JP3140073B2

JP3140073B2 - モータ回転数検出回路

Info

Publication number: JP3140073B2
Application number: JP03056831A
Authority: JP
Inventors: 剛高橋; 勇富田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 2001-03-05
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JPH04295292A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置のス
ピンドルモータなどに用いられているＤＣブラシレスモ
ータのモータ回転数検出回路に関する。

【０００２】近年におけるコンピュータの発展に伴い、
その周辺機器である磁気ディスク装置についても高い信
頼性が要求されている。したがって、磁気ディスク装置
のスピンドルモータなどに用いられているＤＣブラシレ
スモータの回転数検出回路についても高い信頼性が要求
される。

【０００３】

【従来の技術】図３に、従来方式によるＤＣブラシレス
モータのモータ回転数検出回路を示す。図中、１は磁気
ディスク装置のスピンドルモータを構成する三相８極の
ＤＣブラシレスモータ（以下「ＤＣモータ」と略称）、
２はＤＣモータの磁極位置検出用の三個のホール素子で
ある。この三個のホール素子２は、ＤＣモータのステー
タ（固定子）側に位置して電気角１２０°の関係に固定
配置されており、回転するロータ（回転子）の磁極の磁
束を受けることにより、ロータの回転数に比例した周波
数のホール信号をそれぞれ出力するものである。なお、
図示は略したが、ＤＣモータ１には回転制御用のモータ
駆動回路が付設されており、前記三個のホール素子２の
出力するホール信号に基づいて、モータ駆動回路からＤ
Ｃモータ１の三相コイルＵ，Ｖ，Ｗのそれぞれに所定の
タイミングでコイル電流を供給することによりモータの
回転数を一定に制御している。

【０００４】３は波形変換用のコンパレータ回路であっ
て、いずれか１つのホール素子の出力するホール信号を
モータ回転信号として利用し、このホール信号を以後の
ディジタル処理に適した矩形波信号に変換するものであ
る。４は分周回路であって、コンパレータ回路３の出力
する矩形波信号を所定の分周比で分周するものである。
５は微分回路であって、分周回路４の出力する分周信号
の立下がりエッジを検出してパルス化し、分周信号の立
下がり位置を示す微分信号を生成するものである。６は
クロック信号を発生する水晶発振器、７はクロック信号
を分周して基準クロックを作成するクロック分周回路、
８はクロック分周回路７の基準クロックを基にモータの
回転周期を計測するための基準タイマー信号を生成する
基準タイマーカウンタ回路、９，１０はフリップフロッ
プ回路、１１はモノステーブル回路（ワンショット・マ
ルチバイブレータ）である。

【０００５】前記回路は、ＤＣモータ１の回転数が予め
定めた定常回転数に達した場合に、フリップフロップ回
路１０から正常回転であることを示す回転数検出信号Ｓ
ＰＤＯＫ１＝“１”を発生し、ＤＣモータ１が定常回転
数に達していない場合には、正常回転に達していないこ
とを示す回転数検出信号ＳＰＤＯＫ１＝“０”を発生す
るものである。以下にその動作を説明する。

【０００６】（１）ＤＣモータの回転数が定常回転数に
達していない場合図４に、ＤＣモータの回転数が定常回転数に達していな
い場合の動作のタイムチャートを示す。なお、図４の各
波形（ａ）〜（ｆ）は、図３中の同一符号位置（ａ）〜
（ｆ）における各波形を示すものである。また、図３の
例では、三相８極のＤＣブラシレスモータを用いている
ため、ホール素子２の発生するホール信号はロータの１
回転につき４周期の信号となる。

【０００７】コンパレータ回路３はホール素子２の出力
するホール信号を波形成形し、矩形波信号（ａ）に変換
する。分周回路４はこの矩形波信号（ａ）を１／２分周
して分周信号（ｂ）を作り、微分回路５へ送る。微分回
路５はこの分周信号（ｂ）の立下がりエッジをパルス化
して微分信号（ｃ）を作成し、フリップフロップ回路９
のクロック端子ＣＬＫへ送る。微分信号（ｃ）は、ＤＣ
モータ１のロータの半回転毎の周期を示すパルス信号と
なる。

【０００８】一方、基準タイマーカウンタ回路８には、
ＤＣモータ１が定常回転数で回転している場合における
ロータの半回転周期を示す基準回転周期Ｔ₁が予め設定
されている。そして、クロック分周回路７の出力する基
準クロックをカウントすることにより該基準回転周期Ｔ
₁を計時し、カウント時間が基準回転周期Ｔ₁に達した
時に基準タイマー信号を発生してフリップフロップ回路
９のリセット端子ＲＳに送る。

