(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンバランス負荷を有するロータと多相巻線を有するステータと前記多相巻線につながり前記ロータを回転駆動するモータ駆動回路とを備える振動用ブラシレスモータであって、前記モータ駆動回路は、前記振動用ブラシレスモータの初期トルクを与える起動回路と、前記振動用ブラシレスモータの各相の逆起電圧を検出し矩形波信号を出力する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路より得られた矩形波信号により多相巻線への電力供給を順次切り換えるタイミング発生回路と相切換回路と出力駆動素子とを備えて前記ロータを回転駆動する出力駆動回路と、基準周期信号を発生する基準周期発生回路と前記逆起電圧検出回路より得られた矩形波信号の周期と前記基準周期信号の周期とを比較する周期比較回路とを備えた速度制御回路とを有し、前記速度制御回路は前記逆起電圧検出回路より得られた矩形波信号の周期が基準周期信号の周期より短い場合のみその周期の差に応じた時間幅のＦＡＳＴ信号を出力し、前記出力駆動回路は前記ＦＡＳＴ信号の期間だけ前記多相巻線への通電区間を１部削除して通電期間を制御してモータの回転数を制御する、振動用ブラシレスモータ。
【請求項２】
出力駆動回路はゲイン調整回路を有し、前記ゲイン調整回路はＦＡＳＴ信号の期間に比例した期間だけ多相巻線への電力供給を休止する信号を出力するようにしてなる、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項３】
モータ駆動回路は１チップ半導体素子にて構成され、起動回路の起動周波数は、前記１チップ半導体素子内部にて作成された基準発振器より得られた信号を基準として構成された、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項４】
モータ駆動回路は１チップ半導体素子にて構成され、速度制御回路の基準周期は、前記１チップ半導体素子内部より得られた基準発振器により構成された、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項５】
速度制御回路の基準周期が外部より供給された基準クロックにより速度制御された、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項６】
速度制御回路の基準周期が外部より供給された直流電圧レベルにより可変される基準周期を作成し速度制御された、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項７】
速度制御回路が内部の基準発振器より得られた基準クロックを入力信号とし、任意のカウント数に設定されるカウンタにより基準周期を作成する構成であり、前記基準周期の逆数である基準周波数としてＮビットの入力信号に対して自由な関係の基準周波数が設定可能な可変カウンタを備えた基準周期発生回路により構成された、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項８】
モータ駆動回路が前記請求項３の起動回路と請求項４の基準周期設定用として、基準発振器を共有する構成とした、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項９】
モータ駆動回路は振動用ブラシレスモータの全相出力段を短絡させる構成とした、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項１０】
モータ駆動回路は振動用ブラシレスモータを正回転と逆回転が可能な構成とした、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項１１】
モータ駆動回路は振動用ブラシレスモータの駆動電流を切断すると同時に１チップ半導体素子の供給電流を切断する構成とした、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項１２】
モータ駆動回路は振動による報知装置に用いられるシステム制御集積回路に内蔵する構成とした、請求項１記載の振動用ブラシレスモータ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項記載の振動用ブラシレスモータを使用した報知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は振動による報知装置である、携帯電話機、情報端末、時計等に使用される振動用ブラシレスモータに関し、小型化、省スペース化、省電力化および付加機能を持たせることが可能なシステムとしたものである。
【０００２】
また、ブラシレスモータをロータの位置検出素子無にて、モータの逆起電圧を検出して駆動する方式であり、速度制御機能、ショートブレーキ、正転、逆転、起動、停止機能の多彩な制御を可能とするブラシレスモータ駆動回路である。
【０００３】
【従来の技術】
従来、位置検出素子を特別に有していない、センサレスブラシレスモータ駆動回路として、モータが停止状態あるいは極めて低速で回転していて、モータの駆動コイルに発生する誘起電圧が検出できないときは、多励タイミングパルスにより各相の駆動コイルの通電状態を順次切り換えることにより、モータを停止状態から容易に起動する起動回路手段として、特開平２−２０６３９４号公報に記載されたものが、逆起電圧を検出し、最適駆動タイミングを作成する駆動回路手段として、特開平３−８９８８９号公報に記載されたものが知られている。
