JPS6235356B2

JPS6235356B2 -

Info

Publication number: JPS6235356B2
Application number: JP54013606A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamauchi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-02-08
Filing date: 1979-02-08
Publication date: 1987-07-31
Also published as: JPS55106095A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、例えばレコードプレーヤなどに使
用して好適な無刷子直流モータの、特に、駆動回
路に関する。

無刷子直流モータとして、ロータの回転角位置
に無関係に常に一定の回転トルクが得られるよう
にしたものが知られている。

第１図〜第４図は、この種の無刷子直流モータ
の一例で、磁界が正弦波状になるようにロータマ
グネツトが着磁されるとともに、互いに位相が90
度異なる２相正弦波交流電流を、２相のステータ
コイルに流すことにより、ロータの回転角に無関
係に常に一定のトルクが得られ、トルクむらのな
い回転をなすようにしたものである。

すなわち、第１図はこの無刷子直流モータの一
例の縦断面を示すもので、１は回転軸、２はロー
タマグネツト、３はロータヨークで、ロータマグ
ネツト２はロータヨーク３に被着されている。

ロータマグネツト２は複数極に着磁された永久
磁石が用いられるもので、第２図に示すように例
えば８極に着磁されるとともに、これによる磁界
が正弦波状になるように着磁されている。

また、ステータコイルは２相設けられるもの
で、第３図に示すようにロータマグネツト２より
の磁界に対して互いに同相となる位置に配置され
ている巻線ブロツクC₁とC₂が直列に接続されて
第１のステータコイル４が形成され、また、同様
にロータマグネツト２よりの磁界に対して互いに
同相となる位置に配されている巻線ブロツクC₃
とC₄が直列に接続されて第２のステータコイル
５が形成される。そして、これら第１及び第２の
ステータコイル４及び５はロータマグネツト２に
対向するように配されるとともに互いに電気角で
90゜の奇数倍だけ異なる位置に配されている。

また、２個のステータコイル４及び５に対応し
てロータマグネツト２の磁界を検出するための検
出素子として２個のホール素子６及び７が設けら
れる。すなわち、ホール素子６はステータコイル
４と電気角で同相となる位置に、ホール素子７は
ステータコイル５と電気角で同相となる位置に、
それぞれ配されるとともに、２個のホール素子６
及び７は、第３図に示すようにロータマグネツト
２よりの磁束を検出する位置で、かつ、互いに電
気角で90゜異なる位置に配置される。

第４図は、この無刷子直流モータの駆動回路の
一例を示すもので、２個のホール素子６及び７に
は、端子８を通じて直流電流Ｉが供給されてい
る。

したがつて、ロータマグネツト２の回転に応じ
て、ホール素子６及び７には正弦波電圧が得ら
れ、この電圧が直線性を有する増幅回路９及び１
０に供給される。すなわち、ホール素子６及び７
の出力に得られる正弦波電圧がオペレーシヨナル
アンプ（以下オペアンプという）１１及び１２の
正及び負入力端子間に印加され、このオペアンプ
１１及び１２の出力により、正弦波電圧の正の半
サイクル期間にはそれぞれトランジスタ１３及び
１５が導通状態となつて、これを通じてステータ
コイル４及び５に電流が流れ、負の半サイクル期
間にはそれぞれトランジスタ１４及び１６が導通
状態となつてこれを通じてステータコイル４及び
５に電流が流れる。

したがつて、ステータコイル４及び５には、ホ
ール素子６及び７より得られた電圧に比例した電
流が供給される。

すなわち、ロータの回転角をθとすれば、一方
のステータコイル４に鎖交する磁束φ_１及び他方
のステータコイル５に鎖交する磁束φ_２は、 φ_１＝φ_nsinθ ……(1) φ_２＝φ_ncosθ ……(2) で表わされる。ただしφ_nは定数である。

また、２個のホール素子６及び７によつてロー
タマグネツト２よりの正弦波状に変化する磁界が
検出され、これらホール素子６及び７には、検出
磁界に比例した電圧が発生し、これが増幅回路９
及び１０に供給されるから、各ステータコイル４
及び５に流れる電流i₁及びi₂は、 i₁＝Ksinθ ……(3) i₂＝Kcosθ ……(4) となる。但し、Ｋは回転角θに無関係の値で、完
成したモータでは電流Ｉが一定ならば定数であ
る。

