JPS6359785A - ブラシレスモ−タ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はテープレコーダあるいはビディオテープレコー
ダ等に用いられるブラシレスモータに関する。

（ロ）従来の技術 最近テープレコーダあるいはビディオテーブレコーダ等
においては、雑音が発生しないことあるいは寿命が長い
ことのためブラシレスモータが多く用いられている。前
記ブラシレスモータは例えば実開昭５９−５３６９６号
公報に記載されているように、各相のコイルに順次電流
を流すため位置検出器にて回転子の位置を検出し、それ
によってスイッチング素子を順次オンオフさせる必要が
ある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 従来のブラシレスモータは上述したように、スイッチン
グ素子を順次オンオフさせるためホール素子の如き位置
検出器を必要としているが、しかしブラシレスモータは
最近機器の小型化に伴い小型且つ薄型化されてきたので
、前記位置検出器を取付けるスペース的な余裕がなくな
ってきた。

本発明はそこで位置検出器を用いることなくして回転子
の回転位置を検出しスイッチング素子を順次オンオフし
、各相のコイルに順次電流を流すことが出来るようにし
たブラシレスモータを提供するものである・ （二〉問題点を解決するための手段 本発明のブラシレスモータは上述したように、各相を構
成する複数のコイルと、これらコイルに接続されたスイ
ッチングトランジスタと、前記各相に対応して設けられ
一入力端子に前記各相に誘起される電圧を一定の比で加
え他入力端子に加えられている基４！ｉ電圧を比較する
比較器と、これら比較器の出力を同一方向付けて加える
ように接続許れたダイオードとにより構成される。

（ネ）作用 本発明のブラシレスモータは上述の如き構成をなすので
、回転子が回転されることにより各コイルに電圧が誘起
される。その誘起された電圧は各比較器の一入力端子に
一定の比で重畳され他入力端子に加えられている基準電
圧と比較され、−比較器の出力を負電圧とし他比較器の
出力を正電圧とするので一つのダイオードが通電し、該
ダイオードに接続されているスイッチングトランジスタ
をオンし一つのコイルに通電し励磁する。回転子が回転
きれると各コイルに誘起される電圧が変化し、それまで
負電圧であった比較器の出力が正電圧となり他の比較器
の出力が負電圧となるので、前記と異なるダイオードが
通電し他のコイルを励磁する。このようにして各相のコ
イルを順次励磁し回転子を回転させる。

（へ）実施例 本発明のブラシレスモータの実施例を図面に従って説明
する。

第１図におイテ、（１）（２）（３）ハｔＪ　、　Ｖ及
びＷ相となる第１．第２及び第３コイルで、一端は共通
接続されるとともに電源に接続され他端は夫々スイッチ
ングトランジスタ（６）（５）（４）を介して接地され
ている。（８）＜７）（９）は第１．第２及び第３比較
器で、一端は夫々抵抗（１１）（１２）（１０）を介し
て前記第１．第２．第３コイル（１）（２）＜３）の一
端に接続されるとともに、抵抗（１４）（１５）＜１３
）及びダイオード（１Ｂ）（１９）（２０）（２１）（
１６）（１７）を介し前記と異なる第１．第２．第３コ
イル（１）（２）＜３）の一端にも接続されており、又
第１．第２及び第３比較器（８）（７）（９）の他端は
第１．第２．第３コイル（１）（２）（３）の共通接続
した中性点に接読されている。さらに第１．第２及び第
３比較器（８）（７）（９）の出力側は一方向になるよ
うに接続したダイオード（２２）（２３）（２４）にて
順次結合されており、ダイオード（２２）に流れる電流
は前記スイッチングトランジスタ（４）に加えられ、又
ダイオード（２３）に流れる１１流はスイッチングトラ
ンジスタ（６）に、さらにダイオード（２４）に流れる
電流はスイッチングトランジスタ（５）に夫々加えられ
る。尚前記抵抗（１０）（１１）〈１２）の抵抗値は抵
抗（１３）（１４）（１５）の抵抗値の１倍になるよう
にしている。

次に本発明のブラシレスモータの動作について説明する
。正弦波に着磁きれているマグネットを市する回転子（
図示せず）が正方向に回転すると、第５図（イ）に示す
ようにＵ相の第１コイル（１）、Ｖ相の第２コイル（２
）及びＷ相の第３コイル（３）の順で１２０度位相の異
なる正弦波の誘起電圧ｕ、ｖ。

