JPH0297294A - 直流モータの回転数検出装置 - 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、ＤＡＴあるいはＶＴＲなどの回転ヘッド型磁
気記録再生装置におけるシリンダモータに係り、特に従
来のＦＧ　（Ｆｒｉｑｕｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
：周波数発電機）機構などを必要としないでシリンダモ
ータの回転数が検出可能な直流モータの回転数検出装置
に関する。

〔従来の技術〕

回転シリンダに装着された磁気ヘッドにより磁気テープ
上に記録された情報を再生するＤＡＴあるいはＶＴＲな
どでは、シリンダモータを高速（ＶＴＲは１８００ｒｐ
ｍ、ＤＡＴは２０００ｒｐｍ）に、しかも負荷変動など
があった場合でも安定に精度よく回転数を制御しなけれ
ばならないが、このような制御はシリンダモータの回転
数を検出して、その回転数が上記の一定数になるような
周知のザーボ技術により実現されている。

この種の装置としては、たとえば特開昭６２−］　００
３５７６号公報特開昭６２−１０３５７７号公報に記載
のものがある。

第７図は従来技術による回転数制御の基本構成図であっ
て、シリンダモータ１の回転数を検出する回転数検出装
置２の出力信号をｆ−Ｖ変換器３によって周波数（回転
数）−電圧変換し、この出力と回転数基準電圧４を誤差
増幅器５によって比較し、その誤差信号出力によって駆
動回路６を制御してモータの駆動用ステータコイル（３
２ａ。

３２ｂ、３２ｃ）への印加電圧を制御するものである。

ｆ−Ｖ変換器３の特性は、モータ回転数が所定回転数よ
りも上昇した場合は誤差増幅器５の出力が低下し、逆に
所定回転数よ）も下降した場合には誤差増幅器５の出力
が増加するよう、すなわちモータ回転数に負帰還がかか
るように設定されておシ、モータ回転数はｆ−Ｖ変換器
３の特性上の基準電圧４の値で定まる点に一定制御され
る。

また、シリンダモータ１には、円滑な回転を実現する上
から、トルクリップルを抑制し、しかもそのリップル周
波数を回転周期に対して高い領域に設定するために１多
極、多相構造のものが用いられ、ＶＴＲ，ＤＡＴでば８
極、３相のブラシレスモータが一般化している。

第８図は３相ブラシレスモータにおけるＵ相（コイル３
２ａ）、Ｖ相（コイル３２ｂ）、Ｗ相（コイル３２ｃ）
の各コイル間の給電波形とタイミングの説明図であって
、３相のモータの駆動用ステータコイルは第７図のよう
に円周方向に３等分され、機械角で１２０度ずつずれて
配置される。

モータの駆動用ステータコイルへの電流は駆動回路６の
給電電圧がＨ（ハイレベル）からＬ（ロウレベル）の端
子へ向かって流れる。したがって、時刻ｔ。からｔｌ　
　ではＵ相→Ｖ相、ｔｌからｔ２ではＵ相−＋Ｗ相、ｔ
２からｔ３ではＶ相−＋Ｗ相、ｔ３からＬ４　ではＶ相
→Ｕ相の方向に順次電流が流れ、モータの駆動用ステー
タコイルによって一方向の回転磁界が生じるため、同一
軸上に対向して取り付けられた多極分割のロータマグネ
ットが回転することになる。勿論、各相の給電タイミン
グの切り換えはロータマグネットの位置を検出するホル
素子などを用いた位置検出素子の信号により制御される
。すなわち、第７図には図示していないが、駆動用ステ
ータコイル上には３相のコイルに対応した３個の位置検
出素子が電気角で１２０度（ロータマグネットは８極分
割のため機械角では３０度に相当）ずつずれて配置され
て、その出力が駆動回路６に入力されておシ、これらの
位置センサがロータマグネットのＮ極を検出すると駆動
回路６の出力端子はＨとな如、またＳ極を検知するとＬ
となるように構成されている。したがって、第８図の各
相の給電波形の１周期は電気角では勿論３６０度である
が、機械角でみればロータマグネットが８極分割である
ため９０度に相当し、また各相の電気角でみた位相ずれ
は位置検出素子の電気角位相ずれの１２０度に一致した
ものとなる。