したがつて、ステータコイル４及び５により力
F₁及びF₂は、 F₁＝i₁・φ_１＝φ_nKsin²θ ……(5) F₂＝i₂・φ_２＝φ_nKcos²θ ……(6) したがつて、ロータマグネツト２が受ける力Ｆ
は、Ｆ＝F₁＋F₂ ＝φ_nＫ（sin²θ＋cos²θ）＝φ_nＫ ……(7) となり、ロータの回転角θに関係なく一定のもの
となる。

このように、この無刷子直流モータによれば、
磁界が正弦波状になるようにロータマグネツトを
着磁するとともに２相のステータコイルに、互い
に位相が90度ずれた２相正弦波交流信号を通電す
ることにより、ロータの回転角に無関係に常に一
定のトルクを得ることができ、トルクむらのない
直流モータが実現できるものである。

ところで、上述の例のように、ロータマグネツ
トよりの磁界を２個のホール素子で検出し、その
検出出力から直接的にステータコイルに流す正弦
波電流をを形成するようにした場合には次のよう
な欠点がある。

すなわち、ホール素子の検出出力には直流オフ
セツト電圧が発生し、したがつてステータコイル
に流れる正弦波電流に直流分が含まれる。このた
め正弦波の正の区間と負の区間との長さが異な
り、これがトルクリツプルの原因となる。

また、ホール素子は同一材料で構成されたもの
であつても、その積感度は同じではなく、バラツ
キがある。したがつて、その出力電圧にもバラツ
キが生じ、上述の例の場合、ホール素子６の出力
電圧とホール素子７の出力電圧が同じにならず、
これもトルクリツプルの原因となる。

さらに、ロータマグネツトに対し、その磁界が
正確に正弦波状になるように着磁することは困難
で、通常、着磁むらを生じる。上述の例では、こ
の着磁むらのあるロータマグネツトよりの磁界を
検出することによりステータコイルに供給する正
弦波信号を形成することになり、ステータコイル
に流れる電流は正しい正弦波にはならない。これ
も、トルクリツプルの原因となる。

この発明の第１の目的は、上述の欠点を一掃で
きるようにした無刷子直流モータを提供しようと
することにある。

すなわち、この発明は、ステータコイルに供給
する正弦波電流を得るに当たつて、ロータマグネ
ツトよりの磁界を検出して、その検出出力を利用
するのではなく、正確な正弦波信号の情報を記憶
させておき、この記憶情報をロータの回転速度に
応じ、かつ、各ステータコイルに加わるロータマ
グネツトよりの磁界に同期して読み出すようにす
るものである。

この発明の第２の目的は、メモリーより読み出
されたデジタル情報をデジタル的に処理した信号
によつてモータを駆動できるようにすることにあ
る。

すなわち、メモリーより読み出されたデジタル
情報をアナログ信号に戻し、このアナログ信号を
直流アンプ（オペアンプ）を通じてステータコイ
ルに供給するようにした場合には、直流アンプで
の直流オフセツト電圧によりトルクリツプルを生
じるので、この発明ではこれをも回避できるよう
にするものである。

以下、この発明による無刷子直流モータの一例
を、第５図以下を参照しながら説明しよう。

第５図で、２０及び２１はリードオンリーメモ
リーで、この例では、メモリー２０と２１とでは
記憶される情報の位相が互いに90度異なるように
される。例えば、一方のメモリー２０には第６図
Ａに示すように正弦波の正の半サイクル分の情報
が、他方のメモリー２１には第６図Ｂに示すよう
に、第６図Ａの波形に対して90度位相がずれた状
態の正弦波の半サイクル期間分の波形が全波整流
されたような波形の情報が記憶される。

また、２２は例えばロータの回転軸に同軸的に
設けられた歯数Ｎの周波数発電機で、これよりは
ロータの１回転当たりくり返し数Ｎで、周波数が
ロータの回転速度に応じたものとなる信号FGが
得られる。そして、この例では、この信号FGに
同期してメモリー２０及び２１より波形情報を読
み出すようにするもので、このためメモリー２０
及び２１には周波数発電機２２の歯数に基づいて
サンプリングされた波形情報が記憶されている。

