JPH082191B2

JPH082191B2 - モ−タ駆動回路

Info

Publication number: JPH082191B2
Application number: JP59057437A
Authority: JP
Inventors: 英男西島; 降康伊藤; 康功小堀; 勇夫福島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPS60204285A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、例えばビデオテープレコーダ（VTR）等に
用いられる直流ブラシレスモータのモータ駆動回路に関
する。

〔発明の背景〕

例えば、円周方向に多分割して磁極を着磁した平板状
永久磁石をロータとし、該ロータの回転に伴う磁界方向
の切換わりを検出して電機子コイルに流れる電流を切換
えることによりトルクを得るようにした、いわゆる直流
ブラシレスモータがVTR等の駆動モータとして用いられ
ている。近年、ポータブルVTRのように、機器の小型・
軽量化に伴つて、この種のモータもより小型・軽量化が
望まれている。

第１図は三相直流ブラシレスモータのモータ駆動回路
の一従来例を示す回路図であつて、１は三相直流ブラシ
レスモータのロータ、2,3,4は三相直流ブラシレスモー
タの固定子コイル、5,6,7,8,9,10はトランジスタ、11は
直流電圧源、12はロータ回転位置検出回路、13は切換制
御回路である。

第２図は三相直流ブラシレスモータの動作説明図であ
つて、同図（ａ）はロータの展開図、同図（ｂ）はロー
タの磁極による磁束分布図、同図（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）はロータと固定子コイルとの間の経時的
な相対的位置関係を示す説明図であり、第１図に対応す
る部分には同一符号をつけ、また、横軸に、同図（ｂ）
に示すように、電気角をとり、さらに、同図（ｃ）〜
（ｆ）で固定子コイルに流れる駆動電流の向きを、周知
のように、・印および×印で表わしている。

第３図は各固定子コイル毎の駆動電流とトルクとの関
係を示す特性図であつて、同図（ｂ），（ｃ）は第２図
の固定子コイル２について、同図（ｄ），（ｅ）は同じ
く固定子コイル３について、同図（ｆ），（ｇ）は同じ
く固定子コイル４について示しており、同図（ａ）はロ
ータの磁極による磁束密度の経時的変化を、また、同図
（ｈ）はロータに生ずる全トルクの経時的変化を示して
いる。

なお、第３図のt₁,t₂,t₃,t₄は各固定子コイル2,3,4,
が夫々第２図（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すロ
ータとの相対位置にある時刻を示し、第３図（ａ）はロ
ータ１の回転によつて固定子コイル２が受ける磁束密度
φ_０の経時的変化を示すものであつて、固定子コイル3,
4が受ける磁束密度の経時的変化はこれよりも夫々電気
角で120゜,240゜遅れている。また、第２図では、説明
の便宜上、ロータ１′が固定され、固定子コイル2,3,4
が回転しているように示している。なお、固定子コイル
2,3,4が受ける磁束密度とは、実際に、ロータ１′にト
ルクを生じさせる駆動電流が流れる部分（すなわち、第
２図（ｃ）〜（ｆ）において、各固定子コイル2,3,4の
電流の方向の符号・，×が付された紙面の垂直な部分）
が受ける磁束密度をいう。

以下、第１図ないし第３図により、このモータ駆動回
路の動作について説明する。

いま、時刻t₁において、第２図（ｃ）に示す位置に固
定子コイル2,3,4があるときに、切換制御回路13は、ロ
ータ回転検出回路12からの信号に基づいて、トランジス
タ7,9をオンさせ、トランジスタ5,6,8,10をオフさせ
る。このために、固定子コイル2,3に第２図（ｃ）に示
す方向に一定の駆動電流I₂,I₃が流れ、固定子コイル４
には駆動電流が流れない。

そこで、固定子コイル２の駆動電流I₂とロータ１の磁
束密度φ_１との積に比例したトルクT₂がロータ１に生
じ、また、固定子コイル３の駆動電流I₃とロータ１の磁
束密度φ_１に比例したトルクT₃がロータ１に生じ、ロー
タ１は第２図の左方に回転する。ロータ１による磁束密
度φ_１は正弦波状の分布をなすものであるから、ロータ
１の回転とともに、固定子コイル２の駆動電流I₂による
トルクT₂は漸次増加し、固定子コイル３の駆動電流I₃に
よるトルクT₃は漸次減少する。

ロータ１が電気角で60゜回転し、固定子コイル2,3,4
が第２図（ｄ）に示す位置に達してトルクT₂が最大とな
る時刻t₂では、切換制御回路13はオフしていたトランジ
スタ８をオンし、オンしていたトランジスタ９をオフに
する。このために、固定子コイル2,4に、第２図（ｄ）
に示す方向に一定の駆動電流I₂,I₄が流れ、固定子コイ
ル３には駆動電流が流れなくなる。

そこで、固定子コイル４の駆動電流I₄とロータ１の磁
束密度φ_１とでロータ１にトルクT₄が生じ、トルクT₂と
相まつてロータ１はさらに第２図左方に回転する。時刻
t₂以降のロータ１の回転では、トルクT₂は漸次減少し、
トルクT₂は漸次増加する。

