JPH0824435B2

JPH0824435B2 - 直流ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPH0824435B2
Application number: JP60045240A
Authority: JP
Inventors: 浩利大野
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPS61207191A; US4713590A; DE3674816D1; EP0195318A1; EP0195318B1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は直流ブラシレスモータに関する。

（従来の技術）直流モータは制御性が良好なために、サーボモータと
して各種の利用分野における多くの機器において広く使
用されているが、前記の点はステータコイルと、マグネ
ットロータと、ステータコイル電流の切換えを制御する
電子回路を有するステータコイル電流供給回路などを備
えている直流ブラシレスモータについても同様である。

ところで、直流ブラシレスモータで発生するトルク
は、ステータコイルに流れる電流とステータコイルに鎖
交するマグネットロータにおける界磁マグネットの磁束
との積に比例するから、マグネットロータにおける界磁
マグネットで発生する磁束分布の態様とステータコイル
電流の波形とが適当でない場合には、モータで発生する
トルクに変動（脈動）が生じている状態、すなわち、ト
ルクリップルを含んでいる状態のトルクが発生し、それ
によりモータの回転状態が一定にならず、ワウ、フラッ
タ、ジッタ、振動の原因になる。

第13図は、従来の一般的な電流帰還型４差動２相直流
ブラシレスモータのトルク発生ブロック図であり、この
第13図においてVtはトルク指令電圧、Ｉはモータ駆動電
流、Ｔは発生トルク、Viは電流検出電圧、Ａは加減算器
であって、この加減算器Ａからは誤差電圧（Vt−Vi）を
出力する。

また、ブロックＧは前記の加減算器Ａから出力された
誤差電圧（Vt−Vi）を増幅してモータ駆動電流Ｉに変換
して出力する増幅器である。ブロックφではモータの界
磁の磁束φとモータ駆動電流ＩとをトルクＴに変換する
ブロック（モータ）、ブロックＲはモータ駆動電流Ｉを
電流検出電圧Viに変換する電圧検出器である。ブロック
Ａ′は加減算器、ブロックＴ′はモータで発生するトル
クリップルであり、このブロックＴ′のトルクリップル
は加減算器Ａ′においてモータφのトルクに加算され、
トルクＴとして出力される。

第14図は、前記した第13図示のトルク発生ブロック図
に示されるようなトルク発生機構を有する従来の一般的
な電流帰還型４差動２相直流ブラシレスモータの一例の
ものの回路図であり、また第15図はマグネットロータに
おける界磁マグネットとして環状マグネット１を使用し
た平面対向型の直流ブラシレスモータの縦断側面図、第
16図は第15図示の直流ブラシレスモータのマグネットロ
ータにおける界磁マグネット１（環状マグネット１）
と、ステータコイルL1〜L4と、位置検出用のホール素子
H1,H2との関連配置を示す平断面図である。

第15図及び第16図中に示されている界磁マグネット１
は、マグネットロータの回転軸３の延長方向に着磁され
ている（図示の例においては、極数が６となるように着
磁されているものとされている）。前記の界磁マグネッ
ト１は、強磁性体材料製のヨーク４に固着されており、
前記のヨーク４は回転軸３に固着されている。また、前
記のヨーク４には速度検出信号発生器（フリケンシー・
ゼネレータ）の磁界発生用のマグネット５も固着されて
いる。速度検出信号発生器（フリケンシー・ゼネレー
タ）の磁界発生用のマグネット５には所定のパターンで
着磁が施こされており、マグネットロータが回転した際
に、ステータのベース６に取付けられている基板７に設
けられている磁気センサからは、マグネットロータの回
転数に応じた周波数を有する交流信号形態の速度検出信
号が発生される。

ステータのベース６にはステータコイルL1〜L4と、位
置検出用のホール素子H1,H2が固着されているととも
に、マグネットロータの回転軸３の軸受８が固着されて
いる。図示の構成例において前記の軸受８は、軸受ホル
ダ8aと、ラジアル軸受8bと、スラスト軸受8cとによって
構成されている。

第14図においてトランジスタX1の部分は、第13図示の
トルク発生ブロック図中においてブロックＡで示してい
る加減算器Ａの部分に対応し、また、抵抗R1の部分は第
13図示のトルク発生ブロック図中においてブロックＲで
示しているモータ駆動電流Ｉを電流検出電圧Viに変換す
る電圧検出器の部分に対応しており、さらに、第14図に
おいて前記したブロックＡとブロックＲと、ステータコ
イルL1〜L4の部分を除く他の構成部分は、第13図示のト
ルク発生ブロック図中のブロックＧ（及びφ,T′,A′）
に対応している。

ホール素子H1,H2は電気角で互いに90度だけ離れた位
置に設置されていて、マグネットロータにおける界磁マ
グネット１の磁束に応じた出力信号によってマグネット
ロータの回転位置を検出する。前記のホール素子H1,H2
の電流端子に接続されている抵抗R4,R5、抵抗R6,R7は、
それぞれのホール素子H1,H2に対して適当な電流と直流
バイアスを与えるためのものである。前記したホール素
子H1,H2からの出力信号は、マグネットロータの回転に
つれてマグネットロータにおける界磁マグネット１の磁
束分布に比例した略々台形波状の波形のものとなってお
り、かつ、ホール素子H1の出力電圧とホール素子H2の出
力電圧とは、電気角で互に90度の位相差を示すものにな
っている。

ホール素子H1,H2の電気端子にベースが接続されてい
るトランジスタX3,X4、X5,X6は４差動スイッチ増幅器を
構成しており、前記のトランジスタX3,X4、X5,X6は、そ
れにベースが接続されているホール素子H1,H2からの出
力電圧に従ってコレクタ電流が順次に切換えられる。

それにより、前記した４差動スイッチ増幅器を構成し
ているトランジスタX3〜X6のコレクタに接続されている
トランジスタX7,X8,X9,X10が順次にオン，オフして、前
記のトランジスタX7,X8,X9,X10のコレクタに接続されて
いるステータコイルL1,L2,L3,L4にモータ駆動電流（ス
テータ電流）I1〜I4を流し、モータに回転トルクを発生
させる。

トランジスタX2は前記した４差動スイッチ増幅器に電
流を供給するが、その電流値は抵抗R2,R3によって決定
される。また、トランジスタX1は入力端子２に与えられ
たトルク指令電圧Vtと、電圧検出器Ｒにおける電流検出
抵抗R1で検出された電流検出電圧Viとの差の電圧を検出
する。

電圧検出器Ｒにおける電流検出抵抗R1で検出された電
流検出電圧Viは、各ステータコイルL1〜L4に流れる電流
I1,I2,I3,I4の総和の電流Ｉ、すなわち、Ｉ＝I1＋I2＋I
3＋I4に比例する。

また、前記の加減算器Ａから出力された誤差電圧（Vt
−Vi）は、トランジスタX2のコレクタ電流に比例してお
り、それによって４差動増幅器の電流値が決定される。

そして、第13図中のブロックＡ→ブロックＧ→ブロッ
クＲ→ブロックＡの部分によって構成されている閉ルー
プの帰還回路に対応している第14図示の回路中における
ブロックＧに対応する構成部分の利得を充分に大きくす
れば、帰還回路のループゲインはＩ＝Vt/R1となり、モ
ータにはトルク指令電圧Vtに比例したモータ駆動電流Ｉ
が流れることになる。

