JP2001298980A - 直流モータの回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で且つスペースを占有しない構成によ
り、ブラシ式直流モータの回転方向毎に回転速度および
回転数を的確に検出し、効果的な回転制御をする。 【解決手段】 直流モータ１３には、回転検出用ブラシ
ＢＤ２ａ，ＢＤ２ｂを設け、これらにより得られる回転
検出信号は、ノイズが除去され、回転検出信号選択信号
に応じた一方が選択されて、比較器１４に与えられる。
比較器１４は、回転検出信号と比較基準電圧とを比較し
て、回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパル
ス列を出力する。モータ制御回路１５のパルス間隔計測
手段１５１は、比較器１４の出力パルスのパルス間隔を
計測して回転速度算出手段１５２に与え、パルス間隔に
基づいてモータの回転速度を算出する。速度−電圧換算
手段１５３は、回転速度算出手段１５２により算出され
た回転速度と目標とする回転速度に基づき、目標とする
回転速度にするための駆動電圧を出力可変電源回路１１
に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械的作動の駆動
源として直流モータ（ＤＣモータ）を用い且つ該直流モ
ータの回転速度の安定化および累積回転数の制御が要求
される装置に係り、特に、回転子コイルに接続され且つ
該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に、固
定子と一体的に設けられた一対の電極用ブラシを摺接
し、直流駆動電圧を、該電極用ブラシおよび整流子によ
り切換えて前記回転子コイルに供給して、直流モータに
おける前記回転子の回転方向、回転速度および回転位置
の少なくともいずれかを検出して前記回転子の回転動作
を制御するのに好適な直流モータの回転制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カメラにおけるズームレンズか
らなる撮影レンズをズーミングさせるためのズーム動
作、測距情報等の被写体距離情報に基づき撮影レンズお
よび結像面の少なくとも一方を光軸に沿ってフォーカシ
ング駆動して合焦させるためのフォーカス駆動、あるい
は撮影フィルムの巻上げおよび巻戻しを行なうためのフ
ィルム給送駆動などの機械的作動の駆動源として、ブラ
シ式の直流モータが用いられることが多い。ブラシ式の
直流モータは、固定子に永久磁石等を用いた複数の固定
磁極を形成し、回転子の複数の磁極を形成する複数の回
転子コイルに、回転子と一体に回転する整流子および固
定子側から該整流子に摺接するブラシを介して、直流駆
動電圧を回転角度に応じて切換えて供給して回転子を回
転させる。

【０００３】このような直流モータとしては、例えば３
極モータの場合、図１０に示すように、直流駆動電源Ｅ
０から一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２を介し
て、これら一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２に摺
接する整流子ＣＭ０に給電する。一対の電極用ブラシＢ
０１およびＢ０２は、整流子ＣＭ０に対して１８０°異
なる位置で当接している。整流子ＣＭ０は、回転子と一
体に動作する円筒面を形成して設けられ、この場合、該
円筒面を等角度間隔でほぼ１２０°毎に３等分した接片
で構成される。整流子ＣＭ０の各隣接する接片間に３個
の回転子コイルがそれぞれ接続されて、これら回転子コ
イルにより３個の回転子磁極を形成する。これら回転子
磁極は、回転角度に応じて、電極用ブラシＢ０１および
Ｂ０２と整流子ＣＭ０の各接片との接触状態が変化する
ことによって、極性が変動して、固定子側の永久磁石か
らなる、例えば一対の固定子磁極（図示せず）との間で
回転駆動力を発生する。回転子の回転に伴い、各回転子
磁極が各固定子磁極に逐次対峙し且つ電極用ブラシＢ０
１およびＢ０２と整流子ＣＭ０の各接片との接触状態が
変化して、各回転子磁極の極性が逐次変動することによ
って、回転子が継続的に回転する。

【０００４】すなわち、電源Ｅ０から一対の電極用ブラ
シＢ０１およびＢ０２に電圧が印加されると、電極用ブ
ラシＢ０１およびＢ０２のうちの一方から他方に回転子
コイルを介して電流が流れ、回転子コイルにより磁界を
発生して、回転子磁極を形成する。このように回転子コ
イルにより発生した磁界と、固定子磁極による磁界との
作用により、回転子が回転する。このようなモータの回
転を検出する方法としては、ロータリエンコーダ方式が
一般的である。すなわち、モータの回転出力軸またはそ
れに応動する伝達機構内に、周面にスリットを形成した
回転スリット円盤を設け、該回転スリット円盤の周面の
スリットをフォトインタラプタで検出することにより、
回転を検出する。この方法は、的確な回転検出を行なう
ことができるが、ロータリエンコーダを構成する回転ス
リット円盤およびフォトインタラプタ等が必要となり、
そのためのスペースの増大およびコストの上昇を伴うこ
ととなる。

【０００５】また、図１１および図１２に示すようにモ
ータに流れる電流のリップルから回転を検出する方法も
ある。すなわち、図１１に示すように、駆動電源Ｅ０か
らモータの駆動電流を一方の、例えば電極用ブラシＢ０
２に給電する給電路に抵抗Ｒ０を直列に介挿して、抵抗
Ｒ０の端子電圧を検出して、図１２に示すような６０°
周期のリップル波形を得る。このリップル波形は、回転
子の回転角度位置に対応しているから、これを適宜波形
整形するなどして、回転角度位置に応じたパルス信号を
得ることができる。この方法は、コストおよびスペース
の面では有利であるが、ノイズ等による誤検出のおそれ
があるなど、検出精度の面で不安がある。これに対し
て、特開平４−１９０６５８号公報および特開平６−１
８９５０４号公報等には、一対の電極用ブラシとは別に
一対の回転検出用ブラシを設けて回転検出を行なう方式
が示されている。一対の回転検出用ブラシは、一対の電
極用ブラシと同様に整流子に摺接して、整流子にあらわ
れる電圧を検出する。これら一対の回転検出用ブラシで
検出した信号を用いて回転子の回転を検出する。

【０００６】上記特開平４−１９０６５８号公報には、
具体的には、例えば、図１３に示すような構成が開示さ
れている。モータＭ０の一対の電極用ブラシＢ０１およ
びＢ０２とは別途に一対の回転検出用ブラシを構成する
第１の回転検出用ブラシＢＤ０ａおよび第２の回転検出
用ブラシＢＤ０ｂが設けられている。まず、モータ駆動
系の構成について説明する。第２の回転検出用ブラシＢ
Ｄ０ｂには、微分回路１０１、時定数リセット回路１０
２および時定数回路１０３が順次接続されている。比較
基準電圧発生部１０４の出力が反転入力端に接続された
比較器１０５の非反転入力端に上記時定数回路１０３の
出力が接続される。比較器１０５の出力は、図示極性の
ダイオード１０６を介してリレー１０７（の励磁コイ
ル）の一端に接続される。リレー１０７（の励磁コイ
ル）の他端は、駆動電源Ｅ０の一端に接続される。

【０００７】駆動電源Ｅ０には、リレー１０７の接点１
０７ａを介して一対の電極用ブラシＢ０１およびＢ０２
が接続されている。リレー１０７（の励磁コイル）の前
記一端は、図示極性のダイオード１０８を介してモータ
起動回路１０９のトランジスタ１０９ａのコレクタに接
続されている。トランジスタ１０９ａのベースには、抵
抗１０９ｂを介してモータ起動信号が供給され、トラン
ジスタ１０９ａのベースとエミッタとの間に抵抗１０９
ｃが接続されている。トランジスタ１０９ａのエミッタ
は、駆動電源Ｅ０の他端に接続されている。また、回転
方向検知系は、次のように構成される。第１の回転検出
用ブラシＢＤ０ａは、第１の電圧変換回路１１０ａを介
してフリップフロップ（Ｄ−フリップフロップ）１１１
のデータ端Ｄに接続されている。第２の回転検出用ブラ
シＢＤ０ｂは、第２の電圧変換回路１１０ｂを介してフ
リップフロップ１１１のクロック端Ｃに接続されてい
る。

