JPH01218381A - 直流ブラシレスモータ駆動回路 - 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、キャプスタンモータなどとして用いられる直
流ブラシレスモータに好適なモータ駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

ビデオテープレコーダにおいては、キャプスタンモータ
として、小型、軽量な構造をなしている平面対向型の直
流ブラシレスモータが用いられる。

このモータは、たとえば、総合電子出版社発行「メカト
ロニクスのためのサーボモータＪ　ｐｐ、　６９−７５
に開示されるように、ロータを磁石とし、ステータを多
相のコイルとしており、各コイルに互いに位相が異なる
駆動電流を流すことにより、ロータを回転させるもので
ある。かかる駆動電流を作成するために、ロータの回転
位相を検出し、その検出信号にもとづいて各コイルに順
次駆動電流を切換え供給する。

直流ブラシレスモータの駆動方式としては、電流駆動方
式と電圧駆動方式とがある。直流ブラシレスモータでは
、′基本構成として、各コイルが共通の電圧源に接続さ
れ、かつ各コイルの他端に夫々スイッチングトランジス
タを接続し、夫々のスイッチングトランジスタをロータ
の回転位相に合わせ順次オン、オフさせることにより、
各コイルに位相が異なる駆動電流が流れるようにしてい
るが、電流駆動方式は各コイルに印加される電圧を一定
とし、これらに流れる駆動電流の大きさを直接制御する
ものであり、電圧駆動方式は各コイルに印加される電圧
を制御することによって各コイルに流れる駆動電流を制
御するものである。

電流駆動方式は、電圧駆動方式に比べ、直流ブラシレス
モータの回転を安定化させるための速度制御系が簡単な
構成をとることでき、かつ制御精度が優れている。この
ために、°ビデオテープレコーダのキャプテンモータな
ど安定した回転を要求される直流ブラシレスモータには
、電流駆動方式ところで、かかる直流ブラシレスモータ
の駆動においては、各コイルに流れる駆動電流は急峻に
立上がり、急峻に立下がる波形の電流である。駆動電流
が流れているコイルにロータのある磁性が対向したとき
に、このコイルの駆動電流が遮断されている次のコイル
に駆動電流が流れ始め、この次のコイルにロータの上記
ある磁極が引きつけられてロータが回転するのであるが
、コイルに流れる駆動電流が急峻に切られるとあるいは
駆動電流が急激に流れ始めると、この駆動電流の急激な
変化と磁界との作用により、コイルは力が加えられて揺
れる。すなわち、コイルが振動することになるが、この
現象が各コイルに順番に生ずる。

特に、平面対向型の直流ブラシレスモータでは、各コイ
ルは金属製の平面基板上に取りつけられており、コイル
の振動がこの平面基板に伝わってこれも振動し、騒音が
発生することになる。

直流ブラシレスモータが低速回転しているときは、この
振動は振幅が小さく、また、振動周波数も低いため、格
別問題とはならないが、直流ブラシレスモータが高速回
転すると、振動の振幅が大きくかつ周波数が高くなるた
めに、振動や騒音が問題となる。したがって、ビデオテ
ープレコーダのキャプスタンモータとして直流ブラシレ
スモータを用いた場合、記録時や通常再生時においては
、このキャプスタンモータに振動や騒音がほとんど生じ
ないが、サーチ時や、キャプスタンモータをリール駆動
モータとして早送りや巻戻しを行なう場合には、キャプ
スタンモータに大きな振動や騒音が生じて大きな問題と
なっていた。

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、直流ブラシレ
スモータの高速回転時の振動、騒音を低減することがで
きるようにしたモータ駆動回路を上記目的を達成するた
めに、本発明は、モータの回転位相に応じて急峻に立上
がり、立下がる電流駆動用モータ駆動信号を発生する手
段と、該モータの回転位相に応じてリニアに立上がり、
立下がる電圧駆動用モータ駆動信号を発生する手段と、
該モータの低速回転時該電流駆動用モータ駆動信号を選
択し該モータの高速回転時該電圧駆動用モータ駆動信号
を選択する手段とを設ける。

