JPH0732628B2

JPH0732628B2 - 直流無整流子モ−タ

Info

Publication number: JPH0732628B2
Application number: JP59061460A
Authority: JP
Inventors: 博水口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1984-03-28
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPS60204288A

Description

【発明の詳細な説明】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。

従来例の構成とその問題点近年、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。

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して比較
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。

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。

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。

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。

これと同じことが特許出願公告公報昭和57年第46317号
（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。

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CX20114）特許出願公告公報昭和56年第33953号（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
示されている。

しかしながら、前記文献３に示された方法では最初に各
相巻線への通電が無差別的に行なわれるので、瞬間的に
逆トルクが発生したり、充分な起動トルクが得られない
ためにモータが所望回転速度に達するまでの時間が長く
かかるという不都合があった。

ところで前記文献１および２に示された無整流子モータ
はいずれも３相半波駆動型であるが、これらは構成上の
制約によってその駆動形態を３相半波型に限定される。

すなわち、前記文献１、２に示された形式をとると360
゜の電気角あたり３通りの検出しか行なえないので、各
相巻線への通電状態の切り換えも必然的に３通りしか許
されないことになり、６通りの通電状態の切り換えを必
要とする３相全波駆動方式を実現するにはさらに余分な
位置検出素子と識別帯を必要とする。

また、ビデオテープレコーダのシリンダ駆動モータ（ド
ラム駆動モータともいわれる。）などのように位相制御
を必要とするモータでは、一回転に一度あるいは数度の
回転子の絶対位置の検出信号が必要になるが（一般にPG
パルスと呼ばれている。）、これについても余分な位置
検出素子と識別帯を必要とする。

さらに、前記文献１に示されているシュミット回路や前
記文献２に示されている記憶回路などはアナログ回路で
構成すると規模が大きくなったり、コンデンサなどの余
分な部品を必要とするので、昨今のディジタルICの論理
素子の微細化傾向（ゲートあたりの生産コストが急激に
下がってきている。）を加味するとディジタル回路で実
現した方が合理的であり、その場合にはシュミット回路
と記憶回路は結局同じ構成になって、いずれもフリップ
フロップ（双安定回路）を使用することになるが、よく
知られているように、フリップフロップの初期出力状態
は不定であり、その出力をモータの起動時において、位
置検出素子からの出力信号とどのように関連づけるかが
重要な問題となる。

しかしながら、前記文献１、２にはこの問題については
何ら触れられていない。

発明の目的本発明は回転子の回転位置の検出機構の簡素化された直
流無整流子モータを実現することにあり、本発明の構成
をとることにより、副次的に、余分な素子を追加するこ
となしに、一回転に一度あるいは数度のPGパルスを得る
ことも可能にするものである。

発明の構成本発明の直流無整流子モータは、３相の固定子巻線と、
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する位
置検出素子と、前記回転子上に構成され前記回転子の回
転位置に応じて前記位置検出素子にレベルの異なる３通
りの出力を生じせしめる第1,第2,第３の構成要素を有す
る円環状の識別帯と、前記固定子巻線に電流を供給する
駆動手段と、前記位置検出素子の出力をそのレベルに応
じて第1,第2,第３の信号線路に分配する分配器と、たが
いにリング状に接続されて前記駆動手段に駆動指令信号
を送出する３個の出力部を有し、前記第1,第2,第３の信
号線路にそれぞれ第1,第2,第３の入力端子が接続され、
あらかじめ設定された順序で前記第1,第2,第３の信号線
路が活性状態になったときのみ前記出力部の出力状態を
変化させる順序回路と、前記回転子の起動時には前記順
序回路の出力状態を前記分配器の出力状態に依存させる
初期化手段を具備したことを特徴とするもので、特に、
前記回転子の回転位置に応じて前記第１〜第３の信号線
路に分配された位置検出信号を前記順序回路に供給する
ことによつて、唯一の位置検出素子を用いながら円滑な
回転子の起動ならびに回転を可能にした点に特徴を有す
る。

実施例の説明以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図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
たがいに星形結線され、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。

前記永久磁石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
と、（図中においてＮ記号で示されている。）着磁され
ていない第２の構成要素部分と（図中においてＺ記号で
示されている。）、Ｓ極着磁された第３の構成要素部分
（図中において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、前記識別帯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。

一方、前記永久磁石４の主磁極の内周側に対向して径方
向に回折された24カ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前
記発電巻線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カ
所にわたって設けられている。

さらに前記固定子巻線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、星形結線された中点は端子Ｘに接続さ
れている。

