JPH0767307B2 - ブラシレスモ−タの駆動方法 - Google Patents
ブラシレスモ−タの駆動方法Info
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- JPH0767307B2 JPH0767307B2 JP60154075A JP15407585A JPH0767307B2 JP H0767307 B2 JPH0767307 B2 JP H0767307B2 JP 60154075 A JP60154075 A JP 60154075A JP 15407585 A JP15407585 A JP 15407585A JP H0767307 B2 JPH0767307 B2 JP H0767307B2
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- Japan
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- stator
- brushless motor
- polarity
- sensitive element
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフロッピーディスク駆動装置等に使用されるブ
ラシレスモータの駆動方法に関する。
ラシレスモータの駆動方法に関する。
（従来の技術） ブラシレスモータは第10図に示す如く、マグネット３を
用いた回転子１及び複数の固定子コイル４を含む固定子
２より構成され、各固定子コイルに配された磁気感応素
子により回転子１の位置を検出して各固定子コイルを選
択的に励磁することにより、回転子を一定方向に回転さ
せるようにしたものである。尚、図中、５は後述するタ
コジェネレータ用プリント基板、6a,6bはベアリング、
７はねじである。磁気感応素子は、例えば３相の固定子
コイルを有するブラシレスモータの場合、その固定子は
第11図の如くU,V,Wの３相に対応して固定子コイルCU,
CV,CWが設けられ、各コイルの中央にホール素子等の磁
気感応素子HU,HV,HWを配置した構成となっている。ま
た、固定子コイルCU,CV,CWの外側には円環状のタコジェ
ネレータ用プリント基板５が設けられ、この上にタコジ
ェネレータ用パターン10が形成されている。回転子１は
第12図に示すように、固定子コイルCU,CV,CWにそれぞれ
対応するように位置決めされた駆動用マグネット11と、
固定子２のタコジェネレータ用パターン10に対向するよ
うに設けられたタコジェネレータ用マグネット12とを有
するマグネット３を具備する。
用いた回転子１及び複数の固定子コイル４を含む固定子
２より構成され、各固定子コイルに配された磁気感応素
子により回転子１の位置を検出して各固定子コイルを選
択的に励磁することにより、回転子を一定方向に回転さ
せるようにしたものである。尚、図中、５は後述するタ
コジェネレータ用プリント基板、6a,6bはベアリング、
７はねじである。磁気感応素子は、例えば３相の固定子
コイルを有するブラシレスモータの場合、その固定子は
第11図の如くU,V,Wの３相に対応して固定子コイルCU,
CV,CWが設けられ、各コイルの中央にホール素子等の磁
気感応素子HU,HV,HWを配置した構成となっている。ま
た、固定子コイルCU,CV,CWの外側には円環状のタコジェ
ネレータ用プリント基板５が設けられ、この上にタコジ
ェネレータ用パターン10が形成されている。回転子１は
第12図に示すように、固定子コイルCU,CV,CWにそれぞれ
対応するように位置決めされた駆動用マグネット11と、
固定子２のタコジェネレータ用パターン10に対向するよ
うに設けられたタコジェネレータ用マグネット12とを有
するマグネット３を具備する。
動作を説明すると、回転中は固定子１の各ホール素子
HU,HV,HWにより回転子１の極性が順次検出され、そのお
のおのの出力は第13図のブロックずに示す増幅器301〜3
03で増幅されて論理回路31に入力される。論理回路31は
磁気感応素子HU,HV,HWの各ホール素子の出力の極性によ
り回転子１の位置を識別し、常に同一方向に回転トルク
が発生するように、固定子コイルCU,CV,CWの駆動を決定
している。
HU,HV,HWにより回転子１の極性が順次検出され、そのお
のおのの出力は第13図のブロックずに示す増幅器301〜3
03で増幅されて論理回路31に入力される。論理回路31は
磁気感応素子HU,HV,HWの各ホール素子の出力の極性によ
り回転子１の位置を識別し、常に同一方向に回転トルク
が発生するように、固定子コイルCU,CV,CWの駆動を決定
している。
この従来の方式では、上述の如く各相のコイルにホール
素子を持っているので、回転する位置によらず常に同一
方向のトルクが得られ、モータの起動に際しては特別の
考慮は不要であり、単に駆動回路32により駆動電圧を固
定子コイルCU,CV,CWに印加すれば、モータの回転が開始
されるのが特徴である。
素子を持っているので、回転する位置によらず常に同一
方向のトルクが得られ、モータの起動に際しては特別の
考慮は不要であり、単に駆動回路32により駆動電圧を固
