无刷直流电动机的驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用干电池等直流电源的无刷直流电动机的驱动电路及无刷直流电动机，并涉及一种利用随着带永久磁铁转子的转动产生的检测线圈的感应电动势，对驱动线圈进行通电控制的驱动电路。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，存在如下的无刷直流电动机，其使用霍尔元件磁传感器进行转子的磁铁位置的检测，并用电子电路对线圈进行通电控制，由此避免电刷的物理接触。关于这种无刷直流电动机，在非专利文献I的91页记载有如图15中的(a)所示的驱动电路的电路图。这种两相双向通电驱动的无刷直流电动机的电路，在两相用的两个推挽电路的两输入部具备错开相位位置而配设的两个霍尔元件202，通过基于各个霍尔元件202的转子的位置检测，据此，对错开相位而配设的各个驱动线圈201进行通电控制。
[0003]另外，在专利文献I中，如图15中的(b)所示，关于电路有如下记载:具备带N磁极和S磁极被磁化的永久磁铁的转子1、检测线圈3、驱动线圈2、及控制驱动电流的晶体管5，并根据检测线圈3的电动势，控制驱动线圈2的驱动电流。
[0004]现有技术文献
[0005]非专利文献1:萩野弘司著《无刷直流电动机的使用方法》Ohmsha出版社，2003年7月
[0006]专利文献1:特公昭39 — 20410号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的问题
[0008]在非专利文献I中记载的驱动电路(图15中的(a))中，为了使霍尔元件202工作，需要图中I h所示的电流(为了得到约I OOmV的霍尔元件输出电压，输入电流为5mA至I OmA。因为是两相，所以输入电流变成2倍，为10-20mA)。该消耗电流，例如，由于远远超出作为室内用太阳能电池的实用发电电流的0.l-2mA，是不能用于使用这样小的太阳能电池使无刷直流电动机驱动的课题的。
[0009]在专利文献I所示的电路中，在其电源开启时，通过连接于晶体管5的基极的启动用电容器6使晶体管5启动(参照图15中的(b))。但是，如果启动用电容器6的电容过大，持续所需以上的程度而使晶体管5开启时，电流持续流过驱动线圈2，有可能阻碍转子I的转动(启动失败)。另外，相反地，如果启动用电容器6的电容(或者充电量)小，转子I的摩擦负荷或惯性负荷大，则有可能无法得到充分的转动(启动失败)。
[0010]如果负荷的惯性力矩是固定的，则摩擦负荷也是固定的，使得电动机启动时的加速度固定，则可以通过适当地设置电容器电容来消除这些问题。但是，按照负荷一一改变电容器的电容，改变启动时的驱动线圈通电时间的做法，作为常用电动机来说是不合适的，所以寻求一种能与负荷的轻重或惯性力矩的大小无关地普遍使用的启动电路。
[0011]本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在不使用霍尔元件等的情况下利用小功率也能工作的无刷直流电动机的驱动电路，并提供一种无论负荷轻重等均可普遍启动的无刷直流电动机的驱动电路。
[0012]解决问题的手段
[0013](结构I)
[0014]—种无刷直流电动机驱动电路，其特征在于，所述无刷直流电动机驱动电路具备:驱动线圈，其配置于设置在转子的永久磁铁的磁场内；直流电源，其向所述驱动线圈供应驱动功率;第一晶体管，其发射极接地且集电极连接于所述驱动线圈；第二晶体管，其发射极接地且集电极连接于所述第一晶体管的基极;基极电流限制用电阻，其用于调节所述第二晶体管的基极电流;检测线圈，其配置于所述永久磁铁的磁场内，且设置于所述第二晶体管的基极与发射极之间；以及二极管，其在所述第二晶体管的基极与发射极间与所述检测线圈串联，且与所述第二晶体管的基极与发射极间的电流平行顺向设置，并以如下方式控制调节所述第二晶体管的基极电流:通过产生于所述检测线圈的感应电动势施加反向电压时，所述第二晶体管开启，并且，通过所述检测线圈的感应电动势施加正向电压时，所述第一■晶体管关闭。
[0015](结构2)
[0016]结构I所述的无刷直流电动机驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管选择PNP型，所述第二晶体管选择NPN型，所述二极管的阳极连接于所述第二晶体管的基极，且所述二极管的阴极与所述检测线圈的一端连接，该检测线圈的另一端连接于所述第二晶体管的发射极。
[0017](结构3)
[0018]结构I所述的无刷直流电动机驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管选择NPN型，所述第二晶体管选择PNP型，所述二极管的阴极连接于所述第二晶体管的基极，且所述二极管的阳极与所述检测线圈的一端连接，该检测线圈的另一端连接于所述第二晶体管的发射极。
[0019](结构4)
