JPS63287386A

JPS63287386A - ブラシレスモ−タ

Info

Publication number: JPS63287386A
Application number: JP62121150A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Otogawa; 音川　光弘; Hiroyuki Takimoto; 滝本　宏之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1988-11-24

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関し、詳しくはその出力ト
ルクを適正に制御する装置に関するものである。

［従来の技術］第６図はブラシレスモータの構成例を示す断面図である
。同図はその一例として、キャプスタンモータを示して
おり、回転軸１をメタル軸受３およびボールベアリング
４で軸支する。２は軸受ハウジング、６はうす巻き状コ
イルであり、ステータヨーク５上に複数配列され、これ
に対向するようにしてロータヨーク９に多極マグネット
７が配置されている。

多極マグネット７はブツシュ８およびロータヨーク９を
介して回転軸１と接合し、伴って回転する。ｌＯはＦＧ
マグネットであり、ロータヨーク９ノ外周上ニピッチの
細い超多極着磁が施されることによって形成されている
。　１１は磁気検知素子としての磁気抵抗素子であり、
ＦＧマグネット１ｏとの組合わせにより、回転軸１の回
転状態に応じてＦＧパルスを出力する。すなわち、回転
数が速くなればパルス幅は短くなり、遅くなれば長くな
る。１２はホール素子であり、多極マグネット７の位相
を検知し、コイル６への電流供給をスイッチする機構の
一端となる。１９は制御対象としてのブラシレスモータ
である。

第７図はブラシレスモータが発生するトルク変動を示す
線図である。一般に、３相ブラシレスモータでは、コイ
ルにおける磁束分布は同図（＾）に示すように正弦波に
なる。各相のコイルは、磁極数ｎの場合、互いに（２／
３・３６０／ｎ　）度づつ位相をずらしてステータヨー
ク５上に固着し、これにより３相の磁束変化を生ずる。

このことと、各々のホール素子１２の出力から同図（Ｂ
）に示すようなタイミングで電流が各々の相のコイル６
に流れるため、発生するトルクは同図（Ｃ）に示すよう
な形となり、トルクリップルが生じる。これにより回転
軸１の回転ムラが発生する。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、回転ムラΔＮとトルクリップルＴは、回転に
係る部位のイナーシャＪと回転数Ｎを介しての関係にあるため、特に回転数の遅いキャプスタンモー
タでは、このトルクリップルによる回転ムラが大キ＜、
従ってこの様なブラシレスモータを用いた磁気記録再生
装置においては、音声信号のワウフラッタや映像信号の
ジッタとして問題となっていた。このため、イナーシャ
Ｊを大きくしてこの問題に対処していたためモータの軽
量化、ひいては、このようなモータが適用される機器に
おける軽量化の大きな障害となっていた。

そこで、本発明は上述した従来の問題点に鑑み、回転ム
ラの原因であるトルクリップルを減少あるいはほとんど
無くすることによってモータの回転性能をあげるととも
に、かかるモータの軽量化に対する大ぎな可能性を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］そのため、本発明では、回転体の回転速度を検出する速
度検出手段と、ブラシレスモータにおける各相の逆起電
力の出力波形を合成して出力する合成手段と、合成手段
からの合成波形を検波して出力する検波手段と、検波手
段からの検波波形を反転して出力する反転手段と、予め
設定された所定の回転速度と速度検出手段により検出さ
れた速度とを比較し、比較によって得られる速度差を速
度差に対応した電圧値に変換して出力する比較手段と、
比較手段からの出力に反転手段からの出力を加算して出
力する加算手段と、加算手段からの出力値に基づいて回
転体に供給する電流値を制御する駆動制御手段とを具え
たことを特徴とする。

［作　用］以上の構成によれば、モータの逆起電力から生成された
、トルクリップルキャンセル波形を有するモータのコイ
ル電流をフィードバックして供給することにより、トル
クリップルを減少させることが可能となる。

［実施例］以下、図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る装置の構成を示すブロ
ック図であり、　１３はモータ１９における目標回転数
情報を有するパルス基準信号であり、その情報は予め設
定され、所定の装置より出力する。１４は比較器であり
、基準信号１３とアンプ２０を介した磁気抵抗素子１１
からのＦＧパルスとを比較し、回転数の差を所定の関係
に基づいて電圧値として出力する。ここで、ＦＧパルス
は負のフィードバックのための検出器として機能する。

この周波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ）出力１５は、本図で示
される制御ループにおいてはモータ１９の回転数制御に
供されるものである。

