JP2001025279A - Method and device for driving brushless motor - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the noise produced, when a brushless motor is driven with out sacrificing characteristics, such as the torque constant, actuating time, load capacity, etc. of the motor. SOLUTION: A device for driving a brushless motor BLM is constituted of a position detecting circuit PSC, a control circuit CTR which decides the conducting timing of each phase and generates rectangular-wave conduction control signals of different phases, and a high-frequency pulse generating circuit which generates a high-frequency pulse signal. The device is also constituted of a chopping circuit CHC, which chops the rectangular-wave conduction control signal by using the high-frequency pulse signal and a drive circuit DVR, which is controlled by the output signal of the chopping circuit CHC and supplies a drive voltage to stator coils 21U, 21V, and 21W. The device controls the motor BLM by impressing a drive voltage which is generated by superposing a frequency which is preferably higher than about ten times or more higher than the characteristic frequency of the teeth of a stator core upon a rectangular-wave voltage upon the stator coils 21U, 21V, and 21W.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多極着磁されたロ
ータマグネットを有するロータと磁性鋼板片を積層して
形成したステータコアと該ステータコアに巻回されたス
テータコイルとを有するステータとからなるブラシレス
モータ、特にハードディスク駆動装置等の回転駆動源と
して最適な小型スピンドルモータの回転時の騒音や振動
の抑制に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a stator having a rotor magnet having a multi-pole magnetized rotor, a stator core formed by laminating magnetic steel sheets, and a stator having a stator coil wound around the stator core. The present invention relates to suppression of noise and vibration during rotation of a small spindle motor, which is optimal as a rotation drive source for a brushless motor, particularly a hard disk drive.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュータ、通信、情報等の分
野で携帯型機器が普及し、これに伴って携帯型機器の構
成部品に対する小型化、軽量化、高性能化の要求が厳し
くなってきている。これらの要求は、ハードディスク駆
動装置等の回転駆動源として最適な小型ブラシレスモー
タに対しても当然になされているが、これらは切り口を
変えれば振動低減の要求でもある。2. Description of the Related Art In recent years, portable devices have become widespread in the fields of computers, communications, information, and the like, and along with this, demands for smaller, lighter, and higher-performance components of portable devices have become stricter. I have. These demands are naturally made for a small brushless motor that is optimal as a rotary drive source for a hard disk drive or the like, but these are also demands for vibration reduction if the cut end is changed.

【０００３】従来からロータの構成部材であるリング状
ロータマグネットにスキュー着磁を施す方法、ステータ
の構成部材である積層型ステータコアにスキュー積層を
施す方法、ステータコアとロータマグネットとの間のギ
ャップを或る特定の数式に従って変える方法、ステータ
コアの歯を特定の形状にする方法等により、コギングト
ルクとトルクリップルを低減し、振動の低減が図られて
きている。しかしながら、これらの従来方法では、振動
源の一つであるステータの上下振動を抑制するという根
本対策とはなっていないし、しかもコギングトルクとト
ルクリップルの低減と引き換えにトルク定数や起動時
間、負荷能力などのモータ特性が犠牲にならざるを得な
かった。Conventionally, a method of skew-magnetizing a ring-shaped rotor magnet which is a component of a rotor, a method of skew-stacking a laminated stator core which is a component of a stator, and a method of forming a gap between a stator core and a rotor magnet. Cogging torque and torque ripple have been reduced by a method of changing the shape according to a specific mathematical formula, a method of forming the teeth of the stator core into a specific shape, and the like, and vibration has been reduced. However, these conventional methods are not a fundamental measure of suppressing vertical vibration of the stator, which is one of the vibration sources, and furthermore, in exchange for reduction of cogging torque and torque ripple, torque constant, start-up time, and load capacity. Motor performance, such as, had to be sacrificed.

