JPS63167696A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はロータの回転位置を検出する単一の磁気検出器
を有する２相ブラシレスモークに関する。

［発明の概要］ 本発明は、ロータとステータと単一の磁気検出器とをａ
し、磁気検出器の出力を利用して駆動コイルに流す駆動
電流をオン、オフさせる２相ブラシレスモークにおいて
、 前記駆動電流波形のうち少なくとも相切換付近の傾斜波
形は、磁気検出器より得られる波形をリニア増幅した波
形を用いることにより、駆動電流オン、オフ時の電流の
立ち上がり及び立し下がりの傾斜が緩やかとなり回転速
度に無関係に電磁音及びトルクムラを極力防止でき機械
振動の大幅な低減を可能とずろものである。

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

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Ｌ［３，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Ｉ−１１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ＬＡ、Ｅ、Ｂ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ＴＲＩに
より駆動される。駆動コイルＬ２は駆動コイルＬＣ，Ｌ
Ｄを接続したもので、トランジスタＴＲ２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７１によりオンまたはオフされる。

比較回路７１は、ホール素子Ｈｌ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ハイレベル
あるいはローレベルとする。

トランジスタＴＲ１，ＴＲ２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ＴＲＩ、ＴＲ２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ＶＴＲ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図を用いて説明ずろ。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［１１の出力電圧
ｈｌ、ｈ２、駆動コイルＬ１゜Ｌ２を流れる駆動電流Ｉ
Ｉ、Ｉ２、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
との間に発生ずるトルクＴ（ＴＩ＋Ｔ２）の時間変化を
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Ｉｔ、１２の遅れは問題とはならず、従ってトルク
Ｔ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Ｈ１の出力電圧ｈｌ。

ｈ２、駆動コイルＬｌ、Ｌ２を流れる駆動重置１１、Ｉ
２、駆動コイルＬ、Ｉ、Ｌ、２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（Ｔｌ＋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１１．Ｉ２の遅れＴｄが相対的
に大きくなっている。そのためトルクＴｌ、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（Ｎｔ）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
、電磁音が発生する。

高速回転時におけるトルクＴｌ、Ｔ２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ＶＴＲ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、
ＶＴＲ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ろとい
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す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、回転速度と
無関係に電磁音の発生及びトルクムラを防止できろ２相
ブラシレスモークを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、円周方向に
交互に異なる極性で着磁されたロータとこのロータの対
向位置に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単一の磁気検出器とを
有し、この磁気検出器の出力を利用して前記駆動コイル
に流す駆動電流をオンまたはオフさせる２相ブラシレス
モータにおいて、 前記駆動電流波形のうち少なくとも相切換付近の傾斜波
形は、前記磁気検出器より得られる波形をリニア増幅し
た波形を用いたことを特徴とする。

［作用］ 従って、駆動電流オン、オフ時の電流の立ち上がり及び
立ち下がりの傾斜は緩やかとなり、又、駆動電流オン、
オフ時の電流の急激な変化を抑えるためにコンデンサを
用いないため回転速度に無関係にトルクムラを極力防止
できる。

［実施例］ 次に本発明の一実施例について説明する。

実施例１ まず第１の実施例について説明する。本実施例では、ス
テータ及びロータは第５図、第６図に示した従来の２相
ブランレスモークと同一の６のを使Ｉ１１する。従って
、これらについての説明はここでは省略する。第１図に
本実施例の２相ブラシレスモークの駆動回路示す。この
回路は２つの演算増幅器ＡＩ、Ａ２を持っている。演算
増幅器Ａ１の一対の入力端子とホール素子ＨＩの出力端
子とは抵抗Ｒ２，１１４により接続され、演算増幅器Ａ
２の一対の入力端子とホール素子ＩＩ　ｌ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Δ
１．Ａ２の正極入力端子はそれぞれ抵抗Ｒ５，Ｒ９を介
してグランドに接続され、負極入力端子は抵抗Ｒ３，Ｒ
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１１１２．１１３．Ｒ１４，Ｒ１５により電
源Ｖｃｃに接続されティろ。抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ
８の値はすべて同じであり、抵抗１１３．Ｒ５，Ｒ７゜
Ｒ９らずべて同じ値である。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Ｖ。Ｃから電力が供給され、ホール素子Ｈｌ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Ａ１．Ａ２の出力は電流制限用の抵抗１’１
１１０，１１１を介して、駆動コイルＬｌ。

