JPH0965680A - モータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電池により駆動されるモータのモータ制
御回路において、回転状態をチェックしながら限られた
電源で高い回転数と高いトルクとをバランスよくモータ
から引き出し、モータ電流を低減し電源電池容量の消耗
を防止するとともに負荷変動、電源電圧変動により速度
制御が不安定となることを防ぐ。 【構成】 タップ端子２ａを設けた３相直流モータ１の
巻線２に、電池３にＤＣ−ＤＣコンバータ１４の出力を
加えた昇圧電源でかつタップ端子通電中、過負荷もしく
は減電池状態になり、モータ電流制限回路１２による電
流制限がかかったとき、モータ回転数検出回路８の回転
数低下の検出により、電源選択トランジスタ１４と通電
端子選択手段６とで電池３のみを用いた電池電源でかつ
全巻線端子通電状態に切り換え、ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４の動作を停止し選択禁止手段９は以降の通電切り換
えを禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直流ブラシレスモータの
モータ制御回路に関し、さらに詳しくは携帯型記録再生
機器等に使用される各相各々の巻線の所定巻線位置にタ
ップ端子を設けた直流モータを電池を電源として駆動す
るためのモータ制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ヘッドホンステレオに代表される
携帯型磁気記録再生機器は、モータの小型化を図り携帯
性を高めるため、また信頼性を高めるため、低電圧電源
で駆動できるブラシレスの３相直流モータを採用するよ
うになってきた。また早送り巻き戻しに要する時間のさ
らなる短縮化と通常再生での省電力化の両立が求められ
るようになってきた。

【０００３】従来例の３相直流モータの制御回路の例と
して、特開平１−２８３０８８号公報に開示されたもの
がある。これは、３相巻線にタップ端子を設け、起動後
のモータ回転数が所定値に達すると前記タップ端子を用
いて通電することにより、消費電力を少なくするという
ものである。このような３相直流モータでは、そのトル
ク対消費電流を示す特性図が、図９に示すようになる。
すなわち、一般的には、全巻線端子通電時の消費電流に
比して、タップ端子通電時の消費電流は、巻線数が減少
するから大きくなる。そこで、電源電池により駆動する
モータ制御回路は、電池の過大な消耗を防止するため、
モータ電流制限をかけることが一般的である。図９で電
流制限値ＩL の電流制限をかけた場合、得られるモータ
の最大トルク値は、タップ端子通電時の値をＴ２、全巻
線端子通電時の値をＴ１とすると、Ｔ１＞Ｔ２となる。

【０００４】図１０は、図９に示すところのモータ電流
制限ＩL をかけた場合の、３相直流モータのトルク対回
転数特性を示した特性図である。図１０に示すように、
図９におけるモータ電流制限値ＩL に到達するトルク値
Ｔ２未満のモータ負荷が印加される場合、モータの回転
数は、全巻線端子駆動時よりタップ端子駆動時の方が大
きくできる。また、モータ起動時、もしくはモータ電流
制限値ＩL に到達するトルクＴ２を超えるモータ負荷が
印加された場合、モータ回転数は、全巻線端子駆動時よ
りタップ端子駆動時の方が小さくなる。図１０の特性よ
り、起動時のトルクを全巻線端子通電駆動により確保し
て、かつ必要なトルクが一定値以下になったときはタッ
プ端子通電駆動に切り換えて、より短時間で高い回転数
に到達することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来例のモータ制御回路は、図９および図１０が示
すように、起動後のタップ端子通電中に、周囲温度の変
化等の理由によりモータの負荷が過大となり、モータ電
流が増大して、モータ電流制限回路でモータ電流制限を
実行すると、モータ回転数が低下してしまう。このよう
な状態となったとき、タップ端子通電から全巻線通電へ
の切換えができないと、回転数を維持できないという問
題点と、モータ電流が電流制限値まで増加することによ
り電源電池の消耗が早くなってしまうという問題点を有
していた。

【０００６】さらにタップ端子通電中に、電流制限値付
近でのモータ負荷変動すなわちトルク変動がある場合、
モータ回転数が上下に変化する。そのため、まず３相直
流モータの回転数が低下し、あらかじめ設定された値Ｎ
以下に達したことを検出すると、全巻線端子通電が実行
され回転数が上昇する。ところが、回転数があらかじめ
設定された値Ｎを超えると再びタップ端子通電に切り換
わり、以下、回転数の変動を検出する都度、通電切換え
を繰り返し、動作が不安定になるという問題点も有して
いた。

【０００７】また、従来例のモータ制御回路は、電池を
電源としている場合、タップ端子通電中に、電池容量が
消耗し電源電圧が低下した場合、タップ端子通電してい
るがゆえに、モータ回転数を維持しようと、モータ電流
が電流制限値まで増加することにより、電源電圧がさら
に低下し、モータ回転数を維持できずかえって低下させ
てしまうという問題点を有していた。

【０００８】また、従来例のモータ制御回路は、電池の
電源電圧が低下している場合からの起動時にも、全巻線
端子通電よりタップ端子通電への切換えを実行するがゆ
え、モータ電流が増加してさらに電源電圧を引き下げ、
高速回転を意図しているにもかかわらず、全巻線通電す
る場合に比して、かえって回転数が低下するという問題
点を有していた。

