JP2906926B2 - ブラシレスモータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はステータコイルの逆起
電圧からステータコイルとマグネットロータの相対位置
を検出しブラシレスモータを駆動させるブラシレスモー
タの制御回路における起動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるブラシレスモータの制御回
路としては例えば、特開昭６２ー２８１７９１号公報に
示されているようなものがある。これは、３相全波駆動
方式であり、ホール素子によりマグネットロータの磁束
を検出し、位置検出回路により３相の位置検出信号を論
理処理回路に入力し、スイッチング素子を制御すること
によりブラシレスモータを駆動制御するものである。

【０００３】また、特開平４ー１６１０９２号公報に示
されているように、ホール素子等の位置センサーを用い
ず、ステータコイルの誘起電圧によりステータコイルと
マグネットロータの相対位置を検出し、これに基づいて
スイッチング素子を制御し、ブラシレスモータを駆動制
御するセンサレス方式の制御回路もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のブ
ラシレスモータの制御回路において、前者はホール素子
及びそれに付随する配線等により小型化、コストの低減
化が計りにくいことから、後者のようなセンサレス方式
に移行しつつある。しかしながら、センサレス方式で
は、起動が不安定になり勝ちで、例えば前述の特開平４
ー１６１０９２号公報に示されているものでは、コンデ
ンサの充放電により交互に通電し揺さぶりを掛けて起動
させるようにしている。そして、スイッチ投入時のノイ
ズによる誤動作をその間無通電にして防止しているが、
起動の安定性や確実性には依然として課題が残されてい
る。

【０００５】この発明は上記した従来の課題を解決する
ためになされたもので、その目的はセンサレス方式のブ
ラシレスモータの制御回路における起動の安定性と確実
性を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るブラシレ
スモータの制御装置は、センサレス方式のブラシレスモ
ータの駆動回路に、零から順次上昇する電圧を発生する
第１の電圧発生回路と、一定電圧又は設定された電圧値
から漸減する電圧を発生する第２の電圧発生回路と、第
１の電圧発生回路と第２の電圧発生回路の電圧を比較
し、第１の電圧発生回路の電圧が第２の電圧発生回路の
電圧を越えると第１の電圧発生回路をリセットする比較
回路と、この比較回路の出力をカウントし出力が所定回
数に達すると第１の電圧発生回路と第２の電圧発生回路
をリセットするリセット信号を出力するカウンタとを含
む起動回路を設け、起動時にこの起動回路の比較回路の
出力で駆動信号出力回路により半導体素子を動作するよ
うにする。

【０００７】請求項２に係るブラシレスモータの制御装
置は、センサレス方式のブラシレスモータの駆動回路
に、電源によりコンデンサに通電することによりそのコ
ンデンサの端子電圧を可変にする第１の電圧発生回路
と、抵抗分割により一定電圧を発生する第２の電圧発生
回路と、第１の電圧発生回路と第２の電圧発生回路の電
圧を比較し、第１の電圧発生回路の電圧が第２の電圧発
生回路の電圧を越えると第１の電圧発生回路をリセット
する比較回路と、この比較回路の出力をカウントし出力
が所定回数に達すると第１の電圧発生回路と第２の電圧
発生回路にリセット信号を出力するカウンタとを含む起
動回路を設け、起動時にこの起動回路の比較回路の出力
で駆動信号出力回路により半導体素子を動作するように
する。

【０００８】請求項３に係るブラシレスモータの制御装
置は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置に
おける第１の電圧発生回路をコンデンサに抵抗器を接続
することで、コンデンサの端子電圧を制御する回路構成
とし、その第２の電圧発生回路をコンデンサに抵抗器を
接続することでコンデンサの端子電圧を制御する回路構
成とする。

【０００９】請求項４に係るブラシレスモータの制御装
置は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置に
おける第１の電圧発生回路を電源によりコンデンサに通
電しその端子電圧を制御する回路構成とし、その第２の
電圧発生回路を電源によりコンデンサに通電しその端子
電圧を制御する回路構成とする。

【００１０】請求項５に係るブラシレスモータの制御装
置は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置に
おける第１の電圧発生回路をコンデンサに抵抗器を接続
することで、コンデンサの端子電圧を制御する回路構成
とし、その第２の電圧発生回路を電源によりコンデンサ
に通電しその端子電圧を制御する回路構成とする。

【００１１】請求項６に係るブラシレスモータの制御装
置は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置に
おける第１の電圧発生回路を電源によりコンデンサに通
電しその端子電圧を制御する回路構成とし、その第２の
電圧発生回路をコンデンサに抵抗器を接続することで該
コンデンサの端子電圧を制御する回路構成とする。

【００１２】請求項７に係るブラシレスモータの制御装
置は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置に
おける第１の電圧発生回路と、第２の電圧発生回路と比
較回路を、発振器とその波形を計数するデジタルカウン
タ及び比較器により構成する。

【００１３】

【作用】請求項１の発明においては、第１の電圧発生回
路と、第２の電圧発生回路の電圧が比較器により比較さ
れ、第１の電圧発生回路の電圧が第２の電圧発生回路の
電圧を越えると第１の電圧発生回路がリセットされるの
で、比較回路の出力により形成される回転磁界の周波数
は時間の経過とともに漸増して推移することになる。

