JPH01133584A - モータの回転数制御装置 - 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】 げ）　産業上の利用分野 本発明はモータの回転数制御装置に係り、特に、回転速
反を可変できるモータにあって回転数制御信号を供給す
る回転数制御装置の改良に関する。

ｔｏｌ　　従来の技術 従来、例えば回転数を３０Ｏｒｐｍ〜６０Ｏｒｐｍの範
囲で可変できるモータの回転数制御装置としは、簡単か
つ安定して回転制御できるように、基準となる周波数信
号から直接制御信号を形成するのではなく、基準信号か
ら２段階に分けて制御信号を形成してモータを回転制御
させる構成が知られている。

すなわち・第２図に示すように、位相比較器（１）、電
圧制御発振器（３）、分周器（５）、回転数制御回路（
７）、モータ駆動回路口、モータ（９）、周波数発電機
αυから構成され、基準信号Ｆｉｎと分周器（５）から
の分局信号とを位相比較器は）へ入力してその基準信号
Ｆｉｎに対する分局信号の位相差に応じた直流電圧を電
圧制御発振器（３）へ加え、電圧制御発振器（３）では
その直流電圧に基づいてその基準信号より高い周波数の
発振信号を分周器（５）お、よび回転数制御回路（７）
へ発振出力し、その電圧制御発振器（３）からの発振信
号を分周器（５）で分周して上記位相比較器（１）へ出
力し、電圧制御発振器（３）からの発振信号の周波数が
基準信号Ｆｉｎに追従して対応するようにしている。

さらに、その発振信号を周波数発電機αＤからの周波数
発電信号とともに回転数制御回路（７）へ加えてその発
振信号に対する周波数発電信号の周波数差に応じた制御
、信号を出力してモータ駆動回路図に加え、モータ（９
）のロータ詔よびステータに形成した周波数発電機αυ
からそのロータの回転数に応じた周波数発電信号を出力
するように構成し、電圧制御発振器（３）からの発振信
号に対して周波数発電信号が常にロックするように制御
させている。

ｌ／ｊ　　発明が解決しようとする問題点このようなモ
ータの回転数制御装置は、位相比較器（１）へ入力する
基準信号Ｆｉｎの周波数を変化させればモータ（９）の
回転数が変化する。制御系のゲインは、モータの回転数
が高い時には低い時に比べ高くすることができるが、制
御系のゲインを最低回転数に合わせて設定しなければな
らない。

そのため、回転速度が速くなるにつれて制御系のゲイン
に不足が生じ易く、モータ（９）のロータにワウ・フラ
ッタが生じたり、また回転速度の応答性が低Ｆする建点
があった。

本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、回転速度を可変できるモータの回転数制御装
置において、高速回転制御状態における制御系のゲイン
不足を改善し、ワウ・フラッタの発生を抑えてモータの
特性を安定させる回転数制御装置の提供を目的とする。

に）問題点を解決するための手段 このような問題点を解決するために本発明は、第１図に
示すように、任意の基準周波数の第１の信号と第２の信
号とを位相比較器（１）へ入力してその第１の信号に対
するその第２の信号の位相差に応じた直流電圧を電圧制
御発振器（３）へ出力し、その直流電圧に基づいて基準
周波数より高い周波数の発振信号を第３の信号として電
圧制御発振器（３）から発振出力し、この電圧制御発振
器（３）からの第３の信号を分周器（５）で分周して上
記第２の信号として上記位相比較器（１）へ出力する一
方、その第３の信号と第４の信号を回転数制御回路（７
）へ加え、その第３の信号に対する第４の信号の周波数
差に応じた制御信号をモータ駆動回路■に加えてモータ
（９）を回転数制御させるとともに、そのモータ（９）
のロータおよびステータに形成した周波数発電機０υか
らそのロータの回転数に応じた周波数発電信号をその第
４の信号としてその回転数制御回路（７）に出力するよ
うに構成されている。

そして、その回転数制御回路（７）とモータ（９）間に
回転数制御系のゲインを調節する調節器側が挿入されて
おり、その調節器（至）は上記位相比較器（１）からの
直流電圧レベルに従ってゲイン調節されている。

（ホ）作用 このような手段を備えた本発明は、例えば、位相比較器
（１）に入力される基準信号Ｆｉｎの周波数が高くなる
と位相比較器（１）からの直流電圧が高くなって電圧制
御発振器（３）からの発振信号の周波数が高くなり、モ
ータ（９）が高速回転制御される。

