JPH03277155A

JPH03277155A - 偏平型ブラシレスモータ

Info

Publication number: JPH03277155A
Application number: JP2074096A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tanaka; 和雄田中
Original assignee: Aiwa Co Ltd
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 1990-03-24
Filing date: 1990-03-24
Publication date: 1991-12-09

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」この発明は、ヘッドホンステレオに適用して好適な偏平
型ブラシレスモータに関する。

「従来の技術」従来提案きれている偏平型ブラシレスモータの一例を第
６図〜第９図に示す。

第６図において、１はプリント基板、２はモータ回転軸
（図示しない）が貫通される貫通孔、３ａ〜３ｆ　　（
第７図）は、それぞれ渦巻状偏平型駆動コイルであり、
貫通孔２を中心として環状に６０°の角間隔をもってプ
リント基板ｌ上に装着配置きれる。貫通孔２を挾んで対
向する一対のコイル同志（３ａと３ｄ、３ｂと３ｅ、３
ｃと３ｆ）は第９図に示すように互いに直列に接続され
、更にこれら３つの直列コイル（３ｘ、３ｙ、３ｚとす
る）がスター結線される。

４ば回転子であり、図示しない回転軸に取り付けられた
回転板５とその下面に取り付けられた磁石装置６とから
構成されている。なお、磁石装置６は第８図に示すよう
に、回転軸の回転方向に関して分割された複数の磁石６
ａ〜６ｈから構成されている。

７ａ〜７ｃはそれぞれホール素子であり、駆動コイル３
ａ〜３ｆの内部空間内においてプリント基板１上に装着
、本例では接着剤により接着されている。回転子４０回
転に伴って上記各ホール素子７ａ〜７ｃからパルスを得
、これらをタイミング信号として上記各駆動コイル３ａ
、３ｂ、３ｃに対する電流の切り換えをなすことにより
、回転子４の回転を継続きせるようにしている。

また、ホール素子？ａ〜７ｃから得られるパルスの周期
から回転子４の回転速度制御を行なうようにしたいわゆ
る周波数制御１　（ＦＧ）方式が一般的に採用される。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上記した偏平型ブラシレスモータにおいては
、ＦＧ出出力域成用してホール素子７８〜７Ｃを使用す
るため、−射的にこれら素子の高ざが０．６■履程度あ
り、駆動コイル３ａ〜３ｆの線径よりも大きく、よって
モータ全体の偏平化を阻害する一因となっている。

また、複数のホール素子を使用するため、これら素子自
体の費用と更にこれら素子をプリント基板１に装着する
手数等により、モータ全体としてコストアップになると
いう問題点があった。

更に、ホール素子７ａ〜７ｃの装置Ｆ（取付）位置の変
化や、ホール素子の感度のバラツキ等により、これらか
ら得られる信号のタイミングに誤差を生じ、モータの回
転にワウ、フラッタを生じる等の問題点があった。

そこで、この発明ではこのような問題点を簡単に解決し
た偏平型ブラシレスモータを提案するものである。

「課題を解決するための手段」上述の課題を解決するため、この発明においては、プリ
ント基板上において、複数の偏平型渦巻状駆動コイルが
環状に配ｒＩｌされ、この駆動コイルに対応して環状の
磁石装置が回転自在に設置され、上記駆動コイルに順次
、駆動電流が切り換えられて供給されることにより、上
記磁石装置を取り付けた回転子が回転するように構成さ
れた偏平型ブラシレスモータにおいて、プリント基板の駆動コイル装着面とは反対面に、各駆動
コイルに対応してプリント配線されてなるセンサコイル
と、このセンサコイルからの信号が入力され、波形整形され
た信号が出力される波形整形回路と、この波形整形回路
からの信号から、上記駆動コイルに対する駆動電流の切
り換えをなすタイミング信号を発生するタイミング信号
発生回路と、上記波形整形回路からの信号から上記回転
子の回転速度に応じた周波数を有する周波数信号を形成
する速度検出回路とを有してなることを特徴とするもの
である。

「作　用」この構成において、モータ自体としては、周知のように
プリント基板１上に複数の偏平型渦巻状駆動コイル３ａ
〜３ｆが装着され、これに回転体としての磁石装Ｍ６が
対向して配設された構成が採用される。

プリント基板１の駆動コイル装着面とは反対面には、セ
ンサコイル１０ａ〜１０ｆが配置される。

このセンサコイル１０ａ〜１０ｆは駆動コイル３ａ〜３
ｆと対向した位置において、プリント配線により設けら
れる。

センサコイル１０ａ〜１０ｆからの出力信号が波形整形
回路１２に入力きれ、この回路１２からの波形整形され
た出力信号がタイミング（ε号発生回路１３に入力され
、ここにおいてタイミング信号を得、これにより駆動コ
イル３ａ〜３ｆに対する駆動電流の切換＃御を行なって
いる。

