JPH0530778A

JPH0530778A - 回転制御装置

Info

Publication number: JPH0530778A
Application number: JP3201426A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nakase; 弘巳中瀬
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【目的】電子整流子モータのトルク変動及び回転むら
を回転制御装置により低減する。【構成】モータ１０２の回転角を検出する回転角検出回
路１０５と、モータの１回転当たりのコイル通電切り換
え回数がＫ回であるとき、１回転に１Ｋ，２Ｋ，３Ｋ・
・回繰り返される波形を合成し、トルク変動補正データ
として格納する記憶回路１０６とを設ける。モータ１０
２に取付けたＦＧ１０３及びＰＧ１０４の出力と同期し
て記憶回路１０６の出力を利得制御回路１０７に与え、
このトルク補正データによりモータ制御信号を変調して
ＬＰＦ１０９を介してモータ駆動回路１１０に与える
と、モータの回転位置に応じて自動的にトルク補正が行
われ、モータ１０２は一定の回転トルクで駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子整流子モータのト
ルク変動を低減し回転むらを減少するようにした回転制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、回転ヘッドにより映像信号の記録
・再生を行う斜め走査型の磁気記録再生装置（以下ＶＴ
Ｒという）に使用される回転ヘッド駆動モータ、キャプ
スタン駆動モータ、リール駆動モータ等として、小型高
効率で信頼性の高い直流の電子整流子モータが直結して
用いられるようになった。このようなＶＴＲにおいて、
映像信号は回転ヘッド駆動モータにより高速回転する回
転ヘッドにより磁気記録媒体上に記録されている。従っ
て回転ヘッド駆動モータに回転むらが生じた場合、再生
した映像信号のジッタと呼ばれる時間軸が変動し、テレ
ビジョン受像機に映し出された再生画像に横ゆれが生じ
画質の劣化を招く。このため、回転むらの要因である回
転ヘッド駆動モータのトルク変動を低く抑える必要があ
る。一方、音声信号は走行するテープに対して固定され
たヘッドで記録されているＶＴＲもある。この場合、テ
ープを走行させるキャプスタン駆動モータに回転むらが
生じると、再生した音声信号にもワウ・フラッタと呼ば
れる時間軸変動を生じて音声信号の劣化を招く。このた
め、キャプスタン駆動モータにおいても回転むらの要因
であるトルク変動を低く抑える必要がある。更にリール
駆動モータにおいても、トルクの変動を抑制しなければ
テープ走行系のテープ張力が変動し、キャプスタン駆動
モータや回転ヘッド駆動モータの回転むらを誘発して、
再生画像の横ゆれや再生音声信号のワウ・フラッタを生
じることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにＶＴＲ等に
おいては、再生信号の安定性を期するため、使用するモ
ータのトルク変動の抑制が重要な課題となる。従来、こ
のようなモータのトルク変動に起因して生じる回転むら
を抑制するため、回転体の慣性モーメントの増加とモー
タ制御系の利得増加による対策が用いられてきた。しか
し可搬型のＶＴＲでは、重量軽減と小型化を図るべく回
転ヘッド駆動モータやキャプスタン駆動モータの慣性モ
ーメントは小さくなっている。又、直結駆動とした場
合、駆動モータの回転速度が低速化するため、従来のよ
うなモータの慣性モーメントの増加と制御系の利得増加
による対策だけでは回転むらの抑制は不可能であるとい
う問題点を有していた。

【０００４】次にモータの回転むらの原因について詳細
に説明する。まず、ＶＴＲの回転駆動系に使用される電
子整流子モータの発生するトルク変動について簡単に述
べる。このモータは４コイル・６極着磁の電子整流子モ
ータで２相全波駆動するものとする。図１１は電子整流
子モータの基本構造を示す説明図である。（ａ）はロー
タマグネット１の着磁分布を示す図であり、（ｂ）はス
テータコイル基板２のコイル配置を示す図である。本図
において、ロータマグネット１では機械角で６０°毎に
Ｓ極，Ｎ極が交互に着磁されている。またステータコイ
ル基板２上には機械角９０°のピッチでステータのコイ
ルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が配設され、各コイルＬ１、
Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ機械角６０°（すなわちＮ
またはＳの永久磁石の１個分の巾）にわたって巻装され
ている。そしてこれらのコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４
はそれぞれ機械角９０°の位相差でもって配置されてい
る。又ロータマグネット１の回転位置を検出し、コイル
Ｌ１〜Ｌ４に通電するタイミングを制御するための第１
のホール素子Ｈ１および第２のホール素子Ｈ２が、それ
ぞれコイルＬ１とＬ２の中点、コイルＬ４とＬ１の中点
に設けられている。

【０００５】図１２，図１３は電子整流子モータを駆動
するモータ駆動回路の一例を示す回路図である。図１２
において差動増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２は、ホール素子
Ｈ１，Ｈ２の出力を増幅する差動増幅器である。反転ゲ
ート回路ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４は、差動増幅器ＡＭＰ１，
ＡＭＰ２の出力を反転し、ロジックレベルに変換するも
のであって、ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の出力はアンドゲート
回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４に与えられる。アンドゲート回
路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４は、図１３に示すトランジスタＴ
ｒ５〜Ｔｒ８にゲートパルスを与えるものである。図１
３の回路は、モータの各コイルＬ１〜Ｌ４のドライブ回
路部であり、図１２の各出力信号Ｓ１〜Ｓ４からのパル
ス信号が与えられてスイッチングするトランジスタＴｒ
５〜Ｔｒ８、電源Ｖ_cc2 とのオンオフを行うトランジス
タＴｒ１〜Ｔｒ４、抵抗Ｒ１〜Ｒ１３、コンデンサＣ１
〜Ｃ２及びコイルＬ１〜Ｌ４から構成される電流切換回
路である。

