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JPH04304193A - センサレス・スピンドルモータ制御回路 - Google Patents

センサレス・スピンドルモータ制御回路

Info

Publication number
JPH04304193A
JPH04304193A JP3091672A JP9167291A JPH04304193A JP H04304193 A JPH04304193 A JP H04304193A JP 3091672 A JP3091672 A JP 3091672A JP 9167291 A JP9167291 A JP 9167291A JP H04304193 A JPH04304193 A JP H04304193A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
rotor position
phase
rotor
spindle motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3091672A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2660113B2 (ja
Inventor
Tetsuji Sakurai
櫻井 哲児
Katsuhiko Kaida
海田 克彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3091672A priority Critical patent/JP2660113B2/ja
Publication of JPH04304193A publication Critical patent/JPH04304193A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2660113B2 publication Critical patent/JP2660113B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/187Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using the star point voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置等に
用いられるセンサレス・スピンドルモータ制御回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク装置の磁気記録媒体等を駆
動するスピンドルモータでは、ホール素子による位置セ
ンサを備え、この位置センサによりロータの位置検出を
行なっている。このためモータ起動時でもロータの位置
を検出でき、起動時にロータ位置に応じて電流を供給す
る相が決められ、モータ起動を正常に行なうことができ
る。
【0003】一方、最近では磁気ディスク装置の小型化
を図るためセンサレス・スピンドルモータが使用されて
いる。このセンサレス・スピンドルモータを使用した場
合、ロータの位置を直接検知できないので、ステータ側
コイルに発生する逆起電圧とコイル共通端子の電圧とを
電圧比較器により比較してロータ位置信号を作成し、こ
のロータ位置信号に基づいて励磁相の切換えタイミング
を設定している。
【0004】このセンサレス・スピンドルモータを使用
した場合、逆起電力は、ロータが回転しないと発生しな
いので、起動時にはロータの位置に関係なく励磁相を1
回転させてロータを回転させるという所謂強制回転によ
る駆動方法が一般に用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の駆
動方法においては、励磁相を1回転させるという強制回
転駆動を行なった後、次の手順においてロータが正しく
回転したか否かを判別するようにしており、このため強
制回転の段階ではロータの回転状態を検知できず、起動
制御を迅速に行ない得ないという問題があった。
【0006】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
強制回転駆動を行なっている際にロータが正しく回転し
ているか否かを判別でき、起動制御を迅速、且つ、確実
に行ない得るセンサレス・スピンドルモータ制御回路を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータコイル
に発生する逆起電圧とコイル共通端子の電圧とに基づい
てロータ位置信号を出力するロータ位置検出手段及び、
この検出手段により検出されたロータ位置信号からロー