すなわち、例えば、周波数発電機２２の全歯数
Ｎが512個で、ロータマグネツト２が８極着磁さ
れている場合には、ロータの１回転当たり、正弦
波磁界は４周期であるので、正弦波磁界の1/2周
期分に対応する周波数発電機２２の歯数は64であ
る。そこで、正弦波磁界に対応して正弦波信号を
得るには、第６図Ａ及びＢに示し波形をそれぞれ
64個のサンプリングパルスでサンプリングし、そ
の各値をメモリー２０及び２１に記憶しておき、
これを信号FGに同期して読み出すようにすれば
よい。

すなわち、この例の場合、第６図Ａ及びＢに示
す各波形がサンブリング数64個でサンプリングさ
れ、そのサンプリングレベルが、それぞれ例えば
８ビツトのデジタル量に変換されて、メモリー２
０及び２１のそれぞれの０番地から63番地に記憶
される。

一方、２５及び２６はカウンタで、これは周波
数発電機２２よりの信号FGを計数してリードオ
ンリーメモリー２０及び２１のアドレスを指定し
て各デジタル情報を読み出すものである。

この場合、周波数発電機２２より得られる信号
FGは正弦波状であるため、信号FGはアンプ２３
を通じてシユミツトトリガ回路２４に供給されて
パルス整形されてパルスＰ_FGとされ、このパルス
Ｐ_FGがカウンタ２５及び２６に供給される。

この場合、前述の(7)式を満足するようにするた
めには、ロータマグネツト２よりの磁界に同期し
てメモリー２０及び２１から波形情報を読み出す
ようにしなければならない。すなわち、例えばス
テータコイル４に印加される磁界が立ち上がりの
零クロス点であるロータマグネツトの回転角位置
からメモリー２０及び２１の読み出しを０番地か
ら順次開始する必要がある。

このため、この例では次のようになされる。

すなわち、この例ではステータコイル４と電気
角で同相となる位置に配置されたホール素子２７
（従来例のホール素子６に対応）にてロータの回
転に伴つてロータマグネツト２よりのステータコ
イル４に与えられる正弦波状磁界EH_S（第７図
Ｃ）と同相の磁界が検出され、その出力Ｅ_Sがリ
ミツタ回路２８に供給されてこれより矩形波信号
Ｌ_S（第７図Ｄ）が得られる。そして、この信号
Ｌ_Sの立ち上がりによりフリツプフロツプ回路２
９がトリガされてこれより信号Ｌ_Sが1/2分周され
た信号CS₂（第７図Ｅ）が得られ、さらにこの信
号CS₂の立ち上がりによりフリツプフロツプ回路
３０がトリガされてこれより信号CS₂が1/2分周
された、したがつて信号Ｌ_Sが1/4分周されたCS₄
（第７図Ｆ）が得られる。そして、この信号CS₄
によりカウンタ２５及び２６はリセツトされる。

この信号CS₄は、ロータの１回転につき１回の
立ち上がりを有し、しかもこの立ち上がりの時点
はステータコイル４に与えられる磁界EH_Sの立ち
上がりの零クロス点Ｐに相当する。したがつて、
カウンタ２５及び２６はステータコイル４に与え
られる磁界EH_Sが零クロス点Ｐであるロータの回
転角位置でリセツトされ、その直後のパルスＰ_FG
から順次「１」，「２」，「３」……と計数される。
すなわち、磁界EH_Sに同期して、メモリー２０よ
りのデジタル波形情報の読み出しがなされ、ま
た、磁界EH_Sに対して90度進相した磁界EH_C（第
７図Ｊ）に同期してメモリー２１よりのデジタル
波形情報の読み出しがなされる。

こうして読み出された８ビツトのデジタル情報
は次のようにして、パルス幅変調信号に変換され
る。

すなわち、３１及び３２はその出力にパルス幅
変調信号を得るフリツプフロツプ回路、３３はパ
ルスＰ_FGのくり返し周波数よりも高い周波数の信
号Ｐ_Oを得る発振器、３４は信号Ｐ_Oを計数する８
ビツトのカウンタ、３５及び３６はデジタル比較
回路である。

