JP2002192075A

JP2002192075A - 振動用ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2002192075A
Application number: JP2000400385A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Inoue; 智寛井上; Yoshiaki Iwayama; 善昭岩山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP3565165B2; CN1478317A; CN1260878C; WO2002054573A3; US20020121870A1; WO2002054573A2; US6680590B2; AU2002217526A1

Abstract

(57)【要約】【課題】振動による報知装置に用いられる振動用ブラ
シレスモータにおいて、１チップ半導体素子のみで、外
付け部品のない構成であり、小型化、軽量化を解決し、
回転数精度を確保し、容易に回転数を可変し、振動量を
変化させることを目的とする。【解決手段】振動用ブラシレスモータ１０１の回転数
が、基準回転数より早く回転していることを検出する速
度制御回路１１２により得られるＦＡＳＴ信号により、
各相の通電期間の１部を削除する出力駆動回路１１１に
より、回転数制御することができ、さらにモータの発生
するトルクリップルを増大させ、よって振動量を増大す
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が得られ
る。

Description

【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２−２
０６３９４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８−１４９１
８２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、８０
３、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、７９
４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４
０８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４１
１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Ｃ
Ｋ、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４０
９、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４
０２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電力
供給を休止するように駆動通電期間を制御してなる、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１０
１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１０
５、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、Ｖ
１、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Ｂ
ＥＭＦ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１１
６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１２
３、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Ｇ
ＮＤ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１
５０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】

【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１
６０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】

【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】

【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Ｂ
Ｒ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Ｓ
Ｐ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Ｉ
Ｃ、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ＦＡ
ＳＴ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１２１ＡＮＤゲート１２２ゲイン調整回路１２３、１２４、１２５ＮＡＮＤゲート１２６、１２７、１２８ＮＰＮトランジスタ１３０、１６０カウンタ１４０１チップ半導体素子１５０ＤＣ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４２１Ｎ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４２４ＯＲ回路４２５ＡＮＤ回路４２６、４２７、４２８、４２９抵抗４３０、４３１トランジスタ７００モータ制御ＩＣ７０２、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７７０ＦＶ変換回路７８０誤差増幅器７８１基準電圧７９２、７９３、７９４ＮＰＮトランジスタ９０１、９０２、９０３コンデンサ

フロントページの続きＦターム(参考） 5D107 AA02 AA13 BB08 CC09 CD01 CD04 CD05 DD08 5H560 AA10 BB04 BB12 DA13 DC13 EB01 HB05 HC01 RR01 UA02 XA03

Claims

【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
の電力供給を休止するように駆動通電期間を制御してな
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。