JPS61196783A - 直流モ−タの駆動装置 - Google Patents

直流モ−タの駆動装置

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JPS61196783A
JPS61196783A JP60034523A JP3452385A JPS61196783A JP S61196783 A JPS61196783 A JP S61196783A JP 60034523 A JP60034523 A JP 60034523A JP 3452385 A JP3452385 A JP 3452385A JP S61196783 A JPS61196783 A JP S61196783A
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torque
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Shigeaki Wachi
滋明 和智
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

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〕 この発明は、直流モータに対して一定のトルク特性をも
たせる駆動方式にか又わり、特に、光デイスク再生装置
のスピンドルモータに好適な小型のブラシレス直流モー
タの駆動方式に関するものである。
〔発明の概要〕
回転数と基準周波数を比較し、その差周波数に対応する
信号によって直流モータの駆動電流を制御し、定速回転
数を得るようにした直流モータのサーボ回路において、
直流モータの回転角位置をアドレス信号として読み出さ
れるメモリ回路に尚該直流モータのトルクリップルのデ
ータを格納し、読み出されたデータにより、直流モータ
の駆動電流を制御することによって1回転中に発生して
いる直流モータの回転トルクむらを除去するように制御
する。そのため、サーボループのゲインが低い場合もト
ルクむらのない充分な定速度特性が得られる。
〔従来の技術〕
従来、小型の直流モータで定トルク特性をもつものとし
て、例えば、Sin相、及び(:osin相の電流で駆
動される、いわゆるB S L(BrushSl’o’
t’Less)モータが知られている。
BSLモータは円周方卵に磁化されているロータマグネ
ットに対峙してSin相、及びC05in相で駆動され
る複数のステータコイルを配置し、5in2 θ十Co
 s 2  θ −1という一定トルク特性をもたせた
ものであるが、ロータマグネットの着磁が完全に正弦波
状になっていないと一定トルク特性が得られずトルクリ
ップル(コギング)が発生する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで、BSLモータと直結して回転するFG周波数発
電機)によって回転数を検出し、トルクむらを回転数の
エラー信号としてサーボ回路に供給し、回転数(、並び
に、トルクを一定にすることが行われているが、この場
合も、一般的にはかなり高いサーボゲインを与えないと
回転数特に、回転むらを一定にすることは出来ない。又
、サーボゲ・インを高くすると位相余裕が小さくなり発
振(乱調)状態になるという問題がある。
さらに、2相の駆動電流を得るためにロータマグネット
の磁界を検出しているホール素子が必要とされるが、ホ
ール素子は比較的高価であり、かつ、その設置場所に制
約をうけるため回転トルクを高くすることができないと
いう問題がある。
この発明は、か又る実状にかんがみてなされたもので、
ステータコイルに供給する駆動電流を電子回路によって
制御することによりホール素子を省略し、かつ、トルク
リップルをフィードホワード方式で解消するようなサー
ボ回路を設けることによって一定の回転トルクが容易に
得られるようにした直流モータの駆動方式を提供するも
のである。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は、との発明の直流モータの駆動方式を示す原理
図で、例えば1は2相又は3相の駆動電流によってドラ
イブされているブラシレスタイプの直流モータ、2は直
流モータ1の回転数に比例した交番信号を発生している
周波数発生機(FG)、3は基準周波数frとFG2の
出力周波数fmを比較して差周波数Δfを出力している
周波数比較器、4は差周波数Δfに比例する電圧を出力
しているf / v変換器、5は乗算回路、6は、Qワ
アンプ等からなるドライブ回路である。
なお、7は直流モータ1の1回転分のトルクリップルが
記憶されているメモIJ(RA、M)を示し、このメモ
リ7から読み出されたデータによって前記乗算回路5の
乗数が設定されるものである。
〔作 用〕
回転している直流モータ1の回転数に比例したFG2か
ら出力される周波数fmと基準周波数frに差があると
、差周波数Δfに相応する電圧がf/v変換器4から乗
算回路5、ドライブ回路6を介して直流モータ1に供給
されるため、このサーボ回路によって差周波数が小さく
なるように5つまり、一定の回転スピードになるような
回転サーボが付加される。
この場合、直流モータ1の磁極構造によって第2図に示
すようなトルクむら(トルクリップル)が発生すると、
サーボループのゲインを相当高く設定しても容易に取り
除くことは困難であるが、この発明の駆動方式によると
、前記メモリ7に1回転分のトルクリップルに対応する
データが直流モータ1の回転角をアドレス信号として記
憶されているから、FG2から出力される信号を回転角
のアドレス信号としてメモリ7のデータを読み出し、こ
のデータによってf/v変換器4から出力されるエラー
