JPS63287388A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor

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Publication number
JPS63287388A
JPS63287388A JP62121153A JP12115387A JPS63287388A JP S63287388 A JPS63287388 A JP S63287388A JP 62121153 A JP62121153 A JP 62121153A JP 12115387 A JP12115387 A JP 12115387A JP S63287388 A JPS63287388 A JP S63287388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
brushless motor
speed
torque ripple
rotating body
Prior art date
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Pending
Application number
JP62121153A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Otogawa
音川 光弘
Hiroyuki Takimoto
滝本 宏之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US07/195,647 priority patent/US5004965A/en
Publication of JPS63287388A publication Critical patent/JPS63287388A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the unevenness of rotation of a motor by magnetizing an FG magnet through causing the pitch of magnetization of said FG magnet to correspond to the displacement of a torque ripple. CONSTITUTION:A control system for a brushless motor 19 is composed of an FG magnet 10 with a magnetoresistance element 11, an amplifier 14, a comparator 16, a compensating filter 17 and a driver 18, and magnetizes said FG magnet through causing the pitch of magnetization of the FG magnet 10 to correspond to the displacement of a torque ripple. Thus, an FG pulse as information about the number of revolutions outputted from said magnetoresistance element 11 is outputted as such information as to show said number of revolutions 'slower- faster-slower' than the target number of revolutions in the manner of corresponding to the 'low-high-low' state of a torque ripple. Therefore, said torque ripple in the voltage output of said comparator 16 is decreased, since an electric current is supplied so as to offset a torque variation.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野J 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application J] The present invention relates to a brushless motor, and more particularly to a device for appropriately controlling its output torque.

[従来の技術] 第4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。
[Prior Art] FIG. 4 is a sectional view showing an example of the configuration of a brushless motor. The figure shows a capstan motor as an example, in which a rotating shaft 1 is supported by a metal bearing 3 and a ball bearing 4. 2 is a bearing housing, 6 is a thinly wound coil, and a plurality of them are arranged on the stator yoke 5, and a multipolar magnet 7 is arranged on the rotor yoke 9 so as to face this.

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。10はFG
マグネットであり、ロータヨーク9の外周上にピッチの
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
。ljは磁気検知素子としての磁気抵抗素子であり、F
Gマグネット10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。
The multipolar magnet 7 is connected to the rotating shaft 1 via a bush 8 and a rotor yoke 9, and rotates accordingly. 10 is FG
It is a magnet, and is formed by subjecting the outer periphery of the rotor yoke 9 to ultra-multipole magnetization with a narrow pitch. lj is a magnetoresistive element as a magnetic sensing element, and F
In combination with the G magnet 10, FG pulses are output according to the rotational state of the rotating shaft 1. That is, the faster the rotation speed, the shorter the pulse width, and the slower the rotation speed, the longer the pulse width. Reference numeral 12 denotes a Hall element, which serves as one end of a mechanism that detects the phase of the multipolar magnet 7 and switches the current supply to the coil 6. 19 is a brushless motor as a controlled object.

第5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(A)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。
FIG. 5 is a diagram showing torque fluctuations generated by the brushless motor. Generally, in a three-phase brushless motor, the magnetic flux distribution in the coil becomes a sine wave as shown in FIG. When the number of magnetic poles is n, the coils of each phase are mutually (2/
They are fixed on the stator yoke 5 with a phase shift of 3·360/n ) degrees, thereby producing a three-phase magnetic flux change.

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。
Based on this and the output of each Hall element 12, the same figure (B
) The current flows through the coil 6 of each phase at the timing shown in
As the torque flows through the cylinder, the generated torque takes the form shown in the same figure (C), and torque ripple occurs. This causes uneven rotation of the rotating shaft 1.

[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きく、
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。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the rotational unevenness ΔN and the torque ripple T are in a relationship via the inertia J of the rotation-related part and the rotational speed N, so especially in a capstan motor with a slow rotational speed, , rotational unevenness due to this torque ripple is large,
Therefore, in magnetic recording and reproducing apparatuses using such brushless motors, problems arise such as wow and flutter in audio signals and jitter in video signals. For this reason, this problem has been dealt with by increasing the inertia J, which has been a major obstacle to reducing the weight of the motor and, by extension, the weight of equipment to which such a motor is applied.

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きな可能性を提供
することを目的とする。
Therefore, in view of the above-mentioned conventional problems, the present invention improves the rotational performance of a motor by reducing or almost eliminating torque ripple, which is a cause of uneven rotation, and provides great possibilities for reducing the weight of such a motor. The purpose is to

[問題点を解決するための手段り そのため、本発明では、回転体の所定の部位に配設され
、回転体の速度を非線形に検出する速度検出手段と、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
、比較手段からの電圧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。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the present invention includes a speed detecting means that is disposed at a predetermined part of the rotating body and detects the speed of the rotating body in a non-linear manner, and a predetermined rotation speed that is set in advance. Comparing means for comparing the speed detected by the speed detecting means and converting the speed difference obtained by the comparison into a voltage value corresponding to the speed difference and outputting it, and supplying the voltage to the rotating body based on the voltage value from the comparing means. and a drive control means for controlling the current value.

