発電機１０１より周波数信号が生じ、波形整形回路１
０２は周波数信号を波形整形し、矩形波信号ａ１，ａ２
を出力する。矩形波信号ａ１，ａ２は回転子１１６が逆
方向に回転しているため矩形波信号ａ１は矩形波信号ａ
２より位相が９０度遅れている。このため方向検出回路
１０３の方向検出信号ｒｄは“Ｌ”となる。

【００４４】加減算信号発生器１０４は方向検出信号ｒ
ｄが“Ｌ”のため、第１の減算信号ｄ１として、矩形波
信号ａ１を出力する。第１の減算信号ｄ１は加減算信号
合成器１０５に入力され、第２の減算信号ｄ２と合成さ
れて、第３の減算信号ｄ３として出力される。カウンタ
回路１０６では、第３の減算信号ｄ３のパルス数をダウ
ンカウントする。カウンタ回路１０６の計数値は、初期
位置検出器１０７に入力されて、第１のデジタル値ｃｄ
１として出力される。第１のデジタル値ｃｄ１は位相調
節器１０８で補正され、第２のデジタル値ｒｄとして出
力され、回転子１１６の回転角度に対応した量だけ位相
が進んだ波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３として波形発生器１
０９から出力される。その結果、回転子１１６が逆方向
に回転した量だけ固定子巻線７０３による回転磁界が回
転し、再び回転子１１６に回転トルクを生じる。このよ
うにして、回転子１１６の回転量を検出し、その量だけ
回転磁界が回転することにより、回転子１１６が連続的
に逆方向に回転する。

【００４５】以上より、初期位置として、固定子巻線７
０３の回転磁界の磁極方向と回転子１１６の磁極方向と
の初期位置関係を上述の様に定めることにより回転子１
１６を正方向または逆方向に回転させることができる。

【００４６】次に、初期位置の検出動作について説明す
る。電源投入時などは回転子１１６と固定子巻線７０３
の位置またはカウンタ回路１０６の計数値が不確定のた
め初期位置検出の動作が必要となる。初期位置検出時
は、まず電源投入により初期位置検出器１０７の第１の
デジタル値ｃｄ１に対応した波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３
が作成される。そして、固定子巻線７０３により回転磁
界を生じ、これにより、回転子１１６は回転する。回転
方向は、磁界の磁極方向と回転子１１６の磁極方向との
角度によって異なる。磁界の磁極方向が回転子１１６の
磁極方向に対して電気角で０〜１８０度にある時は、回
転子１１６は正方向に回転し、磁界の磁極方向が回転子
１１６の磁極方向に対して電気角で０〜−１８０度にあ
る時は、回転子１１６は逆方向に回転し、磁界の磁極方
向が回転子１１６の磁極方向に対して電気角で０度にあ
る時、回転子１１６は回転トルクを受けず停止し、磁界
の磁極方向が回転子１１６の磁極方向に対して電気角で
１８０度にある時は、回転方向は不定（回転方向を特定
できない。）となる。

