JPS60204285A

JPS60204285A - モ−タ駆動回路

Info

Publication number: JPS60204285A
Application number: JP59057437A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nishijima; 英男西島; Takayasu Itou; 伊藤　降康; Yasunori Kobori; 康功小堀; Isao Fukushima; 福島　勇夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1985-10-15
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH082191B2

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】〔−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。

板状永久磁石をロータとし、該ロータの回転に伴う磁界
方向の切換わ多位置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
て用いられでいる。近年、゛ポータプルＶＴＲのように
、機器の小型・軽量化に伴って、この種のモータもより
小型ψ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って、ｌ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っ
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シ、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、電気角をとシ、さらに、同図（ｅ）〜（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Ｘ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Ｑ性図であって、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について示しておシ、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ｊ１＋　ｔ２＋　ｔａｌ　ｔ４は各固定
子コイル２，３．４が夫々第２図（（り　、　（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の回転によって
固定子コイル２が受ける磁束密度φ０の経時的変化を示
すものであって、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°、２４
０°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図によシ、このモータ駆動回路
の動作について説明する。

いま、時刻ｔ０において、第２図（ｅ）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’ｉ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Ｉ２１１
．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の駆動電流工２とロータ１の磁
束密度４１との積に比例したトルクＴ２がロータｌ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、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φ１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の駆動電流工、
によるトルクＴ２は漸次増加し、固定子コイル３の駆動
電流工、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１□Ｉ　Ｉ、
が流れ、同定子コイル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、とでロータ１にトルクＴ４が生じ、トルクＴ
２と相まってロータ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Ｔ４は漸次増加する０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（、
）に示す位置に達してトルりＩ４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
動型、流Ｉ３．　Ｉ４が流れ、この駆動電流■、によっ
てロータ１にトルクＴ３が生ずる。トルクＴ３　＋　Ｉ
４によってロータ１は回転し、この回転にともなってト
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Ｉ２．　Ｉ、が流れ、この駆動電流工２
によってロータ１にトルクＴ２が生ずるｏ　トルク’ｒ
２．’ｒ３によってロータ１は回転し、この回転に伴な
ってトルク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って、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Ｔ、　（Ｔ
、＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ、）は常に一定にならず、第３図（
ｈ）に示すようにトルクリップルを含んでいる。

このトルクリップルのために、ロータ１は定速で回転し
ない。

従来は、このトルクリップルを除去するため、トルクリ
ップルの周期よシも短い時間間隔で、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
ことができなかった。また、ロータ１の重量を太きくし
たシ、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φ軽量化に伴い、このような手
段を用いるこ−とができなくなった。

〔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
クリッ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
銹起される逆起電力からトルクリップルを表わす信号を
検出し、該信号によシ該各固定子コイルに供給される電
流を増減し、該トルクリッ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
すブロック図であって、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、２１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シ、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゜１
６．１７のペース端子は、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シ、それらのトラン
ジスタは、ロータの回転に伴って磁界方向の切換わシ位
置に同期して、オン・オフの動作が行なわれるようにな
っている。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って、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
によっ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ｅ工
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τ１、固定子コイル２の一
端Ｘに生ずる逆起電力ｅ０は、第６図（ａ）の実線で示
すように、直流電圧源１１つ電源電圧Ｅ０に固定される
。とのことは、第５図に示す逆起電力ｅ１が期間１１に
電源電圧Ｅ０に引き上げられたことになシ、このために
、固定子コイル３．４の一端７＋ｚに生ずる逆起電力ｅ
２　、　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Ｅｏに固定さ
れると、固定子コイル２，４の一端Ｘ。

２に生ずる逆起電力ｅｌ、ｅ３は引き上けられ、トラン
ジスタ５がオンして固定子コイル４の一嬬ｙ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ｅ、、ｅ２は
引き上げられる。

