JPS61207191A

JPS61207191A - 直流ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPS61207191A
Application number: JP60045240A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Ono; 浩利大野
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1986-09-13
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: DE3674816D1; EP0195318B1; JPH0824435B2; EP0195318A1; US4713590A

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）本発明は直流ブラシレスモータに関する。

（従来の技術）直流モータは制御性が良好なために、サーボモータとし
て各種の利用分野における多くの機器において広く使用
されているが、前記の点はステータコイルと、マグネッ
トロータと、ステータコイル電流の切換えを制御する電
子回路を有するステータコイル電流供給回路などを備え
ている直流ブラシレスモータについても同様である。

ところで、直流ブラシレスモータで発生するトルクは、
ステータコイルに流れる電流とステータコイルに鎖交す
るマグネットロータにおける界磁マグネットの磁束との
積に比例するから、マグネットロータにおける界磁マグ
ネットで発生する磁束分布の態様とステータコイル電流
の波形とが適当でない場合には、モータで発生するトル
クに変動（脈動）が生じている状態、すなわち、トルク
リップルを含んでいる状態のトルクが発生し、それによ
りモータの回転状態が一定にならず、ワウ、フラッタ、
ジッタ、振動の原因になる。

第１３図は、従来の一般的な電流帰還型４差動２相直流
ブラシレスモータのトルク発生ブロック図であり、この
第１３図においてＶｔはトルク指令電圧、■はモータ駆
動電流、Ｔは発生トルク、Ｖｉは電流検出電圧、Ａは加
減算器であって、この加減算器Ａからは誤差電圧（Ｖｔ
　−Ｖｉ）を出力する。

また、ブロックＧは前記の加減算器Ａから出力された誤
差電圧（Ｖ七−Ｖｉ）を増幅してモータ駆動電流工に変
換して出力する増幅量である。ブロックφではモータの
界磁の磁束φとモータ駆動電流工とをトルクＴに変換す
るブロック（モータ）、ブロックＲはモータ駆動電流工
を電流検出電圧Ｖｉに変換する電圧検出器である。ブロ
ックＡ′は加減算器、ブロックＴ′はモータで発生する
トルクリップルであり、このブロックＴ′のトルクリッ
プルは加減算器Ａ′においてモータφのトルクに加算さ
れ。

トルクＴとして出力される。

第１４図は、前記した第１３図示のトルク発生ブロック
図に示されるようなトルク発生機構を有する従来の一般
的な電流帰還型４差動２相直流ブラシレスモータの一例
のものの回路図であり、また第１５図はマグネットロー
タにおける界磁マグネットとして環状マグネットｌを使
用した平面対向型の直流ブラシレスモータの縦断側面図
、第１６図は第１５図示の直流ブラシレスモータのマグ
ネットロータにおける界磁マグネット１（環状マグネッ
ト１）と、ステータコイルし１〜Ｌ４と１位置検出用の
ホール素子［１，Ｒ２との関連配置を示す平断面図であ
る。

第１５図及び第１６図中に示されている界磁マグネット
１は、マグネットロータの回転軸３の延長方向に着磁−
九でいる（図示の例においては、極数が６となるように
着磁されているものとされている）、前記の界磁マグネ
ット１は１強磁性体材料製のヨーク４に固着されており
、前記のヨーク４は回転軸３に固着されている。また、
前記のヨーク４には速度検出信号発生器（フリケンシー
・ゼネレータ）の磁界発生用のマグネット５も固着され
ている。速度検出信号発生器（フリケンシー・ゼネレー
タ）の磁界発生用のマグネット５には所定のパターンで
着磁が施こされており、マグネットロータが回転した際
に、ステータのベース６に取付けられている基板７に設
けられている磁気センサからは、マグネットロータの回
転数に応じた周波数を有する交流信号形態の速度検出信
号が発生される。

ステータのベース６にはステータコイルし１〜Ｌ４と、
位置検出用のホール素子旧、　Ｒ２が固着されていると
ともに、マグネットロータの回転軸３の軸受８が固着さ
れている。図示の構成例において前記の軸受８は、軸受
ホルダ８ａと、ラジアル軸受８ｂと、スラスト軸受８ｃ
とによって構成されている。

第１４図においてトランジスタｘ１の部分は、第１３図
示のトルク発生ブロック図中においてブロックＡで示し
ている加減算器Ａの部分に対応し、また。

抵抗Ｒ１の部分は第１３図示のトルク発生ブロック図中
においてブロックＲで示しているモータ駆動電流工を電
流検出電圧Ｖｉに変換する電圧検出器の部分に対応して
おり、さらに、第１４図において前記したブロック八と
ブロックＲと、ステータコイルし１〜Ｌ４の部分を除く
他の構成部分は、第１３図示のトルク発生ブロック図中
のブロックＧ（及びφ、Ｔ”、Ａ′）に対応している。

ホール素子Ｈ１，Ｒ２は電気角で互に９０度だけ離れた
位置に設置されていて、マグネットロータにおける界磁
マグネネット１の磁束に応じた出力信号によってマグネ
ットロータの回転位置を検出する。

前記のホール素子旧、　Ｒ２の電流端子に接続されてい
る抵抗Ｒ４，Ｒ５、抵抗Ｒ６，Ｒ７は、それぞれのホー
ル素子旧、　Ｒ２に対して適当な電流と直流バイアスを
与えるためのものである。前記したホール素子旧。

Ｒ２からの出力信号は、マグネットロータの回転につれ
てマグネットロータにおける界磁マグネット１の磁束分
布に比例し九略々台形波状の波形のものとなっており、
かつ、ホール素子Ｈ１の出力電圧とホール素子Ｈ２の出
力電圧とは、電気角で互に９０度の位相差を示すものに
なっている。

ホール素子１（１，Ｈ２の電気端子にベースが接続され
ているトランジスタＸ３．Ｘ４、Ｘ５．Ｘ６は４差動ス
イッチ増幅器を構成しており、前記のトランジスタＸ３
．Ｘ４、Ｘ５．Ｘ６は、それにベースが接続されている
ホール素子Ｈ１，８２からの出力電圧に従ってコレクタ
電流が順次に切換えられる。

それにより、前記した４差動スイッチ増幅器を構成して
いるトランジスタｘ３〜ｘ６のコレクタに接続されてい
るトランジスタＸ７．Ｘ８．Ｘ９．ＸＩＯが順次にオン
、オフして、前記のトランジスタＸ７．Ｘ８．Ｘ９．Ｘ
１０のコレクタに接続されているステータコイルＬｌ。

Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４にモータ駆動電流（ステータ電流）Ｉ
Ｉ〜工４、′を流し、モータに回転トルクを発生させる
。

って決定される。また、トランジスタＸ１は入力端子２
に与えられたトルク指令電圧Ｖｔと、電圧検出ＩＲにお
ける電流検出抵抗Ｒ１で検出された電流検出電圧Ｖｉと
の差の電圧を検出する。

電圧検出器Ｒにおける電流検出抵抗Ｒ１で検出された電
流検出電圧Ｖｉは、各ステータコイルし１〜Ｌ４に流れ
る電流Ｉｔ、Ｉ２．Ｉ３．Ｉ４の総和の電流１、すなわ
ち、Ｉ　＝１１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４に比例する。

また、前記の加減算ｆｉＡから出力された誤差電圧（Ｖ
七−Ｖｉ）は、トランジスタｘ２のコレクタ電流に比例
しており、それによって４差動槽幅器の電流値が決定さ
れる。

そして、第１３図中のブロックＡ→ブロックＧ→ブロッ
クＲ→ブロックＡの部分によって構成されている閉ルー
プの帰還回路に対応している第１４図示の回路中におけ
るブロックＧに対応する構成部分の利得を充分に大きく
すれば、帰還回路のループゲインはＩ　＝Ｖｔ／Ｒ１と
なり、モータにはトルク指令電圧Ｖｔに比例したモータ
駆動電流Ｉが流れることになる。

第１３図及び第１４図を参照して説明した電流帰還型直
流ブラシレスモータは、ホール素子や駆動トランジスタ
などの時間ドリフト、温度特性による特性変化の影響を
受は難いという長所を有している点て、ホール素子から
の出力電圧をそのまま増幅してステータコイル電流に変
換するように構成された直流ブラシレスモータに比べて
格段に優れているものといえる。

なお、第１５図示の平面対向型の直流ブラシレスモータ
において、軸受８に回転自在に支持されている回転軸３
と、前記の回転軸３に固着されているヨーク４と、ヨー
ク４に固着されている界磁マグネット１（環状マグキッ
ト１）と、ヨーク４に固着されている速度検出信号発生
器の磁界発生用のマグネット５などによって構成されて
いる部分がマグネットロータであり、また、ステータの
ベース６と、前記のベース６に固着されているステータ
コイルし１〜Ｌ４と、基板７と、位置検出用のホール素
子Ｈ１，８２などによって構成されている部分がステー
タである。

