JPH1075594A

JPH1075594A - ブラシレスモータの駆動制御装置

Info

Publication number: JPH1075594A
Application number: JP8227962A
Authority: JP
Inventors: Hayato Naito; 速人内藤
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】２個の回転位置検出素子を用いて３相１２０
°ソフトスイッチング通電方式によりブラシレスモータ
を駆動可能な駆動制御回路を提案すること。【解決手段】３相ブラシレスモータ１の駆動マグネッ
ト４３は駆動用着磁部の３倍の磁極が形成された信号用
着磁部４３Ｂを備え、この磁界の変化がホール素子Ｈ２
によって、正弦波様の正負一対の検出信号として検出さ
れる。他方のホール素子Ｈ１は、これ対して略９０度位
相のずれた検出信号を発生し、当該検出信号に基づきタ
イミングパルス信号が形成される。このタイミングパル
ス信号に基づき、正弦波様の正負の検出信号の立ち上が
り波形および立ち下がり波形を用いて、変曲点がなまっ
た矩形波パルス様の３相のソフトスイッチング通電信号
が生成される。従って、ホール素子の個数を減らすこと
ができ、しかも、従来と同様な性能の３相のソフトスイ
ッチング通電信号を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブラシレスモータの
駆動制御装置に関するものであり、特に、ソフトスイッ
チング通電方式によりブラシレスモータを駆動する駆動
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータの駆動制御方式として
は３相１２０°スイッチング通電方式が知られている。
この方式では、一般に３個のホール素子等の磁極センサ
を用いて、３相の駆動コイルを備えた固定子と磁極を備
えた回転子との間の相対回転位置を検出し、検出結果に
基づき、各相の駆動コイルに対する駆動電流の切り換え
制御を行っている。この通電切り換えに使用するスイッ
チング通電電流は矩形波パルス信号であり、その急峻な
立ち上がり、立ち下がり時点に発生するノイズを抑制す
るために大容量のコンデンサ等を備えたノイズ除去手段
を配置しなければならない等と言った弊害がある。この
ような弊害を除去するために、本発明者は、特公平５−
３１３９５号公報において、スイッチング通電信号とし
て、変曲点をなまらせた矩形波パルス様の波形を備えた
通電信号を用いるソフトスイッチング通電方式を提案し
ている。

【０００３】図１２（Ａ）には当該公報に開示された３
センサ３相１２０°ソフトスイッチング通電方式による
ブラシレスモータの駆動回路例を示してある。この図に
示すように、３相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを備え
たモータ固定子と、磁極を備えたモータ回転子の相対的
な回転位置を検出するために３個のホール素子Ｈｕ、Ｈ
ｖ、Ｈｗが配置されている。これらのホール素子の検出
出力は、図１２（Ｂ）に示すように略正弦波形状の３相
の出力信号となる。これらの検出信号は、増幅器Ａ１１
乃至Ａ１３により対数圧縮された後に信号合成回路ＳＳ
Ｍに供給される。信号合成回路ＳＳＭでは、増幅器出力
に基づきアナログ的に３相の１２０°ソフトスイッチン
グ波形信号が生成される。このソフトスイッチング信号
は差動増幅器Ａ１５，Ａ１６によって再度対数圧縮され
た後に、上下段のプリドライバＰＤ１１、ＰＤ１２を介
して、駆動回路を構成しているパワー出力トランジスタ
Ｑ３１乃至Ｑ３６のベースに加えられる。この結果、駆
動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに対して図１２（Ｃ）に示す
ようなソフトスイッチング通電が行われる。

【０００４】ここで、駆動コイルに対する通電切り換え
を行うためには、駆動コイルの相数に対応した個数のホ
ール素子等のセンサを配置する必要がある。センサの個
数を減らすことができれば、その分モータコストを低減
できる等の利点がある。本発明者は、特開平３−１３５
３９３号公報において、２個のセンサを用いて、３相の
駆動コイルに対する通電切り換え用に使用する３相目の
正弦波信号を合成する方法を提案している。この方法で
は、２個のセンサから電気角で１２０°の位相差を有す
る正弦波信号を得ると共に、これらの正弦波信号を合成
することにより、もう一つの正弦波信号を合成するよう
になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−１３５３９
３号公報記載の発明のように、２個のホール素子の出力
から３相目の正弦波信号（位置検出信号）を合成するに
あたり、１、２相目のホール素子出力波形にノイズが生
じていたり、両者のマッチングが精度良く行われない
と、３相目の正弦波信号に歪みが生じてトルクリップル
が増大する虞がある。

