JPH03155389A - ホールモータの回転速度制御装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、ホールモータの回転速度制御装置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、ホールモータの回転速度制御装置に関し、多
相ホールモータと、多相ホールモータの２つのホール素
子からの出力信号に基づいて、多相ホールモータの磁極
が２つのホール素子を通過する時間を検出する時間検出
手段と、時間検出手段からの時間検出出力に応じて多相
ホールモータの励磁コイルの電流を制御する駆動電流制
御手段とを有し、２つのホール素子の出力信号に基づい
て、多相ホールモータの回転速度制御を行うことにより
、ロータの各磁極の着磁むら、励磁コイルにより作られ
る磁界等の影響を受けない回転速度制御が行えるように
したものである。

Ｃ３従来の技術 従来、ホール素子を用いて電機子（ロータ）の回転位相
あるいは回転角度を検出し、励磁コイルの電流の向きを
制御するブラシレス同期モータの一種であるホールモー
タにおいて、回転速度制御は次のようにして行われてい
る。

高精度の回転速度制御を行う場合は、所謂周波数発生器
（ＦＣ，）やタコジェネレータをロータに付加して、例
えばＦＣからのパルス信号をカウントすることにより、
現在の回転速度の精密な測定を行い、目標とする回転速
度に対する現在の回転速度の誤差に対応じて励磁コイル
電流を制御する方法（回転速度制御系）が知られている
。しかし、この方法では、ＦＣやタコジェネレータを付
加するためコスト上の問題があった。

また、高精度の回転速度制御が必要とされていない場合
、あるいは比較的回転速度が高く、すなわち角運動量が
大きく、トルクの変動、コギング等が慣性により吸収さ
れて問題とならない場合には、ホール素子の出力そのも
のを用いて回転速度の検出を行い、回転速度を制御する
方法が知られている。例えば、第３図に示すように、３
相ホールモータにおいて、３つ励磁コイルの内側にホー
ル素子をそれぞれを設け、これらのホール素子の出力に
より、励磁コイルの電流の向きを制御すると共に、任意
の１つホール素子の出力から、現在の回転速度を検出し
、目標とする回転速度に対する現在の回転速度の誤差に
対応じて励磁コイル電流を制御する方法が知られている
。

Ｄ１発明が解決しようとする！ｉ題 ところで、例えば自動車内、航空機内等で使用される装
置において、防塵、防湿、防振等の目的でロータ部分と
励磁コイルや回転制御回路とを分離し、それぞれ完全に
密閉した構造を有するホールモータを用いる装置が提案
されている。例えば次に説明する光磁気ディスク装置が
提案されている。

第４図は、光磁気ディスクを収納する密閉型のディスク
カートリッジの構造とこの光磁気ディスクにデータを記
録再生するためのディスク駆動装置の要部の構造とを示
す縦断面図である。

この第４図において、ディスクカートリッジ３１は所要
の強度を有する金属、例えばアルミニウムにより成る上
部筐体３２と下部筐体３３を螺子止めによって合体して
成り、その内部に光磁気ディスク（以下、単にディスク
という）３４が回転自在に収納されている。すなわち、
上部筐体３２及び下部筐体３３の内面にはそれぞれ円形
状のディスク収納凹部３２ａ、３３ａが形成されており
、これらのディスク収納凹部３２ａ、３３ａ内にディス
ク３４が配される。

また、上部筐体３２には、ディスク収納凹部３２ａの外
周に溝３５が形成され、この溝３５内に０リング３６が
上部筐体３２と下部筐体３３に挟まれるように嵌挿され
ており、このＯリング３Ｇによってディスクカートリッ
ジ３１内の気密性が保たれ、ディスク３４が外気から完
全に遮断された構造と成されている。

また、両筐体３２．３３の内面、すなわちディスク収納
凹部３２ａ、３３ａには、それぞれ中心部から外周に向
かって放射状に複数のリブ３７．３８が形成されており
、これらのリプ３７．３８によって両筐体３２．３３は
所要の剛性を確保されている。

ディスク３４は、その中心部において回転自在に支持さ
れており、すなわち、下部筺体３３のディスク収納凹部
３３ａの中心部には固定軸３９がねじ４０によって固定
され、この固定軸３９に対しボールベアリング４１を介
して鉄材により成るハブ４２が回転自在に支持されてお
り、このハブ４２にディスク３４をその中心部において
接着剤によって固定しである。

