JPH0530156B2

JPH0530156B2 -

Info

Publication number: JPH0530156B2
Application number: JP55078520A
Authority: JP
Inventors: Koji Hagino; Kunyoshi Nakamura; Eiichi Kotake
Original assignee: Japan Servo Corp
Current assignee: Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1993-05-07
Also published as: US4435673A; JPS576591A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は直流無刷子電動機とその駆動制御装置
に係り、特に、情報の記録又は再生のためにデイ
スク状の記録媒体を検出器に対して相対運動させ
る磁気デイスク駆動装置等の駆動源として用いる
のに適する直流無刷子電動機とその駆動制御装置
に関する。

従来技術とその問題点を第１図〜第５図によつ
て述べる。第１図は従来から使用されている磁気
デイスク駆動装置の一例の説明図でａは平面図
を、ｄはその側面図を示す。第１図において、１
０１は装置を覆う外箱１０８に固定の基板、１０
２は磁気デイスク１０７を軸支する軸受部、１０
３は駆動用電動機、１０４及び１０５はそれぞれ
プーリ、１０６はベルトである。駆動用電動機１
０３の回転をプーリ１０４、ベルト１０６、プー
リ１０５を介して磁気デイスク１０７に伝達して
磁気デイスク１０７を一定速度で回転させ、この
磁気デイスク１０７に接近して設けた磁気ヘツド
（図示せず）により磁気デイスク１０７に情報を
記録したり又は再生したりする。

第１図の駆動用電動機１０３の働きは、磁気デ
イスク１０７を一定の速度で回転させるにある
が、従来は駆動用電動機１０３として誘導電動機
が多く用いられていた。しかし、誘導電動機とプ
ーリ及びベルトによつて駆動する従来の装置には
多くの問題点があつた。即ち、誘導電動機は電源
の周波数により同期速度が変るので使用電源の周
波数によりプーリの径を変更して磁気デイスクの
回転速度を一致させる必要があること、プーリと
ベルト間の滑りを防ぐためにベルトに強い張力を
加えていることから電動機軸受け及び磁気デイス
ク軸受けに強い側圧と軸方向荷重と複雑な力を受
け特別な設計を必要とすること、強い予圧とベル
トの側圧により大きな動力損失が生じこれにベル
トの伝達損失も加わつて正味動力よりはるかに大
きな容量の誘導電動機を必要とすること、また、
慣性モーメントの大きき磁気デイスクを駆動する
ので起動より安定速度に達するまでに長時間を要
し時間と電力の損失が大きいこと、さらに、プー
リとベルトによる駆動方式であるのでベルトの磨
耗粉が飛散して装置の箱内を汚染し磁気デイスク
室と機構部室との間の空気の流通を断つなどの工
夫を必要としこれに加えて磨耗したベルトの交換
や磨耗粉の清掃等の保守を必要とし運転稼動率を
低下させる等の問題点があつた。

これに対処して、従来、磁気デイスクや録音円
板等の回転軸と直流無刷子電動機の出力軸とを共
通にして、プーリとベルトによる動力伝達方式を
用いないで、磁気デイスク等を電動機で直接駆動
する方式が採用されている。第２図は従来からレ
コードプレーヤのターンテーブル駆動用等に使用
されている直流無刷子電動機の駆動回路の一例を
示す図である。第２図において１１０はマグネツ
ト回転子であり、１１１と１１２はマグネツト回
転子１１０と対向し小空隙を介して配設された固
定子巻線であり１１１と１１２とは電気角で90度
の位置に配設されており、１１３と１１４は固定
子巻線１１１，１１２に近接して配設された磁気
感応素子、例えばホール素子、であり、磁気感応
素子１１３は第１相の固定子巻線１１１をほぼ中
央で回転子１１０の回転角度に対しほぼ正弦波状
の出力電圧が得られる位置に配設され、この磁気
感応素子１１３の出力電圧が増幅器１２０で増幅
されて固定子巻線１１１に電流を流す回路接続と
なつており、同様に磁気感応素子１１４は第２相
の固定子巻線１１２のほぼ中央で回転子１１０の
回転角度に対しほぼ余弦波状の出力電圧が得られ
る位置に配設され、この磁気感応素子１１４の出
力電圧が増幅器１３０で増幅されて固定子巻線１
１２に電流を流す回路接続となつている。なお、
増幅器１２０は第２図の例では演算増幅器１２１
と４個のトランジスタ１２２，１２３，１２４，
１２５と４個の抵抗１２６，１２７，１２８，１
２９とで構成されており、増幅器１３０は演算増
幅器１３１と４個のトランジスタ１３２，１３
３，１３４，１３５と４個の抵抗１３６，１３
７，１３８，１３９とで構成されている。

