JPS62171488A

JPS62171488A - ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPS62171488A
Application number: JP61010529A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwai; 広岩井
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1987-07-28

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、ブラシレスモータに係り、特に駆動回路の構
成を簡素化することにより小型化を実現した。トルクリ
ップルの少ない信頼性の高いブラシレスモータに関する
ものである。

「従来技術」従来よりブラシレスモータは、ロータの回転位相を検出
するセンサー（例えばホール素子等で構成）と、そのセ
ンサーの出力信号を電気的に処理して電流を流すべき駆
動コイルを選択し励磁電流を流す駆動回路とで構成され
ていた。第２７図はそのような従来のブラシレスモータ
の代表的な一例である３相８極６コイルの平面対向型の
フラットモータ１の構成を示す一部切截分解斜視図であ
り、第２８図はかかるブラシレスモータの駆動回路、第
２９図はこの回路の各部の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。第２７図及び第２８図において、
１１はステータヨーク、１２は口、−タヨーク、１３は
ロータヨーク１２の外周に設けられているＦＧマグネッ
ト、１４は駆動マグネット（通常８極）、１５はステー
タヨーク１１上で駆動マグネット１４と対向する位置に
設けられている駆動コイル〈通常３相６コイル）、１６
はホール素子、１７はステータヨーク１１上のＦＧマグ
ネット１３と対向する位置に設けられているＦＧセンサ
ー、１８はモータの回転軸、１９はその軸受である。駆
動コイル１５は回転軸１８を挾んで相対する２つのコイ
ル（例えば１５ａと１５ｄ）が直列に接続されて１つの
相を形成しているので３相となっている。

次にこのモータ１の駆動回路の構成及びその動作につい
て、第２８図及第２９図を併せ参照して説明する。３つ
のホール素子１６　（１６ａ、　１６ｂ。

１６Ｃ）はステータヨーク１１上において、回転軸１８
から略等距離の位置に互いに回転角１２００で設けられ
ているので、駆動マグネット１４の磁束に応じた位置信
号を互いに電気角１２０°の位相差で発生ずる。この位
置信号は差動型増幅器（差動アンプ）Ａ＋〜Ａ３で増幅
、整形されて第２９図（Ａ）〜（Ｃ）に示すような矩形
波状信号（位置信号）となる。続いてゲート回路Ｇで論
理処理されて第２９図（Ｄ）〜（１）に示すような３相
の励磁指令電圧（転流信号）となり、コイル駆動用のス
イッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を夫々駆動する
。この結果駆動コイルには第２９図ＬＪ）〜（Ｌ）に示
すような階段波形の励磁電流が流れ、ロータが駆動回転
される。

「発明が解決しようとする問題点」かかる構成の従来のブラシレスモータにおいては、位置
信号を発生するホール素子１６は駆動マグネット１４の
磁極の磁束を検出するために磁極に隣接した個所（例え
ば直下）にあることが必要であり、１１極とステータヨ
ーク１１の間の空間は複数の駆動コイル１５ａ〜１５ｆ
が占有しているので、ホール素子１６は略々ドーナツ状
の駆動コイル１５　（１５ｂ、　１５ｄ、　１５ｆと１
つ置きに）の中心部付近の狭い空間に配置せざるを得な
い。

また、各ホール素子１［ｉａ〜１６ｃは夫々１個当り２
本、の電流入力端子と２本の電圧出力端子とを有し、３
個で合計１２本の端子を配線しなければならない。また
、性能を向上させるためには駆動コイル１５を大型にし
なければならず（ｒ４４度向上のため）、従って、配線
のためのスペースや組立て作業のための余裕空間等を含
めると、モータ１全体としてかなり大きなものになって
しまう。

一方、ブラシレスモータ１のトルクリップルを小さくし
、回転精度を高めるためには、モータの相数Ｍを多くす
ること、即ちモータの多相化が必要になる。しかしその
ためにはセンサーとなるホール素子１６をモータの相数
だけ配置することが必要で、相数と同数のセンサーが必
要となる。従ってその分だけセンサーのステータヨーク
１１等への配置スペースが沢山必要になり、更にそれら
の配線もかなり多（複雑になるのでモータの大型化は避
けられない。更に、センサー信号を処理する処理回路も
センサーの数に応じて多く複雑になり、部品点数が増加
し、組立て工程も繁雑になって、モータの信頼度が低下
してしまう。等々の様々な問題点をかかえている。

「問題点を解決するための手段」本発明のブラシレスモータは、Ｍ相（Ｍ≧２）の駆動コ
イルと、この駆動コイルに励磁電流を順次切換えて流し
て回転磁界を発生させる固定子と、Ｐ極（Ｐ≧２）の駆
動磁極を有する永久磁石と、この回転磁界により回転駆
動される回転子と、この回転子の回転に応じて１回転当
りＦ個の回転信号を発生する回転信号発生装置と、起動
時には所定の周波数の起動信号に応じて、運転時にはこ
の回転信号に応じてこの駆動コイルの励１１′１１１流
を順次切換えて流す駆動回路とを具備したブラシレスモ
ータであって、上記Ｍ、Ｐ、Ｆが　Ｆ−ＭＸＰｘＮ　（
Ｎ＞Ｏ）の関係であり、前記駆動回路の転流順序を修正
する修正手段を備えたことにより、即ち、従来のモータ
において構成を複雑にしていた原因である５位置信号発
生用のホール素子及びそれに続く信号処理回路を全熱用
いずに、全（新しい構成のブラシレスモータを提供する
ことにより、従来のモータにおける上記諸欠点を解消し
たもの、である。

