JPH01126191A

JPH01126191A - 無刷子直流モータ

Info

Publication number: JPH01126191A
Application number: JP62283960A
Authority: JP
Inventors: Hideo Niikura; 英生新倉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1989-05-18
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JP2658085B2

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】以下の順序でこの発明を説明する。

Ａ　産業上の利用分野Ｂ　発明の概要Ｃ従来の技術Ｄ　発明が解決しようとする問題点Ｅ　問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ゛　作用Ｇ　実施例Ｇ１全体の回路構成（第１図）Ｇ２要邪の回路構成と動作（第２図）Ｇ３全体の回路動作（第３図、第４図）Ｈ発明の効果Ａ　産業上の利用分野この発明は、例えばレコードプレーヤ等に用いて好適な
無刷子直流モータに関する。

Ｂ　発明の概要この発明は、駆動用主磁界を検出する検出素子の検出出
力と、この検出出力より高い周波数のパルス発生器いて
形成されたアドレス信号によりメモリに予め記憶された
所定の駆動用波形を読み出してモータを駆動することに
より、周波数発電機（Ｆ　Ｇ）やパルス発生器（Ｐ　Ｇ
）を用いることなく、回路構成の簡略化、コストの低廉
化を図るようにしたものである。

Ｃ従来の技術従来、磁界が正弦波状になるように着磁されたロータマ
グネットと、互いに電気角で９０度の奇数倍だけ異なる
位置に配置された２相のステータコイルと、ロータの１
回転当たりのくり返し数が一定で、周波数がロータの回
転速度に応じて変わる信号を得る信号発生器と、正弦波
形情報が記憶されたメモリ回路とを有し、信号発生器の
出力信号によりメモリ回路よりロータマグネットからス
テータコイルに加わる磁界にそれぞれ同期して正弦波形
情報が読み出され、この読み出された正弦波形情報に基
づいた駆動電流がステータコイルに供給されるようにな
されたものにおいて、正弦波形情報として正確な正弦波
形情報と、この正確な正弦波形情報とロータマグネット
の着磁磁界との差に応じた補正波形情報との和の情報が
形成され、この和の情報に基づいた駆動電流がステータ
コイルに供給されるようになされた無刷子直流モータが
提案されている（特開昭５５−１１７４８５号）Ｄ　発
明が解決しようとする問題点ところが上述した従来の無刷子直流モータの場合、ロー
タの１回転当たりのくり返し数が一定で、周波数がロー
タの回転速度に応じて変わる信号を得る信号発生器、つ
まりメモリに記憶された正弦波情報を読み出す信号を発
生する信号発生器としてロータ軸に同軸的に設けられた
ＦＣを用い、また、ロータの外周面の特定位置に被着さ
れた永久磁石よりの磁束をヰ★出することによりその磁
石の位置を検出する検出素子としてＰＣを用いているの
で、構成が複雑になり、コスト的にも高価になる等の欠
点があった。

この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、ＦＧ及びＰ
Ｃを用いることなくメモリより駆動用波形を読み出して
モータを駆動することができる構成が簡単で廉価な無刷
子直流モータを提供するものである。

Ｅ　問題点を解決するための手段この発明による無刷子直流モータは、駆動用主磁界を検
出する検出素子（６〜８）と、この検出素子の検出出力
より高い周波数のパルスを発生するパルス発生手段（２
１〜２３）と、所定の駆動用波形が記憶されたメモリ　
（２４）とを備え、検出出力及びパルスに基づいて形成
されたアドレス信号によりメモリの駆動用波形を読み出
してモータを駆動するように構成している。

ト′　作用検出素子（６〜８）により駆動用主磁界を検出する。ま
た、パルス発生手段（２１〜２３）により検出素子の検
出出力に応答してこれより高い周波数のパルスを発生す
る。すなわち複数の検出素子の出力の零クロス点の間隔
に、おいて複数のパルスを実質的に内挿する。そして、
このパルスと検出出力に基づいてアドレス信号を形成し
、このアドレス信号によりメモリ　（２４）に記憶され
ている所定の駆動用波形を読み出してモータを駆動する
。これによりＦＣ，ＰＣが不要となり、構成が簡単で、
廉価となる。