〔作用〕

モータの低速回転時には、該モータは急峻なエツジを有
する電流駆動用モータ駆動信号によって電流駆動され、
・安定した回転が行なわれる。該モータの高速回転時に
は、該モータはリニアでゆるやかなエツジを有する電圧
駆動用モータ駆動信号によって電圧駆動される。この場
合、該モータの各コイルに流れる駆動電流もエツジがゆ
るやかとなるから、該コイルに生ずる揺れは非常に小さ
なものとなり、モータの振動や騒音は大幅に低減される
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明による直流ブラシレスモータ駆動回路の
一実施例を示すブロック図であって、１はホール素子、
２は電流駆動用モータ駆動信号発生器、３は増幅器、４
゛は電圧駆動用モータ駆動信号発生器、５は振幅可変増
幅器、６は切換回路、７はモータ駆動段、８は速度検出
器、９はモータ、１０は周波数発生器、１１は周波数−
電圧変換器、１２は基準電圧源、１３は制御アンプ、１
４は周波数−電圧変換器である。

同図において、モータ９は３相の直流ブラシレスモータ
とする。ホール素子１はモータ９の回転位相を検出し、
第２図（ａ）および第２図（ｂ）に示すように、モータ
９の回転数に等しい周波数で互いに１２０°ずつ位相が
ずれた３相の位相検出信号ｕＩ　＋　ｕ２　＋　　ｕ’
３を出力する。これらは電流駆動用モータ駆動信号発生
器２と電圧駆動用モータ駆動信号発生器４とに供給され
る。

電流駆動用モータ駆動信号発生回路２では、位相検出信
号ｕｎ　＋　　ｕｔ　＊　　ｕ２から電流である電流駆
動用モータ駆動信号を発生する。すなわち、第２図にお
いて、位相検出信号Ｕ、からこれに位相同期し、エツジ
が急峻な波形の電流駆動用モータ駆動信号（第２図（ｂ
））が形成され、同様に、位相検出信号ｕｚ、から電流
駆動用モータ駆動信号（第２図（Ｃ））が、位相検出信
号ｕ３から電流駆動用モータ駆動信号（第２図−（ｄ）
）が夫々形成される。また、電圧駆動用モータ駆動信号
発生器４では、位相検出信号ｕＩ　＋　　ｕｔ　＋　　
ｕ３から電圧である電圧駆動用モータ駆動信号が発生さ
れる。

すなわち、第３図において、位相検出信号ｕｌからこれ
に位相同期し、エツジがリニアに変化する波形の電圧駆
動用モータ駆動信号（第３図（ｂ））が形成され、同様
に、位相検出信号ｕ３から電圧駆動用モータ駆動信号（
第３図（Ｃ））が、位相検出信号Ｕ、から電圧駆動用モ
ータ駆動信号（第３図（ｄ））が夫々形成される。

一方、周波数発生器１０はモータ９の回転数に比例した
周波数の信号（以下、周波数信号という）を発生する。

この周波数信号は周波数−電圧変換器１４に供給され、
その周波数に比例したレベルの直流電圧に変換される。

この直流電圧は速度検出器８に供給され、所定の基準電
圧と比較されることによってモータ９が低速回転してい
か高速回転しているかの判定がなされる。

モータ９が低速回路するときには、速度検出器８の出力
によって切換回路６はａ側に閉じている。

電流駆動用モータ駆動信号発生器２から出力された電流
駆動用モータ駆動信号（第２図（ａ）、（ｂ）　。

（Ｃ））は、増幅器３でレベル調整された後、切換回路
６．モータ駆動段７を通り、モータ９の各コイルに流れ
る。これにより、モータ９は電流駆動される。

また、このモータ９の回転によって周波数発生器１０で
発生される周波数信号は周波数−電圧変換器１１に供給
され、この周波数信号の周波数に反比例したレベルの直
流電圧に変換される０周波数−電圧変換器１１は、モー
タ９が規定の回転数で回転するとき、入力される周波数
信号を基準電圧源１２の基準電圧に等しいレベルの直流
電圧を出力するように、変換特性が設定されている。こ
こで、この変換特性において、この基準電圧に等しい直
流レベルに対する入力周波数を、以下、中心周波数とい
うことにする。制御アンプ１３は周波数−電圧変換器１
１の出力直流電圧と基準電圧源１２の基準電圧とをレベ
ル比較し、その誤差電圧を増幅して出力する。この誤差
電圧は制御電圧として増幅器３に供給される。これによ
り、増幅器３では、周波数発生器１０が出力する周波数
信号の周波数が周波数−電圧変換器１１に設定される変
換特性の中心周波数に一致するように、すなわち、モー
タ９が規定回転数で回転するように、電流駆動用モータ
駆動信号のレベルが制御される。

