JPH1098893A - Device for driving dc brushless motor and dc brushless motor - Google Patents

Device for driving dc brushless motor and dc brushless motor

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JPH1098893A
JPH1098893A JP9274896A JP27489697A JPH1098893A JP H1098893 A JPH1098893 A JP H1098893A JP 9274896 A JP9274896 A JP 9274896A JP 27489697 A JP27489697 A JP 27489697A JP H1098893 A JPH1098893 A JP H1098893A
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JP
Japan
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circuit
speed control
signal
current
motor
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JP9274896A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Itami
幸男 伊丹
Mitsuo Suzuki
光夫 鈴木
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a reverse current from flowing to the side of a power supply without filtering a high-frequency-switched motor starting current into a direct current by a method wherein a capacitor which repeats a changing operation and a discharge operation at a pulse modulation cycle and which prevents the reverse current from flowing to a power supply for drive at the modulation cycle is connected across the power supply for drive of a driving coil and a ground. SOLUTION: A driving device is constituted in such a way that a high ripple current capacitor 55 which repeats a charging operating and a discharge operation at a pulse modulation cycle and which prevents a reverse current from flowing to a power supply for drive at the modulation cycle is connected across a power supply 52 for drive of a driving coil and a ground 54. As a result, the capacitor 55 repeats the charging operation and the discharge operation with reference to the high-frequency switching operation of a driving coil current, and it can function as an adjusting tank. As a result, without filtering a high-frequency-switched power supply 52 for motor drive into a direct current, the reverse current does not flow to the side of the power supply, and the driving device is operated normally so as to enhance its reliability.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直流ブラシレスモ
ータの駆動装置及び直流ブラシレスモータに係り、詳し
くは、レーザープリンター、デジタル複写機、レーザー
FAX等に用いられる高速ポリゴンスキャナ等の駆動装
置に適用することができ、特に、高周波スイッチングさ
れたモータ駆動電流を平滑・直流化することなく、逆方
向電流を電源側に流れないようにすることができ、新た
にチョークコイル、コンデンサ及びダイオードを設けな
いで済ませることができ、駆動装置の小型化、低コスト
化及び安定化を実現することができる直流ブラシレスモ
ータの駆動装置及び直流ブラシレスモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC brushless motor driving device and a DC brushless motor, and more particularly, to a driving device such as a high-speed polygon scanner used in a laser printer, a digital copying machine, a laser FAX, or the like. In particular, it is possible to prevent the reverse current from flowing to the power supply side without smoothing and DC converting the motor drive current that has been subjected to high frequency switching, and without newly providing a choke coil, a capacitor and a diode. The present invention relates to a DC brushless motor drive device and a DC brushless motor that can be completed, and can achieve downsizing, cost reduction, and stabilization of the drive device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、直流ブラシレスモータの駆動装置
には、駆動コイルの電流を位置検出信号の周期よりも短
い周期でオン・オフ動作させて回転速度を制御するもの
が知られている。この従来の電流ブラシレスモータの駆
動装置では、原理的に駆動効率を高くできるという利点
を有する。なお、この従来の直流ブラシレスモータの駆
動装置の欠点については、特開昭58−99289号公
報に開示されている。ここでは、駆動コイル電流の高周
波スイッチングによる障害電磁波が発生したり、比較的
低周波でスイッチングした場合の駆動コイルから、うな
り音が発生したりする等の問題が記載されている。ま
た、開示はされていないが、駆動コイルの通電用スイッ
チング素子に一般的なバイポーラトランジスタを用いる
と、高周波スイッチングによるスイッチング素子の損失
が大きくなるため、効率を上げるために設けたはずの高
周波スイッチングが実際には効率を下げることになると
いう問題が生じる。
2. Description of the Related Art Heretofore, there has been known a DC brushless motor driving apparatus that controls a rotation speed by turning on and off a current of a driving coil at a cycle shorter than a cycle of a position detection signal. This conventional drive device for a current brushless motor has an advantage that the drive efficiency can be increased in principle. The disadvantage of the conventional DC brushless motor driving device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-99289. Here, there are described problems such as the occurrence of a disturbance electromagnetic wave due to the high frequency switching of the drive coil current and the generation of a beat sound from the drive coil when switching is performed at a relatively low frequency. Further, although not disclosed, if a general bipolar transistor is used as the energizing switching element of the drive coil, the loss of the switching element due to the high frequency switching increases, so that the high frequency switching that should have been provided to increase the efficiency is performed. In practice, there is a problem that efficiency is reduced.

【0003】更に、インダクタンス素子から構成される
駆動コイルの電流を高周波スイッチング動作すると、オ
フの時に逆起電圧Vが生じる。この逆起電圧Vは、次の
(1)式で示される。
Further, when a current of a drive coil formed of an inductance element is subjected to a high-frequency switching operation, a back electromotive voltage V is generated when the current is off. This back electromotive voltage V is expressed by the following equation (1).

【0004】[0004]

【数1】 (Equation 1)

【0005】但し、Vは逆起電圧、iは駆動コイル、L
はコイルのインダクタンス、tは時間である。前述の如
く駆動コイルの電流を高周波スイッチング動作させてオ
フした時に生じる逆方向電圧Vは、スイッチングが高速
になる程大きくなり、その結果、スイッチング素子を保
護するために入っているダイオードを通って逆方向電流
が電源側に流れてしまい、駆動装置が正常に動作しなく
なるという問題がある。この逆方向電流が電源側に流れ
て駆動装置が正常に動作しなくなるという問題を解消す
る従来の直流ブラシレスモータの駆動装置については、
例えば特開昭58−99289号公報で報告されたもの
がある。ここでは、チョークコイル、コンデンサ、ダイ
オード等を用いて、高周波スイッチングされたモータ駆
動電流を平滑・直流化することにより、逆電流を電源側
に流れ難くすることができ、駆動装置を正常に動作する
ことができるという利点を有する。
Where V is a back electromotive voltage, i is a drive coil, and L
Is the inductance of the coil, and t is the time. As described above, the reverse voltage V generated when the current of the drive coil is turned off by the high-frequency switching operation increases as the switching speed increases, and as a result, the reverse voltage V passes through the diode included to protect the switching element. There is a problem that the directional current flows to the power supply side and the driving device does not operate normally. For a conventional DC brushless motor drive device that solves the problem that the reverse current flows to the power supply side and the drive device does not operate normally,
For example, there is one reported in JP-A-58-99289. Here, by using a choke coil, a capacitor, a diode, and the like, the high-frequency switched motor drive current is smoothed and converted to DC, so that a reverse current can be made difficult to flow to the power supply side, and the drive device operates normally. It has the advantage of being able to.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の直流ブラシレスモータの駆動装置では、モー
タ駆動電流を平滑・直流化するために新たにチョークコ
イル、コンデンサ、ダイオード等を設けなければならな
いため、その分駆動装置のコストが増加してしまうとい
う問題があった。また、モータ駆動電流を平滑・直流化
するためには、前述の如く、新たにチョークコイル、コ
ンデンサ、ダイオード等を設けなければならないうえ、
特にチョークコイルやコンデンサは、大型素子からなる
ため、その分駆動装置が大型化してしまうという問題が
あった。
However, in such a conventional DC brushless motor driving apparatus, a choke coil, a capacitor, a diode, and the like must be newly provided in order to smooth the motor driving current and make it DC. However, there is a problem that the cost of the driving device increases accordingly. In addition, in order to smooth the motor drive current and make it DC, as described above, a new choke coil, capacitor, diode, etc. must be provided.
In particular, since the choke coil and the capacitor are composed of large-sized elements, there is a problem that the driving device is enlarged accordingly.