第３図は第２図の無刷子電動機の回転子１１０
の回転角度と、第１相の固定子巻線１１１に流れ
る電流ｉ１１１と第２相の固定子巻線１１２に流
れる電流ｉ１１２との関係を示す図で、電流ｉ１
１１とｉ１１２との間には電気角で90度（π／２
ラデイアン）の位相差がある。この場合の出力ト
ルクは、回転子１１０の回転角度をθとし、第１
相の固定子巻線により発生するトルクをT₁、第
２相の固定子巻線により発生するトルクをT₂、
合成トルクをT₀とすると、Ｋを定数として T₁＝Ｋ・sin²θ、T₂＝Ｋ・cos²θ、 T₀＝Ｋ・（sin²θ＋cos²θ）＝Ｋとなり、回転子１
１０の回転角度θに関せず一定のトルクとなり、
レコードプレーヤのターンテーブル駆動等に用い
て回転むらを小さくすることが可能となる。

しかしながら第２図従来例にも次のような問題
点があつた。即ち、第２図従来例において完全に
トルクむらを無くし、一定トルクの運転を実現す
るためには、磁気感応素子１１３，１１４の出力
が正方向と負方向で全く対称になることと固定子
巻線１１１と１１２で全く同じ形状で正確に90度
の位相差となる位置に配設され、かつ固定子巻線
と磁気感応素子との間の関係位置が正確であるこ
とが必要であるが、現実の電動機では上記の各種
の特性や位置関係の不正確さを種々の調節手段で
補正してトルクむらを小さくしているのが実情で
ある。

この中で特に重要な点は、磁気感応素子の特性
が正方向と負方向の出力が異なることと、取付け
位置を正確にするのが困難なことで、これらに起
因する不具合は、逆方向のトルクが発生し大きな
トルクむらを生ずることで、これを補正するため
に個々の磁気感応素子ごとに特性を調査した上で
調整しなければならず、量産を阻害する一原因と
なつている。

さらに、第２図従来例の構成では固定子巻線に
正弦波電流を流すことが必要であるから増幅器１
２０，１３０は直線領域で動作させる必要があ
り、電流効率が悪いという問題がある。効率の改
善には増幅器の動作領域を直流領域より飽和領域
に拡大し、いわゆる、スイツチング駆動方式とす
るのが良いが第２図従来構成のままでスイツチン
グ駆動方式とすると、トルク変動が増大し大きな
振動騒音を発生する不都合がある。