【０００４】
モータの速度制御手段として、モータの逆起電圧は、モータの回転数に比例することを利用した制御手段が知られている。
【０００５】
振動発生装置として、振動の周波数および振幅を任意に設定する手段としては特開平８−１４９１８２号公報に記載されたものが、振動を時間的に変化させる手段としては特開平９−１３０８４０号公報に記載されたものが知られている。
【０００６】
図１２に従来のセンサレスブラシレスモータ駆動回路を示す。図１２に示す従来例１においてステータコイル８０２、８０３、８０４に発生する誘起電圧はコンパレータ７２１、７２２、７２３によって矩形波に変換され、タイミング発生回路１１３に入力される。タイミング発生回路１１３は矩形波の立ち上がり、立ち下がりエッジを電気角３０度遅延して通電開始のタイミング信号を発生する。３０３は入力端子である。
【０００７】
相切換回路１１４へタイミング信号を供給する相切換回路１１４は電力増幅器７４０を介してトランジスタ７９２、７９３、７９４に電気角１２０度の期間ベース電流を供給し、ステータコイル８０２、８０３、８０４にタイミング発生回路１１３の発生するタイミングで順次通電する。電力増幅器７４０は誤差増幅器７８０の出力信号でトランジスタ７９２、７９３、７９４のベースに供給する電流を制御できるようになっており、基準電圧７８１とＦＶ変換回路７７０の出力電圧および制御入力端子７０１の印加電圧がつり合う回転数で回転するようにフィードバック制御される。ここでＦＶ変換回路７７０はトランジスタ７９２、７９３、７９４がオフの期間にステータコイル８０２、８０３、８０４に発生する誘起電圧の振幅を電圧に変換して出力する回路で、モータの回転数を電圧に変換して、モータの動作電流を制御する誤差増幅器７８０にフィードバックする閉ループを形成している。したがってモータの回転数が制御入力端子７０１の印加電圧によって制御できるようになっている。
【０００８】
なおコンデンサ９０１は、起動発振器用、コンデンサ９０２は、通電タイミング作成用、コンデンサ９０３は、閉ループの位相補償、発振回路７１０、電流源７５０、スイッチ７５１、抵抗器７６１はモータ起動のために使われるが説明は省略する。
【０００９】
図１３および図１４に従来の振動発生装置の回路図を示す。図１３に示す従来例２においてモータ１はロータにアンバランス負荷の図示しない振動発生手段を備えており、モータが回転することにより振動を発生するようになっている。電池２はリチュウムイオン電池等の２次電池である。電池２とモータ１の間にトランジスタ１１およびトランジスタ１２と抵抗２１が接続されており、選択端子３１または３２を電池の負側電圧に接続することによって振動の大きさを選択できるようになっている。また、図１４に示す従来例３においては、従来例２の抵抗２１に相当する部分が制御入力端子３３の信号により抵抗を変化させることのできる電子ボリューム２４になっており、モータ１に直列に制御される抵抗の大きさを制御入力端子３３の信号によって自由に変化させることにより、振動の大きさを時間的に変化させる方法が開示されている。
【００１０】
図１５に従来の速度制御回路手段として特開昭５５−１０９１８５号広報に記載されたものが知られている。図１５に示す従来例４において、１０８は基準発振器、４０５は波形整形回路４０３の出力信号の立ち下がりをトリガ信号とし、基準クロックである基準発振器１０８の出力パルスをＮ個カウントしている間は、“１”レベルを保ち、Ｎ個カウントを終えた後に“０”レベルとなるようにＮ進カウンタで構成される第１の一定パルス幅発生回路、４０６はその一定パルス幅発生回路４０５の出力信号の立ち下がりをトリガ信号とし、基準クロックをＭ個カウントしている間は“１”レベルを保ち、Ｍ個カウントを終えた後に“０”レベルとなるようなＭ進カウンタで構成された第２の一定パルス幅発生回路である。
【００１１】
４０７は、上記第１の一定パルス幅発生回路４０５と第２の一定パルス幅発生回路４０６の出力パルスを合成してモータ４０１の速度誤差に対応するパルス幅に変換するためのパルス合成回路、４０８はパルス合成回路４０７のパルス状の出力を平滑して直流電圧に変換するためのフィルタ回路、４０９はフィルタ回路４０８の出力の低周波成分を増強するための低域補償回路、４１０は低域補償回路の出力を電力増幅するためのモータ駆動回路である。なお、前述の第１の一定パルス幅発生回路４０５と第２の一定パルス幅発生回路４０６およびパルス合成回路４０７とで速度誤差検出回路４１１を構成している。
【００１２】
図１６は速度誤差検出回路４１１の具体的な構成図で、図中の４２１は基準クロック入力端子ＣＫ、出力端子ＤＯＢ、クリヤ端子ＣＬを持つＮ進カウンタ、４２２はＢ点へ入る信号の立ち下がりを微分する微分回路、４２３は“０”レベルのトリガ−信号でリセットとセット動作を行うリセットセットフリップフロップ（以下、ＲＳフリップフロップと略する）回路で構成された、第１の一定パルス発生回路４０５である。
【００１３】
第２の一定パルス発生回路４０６の内容は、カウント数ＮをＭに変更しただけで他の構成は第１の一定パルス幅発生回路４０５と同一である。
【００１４】
４２４、４２５はＯＲ回路とＡＮＤ回路、４２６、４２７はＰＮＰトランジスタ４３０とＮＰＮトランジスタ４３１のベースに電流供給するための抵抗、４２８と４２９は各トランジスタのリーク電流を防止するための抵抗である。
【００１５】
上記ＯＲ回路４２４、ＡＮＤ回路４２５、抵抗４２６、４２７、４２８、４２９およびトランジスタ４３０、４３１で構成されたパルス合成回路４０７はＧ点が、３つの状態となるように構成されている。