【０００６】さてモータのロータマグネット１が図１１
（ａ）の矢印方向Ｘに回転しているとき、図１２のホー
ル素子Ｈ１の両端の出力Ｈａ1 、Ｈａ2及びホール素子
Ｈ２の両端の出力Ｈｂ１、Ｈｂ２、反転ゲート回路ＩＮ
Ｖ１，ＩＮＶ３の各出力Ａ，Ｂ、アンドゲート回路ＡＮ
Ｄ１〜ＡＮＤ４の各出力Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の各波
形は夫々図１４に示したようになる。

【０００７】ホール素子Ｈ１、Ｈ２の出力波形は図１４
の出力Ｈａ1 ，Ｈａ2 ，Ｈｂ１，Ｈｂ２で示すようにロ
ータマグネット１の１組のＳ極、Ｎ極の区間で１周期と
なる繰り返し波形で、ロータマグネット１の回転角度１
２０°で１周期となる。以後、ロータマグネット１の回
転角度１２０°（機械角１２０°）を電気角３６０°と
定義する。またホール素子Ｈ１及びＨ２は機械角で９０
°だけ隔てて取り付けられているため、電気角で２７０
°すなわち機械角９０°位相の異なる出力波形Ｈａ1 、
Ｈｂ１が得られる。尚、出力Ｈａ2 、Ｈｂ２はそれぞれ
出力Ｈａ1 、Ｈｂ１と逆相の信号となる。

【０００８】出力Ｈａ1 、Ｈａ2 は差動増幅器ＡＭＰ１
及び反転ゲート回路ＩＮＶ１によって矩形波Ａに波形整
形され、Ｈｂ１、Ｈｂ２は差動増幅器ＡＭＰ２及び反転
ゲート回路ＩＮＶ３によって矩形波Ｂに波形整形され
る。矩形波Ａと矩形波Ｂは図１４に示すように電気角で
９０°の位相差を有しており、反転ゲート回路ＩＮＶ２
によって信号Ａの反転波形Ａ’、反転ゲート回路ＩＮＶ
４によって信号Ｂの反転波形Ｂ’が得られる。そしてア
ンドゲート回路ＡＮＤ１〜ＡＮＤ４によって信号Ｓ１〜
Ｓ４を得ると、図１４に示すようにそれぞれ電気角９０
°の区間でハイレベルとなり、周期が電気角３６０°の
矩形波となる。この信号はＳ１→Ｓ２→Ｓ４→Ｓ３の順
にそれぞれ位相が９０°ずつ遅れた信号となり、これら
の矩形波の信号によってコイルＬ１〜Ｌ４への通電のタ
イミングが制御される。

【０００９】出力Ｓ４がハイレベルとなる区間をＴ１、
出力Ｓ３，Ｓ１，Ｓ２が夫々ハイレベルとなる区間をＴ
２，Ｔ３，Ｔ４とすると、区間Ｔ１ではトランジスタＴ
ｒ１、Ｔｒ６がオンとなりコイルＬ３からコイルＬ１に
電流が流れる。区間Ｔ２ではトランジスタＴｒ３、Ｔｒ
８がオンとなりコイルＬ４からコイルＬ２に電流が流れ
る。同様に区間Ｔ３ではトランジスタＴｒ２、Ｔｒ５が
オンとなりコイルＬ１からコイルＬ３に電流が流れ、区
間Ｔ４ではトランジスタＴｒ４、Ｔｒ７がオンとなりコ
イルＬ２からコイルＬ４に電流が流れる。

【００１０】次に電子整流子モータのトルク発生の原理
を説明する。図１５において、ロータマグネット１のＮ
Ｓに交互に着磁された永久磁石によって正弦波状の磁界
が形成されている。ロータマグネット１が回転している
ときの磁束密度Ｂ１〜Ｂ６とコイルＬ１〜Ｌ４の相対的
な位置関係は本図に示した通りである。

【００１１】図１５に示す区間Ｔ１では、コイルＬ１に
流れる電流と矢印で示す各区間の磁束密度Ｂ２、Ｂ３と
の積、及びコイルＬ３に流れる電流と各磁束密度Ｂ５、
Ｂ６との積でトルクが発生する。同様に区間Ｔ２では、
コイルＬ２に流れる電流と各磁束密度Ｂ１、Ｂ２との
積、及びコイルＬ４に流れる電流と各磁束密度Ｂ４、Ｂ
５との積でトルクが発生する。同じく区間Ｔ３では、コ
イルＬ１に流れる電流と各磁束密度Ｂ３、Ｂ４との積、
及びコイルＬ３に流れる電流と磁束密度Ｂ６、Ｂ１との
積でトルクが発生する。更に区間Ｔ４では、コイルＬ２
に流れる電流と各磁束密度Ｂ２、Ｂ３との積、及びコイ
ルＬ４に流れる電流と各磁束密度Ｂ５、Ｂ６との積でト
ルクが発生する。

【００１２】磁束密度Ｂ１〜Ｂ６の各曲線の波形は同一
波形であるため、コイルＬ１〜Ｌ４を流れる各区間Ｔ１
〜Ｔ４でのスイッチングされた電流値が一定ならば、ロ
ータマグネット１の１回転あたりのトルク変動は、図１
６に示すように一周期が回転角度（機械角）３０°とな
る繰り返し波形となる。このようにロータマグネット１
の各コイルＬ１〜Ｌ４の励磁に対して発生する回転トル
クは、各区間Ｔ１〜Ｔ４毎に山谷を有する交流成分を含
む状態となる。このため電子整流子モータではロータマ
グネット１の１回転毎に１２周期の回転トルク変動が生
じ、回転むらの原因となっていた。