これに対し、磁気感応素子と増幅器と固定子巻
線とで構成される１相分の駆動系を３組とし、即
ち３相とし、各相巻線の配置ピツチを120度した
３相駆動回路が従来から提案されている。第４図
はその従来回路の一例を示す図である。第４図に
おいて、１５１は第１相の固定子巻線、１５２は
第２相の固定子巻線、１５３は第３相の固定子巻
線１６１，１６２，１６３はそれぞれ固定子巻線
１５１，１５２，１５３に対応して配置された磁
気感応素子、A₁，A₂，A₃は各磁気感応素子の出
力を増幅する増幅器、１７０は120度通電ロジツ
ク部、１８０は直流無刷子電動機の回転子の回転
速度に比例した周波数信号を検出している速度発
電機、１９０は速度発電機１８０の出力周波数信
号を直流電圧信号に変換する周波数・電圧変換
器、２００は120度通電ロジツク部１７０からの
出力信号と周波数・電圧変換器１９０からの出力
信号を入力に受けて各相固定子巻線１５１，１５
２，１５３に流す電流ｉ１５１，ｉ１５２，ｉ１
５３を出力する電流制御回路、２０１〜２０６は
電流制御回路２００の出力を増幅するトランジス
タ群、V_Hは磁気感応素子としてホール素子を用
いる場合のホールバイアス源、V_CCはトランジス
タ群２０１〜２０６の駆動電圧源である。第４図
回路は、磁気感応素子１６１，１６２，１６３を
固定子巻線１５１，１５２，１５３にそれぞれ近
接して配設し、回転子の磁界を検出してこれを増
幅器A₁，A₂，A₃を介して120度通電ロジツク部
に入力し、その出力をトランジスタ２０１〜２０
６で構成される３相バイポーラ駆動増幅器で増幅
して３相の固定子巻線１５１，１５２，１５３に
電流を流す構成となつている。第５図は、第４図
回路における回転子の回転角度に対する磁気感応
素子及び各相固定子巻線に流れる電流及びトルク
との関係を１相分について示す図である。

第２図従来例の構成と第４図従来例の構成との
相異は、第２図が２相で第４図が３相であるため
に第２図の構成では、磁気感応素子の出力は正側
と負側それぞれ180度の範囲がそのまま増幅され
て固定子巻線に通電するのに対し、第４図の構成
では、磁気感応素子の出力は正側と負側でそれぞ
れ180度の出力であるが、固定子巻線には120度ご
とに通電する形とするために、120度の通電指令
を得る120度通電ロジツク部を設けている点であ
る。第５図に示すように一般に台形着磁されたマ
グネツト磁界に対し、ほぼ平坦な中央部120度の
部分で巻線電流が流れるので、トルクは磁界と電
流の積として平坦な値となる。第５図は１相分に
ついて示しているが、３相分を合成したトルクも
トルクリツプルの少ないものとなる。すなわち、
第２図従来方式における、(イ)磁気感応素子の特性
が正方向と負方向とで異なること、(ロ)磁気感応素
子の取付位置に正確さを要すること、(ハ)固定子巻
線に正弦波電流を流す必要があり、効率が悪く、
この効率を改善するためにスイツチング駆動とす
るとトルク変動が大きくなる、という諸問題がい
ずれも第４図の３相駆動方式とすることにより解
決されることになり、磁気感応素子の取付けや巻
線の配置に多少の位置ずれがあつても、電流切換
え時点が前後するだけで、逆トルクは発生しない
から大きなトルクリツプルを生じることはない。
しかしこの第４図従来例方式は120度通電を行な
うために120度通電ロジツク回路を必要とし、回
路が複雑になるという問題があつた。

本発明の目的は、第４図従来方式での上記問題
点を解決し、120度通電のロジツク回路を不要と
する３相通電駆動方式の駆動制御装置を提供する
こと、特に磁気デイスク駆動装置等に適する直流
無刷子電動機とその駆動制御装置を提供するにあ
る。

以下図面により本発明を説明する。

第６図は本発明の直流無刷子電動機の一実施例
を示す縦断面図であり、これは直接駆動方式の磁
気デイスク駆動装置に用いる直流無刷子電動機の
場合である。第６図において、１は回転子軸、２
はマグネツト側ヨーク、３はマグネツト回転子、
４は固定子巻線、５は固定子巻線４を保持する絶
縁板、６はフエライト製の固定子側ヨーク、７は
電動機基板、８は磁気デイスク取付用ハブ、９及
び１０は球軸受け、１１はスペーサ、１２はカラ
ー、１３は予圧用バネ、１４は磁気デイスク取付
用ハブ側のラビリンス用ひだ、１５は電動機基板
側のラビリンス用ひだである。磁気デイスク取付
用ハブ８の上面にデイスク（図示省略）が着脱可
能に装着される。回転子軸１は電動機の回転軸で
あると同時に磁気デイスク取付用ハブ８の回転軸
をも兼ねている。マグネツト回転子３は円環状に
作られ、その下方端面側がマグネツト側ヨーク２
に固定されており、このマグネツト側ヨーク２が
回転子軸１と一体的に回転するように、回転子軸
１に取付けられている。マグネツト回転子３の上
方端面は第７図に例示するように自然数１、２、
３……のいずれかに４を乗じた極数Ｐ（実施例で
は８極）に着磁されている。絶縁板５の下方端面
には固定子巻線４が取付けられ、上方端面にはフ
エライト製のヨーク６が取付けられており、そし
て固定子巻線４の下端面がマグネツト回転子３の
上端面と小空隙を介して対向するように、絶縁板
５が電動機基板７に固定される。回転子軸１は電
動機基板７に保持された球軸受け９，１０に回転
自在に軸支されている。スペーサ１１は図示しな
いネジによつて電動機基板７に固定されている。

