JPH0336237Y2 - - Google Patents

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JPH0336237Y2
JPH0336237Y2 JP6835083U JP6835083U JPH0336237Y2 JP H0336237 Y2 JPH0336237 Y2 JP H0336237Y2 JP 6835083 U JP6835083 U JP 6835083U JP 6835083 U JP6835083 U JP 6835083U JP H0336237 Y2 JPH0336237 Y2 JP H0336237Y2
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rotor
position detection
signal
stator coil
brushless motor
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、2相以上に設定されたステータコイ
ル及び永久磁石製のロータ磁極を有し、ロータの
回転位置に基づいて前記ステータコイルの通電を
制御することによりロータを正方向及び逆方向へ
選択的に回転させるようにした無刷子モータに関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention has a stator coil set to two or more phases and a rotor magnetic pole made of a permanent magnet, and energizes the stator coil based on the rotational position of the rotor. The present invention relates to a brushless motor that is controlled to selectively rotate a rotor in a forward direction and a reverse direction.

〔考案の技術的背景〕[Technical background of the invention]

例えば、無刷子モータより成る2個のリールモ
ータを備えたビデオテープレコーダにおいては、
磁気テープのローデイング時及びアンローデイン
グ時に一方のリールモータをロツク状態に保持す
る必要がある。このため、従来においては、機械
的なロツク手段によつてリールモータをロツク状
態に保持せしめる構成としていた。
For example, in a video tape recorder equipped with two reel motors consisting of brushless motors,
It is necessary to keep one of the reel motors in a locked state when loading and unloading the magnetic tape. For this reason, in the past, the reel motor was kept in a locked state by a mechanical locking means.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

しかしながら上記機械的なロツク手段は、リー
ルモータに機械的な制動力を付与するためのロツ
ク部材、このロツク部材駆動用の電磁ソレノイド
及びこの電磁ソレノイド用の制御回路等の多数の
部品を必要としてコスト高になる不具合があり、
また構造が複雑化する分だけ信頼性の低下を来た
すという問題点もあつた。
However, the mechanical locking means described above requires a large number of parts such as a locking member for applying mechanical braking force to the reel motor, an electromagnetic solenoid for driving this locking member, and a control circuit for this electromagnetic solenoid. There is a problem with high
Another problem was that reliability decreased as the structure became more complex.

〔考案の目的〕[Purpose of invention]

本考案は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、ロータをロツク状態に保持する
作用を極めて簡単な構成により得ることができ、
以て部品点数の削減によるコストの低下並びに信
頼性の向上を図ることができる無刷子モータを提
供するにある。
The present invention was devised in view of the above circumstances, and its purpose is to obtain the function of keeping the rotor in a locked state with an extremely simple structure.
Therefore, it is an object of the present invention to provide a brushless motor that can reduce costs by reducing the number of parts and improve reliability.

〔考案の概要〕[Summary of the idea]

本考案は、ロータを正方向及び逆方向へ選択的
に回転させ得る構成の無刷子モータにおいて、前
記ロータの回転軌跡と対向するように配置されそ
のロータが回転されるのに応じて周期的に極性反
転する位置検出信号を出力する位置検出素子と、
及び前記位置検出信号が一方の極性にある期間中
のみ矩形パルス信号を出力する信号発生回路を設
けた上で、外部からロツク状態保持指令が与えら
れた状態では前記矩形パルス信号の出力時と出力
停止時とで前記ステータコイルの通電方向を切換
えることによりそのステータコイル及び前記ロー
タ磁極間に正方向及び逆方向のトルクが交互に生
起されるように切換える切換回路を設けたもので
あり、これによりロータを電気的にロツク状態に
保持するようにしたものである。
The present invention provides a brushless motor configured to selectively rotate a rotor in a forward direction and a reverse direction, which is arranged to face the rotation locus of the rotor and periodically rotates as the rotor is rotated. a position detection element that outputs a position detection signal whose polarity is inverted;
and a signal generation circuit that outputs a rectangular pulse signal only during the period when the position detection signal is in one polarity, and when a lock state maintenance command is given from the outside, the output of the rectangular pulse signal is A switching circuit is provided to alternately generate torque in the forward and reverse directions between the stator coil and the rotor magnetic poles by switching the current direction of the stator coil when the stator coil is stopped. The rotor is electrically held in a locked state.

