JPH08242595A - 無整流子直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置検出素子が不要で、加速駆動、減速駆動
が可能な無整流子直流電動機を提供する。 【構成】 合成回路１で３相の固定子巻線１１，１２、
１３に誘起される逆起電力信号のうちそれぞれ他相の逆
起電力信号を合成して複数相の合成信号を形成し、選択
回路２へ入力する。選択回路２は加減速指令に応じて、
固定子巻線に発生する各相の逆起電力信号、または合成
信号を選択して選択信号を信号整形回路３に出力する。
信号整形回路３は選択信号を整形し整形信号を位置信号
形成回路４に出力し、位置信号形成回路４は整形信号に
より複数相の位置信号を形成して、電力供給回路５に入
力する。電力供給回路５は複数相の位置信号に応じて固
定子巻線に電力を供給して電動機を駆動する。特に減速
駆動状態では、電流の大きさを制限することにより、信
号整形回路の誤動作を防ぎ、安定な加減速駆動を実現す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無整流子直流電動機に
関し、特に固定子巻線に誘起される逆起電力から、固定
子巻線の電流切換えに必要な位置信号を形成するように
した無整流子直流電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、無整流子直流電動機はブラシ付の
直流電動機に比べて機械的接点を持たないため、長寿命
であると同時に電気的雑音も少なく、高信頼性が要求さ
れる産業用機器や映像・音響機器に広く応用されてい
る。

【０００３】この種の無整流子直流電動機のうち、固定
子巻線に誘起される逆起電力から永久磁石回転子の回転
位置を検出する方式のものは、従来よりいくつか提案さ
れている。

【０００４】その一例は、永久磁石回転子が回転したこ
とにより３相の固定子巻線に誘起された逆起電力のゼロ
クロス点を検出し、その出力信号をモノマルチを用いる
ことによって一定時間（電気角で３０度）だけ遅延させ
ることによって６相の位置信号を合成している。そし
て、この６相の位置信号によりそれぞれ駆動用トランジ
スタをオン・オフさせることによって固定子巻線に電流
を通電させる。このような相切換え動作を順次行い、永
久磁石回転子を回転させている（例えば、特開昭６２−
２６０５８６号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、３相の固定子巻線に誘起された逆起電力
のゼロクロス点を検出して得られた出力信号を、モノマ
ルチで回転子の回転数とは無関係に一定時間だけ遅延さ
せるようにしているため、回転数を変化させた場合には
位置信号の位相が正規の位相（電気角で３０度だけ遅
延）からずれ、電動機を最大効率で駆動することができ
ない。また上記のような構成では、電動機に加速トルク
を発生させることはできるが減速トルクを発生させるこ
とができないので、電動機を高速回転から低速回転に移
行させるときには電動機の回転数が自然に減速するのを
待つ必要があるため、速度切換えを短時間に行うことが
できない。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、固定子巻線に
誘起される逆起電力から永久磁石回転子の回転位置を正
確に検出することができ、しかも回転数を任意に変更す
ることが可能な、速度応答性に優れた無整流子直流電動
機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の無整流子直流電動機は、３相の固定子巻
線に発生する逆起電力信号のうちそれぞれ他相の逆起電
力信号を合成して複数相の合成信号を形成する合成回路
と、加減速指令に応じて固定子巻線に発生する各相の逆
起電力信号、または前記合成信号を選択して出力信号を
得る選択回路と、選択回路の出力信号に応動した整形信
号を得る信号整形回路と、整形信号に応動した複数相の
位置信号を形成する位置信号形成回路と、複数相の位置
信号に応じて固定子巻線に電力を供給する電力供給回路
より構成され、加減速指令に応じて信号整形回路に入力
される信号を上記逆起電力信号または合成信号に切換え
るという構成を備えたものである。

【０００８】

【作用】本発明は上記した構成によって、信号整形回路
により固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点
を検出し整形信号に変換する。その整形信号の周期に応
じて位置信号形成回路により電動機の駆動に最適な位相
で位置信号を形成しているので、電動機の回転数を変化
させても固定子巻線の通電位相が変化することはない。
また、選択回路に入力される加減速指令に応じて固定子
巻線に誘起される逆起電力信号、または合成回路により
逆起電力信号から合成した合成信号を選択し、その選択
された信号を信号整形回路に入力し得られた整形信号か
ら、位置信号形成回路により位置信号を形成している。
そして、これら位置信号により電力供給回路の通電制御
を行い、減速時には固定子巻線に通電された電流と巻線
抵抗による電圧降下分が、その固定子巻線に誘起される
逆起電力の大きさより大きくならないように、固定子巻
線に通電される電流を制限するように構成しているの
で、加減速指令に係わらず固定子巻線に発生する逆起電
力のゼロクロス点を正確に検出することができる。その
結果、固定子巻線に誘起される逆起電力から永久磁石回
転子の回転位置を誤動作なく検出することができ、回転
数を任意に変更することが可能な、速度応答性に優れた
無整流子直流電動機を実現することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例における無整流子直
流電動機について、図面を参照しながら説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例における無整流子
直流電動機の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１は合成回路で、３相の固定子巻線１１,１２,１３
に誘起される逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃが入力され
る。合成回路１は入力された逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，
Ｅｃから合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃを合成する。３相の
逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃと３相の合成信号Ｂａ，
Ｂｂ，Ｂｃは選択回路２に入力され、指令端子６に入力
される加減速指令に応じて逆起電力信号もしくは合成信
号が選択され、３相の選択信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃとして
信号整形回路３に入力される。信号整形回路３は３相の
選択信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃのゼロクロス点を検出して整
形信号ｍに変換する。信号整形回路３の出力する整形信
号ｍは位置信号形成回路４に入力される。位置信号形成
回路４では、入力された整形信号ｍを分周して固定子巻
線１１,１２,１３に誘起される逆起電力と同じ周波数の
６相の位置信号が形成される。６相の位置信号は電力供
給回路５に入力される。電力供給回路５は、位置信号に
応じて各固定子巻線１１,１２,１３に順次駆動電流を両
方向に供給する。