また、第８図において、各相ともロータマグネットのＮ
極→Ｓ極、Ｓ極→Ｎ極の境界領域において給電休止の区
間が設けられている。これは、ロタマグネットの下の磁
束はＮ極、Ｓ極に対応して正弦波状に分布しており、磁
極の境界近傍は駆動用ステータコイルに鎖交するロータ
マグネットの磁束分布が弱くてトルク発生率が低下して
しまうためである。

通常の３相ブラシレスモータでは磁極の中心、すなわち
トルク発生率の高いモータ逆起電圧が最大となる点を中
心に電気角で前後６０度の通電がなされ、他は休止する
よう制御される。

第８図では、ｔｌがＵ相コイルの逆起電圧の最大の点、
ｔ、が■相コイルの逆起電圧の最大の点に対応し・　ｔ
ｏ″ｈ＋　　ｔ１″ｔ２ツ　ｔ２″ｊ３＋ｔ３→ｔ４　
　の間隔が電気角で、それぞれ６０度に相当する。

この具体的な制御は公知であり、また本発明の主旨とは
直接関係しないので詳細は省略するが、結果的には逆起
電圧が最小となる領域での給電を休止することにより、
各相のコイル端電圧は同図の点線で示したように、逆起
電圧が直ちに観測されるものとなる。

ところで、第７図で示しだ回転数検出装置としては、従
来は、前記特開昭６２−１０３５７７号公報に記載のよ
うに、シリンダモータのロータに取り付けられた多極分
割マグネットと、これに対向したコイル群の配置によっ
て周波数発電機を構成する所謂ＦＣとか、あるいは特開
昭６２−１０３５７６号公報に記載のように、モータと
同軸上に固定されたスリット付円板を発光素子、受光素
子からなるホトカップラで挾み、該円板の回転による光
の０Ｎ１０ＦＦ信号をモータの回転数として検出する光
エンコーダなどが用いられておシ、これらはサーボ制御
によりシリンダ回転数を制御する上で不可欠なものとな
っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように、従来技術においては、回転数検出のた
めに専用の機構を必要とするために、モタの小型化およ
び低価格化に対して不向きであるという欠点がある。

本発明の目的は、上記の欠点を解消し、回転数検出のだ
めの専用の機構を設ける必要がなくしてモータの回転数
を検出することが可能な回転数検出装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、モータの駆動用ステータコイルで発生する
逆起電圧の周波数、あるいは位置検出素子の出力の周波
数を検出することによって達成される。

すなわち、駆動用ステータコイルと位置検出素子である
ホール素子に対してＮ極、Ｓ極に多極分割されたロータ
マグネットが回転した場合、コイルあるいはホール素子
にはマグネットのＮ極、Ｓ極が通過する毎に１周期の交
番変化を生じる逆起電圧や位置検出（磁界検出）出力が
誘起される。

勿論、この逆起電圧や位置検出出力の交番変化の周期は
ステータとロータの相対速度、っまりモタの回転数を直
接的に検出することが可能となる。

〔作用〕

多相の駆動用ステータコイルあるいは多相の位置検出素
子に対応して設けた複数の電圧比較器は、交番変化する
駆動用ステータコイルの給電端子電圧あるいは位置検出
出力をそれぞれの動作点を中心として２値化するように
動作する。

また、複数の電圧比較器に対応して設置したエツジ検出
器は、各々に対応した電圧比較器出力である２値化信号
の立ち上がシおよび立ち下がりの両エツジを検出するよ
うに動作し、さらに加算器は複数のエツジ検出回路の出
力を加算するように働く。ここで、２値化した電圧比較
器の出力の両エツジを検出するの１、かつ全相コイルあ
るいは全位置検出素子に対応して得られたエツジ検出信
号を加算するのは、回転検出信号の周波数を高めるため
である。

上記構成においては、複数の電圧比較器出力の立ち上が
り、立ち下がりのタイミングは、多相の駆動用ステータ
コイルの交番変化する逆起電圧の変化点、あるいは多相
の位置検出素子の交番変化する位置検出信号の変化点に
合致するため、たとえばＳ極分割、３相のモータではロ
ータマグネットの１回転に対して２４ザイクル（４Ｘ２
Ｘ３相）のエツジ検出信号、すなわち２４　Ｈ２／回転
の回転数検出信号が得られることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を３相の多相モータに適用した場合の一
実施例の構成図であって、７は電圧比較器８，９．１０
とエツジ検出器１１．　１２．　１３および加算器１４
で構成されるモータの回転数検出装置であシ、その他第
７図と同一機能部分には同一符号を付しである。