その際、位相比較器（１）からの高い直流電圧が回転数
制御回路（７）とモータ駆動回路Ｕ間の調節器αＪに加
えられているから、その調節器αＪの増幅率が増加して
回転数制御回路（７）からの制御信号が増幅されてモー
タ駆動回路Ｕに加えられる。

そのため、モータ（９）は低速回転時よりも高いゲイン
の回転数制御が行なわれる、 （へ）実施例 以下本発明の詳細な説明する。なお、従来例と共通する
部分には同一の符号を付す。

第１図は本発明に係るモータの回転数制御装置の一実施
例を示すブロック図である。

位相比較器（１）は、外部から入力する任意の周波数を
有する基準信号Ｆｉｎと、後述する分周器（５）からの
分局信号を入力し、その基準信号と分局信号との位相を
比較してその基準信号に対する分局信号の位相差に応じ
た直流電圧Ｖｃを出力するものであり、基準信号Ｆｉｎ
の周波数に応じてその直流電圧Ｖｃも変化する。

基準信号は後述するモータ（９）の回転速度を決定する
信号であって一般に数百Ｈｚに設定され、位相比較器（
１）では基準信号に対する分周信号の位相の遅れや進み
に応じた直流電圧Ｖｃを出力する。

例えば、基準信号Ｆｉｎの周波数を高くしてこれに対す
る分周信号の位相が遅れると、位相比較（１）からの直
流電圧Ｖｃが高くなり、逆に、基準信号の周波数を低く
すれば分局信号の位相が進んで直流電圧Ｖｃが低くなる
。

電圧制御発振器（３）は、位相比較器（１）からの直流
電圧Ｖｃに基づいてその基準信号より高い周波数、例え
ば数ＭＨｚ程度の発振信号を分周器（５）および回転数
制御回路（７）へ出力するものであり、その発振信号の
周波数は位相比較器（１）からの直流電圧の大きさによ
って変化するっ その発振信号の入力される分周器（５１は、その発振信
号を基準信号の周波数近くまでに分周し、その分周信号
を位相比較器（１）へ加えるものである。

このように位相比較器（１）、電圧制御発振器（３）お
よび分周器（５）で第１の制御ループが形成されており
、この制御ループでは電圧制御発振器（３）からの発振
信号を基準信号Ｆｉｎの周波数にロックさせるように制
御し、次に説明する回転数制御回路（７）への基準信号
を出力するものである。

電圧制御発振器（３）からの発振信号を基準信号として
入力される回転数制御回路（７）は、モータ（９）を回
転数制御する制御信号を出力するものであり、その発振
信号の周波数と後述する周波数発電機（１１）からの周
波数発電信号の周波数差を比較し、その周波数差に応じ
た制御信号を出力する。

例えば、電圧制御発振器（３）からの発振信号０周波数
が高くなって周波数発電信号の周波数が低くなると、制
御信号の電圧を高め、逆に発振信号の周波数を低くなれ
ば制御信号の電圧を低くしてモータ（９）の回転数を下
げる。なお、この回転数制御回路（７）は従来公知のＰ
ＬＬ形制御回路が好適する。

回転数制御回路（７）からの駆動信号は増幅器０Ｊに加
えられており、この、増幅器α３）は上述した位相比較
器（１）の出力である直流電圧Ｖｃを制御電圧として入
力して増幅率を調節してモータ駆動回路Ｕに加える機能
を有している。

そのため、位相比較器（１）からの制御電圧Ｖｃが高く
なればゲインが増加し、反対に制御電圧Ｖｃが低くなれ
ばゲインを低下する。

回転数制御回路（７）から増幅器αＪを介して制御信号
の加えられたモータ駆動回路μｓにより駆動されるモー
タ（９）は、例えばステータ側に軸受部材および駆動コ
イルを有し、その駆動コイルに対向する駆動マグネット
を備えたロータをその軸受部材に回転自在に軸支させた
従来公知のブラシレスモータ構成を有している。もつと
も、モータ（９）の構成はこれに限定されない。

モータ（９）は、そのステータ側に周波数発電コイルを
、ロータ側にはその周波数発電コイルに対向する周波数
発電マグネット（図示せず）を有しており、これら周波
数発電コイルおよび周波数発電マグネットによって周波
数発電機α力が形成されており、そのロータの回転ｌこ
応じて周波数発電コイルからの周波数の変化する周波数
発電信号が出力され、回転数制御回路（７）へ加えられ
るようになっている。

なお、周波数発電機αυは周波数発電コイルおよび周波
数発電マグネットで構成するものに限定されない。

このように、回転数制御回路（７）、増幅器（１３）、
モータ駆動回路は、モータ（９）および周波数発電機α
υによって上述した第１の制御ループとは別の第２の制
御ループが形成されており、電圧制御発振器（３）から
の発振信号に対して周波数発電機０１１からの周波数発
電信号が常にロックするように制御され、モータ（９）
の回転数の変動に対して回転数を安定化させている。