【００１１】以上のように構成された一実施例をもとに
して、本発明の無整流子直流電動機の動作について詳し
く説明する。

【００１２】図２は本発明の無整流子直流電動機を構成
する合成回路１の一実施例を示す回路構成図で、電動機
の定常回転におけるその各部信号波形図を図３に示す。

【００１３】図２において、１０１，１０２，１０３，
１０４，１０５，１０６は抵抗器で、抵抗１０１と抵抗
１０２はそれぞれ片方が固定子巻線１２，１３の給電端
子Ｂ，Ｃに接続され、抵抗１０１と抵抗１０２の共通接
続点が合成信号Ｂａの出力端子として出力されている。
同様に、抵抗１０３と抵抗１０４はそれぞれ片方が固定
子巻線１３，１１の給電端子Ｃ，Ａに接続され、抵抗１
０３と抵抗１０４の共通接続点が合成信号Ｂｂの出力端
子として出力されている。抵抗１０５と抵抗１０６はそ
れぞれ片方が固定子巻線１１，１２の給電端子Ａ，Ｂに
接続され、抵抗１０５と抵抗１０６の共通接続点が合成
信号Ｂｃの出力端子として出力されている。

【００１４】図３は図２に示す合成回路１の各部信号波
形図である。図３において、Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃは固定子
巻線１１,１２,１３に誘起される３相の逆起電力信号で
ある。Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃは合成回路１により合成される
合成信号で、逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃを、抵抗１
０１と抵抗１０２、抵抗１０３と抵抗１０４、および抵
抗１０５と抵抗１０６によりそれぞれ抵抗分割されて、
合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃを出力する。ここで、逆起電
力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃは３相信号であるので、Ｅａ＋
Ｅｂ＋Ｅｃ＝０の関係があり、合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂ
ｃはそれぞれ、 Ｂａ＝（Ｅｂ＋Ｅｃ）／２＝−Ｅａ／２ Ｂｂ＝（Ｅｃ＋Ｅａ）／２＝−Ｅｂ／２ Ｂｃ＝（Ｅａ＋Ｅｂ）／２＝−Ｅｃ／２ の関係がる。すなわち、合成回路１は、入力された逆起
電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃからそれぞれの信号を反転
し、大きさを１／２にした合成電圧Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃを
出力する。

【００１５】図４は本発明の無整流子直流電動機を構成
する選択回路２の一実施例を示す回路構成図である。図
４において、選択回路２は、３個の切換えスイッチで構
成され、指令端子６に入力される加減速指令に応じてＸ
側、もしくはＹ側に３個の切換えスイッチを同時に切換
えることができる。すなわち、指令端子６に加速指令が
入力されれば切換えスイッチはＸ側に切換えられ、選択
信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃとして逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，
Ｅｃが選択される。また、指令端子６に減速指令が入力
されれば切換えスイッチはＹ側に切換えられ、選択信号
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃとして合成回路１で得られた合成信号
Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃが選択される。

【００１６】図５は本発明の無整流子直流電動機を構成
する信号整形回路３の一実施例の回路構成図で、電動機
の定常回転におけるその各部信号波形図を図６に示す。

【００１７】図５において、３１,３２,３３は比較回路
で、その入力端子（＋）には選択回路２の選択信号Ｓ
ａ，Ｓｂ，Ｓｃが入力され、入力端子（−）には固定子
巻線１１,１２,１３の中性点ｏが接続されている。３
４,３５,３６はアンド回路で、それぞれ、比較器３１と
３２、比較器３２と３３、比較器３３と３１の出力が接
続されている。３７は３入力のオア回路で、アンド回路
３４，３５，３６の各出力が入力され、オア信号として
整形信号ｍを出力する。

【００１８】図５に示す信号整形回路３の動作につい
て、図６を用いて説明する。図５に示す比較器３１,３
２,３３の入力端子（＋）には、選択回路２の出力する
選択信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが入力される。すなわち、選
択回路２の指令端子６に加えられる加減速指令に応じて
逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ、もしくは合成回路１の
出力する合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃが、それぞれ比較器
３１,３２,３３の入力端子（＋）に入力される。そし
て、比較器３１，３２，３３はそれぞれ選択信号Ｓａ，
Ｓｂ，Ｓｃのゼロクロス点において変化する３相のパル
ス信号ｕ，ｖ，ｗを出力する。固定子巻線の両端電圧
は、巻線に流れる電流と巻線抵抗による電圧降下分と逆
起電力が合成された電圧であるが、逆起電力のゼロクロ
ス点において巻線に供給される電流はゼロなので、３相
のパルス信号ｕ，ｖ，ｗのエッジは、指令端子６に加え
られる加減速指令にかかわらず各選択信号Ｓａ，Ｓｂ，
Ｓｃのゼロクロス点と一致する。整形信号ｕ，ｖ，ｗ
は、アンド回路３４，３５，３６とオア回路３７によっ
て論理合成され、図６に示す整形信号ｍを得ている。整
形信号ｍの立ち上がりエッジは各選択信号の立ち上がり
側のゼロクロス点に対応し、整形信号ｍの立ち下がりエ
ッジは各選択信号の立ち下がり側のゼロクロス点に対応
している。

【００１９】図７は本発明の無整流子直流電動機を構成
する電力供給回路５の一実施例を示す回路構成図であ
る。図７において、２７は永久磁石回転子、１１,１２,
１３は固定子巻線、２０は直流電源である。２１，２
２，２３は、３個のＰＮＰ型の駆動トランジスタで、各
駆動トランジスタはそれぞれ直流電源２０の正極側端子
と固定子卷線１１，１２，１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，
Ｃの間の電流路を形成する。また、２４，２５，２６
は、３個のＮＰＮ型の駆動トランジスタで、各駆動トラ
ンジスタはそれぞれ直流電源２０の負極側端子と固定子
卷線１１，１２，１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの間の
電流路を形成する。駆動トランジスタ２１,２２，２３
の各ベースには、位置信号形成回路５によって形成され
た３相の位置信号ｄ，ｆ，ｈがそれぞれ供給され、駆動
トランジスタ２１，２２，２３の通電を制御する。同様
に駆動トランジスタ２４,２５，２６の各ベースには、
位置信号形成回路５によって形成された３相の位置信号
ｇ，ｉ，ｅがそれぞれ供給され、駆動トランジスタ２
４，２５，２６の通電を制御する。ただし、各駆動トラ
ンジスタのベースに加えられる信号の方向は、ＰＮＰ型
トランジスタ２１,２２,２３には電流を引き出す方向
に、ＮＰＮ型トランジスタ２４,２５,２６には電流を流
し込む方向に加えられる。その結果、永久磁石回転子２
７は回転駆動される。この電力供給回路６の一実施例の
各部信号波形については、後で図１５および図１６にて
詳細に説明する。

