JPH0811071Y2 - Ｄｃブラシレスモータの制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、小型、低価格及び低消費電力を要求される
バッテリ駆動形モータに関する。

（従来の技術） 従来のDCブラシレスモータは、例えば、第５図のよう
に、固定ディスク駆動装置に用いるDCブラシレスモータ
（スピンドルモータ）51で、このDCブラシレスモータ51
で固定ディスク盤52を回転させ、磁気ヘッド53とこのデ
ィスク盤52間でデータの読み書きを行うよう構成されて
いる。又、この磁気ヘッド53でデータエリアを傷つけな
いようにするために、モータ停止時にはこの磁気ヘッド
53を固着した支持部54をマグネット55の磁力で吸着して
固定ディスク盤52の最内周のデータエリア外であるシッ
ピング位置に保持するようにしている。更に、モータ起
動後は固定ディスク制御部56の出力電流でこのマグネッ
ト55の磁気をほぼ打消す磁気をマグネット55に近接して
設けた電磁石57で発生させ、支持部54の吸着を解除させ
ヘッド53が支持部54を介してアクチュエータ部58によっ
て固定ディスク盤52上に移動されることを可能にしてい
る。

又、このDCブラシレスモータ51は、モータの回転を制
御するための制御回路67を備え、この制御回路67は、３
相結線の巻線61に生ずる逆起電圧から各巻線61aと図示
しないマグネットロータに設けたマグネットとの位置を
検知する位置信号生成回路65と、この３相結線の巻線61
の内所定の巻線61aに選択的に電流を供給して前記マグ
ネットロータを回転させる６個のスイッチング素子62a
を備えたスイッチング素子切換回路66と、モータ51の回
転数を制御するために各巻線61aに供給する電流を加減
するNPN形トランジスタ63を備えた電流制御手段64とに
より構成される。

このような構成によりDCブラシレスモータ51には回転
力が与えられ固定ディスク盤が制御される。

第４図は、従来のDCブラシレスモータ駆動時の特性図
で、横軸が経過時間を、縦軸が前記電流制御用トランジ
スタ63のコレクタ、エミッタ間の電流Ice1と電圧Vce1、
及びモータ51の回転数Ｎを示す。

図より明らかなように、モータ51始動時t1には電流制
御用トランジスタ63に1Aの電流Ice1が流れるが、以後回
転数Ｎが増加するにつれて電流は徐々に減少し、電流Ic
e1が0.15Aになった時t2に電流Ice1は一定値に保持され
モータの回転数Ｎも3600回転で一定値となる。一方、ト
ランジスタ63の電圧Vce1はモータが一定の回転数になる
までは0.1Vだが、一定の回転数になった時t2に2Vに急上
昇している。

（考案が解決しようとする課題） まず第１の課題は、マグネット55の磁気を打消すため
に供給し続ける電磁石57への電流で、例えば2.5インチ
固定ディスク駆動装置では50mAになり、この駆動装置全
体での消費電流がモータ回転状態でレディ状態（読み書
き待ち状態）で200mA（電源電圧5V時）であるのに対し
大きな値となる。

次に第２の課題は、前記電流制御トランジスタ63の許
容電力である。

第４図において、起動時t1はこのトランジスタ63は、
完全にオンの状態にあり、電流Ice1及び電圧Vce1は、そ
れぞれ Ice1＝1.0A、Vce1＝0.1Vとなる。従って、このトランジ
スタ63における消費電力P1は、 P1＝1.0×0.1＝0.1W であるから消費電力は少ない。

一方、定常回転になった時t2では、 Ice1＝0.15A、Vce1＝2.0Vとなる。従って、このトラン
ジスタ63における消費電力P2は、 P2＝0.15×2.0＝0.3W となり、前記起動時t1に比べて消費電力は大きく、これ
は小型のトランジスタでは定常回転時に電力容量不足と
なることを示している。

このため、トランジスタは電力容量の大きいものを用
いなければならず、2.5インチ以下の小型の固定ディス
ク駆動装置を設計するに際し、価格及び小型化の両面で
問題となっていた。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために本考案は、DCブラシレスモ
ータの制御回路において、前記マグネットロータの回転
位相を検出する位相検出手段と、この位相検出手段から
得られた位相信号に従って所定の巻線に選択的に電流を
供給する巻線切換手段と、この位相検出手段から得られ
た速度信号に従って前記所定の巻線に供給する電流を加
減して前記マグネットロータの回転数を制御する第１電
流制御手段と、この第１電流制御手段と並列に設けられ
たもう１つの制御手段であって前記巻線に供給する電流
を加減すると共にこの巻線と直列に接続されたインピー
ダンス素子に電流を供給する第２電流制御手段と、前記
マグネットロータが所定の回転数になった時に前記第１
電流制御手段から前記第２電流制御手段に電流制御を切
換える切換手段とを備え、インピーダンス素子として、
発光素子又は電磁石の巻線部を用いることができること
を特徴とする。