（発明が解決しようとしている問題点）ところが、前記
した従来構成の電流帰還型直流ブラシレスモータにおい
ては、ステータコイルＬ１〜Ｌ４に＃Ｉ亨するマグネ・
ノドロータにおけ２１ｙＬ描マグネツトｌの有効磁束と
、ステータコイルし１〜Ｌ４に流されるステータ電流と
の積の値が時間軸上において一定にはならないから、モ
ータは回転に際してトルクリップルを発生する。

今、前記した従来構成の電流帰還型直流ブラシレスモー
タにおけるマグネットロータの界磁マグネット１が６極
に着磁されているものであった場合を例にして、前記し
た従来構成の電流帰還型直流ブラシレスモータにおいて
トルクリップルが発生するメカニズムについて説明する
と次のとおりである。

第１７図は、前記した従来構成の電流帰還型直流ブラシ
レスモータにおいて、トルク指令電圧ｖしが一定である
という条件の下にマグネットロータが回転している状態
で、ステータコイルし１〜Ｌ４のトルク発生に寄与して
いる部分（第１６図中でＷで示す部分）に鎖交している
マグネットロータにおける界磁マグネット１の磁束の平
均鎖交磁束量の時間軸上での変化の状態を示しているも
のであり、この第１７図において横軸はマグネットロー
タの回転角を電気角で表わしており、また、縦軸は規格
化している（横軸がマグネットロータの回転角を電気角
で表わしており、また、縦軸は規格化している点に関し
ては後述されている第１８図乃至第２０図についても同
様である）。

ステータコイルＬｌ−Ｌ４のトルク発生に寄与している
部分（第１６図中でＷで示す部分）に鎖交しているマグ
ネットロータにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖
交磁束量の時間軸上での変化の態様は、ステータコイル
し１〜Ｌ４のコイル形状及びコイル巾のために一般に正
弦波状になる。

すなわち、一般に、マグネットロータにおける界磁マグ
ネット１の着磁パターンとしては、磁極の境界の近傍を
除く部分が飽和着磁されている状態のものとなされてい
る。そして、マグネットロータの界磁マグネット１の表
面における磁束は、界磁マグネットｌの表面に垂直な方
向に出ており、その部分における磁束分布のパターンは
略々台形状になっているのであるが、界磁マグネット１
の表面から離れた部分においては、界磁マグネット１に
おける磁極境界近傍からの磁束の方向が界磁マグネット
１の表面に対して垂直な方向からずれた状態になる。

ところで、第１５図に示されているようにステータコイ
ルし１〜Ｌ４はマグネットロータにおける界磁マグネッ
トｌの表面から一定の距離だけ離れている状態となるよ
うに設けられているから、マグネットロータにおける界
磁マグネット１の磁極境界近傍における磁束が、ステー
タコイルし１〜Ｌ４に対して垂直には鎖交しない状態に
なるから、各ステータコイルＬｌ−Ｌ４のトルク発生に
寄与している部分に鎖交しているマグネットロータにお
ける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁束量の時間軸
上の変化の態様は正弦波状のものに近付くのである。

また、ステータコイルし１〜Ｌ４におけるトルク発生に
寄与している部分の円周方向の巾りは有限なために、各
ステータコイルＬ１〜Ｌ４のトルク発生に寄与している
部分に鎖交しているマグネットロータにおける界磁マグ
ネット１の磁束は一層平均化されて、結局、ステータコ
イルＬ１〜Ｌ４におけるトルク発生に寄与している部分
に鎖交する磁束量の時間軸上の変化の態様は、第１７図
示のように正弦波状のものになるのである。

第１７図中におけるφ１の曲線は、ステータコイルＬ１
のトルク発生に寄与している部分に鎖交しているマグネ
ットロータにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交
磁束量の時間軸上での変化の態様を示しており、また、
第１７図中におけるφ２の曲線は、ステータコイルＬ２
のトルク発生に寄与している部分に鎖交しているマグネ
ットロータにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交
磁束量の時間軸上での変化の態様を示しており、さらに
、第１７Ｑｌ中におけるφ３の曲線は、ステータコイル
Ｌ３のトルク発生に寄与している部分に鎖交しているマ
グネットロータにおける界磁マグネット１の磁束の平均
鎖交磁束量の時間軸上での変化の態様を示しており、さ
らにまた第１７図中におけるφ４の曲線は、ステータコ
イルＬ４のトルク発生に寄与している部分に鎖交してい
るマグネットロータにおける界磁マグネット１の磁束の
平均鎖交磁束量の時間軸上での変化の態様を示している
（　トルクの発生を判かり易くするために、磁束の極性
は正とし、トルクの発生に寄与しない負の部分の図示は
省略している）。

第１８図は、ステータコイルＬ１〜Ｌ４のトルク発生に
寄与している部分に鎖交しているマグネットロータにお
ける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁束量の時間軸
上での変化の態様が、前記した第１７図示のようなもの
であった場合に、各ステータコイルし１〜Ｌ４に流れる
ステータ電流１１〜工４の時間軸上での変化態様を示し
ている図であって、電流の溝道角と波形とは位置検出用
ホール素子旧、　Ｈ２の出力電圧と４差動スイッチ増幅
器の動作態様によって定まる。

第１９図は、ステータコイルし１〜Ｌ４に鎖交してトル
クの発生に有効に働く磁束が第１７図示のφ１〜φ４の
ようなものであり、またステータコイルし１〜Ｌ４に流
れるステータ電流が第１８図に示されているような工１
〜Ｉ４である場合における各ステータコイルＬ１〜Ｌ４
に発生するトルクＴ１〜Ｔ４の時間軸上の変化態様（ト
ルク波形）であって、トルクＴＩ　＝φｌＸ１１．）−
ルクＴ２＝φ２×■２、トルクＴ３＝φ３ＸＩ３、トル
クＴ４＝φ４×Ｉ４の関係にある。

第２０図は、前記した第１９図に示した各ステータコイ
ルＬ１〜Ｌ４に発生したトルクＴ１〜Ｔ４の合成トルク
を示しているが、この第２０図に示されているように、
第１３図及び第１４図について説明した従来の２相４差
動直流ブラシレスモータでは、トルクのピーク値に対し
て約３０％のトルクリップルを生じるのである。

前記した第２０図から判かるように、トルクリップルの
量はステータ電流Ｉに比例するから、モータの負荷が大
きな場合に絶対値が大きくなり、モータの回転時にモー
タ回転数に比例したジッタやワウ、フラッタが生じ、機
器の性能に重大な影響を与えることになる。

従来の一般的な構成の直流ブラシレスモータにおける上
記のような欠点を解決するために、本出願人会社では、
先に、特開昭５７−１７７２９３号公報に開示されてい
るように、位置検出用のホール素子の位置毎にトルク検
出用のホール素子を設けて、そのトルク検出用のホール
素子に界磁マグネットの磁束を与えるとともに、ステー
タコイル電流に比例する電流を供給することによりトル
ク検出信号を発生させ、それによりステータコイル電流
をフィードバック制御して、モータから常に一定のトル
クが得られるような直流ブラシレスモータを提案してお
り、それの実施によって所期の効果を挙げ得ているが、
前記して既提案の直流ブラシレスモータでは、トルク検
出用ホール素子として位置検出用のホール素子と同数の
ものが必要とされるために構成が複雑なものになりそれ
の改善が求められた。

（問題点を解決するための手段）本発明は、マグネットロータと、ステータコイルと、ホ
ール素子によ−り位置検出が行なわれ、それに基づいて
ステータコイル電流の切換えを制御するようになされた
電子回路を有するステータコイル電流供給回路などを備
えている直流ブラシレスモータであって、前記−した位
置検出のためのホール素子をマグネットロータにおける
界磁マグネットで発生した界磁４束の内で、ステータコ
イルに鎖交してトルクの発生に有効な鎖交磁束が検出で
きる位置に設置する手段と、前記したホール素子の電流
端子間にステータコイル電流に比例する電流を供給する
手段と、前記したホール素子の電圧端子に出力された信
号に基づいて各相のトルク検出信号を得る手段と、前記
した各相のトルク検出信号の総和として得られるモータ
の発生トルク信号と所定のトルク指令電圧とを比較して
得た誤差信号をステータコイル電流の供給回路に帰還し
て、発生トルク変動を軽減させる手段とを備えてなる直
流ブラシレスモータを提供するものである。