１６は後述する補正回路２１を介したモータ１９からの
出力とＦ−Ｖ出力１５とを重畳する加算器、１７は補償
フィルタであり、ループの応答性を決定する。

１８はドライバで、入力電圧に応じてモータ１９への供
給電流を変化させる。

２１は補正部であり、以下、その構成および機能の詳細
を第２図〜第５図を参照して説明する。

第３図はブラシレスモータ１９が回転する際、第１相の
コイルに発生する逆起電圧波形である。

ところで、第７図（Ｃ）に示したように、定電流を流し
たときの合成トルクの発生トルク波形は、磁束の周波数
の６倍の周波数成分を有するものとなっている。ここで
、発生トルクはｒトルク係数×コイル電流値」であり、
コイル電流値は一定であり、また合成した発生トルクは
上述した如きものであるから、トルク係数が磁束変化周
波数の６倍の周波数成分をもつことになる。

一方、逆起電力は「逆起電力係数×回転数」であり、逆
起電力係数とトルク係数は共に、界磁磁束量、極数等、
同一の要素および定数の積として表わされる。

以上のことから、第３図に示すように、ブラシレスモー
タ１９が回転したときに発生する逆起電力波形は、合成
トルク波形と同じ周波数成分をもった波形となることが
理解される。

第２図は第１図に示した補正回路２１．ドライバ１８お
よびモータ１９の詳細な構成を示すものであり、補正回
路２１は上述したような３相の逆起電力波形により、ト
ルクリップルキャンセル補正信号を作り出すための回路
である。

ドライバ１８は、モータ１９の各コイルに内蔵されたホ
ール素子１２からの出力によって各コイルへ流す電流を
切換えて出力し、モータ１９を回転させる。このモータ
１９の回転に応じて第３図に示した逆起電力が各相のコ
イルに発生する。

この３相の波形を加算器２２でミックスし、加算器２２
で得られたミックス波形を検波器２３で検波する。第４
図の波線と実線で示す波形がミックス波形であり、同図
の実線で示す波形が検波波形である。さらに反転器２４
により検波出力は反転して、第５図に示すようなトルク
リップルキャンセル補、正信号２５を出力する。

以上説明したように、補正回路２１から出力するトルク
リップルキャンセル補正信号２５とＦ−Ｖ出力１５とが
重畳された加算器１６からの出力は、最終的にドライバ
１８に至り、ドライバ１８からモータ１９への供給電流
は第５図で示したような周波数成分の反転した成分を有
するものとなる。

従って、合成トルクとしての発生トルクに生じようとす
るトルクリップルは、コイルに供給される電流が有する
周波数成分によって、予め相殺されることになる。

なお、トルクリップルキャンセル補正信号２５を比較器
１４の電源電圧に重畳しても同等な作用を生じ得る。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、モータの逆起電力から
生成された、トルクリップルキャンセル波形を有するモ
ータのコイル電流をフィードバックして供給することに
より、トルクリップルを減少させることが可能となる。

このことによって、モータの回転ムラが改善できるとい
う効果、さらには回転イナーシャを小さくできることに
よるモータ装置の軽量化に対する大きな可能性を得られ
るという効果も得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る装置の構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図に示した補正回路の詳細を示すブロック
図、第３図〜第５図は第２図に示した各部位で入出力する、
それぞれ、逆起電力波形、ミックスおよび検波波形１反
転波形を示す波形図、第６図は偏平ブラシレスモータの構成を示す断面図、第７図はブラシレスモータの磁束、電流およびトルクの
出力例を示す波形図である。１・・・回転軸、２・・・軸受ハウジング、３・・・メタル軸受、４・・・ボールベアリング、５・・・ステータヨーク、６・・・うす巻きコイル、７・・・多極マグネット、８・・・ブツシュ、９・・・ロータヨーク、１０・・・ＦＧマグネット− １１・・・磁気抵抗素子、１２・・・ホール素子、１３・・・基準信号、１４・・・比較器、１５・・・Ｆ−Ｖ出力、１Ｂ−・・加算器、１７・・・ループ補償フィルタ、１８・・・ドライバ、１９・・・ブラシレスモータ、２０・・・ＦＣアンプ、２１・・・補正回路　、２２・・・ミックス器、２３・・・検波器、２４−・・反転器。串（姥イ列　ｌ）〃妃ポＢ］第３図莢ガ魁イ列のン皮千図第４図莢方魁イ列の液形図第５図

Claims

【特許請求の範囲】回転体の回転速度を検出する速度検出手段と、ブラシレ
スモータにおける各相の逆起電力の出力波形を合成して
出力する合成手段と、該合成手段からの合成波形を検波して出力する検波手段
と、該検波手段からの検波波形を反転して出力する反転手段
と、予め設定された所定の回転速度と前記速度検出手段によ
り検出された速度とを比較し、当該比較によって得られ
る速度差を該速度差に対応した電圧値に変換して出力す
る比較手段と、該比較手段からの出力に前記反転手段からの出力を加算
して出力する加算手段と、該加算手段からの出力に基づいて回転体に供給する電流
値を制御する駆動制御手段とを具えたことを特徴とするブラシレスモータ。