なお、３７及び３８は禁止ゲート回路で、後述
するように起動時のみゲートが閉じられ、定常状
態ではゲートが開の状態とされている。

そして、前述したようにメモリー２０及び２１
よりはパルスＰ_FG（第８図Ｃ）に同期して第８図
Ａに示すようなデジタル情報D₀，D₁，D₂……が
それぞれ読み出され、これがデジタル比較回路３
５及び３６に供給される。この場合、図では理解
しやすいようにデジタル情報D₀，D₁，D₂……を
アナログ的なレベルで示したがこれら情報D₀，
D₁，D₂……は８ビツトの２進符号である。

一方、パルスＰ_FGはオア回路３９及び４０をそ
れぞれ通じてフリツプフロツプ回路３１及び３２
のセツト端子に供給されて、フリツプフロツプ回
路３１及び３２がパルスＰ_FGによりセツトされ
る。

また、これと同時に、パルスＰ_FGによりカウン
タ３４がリセツトされる。したがつて、カウンタ
３４では、このパルスＰ_FGの時点から発振器３３
よりの信号Ｐ_O（第８図Ｂ）が「０」「１」「２」
……と計数される。そして、デジタル比較回路３
５では、メモリー２０より読み出された８ビツト
の情報とカウンタ３４よりの８ビツトの計数情報
が比較され、一方、デジタル比較回路３６では、
メモリー２１より読し出された８ビツトの情報と
カウンタ３４よりの８ビツトの計数情報が比較さ
れ、それぞれ、両情報の全ビツトの状態が一致し
たとき、一致出力パルスＰ_ES及びＰ_EC（第８図Ｄ
参照）が得られ、これがそれぞれ禁止ゲート回路
３７及び３８を通じてフリツプフロツプ回路３１
及び３２のリセツト端子に供給される。

したがつて、フリツプフロツプ回路３１よりは
パルスＰ_FGの時点を前縁とし、パルスＰ_ESの時点
を後縁とするパルス幅のパルス幅変調信号Ｐ_WSが
得られ、フリツプフロツプ回路３２よりはパルス
Ｐ_FGの時点を前縁とし、パルスＰ_ECの時点を後縁
とするパルス幅のパルス幅変調信号Ｐ_WCが得られ
る（第８図Ｅ参照）。

この場合、図からも明らかなように、メモリー
２０及び２１よりのデジタル情報に一致するカウ
ント情報となるパルスＰ_Oのカウント数はデジタ
ル量に比例するので、各パルス幅は各デジタル量
に比例する。したがつて、パルス幅変調信号Ｐ_WS
及びＰ_WCの各々のパルスの幅は、第６図Ａ及びＢ
の波形の各サンプリングレベルに比例したものと
なる。

また、このパルス幅変調信号Ｐ_WS及びＰ_WCは、
定常回転状態では、メモリー２０及び２１の情報
量が正弦波の1/2周期分であるため、1/2周期分毎
に同じ信号がくり返すようなものとなる（第７図
Ｇ及びＬ）。

したがつて、この信号Ｐ_WS及びＰ_WCをそれぞれ
ステータコイル４及び５に供給するようにした場
合には正弦波の全波整流信号がステータコイル４
及び５に供給されたのと等価であり、正弦波が供
給されたことにならない。

そこで、この例ではパルス幅変調信号Ｐ_WS及び
Ｐ_WCはスイツチ回路４１及び４２にそれぞれ供給
されるとともに、このスイツチ回路４１及び４２
が磁界EH_S及びEH_Cに同期して切り換えられるよ
うにされる。

４３及び４４は定常回動駆動状態におけるスイ
ツチ回路４１及び４２の切り換え信号を得るフリ
ツプフロツプ回路で、フリツプフロツプ回路４３
はカウンタ２５よりのキヤリーパルスCA（第７
図Ｈ）によりトリガされてその状態が反転するよ
うにされ、またフリツプフロツプ回路４４はカウ
ンタ２６よりの計数値が「32」となつたときに得
られるパルスP₃₂（第７図Ｍ）によりトリガされ
てその状態が反転するようにされる。