ロータ１が電気角で60゜回転し、固定子コイル2,3,4
が第２図（ｅ）に示す位置に達してトルクT₄が最大とな
る時刻t₃では、切換制御回路13は、オフしていたトラン
ジスタ６をオンするとともにオンしていたトランジスタ
７をオフする。このために、固定子コイル２の通電は遮
断されて、固定子コイル3,4に第２図（ｅ）に示す方向
に駆動電流I₃,I₄が流れ、この駆動電流I₃によつてロー
タ１にトルクT₃が生ずる。トルクT₃,T₄によつてロータ
１は回転し、この回転にともなつてトルクT₃は漸次増加
し、トルクT₄は漸次減少する。

ロータ１が電気角で60゜回転し、固定子コイル2,3,4
が第２図（ｆ）に示す位置に達してトルクT₃が最大とな
る時刻t₄では、切換制御回路13は、オフしていたトラン
ジスタ10をオンしてオンしていたトランジスタ８をオフ
する。このために、固定子コイル４の通電は遮断されて
固定子コイル2,3に第２図（ｆ）に示す方向に駆動電流I
₂,I₃が流れ、この駆動電流I₂によつてロータ１にトルク
T₂が生ずる。トルクT₂,T₃によつてロータ１は回転し、
この回転に伴なつてトルクT₂は漸次増加し、トルクT₃は
漸次減少する。

このようにして、ロータ１が一定の方向に回転するト
ルクが生ずるように、トランジスタ５〜10がオン、オフ
制御されて固定子コイル2,3,4の通電期間および駆動電
流の方向が設定される。

このように、電機子コイル2,3,4とロータ１の磁極と
が対向する位置によつて、トルクT₁,T₂,T₃は変化するの
で、ロータ１に得られる総トルクT₀（T₀＝T₁＋T₂＋T₃）
は常に一定にならず、第３図（ｈ）に示すようにトルク
リツプルを含んでいる。このトルクリツプルのために、
ロータ１は定速で回転しない。

従来は、このトルクリツプルを除去するため、トルク
リツプルの周期よりも短い時間間隔で、間欠的にロータ
１を回転させる試みがなされたが、十分に定速回転させ
ることができなかつた。また、ロータ１の重量を大きく
したり、フライホイール等を設けて回転むらを除いてい
たが、近年のモータの小型・軽量化に伴い、このような
手段を用いることができなくなつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、ト
ルクリツプルの発生を抑制して、モータをきわめて定速
で回転させることのできるモータ駆動回路を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、各固定子コイル
に誘起される逆起電力からトルクリツプルを表わす信号
を検出し、該信号により該各固定子コイルに供給される
電流を増減し、該トルクリツプルを抑圧するようにした
点に特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第４図は本発明によるモータ駆動回路の第１実施例を
示すブロツク図であつて、15,16,17はトランジスタ、18
は出力電流を変えられる電流源、19,20は差動増幅器、2
1は補正信号発生回路、22は電流検出器、23は定電圧
源、24は検波器、25はロータの回転速度を設定するため
の制御信号の入力端子であり、第１図に対応する部分に
は同一符号をつけている。なお、図示していないが、ト
ランジスタ5,6,7,15,16,17のベース端子は、第１図の切
換制御回路13のような切換制御回路に接続されており、
それらのトランジスタは、ロータの回転に伴つて磁界方
向の切換わり位置に同期して、オン・オフの動作が行な
われるようになつている。この実施例では、トランジス
タ5,6,7を飽和駆動してオン、オフ制御し、トランジス
タ8,9,10を非飽和駆動して電流源として動作させる。

次に、この実施例の動作を説明する。

図示していない切換制御回路によつて、トランジスタ
５〜10及びトランジスタ15〜17を所定の順序でオン・オ
フさせて、固定子コイル2,3,4に電流を供給し、ロータ
を回転させる。

ロータが回転すると、固定子コイル2,3,4には、これ
らが受けるロータからの磁束の変化に応じた逆起電力が
生ずる。これら逆起電力は各固定子コイル2,3,4によつ
てロータに生ずるトルクに非常によく対応している。こ
こで、もし、トランジスタ5,6,7が非飽和領域で動作す
るならば、第５図に示すように、固定子コイル２の一端
ｘに実線で示すほぼ正弦波状の逆起電力e₁が生じ、同様
に、固定子コイル3,4の一端y,zには、破線で示すほぼ正
弦波状の逆起電力e₂,一点鎖線で示すほぼ正弦波状の逆
起電力e₃が夫々生ずる。

ところが、この実施例では、トランジスタ5,6,7は飽
和領域で動作し、トランジスタ8,9,10を非飽和駆動し、
かつ、固定子コイル2,3,4の他端が互いに接続されてい
るから、いま、トランジスタ７がオンしているものとす
ると、この期間τ_１、固定子コイル２の一端ｘに生ずる
逆起電力e₁は、第６図（ａ）の実線で示すように、直流
電圧源11の電源電圧E₀に固定される。このことは、第５
図に示す逆起電力e₁が期間τ_１に電源電圧E₀に引き上げ
られたことにより、このために、固定子コイル3,4の一
端y,zに生ずる逆起電力e₂,e₃も、電源電圧E₀と第５図に
示す逆起電力e₁の差だけ引き上げられることになる。