【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、モータのトルク変動による回転むらの抑制を図る回
転制御装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、複数極に着磁され回転自在に保持されたロータと、
該ロータと対向する位置に形成された複数組の励磁コイ
ル及び該ロータの回転位置を検出する回転センサを含む
ステータとを有するモータの回転制御装置であって、ロ
ータの回転位置を検出し回転角情報を出力する回転角検
出手段と、ロータの磁束密度の変化によって生じる回転
トルク変動を低減すべく、励磁コイルの励磁電流をロー
タの磁束密度と近似的に逆数関係になるよう変化させる
トルク変動補正データを記憶し、回転角検出手段からの
回転角情報によって順次読出す記憶手段と、モータの回
転制御を行う回転制御信号の利得を記憶手段から出力さ
れたトルク変動補正データにより制御する利得制御手段
と、利得制御手段から出力される信号の低域周波数成分
のみを通過させる低域通過フィルタと、を具備すること
を特徴とするものである。

【００１５】又本願の請求項２の発明は、複数極に着磁
され回転自在に保持されたロータと、該ロータと対向す
る位置に形成された複数組の励磁コイル及び該ロータの
回転位置を検出する回転センサを含むステータとを有す
るモータの回転制御装置であって、ロータの回転位置を
検出し回転角情報を出力する回転角検出手段と、ロータ
の磁束密度の変化によって生じる回転トルク変動を低減
すべく、励磁コイルの励磁電流をロータの磁束密度と近
似的に逆数関係になるよう変化させるトルク変動補正デ
ータを記憶し、回転角検出手段からの回転角情報によっ
て順次読出す記憶手段と、モータの回転制御を行う回転
制御信号の利得を記憶手段から出力されたトルク変動補
正データにより制御する利得制御手段と、を具備し、記
憶手段に与えられるトルク変動補正データはトルク変動
補正データ作成装置により作成されるものであり、トル
ク変動補正データ作成装置は、モータの１回転当りの励
磁コイルの通電切り換え回数がＫ回（Ｋは自然数）であ
るときに、モータ１回転分のトルク変動波形を測定する
トルク変動波形測定手段と、トルク変動波形に含まれる
モータの１回転あたりＭ回（ＭはＫ，２Ｋ，３Ｋ，・・
・ｎＫなる整数）繰り返される周波数成分を抽出する特
定周波数成分抽出手段と、特定周波数成分抽出手段によ
って抽出された各周波数の繰り返しトルク変動成分波形
を加算する波形合成手段と、波形合成手段により得られ
る信号の逆数を演算する逆数演算手段と、を具備するも
のであることを特徴とするものである。

【００１６】又本願の請求項３の発明は、複数極に着磁
され回転自在に保持されたロータと、該ロータと対向す
る位置に形成された複数組の励磁コイル及び該ロータの
回転位置を検出する回転センサを含むステータとを有す
るモータの回転制御装置であって、ロータの回転位置を
検出し回転角情報を出力する回転角検出手段と、ロータ
の磁束密度の変化によって生じる回転トルク変動を低減
すべく、励磁コイルの励磁電流をロータの磁束密度と近
似的に逆数関係になるよう変化させるトルク変動補正デ
ータを記憶し、回転角検出手段からの回転角情報によっ
て順次読出す記憶手段と、モータの回転制御を行う回転
制御信号の利得を記憶手段から出力されたトルク変動補
正データにより制御する利得制御手段と、利得制御手段
から出力される信号を任意の増幅率で増幅する可変増幅
手段と、を具備することを特徴とするものである。

【００１７】又本願の請求項４の発明は、複数極に着磁
され回転自在に保持されたロータと、該ロータと対向す
る位置に形成された複数組の励磁コイル及び該ロータの
回転位置を検出する回転センサを含むステータとを有す
るモータの回転制御装置であって、ロータの回転位置を
検出し回転角情報を出力する回転角検出手段と、ロータ
の磁束密度の変化によって生じる回転トルク変動に含ま
れるＭ回繰り返される（ＭはＫ，２Ｋ，３Ｋ，・・・
ｎＫなる整数）周波数成分毎に、トルク補正データが記
憶され、回転角検出手段からの回転角情報によって順次
読出す複数の記憶手段と、モータの回転制御を行う回転
制御信号の利得を複数の記憶手段から出力されたトルク
変動補正データにより制御する複数の利得制御手段と、
各利得制御手段から出力される信号をそれぞれ任意の増
幅率で増幅する複数の可変増幅手段と、を具備すること
を特徴とするものである。

【００１８】更に本願の請求項５の発明は、複数極に着
磁され回転自在に保持されたロータと、該ロータと対向
する位置に形成された複数組の励磁コイル及び該ロータ
の回転位置を検出する回転センサを含むステータとを有
するモータの回転制御装置であって、ロータの回転位置
を検出し回転角情報を出力する回転角検出手段と、ロー
タの磁束密度の変化によって生じる回転トルク変動に含
まれるＭ回繰り返される（ＭはＫ，２Ｋ，３Ｋ，・・・
ｎＫなる整数）周波数成分毎に、トルク変動補正データ
を記憶し、回転角検出手段からの回転角情報によって順
次読出す複数の記憶手段と、モータの回転制御を行う回
転制御信号の利得を各記憶手段から出力されたトルク変
動補正データにより制御する複数の利得制御手段と、回
転位置検出手段の出力信号のタイミングを夫々所定量ず
らせて各記憶手段に与える複数のタイミング補正手段
と、を具備することを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１，２，
３の発明によれば、モータのトルク補正を行わないとき
の１回転中のトルク変動波形に対してトルク変動補正デ
ータ作成装置等により、トルク変動波形と乗算すると一
定になる逆数の関数をトルク変動補正データとして予め
作成し記憶手段に記憶する。そして回転角検出手段から
の回転角情報により記憶手段からトルク変動補正データ
を読出し、利得制御手段を介してモータ制御信号を変調
し、モータ駆動回路に与える。こうすればロータの回転
位置にかかわらず一定の回転トルクが得られ、回転むら
を減少させることとなる。