【０００９】この結果、フリップフロップ回路９は、前
記微分回路５から与えられる微分信号（ｃ）の立下がり
エッジでセットされ、基準タイマーカウンタ回路８の出
力する基準タイマー信号の立下がりエッジでリセットさ
れる。この結果、フリップフロップ回路９の反転出力
（−Ｑ）からは、図（ｄ）に示すような回転周期信号が
出力される。

【００１０】この回転周期信号（ｄ）は、第２のフリッ
プフロップ回路１０のクロック端子ＣＬＫと、モノステ
ーブル回路１１に送られる。また、フリップフロップ回
路９の出力Ｑは基準タイマーカウンタ回路８のリセット
端子ＲＳに送られ、基準タイマーカウンタ回路８を初期
状態にリセットする。これにより、基準タイマーカウン
タ回路８は、基準回転周期Ｔ₁のカウントを再び開始す
る。

【００１１】モノステーブル回路１１は、図（ｅ）に示
すように、フリップフロップ回路９の回転周期信号
（ｄ）の立ち上がりエッジでセットされ、回転許容誤差
Ｔ₂のパルス幅からなる回転許容誤差信号（ｅ）を発生
する。この回転許容誤差信号（ｅ）は、ＤＣモータ１の
定常回転数の許容誤差範囲を与えるものであり、後述す
るように、ＤＣモータ１の回転周期がこの回転許容誤差
Ｔ₂内に入る時に正常回転であると判定するものであ
る。したがって、このＴ₂のパルス幅を変えることによ
り、モータ回転数の検出精度を変えることができる。こ
の回転許容誤差信号（ｅ）は、第２のフリップフロップ
回路１０のデータ端子Ｄに送られる。

【００１２】フリップフロップ回路１０は、第１のフリ
ップフロップ回路９の回転周期信号（ｄ）の立下がりエ
ッジで、前記モノステーブル回路１１の出力する回転許
容誤差信号（ｅ）をラッチしようとする。しかし、ＤＣ
モータ１の回転数が定常回転数に達していない場合、Ｄ
Ｃモータ１の半回転周期位置を与える微分信号（ｃ）の
立下がりエッジ、すなわち第１のフリップフロップ回路
９の出力する回転周期信号（ｄ）の立下がりエッジは、
基準回転周期Ｔ₁よりもはるか後方で発生する。

【００１３】したがって、ＤＣモータ１の回転数が未だ
定常回転数に達していない場合、この位置のずれた回転
周期信号（ｄ）の立下がりエッジでモノステーブル回路
１１の回転許容誤差信号（ｅ）をラッチすることはでき
ない。この結果、ＤＣモータ１の回転数が定常回転数に
達していない場合には、フリップフロップ回路１０から
は、図（ｆ）に示すように、ＤＣモータ１が正常回転数
に達していないことを示す回転数検出信号ＳＰＤＯＫ１
＝“０”が出力される。

【００１４】なお、タイムチャートによる図示は省略し
たが、ＤＣモータ１の回転数が定常回転数よりも大きい
場合には、前記フリップフロップ回路９の出力する回転
周期信号（ｄ）の立下がりエッジが基準回転周期Ｔ₁よ
りも前方で発生する。したがって、この場合にも、フリ
ップフロップ回路１０はモノステーブル回路１１の出力
する回転許容誤差信号（ｅ）をラッチすることができ
ず、回転数検出信号ＳＰＤＯＫ１＝“０”が出力され
る。

【００１５】（１）ＤＣモータの回転数が定常回転数に
達した場合図５に、ＤＣモータ１の回転数が定常回転数に達した場
合の動作のタイムチャートを示す。この場合、回転速度
が次第に速まるに連れ、微分回路５の出力する微分信号
（ｃ）の間隔が基準回転周期Ｔ₁に近づき、第１のフリ
ップフロップ回路９の出力する回転周期信号（ｄ）の立
下がりエッジがモノステーブル回路１１の出力する回転
許容信号（ｅ）の回転許容誤差Ｔ₂内に入るようにな
る。この結果、図（ｆ）に示すように、フリップフロッ
プ回路１０が回転周期信号（ｄ）の立下がりエッジで回
転許容誤差信号（ｅ）をラッチし、正常回転数に達した
ことを示す回転数検出信号ＳＰＤＯＫ１＝“１”を出力
する。これにより、ＤＣモータ１が定常回転数している
ことが検出される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
のモータ回転数検出方式によれば、ＤＣモータ１の回転
数が正常回転数に達したか否かを自動的に検出すること
ができるが、その一方、ホール素子２などの磁極位置セ
ンサから得られるモータ回転信号にノイズが発生した場
合などには、モータ自体は正常に回転しているにもかか
わらず、回転異常として誤検出するおそれがあった。

