JPS63290189A - 直流ブラシレスモ−タ - Google Patents

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、レーザビームプリンタ、！１気ディスク駆動
装置などに使用される直流ブラシレスモータに関する。

［従来の技術］ 直流ブラシレスモータは、回転子の位置をモ−夕本体に
取付けられたホール素子等の位置検出素子によって検出
し、この位置検出情報にしたがって各相を構成する複数
の駆動コイルに対する励磁を順次切換えて回転磁界をつ
くることにより、上記回転子を回転駆動させるものであ
る。回転子の回転数ｔＩＩＩ＠手段としては、通常、Ｐ
ＬＬ　（フェーズ・ロック・ループ）制御回路を用いた
モータ駆動制ｍ＋装置が使用されている。この装置は、
回転子の回転数に比例した周波数を有するＦＧ（フィー
ドバック・ゲイン）信号をやはりモータ本体に取付けら
れたＦＧ検出器から出力させてＰＬＬ制御回路に入力し
、このＰＬＬｌｌｌ１１１回路により内部で作成された
基準周波数信号と上記ＦＧ倍信号の関係に基いて回転数
制御信号を出力するものであって、基準周波数信号とＦ
Ｇ倍信号の周波数が一致すると、回転子の回転速度も一
定値となる。

また、ＦＧ検出器からの出力はアナログ信号であり、こ
のアナログ信号を波形整形回路により２値信号に変換し
てＰＬＬ制御回路に入力している。

従来の波形整形回路を第６図に示す。第６図において、
ＦＧ検出器１からの出力信号はオペアンプＯＰ１からな
る増幅回路２により増幅され、オペアンプＯＰ２からな
る比較回路３により固定抵抗器Ｒの抵抗値によって決ま
る基準電圧と比較されて矩形波に整形されてＰＬＬ制御
回路に入力される。そして、ＰＬＬ制御回路では２値化
されたＦＧ倍信号立上がりに同期して回転数制御信号を
出力するものとなっている。

ところで、位置検出素子からの信号によって定まる各駆
動コイルの励磁切換タイミングと、ＦＧ検出器からのＦ
Ｇ倍信号同期した回転数１１１ｉ１０信号の出力タイミ
ングとの相対的なずれがモータにおける回転ムラの大小
に影響する。しかしながら、位置検出素子とＦＧ検出器
とはいずれもモータ本体に取付けられているものであっ
て、励磁切換タイミングを基準とすると、ＦＧ倍信号出
力タイミングはＦＧ検出器の組立て時によって決まり、
したがって回転数制御信号の出力タイミングも組立て時
に決まる。したがって、位置検出素子とＦＧ検出器とを
最適な位置関係をもってモータ本体に取付ける必要があ
った。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、従来の直流ブラシレスモータにおいては、位
置検出素子とＦＧ検出器とが常に最適な位置関係をもっ
てモータ本体に取付けられているとは限らず、励磁切換
タイミングと回転数制御信号の出力タイミングとの相対
的なずれによってモータの回転ムラが大きくなることが
あり、この場合、容易には修正できなかった。

そこで本発明は、簡単な構成で回転数制御信号の出力タ
イミングを調整可能とし得、モータの回転ムラを最小に
抑制でき、品質の向上をはかり得る直流ブラシレスモー
タ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］ 本願第１の発明は、モータの各相を構成する複数の駆動
コイルと、これらの各駆動コイルの励磁を切換えること
によりモータの回転子を回転させるモータ駆動回路と、
この回転子の回転数を制御するＰＬＬ制御回路と、上記
回転子の回転数に比例した周波数を有するＦＧ倍信号出
力するＦＧ検出器と、このＦＧ検出器からのＦＧ倍信号
基準電位で比較することにより２１［信号に変換して前
記ＰＬＬ１制御回路へ出力する波形整形回路とを備え、
この波形整形回路における基準電位を直流電源と接地と
の間に介在された３端子可変抵抗器により直流電源電位
と接地電位との間で可変とした直流ブラシレスモータで
ある。