【0007】そこで、本発明は、高周波スイッチングさ
れたモータ駆動電流を平滑・直流化することなく、逆方
向電流を電源側に流れないようにすることができ、新た
にチョークコイル、コンデンサ及びダイオードを設けな
いで済ませることができ、駆動装置の小型化、低コスト
化及び安定化を実現することができる直流ブラシレスモ
ータの駆動装置及び直流ブラシレスモータを提供するこ
とを目的とする。
Accordingly, the present invention can prevent a reverse current from flowing to the power supply side without smoothing and DC-converting a high-frequency switched motor drive current, and newly install a choke coil, a capacitor and a diode. It is an object of the present invention to provide a DC brushless motor drive device and a DC brushless motor which can be omitted and can realize a reduction in size, cost, and stability of the drive device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するために、目標速度信号と回転子の回
転速度信号とを比較して速度制御電圧信号を出力する速
度制御回路と、該速度制御回路から出力した速度制御電
圧信号を、該速度制御電圧信号に対応したパルス幅に変
換して速度制御パルス信号を出力するパルス幅変調回路
と、モータから出力した位置検出信号によって駆動コイ
ルの通電を切り換える通電切換信号を出力する通電切換
回路と、該通電切換回路から出力した通電切換信号と前
記パルス幅変調回路から出力した速度制御パルス信号と
を合わせて、駆動コイルの通電を前記パルス幅変調回路
の出力パルス幅で行うスイッチング回路とを有する直流
ブラシレスモータの駆動装置において、前記スイッチン
グ回路の駆動コイル通電用スイッチング素子をそのター
ンオフ時間がパルス幅変調周期の1/50以下のスイッ
チング素子で構成し、かつ駆動コイルの駆動用電源と接
地の間にパルス変調周期で充放電を繰り返し、駆動用電
源に変調周期で逆方向電流が流れるのを防止するコンデ
ンサを接続してなることを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention,
To solve the above problem, a speed control circuit that compares a target speed signal with a rotation speed signal of a rotor and outputs a speed control voltage signal; and a speed control voltage signal output from the speed control circuit, A pulse width modulation circuit that converts the pulse width into a pulse width corresponding to the control voltage signal and outputs a speed control pulse signal; an energization switching circuit that outputs an energization switching signal that switches energization of the drive coil according to a position detection signal output from the motor; A switching circuit for energizing a drive coil with an output pulse width of the pulse width modulation circuit by combining an energization switching signal output from the energization switching circuit and a speed control pulse signal output from the pulse width modulation circuit. In the brushless motor driving device, the switching element for energizing the driving coil of the switching circuit has a turn-off time of a pulse. It consists of a switching element that is 1/50 or less of the width modulation cycle, and repeats charging and discharging with a pulse modulation cycle between the drive power supply and the ground of the drive coil, and prevents the reverse current from flowing in the drive power supply with the modulation cycle. It is characterized in that a capacitor for preventing the noise is connected.

【0009】請求項2記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項1記載の発明において、前記パルス幅
変調回路の変調周波数は、略20kHzであることを特
徴とするものである。請求項3記載の発明は、上記課題
を解決するために、請求項1または2記載の発明におい
て、前記モータの駆動電流を検出してモータ駆動電流検
出電圧を出力するモータ駆動電流検出回路と、該モータ
駆動電流検出回路から出力したモータ駆動電流検出電圧
と電流制限基準電圧を比較して、電流制限基準電圧より
もモータ駆動電流検出電圧が大きくなる場合に、前記速
度制御回路から出力した速度制御電圧信号を無効にして
前記パルス幅変調回路から出力した速度制御パルス信号
のパルス幅を制限することにより、モータ駆動電流を制
限する電流制限回路とを有することを特徴とするもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the first aspect of the present invention, a modulation frequency of the pulse width modulation circuit is approximately 20 kHz. According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above problem, in the first or second aspect of the present invention, a motor drive current detection circuit that detects a drive current of the motor and outputs a motor drive current detection voltage; The motor drive current detection voltage output from the motor drive current detection circuit is compared with the current limit reference voltage. If the motor drive current detection voltage is higher than the current limit reference voltage, the speed control output from the speed control circuit is output. A current limiting circuit for limiting the motor drive current by invalidating the voltage signal and limiting the pulse width of the speed control pulse signal output from the pulse width modulation circuit.

【0010】請求項4記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項1乃至3記載の発明において、2値の
電圧変化によって与えられるモータ起動信号を徐々に変
化させる時定数回路と、該時定数回路からの出力をパル
ス幅変調した信号と、前記速度制御回路から出力した速
度制御電圧信号をパルス幅変調した速度制御パルス信号
との論理積を演算する論理積回路と、起動直後のパルス
幅を徐々に変化させてモータ駆動電流を徐々に増加させ
るソフトスタート回路とを有することを特徴とするもの
である。
According to a fourth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the first to third aspects of the present invention, a time constant circuit for gradually changing a motor start signal given by a binary voltage change; A logical product circuit for calculating a logical product of a signal obtained by pulse width modulation of the output from the time constant circuit and a speed control pulse signal obtained by pulse width modulating the speed control voltage signal output from the speed control circuit; A soft start circuit for gradually increasing the motor drive current by gradually changing the pulse width.

【0011】請求項5記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項1乃至4の駆動装置をモータと一体的
若しくは略一体的に構成してなることを特徴とするもの
である。まず、請求項1記載の発明の作用を説明する。
従来、電流駆動型のバイポーラトランジスタは、スイッ
チング速度が遅く、特にターンオフでは、電荷の蓄積に
よる遅れが大きくなる。この遅れは、電荷蓄積による電
荷の蓄積が多くなる大電流程大きくなる傾向にあり、素
子の発熱を生じて効率が低下してしまう。このため、バ
イポーラトランジスタは、大電流の高速スイッチングに
あまり適していない。これに対して、スイッチング回路
の駆動コイル通電用スイッチング素子をそのターンオフ
時間がパルス幅変調周期の1/50以下のスイッチング
素子で構成した場合には、バイポーラトランジスタの約
10倍以上のスイッチング速度を有するため、大電流の
高速スイッチングに適している。即ち、このスイッチン
グ素子を用いると、スイッチング素子の損失を小さくす
ることができるので、効率を向上させることができる。
しかしながら、インダクダンス素子で構成される駆動コ
イルの電流を高周波スイッチング動作させると、オフの
ときに生じる逆起電圧が大きくなり、この逆起電圧は、
前述した(1)式から判るように、スイッチングが高速
になる程大きくなってしまう。このため、スイッチング
素子を保護するために設けられるダイオードを通って逆
電流が電源側に流れてしまい、駆動装置が正常に作動し
なくなるという問題が生じる。
According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the driving device according to the first to fourth aspects is configured to be integrated with or substantially integrated with a motor. First, the operation of the first aspect will be described.
Conventionally, a current-driven bipolar transistor has a low switching speed, and particularly when turned off, a delay due to accumulation of charges is large. This delay tends to increase as the electric current increases due to the accumulation of electric charges due to the accumulation of electric charges. For this reason, bipolar transistors are not well suited for high current, high speed switching. On the other hand, when the switching element for energizing the driving coil of the switching circuit is configured by a switching element whose turn-off time is 1/50 or less of the pulse width modulation cycle, the switching speed is about 10 times or more that of the bipolar transistor. Therefore, it is suitable for high-current high-speed switching. That is, when this switching element is used, the loss of the switching element can be reduced, so that the efficiency can be improved.
However, when a high-frequency switching operation is performed on the current of the drive coil formed by the inductance element, the back electromotive voltage generated when the current is off increases.
As can be seen from the above equation (1), the larger the switching speed is, the larger the value becomes. Therefore, a reverse current flows to the power supply side through a diode provided to protect the switching element, which causes a problem that the drive device does not operate normally.