【０００９】本発明は、上記従来例の問題点を改善する
ためのもので、特に磁気テープの早送りや巻き戻し等の
場合に、周囲温度の変化などの要因によるモータの負荷
変動や、電池を電源とする場合の電源電圧の低下に対し
て、より広範囲に回転数を維持させ、安定な動作を実現
する優れたモータ制御回路を提供することを目的として
なされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のモータ制御回路は、各相各々の巻線の所定巻
線位置にタップ端子を設けた直流モータを電池を電源と
して駆動するモータ制御回路であって、全巻線端子通電
とタップ端子通電とを切換えるモータ通電端子選択手段
と、前記直流モータの回転状態を検出するモータ回転状
態検出手段と、前記電源電池の電圧を昇圧する電源昇圧
回路と、前記タップ端子通電時のモータ電源を前記電源
電池による電源と前記電源電池に前記昇圧回路を起動し
てこの電圧を加えた昇圧電源とを選択して印加する電源
選択手段とを備え、全巻線端子通電にて前記直流モータ
を起動した後、前記モータ通電端子選択手段は前記モー
タ回転状態検出手段の検出結果によりタップ端子通電を
選択し、また前記電源選択手段は前記モータ回転状態検
出手段の検出結果により前記タップ端子通電時に前記電
源昇圧回路を起動して前記電源選択手段の選択により前
記電源電池の電圧に加えて昇圧電源として前記直流モー
タに印加する基本的な構成を備えている。

【００１１】この基本的な構成に、さらに電源選択手段
が昇圧電源を選択することとモータ通電端子選択手段が
タップ端子通電選択を行うこととを禁止する選択禁止手
段を備え、電源昇圧回路動作およびタップ端子通電によ
る駆動中に、モータ回転状態検出手段によりモータの回
転数が低下したことを検出すると、電源選択手段は電源
昇圧回路を停止してモータ印加電圧を切換え、モータ通
電端子選択手段はタップ端子通電より全巻線端子通電を
選択して、以降は前記選択禁止手段により昇圧電源選択
およびタップ端子通電選択動作を禁止するような構成を
加えることができる。

【００１２】

【作用】本発明は上記した構成によって、全巻線端子通
電でモータを起動して定速回転時に大きなトルクを発生
し、所定の回転数に至ればモータ回転状態検出手段がこ
れを検知してモータ通電端子選択手段はタップ端子通電
から全巻線端子通電に切換え、電源選択手段は電池電源
から昇圧電源に切り換えて高速回転を行い、昇圧電源か
つタップ端子通電中に、負荷が増大してモータが所定の
回転数を維持できなくなった場合、モータ回転状態検出
手段がこれを検知し、電源選択手段は昇圧電源から電池
電源に切り換え、モータ通電端子選択手段はタップ端子
通電から全巻線端子通電に切換えることにより、モータ
電流の増加を抑止し、かつモータ回転数をモータの有す
る最大能力まで発揮するように作用する。

【００１３】選択禁止手段をさらに加えた構成において
は、電源選択手段が昇圧電源から電池電源に切り換え、
モータ通電端子選択手段がタップ端子通電から全巻線端
子通電に切換えて以降は、選択禁止手段が昇圧電源とタ
ップ端子通電との選択動作を禁止するので、仮に負荷が
一時的に減少し所定の回転数に回復しても、全巻線端子
よりタップ端子駆動へ、電池電源から昇圧電源への通電
切換えを再度実行することはなく、トルク変動により通
電切換えを繰り返して動作が不安定になることがないよ
うに作用する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例のモータ
制御回路のブロック図である。図１において３相直流モ
ータ１の３組の巻線２には、それぞれタップ端子２ａを
有し、モータ１を駆動する電流を発生するモータ駆動回
路７の出力は、モータ通電端子選択手段６の入力端子６
ｃに入力する。モータ通電端子選択手段６の全巻線端子
通電端子６ａからモータ１駆動用のスイッチングトラン
ジスタ回路４のベース抵抗５ｃ、全巻線端子駆動用トラ
ンジスタ５ａを介して巻線２の全巻線端子へ接続され、
一方モータ通電端子選択手段６のタップ端子通電端子６
ｂからモータ１駆動用のスイッチングトランジスタ回路
４のベース抵抗５ｃ、タップ端子駆動用トランジスタ５
ｂを介して巻線２の所定巻線位置に設けたタップ端子２
ａに接続される。

【００１５】モータ１の回転数に応じて電圧を発生する
電圧発生器８ａの出力はモータ回転数検出回路８に入力
される。電圧発生器８ａとモータ回転数検出回路８とで
モータ回転状態を検出する手段の一つであるモータ回転
数検出手段を形成する。モータ回転数検出回路８の出力
は選択禁止手段９に入力され、選択禁止手段９の出力は
モータ通電端子選択手段６に入力される。モータ１駆動
用のスイッチングトランジスタ回路４のタップ端子駆動
用トランジスタ５ｂのエミッタは電源昇圧回路であるＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ１４のＤＣ出力電圧の−Ｖｄｄ端子
と電源選択トランジスタ１５のコレクタに接続され、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ１４の（＋）出力電圧端子は接地さ
れる。モータ１のモータ電流検出手段１３の出力はモー
タ電流制限回路１２に印加され、モータ電流制限回路１
２の出力はモータ駆動回路７に与えられる。メカニズム
コントローラ１７はこのモータ制御回路を含めてメカに
ズム全体を制御する。磁気テープを駆動する図示しない
リール台に結合され、その回転を検出する第１、第２の
リールセンサ１６ａ，１６ｂの出力はメカニズムコント
ローラ１７に入力される。電圧ＶCC を有する電源電池
３の（＋）端子はモータ１の巻線２の共通端子と電源ス
イッチ１０を介してモータ制御回路全体に与えられ、
（−）端子は接地されている。