【００４７】いま、回転子１１６が正方向の回転トルク
を受けて正方向に回転する場合を考える。この時、回転
子１１６の回転に応じて、周波数発電機１０１から周波
数信号が生じ、波形整形回路１０２により波形整形さ
れ、矩形波信号ａ１，ａ２となる。矩形波信号ａ１，ａ
２は回転子１１６が正方向に回転しているため矩形波信
号ａ１は矩形波信号ａ２より位相が９０度進み、方向検
出回路１０３の方向検出信号ｒｄは“Ｌ”となる。初期
位置検出器１０７では、方向検出信号ｒｄが“Ｈ”のた
め、波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３による回転磁界の回転方
向が回転子１１６の回転方向と逆方向となるように第１
のデジタル信号ｐｄを出力する。そして、初期位置検出
器１０７は方向検出信号ｒｄが“Ｌ”になるまでこの動
作を行う。方向検出信号ｒｄが“Ｌ”となると、その時
の第１のデジタル信号ｃｄ１を初期計数値ｓｄとして出
力し、カウンタ回路１０６の内容を変更する。位相調節
器１０８では、初期計数値出力まで、第１のデジタル値
ｃｄ１を補正せず、第２のデジタル値ｐｄとして出力す
る。以後、回転子１１６の磁極方向と固定子巻線７０３
の回転磁界の磁極方向は一致し、回転子１１６は回転を
停止する。次に、回転子１１６が逆方向の回転トルクを
受けて逆方向に回転する場合を考える。この時、回転子
１１６の回転に応じて、周波数発電機１０１から周波数
信号が生じ、波形整形回路１０２により波形整形され、
矩形波信号ａ１，ａ２となる。矩形波信号ａ１，ａ２は
回転子１１６が逆方向に回転しているため矩形波信号ａ
１は矩形波信号ａ２より位相が９０度遅れ、方向検出回
路１０３の方向検出信号ｒｄは“Ｌ”となる。初期位置
検出器１０７では、方向検出信号ｒｄが“Ｌ”のため、
波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３による回転磁界の回転方向が
回転子１１６の回転方向と逆方向となるように第１のデ
ジタル信号ｐｄを出力する。そして、初期位置検出器１
０７は方向検出信号ｒｄが“Ｈ”になるまでこの動作を
行う。方向検出信号ｒｄが“Ｈ”となると、その時の第
１のデジタル信号ｃｄ１を初期計数値ｓｄとして出力
し、カウンタ回路１０６の内容を変更する。位相調節器
１０８では、初期計数値出力まで、第１のデジタル値ｃ
ｄ１を補正せず、第２のデジタル値ｐｄとして出力す
る。以後、回転子１１６の磁極方向と固定子巻線７０３
の回転磁界の磁極方向は一致し、回転子１１６は回転を
停止する。

【００４８】次に、回転磁界の磁極方向と回転子１１６
の磁極方向とは一致した状態から、初期位相関係の設定
の動作について説明する。回転子１１６を正方向に回転
する時は、位相調整器１０８により、第１のデジタル値
ｃｄ１に所定のデジタル値（ここでは、９０とする）を
３６０を法として加算し、第２のデジタル信号ｐｄを出
力する。これにより波形信号ｐ１，ｐ２，ｐ３の位相が
電気角で９０度進むため、初期位相位置は、前述の正方
向の回転時の位相位置と同じとなり、回転子１１６は正
方向に回転する。また、回転子１１６を逆方向に回転す
るときは、位相調整器１０８により、第１のデジタル値
ｃｄ１に所定のデジタル値（ここでは、９０とする）を
３６０を法として減算する。これにより波形信号ｐ１，
ｐ２，ｐ３の位相が電気角で９０度遅れるため、初期位
相位置は、前述の逆方向回転時の位相位置と同じとな
り、回転子１１６は逆方向回転する。

【００４９】以上の様にして、ブラシレス直流モータの
初期位相の検出と通常回転動作が行われる。

【００５０】一度起動時に位相合わせを行うと、通常回
転時は初期の位相状態を保ちながら回転する。しかし、
周波数発電機１０１やその他の回路及び信号線にノイズ
等が入った場合、初期の位相関係が崩れる。その量が多
き時には、回転子１１６の停止及び起動不良等の致命的
結果が生じる。したがって、通常回転時の位相補正動作
は必須となる。

【００５１】次に、通常回転時の位相補正動作について
説明する。まずカウンタ回路１０６の計数値に誤差がな
い場合について説明する。カウンタ回路１０６の計数値
に誤差がない場合、波形発生器１０９の波形信号ｐ１，
ｐ２，ｐ３により発生する回転磁界の磁極方向が回転子
１１６の磁極方向に対して電気角で９０度の位相差を有
する。この状態ではモータの効率は最大となるため、回
転制御信号ｅ１の大きさは最も小さくなる。また、この
状態では、固定子巻線７０３に供給される電力に対して
回転子１１６に発生する回転トルクの大きさの割合が最
大となる。