【００１６】
すなわちモータの回転数が早く回転しているときは、周波数発電機４０２の出力周期はＮ進カウンタとＭ進カウンタによる基準周期より短い場合、パルス合成回路４０７の出力であるＧ点は電流吸い込みモードとなってフィルタ回路４０８から電流を吸い込んでフィルタ回路４０８の出力電圧を下げ、低域補償回路４０９、モータ駆動回路４１０を経てモータ４０１の回転数を遅くして、周波数発電機４０２の出力周期を長くする。
【００１７】
同様にモータが遅すぎる場合、Ｇ点は電流ふき出しモードとなって、フィルタ回路４０８の出力電圧を上げ、低域補償回路４０９、モータ駆動回路４１０を経てモータ４０１の回転数を上げて、周波数発電機４０２の出力周期を短くする。
【００１８】
モータ４０１が定常回転で回転している場合、トランジスタ４３０、４３１はともにオフ状態を続けて高インピーダンス状態になり、Ｇ点での電流の出入りはなくなり、フィルタ回路４０８の出力電圧は一定に保たれる。その結果、モータ４０１の回転数は一定に保たれる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のセンサレスブラシレスモータ駆動回路の１チップ半導体素子（ＩＣ）の構成では、コンデンサ９０１の起動回路用、コンデンサ９０２の通電タイミング作成用、コンデンサ９０３の閉ループ位相補償等のコンデンサは、ＩＣ内部に内蔵することが困難であり外付け部品として、例えば１ｎＦ以上の容量の大きいコンデンサが必要となる。
【００２０】
また、従来例のように、センサレスブラシレスモータ駆動の起動回路は、ＣＲ発振にて基準クロックを作成している、このときの周波数は、低周波であり、およそ数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚの基準クロックを作成する必要がある。
【００２１】
このときの発振用のコンデンサは、コンデンサ容量が大きく、充放電電流を少なくする必要があり、ＩＣ内部に内蔵することが困難であり、外付け部品として、容量の大きいコンデンサが必要となる。さらに容量を小さくして低周波の基準クロックを作成するには、充放電電流を少なくしなければならないため、微小なリーク電流に影響され、発振精度が確保できない。
【００２２】
また、図１２に示す従来例のモータ速度制御手段としては、モータの逆起電圧の電圧レベルがモータの回転数と比例することを利用した制御手段であり、モータの基準回転数に相当する基準電圧を、ＩＣ内部にて精度良く設計しても、モータの逆起電圧が、モータ特性に左右され、またモータ特性を変更することにより回転数が変わるため、モータ特性に見合った基準電圧を作成する必要があった。
【００２３】
また、昨今の小型化、軽量化された機器に使用される、小型化された振動用ブラシレスモータ駆動システムにおいては、従来例では、小型化、軽量化するため、外付け部品の削減するには、モータ自身の特性により回転数が決まるため、モータの製造上のバラツキ等による回転数精度に関わる問題が注目されるようになってきた。
【００２４】
また、従来の方法は感知しやすい振動を選択したり、徐々に振動を大きくして行くことにより所有者の使い勝手の改善を図る目的としたものであるが、従来の逆起電圧による回転数制御において、回転数の可変により振動量を変化させるには、直流電圧レベルを外部より供給する必要があり、直流電圧レベルによりモータの回転数は変化するが、回転数精度は前記に説明したとおりモータ自身の特性により異なるため、モータの種類により回転数がまちまちであり、モータの種類が変わる毎に、入力の直流電圧レベルと回転数の関係が異なることにより、基準電圧を変更する必要があった。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、逆起電圧検出回路より得られた矩形波信号の周期と基準周期信号を比較し、モータ回転数が早い、すなわち基準周期より短いとき、その周期の差に応じた矩形波信号にて、各相の通電期間の１部を削除し、回転数制御する。またこの制御によりモータの発生するトルクリップルを増大させることにより振動量を増大することができ、小型化による振動量不足を制御方式にて確保することができる振動用ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【００２６】
また、従来の課題を解決するために、本発明は１チップ半導体素子内部にて作成された基準発振器より得られた高周波の基準クロックを用いて、上記基準周期信号を作成し、モータ回転数を制御するとともに、センサレスブラシレスモータ駆動における、起動回路に前記基準クロックを供給し、起動用の信号として同時に使用することができ、外付け部品のない構成であり、小型化、軽量化を可能とする。
【００２７】
そしてモータ自身の特性バラツキに左右されることなく回転数精度を確保することを目的とする。
【００２８】
さらにモータの回転数を外部より基準クロックを入力し、容易にモータの回転数を可変し、振動量を変化させることが可能な振動用ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【００２９】
また、本発明は、１チップ半導体素子内部に高周波の基準クロックを作成し、可変カウンタによりモータ回転数制御の基準周期を作成している。
【００３０】