[作 用] 以上の構成によれば、FGマグネットの着磁のピッチを
トルクリップルの変位に対応させて着磁することにより
、検出される速度がトルクリップルに対応したものとな
りモータのトルクリップルを・減少させることが可能と
なる。
[Function] According to the above configuration, by magnetizing the FG magnet so that the pitch of magnetization corresponds to the displacement of the torque ripple, the detected speed corresponds to the torque ripple, and the torque ripple of the motor is reduced.・It is possible to reduce

〔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。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the example shown in the drawings.

第1図は本発明を適用した装置を含んで構成される制御
系の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control system including a device to which the present invention is applied.

同図において、lOおよび11は前述したFGマグネッ
トおよび磁気抵抗素子であり、19は制御対象としての
ブラシレスモータである。15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。16は比較
器であり、基準信号15とアンプ14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をするための検出器と
して機能する。17は補償フィルタであり、ループの応
答性を決定する。18はドライバであり、入力する電圧
に応じてモータ19への供給電流を変化させる。
In the figure, IO and 11 are the aforementioned FG magnet and magnetoresistive element, and 19 is a brushless motor as a controlled object. Reference numeral 15 is a pulse reference signal having target rotation speed information for the motor 19, and this information is set in advance and output from a predetermined device. A comparator 16 compares the reference signal 15 with the FG pulse from the magnetoresistive element 11 via the amplifier 14, and outputs the difference in rotation speed as a voltage value based on a predetermined relationship. here,
The FG pulse functions as a detector for negative feedback. 17 is a compensation filter that determines the responsiveness of the loop. A driver 18 changes the current supplied to the motor 19 according to the input voltage.

第2図は本発明の一実施例に係る多極マグネットおよび
FGマグネットの概略を示す上面図である。本例におい
ては、同図に示すように、多極マグネット7が6極、ま
たFGマグネットlOは360極で構成される。
FIG. 2 is a top view schematically showing a multipolar magnet and an FG magnet according to an embodiment of the present invention. In this example, as shown in the figure, the multipolar magnet 7 has six poles, and the FG magnet IO has 360 poles.

この場合、トルクリップル数は、回転軸1の1回転で6
(極)×3(相)=18となるので、第5図に示すよう
にトルクリップルの1周期をt=a、b。
In this case, the number of torque ripples is 6 per rotation of rotating shaft 1.
(Pole) x 3 (Phase) = 18, so one period of torque ripple is t = a, b as shown in Fig. 5.

C1・・・「の18時点に分割して示す。C1... is divided into 18 time points and shown.

ここで第2図に示すように、t=aのとき、多極マグネ
ット7およびFGマグネットlOの例えば第1相コイル
に対する位置を同図の破線の所とし、この位置をaoと
すると、以下、t−bのとき位置b°。
Here, as shown in FIG. 2, when t=a, the positions of the multipolar magnet 7 and the FG magnet IO with respect to, for example, the first phase coil are indicated by the broken lines in the same figure, and this position is designated as ao, as follows. When t-b, position b°.

・・・、t・「のとき位置r°となる。従って、1つの
トルクリップルが起きる期間、第5図(C)のab、b
c。
..., t.'', the position is r°. Therefore, during the period when one torque ripple occurs, ab and b in Fig. 5(C)
c.

”’、qrは、第2図の区間a’b’、 b’c’、−
、q’r’ に対応する。
"', qr are the sections a'b', b'c', - in FIG.
, q'r'.

ところで、FGマグネット10において、18リツプル
で360極であるから、ab、bc、・・”+Qr間に
は各々20極存在することになるが、この20極の着磁
ピッチを第5図(C)に示すトルクリップルの波形に対
応して着磁を行う。
By the way, in the FG magnet 10, since there are 360 poles with 18 ripples, there are 20 poles each between ab, bc, ..."+Qr, and the magnetization pitch of these 20 poles is shown in Figure 5 (C ) Magnetization is performed in accordance with the torque ripple waveform shown in ().

この着磁の態様および比較器16からのF−V出力を第
3図にて示す。同図(B)はFGマグネットlOを横に
展開した展開図であり、また同図(A)はその展開方向
の長さを横軸に、着磁密度を縦軸にとった線図である。
This magnetization mode and the F-V output from the comparator 16 are shown in FIG. Figure (B) is a horizontally expanded view of the FG magnet IO, and Figure (A) is a diagram with the horizontal axis representing the length in the expanded direction and the vertical axis representing the magnetization density. .

これらの図および第5図(C)から理解され得るように
、着磁密度を発生するトルクリップルに対応させて「粗
−密一粗Jと着磁を行う。すなわち、トルクの高いとこ
ろを密とし、低いところを粗となるよう着磁する。
As can be understood from these figures and Fig. 5 (C), magnetization is performed in the order of coarse-fine-coarse J, corresponding to the torque ripple that generates the magnetization density.In other words, the areas with high torque are and magnetize it so that the lower parts are coarser.

