JPS6141439Y2 - - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

【考案の詳細な説明】 本考案は、ブラシレスモータの制御回路に関
し、特に、速やかな停止をなし得るブラシレスモ
ータ制御回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a brushless motor control circuit, and particularly to a brushless motor control circuit that can quickly stop the motor.

磁気円板記録装置の磁気円板等の慣性質量の大
なる物体を回転駆動するブラシレスモータの回転
停止をなす場合、単なる電力供給停止だけでは速
やかな停止は望めない。よつて、かかるブラシレ
スモータの速やかな停止をなすために摩擦ブレー
キ若しくはいわゆる発電ブレーキを用いることが
ある。摩擦ブレーキを用いた場合は、ブレーキシ
ユウの摩耗による寿命，摩擦熱の発生，油・ゴミ
の付着等の問題があつた。また、発電ブレーキの
場合は、ブレーキトルクが回転数に反比例するた
め回転数が小さくなると十分な制動力が得られな
いという問題があつた。 When stopping the rotation of a brushless motor that rotationally drives an object with a large inertial mass, such as a magnetic disk of a magnetic disk recording device, it is not possible to stop the motor quickly by simply stopping the power supply. Therefore, in order to quickly stop such a brushless motor, a friction brake or a so-called dynamic brake is sometimes used. When a friction brake is used, there are problems such as shortened service life due to wear of the brake shoe, generation of frictional heat, and adhesion of oil and dirt. In addition, in the case of a dynamic brake, there is a problem in that the brake torque is inversely proportional to the number of rotations, so that when the number of rotations becomes small, sufficient braking force cannot be obtained.

そこで、モータに逆トルクを与えるように駆動
電流を逆に切り替えて速やかな制御をなす制御回
路もある。しかし、かかる制御回路が正逆方向回
転を選択し得る構成となつていると、回転駆動方
向を識別した上で逆トルクを与える必要があるた
め、回転方向検出センサーを必要とし回路が複雑
になるという問題があつた。 Therefore, there is also a control circuit that performs quick control by switching the drive current in the opposite direction so as to give a reverse torque to the motor. However, if such a control circuit is configured to be able to select forward and reverse rotation, it is necessary to identify the rotation drive direction and then apply a reverse torque, which requires a rotation direction detection sensor and complicates the circuit. There was a problem.

そこで、本考案の目的は、速やかな停止をなし
得る簡単な回路構成のブラシレスモータ制御回路
を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a brushless motor control circuit with a simple circuit configuration that can quickly stop the motor.

本考案によるブラシレスモータ制御回路は、ス
トツプ指令を受けた後所定時間は、モータに逆ト
ルクを与え、該所定時間経過後はモータ駆動回路
を解放するように働くのである。 The brushless motor control circuit according to the present invention operates to apply reverse torque to the motor for a predetermined time after receiving a stop command, and to release the motor drive circuit after the predetermined time has elapsed.