「実施例」第１図は本発明のブラシレスモータの第一実施例である
目印サイクル６を用いたブラシレスモータ１０の一部切
截分解斜視図である。この図において、第２７図におけ
る従来構成と同一部分には同一番号を付して、その詳細
な説明は省略する。

なお、この実施例では、モータ１０をフロッピーディス
クドライブのスピンドルモータとして使用している。こ
のスピンドルモータ１０は、その出力軸（回転軸）１８
（以下単に「軸」と記述することもある）にフロッピー
ディスク（図示せず）を固定し回転駆動するもので、後
述する方法により特定のロータ位置で回転基準信号（イ
ンデックス信号）を出力する。第２図はこのスピンドル
モータ（以下単に「モータ」と記述することもある）１
０の駆動回路の構成図を示す。なおこの実施例において
は、第２７図に示した従来のブラシレスモータ１との比
較を容易にするために、極数、相数、及びコイル数を夫
々同数としている。

ＦＧ（周波数発振器）３はＦＧマグネット２３とＦＧセ
ンサー（ｒｌａ気センサーＪと記述することもある）２
７とで構成されており、ＦＧマグネット２３はロータヨ
ーク１２の外周に配設固定され、第３図にその一部を示
す如く、例えば４８極の着磁が施されており、これをホ
ールＩＣ等の磁気センサー２７で電気信号として検出す
る。このＦＧ倍信号、第４図（Ａ＞に示すように、第３
図示の着磁パターンに対応した波形となる。即ら着磁パ
ターンのＮ−Ｓデューティサイクルは約５０％とし、目
印サイクル＠磁のみ約２７％としている。このＦＧ倍信
号、モータ回転時にデユーティ弁別ｉ？！Ｊ３４を介し
て転流信号発生器３３にクロックとして入力され、転流
信号を発生する。第５図は転流信号発生器３３の回路例
で、３個の７リツプフロツプ回路ＦＡ、ＦＥ！、ＦＣで
シフトレジスフ構成とされており、クロック信号の立上
がりエツジでデータが左から右ヘシフトしてゆく。（従
って、目印サイクル６があっても、これは立ち下りのタ
イミングが異なるだけなので、モータ１０の回、転駆動
には影響を与えない。）また、リセット入力によって初
期化され、その後クロックに従って第１表の真理値表の
如く出力が変化してゆく。

第　　１　　表更に、６個のＡＮＤゲーグー＋〜Ｇ６で、論理式に従っ
た転流信号ＸＩ（＝ＱＡ−Φｃ）、Ｙ＋（＝Ｑｃ　　・
Ｑｃ）、　　Ｚ　＋　　（＝ｉ：）＾・ΦＢ＞、Ｘ２（
−ΦＡ−Ｑｃ）、Ｙ２　（−（ｉ６・Ｑｃ）、Ｚ２＜＝
Ｑ△・Ｑｏ）が得られる。これらの信号をりイミングチ
ヤードにまとめたのが第４図（Ｂ）〜（Ｊ）であり、こ
の結果駆動コイル１６ｘ、　１６ｙ。

１６ｚには第４図（Ｋ）、（Ｌ）、（Ｍ）に示すような
励磁電流ｒｘ、ｔｙ、ｒｚが流れ、ロータ２の回転に同
期した回転磁界が発生する。これにより８極に着磁され
た駆動マグネット１４は駆動力を発生し、軸１８を回転
軸として回転する。

なお、ＦＧ倍信号得られず、駆動マグネット１４の磁極
位置が不定な起動時には起動信号発生器３１で発生させ
たクロック信号を信号切換器３２を介して転流信号発生
器３３に入力する。この時は起動信号に対応した回転磁
界が発生し、駆動マグネット１４に駆動力を発生させる
。この時、次但し、丁０　：静止起動トルク、Ｊ：慣性
負荷／Ｓ：起動クロック周波数。

Ｍ：相数、　　　　　Ｐ：極数次に、起動信号発生器３１及び信号切換器３２について
、第６図及び第７図を併せ参照して説明する。第６図は
起動信号発生器３１と信＠切換器３２の具体的構成例を
示す回路図、第７図はその回路の各部の動作を説明する
ためのタイミングチト一トである。３９は起動クロック
信号１０を発振する発振器で、例えばセラミック振動子
４１を用いて発振し、分局器４２に第７図（Ａ＞に示す
クロック信号ｉｏを供給する。モータ静止時には当然Ｆ
Ｇ倍信号ないので、分周器４２の出力端子Ｑ　＋ａから
、第７図（Ｂ）に示すような２１６分周された起動クロ
ック信号／Ｓが出力され、ＥＸ−ＯＲ回路３８の一方の
入力端子に供給される。ここで、ＥＸ−ＯＲ回路３８は
第２表に示したような入出力特性を有するので、分周器
４２からの信号Ｉｓのレベルは、ＦＧ倍信号　Ｆ（）の
レベルがＨ（高レベル）であればＥＸ−ＯＲ回路３８に
よって反転され、Ｌ（低レベル）ならば非反転で次段の
転流信号発生器３３に供給されて、前述の如く回転磁界
を発生してモータ１０を起動する。モータ１０が起動し
、ＦＧ倍信号　ＦＧのレベルがＬからＨに変化したとぎ
、微分回路４４のコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とで微分さ
れた。第７図（Ｄ）に示すようなパルスが発生し、バッ
ファーアンプＢ１で第７図（Ｅ）のような波形に整形さ
れて、分周器４２のリセット入力端子に供給される。こ
れにより分周器４２はリセットされ、その出力端子Ｑ旧
はＬとなる。この微分パルスはＦＧ倍信号ＬからＨに変
わる毎に発生されるから、ＦＧ倍信周波数ＩＦＯと発振
器３９の発振周波数（クロック信号）ＩＯとが第０式で
表される関係になると、Ｑ　＋ａはＬのままになり、Ｅ
Ｘ−ＯＲ回路３日の出力側にはＦＧ倍信号非反転で現れ
る。〈第７図（Ｂ）参照）２１５・ｆ　ＦＧ　＞　ｆ　
ｏ　　・・・・・・・・・・・・・・・　■この実施例
の場合、ＩＦ（）が約１９　Ｈｚ以上（即ちモータの回
転数で４８　ｐｐｍ以上）になると、転流信号発生器３
３には第７図（Ｆ）に示すようなＦＧ倍信号供給され、
ＦＧ（第７図（Ｃ）参照）に同期した駆動モードとなる
。モータの回転数が低下して４７　ｐｐｍ以上になると
、Ｑ　＋ａが変化して同期駆動モードから起動モードに
移行する。即ち、第８図に示すような、モータ１０の動
作に対するモードの切換えが行なわれる。

