JPH0632798Y2 - ブラシレスモ−タの起動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本考案はテープレコーダあるいはビデオテープレコーダ
等に用いられるブラシレスモータの起動回路に関する。

(ロ)従来の技術 最近テープレコーダあるいはビデオテープレコーダ等に
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)考案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たが、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無く
なってきた。そこで特開昭58−172994号公報に記載され
ているように回転中は複数の相のコイルに夫々誘起され
る誘起電圧が所定の関係になったことを検出し、この検
出して得た検出信号にてスイッチングトランジスタを順
次オンオフさせ、各相のコイルに前述と同様順次電流を
流し回転子を回転させ続けることが出来るが、停止状態
においては各相のコイルには誘起電圧が生じないため、
コイルに通電を行なっても回転子は起動されない。本考
案はそこで停止状態から容易に回転子の回転を行なうこ
とが出来るようにしたもので、特に前記いずれのコイル
にも通電されない状態で停止している場合にも起動でき
るようにしたブラシレスモータの起動回路を提供するも
のである。

(ニ)問題点を解決するための手段 本考案のブラシレスモータの起動回路は各相を構成する
複数のコイルと、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比で加え他入力端
子に加えられる基準電圧と比較する比較器と、該比較器
の出力にてオンされ前記コイルに電流を供給する複数の
スイッチングトランジスタと、起動パルスにてオンされ
前記各比較器の一入力端子に加えられる電圧を強制的に
ハイ又はローレベルにする複数のスイッチ回路と、前記
各スイッチングトランジスタに同期してオンされ前記ス
イッチ回路を強制的に不動作させる第１補助スイッチン
グトランジスタ群と、これら第１補助スイッチングトラ
ンジスタ群とベース及びエミッタが共通接続されコレク
タが結合された第２補助スイッチングトランジスタ群
と、前記第２補助スイッチングトランジスタ群の全ての
補助スイッチングトランジスタがオフになることにより
制御される制御トランジスタにて構成される。

(ホ)作用 本考案のブラシレスモータの起動回路は上述の如き構成
をなすので、各相のいずれのコイルにも通電されない状
態で停止されているときに起動させた場合、前記第２補
助スイッチングトランジスタ群全ての補助スイッチング
トランジスタがオフされ、それにより制御トランジスタ
を制御し比較回路の負入力端子を正入力端子より確実に
ローレベルにしたので、スイッチ回路の一つを起動パル
スに対し不動作させればモータを起動出来る。

(ヘ)実施例 本考案のブラシレスモータの起動回路の実施例を図面に
従って説明する。

第２図は本考案のブラシレスモータの駆動回路で、(1)
(2)(3)はU,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共に電源に接続され他端は
夫々第1,第２及び第３スイッチングトランジスタ(4)(5)
(6)を介して接地されている。(7)(8)(9)は第1,第２及び
第３比較器で、正側の入力端子である第１の入力端子は
夫々抵抗(10)(11)(12)を介して前記第1,第２及び第３コ
イル(1)(2)(3)の一端に接続されると共に、抵抗(13)(1
4)(15)及びダイオード(16)〜(21)を介し前記とは異なる
第1,第２及び第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(7)(8)(9)の負側の
入力端子である第２の入力端子は第1,第２及び第３コイ
ル(1)(2)(3)の共通接続した中性点に接続されている。
さらに第1,第２及び第３比較器(7)(8)(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)に流れる電流は第
１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)に流れる電流は第２スイッチングトランジスタ
(5)に、さらにダイオード(24)に流れる電流は第３スイ
ッチングトランジスタ(6)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
1/2倍になるようにしている。

