JPS62201047A

JPS62201047A - ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPS62201047A
Application number: JP61041508A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Kusakabe; 博巳日下部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1987-09-04

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】［発明の目的］（産業上の利用分野〉本発明は、一般に起動トルクが小さく、主として定速回
転用に用いられるブラシレスモータに係り、特にホール
素子を内蔵した集積回路をモータに組込んで小形化　ｉ
Ｊ形化したブラシレスモータに関する。

〈従来の技術）近年、超小形、薄形のヘッドホーンステレオや、小形の
一体形ビデオカメラ等の普及に伴い、偏平な低コストの
モータが要求されるようになってきた。権限までの形態
では、偏平ブラシレスモータが必須になってくるが、従
来の概念では、コスト上昇が避けられなかった。

ブラシレスモータのシステムの簡易化、ローコスト化は
、例えば米国特許第４，２１１，９６３号等に見られる
ように、ホール素子１個の２相半波モータでありながら
、ロータマグネットのＷ磁に工夫を施し、巧妙にトルク
が零となる死点を発生させないようにしたモータがある
。しかしながら、ホール素子が１個であるとは言え、複
雑な電子回路を別に設けてモータを制御することに変わ
りはなく、ブラシ付モータとコストで競合できるところ
までは行っていない。

第３図は、このような従来のブラシレスモータのシステ
ムの例を示すもので、ステータ本体１１には、３組のス
テータコイル１２が２相で計６個装看されている。また
、このステータ本体１１には、位置検出用のホール素子
１３も取付けられている。このようなステータ本体１１
は、７本のワイヤ１４を介して、上記ステータコイル１
２の駆動回路が構成された電子回路基板１５に電気的に
接続されている。

上記ワイヤ１４の７本の内訳は、上記ステータコイル１
２用に３本、上記ホール素子１３の電流供給用に２本、
ホール電圧検出信号用に２本である。上記電子回路基板
１５には、上記ステータコイル１２の駆動回路を構成す
るモータ制御回路用の集積回路１６゜速度調整用の半固
定抵抗器１７．及びいくつかのチップ部品１８が装着さ
れている。上記チップ部品１８は、チップパワートラン
ジスタ、抵抗、コンデンサ等である。なお、図中１９は
、電源供給用の引出線である。また、特に図示はしない
が、上記ステータコイル１２と対向して、例えば６極に
着磁されたロータマグネットが設けられている。

このような構成のブラシレスモータは、磁界検出用の上
記ホール素子１３で転流のタイミング信号を得て、上記
ステータコイル１２の各相を交互にオン・オフして回転
トルクを得ていた。上記磁界検出用のホール素子１３は
、ゲルマニウム（Ｇｅ　）、シリコン（Ｓｉ）、インジ
ウム・アンチモナイド（ＩｎＳｂ）、インジウム・アー
セナイド（ＩｎＡｓ）等が用いられており、前述の構成
のように上記ステータコイル１２の駆動回路とは別に設
けられていた。

このように、従来のブラシレスモータのシステムは、か
なり複雑であり、従来のブラシ付モータとコストの点で
相当開きがあったため、普及形の前述のようなセットに
は採用が難しかった。また、電子回路部が基板１５の面
積を要したため、小形化にも難があった。

また、ホール素子等の特別な位置センサを有しないセン
サレスシステムも現に存在しており、コスト面で有望視
されているが、起動する際の位置決めに時間を要し、モ
ータの立上がり特性にやや問題があるため、用途が限ら
れる。なお、このシステムは、コイルそのものの発生す
る誘導起電圧を用いてロータの位置検出をするために、
ロータ停止時には位置を検出する術がなく、前述のよう
な起動操作を必要とするものである。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記の点に鑑みて成されたもので、小形　ｉｌ
形で低コストのブラシレスモータを提供するものである
。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）すなわち、この発明に係わるブラシレスモータにあって
は、少なくとも２相のステータコイルが装着される本体
に一体的に設けられた基板の、上記ステータコイルとの
相対位置関係が転流に必要な電気角に相当する位置に、
モータ制御回路と位置検”出用のセンサをモノリシック
化した集積回路を装着したものである。

（作用）上記のようにして構成されるブラシレスモータにあって
は、上記集積回路チップの位置検出用センサが上記ロー
タマグネットの位置を検出し、またモータ制御回路が上
記センサによって検出された上記ロータマグネットの位
置に応じて上記ステータコイルの各相に選択的に駆動電
流を流すと共に、上記ロータマグネットに等価的に印加
されるトルクが常に同一回転方向に働き回転を継続する
ように制御する。よって、上記ステータコイルの駆動回
路を別体で構成する必要がなくなり、部品点数を減らす
ことが可能となる。

（実施例）以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図はその構成を示すもので、ステータ本体１１には、各
巻線が１個置きに直列結線された２相のステータコイル
１２が装着されている。また、このステータ本体１１に
は、プリント基板１５が一体的に設けられている。この
基板１５には、フラットパッケージに封入された集積回
路２１が装着されている。この集積回路２１には、ホー
ルセンサが内蔵されており、該チップは丁度転流に必要
な電気角位置になるように、上記基板１５に装着されて
いる。

この集積回路２１のリードフレームは、トルクムラを生
成しないように、非磁性体の材質が用いられている。こ
の集積回路２１のチップ上には、磁界検出用ホール素子
、ホール電圧を増幅する増幅器。

