JPH09331691A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品点数を減少させることにより、部品コスト
の低減と部品の取り付け工程の低減とを行う。 【課題解決手段】回転軸と一体に回転するリングに、複
数の単位磁極からなる回転制御用磁極と駆動用磁極とが
着磁されたブラシレスモータに適用する。また、単位磁
極の各々に対応する単位検出コイル２を備えると共に、
単位検出コイル２の各々が検出した検出値の全てを加算
し、加算値をＦＧパルス用の基準信号として出力する検
出コイル１と、単位磁極の通過経路近傍に設けられ、通
過する単位磁極の磁気強度を検出する磁気センサ３とを
備えた構成とし、検出コイル１をプリントパターンでも
って形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸と一体に回
転するリングに駆動用磁極と回転制御用磁極とが着磁さ
れ、回転制御用磁極を構成する複数の単位磁極のうちの
１つの単位磁極の極性を反転増強することにより位置決
磁極としたブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビデオカセットレコーダの回転ヘ
ッドを回転させるブラシレスモータでは、回転速度と回
転位相との双方を精密に制御する必要がある。このた
め、回転速度の制御のためのＦＧパルスと、回転位相の
制御のためのＰＧパルスとの２種のパルスを生成しなけ
ればならない。このため、ＦＧパルスを生成するための
磁気センサと、ＰＧパルスを生成するための磁気センサ
とが設けられることになる。しかし、２種の磁気センサ
を用いることは構成の複雑化を招くので、ＦＧパルスを
検出する磁気センサとＰＧパルスを検出する磁気センサ
とを共用する従来技術が提案されている。

【０００３】特公平２−１６１１８号なる従来技術（第
１の従来技術）では、駆動用磁極と同一方向に磁化され
た位置検出用磁石を、駆動用磁極の着磁面に別途に埋め
込んだ構成を用いている。また、駆動用磁極の通過を検
出する３つの磁気センサを設けている。そして３つの磁
気センサのうちの１つの磁気センサの出力から、位置検
出用磁石の検出信号を取り出している。また特開平６−
３１１７８２号なる従来技術（第２の従来技術）では、
駆動用磁極の着磁面に、回転位置の検出のための磁極を
別途着磁している。また３つの磁気センサを設けてい
る。そして、これら３つの磁気センサの出力に基づい
て、回転速度の制御のための信号と回転位相の制御のた
めの信号を生成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
第１および第２の双方の従来技術においては、回転速度
および回転位相の制御のために３つの磁気センサが必要
となっている。一方、磁気センサは、素子としては高価
な部品となっている。そのため、上記構成を用いる場合
では、部品コストが増大するという問題が生じていた。
また部品点数が多くなるので、部品の取り付け工程が増
加するという問題を生じていた。本発明は上記課題を解
決するため創案されたものであって、請求項１記載の発
明の目的は、検出コイルをプリントパターンとすること
により、検出コイルを基板の一部とすると共に、基板に
搭載される磁気センサの個数を１つとすることによっ
て、部品コストを低減させると共に部品の取り付け工程
を減少させることのできるブラシレスモータを提供する
ことにある。また請求項２記載の発明の目的は、請求項
１記載の発明の目的に加え、回転軸の回転制御のための
回路を簡単化することのできるブラシレスモータを提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明に係るブラシレスモータは、回転軸
と一体に回転し且つ所定面に駆動用磁極が着磁されたリ
ングを備え、前記リングの前記駆動用磁極の着磁面とは
異なる面に、複数の単位磁極からなる回転制御用磁極が
着磁され、前記複数の単位磁極のうちの１つの単位磁極
の極性を反転増強することにより位置決磁極としたブラ
シレスモータに適用し、前記単位磁極の各々に対応する
単位検出コイルを備えると共に、前記単位検出コイルの
各々が検出した検出値の全てを加算し、加算値をＦＧパ
ルス用の基準信号として出力する検出コイルと、前記単
位磁極の通過経路近傍に設けられ、通過する前記単位磁
極の磁気強度を検出する磁気センサとを備えた構成と
し、前記検出コイルをプリントパターンでもって形成し
ている。また請求項２記載の発明に係るブラシレスモー
タは、上記構成に加え、前記位置決磁極の磁気強度に対
応して定まるレベルと前記磁気センサの出力とを比較す
ることによりＰＧパルスを生成するＰＧパルス生成回路
を備えた構成とし、前記ＰＧパルス生成回路が出力する
ＰＧパルスと前記検出コイルから出力される前記基準信
号とに基づいて前記回転軸の回転の制御を行っている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例の形態を、
図面を参照しつつ説明する。図４は、本発明に係るブラ
シレスモータの一実施例の形態を示す一部破砕断面図で
あり、図５は、リングの着磁状態を示す説明図である。
同図は、具体的には、ビデオカセットレコーダの回転ヘ
ッドを回転させるためのブラシレスモータとなってい
る。