（実施例）以下１本発明の直流ブラシレスモータの具体的な内容に
ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図は本発明の直流ブラシレスモータのトルク発生ブ
ロック図であり、また、第２図乃至第５図は本発明の直
流ブラシレスモータの各員なる実施例の回路図であって
、第２１！！乃至第４図は本発明の直流ブラシレスモー
タを電流帰還型４差動２相直流ブラシレスモータとして
実施した場合の回路図であり、また、第５図は本発明の
直流ブラシレスモータを電流帰還型２差動２相直流ブラ
シレスモータとして実施した場合の回路図である。

“　第１図においてＶｔはトルク指令電圧、■はモータ
駆動電流（ステータコイル電流）、Ｔは発生トルク、Ａ
及びＡ′は加減算器、ブロックＧは前記した加減算器Ａ
の出力信号を増幅してモータ駆動電流工（ステータコイ
ル電流工　）に変換して出力する増幅器、ブロックφは
モータ駆動電流工（ステータコイル電流■　）とモータ
の界磁の磁束とを回転トルクＴに変換するブロック（モ
ータ）、βはトルク検出回路、ブロックＴ′はモータで
発生するトルクリップルであり、前記のトルク検出回路
βではトルクリップルＴ′　を含むモータの出力トルク
Ｔを検出してトルク検出信号ｖし′を出力する。

前記した加減算器Ａでは、トルク検出信号ｖｔ′とトル
ク指令信号Ｖｔとを比較して誤差電圧を出力し、それを
増幅器Ｇに供給する。

第１図において、加減算器Ａ→増幅器Ｇ→モータφ　→
加減算器Ａ′→トルク検出回路β→加減算器Ａの一巡の
フィードバックループは、モータのトルク検出フィード
バックループを構成しているから１本発明の直流ブラシ
レスモータにおいてはトルクリップルを含んでいるモー
タの出力トルクがフィードバックされることにより、前
記したフィードバックループの作用、すなわち、フィー
ドバックル−プのゲインＧｏ方二Ｇｏ＝ＧＸφ×β１ソ
場′）１、前記したフィードバックループの作用により
トルクリップルは１／Ｇｏになるから、略々トルクリッ
プルの無い状態のものになされるのである。

第２図に示されている本発明の直流ブラシレスモータに
おいて、Ｌ１〜Ｌ４はステータコイル、Ｈｌ。

Ｈｌはホール素子である。そして、前記のホール素子Ｈ
１，Ｈ２は位置検出用のホール素子とトルク検出用のホ
ール素子とに兼用されるのである。

第２図示の直流ブラシレスモータにおいて、ホール素子
Ｈ１，Ｈ２、トランジスタＸ１ｌ−Ｘ１４．Ｘ１７〜Ｘ
２０．　Ｘ２３、ステータコイルし１〜Ｌ４などからな
る構成部分は、既述した第１４図示の直流ブラシレスモ
ータにおけるホール素子Ｈ１，Ｈｌ、　　トランジスタ
Ｘ１〜ＸＩＱ、ステータコイルＬ１〜Ｌ４からなる構成
部分に対応している構成部分である。そして、前記の各
ステータコイルＬｌ、Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４に接続されてい
る各駆動トランジスタＸ　１１．　Ｘ　１？、　Ｘ　１
８．　Ｘ　２３における各エミッタと接地との間に接続
されている抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４は、前
記の各駆動トランジスタＸ　１１．　Ｘ　１７．　Ｘ　
１８．　Ｘ　２３における各コレクタと電源Ｖｃｃとの
間に接続されている各ステータコイルＬ１〜Ｌ４に流れ
るステータコイル電流の検出用抵抗として機能するもの
である。

前記した抵抗Ｒ１１とトランジスタＸｌｌのエミッタと
の接続点には第１の演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端子
が接続されており、また、抵抗Ｒ１２とトランジスタＸ
１７のエミッタとの接続点には第２の演算増幅器ＯＰ２
の非反転入力端子が接続されており、さらに、抵抗Ｒ１
３とトランジスタＸ１８のエミッタとの接続点には第・
３の演算増幅器ＯＰ３の非反転入力端子が接続されてお
り、さらにまた、抵抗Ｒ１４とトランジスタＸ２３のエ
ミッタとの接続点には第４の演算増幅器ＯＰ４の非反転
入力端子が接続されている。前記した第１の演算増幅器
ＯＰ１の出力端子はトランジスタＸ１５のベースに接続
され。

また、第２の演算増幅器ＯＰ２の出力端子はトランジス
タＸ１６のベースに接続され、さらに、第３の演算増幅
器ＯＰ３の出力端子はトランジスタＸ２１のベースに接
続され、さらにまた第４の演算増幅器ＯＰ４の出力端子
はトランジスタＸ２２のベースに接続されている。前記
したトランジスタＸ１５とトランジスタＸ１６とのコレ
クタは、ホール素子Ｈ１の一方の電流端子に接続されて
おり、また前記したホール素子Ｈ１の他方の電流端子は
トランジスタＸ２４のエミッタに接続されている。そし
て、トランジスタＸ２４のコレクタは電源Ｖｃｃに接続
されている。また前記したトランジスタＸ１５のエミッ
タは、第１の演算増幅器ＯＰＩの反転入力端子に接続さ
れているとともに抵抗Ｒ１１′　　を介して接地されて
おり、他方トランジスタＸ１６のエミッタは第２の演算
増幅器ＯＰ２の反転入力端子に接続されているとともに
、抵抗Ｒ１２′を介して接地されている。

前記したトランジスタＸ２１とトランジスタＸ２２との
コレクタは、ホール素子Ｈ２の一方の電流端子に接続さ
れており、また、前記したホール素子Ｈ２の他方の電流
端子はトランジスタＸ２５のエミッタに接続されている
。そして、前記のトランジスタＸ２５のコレクタは電［
Ｖｃｃに接続されている。

また、前記したトランジスタＸ２１のエミッタは。

第３の演算増幅器ＯＰ３の反転入力端子に接続されてい
るとともに、抵抗Ｒ１３′　を介して接地されており、
他方、トランジスタＸ２２のエミッタは第４の演算増幅
器ＯＰ４の反転入力端子に接続されているとともに、抵
抗Ｒ１４′を介して接地されている。

前記のホール素子Ｈ１の一方の電圧端子にはトランジス
タＸ１３のベースが接続されており、このトランジスタ
Ｘ１３のコレクタは駆動トランジスタＸｌｌのベースに
接続されている。トランジスタＸ１３のエミッタは、抵
抗９を介してトランジスタＸ１２のコレクタに接続され
ているとともに、各個別の抵抗１０，１１．１２を介し
て各トランジスタＸ　１４．　Ｘ１９．　Ｘ　２０のエ
ミッタにも接続されている。

そして、前記したトランジスタＸ１２のエミッタは、抵
抗１７を介して電源Ｖｃｃに接続されており、また、ト
ランジスタＸ１２のベースは第５の演算増幅器ＯＰ５の
出力端子に接続されている。前記の第５の演算増幅器Ｏ
Ｐ５の非反転入力端子には、端子２を介してトルク指令
電圧Ｖｔが供給され、また、・第５の演算増幅器ＯＰ５
の反転入力端子は、抵抗１８を介してトランジスタＸ１
２のエミッタに接続されているとともに、可変抵抗器３
４の摺動接点にも接続されている。

前記のホール素子Ｈ１の他方の電圧端子にはトランジス
タＸ１４のベースが接続されており、このトランジスタ
Ｘ１４のコレクタは駆動トランジスタＸ１７のベースに
接続されている。

前記のホール素子Ｈ１における一方の電圧端子は、抵抗
１４を介して第６の演算増幅器ＯＰ６の反転入力端子に
接続されているとともに抵抗１９の一端に接続されてお
り、また、ホール素子Ｈ１における他方の電圧端子は、
抵抗１３を介して第６の演算増幅器ＯＰ６の反転入力端
子に接続されているとともに抵抗２２の一端に接続され
ている。

前記した第６の演算増幅器ＯＰ６の出力端子は。

トランジスタＸ２４のベースに接続されており、また、
第６の演算増幅器ＯＰ６における非反転入力端子には参
照電圧Ｖｒａｆが供給されている。

前記のホール素子Ｈ２の一方の電圧端子にはトランジス
タＸ１９のベースが接続されており、このトランジスタ
Ｘ１９のコレクタは駆動トランジスタＸ１８のベースに
接続されている。また、前記のホール素子Ｈ２の他方の
電圧端子にはトランジスタＸ２０のベースが接続されて
おり、このトランジスタＸ２０のコレクタは駆動トラン
ジスタＸ２３のベースに接続されている。

