JP3736728B2

JP3736728B2 - Brushless motor

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Publication number: JP3736728B2
Application number: JP33566599A
Authority: JP
Inventors: 毅鈴木; 広岩井
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2019-11-26
Also published as: JP2001157480A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動回路を備えたブラシレスモータに関し、特にモータが回転していない待機時には消費電力を低減するよう制御する、省電力に配慮したブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５を用いて従来技術に係るブラシレスモータ（２０）を説明する。
図５（Ａ）は従来技術に係るブラシレスモータ（２０）の構成図、図５（Ｂ）は従来技術に係るブラシレスモータ（２０）における回転速度の設定を説明するための表である。
【０００３】
図５（Ａ）に示す従来技術に係るブラシレスモータ（２０）は、周方向に多極に着磁を施し界磁磁界を生成するマグネット（２）を有するロータ（６）と、このマグネット（２）に対向し、この界磁磁界に鎖交する多相の駆動コイル（３）を有するステータと、ホール素子（１５）を用いてマグネット（２）の生成する界磁磁界を検出しロータ（６）の回転位置を検出する回転検出手段（７）と、この回転検出手段（７）の検出出力に応じて駆動電流を駆動コイル（３）に印加し、回転磁界を発生させる駆動回路（８）とを備えており、マグネット（２）の界磁磁界と駆動コイル（３）の回転磁界との相互作用により回転力を発生させ、ロータ（６）を回転させる構成となっている。
【０００４】
更にブラシレスモータ（２０）は、ロータ（６）の外周部に周方向に多極に着磁された周波数発電機用マグネット（不図示）を有し、周波数発電機用マグネットに対向してステータに設けられた周波数発電機用コイル（１６）と、周波数発電機用コイル（１６）に接続するモータ速度検出回路（９）とを有する。
【０００５】
ロータ（６）が回転するとその回転数に応じた周波数を有する信号が周波数発電機用コイル（１６）に誘起し、モータ速度検出回路（９）は誘起した信号からロータ（６）の回転数を検出する構成となっている。
【０００６】
またブラシレスモータ（２０）は分周回路（２１）と制御回路（１４）とを備えている。それらの機能は後に説明する。
【０００７】
図５（Ｂ）は、ロータ（６）の回転速度を２スピードに切り替える制御を説明する表である。
【０００８】
ブラシレスモータでは一般に、複数の回転速度を切り替えて制御する場合は、外部から供給されるクロック信号を分周して所定の周波数とする分周回路を備え、更に外部から供給される速度切替信号の論理値（ＨまたはＬ）に応じて分周比を切り替え、異なる複数の回転速度を実現するよう構成している。
【０００９】
本ブラシレスモータ（２０）においても、ロータ（６）の回転速度に比例した周波数の誘起信号を発生する周波数発電機用コイル（１６）に接続したモータ速度検出回路（９）の出力と、速度切替信号（１１）の論理値に従ってクロック信号（１０）を異なる分周比に分周した分周クロック信号（１２）とが制御回路（１４）へ入力し、制御回路（１４）は入力に応じた速度制御信号（１３）を駆動回路（８）へ出力する。
駆動回路（８）は入力した速度制御信号（１３）に応じて駆動コイル（３）に印加する駆動電流のレベルを制御する。
【００１０】
その結果ロータ（６）の回転速度はフィードバック制御され、分周クロック信号（１２）の周波数に応じた一定の速度に制御される。
【００１１】
図５（Ｂ）に示す表は、本ブラシレスモータ（２０）は、速度切替信号（１１）とクロック信号（１０）の状態の変化に応じて、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼なる４通りの制御の状態を有することを示している。
すなわちブラシレスモータ（２０）は、クロック信号（１０）がオフ時の状態である▲１▼および▲２▼においては、速度切替信号（１１）の論理値に関係なくモータは停止状態にある。
【００１２】
またブラシレスモータ（２０）は、クロック信号（１０）がオンかつ速度切替信号（１１）がＨのとき（状態▲３▼）Ｎ1なる回転速度、クロック信号（１０）がオンかつ速度切替信号（１１）がＬのとき（状態▲４▼）Ｎ2なる回転速度で制御される状態にあることを示している。
なおクロック信号（１０）の周波数はｆoなる値で一定である。
【００１３】
また図５（Ａ）に図示した構成に含まれる各回路と各手段には、ブラシレスモータ（２０）の外部にある電源（１７）から図示した電源ラインを通じて電力が供給されている。
【００１４】
しかるにブラシレスモータ（２０）はモータを搭載した装置が回転駆動力を必要とするときに回転し、回転駆動力が不要な場合には停止して待機状態にあることが望まれるが、従来はこの待機状態においても回転検出手段（７）やその他の回路は電力を消費しつづけていた。
【００１５】
一方、従来技術に係るブラシレスモータにおいて、図５（Ａ）とは異なる、以下に説明する構成も知られている（不図示）。
【００１６】
すなわちその構成においては、ブラシレスモータには外部から駆動電流レベル制御信号が入力するように構成し、駆動電流レベル制御信号に応じて、駆動コイルを流れる駆動電流の大きさを制御するよう構成されている。
その種のブラシレスモータを以下に電流レベル制御型ブラシレスモータと呼ぶ。
【００１７】
電流レベル制御型ブラシレスモータにおいてもまた、上記に説明した従来技術に係るブラシレスモータ（２０）と同様に回転検出手段を備えており、ロータが停止している待機状態においても回転検出手段が不要な電力を消費しつづけていることも同様である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来技術に係るブラシレスモータは、ロータ（６）が停止し待機モードにあるときでも回転検出手段は電力を消費しつづけていた。
【００１９】
図５（Ａ）に図示したように、ホール素子を用いて回転検出を行う構成のブラシレスモータ（２０）では、ホール素子（１５）をドライブする回転検出手段（７）には例えば１０ｍＡという大きな電流が流れつづけ、長時間に渡ってブラシレスモータ（２０）を運転しつづける場合には、大きな電力を無駄に消費する、という不具合が有った。
【００２０】
特にこのブラシレスモータ（２０）をフロッピーディスクドライブ（以下、ＦＤＤ）のスピンドルモータとして用いた場合には、ＦＤＤの特性上ロータが回転している時間に比較して停止し待機している時間が圧倒的に長いため、多くの不要な電力を消費していた。
【００２１】
ＦＤＤがバッテリー駆動である場合には無駄な電力を消費することによってその運転可能時間を短くしてしまい、また無駄な電力消費が増えることは環境におけるＣＯ2の排出量増加、さらに地球温暖化を招く、という課題があった。
【００２２】
この課題を解決するために、新たな制御手段である通電管理手段をモータの内部に設け、回転検出手段（７）への電力供給をオン／オフするよう制御する構成を発想することは容易である。
しかし上記の構成とした場合、この通電管理手段は電力供給オン／オフを判断するために、モータの外部から入力する新たな制御信号が必要であった。このことを以下に説明する。
【００２３】
まず外部からの信号を用いずに、モータ内部の回転検出手段（７）自身の検出結果に基づいてロータ（６）の回転／停止を判断し、停止と判断した時に回転検出手段（７）への電力を遮断する構成を考える。