【００５２】次にカウンタ回路１０６の計数値に誤差が
ある場合について説明する。波形発生器１０９と電力供
給器１１０によって固定子巻線７０３に供給される電力
により固定子巻線７０３に回転磁界が発生し、回転子１
１６は回転する。しかし、カウンタ回路１０６の計数値
に計数誤差があると、固定子巻線７０３に発生する回転
磁界の磁極方向が回転子１１６の磁極方向に対して電気
角で９０度の位相差を保持しなくなるため、固定子巻線
７０３に供給される電力に対して回転子１１６に発生す
る回転トルクの大きさの割合が低下する。すなわち、モ
ータの効率が低下する。このように、効率が低下した状
態で、回転制御器１１２により回転子１１６の回転速度
が一定になるように制御を行うと、回転制御信号ｅ１
は、計数誤差がない時に比べ、大きくなる。すなわち、
モータの効率が低下すると回転子１１６に発生する回転
トルクの大きさが小さくなるため、回転子１１６の回転
速度が遅くなる。回転子１１６の回転速度が遅くなる
と、回転制御器１１２は回転制御信号ｅ１を大きくして
回転速度を復帰するように働く。これにより、モータの
効率が低下すると回転制御信号ｅ１の大きさが大きくな
る。補正信号発生器１１１では、トルク指令入力部５０
３により回転制御信号ｅ１を入力する。トルク変化量算
出部５０６では、回転制御信号ｅ１が増加中か減少中か
を判定する。補正方向決定部５０７では、回転制御信号
ｅ１が減少中であれば、現在の補正方向が正しいため補
正方向の変更を行わない。しかし、回転制御信号ｅ２が
増加中であれば、現在の補正方向が誤りであるため補正
方向の変更を行う。補正パルス出力部５０８では、補正
方向変数ＳＷによって第２の加算信号ｕ２及び第２の減
算信号ｄ２を出力する。

【００５３】いま、カウンタ回路１０６の計数値に正の
計数誤差が生じた時を考える。正の計数誤差が生じる
と、モータの効率が低下するため、回転制御信号ｅ１は
増加する。まず、補正信号発生器１１１の回転制御信号
入力部５０３により回転制御信号ｅ１を得る。トルク変
化量算出部５０６では回転制御信号ｅ１が増加したた
め、デジタルトルク変化量ＴＲＢＤは正の値となる。補
正方向決定部５０７ではデジタルトルク変化量ＴＲＢＤ
が正の値のため補正方向変数ＳＷの符号を変更する。補
正パルス出力部５０８では、補正方向変数ＳＷの符号に
従って第２の加算信号ｕ２または第２の減算信号ｄ２を
出力する。

【００５４】第２の減算信号ｄ２を出力した時は、この
第２の減算信号ｄ２が加減算信号合成器１０５に入力さ
れ第３の減算信号ｄ３としてカウンタ回路１０６に入力
される。これによりカウンタ回路１０６の計数値は減算
され、正の計数誤差が小さくなる。正の計数誤差が小さ
くなると、それにともなってモータの効率が回復するた
め、回転制御信号ｅ１が減少する。補正信号発生器１１
１では、この回転制御信号ｅ１の減少により、トルク変
化量ＴＲＢＤが負となる。その結果、補正方向変数ＳＷ
の符号が変化しないため、再び第２の減算信号ｄ２が出
力される。これにより、カウンタ回路１０６の計数誤差
は次第に小さくなる。

【００５５】第２の加算信号ｕ２を出力した時は、この
第２の加算信号ｕ２が加減算信号合成器１０５に入力さ
れ第３の加算信号ｕ３としてカウンタ回路１０６に入力
される。これによりカウンタ回路１０６の計数値は加算
され、正の計数誤差が大きくなる。正の計数誤差が大き
くなると、それにともなってモータの効率が悪化するた
め、回転制御信号ｅ１が増加する。補正信号発生器１１
１では、この回転制御信号ｅ１の増加により、トルク変
化量ＴＲＢＤが正となり補正方向変数ＳＷの符号が変化
する。このため、第２の減算信号ｄ２が出力される。こ
れにより、以後は、第２の減算信号ｄ２が出力されカウ
ンタ回路１０６の計数誤差は次第に小さくなり、補正さ
れる。

【００５６】いま、カウンタ回路１０６の計数値に負の
計数誤差が生じた時を考える。負の計数誤差が生じる
と、モータの効率が低下するため、回転制御信号ｅ１は
増加する。まず、補正信号発生器１１１の回転制御信号
入力部５０３により回転制御信号ｅ１を得る。トルク変
化量算出部５０６では回転制御信号ｅ１が増加したた
め、デジタルトルク変化量ＴＲＢＤは正の値となる。補
正方向決定部５０７ではデジタルトルク変化量ＴＲＢＤ
が正の値のため補正方向変数ＳＷの符号を変更する。補
正パルス出力部５０８では、補正方向変数ＳＷの符号に
従って第２の加算信号ｕ２または第２の減算信号ｄ２を
出力する。