【００１４】請求項２の発明においては、特に電源によ
りコンデンサに通電することによりそのコンデンサの端
子電圧を可変にする第１の電圧発生回路と、抵抗分割に
より一定電圧を発生する第２の電圧発生回路との電圧が
比較器により比較され、第１の電圧発生回路の電圧が第
２の電圧発生回路の電圧を越えると第１の電圧発生回路
がリセットされるので、比較回路の出力により形成され
る回転磁界の周波数は直線的に下から漸増していくこと
になり、負荷の大きさにより周波数の直線的変化の勾配
を簡単に変えることができるようになる。

【００１５】請求項３の発明においては、特に第１の電
圧発生回路がコンデンサに抵抗器を接続することで、該
コンデンサの端子電圧を制御する回路構成で、第２の電
圧発生回路がコンデンサに通電しその端子電圧を制御す
る回路構成であるから、これらの電圧を比較し出力する
比較器の出力により形成される回転磁界の周波数は、始
動から比較的長い時間かけて同期回転に引き込む非直線
的にゆっくり漸増するものとなる。

【００１６】請求項４の発明においては、特に第１の電
圧発生回路が電源によりコンデンサに通電しその端子電
圧を制御する回路構成で、第２の電圧発生回路が電源に
よりコンデンサに通電しその端子電圧を制御する回路構
成であるから、これらの電圧を比較し出力する比較器の
出力により形成される回転磁界の周波数は、始動から比
較的長い時間かけて同期回転に引き込む非直線的にゆっ
くり漸増するものとなる。

【００１７】請求項５の発明においては、特に第１の電
圧発生回路がコンデンサに抵抗器を接続することで、該
コンデンサの端子電圧を制御する回路構成で、第２の電
圧発生回路が電源によりコンデンサに通電しその端子電
圧を制御する回路構成であるから、これらの電圧を比較
し出力する比較器の出力により形成される回転磁界の周
波数は、始動から比較的長い時間かけて同期回転に引き
込む非直線的にゆっくり漸増するものとなる。

【００１８】請求項６の発明においては、特に第１の電
圧発生回路が電源によりコンデンサに通電しその端子電
圧を制御する回路構成で、第２の電圧発生回路がコンデ
ンサに抵抗器を接続することで該コンデンサの端子電圧
を制御する回路構成であるから、これらの電圧を比較し
出力する比較器の出力により形成される回転磁界の周波
数は、始動を始めてから比較的急峻に非直線的に漸増す
るものとなる。

【００１９】請求項７の発明においては、特に第１の電
圧発生回路と、第２の電圧発生回路と比較回路とを、発
振器とその波形を計数するデジタルカウンタ及び比較器
により構成したものであるから、比較器の出力により形
成される回転磁界の経時的な周波数の変化の設定がし易
くなる。

【００２０】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す２相センサ
レス方式のブラシレスモータの制御回路の回路構成図
で、駆動回路１と起動回路２とから構成されている。駆
動回路１において、３，４はブラシレスモータの各相の
ステータコイルで、マグネットロータ（図示しない）と
ともにブラシレスモータのモータ本体を構成する。５は
半導体駆動信号出力回路で、フィリップフロップ回路と
論理回路により相アームを構成する４個のスイッチング
用のトランジスタ６，７，８，９に導通遮断の制御出力
を出す。１０は、Ｈブリッジに構成されたトランジスタ
６，７，８，９の上段のトランジスタ６，７のエミッタ
に接続されたプラス電源と、下段のトランジスタ８，９
のエミッタに接続されたマイナス電源の中間電源で、ス
テータコイル３，４の共通接続端子に接続されている。
１１は位置検出回路でステータコイル３とステータコイ
ル４の逆起電圧からマグネットロータの相対位置を検出
し、半導体駆動信号出力回路５に出力する。

【００２１】起動回路２において、１２は一定の出力パ
ルスを出力する発振器、１３は発振器１２の出力パルス
を起動スタート信号１４により動作し計数するカウンタ
である。１５はカウンタ１３が定められたパルスを計数
した後に一定時間おいて周波数スイープスタート信号１
６（回転磁界の周波数を漸増させていくことをスタート
させることを意味する信号である）を出力するスタート
信号出力回路である。１７，１８はスタート信号出力回
路１５からの周波数スイープスタート信号１６により初
期状態から電圧が変化する第１の電圧発生回路と第２の
電圧発生回路である。第１の電圧発生回路１７は零から
関数的に上昇する電圧を発生する。また第２の電圧発生
回路１８は一定電圧又は設定された電圧値から関数的に
漸減する電圧を発生する。１９は第１の電圧発生回路１
７と第２の電圧発生回路１８の電圧を比較し、その差の
大小に応じた方形波を出力する比較回路で、その出力は
図２に示すような波形となり、前述の駆動回路１におけ
る半導体駆動信号出力回路５と、起動回路２のカウンタ
２０とに入力される。カウンタ２０は、比較回路１９の
出力を計数し、設定された方形波数を計数した後、リセ
ット信号を出力する。このリセット信号は、第１の電圧
発生回路１７と第２の電圧発生回路１８に入力され、こ
れを初期状態にリセットするとともに、半導体駆動信号
出力回路５にも入力され、半導体駆動信号出力回路５を
位置検出回路１１の出力により動作するよう切り換え
る。