【００２０】図８は本発明の無整流子直流電動機を構成
する位置信号形成回路４の一実施例を示す回路構成図で
ある。

【００２１】図８において、８１は論理パルス発生回
路、８２は傾斜信号発生回路、８３は信号合成回路であ
る。信号整形回路３で得られた整形信号ｍは、論理パル
ス発生回路８１と傾斜信号発生回路８２に入力される。
論理パルス発生回路８１は、入力された整形信号ｍを分
周して、固定子巻線１１,１２,１３に誘起される逆起電
力と同じ周波数の６相のパルスｐ１,ｐ２,ｐ３,ｐ４,ｐ
５,ｐ６を出力する。傾斜信号発生回路８２は、入力さ
れた整形信号ｍに応じて傾斜信号ｓｔを発生する。論理
パルス発生回路８１で発生された６相のパルスｐ１,ｐ
２,ｐ３,ｐ４,ｐ５,ｐ６は信号合成回路８３に入力さ
れ、傾斜信号発生回路８２の発生する傾斜信号ｓｔと６
相のパルスｐ１,ｐ２,ｐ３,ｐ４,ｐ５,ｐ６をもとに、
６相の台形波状の位置信号ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉが合
成出力される。信号合成回路８３で合成された６相の位
置信号ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは電力供給回路５に入力
される。

【００２２】図９は位置信号形成回路４を構成する論理
パルス発生回路８１の一実施例の回路構成図、図１０は
その各部信号波形である。図９において、ｍは６相のリ
ングカウンタで整形信号ｍが入力され、６つの出力端子
には図１０に示すｐ１,ｐ２,ｐ３,ｐ４,ｐ５,ｐ６ の６
相パルスを出力する。これらのパルスのパルス幅は電気
角で６０度である。これらの６相パルスｐ１，ｐ２，ｐ
３，ｐ４，ｐ５，ｐ６は図８に示す信号合成回路８３に
それぞれ出力される。

【００２３】図８の傾斜信号発生回路８２の動作につい
て以下に詳しく説明する。図１１は傾斜信号発生回路８
２の一実施例の回路構成図、図１２（ａ）は高速定常回
転状態における各部信号波形図、図１２（ｂ）は低速定
常回転状態における各部信号波形図である。

【００２４】図１１において、４２は両エッジ微分回路
で、入力された整形信号ｍの両エッジのタイミングで微
分パルスｎを作る。微分パルスｎは立ち下がり微分回路
４３に入力され、微分パルスｎの立ち下がりエッジのタ
イミングで微分パルスｒを作る。４１はカウンタ回路
で、所用ビット数のバイナリーアップカウンタ（例え
ば、５ビットカウンタ）であり、クロックパルス発生回
路４０の出力するクロックパルスｃｐをカウントし、微
分パルスｒによってリセットされる。４４はラッチで、
ラッチ４４のセット端子Ｓにはカウンタ回路４１の最上
位ビットの出力が接続され、リセット端子Ｒには微分パ
ルスｒが入力されている。４５はＤ型フリップフロップ
で、ラッチ４４の出力信号ｑを微分パルスｎのタイミン
グで取り込み、保持信号ｓとして出力する。５０は微分
パルスｎに応じて鋸歯状の傾斜信号を発生するための充
放電用コンデンサ、５１，５２はそれぞれ充放電用コン
デンサ５０に充電電流を供給するための第１，第２の定
電流源回路で、充電電流の大きさはそれぞれＩ１，Ｉ２
である。そのうち、第２の定電流源回路５２はスイッチ
５３を介して充放電用コンデンサ５０に接続されてい
る。保持信号ｓはスイッチ回路５３の開閉動作を行う。
すなわち、保持信号ｓが”Ｈ”のときはスイッチを開
き、保持信号ｓが”Ｌ”のときはスイッチを閉じる。５
４は充放電用コンデンサ５０に蓄えられた電荷を放電さ
せるためのスイッチ回路である。微分パルスｎはスイッ
チ回路５４の開閉動作を行う。すなわち、微分パルスｎ
が”Ｈ”のときはスイッチを閉じ、微分パルス信号ｎ
が”Ｌ”のときはスイッチを開く。５５は入力が充放電
用コンデンサ５０に接続されたバッファアンプである。
バッファアンプ５５の出力端子が傾斜信号発生回路８２
の出力端子となり、傾斜信号ｓｔを出力する。

【００２５】図１１に示す傾斜信号発生回路８２の動作
について、まず永久磁石回転子２７が高速定常回転して
いるときについて図１２（ａ）を参照して説明する。

【００２６】図１２（ａ）において、ｍは信号整形回路
３の出力する整形信号で、ｎは両エッジ微分回路４２に
より整形信号ｍの両エッジのタイミングで発生された微
分パルスである。ｒは立ち下がり微分回路４３により微
分パルスｎの立ち下がりエッジのタイミングで発生され
た微分パルスを示す。カウンタ回路４１は、立ち下がり
微分回路４３が微分パルスｒを出力するまでクロックパ
ルスｃｐをカウントする。微分パルスｒは逆起電力検出
回路１の出力する整形信号ｍと同じ周期であるから、カ
ウンタ回路４５の内容は整形信号ｍの周期を計数したこ
とになる。

【００２７】図１２（ａ）のｐに、カウンタ回路４１の
内容をアナログ信号に変えた場合の波形を示す。永久磁
石回転子２７が高速回転している場合には、カウンタ回
路４１の計数値は十分小さく、ラッチ回路４４の各セッ
ト端子Ｓに入力されるカウンタ回路４１の最上位ビット
は常に”Ｌ”の状態であり、ラッチ４４の出力端子Ｑの
出力は”Ｌ”状態にある。

【００２８】したがって、Ｄ−フリップフロップ回路４
５の入力端子Ｄにはラッチ４４の出力端子Ｑの出力”
Ｌ”が入力され、クロック端子ＣＫには両エッジ微分回
路４２の出力する微分パルスｎが入力されているので、
Ｄ−フリップフロップ回路４５の出力する保持信号はｓ
は”Ｌ”状態である。したがって、スイッチ回路５３は
閉じ、充放電用コンデンサ５０には定電流源回路５１と
定電流源回路５２の合成電流（Ｉ１＋Ｉ２）によって充
放電用コンデンサ５０を充電する。ところが、微分パル
スｎが”Ｈ”になるとスイッチ回路５４が閉じ、コンデ
ンサ５０の電荷を放電する。コンデンサ５０の端子電圧
は、バッファ回路５７を介して傾斜信号ｓｔとして出力
される。その結果、傾斜信号ｓｔは、図１２（ａ）に示
すように、整形信号ｍの立ち上がり、立ち下がりの各エ
ッジのタイミングから所定の傾斜で大きくなり、微分パ
ルスｎが”Ｈ”になるとアース電位になる鋸歯状の傾斜
信号になる。