第13図及び第14図を参照して説明した電流帰還型直流
ブラシレスモータは、ホール素子や駆動トランジスタな
どの時間ドリフト、温度特性による特性変化の影響を受
け難いという長所を有している点で、ホール素子からの
出力電圧をそのまま増幅してステータコイル電流に変換
するように構成された直流ブラシレスモータに比べて格
段に優れているものといえる。

なお、第15図示の平面対向型の直流ブラシレスモータ
において、軸受８に回転自在に支持されている回転軸３
と、前記の回転軸３に固着されているヨーク４と、ヨー
ク４に固着されている界磁マグネット１（環状マグネッ
ト１）と、ヨーク４に固着されている速度検出信号発生
器の磁界発生用のマグネット５などによって構成されて
いる部分がマグネットロータであり、また、ステータの
ベース６と、前記のベース６に固着されているステータ
コイルL1〜L4と、基板７と、位置検出用のホール素子H
1,H2などによって構成されている部分がステータであ
る。

（発明が解決しようとしている問題点）ところが、前記した従来構成の電流帰還型直流ブラシ
レスモータにおいては、ステータコイルL1〜L4に鎖交す
るマグネットロータにおける界磁マグネット１の有効磁
束と、ステータコイルL1〜L4に流されるステータ電流と
の積の値が時間軸上において一定にはならないから、モ
ータは回転に際してトルクリップルを発生する。

今、前記した従来構成の電流帰還型直流ブラシレスモ
ータにおけるマグネットロータの界磁マグネット１が６
極に着磁されているものであった場合を例にして、前記
した従来構成の電流帰還型直流ブラシレスモータにおい
てトルクリップルが発生するメカニズムについて説明す
ると次のとおりである。

第17図は、前記した従来構成の電流帰還型直流ブラシ
レスモータにおいて、トルク指令電圧Vtが一定であると
いう条件の下にマグネットロータが回転している状態
で、ステータコイルL1〜L4のトルク発生に寄与している
部分（第16図中でＷで示す部分）に鎖交しているマグネ
ットロータにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交
磁束量の時間軸上での変化の状態を示しているものであ
り、この第17図において横軸はマグネットロータの回転
角を電気角で表わしており、また、縦軸は規格化してい
る（横軸がマグネットロータの回転角を電気角で表わし
ており、また、縦軸は規格化している点に関しては後述
されている第18図乃至第20図についても同様である）。

ステータコイルL1〜L4のトルク発生に寄与している部
分（第16図中でＷで示す部分）に鎖交しているマグネッ
トロータにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁
束量の時間軸上での変化の態様は、ステータコイルL1〜
L4のコイル形状及びコイル巾のために一般に正弦波状に
なる。

すなわち、一般に、マグネットロータにおける界磁マ
グネット１の着磁パターンとしては、磁極の境界の近傍
を除く部分が飽和着磁されている状態のものとなされて
いる。そして、マグネットロータの界磁マグネット１の
表面における磁束は、界磁マグネット１の表面に垂直な
方向に出ており、その部分における磁束分布のパターン
は略々台形状になっているのであるが、界磁マグネット
１の表面から離れた部分においては、界磁マグネット１
における磁極境界近傍からの磁束の方向が界磁マグネッ
ト１の表面に対して垂直な方向からずれた状態になる。

ところで、第15図に示されているようにステータコイ
ルL1〜L4はマグネットロータにおける界磁マグネット１
の表面から一定の距離だけ離れている状態となるように
設けられているから、マグネットロータにおける界磁マ
グネット１の磁極境界近傍における磁束が、ステータコ
イルL1〜L4に対して垂直には鎖交しない状態になるか
ら、各ステータコイルL1〜L4のトルク発生に寄与してい
る部分に鎖交しているマグネットロータにおける界磁マ
グネット１の磁束の平均鎖交磁束量の時間軸上の変化の
態様は正弦波状のものに近付くのである。また、ステー
タコイルL1〜L4におけるトルク発生に寄与している部分
の円周方向の巾Ｌは有限なために、各ステータコイルL1
〜L4のトルク発生に寄与している部分に鎖交しているマ
グネットロータにおける界磁マグネット１の磁束は一層
平均化されて、結局、ステータコイルL1〜L4におけるト
ルク発生に寄与している部分に鎖交する磁束量の時間軸
上の変化の態様は、第17図示のように正弦波状のものに
なるのである。

第17図中におけるφ１の曲線は、ステータコイルL1の
トルク発生に寄与している部分に鎖交しているマグネッ
トロータにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁
束量の時間軸上での変化の態様を示しており、また、第
17図中におけるφ２の曲線は、ステータコイルL2のトル
ク発生に寄与している部分に鎖交しているマグネットロ
ータにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁束量
の時間軸上での変化の態様を示しており、さらに、第17
図中におけるφ３の曲線は、ステータコイルL3のトルク
発生に寄与している部分に鎖交しているマグネットロー
タにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁束量の
時間軸上での変化の態様を示しており、さらにまた第17
図中におけるφ４の曲線は、ステータコイルL4のトルク
発生に寄与している部分に鎖交しているマグネットロー
タにおける界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁束量の
時間軸上での変化の態様を示している（トルクの発生を
判かり易くするために、磁束の極性は正とし、トルクの
発生に寄与しない負の部分の図示は省略している）。

第18図は、ステータコイルL1〜L4のトルク発生に寄与
している部分に鎖交しているマグネットロータにおける
界磁マグネット１の磁束の平均鎖交磁束量の時間軸上で
の変化の態様が、前記した第17図示のようなものであっ
た場合に、各ステータコイルL1〜L4に流れるステータ電
流I1〜I4の時間軸上での変化態様を示している図であっ
て、電流の流通角と波形とは位置検出用ホール素子H1,H
2の出力電圧と４差動スイッチ増幅器の動作態様によっ
て定まる。

第19図は、ステータコイルL1〜L4に鎖交してトルクの
発生に有効に働く磁束が第17図示のφ１〜φ４のような
ものであり、またステータコイルL1〜L4に流れるステー
タ電流が第18図に示されているようなI1〜I4である場合
における各ステータコイルL1〜L4に発生するトルクT1〜
T4の時間軸上の変化態様（トルク波形）であって、トル
クT1＝φ１×I1、トルクT2＝φ２×I2、トルクT3＝φ３
×I3、トルクT4＝φ４×I4の関係にある。

第20図は、前記した第19図に示した各ステータコイル
L1〜L4に発生したトルクT1〜T4の合成トルクを示してい
るが、この第20図に示されているように、第13図及び第
14図について説明した従来の２相４差動直流ブラシレス
モータでは、トルクのピーク値に対して約30％のトルク
リップルを生じるのである。

前記した第20図から判かるように、トルクリップルの
量はステータ電流Ｉに比例するから、モータの負荷が大
きな場合に絶対値が大きくなり、モータの回転時にモー
タ回転数に比例したジッタやワウ、フラッタが生じ、機
器の性能に重大な影響を与えることになる。

従来の一般的な構成の直流ブラシレスモータにおける
上記のような欠点を解決するために、本出願人会社で
は、先に、特開昭57−177293号公報に開示されているよ
うに、位置検出用のホール素子の位置毎にトルク検出用
のホール素子を設けて、そのトルク検出用のホール素子
に界磁マグネットの磁束を与えるとともに、ステータコ
イル電流に比例する電流を供給することによりトルク検
出信号を発生させ、それによりステータコイル電流をフ
イードバック制御して、モータから常に一定のトルクが
得られるような直流ブラシレスモータを提案しており、
それの実施によって所期の効果を挙げ得ているが、前記
して既提案の直流ブラシレスモータでは、トルク検出用
ホール素子として位置検出用のホール素子と同数のもの
が必要とされるために構成が複雑なものになりそれの改
善が求められた。

