JPH02290190A - モータ駆動装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、各種の映像機器や音響機器等の駆動源として
使用出来るモータ駆動装置に関するものである。

従来の技術 近年、磁電変換素子（例えばホ゜−ル素子）の出力に応
じて電機子コイルへの通電電流をトランジスタなどの半
導体素子で順次切換えるように構成したモータ駆動装置
が、映像機器や音響機器の駆動源として広く応用されて
いる。

以下図面を参照しながら従来のモータ駆動装置について
説明する。

第４図は、ブツシレス形モータの回転子磁石と電機子コ
イルの平面図である。第４図の回転子磁石と電機子コイ
ルは、而対向しながら回転するように構成される。第４
図（Ａに示す回転子磁石は、軸を中心とした角度方向に
８極の着磁が施されている場合を示している。第４図（
至）の例では、コイ／Ｌ／４ａ，４ｂとコイ＊ａａ，ｓ
ｂとコイ＃６ａ，６ｂの３対が各々直列に接続された３
相構造となっている。さらに第４図において、コイＡ／
４ａ，４ｂ，４Ｃの中央にホー〃素子１，２．３が配置
され、回転子磁石１０ｏの回転位置を検出できるように
なっている。

第６図は、第４図に示すプラシレス形モータを駆動する
従来のモータ駆動装置の要部回路構成図である。第６図
において４，５．６は、前述の第４図（ロ）に示す電機
子コイルである。１ｏは直流電源であシホール素子１，
２．３４Ｃ電圧を供給する。

２０は通電信号合成回路であり前記ホール素子１．２，
３の各差動出力から前記電機子コイル４．６，６への通
電信号を作成する。

３ｏは前記通電信号合成回路２ｏの各出力信号を直接あ
るいは位相を反転させて出力する反転回路である。４０
は前記反転回路３ｏの出力を増幅し前記電機子コイル４
，５．６Ｋ順次駆動電流を供給する電力供給回路であシ
起動指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ）によシ作動する。

６０は、ホール素子３の差動出力が入力されるコンバレ
ータ５１と、同じくホール素子２の差動出力が入力され
るコンバレータ６２と、前記コンバレータ５１の出力が
Ｄ（データ）端子，コンバレータ５２の出力がａｋ　（
クロック）端子に接続されるＤ型フリップフロップ６３
で構成された回転方向検出回路である。７０は、トルク
指令信号Ｅ７と、基準電圧源１１の電圧ｖｒ．１との大
小を比較する比較器である。７１は帥記トルク指令ＥＴ
と前記Ｖ，，，との差電圧Ｋ比例した電流を出力し前記
電力供給回路４ｏの増幅度を調節する差動増幅器である
。

６０は前記回転方向検出回路６０の出力、前記比較器Ｔ
ｏの出力及び回転方向指令信号を入力とし、モータの発
生トルクの方向を決定する第１の論理回路である。第１
の倫理回路６０の出力は、前記反転回路３０の指令信号
となる。

以上のように構成されたモータ駆動装置について以下そ
の動作について説明する。

第６図に示されるモータ駆動装置が応用されるＶＴＲ等
の直接駆動型のキャプスタンモータＫおいては、正逆両
方向で広範囲な速度に対応した良好な制御性が要求され
る。例えば高速走行から低速走行へ移行する場合、速度
制御装置のエラー信号（第６図に示すトルク指令ＥＴ）
は、それまでの加速領域（ＥＴ＜ｖｒｏｆ）から減速領
域（　ＥＴ＞■，。１）に急激に変化する。モータ駆動
装置においてはこの減速領域への移行を検出して即座に
発生トルクの方向を逆転し、目標の速度まで速やかに減
速する必要がある。このためモータ駆動装置においては
、現在の回転方向を検出する回転方向検出回路５０と、
外部よシ与えられる回転方向指令（ＣＭ／ＣＣＷ端子）
及びトルク指令の比較回路７ｏの情報よシ第１の論理回
路６０によって、最適なトルクの発生方向を決定してい
る。今、回転方向検出，回転方向指令及び発生トルクの
方向においてＣＷ方向を″′０″，ＣＣＶ方向″１”，
トルク指令ＥＴの加速領域を″′０”．減速領域″１”
とした場合、第１の論理回路の真理値表は次のようにな
る。