なお、前記ホールIC6はプラス側給電端子6a、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。

さて、第２図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、第２図に
おいてブロック10は第１図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、前記モータブロック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、前記ホール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、前記ホールIC6の出力端子6cは位置検出
端子Ｐに接続され、前記発電巻線７の他方の出力端子7a
は回転検出端子Ｆに接続されている。

前記位置検出端子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、100s、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300に送られる。

一方、前記回転検出端子Ｆと前記接地端子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、
前記信号線路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。

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端子を介して前記駆
動信号発生回路300に誤差電圧を帰還するものとする。

さて、前記スロープ発生回路500では前記発電巻線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
れぞれを前記駆動信号発生回路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。

前記駆動回路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。

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、この指令信号は前記駆動回路700に供給さ
れるとともに、初期化のための信号として前記順序回路
200の初期化端子に供給されているが、実施例において
は前記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。

第２図の実施例において、ホールIC6の３値レベルの出
力信号を３本の信号線路100n、100s、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
ロックについて実際の回路構成例を示しながら簡単な動
作の説明を行なう。

まず、第３図はホール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。

第３図のホール発電体62が第１図に示された識別帯５の
Ｎ極着磁された部分に対向しているときには前記ホール
発電体62の一方の出力端子62aの電位が上昇し、他方の
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、第３図の回路において、前記定電流トランジスタ
65のエミッタ側に接続された抵抗67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、前記定電流トランジスタ65
のコレクタ電流を４・Ioとすると、前記定電流トランジ
スタ68のコレクタ電流はほぼ３・Ioとなる。

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7
4、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
が前記抵抗71の抵抗値の３倍に設定されているので、前
記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、前記定電流トランジスタ76
のコレクタ電流はほぼIoとなる。

したがって、前記トランジスタ66のコレクタ電流の４分
の３は前記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78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には前記
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、前記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、前記抵抗79の抵抗値をRoとした
とき、前記出力端子6cには２・Roなる電位が現われる。

反対に、前記ホール発電体62が前記識別帯５のＳ極着磁
された部分に対向しているときには、前記定電流トラン
ジスタ65に流れ込む電流の殆んどがトランジスタ80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、
前記第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、このときには前記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前記トランジス
タ83のコレクタに流れ込み、前記出力端子6cの電位は零
となる。

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

このようにして前記ホール発電体62の前記識別帯５への
対向位置によって前記ホールIC6の出力電圧に３段階に
変化する。

第４図は第１図および第２図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前記ホ
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第４図機
械角もしくは電気角で示される如く変化したとき、それ
に対応して前記ホールIC6の出力電圧は第４図ａ）のよ
うに変化する。

つぎに、第５図は第２図に示された順序回路200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
において第２図の信号線路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20
2に処理を移すが否であればブランチ203において前記ホ
ールIC6が前記識別帯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。

前記処理ブロック202においては第２図の駆動信号発生
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。

前記処理ブロック202における処理が終了すると、処理
はブランチ206に移り、ここで前記ブランチ203と同様に
第２図の信号線路100sが活性状態にあるか否かを判別
し、是であれば前記処理ブロック204に処理を移すが、
否であれば再び前記ブランチ206による判別を実行す
る。

前記処理ブロック204においては前記駆動信号発生回路3
00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207へと処理を移す。

前記ブランチ207においては第２図の信号線路100zが活
性状態にあるか否かを判別し、是であれば前記処理ブロ
ック205に処理を移すが、否であれば再び前記ブランチ2
07による判別を実行する。

前記処理ブロック205においては前記駆動信号発生回路3
00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。

前記ブランチ208においては前記ブランチ201と同様に第
２図の信号線路100sが活性状態にあるか否かを判別し、
是であれば前記処理ブロック202に処理を移すが、否で
あれば再び前記ブランチ208による判別を実行する。

このようにして、スタート直後には前記ブランチ201あ
るいは前記ブランチ203によって前記信号線路100n、100
s、100zのうち活性状態にある信号線路に対応した出力
を前記駆動信号発生回路300に供給するが、その後は前
記処理ブロック202、前記ブランチ206、前記処理ブロッ
ク204、前記ブランチ207、前記処理ブロック205、前記
ブランチ208によって構成されたループに入り込むの
で、前記信号線路100n、100s、100zの順で信号線路が活
性状態になったときにのみ、前記駆動信号発生回路300
に供給される出力の状態が変化する。

すなわち、第５図に示された順序回路は、たがいにリン
グ状に接続されて前記駆動信号発生回路300に駆動指令
信号を送出する３個の出力部、つまり、前記処理ブロッ
ク202、204、205を有し、前記信号線路100n、100s、100
z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、さらには前記ブランチ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
回路の出力状態を前記信号線路100n、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。

さて、第６図は第２図の順序回路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第５
図のフローチャートと同じである。

