JPH0438189A - Ｄｃブラシレスモータのロータ検出装置 - 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、ＤＣブラシレスモータに関し、特にＤＣブラ
シレスモータのロータの回転検出装置に関する。

［従来の技術］ ＤＣブラシレスモータは、たとえばハードディスクドラ
イブ、光デイスクドライブ等に用いられている。

第２図（Ａ＞は従来の技術によるＤＣブラシレスモータ
のロータの回転検出装！を示す回路図である。

ロータ（図示せず）の回転軌道の近傍に３つのホール素
子１．２．３か対称的に配置され、ロータ内の永久磁石
か形成する磁場を検出する。ホール素子１．２．３には
ホール素子用電源配線８．９から電流か供給されている
。

ホール素子１．２．３は、それぞれ電流値と磁場に比例
した出力をホール電圧出力端子２１ａ、２１ｂの組、２
２ａ、２２ｂの組、２３ａ、２３ｂの組に与える。ホー
ル素子１かＷ相のモニタである場合、２１ａ、２１ｂか
ら与えられる電圧Ｗヤ、Ｗ−がＷ相のモニタ電圧を構成
する。同様に、ホール素子２がＶ相のモニタ素子である
場合、２２ａ、２２ｂに与えられる電圧Ｖ＋、■−が、
Ｖ相のモニタ電圧を楕成する。また、ホール素子３が位
相のモニタ素子である場合、２３ａ、２３ｂから与えら
れる電圧υヤ、Ｕ−が、位相のモニタ電圧を構成する。

これらのＷ相、■相、位相のモニタ電圧に基づき、それ
ぞれＷ相ステータコイル５、■相ステータコイル６、位
相ステータコイル７に供給する電流が制御される。すな
わち、制御回路４はモニタ電圧に基づき、ロータ内の永
久磁石の位置および速度を検出し、ステータコイルに供
給する出力電流を制御する。

第２図（Ａ）に示すような３相モータの場合の信号波形
を第２図（Ｂ）に示す。

ホール素子１．２．３の各出力電圧を受ける各相モニタ
端子Ｗ　＋　−Ｗ　−、Ｖヤ、■−１Ｕ＋、Ｕ−の波形
を第２図（Ｂ）の左側に示す２同一の文字の十と−を付
した波形は互いに位相か逆転した信号を構成している。

第２図右側には、各相のモニタ電圧の波形か示されてい
る。たとえば、位相のモニタ電圧は、ＵヤとＵ−との差
電圧によって得られる。同様に■相、Ｗ相のモニタ電圧
が示されている。これらのモニタ電圧は３相駆動である
ため、１／３周期ずつすれた波形となっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、ロータ内の永久磁石の着磁間隔やホール素子
の取付は角度等にばらつきがあった場合、各ホール素子
か供給する信号にばらつきが生じてしまう、たとえば、
永久磁石の着磁間隔にばらつきかあると、位置検出信号
および速度検出信号にそのばらつきかそのまま表われる
。制御回路かこれらの検出信号に基づいて出力電流を供
給すると、各コイルか発生するトルクにリップルか生じ
、回転むらを生じる。

また、第２図（Ａ）に示す回路の場合、モータと回路の
接続用配線の数も多い。

Ｅ課題を解決するための手段］ 本発明のＤＣブラシレスモータのロータ検出装置は、永
久磁石を有するロータか回転し、ステータ側に配置した
複数のホール素子でロータの回転を検出するＤＣブラシ
レスモータのロータ検出装置であって、ロータ軌道に沿
ってｎ個のホール素子が配され、隣接するホール素子で
対を形成することにより、ｎ対を楕成し、各ホール素子
対の差動出力を検出信号として利用する。

［作用］ ロータ軌道に沿ってｎ個のホール素子を配置し、隣接す
るホール素子を対としてｎ対のホール素子を構成するこ
とにより、各ホール素子は２つの対に寄与するようにな
る。ホール素子の出力にばらつきかある場合、そのばら
つきが平均化される。

また、各ホール素子の出力電圧端子の一方のみか作動出
力構成に利用されるため、配線数を減少することができ
る。

［実施例］ 第１図に本発明の実施例によるＤＣ°ブラシレスモータ
のロータ検出装置を示す。

第１図（Ａ）は、主要部の回路を示す、ホール素子１．
２．３はそれぞれＷ相、■相、位相のモニタ用素子であ
り、ロータの軌道の近傍に対称的に配置される。ホール
素子用電源配線８．９によって各ホール素子１．２．３
に電流が供給される。