定子コイルCU,CV,CWに印加すれば、モータの回転が開始
されるのが特徴である。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の駆動方法では、常に相の数だ
けのホール素子が必要である。近年、機器のいわゆる軽
薄短小化に伴い、モータも小型化を要求されるようにな
ってきた。その為、上記従来例のようにホール素子を３
個も配置するスペースがとれなくなってきた。また各ホ
ール素子には４本のリード線が接続されているため、合
計で12本もの配線が必要となり、接続工数が大となる
し、またその結線やコネクタのためのスペースでモータ
の小型化ができないという問題点があった。更に、１個
のモータで３個ものホール素子を使用することでコスト
も下げられないという問題点もあった。
けのホール素子が必要である。近年、機器のいわゆる軽
薄短小化に伴い、モータも小型化を要求されるようにな
ってきた。その為、上記従来例のようにホール素子を３
個も配置するスペースがとれなくなってきた。また各ホ
ール素子には４本のリード線が接続されているため、合
計で12本もの配線が必要となり、接続工数が大となる
し、またその結線やコネクタのためのスペースでモータ
の小型化ができないという問題点があった。更に、１個
のモータで３個ものホール素子を使用することでコスト
も下げられないという問題点もあった。
このような相の数だけホール素子を必要とする構成に対
し、例えば特開昭58-119794号公報には、ホール素子を
全く使用しないブラシレスモータの駆動方法が提案され
ている。この方法は、モータの起動時にはある特定のコ
イルに通電して回転子を所定の安定位置まで持ってきた
後、駆動のシーケンスを開始するものである。しかしな
がら、この方法では、安定位置に達するまで最大180°
回転する必要があり、また回転子の慣性モーメントの大
きなモータだと振動のため回転子が安定するまで長時間
かかる。従って、フロッピーディスク駆動装置用モータ
などのように、頻繁に起動，停止を繰り返す用途には起
動時間が長過ぎて使用できないという問題点があった。
し、例えば特開昭58-119794号公報には、ホール素子を
全く使用しないブラシレスモータの駆動方法が提案され
ている。この方法は、モータの起動時にはある特定のコ
イルに通電して回転子を所定の安定位置まで持ってきた
後、駆動のシーケンスを開始するものである。しかしな
がら、この方法では、安定位置に達するまで最大180°
回転する必要があり、また回転子の慣性モーメントの大
きなモータだと振動のため回転子が安定するまで長時間
かかる。従って、フロッピーディスク駆動装置用モータ
などのように、頻繁に起動，停止を繰り返す用途には起
動時間が長過ぎて使用できないという問題点があった。
従って、本発明はホール素子の数の多さに起因する上記
問題点と、ホール素子を全く設けない構成における起動
のために多くの時間を要するという上記問題点とを解決
したブラシレスモータの駆動方法を提供することを目的
とする。
問題点と、ホール素子を全く設けない構成における起動
のために多くの時間を要するという上記問題点とを解決
したブラシレスモータの駆動方法を提供することを目的
とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、固定子に設けた複数の固定子コイルに選択的
に駆動電流を流して、複数のマグネットを設けた回転子
を回転させる構成のブラシレスモータを対象とする。
に駆動電流を流して、複数のマグネットを設けた回転子
を回転させる構成のブラシレスモータを対象とする。
本発明は、このようなブラシレスモータに対し、前記複
数の固定子コイルのいずれか１つに対して設けられた１
つの磁気感応素子と、前記回転子の回転速度に対応する
周期の信号を発生する速度信号発生器と、該速度信号発
生器から出力される信号の数を計数する計数器とを設け
る。
数の固定子コイルのいずれか１つに対して設けられた１
つの磁気感応素子と、前記回転子の回転速度に対応する
周期の信号を発生する速度信号発生器と、該速度信号発
生器から出力される信号の数を計数する計数器とを設け
る。
そして、定常回転中と起動時において、それぞれ以下の
制御を行なう。
制御を行なう。
定常回転中は前記磁気感応素子により検出される回転子
のマグネットの極性の変化点にて前記計数器をリセット
し、かつ該計数器の計数値に応じて前記複数の固定子コ
イルを選択的に駆動する。
のマグネットの極性の変化点にて前記計数器をリセット
し、かつ該計数器の計数値に応じて前記複数の固定子コ
イルを選択的に駆動する。
起動時には、前記磁気感応素子により検出される回転子
のマグネットの極性（HALL OUT）を判定して固定子コイ
ルの相組合せの走査順序を決定し、該決定した順序でか
つ可変設定された時間で各相組合せを走査し、起動に失
敗した際には再起動を行い、その後前記磁気感応素子の
出力の極性が反転した時点で上記定常回転中の駆動に移
行する （作用） 磁気感応素子は、これに対向する回転子のマグネットの
極性の変化及び起動時の回転子の位置を検出する作用を
もつ。速度信号発生器及び計数器は回転子の位置を検知
する作用をもつ。