前記のホール素子Ｈ２における一方の電圧端子は、抵抗
１５を介して第７の演算増幅器ＯＰ７の反転入力端子に
接続されているとともに抵抗２５の一端に接続されてお
り、また、ホール素子Ｈ２における他方の電圧端子は、
抵抗１６を介して第７の演算増幅器ＯＰ７の反転入力端
子に接続されているとともに抵抗２８の一端に接続され
ている。

前記した第７の演算増幅器ＯＰ７の出力端子は、トラン
ジスタＸ２５のベースに接続されており、また、第７の
演算増幅器ＯＰ７における非反転入力端子には参照電圧
Ｖｒｅｆが供給されている。

前記した抵抗１９が反転入力端子に接続されている第８
の演算増幅器ＯＰ８と、抵抗１９．２０と、ダイオード
３６．３７などからなる回路は直線検波回路を構成して
おり、同様に、前記した抵抗２２が反転入力端子に接続
されている第９の演算増幅器ＯＰ９と。

抵抗２２，２３と、ダイオード３８．３９などからなる
回路、及び、前記した抵抗２５が反転入力端子に接続さ
れている第１０の演算増幅器０ＰＩＯと、抵抗２５．２
６と、ダイオード４０．４１などからなる回路、ならび
に、前記した抵抗２Ｂが反転入力端子に接続されている
第１１の演算増幅器０ＰＩＩと、抵抗２８．２９と、ダ
イオード４２．４３などからなる回路なども、それぞれ
直線検波回路を構成している。前記した各直線検波回路
は、それらにおける各演算増幅器ＯＰ８〜０Ｐ１１の非
反転入力端子に供給されている参照電圧Ｖｒｅｆを基準
にして半波整流動作を行なう、前記した各直線検波回路
からの出力信号は、抵抗２１，２４．２７．３０〜３２
と、第１２の演算増幅器０Ｐ１２．第１３の演算増幅器
０Ｐ１３などからなる加算回路により加算された後に、
抵抗３３，３５．可変抵抗器３４を介して第５の演算増
幅器ＯＰ５の非反転入力端子に供給される。

前記のように構成されている第２図示の直流ブラシレス
モータでは、各ステータコイルＬ１〜Ｌ４にそれぞれ個
別に流れるステータコイル電流１１〜Ｉ４に比例してい
る電流を、それぞれのステータコイルし１〜Ｌ４が付属
している位置検出用のホール素子の電流端子間に流すよ
うにし、マグネットロータの界磁々界が鎖交している前
記のホール素子の電圧端子に現われる電圧に基づいてト
ルク検出信号を発生させて、そのトルク検出信号をステ
ータコイル電流の供給回路に負帰還することにより、モ
ータから常に一定の回転トルクが発生されるようにして
いるのであるが、次に、第２図示の直流ブラシレスモー
タにおける各ステータコイルＬ１〜Ｌ４の配置関係と、
各ホール素子Ｈ１，Ｈ２の配置関係とが、第１６図示の
ようなものであった場合を例にして、第２図示の４差動
２相直流ブラシレスモータの各構成部分における具体的
な構成動作について説明すると次のとおりである。

ホール素子Ｈ１の一方の電圧端子に発生するホール起電
圧ｖ１と、ホール素子Ｈ１の他方の電圧端子に発生する
ホール起電圧ｖ２とは、周知のように互に逆位相の関係
のものになっており、また、ホール素子Ｈ２の一方の電
圧端子に発生するホール起電圧ｖ３と、ホール素子Ｈ２
の他方の電圧端子に発生するホール起電圧ｖ４とは互に
逆位相の関係のものになっている。そして、ホール素子
Ｈ１の電圧端子に発生するホール起電圧と、ホール素子
Ｈ２の電圧端子に発生するホール起電圧とは、互に９０
度の位相差を有するものになっている。

それで、ホール素子Ｈ１の一方の電圧端子に発生するホ
ール起電圧ｖ１によりオンオフが制御されてステータコ
イルＬ１に流れるステータ電流工１と、ホール素子Ｈ１
の他方の電圧端子に発生するホール起電圧ｖ２によりオ
ンオフが制御されてステータコイルＬ２に流れるステー
タ電流■２とは、それの一方のものが一方のステータコ
イルに流れている状態においては、他方のステータコイ
ルには電流が流れていない状態になされる。

例えば、ホール素子Ｈ１の一方の電圧端子に発生するホ
ール起電圧ｖ１が負になる期間には、トランジスタＸ１
３が導通して駆動トランジスタＸ２１が導通し、ステー
タコイルＬ１にステータコイル電流１１が流れるが、こ
の期間にホール素子Ｈ１の他方の電圧端子に発生するホ
ール起電圧ｖ２は正になっていて、トランジスタＸ１４
．駆動トランジスタＸ１７はともに遮断された状態とな
されるのである。

前記したホール素子Ｈ１における２つの電圧端子に発生
するホール起電圧ｖｉ、　Ｖ２の極性が前記の状態とは
逆の期間には、トランジスタＸ１３．駆動トランジスタ
Ｘｌｌはともに一遮断された状態となされ、また、トラ
ンジスタＸ１４．駆動トランジスタＸ１７がともに導通
して、ステータコイルＬ２の方ににステータコイル電流
Ｉ２が流れるのである。

この点はホール素子Ｈ２の２つの電圧端子に発生するホ
ール起電圧Ｖ３．　Ｖ４によってステータコイル電流Ｉ
３．１４のオンオフが制御されるステータコイルＬ３．
　Ｌ４についても同様である。

それで、以下の記載においてはホール素子Ｈ１の電圧端
子に発生されるホール起電圧Ｖｌによってオンオフ制御
されるステータコイル電流１１のオンオフ動作に関連す
る回路部分を代表例として説明を行ない、ステータコイ
ル電流Ｉ２．Ｉ３．Ｉ４のオンオフ動作に関連する回路
部分についての説明は、できるだけ簡略に行なうことに
する。

第２図示の４差動２相直流ブラシレスモータにおいて、
ステータコイルＬｌにステータ電流１１が流れる期間に
おけるステータコイル電流工１は、電源Ｖｃｃ→ステー
タコイルＬ１→駆動トランジスタＸｌｌ→電流検出抵抗
Ｒ１１の回路に流れて、電流検出抵抗Ｒ１１にはステー
タコイル電流１１に比例した電圧降下Ｖｃ＝（ＲＩＸ　
１１）を生じる。一方、この期間においてはステータコ
イル電流Ｉ２が遮断状能Ｌ−六１六り、　ｆ　＋ハスホール素子Ｈ１の電流端子にコレクタが接続されている
トランジスタＸ１５には、それのコレクタ→同エミッタ
→抵抗Ｒ１１’→接地の回路により電流ＩＩ’が流れて
、前記した抵抗Ｒ１１′には、Ｒｅ＝（Ｒ１１’　Ｘ　
Ｉ　１’）の電圧降下を生じさせる。

さて、前記した駆動トランジスタＸｌｌのエミッタに非
反転入力端子が接続され、またトランジスタＸ１５のエ
ミッタに反転入力端子が接続されているとともに、出力
端子がトランジスタＸ１５のべ一入に接続されている第
１の演算増幅器ＯＰ１と、トランジスタＸ１５と、電流
検出抵抗Ｒ１１、及び抵抗Ｒ１１’とからなる回路の動
作によって、駆動トランジスタＸｌｌのエミッタの電位
ＶｃとトランジスタＸ１５のエミッタの電位Ｖｅとが等
しくなされ、それにより、ステータコイルＬ１にステー
タコイル電流１１が流れる期間中に抵抗Ｒ１１′　に流
れる電流ＩＩ’は、Ｉ　１’　＝　（Ｉ　Ｉ　Ｘ　Ｒ１１）／Ｒ１１’で示
されるもの、すなわち、ステータコイルＬ１に流れるス
テータコイル電流工１に比例している電流となされる。

同様にして、ステータコイルＬ２にステータコイル電流
Ｉ２が流れる期間中に抵抗Ｒ１２′に流れる電流Ｉ２’
は、Ｉ２’＝（Ｉ２ＸＲ１２）／Ｒ１２’ で示されるもの、すなわち、ステータコイルＬ２に流れ
るステータコイル電流Ｉ２に比例している電流となされ
、また、ステータコイルＬ３にステータコイル電流Ｉ３
が流れる期間中に抵抗Ｒ１３′に流れる電流Ｉ３’は。

Ｉ３’冨（Ｉ　３ｘ　Ｒ１３）／Ｒ１３’で示されるも
の、すなわち、ステータコイルＬ３に流れるステータコ
イル電流工３に比例している電流となされ、さらに、ス
テータコイルＬ４にステータコイル電流工４が流れる期
間中に抵抗Ｒ１４′に流れる電流１４’は。