同様にして、トランジスタ６がオンして固定子コイル
３の一端ｙに生ずる逆起電力e₂が電源電圧E₀に固定され
ると、固定子コイル2,4の一端x,zに生ずる逆起電力e₁,e
₃は引き上げられ、トランジスタ５がオンして固定子コ
イル４の一端ｚに生ずる逆起電力e₃が電源電圧E₀に固定
されると、固定子コイル2,3の一端x,yに生ずる逆起電力
e₁,e₂は引き上げられる。

したがつて、固定子コイル2,3,4の一端x,y,zに生ずる
各逆起電力e₁,e₂,e₃は、第６図（ａ）に示すように、最
大値が電源電圧E₀に等しく、２つの最大値間に２つの最
小値を有する波形となる。

これら逆起電力e₁,e₂,e₃は検波器24に供給される。検
波器24は、順次逆起電力e₁,e₂,e₃のうちで最も低いレベ
ルのものを検出し、第６図（ｂ）に示すリツプル状の検
波電圧e_aを出力する。この検波電圧e_aは、先の第３図
（ｈ）で示したロータ１（第１図）に生ずる合成トルク
T₀のトルクリツプルとほぼ逆相の関係にある。

なお、検波器24が、順次逆起電力e₁,e₂,e₃のうち最も
高いレベルのものと低いレベルのものを検出し、さら
に、これら検出された逆起電力の差をとるように構成す
ることにより、トランジスタ5,6,7を非飽和動作させて
も、第５図に示す逆起電力e₁,e₂,e₃から第６図（ｂ）に
示す検波出力電圧e_aを得ることができる。

この検波出力電圧e_aは可変利得増幅器21に供給され
る。この可変利得増幅器21には、さらに、電流検出器22
からの電圧e_sと定電圧源23からの基準電圧が印加され
る。電流検出器22は微少な抵抗値を有する抵抗からな
り、固定子コイル2,3,4に流れる駆動電流の総和である
駆動電流I_Xを検出し、この電流I_Xに比例した電圧e_sを発
生する。固定子コイル2,3,4は、内部抵抗を有してお
り、実際には、各固定子コイル2,3,4の一端x,y,zに生ず
る逆起電力e₁,e₂,e₃には、これら内部抵抗の駆動電流に
よる電圧降下分が含まれており、したがつて、検波出力
電圧e_aにも、この電圧降下分が含まれている。これら電
圧が印加されることにより、可変利得増幅器21は、検波
出力電圧e_aから固定子コイル2,3,4の内部抵抗によるか
かる電圧降下分を除去するとともに、所定の増幅率で増
幅して先のトルクリツプルを補正するための補正電圧e_T
を発生する。

この補正電圧e_Tは差動増幅器20に供給され、入力端子
25からのロータ１の回転速度を規定する制御電圧e_cと合
成される。差動増幅器20の出力電圧e_Mは差動増幅器19に
供給され、電流検出器22からの電圧e_sが合成される。差
動増幅器19の出力電圧e_Iは電流源18の制御電圧となり、
出力電圧e_Iに応じて電流源18の電流が変化する。

一方、トランジスタ15,16,17は第１図に示した切換制
御回路13によつて第１図に示したトランジスタ8,9,10と
同様にオン、オフ制御されており、トランジスタ15,16
あるいは17がオンすると、このオンしたトランジスタの
コレクタに接続されたトランジスタ8,9あるいは10のベ
ースに電流源18から電流がベース電流として供給され
る。

いま、トランジスタ7,16がオンすると、トランジスタ
９に電流源18からベース電流が流れ、このベース電流に
電流増幅率h_FE倍したコレクタ電流が、駆動電流とし
て、トランジスタ７から固定子コイル2,3に流れる。ト
ランジスタ15,17がオンしているときも、同様にして、
トランジスタ８あるいは10に電流源18からベース電流が
供給され、このベース電流に応じたコレクタ電流が、駆
動電流として、所定の固定子コイルに流れる。

差動増幅器19は利得が充分高くなるように構成されて
おり、電流検出器22に生ずる電圧降下e_sが差動増幅器20
の出力電圧e_Mと等しくなるように、フイードバツク制御
を行なう。かかるフイードバツク制御により、トランジ
スタ8,9,10のh_FEのバラツキが吸収される。