Ｇ　実施例以下、この発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて
詳しく説明する。

Ｇ１全体の回路構成第１図は本実施例の回路構成を示すもので、（１）及び
（２）は無刷子直流モータを構成するロータ及びステー
タであって、ロータ（１）のステータ（２）と対向する
側には図示せずも複数極に着磁された永久磁石から成る
マグネットが設けられている。ステータ（２）のロータ
（１）と対向する側にはロータ（１）のマグネットより
の磁界に対して互いに同相となる位置に配置されている
巻線ブロックＣ１とＣ２が直列に接続されて第１のステ
ータコイル（３）が形成され、また、同様にロータ（１
）のマグネットよりの磁界に対して互いに同相となる位
置に配置されている巻線ブロックＣ３と０４が直列に接
続されて第２のステータコイル（４）が形成され、更に
同様にロータ（１）のマグネットよりの磁界に対して互
いに同相となる位置に配置されている巻線ブロックＣ５
とＣ６が直列に接続されて第３のステータコイル（５）
が形成される。そして、これら、第１．第２及び第３の
ステータコイル（３１，＋４１及び（５）はロータ（１
）のマグネットに対向するように配されると共に互いに
電気角で１２０°の奇数倍だけ異なる位置に配されてい
る。

また、３個のステータコイル（３１，（４１及び（５）
に対応してロータ（１）のマグネットの磁界を検出する
検出素子として３個のホール素子（６１，（７１及び（
８）が設けられる。すなわち、ホール素子（６）はステ
ータコイル（３）と電気角で同相となる位置に、ホール
素子（７）はステータコイル（４）と電気角で同相とな
る位置に、ホール素子（８）はステータコイル（５）と
電気角で同相となる位置に、夫々配されると共に、３個
のホール素子（６１，（７１及び（８）はロータ（１）
のマグネットよりの磁束を検出する位置で、且つ互いに
電気角で１２０°異なる位置に配置される。

（９）はステータコイル（３１、（４１及び（５）が接
続された出力端子であって、この出力端子（９）を介し
てスタータコイルｆ３１　、　（４）及び（５）の一端
が夫々出力アンプ（１８）　、　　（１９）及び（２０
）の各出力端子Ｗ、Ｕ及びＶに接続される。ホール素子
＋６１．　＋７）及び（８）の各出力信号は夫々ホール
素子アンプ（１０）　、　　（１１）及び（１２）で増
幅されて変換ロジック回路（１３）に供給され、ここで
通電期間（オン期間）が１８０゜より　１２０°に変換
される。変換ロジック回路（１３）からの各出力信号は
夫々スイッチ回路（１４）のスイッチ（１５）〜（１７
）の接点ａ側を通って出力アンプ（１８）・〜（２０）
に供給されて増幅され、更にモータコイルとしてのステ
ータコイル（３）〜（５）に供給される。この（１０）
〜（２０）の部分はモータの起動特使用され、従来のス
イッチング駆動に近かい動作する部分である。

（２１）はアンプ（１０）〜（１２）の各出力信号の零
クロス点を検出して所定間隔のパルス信号を発生する零
クロス検出器、（２２）は零クロス検出器（２１）から
のパルス信号に応答して１周期当り所定数例えばＮ個の
パルス信号を発生するクロック発生器、（２３）はクロ
ック発生器（２２）からのパルス信号をカウントするカ
ウンタであって、このカウンタ（２３）からの出力信号
がアドレス信号の一部として波形メモリ　（２４）に供
給される。この波形メモＩＪ　　（２４）には例えば電
気角６０°をＮ分割された正弦波形等の低騒音でトルク
リップルを少なくするような駆動用波形が記憶されてい
る。また、波形メモリ　（２４）にはアンプ（１０）〜
（１２）の各出力信号がアドレス信号の一部として供給
される。カウンタ（２３）の出力信号及びアンプ（１０
）〜（１２）からの各出力信号に基づいて形成されたア
ドレス信号により波形メモリ　（２４）に記憶されてい
る駆動用波形が読み出される。波形メモリ（２４）から
の出力信号はＤ／Ａ変換回路（２５）でＤ／Ａ変換され
、スイッチ（１５）〜（Ｉ７）の接点す側を通って出力
アンプ（１８）〜（２０）に供給され、更にステータコ
イル（３）〜（５）に供給される。