のマグネットの極性（HALL OUT）を判定して固定子コイ
ルの相組合せの走査順序を決定し、該決定した順序でか
つ可変設定された時間で各相組合せを走査し、起動に失
敗した際には再起動を行い、その後前記磁気感応素子の
出力の極性が反転した時点で上記定常回転中の駆動に移
行する （作用） 磁気感応素子は、これに対向する回転子のマグネットの
極性の変化及び起動時の回転子の位置を検出する作用を
もつ。速度信号発生器及び計数器は回転子の位置を検知
する作用をもつ。
定常運転中に、磁気感応素子により検出される極性の変
化点ごとに計数器をリセットすることは、この範囲を１
単位として固定子コイルを選択的に駆動し、かつ順次こ
の駆動を繰り返す作用を呈する。この場合の選択的駆動
は、速度信号発生器の出力を計数する計数器の計数値に
従い、固定子コイルの通電順序を決定することにより行
なう。
化点ごとに計数器をリセットすることは、この範囲を１
単位として固定子コイルを選択的に駆動し、かつ順次こ
の駆動を繰り返す作用を呈する。この場合の選択的駆動
は、速度信号発生器の出力を計数する計数器の計数値に
従い、固定子コイルの通電順序を決定することにより行
なう。
起動時に、マグネットの極性を検知することは、検知さ
れた極性において所望の回転方向のトルクを決定する作
用を呈する。このトルクは、計数器の計数値に従い、固
定子コイルの通電順序を決定することにより得られる。
れた極性において所望の回転方向のトルクを決定する作
用を呈する。このトルクは、計数器の計数値に従い、固
定子コイルの通電順序を決定することにより得られる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
以下に説明する本発明の一実施例におけるブラシレスモ
ータ（フロッピーディスク駆動装置に適用した場合）の
機械的構成は、前述した第10図に類似する。異なる点
は、固定子２は前述した第11図の固定子とは異なり、第
２図（ａ）のように構成されていることにある。同図に
示すように、固定子２は60°毎に計６個の固定子コイル
CU1,CU2,CV1,CV2,CW1,CW2が配置されている。中心に対
して対向するコイルは対となり、第２図（ｂ）に示す如
く並列に結線され、コイルの片側は共通であり、他端は
Ｕφ,Vφ,Wφとなって引出され、３相のコイル群を形成
している。これらの固定子コイルのうち、１個のコイル
CU1の中心には磁気感応素子としてホール素子HUが取付
けられており、これと対向する回転子１のマグネット３
の磁極に感応する。一方、回転子１は第12図に示した従
来のものと同様であり、固定子コイルと対向する面に駆
動用マグネット11を有するマグネット３を有する（図示
の場合、８極）。
ータ（フロッピーディスク駆動装置に適用した場合）の
機械的構成は、前述した第10図に類似する。異なる点
は、固定子２は前述した第11図の固定子とは異なり、第
２図（ａ）のように構成されていることにある。同図に
示すように、固定子２は60°毎に計６個の固定子コイル
CU1,CU2,CV1,CV2,CW1,CW2が配置されている。中心に対
して対向するコイルは対となり、第２図（ｂ）に示す如
く並列に結線され、コイルの片側は共通であり、他端は
Ｕφ,Vφ,Wφとなって引出され、３相のコイル群を形成
している。これらの固定子コイルのうち、１個のコイル
CU1の中心には磁気感応素子としてホール素子HUが取付
けられており、これと対向する回転子１のマグネット３
の磁極に感応する。一方、回転子１は第12図に示した従
来のものと同様であり、固定子コイルと対向する面に駆
動用マグネット11を有するマグネット３を有する（図示
の場合、８極）。
次に、本実施例で用いられる、回転速度を検出する検出
器（以下、タコジェネレータと称する）について説明す
る。タコジェネレータは、従来のブラシレスモータにお
いては一般に、回転速度を一定に制御する目的で使用さ
れている。タコジェネレータの構成としては、まず回転
子１上には第12図に示すごとく駆動用マグネット11の外
周に、例えば一周120個の磁極に着磁された微小マグネ
ット（タコジェネレータ用マグネット）12よりなる。そ
して、固定子２側には第２図（ａ）に示すように、固定
子コイルの外側に当たる個所に円環状のタコジェネレー
タ用プリント基板５が、上記回転子１のタコジェネレー
タ用マグネット12に対向して配置されている。このタコ
ジェネレータ用プリント基板５には第２図（ａ）に示す
コの字状のパターン（タコジェネレータ用パターン）10
が銅箔でプリントされている。回転子１が回転すること
により、タコジェネレータ用マグネット12の磁速がタコ
ジェネレータ用パターン10の配線を横切ることにより、
第２図（ａ）のS1,S2端子に一回転当り60サイクルの電
圧が誘起される。
器（以下、タコジェネレータと称する）について説明す
る。タコジェネレータは、従来のブラシレスモータにお
いては一般に、回転速度を一定に制御する目的で使用さ
れている。タコジェネレータの構成としては、まず回転
子１上には第12図に示すごとく駆動用マグネット11の外
周に、例えば一周120個の磁極に着磁された微小マグネ
ット（タコジェネレータ用マグネット）12よりなる。そ