【０００６】本発明の課題は、駆動コイルの通電切り換
えに必要となる回転子の回転位置を検出するためのセン
サを駆動コイルの相数よりも少なくでき、しかも、ソフ
トスイッチング通電方式を採用することの可能なブラシ
レスモータの駆動制御装置を提案することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のブラシレスモータの駆動制御装置は、ｍ
相（ｍは正の整数）の駆動コイルを備えた固定子と、駆
動用着磁部および当該駆動用着磁部のｍ倍の磁極が形成
された信号用着磁部を備えた回転子と、前記信号用着磁
部の磁界の変化を検出して正弦波様の正負一対の検出信
号を発生する第１の検出手段と、前記信号用着磁部の磁
界の変化を検出して前記第１の検出手段の検出信号に対
して位相のずれた検出信号を発生する第２の検出手段
と、当該第２の検出手段の検出信号に基づきｍ相のタイ
ミングパルス信号を発生するタイミングパルス信号発生
手段と、前記タイミングパルス信号に基づき、前記正弦
波様の正負の検出信号の立ち上がり波形および立ち下が
り波形を用いて、変曲点がなまった矩形波パルス様のｍ
相のソフトスイッチング通電信号を生成可能なｍ相の駆
動信号を生成する信号生成手段と、当該ｍ相の駆動信号
に基づき前記ｍ相の駆動コイルに対して前記ｍ相のソフ
トスイッチング通電信号に応じて通電切り換えを行う駆
動手段とを有する構成を採用している。

【０００８】ここで、前記タイミングパルス信号発生手
段は、前記第２の検出手段の検出信号に基づき矩形波パ
ルス信号を出力するコンパレータと、このコンパレータ
から出力される前記矩形波パルス信号を逓倍する逓倍器
と、この逓倍器から出力された逓倍矩形波パルス信号に
基づきｍ相の前記タイミングパルス信号を発生するリン
グカウンタとを備えた構成のものを採用できる。

【０００９】また、前記第１および前記第２の検出手段
としてはホール素子を用いることができる。

【００１０】更に、前記第１および第２の検出手段の検
出信号のうちの少なくとも一方の検出信号を用いてモー
タ回転数に比例した周波数のパルス信号を形成すれば、
当該パルス信号に基づきモータ回転数の制御を行うこと
ができる。

【００１１】一般には、本発明は３相のブラシレスモー
タに適用される。この場合におけるブラシレスモータの
駆動制御装置は、３相の駆動コイルを備えた固定子と、
駆動用着磁部および当該駆動用着磁部の３倍の磁極が形
成された信号用着磁部を備えた回転子と、前記信号用着
磁部の磁界の変化を検出して正弦波様の正負一対の検出
信号を発生する第１の検出手段と、前記信号用着磁部の
磁界の変化を検出して前記第１の検出手段の検出信号に
対して略９０度位相のずれた検出信号を発生する第２の
検出手段と、当該第２の検出手段の検出信号に基づきタ
イミングパルス信号を発生するタイミングパルス信号発
生手段と、前記タイミングパルス信号に基づき、前記正
弦波様の正負の検出信号の立ち上がり波形および立ち下
がり波形を用いて、変曲点がなまった矩形波パルス様の
３相のソフトスイッチング通電信号を生成可能な３相の
駆動信号を生成する信号生成手段と、当該３相の駆動信
号に基づき前記３相の駆動コイルに対して前記３相のソ
フトスイッチング通電信号によるスイッチング通電を行
う駆動手段とを有する構成とされる。

【００１２】この場合においても、上記の第１および第
２の検出手段としてはホール素子を採用することがで
き、これらのホール素子を、駆動用着磁部の着磁ピッチ
の略１／２の間隔で配置すれば、これらから略９０度位
相のずれた検出信号を得ることができる。

【００１３】また、前記第１および第２の検出手段の検
出信号のうちの少なくとも一方の検出信号を用いてモー
タ回転数に比例した周波数のパルス信号を形成すれば、
当該パルス信号に基づきモータ回転数の制御を行うこと
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
適用したＦＤＤスピンドル駆動用のブラシレスモータを
説明する。

【００１５】図１には本例のＦＤＤスピンドル駆動用の
ブラスレスモータの全体構成を示してある。本例のブラ
シレスモータ１は３相の１２０°ソフトスイッチング通
電方式のものである。このブラシレスモータ１は、回路
基板２の側に固定されたステータアセンブリ３と、この
ステータアセンブリ３に対して回転自在に支持されたロ
ータアセンブリ４から構成されている。

【００１６】ステータアセンブリ３は、回路基板２に固
着した円筒状の軸受け３１と、この軸受け３１の外周に
取り付けたステータコア３２と、このステータコア３２
に形成した複数の突極に巻き付けた３相の駆動コイルＬ
（ｕ，ｖ，ｗ）を備えている。これに対して、ロータア
センブリ４は、軸受け３１の内周面に形成した軸受け面
を介して当該軸受けに対して回転自在に支持されたロー
タシャフト４１と、このロータシャフト４１に固着した
カップ状のロータケース４２と、このロータケース４２
の周壁の内周面に固着したリング状のロータマグネット
４３とを備えている。ロータケース４２の円形の上端壁
はＦＤＤ載置面４２ａとされており、ここには、ＦＤＤ
の側に係合可能な駆動ピン４４が設置されている。