以上の構成により、トランジスタ8,9,10のコレクタ電
流は、可変利得増幅器21が出力する補正電圧e_Tに応じて
変化する。この場合、補正電圧e_Tは先のトルクリツプル
（第３図（ｈ））と逆位相の関係にあるから、トランジ
スタ8,9,10のコレクタ電流（すなわち、固定子コイル2,
3,4に流れる駆動電流）を同一時間軸で連らねて示す
と、第７図（ａ）に示すようになり、このようにして表
わされる駆動電流I_Xには、各固定子コイル2,3,4に一定
の駆動電流を流したときに生ずるトルクリツプルT₀（第
７図（ｂ））とは逆相のリツプルが生じ、この駆動電流
I_Xとロータ１による磁束密度φ_０（第３図（ａ））との
相互作用により、ロータ１には第７図（ｂ））に示すよ
うに、一定のトルクT_Xが生ずる。したがつて、ロータ１
は円滑に回転することになる。

この実施例では、先にも述べたように、逆起電力e₁,e
₂,e₃は固定子コイル2,3,4が受ける磁束密度の変化によ
つて生じ、ロータに生ずるトルクに非常によく対応して
いるから、ほぼ正確なトルクリツプルの補正が実現でき
る。すなわち、各固定子コイル2,3,4が受ける磁束密度
がいかに変化して、たとえば、固定子コイル2,3,4が受
ける磁束密度に相対的に差があつてロータに生ずるトル
クリツプルが不規則なものであつても、逆起電力e₁,e₂,
e₃はそれに応じて変化するものであるから、かかるトル
クリツプルを充分に抑制することができる。

なお、第４図において、入力端子25からの制御電圧e_c
が一定のときには、ロータは一定の回転速度で回転する
が、制御電圧e_cを増減すると、これにともなつて電流検
出器22の電圧降下e_sが差動増幅器20の出力電圧e_Mと等し
くなるように、電流源18が制御され、固定子コイル2,3,
4に流れる電流が増減してロータの回転速度が変化す
る。

第８図は第４図の一具体例を示す回路図であつて、第
４図に対応する部分には同一符号が付けられている。

第８図において、検波器24はダイオード26,27,28で構
成され、電流検出器22は微少な抵抗値の抵抗29で構成さ
れている。

可変利得増幅器21は、トランジスタ30,31,32,33,34と
抵抗35及び定電圧源36からなる可変利得増幅部と、トラ
ンジスタ37,38,39と抵抗40及び定電流源41からなる電流
調整部と、トランジスタ42と抵抗43からなる検波出力電
圧補償部とから構成されている。

差動増幅器20は、トランジスタ44,45,46,47,48と抵抗
49及び定電流源50から構成されている。

差動増幅器19は、トランジスタ51,52,53,54,55,56と
定電流源57から構成されている。

電流源18はトランジスタ58からなり、トランジスタ56
とともにカレント・ミラー回路を構成する。そして、ト
ランジスタ58からは、差動増幅器19の出力電流（トラン
ジスタ56のコレクタ電流）に比例した電流が得られるよ
うになつている。

なお、59,60は定電圧電源である。61,62,63は、夫々
固定子コイル2,3,4の内部抵抗である。

次に、この具体例の動作を説明する。

固定子コイル2,3,4の逆起電力によつて、各コイル2,
3,4の一端x,y,zに生じる電圧は、検波器24のダイオード
26,27,28により検波され、第６図（ｂ）に示すようなリ
ツプルを有する検波出力電圧e_aが得られる。ただし、こ
の検波出力電圧e_aは固定子コイル2,3,4の内部抵抗61,6
2,63による電圧降下分を含んでいる。

固定子コイル2,3,4に流れる全電流I_Xは、抵抗29の両
端電圧として検出される。

可変利得増幅器21において、トランジスタ39はコレク
タ端子とベース端子とが接続されてダイオード接続さ
れ、そのコレクタ端子は電流源41を介して定電圧源59
に、また、そのエミツタ端子は電流検出器22の抵抗29に
接続されている。トランジスタ38は、エミツタ抵抗40と
ともにエミツタ接地増幅器を形成しており、そのベース
端子はトランジスタ39のベースに、そのコレクタ端子
は、ダイオード接続されたpnpトランジスタのコレクタ
端子に接続されている。トランジスタ37のエミツタ端子
は定電圧源59に接続され、ベース端子はpnpトランジス
タ42のベース端子に接続されている。したがつて、トラ
ンジスタ37,42はカレントミラー回路を形成している。
トランジスタ42のエミツタ端子は定電圧源59に接続さ
れ、コレクタ端子は抵抗43を介して検波器24に接続され
ている。