〔考案の実施例〕[Example of idea]

以下、本考案の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図には本実施例で適用する3相8極の無刷
子モータの概略配置関係が示されている。この第
1図において、1はアウター形のロータであり、
このロータ1は円筒状ロータヨーク2の内周面に
8極のロータ磁極3A乃至3hを等ピツチで有す
る永久磁石4を固着した構成である。5はステー
タであり、このステータ5はステータコア6の周
囲に第1相ステータコイル7a,7a′及び第2相
ステータコイル7b,7b′並びに第3相ステータ
コイル7c,7c′を環状配置した構成である。ま
た、8,9,10はロータ磁極3a乃至3hの回
転軌跡に対向するように配置されたホール素子よ
り成る磁気センサで、これらはロータ磁極3a乃
至3hからの磁束に基づいてロータ1の回転位置
に応じた位置検出信号Sa,Sb,Scを出力する。
尚、この実施例では、磁気センサ10を本考案で
いう位置検出素子として兼用する構成としてい
る。
FIG. 1 shows a schematic layout of a three-phase eight-pole brushless motor applied in this embodiment. In this FIG. 1, 1 is an outer type rotor,
This rotor 1 has a structure in which permanent magnets 4 having eight rotor magnetic poles 3A to 3h at equal pitches are fixed to the inner peripheral surface of a cylindrical rotor yoke 2. 5 is a stator, and this stator 5 has a structure in which first phase stator coils 7a, 7a', second phase stator coils 7b, 7b', and third phase stator coils 7c, 7c' are arranged in a ring around a stator core 6. be. Further, 8, 9, and 10 are magnetic sensors made of Hall elements arranged so as to face the rotation locus of the rotor magnetic poles 3a to 3h, and these detect the rotational position of the rotor 1 based on the magnetic flux from the rotor magnetic poles 3a to 3h. Outputs position detection signals Sa, Sb, and Sc according to the
In this embodiment, the magnetic sensor 10 is also used as a position detection element according to the present invention.