第６図においては、それぞれの第１の入力端子211a、21
2a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、出力端子に前記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221、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、前記NAND
ゲート212の第２の入力端子212bと前記NANDゲート213の
第１の入力端子213aに前記NANDゲート232の出力が供給
され、前記NANDゲート222の第２の入力端子222bと前記N
ANDゲート223の第１の入力端子223aに前記NANDゲート21
2の出力が供給され、前記NANDゲート232の第２の入力端
子232bと前記NANDゲート233の第１の入力端子233aに前
記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。

また、前記NANDゲート213、223、233の第２の入力端子2
13b、223b、233bはそれぞれ、第２図の信号線路100s、1
00n、100zに接続される入力端子s1、n1、z1に接続さ
れ、第２図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はそれぞれ前記NANDゲ
ート211、221、231の出力端子に接続されている。

さらに、前記NANDゲート212、222、232の第３の入力端
子212c、222c、232cはいずれも第２図のＪ端子に接続さ
れる初期化端子j1に接続されている。

さて、第６図に示された順序回路の動作の概要を第４図
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。

まず、第４図ａ）の信号波形はすでに説明したように第
２図のホールIC6の出力信号を示したものであり、第４
図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、1
00z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、低電位の状態を
‘L'で表現する。

さて、モータの回転が停止しているときや、電源の投入
直後には第６図の初期化端子j1のレベルは‘L'になって
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。

いま仮に、第２図のホールIC6が第４図の電気角が０゜
の位置に対向しているものとすると、前記出力端子z2の
レベルが‘H'となり、前記出力端子n2,s2のレベルは
‘L'となるが、この状態は前記初期化端子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
して前記ホールIC6が識別帯５のＮ極着磁された部分に
対向すると前記入力端子z1のレベルが‘L'に移行し、代
わって前記入力端子n1のレベルが‘H'に移行する。

前記入力端子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N
ANDゲート223の出力レベルが‘L'に移行し、NANDゲート
221とNANDゲート222によるゲート対の出力状態を反転さ
せて、前記NANDゲート221の出力レベルは‘H'になり、
前記NANDゲート222の出力レベルは‘L'となる。

前記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232によるゲート対の出力
状態が反転してその結果、前記出力端子n2のレベルが
‘H'に移行して活性状態となり、前記出力端子z2のレベ
ルは‘L'に移行して前記出力端子s2とともに非活性状態
となる。

さらに回転子が回転して前記ホールIC6が第４図の電気
角180゜の位置にさしかかると、第４図ｄ）に示すよう
に前記入力端子z1のレベルが再び‘H'に移行するが、こ
の時点では前記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230に変化は生じ
ず、前記出力端子n2,s2,z2の出力状態も変化しない。

続いて前記入力端子s1のレベルが‘H'に移行すると、そ
れ以前に前記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NAND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、前記出力端子n2のレベルは‘L'に移行する。

結局、第６図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。

このようにして、第６図の入力端子n1,s1,z1に第４図
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,z2には第４図ｅ）,f）,g）に示すよ
うな駆動指令信号が出力される。

第４図からも明らかなように、第５図あるいは第６図に
示され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。

例えば第４図の識別帯の電気角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。

ところで、第４図ｃ）の信号波形と第４図ｆ）の信号波
形を比較すると、全く同一であることがわかる。

これは、順序回路の使用を第４図のように着磁された識
別帯のもとに限定するならば、第６図の入力端子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。

第７図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。第７図においては、第６図の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232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第
６図の順序回路とほぼ同じであるので説明は省略する。

つぎに第８図は第２図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には第２図の
増幅器400の出力信号が供給され、増幅器501によってそ
の出力が矩形波になるまで増幅される。

前記増幅器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505,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。

一方、NANDゲート509,510,インバータ511,トランジスタ
512,513,514,515,516,517,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、前記第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には前記コンデンサ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。

したがって、前記入力端子f1に第９図ｄ）に示される信
号波形が供給されたとき、前記出力端子g1,h1に現われ
る信号波形はそれぞれ第９図ｅ）,f）に示す如くなる。

なお、第９図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。

さて、第２図の駆動信号発生回路300の具体的な説明に
入り前に第１図および第２図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。

第１図と第２図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。

第２図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IC6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流動トルクの低下を
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、前記発電巻線７の出力信号と前
記ホール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300の内部で作り
出すように構成されている。

この駆動形態の切り換えの原理を第10図を用いて説明す
る。

第10図ａ）は第１図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。

第10図ａ）において、特性曲線uaは第１図の固定子巻線
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は前記固定子巻線
１に前記Ｘ端子から前記Ｕ端子方向に電流を流したとき
に発性するトルクを表わしている。