【０００８】図１４に、このような構成におけるモータ
駆動系の各部の信号波形、つまり、モータ起動回路１０
９に入力されるモータ起動信号、第２の回転検出用ブラ
シＢＤ０ｂの検出信号ＶＢＢ、微分回路１０１の出力信
号ＳＢ０、時定数回路１０３の出力信号ＳＣ０、比較器
１０５の出力信号ＳＤ０、リレー１０７の動作信号およ
び駆動電源Ｅ０からモータＭ０への駆動電源供給の各波
形が示されている。モータ起動信号によりモータ起動回
路１０９の トランジスタ１０９ａがオンとなると、リ
レー１０７がオンとなって接点１０７ａが閉じ、電極用
ブラシＢ０１およびＢ０２を介してモータＭ０に電力が
供給され、モータＭ０の回転が開始される。モータＭ０
の回転に伴い第２の回転検出用ブラシＢＤ０ｂからパル
ス列ＶＢＢが出力され、微分回路１０１で微分されて、
各パルスの前縁に同期した信号ＳＢ０が時定数リセット
回路１０２に供給される。時定数リセット回路１０２
は、信号ＳＢ０に同期して時定数回路１０３をリセット
し、時定数回路１０３から信号ＳＣ０として図１４に示
すような信号を出力させる。

【０００９】モータＭ０が通常の回転速度で回転してい
る定常状態においては、時定数回路１０３の出力信号Ｓ
Ｃ０が比較基準電圧発生部１０４から供給される比較基
準電圧を超えることはない。この状態では、比較器１０
５の出力信号ＳＤ０は“Ｌ（低レベル）”であり、リレ
ー１０７は励磁されオン状態を続けて、モータＭ０に対
する給電は維持される。ところが、過負荷等によりモー
タＭ０の回転速度が低下すると、時定数回路１０３の出
力信号ＳＣ０が比較基準電圧を超え、比較器１０５の出
力信号ＳＤ０が“Ｈ（高レベル）”となり、リレー１０
７に励磁電流が流れなくなってオフとなり、接点１０７
ａが開いてモータＭ０に対する給電は停止される。この
ようにして、モータＭ０の回転速度の低下を検出し、モ
ータＭ０を停止させて、モータＭ０に過大な電流が流れ
続けることを防止する。

【００１０】また、図１５に回転方向検知系の各部の信
号波形を示す。図１５には、回転方向が時計方向ＣＷ
（clockwise）および反時計方向（counterclockwise）
にそれぞれ回転した場合の、第１の回転検出用ブラシＢ
Ｄ０ａの出力ＶＢＡ、第２の回転検出用ブラシＢＤ０ｂ
の出力ＶＢＢ、第１の電圧変換回路１１０ａの出力Ｓ
Ａ、第２の電圧変換回路１１０ｂの出力ＳＢ、フリップ
フロップ１１１の出力、すなわち最終的な回転方向検知
信号ＲＳの各波形を示している。モータＭ０が時計方向
に回転すると、第１の回転検出用ブラシＢＤ０ａから図
示のように電圧Ｅｏと電圧Ｅｏ／２との間でのレベル変
化による負極性のパルス波形の出力ＶＢＡが出力され、
第２の回転検出用ブラシＢＤ０ｂから図示のように電圧
“０”と電圧Ｅｏ／２との間でのレベル変化による正極
性のパルス波形の出力ＶＢＢが出力される。これらパル
ス出力ＶＢＡとＶＢＢとは、パルス出力ＶＢＢが、パル
ス出力ＶＢＡに対して、第１の回転検出用ブラシＢＤ０
ａと第２の回転検出用ブラシＢＤ０ｂとの整流子に対す
る摺接位置の回転角度間隔に基づく位相差ぶんだけ、位
相遅れをもって出力される。

【００１１】第１および第２の電圧変換回路１１０ａお
よび１１０ｂは、各々与えられたパルス波形を“Ｈ”と
“Ｌ”との間のパルス波形ＳＡおよびＳＢに変換し、フ
リップフロップ１１１は、第２の回転検出用ブラシＢＤ
０ｂの出力ＶＢＢに基づくパルス波形ＳＢの立ち上がり
エッジで、第１の回転検出用ブラシＢＤ０ａの出力ＶＢ
Ａに基づくパルス波形ＳＡをラッチする形となり、回転
信号検知信号ＲＳとして“Ｌ”を出力する。モータＭ０
が反時計方向に回転すると、第１の回転検出用ブラシＢ
Ｄ０ａからは、図示のように、電圧“０”と電圧Ｅｏ／
２との間でのレベル変化による正極性のパルス波形の出
力ＶＢＡが出力され、第２の回転検出用ブラシＢＤ０ｂ
からは、図示のように電圧Ｅｏと電圧Ｅｏ／２との間で
のレベル変化による負極性のパルス波形の出力ＶＢＡが
出力される。

【００１２】これらパルス出力ＶＢＡとＶＢＢとは、パ
ルス出力ＶＢＢが、パルス出力ＶＢＡに対して、第１の
回転検出用ブラシＢＤ０ａと第２の回転検出用ブラシＢ
Ｄ０ｂとの整流子に対する摺接位置の回転角度間隔に基
づく位相差ぶんだけ、位相進みをもって出力される。第
１および第２の電圧変換回路１１０ａおよび１１０ｂ
は、各々与えられたパルス波形を“Ｈ”と“Ｌ”との間
のパルス波形ＳＡおよびＳＢに変換し、フリップフロッ
プ１１１は、第２の回転検出用ブラシＢＤ０ｂの出力Ｖ
ＢＢに基づくパルス波形ＳＢの立ち上がりエッジで、第
１の回転検出用ブラシＢＤ０ａの出力ＶＢＡに基づくパ
ルス波形ＳＡをラッチする形となり、回転信号検知信号
ＲＳとして“Ｈ”を出力する。このようにして、回転方
向を検出することができる。

【００１３】また、特開平６−１８９５０４号公報に
は、上述とほぼ同様の構成において、回転検出用ブラシ
に抵抗を持たせることが示されている。特開平６−１８
９５０４号公報では、回転検出用ブラシが、整流子の２
つの接触片に同時に接触した際に、各接触片間のギャッ
プにおける抵抗分を規定することにより、直流モータの
出力トルクの低下を抑制し、且つノイズを低減して回転
検知精度を向上することが示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開平４−１
９０６５８号公報等には、モータの回転速度がある程度
よりも低下した場合にのみリレーを動作させることおよ
び単に回転方向を検出することが示されているに過ぎ
ず、回転方向、回転数、回転速度および回転位置等を高
精度に検出し、回転方向制御、回転数制御および回転速
度制御等に利用するための技術については明確に示され
ていない。本発明は、上述した事情に鑑みてなされたも
ので、簡単で且つスペースを占有しない構成により、ブ
ラシ式直流モータの回転速度および回転数を的確に検出
し、効果的な回転制御を可能とする直流モータの回転制
御装置を提供することを目的としている。

【００１５】本発明の請求項１の目的は、特に、スペー
スをとらない簡単な構成で、効果的な回転検出に基づく
適切な回転制御を可能とする直流モータの回転制御装置
を提供することにある。本発明の請求項２の目的は、特
に、スペースをとらない簡単な構成で、効果的な回転検
出に基づき、目標とする累積回転数に速やかに到達し得
る適切な回転制御を可能とする直流モータの回転制御装
置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明に係る直流モータの回転制御装置は、上述した目的を
達成するために、回転子コイルに接続され且つ該回転子
コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流
駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに
供給する一対の電極用ブラシを、固定子と一体的に設け
た直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制
御装置において、前記一対の電極用ブラシとは別途に固
定子側に設けられ、前記回転子の回転を検出するための
一対の回転検出用ブラシと、前記一対の電極用ブラシに
前記直流駆動電圧を供給して当該直流モータを駆動する
モータ駆動回路と、電圧が変更可能な直流電源と、比較
基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、前記一対の回
転検出用ブラシからそれぞれ出力される回転検出信号の
うちのいずれか一方を回転駆動方向に応じて選択する回
転検出信号選択手段と、前記回転検出信号選択手段によ
り選択された前記一対の回転検出用ブラシのうちの前記
一方の回転検出用ブラシにより検出された回転検出信号
に基づく電圧と前記基準電圧生成手段により生成される
比較基準電圧とを比較する比較器と、前記比較器の出力
に応動して前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回
路とを具備し、且つ前記モータ制御回路は、前記比較器
の出力パルスのパルス間隔を計測するパルス間隔計測手
段と、前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔
に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出
手段と、前記回転速度算出手段で算出された回転速度と
目標とする回転速度とに基づいて前記一対の電極用ブラ
シに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−
電圧換算手段と、前記速度−電圧換算手段の演算結果に
基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モ
ータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標とす
る回転速度とする駆動電圧制御手段とを含むことを特徴
としている。

