JPH0561877B2 - - Google Patents

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JPH0561877B2
JPH0561877B2 JP57153533A JP15353382A JPH0561877B2 JP H0561877 B2 JPH0561877 B2 JP H0561877B2 JP 57153533 A JP57153533 A JP 57153533A JP 15353382 A JP15353382 A JP 15353382A JP H0561877 B2 JPH0561877 B2 JP H0561877B2
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JP
Japan
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circuit
output
drive
pulse width
rotor
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JP57153533A
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English (en)
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JPS5944992A (ja
Inventor
Akio Nakajima
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
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Publication of JPH0561877B2 publication Critical patent/JPH0561877B2/ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円盤状に設置された空芯コイルの電機
子を固定子、円盤状の永久磁石を回転子とする制
御形のブラシレス直流モータの駆動回路に関する
ものである。
空芯型の偏平モータは小型薄型化が可能である
が、従来の駆動方法では大きなスラスト力が電機
子コイルに作用し、そのため1000r.p.m以上の高
速回転になると大きな振動、騒音を発生し、その
ため高速用としては実用化されていない。
本発明は上述の欠点を除去し、スラスト力が電
機子コイルに作用することを防止し、振動、騒音
を著しく低減させる駆動回路を提供することを目
的とするものである。
本発明は複数の磁極を有する永久磁石よりなる
回転子、少なくも1個の駆動コイルよりなる固定
子、該回転子の回転を検出する検出素子、該検出
素子の出力に応じて駆動パルスを駆動回路に供給
する駆動パルス発生回路を有するモータ駆動回路
に於て、該駆動パルス発生回路の発生する該駆動
パルスのパルス巾は前記駆動コイルのコイル辺中
央と前記回転子の磁極中央を基準にして電気角で
±80゜以下であるモータ駆動回路を提供すること
を特徴とするものである。
さらに本発明の他の特徴は複数の磁極を有する
永久磁石よりなる回転子、少なくとも1個の駆動
コイルよりなる固定子、該回転子の回転を検出す
る検出素子、該検出素子の出力に応じて駆動パル
スを駆動回路に供給する駆動パルス発生回路を有
するモータ駆動回路に於て、前記検出素子出力と
同一の周波数を入力とし該入力を逓倍後に基準電
圧に比較してパルス巾を変調する制御回路を有
し、該制御回路出力により前記駆動パルス発生回
路を制御して前記駆動コイルのコイル辺中央と前
記回転子の磁極中心との一致点から負荷に応じて
パルス巾を変化させるモータ駆動回路を提供する
ことにある。
以下図面に従つて説明する。
第1図は従来の駆動回路の主要構成図で、10
1は検出素子、102は増巾回路、103は駆動
パルス発生回路、104は励磁回路、105はモ
ータであり基本的な駆動回路を構成する。これに
107の周波数発電機、106の制御回路を付加
することにより外部負荷に応じて励磁電流ピーク
値を変化させてモータを定速回転化する。第1図
の駆動方法では励磁電流は例えば第3図の如くに
なり、電流流通角すなわちパルス巾は電気角で
180゜であり、周波数発電機107、制御回路10
6が付加された場合電流ピーク値iは定常負荷で
はi=i0となり、負荷が大きくなるとi=i1とな
つて定速回転を維持する。この場合パルス巾は電