可変カウンタは、外部の直流電圧レベルを少ないビット数にてＡ／Ｄ変換したデジタル信号にて、回転数を自由に変える制御端子をもたせることにより、携帯電話等のスピーカへ送られるアナログ電圧等を用いることにより、容易に回転数を可変することを可能とし、振動量を変化させることが可能な振動用ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【００３１】
可変カウンタは、Ａ／Ｄ変換したデジタル信号に対して、基準周期の逆数、すなわち周波数が自由に可変できる可変カウント数を設定するカウンタであり、外部の直流電圧レベルに対して、自由に回転数が変化する振動用ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【００３２】
また、本発明は振動の変化量を体感的に稼ぐために、急減速による加速度を大きくするため、全相出力段を短絡するブレーキ端子および、モータの回転方向を切り換えることができる正逆転端子および、モータを起動停止および駆動回路電流を切断する起動停止端子をもたせた構成の振動用ブラシレスモータを提供することを目的する。
【００３３】
また、本発明は、ブラシレスモータ駆動専用の１チップ半導体素子の機能を振動による報知装置である、携帯電話機、情報端末、時計等に用いられるシステム制御集積回路に内蔵することにより小型化、省スペース化を可能とする構成の振動用ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、アンバランス負荷を有するロータと多相巻線を有するステータと前記多相巻線につながり前記ロータを回転駆動するモータ駆動回路とを備える振動用ブラシレスモータであって、モータ駆動回路は、振動用ブラシレスモータの初期トルクを与える起動回路と、振動用ブラシレスモータの各相の逆起電圧を検出し矩形波信号を出力する逆起電圧検出回路と、逆起電圧検出回路より得られた矩形波信号により多相巻線への電力供給を順次切り換えるタイミング発生回路と相切換回路と出力駆動素子とを備えてロータを回転駆動する出力駆動回路と、基準周期信号を発生する基準周期発生回路と逆起電圧検出回路より得られた矩形波信号の周期と基準周期信号の周期とを比較する周期比較回路とを備えた速度制御回路とを有し、速度制御回路は逆起電圧検出回路より得られた矩形波信号の周期が基準周期信号の周期より短い場合のみその周期の差に応じた時間幅のＦＡＳＴ信号を出力し、出力駆動回路はＦＡＳＴ信号の期間だけ多相巻線への通電区間を１部削除して通電期間を制御してモータの回転数を制御する、振動用ブラシレスモータである。
【００３５】
振動用ブラシレスモータの各相の逆起電圧を検出した矩形波信号をブラシレスモータの位置検出信号として用いると同時に、モータの回転数が早い場合にＦＡＳＴ信号を出力する、ＦＡＳＴ信号により、通常の通電区間の１部を削除することにより、駆動トルクが減少し、回転数が遅くなる。その後回転数が遅くなると、ＦＡＳＴ信号の幅も短くなり、通電区間が長くなるため駆動トルクも増える、よって、フィードバック制御が働き、モータの回転数は一定に保たれる。
【００３６】
また、ＦＡＳＴ信号の幅に応じて、本来通電が必要な部分を削除するため、モータの発生するトルクリップルを増大することができ、小型化による振動量不足を制御方式にて確保することができるという作用を有する。
【００３７】
なお、ＦＡＳＴ信号の期間だけ多相巻線への電力供給を休止するとは、その期間だけ供給電力を低減させることを含む。
【００３８】
請求項２に記載の発明は、出力駆動回路はゲイン調整回路を有し、ゲイン調整回路はＦＡＳＴ信号の期間に比例した期間だけ多相巻線への電力供給を休止する信号を出力するようにしてなる、振動用ブラシレスモータである。ＦＡＳＴ信号の時間幅を長く調整するゲイン調整回路とすると、基準周期と逆起電圧を検出した矩形波信号の時間幅の差を短くすることができ、回転数精度を上げることができると同時に、対負荷変動に対する回転数ズレを小さくすることができるという作用を有する。
【００３９】
請求項３に記載の発明は、モータ駆動回路が１チップ半導体素子にて構成され、起動回路の起動周波数は、前記１チップ半導体素子内部にて作成された基準発振器より得られた信号を基準として構成された振動用ブラシレスモータである。振動用ブラシレスモータとして、センサレスブラシレスモータ駆動回路の起動周波数を１チップ半導体素子の内部に設けた基準発振器を構成することにより、外付け部品として、抵抗、コンデンサなどを必要としないという作用を有する。
【００４０】
請求項４記載の発明は、モータ駆動回路は１チップ半導体素子にて構成され、速度制御回路の基準周期は、前記１チップ半導体素子内部より得られた、基準発振器により構成された振動用ブラシレスモータである。振動用ブラシレスモータの速度基準である、基準周期を１チップ半導体素子の内部に設けた基準発振器を構成することにより、外付け部品として抵抗、コンデンサなどを必要としないという作用を有する。
【００４１】
請求項５記載の発明は、速度制御回路の基準周期が外部より供給された基準クロックにより速度制御された請求項１記載の振動用ブラシレスモータである。振動用ブラシレスモータの速度基準である、基準周期を外部より供給されることにより、基準周期を外部で任意に設定できるため、回転数の設定が任意に変更可能となるという作用を有する。
【００４２】
請求項６記載の発明は、速度制御回路の基準周期が外部より供給された直流電圧レベルにより、可変される基準周期を作成し速度制御された振動用ブラシレスモータである。振動用ブラシレスモータの速度基準である、基準周期を外部より供給された直流電圧レベルにより、基準周期を任意に設定できるため、回転数の設定が任意に変更可能となるという作用を有する。
【００４３】