【００１７】請求項２に記載した本発明に係る直流モー
タの回転制御装置は、回転子コイルに接続され且つ該回
転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、
直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイ
ルに供給する一対の電極用ブラシを、固定子と一体的に
設けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回
転制御装置において、前記一対の電極用ブラシとは別途
に固定子側に設けられ、前記回転子の回転を検出するた
めの一対の回転検出用ブラシと、前記一対の電極用ブラ
シに前記直流駆動電圧を供給して当該直流モータを駆動
するモータ駆動回路と、電圧が変更可能な直流電源と、
比較基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、前記一対
の回転検出用ブラシからそれぞれ出力される回転検出信
号のうちのいずれか一方を回転駆動方向に応じて選択す
る回転検出信号選択手段と、前記回転検出信号選択手段
により選択された前記一対の回転検出用ブラシのうちの
前記一方の回転検出用ブラシにより検出された回転検出
信号に基づく電圧と前記基準電圧生成手段により生成さ
れる比較基準電圧とを比較する比較器と、前記比較器の
出力に応動して前記モータ駆動回路を制御するモータ制
御回路とを具備し、且つ前記モータ制御回路は、前記比
較器の出力パルスのパルス数を計数するパルス計数手段
と、前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づい
て前記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段
と、前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回
転数とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、
前記比較器の出力パルスのパルス間隔を計測するパルス
間隔計測手段と、前記パルス間隔計測手段で計測された
パルス間隔に基づいて前記回転子の回転速度を求める回
転速度算出手段と、前記回転速度算出手段で算出された
回転速度と目標とする回転速度とに基づいて前記一対の
電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算
する速度−電圧換算手段と、前記残存回転数算出手段に
より求められた残存回転数が、少なくとも１つの予め設
定された残存回転数に達したか否かを判断して、該残存
回転数に応じて目標とする回転速度を切替えて前記速度
−電圧換算手段に供給するモータ速度切替え判断手段
と、前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電
圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路
に供給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度と
する駆動電圧制御手段とを含むことを特徴としている。

【００１８】

【作用】すなわち、本発明の請求項１による直流モータ
の回転制御装置は、回転子コイルに接続され且つ該回転
子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直
流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイル
に供給する一対の電極用ブラシを、固定子と一体的に設
けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転
制御装置において、前記一対の電極用ブラシとは別途に
固定子側に、前記回転子の回転を検出するための一対の
回転検出用ブラシを設け、比較基準電圧を基準電圧生成
手段により生成し、前記一対の回転検出用ブラシにより
検出される回転検出信号のうち回転駆動方向に応じたい
ずれか一方を回転検出信号選択手段により選択し、この
回転検出信号選択手段により選択された回転検出信号に
基づく電圧と前記基準電圧生成手段により生成される比
較基準電圧とを比較器で比較するとともに、前記比較器
の出力に応動するモータ制御回路によって、前記一対の
電極用ブラシに直流駆動電圧を供給するモータ駆動回路
を制御する。

【００１９】そして、前記モータ制御回路は、前記比較
器の出力パルスのパルス間隔を計測するパルス間隔計測
手段、前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔
に基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出
手段、前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目
標とする回転速度とに基づいて前記一対の電極用ブラシ
に供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電
圧換算手段、および前記速度−電圧換算手段の演算結果
に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動電圧を前記
モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し前記目標と
する回転速度とする駆動電圧制御手段を含んでいる。こ
のような構成により、特に、簡単で且つスペースを占有
しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの効果的な回
転検出に基づく適切な回転制御を行なうことが可能とな
る。

【００２０】また、本発明の請求項２による直流モータ
の回転制御装置は、回転子コイルに接続され且つ該回転
子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直
流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイル
に供給する一対の電極用ブラシを、固定子と一体的に設
けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転
制御装置において、前記一対の電極用ブラシとは別途に
固定子側に、前記回転子の回転を検出するための一対の
回転検出用ブラシを設け、比較基準電圧を基準電圧生成
手段により生成し、前記一対の回転検出用ブラシからそ
れぞれ出力される回転検出信号のうちのいずれか一方を
回転検出信号選択手段により回転駆動方向に応じて選択
し、この選択された回転検出信号に基づく電圧と前記基
準電圧生成手段により生成される比較基準電圧とを比較
器により比較するとともに、この比較器の出力に応動す
るモータ制御回路によって、前記一対の電極用ブラシに
直流駆動電圧を供給するモータ駆動回路を制御する。そ
して、前記モータ制御回路は、前記比較器の出力パルス
のパルス数を計数するパルス計数手段、前記パルス計数
手段で計数されたパルス数に基づいて前記回転子の累積
回転数を求める累積回転数算出手段、前記累積回転数算
出手段の出力と目標とする累積回転数とから残存回転数
を求める残存回転数算出手段、前記比較器の出力パルス
のパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段、前記パル
ス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記
回転子の回転速度を求める回転速度算出手段、前記回転
速度算出手段で算出された回転速度と目標とする回転速
度とに基づいて前記一対の電極用ブラシに供給すべき直
流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算手段、前
記残存回転数算出手段により求められた残存回転数が、
少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達したか
否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする回転
速度を切替えて前記速度−電圧換算手段に供給するモー
タ速度切替え判断手段、および前記速度−電圧換算手段
の演算結果に基づく前記電圧値に対応する前記直流駆動
電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動出力を制御し
前記目標とする回転速度とする駆動電圧制御手段を含ん
でいる。このような構成により、特に、簡単で且つスペ
ースを占有しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの
効果的な回転検出に基づき、目標とする累積回転数に速
やかに到達し得る適切な回転制御を行なうことが可能と
なる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づき、図面
を参照して本発明に係る直流モータの回転制御装置を詳
細に説明する。図１および図２は、本発明の第１の実施
の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を示して
いる。図１は、直流モータの回転制御装置全体の構成を
示しており、図２は、図１の直流モータの回転制御装置
における主として出力可変電源回路の構成を詳細に示し
ている。また、図３は、図１および図２に示す直流モー
タの回転制御装置の動作を説明するための要部のフロー
チャートである。図１〜図３に示す本発明の第１の実施
の形態に係る直流モータの回転制御装置の説明に先立
ち、まず本発明で用いている直流モータの回転検出装置
について説明する。

【００２２】図４に示す直流モータの回転検出装置は、
駆動電源Ｅ１からスイッチＳＷ１を介して駆動電力が供
給されて駆動される直流モータＭ１の回転を検出するも
のであり、直流モータＭ１には、一対の電極用ブラシＢ
１１およびＢ１２と一対の回転検出用ブラシＢＤ１ａお
よびＢＤ１ｂを設けている。図４の直流モータの回転検
出装置は、さらに、第１のノイズ除去回路１ａ、第２の
ノイズ除去回路１ｂ、比較基準電圧生成手段２、比較器
３および回転検出信号選択手段４を具備する。第１のノ
イズ除去回路１ａは、第１の回転検出用ブラシＢＤ１ａ
の検出信号の急峻なサージ状の波形等のノイズ成分を除
去する。第２のノイズ除去回路１ｂは、第２の回転検出
用ブラシＢＤ１ｂの検出信号の急峻なサージ状の波形等
のノイズ成分を除去する。第１および第２のノイズ除去
回路１ａおよび１ｂの出力は、回転検出信号選択手段４
で、所要の回転方向に応じていずれか一方が選択され
て、比較器３に供給される。例えば、回転方向が反時計
方向ＣＣＷの場合は、第１のノイズ除去回路１ａの出力
を選択し、回転方向が時計方向ＣＷの場合には、第２の
ノイズ除去回路１ｂの出力を選択して比較器３に供給す
る。

【００２３】比較基準電圧生成手段２は、第１および第
２の回転検出用ブラシＢＤ１ａおよびＢＤ１ｂの検出信
号を回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅のパル
ス列に変換するための比較基準電圧を生成し、比較器３
に供給する。比較器３は、第１および第２の回転検出用
ブラシＢＤ１ａおよびＢＤ１ｂの検出信号から第１およ
び第２のノイズ除去回路１ａおよび１ｂによりノイズが
除去されて、いずれか一方が回転検出信号選択手段４に
より選択された信号と、比較基準電圧生成手段２により
生成される比較基準電圧とを比較して、回転速度に応じ
たパルス周期およびパルス幅のパルス列を出力する。