【０００４】特開平９−２７５６５０に開示されている
防振構造のモータは、複数の突極を有する積層型ステー
タコアと前記複数の突極に夫々巻回されたステータコイ
ルとを有するステータと、前記積層型ステータコアに対
向配置されたロータマグネットを有するロータとからな
るモータにおいて、前記積層型ステータコアが磁性鋼板
コア片と磁性鋼板コア片との間をエポキシや両面接着剤
などの制振用接着剤で接着して積層されたことを特徴と
するものである。このモータは簡単な防振構造でありな
がら、振動低減や騒音低減に一定の効果が認められるも
のである。しかしながら、制振用接着剤が吸収できる振
動は低周波領域だけであって、高周波領域の振動は吸収
できないという問題がある。A motor having an anti-vibration structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-275650 has a stator having a laminated stator core having a plurality of salient poles, and a stator coil respectively wound around the plurality of salient poles. In a motor comprising a rotor having a rotor magnet opposed to a laminated stator core, the laminated stator core is provided between a magnetic steel sheet core piece and a magnetic steel sheet core piece with a vibration damping adhesive such as epoxy or double-sided adhesive. It is characterized by being laminated by bonding. Although this motor has a simple anti-vibration structure, it has a certain effect in reducing vibration and noise. However, there is a problem that vibrations that can be absorbed by the vibration damping adhesive can be absorbed only in a low frequency region, and vibrations in a high frequency region cannot be absorbed.

【０００５】ブラシレスモータの駆動方法に工夫を凝ら
して、振動低減を実現しているものもある。図７は従来
のブラシレスモータの駆動装置のブロック回路図であ
る。図７において、ブラシレスモータＢＬＭは、多極着
磁されたロータマグネットを有するロータ１０と三相の
ステータコイル２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗを有するステー
タ２０とから構成されている。ブラシレスモータの駆動
装置は、直流電圧源Ｅと、この直流電圧源Ｅにステータ
コイル２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗを選択的に接続する整流
用スイッチングトランジスタ群からなる駆動回路ＤＶＲ
と、この駆動回路ＤＶＲのスイッチング動作を制御する
制御回路ＣＴＲと、ロータの位置を検出し位置検出信号
を制御回路ＣＴＲに与える位置検出回路ＰＳＣとから構
成されている。[0005] In some cases, vibration is reduced by devising a method of driving a brushless motor. FIG. 7 is a block circuit diagram of a conventional brushless motor driving device. In FIG. 7, a brushless motor BLM includes a rotor 10 having a multi-pole magnetized rotor magnet and a stator 20 having three-phase stator coils 21U, 21V, 21W. The brushless motor driving device includes a driving circuit DVR including a DC voltage source E and a rectifying switching transistor group for selectively connecting the stator coils 21U, 21V, and 21W to the DC voltage source E.
And a control circuit CTR for controlling the switching operation of the drive circuit DVR, and a position detection circuit PSC for detecting the position of the rotor and supplying a position detection signal to the control circuit CTR.

【０００６】上述の如き構成のブラシレスモータの駆動
装置は、図８に示す矩形波電圧をステータコイル２１
Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗに与え、モータを回転させている。
このような矩形波駆動方式は、通電タイミングに基づい
て駆動電圧或いは駆動電流を矩形波とすることが最も簡
単であり、またステータコイルに発生する逆起電力に基
づいてロータ位置を検出できること等の理由により、広
く採用されている。ところが、矩形波駆動では、通電切
り替え時の急激な電流変化によりトルクむらが生じ、こ
れに起因した振動が生じるという問題がある。正弦波駆
動の場合には、このような問題はない。[0006] The brushless motor driving device having the above-described configuration is configured to apply the rectangular wave voltage shown in FIG.
U, 21V and 21W to rotate the motor.
In such a rectangular wave driving method, it is easiest to make the driving voltage or driving current a rectangular wave based on the energization timing, and it is also possible to detect the rotor position based on the back electromotive force generated in the stator coil. Widely adopted for reasons. However, in the rectangular wave driving, there is a problem that torque unevenness occurs due to a sudden change in current at the time of energization switching, and vibration due to this occurs. In the case of sine wave drive, there is no such problem.