【0012】そこで、請求項1記載の発明では、駆動コ
イルの駆動用電源と接地(GND)の間にパルス変調周
期で充放電を繰り返し、駆動用電源に変調周期で逆方向
電流が流れるのを防止するコンデンサを接続するため、
駆動コイル電流の高周波スイッチングに対してコンデン
サが放電と充電を繰り返して調節タンクとして機能させ
ることができる。このため、逆方向電流を駆動コイル電
流の高周波スイッチングに対してコンデンサが放電と充
電を繰り返して調節タンクとして機能させることによ
り、高周波スイッチングされたモータ駆動電流を平滑・
直流化することなく、電源側に流れないようにすること
ができるので、駆動装置を正常に作動させてその信頼性
を向上させることができるとともに、新たにチョークコ
イル、コンデンサ及びダイオード等を設けないで済ませ
ることができるので、駆動装置の小型化及び低コスト化
を実現することができる。更に、駆動コイル通電用スイ
ッチング素子を、ターンオフ時間がパルス幅変調周期の
1/50以下のスイッチング素子である構成するため、
スイッチング素子の損失を抑えて効率を高くすることが
できる。
Therefore, in the first aspect of the present invention, charging and discharging are repeated between the drive power supply of the drive coil and the ground (GND) in a pulse modulation cycle, and a reverse current flows in the drive power supply in the modulation cycle. To connect a capacitor to prevent
The capacitor can repeatedly function as a regulating tank by repeatedly discharging and charging with respect to the high frequency switching of the driving coil current. For this reason, the capacitor repeatedly discharges and charges the high frequency switching of the driving coil current to function as a regulating tank, thereby smoothing the high frequency switched motor driving current.
Since it is possible to prevent the current from flowing to the power supply side without converting to a direct current, the drive device can be operated normally to improve its reliability, and no new choke coil, capacitor and diode are provided. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the driving device. Further, since the drive coil energizing switching element is configured to have a turn-off time of 1/50 or less of the pulse width modulation cycle,
Efficiency can be increased by suppressing the loss of the switching element.

【0013】次に、請求項2記載の発明の作用を説明す
る。変調周波数は、人間の可聴周波数帯域(20Hz〜
20KHz)にあると騒音となり、また、変調周波数が
高くなる程、逆起電圧Vや障害電磁波を発生し易くなり
好ましくない。そこで、請求項2記載の発明では、パル
ス幅変調回路の変調周波数を、略20kHzに設定して
構成するため、駆動コイルからの逆起電圧V、障害電磁
波の発生及びうなり音の発生を抑えることができる。
Next, the operation of the present invention will be described. The modulation frequency is a human audible frequency band (20 Hz to
If the frequency is at 20 KHz), noise is generated, and the higher the modulation frequency, the more easily the back electromotive voltage V and the disturbance electromagnetic wave are generated. Therefore, in the invention according to claim 2, since the modulation frequency of the pulse width modulation circuit is set to approximately 20 kHz, the generation of the back electromotive voltage V from the drive coil, the generation of the electromagnetic interference wave, and the generation of the beat noise are suppressed. Can be.

【0014】次に、請求項3記載の発明の作用を説明す
る。モータの駆動コイルの抵抗が小さい場合には、起動
時に大電流が流れて駆動コイルやスイッチング素子が破
壊してしまう恐れがあり好ましくない。また、逆方向電
流を防止するハイリップル電流型のコンデンサに流れる
電流は、駆動電流に比例して、コンデンサの許容リップ
ル電流がコンデンサ容量(サイズ)に比例することか
ら、駆動電流が大きくなると、より大きなコンデンサが
必要になるため、その大きなコンデンサが入る分回路基
板が大型化するうえ、コストが増加して好ましくない。
Next, the operation of the present invention will be described. If the resistance of the drive coil of the motor is small, a large current flows at the time of startup, and the drive coil and the switching element may be broken, which is not preferable. Also, the current flowing through the high ripple current type capacitor that prevents reverse current is proportional to the drive current, and the allowable ripple current of the capacitor is proportional to the capacitor capacity (size). Since a large capacitor is required, the size of the circuit board is increased by the size of the large capacitor, and the cost is undesirably increased.

【0015】そこで、請求項3記載の発明では、モータ
駆動電流検出電圧と電流制限基準電圧を比較して、電流
制限基準電圧よりもモータ駆動電流検出電圧が大きくな
る場合に、速度制御回路から出力した速度制御電圧信号
を無効にしてパルス幅変調回路から出力した速度制御パ
ルス信号のパルス幅を制限してモータ駆動電流を制限す
るように構成するため、モータ駆動電流を制限すること
ができるので、モータの駆動コイルの抵抗が小さくなっ
ても、起動時に駆動コイルやスイッチング素子の破損を
防止することができるとともに、大きなコンデンサを設
けることなく逆方向流を防止するハイリップル電流型の
コンデンサのコンデンサ容量を小さくすることができ
る。このため、回路基板をより一層小型化及び低コスト
化することができる。
Therefore, according to the present invention, the motor drive current detection voltage is compared with the current limit reference voltage, and when the motor drive current detection voltage is higher than the current limit reference voltage, the output from the speed control circuit is output. Since the motor drive current is limited by disabling the speed control voltage signal and limiting the pulse width of the speed control pulse signal output from the pulse width modulation circuit, the motor drive current can be limited. Even if the resistance of the drive coil of the motor is reduced, it is possible to prevent the drive coil and the switching element from being damaged at startup, and to prevent the reverse flow without providing a large capacitor. Can be reduced. Therefore, the size and cost of the circuit board can be further reduced.

【0016】次に、請求項4記載の発明の作用を説明す
る。通常、モータの起動信号は、2値の電圧変化で与え
られるが、起動直後の速度制御パルス信号は、最大パル
ス幅でモータを全速運転させ、電流検出には、遅れが生
じるため、電流制御回路が働かず、大電流が流れて駆動
コイルやスイッチング素子を破壊してしまう恐れがあり
好ましくない。
Next, the operation of the present invention will be described. Normally, the start signal of the motor is given by a binary voltage change. However, the speed control pulse signal immediately after the start causes the motor to operate at full speed with the maximum pulse width, and the current detection is delayed. Does not work, and a large current may flow to break the drive coil and the switching element, which is not preferable.

