JPS6029360Y2 - プラシレス直流モ−タ - 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に関し、詳しくは各別の
制御回路例えばトランジスタ式制御回路を介して直流電
源に接続した複数相例えば３相の各電機子巻線と、永久
磁石ロータとを有し、該ロータの位置検出機構をもたな
いでモータの起動および回転を行なわせるようにしたブ
ラシレス直流モータに関するものである。

従来のこの種の直流モータとしては例えば第３図に示す
ようなものが知られている。

すなわち、永久磁石ロータ（図示せず）の外周域に１２
０度の等間隔を存して配置した第１相、第２相および第
３相の電機子巻線１１，１２．１３をＰＮＰ型トランジ
スタＴＩ、Ｔ２．Ｔ３を含む制御回路を介してスイッチ
１４に接続し、該スイッチ１４に直流電源Ｂのプラス極
を接続すると共に、前記の各電機子巻線１１，１２，１
３にはピーク検波手段によってロータの回転速度を検出
するダイオードＤ１、Ｄ２．Ｄ３を接続し、これら各ダ
イオードＤ１〜Ｄ３のアノードを共に回転速度検出回路
１５へ導びき、該回路１５の出力段に回転速度制御回路
１６を接続する一方、同回路１６の出力側をスピードコ
ントロール用の抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を介して前記制御
回路に接続したものが知られている。

ここで、該制御回路は環状連鎖回路を形成している。

また、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１，Ｒ２とＣ２，Ｒ３と
Ｃ３は前段の位相を詳しくは前段の各巻線内に誘起され
る交流電圧の位相を約６０度遅らせるためのものである
。

さらにＣ４，Ｃ５，Ｃ６は前段の直流分をカットするた
めのコンデンサである。

而して、第３図のスイッチ１４をオンにするとトランジ
スタＴ１〜Ｔ３を含む連鎖回路によって第１相乃至第３
相の各電機子巻線１１，１２，１３に電流が連鎖的に通
電され、これによって永久磁石ロータが励起されて、該
ロータが振動する。

該ロータが振動すると、その誘起電圧α、β、γ（第４
図参照）が各電機子巻線１１．１２．１３に発生し、こ
の誘起電圧によって一定方向へのロータの回転が起り、
ダイオードＤ１〜Ｄ３によるピーク検波で以って回転速
度を検出し、次段の回転速度制御回路１６によりロータ
の回転を制御するものである。

しかしながら、上記従来構成のブラシレス直流モータに
おいては、該モータの回転軸と慣性をもった負荷（たと
えばテープレコーダのフライホイール等）とをベルトで
互いに連結した際、モータの励振と負荷とが互いに釣合
って該モータが起動しないという不祥事が発生する欠点
があった。

然るに本考案は、永久磁石ロータと、出力トランジスタ
により順次作動する複数相の各電機子巻線を備え、各巻
線の誘起電流印加による誘導起電力によって前記ロータ
を回転させる一方、前記各巻線に回転速度検出回路を介
して回転速度制御回路を接続すると共に、前記出力トラ
ンジスタの何れか一つにスイッチング回路を介してスイ
ッチング制御回路を接続させ、前記回転速度検出回路の
出力に基づいて前記スイッチング制御回路を介してスイ
ッチング制御回路に接続した出力トランジスタを作動制
御すべく構成したものである。

したがって本考案によれば、起動時にはロータがある回
転数に至るまで１相分の出力トランジスタへの通電を遮
断することによって正確にロータの回転軸と慣性をもっ
た負荷との間の均衡を強制的に崩し、以ってロータを確
実に起動させ得るようにしたものである。

以下、本考案の理解をさらに深めるために、図示の実施
例に基づい詳述する。

第１図は本考案に係るブラシレス直流モータの電気回路
図で、同図中、１は第１相の電機子巻線、２は第２相の
電機子巻線、３は第３相の電機子巻線で、これらの各電
機子巻線１，２．３は永久磁石ロータ（図示せず）の外
周域に１２０度の等間隔を存して配置したものである。

また、前記の電機子巻線１．２．３の一側は制御回路を
構成するＰＮＰ型の出力トランジスタＱ１、Ｑ２．Ｑ３
の各コレクタ電極に、他側はアースにそれぞれ接続して
いる。

