(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に形成された複数の磁極を非接触検出する磁極センサーの出力に基づいて界磁巻線の通電制御を行う多相ブラシレスモータと、
上記複数の磁極の中の一つの磁束量を他の磁極と異ならせることにより形成される特定磁極と、
上記磁極センサーの検出出力レベルを安定化処理するＡＧＣ回路と、
このＡＧＣ回路によりレベル安定化処理された検出出力の波形振幅に基づいて上記モータの１回転ごとに位置基準情報となるインデックス信号を生成するインデックス信号生成回路と、
上記ＡＧＣ回路によりレベル安定化処理された検出出力の波形振幅をレベル弁別することにより、モータ回転子の特定磁極が１回転して一つの特定角位置を通過するごとにインデックスパルスを生成するインデックス検出回路と、
そのインデックスパルスに対して所定の時間差を持たせたインデックス信号を発生するインデックス信号生成回路と、
電気的にプログラム可能な遅延要素によってインデックス信号の生成タイミングを可変設定する校正手段と、
を備え、
上記特定磁極は、他の磁極に対して磁束量がモータ駆動に支障の無い範囲で減量または増量され、
上記遅延要素は、
第１および第２の端子と、
上記第１の端子と接地電圧源との間に接続された第１のツェナーダイオードと、
上記第２の端子と接地電圧源との間に接続された第２のツェナーダイオードと、
上記第１の端子と上記インデックス信号生成回路の基準電圧源との間に接続された第３のツェナーダイオードと、
上記第２の端子と上記インデックス信号生成回路の基準電圧源との間に接続された第４のツェナーダイオードと、
上記インデックス信号生成回路の基準電圧源と上記第３および第４のツェナーダイオードとに並列接続された第１の抵抗と、
該第１の抵抗と接地電圧源との間に接続された第２の抵抗と、
上記第１の抵抗と上記第１の端子との間に接続された第３の抵抗と、
上記第１の抵抗と上記第２の端子との間に接続された第４の抵抗と、
を具備して成る抵抗分圧回路であり、
上記第１〜第４のツェナーダイオードは、上記第１および第２の端子を介して外部から通電が行われることにより選択的に導通または非導通状態に破壊可能に構成され、
上記通電により任意に選択した第１〜第４のツェナーダイオードを破壊することによって、上記抵抗分圧回路での分圧比である上記インデックス信号生成回路を構成する差動演算増幅回路の基準電圧を任意にプログラムし、上記差動演算増幅回路の基準電圧により上記モータ回転子の回転角位置と上記インデックス信号の発生タイミングとの関係を一定に揃える補正を行うことを特徴とするモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、モータ装置、さらには多相ブラシレスモータの１回転ごとに位置基準情報となるインデックス信号を生成するインデックス機能を備えたモータ装置に適用して有効な技術に関するものであって、たとえばフロッピィディスク・ドライブの回転駆動部に利用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、フロッピィディスク・ドライブでは、回転駆動されるフロッピィディスクに対するリード／ライトの開始基準位置を正確に検出するために、その回転駆動を行うモータが１回転中に一つの特定角位置を通過する度にインデックス信号を生成させることが必要になる。このため、たとえばフロッピィディスク・ドライブでは、フロッピィディスク駆動用モータの回転を１回転中に一つの特定角位置で検出し、この検出に基づき、上記モータが上記特定角位置を通過する度にインデックス信号を生成させることが行われている（たとえば、ＣＱ出版株式会社社、昭和５９年６月発行「最新フロッピィディスク装置とその応用のノウハウ」を参照）。
【０００３】
図６は、上述したインデックス機能を有するモータ装置の構成を示したものであって、１は多相ブラシレスモータ、１１は複数の磁極１１ａが円陣状に配置・形成された回転子（ロータ）、１２は固定子（ステータ）側の界磁巻線、１１ｉはインデックス用着磁部、Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは磁極１１ａを非接触検出する磁極センサーとしてのホール素子、Ｈｉはインデックス用着磁部１１ｉを非接触検出するインデックスセンサーとしてのホール素子、２はモータ駆動／制御回路、３２は比較回路、４はインデックス信号生成回路、Ｐｉはインデックス信号である。
【０００４】
