JPS63161893A - ２相ブラシレスモ−タ - 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２相ブラシレスモータに関する。

［発明の概要］ 本発明は、Ｎ極とＳ極に着磁されたロータと駆動コイル
が配されたステータと磁気検出器とを有し、この磁気検
出器の出力を用いて前記駆動コイルに通電する２損ブラ
シレスモータにおいて、第１相と第２相の駆動コイルに
通電する相切換付近の駆動電流波形は、前記磁気検出器
より得られる波形をリニア増幅すると共に前記Ｎ極と前
記Ｓ極の角範囲の比率を１対ｌよりくずしオーバーラツ
プさせて得られた波形を用いることにより、電磁音の発
生を防止できると共に回転速度に無関係にトルクムラを
極力防止でき機械振動の低減となるものである。

［従来の技術］ 従来、２相ブラシレスモータのステータ及びロータはそ
れぞれ第５図、第６図に示すような溝成となっている。

すなわち、ステータには駆動コイルＬＡ−ＬＤが同心状
に、そして機械角９０度で等間隔に配置され、駆動コイ
ル■、Ｉ３．ＬＤの間にはロータの回転に伴う磁界の変
化を検出するホール素子ｉｔ　ｔが取り付けられている
。一方、ロータは、図のようにＮ極とＳ極が円周方向に
交互に配列するように着磁され、４極の着磁領域が形成
されている。

第７図に、このモータを駆動する回路を示す。

駆動コイルＬｌは駆動コイルしＡ、Ｌｎを電気的に接続
したものを表し、このコイルはトランジスタ’Ｉ”　ｎ
　Ｉにより駆動される。駆動コイルし２は駆動コイルＬ
Ｃ，ＬＤを接続したもので、トランジスタＴＴ１２によ
って駆動される。これらのトランジスタは５つのトラン
ジスタで構成された比較回路７Ｉによりオンまたはオフ
される。比較回路７１は、ホール素子ＩＩ　１からの２
つの出力信号を比較し、比較結果に応じてその出力電圧
をノ１イレベルあるいはローレベルとする。

トランジスタＴＲＩ、Ｔ１２が駆動コイルＬｌ。

Ｌ２に流れる電流をオンまたはオフするとき、このスイ
ッチング電流の急激な変化によって電磁音が発生する。

トランジスタ’ｒｉｌｌ、Ｔｒｔ２のベース−エミッタ
間に接続されているコンデンサＣＩ。

Ｃ２は、スイッチング電流の急激な変化を抑え、電磁音
の発生を防止するために設けられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このようなコンデンサＣＩ、Ｃ２を接続したモ
ータを例えばＶＴｒｔのドラム駆動に用い、高速で回転
させると、コンデンサのためにスイッチングが遅れ、ト
ルクのリップルが大きくなるという問題が生じる。

これについて第８図および第９図を用いて説明する。第
８図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれモータ
を低速で回転させた場合のホール素子ＩＩ　１の出力電
圧ｈｌ、ｈ２、駆動コイルＬｌ。

Ｌ　２を流れる駆動電流１１．１２、駆動コイルし１．
Ｌ２とロータとの間にそれぞれ発生するトルク′ｌ″１
．Ｔ２及びロータとステータとの間に発生ずるトルク’
ｒ（Ｔｌ＋Ｔ２）の時１■変化を示している。この場合
には、モータの回転速度が小さいため、コンデンサＣＩ
、Ｃ２を接続したことによる駆動電流ＩＩ、１２の遅れ
は問題とはならず、従ってトルク′ｒのリップルは小さ
い。

第９図はモータを高速回転させた場合を示している。第
８図と同様に、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）。

（ｄ）はそれぞれホール索子１１１の出力電圧ｈｔ。

ｈ２、駆動コイルＬ１．（，２を流れる駆動電流ＩＩ、
１２、駆動コイルＬｌ、Ｌ２とロータとの間にそれぞれ
発生するトルクＴＩ、Ｔ２及びロータとステータとの間
に発生するトルクＴ（ＴＩ＋Ｔ２）の時間変化を示して
いる。この場合には、ホール素子Ｈ１の出力電圧Ｈ１，
ｈ２に対する駆動電流ＩＩ、１２の遅れＴｄが相対的に
太き（なっている。そのためトルクＴ１．Ｔ２は図のよ
うになまったものとなり、トルクＴが大きく落ち込んで
（Ｎし）リップルが大きくなっている。

このような高速回転時のトルクのリップルを抑えようと
して、コンデンサの値を小さくすると、起動時などの低
速回転時に駆動電流をなまらせる効果が十分に得られず
、電磁音が発生ずる。

高速回転時（こおけるトルクＴのリップル増大はモータ
の機械振動を増加させる大きな原因であり、従って例え
ば従来のモータをＶ　’ｌ’　ｌの駆動モータとして用
いた場合には、振動のためジッタやヒユームラが発生し
、ｖ　’ｒ　Ｒの性能が非常に劣化するという問題が生
じていた。