【００２９】永久磁石回転子２７が低速定常回転してい
るときについて、図１１に示す傾斜信号発生回路８２の
動作を、図１２（ｂ）を参照して説明する。

【００３０】永久磁石回転子２７が低速回転している場
合には、信号整形回路３が出力する整形信号ｍのエッジ
間隔は高速回転時よりも長くなり、カウンタ回路４１の
計数値は高速時の計数値（図１２（ａ）のｐ）よりも大
きくなって、最上位ビットが”Ｌ”状態から”Ｈ”状態
に変わる時間がある。そのため、ラッチ回路４４はセッ
トされ、その出力信号ｑも”Ｈ”に変わる（図１２
（ｂ）のｑ）。このときに整形信号ｍのエッジが到来し
て微分パルスｎが発生し、ラッチ回路４４の出力信号ｑ
をＤ−フリップフロップ回路４５で保持するので、Ｄ−
フリップフロップ回路４５の出力する保持信号ｓは”
Ｈ”になる（図１２（ｂ）のｓ）。保持信号ｓが”Ｈ”
であるから、スイッチ回路５６は開く。したがって、コ
ンデンサ５０の充電電流は定電流源回路５１の電流Ｉ１
だけになり、第１の傾斜信号ｓｔの時間的な傾斜は緩や
かになる（図１２（ｂ）のｓｔ）。なお、図１２（ｂ）
に示すｓｔの破線は、合成電流（Ｉ１＋Ｉ２）によって
コンデンサ５０を充電したと仮定した場合の傾斜信号を
表している。

【００３１】このようにして、低速定常回転時において
は、傾斜信号ｓｔの時間的な傾斜を緩やかにし、整形信
号ｍのエッジ間隔におけるピーク値を、高速回転時と同
じになるようにしている。なお、カウンタ回路４１は、
オーバーフロー検出時のカウント停止機能を有し、オー
バーフローを検出したときにクロックパルス信号ｃｐの
カウント動作を停止するようにしてある（図示せず）。

【００３２】図８の信号合成回路８３の動作について、
以下に詳しく説明する。図１３は信号合成回路８３の一
実施例の回路構成図で、図１４はその各部信号波形図で
ある。図１３において、６０は信号合成回路４の入力端
子で、傾斜信号ｓｔが入力される。６３はバッファ回路
で、定電圧源６２が接続され、その電圧に応じた所定の
第１の定電圧信号ｓｆを出力する。６１は反転バッファ
回路で、傾斜信号ｓｔと定電圧信号ｓｆが入力され、定
電圧信号ｓｆを基準にして傾斜信号ｓｔを反転した反転
傾斜信号ｓｄを得ている。また、傾斜信号ｓｔ、定電圧
信号ｓｆおよび反転傾斜信号ｓｄの３つの信号は、各ス
イッチ回路７１，７２，７３，７４，７５，７６にそれ
ぞれ入力されている。なお、スイッチ回路７１，７２，
７３，７４，７５，７６はそれぞれ同一の構成であるの
で、スイッチ回路７１の構成だけを示してある。

【００３３】スイッチ回路７１において、６４，６５，
６６はスイッチで、片方はそれぞれ入力端子６０、バッ
ファ回路６３および反転バッファ回路６１に接続され、
スイッチ６４，６５，６６の他方は共通接続されて抵抗
６７に接続されている。抵抗６７に得られる電圧信号が
合成回路７１の出力となる。図１３において、スイッチ
６４，６５，６６は、論理パルス発生回路２の出力する
６相パルスｐ１,ｐ２,ｐ３,ｐ４,ｐ５,ｐ６ のうち３つ
のパルス（ｐ１，ｐ２，ｐ３）の出力に応じてオン，オ
フされる。そして、スイッチ回路７１の出力端子からは
位置信号ｄが出力される。同様に、スイッチ回路７２，
７３、７４，７５，７６にはそれぞれ３つのパルス信号
（ｐ２、ｐ３、ｐ４）、（ｐ３、ｐ４、ｐ５）、（ｐ
４，ｐ５，ｐ６）、（ｐ５，ｐ６，ｐ１）、（ｐ６，ｐ
１，ｐ２）の出力に応じて、３つのスイッチ（図示しな
い）がオン，オフされる。９１，９２，９３，９４，９
５，９６は電流変換回路で、各スイッチ回路７１，７
２，７３，７４，７５，７６で得られた電圧信号を、そ
れぞれ電圧値に比例した大きさの電流に変換する。ただ
し、電流変換回路９１，９３，９５の出力は電流吸い込
み型で、入力された電圧値に比例した大きさの電流をそ
れぞれの出力端子ｄ，ｆ，ｈから吸い込む。電流変換回
路９２，９４，９６の出力は電流吐き出し型で、入力さ
れた電圧値に比例した大きさの電流をそれぞれの出力端
子ｅ，ｇ，ｉから吐き出す。

【００３４】図１３の信号合成回路８３の動作につい
て、図１４の各部信号波形図を用いて説明する。

【００３５】図１４において、ｍは信号整形回路３の出
力、ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５，ｐ６は論理パルス
発生回路８１の出力、ｓｔは傾斜信号発生回路８２の出
力する傾斜信号を示す。傾斜信号ｓｔは反転バッファ回
路６１に入力されているので、反転バッファ回路６１の
出力からは図１４ｓｄに示すような、第１の定電位信号
ｓｆを基準にしてｓｔを反転した信号ｓｄが得られる
（ｓｄ＝ｓｆ−ｓｔ）。

【００３６】スイッチ回路７１を構成するスイッチ６
４，６５，６６は、論理パルス発生回路２の出力するパ
ルス信号ｐ１、ｐ２、ｐ３に応じて、信号”Ｈ”でスイ
ッチが閉じ、信号”Ｌ”でスイッチが開くので、入力端
子６０，バッファ回路６３および反転バッファ回路６１
の出力はスイッチ回路７１の出力端子に順次接続され、
図１４ｄに示す台形波状の位置信号が得られる。なお、
切換わり時点において両者信号の電圧は等しく、さらに
ｐ１，ｐ２，ｐ３がすべて”Ｌ”の区間になると、スイ
ッチ回路６４，６５，６６すべてが開き、抵抗６７の電
位はアース電位に等しくなる。したがって、抵抗６７に
は整形信号ｍの立ち上がりエッジから始まる立ち上がり
傾斜部分を有する台形波状の位置信号ｄが得られる。

【００３７】以下、同様にして電流変換回路９２，９
３，９４，９５，９６の各出力端子からは、台形波状の
位置信号ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉが出力される。したがっ
て、位置信号形成回路４により、整形信号ｍの各エッジ
から傾斜の始まる６相の位置信号ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，
ｉが得られる。