また、特性曲線vaは第１図の固定子巻線２にＶ端子から
前記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は前記固定子巻線２に前記Ｘ端子
から前記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は第１図の固定子巻線３にＷ端子か
ら前記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は前記固定子巻線３に前記Ｘ端
子から前記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。

一方、第10図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第10
図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。

すなわち、第10図ｃ）において、特性曲線wvは第１図の
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端子から前記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は前記Ｕ端子から前記Ｗ端子方向に通電
したときに発性するトルクを表わしており、特性曲線vw
は前記Ｖ端子から前記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は前記Ｖ端子か
ら前記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は前記Ｗ端子から前記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。

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゜の電気角ごとに角固定子巻線へ
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は次式によっ
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。）第10図ｄ）はすでに説明したホールIC6の出力信号波形
を示したものであり、第10図ｅ）はスロープ発生回路50
0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
の場合には第２図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。

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、前記ホール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第２図の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
前記Ｖ端子から前記Ｗ端子および前記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前記Ｗ端子から
前記Ｕ端子および前記Ｖ端子への通電を行なう。

このとき、３相の固定子巻線1,2,3による合成トルク特
性は第10図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wc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。

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第10図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Tma₂,最小トルクT
mi₂,平均トルクTav₂を求めると次のようになる。

第（３）式と第（６）式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。

第２図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。

第11図は前記駆動信号発生回路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、第２図のＥ端子と同一のもので
ある。

入力端子f3,g2,h2はそれぞれ第８図に示されたスロープ
発生回路500の出力端子f2,g1,h1に接続されて第９図
ｄ）,e）,f）に示される信号波形が供給され、入力端子
n3,s3,z3にはそれぞれ第９図ａ）,b）,c）に示される位
置検出信号が供給される。

第９図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前記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。

前記トランジスタ306がオン状態のときにはトランジス
タ307,308,309,310,311,312,313,314,315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318,319,320,321,322,323,324,325,326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。

一方、前記トランジスタ306によって抵抗327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328,329,330,331,332,333はいずれも給電待期状態に
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。

いま仮に前記入力端子n3のレベルが‘H'で前記入力端子
s3,z3のレベルが‘L'であるとすると、トランジスタ33
4,335,336がオン状態となり、その結果、前記トランジ
スタ328,329,332がオン状態となって出力端子up1,wn1,v
n1からの電流供給が可能になる。

また、前記入力端子s3のレベルが‘H'で、前記入力端子
z3,n3のレベルが‘L'であるならば、トランジスタ337,3
38,339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、前記入力端子z3のレベルが
‘H'で前記入力端子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,up1,vn1からの電流供給が可能となる。

第12図は第２図における駆動回路700の具体的な構成例
を示す回路結線図で、入力端子un2,vn2,wn2,up2,vp2,wp
2はそれぞれ第11図に示した駆動信号発生回路300の出力
端子un1,vn1,wn1,up1,vp1,wp1に接続される。

したがって、第２図のＪ端子に接続される初期化端子j2
のレベルが‘H'になっているもとで前記up2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70
1,702,703が導通状態になり、出力端子U,V,Wに第２図に
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、前記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。

同様にして、前記vp2端子,wn2端子,un2端子から電流が
供給されたときにはトランジスタ704,705と前記トラン
ジスタ703が導通状態になり、前記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、前記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と前記トランジスタ702,705が導通状態となり、前
記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。このようにして第10図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第11図のＥ端子の電位が下
降してくると前記トランジスタ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
前記トランジスタ308のコレクタ・エミッタ間を介して
流れるようになり、前記トランジスタ309〜315はいずれ
も活性状態となり、前記第２のカレントミラー回路を構
成するトランジスタ316にも前記トランジスタ309を介し
て電流が供給される。なお、前記トランジスタ309〜315
の出力電流は前記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。

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）346,347,348,349,350,351,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によって達成された波形処理回路
には第９図ａ）,b）,c）に示す位置検出信号と、第９図
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を介して第９図ｆ）に示す信号が前記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。

したがって前記Ｄフリップフロップ346,348,350の出力
端子には第９図ｇ）,h）,i）に示す信号波形が現われ、
さらに、前記Ｄフリップフロップ347,349,351の出力端
子には第９図ｊ）,k）,l）に示す信号波形が現われる。

前記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、前記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、前記Ｄフリップフロップ348,349,350,351の出
力が‘H'レベルにある期間はそれぞれ、トランジスタ35
8,359,360,361がオフ状態になる。

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を介して第９図ｅ）に示す信号波形が供給され、
前記トランジスタ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、前記
トランジスタ309の出力電流に依存した電流が前記トラ
ンジスタ317に流れ込むように構成されているので、前
記トランジスタ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、そのスロープは第９図ｅ）の信号波形のス
ロープに等しい鋸歯状波となる。