これを解決するために、ステータ上のホール素子の位置
を若干移動させて駆動電流のスイッチングのタイミング
を早め、高速回転時のトルクの落込みを緩和させるとい
う方法も考えられるが、モータ起動時等の低速回転時に
トルクの落込みが発生ずるため問題の完全な解決とはな
らない。

本発明の目的は、このような問題を解決し、回転速度に
関係なく電磁音の発生を防止でき、しかし機械振動が非
常に小さい２相ブラシレスモータを提供することにある
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の２相ブラシレスモータは、円周方向に交互にＮ
極とＳ極に着磁されたロータとこのロー夕の対向位置に
第１相と第２相の駆動コイルが配されたステータと前記
ロータの回転に伴う磁界の変化を検出する磁気検出器と
を有し、この磁気検出器の出力を利用して前記第１相と
第２相の駆動コイルに駆動電流を交互に通電する２相ブ
ラシレスモータにおいて、 前記第１相と第２相の駆動コイルに通電する相切換付近
の駆動電流波形は、前記磁気検出器より得られる波形を
リニア増幅すると共に前記Ｎ極と前記Ｓ極の角範囲の比
率をｌ対１よりくずしオーバーラツプさせて得られた波
形を用いたことを特徴とする。

［作用］ 従って、モータの回転速度に無関係に第１相と第２相の
駆動コイルに流す駆動電流の切換点が一定になると共に
相切換付近の電流の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜が
リニアな傾斜になり、このリニアな傾斜が急激になる。

［実施例］ 次に本発明の一実施例について説明する。本実施例の２
相ブラシレスモータのロータ及びステータはそれぞれ第
１図、第２図に示すような措成となっている。すなわち
、ステータには駆動コへルエフ八〜ＬＤが同心状に、そ
して機械角９０度で等間隔に配置され、駆動コイルＬ［
３，ＬＤの間及び駆動コイルＬｆ３．ＬＣの間にはロー
タの回転に１ｔう磁界の変化を検出するホール素子！・
１１．１１２が機械角９０度（電気角１８０度）の間隔
で取り付けられている。一方、ロータは、図のようにＮ
極とＳ極が円周方向に交互に配列するよう着磁され、４
極の着磁領域が杉成されている。そして、ホール素子Ｉ
Ｉ＋、＋１２に対向するＳ極の着磁領域は、その角範囲
Δｓｈ＜Ｎ極の角箱１りｌＡｎより広くなっている。

第３図に本実施例の２相プラシレスモークの駆動回路を
示す。この回路は２つの演算増幅４八ｌ。

Ａ２を持っている。演算増幅器ＡＩの一対の入力端子と
ホール索子ＨＩの出力端子とは抵抗１１２゜Ｒ４により
接続され、演算増幅器Ａ２の一対の入力端子とホール素
子Ｈ２の出力端子とは抵抗Ｒ６゜Ｒ８により接続されて
いる。演算増幅器ＡＩ。

Ａ２の正極入力端子はそれぞれ抵抗１５，１１９を介し
てグランドに接続され、負極入力端子は抵抗１３．１１
７を介してそれぞれの出力端子に接続されている。また
、バイアスをかける・ため、演算増幅器のそれぞれの入
力端子は抵抗ｎｔ２．ｒｔｔ３Ｒ１４，１１１５により
電源Ｖｃｃ（、：接続されている。

抵抗１１２．ｒｉ１４．ｒｌｏ、ｔｉｌｌ）（ａはすヘ
テ同じであり、抵抗ｒｉ１３，１１５．ｎ７．ｎ９もす
べて同じ値である。従って、回路１．２は差動の線形増
幅器となっている。演算増幅器ＡＩ、Ａ２には電源Ｖｃ
ｃから電力が供給され、ホール素子ＩＩ　ｌ　、　Ｒ２
には抵抗Ｒ１を通じて同じく電源ＶＣＣから駆動電流が
流されている。

演算増幅器ＡＩ、Ａ２の出力は電源制限用の抵抗ｎｔｏ
、ｎｚを介して、駆動コイルＬｌ。

Ｒ２に流す電流をオンまたはオフさせるトランジスタ’
ｒｉｌｌ、Ｔｎ２のベースにそれぞれ加えられている。

駆動コイルＬｌ、Ｌ２には電源Ｖｓから電流が流し込ま
れ、トランジスタがオンのとき、この電流はトランジス
タのコレクタ、エミッタを通ってグランドへと流れる。

トランジスタ’ｒｎｔ。

’Ｉ’　１１２のコレクタとエミッタの間にはトランジ
スタ保護用のダイオードＤＩ、Ｄ２がそれぞれ接続され
ている。

次に動作を説明する。ホール素子Ｈ１、Ｈ２は電気角１
８０度の間隔でステータに取り付けられているので、２
つのホール素子の出力信号はその位相が１８０度ずれて
いる。そのためトランジスタ’Ｉ’　ＥＩ　Ｉ　、　Ｔ
　ｎ　２は交互にオンし、駆動コイルＬｌ、Ｌ２には交
互に電流が流れてモータが駆動される。