さらに、前記トランジスタＱｌｔ Ｑ２ｔ Ｑ３の各エ
ミッタ電極は共にスイッチ４を介して直流電源Ｂに接続
している。

前記トランジスタＱｌ、Ｑ２．Ｑ３の各ベース電極には
ＰＮＰ型の前置トランジスタＱ４．Ｑ５゜Ｑ６の各エミ
ッタ電極を接続し、トランジスタＱ２のコレクタ電極と
トランジスタＱ４のベース電極とをコンデンサＣ４およ
び抵抗Ｒ１で、またトランジスタＱ３のコレクタ電極と
トランジスタＱ５のベース電極とをコンデンサＣ５およ
び抵抗Ｒ２で、さらにトランジスタＱ１のコレクタ電極
トランジスタＱ６のベース電極とをコンデンサＣ６およ
び抵抗Ｒ３でそれぞれ接続して環状連鎖回路を構成して
いる。

また、出力トランジスタのエミッタ共通ライン／！１と
各前置トランジスタＱ４．Ｑ５．Ｑ６のベース電極との
間にはコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を接続し、該コンデ
ンサと先に述べた抵抗Ｒ１゜Ｒ２，Ｒ３とによって、つ
まり各要素ＣＩ、Ｒ１、Ｃ２，Ｒ２，Ｃ３，Ｒ３によっ
て前段の各巻線３． １．２内に誘起される交流電圧の
位相を約６０度遅らせるように構成している。

前記各トランジスタＱ４．Ｑ５の各コレクタ電極は共に
ラインで２に接続し、該ライン１２と各点ＰＩ、Ｐ２．
Ｐ３との間にはスピードコントロール用の抵抗Ｒ４，Ｒ
５，Ｒ６をそれぞれ接続している。

一方、前記各電機子巻線１．２．３の一側にはピーク検
波手段によってロータの回転速度を検出するダイオード
ＤＩ、Ｄ２．Ｄ３のカソードを接続し、これら各ダイオ
ードＤ１〜Ｄ３のアノードは共に回転速度検出回路５に
接続している。

そして、該回路５の出力段には回転速度制御回路６とス
イッチング制御回路７とを接続し、速度制御回路６の出
力側は前記ライン１２に接続している。

しかも、第３相の制御回路中には起動時に該回路をオフ
制御するスイッチング回路８を組込んでいる。

このスイッチング回路８は例えばＰＮＰ型トランジスタ
Ｑ７によって回路構成したもので、該トランジスタＱ７
のベース電極はスイッチング制御回路７に、またコレク
タ電極はラインで２に、さらにエミッタ電極は先に述べ
た前置トランジスタＱ６のコレクタ電極にそれぞれ接続
している。

ここで、前記トランジスタＱ７はロータの停止時にはス
イッチング制御回路７から出力信号が得られないので非
導通状態を維持し、またロータの回転数が予め設定した
初期回転数たとえば２０００ｒｐｍに達するとスイッチ
ング制御回路７からの出力信号によって導通しロータが
定速回転数たとえば５０００ｒｌ）ｍに達してもこの導
通状態を維持するように設定したものである。

なお、前記各要素Ｒ１〜Ｒ３，Ｃ１〜Ｃ３，Ｒ４−Ｒ６
およびＣ４〜Ｃ６の総合の定数によって起動時の発振周
波数を決定することができるものである。

本考案は、上記の如く構成するものにして、以下、モー
タの回転軸と慣性を有する負荷（たとえばテープレコー
ダのフライホイール等）とをベルトを連結した場合の作
動について説明する。

いま、スイッチ４をオンにすると、トランジスタＱ４も
しくはＱ５が導通制御される。

たとえば、前記スイッチ４の投入によってトランジスタ
Ｑ５が導通したとすると、これによってトランジスタＱ
２がオンになる。

該トランジスタＱ２の導通によりそのコレクタ電位が上
がり、トランジスタＱ４はカットオフ状態になるが、制
御回路のタイムコンスタントによる放電に起因してトラ
ンジスタＱ４のベース電極が下がると、該トランジスタ
Ｑ４が導通し、これによってトランジスタＱ１が導通ず
る。