第2図には本実施例の電気的構成が示されてお
り、以下これについて述べる。即ち、Q1乃至Q5
はトランジスタで、トランジスタQ1,Q6の直列
回路、トランジスタQ2,Q4の直列回路及びトラ
ンジスタQ3,Q5の直列回路が夫々直流電源端子
+Vと接地端子との間に接続されている。また、
前記ステータコイル7a,7a′,7b,7b′,7
c,7c′は、同相のもの同士を直列にしたスター
形に結線されており、トランジスタQ1乃至Q6
対して図示の如く接続されている。11は例えば
ICより成る制御回路で、これは前記位置検出信
号Sa,Sb,Scに基づいてトランジスタQ1乃至Q5
のうち2個ずつを予め定められた順序でオンさ
せ、以てステータコイル7a乃至7c′を所謂二相
全波通電方式で駆動せしめるためのものである。
この場合、制御回路11は、そのセレクト端子S
にハイレベル信号を受けた状態時において、ロー
タ磁極3a乃至3hとステータコイル7a乃至7
c′との間に正方向のトルクが生起されるようにト
ランジスタQ1乃至Q6をオンさせ、該セレクト端
子Sにローレベル信号を受けた状態時において、
ステータコイル7a乃至7c′の通電方向が上記の
ような正方向トルクの生起時と逆になるように、
換言すればロータ磁極3a乃至3hとステータコ
イル7a乃至7c′との間に逆方向のトルクが生起
されるようにトランジスタQ1乃至Q6をオンさせ
る構成になされており、以てセレクト端子Sに対
する入力に応じてロータ1を正方向及び逆方向へ
選択的に回転させ得るようになつている。一方、
12は信号発生回路たるコンパレータで、これは
その非反転入力端子(+)及び反転入力端子
(−)間に前記磁気センサ10からの位置検出信
号Scが印加されるように設けられている。この
場合、位置検出信号Scは、第3図aに示すよう
に、ロータ1の回転に応じて磁気センサ10に対
し異極のロータ磁極3a乃至3hが対向される毎
に極性が周期的に反転する正弦波状を呈するもの
であり、このときにはロータ磁極3a乃至3hが
等ピツチであるから、コンパレータ12は、第3
図bに示すようなデユーテイ比が50%の矩形パル
ス信号Spを出力するようになる。13は前記制
御回路11と共に切換回路14を構成するNPN
形のトランジスタで、そのベースにコンパレータ
12からの矩形パルス信号Spを受けるように構
成されている。また、トランジスタ13はそのコ
レクタがロツク用スイツチ15を介して制御回路
11のセレクト端子Sに接続され、且つエミツタ
がアースされている。尚、上記ロツク用スイツチ
15は、外部からロータ1をロツク状態に保持す
る指令があつた場合にオンされる構成である。ま
た、制御回路11のセレクト端子Sは、抵抗16
を介してプラス電源端子+Vccに接続されてい
る。
FIG. 2 shows the electrical configuration of this embodiment, which will be described below. That is, Q 1 to Q 5
is a transistor, and a series circuit of transistors Q 1 and Q 6 , a series circuit of transistors Q 2 and Q 4 , and a series circuit of transistors Q 3 and Q 5 are connected between the DC power supply terminal +V and the ground terminal, respectively. . Also,
The stator coils 7a, 7a', 7b, 7b', 7
The transistors c and 7c' are connected in a star shape in which those having the same phase are connected in series, and are connected to the transistors Q 1 to Q 6 as shown in the figure. 11 is for example
A control circuit consisting of an IC, which controls transistors Q 1 to Q 5 based on the position detection signals Sa, Sb, and Sc.
Two of them are turned on in a predetermined order, thereby driving the stator coils 7a to 7c' in a so-called two-phase full-wave energization system.
In this case, the control circuit 11 has its select terminal S
When receiving a high level signal, the rotor magnetic poles 3a to 3h and the stator coils 7a to 7
Transistors Q 1 to Q 6 are turned on so that a positive torque is generated between the select terminal S and the select terminal S receives a low level signal.
so that the current direction of the stator coils 7a to 7c' is opposite to that when the positive torque is generated as described above.
In other words, the transistors Q1 to Q6 are turned on so that torque in the opposite direction is generated between the rotor magnetic poles 3a to 3h and the stator coils 7a to 7c'. The rotor 1 can be selectively rotated in a forward direction or a reverse direction depending on an input. on the other hand,
Reference numeral 12 denotes a comparator as a signal generating circuit, and this is provided so that the position detection signal Sc from the magnetic sensor 10 is applied between its non-inverting input terminal (+) and inverting input terminal (-). In this case, as shown in FIG. 3a, the polarity of the position detection signal Sc is periodically reversed each time rotor magnetic poles 3a to 3h of different polarity are opposed to the magnetic sensor 10 as the rotor 1 rotates. At this time, since the rotor magnetic poles 3a to 3h are at equal pitches, the comparator 12
A rectangular pulse signal Sp with a duty ratio of 50% as shown in FIG. b is output. 13 is an NPN that constitutes the switching circuit 14 together with the control circuit 11;
This transistor is configured to receive a rectangular pulse signal Sp from the comparator 12 at its base. The collector of the transistor 13 is connected to the select terminal S of the control circuit 11 via the lock switch 15, and the emitter is grounded. The locking switch 15 is turned on when an external command is received to keep the rotor 1 in a locked state. In addition, the select terminal S of the control circuit 11 is connected to the resistor 16.
Connected to the positive power supply terminal +Vcc via.