第８図は絶縁板５に固定子巻線と磁気感応素子
とが取付けられた状態の一実施例図であり、固定
子巻線の素巻線が４１〜４６の６個、磁気感応素
子が５１，５２，５３の３個の場合である。各相
巻線の素巻線の個数Ｎと、マグネツト回転子の着
磁の極数Ｐとの間にはＰ＝4Nの関係があり、実
施例ではＰ＝８でＮは２となり、３相であるから
素巻線の全数は６となる。また、例えばＮ＝３と
すると素巻線の全数は９、Ｐ＝12が対応すること
になる。素巻線４１を基準に時計廻りに角度を測
つて360／Ｎ即ち180度の位置にある素巻線４４と
素巻線４１とを直列又は並列に同極性となるよう
に接続して第３相の巻線群W₃とし、同様に素巻
線４２と４５とを直列又は並列にかつ同極性とな
るように接続して第１相の巻線群W₁とし、素巻
線４３と４６とを直列又は並列にかつ同極性に接
続して第２相の巻線群W₂とし、第３相の巻線群
W₃の巻終りと第１相の巻線群W₁の巻始めとを接
続してＵ点とし、第１相の巻線群W₁の巻終りと
第２相の巻線群W₂の巻始めとを接続してＶ点と
し、第２相の巻線群W₂の巻終りと第３相の巻線
群W₃の巻始めとを接続敷してＷ点とすると、３
相のΔ結線の電機子巻線が構成され、三角形の各
頂点がＵ点、Ｖ点、Ｗ点と命名されたことにな
る。なお、図示では磁気感応素子５１，５２，５
３がそれぞれの固定子巻線の素巻線４１，４２，
４３の中央位置にあるように見えるが、これは、
より詳細には第１０図で後述するように、それぞ
れの中央位置から電気角でπ／６だけずれた位置
に配置されるものである。

第９図は本発明の直流無刷子電動機の駆動制御
回路の一実施例図である。Q₁，Q₂，Q₃は第１番
目のコプリメンタリ形（以下相補形と呼ぶ）増幅
器の構成要素をなすトランジスタで、入力トラン
ジスタQ₁のベース端に磁気感応素子５１の出力
を入力され、増幅器出力点ａ、即ち出力トランジ
スタQ₂，Q₃の両エミツタ接続点、が３相Δ結線
のＵ点に接続される。同様に、Q₄，Q₅，Ｑ６は
第２番目の相補形増幅器を構成するトランジスタ
で、入力トランジスタQ₄のベース端に磁気感応
素子５２の出力を入力され、増幅器出力点ｂが３
相Δ結線のＶ点に接続され、また、Q₇，Q₈，Q₉
は第３番目の相補形増幅器を構成するトランジス
タで、入力トランジスタQ₇のベース端に磁気感
応素子５３の出力を入力され、増幅器出力点ｃが
３相Δ結線のＷ点に接続される。５５は回転子Ｍ
の速度を検出する速度検出器であり、５４は速度
制御回路で各相補形増幅器への印加電圧を検出速
度信号に応じて制御する。５７，５６は電源端子
である。なお、R₁，R₃，R₄，R₆，R₇，R₉はそれ
ぞれ図示位置に挿入された抵抗である。