第１図は本考案の起動回路図であり、(31)(32)(33)は第
1,第２及び第３スイッチ回路で、コレクタに抵抗(34)(3
5)(36)を介し前述第２図の第1,第２及び第３比較器(7)
(8)(9)の第１入力端子の各点A,B,Cの電圧が加えられる
トランジスタ(37)(38)(39)、該トランジスタ(37)(38)(3
9)と夫々ベース及びエミッタが共通接続されていると共
にマルチコレクタ型のトランジスタにて構成されている
トランジスタ(40)(44)(47)とよりなり、該トランジスタ
(40)(44)(47)のエミッタにはトランジスタ(51)(52)(53)
が夫々接続されている。(54a)(55a)(56a)及び(54b)(55
b)(56b)は前記第1,第２及び第３スイッチングトランジ
スタ(4)(5)(6)に同期してオンオフされる補助スイッチ
ングトランジスタで、第１補助スイッチングトランジス
タ群及び第２補助スイッチングトランジスタ群を構成す
る。前記第１補助スイッチングトランジスタ群の補助ス
イッチングトランジスタ(54a)(55a)(56a)は前記トラン
ジスタ(53)(52)(51)のベースに接続されているトランジ
スタ(57)(58)(59)を夫々制御するように接続されてい
る。また、前記第２補助スイッチングトランジスタ群の
補助スイッチングトランジスタ(54b)(55b)(56b)は互い
にコレクタが結合されていると共に第１制御トランジス
タ(80)の動作を制御するべくそのベースに接続されてい
る。(81)は前記第１制御トランジスタ(80)により動作が
制御されるべく接続されている第２制御トランジスタで
あり、前記第１スイッチ回路(31)を構成するトランジス
タ(37)に直列接続されているトランジスタ(74)の動作を
制御するべく接続されている。(82)(83)(84)は、前記第
２制御トランジスタ(81)によって動作が制御される第
１、第２及び第３の補償トランジスタであり、該第３補
償トランジスタ(84)のコレクタ・エミッタは、共通接続
されている第１、第２及び第３比較器(7)(8)(9)の第２
入力端子Ｓとアース間に接続されている。

(60)及び(61)は、前記トランジスタ(44)及び(40)によっ
て動作が制御されるべく接続されているトランジスタで
あり、前記トランジスタ(53)の動作を制御するべく設け
られているトランジスタ(66)の動作を制御するように接
続されている。また(62)及び(63)は、前記トランジスタ
(47)及び(40)によって動作が制御されるべく接続されて
いるトランジスタであり、前記トランジスタ(52)の動作
を制御するべく設けられているトランジスタ(67)の動作
を制御するように接続されている。同様に(64)及び(65)
は、前記トランジスタ(47)及び(44)によって動作が制御
されるべく接続されているトランジスタであり、前記ト
ランジスタ(51)の動作を制御するべく設けられているト
ランジスタ(68)の動作を制御するように接続されてい
る。

次に本起動回路の動作を説明する。今電源スイッチをオ
ンしたときにＵ相である第１コイル(1)に通電されたま
ま停止されているとする。第１コイル(1)が通電されて
いることは第１比較器(7)の正端子即ちＡ点が負電圧で
あるので、第１スイッチ回路(31)のトランジスタ(37)の
コレクタは中性点に対し負電圧で、残りのＢ点及びＣ点
の電圧は正電圧であり、第２比較器(8)からダイオード
(22)を通って第１比較器(7)に向って電流が流れる。従
って第１スイッチングトランジスタ(4)と共に補助スイ
ッチングトランジスタ(54a)(54b)も同期してオンとな
る。補助スイッチングトランジスタ(54a)がオンされる
と、トランジスタ(57)がオンされトランジスタ(53)をオ
フするので第３スイッチ回路(33)は強制的にオフされ
る。斯る状態で、起動回路（図示せず）を動作させて起
動パルスを端子(70)に印加すると、第１及び第２スイッ
チ回路(31)及び(32)が起動パルスに応答して動作すると
ともにカレントミラー動作によってトランジスタ(40)(4
4)(37)(38)(74)(75)がオン状態になる。前記トランジス
タ(37)(38)(74)(75)がオン状態になると、Ａ点及びＢ点
の電位は低下するが、第３スイッチ回路(33)を構成する
トランジスタ(39)はオフ状態にあるため、Ｃ点の電位は
低下することはない。その結果、第２図において、第３
比較器(9)の出力が高くなると共に第１及び第２比較器
(7)及び(8)の出力が低くなるため、ダイオード(23)にバ
イアス電流が流れ、第２スイッチングトランジスタ(5)
をオン状態にするので、今度は第２コイル(2)に電流が
供給される。このとき第１スイッチングトランジスタ
(4)がオフされるが、前記トランジスタ(44)(40)がオン
されることによりトランジスタ(60)(61)が夫々オンさ
れ、トランジスタ(66)をオンするためトランジスタ(53)
は引続いてオフされ起動パルスが加えられていてもスイ
ッチ回路(33)が動作されることはない。