【0017】そこで、請求項4記載の発明では、2値の
電圧変化によって与えられるモータ起動信号を徐々に変
化させる時定数回路と、該時定数回路からの出力をパル
ス幅変調した信号と、前記速度制御回路から出力した速
度制御電圧信号をパルス幅変調した速度制御パルス信号
の論理積を演算する論理積回路と、起動直後のパルス幅
を徐々に変化させて、モータ駆動電流を徐々に増加させ
るソフトスタート回路とを有するように構成するため、
起動直後のパルス幅が徐々に変化させて、モータ駆動電
流を徐々に増加させることができるので、駆動コイルや
スイッチング素子に大電流を流れ難くすることができ、
大電流による駆動コイルやスイッチング素子の破壊を防
止することができる。
Therefore, according to the present invention, a time constant circuit for gradually changing a motor start signal given by a binary voltage change, a signal obtained by pulse-width-modulating an output from the time constant circuit, and An AND circuit that calculates the logical product of the speed control pulse signals obtained by pulse-width-modulating the speed control voltage signal output from the speed control circuit, and gradually increasing the motor drive current by gradually changing the pulse width immediately after startup. To have a soft-start circuit,
Since the pulse width immediately after startup is gradually changed and the motor drive current can be gradually increased, it is possible to make it difficult for a large current to flow through the drive coil and the switching element.
It is possible to prevent the drive coil and the switching element from being broken by a large current.

【0018】請求項5記載の発明では、請求項1乃至4
の駆動装置をモータと一体的若しくは略一体的に構成す
るため、駆動コイルへの電流供給配線を最小限にするこ
とができるので、大電流の高周波スイッチングによる障
害電磁波の発生を抑えることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the first to fourth aspects are provided.
Since the driving device is integrally or substantially integrally formed with the motor, the current supply wiring to the driving coil can be minimized, so that the generation of the electromagnetic interference caused by the high-frequency high-current switching can be suppressed.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 (第1実施形態)図1は本発明(請求項1、2)に係る
第1実施形態の直流ブラシレスモータの駆動装置の構成
を示すブロック図である。図示例は、3相のブラシレス
モータに適用する場合である。本発明の直流ブラシレス
モータの駆動装置は、図1に示す如く、モータの目標速
度信号1aと回転子の回転速度信号1bとを比較して速
度制御電圧信号1cを出力する速度制御回路1と、この
速度制御回路1から出力した速度制御電圧信号1cを、
この速度制御電圧信号1cに対応したパルス幅に変換し
て速度制御パルス信号2aを出力するパルス幅変調回路
2と、モータ5から出力した位置検出信号3aによって
モータ5の駆動コイルの通電を切換える通電切換信号3
bを出力する通電切換回路3と、この通電切換回路3か
ら出力した通電切換信号3bとパルス幅変調回路2から
出力した速度制御パルス信号2aとを合わせて、駆動コ
イルの通電をパルス幅変調回路2の出力パルス幅で行う
スイッチング回路4とから構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a DC brushless motor driving device according to a first embodiment of the present invention (claims 1 and 2). The illustrated example is a case where the present invention is applied to a three-phase brushless motor. As shown in FIG. 1, a drive device for a DC brushless motor according to the present invention includes a speed control circuit 1 that compares a target speed signal 1a of a motor with a rotation speed signal 1b of a rotor and outputs a speed control voltage signal 1c; The speed control voltage signal 1c output from the speed control circuit 1 is
A pulse width modulation circuit 2 that converts the pulse width into a pulse width corresponding to the speed control voltage signal 1c and outputs a speed control pulse signal 2a, and energization that switches energization of a drive coil of the motor 5 by a position detection signal 3a output from the motor 5. Switching signal 3
b, and the energization switching signal 3b output from the energization switching circuit 3 and the speed control pulse signal 2a output from the pulse width modulation circuit 2 so that the energization of the drive coil is controlled by the pulse width modulation circuit. And a switching circuit 4 which operates with an output pulse width of 2.

【0020】次に、図2は図1に示す速度制御回路1の
構成を示すブロック図であり、この速度制御回路1は、
速度及び位相の2のループからなる速度−位相制御回路
である。図2に示す如く、水晶発振回線等で作り出され
た精度の高い基準クロック信号である目標速度信号1a
と周波数発電機やホール素子信号等の回転数に比例した
出力を増幅、波形成形した回転子の回転速度信号1bが
周波数比較回路11及び位相比較回路12に入力され
る。各比較回路11、12は、目標速度信号1aと回転
速度信号1bの周波数の比較及び位相の比較を行い、目
標速度との誤差信号1d、1eを出力する。各比較回路
11、12のこの誤差信号1d、1eは、加算回路13
で加算された後、平滑回路14及び位相補償回路15で
低減補償されて速度制御電圧信号1cが出力される。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the speed control circuit 1 shown in FIG.
It is a speed-phase control circuit composed of two loops of speed and phase. As shown in FIG. 2, a target speed signal 1a which is a highly accurate reference clock signal generated by a crystal oscillation line or the like.
The rotation speed signal 1b of the rotor, which is obtained by amplifying and waveform-shaping the output of the frequency generator and the Hall element signal in proportion to the rotation speed, is input to the frequency comparison circuit 11 and the phase comparison circuit 12. Each of the comparison circuits 11 and 12 compares the frequency and the phase of the target speed signal 1a and the rotation speed signal 1b, and outputs error signals 1d and 1e with respect to the target speed. The error signals 1d and 1e of the comparison circuits 11 and 12 are added to the addition circuit 13
After that, the speed control voltage signal 1c is output after being reduced-compensated by the smoothing circuit 14 and the phase compensation circuit 15.

【0021】次に、図3は図1によりパルス幅変調回路
2の構成を示すブロック図である。図3に示す如く、速
度制御電圧信号1cは、発振回路21の三角波信号21
aと比較回路22によって比較されてパルス波形に変調
される。この時、発振回路21の発振周波数が変調周波
数となるが、この変調周波数は位置検出信号の周期より
も短い周期になる。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the pulse width modulation circuit 2 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the speed control voltage signal 1c is a triangular wave signal 21 of the oscillation circuit 21.
is compared with a by the comparison circuit 22 and modulated into a pulse waveform. At this time, the oscillation frequency of the oscillation circuit 21 becomes the modulation frequency, and this modulation frequency has a shorter cycle than the cycle of the position detection signal.

【0022】次に、図4は図1に示す通電切換回路3の
構成を示すブロック図である。図4に示す如く、3相直
流ブラシレスモータの場合の位置検出回路31には、モ
ータ5に配置されたホール素子等からの位置検出信号3
aが入力され、ロジック回路32で作り出される通電切
換信号3bがスイッチング回路4に出力される。次に、
図5は図1に示すスイッチング回路4の構成を示す回路
図、図6は図5に示すスイッチング回路5の駆動コイル
通電用スイッチング素子の構成を示す回路図である。図
5では、3相全波駆動型のスイッチング回路を示してい
る。ここでは、通電切換信号3bで選択された駆動コイ
ル通電用スイッチング素子41がオンになり、さらに、
駆動コイル通電用スイッチング素子41の入力は、全て
速度制御パルス信号2aが入力されているので、駆動コ
イル51に速度制御パルス信号2aのパルス幅で通電が
行われる。なお、図5、6において、42はダイオード
であり、52〜55は各々電源、電流検出素子、接地、
コンデンサである。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the power supply switching circuit 3 shown in FIG. As shown in FIG. 4, a position detection circuit 31 for a three-phase DC brushless motor includes a position detection signal 3 from a Hall element or the like arranged in the motor 5.
is input, and the energization switching signal 3 b generated by the logic circuit 32 is output to the switching circuit 4. next,
5 is a circuit diagram showing a configuration of the switching circuit 4 shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a switching element for energizing a driving coil of the switching circuit 5 shown in FIG. FIG. 5 shows a three-phase full-wave drive type switching circuit. Here, the switching element 41 for energizing the drive coil selected by the energization switching signal 3b is turned on.
Since the speed control pulse signal 2a is input to all the inputs of the drive coil energizing switching element 41, the drive coil 51 is energized with the pulse width of the speed control pulse signal 2a. 5 and 6, reference numeral 42 denotes a diode, and reference numerals 52 to 55 denote a power supply, a current detection element, a ground,
It is a capacitor.