この構成においては、停止状態から再び回転を始めるためには回転検出手段（７）の電力をオンして検出可能状態とさせる必要があり（駆動回路（８）が回転磁界を駆動コイル（３）に発生させるためには回転検出回路（７）から出力するロータ（６）位置検出信号が必要）、電力をオンするために外部から何らかの制御信号を入力することが必要であった。
【００２４】
このことは、回転検出手段（７）以外の、例えばモータ速度検出回路（９）の検出結果を利用し、検出結果がロータ（６）停止となった場合に回転検出回路（７）への電力をカットするように構成しても解消されることはない。
【００２５】
すなわち待機状態（ロータ（６）停止）から回転を再開しようとすると、ロータ（６）の回転制御に用いる回転検出手段（７）に電力を再投入して生かす必要があり、やはり外部から入力する信号で回転検出手段（７）への電力供給をオンする必要があった。
【００２６】
すなわちロータ（６）の回転／停止に応じて回転検出手段（７）への電力供給をオン／オフ制御しようとすると、従来技術に係るスピンドルモータ（２０）では、外部からモータに入力する制御信号を新たに設け、入力した制御信号の指令に応じて回転検出手段（７）へ供給する電力のオン／オフを制御するよう構成することが必要であった。
【００２７】
しかし上記の構成においては新たに追加する制御信号の信号ラインを必要とするので、配線本数が増え回路構成が複雑となり、ブラシレスモータおよびブラシレスモータを搭載した装置の大型化、複雑化、高コスト化を招く、という不具合があった。
【００２８】
また先に説明した電流レベル制御型ブラシレスモータにおいて、外部から入力する配線の本数を増やすことなく、ロータ（６）の停止中に回転検出手段への電力の供給をカットする目的で、駆動電流レベル制御信号が指示する駆動電流のレベルを監視し、そのレベルが所定の値を下回った場合、例えば略ゼロである時に回転検出手段へ供給する電力をカットし、そのレベルが所定のレベルを上回った場合に電力を供給するような構成も考えうる。
しかしこの構成においては、以下に説明するようにモータの正常な運転制御に支障をきたす恐れがあった。
【００２９】
すなわち上記のような構成とすると、駆動電流が略ゼロであるもののロータの回転がオーバーシュートして回転し続けている場合には、ロータの回転位置を検出することが必要であるにもかかわらず回転検出手段への電力が遮断され、検出が出来ない、という不具合が有った。
【００３０】
同様にして軽負荷の状態でロータが回転し、駆動電流が低下した場合にも回転検出手段への電力供給が遮断されてしまい、ロータの回転位置が検出出来なくなる恐れがあった。
【００３１】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたもので、外部から入力する配線本数を増やすことなしに、ロータ（６）停止中の回転検出手段（７）への電力供給をカットして電力消費を抑制し、かつ小型化、低コスト化を実現するブラシレスモータを提供することを、発明の目的とする。
【００３２】
さらに本発明は、電流レベル制御型ブラシレスモータにおいて、外部から入力する配線の本数を増やさず、かつモータの正常な運転に支障をきたすことなく、電力消費を抑制するブラシレスモータを提供することを、発明の目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するために、次の手段を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、周方向に多極に着磁したマグネットを有するロータと、前記マグネットに対向する多相の駆動コイルを有するステータと、前記ロータの回転位置を検出する回転検出手段と、前記ロータの回転速度を検出する速度検出手段と、前記回転検出手段の検出する前記ロータの回転位置に応じた駆動電流を前記駆動コイルに流して前記ロータを回転させる回転磁界を生成させる駆動回路と、外部から入来し電圧が変化する直流の駆動電流制御信号における前記電圧に応じて前記駆動電流の大きさを変化させる電流レベル制御手段と、を備えると共に、前記駆動電流レベル制御信号の電圧が所定値を下回る場合において、前記速度検出手段の検出した回転速度が所定値を越えるときには前記回転検出手段への通電を維持し、前記速度検出手段の検出した前記ロータの回転速度が所定値を下回るときにのみ前記回転検出手段への通電を停止するよう制御する通電管理手段を備えて成ることを特徴とするブラシレスモータである。
【００３４】
また、請求項２に係る発明は、前記駆動回路と前記通電管理手段とを集積した１チップの集積回路を備えて成ることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータである。
【００３５】
また、請求項３に係る発明は、前記駆動回路と前記通電管理手段とを集積した１チップの集積回路を備えて成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態であるブラシレスモータ（１ａ）について、図１乃至図４を用いて以下に説明する。
なお、上記に説明した従来技術に係るブラシレスモータ（２０）と共通の構成については同一の符号を付し、説明の重複を避けて一部説明を省略する。
【００３７】
図１は本実施の形態のブラシレスモータ（１ａ）の構成図である。
図１において、ブラシレスモータ（１ａ）は以下のように構成されている。
【００３８】
すなわちブラシレスモータ（１ａ）は、マグネット（２）を有するロータ（６）と、駆動コイル（３）を有するステータと、ホール素子（１５）が接続する回転検出手段（７）と、駆動回路（８）と、周波数発電機用コイル（１６）が接続するモータ速度検出回路（９）とを備えており、マグネット（２）の界磁磁界と駆動コイル（３）の回転磁界との相互作用により回転力を発生させ、ロータ（６）を回転させる構成となっていることは、先に図５を用いて説明した従来技術に係るブラシレスモータ（２０）と共通である。
【００３９】
更に本実施の形態のブラシレスモータ（１ａ）においては、回転検出手段（７）への電力供給を管理する通電管理手段（４ａ）と、ロータ（６）の回転速度を制御する制御回路（１８）とを有することが特徴である。
【００４０】
通電管理手段（４ａ）には、状態判定回路（４ａ−１）、バイアス回路（４ａ−２）および電子スイッチ（４ａ−３）が含まれている。これらの構成の動作と機能とは後に説明する。
【００４１】
また本実施の形態のブラシレスモータ（１ａ）においては、先に説明した従来技術に係るブラシレスモータ（２０）とは異なり、クロック信号を分周するための分周回路（２１）が含まれていない。
【００４２】
次に通電管理手段（４ａ）の動作と機能とを説明する。
本ブラシレスモータ（１ａ）に対しては、外部からクロック信号（１９）が供給されるよう構成されている。
【００４３】
先に説明した従来技術に係るブラシレスモータ（２０）において、外部から供給されるクロック信号（１０）は一定不変の周期ｆoを有し、ロータ（６）の回転制御の基準となる機能を有していたが、本実施の形態におけるクロック信号（１９）は周波数が可変であり、周波数に応じてロータ（６）の回転速度を可変させる機能を有する。
【００４４】
更にクロック信号（１９）は、その周期あるいはデューティー比あるいは振幅を変化させて、通電管理手段（４ａ）を介して回転検出手段（７）へ供給する電力のオン／オフを制御する機能を有するものである。
【００４５】
モータ（１ａ）の外部から供給されたクロック信号（１９）は状態判定回路（４ａ−１）に入力する。
状態判定回路（４ａ−１）は入力したクロック信号（１９）の波形を調べ、クロック信号（１９）が指し示す情報を判定し、この判定結果に応じて、バイアス回路（４ａ−２）を制御する。その詳細な動作は後に説明する。
【００４６】
バイアス回路（４ａ−２）は電源（１７）から回転検出手段（７）へ至る電力供給線の接続／切断を行う電子スイッチ（４ａ−３）を制御する。
【００４７】
