JPS622960Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ブラシレス直流モータの駆動回路に
関し、特にモータの正転時と逆転時とで特性に差
が生じないようにしたものである。

第１図はブラシレスモータの駆動回路の従来例
を示し、モータの回転磁石（以下ロータマグネツ
トという。）の回転角度位置を、たとえばホール
素子１等の位置検出素子で検出し、この検出位置
に応じて、たとえば２相の界磁コイル２，３の駆
動電流を切換換制御する。すなわち、位置検出素
子であるホール素子１からの２出力を、それぞれ
オペアンプ４の正・負入力端子、およびオペアン
プ５の負・正入力端子に送ることにより、これら
のオペアンプ４，５の出力が、互いに他を反転し
たものとなるように、あるいは互いに180゜の位
相差となるようにしている。これらのオペアンプ
４，５からの出力は、それぞれ抵抗６，７を介し
てスイツチングトランジスタ８，９のベースに送
り、これらのスイツチングトランジスタ８，９の
コレクタ出力を、それぞれ抵抗１０，１１を介し
て駆動用トランジスタ１２，１３のベースに送つ
ている。これらの駆動用トランジスタ１２，１３
には、双方向性トランジスタが用いられており、
たとえば２相の界磁コイル２，３とそれぞれ直列
接続されており、これらの駆動用トランジスタ１
２，１３がオン・オフ駆動されるとき界磁コイル
２，３の駆動電流がオン・オフ制御される。

このモータ駆動回路において、界磁コイル２，
３側の線路１４が正電圧Vsで、駆動用トランジ
スタ１２，１３のエミツタ側の線路１５が接地位
となるとき、たとえばスイツチングトランジスタ
８がオンすると、このトランジスタ８のコレクタ
電位は、ほぼ回路電源１６の電圧Vccに等しくな
り、抵抗１０を介して電流が流れて、駆動用賭ト
ランジスタ１２のベース電位はこのトランジスタ
１２のベース・エミツタ間飽和電圧Ｖ_BEにほぼ等
しくなるため、抵抗１０の両端にはほぼ等しくな
るため、抵抗１０の両端にはほぼＶ_CC−Ｖ_BEの電
圧が表われ、この抵抗１０の抵抗値を適当に選べ
ば、上記駆動電圧Vsの値にかかわらず、十分な
ベース電流を駆動用トランジスタ１２に与えるこ
とができる。

ところで、このようなブラシレス直流モータの
駆動回路において、界磁コイル２，３に流れる電
流の向きを逆とすることによりモータの回転を逆
転させる場合、たとえば駆動用直流電源１７から
の直流を、反転用の切換スイツチ１８を介して上
記界磁コイル２，３に供給し、切換スイツチ１８
を切換端子ｂ側に切換えて、上記線路１４を接地
電位、線路１５をほぼVsとする場合には、次の
ような不都合が生ずる。

すなわち、線路１４が接地電位、線路１５がほ
ぼVsとなるから、駆動用トランジスタ１１，１
３はエミツタドライブ構成となる。このため、た
とえばスイツチングトランジスタ８がオンして駆
動用トランジスタ１２をオンさせようとしたと
き、界磁コイル２に電流が流れてトランジスタ１
２のベース電位が上昇する。ここで、界磁コイル
２の直流抵抗をＲ_DCとし、このコイル２に流れる
電流をＬ_Lとすれば、駆動用トランジスタ１２に
流せるベース電流Ｉ_Bは、 Ｉ_B＝Ｖ_ＣＣ−（Ｒ_ＤＣ・Ｌ_Ｌ＋Ｖ_ＢＥ）／Ｒ …… となる。この式でＲは抵抗１０の抵抗値であ
り、Ｖ_BEは前述したように駆動用トランジスタ１
２のベース・エミツタ間飽和電圧である。この
式から明らかなように、駆動電源１７の電圧Vs
を高くしてＬ_Lを大きくしようとすると、駆動用
トランジスタ１２のベース電流が減少し、このト
ランジスタ１２を完全にオンできなくなり、たと
えば逆転時のモータのトルクが正転時に比べ減少
する等のように、正転時と逆転時とで特性に差が
生じてしまう。