[0020]—种无刷直流电动机驱动电路，其特征在于，所述无刷直流电动机驱动电路具备:串联的第一直流电源及第二直流电源；驱动线圈，其配置于设置在转子的永久磁铁的磁场内，且其一端连接于所述第一直流电源和第二直流电源之间；第一晶体管，其为PNP型晶体管，且发射极连接于所述第一直流电源的正极侧，集电极连接于所述驱动线圈的另一端;第二晶体管，其为NPN型晶体管，且发射极连接于所述第一直流电源和第二直流电源之间，集电极连接于所述第一晶体管的基极;第一基极电流限制用电阻，其用于调节所述第二晶体管的基极电流;检测线圈，其配置于所述永久磁铁的磁场内且设置于所述第二晶体管的基极与发射极之间；第一二极管，其阳极连接于所述第二晶体管的基极，且阴极连接于所述检测线圈，并以如下方式控制调节所述第二晶体管的基极电流:通过产生于所述检测线圈的感应电动势施加反向电压时，所述第二晶体管开启，并且，通过所述检测线圈的感应电动势施加正向电压时，所述第二晶体管关闭；第三晶体管，其为NPN型晶体管，且发射极连接于所述第二直流电源的负极侧，集电极连接于所述驱动线圈的另一端;第四晶体管，其为PNP型晶体管，且发射极连接于所述第一直流电源和第二直流电源之间，且集电极连接于所述第三晶体管的基极;第二基极电流限制用电阻，其用于调节所述第四晶体管的基极电流;第二二极管，其阳极连接于所述检测线圈及所述第一二极管的阴极，且阴极连接于所述第四晶体管的基极的二极管，并以如下方式控制调节所述第四晶体管的基极电流:通过产生于所述检测线圈的感应电动势施加反向电压时，所述第四晶体管开启，并且，通过所述检测线圈的感应电动势施加正向电压时，所述第四晶体管关闭。
[0021](结构5)
[0022]结构I或结构4所述的无刷直流电动机驱动电路，其特征在于:在所述检测线圈不产生感应电动势的状态下，以驱动电流流过所述驱动线圈的方式来确定各元件常数。
[0023](结构6)
[0024]结构5所述的无刷直流电动机驱动电路，其特征在于:通过赋予所述第一基极电流限制用电阻和所述第二基极电流限制用电阻的电阻值之间的差值，或者赋予所述第一直流电源的电源电压和所述第二直流电源的电源电压之间的差值，使驱动电流流过所述驱动线圈。
[0025](结构7)
[0026]—种轴向间隙型无刷直流电动机，其特征在于，所述轴向间隙型无刷直流电动机具备:所述转子；由空心线圈构成的所述检测线圈及所述驱动线圈；定子，其大致在同一平面上，以各空心线圈的有效线轮面和配置于所述转子的多个所述永久磁铁的磁极具有空隙而对置的方式，配设该检测线圈及驱动线圈；以及结构I至结构6中的任一项所述的无刷直流电动机驱动电路。
[0027](结构8)
[0028]—种径向型无刷直流电动机，其特征在于，所述径向型无刷直流电动机具备:转子，其在外周面交替配置有所述永久磁铁N极S极;固定轭，其与该转子的永久磁铁具有空隙而对置设置，并且所述检测线圈和所述驱动线圈卷绕设置于形成于内周面的多个凸状的芯，以及结构I至结构6中的任一项所述的无刷直流电动机驱动电路。
[0029]发明的效果
[0030]根据本发明的无刷直流电动机驱动电路(及无刷直流电动机)，在不使用霍尔元件等的情况下利用小功率能够工作。
[0031]另外，由于不必根据负荷的轻重(惯性力矩的大小)等改变(调节)电路结构，所以能够普遍使用。
【附图说明】
[0032]图1是示出实施方案I的无刷直流电动机驱动电路的电路图。
[0033]图2是示出流过在实施方案I的无刷直流电动机驱动电路设置的驱动线圈的驱动电流及晶体管14的基极电压、与转子位置之间的关系的说明图。
[0034]图3中，(a)是示出在实施方案I的无刷直流电动机驱动电路设置的晶体管14的基极电压的推移的图表，(b)是示出流过晶体管13的集电极的驱动电流的推移的图表。
[0035]图4是示出具有和实施方案I的无刷直流电动机驱动电路同等功能的其他电路结构的电路图。
[0036 ]图5是示出实施方案2的无刷直流电动机驱动电路的电路图。
[0037]在图6中，(a)是示出在实施方案2的无刷直流电动机驱动电路设置的晶体管14的基极电压的推移的图表，(b)是示出晶体管24的基极电压的推移的图表，(C)是示出流过驱动线圈11的驱动电流的推移的图表。
[0038]图7是示出实施方案2的无刷直流电动机驱动电路的变形例的电路图，(a)是示出直流电源12选用电荷栗电路的图，(b)是示出直流电源使用太阳能电池的图，(C)是示出通过对交流进行整流形成直流电源的图。
[0039]图8是对限制转子的停止位置的小磁铁的位置进行说明的图。
[0040]图9是示出实施方案3的转盘的一部分的分解立体图。
[0041]图10中，(a)是示出在实施方案3的转盘设置的轴向间隙型无刷直流电动机的分解立体图，(b)是示出设置于定子体的印刷基板的图。
[0042]图11中，(a)是示出在实施方案3的转盘设置的轴向间隙型无刷直流电动机的俯视图，(b)是示出在实施方案3的转盘设置的轴向间隙型无刷直流电动机的垂直剖面图。
[0043]图12是对实施方案3的转换开关机构(限制