（問題点を解決するための手段）本発明は、マグネットロータと、ステータコイルと、
ホール素子により位置検出が行なわれ、それに基づいて
ステータコイル電流の切換えを制御するようになされた
電子回路を有するステータコイル電流供給回路などを備
えている直流ブラシレスモータであって、前記した位置
検出のためのホール素子をマグネットロータにおける界
磁マグネットで発生した界磁々束の内で、ステータコイ
ルに鎖交してトルクの発生に有効な鎖交磁束が検出でき
る位置に設置する手段と、前記したホール素子の電流端
子間にステータコイル電流に比例する電流を供給する手
段と、前記したホール素子の電圧端子に出力された信号
に基づいて各相のトルク検出信号を得る手段と、前記し
た各相のトルク検出信号の総和として得られるモータの
発生トルク信号と所定のトルク指令電圧とを比較して得
た誤差信号をステータコイル電流の供給回路に帰還し
て、発生トルク変動を軽減させる手段とを備えてなる直
流ブラシレスモータを提供するものである。

（実施例）以下、本発明の直流ブラシレスモータの具体的な内容
について、図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図は本発明の直流ブラシレスモータのトルク発生
ブロック図であり、また、第２図乃至第５図は本発明の
直流ブラシレスモータの各異なる実施例の回路図であっ
て、第２図乃至第４図は本発明の直流ブラシレスモータ
を電流帰還型４差動２相直流ブラシレスモータとして実
施した場合の回路図であり、また、第５図は本発明の直
流ブラシレスモータを電流帰還型２差動２相直流ブラシ
レスモータとして実施した場合の回路図である。

第１図においてVtはトルク指令電圧、Ｉはモータ駆動
電流（ステータコイル電流）、Ｔは発生トルク、Ａ及び
Ａ′は加減算器、ブロックＧは前記した加減算器Ａの出
力信号を増幅してモータ駆動電流Ｉ（ステータコイル電
流Ｉ）に変換して出力する増幅器、ブロックφはモータ
駆動電流Ｉ（ステータコイル電流Ｉ）とモータの界磁の
磁束とを回転トルクＴに変換するブロック（モータ）、
βはトルク検出回路、ブロックＴ′はモータで発生する
トルクリップルであり、前記のトルク検出回路βではト
ルクリップルＴ′を含むモータの出力トルクＴを検出し
てトルク検出信号Vt′を出力する。前記した加減算器Ａ
では、トルク検出信号Vt′とトルク指令信号Vtとを比較
して誤差電圧を出力し、それを増幅器Ｇに供給する。

第１図において、加減算器Ａ→増幅器Ｇ→モータφ→
加減算器Ａ′→トルク検出回路β→加減算器Ａの一巡の
フイードバックループは、モータのトルク検出フイード
バックループを構成しているから、本発明の直流ブラシ
レスモータにおいてはトルクリップルを含んでいるモー
タの出力トルクがフィードバックされることにより、前
記したフイードバックループの作用、すなわち、フィー
ドバックループのゲインGoが、Go＝Ｇ×φ×βであっ
て、前記したフィードバックループの作用によりトルク
リップルは1/Goになるから、略々トルクリップルの無い
状態のものになされるのである。

第２図に示されている本発明の直流ブラシレスモータ
において、L1〜L4はステータコイル、H1,H2はホール素
子である。そして、前記のホール素子H1,H2は位置検出
用のホール素子とトルク検出用のホール素子とに兼用さ
れるのである。

第２図示の直流ブラシレスモータにおいて、ホール素
子H1,H2、トランジスタX11〜X14,X17〜X20,X23、ステー
タコイルL1〜L4などからなる構成部分は、既述した第14
図示の直流ブラシレスモータにおけるホール素子H1,H
2、トランジスタX1〜X10、ステータコイルL1〜L4からな
る構成部分に対応している構成部分である。そして、前
記の各ステータコイルL1,L2,L3,L4に接続されている各
駆動トランジスタX11,X17,X18,X23における各エミッタ
と接地との間に接続されている抵抗R11,R12,R13,R14
は、前記の各駆動トランジスタX11,X17,X18,X23におけ
る各コレクタと電源Vccとの間に接続されている各ステ
ータコイルL1〜L4に流れるステータコイル電流の検出用
抵抗として機能するものである。

前記した抵抗R11とトランジスタX11のエミッタとの接
続点には第１の演算増幅器OP1の非反転入力端子が接続
されており、また、抵抗R12とトランジスタX17のエミッ
タとの接続点には第２の演算増幅器OP2の非反転入力端
子が接続されており、さらに、抵抗R13とトランジスタX
18のエミッタとの接続点には第３の演算増幅器OP3の非
反転入力端子が接続されており、さらにまた、抵抗R14
とトランジスタX23のエミッタとの接続点には第４の演
算増幅器OP4の非反転入力端子が接続されている。前記
した第１の演算増幅器OP1の出力端子はトランジスタX15
のベースに接続され、また、第２の演算増幅器OP2の出
力端子はトランジスタX16のベースに接続され、さら
に、第３の演算増幅器OP3の出力端子はトランジスタX21
のベースに接続され、さらにまた第４の演算増幅器OP4
の出力端子はトランジスタX22のベースに接続されてい
る。前記したトランジスタX15とトランジスタX16とのコ
レクタは、ホール素子H1の一方の電流端子に接続されて
おり、また前記したホール素子H1の他方の電流端子はト
ランジスタX24のエミッタに接続されている。そして、
トランジスタX24のコレクタは電源Vccに接続されてい
る。また前記したトランジスタX15のエミッタは、第１
の演算増幅器OP1の反転入力端子に接続されているとと
もに抵抗R11′を介して接地されており、他方トランジ
スタX16のエミッタは第２の演算増幅器OP2の反転入力端
子に接続されているとともに、抵抗R12′を介して接地
されている。

前記したトランジスタX21とトランジスタX22とのコレ
クタは、ホール素子H2の一方の電流端子に接続されてお
り、また、前記したホール素子H2の他方の電流端子はト
ランジスタX25のエミッタに接続されている。そして、
前記のトランジスタX25のコレクタは電源Vccに接続され
ている。

また、前記したトランジスタX21のエミッタは、第３
の演算増幅器OP3の反転入力端子に接続されているとと
もに、抵抗R13′を介して接地されており、他方、トラ
ンジスタX22のエミッタは第４の演算増幅器OP4の反転入
力端子に接続されているとともに、抵抗R14′を介して
接地されている。

前記のホール素子H1の一方の電圧端子にはトランジス
タX13のベースが接続されており、このトランジスタX13
のコレクタは駆動トランジスタX11のベースに接続され
ている。トランジスタX13のエミッタは、抵抗９を介し
てトランジスタX12のコレクタに接続されているととも
に、各個別の抵抗10,11,12を介して各トランジスタX14,
X19,X20のエミッタにも接続されている。

そして、前記したトランジスタX12のエミッタは、抵
抗17を介して電源Vccに接続されており、また、トラン
ジスタX12のベースは第５の演算増幅器OP5の出力端子に
接続されている。前記の第５の演算増幅器OP5の非反転
入力端子には、端子２を介してトルク指令電圧Vtが供給
され、また、第５の演算増幅器OP5の反転入力端子は、
抵抗18を介してトランジスタX12のエミッタに接続され
ているとともに、可変抵抗器34の摺動接点にも接続され
ている。