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。又前記第２
スイッチングトランジスタ(5)がオンされるとトランジ
スタ(58)もオンされトランジスタ(52)をオフとするが、
トランジスタ(75)はすでにオンされているので、トラン
ジスタ(38)は起動パルスが加えられている間オンされＢ
点をローレベルのままにする。しかし起動パルスがロー
レベルとなると、トランジスタ(37)(38)(39)…はオフさ
れる。このときトランジスタ(58)がオンしトランジスタ
(52)をオフとし第２スイッチ回路(32)を強制的に不動作
させる。

従って、次に再び端子(70)に起動パルスが印加される
と、トランジスタ(38)及び(39)がオン状態になり、Ｂ点
及びＣ点の電位を低下させるが、Ａ点の電位は低下する
ことはない。その結果、第２図において、第１比較器
(7)の出力が高くなると共に第２及び第３比較器(8)及び
(9)の出力が低くなるため、ダイオード(24)にバイアス
電流が流れ、第３スイッチングトランジスタ(6)をオン
状態にするので、今度は第３コイル(3)に電流が供給さ
れる。このように起動パルスが加えられるごとに第1,第
２及び第３コイル(1)(2)(3)の順序で起動電流が加えら
れ回転子が回転を開始する。

Ｕ相である第１コイル(1)に通電される状態で停止して
いる場合の起動動作は前述したように行われるが、Ｖ相
である第２コイル(2)に通電される状態で停止している
場合の起動動作及びＷ相である第３コイル(3)に通電さ
れる状態で停止している場合の起動動作も同様に行うこ
とが出来る。

ところが、第１、第２及び第３比較器(7)(8)(9)の入力
信号の条件によっては、全ての相がオン又はオフ、即ち
第１、第２及び第３比較器(7)(8)(9)の全ての出力信号
が高い（ハイレベル）の状態又は第１、第２及び第３比
較器(7)(8)(9)の全ての出力信号が低い（ローレベル）
の状態のままで停止することがある。斯かる状態にある
場合には、第１、第２及び第３スイッチングトランジス
タ(4)、(5)及び(6)が、全てオフ状態にあるため、第１、
第２及び第３コイル(1)、(2)及び(3)に電流が供給される
ことはない。従って、この場合には第１、第２及び第３
コイル(1)、(2)及び(3)のいずれか１相に通電する必要が
ある。

まず、全ての相がオン、即ち第１、第２及び第３比較器
(7)(8)(9)の全ての出力信号がハイレベルの状態にある
場合の動作について説明する。斯かる状態にある場合に
は、前述したように第１、第２及び第３スイッチングト
ランジスタ(4)、(5)及び(6)が、全てオフ状態にあるた
め、第２補助スイッチングトランジスタ群の補助スイッ
チングトランジスタ(54b)(55b)(56b)は、全てオフ状態
にある。従って、補助スイッチングトランジスタ(54b)
(55b)(56b)によって動作が制御される第１及び第２制御
トランジスタ(80)及び(81)は、共にオン状態になり、該
第２制御トランジスタ(81)によって動作が制御されるト
ランジスタ(74)は、逆バイアスされてオフ状態にある。
前記トランジスタ(74)は起動パルスが加えられたとき第
１スイッチ回路(31)を動作状態に保持するためのトラン
ジスタであるが、前述の如くトランジスタ(74)がオフで
あると、第１スイッチ回路(31)は起動パルスが加えられ
てもオンされず第２及び第３スイッチ回路(32)(33)のみ
動作してＢ点及びＣ点の電圧を低下させる。従って第２
及び第３比較器(8)(9)の出力はローレベルとなり、第１
比較器(7)の出力がハイレベルとなるのでダイオード(2
4)がオンし第３コイル(3)に励磁電流を流し回転子を回
転させ始める。以降は前述のように起動パルスが加えら
れるごとに通電相が変り起動される。