例えば方向指令がＣＷ方向，回転方向もＣＷ方向の時、
トルク指令が加速領域から減速領域に移行した場合、第
１の論理回路は０から１となシ、反転回路３０により通
成信号の位相が反転しＣＣＷ方向にトルクが発生する。

これによシ速やかに目標速度に移行出来る。

ここで回転方向検出回路について説明する。第６図は、
回転子の回示角度θを電気角で表わして回転方向検出回
路の各部の波形を示したものである。第６図（ハ）は、
ホール素子３の差動出力’Ｈ３、（Ｂ）はホーｌレ素子
２の差動出力成圧ｅＨ２を示したものである。（ｑはコ
ンパレータ６１の出力信号、０はコンパレータ５２の出
力信号である。（ト）はＤ型フリップ・フロップ６３の
出力（Ｑの出力信号である。第６図においては、破線で
示した位置でモータが反転した場合を示している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、第６図において明らかであるように実際
のモータの反転位置よりも、口伝方向検出回路により検
出する位置は遅れている。そして実際にはその検出誤差
は、反転位置により電気角で００から３６００内でばら
つく。第４図に示したモータにおいては、ロータの回転
角度で０から９０’　ＭＥＣＡばらつくことになる。こ
のため例えばＣＷ方向の回転から、一旦停止してＣＣＷ
方向へ起動させた場合、起動後ロータの回転角度にして
最大９００ＭＥＣＡまでは回転方向検出が誤動作してい
る。起動直後、トルク指令ＥＴは調速のため加速領域か
ら減速領域へ移行する。この場合、前記の真理値表よシ
明らかなように本来減速トノレク（ＣＷ方向のトルク）
を発生すべきところが加速トルク（ＣＣＷ方向のトルク
）を発生することになシモータの回転速度は目標速度よ
シ大きくなる。

このため仁の回転方向検出の誤差の区間、ワウ・フラッ
ターの悪化や画面の乱れが発生するという課題を有して
いた。

本発明は、上記課題に鑑み、簡単な構成で起動直後の速
度変動を最小限に押えるようにしたものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するためＫ本発明のモータ駆動装置は、
固定子上に配置された複数個のホール素子の出力から複
数相の電機子コイルへの通電信号を合成する通電信号合
成回路と、前記複数個のホール素子の出力もしくは、前
記複数相の通電信号から回転子磁石の回転方向を２値の
信号として出力する回転方向検出回路と、トルク指令信
号と基準電圧源との電圧を比較して加速領域か減速領域
かを検出する比較回路と、回転方向指令信号と、前記回
転方向検出回路の出力と前記比較回路の出力からモータ
の発生トルクの方向を決定する第１の論理回路と、前記
第１の論理回路の出力に従い前記通電信号合成回路の出
力信号を直接出力あるいは位相を反転して出力する反転
回路と、前記トルク指令信号と前記基準電圧源との電位
差の絶対値に比例した増＠変で前記反転回路の出力信号
を増幅する電力供給回路と、起動指令信号を入力とし所
定の遅延時間を有する遅延回路と、前記起動指令信号と
前記遅延回路の出力を入力とし両信号の一致状態を検出
する第２の論哩回路と、前記第２の論理回路の出力と前
記比較回路の出力とを入力とし前記所定の遅延時間内で
かつトルク指令が減速領域であるとき前記電力供給回路
の出力電流を零とする第３の論理回路を設けたものであ
る。

作　　用 本発明は上記した構成Ｋよって、起動直後の所定時間内
Ｋ、トルク指令が減速領域に突入した場合、これを検出
して、トルク指令が減速領域の区間のみモータへの駆動
電流を零とすることができる。

実施例 以下、本発明の実施例のモータ駆勤装置について図面を
参照しながら説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例の要部回路構成図であ
る。第１図において４，５．６は前述の第４図働に示す
電機子コイルである。１ｏは直流電源でありホール素子
１　，２．３に電圧を供給する。２０は通電信号合成回
路であり前記ホール素子１　，２．３の各差動出力から
前記電機子コイルへの通電信号を作成する。

３０は前記通電信号合成回路の各出力信号を直接あるい
は位相を反転させて出力する反転回路である。４ｏは前
記反転回路の出力を増幅し前記電機子コイＡ／４　，　
５　．　６に順次駆動電流を供給する電力供給回路であ
シ、起動指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ）により作動する。