【０００７】図において、上部回転シリンダおよび回転
ヘッド（図示されていない）が取り付けられる回転軸２
３は、上下一対のベアリング２２を介して、下部固定シ
リンダ２１に回転可能に支持されている。また回転軸２
３の下端には、偏平なカップ状のロータプレート１１が
取り付けられており、このロータプレート１１の周壁の
内側には、着磁用のリング１２が固定されている。ま
た、下部固定シリンダ２１の下端には、３相のステータ
コイル１６と、ステータコイル１６を駆動するためのＩ
Ｃ等が搭載された基板２５とが固定されている。

【０００８】リング１２の内周面１３には、図７に着磁
強度を示したように、８極に分割された駆動用磁極が着
磁されている。またリング１２の上部側端面１４には回
転制御用磁極が着磁されている。この回転制御用磁極
は、図６に着磁強度の変化を示したように、２４の単位
磁極１５，・・・から構成されると共に、着磁磁極の全
体がＳ極方向にシフトされている。また単位磁極１５，
・・・のうちの１つの単位磁極１５ａは、図６の３１に
示したように、極性が反転されると共に、着磁強度が増
強されている。すなわち、回転位置を示すための位置決
磁極は、極性が反転増強された単位磁極１５ａにより構
成されている。

【０００９】図２は、磁気センサの近傍位置における検
出コイルの形状を示す説明図、図３は、出力取り出し部
近傍における検出コイルの形状を示す説明図である。下
部固定シリンダ２１に固定された基板２５のリング１２
に対向する面２５１には、リング１２の上部側端面１４
に対応する円周の全周に沿って、プリントパターンによ
る検出コイル１が形成されている。この検出コイル１
は、リング１２の上部側端面１４に着磁された２４の単
位磁極１５，・・・のそれぞれに対応して形成された２
４の単位検出コイル２，・・・によって構成されてい
る。また単位検出コイル２，・・・の出力の全てを加算
するため、単位検出コイル２，・・・の全ては直列に接
続されている。そして、加算出力である基準信号は、信
号取出パターン４を介して、所定の回路（後に詳述す
る）に導かれている。また、検出コイル１が形成された
円周位置は、単位磁極１５，・・・の通過経路の近傍位
置でもある。このため、単位検出コイル２，・・・の接
続の分割位置となる空きスペースには、ホール素子から
なり、通過する単位磁極１５，・・・の磁気強度を検出
する磁気センサ３が設けられている。

【００１０】図１は、本実施形態における回転駆動部の
電気的接続を示すブロック図となっており、破線により
囲まれたブロック３は、図２における磁気センサ３の詳
細な電気的構成を示している。磁気センサ３の出力が導
かれたＰＧパルス生成回路６は、位置決磁極１５ａの磁
気強度に対応して定まるレベルと、磁気センサ３の出力
とを比較することにより、ＰＧパルスを生成するブロッ
クとなっている。詳細には、そのエミッタが抵抗Ｒ３を
介してプラス電源に接続されると共に、そのコレクタが
接地され、磁気センサ３の出力を低インピーダンスに変
換するトランジスタＱ１を備えている。また、位置決磁
極１５ａの磁気強度に対応して定まるレベルを設定する
ための抵抗Ｒ１，Ｒ２、および、抵抗Ｒ１，Ｒ２により
設定されたレベルと磁気センサ３の出力とを比較する比
較器４３を備えている。なお、ｒｅｆ１は基準電圧を示
し、コンデンサＣ１は直流分を遮断する。また、抵抗Ｒ
４は比較器４３の出力をプルアップする。

