JPH03265489A - モータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はモータ駆動回路、特に回転マグネットと電機子
コイルと固定ヨークを備え、各相の電機子コイルが少な
くともそれぞれ２個以上のコイルを設けて成るモータの
駆動回路に関するものである。

［従来の技術］ 第４図および第５図に、従来のモータ駆動回路を示す。

第４図は三相半導体モータの駆動回路を示している。

図において符号ｌはモータ駆動用ＩＣ１符号Ｃ１は電源
安定化用コンデンサ、符号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗは不図示の
ロータの回転角を検出して駆動コイルＣｖ１．Ｃｖ２、
Ｃｕｌ、Ｃ１」２、Ｃｗｌ、Ｃｗ２の通電タイミングを
決定するためのホールセンサ、符号Ｒ１、Ｒ２はホール
素子に入力するバーイアスミ流を決定する抵抗であり、
干−夕駆動回路１の１２ビンには回転数制御信号が人力
され、モータは一定速度で回転する。

モータ駆動回路１の７ビンからは千−夕の回転数が目標
値に対して一定範囲内に入った時回転数ロック信号が出
力される７駆動コイルはそれぞれＣ１」】とＣ１」２、
ＣｖｌとＣｗ２、ＣｗｌとＣｗ２が直列に接続され、各
相は図示のように星型に結線されている。

第５図に、平射向モータを例にとって駆動コイルとホー
ルセンサの配置を示ず。図において、符号３はＰＣＢ　
（プリント基板）である。図示のように、各相のコイル
ＣｕｌとＣｕ　２、ＣｖｌとＣ■２、ＣｗｌとＣｗ２は
ロータの回転軸を中心としてそれぞれ１８０″離れた位
置に配置されている。

不図示のロータの回転角はホールセンサＨｕ、ＨＶ、！
−１ｗで検出され、駆動コイルＴ−］相（Ｃｕ１．Ｃｕ
２）、Ｖ相（Ｃｖｌ、Ｃｗ２）、Ｗ相（Ｃｗ　１　、　
Ｃｗ　２　）の通電タイミングを切り換えることによっ
てロータは回転する。

次に、モータの起動から停止までの動作について第２図
（Ａ）〜　（Ｃ）を参照して説明する。時刻ｔｏにモー
タをオンするとロータが加速され、回転数は次第に上が
る。

この時回転数ロック出力はハイレベル、コイルに通電す
る電流はＩ０である。回転数が目標値に対して一定範囲
内に人ると時刻ｔ２で回転数ロック信号がローレベルと
なり、千−夕は定速度回転ωｎ　　［ｒａｄ　／ｓｅｅ
　］となる。電流は、Ｉ２である。時刻ｔ３でモータを
オフすると回転数ロック信号がハイレベルとなってロー
タは減速し、時刻ｔ５で停止する。この間、電流はＩＯ
である。

さて、ここで起動時間（ｔ２−ｔＯ）と定格負荷回転時
ωｎにおける消費電流Ｉ２についで考える。各速度ωｎ
までの起動時間ｔおよび定格負荷回転時の消費電流Ｉは
、次式によって求められる。

Ｋ’ｒ Ｊｍ：回転体のイナーシャ Ｒｃニコイル抵抗　　　尺ＮＦ：電流制限抵抗ＫＴ二ト
ルク定数　　　　Ｄ：回転体の粘性定数ω０：無負荷回
転数　　　ωロ：目標回転数ｖｃ：コイルにかかる電圧
＋電流制限抵抗にかかる電圧 最大電流の一ト限も考慮してこの様子を、第６図（Ａ）
、（Ｂ）のグラフに示す。

上記式と第６図から明らかなように、モータの消費電流
を少なくするにはトルク定数ＫＴを大きくすればよい。

しかし、トルク定数ＫＴを大きくすると起動時間が長く
なり、またコイル抵抗の増大によって最大電流が抑えら
れるため、最大発生１−ルクが制限される。従来は両者
の妥協できる値Ｋｌをトルク定数として設計している。

従来例においては、起動時間は（ｔ２−ｔｏ）、定格負
荷電流はＩ２である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来例では、トルク定数ＫＴを大きく
すると起動時間が長くなるため、情報記録再生装置のス
ピンドルモータなどにおいては磁気ディスクドライブ等
に用いた場合、ディスクの取換時間やアクセス時間が長
くなるなどの欠点があった。