タ位置を判断して励磁相の切換制御を行なう制御手段を
備えたセンサレス・スピンドルモータ制御回路において
、上記スピンドルモータを起動時に強制回転駆動する際
、上記ロータ位置検出手段から出力されるロータ位置検
出信号を相切換えの直後と次相への切換え直前とで比較
し、信号レベルの変化によりロータ回転の有無を判別す
るようにしたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】モータを起動する際、最初は逆起電圧が発生し
ていないので、まず、逆起電圧が発生する程度の速さで
強制回転をさせ、その後、逆起電圧を用いた制御に移行
する。この際、励磁相を切換えた直後と、その次の相に
切換える直前における非励磁相の位置信号を比較し、変
化していれば逆起電圧が発生している、つまり、ロータ
が回転しているものと判断する。
【0009】上記のように励磁相を切換えた直後と、そ
の次の相に切換える直前に非励磁相におけるロータ位置
信号からロータの回転状態を検出することにより、強制
回転の処理途中においてモータが起動されたか否かを判
断でき、起動していない場合には再起動の手順を確実に
行なうことができる。
【0010】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。図1は本発明の一実施例を示すブロック図である
。同図におていて、11はCPU、12は励磁相切換回
路、13は例えば3相のセンサレス・スピンドルモータ
、14はロータ位置検出回路である。
【0011】上記CPU11は、モータ13を回転させ
るためのモータ制御信号15を励磁相切換回路12へ出
力する。この励磁相切換回路12は、CPU11からの
モータ制御信号15を基にしてモータ駆動信号16を発
生し、モータ13に供給すると共に、ロータ位置検出回
路14に入力する。
【0012】モータ13は、U相,V相,W相のステー
タ側モータコイル13a,13b,13c及びロータ(
図示せず)を備え、モータ駆動信号16によりモータコ
イル13a,13b,13cが駆動され、ロータに対す
る回転磁界を発生する。ロータが回転駆動されると、モ
ータコイル13a,13b,13cに逆起電圧が発生す
るが、この逆起電圧は上記励磁相切換回路12からのモ
ータ駆動信号16に重畳してロータ位置検出回路14に
入力される。更に、モータコイル13a,13b,13
cの共通端子17から出力される電圧Vaは、ロータ位
置検出回路14に入力される。このロータ位置検出回路
14は、例えば図2に示すようにコンパレータ14a,
14b,14cにより構成されるもので、モータ13の
共通端子電圧Vaを基準としてモータコイル13a,1
3b,13cの逆起電圧を比較し、その比較結果をロー
タ位置信号18としてCPU11へ出力する。CPU1
1は、上記ロータ位置信号18からロータ位置を判断し
、モータ制御信号15を作成する。
【0013】次に上記実施例の動作を説明する。図3は
、モータ13の1相における励磁電圧、逆起電圧、位置
検出信号等の波形を示す図である。図3(a)は、励磁
波形であり、1相に印加する駆動電圧(励磁相切換回路
12の出力電圧)を示している。
【0014】図3は(b)は、モータコイル(13a,
13b,13c)の逆起電圧波形で、上記(a)の駆動
電圧に従ってロータが動いている時は、このように波形
の逆起電圧が発生する。図3(c)は、定常回転時の1
相の波形であり、上記(a)の駆動電圧と(b)の逆起
電圧が重畳された波形となっている。図3(d)は、上
記(c)の重畳信号に基づいてロータ位置検出回路14
から出力されるロータ位置信号18であり、上記(c)
の重畳電圧と共通端子電圧Vaとの比較出力である。図
3(e)は、強制回転制御中におけるロータ回転時の1
相の重畳電圧波形であり、励磁相切換え時にロータが急
に加速されることにより、このとき僅かに発生している
逆起電圧が中心電圧とクロスする点が、励磁相の切換タ
イミングの中心よりも早くなっている。図3(f)は、
上記(e)の電圧に基づいてロータ位置検出回路14か
ら出力されるロータ位置信号18であり、その変化タイ
ミングが上記(e)の電圧波形と同様にして早くなって
いる。図3(g)は、強制回転制御中のロータ停止時に
おける1相の電圧波形であり、ロータ停止時は逆起電圧
がないために、非励磁のタイミングでは安定電圧に保持
されており、中心電圧とクロスしない。図3(h)は、
上記(g)の電圧に基づいてロータ位置検出回路14か
ら出力されるロータ位置信号18である。
【0015】しかして、CPU11は、モータ13を駆
動するためのモータ制御信号15を励磁相切換回路12
に出力する。励磁相切換回路12は、モータ制御信号1