【００２２】上記構成の制御回路において駆動回路１
は、半導体駆動信号出力回路５からのロジックにより、
各相アームのトランジスタ６，７，８，９を順次導通
し、ステータコイル３，ステータコイル４に通電してブ
ラシレスモータを回転させる。即ち、トランジスタ６が
ベース信号によりオンされて、ステータコイル３に高電
位側から中電位側に向かって電流が流れ、位相で９０度
分通電後にトランジスタ６がオフする。次にトランジス
タ７がベース信号によりオンされて、ステータコイル４
に高電位側から中電位側に向かって電流が流れ、位相で
９０度分通電後にトランジスタ７がオフする。続いてト
ランジスタ８がベース信号によりオンされて、ステータ
コイル３に中電位側から低電位側に向かって電流が流
れ、位相で９０度分通電後にトランジスタ８がオフす
る。さらにトランジスタ９がベース信号によりオンされ
て、ステータコイル４に中電位側から低電位側に向かっ
て電流が流れ、位相で９０度分通電後にトランジスタ９
がオフする。以降この一連の動作の繰り返しにより一定
方向に回転磁界が発生しブラシレスモータが回転する。

【００２３】位置検出回路１１はモータ駆動時にステー
タコイル３、ステータコイル４に発生する逆起電圧によ
り、マグネットロータの位置を検出し、半導体駆動信号
出力回路５に信号を送る。半導体駆動信号出力回路５
は、この信号を処理しトランジスタ６，７，８，９のベ
ース信号により通電切替えタイミングを決める。起動開
始時にはステータコイル３、ステータコイル４に逆起電
圧が発生しないため、位置検出回路１１では適正なマグ
ネットロータの位置を検出できない。そこで起動におい
ては、位置検出回路１１でなく、起動回路２からの信号
を半導体駆動信号出力回路５に送り、図３に示すような
駆動信号に処理させ強制的に通電切り換えをしてブラシ
レスモータを起動させる。

【００２４】起動回路２は当該ブラシレスモータの同期
引き込み周波数帯域において変化する信号を出力し、半
導体駆動信号出力回路５を介してトランジスタ６，７，
８，９を制御し起動のための周波数が経時的に漸増推移
する回転磁界を作り出す。以下に起動回路２に関するい
くつかの具体例を説明する。

【００２５】〈起動回路の具体例１〉起動回路の第１の
電圧発生回路１７と第２の電圧発生回路１８と比較回路
１９とを図４に示すような回路構成とする。図４におい
て、２１は第１の電圧発生回路１７の電源で、２２，２
３はカレントミラー構成のＰＮＰトランジスタ、２４，
２５もカレントミラー構成のＰＮＰトランジスタであ
る。２６，２７，２８はＮＰＮトランジスタ、２９，３
０，３１，３２は抵抗である。３３，３４はコンデン
サ、ａ，ｂは第１の電圧発生回路１７の入力端子と出力
端子で、入力端子ａは抵抗２９を介してＮＰＮトランジ
スタ２６のベース及び抵抗３０を介してＮＰＮトランジ
スタ２７のベースに接続されている。出力端子ｂはＰＮ
Ｐトランジスタ２５のコレクタとコンデンサ３４の接続
点である。

【００２６】第２の電圧発生回路１８において、３５，
３６は電源２１に直列に接続された抵抗で、その分圧点
に第２の電圧発生回路１８の出力端子ｄが接続されてい
る。なおこの第２の電圧発生回路１８の入力端子は、抵
抗分圧のみで比較電圧を作るため必要としない。

【００２７】比較回路１９において、図の３７はオープ
ンコレクタタイプの比較器で、第１の電圧発生回路１７
の出力と第２の電圧発生回路１８の出力がそれぞれ入力
される。３８は比較回路の電源である。３９，４０，４
１はＮＰＮトランジスタ、４２，４３，４４，４５，４
６，４７，４８は抵抗で、比較器３７の出力は比較回路
１９の出力として半導体駆動信号出力回路５とカウンタ
２０にそれぞれ入力される。

【００２８】上記起動回路２において、周波数スイープ
スタート信号１６が第１の電圧発生回路１７の入力端子
ａに入力されると、ＮＰＮトランジスタ２６がオンから
オフし、抵抗３１で決まる定電流がＰＮＰトランジスタ
２２に電源２１から流れる。ＰＮＰトランジスタ２２と
ＰＮＰトランジスタ２３はカレントミラー構成のため、
ＰＮＰトランジスタ２２に流れる電流と同一の電流がＰ
ＮＰトランジスタ２３のコレクタに流れ、これによりコ
ンデンサ３３が充電される。その端子電圧は直線的に上
昇する。ＮＰＮトランジスタ２８はこのコンデンサ３３
の端子電圧をベースに受け、抵抗３２により電流に変換
される。ＮＰＮトランジスタ２８に接続されたカレント
ミラー構成のＰＮＰトランジスタ２４とＰＮＰトランジ
スタ２５は、ＰＮＰトランジスタ２４に流れる電流と同
一の電流がＰＮＰトランジスタ２５のコレクタに流れ
る。これによりコンデンサ３４が充電される。この電圧
は二次関数的に上昇する。この電圧が出力端子ｂから比
較器３７に出力される。