気角で180゜一定であり、このため駆動コイルにス
ラスト力が発生する。これを第12図に従つて説
明する。第12図は回転子と固定子の位置関係を
示すモータの断面図であり、401は駆動コイ
ル、402,404は磁性材、403は永久磁石
で、402,404は回転中心でスピンドルに固
着され、回転子を形成する。第12図イは駆動コ
イル401のコイル辺中央と永久磁石403の磁
極中央が一致している状態を示しコイル辺はスラ
スト方向の磁束φaにより力を受けるが、これは
すべて回転力F1,F2となり、騒音は発生しない。
しかるに電気角180゜で駆動されるのであるか
ら、第12図ロに示すように、コイル辺中央と永
久磁石の磁極中央のなす電気角αが、例えば、
80゜位いになると漏洩磁束φbのために、スラスト
方向の力F3,F4が作用し騒音が発生はじめる。
第12図ハは電気角αを90゜としたときを示し、
コイル辺中央が磁極間にきたときまで駆動コイル
は励磁されるから漏洩磁束φbのためにスラスト
方向に力F5,F6を受け、これによつて駆動コイ
ルが振動して著しい騒音を発生することになる。
これを防止した駆動方法を以下に示す。
第2図は本発明の駆動回路の主要構成図、、1
08は検出素子、109は増巾回路、110は駆
動パルス発生回路、111は励磁回路、112は
モータで基本的な駆動回路を構成する。さらに1
13の制御回路を設けることにより外部負荷に応
じて駆動パルス巾を変化させてモータを定速回転
化するものであり、第4図にその具体的一実施例
を示す。第5図は定常負荷での各部の波形図、第
6図は軽負荷時、第7図は重負荷時、第8図は起
動時の各部の波形図を示す。第9図は本発明の駆
動回路に使用するモータの一実施例の断面図、第
10図は平面図であり、201はスピンドル、2
02は支持枠、203,204はボールベアリン
グ、205,206は磁性材、209は永久磁石
で磁性材205,206は各々スピンドル201
に固着して回転子を形成している。207,20
8は駆動コイル、210はホール素子、フオトカ
プラー等による検出素子である。第11図はモー
タの他の実施例の平面図を示し、301,30
2,303,304は駆動コイル、305,30
6は検出素子、307は永久磁石である。
さて第4図に於て検出素子108はホール素子
11、抵抗12の例を示した。増巾回路109は
オペアンプ13よりなる。ここではホール素子と
増巾回路の組合せ例を示したが、これにさらに波
形成形回路を付加したホールICを用いてもよい。
第5図の各部の波形を対応させると、φ1は増巾
回路出力、φ2は制御回路113の第1の移相回
路出力である。第1の移相回路は実施例では抵抗
25、容量26、インバータ27,28よりなる
第1の積分回路で構成してある。φ3は逓倍回路
出力で、実施例ではEXCLUSIVE−NORで構成
される。φ4は波形変換回路出力であり、パルス
巾τに変換される。ここでは、ゲート回路30、
インバータ33、抵抗32、容量31よりなる単
安定マルチバイブレータよりなる波形変換回路を
示してある。φ5は三角波変換回路出力であり、
抵抗34,35、オペアンプ36、容量37より
なる例を示した。φ6は電圧比較回路出力で、電
圧比較回路としては抵抗38,39、オペアンプ
40より構成した。
φ1は回転子の永久磁石の磁極数に依存した周
波数となる。例えば磁極数8で回転数60r.p.s
(3600r.p.m)であれば周波数は240Hzとなる。こ
のφ1は駆動パルス発生回路110の入力にもな
つており、抵抗14、容量15、ゲート回路1
6,17よりなる第2の積分回路からなる第2の
移相回路により各出力φ8,φ9となり起動時は後
述する如くφ6=1であるから、φ8,φ9が反転し
て、第8図のφ27,φ28の如くそのまま駆動回路に
印加され、第2の移相回路のためにパルス巾は電
気角でほゞ160゜駆動コイルのコイル辺中央と永久
磁石の磁極中央を基準にして±80゜以下となるよ
うに設定される。この程度にすれば漏洩磁束の影
響は比較的小さくなり、起動時の騒音も少なくな
る。増巾回路109出力φ1は前述した如く制御
回路113にも入力され、第1の移相回路で電気
角で90゜遅れたφ2とされ、ゲート回路29の逓倍
回路でφ3に逓倍され、波形変換回路でパルス巾
τなるパルスφ4に変換される。次に三角波変換
回路でφ5なる三角波に変換され、次に電圧比較
回路で基準電圧Vstと比較され、φ5が小さければ
HIGH出力発生し、φ6の如くφ1の周波数に反比
例したパルス巾の波形となる。すなわちφ1が低
ければ長く、高ければ短かくなる。従つてモータ
の回転数が低ければ長く、特に起動時には常時