【００３８】以上のような信号処理により得られた信号
で、電動機を駆動したときの各部波形を図１５および図
１６に示す。

【００３９】図１５は選択回路２の指令端子６に加速指
令を入力したときの各部波形を示す。図１５において、
Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃは固定子巻線１１，１２，１３に誘起
される逆起電力、Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃは合成回路１の出力
する合成信号を示す。選択回路２の指令端子６に加速指
令が入力されたときには、３個の切換えスイッチはＸ側
に切換えら、入力された３相の逆起電力信号Ｅａ，Ｅ
ｂ，Ｅｃと３相の合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃのうち、逆
起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃが選択される。したがっ
て、図１５に示すように整形信号ｍの立ち上がりエッジ
は各逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃの立ち上がり側のゼ
ロクロス点に対応し、整形信号ｍの立ち下がりエッジは
各逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃの立ち下がり側のゼロ
クロス点に対応している。

【００４０】そして、図１５に示すように、図７の駆動
トランジスタ２１，２２，２３の各ベースには、位置信
号形成回路４によって形成された台形波状の３相の位置
信号ｄ，ｆ，ｈ（吸い込み電流）がそれぞれ供給され、
同様に図７の駆動トランジスタ２４，２５，２６の各ベ
ースには、位置信号ｇ，ｉ，ｅ（吐き出し電流）がそれ
ぞれ供給され、６個の駆動トランジスタの通電を制御す
る。永久磁石回転子２７の回転に伴って、位置信号ｄ，
ｆ，ｈ，ｇ，ｉ，ｅが図１５のように変化し、固定子巻
線１１，１２，１３にはそれぞれ図１５のＩａ，Ｉｂ，
Ｉｃに示した台形波状の３相の電流が両方向に供給され
る。Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは固定子巻線１１，１２，１３の
電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの各端子電圧で、固定子巻線１
１，１２，１３のそれぞれに誘起される逆起電力Ｅａ，
Ｅｂ，Ｅｃと、各相に電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが流れるこ
とにより発生した巻線抵抗による電圧降下分（電圧波形
Ｖａのみ斜線で示した部分）を加算した波形である。

【００４１】図１５より明らかなように、選択回路２の
指令端子６に加速指令を入力したとき３相の固定子巻線
に通電される電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、固定子巻線に誘
起される逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃとそれぞれ同位相の
関係にある。その結果、永久磁石回転子２７と固定子巻
線１１，１２，１３は加速トルクを発生し、回転駆動さ
れる。また、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが台形波状になるよ
うに駆動トランジスタの通電を制御しているので、各固
定子巻線１１，１２，１３の逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ
のゼロクロス点において、その固定子巻線に供給される
各電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃはゼロになる。したがって、信
号整形回路３により逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃのゼロク
ロス点の正確な検出が可能である（図１５のｍ）。

【００４２】図１６は選択回路２の指令端子６に減速指
令を入力したときの各部波形を示す。選択回路２の指令
端子６に減速指令が入力されたときには、３個の切換え
スイッチはＹ側に切換えられる。したがって、入力され
た３相の逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃと３相の合成信
号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃのうち、合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ
が選択される。したがって、図１６に示すように、整形
信号ｍの立ち上がりエッジは各合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂ
ｃの立ち上がり側のゼロクロス点に対応し、整形信号ｍ
の立ち下がりエッジは各合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃの立
ち下がり側のゼロクロス点に対応している。そして、図
１６に示すように、図７の駆動トランジスタ２１，２
２，２３の各ベースには、位置信号形成回路４によって
作成された台形波状の３相の位置信号ｄ，ｆ，ｈ（吸い
込み電流）がそれぞれ供給され、同様に、図７の駆動ト
ランジスタ２４，２５，２６の各ベースには、位置信号
ｇ，ｉ，ｅ（吐き出し電流）がそれぞれ供給され、６個
の駆動トランジスタの通電を制御する。

【００４３】永久磁石回転子２７の回転に伴って、位置
信号ｄ，ｆ，ｈ，ｇ，ｉ，ｅが図１６のように変化し、
固定子巻線１１，１２，１３にはそれぞれ図１６に示し
た台形波状の３相の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが両方向に供
給される。Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは固定子巻線１１，１２，
１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの各端子電圧を示し、固
定子巻線１１，１２，１３のそれぞれに誘起される逆起
電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃから各相に電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ
が流れることにより発生した巻線抵抗による電圧降下分
（電圧波形Ｖａのみ斜線で示した部分）を引き算した波
形である。ただし、選択回路２の指令端子６に減速指令
が入力されたときには、固定子巻線に通電される電流に
よって巻線抵抗に発生する電圧降下分が、固定子巻線に
発生する逆起電力の大きさより大きくならないように、
図４の電流変換回路９１，９２，９３，９４，９５，９
６の出力電流を制限するように構成されている（図示せ
ず）。

【００４４】図１６より明らかなように、選択回路２の
指令端子６に減速指令を入力したとき、３相の固定子巻
線に通電される電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、固定子巻線に
誘起される逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃとそれぞれ逆位相
の関係にある。その結果、永久磁石回転子２７と固定子
巻線１１，１２，１３は減速トルクを発生する。また固
定子巻線１１，１２，１３に誘起される逆起電力Ｅａ，
Ｅｂ，Ｅｃのゼロクロス点（合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ
のゼロクロス点に一致）において、固定子巻線に通電さ
れる各電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃはゼロになるため、減速ト
ルクを発生している場合にも、信号整形回路３は合成信
号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃのゼロクロス点の正確な検出が可能
である（図１６のｍ）。

【００４５】図１７は、選択回路２の指令端子６に減速
指令を入力するが、図１６の場合とは異なり、固定子巻
線に通電される電流を制限することなく、十分大きくし
たときの各部波形を示したものである。固定子巻線に通
電される電流を制限することなく十分大きくすると、巻
線抵抗に発生する電圧降下分が、固定子巻線に発生する
逆起電力よりも大きくなるため、図１７のＶａ，Ｖｂ，
Ｖｃに示すように、固定子巻線１１，１２，１３の電流
給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの各端子電圧は、固定子巻線１１，
１２，１３のそれぞれに誘起される逆起電力Ｅａ，Ｅ
ｂ，Ｅｃのゼロクロス点の位置以外にもゼロクロス点を
発生し、合成回路１で合成される合成信号Ｂａ，Ｂｂ，
Ｂｃにも逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃのゼロクロス点の位
置以外でゼロクロス点を発生する。その結果、信号整形
回路３は逆起電力のゼロクロス点だけでなくそれ以外の
ゼロクロス点も検出するため、固定子巻線に通電される
電流を制限せずに減速トルクを発生させる場合には、逆
起電力のゼロクロス点に各エッジが一致した整形信号ｍ
を作成することができない（図１７のｍ）。その結果、
位置信号形成回路４は永久磁石回転子２７の回転に応じ
た位置信号を作成することができず、永久磁石回転子２
７と固定子巻線１１，１２，１３は減速トルクを安定に
発生することができない。