ここで、キヤリーパルスCA及びパルスP₃₂はと
もにそれぞれステータコイル４及び５に加わる正
弦波回転磁界EH_S及びEH_Cの1/2周期期間毎に表
われ、しかもそれぞれ正弦波磁界EH_S及びEH_Cの
零クロス点の位置で表われる。そして、後述する
ように、起動回転状態から定常回転状態に移ると
きに、フリツプフロツプ回路４３及び４４はリセ
ツトされて、それぞれ出力SW_S（第７図Ｉ）及
びSW_C（第７図Ｎ）は「１」の状態とされてお
り、この状態からキヤリーパルスCAにより、あ
るいはパルスP₃₂により各フリツプフロツプ回路
４３及び４４はトリガされて出力SW_S及びSW_C
の状態が反転するようにされている。

したがつて、フリツプフロツプ回路４３の出力
SW_Sは磁界EH_Sに同期して、フリツプフロツプ
回路４４の出力SW_Cは磁界EH_Cに同期して、そ
れぞれ正弦波磁界の正の半サイクル区間では
「１」の状態、負の半サイクル区間では「０」の
状態となる。

そして、これら出力SW_S及びSW_Cがそれぞれ
オア回路４５及び４６を介してスイツチ回路４１
及び４２に供給されて、スイツチ回路４１及び４
２は、それぞれ出力SW_S及びSW_Cが「１」の状
態のときには図の状態に切り換えられ、「０」の
状態のときには図の状態とは逆の状態に切り換え
られる。

そして、スイツチ回路４１及び４２が図の状態
に切り換えられるときは、フリツプフロツプ回路
３１及び３２の出力Ｐ_WS及びＰ_WCが「１」である
期間でトランジスク４７，４８及びトランジスタ
５１，５２がそれぞれオンとなり、それぞれ正の
電圧の得られる端子５９及び６０より図中、実線
の矢線A₀，B₀で示すような向きの駆動電流がス
テータコイル４及び５に流れる。また、スイツチ
回路４１及び４２が図の状態とは逆の状態に切り
換えられるときは、フリツプフロツプ回路３１及
び３２の出力Ｐ_WS及びＰ_WCが「１」である期間で
トランジスタ４９，５０及びトランジスタ５３，
５４がオンとなり、図中、点線の矢線A₁，B₁で
示すように、スイツチ回路３１及び３２が図の状
態に切り換えられるときと逆向きに端子５９及び
６０より駆動電流がステータコイル４及び５に流
れる。

すなわち、実線矢印の方向が正の電流の方向で
あるとすると、点線矢印の方向の電流は負の電流
となる。そして、定常状態では、前述のように、
フリツプフロツプ回路３１及び３２の出力Ｐ_WS及
びＰ_WCは正弦波に対応したパルス幅変調信号であ
るので、各ステータコイル４及び５にほぼ正弦波
状電流が供給された場合と同様の状態となる。

なお、インダクタンス５５、コンデンサ５６、
また、インダクタンス５７、コンデンサ５８は、
それぞれローパスフイルタを構成するもので、そ
れぞれステータコイル４及び５に流れる電流の高
周波成分を除去するためのものである。なお、実
用上は、このローパスフイルタを設けなくても充
分な動作をする。

こうして、ステータコイル４及び５に、これら
に与えられる磁界EH_S及びEH_Cに同期した電流が
供給されて、前述の第(7)式を満足する駆動がなさ
れるものである。

この場合、フリツプフロツプ回路３５の出力
CS₄の立ち上がりにより１回転毎にカウンタ２５
及び２６がリセツトされるので、１回転の中途で
カウント誤差が生じても、次の１回転では新たに
カウントが開始されるので、カウント誤差による
波形の歪はほとんど無視できるものである。

以上は、この発明による無刷子直流モータの定
常回転時における動作であるが、モータの起動時
には、ロータは回転していないので、周波数発電
機２２よりは信号FGは得られず、このままでは
起動はできない。そこで、この例では起動時を考
慮して次のようにしている。

