JPH03277159A - 偏平型ブラシレスモータ - 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」 この発明は、ヘッドホンステレオに適用して好適な偏平
型ブラシレスモータに関する。

「従来の技術」 従来、提案されている偏平型ブラシレスモータの一例を
第６図〜第９図に示す。

第６図において、１はプリント基板、２はモータの回転
軸、３ａ〜３ｆ（第７図）はそれぞれ渦巻状偏平型駆動
コイルであり、回転軸２を中心として環状に６０°の角
間隔をもってプリント基板１に取り付けられる。回転軸
２を挟んで対向する一対のコイル同志（３ａと３ｄ、３
ｂと３ｅ、３Ｃと３ｆ）は第９図に示すように互いに直
列に接続され、更にこれら３つの直列コイル（３に、３
ｙ、３ｚとする）がスター結線される。

４は回転子てあり、回転軸２に取り付けられた回転板５
とその下面に取り付けられた磁石装置６とから構成され
ている。なお、磁石装置６は第８図に示すように、回転
軸の回転方向に間して８個に分割された複数の磁石６ａ
〜６ｈから構成されている。

７＆〜７Ｃはそれぞれホール素子であり、駆動コイル３
ａ〜３ｆ内においてプリント基板１上にＨＭされている
。回転子４の回転に伴って上記各ホール素子７ａ〜７Ｃ
からパルスを得、これらをタイミング信号として上記各
駆動コイル３ａ、３ｂ、３ｃに対する電流の切り換えを
なすことにより、回転子４０回転を継続させるようにし
ている。

また、ホール素子７ａ〜７Ｃから得られるパルスの周数
から回転子の回転速度制御を行なうようにしたいわゆる
周波数別ｍ（ＦＣ）方式が一般的に採用される。

「発明が解決しようとするＷＨＯ ところで、上記した偏平型ブラシレスモータにおいては
、ＦＧ比出力形用としてホール素子７ａ〜７Ｃを使用す
るため、−船釣にはこれら素子の高さが０．　６ｓ＋ｍ
程度あり、駆動コイル３ａ〜３ｆの線径よりも大きく、
よってモータ全体の偏平化を阻害する一因となっている
。

また、複数のホール素子を使用するため、これら索子自
体の費用と更にこれら素子をプリント基板１に装着する
手数等により、モータ全体としてコストアップになると
いう問題点があった。

更に、ホール素子７ａ〜７ｃのＨＭ＜取付）位置の変化
や、ホール素子の感度のバラツキ等により、これらから
得られる信号のタイミングに誤差を生じ、モータの回転
にワウ、フラッタを生じる等の問題点があった。

また、回転速度制御のために使用するＦＧ回路は、波形
整形回路やロジック回路、加算回路等を必要とし、ＦＧ
回路が複雑化すると共に高価になる問題点があった。

そこで、この発明ではこのような問題点を簡単に解決し
た偏平型ブラシレスモータを提案するものである。

「課題を解決するための手段」 上述の課題を解決するため、この発明においては、プリ
ント基板上において、複数の偏平型渦巻状駆動コイルが
環状に配置され、この駆動コイルに対応して環状の磁石
装置が回転自在に設置され、駆動コイルに順次駆動電流
が切り換えられて供給されることにより、磁石装置を取
り付けた回転子が回転するように構成された偏平型ブラ
シレスモータにおいて、 プリント基板の駆動コイル装着面とは反対面において、
各駆動コイルに対応してプリント配線されてなるセンサ
コイルと、 このセンサコイルからの信号が入力され、駆動コイルに
対する駆動電流の切り換えをなすタイミング信号を形成
する手段と、 センサコイルからの信号が人力され、この人力信号を積
°分する積分回路と、 この積分回路からの積分値と基準値とを比較する比較回
路とを有し、この比較回路からの出力により、回転子の
回転速度を制御するようにしたことを特徴とするもので
ある。

ｒ作　用」 この構成において、モータ自体としては、周知のように
プリント基板１上に複数の偏平型渦巻状駆動コイル３ａ
〜３ｆが装着され、これに回転体としての磁石装置６が
対向して配設された構成が採用される。