【００１６】ここで、図１中の要部を詳細に示したブロ
ック図の図２に示すように、モータ回転数検出回路８
は、電圧発生器８ａの出力を入力とするサンプルホール
ド回路８ｂ、コンパレータ８ｃ、および基準電圧源８ｄ
にて構成されている。また、初期設定手段を兼ねる選択
禁止手段９は、フリップフロップ回路９ａおよびＡＮＤ
ゲート９ｂにて構成されており、そのフリップフロップ
回路９ａの出力は、電源投入時点ではリセットされてＨ
ＩＧＨとなっている。また、モータ通電端子選択手段６
は、トランジスタＱ１からＱ８、および電流源Ｉ１、Ｉ
２にて構成され、そのトランジスタＱ５はモータ通電端
子選択手段６の切換え入力端子となっている。なお、図
２に示したモータ通電端子選択手段６は、モータ巻線１
相分の回路であり、３相の場合、各々の巻線に対応し、
３つの回路で構成される。

【００１７】以上のように構成された本発明の第１の実
施例の動作を、本発明の実施例におけるモータのトルク
対消費電流特性図の図７と、同じくそのモータのトルク
対回転数特性図の図８とを併用して説明する。まず電源
スイッチ１０をオンにしてモータを起動させると、電圧
発生器８ａはモータ回転数に対応した電圧を発生し、モ
ータ回転数検出回路８におけるサンプルホールド回路８
ｂの出力電圧が、所定回転数に応じ設定された基準電圧
源８ｄの電圧値を超えるまでは、コンパレータ８ｃの出
力はＬＯＷであり、上記したフリップフロップ回路９ａ
の出力は当初リセットされてＨＩＧＨとなっており、し
たがってＡＮＤゲート９ｂの出力、すなわち初期設定手
段を兼ねる選択禁止手段９の出力はＬＯＷとなり、モー
タ通電端子選択手段６のトランジスタＱ５はオフとな
り、電流源Ｉ１およびＩ２が作動し、トランジスタＱ
６，Ｑ８がオン、Ｑ７がオフとなり、入力端子６ｃに入
力されるモータ駆動回路７の出力は、トランジスタＱ
１，Ｑ２，Ｑ３で構成されるカレントミラー回路にて全
巻線端子通電通伝端子６ａに出力され、全巻線端子駆動
用トランジスタ５ａを駆動する。したがって、モータは
全巻線端子通電が実行され、起動時の最大トルクを全巻
線通電により確保する。

【００１８】つぎにモータ回転数が所定の値を超える
と、サンプルホールド回路８ｂの出力電圧が基準電圧源
８ｄの電圧値を超え、コンパレータ８ｃの出力はＬＯＷ
からＨＩＧＨとなり、３相直流モータ１の回転数が、あ
らかじめ設定された値に達したことをモータ回転数検出
回路８が検出して、モータ回転数検出回路８は全巻線端
子通電よりタップ端子通電への切換え指令を出力する。
この際フリップフロップ９ａは初期状態でＨＩＧＨのま
まであるので選択禁止手段９は無効となり、ＡＮＤゲー
ト９ｂの出力はＨＩＧＨに切り換わり、選択禁止手段９
の出力は前状態のＬＯＷからＨＩＧＨに切り換わり、ト
ランジスタＱ５がオンし、トランジスタＱ６，Ｑ８がオ
フ、Ｑ７がオンし、入力端子６ｃに入力されるモータ駆
動回路７の出力はトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ４で構成
されるカレントミラー回路にてタップ端子通電端子６ｂ
に出力され、タップ端子駆動用トランジスタ５ｂを駆動
する。このときメカニズムコントローラ１７は電源選択
トランジスタ１５のベースにＨＩＧＨ電位を与えてタッ
プ端子駆動用トランジスタ５ｂのエミッタを接地する。
したがって、モータ１はタップ端子通電が実行される。
したがって、起動時の最大トルクを全巻線通電により確
保した後にタップ端子通電に切り換えて、より短時間で
高い回転数に到達することができる。

【００１９】つぎに昇圧電源の選択について説明する。
メカニズムコントローラ１７への選択禁止手段９の出力
によりメカニズムコントローラ１７は電源選択トランジ
スタ１５のベースにＬＯＷ電位を与えてオフにさせ、タ
ップ端子駆動用トランジスタ５ｂのエミッタの接地を解
除し、同時にＤＣ−ＤＣコンバータ１４を起動させる。
この操作を電源選択手段とする。これにより電源電池３
の電圧にＤＣ−ＤＣコンバータ１４の電圧を加えた電圧
がモータ１の巻線に印加され、モータ１の回転数はさら
に高められる。この昇圧電源選択は全巻線端子通電から
タップ端子通電への切り換えと同時に行ってもよく、ま
たメカニズムコントローラ１７によりモータ回転状態検
出手段をチェックしてタップ端子通電への切換えより
も、より高い回転レベルを検出してから行ってもよい。