ここで、モータ駆動／制御回路２、比較回路３２、インデックス信号生成回路４などは一つの半導体集積回路装置として集積形成される。５１はその半導体集積回路装置の外部端子５１である。
【０００５】
モータ駆動／制御回路２は、センサーアンプ２１、マトリクス回路２２、通電駆動回路２３、ＡＧＣ回路２４、ＡＧＣ時定数用の容量素子Ｃ１等を有し、磁極センサーをなすホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出力に基づいて界磁巻線１２の通電制御を行う。
【０００６】
比較回路３２は、インデックスセンサーをなすホール信号Ｈｉの検出出力をヒステリシス電圧Ｖｈｅｓを持つ比較回路で比較することにより、モータ回転子１１のインデックス用着磁部１１ｉがインデックス用ホール素子Ｈｉの近傍を通過するごとにインデックスパルスＥを生成する。インデックス信号生成部４は、そのインデックスパルスＥに対して所定の時間差ｔｄを持たせたインデックス信号Ｐｉを生成・出力する。
【０００７】
図７は、インデックス用ホール素子Ｈｉの出力に基づくインデックス信号Ｐｉの生成過程を波形チャートで示したものであって、インデックス信号Ｐｉは、インデックス用ホール素子Ｈｉがインデックス用着磁部１１ｉを検出してから所定の時間差ｔｄを置いてから所定幅ｔｗのパルスで出力される。このときの時間差ｔｄは、モータ１の回転角位置とインデックス信号Ｐｉの発生タイミングとの関係を一定に揃える補正すなわち校正のためであって、その発生タイミングは、ホール素子Ｈｉの取付位置を動かさずとも、可変抵抗器Ｒｔ１や容量素子Ｃ２等により調整することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかとされた。
【０００９】
すなわち、上述したモータ装置では、図７に示すように、インデックス用ホール素子Ｈｉの出力に、回転子１１の磁極１１ａからの漏れ磁束による検出分も重畳する。つまり、一種のノイズが重畳する。このため、たとえば図８に示すように、インデックス用ホール素子Ｈｉの検出出力振幅が、ホール素子の感度バラツキや温度特性等によって変動した場合に、インデックス用着磁部１１ｉだけを確実に検出することができなくなる場合がある。
【００１０】
また、上述したモータ装置では、インデックス信号Ｐｉを得るために、多相ブラシレスモータ１の通電制御（整流制御）を行うための磁極検出用ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ以外に、インデックス用ホール素子Ｈｉが別に必要であるため、部品数およびその取付工数が増えてコスト高になるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、多相ブラシレスモータの１回転ごとの位置基準情報を低コストの構成でもって確実に得られるようにする、という技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１４】
すなわち、多相ブラシレスモータの回転子に形成された複数の磁極の中の一つの磁束量を他の磁極と異ならせることで特定磁極を形成するとともに、上記磁極センサーの検出出力レベルをＡＧＣ回路で安定化処理し、このレベル安定化処理された検出出力の波形振幅に基づいて、上記モータの１回転ごとに位置基準情報となるインデックス信号を生成させる、というものである。
【００１５】
【作用】
上述した手段によれば、インデックス用のセンサーを別に設けることなく、かつセンサーの感度バラツキや温度特性等に影響されることなく、インデックス信号を生成するための位置基準情報を確実に得ることができる。
【００１６】
これにより、多相ブラシレスモータの１回転ごとの位置基準情報を低コストの構成でもって確実に得られるようにする、という目的が達成される。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
なお、図において、同一符号は同一あるいは相当部分を示すものとする。
【００１８】
図１は本発明の技術が適用されたインデックス機能付モータ装置の一実施例を示す。
【００１９】
図２および図３は、図１に示したモータ装置の要部における波形チャートを示す。
【００２０】
まず、図１において、１は多相ブラシレスモータ、１１は複数の磁極１１ａが円陣状に配置・形成された回転子（ロータ）、１２は固定子（ステータ）側の界磁巻線、Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは磁極１１ａを非接触検出する磁極センサーとしてのホール素子、２はモータ駆動／制御回路、３はインデックス検出回路、４はインデックス信号生成回路、Ｅはインデックスパルス、Ｐｉはインデックス信号である。