請求項７記載の発明は、速度制御回路が内部の基準発振器より得られた基準クロックを入力信号とし、任意のカウント数に設定されるカウンタにより基準周期を作成する構成であり、前記基準周期の逆数である基準周波数としてＮビットの入力信号に対して自由な関係の基準周波数が設定可能な可変カウンタを備えた基準周期発生回路により構成された振動用ブラシレスモータである。振動用ブラシレスモータの速度基準である、基準周期の逆数である基準周波数としてＮビットの入力信号に対して、自由に基準周波数が設定できる構成であり、例えば、回転数が疑似直線となるという作用を有する。
【００４４】
請求項８記載の発明は、モータ駆動回路が前記請求項２の起動回路と請求項３の基準周期設定用として、基準発振器を共有する構成とした振動用ブラシレスモータである。振動用ブラシレスモータとして、センサレスブラシレスモータ駆動回路の起動回路への供給信号と速度制御回路の基準周期設定用の基準発振器を共有することにより、１チップ半導体素子の内部回路素子の削減が可能であり、外付け部品として、抵抗、コンデンサなどを必要としないという作用を有する。
【００４５】
請求項９記載の発明は、モータ駆動回路を振動用ブラシレスモータの全相出力段を短絡させる構成とした請求項１記載の振動用ブラシレスモータであり、全相を短絡することにより、モータの巻線に発生する逆起電圧を巻線抵抗分にて短絡することにより流れる電流により、ブレーキトルクが働き、モータは急減速して止まることにより、急減速による加速度を大きくするため、振動の変化量を体感的に稼ぐという作用を有する。
【００４６】
請求項１０記載の発明は、モータ駆動回路を振動用ブラシレスモータを正回転と逆回転が可能な構成とした振動用ブラシレスモータである。モータの回転方向と逆トルクが発生するタイミングにて巻線に通電することにより流れる電流により、モータは急減速してやがて、逆回転に回ることにより、急減速による加速度を大きくするため、振動の変化量を体感的に稼ぐという作用を有する。
【００４７】
請求項１１記載の発明は、モータ駆動回路を振動用ブラシレスモータの駆動電流を切断すると同時に１チップ半導体素子の供給電流を切断する構成とした振動用ブラシレスモータである。モータを停止しているときの電流を切断することにより電池の寿命を長くする作用を有する。
【００４８】
請求項１２記載の発明は、モータ駆動回路を振動による報知装置に用いられるシステム制御集積回路に内蔵する構成とした振動用ブラシレスモータである。振動用ブラシレスモータを駆動するために、専用の１チップ半導体素子を必要としないため、振動による報知装置の小型化、省スペース化を実現する作用を有する。
【００４９】
請求項１３記載の発明は本願発明の振動用ブラシレスモータを使用した報知機器である。本願のモータを使用することで小型の装置が得られる。
【００５０】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００５１】
（実施例１）
図１は本発明に係る振動用ブラシレスモータのシステムブロック図を示す。
【００５２】
図１において振動用ブラシレスモータ１０１は、位置検出素子を特別に有していない、センサレスブラシレスモータであり、ロータ１０２にアンバランス負荷の図示しない振動発生手段を備えており、振動用ブラシレスモータが回転することにより振動を発生するようになっている。
【００５３】
ステータ１０４には、ステータコイル１０５、１０６、１０７の一方の端子は、電源端子Ｖｃｃに共通接続されている。
【００５４】
逆起電圧検出回路１１０は、ステータコイルに発生する逆起電圧を検出し、矩形波信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１を出力すると同時に、各相の合成信号ＢＥＭＦを出力する。
【００５５】
速度制御回路１１２は、各相の合成信号ＢＥＭＦの周期と基準発振器１０８より供給された基準クロックにより基準周期を設定する基準周期発生回路１１６と、各相の合成信号ＢＥＭＦの周期が基準周期より短いときのみ、その周期の差分の矩形波信号ＦＡＳＴを出力する周期比較回路１１７で構成されている。
【００５６】
出力駆動回路１１１は、矩形波信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の立ち上がり、および立ち下がりエッジを電気角３０度遅延して通電開始のタイミング信号を発生するタイミング発生回路１１３と、タイミング信号と速度制御回路１１２から出力された矩形波信号ＦＡＳＴをゲイン調整回路１２２により調整され矩形波信号により相切換信号を発生する相切換回路１１４と、相切換信号により、ステータコイルへの駆動電流を制御する出力駆動素子１１５で構成されている。
【００５７】
起動回路１０９は、振動用ブラシレスモータが停止状態あるいは極めて低速で回転していて、モータの駆動コイルに発生する誘起電圧が検出できないときは、基準発振器１０８より出力される基準クロックにより、多励タイミングパルスを作成し、各相の駆動コイルの通電状態を順次切り換えることにより、モータを停止状態から容易に起動することができる構成である。
【００５８】
図２は、速度制御回路と駆動回路の詳細ブロック図である。
【００５９】
図３は、速度制御とモータ駆動のタイミング波形図である。
【００６０】
図２、図３を用いて、速度制御とモータ駆動の動作を説明する。
【００６１】
