JPS59129598A - 直流モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオテープレコーダの駆動モータ等に使用
する直流モータに関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、ビデオテープレコーダのキャプヌタンモータやシ
リンダモータやリールモータに１μ流モータを使用し、
動作モード（録画・再生、スタンバイ・停止等）に応じ
て各モータの動作を切換えている。すなわち、録画・再
生モードでは、キャプスクン七−夕やシリンダモータは
回転速度全所定の値に保つ速度制御が行なわれ、リール
モータはテープテンンヨンを一定に保つようにテンショ
ン（２） 制御が行なわれている。スタンバイ・停止モードでは、
すべてのモータを停止させる。

近年、乾電池を使用するポータプル型のビデオテープレ
コーダが広く使用され、電池寿命を伸ばすために、モー
タの消費電力を極力小さくすることが望まれてきた。特
に、モータを停止させるスタンバイ・停止モードにおい
て、直流モータの制御・駆動用回路の電流により回路損
失が生じ、不要な電力損失を招いていた。

発明の目的 本発明は、そのような点を考慮し、モータ停止時での回
路損失を小さくした直流モータを提供するものである。

発明の構成 本発明の直流モータは、上記の目的を達成するために、
マグネットとコイルを有する電磁力発生部と、前記電磁
力発生部の出力を検出する検出部と、前記検出部の出力
に応じて制御される電流または電圧をｌｉ′ｉＩ記電磁
力発生部に供給する制御・駆動部と、前記制御・駆動部
に入力されＭｉｌ記電磁力発生部への′重力供給を（３
） 強制的に零にする停止信号を発生する停止指令部とを具
備し、＠記制御・駆動部は、基ｌｆｔ−電流を得る基準
電流源回路手段と、前記基準電流に応じた電流を出力す
る定電流源全複数個有する定電流旋回路手段とを含んで
構成され、かつ、前記停止信号による電力供給停止動作
に連動して少なくとも１個の前記定電流源の出力電流を
零もしくは小さくなるように構成したもので、モータ停
止時での電力消費を大幅に小さくできるものでるる。

実施例の説明 本発明にもとづいてブラシレス形の直流モータを構成し
た実施例を第１図に示す６第１図において、電磁力発生
部（１）は３相のコイル（イ）（ハ）（ハ）と多極着磁
されたマグネットｃ２υからなり、コイルｔ２２（ハ）
（ハ）に流れる電流とマグネッ）　（ａｌ）の界磁磁束
によって電磁力を弁生じ、マグネッ）　（２１）を回転
駆動させている。検出部（２）はたとえば周波数発生器
にて構成され、マグネッ）　ＣＩ！］）の回転速度に比
例した周波数　　　□の信号Ａを得ている。検出部（２
）で検出された周波数信号Ａは制御・駆動部（３）に入
力される。制御・（４） 駆動部（３）は、検出部（２）の周波数信号Ａの周期に
対応した電圧信号Ｂを得る制御器（４）と、電圧信号Ｂ
の大きさに対応した電流または電圧を所定のコイルに印
加して電力を供給する駆動器（５）によって構成されて
いる。

制御器（４）はたとえばサンプル・ホールド式周期−電
圧変換器にて構成されている。すなわち、周波数信号Ａ
を波形整形してパルス信号になし、パルス信号の立下り
エツジより所定時間幅の第１パルスと第２パルスを連続
的に作り出し、第２パルスによってコンデンサの電荷を
放電する。第２パルヌがなくなると所定の電流にて充電
され、コンデンサの端子電圧は周波数信号Ａの周期に比
例または略比例した波瀬値をもつ三角波状の信号となる
。その波高値を第１パルスによってサンプリングし、ホ
ールド用のコンデンサに保持するようにしている。

駆動器（５）は、位置検出部（７）のホール素子（至）
（ホ）（イ）に所定電圧鳳を与え、マグネッ）　ｔｇｌ
）の磁界をホール素子（至）翰（イ）にて検出すること
によりマグネット（５） Ｃ２１）の回転位１釘に応じた３相信号を得て、その信
号に基づいて対応する１個のコイルに電力（電流と電圧
）を供給している。マグネッｌυの回転に伴ってホール
素子（ハ）（イ）（ハ）の出力が変化し、電力を供給す
るコイルを切換えて所定方向への回転が持続するように
している。