【００２９】一方、第２の電圧発生回路１８の出力端子
ｄには電源２１を抵抗３５，３６により分圧した電圧が
発生し、抵抗４２を介して比較器３７のもう一方の入力
端子に入力される。比較器３７は第１の電圧発生回路１
７の出力電圧が第２の電圧発生回路１８の出力電圧を越
えると同時に、出力が反転しオープン状態からほぼグラ
ンド状態になる。比較器３７の出力がグランド状態にな
ると、ＮＰＮトランジスタ３９がオフし、ＮＰＮトラン
ジスタ４０、４１がオン状態になる。ＮＰＮトランジス
タ４０がオンすると比較器３７の片方の入力は第２の電
圧発生回路１８の出力端子ｄの出力を抵抗４２，４３で
分圧した電圧に下がる。またＮＰＮトランジスタ４１が
オンすると、抵抗４８を介して第１の電圧発生回路１７
の出力端子ｂに繋るコンデンサ３４の電荷が放出され
る。この抵抗４８はピーク電流を制限するとともに、出
力端子ｂの電圧降下を出力端子ｄより遅らせる働きをす
る。

【００３０】第１の電圧発生回路１７の出力端子ｂの電
位が第２の電圧発生回路１８の出力端子ｄの電位より下
がると、比較器３７の出力は反転しオープン状態にな
る。すると、ＮＰＮトランジスタ３９はオンし、ＮＰＮ
トランジスタ４０，４１はオフする。ＮＰＮトランジス
タ４０がオフすると、比較器３７の片方の入力端子の電
位は再び出力端子ｄの電位まで上昇して戻る。ＮＰＮト
ランジスタ４１がオフするとコンデンサ３４は再び直線
的に増大する電流により充電され、第１の電圧発生回路
１７の出力端子ｂの電圧が上昇する。以降この動作が繰
り返される。

【００３１】比較器３７の出力を受けるカウンタ２０
は、比較器３７の出力パルスを所定回数カウントする
と、リセット信号を出力し、第１の電圧発生回路１７の
ＮＰＮトランジスタ２６，２７をオフしてコンデンサ３
３，３４の電圧を零に保持する。こうして、出力端子
ｂ，ｄには図５に示すような電圧波形が発生する。ま
た、比較器３７の出力を受ける半導体駆動信号出力回路
５は、カウンタ２０からのリセット信号が入らない間、
比較器３７からの出力を信号処理してトランジスタ６，
７，８，９を制御し、起動のための回転磁界を形成し、
ブラシレスモータを起動させる。

【００３２】上記した起動回路２では、図６のＡで示す
ように時間の経過とともに直線的に上昇する回転磁界の
周波数が得られ、負荷の大きさに応じてコンデンサ３
３，３４の容量を変えるだけで負荷の異なるブラシレス
モータを円滑にかつ確実に起動させることができる。

【００３３】〈起動回路の具体例２〉この具体例は起動
回路２の第１の電圧発生回路１７と第２の電圧発生回路
１８を図７に示すような回路構成としたもので、その他
の構成は図１に示したものと同じである。即ち、図７に
示すように第１の電圧発生回路１７は、ＮＰＮトランジ
スタ４９と電源２１に直列接続された抵抗５０とコンデ
ンサ５１とにより構成されている。一方、第２の電圧発
生回路１８は、電源２１に直列に接続されたＰＮＰトラ
ンジスタ５２とコンデンサ５３及び分圧用の抵抗５４，
５５により構成されている。第１の電圧発生回路１７の
入力端子ａはＮＰＮトランジスタ４９のベースに接続さ
れ、出力端子ｂは抵抗５０とコンデンサ５１の接続点に
なっている。第２の電圧発生回路１８の入力端子ｃはＰ
ＮＰトランジスタ５２のベースに接続され、出力端子ｄ
は抵抗５４，５５とコンデンサ５３の共通接続点となっ
ている。

【００３４】上記の回路構成において、周波数スイープ
スタート信号１６が第１の電圧発生回路１７の入力端子
ａと第２の電圧発生回路１８の入力端子ｃに入力される
と、ＮＰＮトランジスタ４９とＰＮＰトランジスタ５２
がオン状態からオフする。なお、一方はＮＰＮトランジ
スタ４９で、他方はＰＮＰトランジスタ５２であるの
で、同一の周波数スイープスタート信号１６でオン／オ
フするためにはインターフェースが必要である。第１の
電圧発生回路１７のＮＰＮトランジスタ４９がオフする
と、コンデンサ５１は抵抗５０を通じて充電され、出力
端子ｂの電圧はグランドから電源２１に向かって抵抗５
０とコンデンサ５１で決まる時定数で指数関数的に上昇
する。また、第２の電圧発生回路１８のＰＮＰトランジ
スタ５２がオフすると、出力端子ｄの電圧は電源２１か
ら抵抗５４，５５の分圧に向かってコンデンサ５３と抵
抗５４，５５により決まる時定数で指数関数的に低下す
る。これらが比較回路１９に入力され、具体例１と同様
の動作により起動のための回転磁界が形成され、ブラシ
レスモータが起動する。この具体例２の出力端子ｂ，ｄ
の電圧波形は図８に示すようになり、回転磁界の周波数
は、図６のＢのように始動から比較的長い時間同期回転
に引き込む低い周波数となる。これにより、ブラシレス
モータのマグネットロータとこれに取付けられた例えば
羽根等の重量が大きく慣性モーメントが大きい起動に時
間がかかるような場合の起動が脱調を起こすことなく確
実に行なわれることになる。