【００２０】昇圧電源選択を全巻線端子通電からタップ
端子通電への切り換えと同時に行う場合は、図７と図８
からわかるように全巻線端子通電でトルクＴ３に相当す
る回転数に達した後に行うようにモータ回転数検出回路
８を設定する。そうでないときはトルクＴ２相当のモー
タ回転数で全巻線端子通電からタップ端子通電への切り
換えを行い、トルクＴ３相当のモータ回転数でさらに昇
圧電源選択を行う。そのため図示しない第２のモータ回
転数検出手段と第２の選択禁止手段とを設け、この出力
をメカニズムコントローラ１７に入力する。

【００２１】そして、タップ端子通電中、モータ１の負
荷が過大となり、モータ電流検出手段１３により検出す
るモータ電流が電流制限値まで増加すると、モータ電流
制限回路１２がモータ電流制限を実行し、モータ回転数
が所定の値以下に低下すると、モータ回転数検出回路８
はこれを検出して出力はＬＯＷとなるが、このときフリ
ップフロップ回路９ａの出力はＬＯＷに保持され、この
フリップフロップ回路９ａに、ＪＫ型でＨＩＧＨからＬ
ＯＷへは反転するが、ＬＯＷからＨＩＧＨへは反転しな
いタイプのものを用いておけば、以降電源スイッチ１０
をオフにしてリセットするまで、ＬＯＷの状態を保持す
るものとする。ＡＮＤゲート９ｂの出力、すなわち選択
禁止手段９の出力はＬＯＷとなり、トランジスタＱ５が
オフし、モータ駆動回路７の出力は全巻線端子通電端子
６ａに出力され、全巻線端子駆動用トランジスタ５ａを
駆動する。したがって、モータ１は再び全巻線端子通電
が実行される。昇圧電源選択の解除は上記昇圧電源選択
の手順を逆にすればよく、昇圧電源選択解除操作はタッ
プ端子通電から全巻線端子通電への切り換えと同時に行
ってもよく、またメカニズムコントローラ１６により昇
圧電源選択解除操作に対してさらに低いモータ回転レベ
ルでタップ端子通電から全巻線端子通電への切り換えを
行ってもよい。その場合のモータ回転数検出手段の設定
は起動のときと同様に設定すればよい。

【００２２】モータ１の負荷が軽減され、モータ回転数
が再び上昇し、所定の値を超えると、回転数検出手段８
の出力はＨＩＧＨとなるが、フリップフロップ回路９ａ
の出力は前状態のＬＯＷに保持されており、ＡＮＤゲー
ト９ｂの出力はＬＯＷ、すなわち選択禁止手段９の出力
はＬＯＷのままで、トランジスタＱ５もオフのままであ
るので、モータ１は全巻線端子通電を維持し、モータ１
への通電を継続する限り、選択禁止手段９は以降のモー
タ回転数検出回路８よりのタップ端子通電切換え指令を
無視し、モータ通電端子選択手段６の選択動作を禁止す
る状態を保持し、再びタップ端子通電および昇圧電源選
択へ切換える動作は禁止される。すなわちモータ通電端
子選択手段６に対するタップ端子通電から全巻線端子通
電への切換え指示が、選択禁止手段９を一度通過する
と、選択禁止手段９は以降のモータ通電端子選択動作を
禁止する状態を、モータ通電を継続する限り保持する。
この動作によって回転数の変動を検出する都度、全巻線
端子通電とタップ端子通電かつ昇圧電源選択との通電切
換えを繰り返して動作が不安定になるという従来例の問
題点を回避できる。

【００２３】以上のように本実施例によれば、３相直流
モータの起動時において、初期設定手段を兼ねる選択禁
止手段９により、モータ駆動回路７の出力が全巻線端子
に与えられ、全巻線端子通電が実行される。つぎにモー
タ１の回転数が、あらかじめ設定された値に達すると、
全巻線端子通電よりタップ端子通電へ切換えられ、また
電源選択手段によりＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧電源選
択を行う。このように起動時の最大トルクを全巻線通電
により確保し、かつタップ端子通電と昇圧電源選択とに
より短時間で高い回転数に到達することができる。

【００２４】そしてタップ端子通電、かつ昇圧電源選択
で動作中に負荷が過大となり、モータ電流制限が実行さ
れ、モータ回転数が所定値より低下したとき、タップ端
子通電かつ昇圧電源選択状態から全巻線端子通電へ起動
状態のときと逆の段階を通って切換えられ、以降のタッ
プ端子通電かつ昇圧電源選択切換え指令は禁止される。
したがって全巻線通電とタップ端子通電のかつ昇圧電源
選択間で通電切換えを繰り返して動作が不安定になるこ
とを防ぐことができる。

【００２５】なお、選択禁止手段９は、上記したように
タップ端子通電から全巻線端子通電に切換えたときの
み、また第２の選択禁止手段は昇圧電源から電池電源に
切り換えたときのみ、以降の選択動作出力を禁止するだ
けのものであるから、上記したフリップ・フロップ回路
の他にマイクロコンピュータ等によっても簡単に実現で
き、メカニズムコントローラ１７に内蔵してもよい。ま
た、選択禁止手段９および第２の選択禁止手段は、モー
タ１の停止、もしくは電源スイッチ１０を開放し、選択
禁止手段９への電源の印加状態を解除することにより、
その選択動作禁止状態を解除するものである。