【００２０】又本願の請求項４，５の発明によれば、モ
ータのトルク補正を行わないときの１回転中のトルク変
動波形をトルク変動補正データ作成装置等により予め測
定する。このトルク変動波形をモータの１回転あたりＭ
回繰り返される（ＭはＫ，２Ｋ，３Ｋ，・・・ｎＫなる
整数）周波数成分を抽出し、各周波数成分のトルク変動
補正データを複数の記憶手段に記憶させ、モータの１回
転中のトルク変動波形の各ピークの位置ずれや各モータ
のばらつきに対応するよう、複数の利得制御回路を介し
てモータ制御信号を変調し、モータ駆動回路に与える。
こうすればロータの回転位置やそのばらつき、及び個々
のモータに対応して一定の回転トルクが得られ、回転む
らを減少させることとなる。

【００２１】

【実施例】（第１実施例）以下、本発明の第１実施例に
ついて図１，図２，図３を用いて説明する。図１は本発
明の第１実施例における回転駆動装置の概略構成を示す
ブロック図である。図１において、電子整流子モータユ
ニット１０１は、電子整流子モータ（以下単にモータと
呼ぶ）１０２、回転速度検出信号発生装置（ＦＧとい
う）１０３、および回転位置検出信号発生装置（ＰＧと
いう）１０４を含んで構成される。モータ１０２は図１
１（ａ）に示すものと同一構造の６極着磁のロータマグ
ネット１、及び図１１（ｂ）に示したステータコイル基
板２を有する。回転速度検出信号発生装置１０３は、モ
ータ１０２の１回転数に比例したロータマグネット１の
１回転あたり例えば１００パルスのパルス信号Ｐ１を出
力するものである。回転位置検出信号発生装置１０４
は、特定回転位置でロータマグネット１の１回転あたり
１パルスのパルス信号Ｐ２を出力するものである。

【００２２】さて、パルス信号Ｐ１，Ｐ２は回転角検出
回路１０５に与えられる。回転角検出回路１０５はモー
タ１０２の特定の回転位置からの回転角度に対応した回
転角情報を出力するものであって、回転速度検出信号発
生装置１０３及び回転位置検出信号発生装置１０４と共
に回転角検出手段を構成している。回転角検出回路１０
５は、例えばカウンタ回路で構成され、パルス信号Ｐ２
をリセット信号としてパルス信号Ｐ１を計数するもので
ある。回転角検出回路１０５から出力される回転角情報
は、パルス信号Ｐ２が入力されるとゼロとなり、パルス
信号Ｐ１の入力毎に計数値が１ずつカウントアップさ
れ、モータ１０２の回転角情報を出力するものであり、
その信号は記憶回路１０６に与えられる。記憶回路１０
６は後述するように、モータ１０２のトルク変動を低減
するトルク変動補正データを記憶する記憶手段であり、
例えば読みだし専用メモリ（ＲＯＭ）で構成されてい
る。記憶回路１０６の出力は利得制御回路１０７に与え
られる。

【００２３】利得制御回路１０７は、モータ１０２の回
転制御を行なうモータ制御信号発生回路１０８の出力を
増幅あるいは減衰させる回路であって、記憶回路１０６
から出力されるトルク変動補正データによりその利得が
制御される利得制御手段であり、その出力はローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）１０９に与えられる。ＬＰＦ１０９は
低域通過フィルタであり、利得制御回路１０７から出力
されるモータ制御信号の内、特定の周波数以下の成分を
通過させるものであり、その出力はモータ駆動回路１１
０に与えられる。モータ駆動回路１１０はモータ制御信
号の電圧に対応した駆動電流をスイッチングしてモータ
１０２の各コイルＬ１〜Ｌ４に通電するものである。

【００２４】図２はモータ１０２のトルク変動波形及び
トルク変動補正波形を示す波形図である。図２（ａ）
は、前述したように、モータ１０２を一定のスイッチン
グ電流で駆動したときのモータの出力トルクを示すもの
で、直流の平均トルクに加えて１回転中１２回変動する
交流トルクが発生するが、その交流成分のみを図示して
いる。トルク変動波形の測定方法として、モータに一定
電流を通電し、図１１に示すロータマグネット１とステ
ータコイル基板２の相対位置を変化させながら、モータ
１０２の回転軸にトルク測定器を取り付け、その測定器
から出力される電圧を計測する方法がある。又、モータ
１０２の回転中のコイルＬ１〜Ｌ４に発生する逆起電力
波形をもとに、コイルの通電切り換えタイミングとコイ
ル通電方向を考慮してトルク変動を求める方法などがあ
る。次に、記憶回路１０６に記憶すべきトルク変動補正
信号Ｇ１は、図２（ｂ）に示すように、前述した方法で
求めた図２（ａ）のトルク変動波形の逆数を演算処理に
よって求められる。これを記憶回路１０６に格納してい
る。

【００２５】さて、モータ制御信号発生回路１０８より
規定の回転数及び回転トルクが出力されて、モータ１０
２が回転している状態では、回転速度検出信号発生装置
１０３よりパルス信号Ｐ１が、又回転位置検出信号発生
装置１０４よりパルス信号Ｐ２が夫々回転角検出回路１
０５に与えられる。回転角検出回路１０５はパルス信号
Ｐ２により記憶回路１０６の番地を先頭に戻し、パルス
信号Ｐ１の各パルスにより記憶回路１０６に格納された
トルク変動補正データをモータ１０２の回転角に応じて
出力する。モータ制御信号発生回路１０８より規定の回
転数と平均トルクを指示する制御信号が利得制御回路１
０７に与えられると、これらの制御信号は記憶回路１０
６の出力信号により変調を受ける。図２（ｂ）で示すよ
うなトルク変動補正信号により変調されたモータの制御
信号はＬＰＦ１０９に与えられる。ＬＰＦ１０９は図２
（ｂ）の波形の急峻な波形部分Ｙを滑らかにして、図２
（ｃ）の波形部分Ｚで示すように、急峻なピークが除去
された波形を出力する。次に図２（ｃ）で示すトルク変
動補正データをモータ駆動回路１１０に与えると、出力
トルクの交流成分が平坦になり、一定のトルクでモータ
１０２が回転する。

