JPH04236154A - 振動型ブラシレスモータの３相半波駆動装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はペイジャー等に振動発生
源として用いられる、ブラシレスモータの３相半波駆動
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今の情報化社会において、携帯式の通
信装置としてのペイジャー、例えばポケットベルの需要
が年々増加している。しかし、ポケットベルは音を利用
した報知装置であるために、特定の人以外にもその音が
伝達され、迷惑になることさえあった。そのため、振動
を発生させることによって、特定の人のみに報知を行う
ものが提案されているが、そのなかに振動発生源として
小型の直流モータを用いるものがある。

【０００３】このように振動を発生させる手段として直
流モータを用いたものは従来大きく二種類に分かれるが
、これを図面を参照しながら以下に説明する。

【０００４】第一の従来例は図４に示したようにモータ
４０の回転軸４２におもり４１を固定した構造をとるも
のである。またおもり４１は図４に示すように回転軸に
対して偏心して固定されている。前記のように構成され
たモータについて以下にその動作を説明する。まずモー
タ４０が回転すると回転軸４２に取り付けられたおもり
４１が偏心荷重を発生しながら回転する。このときモー
タ４０の回転中心とおもり４１の重心の回転中心とにず
れが生じることによって、モータが半径方向に振動する
ものである。

【０００５】第二の従来例は図５に示したようにロータ
５１の形状を変形させたものである。この従来例は、ロ
ータ５１が回転するときに自身の変形により偏心荷重を
発生し、モータに振動を発生させるものである。

【０００６】前記ふたつの方法は、共に機械的に回転部
に偏心荷重を発生させることによって回転をアンバラン
スにし、振動を発生させるという点で共通のものである
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の構成では、おもりの部分が外付けになるこ
とがモータ本体の軽薄短小化の妨げになるということや
、変形した部品を使用するために加工工程が増したり、
複雑になるといった問題点を有していた。

【０００８】本発明は前記従来の問題点を解決するもの
で、前記のような機械的なモータ構造により振動を発生
させるのではなく、ブラシレスモータの固定子巻線への
通電により振動を発生することのできる３相半波駆動装
置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のブラシレスモータの３相半波駆動装置は、固
定子巻線への通電切換回路の前段にロータの回転の位相
を検出する手段で得られた位相基準パルスをシフトする
通電切換パルス変更手段を持つ３相半波の駆動回路構成
を有している。

【００１０】

【作用】本発明は前記の構成により、ロータマグネット
の位置を検出しこの信号を元に本来の通電タイミングか
ら遅れた通電タイミングを作りだすことができる。しか
しながら、互いに電気角１２０°の位置関係に配置され
た駆動コイルへの通電角を通常と同じ１２０°にとるこ
とによって通電開始時及び、通電終了時にロータの受け
るトルクが通常の通電タイミングをとったときと異った
ものになり、通電開始時と通電終了時のトルクにも差が
発生する。

【００１１】従って、通電切換の行われた瞬間にロータ
の受けるトルクが変動することになり、ロータの回転速
度も変動する。

【００１２】このような通電タイミングを持つ駆動電流
をサイクリックに切り替えることによって、通電巻線切
換時にロータの受けるトルクを意図的に変化させてロー
タの回転数変動を作りだし、振動を発生させるものであ
る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例におけるブラシレス
モータの３相半波駆動装置の回路構成図、図２は同ブラ
シレスモータの動作信号波形及び、このときロータの受
けるトルク波形を示す図である。モータの回転方向によ
り通電切換信号の作り方に違いがでてくるためここでは
正回転について説明を行う。

【００１４】図１においてＥｕ，Ｅｖ，Ｅｗはモータの
回転によりモータの固定子巻線に発生する誘起電圧であ
り、図２においてＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗは電源電圧Ｖｃｃと
誘起電圧を比較した結果であり、Ｐｕｏ，Ｐｖｏ，Ｐｗ
ｏは、それぞれＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの立ち上がりを検出し
たパルスでありＰｕ，Ｐｖ，ＰｗはそれぞれＰｗｏ，Ｐ
ｕｏ，Ｐｖｏと同じものである。