プリント基板１の駆動コイル装着面とは反対面には、セ
ンサコイル］Ｏａ〜１０ｆが配置される。

このセンサコイル１０ａ〜１０ｆは駆動コイル３ａ〜３
ｆと対向した位置において、プリント配線により設けら
れる。

センサコイル１０ａ〜１０ｆの出力信号からタイミング
信号を作り、この信号により駆動コイル３ａ〜３ｆに対
する駆動電流の切り換え制御を行なっている。

更に、センサコイル１０ａ〜１０ｆの出力信号を直接積
分し、この積分出力により磁石装置６すなわち回転子４
０回転を制御しており、回転制御回路系を簡素に構成で
き、また従来のホール素子を省略してモータを偏平化す
ることが可能となる。

「実　施　例」 続いて、この発明に係る偏平型ブラシレスモータの一例
について、第１図〜第５図を参照して詳細に説明する。

この発明における偏平型ブラシレスモータは、。

上記した従来のモータとほぼ同様な構成であり、従って
プリント基板１上に駆動コイル３８〜３ｆか配置され、
これら駆動コイル３ａ〜３ｆに対して磁石装置６が対向
される。しかし従来のホール素子は使用されない。２は
モータの回転軸、４は回転子である。

駆動コイル３８〜３ｆの接続間係も従来と同様に、相対
する一対のものが互いに直列に接続され、さらにスター
結線される。これら直列コイルを３ｘ、３ｙ、３ｚとす
る。

プリント基板１の駆動コイル３８〜３ｆの装着面とは反
対面に、センサコイル１０ａ〜１０ｆが配置される。こ
れらセンサコイル１０ａ〜１０ｆは他の電気回路を構成
する通常のプリント配線と同時に、プリント手段により
渦巻状に極めて薄く形成される。

また、これらセンサコイル１０ａ〜１０ｆは駆動コイル
３ａ〜３ｆに対し電気角にして０６に選ばれるが、必要
に応して３０°、６０°　９０゜の電気角が選定される
。

そして、第２図および第３図で示すように、これら各セ
ンサコイル１０ａ〜１０ｆは、回転軸２を挟んで相対向
するもの同志（１０ａと１０　ｄ。

１０ｂと１０ｅ、ｆＯｃと１Ｏｆ）が互いに直列に接続
され、更にこれら３つの直列コイル（１０ｘ、１０３／
＋　　１０　ｚとする）がスター接続されて、その接続
点が直流電源１１の正極端子に接続される。この直流電
源１１の負極は接地される。

なお、センサコイル１０ａ〜１０ｆのうち、互いに１２
０°の角間隔をもったコイル、例えばコイル１０　ａ＋
　　１０　ＣＩ　　１０　ｅの３つだけを使用し、他を
省略できるが、上記のように６つのコイルの使用により
、感度が向上する。

回転子４が回転すると、各磁石６ａ〜６ｆから生しる磁
力線が各センサコイル１０ａ〜１０ｆを横切るので、各
直列センサコイル１０ｘ、１０ｙ。

１０ｚからは第５図Ａ、　　Ｂ、　　Ｃに示すほぼ正弦
波状の信号Ｓａ、ＳｂおよびＳｃが得られる。

これらの信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃは、第３図に示すタイミ
ング信号形成のために形成手段９に入力される。

この手段９は波形整形回路１２、タイミング信号発生回
路１３、三相タイミング切換回路１４から、構成される
。

先ず、」−記信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃは、第３図に示す波
形整形回路１２に入力され、第５図り、　　Ｅ。

Ｆに示す波形整形された矩形波信号Ｋａ、Ｋｂ。

Ｋｃが得られる。これらの各矩形波信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋ
ｃは、信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのそれぞれの正の半サイク
ルの期間に対応する。

矩形波信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃは次段のタイミング信号発
生回路１３に人力される。

タイミング信号発生回路１３内では、第５図Ｇ。

Ｈ，Ｉに示す反転信号ｋａ、　　ｋｂ、　　ｋｃ　（矩
形波信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃの位相反転されたもの）が形
成され、更に信号Ｋａとｋｂ、Ｋｂとｋｃ、ＫＣとｋａ
とのそれぞれの論理積が計算され、第５図Ｊ、　　Ｋ、
　　Ｌに示すタイミング信号Ｐｕ、Ｐｖ。