上記の構成は例えば、クロック信号（１９）の周期があらかじめ定められた所定の周期よりも長い場合、あるいはクロック信号（１９）の振幅があらかじめ定められた所定の振幅よりも小なる場合、あるいはクロック信号（１９）のデューティー比があらかじめ定められた所定の値より大なる場合に、回転検出手段（７）への電力供給を停止するように構成することが可能である。
これらの構成における動作を図２、図３を用いて具体的に説明する。
【００４８】
図２は本実施の形態におけるクロック信号（１９）の波形図である。
図３は本実施の形態における状態判定回路（４ａ−１）の回路図（図３（Ａ））および状態判定回路（４ａ−１）の各ポイントにおける波形図（図３（Ｂ））である。
【００４９】
図２において、（ａ）−１乃至（ａ）−３は、クロック信号（１９）の周期が所定の周期より長い場合に回転検出手段（７）への電力供給を停止する構成におけるクロック信号（１９）の波形を示す。
【００５０】
図２（ａ）−１では、論理値“Ｈ”と同“Ｌ”が周波数ｆ1すなわち周期１／ｆ1で繰り返す交番波形、図２（ａ）−２では、同様に論理値“Ｈ”と同“Ｌ”が周波数ｆ2すなわち周期１／ｆ2で繰り返す交番波形（ｆ1＞ｆ2として図示してある）、図２(a)−３は論理値が“Ｈ”のまま変化しない波形を示す。
【００５１】
上記３通りの波形が、図３（Ａ）に示す状態判定回路（４ａ−１）におけるＡ点に入力すると抵抗Ｒ1およびコンデンサＣ1により積分がなされ、図３（Ａ）のＢ点における出力の平均値は、以下に説明するように波形のデューティー比に電源電圧Ｖccを乗じた電圧値にほぼ等しくなる。
【００５２】
すなわち図２（ａ）−１および図２（ａ）−２に示す波形（図示のように両者の波形のデューティー比は等しいとする）がＡ点に入力すると、図３（Ｂ）（ｂ）−１に示すようにＢ点にはバイアス成分を有する三角波形が現れ、その平均電圧はＶ2Dとなる。
図示のようにＡ点における波形のデューティー比が５０％であるときは、Ｖ2Dは（１／２）Ｖccにほぼ等しい。
【００５３】
また、図２（ａ）−３に示す波形がＡ点に入力すると、Ｂ点に現れる波形は、図３（Ｂ）（ｂ）−２に示すようにＶccに近いＶ2Sなる電圧値を有する直流波形となる。
【００５４】
更に図３（Ａ）において、状態判定回路（４ａ−１）に含まれる比較器（２４）はＢ点における電圧値と電源電圧Ｖccおよび回路内の抵抗値によって決まる閾値Ｖｔとの大小を比較し、比較結果に応じて論理値“Ｈ”または“Ｌ”をＣ点に出力する。
【００５５】
閾値Ｖtを、Ｖ2D＜Ｖt＜Ｖ2Sなる関係に設定することにより、図３（Ｂ）（ｃ）−１に示すように、図２（ａ）−１および図２（ａ）−２に示す波形（交番波形）の入力に対してＶ3Dなる“Ｌ”値を出力し、図２（ａ）−３に示す波形（直流波形）の入力に対してＶ3sなる“Ｈ”値を出力するように、比較器（２４）は構成されている。
【００５６】
状態判定回路（４ａ−１）のＣ点における出力が“Ｈ”であるとき、その出力値が入力したバイアス回路（４ａ−２）は次段に有る電子スイッチ（４ａ−３）を遮断し、回転検出手段（７）への電力供給を停止する。
【００５７】
また状態判定回路（４ａ−１）のＣ点における出力が“Ｌ”であるとき、その出力値が入力したバイアス回路（４ａ−２）は次段に有る電子スイッチ（４ａ−３）を導通させ、回転検出手段（７）へ電力が供給されるよう制御する。
【００５８】
ブラシレスモータ（１ａ）は上記のように、クロック信号（１９）の周期の長さに応じて回転検出手段（７）（１５）への電力の供給のオン／オフを制御しているので、新たな制御信号配線を追加することなしに、不要な電力の消費を無くし環境に配慮したブラシレスモータ（１ａ）を構成することが出来る効果を奏する。
【００５９】
なお図４には図３（Ａ）に図示した状態判定回路（４ａ−１）を実現する、等価回路の一例を示す。図４中の「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」点はそれぞれ図３（Ａ）中の「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」点に相当する。
【００６０】
また本実施の形態においてクロック信号（１９）は通電管理手段（４ａ）の他に制御回路（１８）にも分岐して入力し、ロータ（６）の回転速度の制御に用いられている。
【００６１】
すなわちクロック信号（１９）の周波数がｆ1のときロータ（６）の回転数がＮ1、周波数がｆ2であるときロータ（６）の回転数がＮ2であるように制御回路（１８）は制御を行う。ロータ（６）の回転速度は、例えばクロック信号（１９）の周波数に比例するようにしてもよい。
【００６２】
またクロック周波数（１９）が十分長い周期を有し、所定の時間内で実質的に直流波形であるとき、制御回路（１８）はロータ（６）の回転を停止し、待機モードとする。
【００６３】
上記のように構成されているので、先に説明した従来技術に係るブラシレスモータ（２０）においては必要な構成であった分周回路（２１）と速度切替信号（１１）の配線および関係する回路が不要となるので、ブラシレスモータの小型化、低コスト化を推進する効果も奏する。
【００６４】
次に本実施の形態において、上記と同様にクロック信号（１９）の周期を用いて回転検出手段（７）への供給電力オン／オフ制御およびロータ（６）の回転速度制御を行うものの、クロック信号（１９）の波形が上記と異なる構成を説明する。
【００６５】
図２（ｂ）−１、２、３はその構成におけるクロック信号（１９）の波形である。
図２（ｂ）−１および図２（ｂ）−３に示す波形は、上記に説明した図２（ａ）−１および図２（ａ）−３に示した波形と実質同じものであり、その動作も同じである。
【００６６】
図２（ｂ）−２に示す波形は、図２（ｂ）−１に示す波形から６サイクル当たり１サイクルの交番を欠かせたものである。
この場合にも通電管理手段（４ａ）は図２（ｂ）−１の波形と同じ制御をするように閾値Ｖtが設定されている。
また図２（ｂ）−２に示す波形が入力すると、制御回路（１８）は例えばｆ1・（５／６）に比例する回転速度でロータ（６）を制御するよう構成されている。
【００６７】
図２（ｂ）−１、２、３に示す波形で制御を行うよう構成すると、基本のクロック周波数は変化がないので、クロック信号（１９）の発信、受信にかかわる構成をよりシンプルに構成できる効果が有る。
【００６８】
次に、図２（ｃ）−１、２、３はクロック信号（１９）のデューティー比が所定の値より大なる場合に回転検出手段の通電を停止するように構成した場合の、クロック信号（１９）の波形である。
【００６９】
上記と同様に図２（ｃ）−１及び図２（ｃ）−２の信号が入力されるとモータは、一定時間内の波数に応じた所定の速度で運転される。
図２（ｃ）−３に示す、デューティー比が異なる信号が入力すると、制御回路（１８）によってモータは待機状態となり、状態判定回路（４ａ−１）の出力「Ｃ」は”Ｈ”となり、バイアス回路（４ａ−１）は回転検出手段（７）（１５）への通電を停止するよう制御する。
【００７０】
なお、この場合は動作を安定化するため、前記した閾値Ｖtは（１／２）・Ｖｃｃ程度に設定することが望ましい。またこの時、同時に制御回路（１８）も通電を停止するようにすれば余計な動作を生じることはない。
【００７１】
次に、図２（ｄ）−１〜３はクロック信号（１９）の交流成分の振幅が所定の振幅より小なる場合に回転検出手段（７）（１５）の通電を停止するよう構成した場合の、クロック信号（１９）の波形である。
【００７２】
図２（ｄ）−３では、信号が略Ｖｃｃと（３／４）Ｖｃｃとの間のレベルで、周波数ｆ１即ち周期１／ｆ１で繰り返す交番波形を示している。
【００７３】
この場合図３（Ａ）中のＣ１、Ｒ１で積分された、状態判定回路（４ａ−１）のＢ点における平均値は略７／８Ｖｃｃとなり、状態判定回路（４ａ−１）の出力「Ｃ」は”Ｈ”となり、バイアス回路（４ａ−２）は回転検出手段（７）（１５）への通電を停止するよう制御する。またこの時、同時に制御回路（１８）も通電を停止するようにすれば余計な動作を生じることはない。
【００７４】
次に本発明の第２の実施の形態であるブラシレスモータ（１ｂ）を、図６を用いて説明する。
【００７５】
図６は本実施の形態の構成図である。