すなわち、電磁力発生部（１）と検出部（２）と制御・
駆動部（３）によって、電磁力発生部（１）の出力であ
るマグネット？ηの回転速度を所定の値に制御する速度
制御ループを構成している（位置検出部（７）はコイル
への電流路を切換えるための信号を作るものであり、速
度制御ループに直接的な関係はない）。

なお、αυとθのはそれぞれ直流電源である。

このような直流モータの回転・停止は、停止指令部（６
）の停止信号ＳＴによって切換えている。すなわち、停
止信号ＳＴが低い時（ＳＴ＝ＯＶ）には、ｉＪ述の速度
制御ループが動作してマグネット？刀を所定速度で回転
駆動する。停止信号ＳＴが高い時（ｓＴ−Ｖｏｃ）には
制御・駆動部（３）の駆動器（５）の動作にょシミ磁力
発生部（１）のコイル（イ）（ハ）（ハ）への電流（電
力）供給（６） 荀強制的に零にする（たとえば、各コイル（４）脅（ハ
）に電流を供給する３個の駆動トランジスタのべ一ヌ・
エミッタ曲を、停止信号ＳＴに応動する３１固のトラン
ジスタによってすべてショートさせる）。

さて、本発明のｉｔｌ流モータでは、停止信号ＳＴが高
い時（電力供給の停止時）に、制御・駆動部（３）にお
ける電力１１−１費が小さくなるようにしている。

第２図に制御・駆動部（３）で使用する基準電流源およ
び定電流、源の構成を表わす電気回路図を示す。

まず、停止信号ＳＴはＯｖとして、その回路動作につい
て説、明する。基準電流源回路ｑ１１は自己帰還形の基
準電流源を形成し、起動回路（３ｚによりトリガされて
、所定の基準電流ｉ５全得ている。すなわぢ、１２−１
．−０の時に抵抗（１１１）を介してトランジスタ（１
１２）は活性となり、コレクタ電流１１が流れる。電流
ｉ、によってトランジスタ（１０６）（１０７Ｘ１０９
）　（さらに（１１，５Ｘ１２６）（１４１）　）が活
性とな９、トランジスタ（１０９）のコレクタ側より電
流１２が出力される。電流１２は抵抗（１０１Ｘ１０２
）とトランジスタ（１０３）に流れ、トランジスタ（１
０４）のベース電位が高くな）、そのコレ（７） クタ電流ｉ、が流れ出す。コレクタ電流１ｇは電流１２
に正帰還され、１２０色をさらに大きくする。トランジ
スタ（１０３）のコレクタ電流とべ一ヌ・エミッタ電圧
の非線形性により、１２の増加に対してトランジスタ（
１０４）のベース電位の増加は少なくなり、ｉ６がめま
り増加しなくなる。その結果、正方ｉ）速ループの利得
が１以下となり、上述の正帰還ループは所定の電流１２
およびｉ３になると平衡状態に落ちつく、このとき、抵
抗（１１４）を介してトランジスタ（１１３）がオンと
なり、トランジスタ（１１２）　ｅオフにする。従って
、起動回路９鎚の電流１１は零となっている。

上述の正帰還動作によシ、基￥ｉ−電流源回路い１１は
所定の基準電流ｉ３を得ている。市１流ｉ、はトランジ
スタ（１０６に１０７に１０９　Ｋ１１５Ｘ１２６Ｘ１
４１）、抵抗（１０８Ｘ１１０）（１１６）（１２７Ｘ
１４２）のカレントミラーの基準電流となり、出力電流
１４１１５．１６は電＠、ｉ５に比例または略比例する
。

のカントミラーにより電流ｉ４に比例または略比例（８
） した複数の電流が定電流源出力用トランジスタ（１２０
Ｘ１２２Ｘ１２４）のコレクタ側より猶荷回路Ａに供給
され、所要の動作を行なうように構成されている（たと
えば、差動回路のエミッタ電流や電流源負荷として利用
される）。また電流ｉ５は定電流源回路の勇の基準電流
となり、トランジスタ（１２８Ｘ１２９）（１３１Ｘ１
３３Ｘ１３５）、抵抗（１３０Ｘ１３２Ｘ１３４Ｘ１３
６）のカレントミラーにより電流１５に比例または略比
例した複数の電流が負荷回路Ｂに供給され、所要の動作
全行なうように構成されている。さらに、電流ｉ６は定
電流源回路彊の基ｑ−電流となり、トランジスタ（１４
３）（１４４）（１４６）、抵抗（１４５Ｘ　１４７）
のカレントミラーにより反転され、トランジスタ（１４
８）（１４９Ｘ１５１Ｘ１５３）、抵抗（１５０Ｘ１５
２Ｘ１５４）のカレントミラーにより電流ｉ６に比例寸
たは略比例した電流１７．１６が出力される。電流１７
は抵抗（１５５）に流れ、所定の電圧伯を得ている。

