JPS59165983A

JPS59165983A - 回転体の回転制御装置

Info

Publication number: JPS59165983A
Application number: JP58039882A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Nakase; 中瀬　弘已; Kunikazu Ozawa; 小沢　邦一; Yasuhiro Goto; 泰宏後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-03-09
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1984-09-19

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、特に電子整流子モータのトルクむらを
低減せしめ、回転むらの減少を実現する回転制御装置に
関する。

従来例の構成とその問題点近年、回転ヘッドにより映像信号の記録、再生を行う斜
め走査型の磁気録画再生装置（以下ＶＴＲと称す）に使
用される回転ヘッド１駆動モーク、キャプスクン駆動モ
ータ、リール駆動モータ等において、小型高効率で信頼
性の高い直流の電子整流子モータが直結されて用いられ
るようになった。

さて、この様なＶＴＲにおいて、映像信号は回転ヘッド
駆動モータにより高速回転する回転ヘッドにより磁気記
録媒体上に記録されておシ、回転ヘッド駆動モータに回
転むらが生じた場合、再生した映像信号の時間軸が変動
し、テレビジョン受像磯に映し出された再生画像に横ゆ
れが生じ画質の劣化を招くため、回転むらの要因である
回転ヘッド駆動モータの発生するトルク変動を低く抑え
る必要がある。

又、音声信号はテープ走行系に対し固定されたヘッドで
記録されており、テープ走行駆動を行なうキャプスタン
駆動モータに回転むらが生じた場合、再生した音声信号
にワウ・フラッタと呼ばれる時間軸変動を生じて、音声
信号の劣化を招くため、キャプスタン駆動モータにおい
ても回転むらの要因であるトルク変動を低く抑える必要
がある。

更に、リール駆動モータにおいても、発生するトルク変
動を抑制しなければ、テープ走行系のテープ張力が変動
しキャプスタン、駆動モータや回転ヘッド駆動モータの
回転むらを誘発して、再生画像の横ゆれや再生した音声
信号のワウ・フラッタを生じることになる。

このようにＶＴＲ等においては、再生信号の安定性を期
するため、使用するモータの発生するトルク変動抑制が
重要となる。

従来、このようなモータから発生するトルク変動に起因
して生ずる回転むらを抑制するため、回転体の慣性モー
メントの増加と制御系の利得増加による方法が行なわれ
てきた。

しかし、可搬型のＶＴＲにおいては重量軽減と小型化を
図るべく、前記回転ヘッド１駆動モータやキャプスタン
駆動モータの慣性モーメントを小さくし、且つ直接駆動
とした場合、駆動モータの回転速度が低速化するため、
従来の様な回転体の慣性モーメントの増加と制御系の利
得増加による方法たけでは回転むらの抑制は不可能であ
る。

発明の目的本発明は上記従来の問題点を解消するもので、モータの
トルク変動による回転むらの抑制を図る回転制御装置の
提供を目的としている。

発明の構成本発明は、回転体の１回転中にＮ個（Ｎは２以上の整数
）の回転位置検出信号を発生する手段と、前記回転体の
１回転中にＮｘＰ個（Ｐは２以上の整数）の回転速度検
出信号を発生する手段と、前回転位置検出信号及び前記
回転速度検出信号より前記回転位置検出点からの＃Ｊ記
回転体の回転角を検出し該回転・角に対応した第１の信
号を得る回転角検出手段と、前記回転体の発生するトル
ク変動を低減すべきＰ個の成分を記憶した記憶手段と、
該回転体の回転制御を行う第２の信号を増幅もしくは減
衰させる回路であって前記記憶手段から前記第１の信号
に対応して出力されたトルク変動補正係号によりその利
得が制御される利得制御手段によって構成されている。

実施例の説明本発明の詳細な説明に入る前に、電子整流子モータの発
生するトルク変動について簡単に説明する。本実施例の
説明に使用するモータは４コイル・６極着磁の電子整流
子モータで２相全波駆動するものとするが、本発明が他
の構成のモータにも有効である事はいうまでもない。第
１図ａに電子整流子モータのロータマグネット１を示し
、第１図すにステータコイル基板２を示ｔ。ロータマグ
ネット１は機械角で６０ｍＫＳ極・Ｎ極が交互に着磁さ
れている。またステータコイル基板２上には機械角９０
ｕピツチでステータコイルＬ１゜Ｌ２　、Ｌ３　、Ｌ４
が配され、各コイルの中心から外周に向かう部分は機械
角で６０の幅を有する。