（２６）は零クロス検出器（２１）の出力側に設けられ
た回転数検出器であって、起動時は零クロス検出器（２
１）からのパルス信号の各周期の間に後述の如くクロッ
ク発生器（２２）の第１カウンタ（３０）（第２図）か
らキャリがあるのでローレベル状態の信号を発生するも
、このキャリがなくなると、ハイレベルの信号を発生す
るようになる。回転数検出器（２６）の出力信号はスイ
ッチ回路（１４）の切換信号として使用され、スイッチ
回路（１４）のスイッチ（１５）〜（１７）は回転数検
出器（２６）の出力信号がローレベルのときは接点ａ側
に接続され、ハイレベルのときは接点す側に接続される
。

つまり、無刷子直流モータは起動状態では変換ロジック
回路（１３）からの出力信号により駆動され、定常状態
では波形メモ’Ｊ　　（２４）からの駆動用波形に基づ
く信号により駆動される。

Ｇ２要部の回路構成と動作第２図はクロック発生器（２２）の具体的な回路構成の
一例を示すもので、同図において、（３０）は第１のカ
ウンタ、（３１）はラッチ回路、（３２）は第２のカウ
ンタ、（３３）は所定周波数例えば１０ＭＨｚの周波数
を有するクロック信号を発生するクロック発生器、（３
４）は分周器、（３５）はオア回路であって、分周器（
３４）の分周比は例えば１／１０とされる。

カウンタ（３０）のリセット端子Ｒには零クロス検出器
（２１）より信号Ｓ４が供給され、この信号Ｓ４が印加
される毎にカウンタ（３０）の内容はリセットされる。

カウンタ（３０）はリセットされた時点よりクロック発
生５（３３）から発生されて分周器（３４）で１／１０
に分周されたクロック信号をカウントし、そのカウント
値が次の信号Ｓ４がう・ノチ回路（３１）のロード端子
に印加された時点でラッチ回路（３１）にラッチされ、
更にカウンタ（３２）にプリセットされる。なお、ラッ
チ回路（３１）の内容がカウンタ（３２）にプリセット
される時は−たん反転され、つまり引き算されてプリセ
ットされる０例えばラッチされた値が（１０１０）すな
わち１０であれば反転されることにより（０１０１）す
なわち５となり、この値がカウンタ（３２）にプリセッ
トされる。

カウンタ（３２）はプリセットした値より順次クロック
発生器（３３）からのクロック信号をカウントし、オー
バーフローした時点でキャリすなわち信号Ｓ５を発生す
る。この信号Ｓ５はカウンタ（２３）　　（第１図）に
供給されると共にオア回路（３５）を介してカウンタ（
３２）のロード端子に供給され、この時点で再びラッチ
回路（３１）の内容が反転されてプリセットされる。

なお、カウンタ（３０）は定常状態の如く信号Ｓ４が一
定周期Ｔｍで供給されるときは上述の如く所定数のクロ
ック信号をカウントする動作を繰り返えすが、起動状態
の如く一定周期Ｔｍより信号Ｓ４の周期が長くなると、
所定数より多くのクロック信号をカウントしてオーバー
フローし、キャリを発生するようになる。このキャリの
有無が回転数検出器（２６）　　（第１図）の出力信号
Ｓ１ｓのレベルを切換える目安すとなる。また、カウン
タ（３０）がキャリを出している限り、ラッチ回路（３
１）はカウンタ（３０）の内容をランチ出来ず、従って
カウンタ（３２）からも信号Ｓ５は出力されない。

Ｇ３全体の回路動作次に第１図の回路動作を第３図及び第４図を参照し乍ら
説明する。

起動時にはアンプ（１０）〜（１２）の出力側には夫々
第３図Ａ−Ｃに示すような信号８１〜Ｓ３が出力されて
いる。これ等の信号Ｓ１〜Ｓ３は零クロス検出器（２工
）に供給され、零クロス点で零クロス検出器（２工）の
出力側には第３図りに示すような信号Ｓ４が得られる。

この信号Ｓ４の周期は起動状態ではモータの回転速度が
徐々に上昇するのでそれに伴って徐々に小さくなり、定
常状態になって一定となる。従って起動状態の初期段階
では信号Ｓ４の周期が定常状態より長いのでクロック発
生器（２２）の第１のカウンタ（３０）　　（第２図）
がオーバーフローしてキャリを発生し、このキャリが出
ている間回転数検出器（２６）の出力信号ＳｔＳは第３
図１に示すようにローレベルである。