信号を乗算回路5においてさらに変調すると、トルクリ
ップルに対応して変化する駆動電流を直流モータ1に供
給することができる。
そのため、第2図の点線で示すようにトルクリップルを
相殺するような駆動電流がフィードホワード方式で重畳
されることになるから、回転トルクが一定となり、モー
タの回転むらが消失する。
〔実施例〕
第3図(a) 、 (b) 、 (C)は、この発明の
一実施例を示すブラシレスモーフの構造を示すもので、
第3図(alはステータコイルの平面図、第3図(b)
はロータマグネットの平面図、第3図(C)はモータの
側面図を示している。これらの図において、lla  
〜11Cはほぼ120°の角度で配置されている偏平型
のステークコイル、12は円周方向に磁化されている偏
平型のロータマグネットである。
ロータマグネット12.及びステータコイル112〜1
1Cは第3図(C)に示されているように上下に間隙を
おいて配置されており、ロータマグネット12はその回
転軸が基板16.17に取り付けられている軸受15a
、15b(15bはスラスト軸受)によって回動自在に
支持されている。
なお、前記ステータコイルlla〜IICの中央にはポ
ール13a〜13cを設は磁束密度を高く 。
することが好ましい。
このようなモータは、第4図に示すように各ステータコ
イルlla〜IICに120° の位相差でもって極性
の反転する駆動電流IA、IB、ICを供給すると、ロ
ータマグネット12がこの駆動電流IA、IB 、Ic
によって形成される磁界によって吸引、及び反撥を受け
て図示方向に回転する(各駆動電流IA、IB、ICの
極性が全部180゜反転している場合は逆回転する。)
したがって、後述するようにモータの回転位置及びその
回転角速度をPG(位相発電機)、F’G(周波数発電
機)によって検出し5その検出した信号により直流電源
を反転することにより、駆動電流IA、IB、ICを形
成し、前記ステータコイル11a〜IICに供給すると
、いわゆるブラシレス直流モータとすることができる。
第5図は、か又るブラシレス直流モータをトルクリップ
ルがないように回転させるこの発明の一実施例を示すブ
ロック図で、21は前述したような構造の直流モータ、
22はモータの回転角位置、及びそのスピードを検出し
ているPG−FG信号発生機で、例えばスリット円板と
光電素子、又は磁化された歯車と検出コイル等で構成さ
れている。
23はPG−FG倍信号ら回転角位置を示すアドレス信
号を形成するアドレス信号発生回路、24はモータにク
ランプされた、例えば光ディスクDの記録信号を読み出
しているぎツクアップ、25はピックアップ24の再生
RF信号からクロック成分を形成しているクロック発生
回路、26は回転基準となる周波数frの発振回路、2
7は前記クロック発生回路250周波数fcと基準の周
波数frを比較し、その差周波数Δfに比例した信号を
出力しているF/V変換回路、28はA/D変換器であ
る。29は前述したようにメモリ30に記録されている
トルクリップルを補償するため1のデータに基づいて乗
算を行う乗算回路で、乗算された出力値は次のD/A変
換器31においてアナログ信号に変換される。そして、
この信号によって設定された値の3相の駆動電流IA、
IB。
Icが次の切換回路32で形成される。
又、Sl 、S2は図示じない機構によってモータの起
動時と定速回転時で切り換わるスイッチを示す。
つづいて、このモータの制御回路について説明する。
スイッチS1+82を接点C側に倒しておくと、乗算回
路29の係数は一定の値が人力される。この状態で直流
モータ21を図示しないキック回路により始動して回転
させると、PG−FG信号発生機22から出力される信
号によって直流モータ21の回転角位置に対応するアド
レス信号がアドレス信号発生回路23より出力され、前
述したような位相関係にある3相の駆動電流IA、IB
、ICが切換回路32から出力されて直流モータ21の
回転が持続する。このとき、ピックアップ24から得ら
れるRF倍信号よってクロック発生回路25から回転数
に比例したクロック周波数fCが得られるから、このク
ロック周波数fCと基準の周波数frO差周波数成分に
対応したエラー信号が:パF/V変換器27から出力さ
れ、A/D変換器28に入力される。ここでデジタル信
号に変換されたのち乗数が一定となっている乗算回路2
9に入力され、再びD/A変換器31によりアナログ信
号に変換されたのち駆動電流IA、IB、ICを形成し
ている切換回路32に供給され、このフィードバックサ
ーボループによってクロック周波数fcと基準周波数f
rが一致するような回転サーボループが形成される。
しかしながら、前述したように直流モータ21の磁極構
造、駆動電流(IA、IB、IC)の波形からモータの
1回転中には第2図で示すようなトルクリップルが発生
し、この回転サーボループではトルクが一定となるよう
にすることは困難である(サーボゲインを高くするとト
ルクリップルが圧縮されるが位相余裕が小さくなりサー
ボ系が不安定になる)。
そこで、この発明の駆動方式では直流モータ21が所定
の回転数に近くなった時点でスイッチS2を接点R側に
切り換え、前記したアドレス信号発生回路23のアドレ
ス信号で読み込まれているA/D変換器28のエラー出
力信号に含まれているトルクリップル値を読み出して乗
算回路29に出力するようにする。
そのため、乗算回路29では読み出されたトルクリップ
ルに対応するデータに基づいてエラー信号のレベルが平
坦になるような演算を行う。すなわち、トルクが弱くな
る回転角位置では乗数Kが大きくなるデータがメモリ3
0から出力され、結果的に回転むらがなくなるように制
御する。
又、このようなフイービホワート9制御において、スイ