そしてこのハブ４２の上面部にはロータマグネット４３
が固定されており、後述するようにディスクカートリッ
ジ３Ｉがディスク駆動装置に挿入された際に、このロー
タマグネット４３がディスク駆動装置側に配されるステ
ータコイルと対応される如く成されている。

また、上部筐体３２には、ロータマグネット４３と対向
する部分にロータカバー４４が取り付けられている。す
なわち、上部筺体３２の中央部には固定孔４５が形成さ
れており、この固定孔４５にロータカバー４４を、その
上面が上部筺体３２の上平面と同一面となるように嵌合
し、その中心部を螺子４６によって固定軸３９に甥着す
ると共に、ａ−タカバー４４の外周面と固定孔４５の内
周面を接着剤によって接着しである。

このロータカバー４４は、後述するようにディスクカー
トリッジ３１がディスク駆動装置に挿入された際にディ
スク駆動装置側のステータコイルから付与される回転磁
界に対してエデイカレントロスの少ない材質、例えばス
テンレスによって形成されている。このエデイカレント
ロスの少ない材料としては、他にも例えば硬質プラスチ
ック等の所要の強度を有する非磁性体を用いることがで
きる。

また、このロータカバー４４によって上部筺体３２を、
反りが生じないように押さえ付ける構造としである。す
なわち、ロータカバー４４の外周面部の上端縁には全周
にわたってフランジ４４ａが突出形成され、一方これに
対応じて上部筐体３２の固定孔４５の上部開口縁には、
−段低く下がった段部４５ａが形成されており、この段
部４５ａにロータカバー４４のフランジ４４ａを面接触
状に係合させた状態でロータカバー４４の中心部をσ子
４Ｇｔこまって下部筐体３３例の固定軸３９に固定する
ことにより、上部筐体３２はその中央部がロータカバー
４４によって押さえ付けられ、上方への反りを抑制する
構造と成されている。

また、ディスク３４の回転支持部においては、固定軸３
９の下端面に形成された溝に下部筺体３３と固定軸３９
に挾まれるように０リング４７が嵌挿され、また固定軸
３９の上端面に形成された溝には、ロータカバー４４と
固定軸３９に挾まれるようにＯリング４８が嵌挿されて
おり、これらのＯリング４７．４８によってそれぞれ螺
子４０．４６用の孔から外気が侵入しないようにディス
クカートリッジ内を密閉しである。

以上のようにディスク３４が回転自在に密閉収納された
ディスクカートリッジ３１においては、下部筐体３３の
前部に形成された凹状部３３ｂに窓孔部４９がディスク
３４の径方向に形成され、この窓孔部４９はその内面側
に固定されるガラス窓５０によって全面が覆われており
、記録再生時にはこのガラス窓５０を介してレーザ光が
入出射される。

また、下部筐体３３には、この窓孔部４９を開閉するシ
ャッタ５１が備えられている。このシャッタ５１は前後
方向に摺動可能で、不使用時、すなわち保存状態では前
方の摺動位置にあって窓孔部４９を覆い、使用時、すな
わちディスクカートリッジ３Ｉをディスク駆動装置に挿
入した状態では後方に摺動されて窓孔部４９を露出する
如く成されている。

また、この窓孔部４９に対応じて上部筐体３２には、そ
の前端縁から中心部に向かって凹状の切欠部５２が形成
されている。この切欠部５２は所定の深さを有し、その
底部の裏側面はディスク３４に対し僅かの間隔で対応さ
れており、ディスクカートリッジ３１がディスク駆動装
置に挿入された際にはこの切欠部５２に、ディスク駆動
装置側に設けられた光磁気記録用の外部磁界発生手段が
配置されるように成されている。またこの切欠部５２の
底部は、他の部分と比して特に肉薄に形成されており、
すなわち両筐体３２．３３の平板部の厚みが例えば２．
５　ｍ　ｍ程度であるのに対し、この切欠部５２の底部
の厚みは１ｍｍ程度に形成してあり、これによって外部
磁界発生手段の磁界をよりディスク３４に近づける構造
としである。

以上のような構造を有するディスクカートリッジ３１は
、ディスク駆動装置６０に挿入装填される。このディス
ク駆動装置６０は、ステータヨーク６１、このステータ
ヨーク６１の下面に固定されるステータコイル６２を備
え、ディスクカートリッジ３】が挿入されると、このス
テータコイル６２がロータカバー４４を介してロータマ
グネット４３と対向する状態となり、このステータコイ
ル６２とロータマグネット４３によって偏平ブラシレス
モーフが構成される。そしてステータコイル６２に通電
し回転磁界を発生させることによりロータマグネット４
３が回転され、このためロータマグネット４３と一体に
ディスク３４が回転駆動される。