前記のホール素子H1の他方の電圧端子にはトランジス
タX14のベースが接続されており、このトランジスタX14
のコレクタは駆動トランジスタX17のベースに接続され
ている。

前記のホール素子H1における一方の電圧端子は、抵抗
14を介して第６の演算増幅器OP6の反転入力端子に接続
されているとともに抵抗19の一端に接続されており、ま
た、ホール素子H1における他方の電圧端子は、抵抗13を
介して第６の演算増幅器OP6の反転入力端子に接続され
ているとともに抵抗22の一端に接続されている。

前記した第６の演算増幅器OP6の出力端子は、トラン
ジスタX24のベースに接続されており、また、第６の演
算増幅器OP6における非反転入力端子には参照電圧Vref
が供給されている。

前記のホール素子H2の一方の電圧端子にはトランジス
タX19のベースが接続されており、このトランジスタX19
のコレクタは駆動トランジスタX18のベースに接続され
ている。また、前記のホール素子H2の他方の電圧端子に
はトランジスタX20のベースが接続されており、このト
ランジスタX20のコレクタは駆動トランジスタX23のベー
スに接続されている。

前記のホール素子H2における一方の電圧端子は、抵抗
15を介して第７の演算増幅器OP7の反転入力端子に接続
されているとともに抵抗25の一端に接続されており、ま
た、ホール素子H2における他方の電圧端子は、抵抗16を
介して第７の演算増幅器OP7の反転入力端子に接続され
ているとともに抵抗28の一端に接続されている。

前記した第７の演算増幅器OP7の出力端子は、トラン
ジスタX25のベースに接続されており、また、第７の演
算増幅器OP7における非反転入力端子には参照電圧Vref
が供給されている。

前記した抵抗19が反転入力端子に接続されている第８
の演算増幅器OP8と、抵抗19,20と、ダイオード36,37な
どからなる回路は直線検波回路を構成しており、同様
に、前記した抵抗22が反転入力端子に接続されている第
９の演算増幅器OP9と、抵抗22,23と、ダイオード38,39
などからなる回路、及び、前記した抵抗25が反転入力端
子に接続されている第10の演算増幅器OP10と、抵抗25,2
6と、ダイオード40,41などからなる回路、ならびに、前
記した抵抗28が反転入力端子に接続されている第11の演
算増幅器OP11と、抵抗28,29と、ダイオード42,43などか
らなる回路なども、それぞれ直線検波回路を構成してい
る。前記した各直線検波回路は、それらにおける各演算
増幅器OP8〜OP11の非反転入力端子に供給されている参
照電圧Vrefを基準にして半波整流動作を行なう。前記し
た各直線検波回路からの出力信号は、抵抗21,24,27,30
〜32と、第12の演算増幅器OP12,第13の演算増幅器OP13
などからなる加算回路により加算された後に、抵抗33,3
5,可変抵抗器34を介して第５の演算増幅器OP5の非反転
入力端子に供給される。

前記のように構成されている第２図示の直流ブラシレ
スモータでは、各ステータコイルL1〜L4にそれぞれ個別
に流れるステータコイル電流I1〜I4に比例している電流
を、それぞれのステータコイルL1〜L4が付属している位
置検出用のホール素子の電流端子間に流すようにし、マ
グネットロータの界磁々界が鎖交している前記のホール
素子の電圧端子に現われる電圧に基づいてトルク検出信
号を発生させて、そのトルク検出信号をステータコイル
電流の供給回路に負帰還することにより、モータから常
に一定の回転トルクが発生されるようにしているのであ
るが、次に、第２図示の直流ブラシレスモータにおける
各ステータコイルL1〜L4の配置関係と、各ホール素子H
1,H2の配置関係とが、第16図示のようなものであった場
合を例にして、第２図示の４差動２相直流ブラシレスモ
ータの各構成部分における具体的な構成動作について説
明すると次の通りである。

ホール素子H1の一方の電圧端子に発生するホール起電
圧V1と、ホール素子H1の他方の電圧端子に発生するホー
ル起電圧V2とは、周知のように互に逆位相の関係のもの
になっており、また、ホール素子H2の一方の電圧端子に
発生するホール起電圧V3と、ホール素子H2の他方の電圧
端子に発生するホール起電圧V4とは互に逆位相の関係の
ものになっている。そして、ホール素子H1の電圧端子に
発生するホール起電圧と、ホール素子H2の電圧端子に発
生するホール起電圧とは、互に90度の位相差を有するも
のになっている。

それで、ホール素子H1の一方の電圧端子に発生するホ
ール起電圧V1によりオンオフが制御されてステータコイ
ルL1に流れるステータ電流I1と、ホール素子H1の他方の
電圧端子に発生するホール起電圧V2によりオンオフが制
御されてステータコイルL2に流れるステータ電流I2と
は、それの一方のものが一方のステータコイルに流れて
いる状態においては、他方のステータコイルには電流が
流れていない状態になされる。

例えば、ホール素子H1の一方の電圧端子に発生するホ
ール起電圧V1が負になる期間には、トランジスタX13が
導通して駆動トランジスタX11が導通し、ステータコイ
ルL1にステータコイル電流I1が流れるが、この期間にホ
ール素子H1の他方の電圧端子に発生するホール起電圧V2
は正になっていて、トランジスタX14,駆動トランジスタ
X17はともに遮断された状態となされるのである。

前記したホール素子H1における２つの電圧端子に発生
するホール起電圧V1,V2の極性が前記の状態とは逆の期
間には、トランジスタX13,駆動トランジスタX11はとも
に遮断された状態となされ、また、トランジスタX14,駆
動トランジスタX17がともに導通して、ステータコイルL
2の方にステータコイル電流I2が流れるのである。この
点はホール素子H2の２つの電圧端子に発生するホール起
電圧V3,V4によってステータコイル電流I3,I4のオンオフ
が制御されるステータコイルL3,L4についても同様であ
る。

それで、以下の記載においてはホール素子H1の電圧端
子に発生されるホール起電圧V1によってオンオフ制御さ
れるステータコイル電流I1のオンオフ動作に関連する回
路部分を代表例として説明を行ない、ステータコイル電
流I2,I3,I4のオンオフ動作に関連する回路部分について
の説明は、できるだけ簡略に行なうことにする。

第２図示の４差動２相直流ブラシレスモータにおい
て、ステータコイルL1にステータ電流I1が流れる期間に
おけるステータコイル電流I1は、電源Vcc→ステータコ
イルL1→駆動トランジスタX11→電流検出抵抗R11の回路
に流れて、電流検出抵抗R11にはステータコイル電流I1
に比例した電圧降下Vc＝（R11×I1）を生じる。一方、
この期間においてはステータコイル電流I2が遮断状態に
なされている。

ホール素子H1の電流端子にコレクタが接続されている
トランジスタX15には、それのコレクタ→同エミッタ→
抵抗R11′→接地の回路により電流I1′が流れて、前記
した抵抗R11′には、Re＝（R11′×I1′）の電圧降下を
生じさせる。

さて、前記した駆動トランジスタX11のエミッタに非
反転入力端子が接続され、またトランジスタX15のエミ
ッタに反転入力端子が接続されているとともに、出力端
子がトランジスタX15のベースに接続されている第１の
演算増幅器OP1と、トランジスタX15と、電流検出抵抗R1
1、及び抵抗R11′とからなる回路の動作によって、駆動
トランジスタX11のエミッタの電位VcとトランジスタX15
のエミッタの電位Veとが等しくなされ、それにより、ス
テータコイルL1にステータコイル電流I1が流れる期間中
に抵抗R11′に流れる電流I1′は、 I1′＝（I1×R11）/R11′ で示されるもの、すなわち、ステータコイルL1に流れる
ステータコイル電流I1に比例している電流となされる。

