JP3135561B2 - センサレス型ブラシレスモータのロータ停止位置検出方法および装置 - Google Patents

センサレス型ブラシレスモータのロータ停止位置検出方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ホール素子等のロータ位置検出用センサを
有さないセンサレスモータに関し、特にロータの回転位
置が不明な状態でモータを起動させるセンサレスモータ
の起動方法および起動回路に関する。
[従来の技術] 永久磁石を有するロータと、駆動用コイルを有するス
テータとを含むブラシレスモータにおいては、ロータの
回転位置を検出するためのホール素子等のセンサを有す
るモータと、特にこのようなロータの回転位置検出用の
センサは有さないセンサレスモータとがある。
センサレスモータにおいては、普通ロータが回転して
いる時は、駆動用コイルに発生する逆起電力を検出して
駆動用電流の位相を制御するが、起動時においてはロー
タが停止しているため、ロータの回転位置を知ることが
できない。従来はロータの回転位置が不明なままロータ
を正転させる論理にしたがい、駆動用コイルに順次駆動
用歩進パルスを供給し、ロータを回転させている。
しかしながら、ロータの位置が不明なまま駆動用コイ
ルに電流を流すため、その初期においてはロータが逆転
したり、回転を始めない場合がある。たとえば、ハード
ディスク駆動用のモータの場合、ロータが逆転すると、
ハードディスクのヘッドがディスクにクラッシュする危
険性がある。このため、モータの逆転は極力避ける必要
がある。
モータの逆転防止のために、種々の方式が提案されて
いるが、一般的に部品数が増大し、製造コストの上昇を
招く。
[発明が解決しようとする課題] 以上説明したように、従来の技術によれば、センサレ
スモータの起動において簡単な構成で逆転を防止するこ
とは容易でなかった。
本発明の目的は、簡単な構成で逆転を防止することの
できるセンサレスモータの起動方法および起動回路を提
供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明のロータ停止位置検出方法は、永久磁石を有す
るロータと複数の駆動用コイルを有するステータとを含
み、特にロータの回転検出用のセンサは有さないセンサ
レス型ブラシレスモータのロータ停止位置検出方法であ
って、停止しているロータの回転位置を知ることなく、
ロータを振動させはするが回転はさせない高い周波数の
電流を少なくとも1つの駆動用コイルに供給する工程
と、ロータの振動によって一または複数の駆動用コイル
に発生する逆起電力を検出する工程と、検出した逆起電
力に基づいてロータの回転位置を検出する工程とを含
む。
本発明のロータ停止位置検出装置は、永久磁石を有す
るロータと複数の駆動用コイルを有するステータとを含
み、特にロータの回転検出用のセンサは有さないセンサ
レス型ブラシレスモータのロータ停止位置検出装置であ
って、停止しているロータの回転位置を知ることなく、
ロータを振動させはするが回転はさせない高い周波数の
電流を少なくとも1つの駆動用コイルに供給する手段
と、ロータの振動によって一または複数の駆動用コイル
に発生する逆起電力を検出する手段と、検出した逆起電
力に基づいてロータの回転位置を検出する手段とを有す
る。
本発明のセンサレス型ブラシレスモータの起動方法
は、永久磁石を有するロータと複数の駆動用コイルを有
するステータとを含み、特にロータの回転検出用のセン
サは有さないセンサレス型ブラシレスモータの起動方法
であって、停止しているロータの回転位置を知ることな
く、ロータを振動させはするが回転はさせない高い周波
数の電流を少なくとも1つの駆動用コイルに供給する工
程と、ロータの振動によって一または複数の駆動用コイ
ルに発生する逆起電力を検出する工程と、検出した逆起
電力に基づいてロータの回転位置を検出する工程と、検
出したロータの回転位置に基づいて、ロータを正転させ
るための比較的低い周波数の電流を駆動用コイルの各々
に供給する工程とを含む。
本発明のセンサレス型ブラシレスモータの起動装置
は、永久磁石を有するロータと複数の駆動用コイルを有
するステータとを含み、特にロータの回転検出用のセン
サは有さないセンサレス型ブラシレスモータの起動装置
であって、停止しているロータの回転位置を知ることな
く、ロータを振動させはするが回転はさせない高い周波
数の電流を少なくとも1つの駆動用コイルに供給する手
段と、ロータの振動によって一または複数の駆動用コイ
ルに発生する逆起電力を検出する手段と、検出した逆起
電力に基づいてロータの回転位置を検出する手段と、検
出したロータの回転位置に基づいて、ロータを正転させ
るための比較的低い周波数の電流を駆動用コイルの各々
に供給する手段とを有する。
本発明の起動回路は、永久磁石を有するロータと複数