電流源41の電流は抵抗29に流れる駆動電流I_Xに比べて
無視できる程度に充分小さく、また、抵抗29の抵抗値を
R₂₉、抵抗40の抵抗値をR₄₀、抵抗43の抵抗値をR₄₃と
し、かつ、固定子コイル2,3,4の内部抵抗61,62,63の抵
抗値と等しくし、これらの抵抗値をｒとしたとき、これ
ら抵抗値を、を満足するように設定することにより、抵抗43に固定子
コイル2,3,4の内部抵抗61,62,63に生ずる電圧降下に等
しい電圧降下が生ずる。すなわち、電流源41の電流が無
視できるから、トランジスタ39のエミツタ電圧は、駆動
電流I_Xによる抵抗29の電圧降下R₂₉・I_Xに等しく、した
がつて、トランジスタ38のエミツタ電圧もR₂₉・I_Xに等
しい。この結果、トランジスタ38のエミツタ抵抗40に流
れる電流、すなわち、トランジスタ38,37のコレクタ電
流は、となる。トランジスタ37,42はカレントミラー回路を形
成するから、トランジスタ37,42のコレクタ電流は等し
く、したがつて、トランジスタ42のコレクタ電流が流れ
ることによつて生ずる抵抗43の電圧降下は、となり、上記（１）式からこの電圧降下は、2r・I_Xとな
る。電流検出器22の抵抗29に流れる駆動電流I_Xは、トラ
ンジスタ5,6,7のいずれか１つがオンし、トランジスタ
8,9,10のいずれか１つにベース電流が供給されたとき
に、固定子コイル2,3,4のいずれか２つが直列となり、
これら２つの固定子コイルに流れる駆動電流であつて、
固定子コイル2,3,4の一端x,yあるいはｚに生ずる逆起電
力e₁,e₂,e₃は、先に述べたように、これら２つの固定子
コイルの内部抵抗に生ずる駆動電流I_Xによる電圧降下2r
・I_Xを含んでいる。

抵抗43に生ずる電圧降下2r・I_Xは、検波器24の検波出
力電圧e_aに含まれる内部抵抗61,62,63による電圧降下2r
・I_Xを相殺する。この結果、トランジスタ42のコレクタ
には、検波出力電圧e_aから内部抵抗61,62,63による電圧
降下分が除かれた、固定子コイル2,3,4に生ずる逆起電
力のみに応じた電圧が得られる。

トランジスタ42のコレクタ電圧は、npnトランジスタ3
1とともに差動増幅器を形成するnpnトランジスタ30のベ
ースに供給され、また、トランジスタ31のベースには、
定電圧源23の電圧が印加される。トランジスタ30,31の
エミツタ端子はともにpnpトランジスタ34のコレクタ端
子に接続されている。トランジスタ34は、定電流源をな
すものであつて、そのベース端子はトランジスタ37のベ
ース端子に接続され、トランジスタ37とカレントミラー
回路を形成している。トランジスタ30のコレクタ端子は
npnトランジスタ32のコレクタ端子に、また、トランジ
スタ31のコレクタ端子はダイオード接続のnpnトランジ
スタ33のコレクタ端子に接続されており、トランジスタ
32,33は夫々のベース端子が互いに接続されてカレント
ミラー回路を形成している。さらに、トランジスタ32の
コレクタ、エミツタ間には、負荷抵抗35と定電圧源36と
が直列に接続されている。

かかる構成において、トランジスタ30のベースに印加
された電圧とトランジスタ31のベースに印加される定電
圧源23の電圧との差電圧は、負荷抵抗35によつて決まる
利得で増幅され、補正電圧e_Tとして差動増幅器20に供給
される。このとき、トランジスタ34のコレクタ電流はト
ランジスタ37のコレクタ電流に等しく、上記（２）式に
示すように、電流検出器22の抵抗29に生ずる電圧降下、
したがつて、駆動電流I_Xに比例している。

そこで、可変利得増幅器21の利得は、この駆動電流I_X
に応じて利得が制御される。この利得制御は、駆動電流
I_Xが増減してもロータが一定のトルクで回転するように
するものである。すなわち、駆動電流I_Xが変化すると、
ロータに生ずるトルク、リツプルも変化するが、一定の
抵抗値の抵抗35による一定の利得では、補正電圧e_Tでこ
の変化するトルクリツプルを補正することができず、こ
のために、駆動電流I_Xに応じて利得を変化させ、トルク
リツプルを除けるように補正電圧e_Tを調整する。

なお、定電圧源36は、差動増幅器20のトランジスタ45
の動作点をトランジスタ44の動作点に一致させるもので
ある。

得られた補正電圧e_Tは、差動増幅器20の差動対をなす
一方のpnpトランジスタ45のベースに印加され、他方のp
npトランジスタ44のベースには、入力端子25から制御電
圧e_cが印加される。トランジスタ44,45のエミツタ端子
は、ともに定電流源50を介して定電圧源60に接続され、
また、トランジスタ44のコレクタ端子は、ダイオード接
続したnpnトランジスタ46のコレクタ端子に、トランジ
スタ45のコレクタ端子は、npnトランジスタ47のコレク
タ端子に夫々接続されており、トランジスタ46,47は夫
々のベース端子が互いに接続されてカレントミラー回路
が形成されている。さらに、トランジスタ47のコレクタ
端子には、ダイオード接続したnpnトランジスタ48のベ
ース端子が接続され、このトランジスタ48のエミツタ端
子には負荷抵抗49が接続されている。

そこで、トランジスタ44のベースに印加される制御電
圧e_cとトランジスタ45のベースに印加される補正電圧e_T
との合成電圧が負荷抵抗49に生じ、出力電圧e_Mとして差
動増幅器19に供給される。