同様にして、ステータコイルL2にステータコイル電流
I2が流れる期間中に抵抗R12′に流れる電流I2′は、 I2′＝（I2×R12）/R12′ で示されるもの、すなわち、ステータコイルL2に流れる
ステータコイル電流I2に比例している電流となされ、ま
た、ステータコイルL3にステータコイル電流I3が流れる
期間中に抵抗R13′に流れる電流I3′は I3′＝（I3×R13）/R13′ で示されるもの、すなわち、ステータコイルL3に流れる
ステータコイル電流I3に比例している電流となされ、さ
らに、ステータコイルL4にステータコイル電流I4が流れ
る期間中に抵抗R14′に流れる電流I4′は、 I4′＝（I4×R14）/R14′ で示されるもの、すなわち、ステータコイルL4に流れる
ステータコイル電流I4に比例している電流となされる。

それで、ホール素子H1の電流端子に流れる電流Ih1
は、前記した電流I1′と電流I2′との和の電流、すなわ
ち、Ih1＝（I1′＋I2′）になり、また、ホール素子H2
の電流端子に流れる電流Ih2は、前記した電流I3′と電
流I4′との和の電流、すなわち、Ih2＝（I3′＋I4′）
になるから、各ホール素子H1,H2には、それぞれのホー
ル素子がオンオフ制御すべきステータコイル電流に比例
している電流が流れる。

ホール素子H1には第６図中のφ1,φ２で例示されてい
るようにトルク発生に有効な界磁々束がマグネットロー
タの界磁マグネットから与えられており、また、それの
電流端子には前記したようにステータコイル電流に比例
している電流Ih1が流れているから、ホール素子H1の２
つの電圧端子には、前記した磁束と電流との乗算結果に
対応するホール起電圧、すなわち、一方の電圧端子には
ステータコイルL1に流れるステータ電流I1に比例してい
る電流I1′と、トルク発生に寄与するステータコイルと
の鎖交磁束φ１との積と対応するホール起電圧（これ
は、モータの回転トルクの情報を示している）V1が現わ
れ、また、他方の電圧端子にはステータコイルL2に流れ
るステータ電流I2に比例している電流I2′と、トルク発
生に寄与するステータコイルとの鎖交磁束φ２との積と
対応するホール起電圧（これは、モータの回転トルクの
情報を示している）V2が現われる。

同様にホール素子H2にはトルク発生に有効な界磁々束
φ3,φ４（図示が省略されている）がマグネットロータ
の界磁マグネットから与えられており、また、それの電
流端子には前記したようにステータコイル電流に比例し
ている電流Ih2が流れているから、ホール素子H2の２つ
の電圧端子には、前記した磁束と電流との乗算結果に対
応するホール起電圧、すなわち、一方の電圧端子にはス
テータコイルL3に流れるステータ電流I3に比例している
電流I3′と、トルク発生に寄与するステータコイルとの
鎖交磁束φ３との積と対応するホール起電圧（これは、
モータの回転トルクの情報を示している）V3が現われ、
また他方の電圧端子にはステータコイルL4に流れるステ
ータ電流I4に比例している電流I4′と、トルク発生に寄
与するステータコイルとの鎖交磁束φ４との積と対応す
るホール起電圧（これは、モータの回転トルクの情報を
示している）V4が現われる。

ホール素子H1の電流端子と電源Vccとの間に設けられ
ているトランジスタX24と演算増幅器OP6と抵抗13,14と
からなる回路配置は、ホール素子H1のホール起電圧V1,V
2の中点電位を参照電圧Vrefに等しくするための回路で
あり、またホール素子H2の電流端子と電源Vccとの間に
設けられているトランジスタX25と演算増幅器OP7と抵抗
15,16とからなる回路配置は、ホール素子H2のホール起
電圧V3,V4の中点電位を参照電圧Vrefに等しくするため
の回路である。そして、前記した回路配置の動作によっ
て、各ホール素子H1,H2におけるホール起電圧の中点電
圧は、すべて参照電圧Vrefに等しくなされる。

前記したホール素子H1,H2の各電圧端子には、それぞ
れ直線検波回路が接続されている。すなわち、ホール素
子H1の一方の電圧端子に現われたホール起電圧V1は、抵
抗19を介して第８の演算増幅器OP8の反転入力端子に与
えられており、また、ホール素子H1の他方の電圧端子に
現われたホール起電圧V2は、抵抗22を介して第９の演算
増幅器OP9の反転入力端子に与えられており、さらに、
ホール素子H2の一方の電圧端子に現われたホール起電圧
V3は、抵抗25を介して第10の演算増幅器OP10の反転入力
端子に与えられており、さらにまた、ホール素子H2の他
方の電圧端子に現われたホール起電圧V4は、抵抗28を介
して第11の演算増幅器OP11の反転入力端子に与えられて
いる。そして、前記した各演算増幅器OP8〜OP11におけ
る非反転入力端子には参照電圧Vrefが与えられている。
前記のように各ホール素子H1,H2における各ホール起電
圧V1〜V4がそれぞれ個別に与えられている各直線検波回
路では、それらに与えられたホール起電圧のそれぞれの
ものを参照電圧Vrefを基準にして半波整流し、前記それ
ぞれの直線検波回路からは半波整流された出力電圧V1a,
V2a,V3a,V4aが出力される。

前記した各直線検波回路における半波整流動作は、そ
れらの演算増幅器の反転入力端子に供給されているホー
ル起電圧をVi（前記のV1,V2,V3,V4に対応）、非反転入
力端子に与えられている参照電圧をVrefとし、また、半
波整流出力電圧をVo（前記のV1a,V2a,V3a,V4aに対応）
とし、さらに、直線検波回路における演算増幅器におけ
る反転入力端子に接続されている抵抗（第２図中におけ
る抵抗19,22,25,28）をRs、直線検波回路における演算
増幅器における反転入力端子に接続されている抵抗に直
列接続されている抵抗（第２図中における抵抗20,23,2
6,29）をRfとしたときに、直線検波回路から出力される
半波整流出力電圧Voは、入力電圧Viと参照電圧Vrefとの
大きさの関係がVi＞Vrefの場合と、Vi＜Vrefの場合とに
対応して、Vi＞Vrefの場合にはVo＝Vrefとして表わされ
るものになり、またVi＜Vrefの場合には、Vo＝Vref＋
（Vref−Vi）Rf/Rsとなる。

前記した各直線検波回路によりそれぞれ半波整流され
たホール電圧の半波整流出力電圧V1a,V2a,V3a,V4aは、
抵抗21,24,31と第12の演算増幅器OP12、抵抗27,30,32と
第13の演算増幅器OP13などによって構成されている加算
回路で加算されトルク検出信号Vt′となされる。可変抵
抗器34はホール素子H1,H2の感度のばらつきの調整のた
めに設けられているものである。

そして、前記した可変抵抗器34の摺動子から出力され
た演算増幅器OP12,OP13からの出力信号Vt1′,Vt2′は演
算増幅器OP5の反転入力端子に供給され、加算されてト
ルク検出信号Vt′となる。前記した第５の演算増幅器OP
5の非反転入力端子にはトルク指令電圧Vtが供給されて
いて、第５の演算増幅器OP5の出力がベースに与えられ
ているトランジスタX12のエミッタとコレクタの回路に
は、第２図中の抵抗17をRe、抵抗18をR1、前記した加算
回路（OP12,OP13）の出力抵抗をR2,R3としたときに、次
式で示されるような電流Idが流れる。