の駆動用コイルを有するステータとを含み、特にロータ
の回転検出用のセンサは有さないセンサレス型ブラシレ
スモータの起動回路であって、起動時に駆動用コイルに
与える電流を制御するための発振回路が、ロータを回転
させずに振動させるための高い周波数の信号とロータを
回転させるための低い周波数の信号とを選択的に供給で
きる。
本発明のセンサレス型ブラシレスモータは、永久磁石
を有するロータと、複数の駆動用コイルを有するステー
タと、前記複数の駆動用コイルに駆動用電流を供給する
駆動回路とを含み、特にロータの回転検出用のセンサは
有さないセンサレス型ブラシレスモータであって、停止
しているロータの回転位置を知ることなく、ロータを振
動させはするが回転はさせない高い周波数の電流を少な
くとも1つの駆動用コイルに供給する手段と、ロータの
振動によって一または複数の駆動用コイルに発生する逆
起電力を検出する手段と、検出した逆起電力に基づいて
ロータの回転位置を検出する手段と、駆動用コイルに与
えるドライブ電流を制御するための発振回路であって、
ロータを回転させずに振動させるための高い周波数の信
号とロータを回転させるための低い周波数の信号とを選
択的に供給できる発振回路とを有する。
[作用] センサレスモータのロータが逆転すると、ハードディ
スクドライブのヘッドのクラッシュ等の事故を招く危険
性があるが、ロータが小さい振幅で振動している場合に
は、ヘッドのクラッシュ等の危険性なない。
一方、ロータが振動を始めると、振動に伴なって駆動
用コイルには時間当りにして比較的大きな逆起電力が発
生する。この逆起電力を検出すればロータの位置を知る
ことができる。その後は検出したロータの回転位置に基
づいて逆転を起すことなく、ロータを起動することがで
きる。
このような起動方法を実施するには、駆動用コイルに
与えるドライブ電流を制御するための発振回路が、高い
周波数の信号と低い周波数の信号とを選択的に供給でき
ればよい。
このような複数の周波数での信号発生は、たとえば発
振回路に複数の時定数を定めるCR接続回路を設けること
によって行なうことができる。
また、一定の周波数で発振する基準回路と、その基準
回路の出力をマルチバイブレータ、カウンタ等により分
周する手段を設けることによっても実施することができ
る。また、可変電圧源と電圧/周波数変換回路との組合
わせを用いることによっても実施することができる。
[実施例] 以下、本発明を実施例に沿って説明する。
第1図は、本発明の実施例によるセンサレスモータの
起動方法を実施するためのセンサレスモータ回路を示
す。
永久磁石を有するロータ1は、駆動用コイル2u、2v、
2wに流す電流によって回転駆動される。なお、駆動用コ
イル2u、2v、2wは、同時に全てのコイルに電流が流れる
ことはなく、少なくとも1つのコイルには電流が流れな
い。この電流が流れていないコイルには、ロータ1の回
転にしたがって変動磁束が発生しているため、逆起電力
が発生する。この逆起電力をアンプ5u、5v、5wで増幅
し、逆起電力検出回路6に供給することによって、ロー
タ1の回転位置を検出することができる。逆起電力検出
回路6からの出力は、通電切換論理回路7に送られ、ロ
ータ1の回転位置に基づいた通電切換の指示信号が発生
する。この通電切換指示信号は、通電切換回路8に送ら
れる。通電切換回路8の出力は、相切換回路9に送られ
て相切換を行ない、駆動回路3から所望の駆動用コイル
2u、2v、2wに駆動用電流を供給する。
このように、ロータ1が回転している時には、閉ルー
プによる制御が実施され、ロータ1は定速で回転する。
起動時においては、ロータ1が停止しているため、駆
動用コイル2u、2v、2wには起電力が発生したい。スター
ト/ブレーキ(S/B)信号が、端子11に印加されると、
スイッチ切換回路12によって発振回路13のスイッチ16が
インターロック制御15を介して制御され、高い周波数で
発振するための時定数回路18に接続される。高い周波数
を発振するための時定数回路18は、抵抗R1とキャパシタ
C1とを含んで構成される。発振回路13には、この他の低
い周波数で発振するための時定数回路19が設けられてい
る。この時定数回路19は、抵抗R2、キャパシタC2を含ん
で構成される。スイッチ16は、インターロック制御15に
より制御されて、時定数回路18に接続された接点17a
と、時定数回路19に接続された接点17bとの間を選択的
に切換えられる。
スタート指示がされた時には、発振回路13から高い周
波数の信号が発生し、相切換回路9を介して駆動回路3
から駆動用コイル2u、2v、2wにロータを振動させるが、
回転はさせない高い周波数の駆動用パルス電流が供給さ
れる。この高い周波数は、ロータ1の固有振動数の近傍
に選ぶことが好ましい。この高い周波数の駆動用パルス
電流によって、ロータ1は振動を始める。振動が開始し