【0023】次に、図7はバイポーラトランジスタのス
イッチング波形を示す図、図8はバイポーラトランジス
タとMOSFETとのスイッチング時間の比較を示す図
である。図7、8から判るように、電流駆動型のバイポ
ーラトランジスタは、スイッチングが遅く、特にターン
オフでは、電荷の蓄積による遅れが大きくなる。この電
荷蓄積による遅れは、電荷の蓄積が多くなる大電流程大
きくなる傾向にあり、素子の発熱を生じて、効率の低下
に繋がる。このため、バイポーラトランジスタは、大電
流の高速スイッチングにあまり適していない。これに対
し、電圧駆動型のMOSFETは、バイポーラトランジ
スタの約10倍以上のスイッチング速度を有し、大電流
の高速スイッチングに適している。このため、MOSF
ETを用いると、スイッチング素子の損失を小さくする
ことができるので、効率を上げることができる。したが
って、本実施形態では、ターンオフ時間がパルス幅変調
周期の1/50以下のスイッチング素子として、例え
ば、MOSFETを用いる。
Next, FIG. 7 is a diagram showing a switching waveform of the bipolar transistor, and FIG. 8 is a diagram showing a comparison of switching time between the bipolar transistor and the MOSFET. As can be seen from FIGS. 7 and 8, the switching of the current-driven bipolar transistor is slow, and particularly when the transistor is turned off, the delay due to charge accumulation becomes large. The delay due to charge accumulation tends to increase as the amount of charge accumulation increases and the current increases, causing heat generation of the element, leading to a reduction in efficiency. For this reason, bipolar transistors are not well suited for high current, high speed switching. On the other hand, a voltage-driven MOSFET has a switching speed that is about 10 times or more that of a bipolar transistor, and is suitable for high-speed switching of a large current. Therefore, MOSF
When ET is used, the loss of the switching element can be reduced, so that the efficiency can be increased. Therefore, in the present embodiment, for example, a MOSFET is used as the switching element whose turn-off time is 1/50 or less of the pulse width modulation cycle.

【0024】しかしながら、インダクタンス素子である
駆動コイルの電流を高周波スイッチング動作させると、
オフの時に生じる逆起電圧Vは大きくなる。この逆起電
圧Vは、前述した(1)式に示す如く、スイッチングが
高速になる程大きくなり、その結果、スイッチング素子
41を保護するために入っているダイオード42を通っ
て逆電流が駆動用電源52側に流れてしまい、駆動装置
が正常に動作しなくなるという問題がある。
However, when the current of the drive coil, which is an inductance element, is subjected to a high-frequency switching operation,
The back electromotive voltage V generated when the switch is off increases. The back electromotive voltage V increases as the switching speed increases, as shown in the above-described equation (1). As a result, the reverse current flows through the diode 42 for protecting the switching element 41 to drive. There is a problem that the current flows to the power supply 52 side and the drive device does not operate normally.

【0025】これに対し、本実施形態(請求項1記載)
では、パルス変調周期で充放電を繰り返し、駆動用電源
に変調周期で逆方向電流が流れるのを防止するハイリッ
プル電流型のコンデンサ55を駆動コイルの駆動用電源
52と接地54の間に接続して構成するため、駆動コイ
ル電流の高周波スイッチングに対してコンデンサ55が
放電と充電を繰り返して調節タンクとして機能させるこ
とができる。このため、逆方向電流を駆動コイル電流の
高周波スイッチングに対してコンデンサ55が放電と充
電とを繰り返して調節タンクとして機能させることによ
り、高周波スイッチングされたモータ駆動用電源52を
平滑・直流化することなく、電源52側に流れないよう
にすることができるので、駆動装置を正常に作動させて
その信頼性を向上させることができるとともに、新たに
チョークコイル、コンデンサ及びダイオード等を設けな
いで済ませることができるので、駆動装置の小型化及び
低コスト化を実現することができる。更に、駆動コイル
通電用スイッチング素子41を、そのターンオフ時間が
パルス幅変調周期の1/50以下のスイッチング素子か
らなるMOSFETで構成するため、スイッチング素子
の損失を抑えて効率を高くすることができる。
On the other hand, this embodiment (described in claim 1)
Then, a high ripple current type capacitor 55 for preventing the reverse current from flowing to the drive power supply in the modulation cycle is connected between the drive power supply 52 of the drive coil and the ground 54 by repeating charge and discharge in the pulse modulation cycle. With this configuration, the capacitor 55 can repeatedly function as an adjustment tank by repeatedly discharging and charging in response to high-frequency switching of the drive coil current. Therefore, the capacitor 55 repeatedly discharges and charges the reverse current against the high frequency switching of the drive coil current to function as an adjustment tank, thereby smoothing and DC converting the high frequency switched motor drive power supply 52. And it can be prevented from flowing to the power supply 52 side, so that the drive device can operate normally and its reliability can be improved, and it is not necessary to newly provide a choke coil, a capacitor, a diode, and the like. Therefore, the size and cost of the driving device can be reduced. Furthermore, since the switching element 41 for energizing the drive coil is constituted by a MOSFET including a switching element whose turn-off time is 1/50 or less of the pulse width modulation period, the loss of the switching element can be suppressed and the efficiency can be increased.

【0026】さて、変調周波数は、人間の可聴周波数帯
域(20Hz〜20kHz)にあると騒音となり、ま
た、変調周波数が高くなる程、逆起電圧Vや障害電磁波
を発生し易くなり好ましくない。そこで、本実施形態
(請求項2)では、パルス幅変調回路2の変調周波数を
略20kHzに設定して構成する。このため、駆動コイ
ル51からの逆起電圧V、障害電磁波の発生及びうなり
音の発生を抑えることができる。
When the modulation frequency is in the human audible frequency band (20 Hz to 20 kHz), noise occurs, and as the modulation frequency increases, the back electromotive voltage V and obstacle electromagnetic waves tend to be generated, which is not preferable. Thus, in the present embodiment (claim 2), the modulation frequency of the pulse width modulation circuit 2 is set to approximately 20 kHz. Therefore, it is possible to suppress the back electromotive voltage V from the drive coil 51, the generation of the obstructive electromagnetic wave, and the generation of the beat noise.