【０００７】特開平７−２２２４８５号公報には駆動電
流を疑似正弦波とする方法が、特開平７−１９４１７２
号公報には駆動電流を台形波とする方法が、夫々開示さ
れている。しかしながら、疑似正弦波の駆動電流も、台
形波の駆動電流も、これを生成する回路が複雑であっ
て、コスト低減に反するという問題がある。Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-222485 discloses a method in which a drive current is set to a pseudo sine wave.
In each of the publications, a method of making a drive current a trapezoidal wave is disclosed. However, there is a problem that a circuit for generating the driving current of the pseudo sine wave and the driving current of the trapezoidal wave are complicated, which is against cost reduction.

【０００８】また特開平５−６８３９５号公報に開示さ
れている方法は、矩形波駆動において駆動電流の立ち上
がり時間が固有振動数の逆数の整数倍に略一致するよう
に設定した矩形波駆動方法である。要するに、駆動波形
の立ち上がりと立ち下がりを傾かせて、発生する駆動力
を少し滑らかにすることで振動を抑制するものである。
なお、ここに例示されている固有振動数は３５００Ｈｚ
である。この方法も一定の効果が認められるものの問題
がある。立ち上がりと立ち下がり時間を優先すると、駆
動周波数の自由度は狭くなり、かなり低い周波数になっ
てしまうから、その駆動周波数がステータコイルの共振
周波数に近い場合、ステータコイルの共振を誘発してし
まうという問題である。更に、立ち上がりと立ち下がり
時間は、ステータコイルの抵抗値やインピーダンスの他
に、駆動回路からの配線が持つ抵抗成分やインダクタン
ス成分によっても変わってしまうので、設計時にきちん
と見積もることは必ずも容易でないという問題と使用時
の温度によって影響を受けるという問題もある。The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-68395 is a rectangular wave driving method in which the rise time of the driving current in rectangular wave driving is set so as to be substantially equal to an integral multiple of the reciprocal of the natural frequency. is there. In short, the vibration is suppressed by inclining the rising and falling edges of the driving waveform to make the generated driving force a little smoother.
In addition, the natural frequency illustrated here is 3500 Hz.
It is. Although this method has a certain effect, it has a problem. If the rise and fall times are prioritized, the degree of freedom of the drive frequency becomes narrower and the frequency becomes considerably lower.If the drive frequency is close to the resonance frequency of the stator coil, resonance of the stator coil is induced. It is a problem. Furthermore, the rise and fall times vary depending not only on the resistance and impedance of the stator coil, but also on the resistance and inductance components of the wiring from the drive circuit, so it is not always easy to accurately estimate at design time. Another problem is that it is affected by the temperature during use.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ロータマグネットを有するロータと、ステ
ータコアと駆動電圧を与えられて磁界を発生し前記ロー
タマグネットとの電磁作用によって前記ロータを回転さ
せる複数相のステータコイルとを有するステータと、ロ
ータをステータに回転自在に支持させる軸受とからなる
ブラシレスモータにおいて、トルク定数、起動時間或い
は負荷能力などのモータ特性を犠牲にすることなく、振
動を抑制し、併せて騒音を低減することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotor having a rotor magnet, a stator core and a driving voltage, to generate a magnetic field, and to rotate the rotor by the electromagnetic action of the rotor magnet. In a brushless motor consisting of a stator having a plurality of stator coils and a bearing for rotatably supporting the rotor on the stator, vibration is reduced without sacrificing motor characteristics such as torque constant, start-up time or load capacity. It is to suppress noise and reduce noise.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、ステータコアはその固有振動数をブレークポイント
とするハイカット特性の伝達関数を有する機械構造体で
あることに着目し、矩形波の駆動電圧にステータコアの
歯の固有振動数よりも高い周波数好ましくは約１０倍又
はそれ以上の高い周波数の高周波電圧を重畳した電圧を
ステータコイルに印加して、ブラシレスモータを駆動す
るようにした。In order to solve the above-mentioned problems, attention is paid to the fact that the stator core is a mechanical structure having a transfer function of a high-cut characteristic with its natural frequency as a break point, and a drive voltage of a rectangular wave is used. The brushless motor is driven by applying a voltage on which a high-frequency voltage having a frequency higher than the natural frequency of the teeth of the stator core, preferably about 10 times or more, is superimposed on the stator coil.