Ｉ　４’　＝　（Ｉ　４　Ｘ　Ｒ１４）／Ｒ１４’で示
されるもの、すなわち、ステータコイルＬ４に流れるス
テータコイル電流工４に比例している電流となされる。

それで、ホール素子Ｈ１の電流端子に流れる電流Ｉｈｌ
は、前記した電流１１’と電流１２’との和の電流、す
なわち、Ｉｈ１＝（１１’＋　Ｉ２’）になり、また、
ホール素子Ｈ２の電流端子に流れる電流Ｉｈ２は、前記
した電流Ｉ３’と電流Ｉ４’との和の電流、すなわち、
Ｉｈ２＝（Ｉ３″＋■４′）になるから、各ホール素子
Ｈ１，Ｈ２には、それぞれのホール素子がオンオフ制御
すべきステータコイル電流に比例している電流が流れる
。

ホール素子Ｈ１には第６図中のφｌ、φ２で例示されて
いるようにトルク発生に有効な界磁４束がマグネットロ
ータの界磁マグネットから与えられており、また、それ
の電流端子には前記したようにステータ、コイル電流に
比例している電流Ｉｈｌが流れているから、ホール素子
Ｈ１の２つの電圧端子には、前記した磁束と電流との乗
算結果に対応するホール起電圧、すなわち、一方の電圧
端子にはステータコイルＬ１に流れるステータ電流工１
に比例している電流ＩＩ’と、トルク発生に寄与するス
テータコイルとの鎖交磁束φ１との積と対応するホール
起電圧（これは、モータの回転トルクの情報を示してい
る）Ｖｌが現われ、また、他方の電圧端子にはステータ
コイルＬ２に流れるステータ電流Ｉ２に比例している電
流Ｉ２’と、トルク発生に寄与するステータコイルとの
鎖交磁束φ２との積と対応するホール起電圧（これは、
モータの回転トルクの情報を示している）Ｖ２が現われ
る。

同様にホール素子Ｈ２にはトルク発生に有効な界磁４束
φ３．φ４（図示が省略されている）がマグネットロー
タの界磁マグネットから与えられており、また、それの
電流端子には前記したようにステータコイル電流に比例
している電流Ｉｈ２が流れているから、ホール素子Ｈ２
の２つの電圧端子には、前記した磁束と電流との乗算結
果に対応するホール起電圧、すなわち、一方の電圧端子
にはステータコイルＬ３に流れるステータ電流Ｉ３に比
例している電流工３″と、トルク発生に寄与するステー
タコイルとの鎖交磁束φ３との積と対応するホール起電
圧（これは、モータの回転トルクの情報を示している）
Ｖ３が現われ、また他方の電圧端子にはステータコイル
し４に流れるステータ電流Ｉ４に比例している電流Ｉ４
’と、トルク発生に寄与するステータコイルとの鎖交磁
束φ４との積と対応するホール起電圧（これは、モータ
の回転トルクの情報を示している）Ｖ４が現われる。

ホール素子Ｈ１の電流端子と電源Ｖｃｃとの間に設けら
れているトランジスタＸ２４と演算増幅器ＯＰ６と抵抗
１３．１４とからなる回路配置は、ホール素子Ｈ１のホ
ール起電圧Ｖｌ、　Ｖ２の中点電位を参照電圧Ｖｒｅｆ
に等しくするための回路であり、またホール素子Ｈ２の
電流端子と電＠Ｖｃｃとの間に設けられているトランジ
スタＸ２５と演算増幅器ＯＰ７と抵抗１５，１６とから
なる回路配置は、ホール素子Ｈ２のホール起電圧Ｖ３．
Ｖ４の中点電位を参照電圧Ｖｒｅｆに等しくするための
回路である。そして、前記した回路配置の動作によって
、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２におけるホール起電圧の中点
電圧は、すべて参照電圧Ｖｒｅｆに等しくなされる。

前記したホール素子Ｈ１，Ｈ２の各電圧端子には、それ
ぞれ直線検波回路が接続されている。すなわち、ホール
素子Ｈ１の一方の電圧端子に現われたホール起電圧ｖ１
は、抵抗１９を介して第８の演算増幅器ＯＰ８の反転入
力端子に与えられており、また、ホール素子Ｈ１の他方
の電圧端子に現われたホール起電圧ｖ２は、抵抗２２を
介して第９の演算増幅器ＯＰ９の反転入力端子に与えら
れており、さらに、ホール素子Ｈ３の一方の電圧端子に
現われたホール起電圧■３は、抵抗２５を介して第１０
の演算増幅器０Ｐ１０の反転入力端子に与えられており
、さらにまた、ホール素子Ｈ２の他方の電圧端子に現わ
れたホール起電圧ｖ４は、抵抗２８を介して第１１の演
算増、幅器０Ｐ１１の反転入力端子に与えられている。

そし前記のように各ホール素子Ｈ１，Ｈ２における各ホ
ール起電圧■１〜ｖ４がそれぞれ個別に与えられている
各直線検波回路では、それらに与えられたホール起電圧
のそれぞれのものを参照電圧Ｖｒｅｆ’を基準にして半
波整流し、前記それぞれの直線検波回路からは半波整流
された出力電圧Ｖｉａ、Ｖ２ａ、Ｖ３ａ、Ｖ４ａが出力
される。

前記した各直線検波回路における半波整流動作は、それ
らの演算増幅器の反転入力端子に供給されているホール
起電圧をＶｉ（前記のＶｌ、Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４に対応）
、非反転入力端子に与えられている参照電圧をＶｒｅｆ
とし、また、半波整流出力電圧をＶ。

（前記のＶｌａ、Ｖ２ａ、Ｖ３ａ、Ｖ４ａに対応）とし
、さらに。

直線検波回路における演算増幅器におけるａｍｍ大入力
端子接続されている抵抗（第２図中における抵抗１９，
２２，２５．２８　）をＲ≦、直線検波回路における演
算増幅器における非反転入力端子に接続されている抵抗
に直列接続されている抵抗（第２図中における抵抗２０
，２３，２６，２９　）をＲ＋としたときに、直線検波
回路から出力される半波整流出力電圧Ｖ。

は、入力電圧Ｖｉと参照電圧Ｖｒｅｆとの大きさの関係
がＶｉ　）　Ｖｒｅｆの場、合と、Ｖｉ　（Ｖｒｅｆの
場合とに対応して、Ｖｉ　＞　Ｖｒｅｆの場合にはｖｏ
　＝　Ｖ　ｒｅｆとして表わされるものになり、またＶ
ｉ　（Ｖｒｅｆの場合には、Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ＋（Ｖｒａ
ｆ−Ｖｉ）Ｒｆ／Ｒｓとなる。

前記した各直線検波回路によりそれぞれ半波整流された
ホール電圧の半波整流出力電圧Ｖｉａ、Ｖ２ａ。

Ｖ３ａ、Ｖ４ａは、抵抗２１，２４．３１と第１２の演
算増幅器０Ｐ１２、抵抗２７，３０．３２と第１３の演
算増幅器０Ｐ１３などによって構成されている加算回路
で加算されトルク検出信号ｖ七′となされる。可変抵抗
器３４はホール索子１４１．Ｒ２の感度のばらつきの調
整のために設けられているものである。

の反転入力端子に供給され、加算されてトルク検出信号
ｖ七′となる。前記した第５の演算増幅器ＯＰ５の非反
転入力端子にはトルク指令電圧ｖしが供給されていて、
第５の演算増幅器ＯＰ５の出力がベースに与えられてい
るトランジスタＸ１２のエミッタとコレクタの回路には
、第２図中の抵抗１７をＲｅ、抵抗１８をＲ１、前記し
た加算回路（ＯＰ１２，０Ｐ１３）の出力抵抗をＲ２，
Ｒ３としたときに、次式で示されるような電流Ｉｄが流
れる。

丁ｄ＝　　［（Ｖｔ＋（Ｖｔ−Ｖｔｌ’）Ｒ１／Ｒ２）
　　＋（Ｖｔ−Ｖｔ、２’）Ｒ１／Ｒ３コ　／Ｒｅこの
電流Ｉｄは４差動増幅器を構成しているトランジスタＸ
　１３．　Ｘ　１４．　Ｘ　１９．　Ｘ　２０のエミッ
タ回路に供給される。前記した各トランジスタＸ　１３
．　Ｘ　１４、Ｘ１９．Ｘ２０のエミッタに接続されて
いる抵抗９〜１２は、ステータコイル電流波形の調整用
に設けられているものである。