【0027】(第2実施形態)モータ5の駆動コイルに
抵抗が小さい場合には、起動時に大電流が流れて駆動コ
イル51やスイッチング素子44が破壊してしまう恐れ
があり好ましくない。また、逆方向電流を防止するハイ
リップル電流型のコンデンサ55に流れる電流は、駆動
電流に比例し、コンデンサ55の許容リップル電流は、
コンデンサ容量(サイズ)に比例することから、駆動電
流が大きくなると、より大きなコンデンサ55が必要に
なるため、その大きなコンデンサが入る分回路基板が大
型するうえ、コストが増加して好ましくない。
(Second Embodiment) If the resistance of the drive coil of the motor 5 is small, a large current flows at the time of startup, and the drive coil 51 and the switching element 44 may be broken, which is not preferable. The current flowing through the high ripple current type capacitor 55 for preventing the reverse current is proportional to the drive current, and the allowable ripple current of the capacitor 55 is
Since it is proportional to the capacitance (size) of the capacitor, when the drive current increases, a larger capacitor 55 is required. Therefore, the circuit board becomes large in size corresponding to the large capacitor, and the cost increases, which is not preferable.

【0028】図9は本発明に係る第2実施形態の直流ブ
ラシレスモータの駆動装置のモータ駆動電流検出回路及
び電流制限回路の構成を示すブロック図である。まず、
電流検出回路71の直流検出抵抗で検出され、平滑回路
72で平滑されたモータ駆動電流検出電圧信号7aは、
電流制限基準電圧7bと比較回路73で比較され、電流
制限基準電圧7bよりもモータ駆動電流検出電圧7aが
大きくなった時に、速度制限電圧信号1cを無効にして
速度制限パルス信号2aのパルス幅が制限されることに
より、モータ駆動電流が制限される。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a motor drive current detection circuit and a current limit circuit of a DC brushless motor drive device according to a second embodiment of the present invention. First,
The motor drive current detection voltage signal 7a detected by the DC detection resistor of the current detection circuit 71 and smoothed by the smoothing circuit 72 is
The current limit reference voltage 7b is compared with the comparison circuit 73. When the motor drive current detection voltage 7a becomes higher than the current limit reference voltage 7b, the speed limit voltage signal 1c is invalidated and the pulse width of the speed limit pulse signal 2a is reduced. The limitation limits the motor drive current.

【0029】このように、本実施形態(請求項3)で
は、モータ駆動電流検出電圧と電流制限基準電圧を比較
して、電流制限基準電圧よりもモータ駆動電流検出電圧
が大きくなる場合に、速度制御回路1から出力した速度
制御電圧信号を無効にしてパルス幅変調回路2から出力
した速度制御パルス信号のパルス幅を制限してモータ駆
動電流を制限するように構成するため、モータ駆動電流
を制限することができる。このため、モータ5の駆動コ
イル51の抵抗が小さくなっても、起動時に駆動コイル
51やスイッチング素子41の破壊を防止することがで
きるとともに、大きなコンデンサを設けることなく逆方
向電流を防止するハイリップル電流型のコンデンサ55
のコンデンサ容量を小さくすることができる。このた
め、回路基板をより一層小型化及び低コスト化すること
ができる。
As described above, in this embodiment (claim 3), the motor drive current detection voltage is compared with the current limit reference voltage, and if the motor drive current detection voltage is higher than the current limit reference voltage, the speed is reduced. The motor drive current is limited by disabling the speed control voltage signal output from the control circuit 1 and limiting the motor drive current by limiting the pulse width of the speed control pulse signal output from the pulse width modulation circuit 2. can do. For this reason, even if the resistance of the drive coil 51 of the motor 5 becomes small, it is possible to prevent the drive coil 51 and the switching element 41 from being destroyed at the time of starting, and to prevent the reverse current without providing a large capacitor. Current type capacitor 55
Can be reduced in capacitance. Therefore, the size and cost of the circuit board can be further reduced.

【0030】(第3実施形態)通常、モータ起動信号
は、2値の電圧変化で与えられるが、起動直後の速度制
御パルス信号2aは、最大パルス幅でモータを全速運転
され、電流検出には、遅れが生じるため、電流制御回路
1の比較回路73が働かず、大電流が流れて駆動コイル
51やスイッチング素子44を破壊してしまう恐れがあ
り好ましくない。
(Third Embodiment) Normally, the motor start signal is given by a binary voltage change, but the speed control pulse signal 2a immediately after the start is used to drive the motor at full speed with the maximum pulse width. Since the delay occurs, the comparison circuit 73 of the current control circuit 1 does not work, and a large current flows, which may destroy the drive coil 51 and the switching element 44, which is not preferable.

【0031】図10は本発明に係る第3実施形態の直流
ブラシレスモータの駆動装置の時定数回路、論理積回路
及びソフトスタート回路の構成を示すブロック図、図1
1は図10に示す直流ブラシレスモータの駆動装置の起
動時のタイムチャートである。2値の電圧変化で与えら
れるモータの起動信号8aは、時定数回路81により、
徐々に上昇または下降する。この時、定数回路81の出
力8bは、パルス幅変調回路2の発振回路21の三角波
信号21aと比較回路82で比較されて、パルス波8c
に変調される。このパルス波8cと速度制御パルス信号
2aの論理積出力8dを新たに速度制御パルス信号2a
とすることで、起動直後のパルス幅を徐々に変化させ
て、モータ駆動電流を徐々に増加させるソフトスタート
を行うことができる。このソフトスタート回路により、
駆動コイル51やスイッチング素子41の破壊を防止す
ることができる。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a time constant circuit, a logical product circuit, and a soft start circuit of a DC brushless motor driving apparatus according to a third embodiment of the present invention.
1 is a time chart at the time of activation of the drive device of the DC brushless motor shown in FIG. A motor start signal 8a given by a binary voltage change is generated by a time constant circuit 81.
Gradually rise or fall. At this time, the output 8b of the constant circuit 81 is compared with the triangular wave signal 21a of the oscillation circuit 21 of the pulse width modulation circuit 2 by the comparison circuit 82, and the pulse wave 8c
Is modulated. The logical product output 8d of the pulse wave 8c and the speed control pulse signal 2a is newly added to the speed control pulse signal 2a.
By doing so, it is possible to perform a soft start in which the pulse width immediately after startup is gradually changed to gradually increase the motor drive current. With this soft start circuit,
The drive coil 51 and the switching element 41 can be prevented from being broken.

【0032】このように、本実施形態(請求項4)で
は、2値の電圧変化によって与えられるモータ起動信号
89を徐々に変化させる時定数回路81と、この時定数
回路81からの出力をパルス幅変調した信号と、速度制
御回路1から出力した速度制御電圧信号をパルス幅変調
した速度制御パルス信号との論理積を演算する論理積回
路83と、起動直後のパルス幅を徐々に変化させて、モ
ータ駆動電流を徐々に増加させるソフトスタート回路を
有するように構成するため、起動直後のパルス幅が徐々
に変化させて、モータ駆動電流が徐々に増加させること
ができるので、駆動コイル51やスイッチング素子41
に大電流を流れ難くすることができ、大電流にする駆動
コイル51やスイッチング素子41の破壊を防止するこ
とができる。
As described above, in the present embodiment (claim 4), the time constant circuit 81 for gradually changing the motor start signal 89 given by the binary voltage change, and the output from the time constant circuit 81 is pulsed. An AND circuit 83 for calculating the logical product of the width-modulated signal and the speed control pulse signal obtained by pulse-width-modulating the speed control voltage signal output from the speed control circuit 1, and gradually changing the pulse width immediately after the start-up Since the configuration is such that a soft start circuit that gradually increases the motor drive current is provided, the pulse width immediately after startup is gradually changed, and the motor drive current can be gradually increased. Element 41
It is possible to make it difficult for a large current to flow, and it is possible to prevent the driving coil 51 and the switching element 41 from becoming large current from being destroyed.