【００１７】一方、ロータマグネット４３の基板側の環
状端面に対峙している基板部分には磁極センサとしての
ホール素子Ｈ１、Ｈ２が固定配置されている。また、基
板表面にはモータ駆動制御回路が組込まれた駆動ＩＣ５
が搭載されている。

【００１８】図２（Ａ）にはステータコア３２とロータ
マグネット４３とホール素子Ｈ１の部分を拡大して示し
てある。この図に示すように、ロータマグネット４３
は、ステータコア３２と対向してロータの回転駆動に供
せられるリング状の駆動用着磁部４３Ａと、この駆動用
着磁部４３Ａの基板側の端面に形成された信号用着磁部
４３Ｂとから構成されている。このセンサ用着磁部４３
Ｂが、基板２に固定したホール素子Ｈ１の感磁面に対峙
している。

【００１９】図２（Ｂ）にはこれらの部分、すなわちロ
ータマグネット４３と、ステータコア３２およびホール
素子Ｈ１，２を平面上に展開して示してある。この図か
ら分かるように、本例のモータ１においては、駆動用着
磁部４３Ａの磁極数に対してセンサ用着磁部４３Ｂの磁
極数を３倍としてある。また、２個のホール素子Ｈ１、
Ｈ２は、駆動用着磁部４３Ａの着磁ピッチの略１／２の
ピッチで、すなわち電気角で略９０°位相をずらして配
置してある。

【００２０】図３は本例のモータ１の速度制御装置１０
の概略ブロック図であり、図４はその概略動作を示すタ
イミングチャートである。速度制御装置１０は、３相の
駆動コイルＬｕ，ｖ，ｗに加えるソフトスイッチング通
電信号を生成するための駆動制御回路２０を備えてい
る。モータ１の駆動マグネットの回転に伴い駆動コイル
Ｌｕ，ｖ，ｗには図４（ａ）に示すような各々１２０°
の位相のずれた誘導起電圧Ｅｕ，ｖ，ｗが発生する。ま
た、２個のホール素子Ｈ１，２からは図４（ｃ），
（ｂ）に示すような略９０°位相のずれた２相の略正弦
波信号Ｈ１±、Ｈ２±が出力される。

【００２１】一方のホール素子Ｈ１の出力Ｈ１±は、コ
ンパレータＣ１の正負の入力にそれぞれ供給され、図４
（ｄ）に示すような２値の矩形波パルス信号に変換され
る。駆動制御装置２０には、この矩形波パルス信号と共
にホール素子Ｈ２から検出信号が直接に入力される。こ
れらの信号に基づき駆動制御回路２０では、詳細は後述
するが、駆動コイルＬｕ，ｖ，ｗをソフトスイッチング
通電するための図４（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示す３相
１２０°のソフトスイッチング通電波形を生成する。

【００２２】概略動作を説明すると、図４に示すように
ホール素子Ｈ１の出力に基づき形成した矩形波パルス信
号によって規定される第１の区間ｔ１では、当該矩形波
パルス信号であるコンパレータ出力（図４（ｄ））が低
論理レベルである。この場合には、ホール素子Ｈ２の検
出信号の実線波形Ｈ２＋の立ち上がり部分と破線波形Ｈ
２−の立ち下がり部分を使用して、Ｕ相通電波形（図４
（ｅ））のソース側の通電ソフト立ち上げと、Ｗ相通電
波形（図４（ｇ））のソース側の通電ソフト立ち下げを
行う。

【００２３】次の第２の区間ｔ２では、コンパレータ出
力が高論理レベルに切り換わる。この区間では、ホール
素子Ｈ２の検出信号の実線波形Ｈ２＋の立ち下がり部分
と破線波形Ｈ２−の立ち上がり部分を使用して、Ｗ相通
電波形（図４（ｇ））のシンク側の通電ソフト立ち下げ
と、Ｖ相通電波形（図４（ｆ））のシンク側の通電ソフ
ト立ち上げを行う。

【００２４】次の第３の区間ｔ３では、コンパレータ出
力が低論理レベルに切り換わる。この区間では、ホール
素子Ｈ２の検出信号の実線波形Ｈ２＋の立ち上がり部分
と破線波形Ｈ２−の立ち下がり部分を使用して、Ｖ相通
電波形（図４（ｆ））のソース側の通電ソフト立ち上げ
と、Ｕ相通電波形（図４（ｅ））のソース側の通電ソフ
ト立ち下げを行う。

