JPS60134792A - モ−タの駆動装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は８極着磁のロータを有するブラシレスモータに
用いて最適なモータの駆動装置に関するものである。

背景技術とその問題点 従来、４極着磁された磁石から成るロータと６相コイル
とを有するブラシレスモータにおいては、ロータの回転
位置を検出して、３相コイルに順次に所定期間電流を流
すようにしている。上記ロータの位置検出器として、第
１図及び第２図に示すように、平面上に２極の着磁が成
された位置検出用磁石ａυを、ロータの回転軸α２上に
配し、この磁石αυの回転を感磁性素子（１０１’で検
出するようにした検出器（１４）が用いられている。こ
の検出器αくにより、第１１図（ａ）及び次式に示す検
出信号α、β、γを得て、これらの信号に基いてコイル
のスイッチング信号を作るようにしている。

α＝　Ｋ　ｓｉｎ　２θ β＝Ｋｓｉｎ（２θ−１２０°） γ＝Ｋｓｉｎ（２θ−２４０６） 但し、Ｋ：定数、θ：感磁性素子（２）′に作用する磁
界の方向。

しかしながら、磁石（１１）に２極着磁のものを用いて
いるため、上記α、β、γの各信号は、ロータの１回転
に対して２周期しか変化しない。このたま め検出器（ｔａは、とのｆでは８極着磁された磁石から
成るロータを有するブラシレスモータζご用いることが
できない。８極着磁のロータを有するモータにおいて、
３相コイルに１２０°づつ両方向通電を行うためには、
第１２図に示すタイミングで、Ｕ相、■相、Ｗ相の各コ
イルに電流を流す必要がある。上記信号α、β、γに基
いて上記のタイミングを有するスイッチング信号を作る
には、各信号α、β、γを移相回路により所定量移相さ
せ、これらの移相された信号に基いてスイッチング信号
を作る必要がある。その場合、移相回路をアナログ構成
としても、あるいはディジタル構成としても、回路構成
が非常に複雑となり、また精度にも問題がある。

発明の目的 本発明は、８極着磁されたロータを有するブラシレスモ
ータにおいて、移相回路を用いることなく簡夢な回路に
より、上記信号α、β、γに基いて、６相コイルを１２
０°両方向通電するようにした駆動回路を提供するもの
である。

発明の概要 本発明は前記信号α、β、γを減算回路及び排他的論理
和回路等を用いた回路に供給することにより、８極着磁
ロータを有するブラシレスモータの６相コイルに、所定
のタイミングで１２０°両方向通電するための制御信号
を合成するようにしたものである。

実施例 先ず、本発明の実施例に先立ち、本発明に適用し得る、
磁界の方向を感知するようにした感磁性素子の実施例に
ついて説明する。伺、この感磁性素子は本出願人が、特
願昭４８−７９６５５号等において提案したものであり
、ここでは感磁性素子の概略を説明する。

第６図は感磁性素子α０）の構造を示ずもので、ガラス
等から成る基板（１）の表面に、ニッケルコバルトのよ
うな磁気抵抗の異方性効果を有する強磁性体素子（Ａ）
（Ｂ）の薄膜が形成されている。この素子（４）■）は
強磁性材料を櫛歯状に蒸着するか、又は全面に蒸着した
後、エツチングして形成することができる。素子（４）
（Ｂ）は主電流通路となる複数の直線部分（２人）（２
Ｂ）と、これらを連結する屈曲部（３Ａ）（６Ｂ）と友
から夫々構成されており、上記直線部分（，２Ａ）　（
２Ｂ）は互いに略直交するように配されている。また直
線部分（２Ａ）　（２Ｂ）の各端部（４ＡＸ４Ｂ）は接
続されていて、素子（Ａ）＠は直列接続となっている。

上記接続部に出力端子（５）が形成され、さらに直線部
分（２Ａ）　（２Ｂ）の他端部（６Ａ）（６Ｂ）に夫々
電流端子（７Ａ）　（７Ｂ）が形成されている。岡、こ
れらの端子（５）　（７Ａ）　（７Ｂ）は導体薄膜で形
成されている。

第４図は動作原理図で、電流端子（７Ａ）　（７Ｂ）が
電源（８）に接続され、且つ一方の電流端子（７Ｂ）が
アースされており、全体として磁電変換回路（９）を構
成している。

今、素子（ト）（Ｂ）を飽和磁化させるに充分な強さの
磁界Ｈを、素子（４）の）のなす平面において、素子囚
の直線部分（２人）の方向、即ち、電流方向に対して角
度θを以って加えると、素子（Ａ）■）の各電気抵抗４
人、ρＢが変化し、その変化は角度θにより次式で表わ
される。

ρＡ−ρ↓５ｉｎ２θ＋ρ、ＣＯ３２θ　・・・・・・
・・・・・■ρＢ−ρ上ｃＯ５２θ＋ρｉｐ　５ｉｎ２
　θ　・・・　・・山・　■但し、ρ工は素子（Ａ）＠
を電流と垂直方向に飽和磁化したときの素子（Ａ）（Ｂ
）の電気抵抗、ρ、は同じく電流と平行方向に飽和磁化
したときの素子（ト）（６）の電気抵抗である。