上述したように回路１，２は線形増幅器となっているの
で、ロータの回転に伴って比較的緩やかに変化するホー
ル素子ｔｘ　ｔ　、　ｔ（２の出力電圧は、そのままの
波形で増幅され演算増幅器ＡＩ、Ａ２から出力される。

この出力電圧が抵抗ＲＩＯ。

Ｉｔ　ｌ　ｌを介してトランジス・りＴＲＩ、Ｔｒｔ２
＋、：それぞれ加えられるため、トランジスタＴｉ１ｌ
。

Ｔ１Ｎ２によってオン／オフされるコイルＬｌ。

Ｎ２の駆動電流の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜は緩
やかなものとなり、電磁音の発生が防止される。しかも
、駆動電流の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜はホール
素子出力電圧の変化の速さによって決まるので、この傾
斜はモータの回転速度に応じて自動的に調整される。従
って、回転速度とは無関係に効果的なｉ磁音の発生防止
が可能となる。

また、駆動電流の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜が、
モータの回転速度に応じて自動的に調整されろことによ
り、駆動電流の波形が大きく鈍ることはなく、従って、
第９図（ｄ）に示したようなロータとステータとの間に
発生するトルクＴの落ち込みの増大はない。さらに、ロ
ー　夕の着磁領域の比較が上記のようにｌ対ｌとはなっ
ていないので、トルクＴのリップルはよりいっそう小さ
いものとなる。これについて以下で詳しく説明する。

第４図（ａ）はホール素子！、［１の出力電圧ｈｔ。

ｈ２のロータの回転に伴う変化を示している。ロータの
着磁領域は、ホール素子に対向する部分でＳ極の方がＮ
ｈよりその角範囲が広くなっている。

従って、Ｓ極がホール素子夏（１の上を通過する時間の
方が長く、第４図（ａ）において、出力電圧ｈ１の正の
部分は出力電圧ｈ２の正の部分に比べ長くなっている。

ホール索子Ｉｔ　２についても同様であり、図には示し
ていないが、出力電圧ｈ３の正の部分は出力電圧ｈ４の
正の部分に比べ長くなっている。そして、ｈｔ＞ｈ２．
ｈ３＞ｈ４のときトランジスタ’ｒ　ｌ　ｌ　、　’ｒ
　ｌ　２はそれぞれオンとなるので、駆動コイルＬｌ、
Ｌ２の通電期間は非通電期間より長くなる。従って、第
４図（ｂ）に示したように駆動電流１１．１２は適切に
オーバーラツプし、トルクの死点が解消される。

し発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、第１相と第２相の駆
動コイルに通電する相切換付近の駆動電流波形は、磁気
検出器より得られる波形をリニア増幅すると共にＮ極と
Ｓ極の角範囲の比率をｌ対１よりくずしオーバーラツプ
させて得られた波形を用いたので、モータの回転速度に
無関係に第１相と第２相の駆動コイルに流す駆動電流の
切換点が一定になると共に相切換付近の電流の立ち上が
り及び立ち下がりの傾斜が急激なリニアな傾斜となり、
電磁音の発生を防止できると共に回転速度に無関係にト
ルクムラを極力防止でき機械振動の低減になるという効
果を奏する。

例えばこのモータをＶＴＲに用いることによって、電磁
音及び機械振動の発生が防止でき、ジッタ、ヒユームラ
の点で大幅な性能向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例のロータを示す平面図、
第２図は同実施例のステータを示す平面図、第３図は同
実施例の駆動回路を示す回路図、第４図は同実施例の特
性を表す波形図、第５図は従来の２相ブラシレスモータ
のステータを示す平面図、第６図は同モータのロータを
示す平面図、第７図は同モータの駆動回路を示す回路図
、第８図、第９図は同モータの特性を表す波形図である
。 ｏ　１．　ｔｔ　２・・・ホール索子、Ａｔ、Ａ２・・
・演算増幅器、ｌ１ｌ−１１１５・・・抵抗、Ｔｉ１ｌ
、Ｔ１２・・・トランジスタ、Ｌ　ｌ、Ｎ２．ＬＡ、Ｌ
［１，ＬＣ，Ｌｌ）・・・駆動コイル、ＤＩ、Ｄ２・・
・ダイオード。 ｘｉｉｌｙ昼も７図 第３図 ローダε示Ｔモ盃ＦヨＧ迂牙り 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円周方向に交互にＮ極とＳ極に着磁されたロータとこの
   ロータの対向位置に第１相と第２相の駆動コイルが配さ
   れたステータと前記ロータの回転に伴う磁界の変化を検
   出する磁気検出器とを有し、この磁気検出器の出力を利
   用して前記第１相と第２相の駆動コイルに駆動電流を交
   互に通電する２相ブラシレスモータにおいて、 前記第１相と第２相の駆動コイルに通電する相切換付近
   の駆動電流波形は、前記磁気検出器より得られる波形を
   リニア増幅すると共に前記Ｎ極と前記Ｓ極の角範囲の比
   率を１対１よりくずしオーバーラップさせて得られた波
   形を用いたことを特徴とする２相ブラシレスモータ。