また、波形整形された出力信号から回転子４の回転速度
に応じた周波数信号を得、これにより回転子４の回転速
度制御を行っている。

これによって回転子４の回転を継続させ、更に回転速度
を安定化させることができ、従来のホール素子を省略し
て偏平化することが可能となる。

「実　施　例」続いて、この発明に係る偏平型ブラシレスモータの一例
を、第１図〜第５図を参照して詳細に説明する。

この発明における偏平型ブラシレスモータは、上記した
従来のモータとほぼ同様な構成であり、従って、プリン
ト基板１上に駆動コイル３ａ〜３ｆが配置され、これら
駆動コイル３８〜３ｆに対して磁石装置６が対向される
。しかし従来のホール素子は使用されない。２はモータ
回転軸の貫通孔、４は回転子である。

また、駆動コイル３ａ〜３ｆの接続関係も従来と同様に
、相対する一対のものが互いに直列に接続され、更にス
ター結線される。これら直列コイルを３　Ｘ　、３　ｙ
　＋　３　ｚとする。

プリント基板１の駆動コイル３８〜３ｆの装着面とは反
対面に、センサコイル１０ａ〜１０ｆが配置きれる。こ
れらセンサコイル１０ａ〜１０ｆは駆動コイル３８〜３
ｆと対向する位置に選定され、しかも他の電気回路を構
成する通常のプリント配線と同時に、プリント手段によ
り渦巻状に極めて薄く形成される。

これら各センサコイル１０ａ〜１０ｆは駆動コイル３８
〜３ｆに対し、電気角にしてＯｏに選ばれるが、必要に
応じて３０°　６０’　　９０°の電気角が選定される
。

そして、第２図および第３図に示すように、これら各セ
ンサコイル１０ａ〜１０ｆは、貫通孔２を挾んで相対向
するもの同志（１０ａと１０ｄ１１０ｂと１０ｅ、１０
ｃと１Ｏｆ）が互いに直列に接続され、更にこれら３つ
の直列コイル（１０ｘ、１０ｙ、１０ｚとする）がスタ
ー接続されて、その接続点が直流電源１］の正極端子に
接続される。この直流電源１１の負極は接地される。

なお、センサコイル１０ａ〜１０ｆのうち、互いに１２
０＠の角間隔をもったコイル、例えばコイル１０ａ、１
０ｃ、１０ｅの３つだけを使用し他を省略できるが、上
記のように６つのコイルの使用により感度が向上する。

回転子４が回転すると、各磁石６８〜６ｈから生じる磁
力線が各センサコイル１０ａ〜１０ｆを横切るので、各
直列コイル１０ｘ、１０ｙ、１０Ｚからは第５図Ａ、Ｂ
、Ｃに示すほぼ正弦波状の信号Ｓ　ａ　＋　Ｓ　ｂおよ
びＳｃが得られる。

これらの４３号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃは、第３図にホす波形
整形回路１２に入力され、第５図り、Ｅ。

Ｆに示す波形整形された矩形波信号Ｋａ、Ｋｂ。

Ｋｃが得られる。これらの各矩形波信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋ
ｃは、信号Ｓ　ａ　＋　Ｓ　ｂ　、Ｓ　ｅのそれぞれの
正の半サイクルの期間に対応する。

矩形波信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃは次段のタイミング信号発
生回路１３に入力される。

タイミング４３号発生回路１３内では、第５図Ｇ。

Ｈ，Ｉに示す反転信号ｋａ、ｋｂ、ｋｃ　（矩形波信号
Ｋ　ａ　＋　Ｋ　ｂ　＋　Ｋ　ｃの位相反転されたもの
）が形成され、更に信号Ｋａとｋｂ、Ｋｂとｋｃ、ＫＯ
とｋａとのそれぞれの論理積が計算され、第５図Ｊ、に
、Ｌに示すタイミング信号Ｐｕ、Ｐｖ。

Ｐｗが形成される。これら各タイミング信号Ｐｕ。

Ｐ　Ｖ　＊　Ｐ　ｗはそれぞれＴ／３＝１２０°の位相
角を有し、順次に出力される。

タイミング信号発生回路１３からのタイミング信号Ｐｕ
、Ｐｖ、Ｐｗは次段の三相タイミング切換回路１４に入
力きれる。

この三相タイミング切換回路１４内では更にタイミング
信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗの位相反転された反転信号Ｑｕ、
Ｑｖ、Ｑｗが得られるが、これらの反転信号は図示しな
い。