次に起動時に第1,第２及び第３コイル(1)(2)(3)の全て
に電流が流れていないとき、第1,第２及び第３比較器
(7)(8)(9)の出力が全てローレベルとなる場合であるが
前記第1,第２及び第３比較器(7)(8)(9)の出力がローレ
ベルであるときは、第1,第２及び第３比較器(7)(8)(9)
の正入力端子が負入力端子より低いことになる。斯る場
合に前述の如く起動パルスにより第1,第２又は第３比較
器(7)(8)(9)の正入力端子をローレベルにして通電相を
切換える方式では起動出来ない。

次に前述した全ての相がオフ状態、即ち第１、第２及び
第３比較器(7)(8)(9)の全ての出力信号がローレベルの
状態にある場合の動作について説明する。斯かる状態に
ある場合には、前述したように第１、第２及び第３スイ
ッチングトランジスタ(4)、(5)及び(6)が、全てオフ状態
にあるため、第２補助スイッチングトランジスタ群の補
助スイッチングトランジスタ(54b)(55b)(56b)は、全て
オフ状態にある。従って、補助スイッチングトランジス
タ(54b)(55b)(56b)によって動作が制御される第１及び
第２制御トランジスタ(80)及び(81)は、共にオン状態に
なり、該トランジスタ(81)によって動作が制御される第
１補償トランジスタ(82)はオフ状態になる。それ故、前
記第１補償トランジスタ(82)によって動作が制御される
第２及び第３補償トランジスタ(83)及び(84)がオン状態
にせしめられる。第３補償トランジスタ(84)がオンされ
ると第1,第２及び第３比較器(7)(8)(9)の負入力端子の
電位が低下するので、負入力端子は正入力端子よりロー
レベルにされ前記第1,第２及び第３比較器(7)(8)(9)の
出力を全てハイレベルにする。従って前述の如く第２制
御トランジスタ(81)にてトランジスタ(74)をオフし第１
スイッチ回路(31)を起動パルスに対し不動作にすればモ
ータを起動出来る。

前記回転子には正弦波に着磁されているマグネットを有
するので、前述の如くし回転子が回転されると、第３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
タイミングを考慮すると、例えばＷ相の第３コイル(3)
には第３図に示すｔ_０−ｔ_１の期間に通電される。即ち
ｔ_０−ｔ_１の期間では第３コイル(3)に誘起され抵抗(1
2)に生じる電圧は−E₀/2（但しＥ_０は各コイルに誘起さ
れる最大電圧）以下となり、さらに第１コイル(1)又は
第２コイル(2)に誘起され抵抗(15)に生じる電圧はＥ_０
より大きくなることがないから、第３比較器(9)の正端
子に加わる電圧は負端子に加わる中性点の電位Ｖ_Ｎより
常に負となるので（第３図ニ）、第３比較器(9)の出力
は負となる。

一方第１比較器(7)の正入力端子に加わる電圧は負端子
に加わる電圧Ｖ_Ｎより大きくなるので、第１比較器(7)
の出力は常に正となる。従ってダイオード(24)は導通し
第３スイッチングトランジスタ(6)に順バイアス電圧を
加え該第３スイッチングトランジスタ(6)をオンさせる
ため、第３コイル(3)に電源より電流が供給される。

回転子の回転が進みｔ_１−ｔ_２の期間になると、第１比
較器(7)の正端子であるＡ点に加えられる電圧が中性点
の電位Ｖ_Ｎより負になり（第３図ハ）、第２比較器(8)
の正端子であるＢ点に加えられる電圧が中性点の電位Ｖ
_Ｎより正になるため、該第２比較器(8)の出力が高くな
ると共に第１比較器(7)の出力が低くなるため、ダイオ
ード(22)にバイアス電流が流れ、第１スイッチングトラ
ンジスタ(4)をオン状態にするので、この場合には第１
コイル(3)に電流が供給される。