【００２４】図４に示す直流モータの回転検出装置をさ
らに具体的に構成したのが、図５に示す直流モータの回
転検出装置である。図５に示す直流モータの回転検出装
置は、図４の場合と同様に駆動電源Ｅ１からスイッチＳ
Ｗ１を介して駆動電圧Ｅｏを供給して駆動される直流モ
ータＭ１の回転を検出するものであり、モータＭ１に
は、一対の電極用ブラシＢ１１およびＢ１２とは別途に
一対の回転検出用ブラシＢＤ１ａおよびＢＤ１ｂを設け
ている。図５の回転検出装置は、図４と同様の第１のノ
イズ除去回路１ａ、第２のノイズ除去回路１ｂおよび比
較器３を備え、さらに、図４の比較基準電圧生成手段２
および回転検出信号選択手段４とは若干異なる比較基準
電圧生成手段２Ａおよび回転検出信号選択手段４Ａを具
備する。回転検出信号選択手段４Ａは、互いに連動する
第１のスイッチＳＷ１Ａおよび第２のスイッチＳＷ２で
構成する。

【００２５】第１および第２のノイズ除去回路１ａおよ
び１ｂは、それぞれ第１および第２の回転検出用ブラシ
ＢＤ１ａおよびＢＤ１ｂの検出信号ＶＢ１ＡおよびＶＢ
１Ｂの急峻なサージ状の波形等のノイズ成分を除去する
回路である。回転検出信号選択手段４Ａの第２のスイッ
チＳＷ２は、第１および第２のノイズ除去回路１ａおよ
び１ｂの出力を所要の回転方向（直流モータＭ１の回転
駆動方向）に応じて選択して、比較器３の非反転入力端
（＋側）に供給する。すなわち、回転検出信号選択手段
４Ａの第２のスイッチＳＷ２は、直流モータＭ１の回転
駆動方向に応じて反時計方向ＣＣＷの回転方向を選択し
たときは、第１のノイズ除去回路１ａの出力を選択して
比較器３の非反転入力端に供給する。また、回転検出信
号選択手段４Ａの第２のスイッチＳＷ２は、時計方向Ｃ
Ｗの回転方向を選択したときは、第２のノイズ除去回路
１ｂの出力を選択して比較器３の非反転入力端に供給す
る。回転検出信号選択手段４Ａの第１のスイッチＳＷ１
Ａは、所要の回転方向に応じて、駆動電源Ｅ１から第１
および第２の電極用ブラシＢ１１およびＢ１２に供給す
る電圧の極性を切り替える。すなわち、反時計方向ＣＣ
Ｗの回転を選択するときは、図５に示すように、第１の
電極用ブラシＢ１１に負側（つまり共通低電位側）、第
２の電極用ブラシＢ１２に正側の電位を供給し、また、
時計方向ＣＷの回転を選択するときは、第１の電極用ブ
ラシＢ１１に正側、第２の電極用ブラシＢ１２に負側の
電位を供給する。比較基準電圧生成手段２Ａは、第１お
よび第２の回転検出用ブラシＢＤ１ａおよびＢＤ１ｂの
検出信号を回転速度に応じたパルス周期およびパルス幅
のパルス列に変換するための比較基準電圧を生成して、
比較器３の反転入力端に供給する部分であり、ポテンシ
ョメータＶＲ１により構成される。ポテンショメータＶ
Ｒ１は、その固定側両端が駆動電源Ｅ１の両端にそれぞ
れ接続され、該ポテンショメータＶＲ１の可動端と共通
低電位との間の電圧、例えばＥｏ／４にほぼ相当する電
圧、が比較器３の反転入力端（−側）に供給される。

【００２６】比較器３は、図４の場合とほぼ同様の構成
を有し、第１および第２の回転検出用ブラシＢＤ１ａお
よびＢＤ１ｂの検出信号から第１および第２のノイズ除
去回路１ａおよび１ｂによりノイズが除去された信号の
うちの、回転検出信号選択手段４Ａの第２のスイッチＳ
Ｗ２により選択された一方の信号が非反転入力側（＋
側）に、比較基準電圧生成手段２Ａにより生成される比
較基準電圧（Ｅｏ／４）が反転入力側（−側）にそれぞ
れ供給され、両者を比較する。比較器３は、選択された
第１または第２のノイズ除去回路１ａまたは１ｂの出力
が比較基準電圧（Ｅｏ／４）を超えると電源電圧Ｖｃ
ｃ、つまり“Ｈ（高レベル）”となり、第１または第２
のノイズ除去回路１ａまたは１ｂの出力が比較基準電圧
（Ｅｏ／４）以下では共通低電位つまり“Ｌ（低レベ
ル）”となって、回転速度に応じたパルス周期およびパ
ルス幅のパルス列を出力する。

【００２７】次に、図５の直流モータの回転検出装置の
動作について、図６に示す各部の波形図を参照して説明
する。図６には、第１または第２の回転検出用ブラシＢ
Ｄ１ａまたはＢＤ１ｂの出力信号ＶＢ１ＡまたはＶＢ１
Ｂ、比較器３の非反転入力＋の入力信号ＳＢ１および比
較器３の出力信号ＳＣ１の各信号電圧波形を示してい
る。第１および第２の回転検出用ブラシＢＤ１ａおよび
ＢＤ１ｂを有する直流モータＭ１の第１および第２の電
極用ブラシＢ１１およびＢ１２は、出力電圧Ｅｏの直流
の駆動電源Ｅ１に、回転検出信号選択手段４Ａの第２の
スイッチＳＷ２と連動する第１のスイッチＳＷ１Ａを介
して接続されている。該直流モータＭ１の第１および第
２の回転検出用ブラシＢＤ１ａおよびＢＤ１ｂは、それ
ぞれ第１および第２のノイズ除去回路１ａおよび１ｂに
接続されている。回転検出信号選択手段４Ａにより反時
計方向ＣＣＷの回転が選択されているときには、第１の
ノイズ除去回路１ａによりノイズが除去された第１の回
転検出用ブラシＢＤ１ａの検出信号が、比較器３の非反
転入力端＋に供給される。回転検出信号選択手段４Ａに
より時計方向ＣＷの回転が選択されているときには、第
２のノイズ除去回路１ｂによりノイズが除去された第２
の回転検出用ブラシＢＤ１ｂの検出信号が、比較器３の
非反転入力端＋に供給される。

【００２８】回転検出信号選択手段４Ａの第２のスイッ
チＳＷ２と連動する第１のスイッチＳＷ１Ａは、反時計
方向ＣＣＷの回転を選択するときは、第１の電極用ブラ
シＢ１１に、直流駆動電源Ｅ１の負側（共通低電位）か
ら、そして第２の電極用ブラシＢ１２に、直流駆動電源
Ｅ１の正側から駆動電圧を供給させ、また、時計方向Ｃ
Ｗの回転を選択するときは、第１の電極用ブラシＢ１１
に、直流駆動電源Ｅ１の正側から、そして第２の電極用
ブラシＢ１２に、直流駆動電源Ｅ１の負側（共通低電
位）から駆動電圧を供給させる。この第１のスイッチＳ
Ｗ１Ａの動作により、直流モータＭ１に駆動電源Ｅ１か
らの直流電圧が供給され、第１および第２の電極用ブラ
シＢ１１およびＢ１２を介して回転子コイルが励磁され
て、永久磁石等により磁極が形成された固定子に対し
て、回転子が回転する。この直流モータＭ１の回転によ
り、第１および第２の回転検出用ブラシＢＤ１ａおよび
ＢＤ１ｂにほぼパルス状の電圧信号ＶＢ１ＡおよびＶＢ
１Ｂが発生する。

【００２９】第１または第２の回転検出用ブラシＢＤ１
ａまたはＢＤ１ｂから出力される電圧信号ＶＢ１Ａまた
はＶＢ１Ｂのパルス列の各パルスの前縁部、つまり図６
に示す立ち上がり部分、の急峻なサージ状の波形は、ブ
ラシに当接する整流子の接片が切り替わるときに、各接
片に接続された回転子コイルに流れる電流の大きさが瞬
間的に変化するため、回転子コイルの自己誘導作用によ
り発生する電圧によるものであり、その大きさは、回転
速度に応じてコイルを流れる電流の大きさにより変化す
る。また、各パルス波形の傾斜部分は、回転子コイルに
流れる電流およびコイルの直流抵抗成分により生ずる電
圧と、コイルが磁界中を回転することにより生ずる誘導
電圧とが合成されたものである。高速回転時は後者の誘
導電圧が支配的となり、低速回転時は前者の抵抗成分に
よる電圧が支配的となる。したがって、この傾斜部分の
傾斜角度は、回転が低速であるほど傾斜が緩やかとな
り、平坦に近くなる。