【００１１】また、ロータマグネットを有するロータ
と、ステータコアと駆動電圧を与えられて磁界を発生し
前記ロータマグネットとの電磁作用によって前記ロータ
を回転させる複数相のステータコイルとを有するステー
タと、ロータをステータに回転自在に支持させる軸受と
からなるブラシレスモータの駆動装置を、ロータ位置を
検出して位置検出信号を発生する位置検出回路と、前記
位置検出信号に基づいて各相の通電タイミングを決定し
各相の矩形波の通電制御信号を発生する制御回路と、ス
テータコアの歯の固有振動数よりも高い周波数好ましく
は約１０倍又はそれ以上の高い周波数の高周波パルス信
号を発生する高周波パルス発生回路と、前記矩形波の通
電制御信号を前記高周波パルス信号でチョッピングする
チョッピング回路と、前記チョッピング回路の出力信号
で制御されて前記ステータコイルに駆動電圧を供給する
駆動回路とで構成した。A stator having a rotor having a rotor magnet, a stator core and a multi-phase stator coil for generating a magnetic field by applying a drive voltage to generate a magnetic field and rotating the rotor by an electromagnetic action with the rotor magnet; A brushless motor driving device including a bearing rotatably supported by a stator, a position detection circuit that detects a rotor position and generates a position detection signal, and determines an energization timing of each phase based on the position detection signal. A control circuit for generating a square wave energization control signal for each phase; and a high frequency pulse generation circuit for generating a high frequency pulse signal having a frequency higher than the natural frequency of the teeth of the stator core, preferably about 10 times or more. A chopping circuit for chopping the rectangular wave conduction control signal with the high-frequency pulse signal; Was composed of a drive circuit for supplying a driving voltage to the stator coil is controlled by the output signal of said chopping circuit.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の一実施例のブラシレスモ
ータＢＬＭは、図２に横断面図、図３に縦断面図で示す
如く、ロータ１０、ステータ２０、及びロータ１０をス
テータ２０に回転自在に支持する軸受３０とから構成さ
れている。軸受３０はボールベアリングとして図示して
あるが、動圧軸受や磁気軸受も広く用いられている。軸
受３０は、ステータの一部を構成するモータフレーム２
３の円筒部２３ａの中に配置され、固着されている。ロ
ータ１０は、シャフト１１と、シャフト１１に同軸にし
て固着されたカップ状ハブ１３、このハブ１３の内周面
に取り付けられたリング状ロータマグネット１２とで構
成されている。リング状ロータマグネット１２は１２極
に多極着磁された永久磁石である。ステータ２０は、９
個の突極を有するステータコア２２と、ステータコア２
２に巻回されたステータコイル２１とを有する。ステー
タコイル２１が巻回されたステータコア２２は、モータ
フレーム２３の円筒部２３ａの外周面に配置され、固着
されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A brushless motor BLM according to one embodiment of the present invention has a rotor 10, a stator 20, and a rotor 10 rotated by a stator 20, as shown in a transverse sectional view in FIG. 2 and a longitudinal sectional view in FIG. And a bearing 30 freely supported. Although the bearing 30 is illustrated as a ball bearing, a dynamic pressure bearing and a magnetic bearing are also widely used. The bearing 30 is a part of the motor frame 2 forming a part of the stator.
3 and is fixed in the cylindrical portion 23a. The rotor 10 includes a shaft 11, a cup-shaped hub 13 coaxially fixed to the shaft 11, and a ring-shaped rotor magnet 12 attached to the inner peripheral surface of the hub 13. The ring-shaped rotor magnet 12 is a permanent magnet multipolarized into 12 poles. The stator 20 is 9
Stator core 22 having a plurality of salient poles, and stator core 2
2 and a stator coil 21 wound around the coil. The stator core 22 around which the stator coil 21 is wound is disposed on and fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23a of the motor frame 23.