次に、効率良くトルクを得るための、固定子におけるコ
イルとＦＧセンサー２７の配置１回転子にお、ける駆動
磁極とＦＧｉｉ極の配置、１回転当りのＦＧパルス数、
及び転流順序の修正方法について第９図以下を参照しな
がら説明する。

モータ１０が発生するトルクは、駆動コイル１５　（１
５ｘ、　１５ｙ、　１５ｚ　）に夫々鎖交する磁束（図
示せず）と、コイルに流れる励磁電流Ｉ（ｌｘ。

Ｉｙ、Ｉｚ）の積に比例するから、効率良くトルクを得
るにはこの鎖交磁束の位相と励磁電流Ｉの位相とが第７
図に示ずように合致していることが肝要である。即ち鎖
交磁束の位相から見て励磁電流■が電気角で６０’毎に
転流してゆくことである。一般的にブラシレスモータは
電気角で３６００の回転角の間に２ｘＭ回（相数の２倍
）の転流が必要であり、従って転流信号発生器３３の入
力では転流回数と等しいパルス数が必要となる。ＦＧ倍
信号適宜分周して転流信号発生器３３に入力することが
できるので、分周比をＮとすれば、１回転当りのＦＧパ
ルス数Ｆは　Ｆ−ＭＸＰＸＮ（Ｐは極数）であることが
必要である。以下、本実施例では　Ｎ−１として説明し
てゆく。

第１０図は本発明のモータ１０の展開図であり、固定子
（ステータヨーク１１）上に配設されているＦＧセンサ
ー２７と、これに最も近いコイル１５（例えばコイル１
５ｘ）のセンターとが成す角度θ２と、回転子（ロータ
２）外周に配設されているＦＧｌａ極（ＦＧマグネット
２３の１＆極）と、駆動磁極（駆動マグネット１４の磁
極）とが成す角度θ１とは、次式（３）で表される関係
を有するように配設する必要がある。

（几３は整数）また、目印サイクル６は駆ｆｊＪＪｉ１極に対して次式
Ｃ）で示される相対角度をもって配設される。

（Ｗ　４は整数）この目印サイクルの配設位置は、以下に説明する信号処
理回路に対応したものの例で、処理方法によっては他の
配設位置となることもある。

次に、第１１図及び第１２図を参照して、デユーティ弁
別−転流順序修正の動作について説明する。第１１図は
かかる動作を行なう回路、即ちＦＧ倍信／　ＦＯの目印
・サイクルに応じて転流信号発生器３３に順序の修正（
リセット）パルスを送る回路の例で、この回路ではＮ−
８デユ一テイ３３％以下のパルスを弁別するように係数
の設定がなされている。第１２図は転流順序修正動作タ
イミングチャートである。この５１７１１図の回路の動
作を第１２図を用いながら簡単に説明するに、ＡＮＤゲ
ートＧ１にはクロック信号Ｉｏ　　（第７図＜Ａ＞参照
）とＦＧ倍信／ＦＱ（第１２図（Ａ）参照）とが夫々の
入力端子に入力され、ここで論理積演算がなされて、そ
の出力はｕｐ／　ｄｏｗｎカウンタ５１の入力端子Ｕに
供給される。クロック信号１０はフリップフロップ回路
ＦＦ＋にも供給されるが、この図に示すような結線によ
り、このフリツプフロツプ回路ＦＦ＋は１／２分周器と
して働くので、ＡＮＤゲートＧ２の１つの端子にはｆｏ
／２なる信号が供給されることになる。ＡＮＤゲートＧ
２のもう一方の端子にはインバータ■１により反転され
たｆ　ＦＧなる信号が供給され、ここでｆｏ／２なる信
号との論理積演算がなされて、その出力はｕｐ／ｄＯＷ
ｎカウンタ５１の入力端子ｄに供給される。

このｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ５１は入力端子Ｕにパルス
列が供給されると計数値を増し、遂にオーバーフローす
るとキャリー信号をＣ端子より出力する。

また入力端子ｄにパルス列が供給されると計数値を減じ
、遂にアンダーフローするとボロー信号をＢ端子より出
力する。従って、この回路ではＡＮＤゲーグーｌ、Ｇ２
及びフリツプフロツプ回路ＦＦ１により、ＦＧ倍信号Ｈ
のとき周波数１０のパルス列が入力端子Ｕに供給され、
ＦＧ倍信号Ｌのとぎ周波数１０／２のパルス列が入力端
子ｄに供給される。またｕｐ／　ｄｏｗｎカウンタ５１
はＦＧの立上がりで発生ずる微分パルスでリセットされ
るから、ボロー信号が出力される条件は次式（ωで示さ
れる。