前記トランジスタ362のコレクタ電流は前記トランジス
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、前記トランジスタ320を介して同
じ電流がトランジスタ365,366,367,368,369,370,371,37
2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。

なお、前記定電流トランジスタ364の出力電流と前記抵
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。

さて、前記Ｄフリップフロップ350の出力と前記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、すなわち第９図の区間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、前記トランジスタ322を介して出力端子wn1に鋸
歯状波電流が供給される。

続いて前記Ｄフリップフロップ346の出力レベルが‘H'
になると、前記トランジスタ356がオフ状態になるの
で、今度はトランジスタ311を介して前記出力端子に電
流が供給されるが前記Ｄフリップフロップ346の出力と
前記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、すなわち第９図の区間P2においてはAN
D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、前記トランジスタ368のコレク
タに鋸歯状波電流が流れる。

したがって前記出力端子wn1に供給される電流は徐々に
減少していき、結局、前記出力端子wn1に供給される電
流波形は第９図ｍ）に示す如くなる。

他の出力端子に供給される電流波形についても前記AND
ゲート373,375や他のANDゲート377,378,379,380によっ
て同様の操作が行われるので、その結果、出力端子un1,
vn1,vp1,wp1,up1に供給される電流波形は第９図ｎ）,
o）,p）,g）,r）に示す如くなる。

なお、第９図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。

このようにして第11図の駆動信号発生回路において作り
出された６種類の電流信号は第12図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701〜706を介して
固定子巻線1,2,3に通電される。

ところで、第12図のトランジスタ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、前記トランジスタ701と前記トランジスタ707はカレ
ントミラー回路を構成し、前記トランジスタ701のコレ
クタ電流のＫ分の１の電流が前記トランジスタ707のコ
レクタ電流となる。

前記抵抗708の抵抗値が零のときにはＫの値は前記トラ
ンジスタ701と前記トランジスタ707のエミッタ面積比に
等しくなるが、前記抵抗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、その値が前記トラン
ジスタ707のコレクタ電流の影響を受けるようになる。

すなわち、前記トランジスタ701のエミッタ接合面積をS
x,エミッタ接合面積Ix,前記トランジスタ707のエミッタ
接合面積をSy,エミッタ電流をIyとし、前記抵抗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、次の関係式が成立する。

前記トランジスタ707のコレクタ電流は抵抗709に供給さ
れ、最終的に前記抵抗709の両端の電圧と、入力側の抵
抗710の両端の電圧が等しくなるように前記トランジス
タ701のコレクタ電流が制限される。

したがって、入力電流をI₁,前記トランジスタ701のコレ
クタ電流をI₂,前記抵抗710の抵抗値をR₁,前記抵抗709の
抵抗値をR₂としたとき、この部分での電流増幅率GIは次
式によって与えられる。

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個の給電ブロックを
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。

さて、第12図の初期化端子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712,713,714,715,7
16,717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701,702,703,704,705にはベース電流が供給されな
い。

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、前記トランジスタ
706はオン状態となる。

ただし、前記トランジスタ702,703,705のいずれもがオ
フ状態にあるために、第２図の固定子巻線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。

モータの起動時には前記初期化信号入力端子j2のレベル
が‘H'に移行するので前記トランジスタ723がオフ状態
となるが、すぐさま前記固定子巻線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、前記
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。

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（例えば第６図に示される回路）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。

つぎに、第13図は第２図の抽出回路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n4,s4はそれぞ
れ第２図の信号線路100n,100sに接続されて第14図ａ）,
b）に示す位置検出信号が供給される。

前記入力端子s4に供給される信号はNANDゲート601とNAN
D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NAND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、前記入
力端子n4に供給される信号は前記第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いてる。

したがって、第13図の構成では前記入力端子s4のレベル
が‘L'になっている間に前記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。

第14図ｃ）,d）,e）はそれぞれ第13図の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
て前記出力端子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。

さて、第２図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。

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、
前記ホール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。

なお、実施例においてはモータブロック10と他の回路ブ
ロックとの連結線数を最少限にするために前記ホールIC
6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。

前記ホール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
での間は前記順序回路200は単なるバッファとして動作
する。

前記駆動信号発生回路300に供給された位置検出情報に
基づいて前記駆動信号発生回路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。

なお、このときホールIC6が第10図の回転電気角が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、いずれの場合にも前記ホールIC6は前記識別帯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、第10
図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。

回転子の回転速度がある程度にまで上昇すると第２図の
Ｅ端子の電位が低下し、駆動信号発生回路300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第10図ｃ）に示した特性曲
線の包絡線の如くなる。