６０はホール素子３の差動出力が入力されるコンノくレ
ータ６１と、同じくホール素子２の差劾出力が入力され
るコンバレータ６２と、前記コンバレータ６１の出力が
Ｄ（データ）端子，コンパレ−タ６２の出力がｃｋ　（
クロック）端子に接続されるＤ型フリップフロップ６３
で構成された回転方向検出回路である。７０はトルク指
令信号ＥＴと、基準電圧源１１の電圧Ｖｒ，，との大小
を比較する比較器である。７１は前記トルク指令ＥＴと
前記ｖｒ　ｅ　ｆとの差電圧に比例した電流を出力し前
記電力供給回路４０の増幅度を調節する差動増幅器であ
る。

６０は前記回転方向検出回路５０の出力、前記比較器７
ｏの出力及び回転方向指令信号を入力とし、モータの発
生トルクの方向を決定する第１の論理回路である。第１
の論理回路６ｏの出力は、前記反転回路３ｏの指令信号
となる。

８０は起動指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ）を所定の時間遅延
して出力する遅延回路である。９ｏは起動指令信号と前
記遅延回路８０の出力を入力とする排他的論理和回路で
あり、第２の論理回路である。

９１は前記比較回路７１の出力と、前記排他的論理和回
路９ｏの出力を入力とするアンド回路であシ、第３の論
理回路である。アンド回路９１の出力は、抵抗９２を介
してトランジスタ９３のペースに接続される。トランジ
ヌタ９３のエミッタは接地され、コレクタは前記差動増
幅器７１の出力に接続されている。

以上のように構成されたモータ駆動装置の動作について
以下図面を参照しながら説明する。

第１図における通電信号合成回路２０，反転回路３０，
電力供給回路４０及び第１の論理回路６０の動作は、前
述の従来のモータ駆動装置と同一である。

第２図は、遅延回路８０と排他的論理和回路９０及びア
ンド回路９１の動作波形図である。第２図（５）は起動
指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ）であシ、“Ｈ”レベルで起動
となる。Φ）は遅延回路８０の出力である。遅延時間Ｔ
Ｄの後に、″′Ｈ”レベルに変化する。（ｑは排他的論
理和回路の出力である。何はトルク指令Ｅ７の波形であ
や。トルク指令ＥＴは目標の速度まで加速している時は
、加速領域でのフルトルク指令であるため０（ト）とな
っている。速度の上昇により目標速度を超過した場合、
減速領域すなわちＥＴ　＞ｖｒｅｆへ移行する。（６）
はアンド回路９１の出力波形であり排他的論理和回路９
ｏが′″Ｈ”レベルの時、トルク指令の減速領域（すな
わち比較回路７ｏの出力の″′Ｈ″レベ／Ｌ／）を検出
して”Ｈ”レベルを出力する。アンド回路の出力は、電
流制限用の抵抗９２を介してトランジスタ９３に入力さ
れる。トランジスタ９３のコレクタは、差動増幅器７１
の電流出力端子に接続されてオリ、トツンジスタ９′３
がオン（すなわちアンド回路９１が″′Ｈ″レベル）状
態では、差動増幅器７１の出力電流を全て吸い込む構成
となっている。

第２図（ト）Ｋ、モータの駆動電流の総和ＩＮを示す。

差動増幅器７１の出力電流によって電力供給回路の増幅
度を制御しており、アンド回路９１が“Ｈ″′レベルの
時、電力供給回路への制御電流は零となるためモータへ
の駆動電流の総和は、第２図（ト）に示すように零とな
る。以上のように起動直後、遅延回路で設定される時間
ＴＤ内で、トルク指令が減速領域となった場合、モータ
への駆動電流は零となるためモータの速度は減速する。