【００２６】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）はモータのト
ルク補正の説明図である。（ａ）は補正を行う前のモー
タのトルク変動波形である。（ｂ）は（ａ）に示すトル
ク変動波形を演算処理によりその逆数に変換した波形で
ある。一般にモータの組立には組立誤差が発生するが、
ロータマグネット１に対する回転位置検出信号発生装置
１０４の取り付け誤差により、図３（ａ）のモータ１０
２の非補正時の回転トルクに対して、（ｂ）に示すよう
に、記憶回路１０６から出力されるトルク変動補正信号
の位相が時間Ｔｘの範囲内でずれることがある。ここで
仮に（ｂ）で示すトルク変動補正信号で（ａ）の出力ト
ルク変動を補正すると、モータ１０２を駆動した際の実
際のトルク変動波形は（ｃ）に示すものとなる。即ち、
時間Ｔｘの区間でのトルク変動が急激となり、回転位置
検出信号発生装置１０３の角度ずれが大きくなると、こ
のように補正以前よりも回転むらが増加することもあ
る。

【００２７】これに対して、図３（ｂ）の波形をＬＰＦ
１０９を通して得られる（ｄ）のトルク変動補正信号に
よってモータ駆動を行うと、実際のトルク変動波形は
（ｅ）に示すように平坦になり、トルク変動の低域成分
の補正効果が生じる。尚、高域成分は十分に補正されて
いないが、時間Ｔｘの区間での急激なトルク変動は少な
くなり、（ａ）に示すトルク変動波形に対するトルク変
動補正信号のタイミングずれの影響を緩和することがで
きるという効果が生じる。又モータの組立誤差に対して
も、安定したトルク変動補正を得ることができるという
実用的効果も生じる。

【００２８】（第２実施例）次に本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図４は本発明
の第２の実施例における回転制御装置に接続されるトル
ク変動補正データ作成装置４００の概略構成を示すブロ
ック図である。本図においてトルク変動波形測定手段４
０１は、モータ１０２の回転位置に対応して変化するト
ルク出力値を測定してモータ１回転時のトルク変動波形
を作成するものであり、その出力は特定周波数成分抽出
手段４０２に与えられる。特定周波数成分抽出手段４０
２は、トルク変動波形測定手段４０１の出力信号をフー
リエ変換して特定の周波数成分に分離するものである。
図５はモータのトルク変動波形と、その波形を特定の周
波数成分に分離するときの各波形を示す波形図である。
図５（ａ）は、図２（ａ）と同一のトルク変動波形であ
り、すでに説明したように６極着磁・４コイルのモータ
１０２を２相全波駆動した場合には、コイル通電切り換
え回数と同じく、モータ１回転に１２回の繰り返し波形
となる。この波形を例えばフーリエ変換することによ
り、（ａ）の整数倍の周波数を有する成分に分解する
と、（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す波形が得られる。即
ち（ｂ）は（ａ）のトルク変動波形に含まれる１回転１
２回の繰り返し成分（Ｗ１２）の波形であり、同様に
（ｃ）は１回転２４回の繰り返し成分（Ｗ２４）の波形
であり、更に（ｄ）は１回転３６回の繰り返し成分（Ｗ
３６）の波形である。

【００２９】次に特定周波数成分抽出手段４０２の出力
は波形合成手段４０３に与えられる。波形合成手段４０
３は、特定周波数成分抽出手段４０２により抽出された
図５（ｂ）〜（ｄ）に示す信号の成分Ｗ１２，Ｗ２４，
Ｗ３６の波形を加算するものである。図５（ｅ）に示す
ように、この合成処理によりトルク変動波形の高域成分
を除去した波形を得ることができる。そして波形合成手
段４０３の出力は逆数演算手段４０４に与えられる。逆
数演算手段４０４は波形合成手段４０３の出力信号の逆
数波形を出力し、（ａ）のトルク変動波形に対するトル
ク変動補正データを得るものである。

【００３０】図６は本発明の第２実施例における回転制
御装置の全体構成を示すブロック図である。第１実施例
の図１と同一部分は同一の符号をつけて詳細な説明は省
略する。尚、図１と異なる点は、記憶回路１０６に代わ
る記憶手段として、記憶回路４０５、及びこれにトルク
変動補正データを与えるトルク変動補正データ作成装置
４００が設けられたことと、ＬＰＦ１０９を省いたこと
である。トルク変動補正データ作成装置４００により作
成されたトルク変動補正データを図６に示す記憶回路４
０５に記憶させることで、図１に示すようなＬＰＦ１０
９を用いずに本発明の第１の実施例と同様の効果が得ら
れる。また第１実施例では、ＶＴＲのキャプスタンモー
タのようにテープ速度によりモータ回転数が変化する場
合には、回転数に応じてＬＰＦ１０９の周波数特性を変
化させる必要があるが、本実施例においては、モータ回
転数にかかわらず安定したトルク変動補正効果が得られ
るという利点がある。尚、トルク変動補正データ作成装
置４００は、記憶回路４０５に常時接続しておく必要は
なく、記憶回路４０５にトルク変動補正データを格納す
るときだけ接続する形式でもよい。