また、実施例においてはスロープ発生回路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の騒音が発生する
のを防止することもできるし、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が破壊するのを防止することもできる。

このように、前記スロープ発生回路500はこの種の直流
無整流子モータを電子機器に用いる場合にはきわめて有
用であるが、システムを簡素化するために削除したとし
ても本発明の目的を逸脱するものではない。

なお、本発明の実施例において、識別帯５はＮ極着磁さ
れた部分と、Ｓ極着磁された部分と、無着磁の部分の３
つの構成要素を有しているが、無着磁部分を構成するに
あたっては、当該領域においてＮ極部とＳ極部を周方向
に平行させて配置し、位置検出素子の走査軌道がその領
域においてＮ極着磁された部分とＳ極着磁された部分の
境界線に一致するように構成しても良い。

また、位置検出素子としては実施例に示したホールIC6
だけでなく、一般のホール発電素子や受光素子、磁電変
換素子を用いることもできるが、ホールICを用いること
によって、第２図のモータブロック10と他の回路ブロッ
ク部分の連結線数を少なくすることが容易になる。

位置検出素子として、受光素子を用いる場合には、光透
過率あるいは光反射率の異なる３種類の構成要素（領
域）を備えた識別帯が必要になり、受光素子の感度のば
らつきや、発光素子の発光強度のばらつきに対しても十
分注意する必要がある。

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、３相の固定子巻線１〜３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する位置検出素子と
（実施例においてはホールIC6）、前記回転子上に構成
され前記回転子の回転位置に応じて前記位置検出素子に
レベルの異なる３通りの出力を生じせしめる第1,第2,第
３の構成要素を有する円環状の識別帯５と、前記固定子
巻線に電流を供給する駆動手段と（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
成されているが、前記駆動信号発生回路300は固定子巻
線への通電形態の切り換えを行なうために必要になった
ものであり、これを削除したとしても本発明の主旨を逸
脱するものではない。）、前記位置検出素子の出力をそ
のレベルに応じて第１の信号線路100n,第２の信号線路1
00s,第３の信号線路100zに分配する分配器100と、たが
いにリング状に接続されて前記駆動手段に駆動指令信号
を送出する３個の出力部を有し、前記第1,第2,第３の信
号線路にそれぞれ第１入力端子n1、第２入力端子s1、第
３の入力端子z1が接続され、あらかじめ設定された順序
で前記第1,第2,第３の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200
と、前記回転子の起動時には前記順序回路の出力状態を
前記分配器の出力状態に依存させる初期化手段（初期化
端子）を備えたことを特徴とすもので、回転子の回転位
置に応じてその出力が３通りに変化する前記位置検出素
子の出力を前記順序回路で条件づけした後に前記駆動手
段に供給することによって、きわめて簡単な位置検出機
構だけを備えているだけであるにもかかわらず、円滑な
起動および回転を行なわせしめることができ、さらには
前記識別帯の第１の構成要素領域の一部に狭い幅で第２
の構成要素を配置し（実施例においては前記第１の構成
要素はＮ極に着磁された部分に相当し、前記第２の構成
要素は無着磁の部分に相当するが、これらの割り当ては
任意に設定することができる。）、前記第２の構成要素
部分での前記位置検出素子の出力変化を抽出して回転子
の絶対位置検出信号として出力する抽出回路600を備え
ることによって余分な素子を追加することなしに一回転
に一度あるいは数度のPGパルスを得ることができなど、
きわめて大なる効果を奏する。