また、ディスク駆動装置６０の光学へラド６３は、ディ
スクカートリッジ３１が挿入されると、窓孔部４９と対
応する状態となる。そしてこの光学ヘッド６３の対物レ
ンズを介してレーザ光がガラス窓５０を透過してディス
ク３４の記録媒体面にスボントを結像し、これによって
データの記録再生が行われる。

また、データの記録再生用の外部磁界を発生させるマグ
ネット６４は、ディスクカートリッジ３１が挿入される
と、このマグネット６４が切欠部５２内に配置された状
態となり、このマグネット６４によってディスク３４の
記録媒体面に光磁気記録のための外部磁界を付与する。

そしてこの外部磁界が付与された状態で光学ヘッド６３
から照射されたレーザ光がディスク３４の記録媒体面に
焦点を結ぶことにより、外部磁界によって磁化の反転が
起こり、これによってデータの記録が行われる。

このように、ロータ部分と励磁コイル（ステータコイル
）が完全に分離し、ディスクカートリッジとディスク駆
動装置がそれぞれ密閉した構造を採用する光磁気ディス
ク装置では、ホールモータの回転速度を検出するための
ＦＣ等をロータに付加すると、このＦＧ等も密閉構造と
する必要があり、また、密閉されたＦＣ等からの出力を
取り出す手段を設けなければならなく、構造が非常に複
雑になる欠点があった。

また、上述のように、単純に１つのホール素子の出力を
用いて回転速度を検出する方法の場合、ロータの磁極の
着磁の強さが各磁極で異なること、すなわち着磁むらに
より、ホール素子の出力にジッタが生しる。また、第３
図に示すように、ホール素子を励磁コイルの内側に配置
すると、励磁コイルの電流によって作られる磁束、すな
わち励磁コイルにより作られる磁界により、第５図に示
すように、励磁コイルの電流の値に応じてホール素子の
出力にオフセットが生じる。このオフセットは回転速度
を検出するためには問題とならないが、上述のように回
転速度を検出し、検出の結果により回転速度を制御する
制御ループ（閉ループ）を構成すると、ホール素子の出
力の変化点、例えば零レベルをクロスする点であるエツ
ジに同期して励磁電流が更新され、この励磁電流の更新
に対応じてジッタが発生することになり、制御系の外乱
要因となっていた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、ロータの回転速度検出手段であるＦＧやタコジェネレ
ータ等を必要としない、またロータの各磁極の着磁むら
の影響を受けない、さらに励磁コイルにより作られる磁
界の影響を受けないホールモータの回転速度制御装置の
提供を目的とする。

時間検出手段からの時間検出出力に応じて上記多相ホー
ルモータの励磁コイルの電流を制御する駆動電流制御手
段とを有し、上記２つのホール素子の出力信号に基づい
て、上記多相ホールモータの回転速度制御を行うことに
より、上記課題を解決する。

Ｆ３作用 本発明に係るホールモータの回転速度制御装置によれば
、２つのホール素子の出力を用いることにより、ロータ
の各磁極の着磁むらに起因するホール素子の出力のジッ
タの影響を防止し、また、励磁コイルにより作られる磁
界の影響を防止する。

Ｅ１課題を解決するための手段 本発明に係るホールモータの回転速度制御装置では、多
相ホールモータと、該多相ホールモータの２つのホール
素子からの出力信号に基づいて、上記多相ホールモータ
の磁極が該２つのホール素子を通過する時間を検出する
時間検出手段と、該Ｇ、実施例 以下、本発明に係るホールモータの回転速度制御装置の
一実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明に係るホールモータの回転速度制御装
置の要部のブロック回路図である。

このホールモータは、例えば、上述した第３図に示す構
成の３相８極のホールモータであり、３個の励磁コイル
１．２．３の内側に３個のホール素子４．５．６が配置
されている。これらのホール素子４．５．６は、所謂ホ
ール効果により、ロータフの８磁極に着磁された磁石か
らの磁界の強さに比例して電圧を出力する。