また、本願第２の発明は、上記第１の発明に加えて、上
記３端子可変抵抗器と接地との間および直流電源と３端
子可変抵抗器との間の少なくとも一方に固定抵抗器を介
在させた直流ブラシレスモータである。

［作用］ 第１の発明を講じた直流ブラシレスモータであれば、３
端子可変抵抗器を調整してＦＧ倍信号２値信号に変換す
るための基準電位を動かすことにより２値信号のパルス
幅が変化し、これにより、ＦＧ倍信号同期する回転数制
御信号の出力タイミングが変化するので、回転ムラが最
小となる出力タイミングに調整可能である。

また、本願用２の発明を講じた直流ブラシレスモータで
あれば、固定抵抗器を介在させることにより、基準電位
が不安定となる電源電位および接地電位近傍に設定され
ることが防止される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における直流ブラシレスモー
タの構造を示す断面図である。同図において１は非磁性
金属性のハウジングであって、モータ支持部材２にねじ
等によって固定され、その中央部には軸受支え部３が設
けられている。この軸受支え部３には小径部４ａを有し
た段付きの孔４が設けられ、この孔４内には小径部４ａ
の両側に配置される一対の軸受５，６が取−付けられて
いる。これらの軸受５，６はハウジング１を貫通し。

て設けられるロータ（回転子）７の回転軸８を回転自在
に支持している。

上記ロータ７は、回転軸８と、この軸８の軸受６側の一
端部に連結部材９を介して取付けたロータヨーク１０と
、このヨーク１０の内側に取付けたリング形のロータマ
グネット１１とから構成されている。回転軸８には軸受
５，６の内輪に挟持されるスリーブ１２が嵌合されてお
り、小径部４ａの第１図中下側の段部と軸受６の外輪と
の間にはスラストばね１３が挟着されている。

前記ハウジング１における軸支え部３の外面にはステー
タ１４が取付けられている。このステータ１４は、複数
枚の鉄心板を積層してなるステータコア１４ａが備える
複数の突極に駆動コイル１４ｂを巻き付けて形成されて
いる。そして、上記ステータコア１４ａの先端面はロー
タマグネット１１の内周面に夫々ギャップを設けて近接
され、駆動コイル１４ｂの励磁によりラジアル方向の磁
束を発生するようになっている。

また、ハウジング１と〇−タマグネット１１との間には
駆動用回路基板１５が取付けられている。

この回路基板１５はロータヨーク１０の外径と略同じ大
きさであって、ハウジング１に設けた環状壁１ａに位置
決めされて設けられている。そして、上記基板１５には
ロータマグネット１１の端面に近接して対向する位置に
位置センサ１６が取付けられている。このセンサ１６は
ロータ７の回転位置を検出してコイル１４ｂの励磁のタ
イミングを制御する信号を得るもので、これにはホール
素子等が使用される。

上記ロータ７における回転軸８の軸受５の端部にはハブ
１７が取付けられている。このハブ１７の取付は部１７
ａには図示しないホリゴンミラーが取付けられるように
なっている。また、このハブ１７の周部おけるハウジン
グ１側の面には回転数制御用のＦＧマグネット１８が取
付けられており、ハブ１７とハウジング１との間にはＦ
ＧＩ板１板厚９けられている。そして、このＦＧ基板１
９のハブ１７側の面には図示しない検出コイルパターン
が印刷技術により設けられ、このパターンは上記ＦＧマ
グネット１日と対向されており、しかして、上記ＦＧマ
グネット１８とＦＧ基板１９とによりロータ７の回転数
に比例した周波数を有するＦＧ倍信号出力するＦＧ検出
器２０が構成される。