また、トルク定数を大きくするために駆動コイルの巻数
を大きくすると、コイル抵抗値が大きくなって加速−減
速電流■０が抑圧されるため、発生トルクを大きくでき
ないという欠点があった。

本発明の課題は、以上の問題を解決し、起動時間が短く
、高トルクの優れたモータ駆動回路を提供することにあ
る８ ［課題を解決するための手段１ 以上の課題を解決するために、本発明においては、回転
マグネットと電機子コイルと固定ヨークを備え、各相の
電機子コイルが少なくともそれぞれ２個以」−のコイル
を設けて成るモータの駆動回路において、前記モータの
起動および加速から定速回転に至るまでおよび、定速回
転から減速し停止するまでの期間は、各相の電機子コイ
ルは少なくとも１個以上のコイルを通電することなく、
残りのコイルで駆動し、定速回転期間においては全ての
Ｎ機構コイルを通電することにより干−夕駆動を行なう
制御手段を設けた構成を採用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、通電する電機子コイルの数を起動
から定速回転までの期間、ブｌノーキがら停止までの期
間、および定速回転期間の間で切り換えることによりモ
ータ駆動を行なう。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１実施例 第１図に本発明による第１実施例の回路ブ〔）・ンク図
を示す。同図において、従来例と共通する部材には同一
の符号を用い、その詳細な説明は省略する。

第１図で第４図の従来例と異なるのは、スイッチング素
子２Ｕ、２Ｖ、２ＷがそれぞれコイルＣυ２、Ｃｖｌ、
、Ｃｗ２の両端を結んで接続されでいる点である。スイ
ッチング素子としては、パワーＦＥＴなどが考えられる
。

次に第２図（Ａ）〜（Ｃ）、第５図および第６図を用い
て本発明によるモータの駆動動作につき説明する。

時刻ｔｏでモータをオンすると、ロータは加速を開始す
る。この時回転数ロック信号はハイレベルであり、スイ
ッチング素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗは閉じている。従って、
コイルはＣｕｌ、Ｃｖ２、Ｃｗｌの３個のみが通電して
いる、 本実施例の特徴の一つは、コイルＣＩ】１、Ｃｖ２、Ｃ
ｗｌに通電して発生ずるトルクのトルク定数を従来例の
トルク定数Ｋｌより小さい値、例えばＫＯに設定するこ
とにある。第６図（Ａ）から、トルク定数がＫＯの時起
動時間が極小値をとることがわかる。モータは時刻ｔ１
で定速回転状態に達し、従来例の起動時間（ｔ２−ｔＯ
）より短縮される。

モータが定速回転になると回転数ロック信号がローレベ
ルになり、スイッチング素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗが開く。

この時Ｕ相はコイルＣυ１とＣｕ２、■相はコイルＣｖ
ｌとＣｖ２、Ｗ相はコイルＣｗｌとＣｗ２が通電され、
第１図かられかるように全ての駆動コイルが通電するこ
とになる。

本実施例の第２の特徴は、定速回転時に全ての駆動コイ
ルから発生するトルクのトルク定数が、従来例のト・ル
ク定数Ｋｌより大きい値に２であることである。定格負
荷電流は■１となり、従来例の電流■２より小さくなる
。

モータをオフしてロータが停止するまでは、加速時と同
様に回転ロック信号はハイｌノベルとなる。駆動コイル
はＣｕｌ、Ｃｖ２、Ｃｗｌのみが通電され、停止時間（
ｔ４−ｔ３）は従来例の停止時間（ｔ５−ｔ３）に比較
して短くなる。

本実施例の第３の特徴は、加速および減速時に通電する
コイルＣｕｌ、Ｃｖ２、Ｃｗ３が回転軸を中心として回
転対称の位置に配置されていることである。面対向モー
タの場合、前記配置によって軸方向に発生するトルクが
キャンセルされて周方向のトルクのみが残るため、振動
の小さいモタが構成できる。