して、固定子２側には第２図（ａ）に示すように、固定
子コイルの外側に当たる個所に円環状のタコジェネレー
タ用プリント基板５が、上記回転子１のタコジェネレー
タ用マグネット12に対向して配置されている。このタコ
ジェネレータ用プリント基板５には第２図（ａ）に示す
コの字状のパターン（タコジェネレータ用パターン）10
が銅箔でプリントされている。回転子１が回転すること
により、タコジェネレータ用マグネット12の磁速がタコ
ジェネレータ用パターン10の配線を横切ることにより、
第２図（ａ）のS1,S2端子に一回転当り60サイクルの電
圧が誘起される。
以上の構成のブラシレスモータを駆動する回路は、第１
図に示される。各種の制御はマイクロコンピユータ（μ
CPU）20によって遂行される。μCPU20としては、米国イ
ンテル社製の８ビットマイクロコンピユータ8049等が使
用可能である。μCPU20はブラシレスモータのコントロ
ール専用であっても良いが、例えばフロッピーディスク
駆動装置等では他の要素のコントロールにも兼ねさせる
方がコスト的に有利である。第１図の説明を行うとま
ず、ホール素子HUの出力およびタコジェネレータのタコ
ジェネレータ用パターン10の出力S1−S2は夫々増幅器2
2,23によって増幅され、更に論理レベルに変換されてμ
CPU20に入力される。特にタコジェネレータの出力のTAC
HO OUTは、μCPU20の割込み端子INTに入力され割込処理
される。インターフェースからはブラシレスモータの起
動，停止命令であるMOTOR ON信号が入力される。６つの
固定子コイルCU1,CV1,CW1,CU2,CV2,CW2はμCPU20の出力
線U,V,Wによって制御される。U,V,Wの３本はドライバ21
に入り更にＵφ,Vφ,Wφ端子より電流駆動される。ここ
で、Ｕが“1"の時ＵφからCUコイル側に電流が流れ込
み、Ｕが“0"の時CUコイル側からＵφに電流が流れ込む
ような関係に、ドライバ21は構成されている。
図に示される。各種の制御はマイクロコンピユータ（μ
CPU）20によって遂行される。μCPU20としては、米国イ
ンテル社製の８ビットマイクロコンピユータ8049等が使
用可能である。μCPU20はブラシレスモータのコントロ
ール専用であっても良いが、例えばフロッピーディスク
駆動装置等では他の要素のコントロールにも兼ねさせる
方がコスト的に有利である。第１図の説明を行うとま
ず、ホール素子HUの出力およびタコジェネレータのタコ
ジェネレータ用パターン10の出力S1−S2は夫々増幅器2
2,23によって増幅され、更に論理レベルに変換されてμ
CPU20に入力される。特にタコジェネレータの出力のTAC
HO OUTは、μCPU20の割込み端子INTに入力され割込処理
される。インターフェースからはブラシレスモータの起
動，停止命令であるMOTOR ON信号が入力される。６つの
固定子コイルCU1,CV1,CW1,CU2,CV2,CW2はμCPU20の出力
線U,V,Wによって制御される。U,V,Wの３本はドライバ21
に入り更にＵφ,Vφ,Wφ端子より電流駆動される。ここ
で、Ｕが“1"の時ＵφからCUコイル側に電流が流れ込
み、Ｕが“0"の時CUコイル側からＵφに電流が流れ込む
ような関係に、ドライバ21は構成されている。
以下、動作の説明を行う。まずモータが起動を完了して
定常回転をしている時の動作を説明する。第３図に上記
構成の３相ブラシレスモータのトルク曲線図を示す。横
軸は固定子２と回転子１の相対位置になっており、具体
的には第２図（ａ）に示す固定子２のホール素子の取付
位置CSと、第12図に示す駆動用マグネット11のN,Sの境
界線Crとの相対角度であり、第２図（ａ）の時計針方向
（CW方向）が正の方向である。縦軸は回転子１に発生す
るトルクを示しており、下方が時計針方向（CW）、上方
が反時計方向（CCW）のトルクであり、下方のCW方向の
トルクで回転子１は横軸の正方向に移動するような力を
受けることになる。各曲線（トルク曲線）は、UVWが曲
線の上方に示す数字の組合せである時の発生トルクの状
態を示している。第３図において回転子の回転位置に応
じて太線で示したトルク曲線を選択するようにUVWの各
相の組合せを順次駆動すれば、最大トルクでの回転が得
られることになる。即ち、回転子の15°の回転毎に第６
図に示すように、UVWの組合せを変化させれば良い。
定常回転をしている時の動作を説明する。第３図に上記
構成の３相ブラシレスモータのトルク曲線図を示す。横
軸は固定子２と回転子１の相対位置になっており、具体
的には第２図（ａ）に示す固定子２のホール素子の取付
位置CSと、第12図に示す駆動用マグネット11のN,Sの境
界線Crとの相対角度であり、第２図（ａ）の時計針方向
（CW方向）が正の方向である。縦軸は回転子１に発生す
るトルクを示しており、下方が時計針方向（CW）、上方
が反時計方向（CCW）のトルクであり、下方のCW方向の
トルクで回転子１は横軸の正方向に移動するような力を
受けることになる。各曲線（トルク曲線）は、UVWが曲
線の上方に示す数字の組合せである時の発生トルクの状
態を示している。第３図において回転子の回転位置に応
じて太線で示したトルク曲線を選択するようにUVWの各