【００７６】
図６において、ブラシレスモータ（１ｂ）は、マグネット（２）を有するロータ（６）と、駆動コイル（３）を有するステータと、ホール素子（１５）が接続する回転検出手段（７）と、駆動回路（８）と、周波数発電機用コイル（１６）が接続するモータ速度検出回路（９）とを備えており、マグネット（２）の界磁磁界と駆動コイル（３）の回転磁界との相互作用により回転力を発生させ、ロータ（６）を回転させる構成となっていることは、先に図５を用いて説明した従来技術に係るブラシレスモータ（２０）と共通である。
【００７７】
更に本実施の形態のブラシレスモータ（１ｂ）においては、回転検出手段（７）への電力供給を管理する通電管理手段（４ｂ）と、駆動コイル（３）を流れる駆動電流の大きさを制御する電流制御手段（２３）とを有し、通電管理手段（４ｂ）は先に本発明の第１の実施の形態で説明した通電管理手段（４ａ）と異なる構成としたことが特徴である。
【００７８】
ブラシレスモータ（１ｂ）に対しては、外部から駆動電流レベル制御信号（２２）が入力する構成としている。
駆動電流レベル制御信号（２２）は電圧が可変の直流電圧信号であり、電流制御手段（２３）と通電管理手段（４ｂ）とに分岐して入力する。
【００７９】
電流制御手段（２３）は駆動電流レベル制御信号（２２）が１Ｖ以下であるときは駆動電流をゼロとし、１Ｖでは０Ａ、１Ｖ以上では１Ｖ上昇当たり駆動電流が１Ａ増加するように構成している。例えば駆動電流レベル制御信号（２２）が１．５Ｖである場合は０．５Ａの駆動電流が流れるように構成されている。
【００８０】
更に通電管理手段（４ｂ）は、その内部に比較器（４ｂ−１）、ＮＡＮＤ回路（４ｂ−２）、電子スイッチ（４ｂ−３）を備えている。
【００８１】
比較器（４ｂ−１）は入力した駆動電流レベル制御信号（２２）の電圧が、１．１Ｖ以上である場合に“Ｌ”，１．１Ｖ未満である場合に“Ｈ”の論理値を出力する。
ここで、１Ｖを閾値とせずオフセット電圧０．１Ｖを加えた電圧を閾値としたのは、外部電圧の設定誤差や、閾値の温度変化があっても動作を確実ならしめるためで、このオフセット電圧は、外部電圧の設定誤差及び閾値の温度変化の和より大に設定している。
【００８２】
一方、ブラシレスモータ（１ｂ）に含まれるモータ速度検出回路（９）は、ロータ（６）の回転速度を周波数発電機用コイル（１６）に誘起する誘起電圧の周期から検出し、１００ｒｐｍ以上である場合に“Ｌ”、１００ｒｐｍ未満の場合に“Ｈ”の論理値を出力する。
【００８３】
比較器（４ｂ−１）およびモータ速度検出回路（９）からの２系統の論理値を入力とする、通電管理手段（４ｂ）内のＮＡＮＤ回路（４ｂ−２）は、上記の２系統の論理値が共に“Ｈ”である場合にのみ出力が“Ｌ”となり、その時回転検出手段（７）への通電を停止するよう電子スイッチ（４ｂ−３）を制御する。
【００８４】
またＮＡＮＤ回路（４ｂ−２）は、上記２系統の論理値がそれ以外の場合には論理値“Ｈ”を出力し、回転検出手段（７）へ通電がなされるよう電子スイッチ（４ｂ−３）を制御する。
【００８５】
本実施の形態のブラシレスモータ（１ｂ）においては上記のように構成したので、ロータ（６）がオーバーシュートしたり軽負荷だったりして回転検出が必要な状態であるにもかかわらず、回転検出手段（７）への通電が停止し、正常なモータの運転に支障が出る恐れが解消され、かつロータ（６）の停止時には回転検出手段（７）への通電が停止して無駄な電力の消費を防止し、また配線本数が増えることがないブラシレスモータ（１ｂ）を提供する効果を奏する。
【００８６】
なお、先に説明した本発明の第１および第２の実施の形態において、通電管理手段（４ａ）（４ｂ）が通電管理する回転検出手段（７）にはホール素子（１５）が接続し、ロータ（６）内のマグネット（２）の生成する界磁磁界の変化によりロータ（６）の回転位置を知ることを先に説明した。
【００８７】
しかし本発明の実施に当たっては、電力供給のオン／オフを行う対象の回転検出手段（７）は上記の構成に限定される必要はなく、例えば駆動コイルに誘起する誘起電圧や周波数発電機信号を処理してロータの回転位置を検出する方法であっても同様に本発明固有の効果を奏することは明白である。
【００８８】
また、先に説明した本発明の第１および第２の実施の形態において、駆動回路（８）と通電管理手段（４ａ）（４ｂ）とを同一の集積回路に集積した構成としてもよい。
このように構成することにより、ブラシシレスモータ（１ａ）（１ｂ）の小型化、低コスト化と省電力化とを更に推進する効果を奏する。
【００８９】
なお、上記の本発明の第１および第２の実施の形態の説明において、回転検出手段（７）への通電を停止する方法として、電源（１７）から回転検出手段（７）に至る電力ラインに電子スイッチ（４ａ−３）（４ｂ−３）を設け、通電管理手段（４ａ）（４ｂ）の内部の論理値に応じて導通、非導通を制御する方法を説明した。
【００９０】
しかし本発明の実施に当たっては上記の方法に限定されることはなく、例えば電源（１７）から回転検出手段（７）に通じる電力ラインは導通のまま、通電管理手段（４ａ）（４ｂ）が出力する論理値に応じて回転検出手段（７）を構成するトランジスタ（不図示）をカットオフ状態にし、実質的に通電が生じないようにする方法も可能である。
【００９１】
そのように構成すれば電子スイッチ（４ａ−３）（４ｂ−３）という比較的大きな電流容量の構成を用いる必要がないので、電源（１７）から回転検出手段（７）へ至る間の電圧降下を低減する効果が新たに生ずる。
【００９２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、外部から入力する配線本数を増やすことなしに、ロータ停止中の回転検出手段への電力供給をカットして電力消費を抑制し、かつ小型化、低コスト化を実現する効果を奏する。
また、ロータが停止状態ではなくオーバーシュートしたり軽負荷だったりして回転検出が必要な状態であるにもかかわらず回転検出手段への通電が停止し正常なモータの運転に支障が出る恐れが解消されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブラシレスモータの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるクロック信号の波形図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における状態判定回路の構成図と各ポイントにおける波形図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における状態判定回路の等価回路の一例である。
【図５】従来技術に係るブラシレスモータの構成図とその速度設定を説明するための表である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるブラシレスモータの構成図である。
【符号の説明】
１ａブラシレスモータ
１ｂブラシレスモータ
２マグネット
３駆動コイル
４ａ通電管理手段
４ｂ通電管理手段
６ロータ
７回転検出手段
８駆動回路
９モータ速度検出回路
１０クロック信号
１１速度切替信号
１２分周クロック信号
１３速度制御信号
１４制御回路
１５ホール素子
１６周波数発電機用コイル
１７電源
１８制御回路
１９クロック信号
２０ブラシレスモータ
２１分周回路
２２駆動電流レベル制御信号
２３電流制御手段
２４比較器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless motor provided with a drive circuit, and more particularly to a brushless motor that takes power saving into account and controls power consumption to be reduced during standby when the motor is not rotating.