次に上記構成の作用について説明する。コンパ
レータ12からの矩形パルス信号Spを受けるト
ランジスタ13は、その矩形パルス信号Spがハ
イレベルにある状態時にオンされ且つローレベル
にある状態時にオフされるものであり、従つてロ
ツク用スイツチ15がオンされた状態では、制御
回路11のセレクト端子Sにハイレベル信号及び
ローレベル信号が交互に与えられることになる。
このため制御回路11は、そのセレクト端子Sに
ハイレベル信号を受けたとき(パルス信号Spの
出力時)にロータ磁極3a乃至3hとステータコ
イル7a乃至7c′との間に正方向のトルクを生起
せしめ、セレクト端子Sにローレベル信号を受け
たとき(パルス信号Spの出力停止)にロータ磁
極3a乃至3hとステータコイル7a乃至7c′と
の間に逆向のトルクを生起せしめる。即ち、第4
図aに示すように磁気センサ10に対してN極の
ロータ磁極3a或いは3c,3e,3gが対向さ
れた状態で例えば矢印A方向のトルクが生起され
た場合には、その後に第4図bに示すように磁気
センサ10に対してS極のロータ磁極3h或いは
3d,3f,3hが対向されたときに矢印B方向
のトルクが生起されるものであり、斯ような互に
異なる方向のトルクが交互に生起される状態が繰
返されると、最終的に第4図cに示すような状態
即ち磁気センサ10に対してロータ磁極3a,3
b間の磁気中性点が対向された状態にロータ1が
ロツクされ、斯ようなロツク状態はロツク用スイ
ツチ15がオフされるまで保持される。
Next, the operation of the above configuration will be explained. The transistor 13 that receives the rectangular pulse signal Sp from the comparator 12 is turned on when the rectangular pulse signal Sp is at a high level and turned off when it is at a low level. Therefore, the locking switch 15 is turned on. In this state, a high level signal and a low level signal are alternately applied to the select terminal S of the control circuit 11.
Therefore, when the control circuit 11 receives a high level signal at its select terminal S (when the pulse signal Sp is output), the control circuit 11 generates a torque in the positive direction between the rotor magnetic poles 3a to 3h and the stator coils 7a to 7c'. Then, when a low level signal is received at the select terminal S (the output of the pulse signal Sp is stopped), a torque in the opposite direction is generated between the rotor magnetic poles 3a to 3h and the stator coils 7a to 7c'. That is, the fourth
If, for example, torque is generated in the direction of arrow A in a state where the N-pole rotor magnetic poles 3a, 3c, 3e, and 3g are opposed to the magnetic sensor 10 as shown in FIG. As shown in the figure, when the S-pole rotor magnetic poles 3h, 3d, 3f, 3h are opposed to the magnetic sensor 10, torque in the direction of arrow B is generated, and such torques in different directions are generated. When the state in which these occur alternately is repeated, a state as shown in FIG.
The rotor 1 is locked in a state in which the magnetic neutral points between the two rotors are opposed to each other, and this locked state is maintained until the locking switch 15 is turned off.

尚、上記実施例では磁気センサ10からの位置
検出信号Scに基づいて矩形パルス信号Spを得る
ようにしたが、これに限らないことは勿論であ
る。また、上記実施例では3相8極の無刷子モー
タを例として述べたが、本考案はこれに即らず2
相或いはさらに多相の無刷子モータにも適用し得
るものである。
In the above embodiment, the rectangular pulse signal Sp is obtained based on the position detection signal Sc from the magnetic sensor 10, but it is needless to say that the present invention is not limited to this. Further, in the above embodiment, a 3-phase 8-pole brushless motor was described as an example, but the present invention is not based on this.
The present invention can also be applied to phase or multiphase brushless motors.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