三相タイミング切換回路１４から得られるタイミング信
号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ、反転信号Ｑ　ｕ　、　Ｑｖ＋Ｑｗ
は次段のブリトライバ回路１５に入力されて増幅され、
次段のトランジスタ群１６および１７のベースにそれぞ
れ供給される。即ち、信号Ｐｕはトランジスタ１６ｕ、
Ｐｖは１６ｖ、ｐｖｙは１６ｗ、Ｑｕは１７　ｕ　％　
Ｑ　ｖは１７ｖ、Ｑｗは１７ｗに供給される。またタイ
ミング信号Ｐｕと反転信号Ｑｕとが同時に、ＰｖとＱｖ
とが同時に、ＰｗとＱｗとが同時に出力される。

トランジスタ１６群はＮＰＮ、　トランジスタ１７群は
ＰＮＰ形式のものが使用きれ、トランジスタ１７群のエ
ミッタは直流電源端子１８に接続され、トランジスタ１
６群のエミッタは抵抗器１９を通じて接地され、トラン
ジスタ１６ｗと１７ｕとのコレクタがコイル３Ｘに、１
６ｕと１７ｖとのコレクタがコイル３ｙに、１６ｖと１
７ｗとのコレクタがコイル３ｚにそれぞれ接続されてい
る。

いま、タイミング信号Ｐｕと反転信号Ｑｕとが出力され
ると、トランジスタ１６ｕと１７ｕとがオンし、これら
を通じて［原端子１８からコイル３ｘ−３＞’に電流が
流れる。信号ＰｖとＱｖとの出力により、トランジスタ
１６ｖと１７ｖとがオンし、コイル３　ｙ　−３ｚに電
流が流れる。信号ＰＷとＱｗとの出力によりトランジス
タ１６ｗと１７ｗとがオンし、コイル３ｚ−３ｘに電流
が流れる。コイル３ｘ−３ｙを通ずる［流がＵ相′Ｒ流
となり、コイル３ｙ−３ｚを通ずる電流がＶ相電流とな
り、コイル３ｚ−３ｘを通ずる電流がＷ相電流となる。

これらの各電流は互いに１２０’の位相差を有し、これ
らによって回転子４が回転される。回転子４の回転によ
り、既に説明したごとく各センサコイル１０　ｘ　、１
０　ｙ　＋　１０　ｚから起電圧を生じ、上述した動作
により回転子４が連続回転される。

波形整形回路１２からの信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃはそれぞ
れ速度検出回路２０に供給きれる。本例ではこの速度検
出回路２０として、周波数発電機（ＦＧ）が用いられて
いる。

このＦＧ２０内においては、矩形波信号ＫａとＫｂ、Ｋ
ｂとＫｃ、ＫｃとＫａとのそれぞれの論理積が計算され
て第５図Ｍ、Ｎ、Ｏに示すパルスＰ１．Ｐ２．Ｐ３が形
成され、更にこれらパルスＰＩ。

Ｐ２．Ｐ３の論理和が計算きれて第５図Ｐに示す信号Ｐ
Ｏが得られる。この信号ＰＯの周波数（パルスの繰り返
し周波数および振幅）は回転子４の回転速度に対応する
。

この信号ＰＯが次段の速度制御回路２１に供給される。

この回路２１は第４図に示すように構成され、信号ＰＯ
はＦ／Ｖ変換回路２２で周波数・電圧変換されて積分回
路２３に供給され、これよりパルス間隔に対応したレベ
ルの直流電圧ＶＯが得られ、この電圧とｔ源２５の基準
電圧Ｖｅとが比較器２４に供給され、比較出力即ち回転
速度側ｔＩＩ信号Ｖｃが得られる。この基準電圧Ｖｅは
回転子４の基準回転速度状態で積分回路２３から得られ
る電圧ｖＯと等しく選ぼられる。

回転速度制ｍ信号Ｖｃはブリドライバ回路１５に供給さ
れ、ここにおいて信号Ｖｃに基づきタイミじグ信号Ｐｕ
、Ｐｖ、Ｐｗの時間幅が制御されることにより上記した
Ｕ相、■相、Ｗ相の電流の流通角が制御され、回転子４
０回転速度が制御される。

なお、回転速度制御のためには、上記パルスＰ１、Ｐ２
．Ｐ３のうちの何れか１つを使用してもよいが、これら
の論理和値ＰＯを使用することで、リップルのより少な
い信号Ｖｃを得ることが可能となる。