[0002]
[Prior art]
A brushless motor (20) according to the prior art will be described with reference to FIG.
FIG. 5A is a configuration diagram of a brushless motor (20) according to the prior art, and FIG. 5B is a table for explaining the setting of the rotation speed in the brushless motor (20) according to the prior art.
[0003]
A brushless motor (20) according to the prior art shown in FIG. 5A includes a rotor (6) having a magnet (2) that magnetizes multiple poles in the circumferential direction to generate a field magnetic field, and the magnet (2 The magnetic field generated by the magnet (2) is detected using a stator having a multi-phase drive coil (3) linked to the field magnetic field and the Hall element (15), and the rotor (6 ) And a drive circuit (8) for generating a rotating magnetic field by applying a drive current to the drive coil (3) in accordance with the detection output of the rotation detection means (7). And a rotational force is generated by the interaction between the field magnetic field of the magnet (2) and the rotating magnetic field of the drive coil (3) to rotate the rotor (6).
[0004]
Further, the brushless motor (20) has a frequency generator magnet (not shown) magnetized in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the rotor (6), and is opposed to the frequency generator magnet to the stator. A frequency generator coil (16) provided and a motor speed detection circuit (9) connected to the frequency generator coil (16) are provided.
[0005]
When the rotor (6) rotates, a signal having a frequency corresponding to the rotational speed is induced in the frequency generator coil (16), and the motor speed detection circuit (9) determines the rotational speed of the rotor (6) from the induced signal. It is configured to detect.
[0006]
The brushless motor (20) includes a frequency dividing circuit (21) and a control circuit (14). Those functions will be described later.
[0007]
FIG. 5B is a table illustrating control for switching the rotational speed of the rotor (6) to 2 speeds.
[0008]
In general, in a brushless motor, when a plurality of rotational speeds are switched and controlled, a frequency dividing circuit for dividing a clock signal supplied from the outside to a predetermined frequency is provided, and a speed switching signal supplied from the outside is further provided. The frequency division ratio is switched according to the logical value (H or L), and a plurality of different rotational speeds are realized.
[0009]
Also in the brushless motor (20), the output of the motor speed detection circuit (9) connected to the frequency generator coil (16) that generates an induction signal having a frequency proportional to the rotational speed of the rotor (6), and the speed switching. A frequency-divided clock signal (12) obtained by dividing the clock signal (10) into different frequency division ratios according to the logic value of the signal (11) is input to the control circuit (14), and the control circuit (14) responds to the input. The speed control signal (13) is output to the drive circuit (8).
The drive circuit (8) controls the level of the drive current applied to the drive coil (3) according to the input speed control signal (13).
[0010]
As a result, the rotational speed of the rotor (6) is feedback-controlled and controlled at a constant speed according to the frequency of the divided clock signal (12).
[0011]
The table shown in FIG. 5B shows that the brushless motor (20) has (1), (2), (3), and (3) in accordance with changes in the state of the speed switching signal (11) and the clock signal (10). (4) It shows that it has four kinds of control states.
That is, the brushless motor (20) is in a stopped state regardless of the logical value of the speed switching signal (11) in (1) and (2) when the clock signal (10) is OFF.
[0012]
Further, the brushless motor (20) has a rotational speed of N1, when the clock signal (10) is on and the speed switching signal (11) is H (state (3)), the clock signal (10) is on and the speed switching signal (11 ) Is L (state {circle around (4)}), it indicates that the engine is controlled at a rotational speed of N2.
The frequency of the clock signal (10) is constant at a value of fo.
[0013]
In addition, power is supplied to each circuit and each means included in the configuration illustrated in FIG. 5A from a power source (17) outside the brushless motor (20) through the illustrated power line.
[0014]
However, it is desirable that the brushless motor (20) rotates when a device on which the motor is mounted requires a rotational driving force, and stops when the rotational driving force is unnecessary, and is in a standby state. Even in the standby state, the rotation detecting means (7) and other circuits continue to consume power.
[0015]
On the other hand, in the brushless motor according to the related art, a configuration described below which is different from FIG. 5A is also known (not shown).
[0016]
That is, in the configuration, the brushless motor is configured such that a drive current level control signal is input from the outside, and the magnitude of the drive current flowing through the drive coil is controlled according to the drive current level control signal. Yes.
Such a brushless motor is hereinafter referred to as a current level control type brushless motor.
[0017]
The current level control type brushless motor is also provided with a rotation detection means as in the conventional brushless motor (20) described above, and the rotation detection means is unnecessary even in a standby state where the rotor is stopped. The same goes for the fact that power is continuously consumed.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the brushless motor according to the prior art, the rotation detecting means continues to consume power even when the rotor (6) is stopped and in the standby mode.
[0019]
As shown in FIG. 5A, in the brushless motor (20) configured to detect rotation using a Hall element, the rotation detection means (7) for driving the Hall element (15) has a large current of, for example, 10 mA. When the brushless motor (20) is continuously operated for a long time, there is a problem that a large amount of power is wasted.
[0020]
In particular, when this brushless motor (20) is used as a spindle motor of a floppy disk drive (hereinafter referred to as FDD), the time of stopping and waiting is overwhelming compared to the time of rotation of the rotor due to the characteristics of FDD. Because it is long, it consumes a lot of unnecessary power.
[0021]
When FDD is battery-powered, it consumes unnecessary power, shortening its operation time, and increasing wasteful power consumption increases CO2 emissions in the environment and further causes global warming. There was a problem.
[0022]
In order to solve this problem, it is easy to conceive of a configuration in which an energization management unit, which is a new control unit, is provided inside the motor and the power supply to the rotation detection unit (7) is controlled to be turned on / off. is there.