その電圧は、トランジスタ（１５６）のエミッタフオロ
ワトトランジスタ（１５７）のエミッタフォロワヲ介シ
て出力され、ホール素子（４）翰＠の電源電圧ＶＨとな
っている（ＶＨ−５Ｖ）。

（９） 次に、停止信号ＳＴが高くなると（ＳＴ−Ｖｃｃ）、第
１図の電磁力発生部（１）のコイル（ハ）□（ハ）への
電力供給を停止させると共に、第２図の電流低域回＠咽
のトランジスタ（１６２）と（１６４）がオンとなる。

トランジスタ（１６２）がオンになると起動回路いｚの
トランジスタ（１１２）がオフになり（ｉ、−０）、ト
ランジスタ（１６４）がオンになると基準電流源回路（
３１１のトランジスタ（１０４）がオフになる（ｉ３＝
Ｏ）。その結果、ｉ、−〇となり、各定電流源回路１３
３）閾幀の電流もすべて零となり、モータ停止時の制御
・駆動部（３）での電力消費を小さくしている。

いま、各定電流源の出力電流が２５０μＡであるものと
し、制御・駆動部（３）での定電流源出力部分が８０本
あるものとすれば、２５０μＡ　Ｘ　８０　＝　２０ｍ
Ａの電流が流れている。直流電源０υの電圧をｖｃＣ＝
９Ｖとすれげ、９Ｖ　Ｘ　２０ｍＡ　＝　１８０ｍＷに
相当する。す々わち、モータ停止時では１８０ｍＷの回
路損失が軽減されることになる。

さらに、第２図の構成では、モータ停止時にホール素子
−（７）翰への電圧（電力）供給も停止して（１０） いる。通常、ホール素子の感度が似いために、がなり大
きな″電力を供給している。いま、ホール素子の内部担
；抗ｆｆ１．にΩとすれば、ｖＨ−５Ｖでめるから、５
　Ｖ／Ｉ　ＫΩＸ３＝１．５＋ｎＡの電流をホール素子
（ハ）（４）（ハ）に供給している。従って、１５ｍＡ
　Ｘ　９　Ｖ　＝　１３５ｍＷ（７）電力がモータ停止
時にさらに軽減される。

その結果、モータ停止時での電力消費が著しく小さくな
り（３１５ｍＷの軽減）、電池寿命の増加を図ることが
できる。また、モータは停止状態にあるため、制御・駆
動部（３）の内部回路を動作させる定電流源出力全零に
しても、他の部分に損害を与えることはない。同様に、
ホール素子への電力供給を零にしても、損害を与えるこ
とはない。

また、停止信号ＳＴがＶ。ｐらＯｖにかわると、起動回
路ｔａ２１の動作により基準電流源回路賄１の基準電流
１３がすみやかに作り出され、定電流源回路＋３３１　
（３４１（３５）の出力電流は所定値になり、ホール素
子（至）（イ）（ハ）には所定の電圧■Ｉ（が供給され
る。ホール素子（ハ）ＣＩ＃（ロ）の出力に対応したコ
イルに電流（電力）が供給され、マグネッ）　Ｇ２１）
は起動・加速され、定速回転状（１１） 態にすみやかに移り、ていく。

Ａｉ＋述の実施例では、基準電流源回路（３１１の基１
４？、電流を零にするようにしたが、本発明はそのよう
な場合に限定されるものではない。第１図の制御・駆動
部（３）に使用される基準電流、源および定電流源の他
の構成を表わす電気回路図を第３図に示す。