本モータ駆動装置が使用されるＶＴＲ等のキャプスタン
モータにおいては、軸受部の負荷やピンチローラの圧着
等によりある程度の負荷は、常に存在するため、減速効
果としては実用上十分である。又遅延回路８０の遅延時
間ＴＤは、前記回転方向検出回路６ｏが検出し得ない回
転子磁石の最大回転角度を最低動作速度で換算したより
も長く設定している。例えば第４図に示すモータにおい
ては、検出誤差は回転子磁石の回転角度で最大９０’　
ＭＥＣＡである。最低動作速度をＮ（ｒｐｓ）とすれば
遅延時間ＴＤは ＴＤ≧ｓｏ’／３ｅｏ０ＸＮ（ｒｐｓ）と設定すれば良
い。これによシ回転方向検出の誤りによる起動直後の速
度の変動は大幅に押えることが可能となり、正規の回転
方向検出を行ったのちの減速動作も第２図ａ．（Ｆ’）
に示すように従来動作と同様問題なく行えることとなる
。

第３図＾に、遅延回路８０の具体回路の一例を示す。第
３図の抵抗８１とコンデンサ８２による積分回路とトラ
ンジスタ８４１トランジスタ８５による整形回路とで構
成される。第３図（至）は入力信号、（ｑは入力信号の
積分波形、ｑは出力波形である。積分波形が電源電圧よ
りＩ　ＶＤ（　；０．７　（Ｖ））下がった所で、波形
整形するように構成される。

遅延時間ＴＤは抵抗８１の抵抗値とコンデンサ８２の容
量を適当に選ぶことで任意の値に設定出来る。

第３図より明らかなように本発明のモータ駆動装置を同
一の集積回路上に構成する場合は、積分回路用のコンデ
ンサ８２の端子を１ピン設けるのみで、比校的簡単な回
路構成で実現出来、実用上極めて有用である。又、本発
明の具体的な実施例は上述の実施例に限定されるもので
はなく、本発明の主旨を変えずに種々の変形が可能であ
る。

発明の効果 以上のように本発明のモータ駆動装置によれば、簡単な
構成で回転方向検出の誤りによる起動直後の回転速度の
変動を大幅に押えることが出来るといった優れた効果を
得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部回路構成図、第２図は
前記実施例の動作を示す信号波形図、第３図は前記実施
例における具体回路図とその動作を示す信号波形図、第
４図はブラシレス形モータを示す平面図、第５図は従来
のモータ駆動装置の要部回路構成図、第６図は従来のモ
ータ駆動装置の動作を示す信号波形図である。 １，２，３・・・・・・ホール素子、４ｅ５ｍＢ・・・
・・・電機子コイル、２０・・・・・・通電信号合成回
路、３ｏ・・・・・・反転回路、４０・・・・・一電力
供給回路、５０・・・・・・回゜転方向検出回路、６０
・・・・・・第１の論理回路、Ｔｏ・・・・・・比較回
路、７１・・・・・一差動増幅器、８ｏ・・・・・・遅
延回路、９０・・・・・・排他的論理和回路、９１・・
・・・・アンド回路。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名苓２
図 弓ｉ 図 第 昂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定子上に配置された複数個のホール素子の出力
   から複数相の電機子コイルへの通電信号を合成する通電
   信号合成回路と、前記複数個のホール素子の出力もしく
   は、前記複数相の通電信号から回転子磁石の回転方向を
   ２値の信号として出力する回転方向検出回路と、トルク
   指令信号と基準電圧源との電圧を比較して加速領域か減
   速領域かを検出する比較回路と、回転方向指令信号と前
   記回転方向検出回路の出力と前記比較回路の出力からモ
   ータの発生トルクの方向を決定する第１の論理回路と、
   前記第１の論理回路の出力に従い、前記通電信号合成回
   路の出力信号を直接出力あるいは位相を反転して出力す
   る反転回路と、前記トルク指令信号と前記基準電圧源と
   の電位差の絶対値に比例した増幅度で前記反転回路の出
   力信号を増幅する電力供給回路と、起動指令信号を入力
   とし所定の遅延時間を有する遅延回路と、前記起動指令
   信号と前記遅延回路の出力を入力とし両信号の一致状態
   を検出する第２の論理回路と、前記第２の論理回路の出
   力と、前記比較回路の出力とを入力とし前記所定の遅延
   時間内でかつトルク指令が減速領域であるとき前記電力
   供給回路の出力電流を零とする第３の論理回路を具備し
   たことを特徴とするモータ駆動装置。
2. （２）遅延回路の遅延時間は、回転方向検出回路が検出
   し得ない回転子磁石の最大回転角度を、最低動作速度で
   換算した時間よりも長く設定したことを特徴とする請求
   項、記載のモータ駆動装置。