JPS587838Y2 - ブラシレスモ−タ− - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ブラシレスモーター、特にホール素子を用い
たブラシレスモーターに関するものである。

従来知られているホール素子を用いたブラシレスモータ
ーの駆動回路を、第１図及び第５図を用いて説明する。

回転子１０回転数の変化は、変換回路２によってその変
化に対応して電圧レベルの変化する直流信号に変換され
る。

変換回路２としては、徊えば巻線コイルに発生する逆起
電力を検出する逆転電力型やモータに別途に周波数発電
機を取り付け、この発生周波数をモータの回転数として
検出する周波数発電型などがある。

この信号は、制御信号（電圧ｖＡ）として端子Ａに印加
され、トランジスタＱ１１．Ｑ１２によって増幅され、
スイッチングトランジスタＱ２１ 、Ｑ２３．Ｑ２２゜
Ｑ２４によって順次切換えられて、トランジスタＱ３１
、Ｑ３３．Ｑ３２．Ｑ３４に加えられる。

これ等のスイッチングトランジスタＱ２１ 、Ｑ２２゜
Ｑ２３．Ｑ２４のスイッチング順序及びタイ□ングは、
回転子１の永久磁石により、ホール素子Ｈ１゜Ｈ２に発
生するホール電圧によって決定される。

トランジスタＱ３１ 、Ｑ３２．Ｑ３３．Ｑ３４のコレ
クタに負荷として接続された励磁巻線Ｌ１゜Ｌ２ 、Ｌ
３ 、Ｌ４には、各々振幅が制御信号の電圧ｖＡニ比例
シタ間歇電流１１．１２．１３．１４が流れ、回転磁界
が発生して回転子１が回転する。

従ってモーターの回転数及びトルクは、制御信号の電圧
ｖＡにほぼ比例することとなる。

トランジスタＱ３１とＱ３２のエミッタには電流１１．
１２に比例した電圧ＶＥＩが、またトランジスタＱ３３
とＱ３４のエミッタには電流１３．１４に比例した電圧
ＶＥ２が発生する。

電圧ＶＥＩ −ＶＢ２は、スイッチングによって生ずる
過渡現象的部分を除けば、位相は反転しているが、制御
信号の電圧ｖＡに比例している。

斯かる従来回路には、主として次の三つの欠点があった
。

すなわち、第１に、各トランジスタの温度特性の影響が
ほとんど補償されていない為、制御電圧対モーター出力
の温度特性が非常に悪い。

第２に、制御電圧対回転数の感度が大きすぎる為回転数
制御を行ないにくい。

第３に、サーボをかげる場合には、このように不安定な
回路部分が非常に大きな感度を有しているということは
、サーボ系全体として安定性にかげる。

本考案は、叙上の欠点を是正する為に威されたもので、
その目的とするところは、温度変化に対しても安定正確
な回転数制御を行ない得るブラシレスモーターを提供せ
んとする点にある。

又、本考案の他の目的とするところは、回転数を制御す
るための制御信号電圧に対する感度を適当な低い値に選
定し得るブラシレスモーターを提供せんとする点にある
。

更に、本考案の他の目的とするところは、安定なサーボ
機構を得るに適するブラシレスモーターを提供せんとす
る点にある。

以下実施例を示す第２図〜第４図及び第５図に従い本考
案を詳細に説明する。

各回路図間の同一部分は同一符号で示す。

図において、１は回転子であり、直径方向内周部にＮ、
Ｓの磁極を有する永久磁石を備えている。

Ｌ１〜Ｌ４は、励磁巻線であり、回転子１を回転させる
ための回転磁界を発生する。

Ｈｌ及びＲ２は、ホール素子であり、回転子１の永久磁
石の磁界によりホール電圧を発生する。

Ｑ２１ 、Ｑ２２及びＱ２３．Ｑ２４はホール素子Ｈ１
、Ｒ２のホール電圧によって交互にスイッチング動作を
行なうスイッチング用のトランジスタである。

２は変換回路であり、回転子１の回転数の変化を公知手
段によって、その変化に対応して電圧レベルの変化する
直流信号に変換する。

そしてその出力信号を制御信号として端子Ａに供給する
。

３は負帰還回路であり、端子３１〜３７を有している。

そして端子３１から供給される上記制御信号と、端子３
３．３５から供給される負帰還信号とによって得られる
信号を、端子３２．３６より電流制御用のトランジスタ
Ｑ１１．Ｑ１２に与える。