相の組合せを順次駆動すれば、最大トルクでの回転が得
られることになる。即ち、回転子の15°の回転毎に第６
図に示すように、UVWの組合せを変化させれば良い。
この15°毎の回転子の位置を検知するのに、本実施例で
は以下の方法で行う。即ちまずμCPU20内のRAM（ランダ
ム・アクセス・メモリ）レジスタの１バイトを、増幅器
23を介したタコジェネレータの出力のTACHO OUTのパル
ス数を計数するμCPU20内部のカウンタ（以下、TACHO O
NTと称する）に割り当てる。そして、第４図に示すタイ
ムチャートに従い制御を行う。タコジェネレータの出力
TACHO OUTは回転子の１回転につき60サイクルの出力が
あるので、HALL OUTの１サイクルである90°の回転では
15サイクルの出力がある。まず第４図に示す如く、TACH
O CNTはHALL OUTのＳ極検出からＮ極検出の切替り時点
で“0"にリセットされ、次にTACHO OUTを“１〜14"まで
カウントする。この際、TACHO CNTの計数値の2.5（これ
は、計数値２から半サイクル、すなわちTACHO OUTの立
上りを検出した時点）が15°の回転角に相当するので、
第４図に示すようにUVWを2.5毎に、第６図に示すシーケ
ンスで切替えてゆく。
は以下の方法で行う。即ちまずμCPU20内のRAM（ランダ
ム・アクセス・メモリ）レジスタの１バイトを、増幅器
23を介したタコジェネレータの出力のTACHO OUTのパル
ス数を計数するμCPU20内部のカウンタ（以下、TACHO O
NTと称する）に割り当てる。そして、第４図に示すタイ
ムチャートに従い制御を行う。タコジェネレータの出力
TACHO OUTは回転子の１回転につき60サイクルの出力が
あるので、HALL OUTの１サイクルである90°の回転では
15サイクルの出力がある。まず第４図に示す如く、TACH
O CNTはHALL OUTのＳ極検出からＮ極検出の切替り時点
で“0"にリセットされ、次にTACHO OUTを“１〜14"まで
カウントする。この際、TACHO CNTの計数値の2.5（これ
は、計数値２から半サイクル、すなわちTACHO OUTの立
上りを検出した時点）が15°の回転角に相当するので、
第４図に示すようにUVWを2.5毎に、第６図に示すシーケ
ンスで切替えてゆく。
これらのコントロールはμCPU20内で第５図に示すフロ
ーチャートに従い遂行される。まず、μCPU20のINT端子
に入力されているタコジェネレータの出力TACHO OUTが
“0"レベルになると、μCPU20は割込みを検知してS1よ
り制御をスタートさせる。S2においてホール素子HUの出
力HALL OUTがＳ極からＮ極に切替っているか判別し、YE
SならTACHO CNTをリセットし（S3）、かつUVW＝100の関
係に各相のコイルを設定して初期設定を行う。S2でNOで
あればTACHO CNTを＋１してカウンタ値を進めた後、カ
ウンタ値が1,6,11となれば（S6）直ちに、又、3,8,13と
なれば（S8）TACHO OUTのレベルが“1"になるまで待っ
た後（S9）、UVWの各相を設定する（S7）。この設定
は、第６図のシーケンスに従って順番に行われる。S10
ではTACHO OUTの周期のチェックを行い、指定の周期に
なっていてOKならばコントロールは終了する。周期が指
定より長い場合はNOで、その場合は回転速度が低下した
わけであるからS11で再起動をかける。
ーチャートに従い遂行される。まず、μCPU20のINT端子
に入力されているタコジェネレータの出力TACHO OUTが
“0"レベルになると、μCPU20は割込みを検知してS1よ
り制御をスタートさせる。S2においてホール素子HUの出
力HALL OUTがＳ極からＮ極に切替っているか判別し、YE
SならTACHO CNTをリセットし（S3）、かつUVW＝100の関
係に各相のコイルを設定して初期設定を行う。S2でNOで
あればTACHO CNTを＋１してカウンタ値を進めた後、カ
ウンタ値が1,6,11となれば（S6）直ちに、又、3,8,13と
なれば（S8）TACHO OUTのレベルが“1"になるまで待っ
た後（S9）、UVWの各相を設定する（S7）。この設定
は、第６図のシーケンスに従って順番に行われる。S10
ではTACHO OUTの周期のチェックを行い、指定の周期に
なっていてOKならばコントロールは終了する。周期が指
定より長い場合はNOで、その場合は回転速度が低下した
わけであるからS11で再起動をかける。
以上説明した動作はモータの起動が完了して定常運転を
行っている時の動作であった。次に、モータの起動時の
動作を説明する。起動は次のシーケンスで行われる。第
７図に起動時のトルク曲線上での回転子１の軌跡を示
す。まず起動開始時に、どこにあるか不明である回転子
１の位置をホール素子HUの出力（HALL OUT）の極性で検
知する。例えば“N"だとすると、回転子１は第７図のPN
の範囲にあることになる。これをCW方向に回転させるに
は、CW方向のトルクを発生するUVWの相の組合せとしな
ければならない。PNのすべての範囲に渡ってCW方向のト
ルクを発生するUVWの組合せはない。そこで本実施例はC