本考案は、このような従来の欠点を除去し、簡
単な回路構成で正転時と構成時との特性差をなく
すことができるようなモータの駆動回路の提供を
目的とする。

本考案の他の目的は、トルクのオーバーラツプ
およびおちこみを低減し、滑らかなトルクを得る
ことができるモータの駆動回路を提供することに
ある。

すなわち、本考案に係るモータの駆動回路は、
位置検出素子によるロータの検出位置に応じて複
数相の界磁コイルの駆動電源を駆動用双方向性ス
イツチング手段によりスイツチング制御するとと
もに、上記界磁コイルの電源の極性を切換えて正
逆転可能に構成されたモータの駆動回路におい
て、上記複数相の界磁コイルの駆動用双方向性ス
イツチング手段をオン・オフ駆動する複数個のト
ランジスタのエミツタを抵抗を介して回路電源に
接続し、コレクタを上記双方向性スイツチング手
段の制御端子に接続するとともに、定電圧手段を
介して上記トランジスタのベースに定電圧を供給
して上記トランジスタをオン状態とすることを特
徴としている。

したがつて、従来技術では、モータ反転時（逆
転時）のコイル駆動用のトランジスタのベース電
流が、駆動電源の電圧上昇時に減少し、モータの
トルクが減少するという欠点があつたが、本考案
の構成を用いることにより、コイル駆動用トラン
ジスタのベース電流を定電流化してスイツチング
制御でき、モータ反転時（逆転時）で上記駆動電
源電圧が上昇したときでも十分なベース電流の供
給が可能となり、正転時、逆転時での特性差をな
くすことができる。

以下、本考案に係る好ましい実施例について、
図面を参照しながら説明する。

第２図は本考案の第１の実施例としてのブラシ
レスモータの駆動回路を示し、モータの回転磁石
（以下ロータマグネツトという。）の回転角度位置
を、たとえばホール素子２０等の位置検出素子で
検出し、この検出位置に応じてたとえば２相の界
磁コイル２１，２２の駆動電流を切換制御してい
る。ここで、位置検出素止として用いられている
ホール素子２０は、いわゆるホール効果を用いて
磁界の強さを電気信号として取り出すものであ
り、印加される磁界の向きに応じて一対の出力端
子の電圧の極性が反転する。このホール素子２０
の一対の出力端子からの出力は、２個の差動増幅
形のオペアンプ２３，２４の正、負入力端子に送
られる。ただし、上記ホール素子２０の一対の出
力端子に対して、オペアンプ２３の正、負入力端
子の接続と、オペアンプ２４の正、負入力端子の
接続とは互いに逆となつており、これらのオペア
ンプ２３，２４の出力は互いに他を反転したもの
となつている。

次に、オペアンプ２３からの出力は、抵抗２５
を介してスイツチングトランジスタ３１のベース
に送られており、オペアンプ２４からの出力は、
抵抗２６を介してスイツチングトランジスタ３２
のベースに送られている。これらのスイツチング
トランジスタ３１，３２のエミツタは、それぞれ
抵抗２７，２８を介して＋Ｖ_CCの回路電源３０の
正端子に接続するとともに、ベースはそれぞれ定
電圧供給素子としての抵抗３３，３４を介して回
路電源３０の正端子に接続されている。これらの
抵抗３３，３４の代わりにツエナダイオード等の
定電圧素子を用いてもよい。

次に、２相の界磁コイル２１，２２の駆動電流
を切換制御する駆動用のトランジスタ４１，４２
としては、たとえば双方向性トランジスタを用い
ている。これらのトランジスタ４１，４２のベー
スは、それぞれ上記スイツチングトランジスタ３
１，３２のコレクタに接続されている。

ここで、２相の界磁コイル２１，２２には駆動
用直流電源４０からの直流が印加されるが、切換
スイツチ４５を切換端子ａ側に接続したときに
は、界磁コイル２１，２２側の線路４３が正電圧
（これをVsとする。）となり、切換端子ｂ側に接
続したときには、トランジスタ４１，４２側の線
路４４が正電圧Vsとなる。