【００３１】（第３実施例）次に本発明の第３の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図７は本発明
の第３の実施例の概略構成を示すブロック図である。こ
こでも図１と同一部分は同一の符号を付けて説明を省略
する。図７において、記憶回路５０１は第２の実施例の
トルク変動補正データ作成装置４００で求めたトルク変
動補正データを記憶する記憶手段である。利得制御回路
１０７は記憶回路５０１から出力されるトルク変動補正
データによって利得を増加あるいは減少させるよう制御
されて出力するものである。可変増幅回路５０２はその
出力を更に任意の増幅率で増幅する可変増幅手段であ
る。例えばモータ１０２の組立誤差によりロータマグネ
ット１とステータコイル基板２の間隔が変化したり、ロ
ータマグネット１の着磁の強さが変化した際、回転周期
の期間内で同じ電流をモータに通電しても図５（ａ）に
示すようにトルク変動の振幅ＴＡが変化する。このた
め、図５（ｅ）に示す補正信号の振幅ＴＢをトルク変動
の振幅ＴＡの変化に応じて変える必要があり、可変増幅
回路５０２によって補正信号の交流成分を可変させて最
適の補正効果が得られるように調整を行う。

【００３２】本実施例によれば、個々のモータ１０２の
トルク変動の振幅ＴＡの変化に対応して可変増幅回路５
０２により、補正量の交流成分の増幅率を最適な値に調
整することができ、モータ１０２の組立誤差やロータマ
グネット１の着磁の強さのばらつきにかかわらず、確実
な補正が得られるという効果が生じる。

【００３３】（第４実施例）次に本発明の第４の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図８は本発明
の第４の実施例の概略構成を示すブロック図であり、図
１と同一部分は同一の符号を付けて説明を省略する。図
８において、回転角検出回路１０５の出力は、３つの記
憶回路６０１，６０２，６０３に同時に与えられる。記
憶回路６０１は、本発明の第２の実施例で求めたトルク
変動補正データの内、基本周波数の成分Ｗ１２を記憶す
る記憶手段である。同様に記憶回路６０２は基本周波数
の２倍の成分Ｗ２４を記憶する記憶手段であり、記憶回
路６０３も基本周波数の３倍の成分Ｗ３６成分を記憶す
る記憶手段である。各記憶回路６０１，６０２，６０３
は回転角検出信号に応じて読出され、夫々利得制御回路
６０４，６０５，６０６に与えられる。

【００３４】利得制御回路６０４は、モータ制御信号発
生回路１０８からの信号を増幅あるいは減衰させる回路
であって、記憶回路６０１から出力されるトルク変動補
正データによりその利得が制御される。同じく、利得制
御回路６０５は、記憶手段６０２から、そして利得制御
回路６０６は、記憶回路６０３から出力されるトルク変
動補正信号により夫々その利得が制御されるものであ
り、これらは利得制御手段を構成している。利得制御回
路６０４，６０５，６０５の出力は夫々可変増幅回路６
０７，６０８，６０９に与えられる。可変増幅回路６０
７，６０８，６０８は夫々、利得制御回路６０４，６０
５，６０６の各出力信号に含まれる交流信号を任意の増
幅率で増幅する可変増幅手段であり、それらの各出力は
加算回路６１０に与えられる。加算回路６１０は可変増
幅回路６０７，６０８，６０９の各出力信号を加算する
ものであり、その出力はモータ駆動回路１１０に与えら
れる。

【００３５】例えばモータの組立誤差によりロータマグ
ネット１とコイルＬ１〜Ｌ４の間隔が変化したり、ロー
タマグネット１の着磁の強さが変化したときには、各モ
ータに対して同じ電流を通電しても図５（ａ）に示すよ
うにトルク変動の振幅ＴＡが変化する。又トルク変動を
周波数分析すると、図５（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々
示す各成分Ｗ１２，Ｗ２４，Ｗ３６の振幅ＴＣ，ＴＤ，
ＴＥが得られ、その値が各モータによって異なる。よっ
て、成分Ｗ１２，Ｗ２４，Ｗ３６の各トルクの振幅Ｔ
Ｃ，ＴＤ，ＴＥの各モータ毎のばらつきについては、可
変増幅回路６０７，６０８，６０９により補正信号の交
流成分を可変させて最適の補正効果が得られるように調
整を行う。可変増幅回路６０７，６０８，６０９の利得
の調整方法は、モータ１０２を速度制御をかけて回転さ
せ、その際の回転速度検出信号発生装置１０３から出力
される回転速度検出信号を、別に設けたディスクリミネ
ータに入力し、これより出力される回転速度むら信号を
周波数分析し、各成分Ｗ１２，Ｗ２４，Ｗ３６に対応し
た周波数成分のトルク変動の値が最も小さくなるよう
に、利得を調整すればよい。

【００３６】本実施例によれば、トルク変動の各周波数
成分の振幅ＴＣ，ＴＤ，ＴＥのばらつきに対応して可変
増幅回路６０７、６０８、６０９により、補正量の交流
成分の増幅率を最適な値に調整することができる。こう
すればモータ１０２の組立誤差やロータマグネット１の
着磁の強さのばらつきにかかわらず、安定した補正効果
が得られる。

【００３７】（第５実施例）次に本発明の第５の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図９は本発明
の第５の実施例の概略構成を示すブロック図である。図
８と同一部分は同一の符号を付けて説明を省略する。図
９において、回転角検出回路１０５の出力は各タイミン
グ補正回路７０１，７０２，７０３に与えられる。タイ
ミング補正回路７０１，７０２，７０３は夫々、回転角
検出回路１０５で検出した回転角検出情報に所定のタイ
ミング補正値を加算あるいは減算するタイミング補正手
段であり、その出力は記憶回路７０４，７０５，７０６
に与えられる。記憶回路７０４，７０５，７０６は、こ
れらに記憶された信号成分Ｗ１２，Ｗ２４，Ｗ３６の夫
々の成分のトルク変動補正データの読み出しタイミング
を、各タイミング補正回路７０１，７０２，７０３の出
力に応じて微調整するものであり、それらの出力は各利
得制御回路７０７，７０８，７０９に与えられる。