第１図に示した実施例は、前記したように、交番変化す
るモータ各相の給電端子電圧を電圧比較器によってその
動作点を中心に２値化し、エツジ検出回路で各相の２値
化信号の立ち上がシ、立ち下がりの両エツジを検出した
後、これらのエツジ検出信号を加算器によって合成する
ことにより、モータの回転検出を行うものである。

以下、各部の構成と動作を第２図〜第４図と共に説明す
る。

第２図は第１図のエツジ検出器の具体例を示す回路構成
図、第３図は第１図の加算器の具体例を示す回路構成図
、第４図は第１図の動作波形図である。

第１図において、電圧比較器８〜１ｏは、交番変化する
モータ給電電圧の動作中心電圧ＶＡを基準電圧としてＵ
−Ｗ相のコイル給電端子電圧を２値化し、給電電圧がぬ
よりも犬ならばｒＨＪ、逆ならば「Ｌ」の電圧を出力す
る。すなわち、Ｕ相に限ってみれば、出力は第４図に示
す（ＦＪｕ）なる波形となる。（Ｅｕ）の立ち上がり、
立ち下がりのエツジはＵ相の破線で示した給電端子電圧
が動作中心電圧ＶＡに一致する点、すなわち交番変化す
るＵ相コイルの逆起電圧の変化点（同期）に合致したも
のである。

第２図に示したエツジ検出回路において、１５はコンデ
ンサ、１６は抵抗、１７は位相反転器、１８．１９は整
流用ダイオード、２０は抵抗である。

コンデンサ１５および抵抗１６は微分回路を構成し、電
圧比較器８，９．１０から入力される２値化信号を立ち
上がシエッジにおいては正の微分パルスを、また立ち下
がりエツジでは負の微分パルスを出力する。

・１１　・ また、整流用ダイオード１８．１９と抵抗２０はアナロ
グ回路を構成し、整流用ダイオード１８゜１９に入力さ
れる２人力のいずれか一方の大きい方の入力を出力する
よう動作する。

したがって、微分回路の出力と、これを位相反転器１７
によって位相反転した出力とのアナログ加算（ＯＲ）を
とった抵抗２０端の出力電圧は、Ｕ相に限ってみれば第
４図に示すように電圧比較出力（Ｅｕ）の立ち上が９、
立ち下がシで共に正の微分パルスとなる。すなわち、電
圧比較器出力の微分パルスが全波整流されたものとなる
。

第３図の加算器回路１４において、２１．２２゜２３．
２４，２５，２６は抵抗、２７．２８は増幅器である。

増幅器２７０部分は周知の演算回路にかる加算器であシ
、増幅器２８の部分は加算入力（ｅｕ）〜（ｅｗ）−に
対する出力を同極性で得るための位相反転器で、不可欠
なものではない。抵抗２１〜２６を同一の値に設定すれ
ば、出力端子（ｅｆ）には（ｅｕ）〜（ｅＷ）を合成し
た出力が得られる。

以上、第１図の実施例につき、各部の構成、動作を説明
した。この構成においては、モータの回転に応じたＵ相
〜Ｗ相の交番給電電圧は第８図で説明した通りであり、
これに対し各相のエツジ検出信号は第４図の（ｅｕ）、
（ｅｖ）、（ｅｗ）のようになり、さらにこれらを加算
した合成信号は（ｅｆ）のようになる。（ｅｆ）は各相
の逆起電圧の交番変化点に一致し、３相の合成によりロ
ータマグネットが８極分割の場合ではロータの一回転当
たり２４パルスの回転検出信号が得られる。このパルス
をＦＣ信号という見方をすれば、その周波数は、例えば
ＤＡＴの場合では８００Ｈｚ（２４Ｘ２０００ｒｐｍ／
６０）に相当する。