However, in the case of the above configuration, this energization management means requires a new control signal input from the outside of the motor in order to determine the power supply on / off. This will be described below.
[0023]
First, the rotation / stop of the rotor (6) is determined based on the detection result of the rotation detection means (7) within the motor without using an external signal, and when it is determined to stop, the rotation detection means (7) is determined. Consider a configuration that cuts off the power.
In this configuration, in order to start the rotation again from the stopped state, it is necessary to turn on the electric power of the rotation detecting means (7) so that the rotation can be detected (the drive circuit (8) converts the rotating magnetic field into the drive coil (3). In order to generate power, a rotor (6) position detection signal output from the rotation detection circuit (7) is necessary), and it is necessary to input some control signal from the outside to turn on the power.
[0024]
This is because, for example, the detection result of the motor speed detection circuit (9) other than the rotation detection means (7) is used, and the power to the rotation detection circuit (7) is detected when the detection result is a stop of the rotor (6). Even if it is configured so as to cut, it is not solved.
[0025]
In other words, if rotation is to be resumed from the standby state (rotor (6) stopped), it is necessary to reapply power to the rotation detection means (7) used for rotation control of the rotor (6), which is also input from the outside. It was necessary to turn on the power supply to the rotation detecting means (7) by a signal.
[0026]
That is, when the power supply to the rotation detecting means (7) is to be turned on / off in accordance with the rotation / stop of the rotor (6), the spindle motor (20) according to the prior art has a control signal input to the motor from the outside. Is newly provided, and it is necessary to control on / off of the electric power supplied to the rotation detecting means (7) according to the command of the input control signal.
[0027]
However, the above configuration requires a new signal line for the control signal to be added, which increases the number of wires and makes the circuit configuration complicated, and increases the size, complexity, and cost of brushless motors and devices equipped with brushless motors. There was a problem of inviting.
[0028]
In addition, in the current level control type brushless motor described above, the drive current level is used to cut off the supply of power to the rotation detecting means while the rotor (6) is stopped without increasing the number of wires input from the outside. When the level of the drive current indicated by the control signal is monitored and the level falls below a predetermined value, for example, the power supplied to the rotation detecting means is cut when the level is substantially zero, and the level exceeds the predetermined level. In some cases, a configuration for supplying power may be considered.
However, in this configuration, there is a risk of hindering normal motor operation control as described below.
[0029]
In other words, with the above configuration, when the rotation of the rotor continues to rotate due to overshoot, although the drive current is substantially zero, it is necessary to detect the rotational position of the rotor. There was a problem that the power to the rotation detection means was cut off and detection was impossible.
[0030]
Similarly, when the rotor rotates in a light load state and the drive current decreases, the power supply to the rotation detecting means is interrupted, and the rotational position of the rotor may not be detected.
[0031]
The present invention has been made in view of the above situation, and without increasing the number of wires input from the outside, the power supply to the rotation detection means (7) when the rotor (6) is stopped is cut to reduce power consumption. It is an object of the present invention to provide a brushless motor that suppresses and realizes downsizing and cost reduction.
[0032]
Furthermore, the present invention provides a brushless motor that suppresses power consumption without increasing the number of wires input from the outside and without hindering normal operation of the motor in a current level control type brushless motor. It is an object of the invention.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has the following means in order to solve the above-described problems of the prior art.
  That is, the invention according to claim 1 is a rotor having a magnet magnetized in multiple poles in the circumferential direction, a stator having a multiphase drive coil facing the magnet, and a rotation detection for detecting the rotational position of the rotor. Means, a speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotor, and a rotating magnetic field for rotating the rotor by causing a driving current corresponding to the rotational position of the rotor detected by the rotation detecting means to flow through the driving coil. A drive circuit; and current level control means for changing the magnitude of the drive current in accordance with the voltage in a DC drive current control signal that changes in voltage that comes from the outside, and the drive current level control signal Voltage is below the specified valueIn this case, when the rotation speed detected by the speed detection means exceeds a predetermined value, the energization to the rotation detection means is maintained,When the rotational speed of the rotor detected by the speed detecting means falls below a predetermined valueonlyA brushless motor comprising an energization management unit that controls to deenergize the rotation detection unit.
[0034]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a one-chip integrated circuit in which the driving circuit and the energization managing means are integrated.1This is a brushless motor.
[0035]
  According to a third aspect of the present invention, the drive circuit and the energization management means are provided.Accumulated1-chip integrated circuitConsisting ofThe brushless motor according to claim 1 or 2, wherein the brushless motor is provided.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A brushless motor (1a) according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In addition, about the same structure as the brushless motor (20) based on the prior art demonstrated above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted to avoid duplication.
[0037]
FIG. 1 is a configuration diagram of a brushless motor (1a) according to the present embodiment.
In FIG. 1, the brushless motor (1a) is configured as follows.
[0038]
That is, the brushless motor (1a) includes a rotor (6) having a magnet (2), a stator having a drive coil (3), a rotation detecting means (7) connected to a hall element (15), and a drive circuit (8). ) And a motor speed detection circuit (9) to which the frequency generator coil (16) is connected, and is rotated by the interaction between the magnetic field of the magnet (2) and the rotating magnetic field of the drive coil (3). The structure for generating the force and rotating the rotor (6) is the same as that of the brushless motor (20) according to the prior art described with reference to FIG.
[0039]
Furthermore, in the brushless motor (1a) of the present embodiment, an energization managing means (4a) for managing the power supply to the rotation detecting means (7) and a control circuit (18) for controlling the rotational speed of the rotor (6). It is characterized by having.
[0040]
The energization management means (4a) includes a state determination circuit (4a-1), a bias circuit (4a-2), and an electronic switch (4a-3). The operation and function of these configurations will be described later.
[0041]
Also, the brushless motor (1a) of the present embodiment does not include a frequency dividing circuit (21) for frequency-dividing the clock signal, unlike the brushless motor (20) according to the prior art described above. .
[0042]
Next, the operation and function of the energization management means (4a) will be described.
A clock signal (19) is supplied from the outside to the brushless motor (1a).
[0043]
In the brushless motor (20) according to the prior art described above, the clock signal (10) supplied from the outside has a constant invariable period fo, and has a function as a reference for the rotation control of the rotor (6). However, the clock signal (19) in the present embodiment has a variable frequency, and has a function of changing the rotational speed of the rotor (6) in accordance with the frequency.
[0044]
Further, the clock signal (19) has a function of controlling on / off of power supplied to the rotation detecting means (7) through the energization managing means (4a) by changing the period, duty ratio or amplitude. It is.
[0045]
The clock signal (19) supplied from the outside of the motor (1a) is input to the state determination circuit (4a-1).
The state determination circuit (4a-1) examines the waveform of the input clock signal (19), determines information indicated by the clock signal (19), and controls the bias circuit (4a-2) according to the determination result. . The detailed operation will be described later.
[0046]
The bias circuit (4a-2) controls the electronic switch (4a-3) for connecting / disconnecting the power supply line from the power source (17) to the rotation detecting means (7).
[0047]
In the above configuration, for example, when the cycle of the clock signal (19) is longer than a predetermined cycle, or when the amplitude of the clock signal (19) is smaller than a predetermined amplitude, or the clock When the duty ratio of the signal (19) is larger than a predetermined value, the power supply to the rotation detecting means (7) can be stopped.