このようなモータの駆動回路において、切換ス
イツチ４５を切換端子ａ側に接続したときには、
線路４３が正電圧Vsとなる。たとえばオペアン
プ２３の出力が接地電位となるとき、スイツチン
グトランジスタ３１のベースには抵抗３３，２５
により分圧された一定の電圧Ｖ_B1が印加されて、
このトランジスタ３１をオンする。このとき、ト
ランジスタ３１のエミツタ電位Ｖ_E1は、このトラ
ンジスタ３１のベース・エミツタ間飽和電圧Ｖ_BE
１とすると、 Ｖ_E1＝Ｖ_B1＋Ｖ_BE1 …… のように一定になる。また、抵抗２７の両端には
Ｖ_CC−Ｖ_E1の一定の電圧が印加されるため、この
抵抗２７の抵抗値を適当な値に選ぶことにより、
駆動用直流電源４０の電圧Ｖ_Sが変化しても、駆
動用トランジスタ４１のベースには一定の十分な
ベース電流を流すことができ、このトランジスタ
４１を完全にオンさせることができる。

次に、切換スイツチ４５が切換端子ｂ側に接続
されたときには、線路４４側が正電圧Ｖ_Sとな
り、線路４３が接地電位となる。このとき、駆動
用トランジスタ４１がオンすると、このトランジ
スタ４１のベース電位は前述したようにほぼＶ_S
まで上昇するが、このＶ_Sが上記Ｖ_Bを越えない範
囲で、上記スイツチングトランジスタ３１，３２
がそれぞれのオン動作時に定電流源として働く。
したがつて、抵抗２７，２８の抵抗値を適当に選
ぶことによつて、Ｖ_Sが高くなつても、駆動用ト
ランジスタ４１，４２のベースには、切換スイツ
チ４５が切換端子ａ側に接続されたときと同様
に、十分なベース電流を流すことができる。した
がつて、モータの正転、逆転にかかわらず、同じ
特性を得ることができる。

次に、第３図は本考案の第２の実施例を示し、
上記第１の実施例の抵抗３３，３４を共通化して
１個の抵抗３５にまとめたものである。他の構成
は上記第１の実施例と同様であるため、図中同じ
部分に同一の参照番号を付し、説明を省略する。

この第２の実施例においては、オペアンプ２
３，２４の特性のばらつき等により、互いに他を
完全に反転した出力とならず、わずかにオーバー
ラツプしてONあるいはOFFした場合でも、スイ
ツチングトランジスタ３１，３２が差動的に動作
することにより、駆動用トランジスタ４１，４２
のベースに流す電流のオーバーラツプまたはおち
こみを減少させることができ、モータのトルクの
オーバーラツプやおちこみを低減できる。なお、
切換スイツチ４５を切換端子ａ，ｂに切換えたと
きのモータの正転、逆転動作は、前述した第１の
実施例と同様であるため説明を省略する。

次に、第４図は本考案の第３の実施例として、
モータのロータマグネツトの回転位置検出素子と
して、フオトインタラプタ５０を用いた例を示し
ている。この第４図に示す第３の実施例におい
て、回路電源３０の正負両端子間には、フオトイ
ンタラプタ５０の発光素子であるLED（発光ダ
イオード）５１と抵抗５３との直列回路を挿入接
続している。また、回路電源３０の両端子間に
は、定電圧素子としての抵抗３３、フオトインタ
ラプタ５０の受光素子であるフオトトランジスタ
５２、および抵抗５４の直列回路を挿入接続して
いる。このフオトインタラプタ５０のLED５１
とフオトトランジスタ５２との間には、たとえば
ロータマグネツトの回転方向に沿つて電気角で
180゜の角度範囲にわたつて配設されたシヤツタ
ープレート等のしやへい板（図示せず）が通過
し、ロータマグネツトの回転に応じて電気角の
180゜毎に上記フオトインタラプタ５０の光路が
しや断、透光状態となる。