したがって、固定子コイル２，３．４の一端Ｘ。

ｙ、ｚに生ずる各逆起電力ｅ１１　ｅ２１　ｅ３は、第
６図（ａ）に示すように、最大値が電源電圧Ｅ。Ｋ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
０これら逆起電力ｅｌ、　ｅ２．　ｅ３は検波器２４に供
給される。検波器２４は、順次逆起電力ｅ□、　ｅ２．
　ｅ３のうちで最も低いレベルのものを検出し、第６図
（ｂ）に示すリップル状の検波電圧ｅ８を出力する。こ
の検波電圧ｅＢ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Ｔ。のトルクリップルと
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．　ｅ
３のウチ最も高いレベルのものと低いレベルのもの全検
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、卯、５図に示す逆起電力ｅ１．　ｅ
２．　ｅ３から第６図（ｂ）に示す検波出力電圧ｅＢを
得ることができる。

この検波出力電圧ｅＢは可変利得増幅器２１に供準電圧
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エアを検出し、この電流工、に
比例しだ電圧ｅ、を発生する。

固定子コイル２，３；　４は、内部抵抗を有しておシ、
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ｅｌ、　ｅ２１　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、シ
たがって、検波出力電圧ｅＢ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シ、可変
利得増幅器２１は、検波出力電圧ｅＢ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ップ
ルを補正するための補正電圧ｅＴを発生する。

この補正電圧ｅＴ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ｅｙ１は差
動増幅器１９に供給され、電流検出器２２からの電圧ｅ
８が合成される。差動増幅器１９の出力電圧ｅＩは電流
源１８の制御電圧となり、出力電圧ｅＩ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によって第１図に示したトランジスタ
８，９．１０と同様にオン、オフ制御されておシ、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のペースに電流源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ｈＦＥ倍したコレクタ電流が、駆動電流
として、トランジスタ６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】８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ｅ８が差動増幅
器２０の出力電圧ｅＭと等しくなるように、フィードバ
ック制御を行なう。かかるフィードバック制御によシ、
トランジスタ８，９．１０のｈＦＥのバラツキが眼状さ
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ｅＴ
に応じて変化する。この場合、補正電圧ｅ７は先のトル
クリップル（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）ｆｔ同一
時間軸で連らねて示すと、第７図（ａ）に示すようにな
シ、このようにして表わされる駆動電流エエには、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
生ずるトルクリップルＴ。（第７図（ｂ））とは逆相の
リップルが生じ、この駆動電流ＩＸとロータ１による磁
束密度グ。（第３図（ａ））との相互作用によシ、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。したがって、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８１．
８２１８３は固定子コイル２，３．４が受ける磁束密度
の変化によって生じ、ロータに生ずるトルクに非常によ
く対応しているから、はぼ正確なトルクリップルの補正
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っ
てロータに生ずるトルクリップルが不規則なものであっ
ても、逆起電力ｅ□＋　８２＋　８３はそれに応じて変
化するものであるから、かかるトルクリップルを充分に
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ｅｃを増減すると、これにともなって電
流検出器２２の電圧降下ｅｓが差動増幅器２０の出力電
圧ｅＭ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に流れる電流が埠減してロータの
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って、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゜４６．４
７．４８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゜５３．５
４，５５．５６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’ｔ＋＝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）Ｋ比例した電
流が得られるようになっている。

なお、５９．６０は定電圧電源である。６１゜６２．６
３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の逆起電力によって、各コイル
２．３．４の一端Ｘ　＋　Ｖ　＋　Ｚに生じる電圧は、
検波器２４のダイオード２６，２７．２８によシ検波さ
れ、第６図（ｂ）に示すようなリップルを有する検波出
力電圧ｅａが得られる。ただし、この検波出力電圧ｅａ
は固定子コイル２，３．４の内部抵抗６１，６２．６３
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■工は、抵抗２
９の両端電圧として抄出される。

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Ｗ５
９に、まだ、そのエミッ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、エミッタ抵抗４０とともにエミッ
タ接地増幅器を形成しており、そのペース端子はトラン
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）シ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のエミッタ端子は定電圧
源５９に接続され、ベース端子はｐｎｐ）ランジスタ４
２のベース端子に接続されている。したがって、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のエミッタ端子は定電圧源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に流れる駆動電流工、に比
べて無視できる程度に充分小さく、マた、抵抗２９の抵
抗値をＲ２Ｇ、抵抗４０の抵抗値を鳥。、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の抵抗値を等しくシ、これらの
抵抗値ｆ：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のエミッタ電圧は、駆動電流エエによる抵抗
２９の電圧降下Ｒ２９・工、に等しり、シたがって、ト
ランジスタ３８のエミッタ電圧もＲ２９・■工に等しい
。この結果、トランジスタ３８のエミッタ抵抗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、シたがって、トランジスタ４２のコレクタ
電流が流れることによって生ずる抵抗４３の電圧降下は
、となシ、上記（１）式からこの電圧降下は、２ｒ・ＩＸ
となる。電流検出器２２の抵抗２９に流れる駆動電流エ
エは、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つが直列となシ、これら２つの固定子コイルに流
れる駆動電流であって、固定子コイル２，３．４の一端
ｘ＋７あるいは２に生ずる逆起電力ｅｌ、　ｅ２．　ｅ
３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■工による電圧降下２ｒｓＩ
Ｘを含んでいる。