【0033】(第4実施形態)図12は本発明に係る第
4実施形態の直流ブラシレスモータの構造を示す断面図
である。図示例では、上記各実施形態の駆動回路とブラ
シレスモータをポリゴンスキャナーに一体的に設けた例
を示している。図12において、110はハウジングで
あり、このハウジング110の底部中央部には固定軸1
11が垂直に嵌入・固定されている。この固定軸111
の外周にはラジアル軸受面112(動圧空気軸受)が設
けられており、ラジアル軸受面112にはそれぞれ動圧
発生用のヘリングボーン溝113、114が周方向等間
隔に各一対形成されている。また、ラジアル軸受面11
2は円筒状の回転軸115の内周面に対向しており、ラ
ジアル軸受面112の内周面とが所定間隔を隔てること
により、固定軸111に対して回転軸115が回転可能
になっている。回転軸115の上部には、ミラー受けフ
ランジ116が形成されるとともに、ミラー押え117
およびポリゴンミラー118が取付けられている。ま
た、ミラー押え117はその中心部にアキシャル磁気軸
受119を構成するマグネット121を保持している。
アキシャル軸受119は固定軸111の軸線上で互いに
反発し合う3つマグネット120、121、122から
なり、マグネット120がマグネット121の上方で上
ケース123に装着され、マグネット122が固定軸1
11の上端に固定されることによって、回転軸115、
ミラー押え117、ポリゴンミラー118およびマグネ
ット121からなる回転体が固定軸111から上方に浮
上するように付勢され、非接触で支持されている。一
方、124はポリゴンミラー118を駆動するアキシャ
ルギャップ型の面対向型のブラシレスモータである。こ
のモータ124は、回転軸115に固定されたロータマ
グネット組立体125と、その下面に対向し、ロータマ
グネット組立体125とアキシャル方向に所定間隔離隔
して配設された駆動コイル51と、図示しないホール素
子とを有しており、ロータマグネット組立体125は界
磁用マグネット125aをヨーク125bによって回転
軸115に一体的に実装したモータ構成部となってい
る。駆動コイル51は駆動装置のコイル基板126に装
着されており、このコイル基板126は配線127を介
してハウジング110に取付けられている。
(Fourth Embodiment) FIG. 12 is a sectional view showing the structure of a DC brushless motor according to a fourth embodiment of the present invention. In the illustrated example, an example is shown in which the drive circuits and the brushless motors of the above embodiments are provided integrally with a polygon scanner. In FIG. 12, reference numeral 110 denotes a housing.
11 are vertically fitted and fixed. This fixed shaft 111
A radial bearing surface 112 (dynamic pressure air bearing) is provided on the outer periphery of the bearing, and a pair of herringbone grooves 113 and 114 for generating dynamic pressure are formed on the radial bearing surface 112 at regular intervals in the circumferential direction. . Also, the radial bearing surface 11
2 is opposed to the inner peripheral surface of the cylindrical rotating shaft 115, and the inner peripheral surface of the radial bearing surface 112 is separated from the inner peripheral surface by a predetermined distance, so that the rotating shaft 115 can rotate with respect to the fixed shaft 111. I have. A mirror receiving flange 116 is formed on the upper portion of the rotating shaft 115, and a mirror retainer 117 is provided.
And a polygon mirror 118 are attached. The mirror retainer 117 holds a magnet 121 constituting an axial magnetic bearing 119 at the center thereof.
The axial bearing 119 includes three magnets 120, 121, and 122 that repel each other on the axis of the fixed shaft 111, and the magnet 120 is mounted on the upper case 123 above the magnet 121, and the magnet 122 is fixed to the fixed shaft 1.
11, the rotation shaft 115,
The rotating body including the mirror retainer 117, the polygon mirror 118, and the magnet 121 is urged to float upward from the fixed shaft 111, and is supported in a non-contact manner. On the other hand, reference numeral 124 denotes an axial gap type face-to-face brushless motor for driving the polygon mirror 118. The motor 124 includes a rotor magnet assembly 125 fixed to the rotating shaft 115, a drive coil 51 opposed to the lower surface thereof, and spaced apart from the rotor magnet assembly 125 by a predetermined distance in the axial direction. The rotor magnet assembly 125 is a motor component in which a field magnet 125a is integrally mounted on the rotating shaft 115 by a yoke 125b. The drive coil 51 is mounted on a coil board 126 of the drive device, and the coil board 126 is attached to the housing 110 via a wiring 127.

【0034】このように、本実施形態(請求項5)で
は、上記各第1〜3実施形態の駆動装置をモータと一体
的若しくは略一体的に構成するため、駆動コイル51へ
の電流供給配線を最小限にすることができるので、大電
流の高周波スイッチングによる障害電磁波の発生を抑え
ることができる。
As described above, in this embodiment (Claim 5), since the drive devices of the first to third embodiments are integrally or substantially integrally formed with the motor, the current supply wiring to the drive coil 51 is provided. Can be minimized, so that the generation of a disturbance electromagnetic wave due to high-current high-frequency switching can be suppressed.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、高周波スイッチングさ
れたモータ駆動電流を平滑・直流化することなく、逆方
向電流を電源側に流れないようにすることができ、新た
にチョークコイル、コンデンサ及びダイオードを設けな
いで済ませることができ、駆動装置の小型化、低コスト
化及び安定化を実現することができるという効果があ
る。
According to the present invention, it is possible to prevent a reverse current from flowing to the power supply side without smoothing and DC-converting a high-frequency switched motor drive current. This eliminates the need for providing a diode, and has the effect that the drive device can be reduced in size, reduced in cost, and stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る第1実施形態の直流ブラシレスモ
ータの駆動装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a drive device of a DC brushless motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す速度制御回路の構成を示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a speed control circuit shown in FIG.

【図3】図1に示すパルス幅変調回路の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a pulse width modulation circuit shown in FIG.

【図4】図1に示す通電切換回路の構成を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an energization switching circuit shown in FIG. 1;

【図5】図1に示すスイッチング回路の構成を示す回路
図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a switching circuit shown in FIG. 1;

【図6】図5に示すスイッチング回路のスイッチング素
子の構成を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a switching element of the switching circuit shown in FIG.

【図7】バイポーラトランジスタのスイッチング波形を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing switching waveforms of a bipolar transistor.

【図8】バイポーラトランジスタとMOSFETとのス
イッチング時間の比較を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a comparison of switching time between a bipolar transistor and a MOSFET.

【図9】本発明に係る第2実施形態の直流ブラシレスモ
ータの駆動装置のモータ駆動電流検出回路及び電流制限
回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a motor drive current detection circuit and a current limit circuit of a DC brushless motor drive device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明に係る第3実施形態の直流ブラシレス
モータの駆動装置の時定数回路、論理積回路及びソフト
スタート回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a time constant circuit, a logical product circuit, and a soft start circuit of a DC brushless motor driving device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】図10に示す直流ブラシレスモータの駆動装
置のモータ起動時のタイムチャートである。
11 is a time chart when the motor of the drive device for the DC brushless motor shown in FIG. 10 is started.