以上のように、本実施例によれば、通電する電機子コイ
ルの数を起動から定速回転までの期間、ブレーキから停
止までの期間、および定速回転期間の間で切り換える手
段を設けることによって、また起動およびブレーキ時の
トルク定数と定速回転時のｌ・ルク定数を適切に設定す
ることによって起動およびブレーキ時間を短くし、定速
回転の間は通電電流を少なくしてモータの低消費電力化
が可能となる２ また、通電するコイルを回転中心に対して回転対称とな
る位置に配置することによって、周方向以外に発生する
トルクをキャンセルし、振動の少ないモータが構成でき
る。

第２実施例 第３図に、本発明による第２の実施例を示す７本実施例
において第１実施例と異なるのはスイッチング素子２Ｕ
、２ｖ、２Ｗの結線で、スイッチング素子ＵはａとＣ１
２■はａとｂ、２ＷはｂとＣに結線されている点である
７ スイッチング素子のオン抵抗なＲｓ、コイル抵抗をＲｃ
、加速・減速時の通電電流を■とすると、第１実施例で
は銅損がＷｌｏｓｓｌ　＝＝　１　（２Ｒｃ＋２Ｒｓ）
となるのに対して第２実施例ではＷｌｏｓｓ２　＝　Ｉ
　（２Ｒｃ＋％Ｒｓ）となり、後者の方が損失が少なく
なる。

その他の動作は第１実施例と同様なので、ここでは説明
は省略する。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、回転マグネ
ットと電機子コイルと固定ヨークを備え、各相の電機子
コイルが少なくともそれぞれ２個以上のコイルを設けて
成る千−夕の駆動回路↓こおいて、前記モータの起動お
よび加速から定速回転に至るまでおよび、定速回転から
減速し停止するまでの期間は、各相の電機子コイルは少
なくとも１個以上のコイルを通電することなく、残りの
コイルで駆動し、定速回転期間においては全ての電機子
コイルを通電することによりモータ駆動を行なう制御手
段を設けた構成を採用しているので、起動およびブレー
キ時のトルク定数と定速回転時のトルク定数を適切に設
定することによって起動およびブ１ノーキ時間を短くし
、定速回転の間は通電電流を少なくしてモータの低消費
電力化が可能となる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるモータ駆動回路の構
成を示すブロック図、第２図（Ａ）〜（Ｃ）は第１図の
回路におけるモータ起動から定速回転までの回転数ロッ
ク出力、回転数、および電流の様子を示したタイミング
チャート図、第３図は本発明の第２実施例によるモータ
駆動回路の構成を示すブロック図、第４図は従来のモー
タ駆動回路の構成を示すブロック図、第５図は駆動コイ
ルの配置を示す説明図、第６図（Ａ）はトルク定数と起
動時間の関係を示す線図、第６図（Ｂ）はトルク定数と
定格負荷電流の関係を示す線図である。 ｌ・・・モータ駆動回路　２・・・スイッチング素子３
−・−ＰＣＢ Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ、Ｃｖｌ−−ホールセンザＣｖ２　、
　Ｃｕｌ　、　Ｃｕ２　、　Ｃｗｌ　、　Ｃｗ２−−−
コイル第１図 従東ノモーフのり４ル制御１の訛萌ｌ 第５図 ｂ−ｔ。 ト１し７ｆｔにｒ［ｋｇｍ２／５ＡＩ （Ｂ） ト＋ｌりｆ＊にｙ［ｋｇｍ２／ｓＡ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転マグネットと電機子コイルと固定ヨークを備え
   、各相の電機子コイルが少なくともそれぞれ２個以上の
   コイルを設けて成るモータの駆動回路において、 前記モータの起動および加速から定速回転に至るまでお
   よび、定速回転から減速し停止するまでの期間は、各相
   の電機子コイルは少なくとも１個以上のコイルを通電す
   ることなく、残りのコイルで駆動し、 定速回転期間においては全ての電機子コイルを通電する
   ことによりモータ駆動を行なう制御手段を設けたことを
   特徴とするモータ駆動回路。 ２）通電される電機子コイルの数を切り換えるタイミン
   グをモータの回転数ロック信号に同期させることを特徴
   とする請求項第１項に記載のモータ駆動回路。 ３）前記起動および加速から定速回転に成るまでの期間
   および定速回転から減速し停止するまでの期間に通電す
   る電機子コイルは、モータ回転軸に対して回転対称位置
   にある電機子コイルであることを特徴とする請求項第１
   項または第２項に記載のモータ駆動回路。