【００１７】すなわち、図６のタイムチャートを参照し
てこれを説明すると、例えば、図（ａ）の矩形波信号中
に点線で囲んで示したようなノイズが発生した場合、こ
のノイズによって分周回路４がトグルを起こし、分周信
号の周期が図（ｂ）に示すようにこの位置で伸びたよう
な格好となる。このため、モータは正常に回転している
にもかかわらず、その後に続く微分回路５の微分信号
（ｃ）と第１のフリップフロップ回路９の回転周期信号
（ｄ）の立下がりエッジ位置がモノステーブル回路１１
の回転許容誤差信号（ｅ）の回転許容誤差Ｔ₂内から外
れてしまう。この結果、図（ｆ）に示すように、フリッ
プフロップ回路１０が回転周期信号（ｄ）の立下がりエ
ッジで回転許容誤差信号（ｅ）をラッチすることができ
なくなり、回転数検出信号ＳＰＤＯＫ１＝“０”となっ
て誤検出してしまう。

【００１８】一般に、磁気ディスク装置を利用したシス
テムでは、稼働中の磁気ディスク装置に異常が検出され
ると、データ不良の発生を防止するためにその時点で磁
気ディスクに対する書き込み／読み出し動作を強制的に
停止し、保守作業により磁気ディスク装置の異常が回復
された後、再び初めからデータの書き込み／読み出しを
やり直すようにしている。このため、前記のような回転
数の誤検出を生じると、磁気ディスク装置は正常である
にもかかわらず、システムダウンしてしまうという問題
があった。

【００１９】本発明は、前記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、ノイズなどによってＤＣ
モータの回転周期信号に異常が発生しても、これを回転
異常として誤検出することのないモータ回転数検出回路
を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の原理的実施例を
図１に示す。前記目的を達成するため、本発明は、ＤＣ
ブラシレスモータに備えられた磁極位置センサの出力信
号または分周した信号に基づいてセットされ、前記セッ
トされてから定常回転時の基準回転周期に相当する時間
（Ｔ ₁ ）後にリセットされる回転周期信号を発生させ、
前記回転周期信号の前記セット開始が前記回転周期信号
の前記リセットより回転許容誤差時間（Ｔ₂ ）内にある
ときに正常回転として検出するようにしたモータ回転数
検出回路において、前記回転許容誤差時間（Ｔ₂ ）を与
える回転許容誤差信号を前記回転周期信号でラッチして
得られる回転数検出信号を得る手段と、この回転数検出
信号を前記回転許容誤差信号でラッチして得られるラッ
チ信号を得る手段と、前記回転検出信号および前記ラッ
チ信号の論理和を採る手段と、この論理和信号を最終的
な回転数検出信号として出力するようにしたものであ
る。

【００２１】

【作用】ホール素子２などの磁極位置センサの出力信
号にノイズが発生し、ＤＣモータ１の回転周期信号の周
期が延びると、ＤＣモータの回転周期信号（ｄ）で回転
許容誤差信号（ｅ）をラッチできなくなり、回転数検出
信号ＳＰＤＯＫ１が正常回転を示す“１”から回転異常
を示す“０”になる。しかし、この回転数検出信号ＳＰ
ＤＯＫ１が“０”に変わる前に、回転許容誤差信号
（ｅ）によって回転数検出信号ＳＰＤＯＫ１の“１”が
ラッチされる。したがって、最終的な回転数検出信号Ｓ
ＰＤＯＫ２はこのラッチ信号“１”によって正常回転を
示す“１”状態に維持され、ＤＣモータ１の回転異常と
して誤検出することがなくなる。

【００２２】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の１実施例につ
き説明する。なお、図１において従来と同一の回路部分
には同一の符号を付してその説明は省略する。本発明
は、図１に示すように、従来と同一構成になるモータ回
転数検出回路において、点線で囲んだ回路部分を付加す
ることにより実現される。１２はフリップフロップ回
路、１３はＯＲ回路である。フリップフロップ回路１２
のデータ端子Ｄには、フリップフロップ回路１０の出力
する回転数検出信号ＳＰＤＯＫ１が入力され、また、ク
ロック端子ＣＬＫにはモノステーブル回路１１の出力す
る回転許容誤差信号（ｅ）が入力されている。ＯＲ回路
１３は、フリップフロップ回路１０の出力する回転数検
出信号ＳＰＤＯＫ１とフリップフロップ回路１２の出力
するラッチ信号（ｇ）を入力信号とし、その論理和信号
（ｈ）を最終的な回転数検出信号ＳＰＤＯＫ２として出
力するものである。