差動増幅器19においては、差動対の一対のpnpトラン
ジスタ51のベースに差動増幅器20の出力電圧e_Mが印加さ
れ、他方のpnpトランジスタ52のベースに電流検出器22
の抵抗29に生じた電圧e_sが印加される。また、トランジ
スタ51,52のエミツタ端子はともに定電流源57を介して
定電圧源60に接続され、トランジスタ51のコレクタ端子
はダイオード接続したnpnトランジスタ53のコレクタ端
子に、トランジスタ52のコレクタ端子はnpnトランジス
タ54のコレクタ端子に夫々接続されており、トランジス
タ53,54は夫々のベース端子が互いに接続されてカレン
トミラー回路を形成している。さらに、トランジスタ54
のコレクタ端子には、npnトランジスタ55のベース端子
が接続され、このトランジスタ55のコレクタ端子は、エ
ミツタ端子が定電圧源60に接続されたダイオード接続の
pnpトランジスタ56のコレクタ端子に接続されている。

かかる構成において、トランジスタ51,52の夫々のベ
ースに印加される電圧e_M,e_sの差電圧がトランジスタ55
のベースに印加され、このトランジスタ55にはこのベー
ス電圧に応じたコレクタ電流が流れる。

電流源18はpnpトランジスタ58からなり、このトラン
ジスタ58は、そのベース端子がトランジスタ56のベース
端子に接続されて、トランジスタ56とカレントミラー回
路を形成されている。また、トランジスタ58のエミツタ
端子は定電圧源60に接続され、コレクタ端子はトランジ
スタ15,16,17のエミツタ端子に接続されている。

そこで、トランジスタ58のコレクタ電流はトランジス
タ56のコレクタ電流、すなわち、トランジスタ55のコレ
クタ電流に等しい。したがつて、トランジスタ58のコレ
クタ電流は、差動増幅器19に供給される差動増幅器20の
出力電力e_Mと電流検出器22の抵抗29に生ずる電圧e_sとの
差電圧に応じて変化する。

電流源18の電流は、オンしているトランジスタ15,16
あるいは17を通つてトランジスタ8,9あるいは10のベー
スに供給される。トランジスタ8,9あるいは10には、そ
のベース電流のh_FE倍のコレクタ電流に生じ、このコレ
クタ電流が、駆動電流I_Xとして固定子コイル2,3,4のう
ちの２つに流れ、また、電流検出器22の抵抗29に流れ
る。

ところで、トランジスタ8,9,10のh_FEが異なるとする
と、トランジスタ8,9,10に生ずるコレクタ電流は異なる
から、トランジスタ8,9,10へのベース電流の供給が切換
わる毎に、駆動電流I_Xも変化する。これとともに、電流
検出器22の抵抗29に生ずる電圧e_sも変化するから、差動
増幅器19のトランジスタ55のベース電圧も変化し、その
コレクタ電流も変化して電流源18の出力電流も変化す
る。この結果、駆動電流I_Xも変化して抵抗29に生ずる電
圧e_sと差動増幅器20の出力電圧e_Mとが等しくなるよう
に、駆動電流I_Xが設定される。したがつて、トランジス
タ8,9,10にh_FEのバラツキがあつても、駆動電流I_Xは一
定に保持される。

以上のように、この実施例は、駆動電流によつてロー
タに生ずるトルクリツプルを制御するに際し、固定子コ
イルに生ずる逆起電力を検出して補正信号を得、該補正
信号によつて駆動電流を変化させるようにしたものであ
る。かかる補正信号を得るに際し、この実施例では、固
定子コイルが有する内部抵抗、駆動電流の不所望な増
減、非飽和動作するトランジスタの電流増幅率h_FEのバ
ラツキなどの影響を除くことができ、このために、得ら
れた補正信号としては、上記の逆起電力のみに応じたも
のとなる。この逆起電力とロータに生ずるトルクリツプ
ルとは、ともにロータによる磁束によつて生ずるもので
あるから、両者は周期、波形、位相などにおいて非常に
よく対応している。したがつて、かかる補正信号によつ
てロータに生ずるトルクリツプルをほぼ完全に除くこと
ができ、モータの回転を非常に円滑なものとすることが
できる。

次に、第９図ないし第12図により、単相直流ブラシレ
スモータに対する本発明の第２実施例を説明する。

第９図は単相直流ブラシレスモータの回転動作の説明
図であつて、同図（ａ）はロータの展開図、同図（ｂ）
はロータの磁極による磁束密度分布図、同図（ｃ），
（ｄ）はロータに対する固定子コイルの経時的な相対位
置関係を示す説明図であり、夫々第２図に対応して示し
ている。

第10図は従来のモータ駆動回路による単相直流ブラシ
レスモータの特性図である。

第11図はこの実施例を示すブロツク図であつて、65,6
6は固定子コイル、67,68,69,70,71は切換制御回路であ
り、第４図に対応する部分には同一符号をつけている。
また、第12図はこの実施例における駆動電流およびトル
クを示す波形図である。