【００２５】以後同様にして、コンパレータ出力の切り
換わりに応じて、第１ないし第３の区間における動作を
周期的に行い、ホール素子Ｈ２の検出信号の波形に基づ
き３相のソフトスイッチング通電波形を生成する。

【００２６】一方、本例では、コンパレータ出力はモー
タ速度制御用のサーボ回路３０に入力され、サーボ回路
３０ではこのパルス信号に基づき実際のモータ速度を検
出してモータ速度のフィードバック制御を行う。すなわ
ち、サーボ回路３０から出力される速度制御用の電流指
令信号Ｉｃｔｌが駆動制御回路２０に入力され、当該電
流指令信号に基づき駆動コイルの駆動電流が制御され
る。

【００２７】図５は本例の駆動制御回路２０を具体的に
示したブロック図であり、図６は各部分の信号波形のタ
イミングチャートである。これらの図を参照して、駆動
制御回路２０の動作を説明する。

【００２８】まず、モータ１の駆動マグネット４３の回
転に伴って、上記のように、ホール素子Ｈ２からは略正
弦波信号Ｈ２±が出力される（図６（ａ））。プラス側
の出力信号Ｈ２＋は、差動アンプＡ１のプラス入力であ
るトランジスタＱ０１、Ｑ０３、Ｑ０５の各ベースに入
力される。マイナス側の出力信号Ｈ２−は差動アンプＡ
１のマイナス入力であるトランジスタＱ０２、Ｑ０４、
Ｑ０６の各ベースに入力される。

【００２９】他方のホール素子Ｈ１の出力信号はコンパ
レータＣ１を介して矩形波パルス信号に変換された後
に、タイミングパルス信号発生回路４０に入力される。
タイミングパルス信号発生回路４０は、逓倍器Ｄ１とリ
ングカウンタＲＣを備えている。コンパレータ出力は、
まず逓倍器Ｄ１に入力されて倍周波数の矩形波信号（図
６（ｃ））として出力されてリングカウンタＲＣに入力
される。リングカウンタＲＣでは、逓倍器Ｄ１からの信
号に基づき３相のタイミングパルス信号（図６（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ））を出力する。各タイミングパルス信号
は、１周期がホール素子出力信号Ｈ２±の１．５倍であ
り、オン期間のデューティ比が１／３のパルス信号であ
る。これらのタイミングパルス信号のオン期間は区間ｔ
１，２，３を規定する期間である。

【００３０】これらのタイミングパルス信号によって、
差動アンプＡ１のバイアス電流源Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが択
一的にオン状態に切り換えられる。すなわち、図６に示
すように、第１の区間ｔ１ではバイアス電流源Ｉｕに供
給されるタイミングパルス信号（図６（ｄ））がオン状
態にあるので、当該バイアス電流源Ｉｕのみがオン状態
になり、トランジスタＱ０１、Ｑ０２およびバイアス電
流源Ｉｕからなる差動アンプが動作して、抵抗Ｒ０１お
よびＲ０３にはそれぞれ入力信号Ｈ２＋およびＨ２−に
応じた電流が流れる。この第１の区間ｔ１では残りの抵
抗Ｒ０２には電流が流れない。この結果、抵抗Ｒ０１、
Ｒ０３には、Ｐ点電位を基準とした場合に、図６
（ｇ）、（ｉ）に示すような電圧信号が現れる。

【００３１】同様に、次の第２の区間ｔ２では、バイア
ス電流源Ｉｗに供給されるタイミングパルス信号（図６
（ｆ））がオン状態にあるので、当該バイアス電流源Ｉ
ｗのみがオン状態になり、トランジスタＱ０５、Ｑ０６
およびバイアス電流源Ｉｗからなる差動アンプが動作し
て、抵抗Ｒ０２およびＲ０３にはそれぞれ入力信号Ｈ２
＋およびＨ２−に応じた電流が流れる。この第２の区間
ｔ２では残りの抵抗Ｒ０１には電流が流れない。この結
果、抵抗Ｒ０２、Ｒ０３には、Ｐ点電位を基準とした場
合に、図６（ｈ）、（ｉ）に示すような電圧信号が現れ
る。

【００３２】これに続く第３の区間ｔ３では、バイアス
電流源Ｉｖに供給されるタイミングパルス信号（図６
（ｅ））がオン状態にあるので、当該バイアス電流源Ｉ
ｖのみがオン状態になり、トランジスタＱ０３、Ｑ０４
およびバイアス電流源Ｉｖからなる差動アンプが動作し
て、抵抗Ｒ０１およびＲ０２にはそれぞれ入力信号Ｈ２
＋およびＨ２−に応じた電流が流れる。この区間ｔ３で
は残りの抵抗Ｒ０３には電流が流れない。この結果、抵
抗Ｒ０１、Ｒ０２には、Ｐ点電位を基準とした場合、図
６（ｇ）、（ｈ）に示すような電圧信号が現れる。