（作用） 位相検出手段から検出された位相信号に従って巻線切
換手段は所定の巻線に選択的に電流を供給しモータを起
動する。次に位相検出手段から得られた速度信号に従っ
て第１電流制御手段は、所定の回転数になるように巻線
に供給する電流の全体を加減する。そして所定の回転数
になると切換手段によりモータの制御は第１電流制御手
段から第２電流制御手段に切換えられる。第２電流制御
手段は、前記巻線に供給する電流を加減すると共にこの
巻線と直列に接続されたインピーダンス素子に電力を供
給する。

インピーダンス素子として、発光素子を用いると、第
２電流制御手段に切換えられた時に発光素子が発光する
ので、所定の回転数になった時の表示に用いることがで
き、又、インピーダンス素子として、電磁石の巻線部を
用いると、所定の回転数になった時に電磁石を磁化させ
るのでこの時電磁石を用いた装置を動作させることがで
きる。

（実施例） 第１図は、本考案に係るDCブラシレスモータの制御回
路の実施例の構成図、第２図は、同DCブラシレスモータ
駆動時の特性図、第３図は、同インピーダンス素子の実
施例の構成図である。

第１図は、スピンドルモータを用いた固定ディスク駆
動装置の一例を示す。尚、図中前記従来例と同一の部分
は同一番号を付し、その説明を省略する。

DCブラシレスモータの制御回路１は、３相結線の巻線
21の各巻線21aに生ずる逆起電圧から各巻線21aと図示し
ないマグネットロータに設けたマグネットの位置を検知
する位置信号生成部２と、この位置信号生成部２から出
力される巻線21aの位置信号に従って所定のスイッチン
グ素子22aに接続を切換えるスイッチング素子切換部３
と、前記複数の巻線21aに供給する電流全てを制御して
前記マグネットロータの回転数を制御する第１電流制御
NPN形トランジスタ31を備えた第１電流制御回路４と、
前記電流制御トランジスタ31と並列に接続されたトラン
ジスタで、このトランジスタのコレクタと前記巻線部21
a間に直列に電磁石41の巻線部41aを接続した第２電流制
御NPN形トランジスタ42を備えた第２電流制御回路５
と、前記マグネットロータが所定の回転数になった時に
前記第１電流制御回路４から前記第２電流制御回路５に
電流制御を切換える電流制御切換回路６とにより構成さ
れる。

固定ディスク駆動装置50は、DCブラシレスモータ７
と、このモータ７の回転軸に支持されて回転する固定デ
ィスク盤52と、この固定ディスク盤52との間でデータの
読み書きを行うヘッド53と、このヘッド53を先端に固着
した支持部54を備えたアクチュエータ58と、このヘッド
53を前記固定ディスク盤52の所定の位置に移動して読み
書きするためにこのヘッド53及びアクチュエータ58を制
御する固定ディスク制御部60と、前記電磁石の巻線41と
前記ヘッド支持部54との間に設けられこのヘッド支持部
54を磁力で吸着するマグネット55とにより構成される。

次に、第１図及び第２図のDCブラシレスモータ駆動時
の特性図に基づいて動作の説明をする。

まず、モータ７が起動すると、第１電流制御トランジ
スタ31は完全オンの状態になり、各巻線21aにスイッチ
ング素子22から電流が供給される。又、位置信号生成部
２からは、前記マグネットロータのマグネット部の位置
が検出され、この位置信号に基づいてスイッチング素子
切換部３は所定の巻線部21aに電流が供給されるように
所定のスイッチング素子22aを駆動して、マグネットロ
ータを回転させる。

第２図にて、モータの起動時t1にはトランジスタ31に
1Aの電流Ice1が流され、この時電圧Vce1は0.1Vになって
いる。モータ７が回転を始め回転数が徐々に上がってく
るとトランジスタ31はモータ７の回転数を所定の回転数
に近づけるために、徐々に電流Ice1を下げ回転数の増加
を抑えるようになる。

次に図中のt2に、モータの回転数は所定の回転数にな
り、この回転数を保持するためにトランジスタ31は電流
Ice1を一定にする。この時の電流Ice1は0.15Aである。
一方、電圧Vce1は2Vに急上昇する。