W方向にトルクピークを持つUVW＝100,101,001の３通り
の相組合せを順次走査させることを行う。この走査によ
り、たとえ起動の初期にはCCW方向にトルクが働いても
最終的にはCWのトルクが勝ってCW方向に回転し、遂には
PNL点に達する。PNL点はHALL OUTがＮからＳに切替る点
であり、これが検出されるとUVW＝011に設定し起動を完
了とし、前述の定常回転時の処理に入る。この起動時の
回転子の動きを、トルク曲線上で示すと第７図のａ点か
らｇ点までとなり、その軌跡は図の太線の如くとなる。
もしHALL OUTが“S"極で起動を開始する場合は、UVWの
走査の組合せは第７図のPSの範囲でCW方向にトルクピー
クを持つUVWの組合せであるUVW＝011,010,110となる。
そして、PSL点への到達でUVW＝100と設定して定常回転
の処理に移る。
行っている時の動作であった。次に、モータの起動時の
動作を説明する。起動は次のシーケンスで行われる。第
７図に起動時のトルク曲線上での回転子１の軌跡を示
す。まず起動開始時に、どこにあるか不明である回転子
１の位置をホール素子HUの出力（HALL OUT）の極性で検
知する。例えば“N"だとすると、回転子１は第７図のPN
の範囲にあることになる。これをCW方向に回転させるに
は、CW方向のトルクを発生するUVWの相の組合せとしな
ければならない。PNのすべての範囲に渡ってCW方向のト
ルクを発生するUVWの組合せはない。そこで本実施例はC
W方向にトルクピークを持つUVW＝100,101,001の３通り
の相組合せを順次走査させることを行う。この走査によ
り、たとえ起動の初期にはCCW方向にトルクが働いても
最終的にはCWのトルクが勝ってCW方向に回転し、遂には
PNL点に達する。PNL点はHALL OUTがＮからＳに切替る点
であり、これが検出されるとUVW＝011に設定し起動を完
了とし、前述の定常回転時の処理に入る。この起動時の
回転子の動きを、トルク曲線上で示すと第７図のａ点か
らｇ点までとなり、その軌跡は図の太線の如くとなる。
もしHALL OUTが“S"極で起動を開始する場合は、UVWの
走査の組合せは第７図のPSの範囲でCW方向にトルクピー
クを持つUVWの組合せであるUVW＝011,010,110となる。
そして、PSL点への到達でUVW＝100と設定して定常回転
の処理に移る。
これらの起動時のタイムチャートは第８図に示される。
（ａ）はＳ極起動、（ｂ）はＮ極起動の場合である。走
査の時間Ta,Tb,Tcはブラシレスモータの負荷および使用
回転数により最適値が選定される。本実施例に係るフロ
ッピーディスク駆動装置用のモータではTa＝30ms,Tb＝5
0ms,Tc＝60msが最適である。第８図（ｃ）にはTa,Tb,Tc
と走査したにもかかわらず、HALL OUTの極性が反転せず
起動に失敗した場合である。この場合は再度走査を行
い、再起動させる。しかしTa,Tb,Tcの時間は最初の起動
時とはその値を変えている。これは各走査での回転子の
動きを第１回目の時とは異ならせ、それにより起動を可
能とさせる目的である。
（ａ）はＳ極起動、（ｂ）はＮ極起動の場合である。走
査の時間Ta,Tb,Tcはブラシレスモータの負荷および使用
回転数により最適値が選定される。本実施例に係るフロ
ッピーディスク駆動装置用のモータではTa＝30ms,Tb＝5
0ms,Tc＝60msが最適である。第８図（ｃ）にはTa,Tb,Tc
と走査したにもかかわらず、HALL OUTの極性が反転せず
起動に失敗した場合である。この場合は再度走査を行
い、再起動させる。しかしTa,Tb,Tcの時間は最初の起動
時とはその値を変えている。これは各走査での回転子の
動きを第１回目の時とは異ならせ、それにより起動を可
能とさせる目的である。
この起動時の一連の動作はμCPU20によって制御され
る。この制御のフローチャートを第９図に示す。まずMO
TRO ONがオンになると、S11の開始より制御が開始され
る。S12でHALL OUTの極性を調べる。“N"極ならばS25
へ、“S"極ならばS26へと続く。なおS26はS25とHALL OU
Tの極性と、UVWの設定値の“1",“0"が逆であるだけで
全く同じなので省略してある。S12でＮ極ならばS13でま
ずUVW＝100に設定し、これを（30＋5n）msの間S14で保
持する。ｎは再起動の回数であり、第１回目はｎ＝０で
ある。次にS15でUVW＝101に設定し、S16でこれを（50＋
5n）ms間保持すると共に、S19でHALL OUTの極性がＮか
らＳに切替るかどうか監視する。切替りがなければ（50
＋5n）ms経過後S17で、今度はUVW＝001に設定し80ms間
保持するが、この間もS20でHALL OUTの極性の切替りを
監視する。S19又はS20でHALL OUTがＮからＳに切替ると
起動が完了したことになるのでUVW＝011に設定して終了
とする（S21）。そして、S22でμCPUの割込処理が可能
なようにして、これ以後は定常回転のフローチャートで
ある第５図に示す制御が行なわれる。もしS18で起動に
失敗した場合は、S23で再起動回数が16回に達していな
ければ再度S12からやり直すことになる。この際、再起