Ｗを生じる。ここで各相の通電タイミングを考處すると
、例えばＷ相の第３コイル（３）には第５図で示すｔｏ
　　ｔ＋の期間に通’ｔすれる。このｔｏ−ｔ、の期間
における誘起電圧の関係は（１）式の通りである。

２　Ｅｗ＋　（Ｅｕ　ｏｒ　Ｅｖ）　＜　ＶＮ　　・＝
”（１）ここでＥｏ　　・・・・・・第１コイル（１）
に誘起きれる誘起電圧 Ｅｖ　　・・・・・・第２コイル（２）に誘起される誘
起電圧 ＥＶ　　・・・・・・第２コイル（２）に誘起される誘
起電圧 Ｅ、　　・・・・・・第３コイル（３）に誘起される誘
起電圧 ＶＮ　　・・・・・・第１．第２及び第３コイル（１）
（２）（３）を結合した中性点の電 位である。

第１図Ｆ点において、誘起電圧ＥＵ又は誘起電圧Ｅｙは
ダイオード（１６）（１７）により大きい方のみが誘起
電圧Ｅｗに重畳される。従って第３比較器（９）の正入
力端子点Ｃに加えられる電圧は２Ｅｗ＋（Ｅ、、ｏｒＥ
ｖ　　）・・・・・・・・・・・・・・・（２）となる
（第５図（ニ））。

従ってＷ相の第３フイル（３）をオンするのは、前記（
２）式の電圧が前記中性点の電位■９と比較して負にな
る期間である。即ち前述のｉｏ　　ｔ＋の期間では第３
コイル（３）に誘起され抵抗（１０）に生じる電圧は−
ｋ（但しＥ。は各コイルに誘起され抵抗（１０）に生じ
る最大電圧）以下となり、きらに第１コイル（１）又は
第２コイル（２）に誘起され抵抗（１３）に生じる電圧
はＥ。より大きくなることがないから前記（２）式で示
す第３比較器（９）の正端子に加わる電圧は負端子に加
わる■８より常に負となるので、第３比較器（９）の出
力は負となる。

一方第１比較器（８）の正入力端子Ｂ点に加わる電圧は ２　Ｅｕ＋　（Ｅｗ　ｏｒ　Ｅｖ　）　”””・”（３
）となり、常に負入力端子に加わる電圧■、より大きく
なるので、第２比較器（８）の出力は正となる。従って
ダイオード（２２）は導通しスイッチングトランジスタ
（４）に順バイアス電圧を加え該スイッチングトランジ
スタ（４）をオンきせるため、第３コイル（３）に′Ｗ
ＬＲよりの電圧が供給される。

回転子の回転が進み１１−１１の期間になると、第２比
較器（８）の正端子Ｂ点に加えられる前述（３）式の電
圧が中性点の電位Ｖ８より負になり（第５図ハ）、第２
比較器（７）の正端子Ａ点に加わる電圧は ２　Ｅｖ＋　（Ｅｏ　ｏｒ　Ｅｗ　）　　・・・・＝・
・”・”（４）で中性点の電位ＶＮより正となるため（
第５図二）、該第２比較器（７〉の出力が正電圧となり
ダイオード（２３）が導通し、スイッチングトランジス
タ（６）に順バイアス電圧を加え該スイッチングトラン
ジスタ（６）をオンし第１コイノ喧１）に電源よりの電
流を流す。

回転子がさらに回転しｔｚ　　ｔｏの期間になると第２
比較器（７）の正端子Ａ点に加わる電圧が中性点の電位
ｖＮより負となり（第５図口）、該第２比較器（７）の
出力が負となって第３比較器（９）の出力が正となるた
め、ダイオード（２４）がオンしスイッチングトランジ
スタ（５）に順バイアス電圧を加え該スイッチングトラ
ンジスタフ５）をオンし第２コイル（２）に電源よりの
電流を流す。

回転子がｔｏ　　ｔｏの期間より回転されると再びＴ、
−Ｔ、の期間になり、前述の如くスイッチングトランジ
スタ（４）を導通し第３コイル（３）に電源よりの電流
を流し第３コイル（３）を励磁する。このようにスイッ
チングトランジスタ（４）（６）（５＞が次々と導通す
る。