これらのホール素子４．５．６の各出力は増幅器１１．
１２．１３にそれぞれ送られて増幅される。これらの増
幅器１１，１２．１３の各出力は比較器１４．１５、Ｉ
ｃにそれぞれ送られ、例えば閾値ＯＶと比較されて２４
ａ化される。ここで、比較器１４．１５．１６により２
値化された各信号をそれぞれホール信号Ａ、Ｂ、Ｃとし
、ホール信号Ａ、Ｂを、励磁コイル１．２のコイル電流
ＩＡ。

！、と共に第２図に示す。

ホール信号Ａ、Ｂは回転周期検出回路１７、エツジ間隔
検出回路１８、コントローラ２５にそれぞれ送られ、ホ
ール信号Ｃはコントローラ２５に送られる０回転周期検
出回路１７において、ロータフの８つの磁極が例えばホ
ール素子４上を通過する時間、すなわちホール信号Ａの
４周期分の時間を測定することによりロータ７が１回転
する時間が検出される。すなわち現在の回転周期（回転
速度）Ｔｏが得られる。この現在の回転周期Ｔ０は比較
器１９に送られ、この比較器１９において基準回転周期
発生回路２０からの基準となる回転周期Ｔ□、と比較さ
れ、回転周期の差が積分回路２１に送られる。この積分
回路２１において発振を防止するために低周波成分のみ
が抽出され、この信号が基準間隔発生回路２２に送られ
る。

エツジ間隔検出回路１８において、ロータフの任意の磁
極が、例えばホール素子４上を通過してからホール素子
５上を通過するまでの時間、すなわちホール信号Ａの立
ち上がりからホール信号Ｂの立ち上がりまでの時間Ｔ（
第２図に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３等）が検出される。

このエツジ間隔時間Ｔが比較器２３に送られる。この比
較器２３には上記基準間隔発生回路２２からのエツジ間
隔の基準となる基準間隔時間Ｔ□、２が供給されており
、上記エツジ間隔時間Ｔがこの基準間隔時間Ｔ　＋ｔＦ
□と比較され、誤差信号がＰＷＭ　（パルス幅変調）制
御信号発生回路２４に送られる。このＰＷＭ制御信号発
生回路２４において上記誤差信号に対応したパルス幅の
パルス信号が生成され、このパルス信号がコントローラ
２５に送られる。このコントローラ２５においてホール
信号Ａ、Ｂ、Ｃ及び上記パルス信号に基づきホールモー
タの励磁コイル１．２．３を駆動する信号がそれぞれ生
成され、トライバ２６においてコイル電流ＩＡ、Ｉお、
Ｉｃにそれぞれ変換される。これらのコイル電流ＩＡ、
！、、Ｉ、は励磁コイル１．２．３にそれぞれ供給され
、ロータ７の回転速度制御が行われる。

具体的には、例えば第２図に示すように、時刻１＋にお
いてエツジ間隔時間Ｔ１が基準間隔発生回路２２からの
基準間隔時間Ｔ１．より大きい、すなわちロータフの回
転速度が遅いことが検出された場合、次のエツジ間隔時
間の検出開始までに、例えば時刻り、での検出後直ちに
、コイル電流■＾、１＠、Ｉｃ（コイル電流■ゎは図示
せず）の値を夏。

から■２に増加させ、ロータ７の回転速度を上げるよう
にする。また、時刻Ｌｍにおいてエツジ間隔時間Ｔ２が
基準間隔時間Ｔ□Ｆ２より大きいことが再び検出された
場合、時刻Ｌｘでの検出後直ちに、コイル電流ＴＡ、Ｉ
３、！、ノ値を１２から１３に増加させ、ロータフの回
転速度をさらに上げるように回転速度制御を行う。

このように、ロータフの１つ磁極が２つのホール素子４
．５上を通過する時間間隔Ｔを測定することにより、各
磁極に着磁むらがある場合でも、これらの着磁むらの影
響を受けることなく、エツジ間隔時間Ｔを検出できるこ
とになる。また、上述のように時刻ｔ１、ｔ２の直後に
おいて、コイル電流■１、■８、■、を変化させ、エツ
ジ間隔時間Ｔを測定する期間（第２図に示す時間Ｔ８、
Ｔ２、Ｔ。