各ホール素子の電圧出力端子１１ａ、ｌｌｂ、１２ａ、
１２ｂ、１３ａ、１３ｂの内、各一方１１ａ、１２ａ、
１３ａかモニタ信号を形成するために利用される。なお
、他方の電圧出力端子１１ｂ、１２ｂ、１３ｂは、たと
えば定電位に接続される。

電圧出力端子１１ａの信号かＷ、信号と■−一信号して
制御回路４に供給され、出力端子１２ａの信号が■＋倍
信号じ一信号として制御口Ｒ４に供給され、制御端子１
３ａの信号がＵ＋信号とＷ信号として制御回路４に供給
される。ｆなわち、制御口８４のＷ相入力端子Ｗ＋とＷ
−には、Ｗ相モニタ素子１と位相モニタ素子３からの信
号が供給される。同様に■相入力端子、位相入力端子に
もそれぞれ２つのモニタ素子からの差動出力が供給され
る。

この差動出力を第１図（Ｂ）を用いて説明する。

Ｕ相、■相、Ｗ相は、それぞれ３相の場合、互いに１２
０度位相がずれた信号を構成する。これらの信号波形が
第１図（Ｂ）左側に示されている。

これら３つの信号の内、２つの信号の差動波形をとると
、第１図（Ｂ）右側に示すような信号が得られる。すな
わち、制御回路４のＵ相入力端子には、■相とＵ相の信
号が供給されるので、第１図（Ｂ）左側のＵ＋とＶ＋の
差信号がＵ相の入力信号となる。同様にＶ相の入力信号
は■相とＷ相の差信号で構成され、Ｗ相の入力信号はＷ
相とＵ相の差信号によって構成される。これらの差動信
号に基づいて制御回路４はＷ相コイル５、■相コイル６
、Ｕ相コイル７に供給する電流を制御する。

なお、２つの相の信号の差動信号を用いることにより、
巻線とモニタ信号との位置関係は３０度電気的位相かず
れたものとなる。また、ホール電圧出力信号は、図に示
す正弦波の他、三角波や台形波であってもよい。

差動信号を用いることにより、位置検出信号および速度
検出信号の零クロス点の間隔がより均等になる。このた
め、整流かより好ましいタイミングで行なわれ、トルク
のリップルが小さくなる。

また速度検出信号としても、デユーティ−比が１：１に
近くなるためより高精度な速度制御ができる。

また、ホール素子１．２．３と制御回路４との間の配線
を従来と比較して簡略化することができる。

第３図に本発明の具体的実施例によるモータ駆動回路を
示す。

図中左側がモータ部分であり、右側が駆動・制御回路で
ある。モータ部分において、ロータに近接して配置され
たホール素子１．２．３はそのホール電圧出力端子の一
方１１ａ、１２ａ、１３ａをそれぞれ各相出力、Ｗ＋、
Ｖヤ、Ｕヤとして与え、他のホール電圧出力端子１１ｂ
、１２ｂ、１３ｂを互いに接続している。これらのホー
ル出力Ｗ＋、■＋、Ｕ＋は制御回路４の各相入力端子Ｗ
ヤ、Ｖ、、Ｕ十に供給される他、それぞれもう一つの入
力端子Ｖ、Ｕ、Ｗ−にも接続される。

制御回路４は、たとえば日立製作所から入手できるＨＡ
１３４７６モータドライブＩＣで構成できる。このよう
にして、３相のモニタ信号入力に基づき、各ステータコ
イル５．６．７に供給する電流が、各相出力端子Ｐ２、
Ｒ８、ｐＨから供給される。各ステータコイル配線には
、キャパシタＣ５、Ｃ６、Ｃ７および抵抗Ｒ５、Ｒ６、
Ｒ７からなるノイズ吸収用スナバ−回路が接続されてい
る。なお、各ホール素子１．２．３は制御図Ｆ＃ｌＩＣ
４の電源端子と接地間に接続され、電流を供給される。