、ｆｏ　ＴＦＱ−Ｄ　　ＴＦＯ（１−Ｄ　＞　＜Ｑ−・
・・・−・・・（５）ただし、Ｄ　：　ｄｕｔｙ、　Ｔ
ＦＱ　：　Ｆ　Ｇ信号の周期この不等式を計算すると、
　Ｄ＜１／３　　となる。

即らｄｕｔｙが１／３以下であればボロー信号を出力す
る。。このボロー信号はフリップフロップ回路ＦＦ２の
Φ（の出力レベル）がＨであればＡＮＤゲートＧ３を通
過してフリップフロップ回路ＦＦ３をセットする。セッ
トされたフリツプフロツプ回路ＦＦ３の出力端子Ｑ側の
出力レベルはＨとなる。

一方、インバータ１１によって反転されたＦＧ倍信号　
ＦＯは微分回路４５にも供給され、ここで微分された後
、バッファーアンプＢ２で第１２図（Ｃ）に示すような
波形（ＦＧ微分パルス）に整形されて、フリツプフロツ
プ回路ＦＦ３のリセット入力端子Ｒに供給される。即ち
、ＡＮＤゲートＧ３からの第１２図（Ｄ）の如きボロー
パルスによってフリップフロップ回路ＦＦ３はＨとなり
、その直後のＦＧ微分パルスによってＬどなる（第１２
図（Ｅ）参照）。従って第６図に示した微分回路４４及
びバッファーアンプＢ１により作られた第１２図（Ｂ）
に示すようＦＧ微分パルスのうち、この間（フリップフ
ロップ回路ＦＦ３がＨである間）に生じたパルスのみが
ＡＮＤゲートＧ４より出力される（第１２図（Ｆ）参照
）。この出力パルスを第５図示の転流信号発生器３３の
リセット入力端子へ供給することにより、転流順序修正
（リセット）パルスとしているわけである。そしてこの
転流順序修正パルスにより、第５図に示したフリツプフ
ロツプ回路ＦＡ、Ｆａ、ＦｃのＱ端子からの出力信号Ｑ
Ａ、ＱＢ、ＱＣは、第１２図（Ｇ）〜（１）に示すよう
にそれらのうちのＨレベルのもの（ここではＱａ、Ｑｃ
）がリセットされる。

その結果コイル１６の励磁電流がリセットされて（第１
２図（Ｆ）参照）、コイル１６０発生トルク異常が修正
されて第１２図（Ｋ）に示すように正常なトルクになる
。なお、０ｐ／　ｄｏｗｎカウンタ５１は、微分回路４
４及びバッファーアンプＢ！で作られた微分パルスでリ
セットされるから、次のボロー信号が出るまでは修正パ
ルスは出ない。これらの動作により目印サイクルの次の
サイクルの立上がりエツジで転流順序が修正される。但
し、正しい転流順序で回転しているときは、そのままの
順序で回転が続けられることは言うまでもない。

ｕｐ／　ｄｏｗｎカウンタ５１は定常回転数ではオーバ
ーフローすることのないように計数最大値を充分大きく
とっておくが、起動時など回転数が低い時にはオーバー
フローして不要な信号を発生してしまうので、オーバー
フローしてキャリー信号が出たらノリツブフロップ回路
ＦＦ２をセットしてＡＮＤゲートＧ３で不要なボロー信
号を止めて誤動作を防止する。

ここで、本発明のブラシレスモータの機構的構成につい
て、第１３図を参照しながら説明する。

第１３図（Ａ）、（Ｂ）は夫々本発明の第１実施例のブ
ラシレスモータを構成する駆動コイル１６ｘ〜１６ｚと
ＦＧセンサー２７の配置を示す平面図、及び駆動マグネ
ット１４とＦＧマグネット２３の磁極の配置を示す平面
図である。これらの図かられかるように、ＥＧセンサー
２７とこれに最も近い駆動コイル（例えば１６ｘ〉のセ
ンターとのなす角θ２は２２，５６、ＦＧマグネット２
３の１磁極の回転角θ３は１５°に、また目印サイクル
６のＮ磁極の回転角は４″に設定している。

以上述べた第１実施例のブラシレスモータは３相８極６
コイルの構成であったが、次に、これより性能の一暦高
い５相８極５コイルで構成したブラシレスモータになる
第２実施例について、第１４図以下を参照しながら説明
する。第１４図（Ａ）及び（Ｂ）は夫々本発明の第２実
施例のブラシレスモータを構成する駆動コイルｌｅａ〜
１６ｅとＦＧセンサー２７の配置を示す平面図、及び駆
動マグネット１４とＦＧマグネット５３の磁極の配置を
示す平面図である。また、第１５図はとのモータ２０に
使用される転流信号発生器３３′　の回路構成例であり
、両図において、第１３図に示した第１実施例と同一部
分には同一番号を付して、その詳細な説明は省略する。

５相のモータでは転流信号発生器３３′のシフトレジス
タ（５個の７リツプフロツプ回路ＦΔ〜ＦＥ等で構成）
を第１５図に示すように５段にすることで容易に構成で
き、その他の回路構成については、前述の第１実施例の
回路がそのまま使用できるので、詳細な回路構成及びそ
の動作の説明は省略する。第３表にフリップフロップ回
路Ｆ　Ａ＝　Ｆ　Ｅの夫々のＱ出力端子の出力Ｑ、八〜
ＱＥのレベル、即ち真理値表を示す。