【００５７】第２の加算信号ｕ２を出力した時は、この
第２の加算信号ｕ２が加減算信号合成器１０５に入力さ
れ第３の加算信号ｕ３としてカウンタ回路１０６に入力
される。これによりカウンタ回路１０６の計数値は加算
され、負の計数誤差が小さくなる。負の計数誤差が小さ
くなると、それにともなってモータの効率が回復するた
め、回転制御信号ｅ１が減少する。補正信号発生器１１
１では、この回転制御信号ｅ１の減少により、トルク変
化量ＴＲＢＤが負となる。その結果、補正方向変数ＳＷ
の符号が変化しないため、再び第２の加算信号ｕ２が出
力される。これにより、カウンタ回路１０６の計数誤差
は次第に小さくなる。

【００５８】第２の減算信号ｄ２を出力した時は、この
第２の減算信号ｄ２が加減算信号合成器１０５に入力さ
れ第３の減算信号ｄ３としてカウンタ回路１０６に入力
される。これによりカウンタ回路１０６の計数値は減算
され、負の計数誤差が大きくなる。負の計数誤差が大き
くなると、それにともなってモータの効率が悪化するた
め、回転制御信号ｅ１が増加する。補正信号発生器１１
１では、この回転制御信号ｅ１の増加により、トルク変
化量ＴＲＢＤが正となり補正方向変数ＳＷの符号が変化
する。このため、第２の加算信号ｕ２が出力される。こ
れにより、以後は、第２の加算信号ｕ２が出力されカウ
ンタ回路１０６の計数誤差は次第に小さくなり補正され
る。

【００５９】以上のように、カウンタ回路１０６の計数
値に計数誤差が生じても補正信号発生器１１１の働きに
より、計数値は補正される。

【００６０】本実施例のように構成すれば、通常回転時
にカウンタ回路１０６に計数誤差が生じても、補正信号
発生器１１１によって補正され、常に高効率でトルクリ
ップルの少ないブラシレス直流モータが実現できる。こ
のように、高効率で、トルクリップルが小さいことは、
ブラシレス直流モータの応用範囲を極めて大きくする。
例えば、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）のキャプスタ
ンモータに使用できる。

【００６１】また、本実施例では、補正信号発生器１１
１において回転制御信号ｅ１に対応した値をサンプリン
グし、その時間的平均値を利用してトルク変化量を算出
している。これにより、回転制御信号ｅ１に重畳したノ
イズ等の影響が除去できる。また、補正量設定部５０５
により、第２の加算信号ｕ２と第２の減算信号ｄ２のパ
ルス数を回転制御信号ｅ１が大きいときには多く、回転
制御信号ｅ１が小さいときには少なくなるように設定し
ている。これにより、カウンタ回路１０６の計数値の計
数誤差が大きい時には、補正量を大きくしているため、
早く補正が行える。さらに、本実施例では、回転制御器
１１２の動作と補正信号発生器１１１の動作とは回転定
常信号ＴＥにより同期しているため、回転子１１６が間
欠的に回転するような動作をする場合にも上記の構成で
補正動作が可能となる。

【００６２】なお、本実施例では、補正信号発生器１１
１の入力として、回転制御器１１２の回転制御信号ｅ１
の大きさの情報を用いたが、波形信号ｐ１等の信号の大
きさの情報を用いても良いし、また固定子巻線７０３に
流れる電流の大きさの情報を用いてもよい。

【００６３】さらに、本実施例では、一部をハードウエ
アで構成したが、前述の動作と同様な動作をマイクロプ
ロセッサを用いてソフトウエアで実現しても良い。この
場合本実施例より回路構成が簡単になる。また、波形発
生手段において３つのＤ／Ａ変換器を用いたが、これを
１つのＤ／Ａ変換器と３つのＳ−Ｈ回路（サンプル−ホ
ールド回路）で構成しても良い。さらに、波形信号ｐ
１，ｐ２，ｐ３の内１つを他の２つより合成して作り出
してもよい。そして、これら全ての改良は、本発明に含
まれることは言うまでもない。その他、本発明の主旨を
変えずして種々の変更が可能である。