なお、２１はハウジングの一部に設けた切欠部で、これ
は上記両基板１５．１９で覆われている。

そして、両基板１５．１９にそれぞれ接続されたリード
線２２は、切欠部２１を通って外部へ引出されている。

第２図は３相の直流ブラシレスモータを駆動制御するた
めのモータ駆動υ１ｎ回路の構成図である。

第２図において、３０は１チツプＩＣ素子で形成された
ＰＬＬｌｌｊｌＤ回路であって、この回路３０の入力端
子［６］には前記ＦＧ検出器２０からのロータ７の回転
数に比例した周波数を有するＦＧ倍信号波形整形回路３
１にて増幅並びに２億信号に変換されたのち印加される
。また、ＰＬＬＩＩＪ１１回路３０の端子［２］、［３
］間にはＰＬＬ制御回路３０に組込まれ基準周波数信号
を出力する水晶発振器の水晶振動子３２が接続されてい
る。上記水晶発振器は、水晶振動子３２からの周波数信
号を分周器により分周して基準周波数信号を出力するも
のであり、ＰＬＬ制御回路３０では、モータの回転数制
御信号として、この基準周波数信号と前記入力端子［６
］に印加されたＦＧ倍信号の関係に応じて出力端子［７
］からＡＰＣ（位相制御）信号を出力し、かつ出力端子
［８］からＡＦＣ（速度制御）信号を出力するものとな
っている。

ＰＬＬＩＩＪ１Ｍ１回路１（７）出力Ｇａｌ子［７］、
［８］から出力された回転数ＩＩＩ　ａｌｌ信号は、エ
ミッタが一対の分圧抵抗の中間点に接続されｐｎｐ型ト
ランジスタ３３のベースへ入力される。このトランジス
タ３３のエミッタおよびコレクタはモータ駆動回路３４
の入力端子［１６］　、　　［１７］にそれぞれ接続さ
れている。

１チツプＩＣ素子で形成されたモータ駆動回路３４の各
出力端子［１］、［２］、［３］にはモータの各相を構
成する複数の駆動コイル（第１図中１４ｂに対応）３５
ａ、３５ｂ、３５ｃが接続されており、入力端子［５］
　［６］。

［７］　　［８］、［９］　　［１０］にはそれぞれ位
置検出素子（第１図中１６に対応）３６ａ、３８ｂ。

３６ｃが接続されている。各位置検出素子３６ａ。

３６ｂ、３６Ｇの両端には直流電源の制御ｌＷ！圧端子
３７から抵抗を介して直流電圧Ｖｃが印加されている。

そして、このモータ駆動回路３４においては、各位置検
出素子３６ａ、３６ｂ、３６ｃからの位置検出信号にし
たがって各駆動コイル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの励磁相
を順次切換えることによりロータ７を回転させるが、こ
のとき、入力端子［１６］、　　［１８］から例えばＨ
レベルの回転数制御信号が入力されると各駆動コイル３
５ａ。

３５ｂ、３５ｃを流れる励ｍ’ｓ流量を増加させてロー
タ７の回転速度を上昇させる。これに対し、入力端子［
１６］　、　　［１８］から例えばＬレベルの回転数制
御信号が入力されると各駆動コイル３５ａ。

３５ｂ、３５ｃを流れる励磁電流層を減少させてロータ
７の回転速度を低下させる。

そして、回転数が変化して、Ｐ　Ｌ　Ｌ　ｉ制御回路３
０へ入力されるＦＧ倍信号周波数と内部で作成された基
準周波数信号の周波数とが一致すると、ＰＬＬｌｌｊｌ
ｊ回路３０の出力端子［８コら出力されるＡ　Ｆ　Ｃｔ
ｊｌがＨ，Ｌレベルの中間値となり、モータ駆動回路３
４の制御信号入力端子［１８１［８］へ入力される回転
・数ｌ１ｌ−信号の値も中間部となるので、ロータ７の
回転速度も一定値となる。

なお、モータ駆動回路３６の入力端子［１１］へ入力さ
れる直流ｉ！Ｉ源電圧電圧はモータ駆動回路３６内の各
構成部材に駆動電源として供給されるとともに出力端子
［１５］から出力され、ＰＬＬ制御回路３０の入力端子
［４］　［１０］　　［１６］　、および波形整形回路
３１に印加される。