単相直流ブラシレスモータにおいて、ロータ１′は、
第９図（ａ）に示すように、大きさ領域のＮ極とＳ極が
交互に配置され、これら磁極の１つおきの境界には、小
さな領域のＮ極とＳ極が配置されている。第９図（ａ）
では、磁極の配列順序を図面左から右へみると、大きな
領域のＳ極と次の大きな領域のＮ極との間に、小さな領
域のＮ極、次に、小さな領域のＳ極が存在する。このた
めに、ロータ１′による磁束分布は、第９図（ｂ）に示
すように、大きな領域のＳ極と次の大きな領域のＮ極と
の境界での磁束の反転領域で、小さな領域のＮ極、Ｓ極
によつて磁束歪みが生ずる。

固定子コイル65,66は、ロータ１′に同軸に180゜の角
間隔で配置されているが、ロータ１′に対する電気角を
基準とすると、これら固定子コイル65,66は電気角180゜
で配置されており、第９図（ｃ），（ｄ）は、説明を簡
単にするために、相互の電気角間隔を維持しつつ固定子
コイル65,66を近接して示している。

第９図において、ロータ１′は紙面上右から左の方へ
回転するものとするが、説明の便宜上、第２図と同様
に、固定子コイル65,66の方が紙面上左から右の方へ移
動するものとする。

固定子コイル65がこのように移動すると、この固定子
コイルに通電することによつてロータ１′にトルクを生
じさせる部分（すなわち、紙面に垂直な部分があつて、
以下、トルク発生部分という）p₁,p₂が受ける磁束をみ
ると、トルク発生部分p₁が受ける磁束は、第10図（ａ）
の一点鎖線φ₁₁のように変化し、トルク発生部分p₂が受
ける磁束は、同じく２点鎖線φ₁₂のように変化する。し
たがつて、固定子コイル65がロータ１′にトルクを生じ
させるために受ける磁束は、これら磁束φ₁,φ_２の総和
であつて、第10図（ａ）の実線φ_１のように変化する。

これに対して、固定子コイル66は固定子コイル65に対
して電気角で180゜づれているから、固定子コイル66が
同様に受ける磁束は、第10図（ｂ）に示すように、固定
子コイル65が受ける磁束φ_１を180゜位相シフトしたφ
_２となる。

一方、固定子コイル65,66は、電気角で180゜移動する
毎に交互に通電される。従来のモータ駆動回路では、固
定子コイル65,66に流れる駆動電流は一定の大きさであ
る。第10図（ｃ）は固定子コイル65に流れる駆動電流を
表わし、同図（ｄ）は固定子コイル66に流れる駆動電流
を表わしている。

そこで、固定子コイル65,66が第９図（ｃ）に示す位
置にある時刻t₁に、固定子コイル65に一定の駆動電流I₀
を流し始め、固定子コイル66の通電を断つと、この駆動
電流I₀と磁束φ_１との積に比例したトルクがロータ１′
に生じ、ロータ１′は回転し、相対的に固定子コイル6
5,66が移動する。そして、固定子コイル65,66が電気角
で180゜移動して第９図（ｄ）に示す位置に達する時刻t
₂で、固定子コイル65の通電が断たれて固定子コイル66
に一定の駆動電流I₀を流し始める。すると、固定子コイ
ル66の駆動電流I₀と磁束φ_２との積に比例したトルクが
ロータ１′に生じ、ロータ１′はさらに回転して相対的
に固定子コイル65,66が移動する。

このように、固定子コイル65,66が電気角で180゜移動
する毎に通電を切換えることにより、連続的にトルクが
生じてロータ１′は回転しつづける。

この場合、第10図（ａ）〜（ｄ）から明らかなよう
に、固定子コイル65,66の通電期間は、夫々がロータ
１′の小さい領域のＮ極、Ｓ極によつて磁束歪みが生じ
た磁束を受けた期間である。これは、ロータ１′による
磁束φ₁,φ_２の出来る限り平坦な部分でトルクを生じさ
せるようにするためであつて、結果、ロータ１′に生ず
るトルク▲Ｔ^′ _０▼は、第10図（ｅ）に示すようにな
る。

しかし、このように、小さい領域のＮ極、Ｓ極を設け
ても、固定子コイル65,66が受ける磁束φ₁,φ_２には、
第10図（ａ），（ｂ）に示すように、平坦な部分は存在
せず、固定子コイル65,66に流れる駆動電流I₀が一定で
あることから、ロータ１′に生ずるトルク▲Ｔ^′ _０▼
は、第10図（ｅ）に示すように、トルクリツプルが生ず
ることになる。

この実施例は、単相直流ブラシレスモータのかかるト
ルクリツプルを除去するものである。

第11図において、固定子コイル65,66が、先に説明し
たように、電気角180゜だけ移動する毎に、切換制御回
路71により、トランジスタ69,70が交互にオン、オフさ
れる。いま、トランジスタ69がオンすると、トランジス
タ70はオフとなり、電流源18からの電流は、ベース電流
として、非飽和動作するトランジスタ67に供給され、こ
のベース電流のh_FE（トランジスタ67の電流増幅率）倍
の駆動電流が、固定子コイル65、トランジスタ67、電流
検出器22を通して流れる。