【００６４】

【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。

【００６５】さらに上記構成により、本発明のブラシレ
ス直流モータは通常回転時に回転子と固定子巻線の位相
関係が最適になるように補正されるため、常に高効率で
トルクリップルを少なくできる。このため、広い用途に
応用可能なブラシレス直流モータが容易に構成できる。
しかも容易に位置信号の相順を切換えることができるの
で、ホール素子の如き位置検出素子が不要でありなが
ら、回転方向切換が可能となる。

【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の方向検出器の具体的な構成例を表す構成
図

【図３】図１の方向検出器の動作を説明する説明図

【図４】図１の補正信号発生器の具体的な構成例を表す
構成図

【図５】図４の補正信号発生器の内蔵プログラムの一例
を表すフローチャート

【図６】図１の波形発生器の具体的な構成例を表す構成
図

【図７】本発明の一実施例のブラシレス直流モータの回
転子と固定子巻線の構成を表す構成図

【図８】図５の固定子巻線に流れる電流波形の一例を表
す波形図

【図９】本発明の一実施例のブラシレス直流モータの回
転子と固定子巻線の相対位置関係を説明する説明図

【図１０】本発明の一実施例のブラシレス直流モータの
回転子と固定子巻線の相対位置関係を説明する説明図

【符号の説明】

１０１周波数発電機１０３方向検出手段１０４加減算信号発生手段１０５加減算信号合成手段１０６カウンタ手段１０７初期位置検出手段１０８位相調整手段１０９波形発生手段１１０電力供給手段１１１補正信号発生手段１１２回転制御手段１１６回転子５０２動作制御手段５０３回転制御信号入力手段５０４トルク値平均化手段５０５補正量設定手段５０６トルク変化量算出手段５０７補正方向決定手段５０８補正パルス信号出力手段５０９遅延手段６０１メモリ手段６０２デジタル−アナログ変換手段６０３乗算手段７０３固定子巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁極を有する回転子と、前記回転子
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、少なくとも１つの前記周波数信号
に応じた信号により回転制御信号を出力し前記回転子を
所定の回転速度に回転制御する回転制御手段と、前記方
向検出信号と少なくとも１つの前記周波数信号とに応じ
て第１の加算信号と第１の減算信号を出力する加減算信
号発生手段と、前記回転制御信号に対応した値により第
２の加算信号と第２の減算信号を出力する補正信号発生
手段と、前記第１の加算信号と前記第２の加算信号とに
基づき第３の加算信号を生成し、前記第１の減算信号と
前記第２の減算信号とに基づき第３の減算信号を生成す
る加減算信号合成手段と、前記第３の加算信号に応じて
アップカウントし、前記第３の減算信号に応じてダウン
カウントするカウンタ手段と、回転方向指令に応じて前
記カウンタ手段の計数値に対応した値から所定の値を加
減算し波形デジタル値を出力する位相調整手段と、前記
波形デジタル値と前記回転制御信号とに応じた複数相の
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に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】複数の磁極を有する回転子と、前記回転子
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、少なくとも１つの前記周波数信号
に応じた信号により回転制御信号を出力し前記回転子を
所定の回転速度に回転制御する回転制御手段と、前記方
向検出信号と少なくとも１つの前記周波数信号とに応じ
て第１の加算信号と第１の減算信号を出力する加減算信
号発生手段と、前記回転制御信号に対応した値により第
２の加算信号と第２の減算信号を出力する補正信号発生
手段と、前記第１の加算信号と前記第２の加算信号とに
基づき第３の加算信号を生成し、前記第１の減算信号と
前記第２の減算信号とに基づき第３の減算信号を生成す
る加減算信号合成手段と、前記第３の加算信号に応じて
アップカウントし、前記第３の減算信号に応じてダウン
カウントし、初期計数値によりカウンタの初期値が設定
されるカウンタ手段と、前記カウンタ手段の計数値と前
記回転方向検出信号に応じて、第１のデジタル値と前記
初期計数値を出力する初期位置検出手段と、回転方向指
令に応じて前記第１のデジタル値に対応した値から所定
の値を加減算し第２のデジタル値を出力する位相調整手
段と、前記第２のデジタル値と前記回転制御信号とに応
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により構成された