逆起電圧検出回路１１０より出力される各相の合成信号ＢＥＭＦの立ち下がりエッジにより、基準発振器１０８より出力される基準クロックＣＬＫをカウントする基準周期発生回路１１６をカウンタ１３０の構成として、設定カウント数に達成するまでの間ＵＰ信号として“１”を出力し、設定カウント数に達すると同時に、カウンタをリセットし、ＵＰ信号として“０”を出力する。
【００６２】
ＢＥＭＦ信号とＵＰ信号を入力とする周期比較回路１１７をＡＮＤゲート１２１の構成とすることにより、ＢＥＭＦ信号とＵＰ信号が両方“１”のときのみＦＡＳＴ信号として“１”を出力する、よって設定カウント数により設定された基準周期よりＢＥＭＦ信号の周期が短いとき、すなわちモータ回転数が速いときに、周期の差に相当するＦＡＳＴ信号“１”が、出力される。
【００６３】
ゲイン調整回路１２２によりＦＡＳＴ信号“１”の期間を長く制御されたＦＡＳＴＧ信号が出力される構成である。
【００６４】
相切換回路１１４は、ＮＡＮＤゲート１２３、１２４、１２５の構成とすることにより、タイミング発生回路１１３より出力される各相のタイミング信号ＵＳ、ＶＳ、ＷＳが“１”のときが通電区間であるが、ＦＡＳＴＧ信号が“１”のときには“０”となり通電区間が削除された駆動信号ＵＢ、ＶＢ、ＷＢが出力される構成である。
【００６５】
出力駆動素子１１５としてＮＰＮトランジスタ１２６、１２７、１２８の構成とすることにより、ＦＡＳＴ信号にて制御された駆動信号ＵＢ、ＶＢ、ＷＢはＮＰＮトランジスタのベースに供給され振動用ブラシレスモータ１０１を駆動する構成である。
【００６６】
上記構成により、モータの回転数が早い場合にＦＡＳＴ信号を出力する、ＦＡＳＴ信号により、通常の通電区間の１部を削除することにより、駆動トルクが減少し、回転数が遅くなる。
【００６７】
その後回転数が遅くなると、ＦＡＳＴ信号の幅も短くなり、通電区間が長くなるため駆動トルクも増える、よって、フィードバック制御が働き、モータの回転数は一定に保たれる。
【００６８】
ＦＡＳＴ信号の時間幅を長く調整するゲイン調整回路とすると、基準周期と逆起電圧を検出した矩形波信号の時間幅の差を短くすることができ、回転数精度を上げることができると同時に、対負荷変動に対する回転数ズレを小さくすることができる。
【００６９】
また、ＦＡＳＴ信号の幅に応じて、本来通電が必要な部分を削除するため、モータの発生するトルクが低下すると同時にモータの発生するトルクリップルを増大することができ、小型化による振動量不足を制御方式にて確保することができる。
【００７０】
なお、以上の説明では、ステータコイルの一方の端子を電源端子Ｖｃｃに共通接続とし、もう一方は、出力駆動素子としてＮＰＮトランジスタのコレクタに接続する構成とした、半波駆動で構成した例で説明したが、その他にステータコイルの両端を出力駆動素子に接続する構成とした、全波駆動の構成についても同様に実施可能である。
【００７１】
また、速度制御回路１１２は、逆起電圧検出回路より出力される各相の合成信号ＢＥＭＦの周期によりモータの回転検出信号とした例で説明したが、その他に任意のステータコイルに発生する逆起電圧の周期によりモータの回転検出信号とした構成についても同様に実施可能である。
【００７２】
（実施例２）
図４は本発明の第２の実施例に係る振動用ブラシレスモータの駆動構成図である。
【００７３】
振動用ブラシレスモータの逆起電圧検出回路１１０と速度制御回路１１２と出力駆動回路１１１と起動回路１０９と基準発振器１０８を１チップ半導体素子１４０に内蔵し、電源供給端子ＶｐｏｗｅｒおよびＧＮＤ端子とモータ駆動用の端子Ｕ、Ｖ、Ｗのみで構成された振動用ブラシレスモータを示す。
【００７４】
そして、起動回路１０９の起動周波数設定用に内蔵の基準発振器１０８より供給している。また、速度制御回路１１２の基準周期設定用に内蔵の基準発振器１０８より供給している。さらに起動回路１０９および速度制御回路１１２の両回路へ、基準発振器１０８は共有して使用する構成となっている。
【００７５】
そしてこの実施例によれば、外付け部品として、抵抗、コンデンサなどを必要とせず、振動用ブラシレスモータと１チップ半導体素子のみで構成でき、振動による報知装置の小型化、省スペース化をすることができる。
【００７６】
（実施例３）
図５は本発明の第３の実施例に係る振動用ブラシレスモータの駆動構成図である。
【００７７】
図５は、実施例２にて示した、図４に対して、基準クロック信号を外部より供給する構成としている。
【００７８】
そしてこの実施例によれば、基準周期を外部より供給された基準クロックにて、任意に設定できるため、回転数が任意に設定変更が可能である。
【００７９】
（実施例４）
図６は本発明の第４の実施例に係る振動用ブラシレスモータの駆動構成図である。
【００８０】
図６は、実施例２にて示した、図４に対して、振動用ブラシレスモータの速度基準である、基準周期を外部より供給された直流電圧レベルをＤＣ検出回路１５０より出力される信号により、基準発振器の信号を制御して、任意に設定することを可能とする構成としている。
【００８１】
そしてこの実施例によれば、基準周期を外部より供給された直流電圧レベルにより任意に設定することにより、回転数が任意に設定変更が可能である。
【００８２】
（実施例５）
図７は本発明の第５の実施例に係る基準周期発生回路のブロック図である。
【００８３】
図７は、直流電圧レベルをＮビット信号に変換するＡ／Ｄ変換回路の構成とした、ＤＣ検出回路１５０である。
【００８４】
逆起電圧検出回路１１０より出力される各相の合成信号ＢＥＭＦの立ち下がりエッジにより、基準発振器１０８より出力される基準クロックＣＬＫをカウントする基準周期発生回路１１６をカウンタ１６０の構成とし、カウンタ１６０は、モータの回転数が自由に設定できる、カウント数設定回路１５１にて可変される構成である。
