JPS59149780A

JPS59149780A - モ−タ駆動装置

Info

Publication number: JPS59149780A
Application number: JP58020106A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ogura; 雅彦小倉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-02-09
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1984-08-27
Also published as: US4510422A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、たとえばブラシ付モータあるいはブラシレ
スＩＣモータなど僚を駆動するモータ駆動装置に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、直流モータとしては、ブラシ付モータとブラシ
レスＩＣモータとが広く用いられており、ブラシ付きの
ものではブラシと整流子との接触状態に応じて回転子の
励磁巻線への電流の供給を切り換えている。一方、ブラ
シレスＩＣモータにおいては、ホール素子などの位置検
知器によりロータの回転位置を検出してトランジスタな
どから成るスイッチング手段によシ励磁相を順次切シ換
えてモータを駆動している。。

ところで、ブラシ付モータではブラシが整流子に接触し
てから次の整流子に移るまでの間励磁巻線に直流電圧が
印加され続けるが、回転子が回転中は巻線に電圧が印加
されている時間が短く、巻線がインダクタンスを持って
いるため電流が充分立ち上がらない。また、回転子が回
転することによ磁巻線に逆起電圧が発生するため、実質
的に巻線の両端には印加電圧からこの逆起電圧を差し引
いた電圧しか印加されない。

従って、巻線電流は少なくなり、大きな駆動力を得るた
めには印加電圧を高く設定する必要がある。

しかしながら、印加電圧を高くすると、モータの起動時
にはロータが停止しているので巻線に電圧が印加される
時間が長くなシ、逆起電圧も発生しないため過大な電流
が巻線を流れ、駆動回路や電源回路などが破壊される可
能性が高くなる。

また、ブラシレスＩＣモータでは、一般には三相のもの
が多く、−周期の１／３の期間一つの巻線が励磁されて
いるため、前記ブラシ付モータよりもさらに巻線に電圧
が印加されている時間が長く、過電流によって駆動回路
や電源回路などが破壊され易い欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、直流モータの起動時の過電流
を低減し、装置の破壊を防止できるモータ駆動装置を提
供することである。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明においては、直流モータへの励磁電
流のオン・オフを制御するスイッチング手段を設けると
ともに、このスイッチング手段をオン・オフ制御するタ
イミング発生手段を設け、直流モータの起動時に所定時
間上記スイッチング手段によシミ流供給の割合を小さく
し、起動後は徐々に供給電流を多くするように構成した
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図において、１１はブラシレスモータで、こ
のモータ１１は第２図および第３図に示すように、回転
子１の円周方向に８極に磁化された永久磁石１１が組み
込まれている。上記回転子１には軸７が固定されておシ
、この軸７は回転子１とともに回転するようになってい
る。巻ｆｓ２は、１２スロツトの固定子３内に４極３相
で配置され、各相の巻線２１　。

２＊ｒ２３の一端が内部で接続されており、第４図に示
すようないわゆるスター結線となっている。上記巻線２
１ｍ２２ｍ２Ｂはスター結線のため２相ずつの組み合わ
せで励磁され、その組み合わせは６通りある。それぞれ
の場合の極の様子は、１スロット分ずつずれたものとな
っている。すなわち、第５図に示すように（４）ｌ　（
Ｂル（Ｃ）　、　Ｏ））　、　（ＩＩ：：）　、　（Ｆ
）の順にａ　ｙ　ｆの方向の励磁を行なえば、巻線２１
　．２２　．２８による磁界と永久磁石１！による磁界
との作用により、回転子１は時計方向に１スロット分だ
け回転し、（４）〜（巧の一行程で９０°回動するよう
になっている。

また島第５図（Ｆ）〜（Ａ）の順に励磁すれば回転方向
は逆となる。

５− 一方、固定子３の回転子１に近接した位置には、それぞ
れ１スロット分の間隔をおいて３個のホール素子（位置
検出器）ａ、ｓ、ｅが設けられている。上記ホール素子
４，５．６は、それぞれ回転子１を時計方向に回転した
時、第６図に示すような位相が１！３周期ずつずれた交
流電圧（ホール電圧）を出力するものである。上記ホー
ル素子４，５．６のホール電圧が４周期で回転子１が１
回転するようになっており、その１周期が回転子１の９
０°の回動に相当する。

このように、ホール電圧に応じて巻線２１　。

２！　、２３の励磁方向を切り換えることによシ、回転
子１を回転させるようになっている。たとえば、時計回
りに回転させる場合、ホール素子４．５．６のホール電
圧がマイナス、ゼロ、プラスであるとすると、第５図（
Ｆ）に示す位置に設定される。そして、励磁相’（ｉ７
ｍの方向に切ｐ換えると、回転子１は１５°時計方向に
回転し、第５図囚に示す位置に落ちつこうとする。とこ
ろが、回転子１がこの位置に達すると、ホール素６一子４　、５　＃　６のホール電圧がゼロ、マイナス。