このようにして、第１相乃至第２相の各電機子巻線１，
２に電流が流れる。

このため、永久磁石ロータが励起されて、該ロータが振
動する。

該ロータが振動すると、その誘起電圧が各電機子巻線１
、 ２． ３に発生し、この誘起電圧によって一定方向
へのロータの回転が起こるものである。

この時の励振は均衡を失っているので、慣性をもった負
荷との間で釣合うことはない。

したがって、ロータは確実に起動される所定の方向への
回転を始めるものである。

このようにして起動されたロータの回転数が予め設定し
た初期回転数たとえば２０００ｒｐｍに達すると、回転
速度検出回路５で検出した電位によって該トランジスタ
Ｑ７は導通制御されるものである。

該トランジスタＱ７がこのようにしてオンになると環状
連鎖回路が構成されるので、各電機子巻線１．２．３に
発生した誘起電圧ａ、 ｂ、 ｃ （第２図参照）によ
って永久磁石ロータは定速回転するものである。

つまり、各誘起電圧ａ、ｂ、ｃのプラス側ピーク部分ａ
′、ｂ′、Ｃ′によってロータを一定方向へ回転させ、
第１相の電機子巻線１に生ずる誘起電圧ａのマイナス側
ピーク部分ａ“によって前置トランジスタＱ６を介して
出力トランジスタＱ３をドライブし第２相の電機子巻線
２に生ずる誘起電圧すのマイナス側ピーク部分ｂ“によ
って前置トランジスタＱ４を介して出力トランジスタＱ
１をドライブし、第３相の電機子巻線３に生ずる誘起電
圧Ｃのマイナス側ピーク部分Ｃ“によって前置トランジ
スタＱ５を介して出力トランジスタＱ２をドライブする
。

要するに出力トランジスタＱ３−Ｑｌ−Ｑ２−Ｑ３−Ｑ
ｌの順に導通され、各電機子巻線は３−１−２−３−１
の順に電流が流れるものであり、ダイオードＤ１〜Ｄ３
によるピーク検波で以って回転速度を検出し、次段の速
度制御回路６によりロータの回転を制御するものである
。

以上実施例から明らかなように本考案は、永久磁石ロー
タと、出力トランジスタＱｌ、Ｑ２．Ｑ３により順次作
動する複数相の各電機子巻線１゜２．３を備え、各巻線
１．２．３の誘起電流印加による誘導起電力によって前
記ロータを回転させる一方、前記各巻線１，２．３に回
転速度検出回路５を介して回転速度制御回路６を接続す
ると共に、前記出力トランジスタＱ３にスイッチング回
路８を介してスイッチング制御回路７を接続させ、前記
回転速度検出回路５の出力に基づいて前記スイッチング
制御回路７を介して出力トランジスタＱ３を作動制御す
べく構成したものであるから、起動時にはロータの回転
数が例エバ２０００ｒｐｍに至るまで１相分の出力トラ
ンジスタＱ３への通電を遮断することによって正確にロ
ータの回転軸と慣性をもった負荷（例えばテープレコー
ダのフライホイールとをベルトで連結した場合）との間
の均衡を強制的に崩すことができ、以ってロータを確実
に起動させることができる等の顕著な効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るブラシレス直流モータの電気回路
図、第２図はロータ回転中において各巻線１．２．３に
生ずる誘起電圧の波形図、第３図は従来構造のブラシレ
ス直流モータの電気回路図、第４図は各巻線１１，１２
．１３に生ずる誘起電圧の波形図である。 １．２，３・・・・・・電機子巻線、８・・・・・・ス
イッチング回路、Ｑ７・・・・・・トランジスタ、Ｂ・
・・・・・直流電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 永久磁石ロータと、出力トランジスタＱｌ、Ｑ２、Ｑ３
   により順次作動する複数相の各電機子巻線１．２． ３
   を備え、各巻線１．２．３の誘起電流印加による誘導起
   電力によって前記ロータを回転させる一方、前記各巻線
   １，２．３に回転速度検出回路５を介して回転速度制御
   回路６を接続すると共に、前記出力トランジスタＱ３に
   スイッチング回路８を介してスイッチング制御回路７を
   接続させ、前記回転速度検出回路５の出力に基づいて前
   記スイッチング制御回路７を介して出力トランジスタＱ
   ３を作動制御すべく構成したことを特徴とするブラシレ
   ス直流モータ。