またロータマグネットの回転位置を検出しコイルＬ１〜
Ｌ４に通電するタイミングを制御するだめの第１のホー
ル素子Ｈ１及び第２のホール素子Ｈ２がそれぞれコイル
Ｌ１とＬ２の中点、コイルＬ４とＬｌの中点に設けられ
ている。第２図にモータ駆動回路の一例を示す。第２図
においてＡＭＰｌ・ＡＭＰ２は差動アンプ、ＩＮＶ１〜
ＩＮＶ４はインバータ、ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４はアンドゲ
ート、Ｈｌ・Ｈ２はホール素子、Ｔｒ１〜Ｔｒｓはトラ
ンジスタ、Ｌ１〜Ｌ４はステータコイル、Ｒ１−Ｒ１３
は抵抗、Ｃ１・Ｃ２はコンデンサを示す。ロータマグネ
ット１が第１図ａの矢印方向１ａに回転している時、第
２図中のホール素子Ｈ１の出力Ｈａ　１　ｓ　Ｈａ２及
びホール素子Ｈ２の出力Ｂ　、ＡＮＤｌの出力へＢ。

ＡＮＤ２の出力λＢ　、ＡＮＤ３の出力３の出力１石。

ＡＮＤ４の出力ＡＢの各波形は第３図に示したよりにな
る。ホール素子Ｈ１、Ｂ２の出力波形はロータマグネッ
ト１の１組のＳ極、Ｎ極の区間で１周期となる繰り返し
波形で、ロータマグネット１０回転角度１２０で１周期
となる。以後ロータマグネット１の回転角度１２０（機
械角１２０）を電気角３６０と定義する。またホール素
子Ｈ１とホール素子Ｈ２は機械角で９ｏのヒツチで取り
付けられているため電気角で２７ＱＯｔなわち９０°位
相の異なる出力波形Ｈａ１．Ｈｂ１が得られる。Ｈａ２
゜Ｈｂ２はそれぞれＨａｌ、Ｈｂｌと逆相の信号となる
。

Ｈａｌｔ　Ｈａ２は差動アンプＡＭＰ１及びインバータ
ＩＮ■１によって矩形波Ａに波形され、Ｈｂｌ、Ｈｂ２
は差動アンプＡＭＰ２及びインバータＩＮＶｓによって
矩形波Ｂ′に波形整形される。矩形波Ａと矩形波Ｂは第
３図に示すように電気角で９０謁位相差を有しており、
ＩＮＶ２によってＡの反転波形Ａ、ＩＮＶ４によってＢ
の反転波形百を得、アンドゲートＡ　Ｎ　Ｄ　１〜Ａ　
Ｎ　Ｌｌ４　Ｋ　、ｉ：　ッテＡ　Ｂ、　Ａ　Ｂ　。

ＡＢ　、ＡＢを得ると、第３図に示したようにそれぞれ
電気角９０の区間ハイレベルとなる周期が電気角３６ｏ
６めパルス波となり、Ｘ百→ＡＢ→ＡＢ−ＡＢの順にそ
れぞれ位相が電気角で９ｏＯ１ｆつ遅れた波形を得る事
ができ、これらのパルス波によってコイルＬ１〜Ｌ４へ
の通電のタイミングを制御する。

出力λ■がハイレベルとなる区間をＴＩ、出方λＢがハ
イレベルとなる区間をＴ２．出力ＡＢがハイレベルとな
る区間をＴ３．出力入官がハイレベルとなる区間をＴ４
とすると、Ｔ１ではＴｒｌ　、　Ｔｒ６がΦＮとなシコ
イルＬ　３−　Ｌ’１と電流が流れ、Ｔ２ではＴｒ３　
、　Ｔｒ８がΦＮとなりコイルＬ４→Ｌ２と電流が流れ
、Ｔ３でばＴｒ２　、　Ｔｒ５がΦＮとなシコイｙｖ　
Ｌ　：（、−Ｂ３と電流が流れ、Ｔ４ではＴｒ４．Ｔｒ
ｖがＯＮとなりコイルＬ　２−　Ｌ　４と電流が流れる
。