グラスに変化し、励磁相がｂの方向へ切り換わり、回転
子１は１５°回動されて第５図（Ｂ）の状態に設定され
る。このように、ホール電圧にしたがって励磁相を順次
切換て行くことにより、回転子１が時計方向に回動され
る。

上述した動作を下表１に一括して示す。

表１前記ホール素子４，５．６は電源電圧ｖｃｏ２が印加さ
れる電源端子１００と接地点間に接続されており、磁束
密度とこの素子を流れる電流に対応した電圧がブラシレ
スモータ１１の駆動回路に供給される。この駆動回路は
従来から周知の直流ブラシレスモータ専用の半導体集積
回路（たとえば日本電気株式会社製のμＰＣ１２４６Ｃ
）１２を用いたものである。上記ホール素子４゜５．６
の出力は半導体集積回路（以下ＩＣと略称する）１２内
に構成されたコンパレータ１３１゜１３２．１３３、電
流切換回路１４全通してプリドライバ１５１　　ｅ１５
１’ｒ１５２　１１５２’。

１５３．１５３’を駆動し、それらの出力からＩＣ１２
に外付けされた励磁相切換用のＮＰＮ形パワートランジ
スタ１６１　．１６１’ｖ１６ｚ　　ｅ１６、’、１６
３　．１６ｓ’の各ペース電流を供給することによシ、
これらトランジスタ１６１と１６１’、１６．と１６２
’、１６ａ　、１６ｓ’との各接続点に接続されたモー
タ１１の巻線２１　。

２２．２３に電流を供給してモータ１１を駆動するもの
である。なお、１７は回転方向を切り換える回転方向切
換回路、１８はノリドライバ１５１、．１５１’、１５
２　．１５２’、１５ｓ　　。

１５３′の出力電流を制限する出力電流制限回路である
。

前記トランジスタ１６１．　Ｊ　６．　　、１６ｉ３の
各コレクタには直流電源１０２からスイッチング手段と
して働＜　ＰＮＰ形のトランジスタ１９を介して電源電
圧Ｖ。。１が印加されており、このトランジスタ１９は
タイミング発生回路２０の出力によって導通制御される
。上記タイミング発生回路２０は、コンデンサ２１．抵
抗２２１〜２２ａ、ＮＰＮ形のトランジスタ２３および
ＰＮＰ形のトランジスタ２４などから成る時定数回路２
５と、三角波を発生する三角波発生回路２６、および上
記時定数回路２５の出力が非反転入力端（ト）に供給さ
れ、三角波発生回路２６の出力が反転入力端（→に供給
されるコン・母レータ２７とから成り、このコンパレー
タ２７の出力は抵抗２８を介して前記トランジスタ１９
のペースに供給される。

上記時定数回路２５はつぎのように構成されている。コ
ンパレータ２７の非反転入力端（ト）と＝９− 電源電圧Ｖ。ｏ２が印加される電源端子１０１との間に
コンデンサ２１が接続されるとともに、この非反転入力
端は抵抗２．２１．トランジスタ２３を介して接地され
る。上記抵抗２２１　とトランジスタ２３との接続点は
抵抗２２２を介して電源端子１０１に接続される。さら
に、電源端子１０１と接地点間には、トランジスタ２４
および抵抗２３３．２２４が直列接続され、抵抗２２３
と２２４との接続点は前記トランジスタ２３のペースに
接続される。上記トランジスタ２４のエミッタ・ペース
間には抵抗２２１Ｉが接続されるとともに、このトラン
ジスタ２４のペースは抵抗２２６および起動用のスイッ
チ２９を介して接地される。

なお、第１図において、ダイオード３０１　。

Ｊ０１’　１３０！　　、３０雪’、ｓｏｓ、ｓｏ３’
および３ノはモータ１１の巻線２１　ｔ２ｍ　　ｍ２Ｎ
に発生する逆起電圧の放電用である。

上記の上記のような構成において動作を説明する。スイ
ッチ２９が閉成されると、トランジ１０− スタ２４のペースが抵抗２２６およびこのスイッチ２９
を介して接地され、このトランジスタ２４はオン状態と
なる。このトランジスタ２４０オン状態によって電源端
子１０ノからトランジスタ２４、抵抗２２３を介してト
ランジスタ２３にペース電流が供給され、このトランジ
スタ２３がオン状態となる。従って、コンミ４レータ２
７の非反転入力端（ト）の電位は、第７図に示すように
コンデンサ２１と抵抗２２１とによるＣＲの時定数によ
って電源端子１０１に印加される電源電圧”ａｃ２から
接地電位付近まで徐々に低下する。一方、三角波発生回
路２６の出力は三角波であるので、コンパレータ２７の
出力は図示するように最初はパルス幅が広く、徐々にパ
ルス幅が狭くなり、非反転入力端（ト）の電位が接地電
位になるとコンパレータ２７の出力も接地電位となる。