【００３０】第１または第２のノイズ除去回路１ａまた
は１ｂから比較器３の非反転入力端＋への入力信号ＳＢ
１の波形は、上述したサージ波形および回転検出用ブラ
シＢＤ１ａ，ＢＤ１ｂと整流子との接触により生じる機
械的ノイズ等の高周波ノイズが除去されている。比較器
３は、この入力信号ＳＢ１の電圧とポテンショメータＶ
Ｒ１から取り出される、例えば約Ｅｏ／４、の比較基準
電圧とを比較する。このため比較器３の出力信号ＳＣ１
としては、この場合、電圧Ｖｃｃである“Ｈ”と、この
場合、共通低電位、つまりグラウンドレベル（ＧＮ
Ｄ）、である“Ｌ”の２種類のレベルのいずれかしかあ
らわれず、安定した矩形波が得られる。なお、第１およ
び第２のノイズ除去回路１ａおよび１ｂは、使用する直
流モータの特性や使用する電力あるいは信号処理回路シ
ステムの電圧等に応じて適宜構成すれば良く、これら第
１および第２のノイズ除去回路１ａおよび１ｂは、必ず
しも必須の構成ではなく、使用する直流モータの特性や
使用する電力あるいは信号処理回路システムの電圧等に
よっては、省略することもできる。

【００３１】上述した直流モータの回転検出装置を用い
て、例えば図７に示すような直流モータの回転制御装置
を構成することができる。図７に示す直流モータの回転
制御装置は、直流モータＭ２および駆動電源Ｅ２に加え
て、モータ駆動回路５、第１のノイズ除去回路６ａ、第
２のノイズ除去回路６ｂ、比較基準電圧生成手段７、比
較器８、回転検出信号選択手段９およびモータ制御回路
１０を具備する。図７の直流モータの回転制御装置は、
駆動電源Ｅ２からモータ駆動回路５を介して駆動電力が
供給されて駆動される直流モータＭ２の回転を制御する
ものであり、直流モータＭ２には、一対の電極用ブラシ
Ｂ２１およびＢ２２と一対の回転検出用ブラシＢＤ２ａ
およびＢＤ２ｂを設けている。

【００３２】電圧Ｅｏの直流電源からなる駆動電源Ｅ２
の正負出力端間には、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３お
よびＱ４によりブリッジ回路を構成してなるスイッチン
グ部を含むモータ駆動回路５が接続されている。ｐｎｐ
型のトランジスタＱ１およびＱ２のエミッタは、駆動電
源Ｅ２の正側出力端に共通に接続され、これらトランジ
スタＱ１およびＱ２のコレクタは、ｎｐｎ型のトランジ
スタＱ３およびＱ４のコレクタにそれぞれ接続され、ト
ランジスタＱ３およびＱ４のエミッタは、駆動電源Ｅ２
の負側出力端に共通に接続されている。モータ駆動回路
５の出力端子の一方、すなわちトランジスタＱ１のコレ
クタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続点、に直流
モータＭ２の一方の電極用ブラシＢ２１が、モータ駆動
回路５の出力端子の他方、すなわちトランジスタＱ２の
コレクタとトランジスタＱ４のコレクタとの接続点、に
直流モータＭ２の他方の電極用ブラシＢ２２が接続され
ている。

【００３３】モータ駆動回路５の制御入力端は、モータ
制御回路１０に接続されており、モータ制御回路１０か
らのモータ制御信号によって、トランジスタＱ１〜Ｑ４
がオン／オフ制御され、直流モータＭ２の正転、逆転お
よび停止等の制御が行なわれる。回転検出信号選択手段
９は、第１のアナログスイッチＡＳＷ１、第２のアナロ
グスイッチＡＳＷ２およびインバータＩＮＶを有してい
る。第１のアナログスイッチＡＳＷ１および第２のアナ
ログスイッチＡＳＷ２は、各出力端が比較器８の非反転
入力端＋に共通に接続されている。回転検出信号選択手
段９には、外部から回転検出信号選択信号が与えられ、
該回転検出信号選択信号は、第２のアナログスイッチＡ
ＳＷ２の制御入力端には直接、第１のアナログスイッチ
ＡＳＷ１の制御入力端にはインバータＩＮＶを介して供
給される。したがって、第１および第２のアナログスイ
ッチＡＳＷ１およびＡＳＷ２は、回転検出信号選択信号
により相補的に導通状態となり、回転検出信号選択信号
により第１および第２のアナログスイッチＡＳＷ１およ
びＡＳＷ２を選択的にオンとして切り替え動作させるこ
とができる。

【００３４】直流モータＭ２の第１の回転検出用ブラシ
ＢＤ２ａの出力は、第１のノイズ除去回路６ａに入力さ
れ、該第１のノイズ除去回路６ａの出力は、回転検出信
号選択手段９の第１のアナログスイッチＡＳＷ１の入力
端に供給される。第２の回転検出用ブラシＢＤ２ｂの出
力は、第２のノイズ除去回路６ｂに入力され、該第２の
ノイズ除去回路６ｂの出力は、回転検出信号選択手段９
の第２のアナログスイッチＡＳＷ２の入力端に供給され
る。これら第１および第２のノイズ除去回路６ａおよび
６ｂを介してそれぞれ与えられる第１および第２の回転
検出用ブラシＢＤ２ａおよびＢＤ２ｂの出力は、回転検
出信号選択手段９の第１および第２のアナログスイッチ
ＡＳＷ１およびＡＳＷ２により、回転検出信号選択信号
に応じて切換え選択され、比較器８の非反転入力端＋に
供給される。

【００３５】一方、比較基準電圧生成手段７は、図５の
比較基準電圧生成手段２Ａと同様に駆動電源Ｅ２の出力
電圧Ｅｏを分圧するポテンショメータＶＲ１からなり、
このポテンショメータＶＲ１の可動端から取り出した電
位が比較器８の反転入力端に供給される。つまり、ポテ
ンショメータＶＲ１は、電源電圧Ｅｏに比例した電圧を
出力し、例えばポテンショメータＶＲ１は、可動端から
共通低電位に対してほぼＥｏ／４の電圧を取り出すよう
に設定されている。アナログスイッチＡＳＷ１およびＡ
ＳＷ２は、モータ制御回路１０からの回転検出信号選択
信号により、いずれか一方がオンとなり他方がオフとな
るように制御されて、第１および第２のノイズ除去回路
６ａおよび６ｂのうちの一方の出力のみを比較器８の反
転入力端に供給する。比較器８の出力は、モータ制御回
路１０に供給されている。モータ制御回路１０は、マイ
クロコンピュータ等を用いて構成され、比較器８の出力
および必要ならば外部からの制御指示を受けて、モータ
駆動回路５に対するモータ制御信号および回転検出信号
選択手段９に対する回転検出信号選択信号をそれぞれ生
成し、モータ駆動回路５および回転検出信号選択手段９
に供給する。

【００３６】なお、アナログスイッチＡＳＷ１およびＡ
ＳＷ２は、そのコントロール端子の信号の状態が“Ｈ”
であるか“Ｌ”であるかによってオン／オフ動作し、オ
ン状態では、入力端子に入力された電圧をそのまま出力
端子に出力し、オフ状態では、入力端子に入力された電
圧は出力端子に出力しない。具体的には、例えば、コン
トロール端子が“Ｈ”のときオンとなって入力信号を通
過させ、“Ｌ”のときオフとなってハイインピーダンス
状態となる。

【００３７】次に、図７の直流モータの回転制御装置の
動作について、図８に示す各部の波形図を参照して説明
する。図８には、直流モータＭ２が時計方向（ＣＷ）に
回転するときと、反時計方向（ＣＣＷ）に回転するとき
との、回転検出信号選択信号、第１の回転検出用ブラシ
ＢＤ２ａの出力、第２の回転検出用ブラシＢＤ２ｂの出
力、比較器８の非反転入力端の入力信号および比較器８
の出力信号の各信号電圧波形を示している。モータ制御
回路１０からモータ制御信号が出力され、モータ駆動回
路５のトランジスタＱ１およびトランジスタＱ４がオン
となると、モータが時計方向に回転するものとする。そ
れと同時にモータ制御回路１０から回転検出信号選択信
号として“Ｈ”が出力される。直流モータＭ２の第１の
回転検出用ブラシＢＤ２ａの電圧は、第１のノイズ除去
回路６ａを介して回転検出信号選択手段９の第１のアナ
ログスイッチＡＳＷ１に与えられる。