【００３５】〈起動回路の具体例３〉この具体例は起動
回路２の第１の電圧発生回路１７と第２の電圧発生回路
１８を図９に示すような回路構成としたもので、その他
の構成は図１に示したもの又は具体例２のものと同じで
あり、同一構成部分の説明は図面に同一符号を付し説明
は省略する。即ち、図９に示すように第１の電圧発生回
路１７は、ＮＰＮトランジスタ５６とカレントミラー構
成のＰＮＰトランジスタ５７，５８並びに抵抗５９とコ
ンデンサ６０により構成されている。一方、第２の電圧
発生回路１８は、ＰＮＰトランジスタ６１とカレントミ
ラー構成のＮＰＮトランジスタ６２，６３とダイオード
６４とコンデンサ６５及び抵抗６６，６７，６８により
構成されている。第１の電圧発生回路１７の入力端子ａ
はＮＰＮトランジスタ５６のベースに接続され、出力端
子ｂはＮＰＮトランジスタ５６のコレクタとＰＮＰトラ
ンジスタ５８のコレクタとコンデンサ６０の共通接続点
となっている。第２の電圧発生回路１８の入力端子ｃは
ＰＮＰトランジスタ６１のベースに接続され、出力端子
ｄは、ＮＰＮトランジスタ６２のコレクタとダイオード
６４とコンデンサ６５の共通接続点となっている。

【００３６】上記の回路構成において、周波数スイープ
スタート信号１６が第１の電圧発生回路１７の入力端子
ａと第２の電圧発生回路１８の入力端子ｃに入力される
と、ＮＰＮトランジスタ５６とＰＮＰトランジスタ６１
がオン状態からオフする。第１の電圧発生回路１７のＮ
ＰＮトランジスタ５６がオフすると、抵抗５９で決まる
電流がＰＮＰトランジスタ５７に流れ、ＰＮＰトランジ
スタ５８のコレクタにも同一の電流が流れ、コンデンサ
６０が充電される。コンデンサ６０は、電源２１、ＰＮ
Ｐトランジスタ５７，５８、抵抗５９による定電流源に
より定電流で充電されているためその端子電圧は、グラ
ンドから電源２１に向かって直線的に上昇する。

【００３７】また、第２の電圧発生回路１８のＰＮＰト
ランジスタ６１がオフすると、抵抗６８で決まる電流が
ＮＰＮトランジスタ６３に流れ、ＮＰＮトランジスタ６
２のコレクタにも同一の電流が流れる、コンデンサ６５
の電荷は電源２１から抵抗６６，６７で分圧された電圧
からダイオード６４の降下電圧を引いた電位に向かって
放電する。コンデンサ６５は定電流で放電されるので電
位は直線的に降下する。これらが比較回路１９に入力さ
れ、具体例２と同様の動作により起動のための回転磁界
が形成され、ブラシレスモータが起動する。この具体例
３の出力端子ｂ，ｄの電圧波形は図１０に示すようにな
り、回転磁界の周波数は、図６のＢのように始動から比
較的長い時間同期回転に引き込む低い周波数となる。こ
れにより、ブラシレスモータのマグネットロータとこれ
に取付けられた例えば羽根等の重量が大きく慣性モーメ
ントが大きい起動に時間がかかるような場合の起動が脱
調を起こすことなく確実に行なわれることになる。

【００３８】〈起動回路の具体例４〉この具体例は起動
回路２の第１の電圧発生回路１７と第２の電圧発生回路
１８を図１１に示すような回路構成としたもので、その
他の構成は具体例２又は具体例３と同じであり、同一構
成部分の説明は図面に同一符号を付し説明は省略する。
即ち、図に示すように第１の電圧発生回路１７は、具体
例２と同様にＮＰＮトランジスタ４９と電源２１に直列
接続された抵抗５０とコンデンサ５１とにより構成され
ている。また、第２の電圧発生回路１８は具体例３と同
様にＰＮＰトランジスタ６１とカレントミラー構成のＮ
ＰＮトランジスタ６２，６３とダイオード６４とコンデ
ンサ６５及び抵抗６６，６７，６８により構成されてい
る。