【００２６】またモータ回転数検出手段の回転数検出方
法については、上記例示のモータの回転数に依存する誘
起電圧値ではなくモータ１に結合された周波数発生器で
発生する周波数パルスを用いて検出してもよい。またモ
ータ回転数そのものを検出することに代えて、図７と図
８からわかるようにモータ電流を測定して間接的にモー
タ回転数を演算してもよい。

【００２７】またモータ回転数検出手段８の回転数検出
応答時間については、瞬間的な過負荷等のために誤動作
しないように速度設定遅延手段として、所定のタイムラ
グを設けてもよい。また選択禁止手段９の状態の保持に
ついては、例示のフリップフロップ回路に代えてマイク
ロコンピュータ等のシステム制御回路の内部メモリで保
持してもよい。

【００２８】さらに電源スイッチについては、モータの
停止指令スイッチの情報に基づき、マイクロコンピュー
タ等により切換えることとしてもよい。図３は本発明の
第２の実施例のモータ制御回路の要部ブロック図であ
り、図３においては、第１の実施例の図１において、電
源電圧検出手段１１およびこの電源電圧検出手段１１と
モータ回転数検出回路８の出力を入力とし選択禁止手段
９に出力するオア回路１４を追加したものである。すな
わち、電源スイッチ１０を通った後の電源ラインに電源
電圧検出手段１１を接続し、その出力側と回転数検出手
段８の出力側とをオア回路１４の入力に接続して、この
オア回路１４の出力を選択禁止手段９の入力側に接続し
た構成となっている。

【００２９】以下、この第２の実施例のモータ制御回路
の動作について説明する。まず、モータ起動時の動作に
おいては、第１の実施例と同様である。タップ端子通電
中でかつ昇圧電源選択状態において、電源電池が消耗
し、電源電圧が低下すると、モータ電流が増加して回転
数を維持しようとするが、電源電圧検出手段１１が所定
の電圧値以下になったことを検出すると、その出力がオ
ア回路１４より選択禁止手段９を介して、モータ通電端
子選択手段６の切換えを指令し、タップ端子駆動から全
巻線端子駆動への通電切換えを行い、モータ駆動回路７
の出力が、全巻線端子駆動用トランジスタ５ａに与えら
れる。この場合タップ端子駆動から全巻線端子駆動への
通電切換えに先だって昇圧電源選択を解除するか、同時
に行うかによってトルクに対応するモータ回転数または
電源電圧の設定は第１の実施例と同じ考えで行えばよ
い。ここで、第１の実施例同様にモータ通電端子選択手
段６へのタップ端子通電から全巻線端子通電への切換え
指令が、選択禁止手段９または第２の選択禁止手段を一
度通過すると、モータ１への通電を継続する限り、以降
のモータ通電端子選択動作を禁止する状態を保持する。
したがって、タップ端子通電から全巻線端子駆動への通
電切換えを実行したとき、以降のモータ回転数検出回路
８からのタップ端子通電切換え指令は禁止される。

【００３０】また、選択禁止手段９は、モータ１の停止
もしくは電源スイッチ１０の開放によって、この選択禁
止手段９への電源の印加状態を解除することにより、そ
の選択動作禁止状態を解除する。なお、電源電圧検出手
段１１の電圧検出動作の応答については、モータ起動時
におけるモータの起動電流が発生する瞬間の電源電圧低
下によって誤動作しないようにこれを無効とするように
電圧値設定遅延手段としてタイムラグを設ければよい。

【００３１】図４は、本発明の第３の実施例のモータ制
御回路の要部ブロック図であり、同図においては、第２
の実施例の図３のものにおいて、電源電圧検出手段１１
の電源を電源スイッチ１０の電源電池３側に接続したも
ので、電源スイッチ１０を介さず電源電池により直接バ
ックアップされる構成としたものである。以下、この第
３の実施例のモータ制御回路の動作について説明する。
この例では、第２の実施例と同様にタップ端子通電中で
かつ昇圧電源選択状態で電源電池が消耗し、電源電圧が
低下し、電源電圧検出手段１１が所定の電圧値以下にな
ったことを検出すると、選択禁止手段９の出力を受けた
モータ通電端子選択手段６は、タップ端子駆動から全巻
線端子駆動への通電切換えを出力し、モータ駆動回路７
の出力が、全巻線端子駆動用トランジスタ５ａに与えら
れる。モータ通電端子選択手段６のタップ端子通電から
全巻線端子通電への切換え出力が、選択禁止手段９を一
度通過すると、モータ通電を継続する限り、以降のモー
タ通電端子選択動作を禁止する状態を保持する。

【００３２】したがって、全巻線端子駆動への通電切換
えを実行して、以降のモータ回転数検出回路８よりのタ
ップ端子通電切換え指令は禁止される。さらに電源電圧
検出手段１１の電源端子は、電源スイッチ１０を介さず
電源電池３に直接接続されているから、モータ１停止中
も上記した選択禁止動作を保持する。そして、電源スイ
ッチ１０を再度投入してモータ１を再起動したとき、タ
ップ端子通電に切り換わることはない。上記した選択禁
止状態は、電源電池３の交換により解除される。