【００１１】検出コイル１の出力が導かれたＦＧパルス
生成回路７は、検出コイル１から出力される基準信号か
らＦＧパルスを生成するブロックとなっている。詳細に
は、基準信号を増幅する増幅器４１、増幅器４１の出力
と基準電圧ｒｅｆ２とを比較する比較器４２とにより構
成されている。なお、抵抗Ｒ６は、増幅器４１の一対の
差動入力の直流バイアス電位を一致させるための抵抗で
ある。またコンデンサＣ２は、検出コイル１に与えられ
ている直流分を遮断し、交流成分である基準信号のみを
増幅器４１に与える。また抵抗Ｒ５は比較器４２の出力
をプルアップし、コンデンサＣ３は、基準電圧ｒｅｆ２
を与えるラインを交流的に接地し、増幅器４１および比
較器４２の動作を安定させる。

【００１２】制御回路５は、ＰＧパルス生成回路６から
出力されるＰＧパルスと、ＦＧパルス生成回路７から出
力されるＦＧパルスとに基づき、モータ駆動回路８の制
御に必要とする信号を生成するブロックとなっている。
モータ駆動回路８は、制御回路５からの信号と、磁気セ
ンサ（ホール素子）３の出力とに基づいて、ステータコ
イル１６の各相の電流を制御することにより、回転軸２
３を所定の回転速度、回転位相で回転させる制御を行
う。

【００１３】上記構成からなる実施形態の動作を、以下
に説明する。検出コイル１を構成する単位検出コイル
２，・・・は、その全てが、リング１２の上部側端面１
４に対応する円周の全周に沿って形成されている。また
検出コイル１の出力である基準信号は、単位検出コイル
２，・・・の出力の全てを加算した信号となっている。
このため、基準信号は、回転制御用磁極１５ａがどのよ
うな位置にあるときにも、回転制御用磁極１５ａの位置
に関わりなく、ほぼ正弦波となる。つまり回転軸２３が
回転するときには、基準信号は正弦波に近似した信号と
なる。

【００１４】一方、ＦＧパルス生成回路７は、増幅され
た基準信号を所定レベル（基準電圧ｒｅｆ２）と比較
し、比較結果をＦＧパルスとして出力する。このため、
ＦＧパルスを送出する比較器４２の出力には、回転軸２
３の回転位置に関わりなく、回転軸２３が所定角度（１
５度）を回転する毎に、１つのパルスが現れる。以上説
明したように、基準信号は、回転制御用磁極１５ａの回
転位置に関わりなく、ほぼ正弦波となっている。そのた
め、連続したパルス列からなるＦＧパルスを生成するた
めのＦＧパルス生成回路７は、構成が簡単化されてい
る。

【００１５】磁気センサ３の出力が導かれたＰＧパルス
生成回路６は、抵抗Ｒ１，Ｒ２とにより設定されるレベ
ルと、磁気センサ３の出力とを比較し、比較結果をＰＧ
パルスとして出力する。この動作を詳細に説明するた
め、図６を、縦軸が出力電圧を示す波形図であるとみな
し、同図における曲線を、磁気センサ３の出力であると
みなすことにする。このとき、抵抗Ｒ１，Ｒ２により設
定されるレベルは、同図における電圧Ｌとなる。その結
果、ＰＧパルス生成回路６の出力には、回転軸２３が１
回転する毎に、１つのＰＧパルスＰが現れることにな
る。