前記コンノ母レータ２７の出力でトランジスタ１９がオ
ン・オフ制御されるので、モータ１１の起動時には電源
１０２から供給される電流値は小さく、徐々に大きな電
流が供給される。たとえば時計方向にモータ１１を駆動
するには、ＩＣ１２の出力によって、トランジスタ１６
１゜１６３′をオン状態、トランジスタＪ　６　ｌ’　
、　１６２゜１６２′および１６３をオフ状態とすれば
、電源１０２から供給される励磁電流はトランジスタ１
９．１６１　、巻線２１＊２２およびトランジスタ１６
ｓ”ｒ介して接地点に流れ、巻線２１　。

２２が励磁されてモータ１１は徐々に起動される。次に
、ＩＣ１２の出力によってトランジスタ１６１．１６２
’ｆオン状態に、トランジスタ１６１’、１６．．１６
３および１６３′をオフ状態とする。この時の励磁電流
は、電源１０２からトランジスタ１９，１６１　、巻線
２１　　ｅ２Ｍおよびトランジスタ１６ｚ’に介して接
地点に流れる。このような動作を前記第５図に示したよ
うに順次繰シ返して励磁相金切り換える。

このような構成によればモータ１１の起動時における過
大電流を低減できるので、駆動回路や電源回路などの破
壊を防止できる。

なお、上記実施例ではモータ１ノの励磁電流供給ライン
上にスイッチング手段を設け、モータ１１への励磁電流
をオン・オフ制御するようにしたが、第８図に示すよう
に励磁相切換用のトランジスタ１６１　　、１６２　　
ｅ　１６３のペースにスイッチング手段を設け、このト
ランジスタ１６１　．１６２．７６ｍを導通制御するよ
うに構成しても良い。図において、第１図と同一構成部
には同じ符号を付してその説明は省略する。

すなわち、前記第１図におけるトランジスタ１６１．１
６□　、１６３のペースとコンノ母レータ２７の出力端
間にそれぞれ抵抗３２１，３２２゜３２３およびトラン
ジスタ３３１　．３３２　　。

３３３のペース・コレクタを接続し、このトランジスタ
３３１　．３’３２　　＃、９．９３のペースに抵抗３
４１．３４２　＋３４３を介してＩＣ１２のプリドライ
バ１５１　　＊　１５２　　、１５３の出力を供給して
オン・オフ制御する。

このような構成部よれば、コンパレータ２７の゛出力が
ハイレベルの期間は、各トランジスタ１３− ３３１．３３２．３３３のエミッタ電位が上昇するので
、シリドライバ１５１．１５２　．１５３の出力がハイ
レベルとなってもこれらのトランジスタ３３１．３３２
　．３３３はオフ状態を維持し、前記第１図の回路と同
様にモータ１１の各巻線’？Ｉ　　Ｉ２１１　１２３へ
の励磁電流の供給を制御でき、前記と同様な効果が得ら
れる。

なお、上記各実施例ではブラシレスモータについて説明
したが、ブラシ付のモータにも同様に適用可能であり、
この場合は、ホール素子４゜５．６、ＩＣ１２および励
磁相切換用のノ母ワートランジスタ１６１．１６１’、
１６鵞　、１６．’。

１６３．１６ｓ’が不要となる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、直流モータの起
動時の過電流を低減し、装置の破壊を防止できるモータ
駆動装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るモータ駆動装置を示
す図、第２図はモータの構成を示す１４− 断面図、第３図はモータの構成を示す平面図、第４図は
巻線の構成を示す図、第５図は回転子と固定子との関係
を示す図、第６図はホール素子のホール電圧を示す波形
図、第７図は前記第１図におけるタイミング発生回路の
動作を説明するための波形図、第８図はこの発明の他の
実施例を示す図である。２１．２２　．２３・・・巻線、１１・・・直流モータ
、１２・・・直流ブラシレスモータ駆動用の半導体集積
回路、１９，３３１　．３３．、．９３３・・・スイッ
チング手段（トランジスタ）、２０・・・タイミング発
生回路。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１５−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　モータに対し励磁電流を供給する電源と、こ
の電源とモータとの間に設けられモータの励磁相を切換
える励磁相切換手段と、前記電源からモータへの励磁電
流をオン・オフ制御するスイッチング手段と、前記モー
タの起動時このスイッチング手段をオン・オフ制御する
ことによりモータへの励磁電流を徐々に増加せしめるタ
イミング発生手段とを具備したことを特徴とする七−夕
駆動装置。
（２）前記スイッチング手段は、前記電源と励磁相切換
手段との間の励磁電流供給ラインに挿接されることｆｉ
−％徴とする特許請求の範囲第１項記載のモータ駆動装
置。
（３）　　前記モータは、ブラシレスモータであること
’（ｒ％徴とする特許請求の範囲第１項記載のモータ駆
動装置。
（４）前記スイッチング手段は、前記励磁相切換手段に
含まれることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
モータ駆動装置。