【００３３】なおタップ端子駆動から全巻線端子駆動へ
の通電切換えに先だって昇圧電源選択を解除するか、同
時に行うかによってトルクに対応するモータ回転数また
は電源電圧の設定は第１の実施例と同じ考えで行えばよ
い。また電源電圧検出手段１１の電圧検出動作の応答に
ついては、第２の実施例と同様に、モータの起動電流が
発生する瞬間の電源電圧低下について、これを無効とす
るようにタイムラグを設けてある。

【００３４】図５は、本発明の第４の実施例のモータ制
御回路の要部ブロック図である。同図において、図４の
第３の実施例と異なるのは、選択禁止手段９および電源
電圧検出手段１１の両電源端子が、電源スイッチ１０を
介さず電源電池３により直接バックアップされているこ
とである。以下、この第４の実施例のモータ制御回路の
動作について説明する。基本的な動作は第３の実施例と
同様である。ただし、電源電圧検出手段１１および選択
禁止手段９の電源が共に電源スイッチ１０を介さず電源
電池３に直接接続されているため、モータ１の停止中ま
たは電源スイッチ１０を開放している間に、電源電池３
が消耗し、所定の電圧値以下に電源電圧が低下すると、
電源電圧検出手段１１はその検出動作を実行する。選択
禁止手段９は、それ以降に電源スイッチ１０を再度投入
してモータ１を再起動した際に、モータ通電端子選択手
段６によるタップ端子通電選択動作を禁止して全巻線端
子通電による駆動のみを実行する。上記した選択禁止状
態は、電源電池３の交換により解除される。

【００３５】なおタップ端子駆動から全巻線端子駆動へ
の通電切換えに先だって昇圧電源選択を解除するか、同
時に行うかによってトルクに対応するモータ回転数また
は電源電圧の設定は第１の実施例と同じ考えで行えばよ
い。また電源電圧検出手段１１の電圧検出動作の応答に
ついては、第２の実施例と同様にモータ起動時における
モータの起動電流が発生する瞬間の電源電圧低下によっ
て誤動作しないようにこれを無効とするようにタイムラ
グを設ければよい。

【００３６】以下本発明の第５の実施例について説明す
る。第１の実施例においては、タップ端子通電と全巻線
端子通電の切り換えおよび昇圧電源選択とその解除のタ
イミングはモータ回転状態検出手段であるモータ回転数
検出手段によるモータ回転数の変化に依存しているが、
これに代えてモータ回転状態検出手段として図１の第１
および第２のリールセンサ１５ａ，１５ｂを用いたテー
プ位置検出手段の検出結果を用いてもよい。周知のよう
に両リールに巻取られた磁気テープの量の変化により両
リールの回転数の比は刻々変化するので、この回転数比
を演算すればそれぞれのリールにどれくらいの磁気テー
プが巻かれているかを判定できる。テープ早巻取りのと
き、巻取り側のリールに巻かれたテープの量が少ないと
きは巻取りトルクが少なくてもよいので、起動直後に全
巻線端子通電からタップ端子通電、さらに昇圧電源選択
に切り換えればよいが、起動がテープ巻取り量の中間以
上の点であれば大きなトルクが必要であるから最後まで
昇圧電源選択に切り換えずに電池電源で巻取るのがよ
い。

【００３７】第１の実施例の図１の検出信号と制御信号
の流れを変更して、電圧発生器８ａ、モータ電流検出手
段１３、第１および第２のリールセンサ１６ａ，１６ｂ
等のセンサの出力はすべてマイクロコンピュータを持っ
たメカニズムコントローラ１７に入力して判断を行い、
その結果にもとづいてメカニズムコントローラ１７がモ
ータ通電端子選択手段６、モータ駆動回路７、モータ電
流制限回路１２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４、電源選択
トランジスタ１５等の制御を行い、選択禁止手段９の機
能はプログラムで処理するものとして説明する。

【００３８】第５の実施例の増速・減速のアルゴリズム
を示すフローチャートの図６において、ステップ６０１
でスタートし回路を起動し、ステップ６０２でモータ通
電端子選択手段６で全巻線端子選択し、電源選択手段で
ある電源選択トランジスタ１５をオンにして電池電源選
択を行い低速モードで起動する。ステップ６０３でテー
プ位置検出を行う。これには第１、第２のリールセンサ
１６ａ，１６ｂの回転数をメカニズムコントローラのマ
イクロコンピュータで演算して、その回転数の違いから
磁気テープが巻取り側リールに対してわずかしか巻かれ
ていない巻始め位置にあるか、中間か、巻終わりかを判
断する。この技術はすでに公知のものであるから詳細は
省略する。中間から巻終わりの間であればステップ６０
８へ行き、巻始めから中間までならばステップ６０４へ
行く。ステップ６０４ではマイクロコンピュータは増速
モード１の指令を発し、モータ通電端子選択手段６でタ
ップ端子選択を行い、ステップ６０５でＤＣ−ＤＣコン
バータ１４のスタートを指令し、同時に電源選択手段で
ある電源選択トランジスタ１５をオフにして昇圧電源選
択を行いモータ１の巻線２のタップ２ａに昇圧電源を印
加してたとえば６，５００ないし７，０００回転で高速
回転させる（増速モード１）。ステップ６０５の昇圧電
源への切り換えに際してたとえばモータ回転数検出回路
８等のモータ回転状態検出手段によってモータがすでに
特定の回転数たとえば５，０００回転以上になっている
かを判断して切り換えてもよい。