次にモータのトルク発生の様子を説明する。第４図にお
いて、ロータマグネット１のＮＳ交互の永久磁石によっ
て正弦波状の磁界が形成されている。各コイルＬ１．Ｌ
２．Ｉ；３．’Ｌ４はそれぞれ機械角６００（すなわち
ＮまたはＳの永久磁石の１個分の巾）にわたって巻装さ
れている。そしてこれらのコイルＬ１．Ｌ２．Ｌ３．Ｌ
４はそれぞれ機械角９０’（７）位相差でもって配置さ
れている。ロータマグネットが回転している時のロータ
マグネット１とコイルＬ１．Ｌ２　、Ｂ３．Ｂ４の相対
的な位置関係は第４図に示した通りである、Ｔ１でばＬ
ｌに流れる電流と磁束密度向ｇＢ２．Ｂ３の積及びＢ３
に流れる電流と磁束密度曲線Ｂ　５．Ｂ６の積でトルク
が発生する。Ｔ２ではＢ２に流れる電流と磁束密度曲線
Ｂ１．Ｂ２の積及びＢ４に流れる電流と磁束密度曲線Ｂ
４．Ｂ６の債でトルクが発生する。Ｔ３ではＬｌに流れ
る電流と磁束密度曲線Ｂ３　、Ｂ４の積及びＢ３に流れ
る電流と磁束密度曲線Ｂ６．８１の積でトルクが発生す
る。

Ｔ４ではＢ２に流れる電流と磁束密度曲線Ｂ　２　、　
Ｂ３の槓及びＢ４に流れる電流と磁束密度曲線Ｂ６゜Ｂ
６の積でトルクが発生する。磁束密度曲線Ｂ１゜Ｂ２　
、Ｂ３　、Ｂ４．Ｂ６’、Ｂ６の波形は同一波形である
ため、ごイルＬ１．Ｌ２．Ｌ３．’Ｌ４を流れる電流値
が一定ならば、ロータマグネット１の１回転当りのトル
ク変動は第５図に示すように１周期が回転角度（機械角
）３０°となる繰り返し波形となる。

以下本発明の一実施例の説明を行なう。

第６図に本発明の一実施例の概略構成図を示す。

３は直流ブラルスモークで、第１図ａに示し／ζロータ
マグネット１と同一構造の６極着磁のロータマグネット
４及び第１図〔ｂ〕に示したステータコイル基板２と同
一構造のステータコイル基板５を有し、かつ回転速度検
出のため発光素子ＬＥＤ１．受光素子Ｐ１．ロータリー
エンコーダＲ１よシなる周波数発電機（以下Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒを略してＦＧと称す）６
を有する。ロータリーエンコーダＲ１及びロータマグネ
ット４は回転＃！ＩＩ＋　７に固定されている。ステー
ターコイル基板５上のホール素子Ｈ３から出力された信
号を波形整形回路８によってパルス信号■Ａに変換する
。パルス信号■へを遅延回路９に入力しＶＢを得、■Ａ
とＶＢをエクスクル−シブオアゲート１０に入力し位置
検出信号Ｖｃを得る。同様にステータコイル基板６上の
ホール素子Ｈ４から出力された信号を波形歪形回路１１
によってパルス信号ＶＤに変換する。

パルス信号ＶＤを遅延回路１２に入力しｖＥを得。

ＶＤとｖＥをエクスクルーシブオアゲ−１，Ｂに入力し
位置検出信号■Ｆを得る。位置検出信号■ｃ及び■Ｆを
オアゲート１４に入力し、ロータマグネット４の１回転
中に１２パルスを有する回転位置検出信号１５を得る。

第７図に■Ａ、ＶＢ、ｖｃ、■Ｅ。

■Ｆ及び回転位置検出信号１５の波形を示す。回転位置
検出信号１５はロータマグネット４か３００回転する毎
に立上りパルスを有する信号で、回転位置検出信号１５
の立上りのタイミングとステータコイルへの通電の切り
換えのタイミングは等しくなるように構成されている。

丑たＦＧｅ、から出力される波形を波形整形回路１６で
波形整形して、回転速度検出信号１Ｙを得る。

ロータリーエンコーダＲ１は１２×Ｎ１（Ｎ１は２以上
の整数）個のスリットを有しており、回転速度検出信号
１７はロータマグネット４の１回転中に１２×Ｎ１個の
パルスを有する。すなわち回転位置検出信号１５のパル
スの立上シから次のパルスの立上りまでの間に回転速度
検出信号１７　（ｒｉ、　Ｎ１個のパルスを発生し、回
転速度検出信号１γのパルスを計数する事によシ回転位
置検出信号１５のパルスの立上り点からのロータマグネ
ット４の回転角度を検出する事ができる。

本発明のトルク変動補正回路１８は、回転位置検出信号
１５及び回転速度検出信号１７を用いて、回転位置検出
点からのロータマグネット４０回転角を検出する回転角
検出装置１９．直流プランレスモータ３のトルク変動を
低減すべき成分をロータマグネット４の回転角に対応し
て記憶した記憶手段２０．直流ブラシレスモーフ３の回
転制御を行なう制御信号Ｓ２を増幅あるいは減衰させ・
る回路てあって記憶手段２ｏから出力されるトルク変動
補正信号Ｓ３によりその利得が制御される利得制御回路
２１から成る。