【００８５】
これにより、直流電圧レベルをＡ／Ｄ変換回路構成のＤＣ検出回路１５０のデジタル信号によりカウンタ１６０を可変してモータの回転数を可変することができる。
【００８６】
そこで、カウント数設定回路について説明する。
【００８７】
モータの回転数の計算式は、（数１）にて導き出すことができる。
【００８８】
【数１】
0003565165.tif 000002
【００８９】
このとき、Ｎは回転数であり、ｒｐｍの単位であるｆｃｌｋは、基準発振器から供給される基準クロックの周波数であり、Ｈｚの単位であるｐは、モータのロータ着磁数であり、ＣＯＵＮＴは、上記カウンタ１６０のカウント数である。
【００９０】
カウント数を４種類均等に設定すると、（表１）となり、そのときの回転数のグラフが図８に示される。
【００９１】
【表１】
0003565165.tif 000003
【００９２】
このように回転数は反比例の関係にあり、曲線を描く。
【００９３】
次に回転数を直線化する設定にすると、（表２）となり、そのときのグラフが図９に示す。
【００９４】
【表２】
0003565165.tif 000004
【００９５】
この関係をカウント数設定回路１５１にて設定する構成である。
【００９６】
よって、回転数は、直線化され、可変することができる。
【００９７】
なお、回転数の変化と外部から供給される直流レベルとの関係については、直線化することも可能であるが、その他に振動の感じ方に応じて、回転数の変化を例えば、高速回転になるほど変化を緩やかにする関係に設定できる構成としたカウント数設定回路とすることについても同様に実施可能である。
【００９８】
（実施例６）
図１０は本発明の第６の実施例に係る請求項８、９、１０による振動用ブラシレスモータの駆動構成図である。図１０は、実施例４にて示した、図６に対して、外部より供給されたブレーキ端子ＢＲによって、振動用ブラシレスモータの全相出力段を短絡させるショートブレーキ回路１６１を１チップ半導体素子１４０に内蔵した構成である。
【００９９】
そしてこの実施例によれば、振動用ブラシレスモータの巻線に発生する逆起電圧を巻線抵抗分にて短絡することにより流れる電流により、ブレーキトルクが働き、モータは急減速して止まることにより、急減速による加速度を大きくするため、振動の変化量を体感的に稼ぐことができる。
【０１００】
外部より供給された正逆転端子ＦＲによって、振動用ブラシレスモータを正回転と逆回転を切り換える正逆転切換回路１６２を１チップ半導体素子１４０に内蔵した構成である。
【０１０１】
そしてこの実施例によれば、振動用ブラシレスモータの回転方向と逆トルクが発生するタイミングにて巻線に通電することにより流れる電流により、モータは急減速してやがて、逆回転に回ることにより、急減速による加速度を大きく、左右に振るため、振動の変化量を体感的に稼ぐことができる。
【０１０２】
また、外部より供給された起動停止端子ＳＰによって、振動用ブラシレスモータの駆動電流を切断すると同時に内部の回路供給電流を切断する起動停止回路１６３を１チップ半導体素子１４０に内蔵した構成である。
【０１０３】
そしてこの実施例によれば、モータを停止しているときの電流を切断することにより電池の寿命を長くする。
【０１０４】
（実施例７）
これは図示しないが、実施例１から６のいずれかの構成の１チップ半導体素子に内蔵されるモータ駆動回路を、振動による報知装置に用いられるシステム制御集積回路に内蔵する構成とする。
【０１０５】
たとえば、モータ駆動回路は、携帯電話に使用されるシステム制御集積回路として、システム電源回路、音声処理回路、着メロ処理回路などのアナログ信号処理を必要とし、電流能力をもったシステム制御集積回路への内蔵に適している。
【０１０６】
そしてこの実施例によれば、振動用ブラシレスモータを駆動するために、専用の１チップ半導体素子を必要としないため、振動による報知装置の小型化、省スペース化を実現することができる。
【０１０７】
図１１は本願発明の振動用ブラシレスモータを備えた報知機器（携帯電話）の部分断面図である。本願により小型化が図れる。７００はモータ駆動用ＩＣ、１０１は振動用ブラシレスモータ、７０は基板である。
【０１０８】
【発明の効果】
上記実施例の記載から明らかなように、本発明によれば、振動用ブラシレスモータの速度制御として、基準発振器より供給される基準クロックを基準としており、モータの逆起電圧の周期を比較する方式であり、モータの回転数精度は、基準発振器の発振精度により確保される。
【０１０９】
さらに、モータの種類、バラツキには関係しないため、モータの回転数の設定が容易であり、回転数の精度を上げることができるという有利な効果が得られる。
【０１１０】
また、本来通電が必要な部分を削除するため、モータの発生するトルクリップルを増大することができ、小型化による振動量不足を制御方式にて確保することができるという有利な効果が得られる。
【０１１１】
また、モータの回転数が早いときのみＦＡＳＴ信号を出力するため、回路構成として簡略化でき、回路の縮小化、低コスト化ができるという有利な効果が得られる。
【０１１２】
また、本発明によれば、モータ駆動回路を１チップ半導体素子の内部にて全て構成されるため、外付け部品として、抵抗、コンデンサなどを必要としない、よって振動による報知装置の小型化、省スペース化を実現することができるという有利な効果が得られる。
【０１１３】
また、本発明によれば、振動用ブラシレスモータの速度基準である、基準周期を外部より供給されることにより、基準周期を外部で任意に設定できるため、回転数の設定が任意に変更可能となるという効果が得られる。