Id＝［｛Vt＋（Vt−Vt1′）R1/R2｝＋（Vt−Vt2′）R1/
R3］/Re この電流Idは４差動増幅器を構成しているトランジス
タX13,X14,X19,X20のエミッタ回路に供給される。前記
した各トランジスタX13,X14,X19,X20のエミッタに接続
されている抵抗９〜12は、ステータコイル電流波形の調
整用に設けられているものである。

前記した各トランジスタX13,X14,X19,X20は、既述し
た第14図について説明した従来の電流帰還型４差動２相
直流ブラシレスモータにおけるトランジスタX3,X4,X5,X
6と同様に、ホール素子H1,H2のホール起電圧により切換
え動作を行なって、各ステータコイルL1〜L4に対して所
定の電流々通角でそれぞれのステータコイル電流を供給
する。

さて、前記した第２図示の直流ブラシレスモータにお
いて、位置検出用とトルク検出用とに兼用されているホ
ール素子H1,H2には、既述したように各ステータコイルL
1〜L4に流れるステータコイル電流I1〜I4に比例してい
る電流I1′〜I4′（第６図中に電流I1′,I2′が示され
ている）が電流端子に流れ、また、マグネットロータに
おける界磁マグネットで発生された磁束φ１〜φ４（第
６図中に磁束φ1,φ２が示されている）がホール素子H
1,H2に鎖交している。

第６図から明らかなように電流I1′と電流I2′とは互
いに180度の位相差を有し（電流I3′と電流I4′とも互
に180度の位相差を有している）ているから、ホール素
子H1で行なわれる電流I1′と磁束φ１との乗算によって
生じるホール起電圧、もしくは、ホール素子H1で行なわ
れる電流I2′と磁束φ２との乗算によって生じるホール
起電圧（またはホール素子H2で行なわれる電流I3′と磁
束φ３との乗算によって生じるホール起電圧、もしく
は、ホール素子H2で行なわれる電流I4′と磁束φ４との
乗算によって生じるホール起電圧）は、そのときのステ
ータコイル電流によって生じているトルクを現わしてい
る。

今、ホール素子H1のホール起電圧V1を例にとると、ス
テータコイルL1にステータコイル電流I1が流れている期
間におけるホール素子H1のホール起電圧V1はV1＜Vrefの
状態であり、また、ステータコイルL2にステータコイル
電流I2が流れている期間におけるホール素子H1のホール
起電圧V2はV2＜Vrefの状態であり、以下同様に、ステー
タコイルL3にステータコイル電流I3が流れている期間に
おけるホール素子H2のホール起電圧V3はV3＜Vrefの状態
であり、ステータコイルL4にステータコイル電流I4が流
れている期間におけるホール素子H2のホール起電圧V4は
V4＜Vrefの状態である。

したがって、前記した各ホール素子H1,H2におけるホ
ール起電圧V1〜V4を直線検波回路によって半波整流して
得たホール起電圧V1〜V4の各負の半波、すなわち、第７
図示のV1a,V2a,V3a,V4aは、各ステータコイルL1〜L4で
個別に発生しているトルクを表わしていることになる。

そして、前記したように各ステータコイルL1〜L4で個
別に発生しているトルクを表わすホール起電圧V1〜V4に
おける各負の半波、すなわち、第７図示のV1a,V2a,V3a,
V4aを加算回路で合成した信号Va＝V1a＋V2a＋V3a＋V4a
は、モータの回転トルク検出信号Vt′となるのであり、
このトルク検出信号Vt′がステータコイル電流供給回路
に負帰還されることにより、第８図に示されているよう
にモータの回転トルクＴは常に一定となされて、モータ
はトルクリップルのない状態で回転される。

また、本発明の直流ブラシレスモータにおいては、４
差動増幅器を構成しているトランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧のばらつきなどによって、ステータコイルに
流れるステータコイル電流の流通角が変動したとして
も、トルクリップルが増大するようなことは起こらな
い。

これまでの説明に用いられていた界磁々界の磁束の時
間的な変化態様は正弦波状のものであるとされていた
が、本発明の直流ブラシレスモータの実施に当っては界
磁々界の磁束の時間的な変化態様は正弦波状でなくとも
差支えないのである。

前記した第２図示の直流ブラシレスモータでは、各駆
動トランジスタX11,X17,X18,X23のそれぞれに付属して
いる個別のステータコイルL1〜L4にそれぞれ個別に流れ
るステータコイル電流I1〜I4を検出するための回路を、
各駆動トランジスタX11,X17,X18,X23毎に設けて、各ス
テータコイルL1〜L4に流れるステータコイル電流I1〜I4
に比例した電流I1′〜I4′がホール素子H1,H2の電流端
子に流れるようにして、ホール素子H1,H2の電圧端子に
トルクと対応するホール起電圧V1〜V4を発生させるよう
にしているが、４差動２相直流ブラシレスモータにおい
ては、ホール素子H1における２つの電圧端子に発生され
たホール起電圧によって電流のオンオフが制御される２
つのステータコイルL1,L2に流れる電流は、時間軸上で
互に重なって流れることがなく、また、ホール素子H2に
おける２つの電圧端子に発生されたホール起電圧によっ
て電流のオンオフが制御される２つのステータコイルL
3,L4に流れる電流は、時間軸上で互に重なって流れるこ
とがないから、ステータコイル電流I1〜I4を検出するた
めの回路を、第３図に示されている実施例のように、各
ホール素子H1,H2にそれぞれ１個だけ設けて、ホール素
子H1では駆動トランジスタX11,X17に付属しているステ
ータコイルL1,L2に流れるステータコイル電流I1,I2に比
例した電流I1′,I2′がホール素子H1の電流端子に流れ
るようにし、また、ホール素子H2では駆動トランジスタ
X18,X23に付属しているステータコイルL3,L4に流れるス
テータコイル電流I3,I4に比例した電流I3′,I4′がホー
ル素子H2の電流端子に流れるようにして、ホール素子H
1,H2の電圧端子にトルクと対応するホール起電圧V1〜V4
を発生させるようにした第３図及び第４図に示すような
構成の直流ブラシレスモータとして本発明を実施するこ
とができる。