第　　３　　表第１４図（Ａ）に示すように、駆動コイル１５は１相当
り１コイルとなり、回転角７２°等間隔で５個のコイル
１５ａ〜１５ｅを配置する。ＦＧ３は４ｏパルス８０極
で、ＦＧセンサー２７とこれに最も近い駆動コイル（例
えば１６ａ）のセンターとのなす角θ２は２２．５°、
ＦＧマグネット２３の１磁極の回転角θ３−９°として
いる。かかる構成により、第１実施例のものより一層ト
ルクリップルの少ない２回転精度の高いブラシレスモー
タが実現できる。

次に、本発明の第３実施例として欠落サイクルを用いた
ブラシレスモータ３０について、第１６図以下を参照し
ながら説明する。なお、駆動コイル１５等は第１実施例
と同じく３相８極６コイルのものを用い、駆動マグネッ
ト１４の着磁パターンも同様とするので、機構の説明に
関しては第１図を参照し、その他の構成についても第２
図等既述の構成部分と同一部分には同一番号を付してそ
の詳細な説明を省略する。第１実施例との主な相違点は
、第１７図に示すようにＦＧマグネット４３の着磁パタ
ーンが異なり、第３図示の目印サイクル６の代わりに欠
落サイクル７を設けている。

かかる構成により、第１６図の基本回路構成に従つて信
号処理が行なわれる。即ら、欠落サイクル検出回路２１
でＦＧ４からの出力信号（ＦＧ倍信号中の欠落サイクル
を検出した後、ＦＧ倍信号欠落立上りエツジを補正回路
２２で補正し、これを信号切換器３２を介して転流信号
発生器３３のクロック端子に入力する。また欠落サイク
ル検出回路２１で欠落サイクルに応じた転流順序修正パ
ルスを生成して、これを転流信号発生器３３のリセット
端子に供給している。このように、欠落サイクルを検出
することやＦＧ倍信号補正方法等が第１実施例と異なる
ので、以下それについて第１８図以降を参照しながらよ
り詳細に説明する。第１８図は欠落検出補正回路（欠落
サイクル検出回路２１と補正回路２２）の−構成例であ
り、第１９図はその動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。第１８図に示すように、ＦＧ４からの補
正前のＦＧ倍信号第１９図（Ａ＞参照）はＡＮＤゲーグ
ー４．Ｇθ、Ｇ９及びインバータ１２に供給される。イ
ンバータＩ２でＨとＬのレベルを逆転された信号は、Ａ
ＮＤゲートＧ５及び微分回路４６に供給され、更にこの
微分回路４６の出力波形はバッファーアンプＢ３で整形
されて、第１９図（Ｂ）に示すようなＦＧ微分パルスと
なる。一方発振器３９からの信号ｔｏは分周器ＤＩ、Ｄ
２１Ｄ３に供給されて、周波数を夫々４分周、２分周。

３分周されてＡＮＤゲートＧ４．Ｇ５．Ｇ８のもう一方
の端子に夫々入力され、前述の第１９図（Δ）に示す未
補正ＦＧ倍信号但しＡＮＤゲートＧ５だけは反転した信
号）との論理積がとられる。

５２及び５４はいずれも第１９図（Ｂ）図示のＦＧ微分
パルスでリセットされるｕｐ／　ｄｏｗｎカウンタであ
り、ｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ５２はＡＮＤゲート０５及
びＧ６の出力信号の状態に基いて欠落判定を行ない、Ｌ
ｌｐ／ｄＯＷｎカウンタ５４はＡＮＤゲートＧ５及びＧ
４の出力信号の状態に基いて修正パルスを生成する。ｕ
ｐ／ｄｏｗｎカウンタ５２からのボロ−１信号（パルス
；第１９図（Ｃ）参照）はアンドゲートＧ８に供給され
、ここでフリップフロップ回路ＦＦ５からのΦ出力信号
との論理積演算が行なわれ、フリップフロップ回路ＦＦ
４のリセット端子Ｒに供給される（即らボロー１パルス
でフリップフロップ回路ＦＦ４はリセットされる）。且
つこのフリツプフロツプ回路ＦＦａはｕｐ／ｄｏｗｎカ
ウンタ５４からのボロ−２信号（パルス；第１９図（Ｄ
）参照）でセットされ、第１９図（Ｅ）に示すような出
力波形となる。このフリップフロップ回路ＦＦ４のＱ出
力信号と前述の未補正ＦＧ倍信号の論理積は、第１９図
（Ｆ）に示すような立上がりエツジの補正された補正後
ＦＧ倍信号なる。

第１８図示の回路構成により、ｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ
５２からのボロー信号は欠落サイクルスタート侵におい
て欠落サイクル直前の半周期Ｔ＋の３／２倍の時間Ｔ２
のタイミング信号で発生し、またｕｐ／ｄｏｗｎカウン
タ５４からのボロ−２信号は欠落着サイクルスタート模
において欠落サイクル直前の半周期Ｔ！の２倍の時間Ｔ
３のタイミング信号で発生する（第１９図（△＞、（Ｃ
）、（Ｄ）参照）。