波形整形回路１２からの矩形波信号Ｋａ、Ｋｂ。

Ｋｃが回転方向検出回路２６に入力きれ、モータの回転
方向が検出される。すなわち、第５図に示すように、矩
形波信号Ｋａのオン期間に対して次にオンする信号がＫ
ｂであれば正回転、信号Ｋａのオン期間に対して次にオ
ンする信号がＫｃであれば逆回転と判断される。

この回転方向検出回路２６からの信号が次段の正／逆転
切換パルス発生回路２７に入力され、手動操作によるパ
ルスの切り換えにより、三相タイミング切換回路１４に
おいて、タイミング信号発生回路１３から入力されるタ
イミング信号の出力順を切り換え、よって回転子４０回
転方向を変更するようにしている。

直列コイル１０ｘ、１０ｙ、１０ｚからの信号Ｓ　ａ　
＋　Ｓ　ｂ　＋　Ｓ　ｃは更に回転停止検出回路２８に
入力され、これらの信号の有無が検出される。もしこれ
らの信号がない場合は、次段の起動発振回路２９を動作
させ、これから疑似タイミング信号を発生させて、この
信号によりモータを起動させ、コイル１０ｘ、１０ｙ、
１０ｚから誘起電圧を生じさせて、モータの回転が継続
きれるようになされている。信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの到
来にょ７て起動発振回路２９の動作は停止きれる。

上述のごとくしてモータの起動が行なわれ、その後その
回転制御が継続してなされる。

「発明の効果」以上のように、この発明は、プリント基板の駆動コイル
装着面とは反対面に、各駆動コイルに対応してセンサコ
イルがプリント配線きれており、回転子の回転に伴って
生じるセンサコイルからの信号に基づいてタイミング信
号を得、これにより駆動コイルに対する駆動電流の切り
換えをなしてモータの回転を継続させ、しかもセンサコ
イルからの信号によって制御信号を得、この制御信号に
より回転子の回転速度を制御するようにしている。

よってセンサコイルからの信号をモータの回転継続と、
回転制御の双方に有効に兼用でき、それぞれ別個の検出
手段が不要になる。

この場合、波形整形回路から得られる矩形波信号を処理
して制御信号を得ているので、回転子の回転数に対する
制ｔｊｓ信号の周波数感度が高く、精度の高い回転制御
を行い得る効果がある。

また、従来使用されていたホール素子を省略できるので
、モータ全体を薄型化できる効果がある。

なお、プリント配線コイルは、他の配線と同一面に同一
の厚みをもって形成されるので、その厚みは問題ない。

また、センサコイルをプリント手段により配線するので
、他の配線と同時に設置でき、このセンサコイルの設置
のために特に手数を必要とせず、製造コストを逓減きせ
ることかできる効果がある。

更に、センサコイルはプリント配線するので、その配置
位置の制度を極めて向上させることがてき、モータの回
転に際してワウ、フラッタが生じるのを回避できる効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る偏平型ブラシレスモータの一例
を示す路線的断面図、第２図は駆動コイルの配置状態を
示す平面図、第３図は駆動回路のブロック図、第４図は
第３図の一部のブロック図、第５図はこの発明にょるモ
ータの動作を説明するための波形図、第６図は従来の偏
平型ブラシレスモータの一例を示す路線的断面図、第７
図はその駆動コイルの配置状態を示す平面図、第８図は
磁石装置の斜視図、第９図は駆動コイルの接続状態を説
明する回路図である。３８〜３ｆ１０ａ〜１０　ｆ　２３０・プリント基板・駆動コイル・回転子・磁石装置・センサコイル・波形整形回路・タイミング信号発生回路・速度検出回路第図第４図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プリント基板上において、複数の偏平型渦巻状駆
動コイルが環状に配置され、この駆動コイルに対応して
環状の磁石装置が回転自在に設置され、上記駆動コイル
に順次、駆動電流が切り換えられて供給されることによ
り、上記磁石装置を取り付けた回転子が回転するように
構成された偏平型ブラシレスモータにおいて、プリント基板の駆動コイル装着面とは反対面に、各駆動
コイルに対応してプリント配線されてなるセンサコイル
と、このセンサコイルからの信号が入力され、波形整形され
た信号が出力される波形整形回路と、この波形整形回路
からの信号から、上記駆動コイルに対する駆動電流の切
り換えをなすタイミング信号を発生するタイミング信号
発生回路と、上記波形整形回路からの信号から上記回転
子の回転速度に応じた周波数を有する周波数信号を形成
する速度検出回路とを有してなることを特徴とする偏平
型ブラシレスモータ。