第５図は本発明の他の実施例の構成図であって、２９．
３０，３］は３相駆動用ステータコイルへの通電タイミ
ングを決定するためのホール素子などの位置検出素子を
示し、その他第１図と同一機能部分には同一符号を付し
である。

この実施例は、第１図の実施例における駆動用ステータ
コイルの逆起電圧の交番変化点の検出にかえて、これを
位置検出素子の出力の交番変化点を検出してモータの回
転数検出を行うものである。

位置検出素子であるホール素子２９〜３１は、図示して
いないが、直流バイアスが印加されており、ロータマグ
ネットが回転してＮ極、Ｓ極が通過する毎に１ザイクル
の正弦波状に交番変化する位置検出信号を出力する。

第６図は第５図の動作波形図であって、同図に示したよ
うに、各相の検出素子の出力は、電気角で１２０度ずつ
位相がずれだものである。したがって、第１図の回転検
出装置７により、各相の位置検出素子出力の交番変化点
を検出してこれを合成する同様な処理を行えば、第６図
（ｅｆ）のように第４図の駆動用ステータコイルの逆起
電圧の交番変化点を検出働手場合と同等な回転数検出信
号を得ることができる。

以上、本発明の実施例を３相モータを例として説明した
が、本発明はこれに限定されるものではない。

また、回転数検出装置におけるエツジ検出器などにアナ
ログ回路を用いるものとして説明したが、これらをディ
ジタル回路で構成することも容易であり、本発明の要旨
を変えない範囲で種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、従来のＦＣなど
の回転速度検出機構を必要とせずにモータの回転数の検
出ができるため、適用装置の構成を簡単にし、小型化、
低価格化を図ることが可能となり上記従来技術の欠点を
解消して優れた機能の直流モータの回転数検出装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に
おけるエツジ検出器の具体例を示す回路構成図、第３図
は第１図における加算器の具体例を示す回路構成図、第
４図は第１図の動作波形図、第５図は本発明の他の実施
例の構成図、第６図は第５図の動作波形図、第７図は従
来技術の構成図、第８図は３相ブラシレスモータの各相
コイルの給・１５ 電タイミング図である。 ７・・・・・・回転数検出装置、８．　９．　１０・・
・・・・電圧比較器、１１，１２．１３・・・・・・エ
ツジ検出器、】４・・・・・・加算器、３２ａ、３２ｂ
、３２ｃ・・・・・・駆動用ステータコイル、２９，３
０．３１・・・・・・位置検出素子。 ニＤ 〉。 ≦ 手 続 補 正 濁≧ （方式） ％式％ 直流モ 夕の回転数検出装置 補正をする者 “１１件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多極に着磁分割されたロータマグネットと多相の駆
   動用ステータコイル（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）および
   多相の位置検出素子（２９、３０、３１）を有して成る
   直流モータと、 制御信号レベルに応じて上記位置検出素子（２９、３０
   、３１）の位置検出結果に基づき各相へ給電タイミング
   を当該相コイルの逆起電圧が最大になる点を中心に前後
   に所定区間だけ制御し、上記直流モータの回転数を制御
   するよう構成した駆動回路（６）と を具備した直流モータの回転数検出装置において、 上記駆動用ステータコイル（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）
   の逆起電圧の交番変化点を検出しすると共にこの検出点
   の周期に応じた信号を出力するよう構成した検出手段（
   ７）を設け、 この検出手段（７）により上記直流モータの回転数を検
   出すること を特徴とする直流モータの回転数検出装置。 ２、上記検出手段（７）は、 上記位置検出素子（２９、３０、３１）の出力の交番変
   化点を検出すると共にこの検出点の周期に応じた信号を
   出力する構成である請求項１に記載の直流モータの回転
   数検出装置。 ３、上記検出手段（７）は、 上記駆動用ステータコイル（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）
   あるいは上記位置検出素子（２９、３０、３１）の出力
   の交番信号をそれぞれ２値化する複数の電圧比較器（８
   、９、１０）と、 この複数の電圧比較器のそれぞれの出力の立ち上がりま
   たは立ち下がりのエッジ検出を行う複数のエッジ検出器
   （１１、１２、１３）と、この複数のエッジ検出器の出
   力を加算する加算器（１４）とで構成されている請求項
   １または２に記載の直流モータの回転数検出装置。