第１０図はマグネツト回転子３の８極に着磁さ
れた各磁極の位置、、……と、固定子巻線
４の接続と、磁気感応素子５１〜５３との相対関
係を示す展開図であり、第１１図はマグネツト回
転子３の回転角度（電気角）に対する、各相の磁
気感応素子５１〜５３の出力と、巻線端子電圧
と、巻線電流との関係を示す図で、巻線電流の正
負は第９図に示した矢印方向を正としている。

第１０図において、磁気感応素子５１は巻線４
２の中央に、５２は巻線４３の中央に、５３は巻
線４１の中央の位置に夫々配置され、巻線の端子
Ｕ，Ｖ，Ｗは第９図に示した駆動回路の所定の位
置に接続されている。

第９図、第１０図及び第１１図により駆動回路
の動作を説明する。第１０図に示した回転子回転
角を第１１図の「０」度の位置とすると、第１１
図ａに示すように、磁気感応素子５２と５２より
正の出力が発生し、５３の出力は零である。した
がつて、トランジスタQ₁，Q₂，Q₄，Q₅がオン、
Q₇，Q₈がオフとなり、ｂに示すように巻線端子
Ｕ，Ｖが零電位、Ｗが高電位となり、各巻線W₁，
W₂，W₃の電流i₁，i₂，i₃はｃに示すように、i₁は
零、i₂は負の方向に、i₃は正の方向に電流が流れ
る。この状態は回転子がπ／３ラジアン回転する
間継続し、π／３の位置で磁気感応素子５２，５
３の出力が零となり、５１の出力が正となり、ト
ランジスタQ₁，Q₂がオン、Q₄，Q₅，Q₇，Q₈がオ
フとなるから、巻線端子Ｕが零電位、Ｖ，Ｗが高
電位となり、各巻線の電流はi₁が負の方向に、i₂
が零、i₃が正の方向に夫々流れる。回転子が2π／
３に達するまで同じ状態が継続し、2π／３の位
置に達すると、磁気感応素子５１，５３の出力が
正、５２の出力が零となり、トランジスタQ₁，
Q₂，Q₇，Q₈がオン、Q₄，Q₅がオフとなつて巻線
端子Ｕ，Ｗが零電位、Ｖが高電位となり、巻線電
流i₁が負の方向に、i₂が正の方向に夫々流れ、i₃
は零となる。

上記のように本発明による駆動回路は、３組の
相補形増幅器の接地側トランジスタに夫々磁気感
応素子を接続し、磁気感応素子より正の出力が出
ると相補形増幅器の出力端子が零電位となり、磁
気感応素子の出力が零のときには相補形増幅器の
出力端子が高電位となるように構成され、磁気感
応素子５１，５２，５３の出力状態が、回転子が
π／３回転する毎に順次変化するので、巻線W₁，
W₂，W₃には常に２個の巻線に電流が流れ、回転
子がπ／３回転する毎に通電巻線の組合せが順次
変化し、従来技術のような複雑なロジツ回路を使
用しないで、2π／３（即ち120度）通電ができる
ようになり、このため、トルクリツプルの少ない
電動機が得られる。又３個の磁気感応素子は第１
０図においては巻線４２，４３，４１の中央に配
置してあるが、巻線４１と４２との中間、巻線４
２と４３との中間、巻線４３と４１との中間の位
置に夫々配置しても同じ効果が得られ、更に各巻
線の中央か、巻線と巻線との中央に等価な位置で
あつてもよい。

さらに、第６図に示した電動機構造において、
従来の直流無刷子電動機では固定子側ヨーク６の
材料として電磁軟鋼や珪素鋼板等を使用していた
ために、回転子の回転により固定子側ヨーク６内
に渦電流が発生し、回転子の回転を妨げる働きを
し、その力に対抗するだけ余分の電流が流れ、電
動機の効率を低下させていた。しかし、従来のレ
コードプレーヤ等の駆動源に使用する場合は、回
転速度が33 1/3r.p.m又は45r.p.r等と極めて低い
ことから、固定子側ヨーク６で発生する鉄損の大
きさも小さく、効率を問題にするよりもむしろ製
造コストを重視し、低価格の冷間圧延鋼板等が使
用されていた。