回転子がさらに回転しｔ_２−ｔ_０の期間になると、第２
比較器(8)の正端子Ｂ点に加わる電圧が中性点の電圧Ｖ
_Ｎより負となり（第３図ロ）、該第２比較器(8)の出力
が負になり第３比較器(9)の出力が正となるため、ダイ
オード(23)がオンし第２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第２スイッチングトランジス
タ(5)をオンし第２コイル(2)に電流を流す。

回転子がｔ_２−ｔ_０の期間より回転されると再びｔ_０−
ｔ_１の期間になり、前述の如く第３スイッチングトラン
ジスタ(6)を導通し第３コイル(3)に電流を流し第３コイ
ル(3)を励磁する。このように回転子が回転されると第
1,第２及び第３スイッチングトランジスタ(4)(5)(6)が
順次オンし、第1,第２及び第３コイル(1)(2)(3)を順次
励磁するので、回転子が一旦回転された後は起動パルス
の発生を停止しても回転し続ける。

(ト)考案の効果 本考案の起動回路は、各相のコイルのいずれにも通電さ
れない状態で停止している場合に、起動のための信号が
供給されると、補助スイッチングトランジスタ群を構成
する全てのトランジスタをオフ状態にすることによって
制御トランジスタをオン状態にさせ、該制御トランジス
タの動作によりコイルへの電流供給動作を制御するべく
設けられている複数の比較器の基準電圧が印加される第
２入力端子に印加される電圧を第１入力端子に印加され
る電圧より低い電圧に強制的に低下させるようにしたの
で、各相のコイルのいずれにも通電されない状態で停止
している場合においても前記制御トランジスタにて複数
のスイッチ回路を起動信号に対して不動作状態にすれ
ば、複数の比較器の中の１つの比較器の第１入力端子を
第２入力端子よりも低い電圧にすることによってコイル
に電流を供給させるように構成されたブラシレスモータ
においても確実に起動させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のブラシレスモータの起動回路図、第２
図は本考案に用いたブラシレスモータの駆動部のブロッ
ク図、第３図は本考案の各部の信号波形図である。 主な図番の説明 (1)(2)(3)……第1,第２及び第３コイル、(4)(5)(6)……
第1,第２及び第３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、(31)(32)(33)……第
1,第２及び第３スイッチ回路、(54a)(55a)(56a)……第
１補助スイッチングトランジスタ群の補助スイッチング
トランジスタ、(54b)(55b)(56b)……第２補助スイッチ
ングトランジスタ群の補助スイッチングトランジスタ、
(80)(81)……第１及び第２制御トランジスタ、(82)(83)
(84)……第1,第２及び第３補償トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】各相を構成する複数のコイルと、前記複数
   のコイルの各々に対応して設けられていると共に第１の
   入力端子に前記各コイルに誘起される電圧が一定比で印
   加され、且つ第２の入力端子に基準電圧が印加される比
   較器と、該各比較器の出力によって動作が制御されると
   共にオン状態にあるとき前記コイルの各々に電流を供給
   する複数のスイッチングトランジスタと、起動パルスに
   よりオン状態にされると共に前記各比較器の第１入力端
   子に印加される電圧を強制的に該比較器の出力を反転さ
   せるレベル以上又は未満にする複数のスイッチ回路と、
   前記各スイッチングトランジスタに同期してオン状態に
   なると共に前記スイッチ回路の中の１つのスイッチ回路
   を強制的に不動作状態にさせる第１補助スイッチングト
   ランジスタ群と、これら第１補助スイッチングトランジ
   スタ群を構成する各トランジスタとベース及びエミッタ
   が共通接続されていると共に各々のコレクタが互いに結
   合されている第２補助スイッチングトランジスタ群と、
   該第２補助スイッチングトランジスタ群を構成する全て
   のトランジスタにより動作が制御されると共に全てのト
   ランジスタがオフ状態にあるとき前記比較器の第２入力
   端子に印加される電圧を第１入力端子に印加される電圧
   より低い電圧に強制的に低下させる制御トランジスタと
   よりなるブラシレスモータの起動回路。