JP2778816B2 - 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

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (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。
(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て
おり、この位置センサによりロータの位置を検出して励
磁相の切換え制御を行なっている。
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。この場合、切換えタイミングは、ロータ位置信号
のレベル変化時では早すぎるため、一定時間の遅延が必
要となる。この遅延時間は30゜の位相遅れ、即ち、励磁
相変化の1周期の1/12の時間が最適である。従って、加
速時には回転速度が上昇するに従って最適遅延時間も変
化させる必要がある。この遅延時間の調整を行なう場
合、従来では遅延回路により行なっている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上記従来のように加速時における遅延時間の
調整を遅延回路で行なった場合、遅延時間の切換えが繁
雑なために多段の切換えが不可能である。このため遅延
時間の切換えは、2〜3段階の切換えしかできず、高い
加速効率が得られないと共に、定速回転に達するまでに
時間がかかるという問題があった。
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、モータの起
動時に効率良く加速でき、立上がり時間を短縮し得るセ
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。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、センサレス・スピンドルモータ制御回路に
おいて、 モータの各極のコイルにそれぞれ発生する逆起電圧と
コイル共通端子の電圧との大小比較によりロータの位置
を検出し、ロータ位置信号を発生する位置検出手段と、
この位置検出手段により検出されたロータ位置とその変
化時間からロータの回転速度を計測する計測手段と、起
動後の加速過程において、前記計測手段が計測した回転
速度から30゜の回転角に相当する遅延時間を算出し、こ
の遅延時間で励磁相を切換える起動時励磁相切換制御手
段と、定常回転時において、予め定められた一定の遅延
時間で励磁相を切換える定常時励磁相切換制御手段とを
具備し、前記励磁相切換タイミングを、起動加速時は前
記起動時励磁相切換制御手段により切換え、定常回転時
には前記定常時励磁相切換制御手段により切換える切換
手段を持つことを特徴とする。
(作用) モータの起動時、ロータの回転に伴い、ステータ側の
各極のコイルにそれぞれに逆起電圧が発生する。この各
極の逆起電圧は、コイル共通端子の電圧と大小比較さ
れ、その比較出力がロータ位置信号として取り出され
る。そして、このロータ位置信号に基づき、その周期が
計測されてロータの回転速度が求められる。更に、この
回転速度を基にその回転速度に対応した最適の遅延時間
が算出され、この遅延時間及び上記ロータ位置に従って
励磁相の切換えが行なわれる。
従って、モータの起動時、モータの回転速度に応じて
常に最適の遅延時間が設定され、最適のタイミングで励
磁相が切換えられてモータ加速が効率良く行なわれる。
(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。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
第1図に於いて、11はCPU、12は励磁相切換回路、13
はセンサレス・スピンドルモータ、14はロータ位置検出
回路である。
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。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,13c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、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,13b,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。CPU11は、上記ロータ位置信号18に基づいて最適遅
延時間を算出し、モータ制御信号15を作成する。
次に上記実施例の動作を第2図のタイミングチャート
を参照しての説明する。
第2図(a)は、モータコイル13a,13b,13cの3相
(U相,V相,W相)の逆起電圧と共通端子電圧Vaとの関係
を示している。
第2図(b)は、ロータ位置検出回路14から出力され
る3相の逆起電圧と共通端子電圧Vaとの比較出力、つま
り、3相のロータ位置信号18を示している。
第2図(c)は、CPU11からのモータ制御信号15に従
って励磁相切換回路12により作成されるモータ駆動信号
16の励磁タイミングを示している。また、このモータ駆
動信号16は、「+」が電源電圧、「−」が接地電位、
「0」が中心電位を示している。
しかして、モータ13の起動に際して電源がオンされる
と、CPU11は、モータ13を起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15に従って励磁相の切換を行ない、