第３図に示す直流ブラシレスモータは第２図示の直流
ブラシレスモータに使用されている第２の演算増幅器OP
2とトランジスタX16と、抵抗R12,R12′と、第４の演算
増幅器OP4とトランジスタX22と、抵抗R14,R14′とを除
き、駆動トランジスタX11のエミッタと駆動トランジス
タX17のエミッタとを共通接続するとともに、駆動トラ
ンジスタX18のエミッタと駆動トランジスタX23のエミッ
タとを共通接続し、また、第２図示の直流ブラシレスモ
ータに使用されている直線検波回路によって構成されて
いる４個の半波整流回路を、２個の全波整流回路ARC1,A
RC2に代えた構造のものにしたものであって、第３図示
の直流ブラシレスモータにおいては、ホール素子H1（H
2）の電圧端子に発生するホール起電圧に基づいてオン
オフが制御されているステータコイル電流I1,I2（I3,I
4）が時間軸上で互に重なることがないという点に着目
し、１個の電流検出抵抗R11（R13）を前記したステータ
コイル電流I1,I2（I3,I4）の検出に兼用して行なうよう
にし、また、前記のステータコイル電流I1,I2（I3,I4）
に比例している電流I1′,I2′（I3′,I4′）を得るため
の回路も、第１の演算増幅器OP1とトランジスタX15と抵
抗R11,R11′（第２図における演算増幅器OP3とトランジ
スタX21と抵抗R13,R13′）とからなる回路を兼用するよ
うにしているのであり、さらに、前記のようにホール素
子H1（H2）の電圧端子に発生するホール起電圧に基づい
てオン，オフが制御されているステータコイル電流I1,I
2（I3,I4）が時間軸上で互に重なることがないので、ホ
ール素子H1（H2）の２つの電圧端子に発生するホール起
電圧V1,V2（V3,V4）の一方のもの、例えばホール起電圧
のV1に着目した場合には、ホール起電圧のV1の負の期間
はそのホール起電圧のV1によってステータコイルL1にス
テータコイル電流I1が流れている期間に対応しており、
他方、ホール起電圧のV1の正の期間は、ホール起電圧の
V2の負の期間、すなわち、ホール起電圧のV2によってス
テータコイルL2にステータコイル電流I2が流れている期
間に対応しているから、ホール素子H1の一方の電圧端子
に発生しているホール起電圧V1を全波整流回路ARC1（第
３図中の演算増幅器OP14、OP12、抵抗31,44〜47、ダイ
オード48,49によって構成されている回路）で全波整流
することによって、全波整流回路ARC1からは、ステータ
コイルL1（L2）にステータコイル電流I1（I2）が流れて
いるときに発生するトルクと対応する信号が出力される
のであり、同様にして、ホール素子H2の一方の電圧端子
に発生しているホール起電圧V3を全波整流回路ARC2（第
３図中の演算増幅器OP15、OP13、抵抗32,50〜53、ダイ
オード54,55によって構成されている回路）で全波整流
することによって、全波整流回路ARC2からは、ステータ
コイルL3（L4）にステータコイル電流I3（I4）が流れて
いるときに発生するトルクと対応する信号が出力される
のである。

それで、この第３図示の直流ブラシレスモータにおい
ても、前記した第２図を参照して説明した直流ブラシレ
スモータと同様に、常に一定の回転トルクでモータを回
転させることができるのである。

前記した第２図及び第３図の直流ブラシレスモータで
は、それらにおける各ステータコイルL1〜L4に一方向の
電流しか流れないような構成のものであったが、第４図
に示す直流ブラシレスモータは、第３図に示されている
構成の直流ブラシレスモータに、駆動トランジスタX26
〜X29と、抵抗36〜43とからなる回路を付加して、ステ
ータコイルL1〜L4に正負両方向の電流が流れるように構
成したものである。なお、前記の駆動トランジスタX26
〜X29は、駆動トランジスタX11,X17,X18,X23とは異なる
導電型のものが使用される。

第４図示の直流ブラシレスモータにおいて、ホール素
子H1（H2）における２つの電圧端子に発生されたホール
起電圧V1,V2（V3,V4）の内で、ホール起電圧V1（V3）が
正でホール起電圧V2（V4）が負の場合には、駆動トラン
ジスタX26とX17（X28とX23）とがオンとなり、駆動トラ
ンジスタX27とX11（X29とX18）とがオフとなって、ステ
ータコイルL1,L2（L3,L4）には電源Vcc→駆動トランジ
スタX26のエミッタ（駆動トランジスタX28のエミッタ）
→同コレクタ→ステータコイルL1,L2（L3,L4）→駆動ト
ランジスタX17のコレクタ（駆動トランジスタX23のコレ
クタ）→同エミッタ→電流検出抵抗R11（電流検出抵抗R
13）→接地の回路に電流が流れ、また、前記とは逆にホ
ール素子H1（H2）における２つの電圧端子に発生された
ホール起電圧V1,V2（V3,V4）の内で、ホール起電圧V2
（V4）が正でホール起電圧V1（V3）が負の場合には、駆
動トランジスタX26とX17（X28とX23）とがオフとなり、
駆動トランジスタX27とX11（X29とX18）とがオンとな
り、ステータコイルL1,L2（L3,L4）には、電源Vcc→駆
動トランジスタX27のエミッタ（駆動トランジスタX29の
エミッタ）→同コレクタ→ステータコイルL2,L1（L4,L
3）→駆動トランジスタX11のコレクタ（駆動トランジス
タX18のコレクタ）→同エミッタ→電流検出抵抗R11（電
流検出抵抗R13）→接地の回路に電流が流れる。

このように、第４図示の直流ブラシレスモータにおい
ては、既述した第２図及び第３図示の直流ブラシレスモ
ータに比べて、正逆両方向で回転トルクが発生するとい
う特徴がある。

第４図示の直流ブラシレスモータにおいても、前記し
た第２図及び第３図を参照して説明した直流ブラシレス
モータと同様に、常に一定の回転トルクでモータを回転
させることができるのである。

第２図乃至第４図を参照して説明した直流ブラシレス
モータは、４差動２相直流ブラシレスモータに本発明を
適用した場合の実施例であったが、第５図示の実施例の
直流ブラシレスモータは、２差動２相直流ブラシレスモ
ータに本発明を実施した場合の構成例である。

第５図に示す直流ブラシレスモータにおいて、駆動ト
ランジスタX11のエミッタと駆動トランジスタX17のエミ
ッタとの間に設けられている減算回路SUB1と両波整流回
路ARC3とからなる回路配置は、ステータコイルL1に流れ
るステータコイル電流I1に比例している電流と、ステー
タコイルL2に流れるステータコイル電流I2とに比例して
いる電流が、ホール素子H1の電流端子に流れるようにさ
せるための回路であり、また、駆動トランジスタX18の
エミッタと駆動トランジスタX23のエミッタとの間に設
けられている減算回路SUB2と両波整流回路ARC4とからな
る回路配置は、ステータコイルL3に流れるステータコイ
ル電流I3に比例している電流と、ステータコイルL4に流
れるステータコイル電流I4とに比例している電流が、ホ
ール素子H2の電流端子に流れるようにさせるための回路
である。

前記の減算回路SUB1（SUB2）は、演算増幅器OP16と抵
抗56〜59（演算増幅器OP19と抵抗68〜71）とによって構
成されており、駆動トランジスタX11のエミッタに接続
されている電流検出抵抗R11における電圧降下（ステー
タコイル電流I1に比例している電圧）と、駆動トランジ
スタX17のエミッタに接続されている電流検出抵抗R12に
おける電圧降下（ステータコイル電流I2に比例している
電圧）との差に対応する電圧を発生してそれを両波整流
回路ARC3（ARC4）に供給する。

両波整流回路ARC3（ARC4）は、演算増幅器OP17,OP18
と抵抗60〜65とダイオード66,67とトランジスタX30（演
算増幅器OP20,OP21と抵抗72〜77とダイオード78,79トラ
ンジスタX31）とにより構成されており、前記の減算回
路SUB1（SUB2）から供給された電圧を両波整流し、トラ
ンジスタX30（トランジスタX31）によって電流に変換し
て、ホール素子H1（ホール素子H2）の電流端子に、ステ
ータコイル電流I1（I2）｛I3（I4）｝に比例した電流が
流れるようにしている。

第９図は、２差動２相直流ブラシレスモータにおける
ホール素子H1のホール起電圧V1とホール素子H2のホール
起電圧V3とを示す図であって、横軸は電気角である。ま
た、第10図はステータコイルL1に流れるステータコイル
電流I1と、ステータコイルL2に流れるステータコイル電
流I2との時間軸上での変化態様であり、さらに、第11図
はステータコイルL3に流れるステータコイル電流I3と、
ステータコイルL4に流れるステータコイル電流I4との時
間軸上での変化態様であって、第10図及び第11図におい
て横軸は電気角である。