さらに、抵抗３３とフオトトランジスタ５２と
の接続点は、スイツチングトランジスタ３１のベ
ースに接続されており、他方のスイツチングトラ
ンジスタ３２のベースは、分圧抵抗３４，５５の
分圧出力端子に接続されている。この分圧抵抗３
４，５５は、回路電源３０の正電圧端子と、フオ
トトランジスタ５２と抵抗５４との接続点に接続
されている。この分圧抵抗の抵抗３４は、スイツ
チングトランジスタ３２のベースに定電圧を供給
するための定電圧素子である。また、スイツチン
グトランジスタ３１，３２のエミツタは共通接続
されて、抵抗３５を介して回路電源３０の正電圧
端子に接続されている。さらに、各スイツチング
トランジスタ３１，３２のコレクタは、駆動用ト
ランジスタ４１，４２のベースにそれぞれ接続さ
れており、これらの駆動用トランジスタ４１，４
２、界磁コイル２１，２２、駆動用直流電源４
０、および切換スイツチ４５の構成は、上記第１
の実施例と同様である。

このような第３の実施例において、抵抗３３，
３４が定電圧素子として作用することにより、前
述した第１の実施例と同様に、切換スイツチ４５
を切換端子ａ側に接続してモータを正転させると
きも、また切換端子ｂ側に接続してモータを逆転
させるときも、各駆動用トランジスタ４１，４２
に十分なベース電流の供給が行なえ、正転、逆転
時の特性差がなくなる。

さらに、この第３の実施例によれば、オペアン
プが不要となり、回路構成がより簡略化され、部
品点数の減少、組立工数の減少による低価格化が
図れ、また信頼性も向上する。

なお、この第４図に示す第３の実施例において
は、スイツチングトランジスタ３２のベースが固
定バイアスとなつておらず、分圧抵抗３４，５５
の一端をフオトトランジスタ５２のエミツタに接
続しているため、抵抗３５の電圧降下が変化して
もオン、オフ動作は正常に行なわれる。

なお、本考案は上記実施例のみに限定されるも
のではなく、たとえば、双方向性トランジスタ４
１あるいは４２を用いる代わりに、双方向性サイ
リスタを用いたり、あるいは第５図に示すよう
に、２個のトランジスタ６１，６２のそれぞれの
エミツタとコレクタとを互いに逆に接続し、それ
ぞれのベースを共通接続した回路を用いてもよ
い。また、これらのトランジスタ６１，６２の代
わりに、サイリスタ等を用いてもよい。さらに、
電圧供給用の素子である抵抗３３（あるいは３
４）の代わりに、ツエナダイオード等の定電圧素
子を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図は本考案
の第１の実施例を示す回路図、第３図は本考案の
第２の実施例を示す回路図、第４図は本考案の第
３の実施例を示す回路図、第５図は双方向性トラ
ンジスタ４１（あるいは４２）の代わりに使用で
きる回路の一例を示す図である。 ２０……ホール素子、２１，２２……界磁コイ
ル、２３，２４……オペアンプ、３１，３２……
スイツチングトランジスタ、３３，３４……定電
圧供給用の抵抗、４１，４２……駆動用トランジ
スタ、３０……回路電源、４０……駆動用直流電
源、４５……切換スイツチ、５０……フオトイン
タラプタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 位置検出素子によるロータの検出位置に応じて
   複数相の界磁コイルの駆動電流を駆動用双方向性
   スイツチング手段によりスイツチング制御すると
   ともに、上記界磁コイルの電源の極性を切換えて
   正逆転可能に構成されたモータの駆動回路におい
   て、 上記複数相の界磁コイルの駆動用双方向性スイ
   ツチング手段をオン・オフ駆動する複数個のトラ
   ンジスタのエミツタを抵抗を介して回路電源に接
   続し、コレクタを上記双方向性スイツチング手段
   の制御端子に接続するとともに、 定電圧手段を介して上記トランジスタのベース
   に定電圧を供給して上記トランジスタをオン状態
   とすることを特徴とするモータの駆動回路。