JPS63290190A - 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気デイスク駆動装
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、回転子の位置をモータ本体に
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。回転子の回転数制御手段としては、通常、ＰＬＬ　
（フェーズ・ロック・ループ）制御回路を用いたモータ
駆動制御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
Ｇ出器から出力させてＰＬＬ制御回路に入力し、このＰ
ＬＬｌｌｉｌＪｔｇ１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ＦＧ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。

ところで、各駆動コイルの励磁切換タイミングと、ＦＧ
倍信号同期した回転数制御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
が、従来のこの種の直流ブラシレスモータにおいては、
駆動コイルの励磁切換え回数とＦＧ倍信号周波数とが比
例していなかったので、励磁切換タイミングとＦＧ倍信
号よる回転数８１１１１１のタイミングとが駆動コイル
の各桁毎に興なっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように、従来の直流ブラシレスモータにおいて
は、励磁切換タイミングとＦＧ倍信号よる回転数制御の
タイミングとが駆動コイルの各桁毎に異なっていたので
、両者のタイミングに相対的なずれを生じ易く、このず
れによってモータの回転ムラが大きくなることがあった
。

そこで本発明は、各駆動コイルの励磁切換タイミングと
ＦＧ倍信号よる回転数ｔｉＩＩＩＩｌのタイミングとの
相対的なずれを抑制し得、モータの回転ムラを安定にで
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］ 本発明は、モータの各相を構成する複数の駆動コイルへ
の励磁を順次切換えることによりモータの回転子を回転
させるモータ駆動手段と、このモータ駆動手段により回
転される回転子の回転数に比例した周波数を有するＦＧ
パルス信号を出力するＦＧ信号出力手段と、このＦＧ信
号出力手段により出力されるＦＧパルス信号に基いて前
記回転子の回転数を制御する回転数制御手段とを備えた
直流ブラシレスモータにおいて、前記回転子の１回転中
に発生する前記ＦＧパルス信号のパルス数を前記駆動コ
イルの励磁切換回数の整数倍としたものである。

［作用］ このような手段を講じた直流ブラシレスモータであれば
、ＦＧＭ号の周波数が各駆動コイルの励磁切換回数と比
例し、駆動フィルの各相に励磁切換タイミングと同一の
タイミングで回転数ｔ１１１御がかかるようになるので
、両タイミングに相対的なずれを生じ難く、モータの回
転ムラが抑制される。

［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８極３相両方向駆
動型のロータマグネット１１とから構成されている。ま
た、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とロータマグネット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ｉｌｌ　＠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の同郡おけるハウジン
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
Ｇ基板１９が設けられている。そして、このＦＧｉ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１８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図は上記直流ブラシレスモータを駆動制御するため
のモータ駆動制御回路の構成を示す回路図である。第２
図において、３０は１チツプＩＣ素子で形成されたＰＬ
Ｌｌｌｔｌｌ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倍信号アナログ信号）が波
形整形回路３１にて増幅されかつパルス信号に変換され
たのち印加される。また、ＰＬＬｆｉｉＩｌｔｌＤ回路
３０の端子［２］、［３］間にはＰＬＬＩＩＪＩＤ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、ＰＬＬｌｌｉ
ｌｊｌｌ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Ａ
ＦＣ（速度１１ｊｔｌｌ）信号を出力するものとなって
いる。

ＰＬＬｌｌｊｌＤ回路１の出力端子［７］、［８］から
出力された回転数制御信号は、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因中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］　　［１０１にはそれぞれ位
置検出素子（第１図中１６に対応）３６ａ、３６ｂ。

３６Ｇが接続されている。各位置検出素子３６ａ。

３６ｂ、３６ｃの両端には直流電源の制御電圧端子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ＩＩＩ御信号が入力されると各駆動コイル３
５ａ。

３５１）、３５Ｇを流れる励磁電流−を増加させて〇−
夕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、３５Ｇを流れる励磁電流量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、ＰＬＬ制御回路３０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、ＰＬＬｌｌｌｔｌｌ回路
３０の出力端子［８コら出力されるＡＦＣ信号がＨ，Ｌ
レベルの中間値となり、モータ駆動回路３４の制御信号
入力端子［１６］　　（１８］へ入力される回転数１１
１０信号の値も中間値となるので、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′ＮＮ雷電圧Ｃ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３
１に印加される。

このように構成された直流ブラシレスモータにおいては
、ロータマグネット１１が８極３相両方向駆動型である
ので、各相を構成する駆動コイル３５ａ、３５ｂ、３５
ｃの励磁切換回数はロータ７の１回転当り１２回である
。そこで、ＦＧ検出器２０にて検出され波形整形回路３
１でパルス信号に変換されるＦＧ倍信号パルス数がロー
タ７の１回転当り１２パルスとなるように′設計する。

このときの、各駆動コイル３５ａ、３５ｂ、３５ｃへの
励磁信号φＡ、φＢ、φＣ，ＰＬＬ−制御回路３０への
ＦＧ倍信号およびモータ駆動回路３４への回転数制御信
号Ｓの各出力タイミングは、第３図に示すようになる。

同図から明らかなように、各駆動コイル３５ａ、３５ｂ
、３５ｃの励磁切換回数とＦＧ倍信号パルス数とを同一
とすることにより、ＦＧ倍信号立ち上がりに同期する回
転数制御信号Ｓの出力タイミングは各相の励磁切換タイ
−ミンクに対して同じように作用する。

したがって、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
、３６ｂ、３６ｃの励磁信号φＡ、φＢ、φＣの切換タ
イミングと回転数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が、本実施例においては、回転数
制御信号Ｓの出力タイミングと励磁切換タイミングとの
相対的なずれが生じ難くなるので、モータの回転ムラが
安定する。

このように、本実施例によれば、基本的な設計を変更す
ることなく、ＦＧ倍信号パルス数を励磁切換回数と同一
にしたことにより、励磁切換のタイミングと回転数制御
の出力タイミングとが各相毎に一致し得、モータの回転
ムラを高精度に抑制でき、品質の向上をはかり得る。

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ＦＧ倍信号パルス数を励磁切換
回数と同一にした場合を示したが、励磁切換回数のｎ倍
（ｎ−２，３，・・・・・・）としても励磁切換のタイ
ミングと回転数１１Ｊｉ［の出力タイミングとが各相毎
に一致し得るので、同様な効果を奏し得る。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、他の相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、本発明によれば、各駆動コイルの
励磁切換タイミングとＦＧ倍信号よる回転数制御のタイ
ミングとの相対的なずれを抑制し得、モータの回転ムラ
を安定にでき、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。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３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図は主要部のタイミング波形図である。 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・・
・ＰＬＬｌＩＪｌｌｌｌ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、３５ｃ・・・駆動コイル、３６ａ、３６ｂ。 ３６Ｃ・・・位置検出素子。

Claims (1)

【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への励
   磁を順次切換えることによりモータの回転子を回転させ
   るモータ駆動手段と、このモータ駆動手段により回転さ
   れる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）パルス信号を出力するＦＧ信号
   出力手段と、このＦＧ信号出力手段により出力されるＦ
   Ｇパルス信号に基いて前記回転子の回転数を制御する回
   転数制御手段とを備えた直流ブラシレスモータにおいて
   、前記回転子の１回転中に発生する前記ＦＧパルス信号
   のパルス数を前記駆動コイルの励磁切換回数の整数倍と
   したことを特徴とする直流ブラシレスモータ。