Ｒ２に流す電流をオンまたはオフするトランジスタＴＲ
Ｉ、Ｔ１２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■９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、エミッタ等を通ってグランドへと流れる。

次に動作を説明する。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Ｈ１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，Ｒ１１を介してトラン
ジスタＴＲＩ。

ＴＲ２にそれぞれ加えられるため、トランジスタＴｒｏ
ｔ、ＴＲ２によってオン／オフされるコイルＬｌ、Ｌ２
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
なものとなる。

第２図にこの様子を示す。この図において（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれモータを低速または
高速で回転させた場合のホール素子Ｈ１の出力電圧ｈｌ
、ｈ２、駆動コイルＬｌ、Ｌ２を流れろ駆動電流１１，
１２、駆動コイルＬ１．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。

（ａ）に示した緩やかに変化するホール素子Ｈ１の出力
電圧ｈｌ、ｈ２がそのまま増幅されてトランジスタＴＲ
Ｉ、Ｔ１１２に加えられるので、（ｂ）に示した駆動電
流ＩＩ、１２のオン／オフ時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
整されろ。従って、回転速度とは無関係に効果的な電磁
音の発生防止か可能となる。

また、駆動電流の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜が上
記のように回転速度に応じて自動的に調整されるので、
（ｃ）に示したようにトルクＴＩ。

第２のなまりが大きくなることはない。従って、（ｄ）
に示したロータとステータとの間に発生するトルクＴの
落込みはほとんど増加せず、モータの回転速度が速いか
遅いかに関係なく問題となる機械振動は発生しない。

実施例２ 次に第２の実施例について説明する。本実施例の駆動回
路及びステータは実施例１と同じであるので、これらに
ついての説明はここでは省略する。

本実施例のロータは、第３図に示すように、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
領域が形成されている。そして、Ｎ極とＳ　＋Ｉｉとの
境界で、ステータに取り付けられたホール素子１１１に
対向する位置に無着磁領域Ａが設けられている。

このような無着磁領域Ａを設けることによって、ポール
素子上を磁極の境界が通過するとき、ホール素子が検出
する磁界の変化は緩やかなものとなろ。従って、第４図
に示したように、ポール素子ＩＩ　Ｉの出力電圧ｈｌ’
の時間変化は、無若磁領域へを設けない場合の出力電圧
ｈ１にくらべさらに緩やかになる。

第１図に示した駆動回路の回路１．２はこのようなポー
ル素子１の出力電圧を線形増幅してトランジスタＴＩｔ
ｌ、ＴＲ２にそれぞれ供給するので、駆動コイルＬｌ、
Ｌ２の電流をスイッチングする場合の電流変化はさらに
緩やかになり、電磁音の発生がより効果的に防止される
。

なお、上記無着磁領域Ａの代わりに、非飽和の領域を同
じ部分に設けても同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、駆動コイルに流す駆
動電流波形のうち少なくとら相切換付近の傾斜波形は、
磁気検出器より得られる波形をリニア増幅した波形を用
いたので、モータの回転速度に無関係に駆動コイルに流
す駆動電流のオン。

オフ時が一定となると共に駆動電流オン、オフ時の電流
の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜が緩やかとなり電磁
音及びトルクムラを極力防止でき機械振動を大幅に低減
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は２相ブラシレスモータの第１の実施例の駆動回
路図、第２図は第１の実施例の特性を表す波形図、第３
図は第２の実施例のロータを示す平面図、第４図は第２
の実施例の特性を表す波形図、第５図は従来及び第１の
実施例のステータを示す平面図、第６図は従来及び第１
の実施例のロータを示す平面図、第７図は従来の２相ブ
ラシレスモークの駆動回路図、第８図、第９図は従来の
モータの特性を表す波形図である。 Ｈｌ・・・ホール素子、ＡＩ、Ａ２・・・演算増幅器、
Ｒ１−Ｒ１５・・・抵抗、ＴＲ１，ＴＲ２・・・トラン
ジスタ、Ｌｌ、Ｒ２，ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ，ＬＤ・・・駆
動コイル。 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円周方向に交互に異なる極性で着磁されたロータとこの
   ロータの対向位置に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単一の磁気
   検出器とを有し、この磁気検出器の出力を利用して前記
   駆動コイルに流す駆動電流をオンまたはオフさせる２相
   ブラシレスモータにおいて、 前記駆動電流波形のうち少なくとも相切換付近の傾斜波
   形は、前記磁気検出器より得られる波形をリニア増幅し
   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
   。