抵抗４３に生ずる電圧降下２ｒ・エエは、検波器２４の
検波出力電圧ｅＢに含まれる内部抵抗６１゜６２．６３
による電圧降下２ｒ・Ｉｘｆ：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ｅＢ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）ランジス
タ３１とともに差動増幅器を形成するｎｐｎトランジス
タ３０のべ＝−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のエミッタ端子はともにｐｎｐ）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って、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）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３２．３
３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、エミッタ間には、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によって
決まる利得で増幅され、補正電圧ｅＴとして差動増幅器
２０に供給される。このトキ、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、したがって、駆動電流Ｉ、に比例し
ている。

そこで、可変利得増幅器２１の利得は、この駆動電流エ
エに応じて利得が制御される。この利得制御は、駆動電
流Ｉｘ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、駆動電流エエが質化す
ると、ロータに生ずるトルク、リップルも変化するが、
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＋１’でこの変化するトルクリップルを補正するこ
とができず、このために、駆動電流ｌＸに応じて利得を
変化させ、トルクリップルを除けるように補正電圧ｅＴ
を調整する０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ｅＴ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のペースに印加され
、他方のｐｎｐ）ランジスタ４４のベースには、入力端
子２５から制御電圧ｅｃが印加されるＯトランジスタ４
４．４５のエミッタ端子は、ともに定電流源５０を介し
て定電圧源６０に接続され、壕だ、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）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）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のエミッタ
端子にはや荷抵抗４９が接続されている。

そこで、トランジスタ４４のペースに印加される制御電
圧ｅｃとトランジスタ４５のベースに印加される補正電
圧ｅＴとの合成電圧が負荷抵抗４９に生じ、出力電圧ｅ
ｙ１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）ラ
ンジスタ５１のベースに差動増幅器２０の出力電圧ｅＭ
が印加され、他方のｐｎｐ）ランラスタ５２０ベースに
電流検出器２２の抵抗２９に生じた電圧ｅＢが印加され
る。また、トランジスタ５１．５２のエミッタ端子はと
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ｎ
ｐｎ）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）ランジスタ５４のコレク
タ端子に夫々接続されておシ、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）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
ミッタ端子が定電圧源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０かかる構成において、トランジスタ５１．５２の夫々の
ペースに印加される電圧ｅＭ、　ｅ８の差電圧がトラン
ジスタ５５０ペースに印加され、このトランジスタ５５
にはこのペース電圧に応じたコレクタ電流が流れる。

電流源１８はｐｎｐ）ランジスタ５８からなシ、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５
８のエミッタ端子は定電圧源６０に接続され、コレクタ
端子はトランジスタ１５．１６．１７のエミッタ端子に
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。したがって、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ｅＢ（と電流検出器２２の抵抗２
９に生ずる電圧ｅ８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を通ってトランジスタ８．９あるいは
１００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ｈＦＥ倍のコレクタ電流
が生じ、このコレクタ電流が、駆動電流エエとして固定
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ｈＦＥ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、駆動電流エエも変化する
。これとともに、電流検出器２２の抵抗２９に生ずる電
圧ｅ８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■工も変化して抵抗２９に生ずる電圧ｅ８と差動増幅
器２０の出力電圧ｅＭとが等しくなるように、駆動電流
■工が設定される。したがって、トランジスタ８，９゜
１０にｈＦＥのバラツキがあっても、駆動電流Ｉｘは一
定に保持される。