トランジスタＱｌ １ 、Ｑｌ ２は端子３２．３６か
らの信号に応じてスイッチング用トランジスタＱ２１゜
Ｑ２２及びＱ２３ 、Ｑ２４に流れる電流量を制御する
。

Ｑ３１ 、Ｑ３２及びＱ３３．Ｑ３４は励磁巻線Ｌ１
、Ｌ２及びＬ３ 、Ｌ４への励磁電流を得るための増幅
用トランジスタである。

回転子１０回転により、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の両ホー
ル電圧端子には、互いに１８０ の位相差を有するほぼ
正弦波波形のホール電圧が発生する。

又、ホール素子Ｈ１とＲ２とは、９００角度を有する位
置に取付けられているため、トランジスタＱ２１〜Ｑ２
４は、トランジスタＱ２１ 、Ｑ２３゜Ｑ２２．Ｑ２４
の順にスイッチング動作を行なう。

一方、変換回路２は回転子１０回転数が犬（小）となれ
ば高い（低い）電圧の信号を発生し、電圧ＶＡの制御信
号として端子Ａ、従って端子３１に供給する。

トランジスタＱ４１．Ｑ４２０ベースは抵抗Ｒ１２，Ｒ
１３によって固定バイアスを与えられており、上記制御
信号は、抵抗Ｒ１６，Ｒ１７、トランジスタＱ４１ 、
Ｑ４２のエミッタ・コレクタを介して、トランジスタＱ
１１ 、Ｑｌ ２のベースに与えられ、その結果トラン
ジスタＱ１１．Ｑ１２のコレクタ電流が定められる。

トランジスタＱ１１及びＱｌ２のコレクタ電流は、上述
の如＜、トランジスタＱ２１ 、Ｑ２３．Ｑ２２．Ｑ２
４によりその順序でスイッチングされ、トランジスタＱ
３１゜Ｑ３３ 、Ｑ３２．Ｑ３４によって、順次増幅さ
れるので、励磁巻線Ｌ１〜Ｌ４は、Ｌｌ 、Ｌ３ 、Ｌ
２゜Ｌ４の順に磁界を発生する。

この回転磁界に従って回転子１が回転する。

励磁巻線Ｌ１及びＬ２．Ｌ３及びＬ４に流れる電流は、
各々抵抗Ｒ１０、Ｒ１１に流れ、その両端に生ずる電圧
ＶＥＩ ’ ＶＢ２は、トランジスタＱ３１及びＱ３２
、トランジスタＱ３３及びＱ３４の各エミッタに負帰還
される一方、端子３３．３５、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９を介
してトランジスタＱ４１゜Ｑ４２のエミッタにも負帰還
される。

ここでベース接地型増幅器であるトランジスタＱ４１．
Ｑ４２は入力インピーダンスが低く、オペアンプ的な使
用法ができる。

即ち、コレクタ抵抗とエミッタ抵抗との比で比較的自由
に制御電圧ｖＡと負帰還電圧との混合比が変えられるの
で、負帰還量を広範囲に選定でき、制御電圧の増幅度を
下げて負帰還電圧の増幅度を上げるように設定できる。

こＯ帰遠景を適当に選定することにより、制御信号ｖＡ
に対するトランジスタＱ３１ 、Ｑ３２ 、Ｑ３３．Ｑ
３４の応答感度を適当に定めることができる。

すなわち、制御電圧ＶＡと負帰還電圧ＶＥｌ ＝ ＶＦ
６とをトランジスタＱ４１ 、Ｑ４２のエミッタへ各々
印加することにより、各電圧に対してトランジスタＱ４
１゜Ｑ４２をベース接地として動作せしめたので、トラ
ンジスタＱ１１．Ｑ１２の各入力電圧ｖＢ１．ｖＢ２は
各々ｖＡＶＥＩ −ｖＡ＋ ＶＦ６に比例シ、制御電圧
ｖＡに対する負帰還電圧ＶＥＩ −ＶＦ６の値を相対的
に大きくすることができ、充分な帰還量が得られる一方
、制御信号ｖＡに対する感度を小さくすることができる
。