本考案は以上説明したように、ロータの回転軌
跡と対向配置される位置検出素子と、この位置検
出信号からの信号に基づいて矩形パルス信号を出
力する信号発生回路と、前記矩形パルス信号のデ
ユーテイ比に応じた周期で前記ロータ磁極とステ
ータコイルとの間に正方向及び逆方向のトルクが
交互に生起されるように切換える切換回路とを設
けるだけの簡単な構成によつてロータをロツク状
態に電気的に保持できるようにしたので、部品点
数を従来に比して大幅に減らすことができ、以て
コストの低下を図り得ると共に構造の簡単化に伴
う信頼性の向上を図り得るものである。
As explained above, the present invention includes a position detection element disposed opposite to the rotation locus of the rotor, a signal generation circuit that outputs a rectangular pulse signal based on a signal from the position detection signal, and a duty cycle of the rectangular pulse signal. The rotor is brought into a locked state by a simple configuration that includes a switching circuit that switches between the rotor magnetic poles and the stator coil so that torques in the forward and reverse directions are alternately generated at a period corresponding to the ratio. Since it can be held electrically, the number of parts can be significantly reduced compared to the conventional method, thereby reducing costs and improving reliability due to the simplified structure. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本考案の一実施例を示すもので、第1図
は横断面図、第2図は電気回路図、第3図は位置
検出信号及び矩形パルス信号の波形を示す図、第
4図はロータ磁極の一部を展開した状態で示す作
用説明用の図である。 図中、1はロータ、3a乃至3hはロータ磁
極、4は永久磁石、5はステータ、7a,7a′,
7b,7b′,7c,7c′はステータコイル、8,
9は磁気センサ、10は磁気センサ(位置検出素
子)、12はコンパレータ(信号発生回路)、14
は切換回路である。
The drawings show one embodiment of the present invention; FIG. 1 is a cross-sectional view, FIG. 2 is an electric circuit diagram, FIG. 3 is a diagram showing waveforms of a position detection signal and a rectangular pulse signal, and FIG. 4 is a diagram showing waveforms of a position detection signal and a rectangular pulse signal. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation, showing a part of the rotor magnetic poles in an expanded state. In the figure, 1 is a rotor, 3a to 3h are rotor magnetic poles, 4 is a permanent magnet, 5 is a stator, 7a, 7a',
7b, 7b', 7c, 7c' are stator coils, 8,
9 is a magnetic sensor, 10 is a magnetic sensor (position detection element), 12 is a comparator (signal generation circuit), 14
is a switching circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 1 2相以上に設定されたステータコイルと、永
久磁石製のロータ磁極と、このロータ磁極の回
転位置に応じて前記ステータコイルの通電タイ
ミングを制御することにより前記ロータを正方
向及び逆方向へ選択的に回転させるようにした
無刷子モータにおいて、前記ロータの回転軌跡
と対向するように配置されそのロータが回転さ
れるのに応じて周期的に極性反転する位置検出
信号を出力する位置検出素子と、前記位置検出
信号が一方の極性にある期間中のみ矩形パルス
信号を出力する信号発生回路と、外部からロツ
ク状態保持指令が与えられた状態では前記矩形
パルス信号の出力時と出力停止時とで前記ステ
ータコイルの通電方向を切換えることによりそ
のステータコイル及び前記ロータ磁極間に正方
向及び逆方向のトルクが交互に生起されるよう
に切換える切換回路とを設けたことを特徴とす
る無刷子モータ。 2 位置検出素子はロータ磁極からの磁束を検出
する磁気センサにより構成されていることを特
徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記載の
無刷子モータ。
[Claims for Utility Model Registration] 1. A stator coil set to two or more phases, a rotor magnetic pole made of a permanent magnet, and the rotor by controlling the energization timing of the stator coil according to the rotational position of the rotor magnetic pole. In a brushless motor configured to selectively rotate the rotor in a forward direction and a reverse direction, the position detection device is arranged to face the rotation locus of the rotor and whose polarity is periodically reversed as the rotor is rotated. a position detection element that outputs a signal; a signal generation circuit that outputs a rectangular pulse signal only during the period when the position detection signal is in one polarity; A switching circuit is provided to alternately generate torque in the forward and reverse directions between the stator coil and the rotor magnetic poles by switching the current direction of the stator coil between when outputting and when outputting is stopped. A brushless motor featuring: 2. The brushless motor according to claim 1, wherein the position detection element is constituted by a magnetic sensor that detects magnetic flux from the rotor magnetic poles.
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