回転数検出器（２６）の出力信号ＳＩ６がローレベルで
あるので、スイッチ回路（１４）のスイッチ（（９〜（
１７）は共に接点ａ側に接続され、アンプ（１０）〜（
１２）の出力信号８１〜Ｓ３が変換ロジック回路（１３
）及びスイッチ回路（１４）を通って出力アンプ（１８
）〜（２０）に供給され、出力アンプ（１８）〜（２０
）の出力端子Ｗ、　Ｕ及び■には第３図Ｈ。

Ｆ及びＧに示すような信号５１４１Ｓ１２及びＳＩＪが
得られる。これ等の信号が夫々ステータコイル（３）〜
（５）に供給され、これによりモータが駆動される。

起動状態の終期段階になるとクロック発生器（２２）の
第１のカウンタ（３０）からのキャリが信号Ｓ４の周期
の間に発生されなくなるので、回転数検出器・（２６）
の出力信号Ｓ＋ｓは第３図■に示すようにローレベルよ
りハイレベルに変わる。この出力信号Ｓ１ｓのハイレベ
ルによりスイッチ回路（１４）のスイッチ（１５）〜（
１７）が共に接点す側に切換わる。

クロック発生器（２２）は第１のカウンタ（３０）から
のキャリがなくなると、上述の如く通常の動作を行って
、クロック発生器（２２）からは第３図Ｅに示すように
パルス信号Ｓ５が発生される。クロック発生器（２２）
は信号Ｓ４の現在の周期を計測し、次の周期で所定数Ｎ
のパルス信号を発生するように働く。例えばクロック発
ＨＥ器（２２）が信号Ｓ４の１周期で発生するパルス信
号Ｓ５の数Ｎを１０個とすると、第３図り及びＥにおい
て、周期Ｔｍ−２が計測されたので次の周期Ｔｍ、で１
０個のパルス信号Ｓ５を発生したいが次の周期Ｔｍ−ｔ
は前の周期Ｔｍ−２より　１／２シか時間がないので５
個のパルス信号Ｓ５しか発生できず、また同様に周期Ｔ
ｍ、が計測されたので次の周期Ｔｍで１０（固のパルス
信号ＳＳを発生したいが次の周期Ｔｍは前の周期Ｔｍ−
１より　１／２シか時間がないので５個のパルス信号Ｓ
５しか発生できない。ところが周期］゛ｍが計測された
ので次の周期Ｔｍや、で１０（固のパルス信号を発生し
たいが、次の周期Ｔｍ＋１は前の周期Ｔｍと時間的に同
じ長さであるので今度は所定数Ｎすなわち１０個のパル
ス信号Ｓ５を発生できる。

このようにして定常状態になると信号Ｓ４の１周期で必
ず所定数Ｎのパルス信号Ｓ５を発生できるようになる。

そして、クロック発生器（２２）より発生された出力信
号Ｓ５は次段のカウンタ（２３）でカウントされ、その
カウント値がアドレス信号の一部として波形メモリ　（
２４）に供給され、また、アンプ（１０）〜（１２）の
出力信号８１〜Ｓ３がアドレス信号の一部として波形メ
モリ　（２４）に供給され、これ等カウント値及び出力
信号８１〜Ｓ３に基づいて形成されたアドレス信号によ
り波形メモリ（２４）に記憶されている駆動用波形が読
み出される。波形メモリ　（２４）から読み出された駆
動用波形の信号はＤ／Ａ変換回路（２５）でＤ／Ａ変換
され、スイッチ（１５）〜（１７）の接点す側を通って
出力アンプ（１８）〜（２０）に供給される。この結果
出力端子Ｗ、Ｕ及び■には第３図Ｈ，Ｆ及びＧに示すよ
うな信号３１４．Ｓ１２及びＳ１３が得られる。

第３図Ｈ，Ｆ及びＧにおいて破線の部分は本来信号Ｓ４
の１周期で所定数Ｎすなわち１０個のパルス信号Ｓ５が
発生されてそれに対応した駆動用波形が波形メモリ（２
４）より読み出されるべき所、半分の５個のパルス信号
Ｓ５しか発生されてかったので、残りの発生されなかっ
た５個のパルス信号Ｓ５で読み出さるべきであった駆動
用波形の部分を破線で示しているわけである。