第３図は本実施例における波形整形回路３１の構成図で
あり、第６図に示す従来の波形整形回路と異なる点は、
比較回路３′におけるオペアンプＯＰ２の非反転入力端
子を、直流電源と接地との間に介在された３端子可変抵
抗器４０の可変端子に接続した点である。また、直流電
源と３端子可変抵抗器４０の一端との間、および接地と
３端子可変抵抗器４０の他端との間にはそれぞれ固定抵
抗器４１．４２が介在されている。

このような構成の波形整形回路３１であれば、比較回路
３′においては、第４図に示す如く、オペアンプＯＰ２
の反転入力端子に印加されるＦＧ検出器出力（増幅回路
２にて増幅済み）Ａが３端子可変抵抗器４０の抵１ｉ’
ｔｌによって決まる基１１ａ１位Ｂと比較されて２値付
号Ｃに変換され、ＰＬＬ制御回路３０の入力端子［６］
へ送出される。ここで、２値付号ＣのパルスＩＩｔは３
端子可変抵抗器４０の設定すなわち基準電位Ｂの設定に
よって決まる。つまり、基準電位Ｂが低くなるように可
変抵抗器４０を設定するとＦＧ小出力２値信号Ｃのパル
ス幅はＴを中心に広くなり、基準電位Ｂが高くなるよう
に可変抵抗器４０を設定するとＦＧ小出力２値付号Ｃの
パルス幅はＴを中心に狭くなる。− 以上のように構成された本実施例の直流ブラシレスモー
タにおいて、各駆動コイル３５ａ。

３５ｂ、３５ｃへの励磁信号φＡ、φＢ、φＣ。

モータ駆動回路３４への回転数制御信号Ｓ、およびＰＬ
Ｌ制御回路３０へのＦＧ倍信号２ｆｆｉ信号）Ｃの出力
タイミングは、第５図に示すようになる。

ただし、前述したように、ＦＧ倍信号のパルス幅ｔは３
端子可変抵抗器４０の設定具合によって可変であり、こ
のＦＧ倍信号の立上がりに同期する回転数制御信号の出
力タイミングも上記パルス幅ｔにしたがって可変である
。これに対し、各駆動コイル３５ａ、３５ｂ、３５ｃへ
の励磁信号φＡ。

φＢ、φＣの出力タイミングはロータマグネット１１、
位置センサ１６等の組立て時に決まり、不変である。

さて、モータの回転ムラは、位置センサ１６の取付は位
置、コイルや抵抗のインダクタンス、ロータマグネット
１１の着磁等によって生じ、各励磁コイル３６ａ、３６
ｂ、３６ｃの励磁信号φＡ。

φＢ、φＣの切換タイミングと回転数Ｉ制御信号の出力
タイミングの相対的なずれによって増減する。

したがって、３端子可変抵抗器４０を調整してＦＧ倍信
号のパルス幅ｔを変化させ、これにより回転数制御信号
Ｓの出力タイミングを変化させて、回転ムラが最小とな
るように設定することにより、回転ムラの抑制が可能と
なる。

また、比較回路３′における基準電位−８を設定する場
合、基準電位Ｂを直流電源電位Ｖｃの近傍、あるいは接
地電位の近傍に設定すると不安定となるが、本実施例の
波形整形回路３１においては、直流電源と３端子可変抵
抗器４０との問および接地と３端子可変抵抗器４０との
間にそれぞれ固定抵抗器４１．４２を介在させたので、
基準電位が直流電源電位ＶＣの近傍、および接地電位の
近傍に設定されることはない。

このように、本実施例によれば、波形整形回路３１にお
ける３端子可変抵抗器４０を調整することにより、ＦＧ
検出器２０からのＦＧ倍信号２値付号）のパルス幅を変
化させることができ、これによりＰＬＬＩＩＪＩＩＤ回
路３０から出力される回転数制御信号の出力タイミング
を変化させることができるので、組立て後に回転ムラが
最小となるタイミングに設定可能である。したがって、
組立て時に機械的誤差を生じた場合には回転数制卸信号
の出力タイミングを変化させて回転ムラを抑制すること
ができるので、精度の良好な高品質の直流ブラシレスモ
ータを常に得られる。また、組立て時に機械的誤差を生
じても十分に補償することができるので、組立て作業が
簡易化される。さらに、本実施例は従来構成に３端子可
変抵抗器４０を組込んだ構成で実現可能なので、構成簡
単な上、コスト島になるおそれはない。