動回数ｎは＋１される。再起動が16回に達した場合は、
S24でUVW＝000に設定してブラシレスモータの駆動電流
を全てオフにして終了する。S24となるケースとしては
駆動回路の障害、又は、負荷トルクの異常な増大（モー
タ・ロック）が考えられ、S24によりモータの発熱，発
煙事故を未然に防ぐことができる。
る。この制御のフローチャートを第９図に示す。まずMO
TRO ONがオンになると、S11の開始より制御が開始され
る。S12でHALL OUTの極性を調べる。“N"極ならばS25
へ、“S"極ならばS26へと続く。なおS26はS25とHALL OU
Tの極性と、UVWの設定値の“1",“0"が逆であるだけで
全く同じなので省略してある。S12でＮ極ならばS13でま
ずUVW＝100に設定し、これを（30＋5n）msの間S14で保
持する。ｎは再起動の回数であり、第１回目はｎ＝０で
ある。次にS15でUVW＝101に設定し、S16でこれを（50＋
5n）ms間保持すると共に、S19でHALL OUTの極性がＮか
らＳに切替るかどうか監視する。切替りがなければ（50
＋5n）ms経過後S17で、今度はUVW＝001に設定し80ms間
保持するが、この間もS20でHALL OUTの極性の切替りを
監視する。S19又はS20でHALL OUTがＮからＳに切替ると
起動が完了したことになるのでUVW＝011に設定して終了
とする（S21）。そして、S22でμCPUの割込処理が可能
なようにして、これ以後は定常回転のフローチャートで
ある第５図に示す制御が行なわれる。もしS18で起動に
失敗した場合は、S23で再起動回数が16回に達していな
ければ再度S12からやり直すことになる。この際、再起
動回数ｎは＋１される。再起動が16回に達した場合は、
S24でUVW＝000に設定してブラシレスモータの駆動電流
を全てオフにして終了する。S24となるケースとしては
駆動回路の障害、又は、負荷トルクの異常な増大（モー
タ・ロック）が考えられ、S24によりモータの発熱，発
煙事故を未然に防ぐことができる。
（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明による駆動方法によ
れば、固定子に設ける磁気感応素子が１個で構成される
ブラシレスモータを駆動でき、モータの小型化の達成が
可能となり、かつコストも下がるという効果が得られ
る。又、ホール素子を全くなくした従来の方法と異な
り、起動時にあらかじめ回転子を所定の安定位置まで持
っていくという必要がないので、それの為の時間は不要
であり起動時間が短くなる。更に、この１回の磁気感応
素子の極性により回転子の位置を所定の範囲内（上記実
施例では45°）で識別でき、しかも、その範囲内での有
効トルク分を走査しているので、迅速なしかも確実な起
動が達成され、起動停止が頻繁に、短い起動時間を要す
る用途にも適用範囲が拡大されるという効果が得られ
る。特に本発明では、起動時には、回転子のマグネット
の極性を判定して固定子コイルの相組合せの走査順序を
決定し、この決定した順序でかつ可変設定された時間で
各相組合せを走査しているため、起動時の動作が非常に
安定する。即ち、各相組合せの走査時間が可変であり逆
方向のトルク発生を低く抑えるように設定可能であるた
め、最初の逆転が少なく動作が安定するという効果を得
ることができる。
れば、固定子に設ける磁気感応素子が１個で構成される
ブラシレスモータを駆動でき、モータの小型化の達成が
可能となり、かつコストも下がるという効果が得られ
る。又、ホール素子を全くなくした従来の方法と異な
り、起動時にあらかじめ回転子を所定の安定位置まで持
っていくという必要がないので、それの為の時間は不要
であり起動時間が短くなる。更に、この１回の磁気感応
素子の極性により回転子の位置を所定の範囲内（上記実
施例では45°）で識別でき、しかも、その範囲内での有
効トルク分を走査しているので、迅速なしかも確実な起
動が達成され、起動停止が頻繁に、短い起動時間を要す
る用途にも適用範囲が拡大されるという効果が得られ
る。特に本発明では、起動時には、回転子のマグネット
の極性を判定して固定子コイルの相組合せの走査順序を
決定し、この決定した順序でかつ可変設定された時間で
各相組合せを走査しているため、起動時の動作が非常に
安定する。即ち、各相組合せの走査時間が可変であり逆
方向のトルク発生を低く抑えるように設定可能であるた
め、最初の逆転が少なく動作が安定するという効果を得
ることができる。
第１図は本発明の一実施例の電気系統を示す図、第２図
は本実施例のうち固定子を示す図、第３図は本実施例に
おける固定子コイルの組合せによる発生トルクを回転子
の位置との関係で示すトルク曲線を示す図、第４図は定
常回転中における第１図の構成の動作タイミング図、第
５図は定常回転中における第１図の構成の制御手順を示
す図、第６図は定常回転中の相の組合せを示す図、第７
図は本実施例による起動時のブラシレスモータのトルク
曲線図、第８図は起動時における第１図の構成の動作タ
イミング図、第９図は起動時における第１図の構成の制
御手順を示す図、第10図はブラシレスモータの機械的構
成を示す図、第11図は従来のブラシレスモータの固定子