【００３９】ステップ６０６でモータ回転状態検出手段
によってモータ１の回転数が４，０００回転以下になっ
たことを検出すると、ステップ６０７でマイクロコンピ
ュータは昇圧停止指示を出しＤＣ−ＤＣコンバータ１４
を停止させ、同時にステップ６０８で電源選択トランジ
スタ１５に指令して昇圧電源から電池電源に切り換える
ので、モータ通電端子選択手段６はタップ端子選択の状
態となっている（増速モード２）。マイクロコンピュー
タはステップ６０９でモータ電流検出手段１３の出力を
チェックし、所定の制限電流ＩL を越えたことを検出す
るとステップ６１０でモータ通電端子選択手段６で全巻
線端子選択を行い、低速モードに移行する。ステップ６
１１で使用者の停止の指示があるか、または磁気テープ
の巻終わりを検出して処理を終了する。ここでステップ
６０７以後のステップでは前のモードに戻らないように
マイクロコンピュータのプログラムを作ることによって
選択禁止手段の機能を持たせることができる。

【００４０】本実施例においてモータ回転状態検出手段
として第１および第２のリールセンサ１５ａ，１５ｂに
よる検出結果ではなくモータ回転数検出回路８の検出結
果その他既述の手段をその状態の必要に応じて組み合わ
せて用いてもよいのは当然である。なお上記各実施例の
構成はそれぞれ組み合わせて実施してもよく、個々の実
施例の構成、動作の細部には限定されない。また実施例
で用いた数値は一例であり、この数値に限定されるもの
ではない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のモータ制御
回路は、全巻線端子通電とタップ端子通電とを切換える
モータ通電端子選択手段と、直流モータの回転状態を検
出するモータ回転状態検出手段と、電源電池の電圧を昇
圧する電源昇圧回路と、タップ端子通電時のモータ電源
を電源電池による電源と電源電池に昇圧回路を起動して
この電圧を加えた昇圧電源とを選択して印加する電源選
択手段とを備えた構成であり、また電源選択手段が昇圧
電源を選択することとモータ通電端子選択手段がいった
ん昇圧電源選択かつタップ端子通電状態から全巻線端子
通電に切り換わった後はタップ端子通電選択かつ昇圧電
源選択を行うこととを禁止する選択禁止手段を備えた構
成とすることもできる。

【００４２】上記した構成により、起動時には全巻線端
子通電が実行され、起動時の大きなトルクを全巻線端子
通電駆動により確保して、つぎにタップ端子通電駆動と
電源選択手段のＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧電源選択と
により短時間で高い回転数に到達することができる。タ
ップ端子通電中に、負荷が増大しモータ電流が電流制限
値まで増加し、所定の回転数を維持できなくなった場
合、モータ回転数検出手段はこれを検知し、ＤＣ−ＤＣ
コンバータを停止させて昇圧電源選択解除を行い、モー
タ通電端子選択手段は、タップ端子通電から全巻線端子
通電に切換えることにより、発生トルクを増加させ、タ
ップ端子通電時に低下した回転数より速いモータ回転数
で回転制御することができ、かつ電流の増加を抑止する
ことができる。

【００４３】選択禁止手段を設けたものにおいては、タ
ップ端子通電から全巻線端子通電に切換えて以降は選択
禁止手段がモータ通電端子選択および昇圧電源選択動作
を禁止するので、仮に負荷が一時的に減少し所定の回転
数に上昇しても、全巻線端子よりタップ端子駆動への通
電切換えを再度実行することはなく、トルク変動により
通電切換えを繰り返してモータの回転数が変動し、モー
タの動作が不安定になることがない。

【００４４】このようにモータの回転状態をチェックし
ながら限られた電源で高い回転数と高いトルクとをバラ
ンスよくモータから引き出し、モータ電流を低減し、電
源電池容量の消耗を防止するとともに負荷変動、電源電
圧変動により速度制御が不安定となることを防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のモータ制御回路のブロ
ック図