すなわち、例えばスタートスイツチを押すと、
端子６１を通じてスタートスイツチを押している
期間だけ「１」となる信号が得られ、これがオア
回路６２を通じてスイツチ回路６３に供給され
て、その「１」となる期間だけスイツチ回路６３
が図の状態とは逆の状態に切り換えられ、このス
イツチ回路６３より「１」に立ち上がる信号SP
（第７図Ａ）が得られる。そして、このパルスSP
がオア回路３９及び４０をそれぞれ通じてフリツ
プフロツプ回路３１及び３２のセツト端子に供給
されてこれがセツトされ、その出力Ｐ_WS及びＰ_WC
（第７図Ｇ及びＬ）は「１」の状態になる。パル
スSPは、また、フリツプフロツプ回路６４のセ
ツト端子に供給されてこれがセツトされ、これよ
り「１」に立ち上がる信号SF（第７図Ｂ）得ら
れる。この出力SFはそれぞれ禁止ゲート回路３
７及び３８に供給されて、出力SFが「１」であ
る期間、禁止ゲート回路３７及び３８は閉の状態
とされる。したがつて、出力SFが「１」である
間は、フリツプフロツプ回路３１及び３２にはリ
セツトパルスが与えられないため、出力Ｐ_WS及び
Ｐ_WCは「１」の状態のままとなる。

一方、リミツタ回路２８の出力Ｌ_Sがゲート回
路６５に供給される。また、ステータコイル５と
電気角で同相となる位置に配置されたホール素子
６６（第４図のホール素子７に対応）にてロータ
マグネツト２よりの磁界EH_C（第７図Ｊ）が検出
され、その検出電圧がリミツタ回路６７に供給さ
れてこれより矩形波信号Ｌ_C（第７図Ｋ）が得ら
れ、この信号Ｌ_Cがゲート回路６８に供給され
る。

そして、フリツプフロツプ回路６４の出力SF
がこれらゲート回路６５及び６８に、そのゲート
信号として供給される。そして、ゲート回路６５
及び６８が、出力SFが「１」である間、開の状
態とされる。したがつて、ゲート回路６５及び６
８が開である期間、これを通じてリミツタ回路２
８及び６７の出力信号Ｌ_S及びＬ_Cが、それぞれオ
ア回路４５及び４６を通じてスイツチ回路４１及
び４２にその切り換え信号として供給される。

この信号Ｌ_S及びＬ_Cはそれぞれステータコイル
４及び５に加わる正弦波磁界EH_S及びEH_Cに同期
した信号であり、信号Ｌ_S及びＬ_Cが「１」である
期間はそれぞれ磁界EH_S及びEH_Cの正の半サイク
ル期間に相当し、信号Ｌ_S及びＬ_Cが「０」である
期間は、それぞれ磁界EH_S及びEH_Cの負の半サイ
クル期間に相当する。そして、このときフリツプ
フロツプ回路３１及び３２の出力Ｐ_WS及びＰ_WC
は、前述したように常に「１」の状態の信号であ
る。したがつて、ステータコイル４及び５に加わ
る磁界が正弦波磁界の正の半サイクルである期間
では、スイツチ回路４１及び４２はそれぞれ図の
状態に切り換えられて、ステータコイル４及び５
にはそれぞれ実線の矢線A₀及びB₀で示す向きで
一定の電流が流れ、一方、ステータコイル４及び
５に加わる磁界が正弦波磁界の負の半サイクル期
間である期間では、スイツチ回路４１及び４２は
それぞれ図の状態とは逆の状態に切り換えられ
て、ステータコイル４及び５にはそれぞれ点線の
矢線A₁及びB₁で示すように実線矢線A₀及びB₀の
向きとは逆向きに一定の電流が流れる。すなわ
ち、モータはいわゆるスイツチング駆動の状態と
され、起動がなされる。

なお、このとき、フリツプフロツプ回路６４の
出力SFはカウンタ２５及び２６のイネーブル端
子に供給されて、この出力SFが「１」である間
は、すなわち、起動時は、シユミツトトリガ回路
２４よりのパルスＰ_FGがカウンタ２５及び２６で
計数されないようにされている。

こうしてモータの起動がなされて、ロータが回
転を始め、ロータの回転角位置がホール素子２７
で、磁界EH_Sの最初の立ち上がりの零クロス点Ｐ
を検出する位置になると、前述したように、フリ
ツプフロツプ回路３０の出力CS₄が「１」に立ち
上がり、これによつてカウンタ２５及び２６がリ
セツトされるとともにフリツプフロツプ回路６４
がリセツトされて、その出力SFは「０」にな
る。すると、カウンタ２５及び２６が計数可能状
態となり、パルスＰ_FGの計数が「１」，「２」……
と開始される。そして、前述したように、このカ
ウンタ２５及び２６の出力によりメモリー２０及
び２１から各波形情報が順次読み出される。