【００３８】同様に、直流モータＭ２の第２の回転検出
用ブラシＢＤ２ｂの電圧は、第２のノイズ除去回路６ｂ
を介して回転検出信号選択手段９の第２のアナログスイ
ッチＡＳＷ２に与えられる。回転検出信号選択手段９に
より選択された一方の回転検出信号が選択され、比較器
８の非反転入力端＋に入力される。この場合、回転検出
信号選択信号が“Ｈ”であるのでアナログスイッチＡＳ
Ｗ１はオフ、アナログスイッチＡＳＷ２がオンとなって
いるので、第２の回転検出用ブラシＢＤ２ｂ側のノイズ
が除去された回転検出信号が選択され、これが比較器８
に入力される。一方、比較器８の反転入力端子−には、
比較基準電圧生成手段７から比較基準電圧が入力されて
いる。比較基準電圧としては、ポテンショメータＶＲ１
で設定された電圧Ｅｏ／４が供給されている。したがっ
て、比較器８の出力には、図８（ａ）に示すような矩形
波が得られることになる。

【００３９】次に、モータ制御回路１０からモータ駆動
回路５のトランジスタＱ２およびトランジスタＱ３をオ
ンとし、直流モータＭ２を反時計方向に回転させるモー
タ制御信号と、回転検出信号選択信号として“Ｌ”の信
号が出力される。そうすると、直流モータＭ２は、反時
計方向に回転し、第１の回転検出用ブラシＢＤ２ａの検
出電圧に基づく電圧が、ノイズ除去回路６ａを経て回転
検出信号選択手段９で選択され、比較器８の非反転入力
端＋において、図８（ｂ）のような波形を呈する。ま
た、比較基準電圧生成手段７から、比較基準電圧とし
て、ポテンショメータＶＲ１で設定された電圧Ｅｏ／４
が供給されている。したがって、比較器８の出力には、
図８（ｂ）に示すような矩形波が得られることになる。

【００４０】このように比較器８の出力には、直流モー
タＭ２の回転信号としてパルス列が得られるわけである
が、例えば、使用するモータの回転検出用ブラシＢＤ２
ａおよびＢＤ２ｂと電極用ブラシＢ２１およびＢ２２と
の角度が４０°の場合、時計方向回転でも反時計方向回
転でもデューティ１／３のパルス列になる。以上のよう
に構成にすれば、直流モータＭ２の両方向の回転に対し
て安定な回転信号を得て、直流モータＭ２を適正に回転
させるべく制御することができる。

【００４１】図７に示す直流モータの回転制御装置は、
駆動電源Ｅ２の出力電圧を一定とし、モータ駆動回路５
のスイッチング制御により、直流モータＭ２を回転制御
しているが、モータの回転速度を、駆動電源Ｅ２に相当
する駆動電源の出力電圧を可変として制御するようにし
たのが、図１〜図３に示す本発明の第１の実施の形態に
係る直流モータの回転制御装置である。本発明の第１の
実施の形態に係る直流モータの回転制御装置の構成を図
１に示している。図１に示す直流モータの回転制御装置
は、出力可変電源回路１１、モータ駆動回路１２、直流
モータ１３、比較器１４およびモータ制御回路１５を具
備する。出力可変電源回路１１、直流モータ１３および
比較器１４は、図７の直流モータの回転制御装置におけ
る駆動電源Ｅ２、直流モータＭ２および比較器８とそれ
ぞれ同様に構成され、直流モータ１３と比較器１４との
間には、図示していないが図７のノイズ除去回路６、比
較基準電圧生成手段７および回転検出信号選択手段９等
と同様の構成が設けられている。

【００４２】モータ駆動回路１２は、図７のモータ駆動
回路５と同様のトランジスタＱ１〜Ｑ４からなるブリッ
ジ回路を有し、且つ直流モータ１３には、図７の直流モ
ータＭ２の場合と同様の一対の電極用ブラシＢ２１およ
びＢ２２と一対の回転検出用ブラシＢＤ２ａおよびＢＤ
２ｂを設けている。モータ制御回路１５は、モータの回
転方向に応じて、回転検出信号選択信号を生成し、回転
検出信号選択手段９（図１には図示せず〜図７参照）に
供給するとともに、このモータ制御回路１５は、比較器
１４の出力に基づいて、モータ駆動回路１２に直流モー
タ１３を回転／停止制御するためのモータ制御信号を供
給する。さらに、モータ制御回路１５は、出力可変電源
回路１１に、所要の回転速度に対応する電圧設定信号を
供給する。出力可変電源回路１１は、モータ駆動回路１
２に供給する電圧を、電圧設定信号に応じて制御し、モ
ータ１３を所要の回転速度で回転させる。

【００４３】モータ制御回路１５は、マイクロコンピュ
ータ等を用いて構成され、回転検出信号選択信号および
モータ制御信号を生成し、それぞれ回転検出信号選択手
段（図１には図示せず〜図７参照）およびモータ駆動回
路１２に供給する。さらに、モータ制御回路１５は、パ
ルス間隔計測手段１５１、回転速度算出手段１５２およ
び速度−電圧換算手段１５３を有している。パルス間隔
計測手段１５１は、比較器１４の出力パルスのパルス間
隔を計測し、回転速度算出手段１５２に与える。回転速
度算出手段１５２は、パルス間隔計測手段１５１から与
えられるパルス間隔に基づいて回転子、つまりモータの
回転速度を算出する。速度−電圧換算手段１５３は、回
転速度算出手段１５２と目標とする回転速度に基づい
て、目標とする回転速度にするための駆動電圧を求め、
出力可変電源回路１１に供給する。

【００４４】出力可変電源回路１１は、図２に詳細を示
すように、演算増幅器（以下、「オペアンプ」と称す
る）ＯＰＡ、ｐｎｐ型トランジスタＱ５、Ｄ／Ａ（ディ
ジタル−アナログ）コンバータＤＡＣ、抵抗Ｒ１１およ
びＲ１２を有して、いわゆるシリーズレギュレータを構
成している。Ｄ／ＡコンバータＤＡＣは、モータ制御回
路１５から供給される電圧指示情報に基づいて、オペア
ンプＯＰＡに対する基準電圧を生成し、オペアンプＯＰ
Ａの反転入力端に供給する。トランジスタＱ５は、エミ
ッタに直流電源Ｅから直流電圧が供給され、ベースにオ
ペアンプＯＰＡの出力が供給され、コレクタ出力がモー
タ駆動回路１２に供給されている。該コレクタ出力電圧
は、共通電位との間に接続された直列抵抗Ｒ１１および
Ｒ１２で分圧され、抵抗Ｒ１１とＲ１２の接続点の電位
がオペアンプＯＰＡの非反転入力端子にフィードバック
されている。

【００４５】次に、図１の直流モータの回転制御装置の
動作について、図３に示す要部のフローチャートを参照
して説明する。直流モータ１３が停止している初期状態
において、モータ制御回路１５から、回転検出信号選択
信号“Ｈ（高レベル）”が回転検出信号選択手段９に供
給されており（ステップＳ１１）、出力可変電源回路１
１の出力電圧は、モータ制御回路１５の速度−電圧換算
手段１５３から供給される電圧設定信号に応答し、その
最大値電圧Ｅ１１となっている（ステップＳ１２）。そ
して、モータ制御回路１５から、モータ駆動回路１２の
トランジスタＱ１とトランジスタＱ４とをオンとするモ
ータ制御信号を出力すると、直流モータ１３の電極用ブ
ラシＢ２１−Ｂ２２間にほぼ電源電圧Ｅ１１に等しい電
圧が印加され、直流モータ１３が時計方向に回転を始め
る（ステップＳ１３）。先に述べたように、モータ制御
回路１５からは、モータの制御開始とほぼ同じタイミン
グのステップＳ１１において、回転検出信号選択信号
“Ｈ”が出力されており、回転検出信号選択手段９（図
７）に供給されているので、直流モータ１３の回転に従
って比較器１４の出力には直流モータ１３の第２の回転
検出用ブラシＢＤ２ｂからの回転信号パルスがあらわれ
る。