また出力端子（５）の電圧■は、素子（Ａ）（Ｂ）は直
列接続であるから、電源電圧をＶ。とすれば次式で表わ
される。

ρＦｌ ０式に００式を代入して整理すると、 （但しΔρ−ρ、−ρ□とする。） となる。この■代置おいて右辺棺１項は基準電圧を表し
、第２項は変化量ΔＶθを表すものとなり、Δρ で表わされる。但し２ρ０−ρ１＋ρ工とじ、ρ０は消
磁状態の電気抵抗である。

従って、出力端子（５）の電圧Ｖθ　は、磁界Ｈの方向
により変化し、その出力変化は第５図のように、磁界の
方向が０°、１８０°で最小値、９０°、２７０゜で最
大値をきる正弦波形となる。

第６図は等価回路を示すもので、素子（ト）（６）を可
変抵抗とし、その抵抗値が磁界Ｈの方向により変化する
ものきして考えるこ七ができる。

このような感磁性素子００）を第１図及び第２図の検出
器（＋４）の感磁性素子（ＩＤ）’として用いる場合は
、ロータが矢印方向に回転すれば、感磁性素子（１０）
に対する磁石（１υの磁゛界の方向が変化することによ
り、この感磁性素子０Ｏから第５図に示す出力電圧Ｖθ
が得られる。伺、感磁性素子（１０）の素子（ト）■）
のパターンを機械角でφ°ずらせると、出力電圧■θ　
には電気角で２φ°の位相差が生じる。

第７図は検出回路の実施例を示すもので、素子（Ａ）■
）を２組用いてブリッジ構成と成し、各組の接続点から
得られる出力電圧ｅ１．ｅ２を差動アンプ（【最に加え
、この差動アンプ（１５）より回転に応じた出力電圧ｅ
ａを得るようにしている。このようにプリンシイ茸成と
することにより、回路の温度補償を行うことができる。

第８図は２組の素子（Ａ）（Ｂ）を形成した感磁性素子
（１０１）を示すもので、２組の素子（ト）（Ｂ）は同
一基板上に形成され、出力電圧ｅ、＋０２を取り出す端
子と、十Ｂ電源端イとグランド端子（ＧＮＤ　）とが設
けられている。

感磁性素子Ｑｆｉ）を第１図及び第２図の検出器側に用
いて、前記信号α、β、γを得るために、第ろ１／１の
素子ω０■）のパターンに対して機椋角でφ−６０゛傾
斜した、即ち電気角では１２０°の位相差を持つパター
ンを有する素子（０（２）が形成された感磁性素子が、
第１図の感磁性素子（１０）と共に用いられる。実際に
は上記素子（Ｑ（２）が形成された感磁性素子を第８図
と同様屹ブリッジ構成とした感磁性紫−ｆ（１０２）が
用いられる。この感磁性素子（１０２）は、２個の感磁
性素子（１０１）を互いに６０°ずらぜた形で積層する
ことによって得ることができる。あるいは同一基板上に
４個の素子囚（６）と４個の素子（Ｑ（Ｄ）とを交互に
配して形成するようにしてもよい。

第９図は上記感磁性素子（１０＋）と（１０２）とから
成る感磁性素子（１０ｇ）の等価回路を示すもので、感
磁性素子（１０１）から出力電圧ｅ１．　ｅ２を得ると
共ｌこ、感磁性素子（１０２）から出力電圧ｅ３　＊　
ｅ４を得るようにしている。また上記ｅ１　、　ｅ２に
基いて前記αニＫｓｉｎ２θの信号を得ることができ、
上記”５　ｔ　ｅ４に基いて前記β＝　Ｋｓｉｏ　（２
θ−１２０°）の信号を得ることができる。またα、β
に基いて演算により、前記γ−Ｋｓｉｎ（２θ−２４０
°）の信号を得ることができる。＃、素子（４）（ロ）
のパターンに対してφ−１２０゜ずれたパターンを有す
る感磁性素子を用いて、信号γを得るようにしてもよい
。

次に上記感磁性素子（１０５）から得られる、α。

β、γの信号に基いて、６相コイルに第１２図に示すタ
イミングで通電を行うようにした本発明の実施例をこつ
いて説明する。第１０図は回路構成を示し、第１１図は
各回路の出力波形を示す。