第２図は本発明の他の実施例を示すブロック図で、連動
する切換スイッチ（２６）（２７）（２８）を図示と反
対側に切換えたとき前述と同様な接続となり正方向回転
する。そして切換スイッチ（２６）　（２７）　（２８
）を図示の如く切換えると、ダイオード（２２ａ）（２
３ｇ）（２４ａ）がダイオード（２２）（２３）（２４
）とは逆向きであるので第１．第２及び第３比較器（８
）（７）（９）の出力のダイオードの通電する向きが逆
となり、回転子を逆方向回転させる。即ち回転子が逆回
転されると第１．第２及び第３コイル＜１）（２）（３
）には第６図（イ）に示す如き誘起電圧ｕ、ｖ、ｗが生
じ、ｔｏ−ｔ＋の期間では第２比較器（７）の正端子に
加えられる（４）式で示す電圧が負端子に加えられる電
位ｖＮに対し負になり出力端子に負電圧を生じるが、第
１比較器（８）の正端子は電位ＶＮに対し正となるので
出力端子に正電圧を生じ、ダイオード（２４ａ）をオン
にスイッチングトランジスタに順バイアス電圧を加え、
該スイッチングトランジスタ（５）をオンし第２コイル
（２）に電源よりの電圧を供給し励磁する。

回転子が回転し１、−１　、の期間では第１比較器（８
）より負出力電圧を生じ、第３比較器（９）の出力端子
は正電圧が生じるのでダイオード＜２３ａ）が導通され
、それによりスイッチングトランジスタ（６）もオンさ
れ第１コイル（１）は励磁される。斯様に回転子の回転
に伴いスイッチングトランジスタ（５）、スイッチング
トランジスタ（６）及びスイッチングトランジスタ（４
〉の順で導通され第２コイル（２）、第１コイル（１）
及び第３コイル（３）を順次励磁して回転子を反時計方
向に回転させる。

本発明のブラシレスモーフの実際の回路を示したのが第
３図で、第１．第２及び第３比較器（８）（７）（９）
は夫々トランジスタ（４０）〜（４５）で構成され、前
記トランジスタ（４０）（４２）（４４＞のベースは第
１図の正端子に相当し前記抵抗（１０）〜（１５）及び
ダイオード（１６〉〜（２１）を介し第１．第２及び第
３コイル（１）（２）＜３）の誘起電圧が加えられ、又
トランジスタ（４１）（４３）（４５）のベースは共通
接続され中性点電位Ｖ。Ｃが加えられ、さらにトランジ
スタ（４６）（４７＞（４８）は前記トランジスタ（４
０）（４２）　（４４）にて制御される。トランジスタ
（４９）〜（５４）は切換スイッチ（５５）にて選択的
にオンオフされモータの回転方向を切換える。

今切換スイッチ（５５）の接片が図示の状態に切換えら
れているとトランジスタ（５２）（５３）（５４）がオ
ンされる。そして第５図のｊｏ　　ｉｌの期間ではトラ
ンジスタ（４０）のベース電圧はトランジスタ（４１）
のベース電圧ＶＣＣより負となるので、トランジスタ（
４０）はオフされトランジスタ（４６〉もオフされる。

従ってダイオード接続されたトランジスタ（２２）はオ
ンし、該トランジスタ（２２）にＭｍが流れカレントミ
ラー回路によりトランジスタ（５７）（５８）（５９）
にも電流が流れトランジスタ（４）をオンさせ、第３コ
イル（３）に電流を流し励磁させる。このときトランジ
スタ（４２）　（４４）のベース電圧はトランジスタ（
４３）（４５）のベース電圧より正となるためトランジ
スタ（４２）＜４４）をオンしトランジスタ＜４７）（
４Ｂ）をオンきせるので、トランジスタ（５）（６）は
オフされ第１第２コイル（１）（２）に電流が流れるこ
とがない。

回転子が回転しｔＬ−ｉｔの期間になると、トランジス
タ（４２）のベース電圧がトランジスタ（４３）のベー
ス電圧に比して負となるのでトランジスタ（４２）がオ
フし、又トランジスタ（４７）もオフきれトランジスタ
（２３）がオンさせる。一方Ａ点は正電圧となるのでト
ランジスタ（４４）はオンされトランジスタ（４８）も
オンさせ、電源よりの電流はトランジスタ（４８）、ト
ランジスタ（５４）を通ってダイオード接続きれたトラ
ンジスタ（２３）に流れる。それ故カレントミラー回路
によりトランジスタ（６１）（６０）（６２）に電流が
流れトランジスタ（５）をオンし第１コイル（１）を励
磁する。きらに回転子がｔｚ　　ｔｏの期間ではトラン
ジスタ（６）がオンしコイル（２）に電流を流し励磁す
る。従ってコイル（３）（１）＜２）は第５図クイ）に
示すように順次励磁され回転子を正回転させる。