【００３３】以後同様にして、３つのタイミングパルス
信号によってバイアス電流源Ｉｕ、Ｉｗ、Ｉｖがこの順
序で周期的にオン状態に切り換わる。この結果、各抵抗
Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３の両端電位は、図６（ｇ）、
（ｈ）、（ｉ）に示す変則的な電圧信号波形となる。

【００３４】次に、これらの電圧信号波形は、抵抗Ｒ０
４、Ｒ０５、Ｒ０６を介して、トランジスタＱ０７、Ｑ
０９、Ｑ１１及びバイアス電流源Ｉｘ、並びにトランジ
スタＱ０８、Ｑ１０、Ｑ１２及びバイアス電流源Ｉｙか
ら構成される２つの３差動アンプに入力される。各３差
動アンプのバイアス電流源Ｉｘ、Ｉｙは、コンパレータ
Ｃ１の出力パルス信号およびその反転パルス信号（図６
（ｊ）、（ｋ））によって、交互にオン／オフに切り換
えられる。

【００３５】第１の区間ｔ１では、バイアス電流源Ｉｘ
がオフで、バイアス電流源Ｉｙがオン状態にある。従っ
て、オン状態のバイアス電流源Ｉｙ側の３差動アンプが
動作して、当該３差動アンプを構成しているトランジス
タＱ０８、Ｑ１０、Ｑ１２のうち、最も電位の高い電圧
信号（図６（ｈ））がベースに印加しているトランジス
タＱ１０のみがオン状態に切り換わる。トランジスタＱ
１０がオンすると、バイアス電流が電流源Ｉｙから電流
ミラー回路を構成している一対のトランジスタＱ１６、
１５を介して、Ｖ点を経由して抵抗Ｒ０５に流れ、抵抗
Ｒ０５の電圧降下によってＶ点電位が引き上げられる。

【００３６】この結果、Ｐ点を基準としたＶ点電位は図
６（ｍ）の第１の区間ｔ１に示すように一定の値だけ高
い状態に保持される。これに対して、残りのトランジス
タＱ０８、Ｑ１２はオフ状態に保持され、抵抗Ｒ０４、
Ｒ０６には電流が流れないので、Ｕ点およびＷ点の電位
は、図６（ｇ）、（ｉ）の区間ｔ１に示す抵抗Ｒ０１お
よび抵抗Ｒ０３に現れている電位と同様な電圧波形とな
る。すなわち、図６（ｌ）、（ｎ）の区間ｔ１に示す電
圧波形となる。

【００３７】次に、第２の区間ｔ２では、区間ｔ１とは
逆に、バイアス電流源Ｉｘがオンで、バイアス電流源Ｉ
ｙがオフに切り換わる。従って、オン状態のバイアス電
流源Ｉｘ側の３差動アンプが動作して、当該３差動アン
プを構成しているトランジスタＱ０７、Ｑ０９、Ｑ１１
に印加する電圧信号（図６（ｌ）、（ｍ）、（ｎ））の
うち最も電位の低い電圧信号（図６（ｌ））が印加して
いるトランジスタＱ０７のみがオン状態に切り換わる。
トランジスタＱ０７がオンすると、バイアス電流が電流
源Ｉｘから電流ミラー回路を構成している一対のトラン
ジスタＱ２０、１９を介して、Ｕ点を経由して抵抗Ｒ０
４に流れ、抵抗Ｒ０４の電圧降下によってＵ点電位が引
き下げられる。

【００３８】この結果、Ｐ点を基準としたＵ点電位は図
６（ｌ）の区間ｔ２に示すように一定の値だけ低い状態
に保持される。これに対して、残りのトランジスタＱ０
９、Ｑ１１はオフ状態に保持され、抵抗Ｒ０５、Ｒ０６
には電流が流れないので、Ｖ点およびＷ点の電位は、図
６（ｈ）、（ｉ）の区間ｔ２に示す抵抗Ｒ０２および抵
抗Ｒ０３に現れている電位と同様な電圧波形となる。す
なわち、図６（ｍ）、（ｎ）の区間ｔ２に示す電圧波形
となる。

【００３９】これに続く第３の区間ｔ３では、区間ｔ２
とは逆に、バイアス電流源Ｉｘがオフで、バイアス電流
源Ｉｙがオンに切り換わる。従って、オン状態のバイア
ス電流源Ｉｙ側の３差動アンプが動作して、当該３差動
アンプを構成しているトランジスタＱ０８、Ｑ１０、Ｑ
１２に印加する電圧信号（図６（ｌ）、（ｍ）、
（ｎ））のうち最も電位の高い電圧信号（図６（ｎ））
が印加しているトランジスタＱ１２のみがオン状態に切
り換わる。トランジスタＱ１２がオンすると、バイアス
電流が電流源Ｉｙから電流ミラー回路を構成している一
対のトランジスタＱ１８、１７を介して、Ｗ点を経由し
て抵抗Ｒ０６に流れ、抵抗Ｒ０６の電圧降下によってＷ
点電位が引き上げられる。