【００４６】この回転信号パルスのパルス間隔ＴＭがモ
ータ制御回路１５のパルス間隔計測手段１５１で計測さ
れ（ステップＳ１４）、回転速度算出手段１５２におい
てその時点での回転速度が算出される（ステップＳ１
５）。この実測値に基づく回転速度Ｎ（現在）が、目標
とする回転速度Ｎ（目標）と比較される（ステップＳ１
６）。直流モータ１３の回転速度は、最初はゆっくりで
あるが、そのまま電圧を印加し続けると、最終的に、直
流モータ１３の発生トルクと負荷トルクが釣り合った状
態で定常回転となるまで、時定数的に増加する。

【００４７】図１の直流モータの回転制御装置では、回
転速度Ｎ（現在）が予め設定された目標回転速度Ｎ（目
標）を超えると、モータ制御回路１５は、速度−電圧換
算手段１５３を制御し、出力可変電源回路１１に電圧変
更指示を与えて、駆動電源電圧をＥ１からそれより低い
設定電圧Ｅ１２に設定する（ステップＳ１７）。さら
に、モータ制御回路１５は、所定のウエイト時間（ステ
ップＳ１８）の後、回転信号パルスのパルス間隔ＴＭが
モータ制御回路１５のパルス間隔計測手段１５１で計測
され（ステップＳ１９）、回転速度算出手段１５２にお
いてその時点での回転速度が算出される（ステップＳ２
０）。この実測値に基づく回転速度Ｎ（現在）が、目標
回転速度Ｎ（目標）の許容範囲内か否かが判別され（ス
テップＳ２１）。直流モータ１３の回転速度が、目標回
転速度Ｎ（目標）の許容範囲内となるように、同様の制
御が続けられる。

【００４８】この第１の実施の形態による図１の直流モ
ータの回転制御装置では、直流モータ１３を駆動電圧に
より制御し、回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）
を超えた場合に、回転速度を目標速度Ｎ（目標）まで落
とすために、駆動電源電圧を低下させて回転速度を低下
させる。また、回転速度が低下し、計測した回転速度Ｎ
（現在）が目標速度Ｎ（目標）の許容範囲外となると、
回転速度をあげるために、駆動電源電圧を上昇させて回
転速度を上昇させる。上述した実施の形態が本発明の請
求項１にほぼ対応する。

【００４９】本発明の第２の実施の形態に係る直流モー
タの回転制御装置の構成を図９に示している。図９に示
す直流モータの回転制御装置は、図１の直流モータの回
転制御装置と大部分が同様に構成され、モータ制御回路
１５に代えてモータ制御回路１６とした点のみが異なっ
ている。モータ制御回路１６は、マイクロコンピュータ
等を用いて構成され、パルス間隔計測手段１６１、回転
速度算出手段１６２、速度−電圧換算手段１６３、パル
ス数計数手段１６４、累積回転数算出手段１６５、残存
回転数算出手段１６６および速度切替え判断部１６７の
各機能を有している。パルス間隔計測手段１６１および
回転速度算出手段１６２は、それぞれ図１におけるパル
ス間隔計測手段１５１および回転速度算出手段１５２と
ほぼ同様である。速度−電圧換算手段１６３は、図１の
速度−電圧換算手段１５３と同様に回転速度算出手段１
６２に応動するだけでなく、速度切替え判断部１６７に
応動する。

【００５０】すなわち、パルス間隔計測手段１６１は、
比較器１４の出力パルスのパルス間隔を計測し、回転速
度算出手段１６２に与える。回転速度算出手段１６２
は、パルス間隔計測手段１６１から与えられるパルス間
隔に基づいて回転子、つまりモータの回転速度を算出す
る。パルス数計数手段１６４は、比較器１４の出力パル
スのパルス数を計数し、累積回転数算出手段１６５に与
える。累積回転数算出手段１６５は、パルス数計数手段
１６４から与えられるパルス数に基づいて初期の基準状
態からの累積回転数を求め、残存回転数算出手段１６６
に与える。残存回転数算出手段１６６は、累積回転数算
出手段１６５から与えられる累積回転数に基づいて、目
標位置等に対応する累積回転数の目標値までの残存回転
数を求め速度切替え判断部１６７に供給する。速度切替
え判断部１６７は、残存回転数が予め設定した所定値に
おいて、回転速度を切替えるべく、速度−電圧換算手段
１６３に制御信号を与える。

【００５１】速度−電圧換算手段１６３は、回転速度算
出手段１６２による回転速度と目標とする回転速度とに
基づいて、目標とする回転速度にするための駆動電圧を
求め、出力可変電源回路１１に供給するとともに、速度
切替え判断部１６７の制御に応じて目標とする回転速度
を切替える。この第２の実施の形態による図９の直流モ
ータの回転制御装置では、直流モータ１３を駆動電圧に
より制御し、回転速度Ｎ（現在）が目標速度Ｎ（目標）
を超えた場合に、回転速度を目標速度Ｎ（目標）まで落
とすために、駆動電源電圧を低下させて回転速度を低下
させ、回転速度が低下し、計測した回転速度Ｎ（現在）
が目標速度Ｎ（目標）の許容範囲外となると、回転速度
をあげるために、駆動電源電圧を上昇させて回転速度を
上昇させる。

【００５２】それと同時に、累積回転数を計数し、累積
回転数が所定値に達すると、目標速度を切替える。した
がって、所要の累積回転数に速やかに到達せしめ、且つ
所要の累積回転数において、滑らかに停止させるなどの
制御が可能となる。上述した実施の形態が本発明の請求
項２にほぼ対応する。その他、本発明は、上述し且つ図
面に示す実施の形態にのみ限定されるものではなく、そ
の要旨を変更しない範囲内において種々変形して実施す
ることが可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単で且つスペースを占有しない構成により、ブラシ式直
流モータの回転速度および回転数を的確に検出し、効果
的な回転制御を可能とする直流モータの回転制御装置を
提供することができる。特に、本発明の請求項１の直流
モータの回転制御装置によれば、回転子コイルに接続さ
れ且つ該回転子コイルと共に回転子に設けられた整流子
に摺接し、直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記
回転子コイルに供給する一対の電極用ブラシを、固定子
と一体的に設けた直流モータの前記回転子の回転動作を
制御する回転制御装置において、前記一対の電極用ブラ
シとは別途に固定子側に、前記回転子の回転を検出する
ための一対の回転検出用ブラシを設け、比較基準電圧を
基準電圧生成手段により生成し、前記一対の回転検出用
ブラシにより検出される回転検出信号のうちのいずれか
一方を回転検出信号選択手段により回転駆動方向に対応
させて選択し、この回転検出信号選択手段により選択さ
れた回転検出信号に基づく電圧と前記基準電圧生成手段
により生成される比較基準電圧とを比較器で比較すると
ともに、前記比較器の出力に応動するモータ制御回路に
よって、前記一対の電極用ブラシに直流駆動電圧を供給
するモータ駆動回路を制御する構成とし、さらに、前記
モータ制御回路は、前記比較器の出力パルスのパルス間
隔を計測するパルス間隔計測手段、前記パルス間隔計測
手段で計測されたパルス間隔に基づいて前記回転子の回
転速度を求める回転速度算出手段、前記回転速度算出手
段で算出された回転速度と目標とする回転速度とに基づ
いて前記一対の電極用ブラシに供給すべき直流駆動電圧
の電圧値を演算する速度−電圧換算手段、および前記速
度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応
する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して
駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電
圧制御手段を含むことにより、特に、簡単で且つスペー
スを占有しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの効
果的な回転検出に基づく適切な回転制御を行なうことが
可能となる。