この結果、磁気抵抗素子11から出力される回転数情報
としてのFGパルスは、トルクリップルのr低−高一低
」に対応して、目標回転数より「遅−速一遅」となって
出力される。従って、比較器16の電圧出力は、第3図
(C)に示すように「高−低一高」となり、モータコイ
ルへの供給電流は「多−少一多」となる。
As a result, the FG pulse as the rotation speed information output from the magnetoresistive element 11 is output as "low - speed one slow" than the target rotation speed, corresponding to the torque ripple r low - high one low. be done. Therefore, the voltage output of the comparator 16 is "high-low-high" as shown in FIG.

このことにより、トルク変動を相殺するような電流供給
がなされてトルクリップルを減少させることになる。
This provides a current supply that offsets torque fluctuations, thereby reducing torque ripple.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、FGマグネットの着磁
のピッチをトルクリップルの変位に対応させて着磁する
ことにより、検出される速度がトルクリップルに対応し
たものとなりモータの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。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, by magnetizing the FG magnet so that its pitch corresponds to the displacement of the torque ripple, the detected speed corresponds to the torque ripple, and the motor speed increases. It becomes possible to reduce torque ripple. This has the effect that uneven rotation of the motor can be improved, and furthermore, the rotational inertia can be reduced, thereby providing a great possibility of reducing the weight of the motor device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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図は本発明の一実施例に係る多極マグネットおよび
FGマグネットの概略を示す上面図、第3図(A>〜(
C)は第2図に示したFG÷グネットの着磁の態様およ
びその効果を説明するための説明図、 第4図は偏平ブラシレスモータの構成を示す断面図、 第5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・・・うず巻きコイル、 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、 14・・・アンプ、 15・・・基準信号、 16・・・比較器、 17・・・ルーフ補償フィルタ、 18・・・ドライバ、 19・・・ブラシレスモータ。 IQ  FGマク−ドツト 焚艶イダV装置のフ゛ロック図 筑 IFiM ブフシレスモータ構成の歯r′rI!0図区 塀   、 ■ 雫
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view schematically showing a multipolar magnet and an FG magnet according to an embodiment of the present invention, and FIG. >~(
C) is an explanatory diagram for explaining the mode of magnetization of the FG divided by the magnet shown in Figure 2 and its effects. Figure 4 is a sectional view showing the configuration of a flat brushless motor. Figure 5 is the magnetic flux of the brushless motor. , is a waveform diagram showing an example of output of current and torque. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rotating shaft, 2... Bearing housing, 3... Metal bearing, 4... Ball bearing, 5... Stator yoke, 6... Spiral coil, 7... Multipolar magnet, 8... Bush, 9... Rotor yoke, 10... FG magnet, 11... Magnetoresistive element, 12... Hall element, 14... Amplifier, 15... Reference signal, 16... Comparator, 17... Roof compensation filter, 18... Driver, 19... Brushless motor. Block diagram of IQ FG Mac-dot firing gloss Ida V device IFiM tooth r'rI of brushless motor configuration! Figure 0 Ward Wall, ■ Drop

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)回転体の所定の部位に配設され、回転体の速度を非
線形に検出する速度検出手段と、 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、該比較手段からの電圧値に基づいて回転
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ブラシレスモータ。 2)特許請求の範囲第1項記載のブラシレスモータにお
いて、前記速度検出手段は回転体の周囲に着磁された複
数の磁極および該磁極の磁界を検知する磁気抵抗素子で
あり、前記磁極の着磁パタンを不均一としたことを特徴
とするブラシレスモータ。
[Scope of Claims] 1) a speed detection means disposed at a predetermined portion of the rotating body to nonlinearly detect the speed of the rotating body; and a predetermined rotation speed detected by the speed detection means set in advance. a comparison means for comparing the speed and converting the speed difference obtained by the comparison into a voltage value corresponding to the speed difference and outputting the voltage value, and a current value to be supplied to the rotating body based on the voltage value from the comparison means. A brushless motor characterized by comprising a drive control means for controlling the brushless motor. 2) In the brushless motor according to claim 1, the speed detection means is a plurality of magnetic poles magnetized around a rotating body and a magnetoresistive element that detects the magnetic field of the magnetic poles, and A brushless motor characterized by a non-uniform magnetic pattern.
JP62121153A 1987-05-20 1987-05-20 Brushless motor Pending JPS63287388A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62121153A JPS63287388A (en) 1987-05-20 1987-05-20 Brushless motor
US07/195,647 US5004965A (en) 1987-05-20 1988-05-18 Brushless motor with torque compensation

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62121153A JPS63287388A (en) 1987-05-20 1987-05-20 Brushless motor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004965A (en) * 1987-05-20 1991-04-02 Canon Kabushiki Kaisha Brushless motor with torque compensation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004965A (en) * 1987-05-20 1991-04-02 Canon Kabushiki Kaisha Brushless motor with torque compensation

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