【００３８】一般にモータには組立誤差が発生し、その
誤差にはロータマグネット１の回転位置を検出するホー
ル素子Ｈ１，Ｈ２とコイルＬ１〜Ｌ４の相対位置誤差、
回転位置検出装置１０４の取り付け誤差、ロータマグネ
ット１の着磁むら等があり、その結果、トルク変動波形
は更に複雑な形となる。図１０はこの場合のトルク変動
波形と、その各周波数成分を示す波形図である。１回転
周期の時間内では、図１０（ａ）に示すように図５
（ａ）の波形に比較し歪んだものとなる。図１０（ａ）
の上段に記した角度値は、回転角検出回路１０５で検出
したモータ１０２の回転角度である。図１０（ｂ）に示
す波形は図１０（ａ）のトルク変動波形に含まれる基本
周波数成分Ｗ１２の逆数をとったものであり、回転角検
出回路１０５から出力される回転角情報に対して角度θ
₁だけタイミングをずらして記憶回路７０４から補正デ
ータを読み出せば、角度ずれなくトルク変動の成分Ｗ１
２を補正できる。同様に図１０（ｃ）の波形は、図１０
（ａ）のトルク変動波形に含まれる信号の２倍の周波数
成分Ｗ２４の逆数をとったものであり、回転角検出回路
１０５から出力される回転角信号に対して角度θ₂だけ
タイミングをずらして記憶回路７０５から補正データを
読み出せば、角度ずれなく成分Ｗ２４を補正できる。図
１０（ｄ）に示す波形も３倍の周波数成分Ｗ３６成分の
逆数をとったものであり、回転角検出回路１０５から出
力される回転角信号に対して角度θ₃だけタイミングを
ずらして記憶回路７０６から補正データを読み出せば、
角度ずれなく成分Ｗ３６を補正できる。このようにして
得られた各補正データを利得制御回路７０７，７０８，
７０９を経て加算回路６１０に与えて加算し、その加算
出力をモータ駆動回路６１０に与える。このようなトル
ク変動補正波形でモータ１０２を駆動すると、モータの
組立誤差等により各トルク変動成分の角度ずれが生じて
も、各周波数成分毎に補正データ発生タイミングを微調
整することで、安定した補正が得られるという効果があ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１，２，３の発明によれば、モータの１回転中のトルク
変動をトルク変動補正データ作成装置等により予め測定
しておき、このトルク変動波形の逆数の関係になる関数
を記憶手段に記憶している。このためモータのトルク変
動を補正するモータ制御信号を利得制御手段を介して自
動的に発生させることができ、これをモータ駆動回路に
与えるとロータの回転角にかかわらず一定のトルク出力
を得ることができる。従って慣性の低い電子整流子モー
タなどをの回転むらを容易に低減でき、磁気記録再生装
置の小型化と重量軽減が可能な回転制御装置を実現する
ことができる。

【００４０】更に本願の請求項４，５の発明によれば、
請求項１，２，３の効果に加えて、電子整流子モータの
生産時に発生する各モータの特性のばらつき、即ちロー
タの着磁むら及びステータの励磁コイルの励磁特性のば
らつきや回転位置検出装置（ＰＧ）のロータに対する取
付け位置のばらつき等が存在しても、複数の記憶手段、
利得制御手段、タイミング補正手段等を設けて個々にト
ルクを補正することにより、自動的に出力トルクが一定
になる優れた回転制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における回転制御装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例のトルク変動補正を行う説
明図であり、（ａ）はトルク変動波形、（ｂ）は従来の
トルク変動補正波形、（ｃ）は第１実施例のトルク変動
補正波形である。

【図３】本発明の第１実施例におけるトルク変動補正波
形を合成する手順を示す波形図であり、（ａ）はトルク
変動の波形図、（ｂ）は従来のトルク変動補正波形、
（ｃ）は（ａ），（ｂ）により補正したトルク変動波
形、（ｄ）は第１実施例のトルク変動補正波形、（ｅ）
は（ａ），（ｄ）により補正したトルク変動波形であ
る。

【図４】本発明の第２実施例におけるトルク変動補正デ
ータ作成装置の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第２実施例におけるトルク変動補正波
形を合成する手順を示す波形図であり、（ａ）はトルク
変動波形、（ｂ），（ｃ），（ｄ）はトルク変動補正波
形のうちモータ１回転に１２，２４，３６回繰返す波形
成分を示す波形図である。（ｅ）は各波形成分を合成し
て得られるトルク変動補正波形を示している。

【図６】本発明の第２実施例における回転制御装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の第３実施例における回転制御装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の第４実施例における回転制御装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第５実施例における回転制御装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第５実施例におけるトルク変動補正
データを合成する手順を示す波形図である。

【図１１】電子整流子モータの構造を示す説明図であ
り、（ａ）はロータマグネットの平面図、（ｂ）はステ
ータコイル基板の平面図である。

【図１２】モータ駆動回路の前段部の回路図である。

【図１３】モータ駆動回路のスイッチング部の回路図で
ある。

【図１４】図１２，図１３に示すモータ駆動回路の動作
を説明するための信号波形を示す波形図である。

【図１５】各コイルへの通電の切り換え時のコイルとロ
ータマグネットの位置関係を示す模式図である。

【図１６】トルク変動波形を示す波形図である。

【符号の説明】

１ロータマグネット２ステータコイル基板Ｌ１〜Ｌ４コイル１０１電子整流子モータユニット１０２電子整流子モータ１０３回転速度検出信号発生装置１０４回転位置検出信号発生装置１０５回転角検出装置１０６，４０５，５０１，６０１〜６０３，７０４〜７
０５記憶回路１０７，６０４〜６０６，７０７〜７０９利得制御回
路１０８モータ制御信号発生回路１０９ＬＰＦ１１０モータ駆動回路４００トルク変動補正データ作成装置４０１トルク変動波形測定手段４０２特定周波数成分抽出手段４０３波形合成手段４０４逆数演算手段６１０加算回路７０１〜７０３タイミング補正回路