【００４０】この結果、Ｐ点を基準としたＷ点電位は図
６（ｎ）の区間ｔ３に示すように一定の値だけ高い状態
に保持される。これに対して、残りのトランジスタＱ０
８、Ｑ１０はオフ状態に保持され、抵抗Ｒ０４、Ｒ０５
には電流が流れないので、Ｕ点およびＶ点の電位は、図
６（ｇ）、（ｈ）の区間ｔ３に示す抵抗Ｒ０１および抵
抗Ｒ０２に現れている電位と同様な電圧波形となる。す
なわち、図６（ｌ）、（ｍ）の区間ｔ３に示す電圧波形
となる。

【００４１】以後、第１乃至第３の区間ｔ１乃至ｔ３の
状態が周期的に繰り返されるので、Ｕ、Ｖ、Ｗ点には、
それぞれ、図６（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）に示すような更
に変則的な波形の電圧信号（駆動信号）が現れる。

【００４２】このようにして形成された変則的な波形の
電圧信号は、そのまま、次段のトランジスタＱ２５、Ｑ
２７、Ｑ２９及びバイアス電流源Ｉｚ、並びにトランジ
スタＱ２６、Ｑ２８、Ｑ３０及びバイアス電流源Ｉｚか
ら構成される２つの３差動アンプに入力される。各３差
動アンプの共通バイアス電流源Ｉｚは、電流帰還アンプ
Ａ２の出力に応じて電流値を任意に設定可能な可変電流
源である。電流帰還アンプＡ２の一方の入力端には電流
指令信号Ｉｃｔｌが供給され、他方の入力端には、コイ
ル電流に比例する信号が電流検出抵抗Ｒｓを介挿して供
給されている。電流帰還アンプＡ２の出力は入力信号差
に基づき変動してバイアス電流源Ｉｚの電流値が変更さ
れる。このバイアス電流源によってモータ１のトルクを
コントロールしてモータの速度制御を行うことができ
る。

【００４３】３差動アンプを構成しているトランジスタ
Ｑ２５、Ｑ２７、Ｑ２９の各コレクタ電流は図６（ｏ）
に示すような波形の３相の電流信号となり、下段プリド
ライバＰＤ２に供給される。同様に、３差動アンプを構
成しているトランジスタＱ２６、Ｑ２８、Ｑ３０の各コ
レクタ電流は図６（ｑ）に示すような波形の３相の電流
信号となり、上段プリドライバＰＤ１に供給される。各
プリドライバＰＤ１、２を介してこれらの電流信号（図
６（ｏ）、（ｑ））によって、出力パワートランジスタ
３４ないし３６、３１ないし３３が駆動される。

【００４４】この結果、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに
は図４（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示す波形のソフトスイ
ッチング通電が行われる。

【００４５】以上説明したように、本例のモータ１の駆
動制御回路２０によれば、従来よりも１個少ない２個の
ホール素子を用いて、従来と同様なモータ性能を維持し
たまま３相の１２０°ソフトスイッチング通電を実現で
きる。

【００４６】また、本例のモータ１は、従来の３センサ
３相１２０°スイッチング通電方式のモータに比べてホ
ール素子の個数が少なくて済むので、その分、製造価格
を低減できる。また、ホールバイアス電流もその分低減
できるので、電力消費も低減できる。さらに、ホール素
子と駆動ＩＣチップの間の配線も少なくて済むので、配
線コストも低減できる。さらにまた、駆動ＩＣ側のホー
ル素子入力ピン数も少なくでき、ＩＣパッケージコスト
の低減も図ることができる。

【００４７】更に、本例のモータ１は、２個のホール素
子の出力から３相目の正弦波信号を合成する従来技術の
ように、ホール素子出力波形のバラツキや、２相間誤差
等に起因して３相目の合成電流波形に歪みが生じてトル
クリップルが増大する等といった弊害が発生することも
ない。

【００４８】（その他の実施の形態）図７には、本発明
を適用した３相ＤＣブラスレスモータの速度制御装置の
変形例を示してある。この図に示す速度制御装置８０
は、コンパレータＣ１の出力を一旦、逓倍器Ｄ１に入力
して倍周波数のパルス信号を生成し、この倍周波数のパ
ルス信号をモータサーボ回路３０に入力して速度制御を
行うものである。このように、逓倍器Ｄ１の出力をサー
ボ回路に供給すれば、倍周波数のパルス信号に基づき速
度制御ができるので、制御の分解能が上がり、図３に示
す制御装置よりも正確な速度制御を実現できる。その他
の構成は図３の速度制御装置と同様であるので説明を省
略する。