【００１５】また、ＯＵＴｕ，ＯＵＴｖ，ＯＵＴｗはそ
れぞれＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗのパルス発生時にハイレベルに
なり、別のパルスが発生したときにローレベルになる信
号である。

【００１６】次に個々の信号について説明する。モータ
の回転によりモータの固定子巻線には図２に示すような
電源電圧Ｖｃｃを中心に振れる３相の誘起電圧Ｅｕ，Ｅ
ｖ，Ｅｗが発生する。

【００１７】Ｃｕ，Ｃｖ，ＣｗはそれぞれＵ相，Ｖ相，
Ｗ相の誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗを図１に示す比較器８
ａ，８ｂ，８ｃによって電源電圧Ｖｃｃと比較して作り
出した矩形波信号である。

【００１８】この矩形波信号Ｃｕ，Ｃｖ，Ｃｗは微分回
路９ａ，９ｂ，９ｃによってその立ち上がりを検出され
基準位相パルスＰｕｏ，Ｐｖｏ，Ｐｗｏが出力される。

【００１９】基準位相パルスはモータの誘起電圧が電源
電圧Ｖｃｃと鎖交するタイミングであり、ロータの回転
の基準位相を示している。

【００２０】基準位相パルスＰｕｏ，Ｐｖｏ，Ｐｗｏは
基準位相パルスシフト回路６に入力されモータの回転方
向に従ってそれぞれ（表１）に示すようにＵ相，Ｖ相，
Ｗ相の通電切換パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗにシフトされる
。

【００２１】

【表１】

【００２２】通電切換パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗは通電切
換回路５に入力される。通電切換回路５はフリップフロ
ップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより構成されている。Ｐ
ｕが通電切換回路５に入力されるとフリップフロップ１
０ａがセットされる。次にＰｖが入力されるとフリップ
フロップ１０ｂがセットされるとともにフリップフロッ
プ１０ａがリセットされる。さらにＰｗが入力されると
フリップフロップ１０ｃがセットされるとともにフリッ
プフロップ１０ｂがリセットされる。以下同様に、この
動作が繰り返され通電切換回路５は３相の通電切換信号
ＯＵＴｕ，ＯＵＴｖ，ＯＵＴｗを出力する。

【００２３】Ｐｏは誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗが電源電
圧Ｖｃｃと鎖交する度、すなわち電気角で１２０°ごと
に出力される信号であり、従って通電切換信号ＯＵＴｕ
，ＯＵＴｖ，ＯＵＴｗも電気角で１２０°ごとに出力さ
れる信号となる。

【００２４】前記のようにして作られた各相の通電切換
信号ＯＵＴｕ，ＯＵＴｖ，ＯＵＴｗは通電切換信号増幅
回路４によって電力増幅され駆動トランジスタ１ａ，１
ｂ，１ｃのベースに印加され、モータの固定子巻線２ａ
，２ｂ，２ｃの通電状態を順次切り替えることによって
、モータは回転を続ける。

【００２５】次にこの条件での通電タイミングとそのと
きロータの受けるトルクについて説明する。３相半波駆
動における誘起電圧と通電切換信号との適切なタイミン
グ及びこのときロータの受けるトルク波形を図３に示す
。

【００２６】このときロータに加わるトルクＴｄはモー
タのトルク定数をＫｔとおいたとき次式のようになる。

【００２７】

【数１】

【００２８】従って、電流ｉを一定としたときＴｄは電
気角θによってのみ変化する。このときロータマグネッ
トが機械角でちょうどマグネットの着磁１ペア分だけ回
転した角度が電気角θ＝３６０°にあたる。また電気角
θ＝９０°すなわち機械角でちょうどマグネットの着磁
１／２極分だけ回転したときのトルクが最大となり、こ
のときのトルクの大きさは次式のように表せる。

【００２９】

【数２】

【００３０】また、固定子巻線への通電角が１２０°で
あるから、通電開始角をθ′とおいたときの通電開始時
にロータの受けるトルクＴｄｂｇｎ通電終了時にロータ
の受けるトルクＴｄｅｎｄ及び、ＴｄｂｇｎとＴｄｅｎ
ｄの差Ｔｄｓｕｂはそれぞれ次式のようになる。