回転角検出装置１９は、回転位置検出信号１５のパルス
波の立上りでリセットされ、回転速度検出信号１７のパ
ルス数をカウントすることによっテ、直流ブラシレスモ
ーフ３のステータコイルの電流の切り換わり時点からの
ロータマグネット４の回転角度を検出す）ように構成さ
れている。

１記憶手段２０は通常読み出し専用記憶装置（以下ＲＯ
Ｍと称する）を用い、ロータマグネット４の回転角度に
対応したトルク変動を抑制すべきデータを記憶してお９
、回転角検出装置１９から得られる回転角検出信号Ｓ１
に対応するトルク変動補正信号Ｓ３を出力する。

第８図に本発明によるトルク変動低減の様子を示す。第
６図に示すように、コイルに流れる電流の切り換わる点
は回転角度０　、３０　、６０　、９０゜Ｏ。

１２０．１５０，１８０，２１０，２４０，２７００３
００．３３０．．３６０となり、電流の切り換わり点か
ら回転角度θ（０≦θ〈３Ｑ）の点でのトルクの値は同
一である。よって回転角検出装置１９はロータマグネッ
ト４０回転角度Ｑ〜３６０までを検出する必要はなく、
回転位置検出信号１５のパルスの立上９からの角度０〜
３０までを検出すればよい。また第５図に示すようにト
ルク波形は１２回同一波形の繰り返しであるので、補正
の様子もロータマグネット４の回転角度○’ｊ　３０’
（７）範囲についで説明する。

第８図ｄは第５図に示しだトルク波形のうちロータマグ
ネット４０回転角度○〜３０の範囲を示している。第８
図すは回転速度検出信号１Ｔを示す。第８図Ｃは記憶手
段２０に記憶されているトルク変動補正用のデータのパ
ターンを示す。第８図ｄは回転位置検出信号１５を示す
。

ロータリーエンコーダＲ１は１２×Ｎ１個のスリットを
有しており、ロータマグネット４の回転角度３０’（７
）範囲内に回転速度検出信号１了はＮ１個のパルスを有
する。

第８図ａに示したトルク波形において回転角度がθのと
きのトルクの値をＴｏ（θ）で表わすとＴｏ（θ）二に
１・Ｂ（θ）・工Ｍｌ・・・・・・・・・・・・・・・
・・（１）となる。（たたしＯ２０く３０）式（１）において回転角度θによって変化するものは第
４図に示したように磁束密度Ｂ（θ）である。

これに対して回転角度θに対応したトルク変動補正デー
タをＤａ　（θ）とすると、となり、モータ制御信号Ｓ２及び利得制御回路１４によ
って、モータ駆動電流ＩＭを回転角度θに対応した値Ｉ
Ｍ（θ）に変換すると１Ｍ（θ）−ＤＣ（θ）’−ＩａはＴｃ（θ）−ｋＩＥ（θン　−１，（θ）−７＝に１・
Ｎ２・Ｉａ幸１・甲・・・・・・・・・・・由…・（４
）となり、回転位置θに関係なく一定となりトルク変動
を低減するととができる。

通常トルク変動補正データを記憶する記憶手段１３には
ＲＯＭが用いられるため、実際のトルク補正データは第
８図ｃＫ示すように離散データとなる。ＲＯＭに記憶さ
れているトルク補正データＤＲＣ（Ｋ　）はｉ（ＯＭの
φ番地から（Ｎ１−１’）番地に記憶されておシ、回転
位置検出信号１５の立上シパルスで回転角検出装置１９
０カウンタの計数値がφにリセットされ、ＲＯＭのφ番
地のデータがトルク変動補正信号Ｓ３となシ、回転角検
出装置１９に回転速度検出信号１了のパルスが入力され
る毎に回転角検出装置のカウンターの計数値が１つずつ
増加し、該計数値に対応するアドレスのＲＯＭの内容が
トルク変動補正信号Ｓ３として出力される。

ここでＲＯＭのアドレスに番地（ＫはＯ≦に≦Ｎ１−１
である整数）Ｋ記憶されているトルク補正ブタＤＲｃ（
Ｋ）は次の値である。

ＤＲｃ（Ｋ）−に２・□・・・・・・・・・・・・・　
・・・・・・（６）Ｂ（θＫ）また本実施例では回転位置検出信号８はロータマグネッ
ト４が３００回転する毎に発生されるため、ロータマグ
ネット４の１回転につき１回発生される回転位置検出信
号を用いた場合と比較して次のような効果がある。