【００４６】すなわち、選択回路２の指令端子６に減速
指令が入力されたときには、固定子巻線に通電される電
流によって巻線抵抗に発生する電圧降下分が、固定子巻
線に発生する逆起電力の大きさより大きくならないよう
に、電流変換回路９１，９２，９３，９４，９５，９６
の出力電流を制限するように構成することにより、減速
トルクを発生している場合にも信号整形回路３は合成信
号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃのゼロクロス点の正確な検出が可能
となり、安定に減速トルクを発生させることができる。

【００４７】図１８は本発明の無整流子直流電動機を構
成する位置信号形成回路４の他の一実施例を示す回路構
成図である。図１８において、８４は位置信号形成回路
を構成するパルス遅延回路、８１は論理パルス発生回
路、８５は信号合成回路である。図１８に示すパルス遅
延回路８４において、１１１は第１のカウント回路、１
１２は第２のカウント回路、１１３はクロックパルス発
生回路である。クロックパルス発生回路１１３は２種類
のクロックパルスｃｋ，２ｃｋを発生しており、ｃｋの
クロックパルスは第１のカウント回路１１１に、２ｃｋ
のクロックパルス（クロック周波数はｃｋの２倍）は第
２のカウント回路１１２に入力されている。１１４は転
送回路で、信号整形回路３の出力する整形信号ｍが入力
され、第１のカウント回路１１１にはその計数値をリセ
ットするリセットパルスｒを、第２のカウント回路１１
２には第１のカウント回路１１１の計数値をロードする
ロードパルスｓを出力する。

【００４８】図１８に示すパルス遅延回路８４の動作に
ついて，図１９の信号波形図を用いて説明する。転送回
路１１４は入力された整形信号ｍ（図１９のｍ）の立上
がり、立下がりの両エッジのタイミングでリセットパル
スｒ（図１９のｒ）とセットパルスｓ（図１９のｓ）を
出力するので，第１のカウント回路１１１はリセットパ
ルスｒが入力されるまでクロックパルスｃｋをアップカ
ウントする。リセットパルスｒは整形信号ｍの立上が
り、立下がりの両エッジと同じ周期であるから、第１の
カウント回路１１１の計数値は整形信号ｍのエッジ周期
を計数したことになる。その様子を図１９のｐに計数値
をアナログ値に変換して示してある。

【００４９】第２のカウント回路１１２には転送回路１
１４の出力するロードパルスｓのタイミングで、第１の
カウント回路１１１のカウント値ｐが初期値として転送
される。第２のカウント回路１１２は、整形信号ｍのエ
ッジ周期を計数した計数値ｐを２ｃｋのクロックでダウ
ンカウントされるので、ロードパルスｓのちょうど中間
点で計数値がゼロになる。その様子を図１９のｑに計数
値をアナログ値に変換して示してある。第２のカウント
回路１１２は、計数値がゼロのときゼロフラグが出力さ
れるように構成されているので、第２のカウント回路１
１２は図１９のｚに示すような遅延パルスｚを出力す
る。

【００５０】整形信号ｍの立上がりエッジと立下がりエ
ッジとの間隔は電気角で６０度に相当するので、図１９
のｚに示すｚの立上がりエッジは整形信号ｍの立上がり
エッジ、立下がりエッジからちょうど電気角で３０度だ
け遅延されたことになる。なお、ロードパルスｓとリセ
ットパルスｒの位相は、図１９の如くリセットパルスｒ
がロードパルスｓより遅延させているのは、第１のカウ
ント回路１１１のカウント値を第２のカウント回路１１
２に確実に転送させるためである。また、図１９では
ｓ，ｒのパルス幅を便宜上大きく記してあるが、パルス
周期に比べて十分に狭いものとする。パルス遅延回路８
４により発生された遅延パルスｚは論理パルス発生回路
８１に入力される。図１８に示す論理パルス発生回路８
１は、図９に示す回路と入力が異なるだけで同一構成で
あるので、図９と同一の番号を付して重複した説明は省
略する。

【００５１】図１８に示す信号合成回路８５において、
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６はオ
ア回路で、論理パルス発生回路８１の出力する論理パル
スｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５，ｐ６の各々２入力の
論理和をそれぞれ電流変換回路９１，９２，９３，９
４，９５，９６に出力する。電流変換回路９１，９２，
９３，９４，９５，９６に入力された論理パルスｐ１，
ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５，ｐ６は、電圧値をそれぞれ電
流値に変換され、各出力端子からｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，
ｉの６相のパルス信号が出力される。なお，９１，９
２，９３，９４，９５，９６は図１３に示す信号合成回
路８３を構成する電流変換回路と同一であるので、図１
３と同一の番号を付して重複した説明は省略する。

【００５２】図１８に示す位置信号形成回路により得ら
れた位置信号で電動機を駆動したときの各部波形を図２
０および図２１に示す。

【００５３】図２０は、選択回路２の指令端子６に加速
指令を入力したときの各部波形を示す。図２０におい
て、Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃは固定子巻線１１，１２，１３に
誘起される逆起電力、Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃは合成回路１の
出力する合成信号を示す。選択回路２の指令端子６に加
速指令が入力されたときには、選択信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓ
ｃとして逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃが選択される。
したがって、図２０に示すように整形信号ｍの立ち上が
りエッジは各逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃの立ち上が
り側のゼロクロス点に対応し、整形信号ｍの立ち下がり
エッジは各逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃの立ち下がり
側のゼロクロス点に対応している。

【００５４】図１８の位置信号形成回路で形成される位
置信号ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは、図２０に示すとおり
６相の矩形波信号で、そのパルス幅は電気角で１２０度
である。６相の位置信号ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは回転
子２７の位置信号となり、第１図の固定子巻線電力供給
回路５に入力される。永久磁石回転子２７の回転に伴っ
て、位置信号ｄ，ｆ，ｈ，ｇ，ｉ，ｅが図２０のように
変化し、固定子巻線１１，１２，１３には、それぞれ図
２０のＩａ，Ｉｂ，Ｉｃに示した矩形波状の３相の電流
が両方向に供給される。図２０のＶａ，Ｖｂ，Ｖｃは固
定子巻線１１，１２，１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの
各端子電圧で、固定子巻線１１，１２，１３のそれぞれ
に誘起される逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃと、各相に電流
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが流れることにより発生した巻線抵抗
による電圧降下分（電圧波形Ｖａのみ斜線で示した部
分）を加算した波形である。