等）においては、コイル電’１１　Ｔ　ａ、Ｉｓ、Ｉｃ
を一定値とすることにより、上述した励磁コイル１．２
の磁界によるホール素子４．５の各出力のオフセット量
は同一となり、オフセントに起因するホール信号Ａ、Ｂ
の立ち上がり位置の変動は同相であって同一の大きさを
有することになる。この結果、エツジ間隔時間Ｔはオフ
セットの影響を受けないことになる。さらに、１つのホ
ール素子で検出されるホール信号をもとに現在の回転速
度を検出し、エツジ間隔時間の基準間隔時間を生成する
ことにより、各ホール素子の取付は精度、例えば第３図
に示すように６０度間隔で取りつける精度を緩和するこ
とができることになる。

以上のように、２つのホール素子４．５がらのホール信
号Ａ、Ｂを用いてロータフの１つの磁極がこれらのホー
ル素子４．５上を通過する時間Ｔを測定し、ロータフの
回転速度の制御を行うことにより、ホールモータの回転
速度制御に対するロータフの各磁極の着磁むらの影響を
防止することができる。また、励磁コイルＩ、２により
作られる磁界の影響を防止することができる。この結果
、ロータ７の各磁極の着磁むら、励磁コイル１．２の磁
界の影響を受けないホールモータの回転速度制御が可能
となる。また、ホール素子４．５．６の取付は精度を緩
和でき、製造コストを削減することができる。

また、例えば上述した第４図に示す光磁気ディスク装置
等のようにロータ部分と励磁コイル部分を分離してそれ
ぞれを密閉構造としたホールモータにおいても、励磁コ
イル（第４図においてはステータコイル３２）内にホー
ル素子を設け、上述のようにしてロータの回転速度の制
御を行うことにより、他のＦＣ等のようなロータの回転
速度検出手段を設ける必要がない。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば第１図
に示すホールモータの回転速度制御装置の要部の回転周
期検出回路１７乃至コントローラ２５をマイクロコンピ
ュータ等で構成し、ソフトウェアで上述のような信号処
理を行うようにしてもよい。

Ｈ１発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明では、２つの
ホール素子からのホール信号を用いてロータの１つの磁
極がこれらのホール素子上を通過する時間を測定し、ロ
ータの回転速度の制御を行うことにより、ホールモータ
の回転速度制御に対するロータの各磁極の着磁むらの影
響を防止し、また、励磁コイルにより作られる磁界の影
響を防止するこができる。この結果、ロータの各磁極の
着磁むら、励磁コイルの磁界の影響を受けないホールモ
ータの回転速度制御が可能となる。また、ホール素子の
取付は精度を緩和でき、製造コストを削減することがで
きる。

また、例えば上述した第４図に示す光磁気ディスク装置
等のようにロータ部分と励磁コイル部分を分離してそれ
ぞれを密閉構造としたホールモータにおいても、励磁コ
イル内にホール素子を設け、上述のようにしてロータの
回転速度の制御を行うことにより、他のＦＣ等のような
ロータの回転速度検出手段を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るホールモータの回転速度制御装置
の要部のブロック回路図であり、第２図は上記ホールモ
ータのホール信号Ａ、Ｂ、コイルＮ？ｌＬ　Ｉ　ｓ、　
　Ｉ　ｌｌのタイムチャートであり、第３図はホールモ
ータのホール素子、励磁コイル、ロータの配置関係を示
す図であり、第４図は光磁気ディスクを入れる密閉型の
ディスクカートリッジの構造とこの光磁気ディスクにデ
ータを記録再生するためのディスク駆動装置の要部の構
造を示す縦断面図であり、第５図はホール素子の出力信
号波形図である。 １．２． ４、５． ７　・・・・ Ｉ　７　・・・・ １８　・・・・ １９、２３ ２０　・・・・ ２２　・・・・ ２４　・・・・ ２５　・・・・ ２６　・・・・ ３　・・・・励磁コイル ６　・・・・ホール素子 ロータ 回転周期検出回路 エツジ間隔検出回路 ・・・・比較器 基準回転周期発生回路 基準間隔発生回路 ＰＷＭ制御信号発生回路 コントローラ ドライバ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多相ホールモータと、 該多相ホールモータの２つのホール素子からの出力信号
   に基づいて、上記多相ホールモータの磁極が該２つのホ
   ール素子を通過する時間を検出する時間検出手段と、 該時間検出手段からの時間検出出力に応じて上記多相ホ
   ールモータの励磁コイルの電流を制御する駆動電流制御
   手段とを有し、 上記２つのホール素子の出力信号に基づいて、上記多相
   ホールモータの回転速度制御を行うことを特徴とするホ
   ールモータの回転速度制御装置。