パワートランジスタ、上記ステータコイル１２からの速
度に比例した誘起電圧の検出回路、基準電圧発生器、電
圧比較器等が集積されている。上記基板１５にはまた、
速度調整用の半固定抵抗器１７と、外付のチップコンデ
ンサ１８も装着されている。なお、図中１９は電源と接
地のための引出線である。

また、上記ステータコイル１２と対向して、同図（ｂ）
に示すように、６極に着磁されているロータマグネッ１
−２２が設けられている。このロータマグネット２２は
、一部特殊着磁がトルク死点を避けるために施されてい
るが、その原理は米国特許第４．２１１，９６３号等に
よるものであるので、ここでは割愛する。なお、同図（
ｂ）中２３は、上記ロータ２２と共に回転する構造とさ
れた背面板であり、これは透磁率の高い材質で形成され
ている。

このような構成のブラシレスモータに電源を上記引出線
１９から供給すれば、上記速度調整用の半固定抵抗器１
７によって設定された速度でモータは回転する。

第２図は、上記集積回路２１の内部等価回路を示す図で
ある。図中、３０は該集積回路２１内に作ったホール素
子であり、３１はトランジスタのバイアス適正化と上記
ホール素子３０の温度補償を兼ねたダイオードである。

３２は、特公昭５３−１７０２９に開示されたような正
帰還回路を含んだ菖利得増幅器であり、ホール電圧を増
幅する。３３は中継増幅器で、ホール電圧を更に増幅す
るが、ここでは既にスイッチング動作になっている。動
作電流は、後述する電圧比較器３４の出力によって決定
される。

３５、３６はパワートランジスタであり、ステータコイ
ル１２．　、１２２を交互に駆動する。３７は定電流電
源部である。これは帰還形の定電流回路となっており、
その値はトランジスタの電流密度の違い（比）に起因す
る熱電圧と抵抗によって決まる。

この定電流回路３７は、確実に動作が起動するように、
スタータ回路を含んでいる。

３４は電圧比較器であり、基準電圧発生器からの基準電
圧（ポイント３８）と、ステータコイル１２からの誘起
電圧に比例した電圧を発生するポイント３９との電位差
を比較し、その電位差が零になるように帰還回路が形成
されている。上記ポイント３９には、該集積回路２１外
部に速度調整用の上記半固定抵抗器１７と、平滑用の容
量１８１が接続される。

また、４０はステータコイル１２の誘起電圧検出部であ
る。上記コイル１２が上記パワートランジスタ３５、３
６によって駆動されている期間はオフしており、上記コ
イル１２に電流が流れていない時には、誘起電圧に比例
した電流を導出して、上記ポイント３９に供給する。こ
の検出部４０は、ＶＢＨの逆耐圧が問題にならないよう
に、ＶＢＥ逆耐圧の高いラテラルＰＮＰトランジスタを
利用している。

コンデンサ１８２は、速度制御ループの周波数特性を制
限して発振を押えるためのものである。これは、ループ
利得の設定によっては、必ずしも必要としない外付部品
である。

トランジスタ４１は、サーマルシャットダウン様能を有
している。たった１素子という簡単な構成でチップ温度
を検出することができる。即ち、ペースエミッタ間に印
加される電圧は熱電圧ＶＴに比例した電圧であり、約プ
ラス０．４％／℃の温度特性を有している。また、トラ
ンジスタのＶＢＥは、約マイナス２　ｍＶ／’Ｃ１即ち
約マイナス０．３％／℃程度の温度特性を有しているか
ら、等価的に０．４＋　０．３−０．７％／℃はどの温
度傾斜を検出することになり、温度検知感度が高い。ベ
ースが接続される検知点は、上記定電流源のスタータ回
路のエミッタ抵抗両端電圧を利用しているため、起動待
以外はカットオフされるスタータ回路の握能を乱すこと
なく、素子数節減ができる。

このような回路構成とすることにより、外付部品の少な
い集積回路回路が構成できる。従って、モータの超小形
化、薄形化、更にはローコスト化が実現し、従来のブラ
シ付モータと電子ガバナの組合わせに匹敵するコストが
達成できる。また、［１的に不安定なブラシがないため
、特別なノウハウがなくても組立てが容易で、且つブラ
シ摩耗等による回転速度の経時変動が少なく、寿命が長
い。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明によれば、小形。

薄形で低コストにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるブラシレスモータの構成を示す
もので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、第２図は本
発明のブラシレスモータに適用される集積回路の具体的
な内部等価回路図、第３図は従来のブラシレスモータを
示す図である。１１・・・ステータ本体、　１２・・・ステータコイル
、１５・・・プリント基板、　２１・・・集積回路チッ
プ、２２・・・ロータマグネット。

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも２相のステータコイルと、前記ステータコイ
ルと対向して配置される複数極に着磁されたロータマグ
ネットと、前記ロータマグネットの位置に応じて前記ス
テータコイルの各相に選択的に駆動電流を流すと共に、
前記ロータマグネットに等価的に印加されるトルクが常
に同一回転方向に働き回転を継続するように制御するた
めの位置検出用センサとモータ制御回路とがモノリシッ
ク化された集積回路チップとを具備し、前記集積回路チ
ップは前記ステータコイルが装着された本体と一体的に
設けられた回路基板の前記ステータコイルとの相対位置
関係が転流に必要な電気各位置に相当する位置に配置さ
れていることを特徴とするブラシレスモータ。