次に切換スイッチ（５５）の接片を図示と逆のＣＣＷ側
に切換えると今度はトランジスタ（４９）（５０）（５
１）がオンされトランジスタ（５２）　＜５３）（５４
）がオフきれる。そして第６図においてｔｏ−ｔ＋の期
間ではトランジスタ（４８）がオフしトランジスタ（２
４）がオンきれるので、電源よりの電流はオンされてい
るトランジスタ（４７）（５０）を通って前記トランジ
スタ（２４）に流れる。従ってカレントミラーによりト
ランジスタ（６３）（６４）（６５）にも電流が流れ、
トランジスタ＜６）をオンし、第２コイル（２〉を励磁
する。第２図のｔ＋　　Ｌｔの期間になるとトランジス
タ（４７）がオフきれトランジスタ（２３）がオンされ
るので、トランジスタ（６１）（６０）＜６２）に電流
が流れトランジスタ（５）をオンし第１コイル（１）を
励磁する。さらにｔ　ｆｆ１−　ｔ　３の期間になると
トランジスタ（４）をオンし第３コイル（３）を励磁す
る。斯様に切換スイッチ（５５）を図示と反対側に切換
えたときは第６図（ホ）に示すように第１．第３．第２
コイル（１）（３）（２）の順で励磁し回転子を逆方向
に回転する。

次に起動回路について説明する。

電源を投入しても回転子が全く回転されていないとき、
そのままでは回転子は回転出来ず起動させる必要がある
。その起動回路を示したのが第４図で、（７１）（７２
）（７０）は第１．第２及び第３スイッチ回路で各第１
．第２及び第３スイッチ回路（７１）＜７２）　＜７０
）はコレクタに抵抗（７４）（７５）（７３＞を介し前
述第１図の第１．第２及び第３比較器（８）（７）（９
）の正端子の各点Ｂ、Ａ、Ｃの電圧が加えられるトラン
ジスタ＜７７）（７８）（７６）、該トランジスタ（７
７）（７８）＜７６）と夫々ベース及びエミッタが共通
結合されたトランジスタ（８３）　（８４）（８５）・
・・とよりなり、前記トランジスタ（８３）（８４）（
８５）・・・のエミッタにはトランジスタ＜１０５＞が
接続されている。＜８７）＜８６）（８Ｂ）は夫々前記
スイッチングトランジスタ（４）（５）（６）と同期し
オンオフされる補助スイッチングトランジスタで、夫々
トランジスタ（９１）（９６）（８９）を制御する。（
９２）　（９３）（９４）は前記トランジスタ（７９）
（８０）（８１）・・・にて制御されるトランジスタで
、トランジスタ（９８）（９９）（１００）を制御する
。

次に本起動回路の動作を説明する。今電源スイッチ（図
示せず）をオンするとＵ相である第１コイル（１）に通
電されたまま停止きれているとする。第１コイル（１）
が通電されていることは第１比較器り８）の正端子即ち
Ｂ点が負電圧であるので、第１スイッチ回路（７１）の
トランジスタ（７７）のコレクタは中性点に対し負電圧
で、残りのＡ点及び０点の電圧は正電圧であり、第２比
較器（７）から第１比較器（８）に向って電流が流れる
。従ってスイッチングトランジスタ（６）とともに補助
スイッチングトランジスタ（８８）も同期してオンとな
る。補助スイッチングトランジスタ（８８）がオンされ
ると、トランジスタ＜８９）がオンされトランジスタ（
８２）をオフするので第３スイッチ回路（７０〉は強制
的にオフされる。斯る状態で起動回路（図示せず）を動
作させ起動パルスを端子（１０１）に加えると、第２及
び第３スイッチ回路（７１）（７２）は起動パルスに反
応しトランジスタ（７７）（７８）・・・はオンきれ前
記点Ｂ及び点Ａの電位を下げるが、０点の電位はそのま
まであるから第１図において第３比較器（９）の出力が
正電圧で、第１及び第２比較器り８）（７）の出力が負
電圧となるので、第３比較器（９）の出力電圧がダイオ
ード（２４）を通って第２比較器（７）の出力端子に流
れスイッチングトランジスタ（５）をオンするため今度
はＶ相である第２コイル（２）を励磁する。前述の如く
し起動パルスが力日えられるとトランジスタ＜８４）（
８５）　（１０２）（１０３）もオンになり、夫々トラ
ンジスタ（９２）（９３）がオンする。