【００１３】三相結線されたステータコイル２１Ｕ、２
１Ｖ、２１Ｗには、図１に示す如き駆動装置によって駆
動電圧が与えられる。本発明の一実施例の駆動装置は、
図７に示した従来の駆動装置と同様に、直流電圧源Ｅ
と、この直流電圧源Ｅにステータコイル２１Ｕ、２１
Ｖ、２１Ｗを選択的に接続する整流用スイッチングトラ
ンジスタ群からなる駆動回路ＤＶＲと、この駆動回路Ｄ
ＶＲのスイッチング動作を制御する制御回路ＣＴＲと、
ロータの位置を検出し位置検出信号を制御回路ＣＴＲに
与える位置検出回路ＰＳＣを備え、更に、これら構成要
素にチョッピング回路ＣＨＣと高周波パルス発生回路Ｈ
ＰＣとを追加して構成されている。The three-phase connected stator coils 21U, 2U
A drive voltage is applied to 1 V and 21 W by a drive device as shown in FIG. A driving device according to an embodiment of the present invention includes:
As with the conventional driving device shown in FIG.
And the stator coils 21U, 21U
And a driving circuit DVR comprising a rectifying switching transistor group for selectively connecting V and 21W.
A control circuit CTR for controlling a switching operation of the VR,
A position detection circuit PSC for detecting the position of the rotor and supplying a position detection signal to the control circuit CTR is provided. Further, these components include a chopping circuit CHC and a high-frequency pulse generation circuit H.
It is configured by adding a PC.

【００１４】上述の如く構成された本発明に係る駆動装
置の作用は以下の通りである。位置検出回路ＰＳＣはス
テータコイル２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗに発生する逆起電
力を検出し、基準電圧と比較することによって各相のロ
ータ位置を検出し、位置検出信号を制御回路ＣＴＲに与
える。制御回路ＣＴＲは、位置検出回路ＰＳＣからの位
置検出信号に基づいて各相の通電タイミングを決定し、
この通電タイミングに基づいて各相の通電制御信号Ｓ
１、Ｓ２、Ｓ３を発生し、これら通電制御信号をチョッ
ピング回路ＣＨＣに与える。通電制御信号Ｓ１、Ｓ２、
Ｓ３は、図４に示す如く、３０度づつ位相のずれた矩形
波信号である。The operation of the driving device according to the present invention configured as described above is as follows. The position detection circuit PSC detects the back electromotive force generated in the stator coils 21U, 21V, and 21W, detects the rotor position of each phase by comparing with the reference voltage, and supplies a position detection signal to the control circuit CTR. The control circuit CTR determines the energization timing of each phase based on the position detection signal from the position detection circuit PSC,
Based on the energization timing, the energization control signal S for each phase
1, S2 and S3 are generated, and these energization control signals are given to the chopping circuit CHC. The energization control signals S1, S2,
S3 is a rectangular wave signal whose phase is shifted by 30 degrees as shown in FIG.

【００１５】チョッピング回路ＣＨＣには高周波パルス
発生回路ＨＰＣからチョッピングパルスＰが与えられて
いるから、通電制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はチョッピン
グパルスＰによってチョッピングされる。このようにし
てチョッピングされた通電制御信号によって、駆動回路
ＤＶＲを構成しているスイッチングトランジスタ群は制
御され、直流電圧源Ｅにステータコイル２１Ｕ、２１
Ｖ、２１Ｗが選択的に接続される。このようにしてステ
ータコイル２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗには、駆動電圧が与
えられる。この駆動電圧は、図５（Ａ）に示す如く、矩
形波電圧に周波数Ｆの高周波電圧が重畳されたものとな
る。Since the chopping pulse P is given to the chopping circuit CHC from the high-frequency pulse generating circuit HPC, the energization control signals S1, S2 and S3 are chopped by the chopping pulse P. The switching transistor group forming the drive circuit DVR is controlled by the chopping control signal thus chopped, and the DC voltage source E is connected to the stator coils 21U and 21U.
V, 21W are selectively connected. In this way, a drive voltage is applied to the stator coils 21U, 21V, 21W. As shown in FIG. 5 (A), the driving voltage is obtained by superimposing a high frequency voltage of frequency F on a rectangular wave voltage.