【図２】同じくその要部詳細ブロック図

【図３】同じく第２の実施例のモータ制御回路の要部ブ
ロック図

【図４】同じく第３の実施例のモータ制御回路の要部ブ
ロック図

【図５】同じく第４の実施例のモータ制御回路の要部ブ
ロック図

【図６】同じく第５の実施例の増速・減速のアルゴリズ
ムを示すフローチャート

【図７】本発明の実施例におけるモータのトルク対消費
電流特性図

【図８】同じくそのモータのトルク対回転数特性図

【図９】従来例のモータ制御回路におけるモータのトル
ク対消費電流特性図

【図１０】同じくそのモータのトルク対回転数特性図

【符号の説明】

１ ３相直流モータ ２ ３相直流モータの巻線 ２ａ 中間タップ ３ 電源電池 ４ スイッチングトランジスタ回路 ５ａ 全巻線端子駆動用トランジスタ ５ｂ タップ端子駆動用トランジスタ ６ モータ通電端子選択手段 ７ モータ駆動回路 ８ モータ回転数検出回路 ９ 選択禁止手段 １０ 電源スイッチ １１ 電源電圧検出手段 １２ モータ電流制限回路 １３ モータ電流検出手段 １４ ＤＣ−ＤＣコンバータ １５ 電源選択トランジスタ １６ａ，１６ｂ リールセンサ １７ メカニズムコントローラ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各相各々の巻線の所定巻線位置にタップ
   端子を設けた直流モータを電池を電源として駆動するモ
   ータ制御回路であって、 全巻線端子通電とタップ端子通電とを切換えるモータ通
   電端子選択手段と、 前記直流モータの回転状態を検出するモータ回転状態検
   出手段と、 前記電源電池の電圧を昇圧する電源昇圧回路と、 前記タップ端子通電時のモータ電源を前記電源電池によ
   る電源と前記電源電池に前記昇圧回路を起動してこの電
   圧を加えた昇圧電源とを選択して印加する電源選択手段
   とを備え、 全巻線端子通電にて前記直流モータを起動した後、前記
   モータ通電端子選択手段は前記モータ回転状態検出手段
   の検出結果によりタップ端子通電を選択し、また前記電
   源選択手段は前記モータ回転状態検出手段の検出結果に
   より前記タップ端子通電時に前記電源昇圧回路を起動し
   て前記電源選択手段の選択により前記電源電池の電圧に
   加えて昇圧電源として前記直流モータに印加するように
   構成したことを特徴とするモータ制御回路。
2. 【請求項２】 電源選択手段が昇圧電源を選択すること
   とモータ通電端子選択手段がタップ端子通電選択を行う
   こととを禁止する選択禁止手段を備え、 電源昇圧回路動作およびタップ端子通電による駆動中
   に、モータ回転状態検出手段によりモータの回転数が低
   下したことを検出すると、電源選択手段は電源昇圧回路
   を停止してモータ印加電圧を切換え、モータ通電端子選
   択手段はタップ端子通電より全巻線端子通電を選択し
   て、以降は前記選択禁止手段により昇圧電源選択および
   タップ端子通電選択動作を禁止するように構成したこと
   を特徴とする請求項１記載のモータ制御回路。
3. 【請求項３】 電源電圧が所定の電圧値以下であること
   を検出する電源電圧検出手段と、 電源選択手段が昇圧電源を選択することとモータ通電端
   子選択手段がタップ端子通電選択を行うこととを禁止す
   る選択禁止手段とを備え、 昇圧電源選択かつタップ端子通電による駆動中に、前記
   電源電圧検出手段により電圧低下が検出されたとき、電
   源選択手段は電源昇圧回路を停止してモータ印加電圧を
   切換え、モータ通電端子選択手段はタップ端子通電から
   全巻線端子通電を選択して、以降は前記選択禁止手段に
   より昇圧電源選択およびタップ端子通電選択動作を禁止
   するように構成したことを特徴とする請求項１記載のモ
   ータ制御回路。
4. 【請求項４】 モータ回転状態検出手段は、モータ回転
   数検出手段、電源電圧検出手段、モータ電流検出手段お
   よび２つのリールセンサの出力を演算するテープ位置検
   出手段のうちのいずれかまたは制御内容の必要に応じて
   これらを使い分けるものである請求項１または２記載の
   モータ制御回路。
5. 【請求項５】 選択禁止手段のモータ通電端子および昇
   圧電源の選択動作の禁止状態は、モータの停止もしくは
   モータ制御回路への電源通電の停止にて解除されるよう
   に構成したことを特徴とする請求項２または３記載のモ
   ータ制御回路。
6. 【請求項６】 電源電圧検出手段に常時電源電圧を供給
   する電源電圧保持回路を備え、 昇圧電源選択かつタップ端子通電による駆動中に、電源
   電圧検出手段により電源電圧の低下が検出されたとき、
   電源選択手段は電源昇圧回路を停止してモータ印加電圧
   を電池電源に切換え、モータ通電端子選択手段はタップ
   端子通電より全巻線端子通電に切り換えて、以降は選択
   禁止手段によりタップ端子通電および昇圧電源の選択動
   作を禁止するとともに、この選択禁止手段によるモータ
   通電端子および昇圧電源の選択動作の禁止状態は、モー
   タの停止もしくはモータ制御回路への電源通電の停止に
   て解除されることなく電源電池により保持するように構
   成したことを特徴とする請求項３記載のモータ制御回
   路。
7. 【請求項７】 電源電圧保持回路は選択禁止手段にも常
   時電源電圧を供給するものであり、電源電圧検出手段と
   共に選択禁止手段の動作を常時電源電池により保持する
   ことにより、モータ停止中において前記電源電圧検出手
   段による電圧低下の出力が検出されたときに、前記選択
   禁止手段は以降のタップ端子通電および昇圧電源の選択
   動作を禁止して全巻線端子通電かつ電池電源によるモー
   タ駆動を行うように構成したことを特徴とする請求項６
   記載のモータ制御回路。
8. 【請求項８】 モータ回転状態検出手段としてモータ回
   転数検出手段を設けて当該モータ回転数検出手段の回転
   数検出動作の応答を遅延させる速度設定遅延手段を備
   え、瞬間的な過負荷等の過渡状態で速度検出応答を遅延
   させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の
   モータ制御回路。
9. 【請求項９】 電源電圧検出手段の電圧検出動作の応答
   を遅延させる電圧値設定遅延手段を備え、瞬間的な電源
   電圧の低下等の過渡状態で電源昇圧回路の電源値の設定
   値に至る応答を遅延させるように構成したことを特徴と
   する請求項３記載のモータ制御回路。