【００３９】上記の回路構成においては、具体例２の第
１の第１電圧発生回路１７と具体例３の第２の電圧発生
回路１８による組み合わせから、図１２に示すような電
圧波形が出力端子ｂ，ｄに発生し、これらが比較回路１
９に入力され、上記各具体例と同様の動作により起動の
ための回転磁界が形成され、ブラシレスモータが起動す
る。この具体例４による回転磁界の周波数は、図６のＢ
のように始動から比較的長い時間同期回転に引き込む低
い周波数となる。これにより、ブラシレスモータのマグ
ネットロータとこれに取付けられた例えば羽根等の重量
が大きく慣性モーメントが大きい起動に時間がかかるよ
うな場合の起動が脱調を起こすことなく確実に行なわれ
ることになる。

【００４０】〈起動回路の具体例５〉この具体例は起動
回路２の第１の電圧発生回路１７と第２の電圧発生回路
１８を図１３に示すような回路構成としたもので、その
他の構成は具体例２又は具体例３，４と同じであり、同
一構成部分の説明は図面に同一符号を付し説明は省略す
る。即ち、図１３に示すように第１の電圧発生回路１７
は、具体例３と同様にＮＰＮトランジスタ５６とカレン
トミラー構成のＰＮＰトランジスタ５７，５８並びに抵
抗５９とコンデンサ６０により構成されている。また、
第２の電圧発生回路１８は具体例２と同様に電源２１に
直列に接続されたＰＮＰトランジスタ５２とコンデンサ
５３及び分圧用の抵抗５４，５５により構成されてい
る。

【００４１】上記の回路構成においては、具体例３の第
１の電圧発生回路１７と具体例２の第２の電圧発生回路
１８による組み合わせから、図１４に示すような電圧波
形が出力端子ｂ，ｄに発生し、これらが比較回路１９に
入力され、上記各具体例と同様の動作により起動のため
の回転磁界が形成され、ブラシレスモータが起動する。
この具体例５による回転磁界の周波数は、図６のＣのよ
うに始動から比較的短い時間で周波数が上昇することに
なる。これにより、ブラシレスモータのマグネットロー
タとこれに取付けられた例えば羽根等の重量が小さく慣
性モーメントが小さい起動に時間がかからないブラシレ
スモータの起動が円滑に行なわれることになる。

【００４２】〈起動回路の具体例６〉この具体例は起動
回路２の第１の電圧発生回路１７と第２の電圧発生回路
１８と比較回路１９とを図１５に示すような回路構成と
したもので、その他の構成は図１に示したものと同じで
あり、同一構成部分の説明は省略する。即ち、図１５に
示すように第１の電圧発生回路１７をＮ進ダウンカウン
タ６９で構成し、第２の電圧発生回路１８を発振器７０
とＮ進アップカウンタ７１で構成し、比較器７２にそれ
ぞれの出力を入力させるようにしたものである。Ｎ進ダ
ウンカウンタ６９には予めＮ進セット信号の任意のＮ値
が入力される。

【００４３】上記回路構成において、スタート信号がＮ
進ダウンカウンタ６９とＮ進アップカウンタ７１と比較
器７２とにそれぞれ入力されると、Ｎ進アップカウンタ
７１はこれに接続されている発振器７０のクロックをカ
ウントする。この時Ｎ進ダウンカウンタ６９の出力は、
Ｎ値に対応していてこの値が比較器７２に比較入力１と
して入力される。Ｎ進アップカウンタ７１は零からカウ
ントし、出力が比較器７２に比較入力２として入力され
る。Ｎ進アップカウンタ７１がカウントアップし、比較
入力２が比較入力１と同じになると、比較器７２の出力
は反転し、これと同期してリセット信号を発生し、Ｎ進
アップカウンタ７１はリセットされ零になる。さらにＮ
進ダウンカウンタ６９に対してカウントダウン指示信号
を発生し、これによりＮ進ダウンカウンタ６９は１だけ
カウントダウンして比較入力１はＮ値−１となる。この
時、比較入力１と比較入力２とは異なるため比較器７２
の出力は初期状態に戻る。Ｎ進アップカウンタ７１がカ
ウントアップし、比較入力２が比較入力Ｎ値−１になる
と比較器７２の出力が反転し、比較入力２が零になるま
で上記動作を繰り返す。この比較器７２の出力を図１に
示した半導体駆動信号出力回路５に入力して、起動のた
めの回転磁界を形成する。これにより、ブラシレスモー
タが円滑に起動されることになるとともに、比較器７２
の出力により形成される回転磁界の経時的な周波数の変
化の設定もし易くなる。

【００４４】なお、実施例は２相全波駆動方式により説
明したが３相駆動方式でも同様に対応することができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上実施例による説明からも明らかなよ
うに請求項１の発明によれば、第１の電圧発生回路と、
第２の電圧発生回路の電圧が比較器により比較され、第
１の電圧発生回路の電圧が第２の電圧発生回路の電圧を
越えると第１の電圧発生回路がリセットされるので、比
較回路の出力により形成される回転磁界の周波数は時間
の経過とともに漸増して推移することになり、起動出力
が所定回数になると起動回路の出力を止め、駆動回路に
よる駆動に移行する。従って、センサレス方式のブラシ
レスモータの起動の安定性と確実性が得られる。