【００１６】本発明において、高周波パルスＰの周波数
Ｆは、ステータコアの歯の固有振動数ｆよりも高い周波
数、好ましくは約１０倍又はそれ以上の高い周波数であ
る。ステータコアの歯の固有振動数ｆは、ステータコア
の材質や構造等によって異なるが、有限要素法等の解析
手段によって或る程度の正確さで予測することができ
る。しかも機械構造体のもつ固有振動数は、使用時の温
度や回転負荷によって変わらない。従って、これらを基
にしてステータコアの歯の固有振動数ｆを設計時に確定
する。そして、この確定したステータコアの歯の固有振
動数ｆに、設計上最適な倍数、例えば１０を乗算して高
周波パルスＰの周波数Ｆを決定する。In the present invention, the frequency F of the high frequency pulse P is a frequency higher than the natural frequency f of the teeth of the stator core, preferably about 10 times or more. The natural frequency f of the teeth of the stator core varies depending on the material and structure of the stator core, but can be predicted with a certain degree of accuracy by an analysis means such as a finite element method. Moreover, the natural frequency of the mechanical structure does not change depending on the temperature and the rotational load during use. Therefore, based on these, the natural frequency f of the teeth of the stator core is determined at the time of design. Then, the determined natural frequency f of the teeth of the stator core is multiplied by a design-optimal multiple, for example, 10 to determine the frequency F of the high-frequency pulse P.

【００１７】ところで、ステータコアの伝達関数特性図
である図６に示す如く、ステータコアはその固有振動数
をブレークポイントとするハイカット特性の伝達関数を
有する機械構造体である。但し図６において、横軸はス
テータコアの構造体として持つ固有周波数をステータコ
アの歯の上下方向の共振角周波数で除算して得られた周
波数、縦軸は無次元の振動変位を表す。矩形波の駆動電
圧に重畳された高周波電圧は、その周波数Ｆがステータ
コアの歯の固有振動数ｆの１０倍以上のものであるか
ら、図６から明らかな如く、ステータコアを振動させる
度合いが小さく、従ってステータコアの夫々の歯が上下
振動するような励振力が作用し難くなる。従って、本発
明においては、ステータコアの突極部の振動そのものを
発生し難くすることができた。By the way, as shown in FIG. 6, which is a transfer function characteristic diagram of the stator core, the stator core is a mechanical structure having a transfer function of a high cut characteristic with its natural frequency as a break point. However, in FIG. 6, the horizontal axis represents the frequency obtained by dividing the natural frequency of the structure of the stator core by the vertical resonance angular frequency of the teeth of the stator core, and the vertical axis represents the dimensionless vibration displacement. Since the frequency F of the high frequency voltage superimposed on the rectangular wave driving voltage is at least ten times the natural frequency f of the teeth of the stator core, the degree of vibrating the stator core is small, as is apparent from FIG. Therefore, it becomes difficult for an exciting force such that each tooth of the stator core vibrates up and down to act. Therefore, in the present invention, the vibration itself of the salient pole portion of the stator core can be hardly generated.