【００３１】

【数３】

【００３２】

【数４】

【００３３】

【数５】

【００３４】図２と図３の比較からわかるように実施例
における通電切換信号ＯＵＴｕ，ＯＵＴｖ，ＯＵＴｗは
適切な通電タイミングよりも電気角で３０°遅れた通電
タイミングをとっている。

【００３５】図２及び（数３），（数４）からわかるよ
うに、適切なタイミングではある巻線についてはＴｄｂ
ｇｎ＝０．５Ｔｄｍａｘになったときに通電を開始し、
Ｔｄｅｎｄ＝０．５Ｔｄｍａｘになったときに通電を終
了するという動作を行っている。これに対して実施例に
おける通電タイミングでは、Ｔｄｂｇｎ＝０．８６６Ｔ
ｄｍａｘになったときに通電を開始し、Ｔｄｅｎｄ＝０
になったときに通電を終了するといった、適切なタイミ
ングとは大きく異った通電切換を行っている。

【００３６】従って適切な通電切換を行っている時には
通電巻線切換時にロータの受けるトルクの変動Ｔｄｓｕ
ｂが０であるのに対し、実施例においては通電巻線切り
換えの瞬間にロータは回転方向に０．８６６Ｔｄｍａｘ
のトルクの差を受けることになる。

【００３７】（数１）で表されるように巻線に通電して
いる間にもロータの回転につれてロータの受けるトルク
は逐次変化していくが、この変化はなめらかなものであ
るのに対して実施例における通電切換えを行ったときに
生ずるトルクの変化は急激なものであり、その結果通電
切換の瞬間にロータの回転にトルク変動による変動が発
生することになる。

【００３８】またこのような回転数変動は通電巻線を切
り換える度ごとに発生するものであり、従ってロータの
回転は規則的な回転数変動を起こすことになる。

【００３９】その結果ロータは回転方向への振動を発生
することになる。以上のように本実施例によれば、固定
子巻線への通電タイミングを変更したことにより、従来
必要としてきた機械的な手段によらずモータに振動を発
生させることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は固定子巻線への通電タイミング
の基準となる信号を適切なものから変更する通電切換パ
ルス変更手段を設けることによって通電タイミングを適
切なものよりも遅らせ、その結果従来機械的な方法によ
って発生させていた振動を電気的に発生させる事ができ
る。従って、特別に付加する部品や部品の変形が不必要
になり、モータの構造，部品の形状を単純化することが
でき、モータの軽薄短小化を図ることができる。

【００４１】また、前記のようにモータに振動を発生さ
せる部分はモータ外部の３相半波駆動装置であることか
ら、ブラシレスモータとして設計されたものであれば偏
平型，円筒型等の形状によらず振動を発生させることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるブラシレスモータの３
相半波駆動装置の回路構成図

【図２】本発明の実施例における誘起電圧に対する通電
及びトルク波形図

【図３】通常のブラシレスモータの誘起電圧に対する通
電及びトルク波形図

【図４】従来例の振動型モータの構造図

【図５】他の従
来例の振動型モータの構造展開図

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ　　駆動トランジスタ２ａ，２ｂ，２
ｃ　　固定子巻線 ３　　電源端子 ４　　通電切換信号増幅回路 ５　　通電切換回路 ６　　基準位相パルスシフト回路 ７　　基準位相検出手段 ４０　　偏平型モータ ４１　　おもり ４２　　回転軸 ５０　　振動型偏平モータ ５１　　ロータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３ｎ（ｎは１以上の自然数）個の３相固定
   子巻線と、前記固定子巻線に接続された３個の駆動トラ
   ンジスタと、ロータの回転の基準位相検出手段と、前記
   ３相固定子巻線への通電区間を変更する通電切換パルス
   変更手段と、前記通電切り換えパルスを前記駆動トラン
   ジスタに切り換える通電信号切換回路により構成された
   ブラシレスモータの３相半波駆動装置。