またスイッチングトランジスタＱ２１゜Ｑ２２及びＱ２
３．Ｑ２４を制御するトランジスタＱ１１ 、Ｑｌ ２
以後の回路が負帰還ループ内に含まれ、さらに負帰還量
が比較的自由に設定できるので負帰還量を増すことによ
って回路の温度変化を低減できる。

第３図及び第４図は、第２図の負帰還回路３の他の実施
例である。

第２図の実施例においては、起動時にも負帰還動作が行
なわれるため、定常回転数に達するまでの時間が長くな
る。

第３図及び第４図は、定常回転数に達する時間を短かく
する必要がある場合に適する負帰還回路である。

第３図においては、起動時、即ち電源投入時にコンデン
サＣ１３が充電されるため、その充電時間トランジスタ
Ｑ４１ 、Ｑ４２のベース電位は高くなり、負帰還動作
が行なわれるにもかかわらず、端子３２゜３６の電位は
低くなって励磁電流は犬となる。

第４図ば、トランジスタＱ４１．Ｑ４２の固定バイアス
を与える抵抗Ｒ１２、Ｒ１３と直列にトランジスタＱ５
を付加したものである。

起動時にコンデンサＣ１４が充電され終るまでトランジ
スタＱ５のコレクタ・エミッタ間インピーダンスが高く
、従ってトランジスタＱ４１ 、Ｑ４２のベース電位は
、第３図における場合と同様高くなる。

コンデンサＣ１４の充電が完了すると、トランジスタＱ
５は完全に飽和状態となり、第２図における場合と同じ
回路構成となる。

本考案は、上記したように、制御電圧と負帰還電圧とを
共にベース接地接続したトランジスタを介して電流制御
用トランジスタに供給するようにしたので、第１に制御
電圧に対する負帰還量を充分大きくすることができ、温
度変化に対しても、安定正確な回転が得られる。

第２に制御電圧に対する感度を適切な任意の値に低くす
ることができ、その分温度変化等の影響を受げにくい他
の安定な回路（例えば変換回路）において、利得を充分
上げることが可能となり、サーボ全体としての温度変化
等に対する安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブラシレスモーターの駆動制御回路であ
る。 第２図は本考案になるブラシレスモーターの駆動制御回
路である。 第３図及び第４図は、第２図における負帰還回路の他の
実施例を示す回路図である。 第５図は第１図あるいは、第２図回路によって駆動され
るブラシレスモーターの簡略構造図である。 １・・・・・・回転子、２・・・・・・変換回路、３・
・・・・・負帰還回路、４・・・・・・切換スイッチ、
Ｌ１〜Ｌ４・・・・・・励磁巻線、Ｈｌ、Ｒ２・・・・
・・ホール素子、Ｑｌｌ、Ｑｌ２・・・・・・電流制御
用トランジスタ、Ｑ２１ 、Ｑ２４・・・・・・スイッ
チングトランジスタ、Ｑ３１〜Ｑ３４・・・・・・増幅
用トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 永久磁石を有する回転子と、該回転子の永久磁石の磁界
   によりホール電圧を発生する少くとも２個のホール素子
   と、該ホール素子の各々に対応して設けられ、該ホール
   素子の両ホール電圧端子に接続されホール電圧によって
   交互にスイッチング動作する一対のスイッチング回路と
   、上記回転子の回転数の変化をその変化に対応して電圧
   レベルの変化する直流信号に変換する変換回路と、該変
   換回路の出力に応じて上記スイッチング回路に流れる電
   流量を各対ごとに制御する電流制御回路と、上記スイッ
   チング回路の各対に対応して設けられ、該電流制御回路
   及び当該対応する一対のスイッチング回路の動作によっ
   て得られる信号を増幅する一対の増幅回路と、該増幅回
   路の各対に各々負荷として接続され、上記回転子を回転
   させるための回転磁界を発生する一対の励磁巻線と、該
   一対の励磁巻線の電流を各対ごとに検出する励磁巻線電
   流検出回路と、該励磁巻線電流検出回路出力信号、及び
   前記変換回路出力信号に対してベース接地として動作し
   、該励磁巻線電流検出回路ごとに設けられたトランジス
   タ増幅器を含む負帰還回路を有し、該負帰還回路出力に
   より、前記電流制御回路を前記スイッチング回路の各対
   ごとに負帰還制御することを特徴とするブラシレスモー
   ター。