【００５５】図２０より明らかなように、選択回路２の
指令端子６に加速指令が入力されたときは、３相の固定
子巻線に通電される電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、固定子巻
線に誘起される逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃとそれぞれ同
位相の関係にある。その結果、永久磁石回転子２７と固
定子巻線１１，１２，１３は加速トルクを発生し、回転
駆動される。また、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが矩形波状に
なるように駆動トランジスタの通電を制御しているの
で、各固定子巻線１１，１２，１３の逆起電力Ｅａ，Ｅ
ｂ，Ｅｃのゼロクロス点近傍（電気角で６０度）におい
て、その固定子巻線に供給される各電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉ
ｃはゼロになる。したがって、信号整形回路３により逆
起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃのゼロクロス点の正確な検出が
可能である（図２０のｍ）。

【００５６】図２１は選択回路２の指令端子６に減速指
令を入力したときの各部波形を示す。選択回路２の指令
端子６に減速指令が入力されたときには、選択信号Ｓ
ａ，Ｓｂ，Ｓｃとして合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃが選択
される。したがって、図２１に示すように、整形信号ｍ
の立ち上がりエッジは各合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃの立
ち上がり側のゼロクロス点に対応し、整形信号ｍの立ち
下がりエッジは各合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃの立ち下が
り側のゼロクロス点に対応している。

【００５７】永久磁石回転子２７の回転に伴って、位置
信号ｄ，ｆ，ｈ，ｇ，ｉ，ｅが図２１のように変化し、
固定子巻線１１，１２，１３にはそれぞれ図２１に示し
た矩形波状の３相の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが両方向に供
給される。Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは固定子巻線１１，１２，
１３の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの各端子電圧を示し、固
定子巻線１１，１２，１３のそれぞれに誘起される逆起
電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃから各相に電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ
が流れることにより発生した巻線抵抗による電圧降下分
（電圧波形Ｖａのみ斜線で示した部分）を引き算した波
形である。ただし、選択回路２の指令端子６に減速指令
が入力されたときには、固定子巻線に通電される電流に
よって巻線抵抗に発生する電圧降下分が、固定子巻線に
発生する逆起電力の大きさより大きくならないように、
図１８の電流変換回路９１，９２，９３，９４，９５，
９６の出力電流を制限するように構成されている（図示
しない）。

【００５８】図２１より明らかなように、選択回路２の
指令端子６に減速指令を入力したとき、３相の固定子巻
線に通電される電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、固定子巻線に
誘起される逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃとそれぞれ逆位相
の関係にある。その結果、永久磁石回転子２７と固定子
巻線１１，１２，１３は減速トルクを発生する。また固
定子巻線１１，１２，１３に誘起される逆起電力Ｅａ，
Ｅｂ，Ｅｃのゼロクロス点（合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ
のゼロクロス点に一致）の近傍（電気角で６０度）にお
いて、固定子巻線に通電される各電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ
はゼロになるため、減速トルクを発生している場合にも
信号整形回路３は合成信号Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃのゼロクロ
ス点の正確な検出が可能である（図２１のｍ）。しか
も、図２１に示すような矩形波状の位置信号を用いる場
合には、図１６に示すような台形波状の位置信号を用い
る場合より、固定子巻線に通電される電流Ｉａ，Ｉｂ，
Ｉｃがゼロになる期間が長いので、逆起電力Ｅａ，Ｅ
ｂ，Ｅｃのゼロクロス点をより安定に検出できるという
特徴を有する。

【００５９】次に、本発明の実施例の全体的な動作を説
明する。選択回路２の指令端子６に入力される加減速指
令に応じて、図４に示す切換えスイッチはＸ側またはＹ
側に切換えられる。加速指令のときは選択信号Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃとして逆起電力信号Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃが選択さ
れ，減速指令のときは選択信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃとし
て，合成回路１により合成された合成信号Ｂａ，Ｂｂ，
Ｂｃが選択される。したがって、信号整形回路３は、選
択信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを整形することにより、固定子
巻線１１，１２，１３に誘起される逆起電力Ｅａ，Ｅ
ｂ，Ｅｃのゼロクロス点に対応して変化する整形信号ｍ
を形成する。

【００６０】位置信号形成回路４は整形信号ｍをもと
に、図１５、図１６に示す台形波状の６相の位置信号、
もしくは図２０、図２１に示す矩形波状の６相の位置信
号を形成する。得られた６相の位置信号は、それぞれ電
力供給回路５の駆動トランジスタ群に出力する。電力供
給回路５の駆動トランジスタ２１，２２，２３，２４，
２５，２６は位置信号ｄ，ｆ，ｈ，ｇ，ｉ，ｅによって
通電を制御される。したがって、固定子巻線１１，１
２，１３には３相の両方向の電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが供
給される。選択回路２の指令端子６に加速指令が入力さ
れる加速駆動状態では、固定子巻線１１，１２，１３の
逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃと電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとは
同位相となるように位置信号が形成される（図１５また
は図２０）。

【００６１】一方、選択回路２の指令端子６に減速指令
が入力される減速駆動状態では、固定子巻線１１，１
２，１３の逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃと電流Ｉａ，Ｉ
ｂ，Ｉｃとが逆位相となるように位置信号が形成される
（図１６または図２１）。また減速駆動状態では、固定
子巻線に通電される電流は、巻線抵抗に発生する電圧降
下分が、固定子巻線に発生する逆起電力の大きさより大
きくならないように電流を制限することにより、信号整
形回路３が固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロ
ス点を誤検出することを避けることができるので、安定
な加減速駆動を実現できる。一般に電動機の駆動におい
て、電動機に作用する軸ロス等のロストルクは電動機の
回転方向と反対方向に作用し、減速駆動状態ではロスト
ルクが減速トルクに加算されるので、減速駆動時に固定
子巻線に通電される電流を加速駆動時よりも少なく制限
しても特に問題は発生しない。

【００６２】なお、本発明に係わる傾斜信号発生回路８
２では、整形信号ｍの周期に応じて傾斜信号の時間的な
傾斜を２段階に切換えるように構成したが、２段階に限
らずそれ以上に増やしてもよいし、整形信号の周期に応
じて傾斜信号の時間的な傾斜を連続的に変化するように
構成してもよいことは言うまでもない。