また、第７図に示された詳細な実施例においては、それ
ぞれの第１の入力端子と出力端子がたがいにクロスカッ
プリング接続された第1,第２の論理ゲートと（実施例に
おいてはNANDゲート211とNANDゲート212が用いられてい
るが、入出力の論理を正論理から負論理に変更すれば、
これらはただちにNORゲートに置き換わるので、NANDゲ
ートに限定される訳ではなくて他の論理ゲートであって
も差し仕えない。）、それぞれの第１の入力端子と出力
端子がたがいにクロスカップリング接続された第3,第４
の論理ゲートと（実施例においてはNANDゲート221と22
3）、出力端子に前記第３の論理ゲートの第２の入力端
子が接続された第５の論理ゲートと（実施例においては
NANDゲート223）、第１の入力端子に前記第3,第４の論
理ゲートによるゲート対の出力が供給された第６の論理
ゲート（実施例においてはNANDゲート233）を具備し、
前記第４の論理ゲートの第２の入力端子と前記第５の論
理ゲートの第１の入力端子それぞれ前記第1,第２の論理
ゲートによるゲート対の出力を供給し、前記第１の論理
ゲートの第２の入力端子と、前記第５の論理ゲートの第
２の入力端子と、前記第６の論理ゲートの第２の入力端
子にそれぞれ第１の信号線路、第２の信号線路、第３の
信号線路に現われる検出信号を供給し、前記第2,第４の
論理ゲートのそれぞれの第３の入力端子に初期化信号を
供給するようになし、前記第１〜第６の論理ゲートによ
って順序回路を構成している。さらに、第６図に示され
た詳細な実施例においては、それぞれの第１の入力端子
と出力端子がたがいにクロスカップリング接続された第
1,第２の論理ゲートと（実施例においてはNANDゲート21
1とNANDゲート212）、出力端子に前記第１の論理ゲート
の第２の入力端子が接続された第３の論理ゲートと（実
施例においてはNANDゲート213）、それぞれの第１の入
力端子と出力端子がたがいにクロスカップリング接続さ
れた第4,第５の論理ゲートと（実施例においてはNANDゲ
ート221とNANDゲート222）、出力端子に前記第４の論理
ゲートの第２の入力端子が接続された第６の論理ゲート
と（実施例においてはNANDゲート223）、それぞれの第
１の入力端子と出力端子がたがいにクロスカップリング
接続された第7,第８の論理ゲートと（実施例においては
NANDゲート231とNANDゲート232）、出力端子に前記第７
の論理ゲートの第２の入力端子が接続された第９の論理
ゲート（実施例においてはNANDゲート233）を具備し、
前記第２の論理ゲートの第２の入力端子と前記第３の論
理ゲートの第１の入力端子にそれぞれ前記第7,第８の論
理ゲートによるゲート対の出力を供給し、前記第５の論
理ゲートの第２の入力端子と前記第６の論理ゲートの第
１の入力端子にそれぞれ前記第1,第２の論理ゲートによ
るゲート対の出力を供給し、前記第８の論理ゲートの第
２の入力端子と前記第９の論理ゲートの第１の入力端子
にそれぞれ前記第4,第５の論理ゲートによるゲート対の
出力を供給し、前記第３の論理ゲートの第２の入力端
子、前記第６の論理ゲート第２の入力端子、前記第９の
論理ゲートの第２の入力端子にそれぞれ第１の信号線
路、第２の信号線路、第３の信号線路に現われる検出信
号を供給し、前記第2,第5,第８の論理ゲートのそれぞれ
の第３の入力端子に初期化信号を供給するようになし、
前記第１〜第９の論理ゲートによって順序回路を構成し
ている。