【００１８】なお、矩形波電圧に高周波電圧が重畳され
た駆動電圧は、図５（Ａ）に示すものに限定されず、図
５（Ｂ）や図５（Ｃ）の如きものであってもよい。ま
た、本発明が適用されるブラシレスモータは、図１に示
す逆起電力利用のロータ位置検出方式のものに限られな
い。例えば、ホール素子を利用したロータ位置検出方式
のものにも勿論適用できる。更に、ステータコイルに印
加される駆動電圧は、矩形波電圧に高周波電圧が重畳さ
れたものとして説明してきたが、矩形波電圧でなく階段
状波電圧や台形波電圧に高周波電圧が重畳されたものも
含まれることは勿論である。The driving voltage in which the high-frequency voltage is superimposed on the rectangular wave voltage is not limited to the one shown in FIG. 5A, but may be the one shown in FIGS. 5B and 5C. Good. Further, the brushless motor to which the present invention is applied is not limited to the rotor position detection system using the back electromotive force shown in FIG. For example, the present invention can of course be applied to a rotor position detection system using a Hall element. Furthermore, the drive voltage applied to the stator coil has been described as a high-frequency voltage superimposed on a rectangular wave voltage, but a high-frequency voltage is superimposed on a step-like or trapezoidal wave voltage instead of a rectangular wave voltage. Of course.

【００１９】[0019]

【発明の効果】本発明は、ステータコアがその固有振動
数をブレークポイントとするハイカット特性の伝達関数
を有する機械構造体であることに着目し、矩形波の駆動
電圧にステータコアの歯の固有振動数よりも高い周波数
好ましくは約１０倍又はそれ以上の高い周波数の高周波
電圧を重畳した電圧をステータコイルに印加して、ブラ
シレスモータを駆動するようにしたものであるから、ト
ルク定数や起動時間、負荷能力などのモータ特性を全く
犠牲にするものではなく、回転時の振動抑制と騒音低減
を図ることができ、回転振れなどの回転精度の向上も図
られた。しかも、比較的簡単な回路構成で実現できると
いう利点もある。The present invention focuses on the fact that the stator core is a mechanical structure having a transfer function of a high-cut characteristic with its natural frequency as a breakpoint, and the driving frequency of the rectangular wave is applied to the natural frequency of the teeth of the stator core. Since the brushless motor is driven by applying a voltage obtained by superimposing a high frequency voltage having a higher frequency, preferably about 10 times or more, to the stator coil, the torque constant, the starting time, and the load are increased. The motor characteristics such as performance were not sacrificed at all, and vibration during rotation and noise reduction could be achieved, and rotation accuracy such as rotational runout was improved. Moreover, there is an advantage that it can be realized with a relatively simple circuit configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係るブラシレスモータの駆動装置の一
実施例のブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram of one embodiment of a brushless motor driving device according to the present invention.

【図２】ブラシレスモータの一実施例の横断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of a brushless motor.

【図３】ブラシレスモータの一実施例の縦断面図であ
る。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of one embodiment of a brushless motor.

【図４】本発明における通電制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３
とチョッピング信号Ｐの波形を示す図である。FIG. 4 is an energization control signal S1, S2, S3 according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating waveforms of a chopping signal P and a waveform of a chopping signal P.

【図５】本発明における駆動電圧の３種類の波形を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing three types of waveforms of a drive voltage according to the present invention.

【図６】本発明の作用を説明するために示したステータ
コアの伝達関数特性図である。但し、横軸は周波数、縦
軸は無次元の振動変位を示す。FIG. 6 is a transfer function characteristic diagram of a stator core shown for explaining the operation of the present invention. Here, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents dimensionless vibration displacement.

【図７】従来のブラシレスモータの駆動装置の一実施例
を示すブロック回路図である。FIG. 7 is a block circuit diagram showing one embodiment of a conventional brushless motor driving device.