【００２１】
ここで、モータ駆動／制御回路２、比較回路３２、インデックス信号生成回路４などは一つの半導体集積回路装置として集積形成される。５１はその半導体集積回路装置の外部端子５１である。
【００２２】
モータ１の回転子１１に円陣状に配置・形成されている複数の磁極１１ａの中の一つは、他の磁極に対して磁束量がモータの駆動に支障の無い範囲で減量された特定磁極１１ｂをなしている。
【００２３】
モータ駆動／制御回路２は、センサーアンプ２１、マトリクス回路２２、通電駆動回路２３、ＡＧＣ回路２４、ＡＧＣ時定数用の容量素子Ｃ１等を有し、磁極センサーをなすホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出出力に基づいて界磁巻線の通電制御いわゆる整流制御を行う。このとき、ＡＧＣ回路２４は、センサーアンプ２１に対する利得制御により、各ホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出力を安定化処理する。
【００２４】
インデックス検出回路３は、図２に示すように、ＡＧＣ回路２４によりレベル安定化処理された検出出力Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉの中の一つの検出出力Ｗｉについて、その波形振幅を所定しきい値Ｖｔｈ１でレベル弁別することにより、上記特定磁極１１ｂが１回転して一つの特定角位置を通過するごとにインデックスパルスＥを生成・出力する。
【００２５】
このインデックス検出回路３は、バッファアンプ３１、検出出力Ｗｉの中の特定波高の波形だけを弁別する比較回路３２、検出出力Ｗｉの全波形をゼロクロス検出により方形化する波形整形回路３３、比較回路３２の出力Ｄと波形整形回路３３の出力ＣからインデックスパルスＥを論理生成する論理部３４により構成されている。
【００２６】
論理部３４は、ＮＡＮＤゲートＧ１，Ｇ４、インバータＧ２，Ｇ３，Ｇ５、データラッチ回路Ｆ１により構成され、比較回路３２の出力Ｄと波形整形回路３３の出力Ｃを論理処理することにより、モータ回転子１１の特定磁極１１が１回転して一つの特定角位置を通過するごとにＨ（高レベル）となるインデックスパルスＥを生成・出力する。
【００２７】
インデックス信号生成回路４は、図２に示すように、上記インデックスパルスＥに対して所定の時間差ｔｄを持たせたインデックス信号を発生する。このインデックス信号生成回路４は、差動演算増幅回路４１，４２、トランジスタＱ１〜Ｑ４、基準電圧源Ｖ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３、定電流源Ｉｏ、固定抵抗Ｒ３、可変抵抗器Ｒｔ１、容量素子Ｃ１，Ｃ２などによって構成され、上記インデックスパルスＥに対して所定の時間差ｔｄを持たせた所定パルス幅ｔｗのインデックス信号Ｐｉを生成・出力する。
【００２８】
上記時間差ｔｄは、図３に示すように、モータ１の回転角位置とインデックス信号Ｐｉの発生タイミングとの関係を一定に揃える補正すなわち校正のためであって、その大きさは、可変抵抗器Ｒｔ１と容量素子Ｃ２等により調整することができる。また、そのインデックス信号Ｐｉのパルス幅ｔｗは容量素子Ｃ３の値によって設定することができる。
【００２９】
以上のようにして、多相ブラシレスモータ１の回転子１１に形成された複数の磁極１１ａの中の一つの磁極での磁束量を他の磁極と異ならせることで特定磁極１１ｂを形成するとともに、磁極センサーであるホール素子Ｈｗの検出出力ＷｉのレベルをＡＧＣ回路２４で安定化処理し、このレベル安定化処理された検出出力Ｗｉの波形振幅に基づいて上記モータ１の１回転ごとに位置基準情報となるインデックス信号を生成させるようにしてある。
【００３０】
これにより、インデックス用のセンサー（ホール素子）を別に設けることなく、かつセンサーの感度バラツキや温度特性等に影響されることなく、インデックス信号を生成するための位置基準情報を確実に得ることができる。このようにして、多相ブラシレスモータ１の１回転ごとの位置基準情報を低コストの構成でもって確実に得ることができる。
【００３１】
図４はインデックス信号発生回路４の別の実施例を示す。
【００３２】
同図に示したインデックス回路４には、可変抵抗器Ｒｔ１を固定抵抗Ｒｔ０に置き換え、その代わりとして、外部から電気的にプログラム可能な遅延要素４３によってインデックス信号Ｐｉの生成タイミングを可変設定する校正手段が形成されている。