（１）回転体の発生ずるトルク変動を低減すべき成分を
記憶した記憶手段２０（本実施例ではＲＯＭ）の容量を
１／１２　Ｋ減少できる。

（２）回転角検出装置１９は、回転速度検出信号１７を
カウントし、回転位置検出信号１５によってリセットさ
れるが、例えば１回転１回の回転位置検出信号１５を用
いた場合、回転速度検出信号１７はロータマグネット４
の１回転中に１２ＸＮ１個のパルスを出力するため、回
転角検出装置１９はφから１２ＸＮ１−１寸でカウント
しなければならないが、本実施例で（はφからＮ１−１
までカウントすればよく、回転角検出装置１２の容量減
少を実現できる。

（３）本実施例では回転位置検出信号１５としてモータ
のフィルの通電を制御する信号と同じホール素子の出力
を用いているため、回転角検出装置１９で得られた回転
角と、その角度におけるトルクの値との関係は、同一般
計で作られたモータ間でのバラツキは少ないが、モータ
のコイルへの通電を制御ｊする信号と無関係な回訓位置
検出信号１５を用いた場合、第８図ａに示したトルク波
形と第８図ｄに示しだ回転位置検出信号１５の位置調整
が非常に困難であり、同一般計のモータにおいても回転
が位置検出信号１５の位寧決めのだめの調整工程が必要
となる。゛発明の効果本発明によって次のような効果がもたらされる。

（１）モータ、特に電子整流子モータを小型軽量化し、
かつ回転速度を低速化した場合の回転むらを低減し、安
定した回転性能を実現する事が可能である。

（２）トルク変動はモータ１回転中に複数個の繰り返し
波形となるため、トルク変動を低減すべき成分も回転体
の回転角に応じて１回転に複数回、繰り返して出力すれ
ばよく、回転体の発生するトルク変動を低減すべき成分
を該回転体の回転角に対応して記憶した記憶した記憶手
段の容量低減及び回転角検出装置の容量低減を実現でき
る。

（３）回転位置検出信号としてモータのステータコイル
の通電制御用の信号を流用する事ができ、高精度な回転
位置検出信号を特別な調整なしに得る事が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは４コイル６極着磁の電子整流子モータのロー
タマグネットの平面図、ｂは同ステータコイル基板の平
面図、第２図は第１図に示した電子整流子モータの駆動
回路の一例を示す電気回路図、第３図はモータのコイル
への通電のタイミングを説明するだめの補助図、第４図
は各コイルへの通電の切換え時のコイルとロータマグネ
ットの位置を示す図、第５図はトルクの変動の様子を示
す図、第６図は本発明の回転制御装置の１実施例のブロ
ック図、第７図および第８図は同実施例を説明するため
の補助図である。１・・・・・ロータマグネット、２・・・・・・ステー
タコイル基板、３°“・・・・電子整流子モータ、４・
・・・・ロータマグネット、５・・・・・・ステータコ
イル基板、６・・・・・周波数発電機、７・・・・・・
回転軸、８　、１１’、　１６・・・・・・波形整形回
路、９，１２・・・・・・遅延回路、１０゜１３・・・
・・・エクスクル−シブオアゲート、１４・・・・・オ
アゲート、１５・・・・・回転位置検出信号、１７・・
・・・・回転速度検出信号、１９・・・・・・回転角検
出装置、２０・・・・・記憶手段、２１・・・・・利得
制御回路。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図（電気舶第　４　図第５図ト；レフ第７図第　８　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転体の１回転中にＮ個（Ｎは２以上の整数の回
転位置検出信号を発生する手段と、前記回転体の１回転
中にＮｘＰ個（Ｐは２以上の整数）の回転速度検出信号
を発生する手段と、前記回転位置検出信号及び前記回転
速度検出信号より前記回転位置検出点からの前記回転体
の回転角を検出し、その回転角に対応した第１の信号を
得る回転角検出手段と、前記回転体の発生するトルク変
動を低減すべきＰ個のトルク変動補正信号を記憶した記
憶手段と、前記回転体の回転側＃を行う第２の信号を増
幅もしくは減衰させる回路であって前記記憶手段から前
記第１の信号に対応して出力された装置。
（２）回転体から発生される回転位置検出信号は、前記
回転体を駆動制御するだめの回転位置検出信号に対応し
ていること全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回
転体の回転制御装置。