Ｗ相の入力端子２３、Ｒ４の信号は、それぞれ抵抗ＲＩ
Ｏ１Ｒ１１、キャパシタＣ１２、Ｃ１３を介してその交
流成分がＦＧ（周波数発生器）端子Ｐ２３、Ｒ２２に供
給される。また、端子Ｐ１の増幅出力は、抵抗Ｒ１０２
、キャパシタＣ１０１、ＣｌＯ２で構成される積分回路
を介して積分入力端子Ｐ２６に供給される。成分入力端
子Ｐ２６は抵抗Ｒ１０１を介してディスクアウト端子Ｐ
２５にも接続されている。ＦＧ出力端子Ｐ２４、ＡＧＣ
端子Ｐ２１に接続されたキャパシタＣ１１、Ｃ１０はそ
れぞれフィルターの定数を定めるものである。また、ｖ
ｃｃｔ源端子Ｐ１９に接続されたキャパシタＣＩ、Ｃ２
およびＳＶＪ源に接続されたキャパシタＣ３、Ｃ４は各
電源の安定化用キャパシタである。０Ｎ１０ＦＦスイツ
チからの配線は、抵抗Ｒ２を介して５■電位に接続され
、プルアップされ、端子Ｐ１６に接続されている。クロ
ック回路からの配線は、クロック回路バイアス抵抗Ｒ３
を介して、Ｏ８Ｃ入力端子Ｐ１７に接続されている。ま
たｏＳＣ出力端子Ｐ１８は、クロック回路バイアス抵抗
Ｒ８を介して接地されている。また、電源配線に接続さ
れた抵抗Ｒ９はｔ流制限抵抗であり、キャパシタＣ８、
Ｃ９は位相補償用キャパシタである。

第３図の回路において、モータのロータが回転すると、
ホール素子１．２．３が出力信号Ｗヤ、■＋、Ｕ十を発
生し、制御回路４の入力端子Ｐ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、
Ｒ７、Ｒ８にそれぞれ差信号によるＷ相検出信号、■相
検出信号、Ｕ相検出信号か供給される。これらの検出信
号は、前述のように巻線との位置関係は３０度位相がず
れたものとなる。このような位置検出信号、速度検出信
号に基づいて、各ステータコイル５．６．７を励磁する
電流が出力端子Ｐ２、Ｐ８、ｐＨから供給される。ロー
タの永久磁石の着磁、ないしはホール素子１．２．３の
配置にばらつきがあっても、各ホール出力がそれぞれ差
動信号の一方の信号として利用されるため、得られるモ
ニタ信号は平均化され、ばらつきの少ないものとなる。

なお、３相モータを例にとって説明したが、本発明は３
相に限らない、また、本発明の上述の実施例に限らない
、たとえば他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能
なことは当業者に自明であろう。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、永久磁石の着磁
間隔、ホール素子取付は角度等にばらつきがあっても、
整流点のずれ、速度信号のずれが平均化され小さくなる
。

ホール素子から制御回路に向かう配線数が削減できる。

このため、構成が簡略化でき、コスト削減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例によるＤＣブ
ラシレスモータのロータ検出装置を説明するための図で
あり、第１図（Ａ＞は主要部の回路図、第１図（Ｂ）は
信号波形を示すグラフ、第２図（Ａ）、（Ｂ）は、従来
の技術によるＤＣブラシレスモータのロータ検出装置を
説明するための図であり、第２図（Ａ）は主要部の回路
図、第２図（Ｂ）は信号波形を示すグラフ、第３図は本
発明の具体的実施例によるモータ駆動回路を示す回路図
である。 図において、 １．２．３　　　　ホール素子 ４　　　　　　　　制御回路 ５．６．７　　　　ステータコイル ８、９ １１、１２、１３ ２１．２２、２３ ホール素子用電源配線 ホール電圧出力端子 ホール電圧出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）．　永久磁石を有するロータが回転し、ステー
   タ側に配置した複数のホール素子でロータの回転を検出
   するＤＣブラシレスモータのロータ検出装置であって、 ロータ軌道に沿ってｎ個のホール素子が配され、隣接す
   るホール素子で対を形成することにより、ｎ対を構成し
   、各ホール素子対の差動出力を検出信号として利用する
   ことを特徴とするＤＣブラシレスモータのロータ検出装
   置。