Ｐｗが形成される。これら各タイミング信号Ｐｕ。

Ｐｖ、ＰｗはそれぞれＴ／３＝１２０″の位相角を有し
、順次に出力される。

タイミング信号発生回路１３からのタイミング信号Ｐｕ
、Ｐｖ、Ｐｗは次段の三相タイミング切換回路１４に入
力される。

この三相タイミング切換回路１４内では更にタイミング
信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗの位相反転された反転信号Ｑｕ、
Ｑｖｔ　　Ｑｗが得られるが、これらの反転信号は図示
しない。

三相タイミング切換回路１４から得られるタイミング信
号Ｐｕ、　　Ｐｖ、　　Ｐｗ、反転信号ＱｕｌＱＶＩ　
　Ｑｗは次段のブリトライバ回路１５に入力されて増幅
され、次段のトランジスタ群１６および１７のベースに
それぞれ供給される。すなわち、信号Ｐｕはトランジス
タ１６ｕ、Ｐｖは１６ｖ、Ｐｗは１６ｗ、Ｑｕは１７ｕ
、ＱＶは１７ｖ、ＱＷは１７ｗに供給される。また、タ
イミング信号Ｐｕと反転信号Ｑｕとが同時に、ＰｖとＱ
ｖとが同時に、ＰｗとＱｗとが同時に出力される。

トランジスタ１６群はＮＰＮ、トランジスタ１７群はＰ
ＮＰ形式のものが使用され、トランジスタ１７群のエミ
ッタは直流電源端子１８に接続され、トランジスタ１６
群のエミッタは抵抗６１９を通じて接地され、トランジ
スタ１６ｗと１７ｕとのコレクタがコイル３ｘに、１６
ｕと１７ｖとのコレクタがコイル３ｙに、１６ｖと１７
ｗとのコレクタがコイル３ｚにそれぞれ接続されている
。

いま、タイミング信号Ｐｕと反転信号Ｑｕとが出力され
ると、トランジスタ１６ｕと１７ｕとがオンし、これら
を通じて電源端子１８からコイル３ｘ−３ｙに電流（Ｕ
相電流）が流れる。信号ＰＶとＱｖとの出力によりトラ
ンジスタ１６ｖと１７ｖとがオンし、コイル３ｙ−３ｚ
に電ｆｆ１（Ｖ相電流）が流れる。信号ＰｗとＱｗとの
出力によりトランジスタ１６ｗと１７ｗとがオンし、コ
イル３ｚ−３ｘに電流（Ｗ相電流）が流れる。これらの
各電流は互いに１２０°の位相差を有し、これらによっ
て回転子４が回転される。回転子４の回転により、既に
説明したごとく各直列センサコイルＩＯ！、１０ｙ、１
０ｚから起電圧を生じ、上述した動作により回転子４が
連続回転される。

センサコイル１０ａ〜ＩＯｆからの信号Ｓａ。

Ｓｂ、Ｓｃは回転速度制御信号発生回路２０に入力され
、ここにおいて、第４図に示すように半波整流または全
波整流器２２により整流され、積分回路２３により積分
され直流電圧ＶＯが得られる。

回転子４の回転速度が速くなると、センサコイル１０ａ
　〜ＩＯｆからの信号Ｓａ、Ｓｂｔ　　Ｓｃの振幅が大
となり、遅くなると小となる。すなわち、センサコイル
電圧はモータの回転速度に比例する。

従って、積分回路２３からの直流電圧■０もモータの回
転速度に比例して得られる。

この直流電圧■０と電源２５の基準電圧Ｖｅとが比較器
２４に供給され、比較出力すなわち回転速度制御信号Ｖ
ｃが得られる。この基準電圧Ｖｅは回転子４の基準回転
速度状態で積分回路２３ｂ）ら得られる電圧■０と等し
く選ばれる。

この回転速度制御信号Ｖｃはブリドライバ回路１５に供
給され、ここにおいて信号Ｖｃに基づきタイミング信号
Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗの時間幅が制御されることにより上記
したＵ相、■相、Ｗ相の電流の流通角が制御され、回転
子４０回転速度が制御される。

なお、回転速度制御のためには、センサコイル１０ａ　
〜１０ｆからの１言号Ｓａ＋　　Ｓｂ、Ｓｃのうちの何
れか一つを使用してもよいが、これらの全信号の加算値
を使用することによりリップルのより少ない信号Ｖｃを
得ることが可能となり、スムーズな速度制御が行なわれ
る。