第12図は減算回路SUB1による減算によって結果的に得
られるステータコイルL1に流れるステータコイル電流I1
と、ステータコイルL2に流れるステータコイル電流I2と
の減算結果（I1−I2）、及び、減算回路SUB2による減算
によって結果的に得られるステータコイルL3に流れるス
テータコイル電流I3と、ステータコイルL4に流れるステ
ータコイル電流I4との減算結果（I3−I4）を示している
ものである。

２差動２相直流ブラシレスモータにおいては、１つの
ホール素子H1（H2）の２つの電圧端子にそれぞれ発生さ
れたホール起電圧によって切換えられるステータコイル
電流I2とI2（I3とI4）とは、それらの切換えの時点付近
で第10図（第11図）中に示されているように必らず重複
する部分があるから、単に電流検出抵抗R11とR12（R13
とR14）とによって検出された電流と比例する電流をホ
ール素子H1（H2）の電流端子に供給するようにしても、
ホール素子H1（H2）の電流端子に供給される電流がトル
クに比例したものにはならないことは、第10図及び第11
図に示されている各ステータコイル電流I1〜I4の時間軸
上の変化態様からみても明らかである。

しかし、第５図示の直流ブラシレスモータのように、
減算回路SUB1（SUB2）によって結果的に２つのステータ
コイル電流I1とI2（I3とI4）の差が得られるようにする
と、その差（I1−I2）｛（I3−I4）｝は第12図に示され
ているように、時間軸上で完全に分離された、すなわ
ち、各ステータコイル電流I1とI2（I3とI4）とで発生す
るトルクに比例している電流を得ることができ、第12図
示のような各ステータコイル電流I1とI2（I3とI4）との
差信号（I1−I2）｛（I3−I4）｝を両波整流すれば、第
３図について説明したと同様に、ホール素子H1（H2）の
電流端子には、各ステータコイル電流I1とI2（I3とI4）
とで発生するトルクに比例した電流が供給できるのであ
り、ホール素子H1（H2）の電圧端子に、トルクと対応し
たホール起電圧を発生させることが可能になるのであ
る。

第５図示の直流ブラシレスモータにおいても、ホール
素子H1（H2）の電圧端子に発生したホール起電圧V1（V
3）が両波整流回路ARC1,ARC2と加算回路とによってトル
ク検出信号となされ、そのトルク検出信号がステータコ
イル電流供給回路に負帰還されてモータの回転トルクが
一定になされるように制御される点は、既述した実施例
の直流ブラシレスモータと同様であるが、この第５図示
の直流ブラシレスモータは２差動２相直流ブラシレスモ
ータであるので、トルク指令電圧Vtとトルク検出信号と
の比較回路が２個用いられている点だけが、既述の第２
図乃至第４図示の４差動２相直流ブラシレスモータの実
施例の場合とは異なっている。なお、第５図において、
OP22は演算増幅器、X32はトランジスタ、80〜85は抵抗
である。

したがって、第５図示の実施例の直流ブラシレスモー
タにおいても、既述した第２図乃至第４図示の実施例の
直流ブラシレスモータと同様に常に一定の回転トルクで
モータを回転させることができるのである。

（効果）以上、詳細に説明したところから明らかなように、本
発明の直流ブラシレスモータはマグネットロータと、ス
テータコイルと、ホール素子により位置検出が行なわ
れ、それに基づいてステータコイル電流の切換えを制御
するようになされた電子回路を有するステータコイル電
流供給回路などを備えている直流ブラシレスモータであ
って、前記した位置検出のためのホール素子をマグネッ
トロータにおける界磁マグネットで発生した界磁々束の
内で、ステータコイルに鎖交してトルクの発生に有効な
鎖交磁束が検出できる位置に設置する手段と、前記した
ホール素子の電流端子間にステータコイル電流に比例す
る電流を供給する手段と、前記したホール素子の電圧端
子に出力された信号に基づいて各相のトルク検出信号を
得る手段と、前記した各相のトルク検出信号の総和とし
て得られるモータの発生トルク信号と所定のトルク指令
電圧とを比較して得た誤差信号をステータコイル電流の
供給回路に帰還して、発生トルク変動を軽減させる手段
とを備えてなるものであるから、本発明の直流ブラシレ
スモータでは、位置検出用のホール素子がトルク検出用
のホール素子としても機能するような回路構成としてい
るので、ホール素子の個数を従来の直流ブラシレスモー
タで使用されているホール素子と同数でよく、したがっ
て、簡単な構成により、常に一定の回転トルクで回転す
る直流ブラシレスモータを容易に提供することができる
のであり、本発明の直流ブラシレスモータによれば、従
来の直流ブラシレスモータにおける欠点は良好に解決さ
れるのであり、また、既提案の直流ブラシレスモータと
比較しても、既提案の直流ブラシレスモータにおいて
は、位置検出用のホール素子の個数と同じ個数のトルク
検出用ホール素子が必要とされ、複雑な回路配置となっ
ていたが、本発明の直流ブラシレスモータにおいては、
前述のように位置検出用のホール素子とトルク検出用の
ホール素子とが兼用されているので、既提案の直流ブラ
シレスモータに比べても構成が簡単になるという利点が
得られる他、本発明の直流ブラシレスモータにおいては
ステータコイル電流波形や、マグネットロータの界磁々
界発生用のマグネットの着磁パターンの何如に抱わらず
にトルクの検出が良好に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直流ブラシレスモータのトルク発生ブ
ロック図、第２図乃至第５図は本発明の直流ブラシレス
モータの各異なる実施例の回路図、第６図乃至第12図及
び第17図乃至第20図は説明用特性曲線例図、第13図は従
来の直流ブラシレスモータのトルク発生ブロック図、第
14図は従来の直流ブラシレスモータの一例の回路図、第
15図は直流ブラシレスモータの一例のものの界磁マグネ
ットとステータコイルとの関連配置を示す平面図、第16
図は直流ブラシレスモータの一例の縦断側面図である。 H1,H2……ホール素子、X1〜X32……トランジスタ、OP1
〜OP22……演算増幅器、R1〜R7,R11〜R14,R11′〜R1
4′,9〜33,35,44〜47,50〜53,56〜65,68〜77,80〜85…
…抵抗、L1〜L4……ステータコイル、ARC1〜ARC4……両
波整流回路、１……界磁マグネット、３……回転軸、４
……ヨーク、５……速度検出信号発生器の磁界発生用の
マグネット、７……基板、８……軸受、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネットロータと、ステータコイルと、
ホール素子により位置検出が行なわれ、それに基づいて
ステータコイル電流の切換えを制御するようになされた
電子回路を有するステータコイル電流供給回路などを備
えている直流ブラシレスモータであって、前記した位置
検出のためのホール素子をマグネットロータにおける界
磁マグネットで発生した界磁々束の内で、ステータコイ
ルに鎖交してトルクの発生に有効な鎖交磁束が検出でき
る位置に設置する手段と、前記したホール素子の電流端
子間にステータコイル電流に比例する電流を供給する手
段と、前記したホール素子の電圧端子に出力された信号
に基づいて各相のトルク検出信号を得る手段と、前記し
た各相のトルク検出信号の総和として得られるモータの
発生トルク信号と所定のトルク指令電圧とを比較して得
た誤差信号をステータコイル電流の供給回路に帰還し
て、発生トルク変動を軽減させる手段とを備えてなる直
流ブラシレスモータ