以上のように、この実施例は、駆動電流によってロータ
に生ずるトルクリップルを制御するに際し、固定子コイ
ルに生ずる逆％ｌ？力を検出して補正信号を得、該補正
信号によっ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か今に際し、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ｈＦＥ
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
ップルとは、ともにロータによる磁束によって生ずるも
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。

したがって、かかる補正信号によってロータに生ずるト
ルクリップルｔｔｔ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図にょシ、単相直流ブラシレ
ス七−夕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
であって、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シ、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ック図であって、６５
．６６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で、ロータ１′は、第
９図（ａ）に示すように、大きな領域の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、小さ々領域の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ＮＷ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
よって磁束歪みが生ずる。

固定子コイル６５，６６け、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
気角全基準とすると、これら固定子コイル６５．６６は
電気角１８００で配置されており、第９しｌ　（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７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′は組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１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ってロータ１′にトルクをケ
じさせる部分（すなわち、紙面に垂直な部分であって、
以下、トルク発生部分という）Ｐ１１Ｐ２が受ける磁束
をみると、トルク発生部分ｐ０が受ける磁束は、第１０
図（ａ）の一点鎖線φ１□のように変化−シ、トルク発
生部分ｐ２が受ける磁束は、同じく２点鎖線φ、２のよ
うに変化する。しだがって、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φ０．φ２の総和であって、第１０図（ａ）の実線
φ、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、を１８θ°位相
シフトしたｌｌ！２となる。

一方、固定子コイル６５．６６は、電気角でｉ　ｓ　ｏ
”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
電流工。を流し始め、固定子コイル６６の通電を断つと
、この駆動電流工。と磁束φ□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６５．６６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ｔ２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Ｉ。分
流し始める。すると、固定子コイル６６の駆動電流Ｉ。

と磁束φ２との積に比例したトルクがロータ１′に生じ
、ロータｌ′はさらに回転して相対的に固定子コイル６
５゜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シ、連続的にト
ルクが生じてロータ１′は回転しつづける０この場合、第１Ｏ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極によって磁束歪みが生じ
た磁束を受けた期間である。これは、ロータ１′による
磁束−１１ＬＩ２の出来る限シ平坦な部分でトルクな生
じさせるようにするためであって、結果、ロータ１′に
生ずるトルク＋ｒ、ｌ、は、第１０図（ｅ）に示すよう
になる。

しかし、このように、／」・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．−
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
電流工。が一定であることから、ロータ１′に生ずるト
ルクＴ６は、８１０図（ｅ）に示すように、トルクリッ
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
フリラプス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によシ、トランジスタ６９゜７０が交互に
オン、オフされる。いマ、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ｈｐｇ（）ランジ
スタロ７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０固足子コイル６５．６６が電気角で１８００８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ｌこがって、
同足子コイル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φ１（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（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？、
（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φ２と同様に変化する。

したがって、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った電圧病が佑じ、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−っだ電圧ｅ６が生ずる。

これらの電圧”ｉｒｅ≦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五を
得る。この場合、第１０図（ａ）　、　（ｂ）から明ら
かなように、磁束φ１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φ２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の通電期間であシ、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６６０通電期間である。

したがって、検波出力電圧ｅｋ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ップルに応じた波形
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って、差動増＠器１９の出力
電圧ｅ１によって電流源１８が制御され、固定子コイル
６５．６６に流れる駆動電流域は、第１２図（ａ）に示
すように、ロータに生ずるトルクリップルに応じて変化
し、固定子コイル６５、Ｇ６に一定の駆動電流を流した
ときに、第１．２図（ｂ）の破線で示すように、リップ
ルを有すトルクＴ８が生じていたものが、トルクリップ
ルが除かれて、同図（ｂ）の笑線で示すように、・一定
のトルクＴ妥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フを対象に
して実施例全説明したが、本発明は、任意の相数の直流
ブラシレスモーフに適用すること≠；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
を確集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、トルクリッ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って
、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実施例を示すブロック図、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
例を示すブロック図、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。第１図第３図ｔｌｔ２　ｔ３　ｔ４第４図第５１刈第６図 σａ第７図第８図第９図１′ 第７０図

Claims

【特許請求の範囲】

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補正電圧を発生するＭ
ｌ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２の手段とを設け、前記ロータに生ずるトルクリ
ップルを制御することができるように構成したことを特
徴とす名モータ駆動回路。