前記した各トランジスタＸ　１３．　Ｘ　１４．　Ｘ　
１９．　Ｘ　２０は、既述した第１４図について説明し
た従来の電流帰還型４差動２相直流ブラシレスモータに
おけるトランジスタＸ３．Ｘ４．Ｘ５．Ｘ６と同様に、
ホール素子Ｈ１，Ｈ２のホール起電圧により切換え動作
を行なって、各ステータコイルし１〜Ｌ４に対して所定
の電流々過負でそれぞれのステータコイル電流を供給す
る。

さて、前記した第２図示の直流ブラシレスモータにおい
て、位置検出用とトルク検出用とに兼用されているホー
ル素子Ｈ１，Ｈ２には、既述したように各ステータコイ
ルし１〜Ｌ４に流れるステータコイル電流工１〜Ｉ４に
比例している電流Ｉｆ’〜Ｉ４’（第６図中に電流Ｉ　
１’　、　Ｉ　２’−が示されている）が電流端子に流
れ、また、マグネットロータにおける界磁マグネットで
発生された磁束φ１〜φ４（第６図中に磁束φ１．φ２
が示されている）がホール素子Ｈ１，Ｈ２に鎖交してい
る。

第６図から明らかなように電流Ｉｔ’と電流Ｉ２’とは
互に１８０度の位相差を有しく電流１３’と電流Ｉ４’
とも互に１８０度の位相差を有している）でいるから、
ホール素子Ｈ１で行なわれる電流１１’と磁束φ１との
乗算によって生じるホール起電圧、もしくは、ホール素
子Ｈ１で行なわれる電流Ｉ２’と磁束φ２との乗算によ
って生じるホール起電圧（またはホール素子Ｈ２で行な
われる電流Ｉ３’と磁束φ３との乗算によって生じるホ
ール起電圧、もしくは、ホール素子Ｈ２で行なわれる電
流１４’と磁束φ４との乗算によって生じるホール起電
圧）は、そのときのステータコイル電流によって生じて
いるトルクを現わしている。

今、ホール素子Ｈ１のホール起電圧ｖ１を例にとると、
ステータコイルＬ１にステータコイル電流工１チータコ
イルＬ２にステータコイル電流Ｉ２が流れている期間に
おけるホール素子Ｈ１のホール起電圧ｖ２はＶ２（Ｖ宥
の状態であり、以下同様に、ステータコイルＬ３にステ
ータコイル電流工３が流れている期間におけるホール素
子Ｈ２のホール起電圧ｖ３はＶ３＜ｖ宵の状態であり、
ステータコイルＬ４に状態である。

したがって、前記した各ホール素子Ｈ１，Ｈ２における
ホール起電圧ｖ１〜ｖ４を直線検波回路によって半波整
流して得たホール起電圧ｖ１〜ｖ４の各員の半波、すな
わち、第７図示のＶｉａ、Ｖ２ａ、Ｖ３ａ、Ｖ４ａは、
各ステータコイルＬ１〜Ｌ４で個別に発生しているトル
クを表わしていることになる。

そして、前記したように各ステータコイルし１〜Ｌ４で
個別に発生しているトルクを表わすホール起電圧ｖ１〜
ｖ４における各員の半波、すなわち、第７図示のＶｉａ
、Ｖ２ａ、Ｖ３ａ、Ｖ４ａを加算回路で合成した信号Ｖ
ａ”Ｖ１ａ＋Ｖ２ａ＋Ｖ３ａ＋Ｖ４ａは、モータの回転
トルク検出信号ｖｔ′となるのであり、このトルク検出
信号ｖし″がステータコイル電流供給回路に負帰還され
ることにより、第Ｓ図に示されているようにモータの回
転トルクＴは常に一定となされて、モータはトルクリッ
プルのない状態で回転される。

また１本発明の直流ブラシレスモータにおいては、　　
　　　　　　　　　゛　　　４差動増幅器を構成してい
るトランジスタのベース・エミッタ間電圧のばらつきな
どによって、ステータコイルに流れるステータコイル電
流の流通角が変動したとしても、トルクリップルが増大
するようなことは起こらない。

これまでの説明に用いられていた界磁々界の磁束の時間
的な変化態様は正弦波状のものであるとされていたが、
本発明の直流ブラシレスモータの実施に当っては界磁々
界の磁束の時間的な変化態様は正弦波状でなくとも差支
えないのである。

前記した第２図示の直流ブラシレスモータでは、各駆動
トランジスタＸｌｌ、Ｘ１？、　Ｘ１Ｂ、Ｘ２３のそれ
にそれぞれ個別に流れるステータコイル電流Ｉｆ〜Ｉ４
を検出するための回路を、各駆動トランジスタＸｌｌ、
Ｘ１７．　Ｘ１Ｂ、Ｘ２３毎に設けて、各ステータコイ
ルし１〜Ｌ４に流れるステータコイル電流■１〜Ｉ４に
比例した電流ＩＩ’〜Ｉ４″がホール素子Ｈ１゜Ｈ２の
電流端子に流れるようにして、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の
電圧端子にトルクと対応するホール起電圧ｖ１〜ｖ４を
発生させるようにしているが、４差動２相直流ブラシレ
スモータにおいては、ホール素子Ｈ１における２つの電
圧端子に発生されたホール起電圧によって電流のオンオ
フが制御される２つのステータコイルＬ１．Ｌ２に流れ
る電流は、時間軸上で互に重なって流れることがなく、
また、ホール素子Ｈ２における２つの電圧端子に発生さ
れたホール起電圧によって電流のオンオフが制御される
２つのステータコイルＬ３．　Ｌ４に流れる電流は、時
間軸上で互に重なって流れることがないから、ステータ
コイル電流工１〜Ｉ４を検出するための回路を、第３図
に示されている実施例のように、！十−ル去早普１−Ｉ
Ｊ２Ｌｒ羊九ｌ九１靭ざけ詩は丁−ホール素子Ｈ１では
駆動トランジスタＸｌｌ、Ｘ１７に付属しているステー
タコイルＬｌ、Ｌ２に流れるステータコイル電流１１．
Ｉ２に比例した電流工１′。

Ｉ２’がホール素子Ｈ１の電流端子に流れるようにし、
また、ホール素子Ｈ２では駆動トランジスタＸ１８．　
Ｘ２３に付属しているステータコイルＬ３．　Ｌ４に流
れるステータコイル電流１３．Ｉ４に比例した電流Ｔ３
’、Ｉ４’がホール素子Ｈ２の電流端子に流れるように
して、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の電圧端子にトルクと対応
するホール起電圧ｖ１〜ｖ４を発生させるようにした第
３図及び第４図に示すような構成の直流ブラシレスモー
タとして本発明を実施することができる。

第３図に示す直流ブラシレスモータは第２図示の直流ブ
ラシレスモータに使用されている第２の演算増幅器ＯＰ
２とトランジスタＸ１６と、抵抗Ｒ１２゜Ｒ１２’と、
第４の演算増幅器ＯＰ４とトランジスタＸ２２と、抵抗
Ｒ１４，Ｒ１４’とを除き、駆動トランジスタＸｌｌの
エミッタと駆動トランジスタＸ１７のエミッタとを共通
接続するとともに、駆動トランジスタＸ１８のエミッタ
と駆動トランジスタＸ２’３のエミッタとを共通接続し
、また、第２図示の直流ブラシレスモータに使用されて
いる直線検波回路によって構成されている４個の半波整
流回路を、２個の全波整流回路ＡＲＣＩ、　ＡＲＣ２に
代えた構造のものにしたものであって、第３図示の直流
ブラシレスモーフにおいては、ホール素子Ｈ１（Ｈ２）
の電圧端子に発生するホール起電圧に基づいてオンオフ
が制御されているステータコイル電流ＩＩ、　　Ｉ２（
Ｉ３゜Ｉ４）が時間軸上で互に重なることがないという
点に着目し、１個の電流検出抵抗Ｒ１１（Ｒ１３）を前
記したステータコイル電流Ｉ　１．　Ｉ　２（Ｉ　３．
　Ｉ　４）の検出に兼用して行なうようにし、また、前
記のステータコイル電流ＩＩ、ｌ２（Ｉ３．Ｉ４）に比
例している電流Ｉｔ’、Ｉ２’（Ｉ３’、Ｉ４’）を得
るための回路も、第１の演算増幅器ＯＰＩとトランジス
タＸ１５と抵抗Ｒ１１゜Ｒ１１’（第２図における演算
増幅器ＯＰ３とトランジスタＸ２１と抵抗Ｒ１３，Ｒ１
３’　）とからなる回路を兼用するようにしているので
あり、さらに、前記のようにホール素子Ｈ１（Ｈ２）の
電圧端子に発生するホール起電圧に基づいてオン、オフ
が制御されているステータコイル電流Ｉ　１．　Ｉ　２
（Ｉ　３．　Ｉ　４）が時間軸上で互に重なることがな
いので、ホール素子Ｈ１（Ｈ２）の２つの電圧端子に発
生するホール起電圧Ｖｌ、　Ｖ２（Ｖ３．　Ｖ４）の一
方のもの、例えばホール起電圧のｖｌに着目した場合に
は、ホール起電圧のｖｌの負の期間はそのホール起電圧
のｖｌによってステータコイルＬ１にステータコイル電
流■１が流れている期間に対応しており、他方、ホール
起電圧のｖｌの正の期間は、ホール起電圧のｖｌの負の
期間、すなわち、ホール起電圧のｖｌによってステータ
コイルＬ２にステータコイル電流Ｉ２が流れている期間
に対応しているから、ホール素子Ｈ１の一方の電圧端子
に発生しているホール起電圧ｖ１を全波整流回路ＡＲＣ
Ｉ　（第３図中の演算増幅器０Ｐ１４．０Ｐ１２、抵抗
３１，４４〜４７、ダイオード４８．４９によって構成
されている回路）で全波整流することによって、全波整
流回路ＡＲＣＩからは、ステータコイルＬｌ　（Ｌ２）
にステータコイル電流Ｉ　１（Ｉ　２）が流れていると
きに発生するトルクと対応する信号が出力されるのであ
り、同様にして、ホール素子Ｈ２の一方の電圧端子に発
生しているホール起電圧ｖ３を全波整流回路ＡＲＣ２（
第３図中の演算増幅器０Ｐ１５．０Ｐ１３、抵抗３２．
５０〜５３．ダイオード５４　、５５によって構成され
ている回路）で全波整流することによって、全波整流回
路ＡＲＣ２からは、ステータコイルＬ３（Ｌ４）にステ
ータコイル電流Ｉ　３（１４）が流れているときに発生
するトルクと対応する信号が出力されるのである。