ことを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項３】補正信号発生手段は、回転制御信号に対応
した値の平均値に従って、第２の加算信号と第２の減算
信号を出力するように構成されたことを特徴とする請求
項１または請求項２記載のブラシレス直流モータ。
【請求項４】補正信号発生手段は、回転制御信号に対応
した値を所定のタイミングでサンプリングした値に従っ
て、第２の加算信号と第２の減算信号を出力するように
構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記
載のブラシレス直流モータ。
【請求項５】補正信号発生手段は、回転制御信号に対応
した値を所定のタイミングでサンプリングした値の時系
列平均値に従って、第２の加算信号と第２の減算信号を
出力するように構成されたことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載のブラシレス直流モータ。
【請求項６】補正信号発生手段は、回転制御信号に対応
した値の大きさに応じて、第２の加算信号または第２の
減算信号によりカウンタ手段の内容がアップカウントま
たはダウンカウントされる量を増減するように構成され
たことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに
記載のブラシレス直流モータ。
【請求項７】回転制御手段は回転子の回転速度が所定の
回転速度範囲内にある時に回転定常信号を出力し、補正
信号発生手段は前記回転定常信号により動作を開始また
は停止することを特徴とする請求項１から請求項５のい
ずれかに記載のブラシレス直流モータ。
【請求項８】位相調整手段は、回転方向指令に応じて第
２のデジタル値より所定の値を加減算することにより固
定子巻線の発生する回転磁界の位相を回転子の磁極の位
相から電気角で９０度だけ回転させるように構成された
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９】波形発生手段は、正弦波状の信号を予め記
憶させたメモリ手段と、前記メモリ手段から読み出され
るデジタル値をアナログ値に変換するデジタル−アナロ
グ変換手段と乗算手段より構成されたことを特徴とする
請求項１から請求項５のいずれかに記載のブラシレス直
流モータ。
【請求項１０】初期位置検出手段は、電源投入時に初期
計数値を出力する動作を行い、その他の時はカウンタ手
段の計数値を第１のデジタル値として出力することを特
徴とする請求項２記載のブラシレス直流モータ。
【請求項１１】初期位置検出手段、加減算信号発生手
段、加減信号合成手段、カウンタ手段、補正信号発生手
段、位相調整手段および波形発生手段は、処理内容に従
ったプログラム・データを保存するメモリ手段と、前記
プログラム・データに従って処理を実行する演算処理ユ
ニットに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１２】加減算信号発生手段、加減信号合成手
段、カウンタ手段、位相検出手段、補正信号発生手段お
よび波形発生手段は、処理内容に従ったプログラム・デ
ータを保存するメモリ手段と、前記プログラム・データ
に従って処理を実行する演算処理ユニットにより構成さ
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１３】補正信号発生手段は、前記補正信号発生
手段の動作を制御する動作制御手段と、回転制御信号に
対応した値を入力する回転制御信号入力手段と、前記回
転制御信号入力手段の出力信号に対応した値の変化量を
算出するトルク変化量算出手段と、前記変化量に対応て
補正方向を決定する補正方向決定手段と、前記補正方向
決定手段の補正方向と前記補正量設定手段の補正量に応
じて第２の加算信号と第２の減算信号を出力する補正パ
ルス信号出力手段と、前記補正信号発生手段の動作タイ
ミングを制御する遅延手段により構成されたことを特徴
とする請求項１または請求項２記載のブラシレス直流モ
ータ。
【請求項１４】補正信号発生手段は、前記補正信号発生
手段の動作を制御する動作制御手段と、回転制御信号に
対応した値を入力する回転制御信号入力手段と、前記回
転制御信号入力手段の出力信号に対応した値の平均値を
算出するトルク値平均化手段と、前記トルク平均化手段
の出力信号に応じて補正量を設定する補正量設定手段
と、前記トルク平均化手段の出力信号に対応した値の変
化量を算出するトルク変化量算出手段と、前記変化量に
対応て補正方向を決定する補正方向決定手段と、前記補
正方向決定手段の補正方向と前記補正量設定手段の補正
量に応じて第２の加算信号と第２の減算信号を出力する
補正パルス信号出力手段と、前記補正信号発生手段の動
作タイミングを制御する遅延手段により構成されたこと
を特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレス
直流モータ。