The operation in these configurations will be specifically described with reference to FIGS.
[0048]
FIG. 2 is a waveform diagram of the clock signal (19) in the present embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram (FIG. 3A) of the state determination circuit (4a-1) and a waveform diagram (FIG. 3B) at each point of the state determination circuit (4a-1) in the present embodiment. .
[0049]
In FIG. 2, (a) -1 to (a) -3 are clock signals in a configuration in which power supply to the rotation detection means (7) is stopped when the cycle of the clock signal (19) is longer than a predetermined cycle. 19) shows the waveform.
[0050]
In FIG. 2 (a) -1, the same logic value “H” as “L” is an alternating waveform that repeats at frequency f1, that is, period 1 / f1, and in FIG. 2 (a) -2, the same logic value “H”. "L" is an alternating waveform (illustrated as f1> f2) repeated at frequency f2, that is, period 1 / f2, and FIG. 2 (a) -3 shows a waveform whose logical value remains unchanged at "H".
[0051]
When the above three waveforms are input to the point A in the state determination circuit (4a-1) shown in FIG. 3A, integration is performed by the resistor R1 and the capacitor C1, and the average of the outputs at the point B in FIG. The value is substantially equal to the voltage value obtained by multiplying the duty ratio of the waveform by the power supply voltage Vcc as described below.
[0052]
That is, when the waveforms shown in FIGS. 2A-1 and 2A-2 (assuming the duty ratios of both waveforms are equal to each other as shown in FIG. 2) are input to point A, FIGS. As shown by -1, a triangular waveform having a bias component appears at point B, and its average voltage is V2D.
As shown in the figure, when the duty ratio of the waveform at point A is 50%, V2D is substantially equal to (1/2) Vcc.
[0053]
  When the waveform shown in FIG. 2 (a) -3 is input to point A, the waveform appearing at point B is as shown in FIG. 3 (B) (b)-2As shown in FIG. 5, the DC waveform has a voltage value of V2S close to Vcc.
[0054]
3A, the comparator (24) included in the state determination circuit (4a-1) compares the voltage value at the point B with the threshold value Vt determined by the power supply voltage Vcc and the resistance value in the circuit. The logic value “H” or “L” is output to the point C according to the comparison result.
[0055]
By setting the threshold value Vt to the relationship V2D <Vt <V2S, as shown in FIGS. 3B and 3C-1, the waveforms shown in FIGS. 2A-1 and 2A-2 are shown. An “L” value V3D is output for the (alternating waveform) input, and an “H” value V3s is output for the waveform (DC waveform) input shown in FIG. The comparator (24) is configured.
[0056]
When the output at point C of the state determination circuit (4a-1) is “H”, the bias circuit (4a-2) to which the output value is input shuts off the electronic switch (4a-3) in the next stage, The power supply to the rotation detection means (7) is stopped.
[0057]
When the output at the point C of the state determination circuit (4a-1) is “L”, the bias circuit (4a-2) to which the output value is input turns on the electronic switch (4a-3) in the next stage. Control is performed so that electric power is supplied to the rotation detecting means (7).
[0058]
As described above, the brushless motor (1a) controls on / off of power supply to the rotation detecting means (7) (15) according to the cycle length of the clock signal (19). Thus, there is an effect that it is possible to configure the brushless motor (1a) in consideration of the environment without adding unnecessary control signal wiring and eliminating unnecessary power consumption.
[0059]
FIG. 4 shows an example of an equivalent circuit for realizing the state determination circuit (4a-1) shown in FIG. “A”, “B”, and “C” points in FIG. 4 correspond to “A”, “B”, and “C” points in FIG.
[0060]
In the present embodiment, the clock signal (19) is also branched and input to the control circuit (18) in addition to the energization management means (4a), and is used for controlling the rotational speed of the rotor (6).
[0061]
That is, the control circuit (18) performs control so that when the frequency of the clock signal (19) is f1, the rotational speed of the rotor (6) is N1, and when the frequency is f2, the rotational speed of the rotor (6) is N2. . The rotational speed of the rotor (6) may be proportional to the frequency of the clock signal (19), for example.
[0062]
When the clock frequency (19) has a sufficiently long period and is substantially a direct current waveform within a predetermined time, the control circuit (18) stops the rotation of the rotor (6) and enters the standby mode.
[0063]
Since it is configured as described above, the wiring of the frequency dividing circuit (21) and the speed switching signal (11) and related circuits, which were necessary in the brushless motor (20) according to the prior art described above. Therefore, the brushless motor can be reduced in size and cost.
[0064]
Next, in the present embodiment, the power supply on / off control to the rotation detecting means (7) and the rotation speed control of the rotor (6) are performed using the cycle of the clock signal (19) as described above. A configuration in which the waveform of the signal (19) is different from the above will be described.
[0065]
2 (b) -1, 2, and 3 show waveforms of the clock signal (19) in the configuration.
The waveforms shown in FIGS. 2 (b) -1 and 2 (b) -3 are substantially the same as the waveforms shown in FIGS. 2 (a) -1 and 2 (a) -3 described above, The operation is the same.
[0066]
The waveform shown in FIG. 2 (b) -2 is obtained by replacing the waveform shown in FIG. 2 (b) -1 with an alternate of one cycle per six cycles.
Also in this case, the threshold value Vt is set so that the energization management means (4a) performs the same control as the waveform of FIG.
When the waveform shown in FIG. 2B-2 is input, the control circuit (18) is configured to control the rotor (6) at a rotational speed proportional to, for example, f1 · (5/6).
[0067]
If the control is performed with the waveforms shown in FIGS. 2B, 1, 2 and 3, the basic clock frequency does not change, so the configuration relating to the transmission and reception of the clock signal (19) can be simplified. There is an effect.
[0068]
Next, FIGS. 2 (c) -1, 2, and 3 show the clock signal (when the duty ratio of the clock signal (19) is larger than a predetermined value when the rotation detecting means is stopped from energizing. 19).
[0069]
Similarly to the above, when the signals of FIG. 2 (c) -1 and FIG. 2 (c) -2 are input, the motor is operated at a predetermined speed corresponding to the wave number within a predetermined time.
When signals with different duty ratios shown in FIG. 2 (c) -3 are input, the control circuit (18) puts the motor into a standby state, the output “C” of the state determination circuit (4a-1) becomes “H”, The bias circuit (4a-1) controls to stop energizing the rotation detecting means (7) and (15).
[0070]
In this case, in order to stabilize the operation, the threshold value Vt is preferably set to about (1/2) · Vcc. At this time, if the control circuit (18) is also turned off at the same time, no extra operation will occur.
[0071]
Next, FIGS. 2D-1 to 3D show a case where the rotation detection means (7) (15) is turned off when the amplitude of the AC component of the clock signal (19) is smaller than a predetermined amplitude. This is the waveform of the clock signal (19).
[0072]
FIG. 2 (d) -3 shows an alternating waveform in which the signal is at a level between approximately Vcc and (3/4) Vcc and repeats at frequency f1, that is, period 1 / f1.
[0073]
In this case, the average value at point B of the state determination circuit (4a-1) integrated by C1 and R1 in FIG. 3A is about 7/8 Vcc, and the output “C” of the state determination circuit (4a-1) "Becomes" H ", and the bias circuit (4a-2) controls to stop energizing the rotation detecting means (7) and (15). At this time, if the control circuit (18) is also turned off at the same time, no extra operation will occur.