波形整形回路１２からの矩形波信号ＫａｔＫｂ。

Ｋｃが回転方向検出回路２６に入力され、モータの回転
方向が検出される。すなわち、第５図に示すように、矩
形波信号Ｋａのオン期間に対して次にオンする信号がＫ
ｂであれば正回転、信号Ｋａのオン期間に対して次にオ
ンする信号がＫｃてあれば逆回転と判断される。

この回転方向検出回路２６からの信号が次段の正／逆回
転切換パルス発生回路２７に入力され、手動操作による
パルスの切換により、三相タイミング切換回路１４にお
いて、タイミング信号発生回路１３から入力されるタイ
ミング信号の出力順を切り換え、よって回転子４の回転
方向を変更するようにしている。

直列コイル１０ｘ、１０Ｖ、１０ｚからの信号Ｓａ、Ｓ
ｂ、Ｓｃは更に回転停止検出回路２８に入力され、これ
らの信号の有無が検出される。もしこれらの信号がない
場合は、次段の起動発振回路２９を動作させ、これから
疑似タイミング信号を発生させてこの信号によりモータ
を起動させ、コイル１０　ｘ、　　１０　ｙ＋　　１０
　ｚから誘起電圧を生じさせて、モータの回転が継続さ
れるようになされている。信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの到来
によって起動発振回路２９の動作は停止される。

上述のごとくしてモータの起動が行なわれ、その後その
回転制御が継続してなされる。

「発明の効果」 以上のように、この発明は、プリント基板の駆動コイル
装着面とは反対面に、各駆動コイルに対応してセンサコ
イルがプリント配線されており、回転子の回転に伴って
生じるセンサコイルからの信号に基づいて、タイミング
信号を得、これにより駆動コイルに対する駆動電流の切
り換えをなしてモータの回転を継続させ、またセンサコ
イルからの信号を積分してモータ回転速度に対応する制
御信号を得るようにしている。

従って、従来使用されていたホール素子を省略できるの
で、モータ全体を薄型化できる効果がある。なお、プリ
ント配線コイルは、他の配線と同一面に同一の厚みをも
って形成されるので、その厚みは問題ない。

また、センサコイルをプリント手段により配線するので
、他の配線と同時に設置でき、このセンサコイルの配置
のために特に手数を必要とせず、製作コストを低下させ
ることができる効果がある。

さらに、センサコイルはプリント配線するので、その配
置位置の精度を極めて向上させることができ、モータの
回転に際してワウ、フラッタが生じるのを回避できる効
果を有する。

また、センサコイルから得られる信号を直接積分して制
御信号を得るようにしたので、回転制御回路を簡単に構
成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る偏平型ブラシレスモータの一例
を示す路線的断面図、第２図は第１図のト」線上の断面
図、第３図は駆動回路のブロック図、第４図は第３図の
一部のブロック図、第５図はこの発明によるモータの動
作を説明するための波形図、第６図は従来の偏平型ブラ
シレスモータの一例を示す路線的断面図、第７図はその
■−■線上の断面図、第８図は磁石装置の斜視図、第９
図は駆動コイルの接続状態を説明する回路図である。 ｌ・・・プリント基板 ３ａ〜３ｆ・・・駆動コイル ４・・・回転子 ６・・・磁石Ｈ置 １０ａ　〜１０ｆ １２・・ ３０ ２０・・ ・センサコイル ・波形整形回路 ・タイミング信号発生回路 ・回転速度制御信号発生回路 第 図 １υＣ Ｃ 第 図 第 ４ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント基板上において、複数の偏平型渦巻状駆
   動コイルが環状に配置され、この駆動コイルに対応して
   環状の磁石装置が回転自在に設置され、上記駆動コイル
   に順次駆動電流が切り換えられて供給されることにより
   、上記磁石装置を取り付けた回転子が回転するように構
   成された偏平型ブラシレスモータにおいて、 プリント基板の駆動コイル装着面とは反対面において、
   各駆動コイルに対応してプリント配線されてなるセンサ
   コイルと、 このセンサコイルからの信号が入力され、上記駆動コイ
   ルに対する駆動電流の切り換えをなすタイミング信号を
   形成する手段と、 上記センサコイルからの信号が入力され、この入力信号
   を積分する積分回路と、 この積分回路からの積分値と基準値とを比較する比較回
   路とを有し、この比較回路からの出力により、上記回転
   子の回転速度を制御するようにしたことを特徴とする偏
   平型ブラシレスモータ。