固定子コイル65,66が電気角180゜移動すると、トラン
ジスタ69はオフされてトランジスタ70をオンされ、電流
源18の電流が非飽和動作するトランジスタ68にベース電
流として供給される。したがつて、固定子コイル66に駆
動電流が流れる。

固定子コイル65,66が移動することにより、固定子コ
イル65には、磁束φ_１（第10図（ａ））による逆起電力
が生じ、この逆起電力はこの磁束φ_１と同様に変化す
る。同様にして、固定子コイル66には、磁束φ_２（第10
図（ｂ））による逆起電力が生じ、この逆起電力はこの
磁束φ_２と同様に変化する。したがつて、固定子コイル
65の一端Ｒには、固定子コイル65に生じた逆起電力に、
固定子コイル65の内部抵抗による電圧降下分が加わつた
電圧▲ｅ^′ _１▼が生じ、また、固定子コイル66の一端Ｓ
には、固定子コイル66に生じた逆起電力に、固定子コイ
ル66の内部抵抗による電圧降下分が加わつた電圧▲ｅ^′
_２▼が生ずる。

これらの電圧▲ｅ^′ _１▼，▲ｅ^′ _２▼は、検波器24
で、第４図で示した先の実施例と同様に検波され、検波
出力電圧▲ｅ^′ _ａ▼を得る。この場合、第10図（ａ），
（ｂ）から明らかなように、磁束φ_１に応じた波形の固
定子コイル65に生ずる逆起電力が、磁束φ_２に応じた波
形の固定子コイル66に生ずる逆起電力よりも低い期間
は、固定子コイル65の通電期間であり、夫々の逆起電力
の高低間が逆となる期間は、固定子コイル66の通電期間
である。したがつて、検波出力電圧▲ｅ^′ _ａ▼に含まれ
る逆起電力による成分は、ロータに生ずるトルクリツプ
ルに応じた波形となる。

以下の可変利得増幅器21、差動増幅器20、19の動作は
先の実施例と同様であつて、差動増幅器19の出力電圧▲
ｅ^′ _Ｉ▼によつて電流源18が制御され、固定子コイル6
5,66に流れる駆動電流▲Ｉ^′ _Ｘ▼は、第12図（ａ）に示
すように、ロータに生ずるトルクリツプルに応じて変化
し、固定子コイル65,66に一定の駆動電流を流したとき
に、第12図（ｂ）の破線で示すように、リツプルを有す
トルク▲Ｔ^′ _０▼が生じていたものが、トルクリツプル
が除かれて、同図（ｂ）の実線で示すように、一定のト
ルク▲Ｔ^′ _Ｘ▼が得られることになる。

以上、三相および単相の直流ブラシレスモータを対象
にして実施例を説明したが、本発明は、任意の相数の直
流ブラシレスモータに適用することができることはいう
までもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、固定子コイル
に流れる駆動電流を、該固定子コイルが受ける磁束の変
化を確実に相殺するように変化させることができるか
ら、該駆動電流と該磁束との積に比例するトルクを常に
一定にすることができ、トルクリツプルを充分に抑制し
てモータの回転をより円滑にすることができるものであ
つて、上記従来技術の欠点を除いて優れた機能のモータ
駆動回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のモータ駆動回路の一例を示す回路図、第
２図は三相直流ブラシレスモータの動作説明図、第３図
は第１図の各固定子コイル毎の駆動電流とトルクとの関
係を示す特性図、第４図は本発明によるモータ駆動回路
の第１実施例を示すブロツク図、第５図は第４図の各固
定子コイルに生ずる逆起電力を示す波形図、第６図は第
４図の検波器の動作説明図、第７図は第４図の駆動電流
とトルクとの関係を示す特性図、第８図は第４図の一具
体例を示す回路図、第９図は単相直流ブラシレスモータ
の動作説明図、第10図は従来のモータ駆動回路による単
相直流モータの駆動電流とトルクとの関係を示す特性
図、第11図は本発明によるモータ駆動回路の第２実施例
を示すブロツク図、第12図はその駆動電流とトルクとの
関係を示す特性図である。 2,3,4……固定子コイル、18……電流源、19,20……差動
増幅器、21……可変利得増幅器、22……電流検出器、24
……検波器、65,66……固定子コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータの回転に同期して複数の固定子コイ
ルへの駆動電流を切換制御するようにしたモータ駆動回
路において、該ロータの回転に伴なって該固定子コイルに生ずる逆起
電力を検出し該逆起電力に応じた波形の電圧を発生する
第１の手段と、該固定子コイルに生ずる電圧降下を検出する第２の手段
と、該第１の手段で発生した該電圧を該第２の検出手段で検
出した該電圧降下分だけ補正し、該ロータに生ずるトル
クリップルに応じた波形の補正信号を生成する第３の手
段と、該補正信号に応じて前記駆動電流を変化させる第４の手
段とを設け、前記固定子コイルに対して回転磁束が変動する
ことによって前記ロータに生ずるトルクリップルを抑圧
することができるように構成したことを特徴とするモー
タ駆動回路。