即ら、本来立上がりエツジがあるはずの時点でボロー信
号を発生させており、この信号が転流順序ム正パルスと
なるわけである。なお、ｕｐ／　ｄｏｗｎカウンタ５４
からのボロ−２信号とフリップフロップ回路ＦＦ５から
のΩ出力信号はＡＮＤゲーグー７にも供給され、ここで
論理積演痺が行なわれて転流信号発生器３３のリセット
入力端子Ｒに供給される。　次に、本発明の第４実施例
として、修正手段にインデックスパルスを用いたブラシ
レスモータ４０について、第２０図以降を参照しながら
説明する。なお、駆動コイル６５や駆動マグネット６４
の着磁パターン等は第１実施例と同じく３相８極６コイ
ルのものを用いて説明し、その他の構成については第２
図等既述の構成部分と同一部分には同一番号を付してそ
の詳細な説明を省略する。第２０図は本発明の第４実施
例になるモータの分解斜視図である。この図において、
６１はステータヨーク、６２はロータヨーク、６３はロ
ータヨーク６２の外縁下面に形成されたＦＧマグネット
、６４は駆動マグネット、６５は駆動コイル、６６はス
テータヨーク６１上の駆動コイル６５の外側で且つＦＧ
マグネット６３に対向する位置に形成されたＦＧパター
ンコイルである。以上の機構的構成は前述の第１及び第
３実施例と略同じであるが、修正手段用のインデックス
パルスを発生させるために、ロータヨーク６２の外縁の
一部にインデックスマグネット８を取付け、且つこのイ
ンデックスマグネット８に対向するステータヨーク６１
上の所定の位置にインデックスセンサー６７を設置して
いる点が異っている。このインデックスセンサー６７に
は例えばホール素子を含んだＩＣ（ホールＩＣ＞等を使
用する。また、ＦＧマグネット６３には複数のＮＳ磁極
が等間隔に配されており、ここで発生する磁束によって
ＦＧパターンコイル６６に銹導電流を励起させることに
よりＦＧ５を形成している。

かかる構成の第４実施例モータの信号処理について、第
２１図及び第２２図を併せ参照して説明する。第２１図
はこのモータの駆動回路の主要部（修正信号発生回路）
、第２２図はこの回路の動作を説明するためのタイミン
グチャートである。

第２１図に示すように、インデックスセンナ−６７から
の第２２図（０）図示の如きインデックスパルスは、微
分回路４７を通過するとぎ微分波形となり、更にバッフ
ァーアンプＢ４で整形されて第２２図（Ｅ）に示すよう
なインデックス微分パルスとなって、フリップフロップ
回路ＦＦｓのセット入力端子Ｓに供給される。一方、微
分回路４９にはＦＧ５から第２２図（Ａ）図示のごとき
ＦＧ倍信号供給され、ここで微分波形となり更にバッフ
ァーアンプＢ６で整形されて第２２図（Ｂ）のようなＦ
Ｇ介立上微分パルスとなって、ＡＮＤゲーグー　＋ｏの
一方の入力端子に供給される。また、微分回路４８には
ＦＧ倍信号インバータ１３により反転された後供給され
るので、更にバッフ１−アンプＢ５で整形されたＦＧ立
下り微分パルス波形は第２２図（Ｃ）に示すようにＦＧ
介立上微分パルスとは位相が略１８０°ずれたパルスと
なって、フリップフロップ回路ＦＦｏのリセット入力端
子Ｒに供給される。かかる回路構成にＪ：す、フリップ
フロップ回路ＦＦａのＱ出力はインデックス信号の立上
がりエツジの微分パルスでヒツトされ、］つＦＧ（８号
の立下がりエツジの微分パルスでリセットされる（第２
２図（Ｆ）参照）。そしてこのΩ出力信号とＦＧ倍信号
立上がりエツジの論理積が転流順序修正パルス信号（第
２２図（Ｇ）参照）、となってＡＮＤゲーグー　＋ｏか
ら出力され、転流信号発生器３３に供給されるわけであ
る。

以上説明した第４実施例におけるインデックスパルスの
代わりに、駆動磁極（駆動マグネット６４の磁極）をホ
ールＩＣ（図示せず）で検出して磁極信号を発生させ、
この信号を入力することにより、駆動磁極に応じた転流
順序の修正を行なわせる構成としてもよい。その具体的
な構成としては、第２０図におけるインデックスマグネ
ット８とインデックスセンサ６７によるインデックスパ
ルス発生機構を設ける代わりに、インデックスセンサ６
７を駆動マグネット６４に対向する個所にＨｌし、イン
デックスセンサ６７からの出力信号を分周（８極の場合
は４分周）する等して、ロータ２の１回転当り１つのパ
ルスを発生させるようにしさえすれば、その他の回路構
成は第２１図の修正信号発生回路等を使用ずればよいの
で、この実施例についての詳細な説明は省略する。

このように、本発明になるモータは前述のＦＧ倍信号応
じて速度制御をかけることにより、小型。

安価で１つ信頼性の高い速度ｔＩｊ御機構を有するモー
タとなるものである。特に、起動信号発生器用のセラミ
ック振動子４１を用いた発ｔｉ器３９からのｔｏ倍信号
基準クロックとして速度制御をかけることにより、部品
点数の増加をそれほど伴なわないでセラミック振動子４
１の発振精度と同等の回転速度精度が得られ、経済的波
及効果も大である。　なお、以上説明してきた各実施例
のモータ（１０，２０，３０，４０）に、更に回転の速
度をυＪＩＩｌする手段を設けてもよい。第２３図は回
転速度を制御する手段である速度υｊ御部５０の回路構
成例であり、前記発振器３９からのクロック信号ｔｏを
５１２０分周して　１２０ｔｈの基準周波数信号を得、
位相比較回路５５でＦＧ倍信号位相比較して、その出力
を位相補正増幅回路５６で位相補正をかけながら適宜増
幅して制御用トランジスタＴｒ１のベースに印加してい
る。この場合モータ（１０，２０，３０，４０）は３０
０ｒｐＨｌで定速回転する。

なａ３、以上の説明では駆動コイル１５．６５に関して
は３相と５相についてのみ取上げて説明してき、だが、
これらに限ることなく、例えば第２４図に示すような７
相または９相のコイル配置にしてもよい。この図におい
て（Ａ）図は８極７相。