第３図の基準電流源回路（３Ｉ）、Ｉツ動回路（社）、
定゛巾：流源回路Ｌ：Ｉ３１　ｃｑ４］　Ｌ３５）の構
成動作は…１述の第２図の構成、動作と同一であり１．
説明を省略する。本実施例では、停止信号ＳＴが商くな
ると（モータ停止時）、電流低減回路０１）のトランジ
スタ（１，７２）と（１７４）がオンニする。トランジ
スタ（１７２）がオンになるとトランジスタ（１２６）
の出力電流ｉ５を吸引し、定電源回路＋３４１の内部の
基準電流（トランジスタ（１２８Ｘ１２９Ｘ１３１）（
１３３）（１３５）、抵抗（１３０Ｘ１３２Ｘ１３４Ｘ
１３６）のカレントミラーへの入力電油、）が零または
小さくなり、負荷回路Ｂへの電７Ｍ１供組を小さくする
。トランジスタ（１７４）がオンになるとトランジスタ
（１４１）の出力電流　　　１１６を吸引し、定電流源
回路（３ＩＪ）の内部の基準電流が零または小さくなり
、出力電流ｉ、、ｉ８が零または（１２） 小さくなり、ホール素子ｔＩＦｊ（４）（イ）への電力
供給を小さくする。その結果、モータ停止時での制御・
駆動部（３）での′電力消費は小さくなる。また、本実
施例では、モータ停止時でも電流供給を必要とされる回
ＦｐＩ（ｆ、を荷回路Ａ）への電流は、定電流源回路ｍ
３］により供給きれ続けている。

このように、モータ停止時に少なくとも１個の定電流源
の出力電流を零捷たは小さくするならば、モータ停止時
の消費電力が小きくなる。特に、基′１１１電流源回路
の基Ｂ？、電流を零または小さくする方法や、″４１．
数個の定電ｔＡｔ源を有する定電流源回路の内部の基準
電流を零または小さくする方法を用いるならば、同時に
沙数個の定電流源の出力電流が零または小さくなり、そ
の効果は大きい。

なお、ｎ１Ｊ述の実施例ではモータの回転速度を制御す
るようにしたが、本発明はそのような場付に限らず、モ
ータの出力トルクを制御するようにしても良い（テンシ
ョン制御）。また、ブラシレス形の自流モータに限らず
、ブラシ付の直流モータにも適用できる。さらに、回転
形の直流モータに（１３） 限らず、モータ町動部が直進移動するようにしても良く
、本発明に含まれることはいうまでもない。

その他、本発明の主旨を変えずして種々の変形が可能で
ある。

発明の効果 以上本発明の直流モータによれば、モータ停止時での電
力消費が大幅に小さくでき、従って、本発明にもとづい
て、ポータプルビデオテープレコーダ用のキャプスタン
モータやシリンダモータやＩＩ−ＪＬ／モータを構成す
るならば、スタンバイ・停止モードでの電力消費が著し
く小さくなり、乾電池の使用可能時間が長くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表わす図、第２図は第１図
の制御・駆動部にて使用される基準電流源回路と定電流
源回路の構成を表わす図、第３図は第１図の制御・駆動
部にて使用される基準電流源回路と定電流源回路の他の
構成を表わす図である。 （１）・・・電磁力発生部、（２）・・・検出部、（３
）・・・制御・駆（１４） 動部、（４）・・・制御器、（５）・・・駆動器、（６
）・・・停止指令部、（７）・・・位置検出部、（ｉｌ
ｌ　（ＩＺ・・・直流電源、シ１）・・・マグネット、
（４）（２）（ハ）・・・コイル、（ハ）（イ）（イ）
・・・ホール素子、＋３＋＋・・・基準電流源回路、（
３２１・・・起動回路、＋３３１　（３４）＋３５）・
・・定電流源回路、＋３８）　＋４１１・・・電流低減
回路代坤人　　　森　　本　　義　　弘 （１５） 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マグネットとコイルを有する電磁力発生部と、前記
   電磁力発生部の出力ｆ、に出する検出部と、前記検出部
   の出力に応じて制御される電流または電圧ｆｃ＠記電磁
   電磁力発生部給する制御・駆動部と、前記制御・駆動部
   に入力され前記電磁力発生部への電力供給を強制的に零
   にする停止信号を発生する停止指令部とを具備し、前記
   制御・駆動部は、基準電流を得る基準電流源回路手段と
   、前記基準電流に応じた電流を出力する定電流源全複数
   個有する定電流源回路手段とを含んで構成され、かつ、
   前記停止信号による電力供給停止動作に連動して少なく
   とも１個の…］記定電流源の出力電流を零もしくは小さ
   くなるように構成したことを特徴とする直流モータ。 ２、　停止信号による電力供給を零にする動作に（１） 連動して、基準電流源回路手段の基準電流を零または小
   さくしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   直流モータ。 ３、停止信号による電力供給を零にする動作に連動して
   、定電流源回路手段の内部の基準電流を零または小さく
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直流
   モータ。