前記トランジスタ＜９２＞（９３）がオンされるとトラ
ンジスタ（９８〉もオンされ、トランジスタ（８２）を
引続きオフする。

上述のように起動パルスが加えられると第１コイル（１
）から第２コイル（２）に通電が切換えられる。前記ス
イッチングトランジスタ（５）がオンされるとそれに同
期し補助スイッチングトランジスタ（８６）がオンとな
り、トランジスタ（９０）もオンしトランジスタ（１０
５）をオフとするがトランジスタ（１０６）がすでにオ
ンとなっているので第１スイッチ回路（７１）は引続き
起動パルス受付は可能となっている。しかし前記起動パ
ルスがローレベルとなると、トランジスタ（７６）（７
７）（７８）はオフされる。

このときトランジスタフ８６）がオンしているのでトラ
ンジスタ（９０）がオンしトランジスタ（１０５）をオ
フとし第２スイッチ回路（７１）は起動パルスを受付は
不能とする。

従って次に起動パルスが加えられるとトランジスタ（７
６）（７８）がオンし０点及びＡ点を負電圧とするがＢ
点は正電圧のままであるので、第１比較器（８）よりダ
イオード（２２）を通って第３比較器＜９）に電流を流
しトランジスタ（４）をオンしＷ相の第３コイル（３）
に通電される。このように起動パルスが加えられるごと
に第１コイル（１）、第２コイル（２）及び第３コイル
（３）の順序で起動パルスが加えられ回転子が回転され
る。

（ト）発明の効果 本発明のブラシレスモーフは上述したように、多相のコ
イルに誘起される電圧を比較器の一入力端子に一定の比
で加え、他入力端子に加えられている基準電圧と比較し
出力を得、これら出力をダイオードにて一方向にして加
えるようにし前記出力の電圧差により一のダイオードを
オンし、該ダイオードに対応して設けられたーのスイッ
チングトランジスタをオンし、コイルに順次通電するよ
うにしたので従来必要としていた回転検出のためのホー
ル等を不要に出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブラシレスモーフの一実施例を示すブ
ロック図、第２図は本発明のブラシレスモータの他実施
例を示すブロック図、第３図は本発明のブラシレスモー
タの回路図、第４図は本発明のブラシレスモータに用い
た回路図、第５図及び第６図は本発明のブラシレスモー
タの各部の信号波形図である。 （１）（２）（３）・・・第１．第２及び第３コイノ呟
　（４）（５）（６）・・・スイッチングトランジスタ
、（７）（８）（９）・・・第１．第２及び第３比較器
。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 第１ｒＡ 第２図 １６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の相を構成するコイルに誘起される電圧を各
   相ごとに設けた比較器に加え基準電圧と比較し、これら
   比較器の出力を夫々ダイオードにより方向付けて加え、
   比較器の出力が前記−のダイオードを通電したときこの
   ダイオードに対応する相のコイルに通電することを特徴
   とするブラシレスモータ。
2. （２）特許請求の範囲１において、前記第１，第２及び
   第３コイルに夫々第１，第２及び第３スイッチングトラ
   ンジスタを接続し、比較器の−入力端子を夫々対応する
   各コイルに第１の抵抗を介して接続するとともに第２の
   抵抗及びダイオードを介し他のコイルに接続し前記−入
   力端予に各相に生じる誘起電圧を一定比で重畳し他入力
   端子に加えられている基準電圧と比較し、前記第１，第
   ２及び第３の比較器の各出力をリング状になるように同
   一方向付したダイオードにて接続し、前記第１，第２又
   は第３比較器の−出力と他出力との電圧差により前記い
   ずれか−のダイオードをオンし、該ダイオードに対応し
   て設けられた第１，第２又は第３スイッチングトランジ
   スタをオンし、前記第１，第２又は第３コイルのいずれ
   かを励磁することを特徴とするブラシレスモータ。