（Ｂ）図は１０極７相の例である。これら７相の場合、
図示のようなコイル配列における各コイルの相順Ｇ、ｔ
Ｔ−＋Ｕ−＋Ｖ→Ｗ４Ｘ−＋Ｙ４Ｚ−＋Ｔｔ４５つ、隣
接コイル同士のな市内は約５１．４３°である。また、
（Ｃ）図は１０極９相、（Ｄ）図は１４極９相の例であ
る。これら９相の場合、図示のようなコイル配列におけ
る各コイルの相順はＲ−＋Ｓ→丁→Ｕ→Ｖ→Ｗ→Ｘ→Ｙ
→２→Ｒであり、隣接コイル同士のなす角は４０″であ
る。また、（Ａ）〜（Ｄ）図のコイル配置例において、
ＦＧセンサー２７とこれに最も近い駆動コイルのセンタ
ーとのなす角θ２は夫々２２．５°、　１８’　、　１
８°、　１２．８６°である。

駆動コイル（１５，６５等）の相数とトルクリップルと
の関係は第４表に示したとおりであり、これをグラフに
すると、第２５図のようになる。

この図においては、横軸が相数、縦軸がトルクリップル
（％）である。この図かられかるように、相数に略反比
例してトルクリップルは減少し、その結果回転精度が向
上する。その反面、従来のブラシレスモータでは相数が
増加すればする程コイル数やそのための配線及び信号処
理用回路構成が複雑になり、多くのスペースを必要とし
、しかもコスト高になってしまったので、実際にはトル
クリップルの多い２〜４相で我慢していた。しかしなが
ら本発明のブラシレスモータは前記のように構成したの
で、トルクリップルの少ない５相、７相、９相等で駆動
コイル等を構成しても、比較的簡潔な構成で実現できる
。そのため、従来多相の有接点モータ（ブラシ付きＬ−
タ）しか使用できなかった高回転精度が要求される′ｇ
Ｍ器にもブラシレスモータを適用することが可能となり
、機器の信頼性、精度を落さずに、モータの小形化によ
るＲ器全体としての小形化が実現できる。

更にまた、以上の説明においては［Ｇマグネット　（２
３，４３，５３，６３）を駆動マグネッ１−１４．６４
とは別個に配設するものとして説明したが、これに限ら
ず、例えば第２６図（Ａ）に示すように駆動マグネット
７４の外周面にＦＧ１ｉ極７３を配設してもよ＜　（Ｆ
Ｇセンサ７７は当然ＦＧ磁極７３に対向して取付けられ
る）、あるいは第２６図（Ｂ）、（Ｃ）に示すように駆
動マグネット８４の端面にＦＧｌａ極８３を配設しても
よい（この場合ＦＧセンサ８７は夫々上方、下方に向け
て取付けられる）。この場合、前述の各実施例より更に
コスト低減が図れる。

このように構成した本発明のブラシレスモータの駆動回
路構成部分は［Ｃ化に適しており、ＩＣ化した場合更に
小さなスペース内に収納可能となり、しかも部品点数の
低減１組立て工程の簡素化も計ることができ、その結果
信頼性も向上する。

更に速度制御部も含めてＩＣ化することもでき、この場
合より大きなスペースメリットと経済的効果が生じる。

また、本発明のブラシレスモータをフロッピーディスク
ドライブ装置に適用した場合、転流順序修正パルスはデ
ータのリード、ライト（読み自き）を制御するいわゆる
インデックス信号として用いることが可能であり、更に
またＶＴＲのドラム駆動用モータに適用した場合には、
同様に転流順序修正をパルスヘッドを切換えるｐｕ倍信
号して用いることも可能である。これらの場合にも従来
のモータを使用している現行機種に比べて部品の点数を
削減でき、機器の小形化、高信頼化が図れ、しかもコス
ト低減等の経済的波及効果も大きい。