このため、装置をIC化したときに余分な個別部品を追加
する必要がなく、また、少なくとも２組の論理ゲート対
によって前記第１〜第３の信号線路の出力状態を保持し
ているので、回転子の起動の際に一時的に位置検出情報
が途絶えたとしても正確な情報を駆動手段に伝達できる
など、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は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、第２図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、第３図はホールICの内部
回路結線図、第４図は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、第５図は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、第６図および第７図は順序回路の構成
例を示す回路結線図、第８図はスロープ発生回路の構成
例を示す回路結線図、第９図は位置検出信号の処理動作
を説明するための信号波形図、第10図はモータのトルク
特性と通電切り換えを説明するためのトルク特性図、第
11図は駆動信号発生回路の具体例を示す回路結線図、第
12図は駆動回路の具体例を示す回路結線図、第13図は抽
出回路の構成例を示す回路結線図、第14図は第13図の回
路の各部の信号波形図である。 1,2,3……固定子巻線,4……永久磁石,5……識別帯,6…
…ホールIC,100……分配器,200……順序回路,600……抽
出回路,700……駆動回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３相の固定子巻線と、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する位置検出素子と、前記
回転子上に構成され前記回転子の回転位置に応じて前記
位置検出素子にレベルの異なる３通りの出力を生じせし
める第1,第2,第３の構成要素を有する円環状の識別帯
と、前記固定子巻線に電流を供給する駆動手段と、前記
位置検出素子の出力をそのレベルに応じて第1,第2,第３
の信号線路に分配する分配器と、たがいにリング状に接
続されて前記駆動手段に駆動指令信号を送出する３個の
出力部を有し、前記第1,第2,第３の信号線路にそれぞれ
第1,第2,第３の入力端子が接続され、あらかじめ設定さ
れた順序で前記第1,第2,第３の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
回路と、前記回転子の起動時には前記順序回路の出力状
態を前記分配器の出力状態に依存させる初期化手段を具
備してなる直流無整流子モータ。
【請求項２】それぞれの第１の入力端子と出力端子がた
がいにクロスカップリング接続された第1,第２の論理ゲ
ートと、それぞれの第１の入力端子と出力端子がたがい
にクロスカップリング接続された第3,第４の論理ゲート
と、出力端子に前記第３の論理ゲートの第２の入力端子
が接続された第５の論理ゲートと、第１の入力端子に前
記第3,第４の論理ゲートによるゲート対の出力が供給さ
れた第６の論理ゲートを具備し、前記第４の論理ゲート
と第２の入力端子と前記第５の論理ゲートの第１の入力
端子にそれぞれ前記第1,第２の論理ゲートによるゲート
対の出力を供給し、前記第１の論理ゲートの第２の入力
端子と、前記第５の論理ゲートの第２の入力端子と、前
記第６の論理ゲートの第２の入力端子にそれぞれ第１の
信号線路、第２の信号線路、第３の信号線路に現われる
検出信号を供給し、前記第2,第４の論理ゲートのそれぞ
れの第３の入力端子に初期化信号を供給するようにな
し、前記第１〜第６の論理ゲートによって順次回路を構
成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直
流無整流子モータ。
【請求項３】それぞれの第１の入力端子と出力端子がた
がいにクロスカップリング接続された第1,第２の論理ゲ
ートと、出力端子に前記第１の論理ゲートの第２の入力
端子が接続された第３の論理ゲートと、それぞれの第１
の入力端子と出力端子がたがいにクロスカップリング接
続された第4,第５の論理ゲートと、出力端子に前記第４
の論理ゲートの第２の入力端子が接続された第６の論理
ゲートと、それぞれの第１の入力端子と出力端子がたが
いにクロスカップリング接続された第7,第８の論理ゲー
トと、出力端子に前記第７の論理ゲートの第２の入力端
子が接続された第９の論理ゲートを具備し、前記第２の
論理ゲートの第２の入力端子と前記第３の論理ゲートの
第１の入力端子にそれぞれ前記第7,第８の論理ゲートに
よるゲート対の出力を供給し、前記第５の論理ゲートの
第２の入力端子と前記第６の論理ゲートの第１の入力端
子にそれぞれ前記第1,第２の論理ゲートによるゲート対
の出力を供給し、前記第８の論理ゲートの第２の入力端
子と前記第９の論理ゲートの第１の入力端子にそれぞれ
前記第4,第５の論理ゲートによるゲート対の出力を供給
し、前記第３の論理ゲートの第２の入力端子、前記第６
の論理ゲートの第２の入力端子、前記第９の論理ゲート
の第２の入力端子にそれぞれ第１の信号線路、第２の信
号線路、第３の信号線路に現われる検出信号を供給し、
前記第2,第5,第８の論理ゲートのそれぞれの第３の入力
端子に初期化信号を供給するようになし、前記第１〜第
９の論理ゲートによって順序回路を構成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の直流無整流子モー
タ。
【請求項４】３相の固定子巻線と、前記固定子巻線に対
面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する位置検出素子と、前記
回転子上に構成され前記回転子の回転位置に応じて前記
位置検出素子にレベルの異なる３通りの出力を生じせし
める第1,第2,第３の構成要素が周方向に沿って交互に配
置されるとともに、前記第１の構成要素領域の一部に狭
い幅で前記第２の構成要素が配置された円環状の識別帯
と、前記固定子巻線に電流を供給する駆動手段と、前記
位置検出素子の出力をそのレベルに応じて第1,第2,第３
の信号線路に分配する分配器と、たがいにリング状に接
続されて前記駆動手段に駆動指令信号を送出する３個の
出力部を有し、前記第1,第2,第３の信号線路にそれぞれ
第1,第2,第３の入力端子が接続され、あらかじめ設定さ
れた順序で前記第1,第2,第３の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
回路と、前記回転子の起動時には前記順序回路の出力状
態を前記分配器の出力状態に依存させる初期化手段と、
前記識別帯に狭い幅で配置された前記第２の構成要素の
部分での前記位置検出素子の出力変化を抽出して前記回
転子の絶対位置検出信号として出力する抽出回路を具備
してなる直流無整流子モータ。
【請求項５】第１の信号線路が活性状態になったときに
セットされ、第２の信号線路が活性状態になったときに
リセットされる第１のフリップフロップと、前記第１の
フリップフロップがセットされたのちに前記第１の信号
線路が活性状態になったときにセットされ、前記第２の
信号線路が活性状態になったときにリセットされる第２
のフリップフロップによって抽出回路を構成し、前記第
２のフリップフロップの出力端子から絶対位置検出信号
を取り出したことを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の直流無整流子モータ。
【請求項６】内部にホール発電体を有し、前記ホール発
電体の出力を３段階に電位が変化する出力信号として送
出する回路が構成された集積回路による位置検出素子を
備え、前記集積回路には３相固定子巻線の給電端子を介
して給電したことを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の直流無整流子モータ。