【００４９】次に、図８乃至図１０には速度制御装置の
更に別の変形例を示してある。この装置９０において
は、ホール素子Ｈ１、Ｈ２の出力をそれぞれコンパレー
タＣ１およびＣ２によって矩形波パルス信号に変換して
逓倍器Ｄ３に供給している。

【００５０】図９にはこの逓倍器Ｄ３の具体的な構成例
を示してあり、図１０には各部分の信号波形を示してあ
る。これらの図を参照して説明すると、双方のコンパレ
ータ出力は、排他的論理和回路Ｅ１とＤ型フリップフロ
ップＤＦＦ１、ＤＦＦ２のそれぞれのデータ端子Ｄにそ
れぞれ入力される。コンパレータ出力には一般にノイズ
が乗り、図１０（ａ）、（ｂ）に示すようなノイズを伴
った信号波形となる場合が多い。排他的論理和回路Ｅ１
の出力は図１０（ｃ）に示すようにノイズをそのまま受
け継いだ波形となっており、一方のフリップフロップＤ
ＦＦ１のクロック端子ＣＬに入力される。排他的論理和
回路Ｅ１の出力はノット回路ＮＯＴ１を介して反転され
て、図１０（ｄ）に示すような波形となる。この信号も
ノイズをそのまま受け継いだ信号波形となっている。こ
の信号は、他方のフリップフロップＤＦＦ２のクロック
端子ＣＬに入力される。

【００５１】このように、ノイズをそのまま受け継いだ
波形の信号をクロック端子に入力することにより、デー
タ端子に入力される同じくノイズをそのまま受け継いだ
信号のノイズ成分がマスキングされる。この結果、各フ
リップフロップＤＦＦ１、ＤＦＦ２のＱ出力は、図１０
（ｅ）、（ｆ）に示すように、ノイズの無い信号波形に
なる。これらの信号は、排他的論理和回路Ｅ２に入力さ
れる。この結果、排他的論理和回路Ｅ２の出力には、逓
倍信号が得られる。これ以外の構成は図７の速度制御装
置８０と同一であるので説明は省略する。このように構
成した逓倍器を用いた場合には、ノイズに対して誤動作
するおそれの少ない駆動回路を実現できる。

【００５２】一方、図１１には、モータ１の駆動磁極と
信号用磁極の位置関係の変形例を示してある。この図に
示す位置関係は、図１のモータ１における双方の磁極の
位置関係を相対的に、信号用着磁部の着磁ピッチの１／
２だけずらした関係となっている。この場合には、ホー
ル素子Ｈ１、Ｈ２の位置も、それに合わせて１／２ピッ
チ分だけずらした位置に配置すれば、図１乃至図６に示
す装置をそのまま適用できる。

【００５３】なお、上記の実施例においては駆動マグネ
ットの回転位置検出手段としてホール素子を利用してい
る。ホール素子以外のＭＲ素子等の磁気センサを用いる
こともできる。また、上記の実施例においては駆動マグ
ネットの回転位置に対応する矩形波パルス信号を得るた
めに第２の検出手段としてホール素子Ｈ１を用いてい
る。この代わりに、回路基板の側にＦＧパターンを形成
しておき、当該ＦＧパターンの出力信号から矩形波パル
ス信号を得るようにしてもよい。さらにまた、第１およ
び第２の検出手段をともにＦＧパターンとしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のブラシレ
スモータの駆動制御装置は、ホール素子などの検出手段
から発生するモータ回転に伴なう略正弦波状の検出信号
における立ち上がり波形および立ち下がり波形を用い
て、例えば３相のソフトスイッチング通電信号を生成す
るようにしている。従って、従来のように３個の検出手
段を用いて３相のスイッチング通電信号を生成する場合
に比べて検出手段を減らすことができるので、その分、
コストを低減することができる。また、２個の検出手段
の出力を合成して３相目のスイッチング通電信号を合成
する場合のように合成したスイッチング通電波形に歪み
が発生してトルクリップルが増大する等と言った弊害も
回避できる。従って、本発明の駆動制御装置によれば、
従来よりも少ない検出手段を用いて従来のモータと同様
な性能を維持したままモータの駆動制御を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した２センサ３相１２０°ソフト
スイッチング通電方式によるＦＤＤ用ブラシレスモータ
の概略構成を示す構成図である。