「効果」本発明のブラシレスモータは以上詳述したように構成し
たので、従来のブラシレスモータのようなホール素子等
の位置検出素子を配設するスペースが不要であり、従っ
て配線する必要もないので、部品点数を少なくしく９、
従って組立て工数も減少し得るのでモータの信頼性が向
上すると共に小形化に貢献し且つ安価に実現でき、特に
トルクリップルの少ない多相モータにおいてこれらの特
長を一層発揮し、しかもＩＣ化が容易に実現出来る等様
々な特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブラシレスモータの第一実施例で、あ
る目印サイクルを用いたブラシレスモータの一部切截分
解斜視図、第２図はスピンドルモータの駆動回路の構成
を示す図、第３図はＦＧマグネットの＠磁パターンを示
す図、第４図はＦＧ倍信号波形図、第５図は転流信号発
生器の回路図、第６図は起動信号発生器と信号切換器の
具体的構成例を示す回路図、第７図はその回路の各部の
動作を説明するためのタイミングチャート、第８図はモ
ータの回転速度に対するモードの切換え動作を示す図、
第９図は駆動コイルに鎖交する磁束。駆動コイルに流れる励磁電流、及び駆動コイルに発生す
るトルクとの関係を示す波形図、第１０図は本発明のモ
ータの展開図、第１１図はデユーティ弁別−転流順序修
正回路の構成例、第１２図は転流順序修正動作タイミン
グチャート、第１３図（Ａ）、（Ｂ）は夫々本発明の第
１実施例のブラシレスモータを構成する駆動コイルとＦ
Ｇセンサーの配置を示す平面図、及び駆動マグネットと
ＦＧマグネットの磁極の配置を示す平面図、第１４図（
Ａ）、（Ｂ）は夫々本発明の第２実施例のブラシレスモ
ータを構成する駆動コイルとＦＧセンサーの配置を示す
平面図、及び駆動マグネットとＦＧマグネットの磁極の
配置を示す平面図、第１５図は５相の転流信号発生器の
回路構成図、第１６図は本発明のブラシレスモータの第
三実施例である欠落サイクルを用いたブラシレスモータ
の回路図、第１７図はＦＧマグネットの着磁パターン、
第１８図は欠落検出補正回路の一構成例回路図、第１９
図は欠落検出補正回路の動作を示すタイミングチャート
、第２０図は修正手段にインデックスパルスを用いた本
発明第４実施例の分解斜視図、第２１図はこの実施例の
修正信号発生回路、第２２図はその動作を説明するため
のタイミングチャート、第２３図は速度制御部の回路構
成図、第２４図は７相及び９相のコイルの配置例、第２
５図は相数とトルクリップルの関係を示すグラフ、第２
６図（Ａ）〜（Ｃ）はＦＧ磁極を駆動マグネットの外周
面または端面に配設したＦＧの変形例を示す斜視図、第
２７図は従来のブラシレスモータの一部切截分解斜視図
、第２８図は従来のブラシレス、モータの駆動回路図、
第２９図はその駆動回路の各部の動作を説明するための
タイミングチャートである。２・・・ロータ、３〜５−　Ｆ　Ｇ　（Ｆ　ｒｅｑｕｅ
ｎｃｙ　　Ｇｅｎ−ｅｒａｔｏｒ）　、５・・・目印サ
イクル、７・・・欠落サイクル、８・・・インデックス
マグネット、１０．２０．３０゜４０・・・ブラシレス
（スピンドル）モータ、１１゜６１・・・ステータヨー
ク、１２．６２・・・ロータヨーク、１４，６４，７４
．８４・・・駆動マグネット、１５．６５・・・駆動コ
イル、１６・・・ホール素子、１７．７７．８７・・・
ＦＧセンサー、１８・・・回転軸、１９・・・軸受、２
１・・・欠落サイクル検出回路、２２・・・補正回路、
２３，４３．５３．６３・・・ＦＧマグネット、２７・
・・磁気センサー、３１・・・起動信号発生器、３２・
・・信号切換器、３３・・・転流信号発生器、３日・・
・ＥＸ−ＯＲ回路、３９・・・発撮器、４１・・・セラ
ミック振動子、４２・・・分周器、４４〜４９・・・微分回路、５０・・・速度制御部、５
１゜５２　、５４−　ｕｐ／　ｄｏｗｎカウンタ、５５
−・・位相比較回路、５６・・・位相補正増幅回路、６
６・・・ＦＧパターンコイル、６７・・・インデックス
センナ−１７３゜８３・・・ＦＧ１１極、Ｂ１〜Ｂ３・
・・バッファーアンプ、Ｄ１〜Ｄ３・・・分周器、ＦＡ
〜ＦＥ、ＦＦＩ〜ＦＦ６・・・フリツプフロツプ回路、
Ｇ１〜Ｇ　＋ｏ・・・ＡＮＤゲート、■１〜■３・・・
インバータ、Ｔｒ７　・・・トランジスタ。Ｔ　４　目７５　日ｔＡ　）　　ＩＩＩ−−−−、−ｍ−・−−”ｒｌｒＡ４ＦＡ才１０１ｉブ　１１　０７１２の７　１４　云７２１　囚 ’ｉ　２０　　哨（Ａン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（８）７２ジ記（Ｃ）畠−２の　リ］／ね？　２７１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の駆動コイルと、該駆
動コイルに励磁電流を順次切換えながら流すことにより
回転磁界を発生させる固定子と、Ｐ極（Ｐは２以上の整
数）の駆動磁極を有する永久磁石と、該回転磁界により
回転駆動される回転子と、該回転子の回転に応じて１回
転当りＦ個の回転信号を発生する回転信号発生装置と、
起動時には所定の周波数の起動信号に応じて、運転時に
は該回転信号に応じて該駆動コイルの励磁電流を順次切
換えて流す駆動回路とを具備したブラシレスモータであ
って、上記Ｍ（駆動コイルの相数）、Ｐ（駆動磁極の極
数）、Ｆ（１回転当りの回転信号発生数）がＦ＝Ｍ×Ｐ
×Ｎ（Ｎは正の整数）の関係であり、かつ前記駆動回路
の転流順序を修正する修正手段を備えたことを特徴とす
るブラシレスモータ。
（２）修正手段は、回転信号が１サイクルのパルスが他
のパルスとデューティの異なる目印サイクルを少なくと
も１つ有し、該目印サイクルに応じて駆動回路の転流順
序を修正するようにした特許請求の範囲第１項記載のブ
ラシレスモータ。
（３）修正手段は、回転信号が１サイクルのパルスが欠
落している欠落サイクルを少なくとも１つ有し、該欠落
サイクルに応じて駆動回路の転流順序を修正するように
した特許請求の範囲第１項記記のブラシレスモータ。
（４）修正手段は、回転子の回転に応じて１回転当り少
なくとも１つのインデックスパルスを発生するインデッ
クスパルス発生器を備え、該インデックスパルスに応じ
て駆動回路の転流順序を修正するようにした特許請求の
範囲第１項記載のブラシレスモータ。
（５）修正手段は、駆動磁極に応じた磁極信号を発生す
る磁極信号発生器を備え、該磁極信号に応じて駆動回路
の転流順序を修正するようにした特許請求の範囲第１項
記載のブラシレスモータ。
（６）回転信号発生装置よりの回転信号に応じてモータ
の回転を制御するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項乃至第５項記載のブラシレスモータ。