5に従って励磁相の切換を行ない、モータ13を駆動す
る。すなわち、励磁相切換回路12は、図3(a)に示
す励磁波形の駆動信号をそれぞれ120°の位相差を持
たせて3相のモータコイル13a〜13cに印加する。
【0016】モータ13が回転すると、モータコイル1
3a,13b,13cに図3(b)に示す逆起電圧がそ
れぞれ120°の位相差を持って発生し、(a)の駆動
電圧に重畳してロータ位置検出回路14に入力される。 このときの駆動電圧と逆起電圧との合成波形は、図3(
c)に示すようになる。また、ロータ位置検出回路14
には、モータ13の共通端子17に発生する電圧Vaが
入力される。このロータ位置検出回路14は、共通端子
電圧Vaとモータコイル13a,13b,13cの逆起
電圧とを比較し、図3(d)に示すようにロータ位置信
号18を発生し、CPU11に入力する。定常回転の制
御時では、CPU11は、上記ロータ位置信号18から
最適な相切換タイミングである30°遅れのタイミング
で励磁相を変化させ、モータ13を回転駆動する。
【0017】しかし、モータ13の起動時には、上記逆
起電圧が発生していないので、上記のような制御ができ
ない。そこで、逆起電圧が発生する程度の速さで強制回
転をさせてから、逆起電圧を用いた制御に移行する。従
って、強制回転時に発生する逆起電圧が検知されれば、
ロータが回転していることが分かる。この逆起電圧を検
知する場合、本発明では、図3(e),(f)に示すよ
うに励磁相を切換えた直後(t1 )と、その次の相に
切換える直前(t2 )における非励磁相の位置信号を
比較し、変化していればロータが回転して逆起電圧が発
生しているものと判断する。すなわち、ロータが回転し
ていない場合、逆起電圧が発生していないので、非励磁
時の相電圧は図3(g)に示すように安定電圧にとどま
り、中心電圧とクロスしない。なお、ロータが回転して
いない時でも、非励磁時の各相における安定電圧が図3
(g)に破線Aで示すように中心電圧と異なっていた場
合には、例えば励磁信号の立下り時のαに示すように非
励磁時間の途中でロータ位置信号が切換わることがある
が、次の立上がり時ではβに示すようにロータ位置信号
が切換わることはない。従って、図3に示すように励磁
信号の立下り時におけるt1 ,t2 及び立上り時に
おけるt3 ,t4 の両方の位置において、ロータ位
置信号が変化したか否かを確認することにより、ロータ
の回転をより確実に検出することができる。
【0018】また、モータ13の強制回転時は、ロータ
の位置を確認せずにゆっくりと励磁相を変えるので、ロ
ータは励磁相が切換わった瞬間に大きく加速され、次の
相に切換えるべきタイミングでは励磁相が切換わらずに
減速される、という脈動状態になっている。従って、位
置信号の変化点は、本来の変化点である非励磁時間の中
央よりも早くなっている。従って、検知タイミングt1
 ,t2 (t3 ,t4 )を、励磁相切換え点から
余り長くとると変化後の信号を捉えてしまい、また、余
り短くすると信号が不安定な状態を取り込んでしまうこ
とになる。このため上記検知タイミングt1 ,t2 
は、モータ13の最高回転数の時の1相の非励磁時間の
1/4の点に定める。このタイミングは、図3(c)の
波形で示すと、taのタイミングとなる。この位置であ
れば、出力は安定しており、また、ロータが速く回転し
た場合でも、位置信号が切換わる前に信号を取り込むこ
とができる。例えば6周期で1回転するモータが6,0
00rpmまで回転する場合であれば、 1/(6000[rpm]÷60[sec]×6[相]
×6[周期]×4)=69[μs] となる。すなわち、励磁相切換え点から69[μs]の
間隔を開けてt1 ,t2(t3 ,t4 )の位置を
設定すれば良いことになる。
【0019】図4は、上記強制回転時における起動制御
動作を示したものである。CPU11は、起動に際して
、まず、任意の相例えばU相のモータコイル13aを図
3(a)に示す駆動電圧により励磁し(ステップS1 
)、駆動電圧の立下がり後、一定時間taが経過するま
で、即ちt1 の検知タイミングとなるまで待機する(
ステップS2 )。そして、t1 時点において、ロー
タ位置検出回路14から出力されるロータ位置信号18
のレベルをチェックし(ステップS3 )、その後、t
2 の検知タイミングとなるまで待機する(ステップS
4 )。 即ち、このステップS4 においては、「相非励磁時間
−2ta時間」待機する。そして、CPU11は、t2
 の検知タイミングにおいて、再度ロータ位置検出回路
14からのロータ位置信号18のレベルをチェックし(
ステップS5 )、前回ステップS3 でチェックした
ロータ位置信号18のレベルと比較し(ステップS6 