【００６３】また、加速駆動状態のときのみ、すなわち
電動機の定常回転状態では台形波状の位置信号を用い、
減速駆動状態では台形波状の位置信号よりも固定子巻線
に通電される電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃがゼロになる期間が
長く、逆起電力Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃのゼロクロス点をより
安定に検出できる矩形波状の位置信号を用いるように構
成してもよい。

【００６４】また、本発明の実施例では、３相のモータ
に限ったが、相数は３相に限らず何相にでも応用できる
ことは言うまでもない。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明の無整流子直流電
動機は、位置検出素子が全く不要な無整流子直流電動機
を実現している。また、加減速指令を入力することによ
り、電力供給回路の駆動トランジスタ群の各ベースに入
力される位置信号の位相を容易に変更することができる
ので、回転子に加速トルクまたは減速トルクを自由に発
生させることができ、電動機を高速回転から低速回転に
移行させるときにも電動機が自然に減速するのを待つ必
要がなく、速度切換えを短時間に行うことができる。

【００６６】また、位置信号（図８の実施例に相当）
は、滑らかな立ち上がり傾斜および立ち下がり傾斜を有
する台形波状にされているので、電流も非常に滑らかな
台形波状になり、固定子巻線の電流の切り換えも滑らか
であり、振動や騒音の著しく小さな電動機を実現でき
る。さらに、整形信号の周期ｍに応じて傾斜信号発生回
路の傾斜信号の傾斜を変える（図８に相当）ようにする
ことにより、回転数を変化させた場合でも、上述の滑ら
かな台形波状の位置信号を簡単に得ることができ、本発
明の構成では、固定子巻線に誘起される逆起電力から永
久磁石回転子の回転位置を正確に検出することができる
ので、回転数を任意に変更することが可能な、速度応答
性に優れた無整流子直流電動機を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無整流子直流電動機の一実施例の構成
を示すブロック図

【図２】本発明に係わる合成回路の回路構成図

【図３】図２に示す合成回路の各部信号波形図

【図４】本発明に係わる選択回路の回路構成図

【図５】本発明に係わる信号整形回路の回路構成図

【図６】図５に示す信号整形回路の各部信号波形図

【図７】本発明に係わる電力供給回路の回路構成図

【図８】本発明に係わる位置信号形成回路の一実施例の
回路構成図

【図９】図８の位置信号形成回路を構成する論理パルス
発生回路の回路構成図

【図１０】図９に示す論理パルス発生回路の各部信号波
形図

【図１１】図８の位置信号形成回路を構成する傾斜信号
発生回路の回路構成図

【図１２】図１１に示す傾斜信号発生回路の各部信号波
形図

【図１３】図８の位置信号形成回路を構成する信号合成
回路８３の回路構成図

【図１４】図１３に示す信号合成回路の各部信号波形図

【図１５】図８に示す位置信号形成回路を用いたときの
本発明の無整流子直流電動機の加速駆動状態における各
部信号波形図

【図１６】図８に示す位置信号形成回路を用いたときの
本発明の無整流子直流電動機の減速駆動状態における各
部信号波形図

【図１７】電動機の減速駆動状態において、電流制限を
行わないときの各部信号波形図

【図１８】本発明に係わる位置信号形成回路の他の実施
例の回路構成図

【図１９】図１８の位置信号形成回路を構成するパルス
遅延回路の各部信号波形図

【図２０】図１８に示す位置信号形成回路を用いたとき
の本発明の無整流子直流電動機の加速駆動状態における
各部信号波形図

【図２１】図１８に示す位置信号形成回路を用いたとき
の本発明の無整流子直流電動機の減速駆動状態における
各部信号波形図

【符号の説明】

１ 合成回路 ２ 選択回路 ３ 信号整形回路 ４ 位置信号形成回路 ５ 電力供給回路 １１,１２,１３ 固定子巻線

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数相の固定子巻線と、前記固定子巻線に
   発生する逆起電力信号のうち、それぞれ他相の逆起電力
   信号を合成して複数相の合成信号を得る合成手段と、加
   減速指令に応じて前記逆起電力信号、または前記合成信
   号のどちらかを選択して出力信号を得る選択手段と、前
   記出力信号に応動した整形信号を得る信号整形手段と、
   前記整形信号に応動した複数相の位置信号を形成する位
   置信号形成手段と、前記位置信号に応じて前記固定子巻
   線に電力を供給する電力供給手段より構成されたことを
   特徴とする無整流子直流電動機。
2. 【請求項２】減速トルクを発生させるときは、固定子巻
   線に通電される電流と巻線抵抗により発生する電圧降下
   分が固定子巻線に発生する逆起電力の大きさより大きく
   ならないように、固定子巻線に通電される電流を制限し
   たことを特徴とする請求項１記載の無整流子直流電動
   機。
3. 【請求項３】位置信号形成手段は、整形信号に応動した
   複数相のパルスを発生する論理パルス発生手段と、前記
   整形信号に応動した傾斜信号を発生する傾斜信号発生手
   段と、前記複数相のパルスと前記傾斜信号より複数相の
   位置信号を合成する信号合成手段より構成されたことを
   特徴とする請求項１記載の無整流子直流電動機。
4. 【請求項４】傾斜信号発生手段は、信号整形手段の整形
   信号の周期に応じて時間的な傾斜角度を変化させるよう
   に構成されたことを特徴とする請求項３記載の無整流子
   直流電動機。
5. 【請求項５】位置信号形成手段は、整形信号を所定の時
   間だけ遅延させた遅延パルスを得るパルス遅延手段と、
   前記遅延パルスに応動した複数相のパルスを発生する論
   理パルス発生手段と、前記複数相のパルスより複数相の
   位置信号を合成する信号合成手段より構成されたことを
   特徴とする請求項１記載の無整流子直流電動機。
6. 【請求項６】パルス遅延手段は、整形信号の周期の２分
   の１の時間だけ整形信号を遅延させるように構成された
   ことを特徴とする請求項５記載の無整流子直流電動機。
7. 【請求項７】信号合成手段は、加速トルクを発生させる
   ときのみ複数相のパルスと傾斜信号より複数相の合成信
   号を合成するように構成されたことを特徴とする請求項
   １記載の無整流子直流電動機。
8. 【請求項８】合成手段は、複数の抵抗の片方を共通接続
   し、他方をそれぞれ異なる相の固定子巻線の各給電端に
   接続し、前記共通接続点に得られる電圧を合成信号とし
   て出力するように構成されたことを特徴とする請求項１
   記載の無整流子直流電動機。
9. 【請求項９】減速トルクを発生させるときは、固定子巻
   線に通電される電流を加速時の電流よりも少なくなるよ
   うに構成されたことを特徴とする請求項１記載の無整流
   子直流電動機。