第１０図において、入力端子Ｈ（２２（ハ）には、上記
感磁性素子（１ｏｓ）から得られる第１１図（ａ）に示
す信号α、β、γが供給される。これらの信号α。

β、γはヘッドアンプ（２４）　（２５１（２ｔｐで増
巾された後、信号αは減算回路（２７）（２（至）及び
ゼロクロスコンパレータ０旧こ加えられる。信号βは減
算回路（至）（ハ）及びゼロクロスコンパレータ（３４
）に加えられる。信号γは減算回路（２Ｈη及びゼロク
ロスコンパレータ（ハ）に加えられる。減算回路（２７
＞　１２Ｅ６２９において夫々α−γ、β−α、γ−β
の減算が行われ、第１１図（ｅ）に示す減算出力ａ、ｂ
、ｅが得られる。これらの減算出力ａ、ｂ、ｃはゼロク
ロスコンパレータＣ３ｆ）　（３１）　（３ｅに夫々加
えられる。この結果、上記コンパレータ（至）０υ（３
３より、第１１図（ｄ）に示す信号ａ′、ｂ′、ｃ′が
得られる。また上記コンパレータ（ハ）（財）（ハ）よ
す、第１１図（ｂ）に示す信号α′、β′、ｒ′が得ら
れる。岡、この信号α′、β′、γ′は、４極着磁のロ
ータを有するモータの１８０°両方向通電を行う場合の
スイッチング信号として用いることができる。上記信号
ａ′は排他的論理和回路（以下ＥＸ−ＯＲと云う）（至
）（３７）に加えられ、上記信号ｂ′はＥＸ−０ＲＧ？
）（至）に加えられ、上記信号Ｃ′はＥＸ−０ＲＣ（（
至）（３匂に加えられる。

また上記信号α′はＥ　Ｘ　−ＯＲＩ３１（４Ｑに加え
られ、上　□！　γ′ 記信ｆ７まＥ　Ｘ　−０ＲＧＩＮ）（４１０こ加えられ
、上記信号１まＥＸ−ＯＲ（４１）（３’ｌｌに加えら
れる。この結果、ＥＸ−ＯＲ（３Ｇ）　〜（４１）より
、第１１図（ｅ）に示す出力信号Ｃ′■ａ／　、　ａ／
■ｂ／　、　ｂ／■Ｃ′〜、γ′■α′、α′■β′、
β′のγ′が夫々得られる。

一方、電源電圧ｖ８と接地間には、トランジスタ（４２
（４３の直列回路と、トランジスタ（４（１）（４鵠の
直列回路と、トランジスタ（４７）　（４８）の直列回
路とが並列に接続されている。各直列回路の接続点にＵ
相、Ｖ相及びＷ相のコイル（＜：＞）　６０）　６１）
の一端が夫々接続され、各コイル（４９）　（５０）　
ｌ！５１）の他端は共通に接続されている。そして各ト
ランジスタ（４渇〜０樽のベースに上記ＥＸ−ｏＲ（３
ｎ〜（４υの上記出力信号が図示のように加えられるこ
とにより、これらのトランジスタ（４２１〜（４８）の
動作を制御するようにしている。

以上によれば、信号α、β、γに基いて、移相回路を用
いることな（、簡単な回路構成により、第１２図に示す
タイミングで各コイルに通電するための制御信号を合成
することができる。本実施例は８極着磁のロータを用い
る場合であるが本発明は１２極、１６極・・・・・・・
・等、４の倍数に着磁されたロータを有するモータに適
用することが可能である。

発明の効果 位置検出を行うことができる。その場合、２極着磁され
た位置検出用磁石０υの回転に応じて検出器から得られ
る１２０°の位相差を持っ６相信号α。

β、γに基いて６相コイルを通電するための制御信号を
合成することができる。この制御信号を合成する回路は
、移相回路等を用いることなく、また特に精度も要求さ
れることなく、簡単な回路構成で実埃することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はロータの回転位置検出器の原理的な側面図、第
２図は第１の平面図、第３図は感磁性素子の実施例を示
す平面図、第４図は原理的回路図、＃Ｅ　５図は出力電
圧波形図、第６図は尋価回路図、第７回は検出回路のブ
ロック図、第８図はプリフジ１ｆ＃成された感磁性素子
の平面図、第９図は感磁性呆子の他の実施例を示す等価
回路図、第１０図は′Ａ：発明の婁施例を示す回路図、
第１１図は第１０１シ」のタイミングチャー１・、第１
２図は８極着磁ロータをイ１するモータの６相コイルに
１２０°両方向通′喝を行うためのクイミノグチヤード
である。 なお図面に用いた符号において、 （１０ｊＸ１０゜）（１０５） ・・・・・・・・・・・・感磁性素子 （ｌυ−・・・・・・・・・・・・・・位置検出用磁石
ａｚ・・・・・−・・・・・・・・回転軸■・・・・・
・・・・・・回転位置検出器（２７）（２回繁・・・・
・・・・・減算回路Ｃ＋ｓ３＋７）ｆｌｃ＋ｅ（４［ｌ
ｌ（４→・・・排他的論理和回路ｆＰＩｉ５［）４５１
）・・・・・・・・・・・コイルである。 代理人　上屋　時 常包芳男 杉浦俊貴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも２個の感磁性素子を用いてロータの回転に伴う
   磁界を検出することにより、１２０°の位相差を持つ６
   相信号を得、この３相信号を減算回路及び排他的論理和
   回路で構成される制御信号合成回路に供給することによ
   り、４ｎ（ｎ＝２．３・・・・・・・・）極に着磁され
   たロータを有するモータの３相コイルに１２０°両方向
   通電を行うための制御信号を得るようにしたモータの駆
   動装置。