HIGHになり、回転数が高くなればパルス巾は短
かくなる。φ6とφ8,φ9がゲート回路18,19
で合成されて駆動パルスφ10,φ11となり、φ10
駆動回路の駆動トランジスタ20の入力側に、
φ11は駆動トランジスタ22の入力側に印加され、
φ8は駆動トランジスタ23の入力側に、φ9は駆
動トランジスタ21の入力側に印加され、駆動コ
イル24にはφ12なる電圧が印加されて、駆動電
流が流れ、モータは駆動される。ここに駆動トラ
ンジスタはダーリントン接続された合成トランジ
スタでもよく、MOSトランジスタでもよいこと
は勿論である。定常負荷時でパルス巾τ1で駆動さ
れているとすると、軽負荷時には第6図に示すよ
うにτ2(<τ1)となりパルス巾が狭くなり、重負
荷時には第7図に示すようにτ3(>τ1)となり回
転数は一定に保たれる。また定常負荷時にパルス
巾τ1で駆動されている場合、駆動コイルのコイル
辺と回転子磁石との相対位置は第12図のイの近
傍にあり漏洩磁束φbの影響を受けないから駆動
コイルにスラスト方向の力が発生せず、従つて騒
音、振動も発生しない。起動時、重負荷時にパル
ス巾が広がるといく分漏洩磁束の影響を受ける
が、電気角で160゜以内すなわち、コイル辺中央と
磁石中央を基準にして±80゜以内ならば、充分実
用性がある。
またパルス巾変調駆動であり、駆動トランジス
タ20,21,22,23は駆動電流が流れてい
る状態では常時完全に導通状態で使用されるた
め、従来のベース電流制限による制御方法に比較
してコレクタ損失が小さくなり、発熱による温度
上昇も少なくなり、また効率も高くなる利点も有
している。
実施例では1相バイボーラ駆動の例を示したが
他の駆動方式例えば1相ユニポーラ駆動(交互駆
動)2相駆動、3相駆動にも応用できることは勿
論である。
2相駆動の場合は一方の相の検出素子出力を他
方の相の制御信号とすれば、移相回路を省略する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のモータ駆動回路を示す回路図、
第2図は本発明のモータ駆動回路の主要構成図、
第3図は第1図の従来のモータ駆動回路の駆動電
流波形を示す波形図、第4図は本発明のモータ駆
動回路の具体的一実施例を示す回路図、第5図、
第6図、第7図、第8図は夫々本発明の駆動回路
における波形図を示し、第5図は定常負荷時の各
部の波形図、第6図は軽負荷時の波形図、第7図
は重負荷時の各部の波形図、第8図は起動時の各
部の波形図、第9図は本発明のモータ駆動回路に
使用するモータの具体的一実施例の断面図、第1
0図は同じく平面図、第11図はモータの他の実
施例の平面図、第12図はモータの駆動コイルの
コイル辺と永久磁石の磁極との関係を示す断面図
である。 101,108……検出素子、102,109
……増巾回路、103,110……駆動パルス発
生回路、104,111……励磁回路、105,
112……モータ、106,113……制御回
路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の磁極を有する永久磁石よりなる回転子
    と、少なくとも1個の駆動コイルよりなる固定子
    と、回転子の回転の位置を検出する検出素子と、
    検出素子の出力に接続された増幅回路と、増幅回
    路の出力に接続され、パルス幅変調した駆動パル
    スを励磁回路に供給する駆動パルス発生回路とを
    有するモータ駆動回路において、 増幅回路の出力に接続され、増幅回路の出力を
    90゜移相する移相回路と、増幅回路の出力と移相
    回路の出力から、増幅回路の出力の逓倍の周波数
    の波形を合成する逓倍回路と、逓倍回路の出力に
    接続され、パルス幅を変換する波形変換回路と、
    波形変換回路の出力に接続され、三角波に変換す
    る三角波変換回路、および三角波変換回路の出力
    に接続され、基準電圧に比較してパルス幅変調す
    る電圧比較回路を備える制御回路とを有し、制御
    回路の出力によりパルス発生回路を制御して駆動
    コイルのコイル辺の中央と回転子の磁極の中央と
    の一致点を中心にして、負荷に応じてパルス幅を
    前後に変化させることを特徴とするモータ駆動回
    路。
JP57153533A 1982-09-03 1982-09-03 モ−タ駆動回路 Granted JPS5944992A (ja)

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