このようなモータの回転数制御装置は、例えば、基準信
号Ｆｉｎの周波数を高くすると位相比較器（１）からの
直流電圧が高くなって電圧制御発振器（３）からの発振
信号の周波数が高くなり、回転数制御回路（７）はモー
タ（９）を高速回転制御する。

しかも、位相比較器（１）からの高い直流電圧Ｖｃによ
って調節器（至）のゲインが増加するから、回転数制御
回路（７）からの制御信号が増幅されてモータ駆動回路
＠に加えられ、低速回転時よりも高いゲインの回転数制
御が行なわれる。

他方、基準信号Ｆｉｎの周波数が低くなると電圧制御発
振器（３）からの発振信号の周波数が低くなり、モータ
（９）が低い回転数で制御されるとともに、位相比較器
（１）からの低い直流電圧Ｖｃによって調節器側のゲイ
ンが低ドし、回転数制御系のゲインも低下する。

このように、モータ駆動回路（２）に印加する制御信号
を低速回転状態から高速回転状態まで広い範囲で安定し
て印加できる。

発明者の実験では、３００Ｈｚの基準信号Ｆｉｎを入力
して３００ｒｐｒｒｌの回転数を得た後、６００Ｈｚの
基準信号Ｆｉｎを入力して６００ｒｐｍの回転数に変更
した場合、制御電圧Ｖｃが２Ｖから２．７ｖに上昇し、
増幅器αＪの増幅率を２倍にすることができた。

なお、本発明では位相比較器（１）からの直流電圧Ｖｃ
によって回転数制御系のゲインを調節すればよいから増
幅器αＪに限定されず、例えば減衰器であってもよい。

しかも、それら増幅器（至）や減衰器は回転数制御系の
ゲインをリニアに調節するものに限らない。

（ト）発明の詳細 な説明したように本発明は、基準周波数を有する第１の
信号と第２の信号とを位相比較器（１）へ入力してその
位相差に応じた直流電圧を電圧制御発振器（３）へ出力
し、その電圧制御発振器（３）から発振信号を分周器（
５）へ出力して分周して上記第２の信号として位相比較
器（１）へ出力する一方、その発振信号を周波数発電機
ａυの周波数発電信号とともに回転数制御回路（７）へ
加えて周波数差に応じた制御信号を、上記位相比較器（
１）からの直流電圧によってゲイン変化する調節器αＪ
を介してモータ（９）に加えたから、高速度回転制御状
態において回転数制御系のゲイン不足を生じることがな
く、常に回転速度に最適なゲインの回転数制御特性が得
られる。

そのため、回転数を可変できるモータにおいて高速回転
時のワウ・フラッタの発生を抑えることが可能で、低速
回転から高速回転まで広い範囲で特性が安定する利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモータの回転数制御装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は従来のモータの回転数制
御装置を示すブロック図である。 （１）・・・位相比較器、（３）・・・電圧制御発振器
、（５）・・・分周器、（７）・・・回転数制御回路、
（９）・・・モータ、αυ・・・周波数発電機、α■・
・・調節器（増幅器）、Ｆｉｎ・・・基準信号、Ｖｃ・
・・制御電圧（直流電圧）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）任意の基準周波数の第１の信号と、第２の信号と
   を入力して前記第１の信号に対する前記第２の信号の位
   相差に応じた直流電圧を出力する位相比較器と、 前記直流電圧に基づいて前記基準周波数より高い周波数
   の発振信号を第３の信号として可変出力する電圧制御発
   振器と、 この電圧制御発振器からの前記第３の信号を分周して前
   記第２の信号として前記位相比較器へ出力する分周器と
   、 前記第３の信号と第４の信号を入力して前記第３の信号
   に対する前記第４の信号の周波数差に応じた回転数制御
   信号を出力する回転数制御回路と、この回転数制御回路
   からの制御信号によつて回転数制御されるモータ駆動回
   路及びモータと、このモータのロータおよびステータに
   形成され前記ロータの回転数に応じた周波数の前記第４
   の信号を出力する周波数発電機と、 を具備するモータの回転数制御装置において、前記回転
   数制御回路と前記モータ駆動回路間に回転制御系のゲイ
   ンを調節する調節器が挿入され、この調節器が前記位相
   比較器からの前記直流電圧によつてゲイン調節されるも
   のであることを特徴とするモータの回転数制御装置。