【図８】従来のブラシレスモータの駆動装置における矩
形波駆動電圧を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a rectangular wave drive voltage in a conventional brushless motor drive device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ ロータ １１ シャフト １２ リング状ロータマグネット １３ カップ状ハブ ２０ ステータ ２１、２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗ ステータコイル ２２ ステータコア ２３ フレーム ２３ａ フレームの円筒部 ３０ 軸受 ＢＬＭ ブラシレスモータ ＣＨＣ チョッピング回路 ＣＴＲ 制御回路 ＤＶＲ 駆動回路 Ｅ 直流電圧源 ＨＰＣ 高周波パルス発生回路 ＰＳＣ 位置検出回路 Ｐ チョッピング信号 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 通電制御信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor 11 Shaft 12 Ring-shaped rotor magnet 13 Cup-shaped hub 20 Stator 21, 21U, 21V, 21W Stator coil 22 Stator core 23 Frame 23a Frame cylindrical part 30 Bearing BLM Brushless motor CHC Chopping circuit CTR Control circuit DVR drive circuit E DC voltage Source HPC High frequency pulse generation circuit PSC Position detection circuit P Chopping signal S1, S2, S3 Energization control signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 敦司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 似鳥 幸司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 大木 茂 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 小川 真志 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H560 AA04 BB04 BB07 BB12 DA13 DA19 DB20 EB01 EC03 EC10 JJ12 SS01 UA02 XA12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Atsushi Ota 1-8-1, Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba Inside Seiko Instruments Inc. (72) Koji Nitori 1-8-1, Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba (72) Inventor Shigeru Oki 1-8-8 Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba Prefecture Seiko Instruments Inc. (72) Masashi Ogawa 1-8-1, Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba Seiko Instruments Inc. F term in reference (reference) 5H560 AA04 BB04 BB07 BB12 DA13 DA19 DB20 EB01 EC03 EC10 JJ12 SS01 UA02 XA12

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ステータコイルに印加する矩形波の駆動
電圧にステータコアの歯の固有振動数よりも高い周波数
の高周波電圧を重畳したことを特徴とするブラシレスモ
ータの駆動方法。1. A method for driving a brushless motor, wherein a high-frequency voltage having a frequency higher than the natural frequency of teeth of a stator core is superimposed on a rectangular-wave driving voltage applied to a stator coil. 【請求項２】 前記高周波の周波数はステータコアの歯
の固有振動数の約１０倍又はそれ以上であることを特徴
とする請求項１のブラシレスモータの駆動方法。2. The brushless motor driving method according to claim 1, wherein the high frequency is about 10 times or more the natural frequency of the teeth of the stator core. 【請求項３】 ロータマグネットを有するロータと、ス
テータコアと駆動電圧を与えられて磁界を発生し前記ロ
ータマグネットとの電磁作用によって前記ロータを回転
させる複数相のステータコイルとを有するステータと、
ロータをステータに回転自在に支持させる軸受とからな
るブラシレスモータの駆動装置において、ロータ位置を
検出して位置検出信号を発生する位置検出回路と、前記
位置検出信号に基づいて各相の通電タイミングを決定し
各相の矩形波の通電制御信号を発生する制御回路と、ス
テータコアの歯の固有振動数よりも高い周波数の高周波
パルス信号を発生する高周波パルス発生回路と、前記矩
形波の通電制御信号を前記高周波パルス信号でチョッピ
ングするチョッピング回路と、前記チョッピング回路の
出力信号で制御されて前記ステータコイルに駆動電圧を
供給する駆動回路とから構成されたブラシレスモータの
駆動装置。3. A stator having a rotor having a rotor magnet, a stator core and a multi-phase stator coil for generating a magnetic field by applying a driving voltage to generate a magnetic field and rotating the rotor by an electromagnetic action with the rotor magnet.
In a brushless motor drive device comprising a bearing rotatably supporting a rotor on a stator, a position detection circuit for detecting a rotor position and generating a position detection signal, and energizing timing of each phase based on the position detection signal. A control circuit that determines and generates an energization control signal of a square wave of each phase, a high-frequency pulse generation circuit that generates a high-frequency pulse signal of a frequency higher than the natural frequency of the teeth of the stator core, and an energization control signal of the square wave A brushless motor driving device, comprising: a chopping circuit for chopping with the high-frequency pulse signal; and a driving circuit controlled by an output signal of the chopping circuit to supply a driving voltage to the stator coil. 【請求項４】 前記高周波の周波数はステータコアの歯
の固有振動数の約１０又はそれ以上であることを特徴と
する請求項３のブラシレスモータの駆動装置。4. The brushless motor driving device according to claim 3, wherein the high frequency is about 10 or more of the natural frequency of the teeth of the stator core.