これに対し、磁気デイスク駆動装置等に使用す
る電動機においては回転数が例えば3600r.p.m等
とレコードプレーヤ用等に比べると約100倍以上
となり、鉄損は通過磁束の周波数の２乗に比例す
るので、鉄損量は100²＝10000倍となり、無視で
きないほど大きくなる。そこで本発明において
は、固定子側ヨーク６として、高周波数において
も大きな電気抵抗値を持ち、かつ、軟磁性のフエ
ライト材を使用する。これにより固定子側ヨーク
６の鉄損を大幅に減らし、その効率を入力電流で
比較すると、固定子側ヨーク６を冷間圧延鋼板で
製作した場合に比較して40％減少させることがで
きた。

第１２図は本発明の他の実施例を示す駆動制御
回路図である。第１２図実施例が第９図実施例と
相異する点は、抵抗R₂，R₅，R₈及びコンデンサ
C₁，C₂，C₃が追加設置された点にある。即ち、
第１番目の相補形増幅器について述べれば、出力
側NPN形トランジスタQ₃のコレクタとベース間
を、２つの抵抗R₂とR₁の直列接続回路でつなぎ、
これらの抵抗R₁，R₂の中間接続点ｄをコンデン
サC₁を介して出力点ａ（即ちNPN形トランジスタ
Q₃とカスケードに接続されたPNP形トランジス
タQ₂の各エミツタ端子を接続した点）に接続す
る構成とした点である。第２番目の相補形増幅器
及び第３番目の相補形増幅器も同じ構成である。

ここで、本発明の駆動回路中に用いる相補形増
幅器の動作について述べる。まず第９図の増幅器
は次のように動作する。第１番目の回路において
磁気感応素子５１より正の出力がある時にトラン
ジスタQ₁がオンになり、従つてトランジスタQ₂
がオン、トランジスタQ₃はオフとなる。磁気感
応素子５１より正の出力がない時は、トランジス
タQ₁はオフ、Q₂もオフ、Q₃はオンとなる。第２
番目の回路及び第３番目の回路でも同じように動
作し、この動作による各相の磁気感応素子の出
力、固定子巻線の端子電圧、巻線電流と回転子回
転角度との関係は第１１図において、角度０の時
点に着目すると、磁気感応素子５１，５２は正の
出力、５３は出力零となつているから、各相増幅
器のトランジスタのオン、オフ関係は、第１相で
はQ₁とQ₂がオン、Q₃がオフ、第２相ではQ₄とQ₅
がオン、Q₆がオフ、第３相ではQ₇とQ₈がオフ、
Q₉がオンとなつている。この結果固定子巻線の
端子はＵとＶが共に零電位となり、Ｗが高電位と
なるから、固定子巻線W₃には電流i₃が正方向に、
W₂は電流i₂が負方向に、W₁にはＵとＶが同電位
で電流が流れずi₁＝０であり、この状態は角度０
〜π／３まで続く。このときにトランジスタ
Q₇Q₈Q₉回路の電圧降下を検討すると、Q₇とQ₈が
オフ、Q₉がオンの時のQ₉の電圧降下V₁はV₁＝i_B
（Q₉）・R₁＋V_BE（Q₉）となり、一方、同時点で第
２相ではQ₄とQ₅がオン、Q₆オフであり、Q₄Q₅回
路の電圧降下V₂はV₂＝V_CE(SAT)（Q₄）＋V_BE（Q₅）と
なる。V₁とV₂とを比較すると、V₁はトランジス
タQ₀の駆動が飽和領域に達していないので、V₁
の方がV₂に比し大きいことが判り、これが増幅
器の効率を低下させている。これに対し第１２図
の回路構成では、コンデンサが挿入されており、
トランジスタQ₉がオフからオンとなる時にQ₉の
ベースに大きな励振電流を流し、Q₉を飽和させ
て、Q₉回路の電圧降下を低下させ、増幅器の効
率を高くする工夫をしている。この回路の動作を
さらに詳述する。第１１図で角度０より少し左の
状態を考えると磁気感応素子５３は出力が正であ
り、トランジスタQ₇とQ₈がオン、Q₉がオフとな
つている。この状態でコンデンサC₁にはV_C＝
V_CC／２（R₇／R₇＋R₈）なる電圧が充電される。ここに V_CCは電源電圧である。次に回転子の回転が進ん
で角度０となると磁気感応素子５１の出力が零と
なり、Q₇とQ₈がオフ、Q₉がオンとなるがこのと
きｆ点の電位は電源電圧V_CCに、コンデンサC₃で
の充電電圧が加えられV_CC＋V_CC／２（R₇／R₇＋R₈）となり、Q₉のベース電位はコレクタの電位V_CCより
高くなり、Q₉は完全に飽和するまて励振され、
Q₉回路の電圧降下V₁はV₁＝V_CE(SAT)（Q₉）となり、
増幅器の効率が改善され、同一の電源電圧V_CCで
運転しても第９図回路と第１２図回路とでは、第
１３図に示すような差を生じる。第１３図の横軸
は回転数、縦軸はトルクを表わす。破線で示した
曲線９が第９図回路によるトルク・回転数曲線、
実線で示した曲線１２が第１２図回路によるトル
ク・回転数曲線である。第１２図回路の場合の方
が、定格回転数N₁の運転時のトルクがT₉より
T₁₂と増加する。一方、この出力増加は、回転子
が回転しトランジスタQ₇，Q₈とトランジスタQ₉
とが交互にオン、オフしてコンデンサC₃が充放
電を行なつている時に生ずるもので、回転子が停
止している時にはトランジスタQ₉が未飽和とな、
電流が減少してトルクも減少する。この性質は電
動機出力軸が、万一、拘束された時の、巻線の発
熱や焼損を防止するための手段として利用するこ
とも可能である。