また、本実施例によれば、固定抵抗器４１゜４２を介在
させることにより、基準電圧が不安定となる領域に設定
されることが防止されるので、設定作業が容易である。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではない。

例えば、前記実施例では直流１！源と３端　、子可変抵
抗器４０との間、および接地と３．端子可変抵抗器４０
との間にそれぞれ固定抵抗器４１゜４２を介在させる場
合を示したが、少なくとも一方に固定抵抗器を介在させ
るだけであっても十分な効果を奏し得る。また、前記実
施例では３相の直流ブラシレスモータに適用した場合を
示したが、他の直流ブラシレスモータに適用してもよい
のは言うまでもない。このほか本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本願第１の発明によれば、簡単な
構成で回転数制御信号の出力タイミングを調整可能とし
得、モータの回転ムラを最小に抑制でき、品質の向上を
はかり得る直流ブラシレスモータを提供できる。

また、本願第２の発明によれば、基準電圧が不安定な値
に設定されることがなく、設定作業を容易化し得るとい
う効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は直流ブラシレスモータの構造を示す断面図
、第２図はモータ駆動制御回路の構成を示す回路図、第
３図は波形整形回路の構成を示す回路図、第４図は波形
整形回路における主要部の信号波形図、第５図はモータ
駆動制御回路の主要部のタイミング図である。第６図は
従来の直流ブラシレスモータにおける波形整形回路を示
す図である。 ７・・・ロータ（回転子）、１１・・・ロータマグネッ
ト、１４・・・ステータ、１８・・・ＦＧマグネット、
１９・・・ＦＧ基板、２０・・・ＦＧ検出器、３０・・
・ＰＬＬ制−回路、３１・・・波形整形回路、３２・・
・水晶振動子、３４　・・・モータ駆動回路、３５ａ、
３５ｂ。 ３５　Ｇ−・・駆動コイル、３６ａ、３６ｂ、３６ｃｍ
・・位置検出素子、４０・・・３端子可変抵抗器、４１
゜４２・・・固定抵抗器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 ■ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの各相を構成する複数の駆動コイルと、こ
   れらの各駆動コイルの励磁を切換えることによりモータ
   の回転子を回転させるモータ駆動回路と、前記回転子の
   回転数を制御するＰＬＬ（フェース・ロック・ループ）
   制御回路と、前記回転子の回転数に比例した周波数を有
   するＦＧ（フィードバック・ゲイン）信号を出力するＦ
   Ｇ検出器と、このＦＧ検出器からのＦＧ信号を基準電位
   で比較することにより２値信号に変換して前記ＰＬＬ制
   御回路へ出力する波形整形回路とを具備し、前記波形整
   形回路における基準電位を直流電源と接地との間に介在
   された３端子可変抵抗器により直流電源電位と接地電位
   との間で可変としたことを特徴とする直流ブラシレスモ
   ータ。
2. （２）モータの各相を構成する複数の駆動コイルと、こ
   れらの各駆動コイルの励磁を行なうことによりモータの
   回転子を回転させるモータ駆動回路と、前記回転子の回
   転数を制御するＰＬＬ制御回路と、前記回転子の回転数
   に比例した周波数を有するＦＧ信号を出力するＦＧ検出
   器と、このＦＧ検出器からのＦＧ信号を基準電位で比較
   することにより２値信号に変換して前記ＰＬＬ制御回路
   へ出力する波形整形回路とを具備し、前記波形整形回路
   における基準電位を直流電源と接地との間に介在された
   ３端子可変抵抗器により直流電源電位と接地電位との間
   で可変とし、かつ上記３端子可変抵抗器と接地との間お
   よび直流電源と３端子可変抵抗器との間の少なくとも一
   方に固定抵抗器を介在させたことを特徴とする直流ブラ
   シレスモータ。