【００３３】
遅延要素４３は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４とツェナーダイオード（トランジスタ）Ｄ１，Ｄ２により構成され、電気的にプログラム可能な抵抗分圧回路を形成する。ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２は、外部端子Ａ，Ｂを介して行われる外部からの通電によって選択的に破壊されるようになっている。通電により破壊されたダイオード（Ｄ１，Ｄ２）は非導通状態から導通状態に永久変化する。これにより、上記抵抗分圧回路での分圧比すなわち差動演算増幅回路４１の基準電圧Ｖｔｈ２を外部から電気的にプログラムすることができる。そして、この電気的にプログラムされた基準電圧Ｖｔｈ２により、図３に示すように、モータ１の回転角位置とインデックス信号Ｐｉの発生タイミングとの関係を一定に揃える補正を行うことができる。
【００３４】
図５はインデックス信号発生回路４のさらに別の実施例を示す。
【００３５】
同図に示すインデックス回路４では、遅延要素４３の可変パラメータを４つのツェナーダイオードＤ１〜Ｄ４によって与えるようにしてある。各ダイオードＤ１〜Ｄ４はそれぞれ端子Ａ，Ｂを介して外部から行われる通電により、個別に導通／非導通の状態がプログラムされるようになっており、これによりさらにきめ細かなバラツキ補正を行えるようにしてある。
【００３６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３７】
たとえば、特定磁極１１ｂは他の磁極１１ａに対して磁束量がモータの駆動に支障の無い範囲で増量させる方式であってもよい。この場合は、比較回路３２のしきい値Ｖｔｈ１を適当に選ぶことにより、その比較回路３２の出力からインデックスパルスＥを直接得ることが可能になる。
【００３８】
また、磁極センサーとしてのホール素子Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、他の種類の磁気センサーに代えることもできる。
【００３９】
以上の説明では主として、本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるフロッピィディスク・ドライブに適用される場合について説明したが、それに限定されるものではなく、たとえばモータの回転角位置に基づいて動作する部分を有する駆動機構全般に適用できる。
【００４０】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００４１】
すなわち、多相ブラシレスモータの１回転ごとの位置基準情報を低コストの構成でもって確実に得られるようにする、という目的が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の技術が適用されたモータ装置の一実施例を示す回路図
【図２】本発明装置におけるインデックス信号の生成過程を示す波形チャート
【図３】インデックスパルスからインデックス信号を生成する過程を示す波形チャート
【図４】本発明装置にて使用されるインデックス信号生成回路の別の実施例を示す回路図
【図５】インデックス信号生成回路のさらに別の実施例を示す回路図
【図６】従来のモータ装置の概要を示すブロック図
【図７】図６に示したモータ装置の要部における動作例を示す波形チャート
【図８】図６に示したモータ装置の要部における別の動作例を示す波形チャート
【符号の説明】
１  多相ブラシレスモータ
１１  回転子（ロータ）
１１ａ  磁極
１１ｂ  特定磁極
１２  固定子（ステータ）側の界磁巻線
Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ  磁極センサーとしてのホール素子
２  モータ駆動／制御回路
３  インデックス検出回路
３２  比較回路
４  インデックス信号生成回路
Ｅ  インデックスパルス
Ｐｉ  インデックス信号
５１  外部端子
２１  センサーアンプ
２２  マトリクス回路
２３  通電駆動回路
２４  ＡＧＣ回路
【図１】
0003644066.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003644066.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003644066.tif 000008
【図８】
0003644066.tif 000009