た時には、この振動によって駆動用コイル2u、2v、2wに
は、振動誘起電圧が発生し、アンプ5u、5v、5wを介して
逆起電力検出回路6から検出信号を得ることができる。
この検出信号により、ロータ1の回転位置が判明した時
には、通電切換理論回路7からスイッチ切換回路12に信
号が送られ、スイッチ16は低い周波数の発振を行なうた
めの時定数回路19に接続された端子17bに切換られる。
このようにして、通電切換論理回路7からはロータ1の
回転位置にしたがった指示信号が、通電切換回路8に送
られ、相切換回路9ではロータを回転させるのに適した
低い周波数にしたがって駆動用コイル2u、2v、2wに電流
を供給するための信号が形成される。このようにして、
ロータ1の回転位置にしたがって駆動用パルス電流が駆
動回路3から駆動用コイル2u、2v、2wに供給されること
により、ロータ1は、逆転を起すことなく正転を開始す
る。
本実施例によれば、時定数回路を複数組設けることに
よって、センサレスモータの起動時に当初ロータが回転
しないが、振動する高周波の歩進パルスを与え、ロータ
を振動させ、ロータ1の回転位置を検出した後、ロータ
1を回転させるのに適した低い周波数の歩進パルスを与
える。このようにして、逆転を防止し、センサレスモー
タの適用分野を拡大することが可能となる。
第2図は、本発明の他の実施例によるセンサレスモー
タの起動回路を部分的に示す回路図である。
第1図に示す起動回路の発振回路13の部分が、第2図
の発振回路13aのように変更される。発振回路13aにおい
ては、基準発振器21が一定の周波数で発振し、その発振
出力がスイッチ16を介して出力されると主に分周器22に
送られ、分周されて低い周波数を発生する。基準発振器
の直接発生する周波数と、分周器22の発生する低い周波
数とをスイッチ16により選択的に取出すことにより、第
1図の発振回路13と同等の機能を果たす。
なお、分周器22は、マルチバイブレータの組合わせ、
カウンタ、タイマ等を用いて実現することができる。
第3図は、本発明の他の実施例によるセンサレスモー
タの起動回路の一部を示す回路図である。
第1図の発振回路13の代わりに、第3図の発振回路13
dを用いる。
発振回路13dにおいては、抵抗R5とR6との直列接続が
スタート/ブレーキ信号端子と、電圧源+Eの間に接続
されている。また、キャパシタC5が抵抗R6と並列に接続
されている。抵抗R5とR6との接続点から、電圧/周波数
(V/f)変換回路25に入力電圧が供給されている。
S/B端子に、ローレベルの電圧が印加され、モータの
起動が指示されると、電圧+Eは抵抗R5と抵抗R6とキャ
パシタC5の並列接続抵抗R7とで分圧され、分割電圧が電
圧/周波数変換回路25に供給される。当初、キャパシタ
C5に電荷は蓄積されており、この端子間電圧は+Eであ
る。このため、当初は高電圧がV/f変換回路に印加され
る。やがて時間が経過すると、キャパシタC5の電荷が放
電され、キャパシタC5の端子間電圧は次第に減少する。
したがって、電圧/周波数変換回路25の入力電圧が変化
し、出力信号の周波数が変化する。このようにして、周
波数の変化するクロック信号を発生することにより、当
初ロータを振動させ、やがてロータを回転させる駆動電
流を発生させることができる。
周波数を連続的に変化させる場合については、変化の
途中でロータの固有振動数を通るようにすることが好ま
しい。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば、発振回路の
発振周波数を変化させる方法は、上述の方法のみに限ら
ない。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能
なことは当業者に自明であろう。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、センサレスモ
ータの起動時において、ロータが振動を生じる。この振
動によってロータの回転位置を高精度に検出し、逆転を
生じることなくロータを起動させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例によるセンサレスモータの起
動回路の回路図、 第2図は、本発明の他の実施例によるセンサレスモータ
の起動回路の部分的回路図、 第3図は、本発明の他の実施例によるセンサレスモータ
の起動回路の部分的回路図である。 図において、 1……ロータ 2……駆動用コイル 3……駆動回路 5……アンプ 6……逆起電力検出回路 7……通電切換論理回路 8……通電切換回路 9……相切換回路 12……スイッチ切換回路 13……発振回路 15……インターロック制御 16……スイッチ 18、19……時定数回路 21……基準発振器 22……分周器 25……電圧/周波数変換回路 R……抵抗 C……キャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 29/00,21/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】永久磁石を有するロータと複数の駆動用コ