【図２】（Ａ）は図１のモータの主要部分を拡大して示
す部分拡大図、（Ｂ）は図１のモータの主要部分を展開
して示す要部展開図である。

【図３】図１のモータに組み込まれている速度制御装置
の概略構成図である。

【図４】図３の速度制御装置の駆動制御回路の概略動作
を説明するために各部分の信号波形を示すタイミングチ
ャートである。

【図５】図３の駆動制御回路を示す回路ブロック図であ
る。

【図６】図５の駆動制御回路によるソフトスイッチング
通電の動作説明するために各部分の信号波形を示すタイ
ミングチャートである。

【図７】図３の速度制御装置の変形例を示す概略構成図
である。

【図８】図３の速度制御装置の別の変形例を示す概略構
成図である。

【図９】図８の速度制御装置の逓倍器の具体的構成を示
す回路ブロック図である。

【図１０】図９の逓倍器の動作を説明するために各部分
の信号波形を示すタイミングチャートである。

【図１１】駆動磁極、センサ用磁極および２個のホール
素子の位置関係の変形例を示す展開図である。

【図１２】（Ａ）乃至（Ｃ）は、３センサ３相１２０°
のソフトスイッチング通電方式にによるブラシレスモー
タの駆動制御回路を示す回路図および信号波形図であ
る。

【符号の説明】１ＦＤＤ用ブラシレスモータ３ステータアセンブリ３２コア４ロータアセンブリ４３駆動マグネット４３Ａ駆動着磁部４３Ｂセンサ用着磁部１０速度制御装置２０駆動制御回路３０サーボ回路Ｈ１，Ｈ２ホール素子Ｃ１コンパレータＬｕ，Ｌｕ，Ｌｗ駆動コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３相の駆動コイルを備えた固定子と、駆
動用着磁部および当該駆動用着磁部の３倍の磁極が形成
された信号用着磁部を備えた回転子と、前記信号用着磁
部の磁界の変化を検出して正弦波様の正負一対の検出信
号を発生する第１の検出手段と、前記信号用着磁部の磁
界の変化を検出して前記第１の検出手段の検出信号に対
して略９０度位相のずれた検出信号を発生する第２の検
出手段と、当該第２の検出手段の検出信号に基づきタイ
ミングパルス信号を発生するタイミングパルス信号発生
手段と、前記タイミングパルス信号に基づき、前記正弦
波様の正負の検出信号の立ち上がり波形および立ち下が
り波形を用いて、変曲点がなまった矩形波パルス様の３
相のソフトスイッチング通電信号を生成可能な３相の駆
動信号を生成する信号生成手段と、当該３相の駆動信号
に基づき前記３相の駆動コイルに対して前記３相のソフ
トスイッチング通電信号に応じて通電切り換えを行う駆
動手段とを有することを特徴とするブラシレスモータの
駆動制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記第１および前記
第２の検出手段はホール素子であり、これらのホール素
子は前記駆動用着磁部の着磁ピッチの１／２の間隔で配
置されていることを特徴とするブラシレスモータの駆動
制御装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記第１お
よび第２の検出手段の検出信号のうちの少なくとも一方
の検出信号を用いてモータ回転数に比例した周波数のパ
ルス信号を形成し、当該パルス信号に基づきモータ回転
数の制御を行うようになっていることを特徴とするブラ
シレスモータの駆動制御装置。
【請求項４】ｍ相（ｍは正の整数）の駆動コイルを備
えた固定子と、駆動用着磁部および当該駆動用着磁部の
ｍ倍の磁極が形成された信号用着磁部を備えた回転子
と、前記信号用着磁部の磁界の変化を検出して正弦波様
の正負一対の検出信号を発生する第１の検出手段と、前
記信号用着磁部の磁界の変化を検出して前記第１の検出
手段の検出信号に対して位相のずれた検出信号を発生す
る第２の検出手段と、当該第２の検出手段の検出信号に
基づきｍ相のタイミングパルス信号を発生するタイミン
グパルス信号発生手段と、前記タイミングパルス信号に
基づき、前記正弦波様の正負の検出信号の立ち上がり波
形および立ち下がり波形を用いて、変曲点がなまった矩
形波パルス様のｍ相のソフトスイッチング通電信号を生
成可能なｍ相の駆動信号を生成する信号生成手段と、当
該ｍ相の駆動信号に基づき前記ｍ相の駆動コイルに対し
て前記ｍ相のソフトスイッチング通電信号に応じて通電
切り換えを行う駆動手段とを有することを特徴とするブ
ラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項５】請求項４において、前記タイミングパル
ス信号発生手段は、前記第２の検出手段の検出信号に基
づき矩形波パルス信号を出力するコンパレータと、この
コンパレータから出力される前記矩形波パルス信号を逓
倍する逓倍器と、この逓倍器から出力された逓倍矩形波
パルス信号に基づきｍ相の前記タイミングパルス信号を
発生するリングカウンタとを備えていることを特徴とす
るブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項６】請求項４または５において、前記第１お
よび前記第２の検出手段はホール素子であることを特徴
とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項７】請求項４乃至６のうちの何れかの項にお
いて、前記第１および第２の検出手段の検出信号のうち
の少なくとも一方の検出信号を用いてモータ回転数に比
例した周波数のパルス信号を形成し、当該パルス信号に
基づきモータ回転数の制御を行うようになっていること
を特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。