以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に
説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図において、キヤパシタC₁，C₂は、各々
抵抗R₁，R₂を介して電源電圧Ｖ_sにより充電さ
れ、スタート指令に応じて閉成するスイツチST
及びストツプ指令に応じて閉成するスイツチSP
の閉成によつて各々放電される。フリツプフロツ
プ回路１のセツト端子Ｓ及びリセツト端子Ｒは
各々キヤパシタC₁，C₂に接続している。ここ
で、キヤパシタC₁，C₂の容量をC₁≪C₂に選び、
電源投入時には論理“Ｌ”信号によつてフリツプ
フロツプ１が必ずリセツトされるようにしてい
る。フリツプフロツプ１のＱ端子は、単安定マル
チバイブレータ２のトリガ入力端子に接続されて
いる。単安定マルチバイブレータ２は、可変抵抗
VRを調整することによりその準安定状態にある
時間すなわち、トリガされたときＱ端子から出力
されるパルスのパルス幅が調整できるようになさ
れている。単安定マルチバイブレータ２のＱ端子
はバイアス回路３のトリガ入力端子Ｔに接続され
ている。バイアス回路３は、トリガ入力端子に論
理“Ｈ”信号が供給されると端子Ａから抵抗
R₄，R₅、ホール素子H₁，H₂、抵抗R₆を経て端子
Ｂに向うバイアス電流を生ずる。逆に、論理
“Ｌ”信号が供給されると端子ＢからＡに向うバ
イアス電流が生ずる。ホール素子H₁，H₂の出力
端子は制御回路４の入力端子に接続され、制御回
路４の出力端子は端子ａ，ｂ，ｃ，ｄを介してト
ランジスタQ₁〜Q₄のベースに接続されている。
制御回路４は、ホール素子H₁，H₂の出力端子の
電位変化と同一の周期のパルスを発生し、これら
のパルスはトランジスタQ₁〜Q₄のベースに供給
される。トランジスタQ₁〜Q₄と電源Ｖ_ssとの間に
はモータの着磁された回転子（図示せず）の近傍
に配列された駆動コイルW₁〜W₄が接続されてい
る。一方、フリツプフロツプ回路１の端子と単
安定マルチバイブレータ２の端子とはNANDゲ
ート５の入力端子に接続され、NANDゲート５の
出力端子はパワースイツチ６のトリガ端子に接続
されている。 In FIG. 1, capacitors C₁ and C₂ are charged by a power supply voltage V_s through resistors R₁ and R₂ respectively, and a switch ST is closed in response to a start command.
and switch SP that closes in response to a stop command.
are respectively discharged by the closing of . A set terminal S and a reset terminal R of the flip-flop circuit 1 are connected to capacitors C₁ and C₂ , respectively. Here, the capacitances of capacitors C₁ and C₂ are selected such that C₁ ≪_{C 2} ,
When the power is turned on, the flip-flop 1 is always reset by a logic "L" signal. The Q terminal of the flip-flop 1 is connected to the trigger input terminal of the monostable multivibrator 2. Monostable multivibrator 2 is a variable resistance
By adjusting VR, the time in which the device is in the quasi-stable state, that is, the pulse width of the pulse output from the Q terminal when triggered, can be adjusted. The Q terminal of the monostable multivibrator 2 is connected to the trigger input terminal T of the bias circuit 3. Bias circuit 3 outputs a resistor from terminal A when a logic “H” signal is supplied to the trigger input terminal.
A bias current is generated toward terminal B via R₄ , R₅ , Hall elements H₁ , H₂ , and resistor R₆ . Conversely, when a logic "L" signal is supplied, a bias current flows from terminal B to terminal A. The output terminals of the Hall elements H₁ and H₂ are connected to the input terminals of the control circuit 4, and the output terminals of the control circuit 4 are connected to the bases of the transistors Q₁ to Q₄ via terminals a, b, c, and d. ing.
The control circuit 4 generates pulses having the same period as the potential change of the output terminals of the Hall elements H₁ and H₂ , and these pulses are supplied to the bases of the transistors Q₁ to_{Q 4} . Drive coils W₁ -W₄ arranged near a magnetized rotor (not shown) of the motor are connected between the transistors Q₁ -Q₄ and the power supply V_ss . On the other hand, the terminals of the flip-flop circuit 1 and the terminals of the monostable multivibrator 2 are connected to the input terminal of the NAND gate 5, and the output terminal of the NAND gate 5 is connected to the trigger terminal of the power switch 6.

第２図は、第１図におけるバイアス回路３の具
体回路を示している。この回路において、論埋
“Ｈ”信号がトリガ端子Ｔに入力されると、トラ
ンジスタQ₅はオフ、トランジスタQ₆がオンとな
り、トランジスタQ₇がオン、トランジスタQ₈は
オフとなるので端子ＡからＢに向う電流が流れる
こととなるのである。逆に“Ｌ”信号が供給され
るとトランジスタQ₅，Q₈がオンとなり、端子Ｂ
からＡにバイアス電流が流れることになる。 FIG. 2 shows a specific circuit of the bias circuit 3 in FIG. 1. In this circuit, when the logic "H" signal is input to the trigger terminal T, the transistor Q₅ is turned off, the transistor Q₆ is turned on, the transistor Q₇ is turned on, and the transistor Q₈ is turned off. This causes a current to flow towards B. Conversely, when an “L” signal is supplied, transistors Q₅ and Q₈ turn on, and terminal B
A bias current will flow from A to A.

上記した本考案によるブラシレスモータ制御回
路の動作を第３図を参照して以下に説明する。 The operation of the brushless motor control circuit according to the present invention described above will be explained below with reference to FIG.

電源投入後、フリツプフロツプ１と単安定マル
チバイブレータ２の各端子はそれぞれ論理
“Ｈ”信号を出力しているので、NANDゲート５
の出力は論理“Ｌ”信号であり、パワースイツチ
６はオフされている。従つて駆動コイルW₁〜W₄
には通電されず回転子は停止したままである。そ
の後スタートスイツチSTが閉成するとフリツプ
フロツプ回路１のセツト端子Ｓには第３図ａに示
すようなスタートパルスが生じ、フリツプフロツ
プ回路１が反転してその端子には論理“Ｌ”信
号が生じ、単安定マルチバイブレータ２の端子
にも論理“Ｈ”信号が生じているのでNANDゲー
ト５から論理“Ｈ”信号が生じ（第３図ｅ）、パ
ワースイツチ６がオンとなり、駆動コイルW₁〜
W₄がトランジスタQ₁〜Q₄の導通によつて順次励
磁されて回転子に回転トルクを与える。今、単安
定マルチバイブレータ２のＱ端子が“Ｌ”である
のでバイアス電流はＢからＡに向つて流れ、モー
タは、正方向に回転を始め、所定回転数に達して
定常状態を維持する（第３図ｆ）。 After the power is turned on, each terminal of flip-flop 1 and monostable multivibrator 2 outputs a logic “H” signal, so NAND gate 5
The output is a logic "L" signal, and the power switch 6 is turned off. Therefore, the drive coils W₁ to_{W 4}
is not energized and the rotor remains stopped. Thereafter, when the start switch ST is closed, a start pulse as shown in FIG. Since a logic "H" signal is also generated at the terminal of the stable multivibrator 2, a logic "H" signal is generated from the NAND gate 5 (Fig. 3e), the power switch 6 is turned on, and the drive coils W₁ -
W₄ is sequentially excited by conduction of transistors Q₁ to_{Q 4} to provide rotational torque to the rotor. Now, since the Q terminal of monostable multivibrator 2 is "L", the bias current flows from B to A, and the motor starts rotating in the positive direction, reaches a predetermined rotation speed, and maintains a steady state ( Figure 3 f).