そして、出力SFが「０」になることから禁止
ゲート回路３７及び３８が開の状態となり、フリ
ツプフロツプ回路３１及び３２にリセツトパルス
が供給されるようになり、フリツプフロツプ回路
３１及び３２の出力Ｐ_WS及びＰ_WCは前述したよう
にパルス幅変調信号となる。

一方、出力SFが「０」になることからゲート
回路６５及び６８が閉じて、その出力が「０」に
なる。したがつて、その後はスイツチ回路４１及
び４２はフリツプフロツプ回路４３及び４４の出
力SW_S及びSW_Cにより切り換えられるものであ
るが、フリツプフロツプ回路４３及び４４は、出
力SFの立ち下がりによりリセツトされて、その
出力SW_S及びSW_C（第７図Ｉ及びＮ）は「１」
の状態とされる。そして、その後は前述のように
フリツプフロツプ回路４３はカウンタ２５よりの
キヤリーパルスCAにより、フリツプフロツプ回
路４４はカウンタ２６よりのパルスP₃₂により、
それぞれ状態が反転させられて、出力SW_S及び
SW_Cにより磁界EH_S及びEH_Cにそれぞれ同期し
てスイツチ回路４１及び４２が切り換えられる。

このようにしてモータは起動状態から定常回転
駆動状態に移行する。

なお、起動回転駆動のときと定常回転駆動のと
きとで、スイツチ回路４１及び４２の切り換え信
号を変えるようにしたのは、定常回転状態では高
精度の信号を切り換え信号として用いる方が、よ
り良好な回転駆動状態を得られるからで、リミツ
タ回路２８及び６７の出力Ｌ_S及びＬ_Cが充分な精
度で得られれば、起動時と定常時とでスイツチ回
路４１及び４２の切り換え信号を変える必要はな
い。

ところで、定常回転駆動状態で、例えば外力に
よりロータの回転が強制的に停止されてしまつた
ような場合には、パルスＰ_FGがなくなるので、こ
のままではモータは回転を続けることができなく
なつてしまう。そこで、この例では、次のように
される。

すなわち、アンプ２３を通じた周波数発電機２
２よりの信号FGが速度検出回路６９に供給され
て、これより信号FGの周波数に比例した電圧が
得られ、これがレベル検出回路７０に供給され
る。そして、ロータの回転数が低くなつて、速度
検出回路６９の出力電圧が一定値を越えると、こ
のレベル検出回路７０の出力に「１」に立ち上が
る信号が得られ、これがオア回路６２を通じてス
イツチ回路６３に供給されて、これがオンとされ
る。したがつて、スイツチ回路６３よりは起動時
と同様に「１」に立ち上がるパルスSPが得ら
れ、ステータコイル４及び５にはスイツチング的
に電流が流れて、起動時と全く同様の駆動がなさ
れる。そして、回転速度が上がれば、前述と同様
にして起動回転駆動状態から定常回転駆動の状態
に戻り、回転は持続する。

また、この例では速度制御ができるように工夫
されており、次のようになされる。

すなわち、パルス幅変調信号を形成するのに使
用される発振器３３は可変周波数発振器とされ
る。この発振器３３の出力信号Ｐ_Oの周波数が変
わると、カウンタ３４での信号Ｐ_Oの計数時間が
変わるから一致パルスＰ_ES及びＰ_ECの発生時点が
変わり、したがつて、パルス幅変調信号の個々の
パルス幅が変えられて発生トルクが可変されるこ
とになる。

そこで、速度検出回路６９よりの回転速度に応
じた電圧がサーボ回路７１に供給されてこれより
速度変化に応じた電圧が得られ、これが可変周波
数発振器３３に供給されて、その発振周波数が制
御されて、回転速度が一定となるように制御され
るものである。