    イルを有するステータとを含み、特にロータの回転検出
    用のセンサは有さないセンサレス型ブラシレスモータの
    ロータ停止位置検出方法であって、 停止しているロータの回転位置を知ることなく、ロータ
    を振動させはするが回転はさせない高い周波数の電流を
    少なくとも1つの駆動用コイルに供給する工程と、 ロータの振動によって一または複数の駆動用コイルに発
    生する逆起電力を検出する工程と、 検出した逆起電力に基づいてロータの回転位置を検出す
    る工程と を含むロータ停止位置検出方法。
  2. 【請求項2】永久磁石を有するロータと複数の駆動用コ
    イルを有するステータとを含み、特にロータの回転検出
    用のセンサは有さないセンサレス型ブラシレスモータの
    ロータ停止位置検出装置であって、 停止しているロータの回転位置を知ることなく、ロータ
    を振動させはするが回転はさせない高い周波数の電流を
    少なくとも1つの駆動用コイルに供給する手段と、 ロータの振動によって一または複数の駆動用コイルに発
    生する逆起電力を検出する手段と、 検出した逆起電力に基づいてロータの回転位置を検出す
    る手段と を有するロータ停止位置検出装置。
  3. 【請求項3】永久磁石を有するロータと複数の駆動用コ
    イルを有するステータとを含み、特にロータの回転検出
    用のセンサは有さないセンサレス型ブラシレスモータの
    起動方法であって、 停止しているロータの回転位置を知ることなく、ロータ
    を振動させはするが回転はさせない高い周波数の電流を
    少なくとも1つの駆動用コイルに供給する工程と、 ロータの振動によって一または複数の駆動用コイルに発
    生する逆起電力を検出する工程と、 検出した逆起電力に基づいてロータの回転位置を検出す
    る工程と、 検出したロータの回転位置に基づいて、ロータを正転さ
    せるための比較的低い周波数の電流を駆動用コイルの各
    々に供給する工程と を含むセンサレス型ブラシレスモータの起動方法。
  4. 【請求項4】永久磁石を有するロータと複数の駆動用コ
    イルを有するステータとを含み、特にロータの回転検出
    用のセンサは有さないセンサレス型ブラシレスモータの
    起動装置であって、 停止しているロータの回転位置を知ることなく、ロータ
    を振動させはするが回転はさせない高い周波数の電流を
    少なくとも1つの駆動用コイルに供給する手段と、 ロータの振動によって一または複数の駆動用コイルに発
    生する逆起電力を検出する手段と、 検出した逆起電力に基づいてロータの回転位置を検出す
    る手段と、 検出したロータの回転位置に基づいて、ロータを正転さ
    せるための比較的低い周波数の電流を駆動用コイルの各
    々に供給する手段と を有するセンサレス型ブラシレスモータの起動装置。
  5. 【請求項5】永久磁石を有するロータと複数の駆動用コ
    イルを有するステータとを含み、特にロータの回転検出
    用のセンサは有さないセンサレス型ブラシレスモータの
    起動回路であって、 起動時に駆動用コイルに与える電流を制御するための発
    振回路が、ロータを回転させずに振動させるための高い
    周波数の信号とロータを回転させるための低い周波数の
    信号とを選択的に供給できる、センサレス型ブラシレス
    モータの起動回路。
  6. 【請求項6】永久磁石を有するロータと、複数の駆動用
    コイルを有するステータと、前記複数の駆動用コイルに
    駆動用電流を供給する駆動回路とを含み、特にロータの
    回転検出用のセンサは有さないセンサレス型ブラシレス
    モータであって、 停止しているロータの回転位置を知ることなく、ロータ
    を振動させはするが回転はさせない高い周波数の電流を
    少なくとも1つの駆動用コイルに供給する手段と、 ロータの振動によって一または複数の駆動用コイルに発
    生する逆起電力を検出する手段と、 検出した逆起電力に基づいてロータの回転位置を検出す
    る手段と、 駆動用コイルに与えるドライブ電流を制御するための発
    振回路であって、ロータを回転させずに振動させるため
    の高い周波数の信号とロータを回転させるための低い周
    波数の信号とを選択的に供給できる発振回路と を有するセンサレス型ブラシレスモータ。
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