以上説明したように、本発明によれば、被駆動
対象物体を直流無刷子電動機出力軸で直接駆動す
る方式であるので、従来方式で問題となつた電源
周波数による機構部の変更は必要なくなり、起動
後短時間で安定速度に達し、ベルトの磨耗粉は発
生せず、小形高性能でしかも保守に手間がかから
ない等の利点があり、さらに駆動回路としてロジ
ツク回路を使用しない非常に簡単な回路方式で従
来回路で問題となつた逆トルクに起因するトルク
むらを防止できるようになり、また、電動機内の
固定子側ヨークとして高周波において、高抵抗値
を持つフエライト材を使用したことにより、磁気
デイスク駆動装置のような高速回転される用途に
本発明を適用する場合にも渦電流損を小さくする
ことができ、電動機の運転効率を向上させ得るな
どの効果を生じる。

なお、実施例においては、説明の都合上、電動
機軸を鉛直方向に保持して使用するとして説明し
たが、本発明は軸方向には限定されず、電動機軸
を水平方向に、あるいは任意に傾斜させて使用す
る用途にも適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気デイスク駆動装置の説明
図、第２図は従来の直流無刷子電動機駆動回路
図、第３図は第２図の回転子回転角度と巻線電流
との関係図、第４図は従来の改良回路例を示す
図、第５図は第４図の回転子回転角度に対する磁
気感応素子出力及び巻線電流、トルクの関係を示
す図、第６図は本発明の一実施例の縦断面図、第
７図は第６図のマグネツト回転子の着磁状態を示
す図、第８図は第６図の絶縁板の下面図、第９図
は本発明の駆動回路の一実施例図、第１０図は第
９図におけるマグネツト回転子の磁極位置、固定
子巻線の接続、磁気感応素子配置位置の関係を示
す展開図、第１１図は第９図におけるマグネツト
回転子回転角度に対する、磁気感応素子出力、巻
線端子電圧巻線電流を示す図、第１２図は本発明
の他の実施例を示す駆動回路図、第１３図は第９
図回路及び第１２図回路による回転子軸回転数と
出力トルクとの関係を比較する図である。符号の説明、１……回転子軸、２……マグネツ
ト側ヨーク、３……マグネツト回転子、４……固
定子巻線、５……絶縁板、６……固定子側ヨー
ク、７……電動機基板、８……磁気デイスク取付
用ハブ、９，１０……球軸受け、１１……スペー
サ、１２……カラー、１３……予圧用バネ、１
４，１５……ラビリンス用ひだ、４１〜４６……
素巻線、５１〜５３……磁気感応素子。