)、位置信号が変化したかか否かを判断する(ステップ
S7 )。
【0020】位置信号が変化していた場合は、位置信号
の変化が2回目か否か、つまり、励磁信号の立上りと立
下りの両方において変化したか否かを判断し、位置信号
の変化が1回目であれば、ステップS9 に進んで次相
のモータコイル、この場合にはV相のモータコイル13
bを励磁する。また、上記ステップS7 において、位
置信号が変化していないと判断され場合においても、上
記ステップS9 の処理を実行する。
【0021】次いで相励磁時間を経過した後、次相、つ
まり、W相のモータコイル13cを励磁する(ステップ
S10)。更に、相励磁時間を経過した後、ステップS
1 に戻り、上記した起動処理を再度実行する。そして
、CPU11は、上記ステップS8 において、励磁信
号の立上りと立下りの両方で位置信号が変化したことを
検知すると、モータ13が正しく回転したものと判断し
、起動処理を終了して次の加速シーケンスに入る。
【0022】上記のようにして強制回転の処理途中にお
いて、モータ13が正しく起動されたか否かを検出する
ことができる。
【0023】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、励
磁相を切換えた直後と、その次の相に切換える直前に非
励磁相におけるロータ位置信号を比較し、その比較の結
果、ロータ位置信号に変化が認められた場合にロータが
回転しているものと判断するようにしたので、強制回転
の次の手順を待つことなく、強制回転の処理途中におい
てモータが起動されたか否かを判断でき、起動していな
い場合には再起動の手順を確実に行なうことができる。 従って、センサレス・スピンドルモータの起動を迅速、
かつ、確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るセンサレス・スピンド
ルモータ制御回路の構成を示すブロック図。
【図2】同実施例におけるロータ位置検出回路の詳細を
示すブロック図。
【図3】同実施例の励磁相切換動作を説明するための各
部の信号波形図。
【図4】同実施例における起動時の制御動作を示すフロ
ーチャート。
【符号の説明】
11…CPU、12…励磁相切換回路、13…センサレ
ス・スピンドルモータ、14…ロータ位置検出回路、1
5…モータ制御信号、16…モータ駆動信号、17…共
通端子、18…ロータ位置信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  センサレス・スピンドルモータと、こ
    のスピンドルモータの励磁相を切換える励磁相切換手段
    と、上記スピンドルモータで発生する逆起電圧に基づい
    てロータ位置信号を発生するロータ位置検出手段と、こ
    の手段により検出されたロータ位置信号からロータ位置
    を判別し、上記励磁相切換手段を制御する制御手段と、
    上記スピンドルモータの起動時に上記励磁相切換手段を
    介してモータを強制回転駆動する強制回転駆動手段と、
    この駆動手段によるモータの強制回転駆動時、上記ロー
    タ位置検出手段から出力されるロータ位置検出信号を相
    切換えの直後と次相への切換え直前とで比較し、信号レ
    ベルの変化によりロータ回転の有無を判別する回転判別
    手段とを具備したことを特徴とするセンサレス・スピン
    ドルモータ制御回路。
JP3091672A 1991-03-29 1991-03-29 センサレス・スピンドルモータ制御回路 Expired - Fee Related JP2660113B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05122984A (ja) * 1991-10-30 1993-05-18 Nec Ibaraki Ltd Dcブラシレスモータの駆動制御装置
WO1996009689A1 (fr) * 1994-09-20 1996-03-28 Daikin Industries, Ltd. Moteur a courant continu sans balais et a demarrage stable

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AU707423B2 (en) * 1994-09-20 1999-07-08 Daikin Industries, Ltd. Brushless DC motor capable of being started stably

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