[发明专利]无刷电动机

说明书

本发明涉及用作图像用主动轮电动机等的无刷电动机。更详细地，本发明涉及直接PWM(脉冲宽度调制)方式的无刷电动机。

在图像再现装置等中，作为图像用主动轮电动机使用的无刷电动机大致如图1所示，包括与由轴承20可旋转地支承的转轴10一体旋转的转子5，具有卷绕有驱动线圈31的铁心32的定子30装在金属基板40上而构成的电动机本体11，以及驱动该电动机本体11的电动机驱动电路(在图1中省略了图示)。在此，电动机驱动电路不是构成在电动机本体11的金属基板40上，而是构成在图像再现装置等本体机器中的控制电路基板上时，因为必须对电动机本体11与电动机驱动电路进行配线连接，所以在金属基板40上装有连接器8。

在这样的无刷电动机1中，经连接器8将电动机本体11与电动机驱动电路电气连接的图在图8中示出。

在图8中，具有驱动用IC60的电动机驱动电路6与本体机器的控制电路一起，构成在与金属基板40不同的部位例如本体机器的电路基板上，对该电动机驱动电路6供给电动机电源电位VM、电动机接地电位M-GND、IC电源电位Vcc及IC接地电位S-GND。此外，通过连接器8进行的电动机驱动电路6与电动机本体11的电气连接如下进行。即，连接器8有12条引脚，12条连接器引脚之中，连接器引脚801-803是向电动机的3个驱动线圈31供电用的，连接器引脚804、812是对3个霍尔元件H及电动机的速度控制使用的传感器FG的IC电源电源Vcc及IC接地电位S-GND供电用的，连接器引脚805-811是用于输出来自霍尔元件H及传感器FG的信号的。

这样构成的无刷电动机采用直接PWM方式，即，直接开、关装在驱动用IC60内的功率晶体管(开关元件)，并调制对该开关元件的开关脉冲宽度，来控制对驱动线圈的通电。

采用该直接PWM方式，能大幅度降低因传统驱动用IC发热而消耗的无用电力，对电动机驱动时的节省能源有很大作用。而且采用该方式时，几乎不增加新的零件，故在成本方面也良好。

参照图2(A)、(B)、图3及图4，说明该直接PWM方式。图2(A)所示为在采用直接PWM方式的无刷电动机的驱动用IC60中，从电动机电源向驱动线圈供电进行时的情况的说明图。而图2(B)所示为当从电动机电源向驱动线圈的供电停止时因驱动线圈产生的反电动势而流过再生电流的情况的说明图。图3所示为当进行如图2(A)、(B)所示那样的控制时、施加在驱动线圈上的1相的电压波形及电流波形的波形图。图4所示为在图3所示的期间a之中，向驱动线圈施加电压的期间b、以及停止向驱动线圈施加电压的期间c的电压波形及电流波形的波形图。

在这些图之中，如图2(A)及图3所示，在功率晶体管Q4导通的状态下，当功率晶体管Q1导通时，从电动机电源66对驱动线圈31施加电动机电源电位VM，故在驱动线圈31中流过电流，该电流通过功率晶体管Q4流向电动机电源66的电动机接地电位M-GND(图4的期间b)。该电动机电流如图4所示，与驱动线圈31的时间常数对应地渐渐增大。

又如图2(B)及图3所示，在功率晶体管Q4导通状态下如果功率晶体管Q1断开，则从电动机电源66对驱动线圈31的电动机电源电位VM的施加中断。但此时，因为在各驱动线圈31中产生反电动势E1、E2，所以因该反电动势E1、E2而在驱动线圈31中经二极管61流过再生电流作为电动机电流。该再生电流如图4所示，与驱动线圈31的时间常数对应地渐渐减少，但在减少完之前，功率晶体管Q1变为导通，从电动机电源66供给电流。

这样，采用直接PWM方式的无刷电动机因为电动机电流的一部分是由再生电流提供的，故能节约从外部供给的电流(电力)。此外，因为电动机电流流过的功率晶体管始终处于饱和状态，所以，用驱动用IC60消耗的电力能限制在必要的最小限度内。

但是，采用直接PWM方式的无刷电动机，因为施加在驱动线圈31上的电压在短时间期间内在电动机电源电位VM与电动机接地电位M-GND之间发生变动，因此，施加于从驱动用IC60到驱动线圈31为止的配线及金属基板40的配线图形的电压及施加于驱动线圈31自身的电压均连续反复地发生剧烈变动，所以产生电磁噪声，对装载该电动机的机器的动作产生恶劣影响。而且，对于铁基板40，在与配线图形之间夹着绝缘层的铁板部分因为相对驱动线圈31及配线会发生电容性耦合，所以会使电磁噪声扩散。

鉴于以上问题，本发明的目的在于，提供这样一种无刷电动机，其电动机驱动电路构成在独立于电动机本体的电路基板等上，并采用直接PWM方式，其构成能抑制电磁噪声的扩散。