【００４６】請求項２の発明によれば、特に電源により
コンデンサに通電することによりそのコンデンサの端子
電圧を可変にする第１の電圧発生回路と、抵抗分割によ
り一定電圧を発生する第２の電圧発生回路との電圧が比
較器により比較され、第１の電圧発生回路の電圧が第２
の電圧発生回路の電圧を越えると第１の電圧発生回路が
リセットされるので、比較回路の出力により形成される
回転磁界の周波数は直線的に下から漸増していくことに
なり、負荷の大きさにより周波数の直線的変化の勾配を
簡単に変えることができ、対応性が向上する。

【００４７】請求項３の発明によれば、特に第１の電圧
発生回路がコンデンサに抵抗器を接続することで、該コ
ンデンサの端子電圧を制御する回路構成で、第２の電圧
発生回路がコンデンサに通電しその端子電圧を制御する
回路構成であるから、これらの電圧を比較し出力する比
較器の出力により形成される回転磁界の周波数は、始動
から比較的長い時間かけて同期回転に引き込む非直線的
にゆっくり漸増するものとなり、慣性モーメントの大き
く起動に時間のかかるセンサレス方式のブラシレスモー
タの起動の安定性と確実性が得られる。

【００４８】請求項４の発明によれば、特に第１の電圧
発生回路が電源によりコンデンサに通電しその端子電圧
を制御する回路構成で、第２の電圧発生回路が電源によ
りコンデンサに通電しその端子電圧を制御する回路構成
であるから、これらの電圧を比較し出力する比較器の出
力により形成される回転磁界の周波数は、始動から比較
的長い時間かけて同期回転に引き込む非直線的にゆっく
り漸増するものとなり、慣性モーメントの大きく起動に
時間のかかるセンサレス方式のブラシレスモータの起動
の安定性と確実性が得られる。

【００４９】請求項５の発明によれば、特に第１の電圧
発生回路がコンデンサに抵抗器を接続することで、該コ
ンデンサの端子電圧を制御する回路構成で、第２の電圧
発生回路が電源によりコンデンサに通電しその端子電圧
を制御する回路構成であるから、これらの電圧を比較し
出力する比較器の出力により形成される回転磁界の周波
数は、始動から比較的長い時間かけて同期回転に引き込
む非直線的にゆっくり漸増するものとなり、慣性モーメ
ントの大きく起動に時間のかかるセンサレス方式のブラ
シレスモータの起動の安定性と確実性が得られる。

【００５０】請求項６の発明によれば、特に第１の電圧
発生回路が電源によりコンデンサに通電しその端子電圧
を制御する回路構成で、第２の電圧発生回路がコンデン
サに抵抗器を接続することで該コンデンサの端子電圧を
制御する回路構成であるから、これらの電圧を比較し出
力する比較器の出力により形成される回転磁界の周波数
は、始動を始めてから比較的急峻に非直線的に漸増する
ものとなり、慣性モーメントの小さい起動に時間のかか
らないセンサレス方式のブラシレスモータの起動の安定
性と確実性が得られる。

【００５１】請求項７の発明においては、特に第１の電
圧発生回路と、第２の電圧発生回路と比較回路とを、発
振器とその波形を計数するデジタルカウンタ及び比較器
により構成したものであるから、比較器の出力により形
成される回転磁界の経時的な周波数の変化の設定がし易
くなり、センサレス方式のブラシレスモータへの適用が
し易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すセンサレスブラシレ
スモータの制御回路の回路構成図である。