さて、第４図は定常状態における各部の波形を示すもの
で、定常状態ではアンプ（１０）〜（１２）の出力側に
は第４図Ａ−Ｃに示すような出力信号８１〜Ｓ３が得ら
れる。また、零クロス検出器（２１）の出力側には第４
図りに示すような一定周期Ｔｍの信号Ｓ４が得られる。

この一定周期Ｔｍの信号Ｓ４がクロック発生器（２２）
に供給されると共に回転数検出器（２６）に供給される
。

クロック発生器（２２）は１周期ＴｍＯ間に所定数Ｎす
なわち１０個のパルス信号Ｓ５を第４図已に示すように
順次発生する。このときクロック発生器（２２）の第１
のカウンタ（３０）からはキャリは出ないので回転数検
出器（２６）の出力信号３１ｓはハイレベルであり、よ
ってスイッチ（１５）〜（１７）は共に接点す側に接続
されている。

クロック発生器（２２）からの信号Ｓ５はカウンタ（２
３）に供給されてカウントされ、そのカウント値がアド
レス信号の一部として波形メモリ　（２４）に供給され
る。また波形メモリ　（２４）には信号Ｓｔ〜Ｓ３がア
ドレス信号の一部として供給される。

信号８１〜Ｓ３に基づくアドレス信号は波形メモリ　（
２４）に記憶されている駆動用波形（正弦波波形）を大
まかに区切り、この区切られた区間を信号Ｓｓのカウン
ト値に基づくアドレス信号により細かく指定するように
働く。例えば第４図りの信号Ｓ４の第３番目の周期Ｔｍ
では信号Ｓ工と８２により、駆動用波形（例えば第４図
Ｆの信号Ｓｆｉ相当）の３０″−から９０゛の区間が指
定され、その間の区間が第４図Ｅのパルス信号Ｓ５によ
り順番に指定される如くである。

このように信号Ｓ５のカウント値及び信号８１〜Ｓ３に
基づくアドレス信号により波形メモリ（２４）より読み
出された駆動用波形の信号はＤ／Ａ変換回路（２５）で
Ｄ／Ａ変換され、もって、スイッチ（１６）　、　　（
１７）及び（１５）の接点す側には夫々第４図Ｆ−Ｈに
示すような信号３６〜ｓ８が得られる。

これ等の信号３６〜Ｓ８は夫々出力アンプ（１９）　。

（２０）及び（１８）で増幅された後ステータコイル（
４）　、　（５］及び（３）に供給され、これによりモ
ータが回転駆動される。

なお、この定常状態時スイッチ（１６）　、　　（１７
）及び（１５）の接点ａ側には夫々第４図■〜Ｋに示す
ような信号８９〜Ｓｓ１が現われている。

Ｈ発明の効果上述の如くこの発明によれば、駆動用主磁界を検出する
検出素子の検出出力と、これより高い周波数のパルスに
基づいて形成されたアドレス信号によりメモリに記憶さ
れた駆動用波形を読み出してモータを駆動するようにし
たので、従来使用されていたＦＧやＰＧが不要となり、
構成が簡単で廉価となる。また、本来駆動用に用いられ
るホール素子をメモリの駆動用波形を読み出すのにも兼
用しているので、それだけ構成が簡単で廉価となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
はこの発明の要部の一例を示す回路構成図、第３図及び
第４図は第１図の動作説明に供するための信号波形図で
ある。（１）はロータ、（２）はステータ、（３）〜（５）は
ステータコイル、（６）〜（８）はホール素子、（１３
）は変換ロジック回路、（１４）はスイッチ回路、（２
１）は零クロス検出器、（２２）はクロック発生器、（
２３）はカウンタ、（２４）は波形メモリ、（２６）は
回転数検出器である。

Claims

【特許請求の範囲】　駆動用主磁界を検出する検出素子と、該検出素子の検出出力より高い周波数のパルスを発生す
るパルス発生手段と、所定の駆動用波形が記憶されたメモリとを備え、上記検
出出力及びパルスに基づいて形成されたアドレス信号に
より上記メモリの駆動用波形を読み出してモータを駆動
するようにしたことを特徴とする無刷子直流モータ。