この時、電流制御切換回路６は、位置信号生成回路２
よりモータが所定の回転数になったことを検知し、電流
制御を第１電流制御手段４から第２電流制御回路５に切
換える。即ち、トランジスタ31からトランジスタ42に電
流制御動作は切換えられる。この切換時を示すのが第２
図におけるt3でトランジスタ31による電圧Vce1はトラン
ジスタ42の電圧Vce2と巻線部21aと直列に接続された電
磁石41の巻線部41aに生じる端子電圧Vzに分配される。
即ち、このVce1の一部を巻線部41aの電圧Vzとして分配
することにより巻線部41aを備えた電磁石41を動作させ
ることが可能になる。

尚、切換動作を解り易くするために図中t2及びt3間に
は時間差を有するように記載したが、実際の動作では殆
どこの時間差はない。

この巻線部41aを備えた電磁石41は、前記従来の技術
で説明したところの電磁石57に相当するものである。即
ち、モータ１が所定の回転数になった時にこの電磁石41
に電流が流れ、この電磁石41から発生する磁力によりヘ
ッド53のマグネット55による吸着が解除され、ヘッド53
がディスク52面上に移動されることが可能になる。

従来の技術では、この電磁石41に流す電流は固定ディ
スク制御部56から供給していた。

即ち、この第２電流制御回路５によって、モータ７の
電流制御ができるばかりでなく、この電磁石41を動作さ
せることができるので従来の技術において前記固定ディ
スク制御部56から供給していた電磁石用の電流が不要に
なる。

又、従来例においてはトランジスタ31の電圧Vce1のう
ち、電流を制御するために必要な電圧Vce2を除いた分の
電圧はトランジスタの発熱等により無効電力として損失
となっていたが、このインピーダンス素子を接続するこ
とにより電力を有効に利用することができるようにな
る。

第３図のインピーダンス素子の実施例に示すように、
前記電磁石の代りに発光ダイオード45を接続すると、モ
ータの回転が定常回転数になったことを示す表示器とな
り、又、トランジスタの許容電力を小さく抑えるためだ
けであれば抵抗46を接続すればよい。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案に係るDCブラシレスモー
タの制御回路によれば、電流制御手段を第１電流制御手
段及び第２電流制御手段の２つに分け、モータ起動時か
ら所定の回転数になるまでは第１電流制御手段を駆動
し、所定の回転数になった後は電流制御を第２電流制御
手段に切換えて駆動し、第２電流制御手段と巻線間に直
列にインピーダンス素子を接続したので、第２電流制御
用の素子として電力容量の小さい素子を用いることがで
き、且つ、この第２電流制御手段で消費する電力の一部
を用いて他のインピーダンス素子を駆動することができ
る。

従って、モータ全体としての小型化及び部品コストの
低減が可能になるとともに、電力を有効に活用できるの
でモータを含む装置全体としての低消費電力化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案に係るDCブラシレスモータの制御回路の
実施例の構成図、第２図は同DCブラシレスモータ駆動時
の特性図、第３図は同インピーダンス素子の実施例の説
明図、第４図は従来のDCブラシレスモータ駆動時の特性
図、第５図は従来のDCブラシレスモータの制御回路の構
成図である。 １……DCブラシレスモータの制御回路、２……位置信号
生成部、３……スイッチング素子切換部、４……第１電
流制御回路、５……第２電流制御回路、６……電流制御
切換回路、31,42……電流制御NPN形トランジスタ、41a
……巻線部、45……発光ダイオード、46……抵抗。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の巻線のうち所定の巻線に選択的に電
   流を供給しマグネットロータに回転力を与えるDCブラシ
   レスモータの制御回路において、このDCブラシレスモー
   タの制御回路は、前記マグネットロータの回転位相を検
   出する位相検出手段と、この位相検出手段から得られた
   位相信号に従って所定の巻線に選択的に電流を供給する
   巻線切換手段と、この位相検出手段から得られた速度信
   号に従って前記所定の巻線に供給する電流を加減して前
   記マグネットロータの回転数を制御する第１電流制御手
   段と、この第１電流制御手段と並列に設けられたもう１
   つの制御手段であって前記巻線に供給する電流を加減す
   ると共にこの巻線と直列に接続されたインピーダンス素
   子に電流を供給する第２電流制御手段と、前記マグネッ
   トロータが所定の回転数になった時に前記第１電流制御
   手段から前記第２電流制御手段に電流制御を切換える切
   換手段とを備えたことを特徴とするDCブラシレスモータ
   の制御回路。
2. 【請求項２】前記インピーダンス素子は、発光素子であ
   ることを特徴とする請求項１記載のDCブラシレスモータ
   の制御回路。
3. 【請求項３】前記インピーダンス素子は、電磁石の巻線
   部であることを特徴とする請求項１記載のDCブラシレス
   モータの制御回路。