以上述べたようにして、この発明によればロー
タマグネツトよりの磁界を検出素子で検出し、そ
の検出出力からステータコイルに供給する正弦波
電流を形成するのではなく、歪のない正弦波情報
をメモリーに記憶しておき、このメモリーより正
弦波情報をロータマグネツトよりの磁界に同期す
るとともにロータの回転に同期した信号により読
み出し、この読み出した情報からステータコイル
に流す電流を形成するようにしたので、検出素子
としての２個のホール素子のゲイン差や、直流オ
フセツト電圧に起因するトルクリツプルは生じな
いという顕著な効果がある。

また、ロータマグネツトよりの磁界が正しく正
弦波状でないことによる影響も、ステータコイル
に流れる電流には全くない。

また、この発明においては、メモリーより読み
出されたデジタル情報はアナログ信号に変換する
ことなく、デジタル的に処理してステータコイル
に供給するようにしたので、メモリーより読み出
した後において、直流オフセツト電圧を発生する
部分がなく、トルクリツプルのない好適な回転ト
ルクを得ることができる。

また、この発明ではパルスによりステータコイ
ルをドライブするようにしたので、図の例のよう
に、終段の回路は単一電源駆動にすることがで
き、電池を電源として用いる場合に有利であると
いう利点がある。

なお、ロータマグネツトによる磁界に対してス
テータコイルに流れる電流を同期させるようにす
る方法は、図の例に限るものではなく、例えばロ
ータヨークの外周の所定の位置に永久磁石をマー
カとして被着し、このマーカ磁石の位置を例えば
ホール素子で検出し、これを基準として同期をと
るようにしてもよい。

また、パルス幅変調信号Ｐ_WS及びＰ_WCにより信
号Ｐ_Oよりもさらに高い周波数の一定周波数の信
号をゲートすることによりパルス幅変調信号から
パルス数変調信号を形成し、このパルス数変調信
号を終段回路に供給するようにしてもよい。

また、終段回路において、ステータコイルに流
れる電流の向きを変えるに当たつて、図の例で
は、電流の通路を切り換えるようにしたが、コイ
ルの巻き始め端と巻き終わり端とをひつくり返す
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は無刷子直流モータの一例の構造を示す
断面図、第２図及び第３図はその説明のための
図、第４図は従来の無刷子直流モータの駆動回路
の要部の一例の回路図、第５図はこの発明による
無刷子直流モータの駆動回路の一例の系統図、第
６図，第７図及び第８図はその動作の説明のため
の波形図である。２はロータマグネツト、４及び５はステータコ
イル、２０及び２１はメモリー、２２は周波数発
電機、２５及び２６はカウンタ、３１及び３２は
パルス幅変調信号を得るフリツプフロツプ回路で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１磁界が正弦波状になるように着磁されたロー
タマグネツトと、互いに電気角で90度の奇数倍だ
け異なる位置に配置された２相のステータコイル
と、ロータの回転速度に応じてくり返し周波数が
変わる信号を得る信号発生器と、上記信号発生器
よりの信号のくり返し数と上記ロータマグネツト
よりの磁界との関係を考慮したサンプル数で正確
な波形の正弦波信号がサンプリングされ、そのサ
ンプリング値がデジタル情報に変換されて順次記
憶されたメモリーと、上記信号発生器の出力信号
を計数して上記メモリーの番地を指定するカウン
タと、上記ロータマグネツトの回転角位置をその
磁界を検出することにより検出する位置検出手段
と、この位置検出手段の出力信号より上記ロータ
マグネツトよりの磁界の立ち上がり又は立ち下が
りの任意の零クロス点を検出した時点を基準にし
て上記カウンタでの番地計数を開始させるように
したカウンタ制御手段と、上記メモリーより上記
ロータマグネツトよりの磁界に同期して正弦波信
号のデジタル量を読み出すための読み出し手段
と、上記メモリーから読み出されたデジタル情報
をパルス幅変調信号またはパルス数変調信号に変
換する変換手段と、上記変換手段の出力信号が上
記ステータコイルに供給されるとともに上記ステ
ータコイルに加わる磁界の正の半サイクル期間
と、負の半サイクル期間とで上記ステータコイル
に流れる電流の向きが逆になるように切り換えら
れて駆動されるようにするための駆動回路とを設
けた無刷子直流モータ。