【図２】この発明の実施例の起動回路における比較回路
の出力波形を示す説明図である。

【図３】この発明の実施例の起動回路における比較回路
の出力に基づく駆動信号を示す説明図である。

【図４】この発明の起動回路の具体例１を示す要部の回
路構成図である。

【図５】具体例１の出力電圧波形を示す説明図である。

【図６】この発明の実施例の制御回路における起動に関
する回転磁界の周波数変化を示す説明図である。

【図７】この発明の起動回路の具体例２を示す要部の回
路構成図である。

【図８】具体例２の出力電圧波形を示す説明図である。

【図９】この発明の起動回路の具体例３を示す要部の回
路構成図である。

【図１０】具体例３の出力電圧波形を示す説明図であ
る。

【図１１】この発明の起動回路の具体例４を示す要部の
回路構成図である。

【図１２】具体例４の出力電圧波形を示す説明図であ
る。

【図１３】この発明の起動回路の具体例５を示す要部の
回路構成図である。

【図１４】具体例５の出力電圧波形を示す説明図であ
る。

【図１５】この発明の起動回路の具体例６を示す要部の
回路構成図である。

【符号の説明】

１ 駆動回路 ２ 起動回路 ３ ステータコイル ４ ステータコイル ５ 半導体駆動信号出力回路 ６ トランジスタ ７ トランジスタ ８ トランジスタ ９ トランジスタ １１ 位置検出回路 １７ 第１の電圧発生回路 １８ 第２の電圧発生回路 １９ 比較回路 ２０ カウンタ ２１ 電源 ２２ ＰＮＰトランジスタ ２３ ＰＮＰトランジスタ ２４ ＰＮＰトランジスタ ２５ ＰＮＰトランジスタ ２６ ＮＰＮトランジスタ ２７ ＮＰＮトランジスタ ３１ 抵抗 ３３ コンデンサ ３４ コンデンサ ３５ 抵抗 ３６ 抵抗 ３７ 比較器 ３９ ＮＰＮトランジスタ ４０ ＮＰＮトランジスタ ４１ ＮＰＮトランジスタ ４２ 抵抗 ４３ 抵抗 ４８ 抵抗 ４９ ＮＰＮトランジスタ ５０ 抵抗 ５１ コンデンサ ５２ ＰＮＰトランジスタ ５３ コンデンサ ５４ 抵抗 ５５ 抵抗 ５６ ＮＰＮトランジスタ ５７ ＰＮＰトランジスタ ５８ ＰＮＰトランジスタ ５９ 抵抗 ６０ コンデンサ ６１ ＰＮＰトランジスタ ６２ ＮＰＮトランジスタ ６３ ＮＰＮトランジスタ ６５ コンデンサ ６６ 抵抗 ６７ 抵抗 ６８ 抵抗 ６９ Ｎ進ダウンカウンタ ７０ 発振器 ７１ Ｎ進アップカウンタ ７２ 比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 元木 和茂 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 深瀬 雄一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 早川 高広 岐阜県中津川市手賀野下巾３番40号 三 菱電機エンジニアリング株式会社 名古 屋事業所 中津川支所内 (56)参考文献 特開 平６−90592（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02P 6/18

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多相結線されたステータコイルの逆起電
   圧からステータコイルとマグネットロータの相対位置を
   検出し、これに基づいて複数の半導体素子を駆動信号出
   力回路により制御して上記ステータコイルへの通電タイ
   ミングを決めてブラシレスモータを駆動させる駆動回路
   に、零から順次上昇する電圧を発生する第１の電圧発生
   回路と、一定電圧又は設定された電圧値から漸減する電
   圧を発生する第２の電圧発生回路と、上記第１の電圧発
   生回路と第２の電圧発生回路の電圧を比較し、第１の電
   圧発生回路の電圧が第２の電圧発生回路の電圧を越える
   と第１の電圧発生回路をリセットする比較回路と、この
   比較回路の出力をカウントし出力が所定回数に達すると
   第１の電圧発生回路と第２の電圧発生回路をリセットす
   るリセット信号を出力するカウンタとを含む起動回路を
   設け、起動時にこの起動回路の上記比較回路の出力で上
   記駆動信号出力回路により上記半導体素子を動作するよ
   うにしたことを特徴とするブラシレスモータの制御装
   置。
2. 【請求項２】 多相結線されたステータコイルの逆起電
   圧からステータコイルとマグネットロータの相対位置を
   検出し、これに基づいて複数の半導体素子を駆動信号出
   力回路により制御して上記ステータコイルへの通電タイ
   ミングを決めてブラシレスモータを駆動させる駆動回路
   に、電源によりコンデンサに通電することによりそのコ
   ンデンサの端子電圧を可変にする第１の電圧発生回路
   と、抵抗分割により一定電圧を発生する第２の電圧発生
   回路と、上記第１の電圧発生回路と第２の電圧発生回路
   の電圧を比較し、第１の電圧発生回路の電圧が第２の電
   圧発生回路の電圧を越えると第１の電圧発生回路をリセ
   ットする比較回路と、この比較回路の出力をカウントし
   出力が所定回数に達すると第１の電圧発生回路と第２の
   電圧発生回路をリセットするリセット信号を出力するカ
   ウンタとを含む起動回路を設け、起動時にこの起動回路
   の上記比較回路の出力で上記駆動信号出力回路により上
   記半導体素子を動作するようにしたことを特徴とするブ
   ラシレスモータの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のブラシレスモータの制
   御装置であって、その第１の電圧発生回路をコンデンサ
   に抵抗器を接続することで、該コンデンサの端子電圧を
   制御する回路構成とし、その第２の電圧発生回路をコン
   デンサに抵抗器を接続することでそのコンデンサの端子
   電圧を制御する回路構成としたことを特徴とするブラシ
   レスモータの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のブラシレスモータの制
   御装置であって、その第１の電圧発生回路を電源により
   コンデンサに通電しその端子電圧を制御する回路構成と
   し、その第２の電圧発生回路を電源によりコンデンサに
   通電しその端子電圧を制御する回路構成としたことを特
   徴とするブラシレスモータの制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のブラシレスモータの制
   御装置であって、その第１の電圧発生回路をコンデンサ
   に抵抗器を接続することで、該コンデンサの端子電圧を
   制御する回路構成とし、その第２の電圧発生回路を電源
   によりコンデンサに通電しその端子電圧を制御する回路
   構成としたことを特徴とするブラシレスモータの制御装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のブラシレスモータの制
   御装置であって、その第１の電圧発生回路を電源により
   コンデンサに通電しその端子電圧を制御する回路構成と
   し、その第２の電圧発生回路をコンデンサに抵抗器を接
   続することで該コンデンサの端子電圧を制御する回路構
   成としたことを特徴とするブラシレスモータの制御装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のブラシレスモータの制
   御装置であって、その第１の電圧発生回路と、第２の電
   圧発生回路と比較回路を、発振器とその波形を計数する
   デジタルカウンタ及び比較器により構成したことを特徴
   とするブラシレスモータの制御装置。