【０１１４】
また、本発明によれば、外部の直流電圧レベルにて、回転数を自由に変える制御端子をもたせることにより、携帯電話等のスピーカへ送られるアナログ電圧等を用いることにより、容易に回転数を可変することを可能とし、振動量を変化させることができるという効果が得られる。
【０１１５】
そして、本発明によれば、回転数の変化と外部から供給される信号との関係については、直線化することも可能であるが、その他に振動の感じ方に応じて、回転数の変化を例えば、高速回転になるほど変化を緩やかにする関係に設定できる等の効果が得られる。
【０１１６】
また、本発明によれば、モータを急減速したり、急加速により、振動の変化量を体感的に稼ぐことにより、小型化による振動量不足をカバーすることができるという効果が得られるものである。
【０１１７】
また、本発明によれば、モータを停止しているときの電流を切断することにより電池の寿命を長くするという効果が得られるものである。
【０１１８】
また、本発明によれば、振動用ブラシレスモータを駆動するために、専用の１チップ半導体素子を必要としないため、振動による報知装置の小型化、省スペース化を実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による振動用ブラシレスモータを示すシステムブロック図
【図２】本発明の実施例１における速度制御回路と駆動回路の詳細ブロック図
【図３】本発明の実施例１における速度制御とモータ駆動のタイミング波形図
【図４】本発明の実施例２による振動用ブラシレスモータを示す駆動構成図
【図５】本発明の実施例３による振動用ブラシレスモータを示す駆動構成図
【図６】本発明の実施例４による振動用ブラシレスモータを示す駆動構成図
【図７】本発明の実施例５による基準周期発生回路のブロック図
【図８】本発明の実施例５によるカウント数と回転数のグラフ
【図９】本発明の実施例５によるカウント数と回転数のグラフ
【図１０】本発明の実施例６による振動用ブラシレスモータを示す駆動構成図
【図１１】本発明の振動用ブラシレスモータを備えた報知機器（携帯電話）の部分断面図
【図１２】従来例１の振動用ブラシレスモータのセンサレスブラシレスモータ駆動回路図
【図１３】従来例２の振動発生装置の回路図
【図１４】従来例３の振動発生装置の回路図
【図１５】従来例４の速度制御回路図
【図１６】従来例４の速度誤差検出回路の具体的な構成図
【符号の説明】
１、４０１  モータ
２  電池
１１、１２  トランジスタ
２１、２２、２３  抵抗
２４  電子ボリューム
３１、３２  選択端子
３３、７０１  制御入力端子
７０  基板
１０１  振動用ブラシレスモータ
１０２  ロータ
１０４  ステータ
１０５、１０６、１０７、８０２、８０３、８０４  ステータコイル
１０８  基準発振器
１０９  起動回路
１１０  逆起電圧検出回路
１１１  出力駆動回路
１１２  速度制御回路
１１３  タイミング発生回路
１１４  相切換回路
１１５  出力駆動素子
１１６  基準周期発生回路
１１７  周期比較回路
１２１  ＡＮＤゲート
１２２  ゲイン調整回路
１２３、１２４、１２５  ＮＡＮＤゲート
１２６、１２７、１２８  ＮＰＮトランジスタ
１３０、１６０  カウンタ
１４０  １チップ半導体素子
１５０  ＤＣ検出回路
１５１  カウント数設定回路
１６１  ショートブレーキ回路
１６２  正逆転回路
１６３  起動停止回路
３０３  入力端子
４０２  周波数発電機
４０３  波形整形回路
４０５  一定パルス幅発生回路（Ｎ）
４０６  一定パルス幅発生回路（Ｍ）
４０７  パルス合成回路
４０８  フィルタ回路
４０９  低域補償回路
４１０  モータ駆動回路
４１１  速度誤差検出回路
４２１  Ｎ進カウンタ
４２２  微分回路
４２３  リセットセットフリップフロップ
４２４  ＯＲ回路
４２５  ＡＮＤ回路
４２６、４２７、４２８、４２９  抵抗
４３０、４３１  トランジスタ
７００  モータ制御ＩＣ
７０２、７０３、７０４  巻線駆動端子
７０５  グランド端子
７１０  発振回路
７１１  起動回路
７２１、７２２、７２３  コンパレータ
７４０  電力増幅器
７５０  電流源
７５１  スイッチ
７６１、７６２、７６３、７６４  抵抗
７７０  ＦＶ変換回路
７８０  誤差増幅器
７８１  基準電圧
７９２、７９３、７９４  ＮＰＮトランジスタ
９０１、９０２、９０３  コンデンサ
【図１】
0003565165.tif 000005
【図２】
0003565165.tif 000006
【図３】
0003565165.tif 000007
【図４】
0003565165.tif 000008
【図５】
0003565165.tif 000009
【図６】
0003565165.tif 000010
【図７】
0003565165.tif 000011
【図８】
0003565165.tif 000012
【図９】
0003565165.tif 000013
【図１０】
0003565165.tif 000014
【図１１】
0003565165.tif 000015
【図１２】
0003565165.tif 000016
【図１３】
0003565165.tif 000017
【図１４】
0003565165.tif 000018
【図１５】
0003565165.tif 000019
【図１６】
0003565165.tif 000020