モータを停止させるためにストツプスイツチ
SPが閉成されると、フリツプフロツプ回路１の
リセツト端子Ｒにはトリガパルス（第３図ｂ）が
供給され、フリツプフロツプ回路１がリセツトさ
れて，Ｑ端子に“Ｈ”，“Ｌ”信号が生ずる。こ
のとき、単安定マルチバイブレータがトリガされ
てその，Ｑ端子には、各々“Ｌ”，“Ｈ”の時間
幅ｔ_nのパルスが生ずる故、このパルスの生じて
いる間、ホール素子H₁，H₂のバイアス電流は逆
転して逆トルクが生じてモータは急減速する。パ
ルスが消減すると、ホール素子H₁，H₂のバイア
ス電流は再び反転するが、同時にNANDゲート５
の出力が“Ｌ”となる故、パワースイツチ６がオ
フとなり（第３図ｅ）、駆動コイルW₁〜W₄の励
磁電流が遮断されるのでモータトルクはゼロとな
り、回転軸の粘性抵抗等により減速して例えば時
間ｔ_s後に停止する。 Stop switch to stop the motor
When SP is closed, a trigger pulse (Fig. 3b) is supplied to the reset terminal R of the flip-flop circuit 1, the flip-flop circuit 1 is reset, and "H" and "L" signals are generated at the Q terminal. . At this time, the monostable multivibrator is triggered and a pulse of "L" and "H" time width t_n is generated at its Q terminal, respectively, so while this pulse is occurring, the Hall elements H₁ , The bias current of_H2 is reversed, creating a reverse torque and causing the motor to suddenly decelerate. When the pulse disappears, the bias currents of Hall elements H₁ and H₂ are reversed again, but at the same time the NAND gate 5
Since the output becomes "L", the power switch 6 is turned off (Fig. 3e), and the excitation current of the drive coils_W1 to_W4 is cut off, so the motor torque becomes zero, and the viscous resistance of the rotating shaft, etc. It decelerates and stops, for example, after a time_ts .

よつて、本考案による制御回路によつてモータ
が停止する場合、ストツプ指令から停止までに要
する時間ｔ_n＋ｔ_sは、単に励磁電流を切つて停止
せしめる場合に要する時間ｔ_lの例えば半分以下
になる（第３図ｆ）。なお、第３図ｇは、モータ
のトルクの変化を表わしている。 Therefore, when the motor is stopped by the control circuit according to the present invention, the time t_n +t_s required from the stop command to the stop is, for example, less than half of the time t_l required when stopping the motor by simply cutting off the excitation current. (Fig. 3 f). Note that FIG. 3g shows changes in the torque of the motor.

ここで、モータの最大トルクTm、負荷の慣性
質量Jl、負荷の回転速度N₀とすると、上記した時
間ｔ_nは、 ｔ_n≦２π・Ｎ_０・Ｊｌ／９８０×６０×Ｔｍとなるように設定する。なお、負荷の回転速度に
自由度を持たせるためには、単安定マルチバイブ
レータ２の抵抗VRを変化せしめてパルス幅ｔ_nを
変化せしめ得る。 Here, if the maximum torque of the motor is Tm, the inertial mass of the load is Jl, and the rotational speed of the load is_N0 , the above-mentioned time_tn is calculated as follows:_tn ≦2π・_N0・Jl/980×60×Tm Set. In addition, in order to have a degree of freedom in the rotational speed of the load, the pulse width t_n can be changed by changing the resistance VR of the monostable multivibrator 2.

上記したことから明らかに、本考案によるブラ
シレスモータ制御回路は、簡単な回路構成にも拘
らず、停止時には、自動的にブレーキトルクを生
ずるようにしてすばやい停止をなすことができる
のである。 From the above, it is clear that the brushless motor control circuit according to the present invention, despite its simple circuit configuration, can automatically generate a brake torque to achieve a quick stop.