それで、この第３図示の直流ブラシレスモータにおいて
も、前記した第２図を参照して説明した直流ブラシレス
モータと同様に、常に一定の回転トルクでモータを回転
させることができるのである。

前記した第２図及び第３図の直流ブラシレスモータでは
、それらにおける各ステータコイルＬ１〜Ｌ４に一方向
の電流しか流れないような構成のものであったが、第４
図に示す直流ブラシレスモータは、第３図に示されてい
る構成の直流ブラシレスモータに、駆動トランジスタＸ
２６〜Ｘ２９と、抵抗３６〜４３とからなる回路を付加
して、ステータコイルＬ１〜Ｌ４に正負両方向の電流が
流れるように構成したものである。なお、前記の駆動ト
ランジスタＸ２６〜Ｘ２９は、駆動トランジスタＸ　１
１．　Ｘ　１７．　Ｘ　１８゜Ｘ２３とは異なる導電型
のものが使用される。

第４図示の直流ブラシレスモータにおいて、ホール素子
Ｈ１（Ｈ２）における２つの電圧端子に発生されたホー
ル起電圧Ｖｌ、Ｖ２（Ｖ３．Ｖ４）の内で、ホール起電
圧Ｖｌ（Ｖ３）が正でホール起電圧Ｖ２（Ｖ４）が負の
場合には、駆動トランジスタＸ２６とＸ１７（Ｘ２８と
Ｘ２３）とがオンとなり、駆動トランジスタＸ２７とＸ
１１（Ｘ２９とＸ１８）とがオフとなって、ステータコ
イルＬｌ、Ｌ２（Ｌ３．Ｌ４）には電源Ｖｃｃ４駆動ト
ランジスタＸ２６のエミッタ（駆動トランジスタＸ２８
のエミッタ）→同コレクタ→ステータコイルＬＬ、Ｌ２
（Ｌ３．Ｌ４）→駆動トランジスタＸ１７のコレクタ（
駆動トランジスタＸ２３のコレクタ）→同エミッタ→電
流検出抵抗Ｒ１１（電流検出抵抗Ｒ１３）→接地の回路
に電流が流れ、また、前記とは逆にホール素子Ｈ１（Ｈ
２）における２つの電圧端子に発生されたホール起電圧
Ｖｌ、　Ｖ２（Ｖ３．　Ｖ４）の内で、ホール起電圧Ｖ
２（Ｖ４）が正でホール起電圧Ｖｌ（Ｖ３）が負の場合
には、駆動トランジスタＸ２６とＸ１７（Ｘ２８とＸ２
３）とがオフとなり、駆動トランジスタＸ２７とＸ１ｌ
（Ｘ２９とＸ１８）とがオンとなり、ステータコイルＬ
Ｌ、Ｌ２（Ｌ３．Ｌ４）には、電源Ｖｃｃ→駆動トラン
ジスタＸ２７のエミッタ（駆動トランジスタＸ２９のエ
ミッタ）→同コレクタ→ステータコイルＬ２．ＬＬ（Ｌ
４．Ｌ３）→駆動トランジスタＸ１１のコレクタ（駆動
トランジスタＸ１８のコレクタ）→同エミッタ→電流検
出抵抗Ｒ１１（電流検出抵抗Ｒ１３）→接地の回路に電
流が流れる。

このように、第４図示の直流ブラシレスモータにおいて
は、既述した第２図及び第３図示の直流ブラシレスモー
タに比べて、正逆両方向で回転トルクが発生するという
特徴がある。

第４図示の直流ブラシレスモータにおいても、前記した
第２図及び第３図を参照して説明した直流ブラシレスモ
ータと同様に、常に一定の回転トルクでモータを回転さ
せることができるのである。

第２図乃至第４図を参照して説明した直流ブラシレスモ
ータは、４差動２相直流ブラシレスモータに本発明を適
用した場合の実施例であったが、第５図示の実施例の直
流ブラシレスモータは、２差動２相直流ブラシレスモー
タに本発明を実施した場合の構成例である。

第５図に示す直流ブラシレスモータにおいて、駆動トラ
ンジスタＸｌｌのエミッタと駆動トランジスタＸ１７の
エミッタとの間に設けられている減算回路５ＵＢＩと両
波整流回路ＡＲＣ３とからなる回路配置・は、ステータ
コイルＬｌ）：流れるステータコイル電流１１に比例し
ている電流と、ステータコイルＬ２に流れるステータコ
イル電流工２とに比例している電流が、ホール素子Ｈ１
の電流端子に流れるようにさせるための回路であり、ま
た、駆動トランジスタＸ１８のエミッタと駆動トランジ
スタＸ２３のエミッタとの間に設けられている減算回路
５ＵＢ２と両波整流回路ＡＲＣ４とからなる回路配置は
、ステータコイルＬ３に流れるステータコイル電流Ｉ３
に比例している電流と、ステータコイルＬ４に流れるス
テータコイル電流Ｉ４とに比例している電流が。

ホール泰子Ｈ２のＩｔ浦端子に浦れるようにさせるため
の回路である。

前記の減算回路５ＵＢＩ（ＳＵＢ２）は、演算増幅器０
Ｐ１６と抵抗５６〜５９（演算増幅器０Ｐ１９と抵抗６
８〜７１）とによって構成されており、駆動トランジス
タＸｌｌのエミッタに接続されている電流検出抵抗Ｒ１
１における電圧降下（ステータコイル電流■１に比例し
ている電圧）と、駆動トランジスタＸ１７のエミッタに
接続されている電流検出抵抗Ｒ１２における電圧降下（
ステータコイル電流Ｉ２に比例している電圧）との差に
対応する電圧を発生してそれを両波整流回路ＡＲＣ３（
ＡＲＣ４）に供給する。

両波整流回路ＡＲＣ３（ＡＲＣ４）は、演算増幅器０Ｐ
１７゜０Ｐ１８と抵抗６０〜６５とダイオード６６　、
６７とトランジスタＸ３０（演算増幅器０Ｐ２０，０Ｐ
２１と抵抗７２〜７７とダイオード７８．７９トランジ
スタＸ３１）とにより構成されており、前記の減算回路
５ＵＢＩ（ＳＵＢ２）から供給された電圧を両波整流し
、トランジスタＸ３０（トランジスタＸ３１）によって
電流に変換して、ホール素子Ｈ１（ホール素子Ｈ２）の
電流端子に、ステータコイル電流１１（Ｉ２）　（Ｉ３
（Ｉ４））に比例した電流が流れるようにしている。

第９図は、２差動２相直流ブラシレスモータにおけるホ
ール素子Ｈ１のホール起電圧ｖ１とホール素子Ｈ２のホ
ール起電圧ｖ３とを示す図であって、横軸は電気角であ
る。また、第１０図はステータコイルＬ１に流れるステ
ータコイル電流１１と、ステータコイルＬ２に流れるス
テータコイル電流工２どの時間軸上での変化態様であり
、さらに、第１１図はステータコイルＬ３に流れるステ
ータコイル電流■３と、ステータコイルＬ４に流れるス
テータコイル電流■４どの時間軸上での変化態様であっ
て、第１０図及び第１１図において横軸は電気角である
。