を示す図、第12図は従来のブラシレスモータの回転子側
マグネットを示す図、及び第13図は従来のブラシレスモ
ータの駆動方法を実施するための構成を示す図である。 ５……タコジェネレータ用プリント基板、10……タコジ
ェネレータ用パターン、11……駆動用マグネット、12…
…タコジェネレータ用マグネット、20……マイクロコン
ピユータ（μCPU）、21……ドライバ、22、23……増幅
器。
は本実施例のうち固定子を示す図、第３図は本実施例に
おける固定子コイルの組合せによる発生トルクを回転子
の位置との関係で示すトルク曲線を示す図、第４図は定
常回転中における第１図の構成の動作タイミング図、第
５図は定常回転中における第１図の構成の制御手順を示
す図、第６図は定常回転中の相の組合せを示す図、第７
図は本実施例による起動時のブラシレスモータのトルク
曲線図、第８図は起動時における第１図の構成の動作タ
イミング図、第９図は起動時における第１図の構成の制
御手順を示す図、第10図はブラシレスモータの機械的構
成を示す図、第11図は従来のブラシレスモータの固定子
を示す図、第12図は従来のブラシレスモータの回転子側
マグネットを示す図、及び第13図は従来のブラシレスモ
ータの駆動方法を実施するための構成を示す図である。 ５……タコジェネレータ用プリント基板、10……タコジ
ェネレータ用パターン、11……駆動用マグネット、12…
…タコジェネレータ用マグネット、20……マイクロコン
ピユータ（μCPU）、21……ドライバ、22、23……増幅
器。
Claims (1)
- 【請求項１】固定子に設けた複数の固定子コイルに選択
的に駆動電流を流して、複数のマグネットを設けた回転
子を回転させる構成のブラシレスモータにおいて、 前記複数の固定子コイルのいずれか１つに対して設けら
れた１つの磁気感応素子と、 前記回転子の回転速度に対応する周期の信号を発生する
速度信号発生器と、 該速度信号発生器から出力される信号の数を計数する計
数器とを設け、 定常回転中は前記磁気感応素子により検出される回転子
のマグネットの極性の変化点にて前記計数器をリセット
し、かつ該計数器の計数値に応じて前記複数の固定子コ
イルを選択的に駆動し、 起動時には、前記磁気感応素子により検出される回転子
のマグネットの極性を判定して固定子コイルの相組合せ
の走査順序を決定し、該決定した順序でかつ可変設定さ
れた時間で各相組合せを走査し、起動に失敗した際には
再起動を行い、その後前記磁気感応素子の出力の極性が
反転した時点で上記定常回転中の駆動に移行する、 ことを特徴とするブラシレスモータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60154075A JPH0767307B2 (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | ブラシレスモ−タの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60154075A JPH0767307B2 (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | ブラシレスモ−タの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6216087A JPS6216087A (ja) | 1987-01-24 |
| JPH0767307B2 true JPH0767307B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=15576340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60154075A Expired - Lifetime JPH0767307B2 (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | ブラシレスモ−タの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767307B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8103835A (nl) * | 1981-08-17 | 1983-03-16 | Philips Nv | Zelfaanlopende collectorloze gelijkstroommotor. |
| JPS6038097U (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-16 | 日本電気株式会社 | 直流ブラシレスモ−タの駆動信号回路 |
-
1985
- 1985-07-15 JP JP60154075A patent/JPH0767307B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6216087A (ja) | 1987-01-24 |
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