モータ９の回転数が規定回転数よりも高くなると、周波
数−電圧変換器１１の出力直流レベルは低（なり、この
ために、制御アンプ１３から出力される制御電圧も低く
なって増幅器３から出力される電流駆動用モータ駆動電
流が減少し、したがって、モータ９の各コイルに流れる
駆動電流が減少してモータ９の回転数は低下する。逆に
、モータ９の回転数が規定回転数よりも低くなると、制
御アンプ１３の制御電圧は高くなり、モータ９の各コイ
ルに流れる駆動電流が増加してモータ９の回転数が上昇
する。このようにして、モータ９の回転数は規定回転数
に保たれる。

モータ９の規定回転数を変えるためには、周波数−電圧
変換器１１の変換特性を変え、その中心周波数を別の値
に設定すればよい。

モータ９が高速回転する場合には、速度検出器８の出力
によって切換回路６はｂ側に閉じる。

このとき、電圧駆動用モータ駆動信号発生器４で発生さ
れた電圧駆動用モータ駆動信号は振幅可変増幅器５．切
換回路６を介してモータ駆動段７に供給される。モータ
駆動段７は、供給された電圧駆動用モータ駆動信号の振
幅に応じたレベルの駆動電流をモータ９の各コイルに流
す。これにより、モータ９は電圧駆動される。

この場合にも、電流駆動の場合と同様に、周波数−電圧
変換器１１．制御アンプ１３によってモータ９の周波数
の変動が検出される。制御アンプ１３から出力される制
御電圧“は振幅可変増幅器５に供給され、電流駆動の場
合と同様に、モータ９が規定回転数で高速回転するよう
に、電圧駆動用モータ駆動信号の振幅がＩＩ、整される
。

また、モータ駆動段７の出力は振幅可変増幅器５に負帰
還され、電圧駆動用モータ駆動信号の波形がモータ９の
各コイルに生ずる逆起電力と等しくなるように制御され
る。

以上のように、モータ９の高速回転時には、各相の駆動
電流の切換えがリニアに、したがって滑らかに行なわれ
るために、コイルの振動がほとんどなくなり、これによ
る騒音が大幅に低減される。

なお、上記実施例は、モータ９として三相の直流ブラシ
レスモータとしたが、これ以外の相数の直流ブラシレス
モータでもよい。また、切換回路６を手動操作でもって
切換えるようにしてもよい。

たとえば、モータ９をビデオチープレコータのキャプス
タンモータとした場合、切換回路６は、記録や再生の操
作に伴なってａ側に閉じ、サーチや早送り、巻戻しの操
作に伴なってｂ側に閉じるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、高速回転時、電
圧駆動によってリニア駆動するものであるから、°モー
タの振動や騒音を大幅に低減できるという優れた効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直流ブラシレスモータ駆動回路の
一実施例を示すブロック図、第２図は第１図における電
流駆動用モータ駆動信号を示す波形図、第３図は第１図
における電圧駆動用モータ駆動信号を示す波形図である
。 １・・・・・・・・・ホール素子、２・・・・・・・・
・電流駆動用モータ駆動信号発生器、４・・・・・・・
・・電圧駆動用モータ駆動信号発生器、６・・・・・・
・・・切換回路、７・・・・・・・・・モータ駆動段、
９・・・・・・・・・モータ。 代　理　人　弁理士　弐　顕次部（外１名）ｕｌ　　　
　Ｕ２　　　　Ｕ３ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．磁石をロータとし、多相コイルをステータとする直
   流ブラシレスモータの駆動回路において、該ロータの回
   転位相を検出する位相検出手段と、該位相検出手段の出
   力によつて立上り、立下りが急峻な電流駆動用モータ駆
   動信号を発生する第１の信号発生手段と、該位相検出手
   段の出力によつて立上り、立下りがリニアに変化する電
   圧駆動用モータ駆動信号を発生する第２の信号発生回路
   と、該直流ブラシレスモータの低速回転時該電流駆動用
   モータ駆動信号を選択し該直流ブラシレスモータの高速
   回転時該電圧駆動用モータ駆動信号を選択する切換回路
   とを有し、該切換回路の出力信号に応じた駆動電流を前
   記各コイルに流すように構成したことを特徴とする直流
   ブラシレスモータ駆動回路。