モータ13を駆動する。モータ13が回転すると、モータコ
イル13a,13b,13cに第2図(a)に示すようにそれぞれ1
20゜の位相差を持つU相、V相、W相の逆起電圧が発生
し、共通端子17の電圧Vaと共にロータ位置検出回路14に
送られる。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、
第2図(b)に示すU相、V相、W相の3相のロータ位
置信号18を発生し、CPU11に入力する。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位相
30゜遅れのタイミングを次に示す手順で生成する。
[I].まず、例えば第2図(b)におけるU相のロー
タ位置信号18から、その1周期時間Tを測定し、この1
周期時間Tからモータ13の回転速度を求め、この回転速
度から30゜の回転角度に相当する最適遅延時間Δtを算
出する。
[II].上記最適遅延時間Δtの算出後、ロータ位置信
号18の信号レベルが変化すると、即ち、第2図(b)の
t1時点において、U相のロータ位置信号18がローレベル
からハイレベルに立上がったとすると、第2図(c)に
示すように上記遅延時間Δtだけその時のモータ励磁状
態を保持する。この時のモータ励磁状態は、V相に
「+」電位(電源電圧)が与えられ、W相に「−」電位
(接地レベル)が与えられている。
[III].そして、上記遅延時間Δtを経過すると、次
の励磁相に切換える。即ち、この場合には、第2図
(c)に示すようにU相の励磁電圧を中心電位0から
「+」電位に立ち上げると共に、V相の励磁電圧を
「+」電位から中心電位「0」に立ち下げる。
以下、同様にして上記[I],[II],[III]の処
理を繰り返し、V相、W相のロータ位置信号18に対して
最適遅延時間Δtを求めて遅延動作させ、モータ13の回
転速度に応じて常に30゜の位相遅れを持つ励磁切換タイ
ミングを作成する。
上記励磁相切換回路12から出力されるモータ駆動信号
16は、モータ13に供給されるが、この際、モータコイル
13a〜13cの逆起電圧が重畳されて第2図(d)に示すよ
うな合成波形となる。なお、第2図(d)は、励磁相切
換回路12のU相の励磁電圧とモータコイル13aの逆起電
圧(U相)の合成波形を示したものである。
しかして、モータコイル13a〜13cの共通端子電圧Vaと
逆起電圧が交わるところは、その極が励磁されていない
状態であり、従って、励磁電圧に影響されない純粋な逆
起電圧のみが表れ、この結果、ロータ位置検出回路14か
ら安定した出力が得られ、制御動作が確実に行なわれ
る。
なお、上記実施例では、モータ13の励磁相の切換タイ
ミングを全てCPU11の制御により行なう場合について示
したが、その他、例えばロータ位置検出回路14の入力側
aまたは出力側bの位置に、定常回転時の最適遅延時間
用遅延回路を設け、起電時における最適遅延時間をCPU1
1で制御し、定常回転に達した後は遅延回路により一定
の遅延時間を与えるようにしても良い。この場合、CPU1
1は、(最適遅延時間)−(定常回転時の最適遅延時
間)のみを制御すれば良く、定常回転時におけるCPU11
の負荷を減少することができる。
[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、センサレス・ス
ピンドルモータにおいて、起動時における回転速度に応
じて常に最適の励磁相切換タイミングを得ることがで
き、このためモータを効率良く起動でき、モータの立上
がり時間を短縮し得ると共に消費電力を低減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は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、第2図は同
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
形図である。 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、15…
…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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 6/00 - 6/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センサレス・スピンドルモータ制御回路に
    おいて、 モータの各極のコイルにそれぞれ発生する逆起電圧とコ
    イル共通端子の電圧との大小比較によりロータの位置を
    検出し、ロータ位置信号を発生する位置検出手段と、 この位置検出手段により検出されたロータ位置とその変
    化時間からロータの回転速度を計測する計測手段と、 起動後の加速過程において、前記計測手段が計測した回
    転速度から30゜の回転角に相当する遅延時間を算出し、
    この遅延時間で励磁相を切換える起動時励磁相切換制御
    手段と、 定常回転時において、予め定められた一定の遅延時間で
    励磁相を切換える定常時励磁相切換制御手段とを具備
    し、 前記励磁相切換タイミングを、起動加速時は前記起動時
    励磁相切換制御手段により切換え、定常回転時には前記
    定常時励磁相切換制御手段により切換える切換手段を持
    つ 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。
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