[0074]
Next, the brushless motor (1b) which is the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.
[0075]
FIG. 6 is a configuration diagram of the present embodiment.
[0076]
In FIG. 6, the brushless motor (1b) includes a rotor (6) having a magnet (2), a stator having a drive coil (3), a rotation detecting means (7) to which a Hall element (15) is connected, and a drive. A circuit (8) and a motor speed detection circuit (9) connected to the frequency generator coil (16) are provided, and the mutual magnetic field between the magnetic field of the magnet (2) and the rotating magnetic field of the drive coil (3) is provided. It is the same as the brushless motor (20) according to the prior art described above with reference to FIG. 5 that the rotational force is generated by the action to rotate the rotor (6).
[0077]
Further, in the brushless motor (1b) of the present embodiment, the energization management means (4b) for managing the power supply to the rotation detection means (7) and the magnitude of the drive current flowing through the drive coil (3) are controlled. The current control means (23) is different from the current management means (4a) described in the first embodiment of the present invention.
[0078]
A drive current level control signal (22) is input from the outside to the brushless motor (1b).
The drive current level control signal (22) is a DC voltage signal having a variable voltage, and is branched and input to the current control means (23) and the energization management means (4b).
[0079]
The current control means (23) is configured such that when the drive current level control signal (22) is 1V or less, the drive current is zero, and when the voltage is 1V, the drive current is increased by 1A. . For example, when the drive current level control signal (22) is 1.5V, a drive current of 0.5A flows.
[0080]
Furthermore, the energization management means (4b) includes a comparator (4b-1), a NAND circuit (4b-2), and an electronic switch (4b-3).
[0081]
The comparator (4b-1) outputs a logic value of “L” when the voltage of the input drive current level control signal (22) is 1.1V or more, and “H” when it is less than 1.1V. To do.
Here, the reason why the voltage obtained by adding the offset voltage of 0.1V without using 1V as the threshold is used as the threshold in order to ensure the operation even when there is a setting error of the external voltage or a temperature change of the threshold. Is set larger than the sum of the setting error of the external voltage and the temperature change of the threshold.
[0082]
On the other hand, the motor speed detection circuit (9) included in the brushless motor (1b) detects the rotational speed of the rotor (6) from the period of the induced voltage induced in the frequency generator coil (16) and is 100 rpm or more. In this case, a logical value of “L” is output, and when it is less than 100 rpm, a logical value of “H” is output.
[0083]
The NAND circuit (4b-2) in the energization management means (4b), which receives the two logic values from the comparator (4b-1) and the motor speed detection circuit (9), is the above-mentioned two logic systems. Only when the values are both “H”, the output becomes “L”, and at that time, the electronic switch (4b-3) is controlled so as to stop energization of the rotation detecting means (7).
[0084]
The NAND circuit (4b-2) outputs a logical value “H” when the logical values of the two systems are other than the above, and the electronic switch (4b-3) is energized to the rotation detecting means (7). ) To control.
[0085]
Since the brushless motor (1b) of the present embodiment is configured as described above, the rotation detection is performed even though the rotor (6) is overshot or lightly loaded and needs to be detected. The power supply to the means (7) is stopped, and the possibility of disturbing the normal motor operation is solved. Also, when the rotor (6) is stopped, the power supply to the rotation detection means (7) is stopped and unnecessary power is consumed. There is an effect of providing a brushless motor (1b) that prevents consumption and does not increase the number of wires.
[0086]
In the first and second embodiments of the present invention described above, the Hall element (15) is connected to the rotation detection means (7) managed by the energization management means (4a) (4b), It has been described above that the rotational position of the rotor (6) is known from the change in the field magnetic field generated by the magnet (2) in the rotor (6).
[0087]
However, in implementing the present invention, the rotation detection means (7) to be turned on / off of the power supply need not be limited to the above-described configuration. For example, an induced voltage or frequency generator signal induced in the drive coil It is obvious that even the method of processing and detecting the rotational position of the rotor has the effect unique to the present invention.
[0088]
In the first and second embodiments of the present invention described above, the drive circuit (8) and the energization management means (4a) (4b) may be integrated in the same integrated circuit.
With this configuration, the brushless motors (1a) and (1b) can be further reduced in size, cost, and power can be reduced.
[0089]
In the above description of the first and second embodiments of the present invention, as a method of stopping energization of the rotation detection means (7), a power line from the power source (17) to the rotation detection means (7) is used. The electronic switch (4a-3) (4b-3) is provided in the above, and the method of controlling conduction and non-conduction according to the internal logic value of the energization management means (4a) (4b) has been described.
[0090]
However, the implementation of the present invention is not limited to the above method. For example, the power management means (4a) (4b) outputs power while the power line from the power source (17) to the rotation detecting means (7) remains conductive. It is also possible to set a transistor (not shown) constituting the rotation detecting means (7) in a cut-off state in accordance with the logical value to be performed so that substantially no energization occurs.
[0091]
With such a configuration, it is not necessary to use a relatively large current capacity configuration such as the electronic switches (4a-3) and (4b-3). A new effect of reducing this occurs.
[0092]
【The invention's effect】
  As described above in detail, according to the present invention, the load can be reduced without increasing the number of wirings input from the outside.Ta stopStop rotation detection handTo the stageThe power supply can be cut to reduce power consumption, and the size and cost can be reduced.
  In addition, even if the rotor is not in a stopped state but overshoots or is lightly loaded and rotation detection is required, the rotation detection means may stop energizing and may interfere with normal motor operation. It has the effect of being eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a brushless motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram of a clock signal according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a state determination circuit and a waveform diagram at each point according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an example of an equivalent circuit of the state determination circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a brushless motor according to the prior art and a table for explaining speed setting thereof.
FIG. 6 is a configuration diagram of a brushless motor according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1a Brushless motor
1b Brushless motor
2 Magnet
3 Drive coil
4a Energization management means
4b Current management means
6 Rotor
7 Rotation detection means
8 Drive circuit
9 Motor speed detection circuit
10 Clock signal
11 Speed switching signal
12 divided clock signal
13 Speed control signal
14 Control circuit
15 Hall element
16 Coil for frequency generator
17 Power supply
18 Control circuit
19 Clock signal
20 Brushless motor
21 divider circuit
22 Drive current level control signal
23 Current control means
24 comparator

Claims

A rotor having a magnet magnetized in multiple poles in the circumferential direction;
A stator having a multiphase drive coil facing the magnet;
Rotation detection means for detecting the rotation position of the rotor;
Speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotor;
A drive circuit that generates a rotating magnetic field that rotates the rotor by causing a drive current corresponding to the rotation position of the rotor detected by the rotation detection unit to flow through the drive coil;
Current level control means for changing the magnitude of the drive current in accordance with the voltage in the DC drive current control signal that changes in voltage that comes from the outside, and
In case the voltage of the driving current level control signal that falls below a predetermined value,
When the rotation speed detected by the speed detection means exceeds a predetermined value, the energization to the rotation detection means is maintained, and only when the rotation speed of the rotor detected by the speed detection means falls below a predetermined value, the rotation detection means. A brushless motor comprising an energization management means for controlling energization to the motor.

Brushless motor according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that it comprises an one-chip integrated circuit that integrates said current management unit and the drive circuit.