【００５４】また、本発明の請求項２の直流モータの回
転検出装置によれば、回転子コイルに接続され且つ該回
転子コイルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、
直流駆動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイ
ルに供給する一対の電極用ブラシを、固定子と一体的に
設けた直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回
転制御装置において、前記一対の電極用ブラシとは別途
に固定子側に、前記回転子の回転を検出するための一対
の回転検出用ブラシを設け、比較基準電圧を基準電圧生
成手段により生成し、前記一対の回転検出用ブラシから
それぞれ出力される回転検出信号のうち回転駆動方向に
対応させていずれか一方を回転検出信号選択手段により
選択し、この選択された回転検出信号に基づく電圧と前
記基準電圧生成手段により生成される比較基準電圧とを
比較器により比較するとともに、この比較器の出力に応
動するモータ制御回路によって、前記一対の電極用ブラ
シに直流駆動電圧を供給するモータ駆動回路を制御する
構成とし、さらに、前記モータ制御回路は、前記比較器
の出力パルスのパルス数を計数するパルス計数手段、前
記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記
回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段、前記
累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数とか
ら残存回転数を求める残存回転数算出手段、前記比較器
の出力パルスのパルス間隔を計測するパルス間隔計測手
段、前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に
基づいて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手
段、前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標
とする回転速度とに基づいて前記一対の電極用ブラシに
供給すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧
換算手段、前記残存回転数算出手段により求められた残
存回転数が、少なくとも１つの予め設定された残存回転
数に達したか否かを判断して、該残存回転数に応じて目
標とする回転速度を切替えて前記速度−電圧換算手段に
供給するモータ速度切替え判断手段、および前記速度−
電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値に対応する
前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供給して駆動
出力を制御し前記目標とする回転速度とする駆動電圧制
御手段を含むことにより、特に、簡単で且つスペースを
占有しない構成を用いて、ブラシ式直流モータの効果的
な回転検出に基づき、目標とする累積回転数に速やかに
到達し得る適切な回転制御を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る直流モータの
回転制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図２】図１の直流モータの回転制御装置における主と
して出力可変電源回路の詳細な構成を模式的に示すブロ
ック図である。

【図３】図１の直流モータの回転制御装置の動作を説明
するための要部のフローチャートである。

【図４】本発明に係る直流モータの回転制御装置の実施
の形態に用いる直流モータの回転検出装置の一例の構成
を模式的に示すブロック図である。

【図５】直流モータの回転検出装置の他の例の構成を模
式的に示すブロック図である。

【図６】図５の直流モータの回転検出装置の動作を説明
するための各部波形図である。

【図７】図４または図５に示した直流モータの回転検出
装置を用いる直流モータの回転制御装置の一例の構成を
模式的に示すブロック図である。

【図８】図７の直流モータの回転制御装置の動作を説明
するための各部波形図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係る直流モータの
回転制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図１０】一般的な３極直流モータの原理構成を説明す
るための模式図である。

【図１１】従来の３極直流モータにおける回転検出手法
を説明するための模式図である。

【図１２】図１１の３極直流モータにおける回転検出手
法における信号波形を説明するための模式図である。

【図１３】従来の回転検出用ブラシを用いた直流モータ
における回転制御装置の一例の構成を説明するための模
式図である。

【図１４】図１３の回転制御装置における各部信号波形
を説明するための模式図である。

【図１５】図１３の回転制御装置における回転方向検知
系の各部の信号波形を示す波形図である。

【符号の説明】

１ａ，６ａ 第１のノイズ除去回路 １ｂ，６ｂ 第２のノイズ除去回路 ２，２Ａ，７ 比較基準電圧生成手段 ３，８，１４ 比較器 ４，４Ａ，９ 回転検出信号選択手段 ５，１２ モータ駆動回路 １０，１５，１６ モータ制御回路 １１ 出力可変電源回路 １３，Ｍ１，Ｍ２ 直流モータ １５１，１６１ パルス間隔計測手段 １５２，１６２ 回転速度算出手段 １５３，１６３ 速度−電圧換算手段 １６４ パルス数計数手段 １６５ 累積回転数算出手段 １６６ 残存回転数算出手段 １６７ 速度切替え判断部 Ｂ１１，Ｂ２１ 第１の電極用ブラシ Ｂ１２，Ｂ２２ 第２の電極用ブラシ ＢＤ１ａ，ＢＤ２ａ 第１の回転検出用ブラシ ＢＤ１ｂ，ＢＤ２ｂ 第２の回転検出用ブラシ Ｑ１〜Ｏ５ トランジスタ ＯＰＡ 演算増幅器（オペアンプ） ＤＡＣ Ｄ／Ａ（ディジタル−アナログ）コンバータ Ｒ１１，Ｒ１２ 抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴川 育也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 5H571 AA12 BB03 BB10 CC02 DD01 GG02 HA04 HA08 HB01 HC02 HD02 JJ03 JJ15 JJ16 JJ18 JJ26 KK06 LL15 LL23 LL28 LL32 LL50

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子コイルに接続され且つ該回転子コ
   イルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流駆
   動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに供
   給する一対の電極用ブラシを、固定子と一体的に設けた
   直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制御
   装置において、 前記一対の電極用ブラシとは別途に固定子側に設けら
   れ、前記回転子の回転を検出するための一対の回転検出
   用ブラシと、 前記一対の電極用ブラシに前記直流駆動電圧を供給して
   当該直流モータを駆動するモータ駆動回路と、 電圧が変更可能な直流電源と、 比較基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、 前記一対の回転検出用ブラシからそれぞれ出力される回
   転検出信号のうちのいずれか一方を回転駆動方向に応じ
   て選択する回転検出信号選択手段と、 前記回転検出信号選択手段により選択された前記一対の
   回転検出用ブラシのうちの前記一方の回転検出用ブラシ
   により検出された回転検出信号に基づく電圧と前記基準
   電圧生成手段により生成される比較基準電圧とを比較す
   る比較器と、 前記比較器の出力に応動して前記モータ駆動回路を制御
   するモータ制御回路とを具備し、且つ前記モータ制御回
   路は、 前記比較器の出力パルスのパルス間隔を計測するパルス
   間隔計測手段と、 前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づ
   いて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段
   と、 前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とす
   る回転速度とに基づいて前記一対の電極用ブラシに供給
   すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算
   手段と、 前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値
   に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供
   給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする
   駆動電圧制御手段とを含むことを特徴とする直流モータ
   の回転制御装置。
2. 【請求項２】 回転子コイルに接続され且つ該回転子コ
   イルと共に回転子に設けられた整流子に摺接し、直流駆
   動電圧を該整流子により切換えて前記回転子コイルに供
   給する一対の電極用ブラシを、固定子と一体的に設けた
   直流モータの前記回転子の回転動作を制御する回転制御
   装置において、 前記一対の電極用ブラシとは別途に固定子側に設けら
   れ、前記回転子の回転を検出するための一対の回転検出
   用ブラシと、 前記一対の電極用ブラシに前記直流駆動電圧を供給して
   当該直流モータを駆動するモータ駆動回路と、 電圧が変更可能な直流電源と、 比較基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、 前記一対の回転検出用ブラシからそれぞれ出力される回
   転検出信号のうちのいずれか一方を回転駆動方向に応じ
   て選択する回転検出信号選択手段と、 前記回転検出信号選択手段により選択された前記一対の
   回転検出用ブラシのうちの前記一方の回転検出用ブラシ
   により検出された回転検出信号に基づく電圧と前記基準
   電圧生成手段により生成される比較基準電圧とを比較す
   る比較器と、 前記比較器の出力に応動して前記モータ駆動回路を制御
   するモータ制御回路とを具備し、且つ前記モータ制御回
   路は、 前記比較器の出力パルスのパルス数を計数するパルス計
   数手段と、 前記パルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前
   記回転子の累積回転数を求める累積回転数算出手段と、 前記累積回転数算出手段の出力と目標とする累積回転数
   とから残存回転数を求める残存回転数算出手段と、 前記比較器の出力パルスのパルス間隔を計測するパルス
   間隔計測手段と、 前記パルス間隔計測手段で計測されたパルス間隔に基づ
   いて前記回転子の回転速度を求める回転速度算出手段
   と、 前記回転速度算出手段で算出された回転速度と目標とす
   る回転速度とに基づいて前記一対の電極用ブラシに供給
   すべき直流駆動電圧の電圧値を演算する速度−電圧換算
   手段と、 前記残存回転数算出手段により求められた残存回転数
   が、少なくとも１つの予め設定された残存回転数に達し
   たか否かを判断して、該残存回転数に応じて目標とする
   回転速度を切替えて前記速度−電圧換算手段に供給する
   モータ速度切替え判断手段と、 前記速度−電圧換算手段の演算結果に基づく前記電圧値
   に対応する前記直流駆動電圧を前記モータ駆動回路に供
   給して駆動出力を制御し前記目標とする回転速度とする
   駆動電圧制御手段とを含むことを特徴とする直流モータ
   の回転制御装置。