第１２図は減算回路５ＵＢＩによる減算によって結果的
に得られるステータコイルＬ１に流れるステータコイル
電流■１と、ステータコイルＬ２に流れるステータコイ
ル電流Ｉ２との減算結果（１１−１２）、及び、減算回
路５ＵＢ２による減算によって結果的に得られるステー
タコイルＬ３に流れるステータコイル電流Ｉ３と、ステ
ータコイルＬ４に流れるステータコイル電流Ｉ４との減
算結果（Ｒ３−Ｉ４）を示しているものである。

２差動２相直流ブラシレスモータにおいては、１つのホ
ール素子Ｈ１（Ｒ２）の２つの電圧端子にそれぞれ発生
されたホール起電圧によって切換えられるステータコイ
ル電流■１とＩ　２（Ｉ　３とＩ４）とは、それらの切
換えの時点付近で第１０図（第１１図）中に示されてい
るように必らず重複する部分があるから、単に電流検出
抵抗Ｒ１１とＲ１２（Ｒ１３とＲ１４）とによって検出
された電流と比例する電流をホール素子Ｈ１（Ｒ２）の
電流端子に供給するようにしても。

ホール素子Ｈ１（Ｒ２）の電流端子に供給される電流が
トルクに比例したものにはならないことは、第１０図及
び第１１図に示されている各ステータコイル電流１１〜
工４の時間軸上の変化態様からみても明らかである。

しかし、第５図示の直流ブラシレスモータのように、減
算回路５ＵＢＩ（ＳυＢ２）によって結果的に２つのス
テータコイル電流１１とＩ　２（Ｉ　３とＩ４）の差が
得られるようにすると、その差（ＩＩ−Ｉ２）　（（Ｒ
３−１４））は第１２ＷＩに示されているように、時間
軸上で完全に分離された、すなわち、各ステータコイル
電流ＩＩとＩ　２（Ｉ　３と１４）とで発生するトルク
に比例している電流を得ることができ、第１２図示のよ
うな各ステータコイル電流１１とＩ　２（Ｉ　３と１４
）との差信号（Ｉ　１−　Ｉ　２）　（（Ｉ　３−　Ｉ
　４））を両波整流すれば、第３図について説明したと
同様に、ホール素子Ｈ１（Ｒ２）の電流端子には、各ス
テータコイル電流１１とＩ　２（Ｉ　３とＩ４）とで発
生するトルクに比例した電流が供給できるのであり、ホ
ール素子Ｈ１（Ｒ２）の電圧端子に、トルクと対応した
ホール起電圧を発生させることが可能になるのである。

第５図示の直流ブラシレスモータにおいても、ホール素
子Ｈ１（Ｒ２）の電圧端子に発生したホール起電圧Ｖｌ
　（Ｖ３）が両波整流回路ＡＲＣＩ、　ＡＲＣ２と加算
回路とによってトルク検出信号となされ、そのトルク検
出信号がステータコイル電流供給回路に負帰還されてモ
ータの回転トルクが一定になされるように制御される点
は、既述した実施例の直流ブラシレスモータと同様であ
るが、この第５図示の直違コ嶋Ｓ／　ｌｊ　１エーカ）
十つ全１り媚言凌イニＸｔ　＋＋　１モータであるので
、トルク指令電圧Ｖｔとトルク検出信号との比較回路が
２個用いられている点だけが、既述の第２図乃至第４図
示の４差動２相直流ブラシレスモータの実施例の場合と
は異なっている。なお、第５′ｔＪ！ｉにおいて、　０
Ｐ２２は演算増幅器、Ｘ３２はトランジスタ、８０〜８
５は抵抗である。

したがって、第５図示の実施例の直流ブラシレスモータ
においても、既述した第２図乃至第４図示の実施例の直
流ブラシレスモータと同様に常に一定の回転トルクでモ
ータを回転させることができるのである。

（効果）以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の直流ブラシレスモータはマグネットロータと、ステ
ータコイルと、ホール素子により位置検出が行なわれ、
それに基づいてステータコイル電流の切換えを制御する
ようになされた電子回路を有するステータコイル電流供
給回路などを備えている直流ブラシレスモータであって
、前記した位置検出のためのホール素子をマグネットロ
−タにおける界磁マグネットで発生した界磁４束の内で
、ステータコイルに鎖交してトルクの発生に有効な鎖交
磁束が検出できる位置に設置する手段と、前記したホー
ル素子の電流端子間にステータコイル電流に比例する電
流を供給する手段と、前記したホール素子の電圧端子に
出力された信号に基づいて各相のトルク検出信号を得る
手段と、前記した各相のトルク検出信号の総和として得
られるモータの発生トルク信号と所定のトルク指令電圧
とを比較して得た誤差信号をステータコイル電流の供給
回路に帰還して、発生トルク変動を軽減させる手段とを
備えてなるものであるから、本発明の直流ブラシレスモ
ータでは、位置検出用のホール素子がトルク検出用のホ
ール素子としても機能するような回路構成としているの
で、ホール素子の個数を従来の直流ブラシレスモータで
使用されているホール素子と同数でよく、したがって、
簡単な構成により、常に一定の回転トルクで回転する直
流ブラシレスモータを容易に提供することができるので
あり、本発明の直流ブラシレスモータによれば、従来の
直流ブラシレスモータにおける欠点は良好に解決される
のであり、また、既提案の直流ブラシレスモータと比較
しても、既提案の直流ブラシレスモータにおいては、位
置検出用のホール素子の個数と同じ個数のトルク検出用
ホール素子が必要とされ、複雑な回路配置となっていた
が、本発明の直流ブラシレスモータにおいては、前述の
ように位置検出用のホール素子とトルク検出用のホール
素子とが兼用されているので、既提案の直流ブラシレス
モータに比べても構成が簡単になるという利点が得られ
る他、本発明の直流ブラシレスモータにおいてはステー
タコイル電流波形や、マグネットロータの界磁々界発生
用のマグネットの着磁パターンの何如に抱わらずにトル
クの検出が良好に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直流ブラシレスモータのトルク発生ブ
ロック図、第２図乃至第５図は本発明の直流ブラシレス
モータの容具なる実施例の回路図、第６図乃至第１２図
及び第１７図乃至第２０図は説明用特性曲線例図、第１
３図は従来の直流ブラシレスモータのトルク発生ブロッ
ク図、第１４図は従来の直流ブラシレスモータの一例の
回路図、第１５図は直流ブラシレスモータの一例のもの
の界磁マグネットとステータコイルとの関連配置を示す
平面図、第１６図は直流ブラシレスモータの一例の縦断
側面図である。Ｈｌ、Ｈ２・・・ホール素子、Ｘ１〜Ｘ３２・・・トラ
ンジスタ、ＯＰ１〜０Ｐ２２・・・演算増幅器、Ｒ１−
Ｒ７，Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ１１’〜Ｒ１４’、９〜３３
，３５．４４〜４７．５０〜５３．５６〜６５．６８〜
７７．８０〜８５・・・抵抗、Ｌ１〜Ｌ４・・・ステー
タコイル、ＡＲＣＩ〜ＡＲＣ４・・・両波整流回路、１
・・・界磁マグ・ネット、３・・・回転軸、４・・・ヨ
ーク、５・・・速度検出信号発生器の磁界発生用のマグ
ネット、７・・・基板８・・・軸受、八ＮＧＬＥ八ＮＧｌｊ八ＮＧＬＥＮＧＬＥ

Claims

【特許請求の範囲】

マグネットロータと、ステータコイルと、ホール素子に
より位置検出が行なわれ、それに基づいてステータコイ
ル電流の切換えを制御するようになされた電子回路を有
するステータコイル電流供給回路などを備えている直流
ブラシレスモータであって、前記した位置検出のための
ホール素子をマグネットロータにおける界磁マグネット
で発生した界磁々束の内で、ステータコイルに鎖交して
トルクの発生に有効な鎖交磁束が検出できる位置に設置
する手段と、前記したホール素子の電流端子間にステー
タコイル電流に比例する電流を供給する手段と、前記し
たホール素子の電圧端子に出力された信号に基づいて各
相のトルク検出信号を得る手段と、前記した各相のトル
ク検出信号の総和として得られるモータの発生トルク信
号と所定のトルク指令電圧とを比較して得た誤差信号を
ステータコイル電流の供給回路に帰還して、発生トルク
変動を軽減させる手段とを備えてなる直流ブラシレスモ
ータ