Claims

【特許請求の範囲】１回転駆動させようとする対象物体が上面上に
着脱可能に装着されるハブと、このハブの下方に
同軸に直結されかつ軸受けを介して電動機基板に
回転可能に軸支される回転子軸と、円環の端面方
向に自然数１、２、３、……のいずれかに４を乗
じた極数Ｐとなるように着磁された円環状のマグ
ネツト回転子を前記回転子軸に一体的に取付ける
ヨークと、前記マグネツト回転子と小空〓を介し
て対向するように配置される固定子巻線と前記マ
グネツト回転子の磁界を検出する磁気感応素子と
が下面に取付けられかつ上面には固定子側ヨーク
が取付けられていて前記電動機基板に固定取付け
られる絶縁板とを備えた直流無刷子電動機と、前
記固定子巻線を３相Δ結線で形成し各相巻線は前
記マグネツト回転子の着磁の極数ＰとＰ＝4Nの
関係にある自然数Ｎ個の素巻線から成り、これら
の3N個の素巻線群は回転子軸を中心とする同心
円上に円周を等配する位置に配設され、かつ
360／Ｎ度ごとに配設した素巻線を一群として直
列または並列に接続して各相を形成する巻線とな
つており、前記磁気感応素子は３個設けられ、各
相巻線の中央もしくは巻線間の中央か、あるいは
上記の位置と等価な位置にそれぞれ配置し、これ
らの磁気感応素子はその正側の出力信号のみが取
出されてそれぞれ増幅器を介して前記３相の固定
子巻線に順次電流を流すようにして前記回転子軸
を駆動させる駆動回路とを設けたことを特徴とす
る直流無刷子電動機とその駆動制御装置。２特許請求の範囲第１項記載の装置において、
前記直流無刷子電動機内の固定子側ヨークは、高
周波において大きな電気抵抗値を持ちかつ軟磁性
を有するフエライト材から成る固定子側ヨークで
あることを特徴とする直流無刷子電動機とその駆
動制御装置。３特許請求の範囲第１項記載の装置において、
前記駆動回路内の各増幅器は、３個のトランジス
タを有し、第１のNPN形トランジスタはベース
端が増幅器への信号入力端となり、エミツタ端は
接地され、コレクタ端は抵抗を介して電源電圧に
接続し、第２のPNP形トランジスタはベース端
が前記第１のトランジスタのコレクタ端に接続さ
れ、コレクタ端は接地され、第３のNPN形トラ
ンジスタはベース端が前記第１のトランジスタの
コレクタ端に接続され、コレクタ端は電源電圧に
接続され、第２及び第３の各トランジスタのエミ
ツタ端が共通接続されて増幅器の信号出力端とな
る相補形増幅器であることを特徴とする直流無刷
子電動機とその駆動制御装置。４特許請求の範囲第１項記載の装置において、
前記駆動回路内の各増幅器は、３個のトランジス
タを有し、第１のNPN形トランジスタはベース
端が増幅器への信号入力端となり、エミツタ端は
接地され、コレクタ端は２つの抵抗の直列接続回
路を介して電源電圧に接続され、第２のPNP形
トランジスタはベース端が前記第１のトランジス
タのコレクタ端に接続され、コレクタ端は接地さ
れ、第３のNPN形トランジスタはベース端が前
記第１のトランジスタのコレクタ端に接続され、
コレクタ端は電源電圧に接続され、第２及び第３
の各トランジスタのエミツタ端が共通接続され
て、コンデンサを介して前記２つの抵抗の中間接
続点に接続されると共に増幅器の信号出力端とな
る相補形増幅器であることを特徴とする直流無刷
子電動機とその駆動制御装置。