【００１６】上記動作の結果、制御回路５には、回転軸
２３の回転位置に関わりなく、回転軸２３が所定角度
（１５度）を回転する毎に、１つのＦＧパルスが与えら
れる。また、回転軸２３が１回転する毎に、１つのＰＧ
パルスが与えられる。このため、ＰＧパルス生成回路６
は、与えられたＰＧパルスとＦＧパルスとに基づいて、
モータ駆動回路８の制御に必要とする信号を生成し、生
成した信号をモータ駆動回路８に送出する。このため、
モータ駆動回路８は、制御回路５から出力される信号と
磁気センサ３の出力とに従って、ステータコイル１６の
各相に流れる電流を制御する。その結果、回転軸２３
は、所定の回転速度、所定の回転位相でもって回転する
こととなる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係るブラシレスモ
ータは、回転軸と一体に回転するリングに、複数の単位
磁極からなる回転制御用磁極と駆動用磁極とが着磁され
たブラシレスモータに適用しており、単位磁極の各々に
対応する単位検出コイルを備えると共に、単位検出コイ
ルの各々が検出した検出値の全てを加算し、加算値をＦ
Ｇパルス用の基準信号として出力する検出コイルと、単
位磁極の通過経路近傍に設けられ、通過する単位磁極の
磁気強度を検出する磁気センサとを備えた構成とし、検
出コイルをプリントパターンでもって形成している。す
なわち、検出コイルは、部品が搭載される基板の一部と
なるので、基板に搭載される部品としては、１つの磁気
センサのみとなる。このため、高価な素子の個数が低減
され、且つ搭載する素子の総数が低減されるので、部品
コストを低減させると共に部品の取り付け工程を減少さ
せることが可能となっている。

【００１８】また請求項２記載の発明に係るブラシレス
モータは、上記構成に加え、位置決磁極の磁気強度に対
応して定まるレベルと磁気センサの出力とを比較するこ
とによりＰＧパルスを生成するＰＧパルス生成回路を備
えた構成とし、ＰＧパルス生成回路が出力するＰＧパル
スと検出コイルから出力される基準信号とに基づいて回
転軸の回転の制御を行っている。すなわち、ＰＧパルス
は、位置決磁極の磁気強度に対応して定まるレベルと磁
気センサの出力とを比較することにより生成されるの
で、回転軸の回転制御のための回路を簡単化することが
可能になっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブラシレスモータの実施形態にお
ける回転駆動部の電気的接続を示すブロック図である。

【図２】磁気センサの近傍位置における検出コイルの形
状を示す説明図である。

【図３】出力取り出し部近傍における検出コイルの形状
を示す説明図である。

【図４】本発明に係るブラシレスモータの一実施形態を
示す一部破砕断面図である。

【図５】リングの着磁状態を示す説明図である。

【図６】回転制御用磁極の着磁状態を示す説明図であ
る。

【図７】駆動用磁極の着磁状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 検出コイル ２ 単位検出コイル ３ 磁気センサ ５ 制御回路 ６ ＰＧパルス生成回路 ７ ＦＧパルス生成回路 １２ リング １３ 駆動用磁極の着磁面 １４ 回転制御用磁極の着磁面 １５ 単位磁極 １５ａ 位置決磁極 ２３ 回転軸 Ｐ ＰＧパルス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と一体に回転し且つ所定面に駆動
   用磁極が着磁されたリングを備え、前記リングの前記駆
   動用磁極の着磁面とは異なる面に、複数の単位磁極から
   なる回転制御用磁極が着磁され、前記複数の単位磁極の
   うちの１つの単位磁極の極性を反転増強することにより
   位置決磁極としたブラシレスモータであって、 前記単位磁極の各々に対応する単位検出コイルを備える
   と共に、前記単位検出コイルの各々が検出した検出値の
   全てを加算し、加算値をＦＧパルス用の基準信号として
   出力する検出コイルと、 前記単位磁極の通過経路近傍に設けられ、通過する前記
   単位磁極の磁気強度を検出する磁気センサとを備え、 前記検出コイルをプリントパターンでもって形成したこ
   とを特徴とするブラシレスモータ。
2. 【請求項２】 前記位置決磁極の磁気強度に対応して定
   まるレベルと前記磁気センサの出力とを比較することに
   よりＰＧパルスを生成するＰＧパルス生成回路を備え、 前記ＰＧパルス生成回路が出力するＰＧパルスと前記検
   出コイルから出力される前記基準信号とに基づいて前記
   回転軸の回転の制御を行うことを特徴とする請求項１記
   載のブラシレスモータ。