【図12】本発明に係る第4実施形態の直流ブラシレス
モータの構造を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a structure of a DC brushless motor according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 速度制御回路 1a 目標速度信号 1b 回転速度信号 1c 速度制御電圧信号 1d、1e 誤差信号 2 パルス幅変調回路 2a 速度制御パルス信号 3 通電切換回路 3a 通電切換信号 4 スイッチング回路 5 モータ 7a モータ駆動電流検出電圧信号 7b 電流制限基準電圧信号 8a モータ起動信号 8b 出力 8c パルス波 8d 論理積出力 11 周波数比較回路 12 位相比較回路 13 加算回路 14 平滑回路 15 位相補償回路 21 発振回路 21a 三角波信号 22 比較回路 31 位置検出回路 32 ロジック回路 41 スイッチング素子 42 ダイオード 44 固定抵抗 51 駆動コイル 52 駆動用電源 53 電流検出素子 54 接地 55 コンデンサ 71 電流検出回路 72 平滑回路 73 比較回路 81 時定数回路 82 比較回路 83 論理積回路 110 ハウジング 124 ブラシレスモータ 126 コイル基板 127 配線 Reference Signs List 1 speed control circuit 1a target speed signal 1b rotation speed signal 1c speed control voltage signal 1d, 1e error signal 2 pulse width modulation circuit 2a speed control pulse signal 3 conduction switching circuit 3a conduction switching signal 4 switching circuit 5 motor 7a motor drive current detection Voltage signal 7b Current limit reference voltage signal 8a Motor start signal 8b Output 8c Pulse wave 8d Logical product output 11 Frequency comparison circuit 12 Phase comparison circuit 13 Addition circuit 14 Smoothing circuit 15 Phase compensation circuit 21 Oscillation circuit 21a Triangular wave signal 22 Comparison circuit 31 Position Detection circuit 32 Logic circuit 41 Switching element 42 Diode 44 Fixed resistor 51 Drive coil 52 Drive power supply 53 Current detection element 54 Grounding 55 Capacitor 71 Current detection circuit 72 Smoothing circuit 73 Comparison circuit 81 Time constant circuit 82 Comparison circuit 8 AND circuit 110 housing 124 brushless motor 126 coil substrate 127 wiring

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】目標速度信号と回転子の回転速度信号とを
比較して速度制御電圧信号を出力する速度制御回路と、
該速度制御回路から出力した速度制御電圧信号を、該速
度制御電圧信号に対応したパルス幅に変換して速度制御
パルス信号を出力するパルス幅変調回路と、モータから
出力した位置検出信号によって駆動コイルの通電を切り
換える通電切換信号を出力する通電切換回路と、該通電
切換回路から出力した通電切換信号と前記パルス幅変調
回路から出力した速度制御パルス信号とを合わせて、駆
動コイルの通電を前記パルス幅変調回路の出力パルス幅
で行うスイッチング回路とを有する直流ブラシレスモー
タの駆動装置において、前記スイッチング回路の駆動コ
イル通電用スイッチング素子をそのターンオフ時間がパ
ルス幅変調周期の1/50以下のスイッチング素子で構
成し、かつ駆動コイルの駆動用電源と接地の間にパルス
変調周期で充放電を繰り返し、駆動用電源に変調周期で
逆方向電流が流れるのを防止するコンデンサを接続して
なることを特徴とする直流ブラシレスモータの駆動装
置。
A speed control circuit for comparing a target speed signal with a rotor speed signal to output a speed control voltage signal;
A pulse width modulation circuit that converts a speed control voltage signal output from the speed control circuit into a pulse width corresponding to the speed control voltage signal and outputs a speed control pulse signal; and a driving coil that is driven by a position detection signal output from the motor. An energization switching circuit that outputs an energization switching signal for switching the energization of the motor; and a combination of the energization switching signal output from the energization switching circuit and the speed control pulse signal output from the pulse width modulation circuit, to energize the drive coil by the pulse. In a DC brushless motor driving device having a switching circuit that performs switching with an output pulse width of a width modulation circuit, a switching element for energizing a driving coil of the switching circuit is a switching element whose turn-off time is 1/50 or less of a pulse width modulation cycle. Configure and charge and discharge between the drive power supply of the drive coil and ground with pulse modulation cycle Repeatedly driving device for a DC brushless motor, characterized in that formed by connecting a capacitor to prevent the reverse current flows through a modulation cycle to the driving power source.
【請求項2】前記パルス幅変調回路の変調周波数は、略
20kHzであることを特徴とする請求項1記載の直流
ブラシレスモータの駆動装置。
2. The DC brushless motor driving device according to claim 1, wherein a modulation frequency of the pulse width modulation circuit is approximately 20 kHz.
【請求項3】前記モータの駆動電流を検出してモータ駆
動電流検出電圧を出力するモータ駆動電流検出回路と、
該モータ駆動電流検出回路から出力したモータ駆動電流
検出電圧と電流制限基準電圧を比較して、電流制限基準
電圧よりもモータ駆動電流検出電圧が大きくなる場合
に、前記速度制御回路から出力した速度制御電圧信号を
無効にして前記パルス幅変調回路から出力した速度制御
パルス信号のパルス幅を制限することにより、モータ駆
動電流を制限する電流制限回路とを有することを特徴と
する請求項1または2記載の直流ブラシレスモータの駆
動装置。
A motor drive current detection circuit for detecting a drive current of the motor and outputting a motor drive current detection voltage;
The motor drive current detection voltage output from the motor drive current detection circuit is compared with the current limit reference voltage. If the motor drive current detection voltage is higher than the current limit reference voltage, the speed control output from the speed control circuit is output. 3. A current limiting circuit for limiting a motor drive current by invalidating a voltage signal and limiting a pulse width of a speed control pulse signal output from the pulse width modulation circuit. DC brushless motor drive device.
【請求項4】2値の電圧変化によって与えられるモータ
起動信号を徐々に変化させる時定数回路と、該時定数回
路からの出力をパルス幅変調した信号と、前記速度制御
回路から出力した速度制御電圧信号をパルス幅変調した
速度制御パルス信号との論理積を演算する論理積回路
と、起動直後のパルス幅を徐々に変化させてモータ駆動
電流を徐々に増加させるソフトスタート回路とを有する
ことを特徴とする請求項3記載の直流ブラシレスモータ
の駆動装置。
4. A time constant circuit for gradually changing a motor start signal given by a binary voltage change, a signal obtained by pulse width modulation of an output from the time constant circuit, and a speed control output from the speed control circuit. A logical product circuit for calculating a logical product of a voltage signal and a speed control pulse signal obtained by pulse width modulation, and a soft start circuit for gradually increasing a motor drive current by gradually changing a pulse width immediately after startup. The driving device for a DC brushless motor according to claim 3, wherein
【請求項5】請求項1乃至4の駆動装置をモータと一体
的若しくは略一体的に構成してなることを特徴とする直
流ブラシレスモータ。
5. A direct current brushless motor characterized in that the driving device according to claim 1 is formed integrally or substantially integrally with a motor.
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