【手続補正書】

【提出日】平成３年８月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数極に着磁され回転自在に保持された
ロータと、該ロータと対向する位置に形成された複数組
の励磁コイル及び該ロータの回転位置を検出する回転セ
ンサを含むステータとを有するモータの回転制御装置で
あって、前記ロータの回転位置を検出し回転角情報を出力する回
転角検出手段と、前記ロータの磁束密度の変化によって生じる回転トルク
変動を低減すべく、前記励磁コイルの励磁電流を前記ロ
ータの磁束密度と近似的に逆数関係になるよう変化させ
るトルク変動補正データを記憶し、前記回転角検出手段
からの回転角情報によって順次読出す記憶手段と、前記モータの回転制御を行う回転制御信号の利得を前記
記憶手段から出力されたトルク変動補正データにより制
御する利得制御手段と、前記利得制御手段から出力される信号の低域周波数成分
のみを通過させる低域通過フィルタと、を具備すること
を特徴とするモータの回転制御装置。
【請求項２】複数極に着磁され回転自在に保持された
ロータと、該ロータと対向する位置に形成された複数組
の励磁コイル及び該ロータの回転位置を検出する回転セ
ンサを含むステータとを有するモータの回転制御装置で
あって、前記ロータの回転位置を検出し回転角情報を出力する回
転角検出手段と、前記ロータの磁束密度の変化によって生じる回転トルク
変動を低減すべく、前記励磁コイルの励磁電流を前記ロ
ータの磁束密度と近似的に逆数関係になるよう変化させ
るトルク変動補正データを記憶し、前記回転角検出手段
からの回転角情報によって順次読出す記憶手段と、前記モータの回転制御を行う回転制御信号の利得を前記
記憶手段から出力されたトルク変動補正データにより制
御する利得制御手段と、を具備し、前記記憶手段に与えられる前記トルク変動補正データは
トルク変動補正データ作成装置により作成されるもので
あり、前記トルク変動補正データ作成装置は、前記モータの１回転当りの前記励磁コイルの通電切り換
え回数がＫ回（Ｋは自然数）であるときに、前記モータ
１回転分のトルク変動波形を測定するトルク変動波形測
定手段と、前記トルク変動波形に含まれる前記モータの１回転あた
りＭ回（ＭはＫ，２Ｋ，３Ｋ，・・・ｎＫなる整数）繰
り返される周波数成分を抽出する特定周波数成分抽出手
段と、前記特定周波数成分抽出手段によって抽出された各周波
数の繰り返しトルク変動成分波形を加算する波形合成手
段と、前記波形合成手段により得られる信号の逆数を演算する
逆数演算手段と、を具備するものであることを特徴とす
る回転制御装置。
【請求項３】複数極に着磁され回転自在に保持された
ロータと、該ロータと対向する位置に形成された複数組
の励磁コイル及び該ロータの回転位置を検出する回転セ
ンサを含むステータとを有するモータの回転制御装置で
あって、前記ロータの回転位置を検出し回転角情報を出力する回
転角検出手段と、前記ロータの磁束密度の変化によって生じる回転トルク
変動を低減すべく、前記励磁コイルの励磁電流を前記ロ
ータの磁束密度と近似的に逆数関係になるよう変化させ
るトルク変動補正データを記憶し、前記回転角検出手段
からの回転角情報によって順次読出す記憶手段と、前記モータの回転制御を行う回転制御信号の利得を前記
記憶手段から出力されたトルク変動補正データにより制
御する利得制御手段と、前記利得制御手段から出力される信号を任意の増幅率で
増幅する可変増幅手段と、を具備することを特徴とする
回転制御装置。
【請求項４】複数極に着磁され回転自在に保持された
ロータと、該ロータと対向する位置に形成された複数組
の励磁コイル及び該ロータの回転位置を検出する回転セ
ンサを含むステータとを有するモータの回転制御装置で
あって、前記ロータの回転位置を検出し回転角情報を出力する回
転角検出手段と、前記ロータの磁束密度の変化によって生じる回転トルク
変動に含まれるＭ回繰り返される（ＭはＫ，２Ｋ，３
Ｋ，・・・ｎＫなる整数）周波数成分毎に、トルク補正
データが記憶され、前記回転角検出手段からの回転角情
報によって順次読出す複数の記憶手段と、前記モータの回転制御を行う回転制御信号の利得を前記
複数の記憶手段から出力されたトルク変動補正データに
より制御する複数の利得制御手段と、前記各利得制御手段から出力される信号をそれぞれ任意
の増幅率で増幅する複数の可変増幅手段と、を具備する
ことを特徴とする回転制御装置。
【請求項５】複数極に着磁され回転自在に保持された
ロータと、該ロータと対向する位置に形成された複数組
の励磁コイル及び該ロータの回転位置を検出する回転セ
ンサを含むステータとを有するモータの回転制御装置で
あって、前記ロータの回転位置を検出し回転角情報を出力する回
転角検出手段と、前記ロータの磁束密度の変化によって生じる回転トルク
変動に含まれるＭ回繰り返される（ＭはＫ，２Ｋ，３
Ｋ，・・・ｎＫなる整数）周波数成分毎に、トルク変動
補正データを記憶し、前記回転角検出手段からの回転角
情報によって順次読出す複数の記憶手段と、前記モータの回転制御を行う回転制御信号の利得を前記
各記憶手段から出力されたトルク変動補正データにより
制御する複数の利得制御手段と、前記回転位置検出手段の出力信号のタイミングを夫々所
定量ずらせて前記各記憶手段に与える複数のタイミング
補正手段と、を具備することを特徴とする回転制御装
置。