【００２３】ノイズ発生時の動作について、図２のタイ
ムチャートを参照して説明する。なお、ＤＣモータが定
常回転数に達していない場合と定常回転数に達した場合
の動作は、従来のものと同じである。図２の各波形
（ａ）〜（ｆ）は、図１中の同一符号位置（ａ）〜
（ｆ）における各波形を示すものである。

【００２４】例えば、図（ａ）の矩形波信号中に点線で
囲んで示したようなノイズが発生した場合、このノイズ
によって分周回路４がトグルを起こし、図（ｂ）に示す
ように分周信号の周期がこの位置で伸びたような格好と
なる。このため、その後の各回路３〜１１の動作は従来
のものと全く同じとなり、図（ｆ）に示すように、フリ
ップフロップ回路１０の出力する回転数検出信号ＳＰＤ
ＯＫ１が、の位置で正常回転を示す“１”から回転異
常を示す“０”に反転する。

【００２５】しかし、本発明の場合、前記回転数検出信
号ＳＰＤＯＫ１が“０”に変わる前の位置で、回転数
検出信号ＳＰＤＯＫ１の“１”が回転許容誤差信号
（ｅ）によってフリップフロップ回路１２にラッチされ
る。したがって、ノイズのためにフリップフロップ回路
１０の出力する回転数信号ＳＰＤＯＫ１が“１”から
“０”に変わっても、このラッチ信号“１”がＯＲ回路
１３を通じて最終的な回転数検出信号ＳＰＤＯＫ２とし
て出力される。この結果、ノイズ発生にかかわらず、最
終的な回転数検出信号ＳＰＤＯＫ２は正常回転を示す
“１”状態に維持され、ＤＣモータ１の回転異常として
誤検出することがなくなる。

【００２６】なお、前記実施例は、磁極位置センサとし
てホール素子を用いたＤＣモータの場合を例に採って説
明したが、磁極位置センサとしてはこれに限られるもの
ではない。例えば、ホール素子に代えて、ＭＲ素子、磁
気飽和素子、フォトインタラプタなどを用いることがで
きる。また、ＤＣモータの１／２回転毎にその周期を検
出するようにするため、分周回路４の分周比を１／２に
設定したが、分周比はこれに限定されるものではない。
例えば、モータの１回転毎にその周期を検出する場合に
は、分周比１／４に設定すればよい。さらに、三相８極
のブラシレスモータを例に採ったが、巻線相数と磁極数
はシステムの仕様に応じて任意に採用し得ることは当然
である。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によるときは、ノイズなどによるＤＣモータの回
転異常の誤検出を防止することができ、不要なシステム
ダウンを回避することができる。また、システム全体と
して見た場合、異常事態発生による緊急回避の度合いが
少なくなるため、それだけシステムの信頼性を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的実施例を示す図である。

【図２】実施例におけるノイズ発生時のタイムチャート
である。

【図３】従来例を示す図である。

【図４】従来例における定常回転に達していない場合の
タイムチャートである。

【図５】従来例における定常回転に達した場合のタイム
チャートである。

【図６】従来例におけるノイズ発生時のタイムチャート
である。

【符号の説明】

１ＤＣブラシレスモータ２ホール素子（磁極位置センサ）３コンパレータ回路４分周回路５微分回路８基準タイマーカウンタ回路９フリップフロップ回路１０フリップフロップ回路１１モノステーブル回路１２フリップフロップ回路１３ＯＲ回路Ｔ₁ 基準回転周期Ｔ₂ 回転許容誤差（ｄ）回転周期信号（ｅ）回転許容誤差信号（ｆ）回転数検出信号（ＳＰＤＯＫ１）（ｇ）ラッチ信号（ｈ）回転数検出信号（ＳＰＤＯＫ２）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＤＣブラシレスモータに備えられた磁極
位置センサの出力信号または分周した信号に基づいてセ
ットされ、前記セットされてから定常回転時の基準回転
周期に相当する時間（Ｔ ₁ ）後にリセットされる回転周
期信号を発生させ、前記回転周期信号の前記セット開始
が前記回転周期信号の前記リセットより回転許容誤差時
間（Ｔ₂）内にあるときに正常回転として検出するよう
にしたモータ回転数検出回路において、前記回転許容誤差時間（Ｔ₂）を与える回転許容誤差信
号を前記回転周期信号でラッチして得られる回転数検出
信号を得る手段と、この回転数検出信号を前記回転許容
誤差信号でラッチして得られるラッチ信号を得る手段
と、前記回転検出信号および前記ラッチ信号の論理和を
採る手段と、この論理和信号を最終的な回転数検出信号
として出力することを特徴とするモータ回転数検出回
路。