ッチS1も接点R側に切り換えておくと、ゲート回路3
3を介して、トルクリップル値がさらに連続してメモリ
30に取り適才れ、すでに入力されているデータの修正
を行わせをことができるが、この修正はゲート回路33
が所定のトルクリップル値以上になったとき開くウィン
ド9ゲートタイプにすることにより、トルクリップルが
所定値以上大きくなったときに取り込み修正することが
好ましい。
なお、メモリ30としてはアト9レス信号が入力された
のちデータが読み出され、直後に書き込みモー白どなる
ようなRAMを使用する。
さらに、修正は点線で示すように読み出したデータと取
り込まれたトルクリップルの差を出力している加算器3
4を介して行う。
第6図は、トルクリップルの圧縮を行う′前記メモリ3
0と切換回路32の具体的な他の実施例を示すもので、
前記メモリ30はRAM43によって構成されており、
前記切換回路32はROM 40、EX−OR41A、
41B、4IC,及び反転スイッチ42A、42B、4
2Cで構成されている。
ROM40 、及びRAM43はアト9レス信号がO〜
63番地の場合を例示しである。ROM40、RAM4
3に格納されているデータは回転角位置を示すアドレス
信号によって同時に読み出されるが、ROM40では3
ビツトのコート”A2.A1゜AOがそれぞれEX−O
R(41A、41B、4IC)に入力されて反転スイッ
チ42A、42B。
42Cを制御することによって第4図に示したような3
相の駆動電流IA、■B、■cをステータコイル(11
a〜11c)に供給する。他方、RAM43に格納され
ているデータは回転角位置に対応するトルクリップル値
を例えば8bitのデータaQ”’−117としたもの
で、このデータaQ−a7もアト9レス信号によって順
次読み出され、デジタルマルチプライヤ46ζこ供給さ
れる。
このデジタルマルチプライヤ46にはエラー信号が供給
されている絶対値回路44の出力が入力されているので
、エラー信号に含まれているトルクリップル値がデジタ
ルマルチプライヤ46によって平坦化されたのち次の可
変電源47に供給され、こ\で駆動電流のしはルが設定
される。なお、エラー信号の極性が例えば負の場合は、
極性検出1回路45の出力によって前記EX−OR(4
1A。
なお、スイッチS1 、S2の切り換えはPG倍信号所
定数カウントしているカウンタを、設け、その出力によ
り切り換えるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の直流モータの駆動回路
は、1回転中に発生するトルクリップル(コギンダ成分
)をあらかじめメモリに格納しておき、このデータを回
転サーボループに対してフィート9ホワード9方式で供
給しているため、直流モータの磁極構造、又は、直流モ
ータに対して大きい負荷がかった場合に発生し易いトル
クリップルを圧縮して一定回転スピードで駆動すること
ができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の概要を示す直流モータの1駆動方式
の原理図、第2図はトルクリップルの様子を示す波形図
、第3図(a) 、(bl * (c)はブラシレスモ
ータのステータコイルの平面図、ロータマグネットの平
面図、及びモータの側面図、第4図は駆動電流の波形図
、第5図はこの発明のモータの駆動方式に適用されるブ
ロック図、第6図は駆動電流をコントロールするための
他の実施例を示すブロック図である。 図中、■は直流モータ、2は周波数発生機、3は周波数
比較器、4はf/v変換器、5は乗算回路、6はビライ
ブ回路、7はトルクリップルが記臆されるメモリを示す
。 □回転献θ) トルりシーノデル情#e>*41km 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  直流モータの回転数と基準周波数を比較し、その差周
    波数に対応する信号により前記直流モータの駆動電流を
    制御して定トルク特性を得るように構成されている直流
    モータサーボ回路に対して、前記直流モータの回転角位
    置を検出するための周波数発電機と、この周波数発電機
    の出力をアドレス信号として読み出されるメモリ回路と
    、このメモリ回路から読み出されたデータに基づいて前
    記駆動電流の値を制御する乗算回路を設け、あらかじめ
    前記直流モータの1回転分のトルクリツプル値に対応す
    るデータを前記メモリ回路に格納することによつて前記
    直流モータの回転トルクむらを減少するようにしたこと
    を特徴とする直流モータの駆動方式。
JP60034523A 1985-02-25 1985-02-25 直流モ−タの駆動装置 Expired - Fee Related JPH0648914B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62217254A (ja) * 1986-03-19 1987-09-24 Fuji Xerox Co Ltd 乾式現像剤及び現像方法
JP2010207023A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Asmo Co Ltd モータ制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59165983A (ja) * 1983-03-09 1984-09-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 回転体の回転制御装置

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