なお、上記実施例において、スイツチST，SP
を、機械的スイツチによつて構成することもでき
るが必要ならば電子的スイツチを用いても良いこ
とは明白である。パワースイツチ６についても同
様であり、例えばダーリントン接続したトランジ
スタスイツチを用いることもできる。 In addition, in the above embodiment, the switches ST and SP
can be constructed by a mechanical switch, but it is clear that an electronic switch can also be used if necessary. The same applies to the power switch 6; for example, a Darlington-connected transistor switch may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本考案の一実施例を示す回路図、第
２図は、第１図のブロツクの具体回路例を示す回
路図、第３図は、第１図の回路の動作を示す波形
図である。 主要部分の符号の説明、１……フリツプフロツ
プ回路、２……単安定マルチバイブレータ、３…
…バイアス回路、４……制御回路、５……NAND
ゲート、６……パワースイツチ。 Fig. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing a specific circuit example of the block of Fig. 1, and Fig. 3 is a waveform diagram showing the operation of the circuit of Fig. 1. Explanation of the symbols of the main parts: 1... flip-flop circuit, 2... monostable multivibrator, 3...
...bias circuit, 4...control circuit, 5...NAND
Gate, 6...power switch.

Claims (1)

Translated fromJapanese

【実用新案登録請求の範囲】(1) 着磁された回転子と、前記回転子の近傍に配
置された複数の駆動コイルと、前記回転子によ
る磁界に感応してその電気的特性が変化するよ
うに配置された磁気感応素子とからなるブラシ
レスモータをスタート若しくはストツプ指令に
応じて駆動若しくは停止せしめるブラシレスモ
ータ制御回路であつて、スタート指令に応答し
て第１安定状態をとりストツプ指令に応答して
第２安定状態をとる第２安定回路と、前記第２
安定回路が第１安定状態から第２安定状態に遷
移したとき所定時間幅のパルスを発生するパル
ス発生回路と、前記パルスの非存在時には正方
向の電流バイアスを前記磁気感応素子に供給
し、前記パルス存在時には逆方向の電流バイア
スを前記磁気感応素子に供給するバイアス電流
供給回路と、前記第２安定回路が第１安定状態
にある時又は前記第２安定回路が第２安定状態
にあつてかつ前記パルスの存在時にモータ駆動
信号を発する駆動信号発生回路と、前記モータ
駆動信号存在時にのみ前記磁気感応素子の電気
的特性変化に応じて前記駆動コイルに励磁電流
を供給するコイル励磁回路とからなることを特
徴とするブラシレスモータ制御回路。(2) 前記第２安定回路はＲ−Ｓフリツプフロツプ
回路と、前記フリツプフロツプ回路のセツト端
子及びリセツト端子に各々充電電圧を供給する
第１及び第２充電回路と、前記スタート指令に
応じて前記第１充電回路を放電せしめるスター
トスイツチと、前記ストツプ指令に応じて前記
第２充電回路を放電せしめるストツプスイツチ
とからなることを特徴とする実用新案登録請求
の範囲第１項記載のブラシレスモータ制御回
路。(3) 前記パルス発生回路は、単安定マルチバイブ
レータからなることを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第１項記載のブラシレスモータ制御
回路。[Claims for Utility Model Registration] (1) A magnetized rotor, a plurality of drive coils arranged near the rotor, and the electrical characteristics of which change in response to the magnetic field generated by the rotor. A brushless motor control circuit that drives or stops a brushless motor consisting of magnetically sensitive elements arranged as shown in FIG. a second stable circuit that takes a second stable state;
a pulse generating circuit that generates a pulse of a predetermined time width when the stable circuit transitions from a first stable state to a second stable state; and a pulse generating circuit that supplies a positive current bias to the magnetically sensitive element when the pulse is not present; a bias current supply circuit that supplies a current bias in the opposite direction to the magnetically sensitive element when a pulse exists; and when the second stable circuit is in a first stable state or the second stable circuit is in a second stable state; The coil excitation circuit includes a drive signal generation circuit that generates a motor drive signal when the pulse is present, and a coil excitation circuit that supplies an excitation current to the drive coil in response to a change in the electrical characteristics of the magnetically sensitive element only when the motor drive signal is present. A brushless motor control circuit characterized by: (2) The second stabilizing circuit includes an R-S flip-flop circuit, first and second charging circuits that supply a charging voltage to the set terminal and reset terminal of the flip-flop circuit, respectively, and 2. The brushless motor control circuit according to claim 1, comprising: a start switch for discharging the charging circuit; and a stop switch for discharging the second charging circuit in response to the stop command. (3) The brushless motor control circuit according to claim 1, wherein the pulse generating circuit comprises a monostable multivibrator.