JPH02250692A - モータ制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はモータ制御装置、特に光ディスク等のディス
ク状記録媒体を回転させるのに用いられるスピンドルモ
ータの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

光デイスク装置に用いられるスピンドルモータは、−船
釣には、３相８極のアウターロータータイプのホールモ
ータで、着磁された８極の磁極を有するローターマグネ
ットと、このローターマグネットの回転に対して電気角
で１２０＠ずつ位相がずれる位置関係に固定した３組の
コイルと、各コイルへの通電タイミングを制御するため
に、各コイルに対応して電気角で１２０″ずつ位相がず
れる位置に固定して配置したホール素子またはホールＩ
Ｃより成る３個の検知素子と、ローターマグネットの回
転数を検出するための周波数発電機とをもって構成され
ている。

ところで、近年、光デイスク装置の小型化、ローコスト
化が望まれているところから、スピンドルモータとして
周波数発電機を取り除き、代わりにコイルへの通電タイ
ミングを決定する検知素子の出力を２値化し、□その信
号をモータの周波数信号（以下、ＦＧ信号という）とし
て用いることにより、小型、薄型化を図ったものが提案
されている。

すなわち、このスピンドルモータにおいては、第４図Ａ
に示すように８極の磁極を有するローターマグネット１
の近傍に配置された３個の検知素子２−１〜２−３から
得られる第４図Ｂに示すそれぞれ位相が１８０＠異なる
正弦波状の出力信号ａ−ｃの１つ、例えば検知素子２−
１の出力信号ａを、第４図Ｃに示すように２値化してＦ
Ｇ倍信号得るようにしている。この場合、ＰＧ倍信号し
てはローターマグネット１の１回転で４パルスしか得ら
れないため、モータの回転数を１８０Ｏｒｐｍ（３０Ｈ
ｚ）とすると、ＦＧ倍信号周波数は１２〇七となり、周
波数発電機を組み込んだ場合に比べ周波数が１７３〜１
７１０程度低いものとなる。したがって、この場合には
ローターマグネット１の１回転で４回しかサーボがかけ
られないので、回転制度（ｗｏｗ−ＦＬＵＴＴＥＲ）お
よび起動・停止特性の劣化が生じることになる。

このような不具合を解決する方法として、３個の検知素
子２−１〜２−３の出力信号ａ”−’ｃの片側または両
側エツジを使用して、片側エツジで３倍、両側エツジで
６倍の周波数のＦＧ倍信号得ることが考えられるが、こ
のようにするとローターマグネット１の着磁むらの影響
をまともに受けるため、１個の検知素子からＦＧ倍信号
得る場合よりも回転精度が劣化してしまうという恐れが
ある。

以上のことから、デジタルデータを扱う光デイスク装置
等においては、アナログデータと異なり、多少回転精度
が劣化しても実用上問題とならないことから、１個の検
知素子からＦＧ倍信号生成する方式が近年採用されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したように１個の検知素子からＰＧ
倍信号得る場合にあっては、ＰＧ倍信号周波数が低いた
め、モータを起動してから規定回転数に達する際のオー
バーシュートが大きくなるという問題がある。すなわち
、１つのＦＧパルスの通過直後にモータが規定回転数に
なった場合には、次のパルスがくる１７４回転の間は未
だ規定回転数に達してないとしてモータコイルに加速電
流を流して加速動作を行うため、次のパルスがきた時は
規定回転数を越えてしまい、第５図に符号イで示すよう
にオーバーシュートが大きくなる。このため、例えば光
デイスク装置にあっては、光ディスクを装置に装着して
から、光ディスクが規定回転数に達してレディー状態に
なるまでに時間がかかり、システム全体のアクセスが遅
くなる。

同様に、モータを停止させる場合にあっては、アンダー
シュートが大きくなるという問題がある。

すなわち、モータの停止時においては、モータコイルに
逆回転トルクを与えて制動をかけ、ＦＧ倍信号所定の周
波数まで下がった時点で逆回転トルクを解除してモータ
電流を遮断する制御が行われるが、この場合上記の所定
の周波数をＧＨｚに近い値にセットすると、１つのＦＧ
パルスの通過直後に所定の周波数に下がっても次のパル
スがくる１７４回転の間は未だ逆回転トルクを出力して
いるため、この１７４回転の間にモータが停止し、さら
に逆回転して徐々に回転数が上昇してしまう。このため
、いつまでたっても所定の回転数にならずに逆回転を続
けることとなり、自動的にモータを停止させることがで
きなくなる。

このような、逆回転の発生を防止する一方法として、例
えば特公昭６２−２０６２７号公報に開示されているよ
うに、２組の速度検出コイルを設け、これによりモータ
の逆回転を検出してモータを停止させることが考えられ
る。しかし、この方法ではモータ停止付近すなわち回転
数が零付近での速度検出コイルの出力レベルが極めて小
さく、逆回転を検出したときには既にモータがある回転
数で回転してしるため、初期の目的を達成することが極
めて困難であると共に、２組の速度検出コイルを設ける
ため、小型、薄型化およびローコスト化が図れないとい
う問題がある。また、他の方法として、上記の１個の検
知素子からＦＧ倍信号得る場合において、逆回転トルク
の解除およびモータ電流の遮断の基準となる所定の周波
数をＯＨｚより高く設定することが考えられる。このよ
うにすれば、上述したような逆回転現象は生じにくくな
るが、この場合にはＦＧ倍信号順次のパルスの間隔が上
記の所定の周波数となるの□に同期して、逆回転トルク
を解除すると共にモータ電流を遮断しても、モータは慣
性で回転し続けるため、それが停止するまでに時間がか
かるという問題がある。このため、光ディスクのりジェ
クト時間が長くなって、次の光ディスクをロードするま
でに時間がかかり、やはりシステム全体のアクセスが遅
くなるという問題がある。

この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、専用の周波数発電機を用いずに、回転精度を劣
化させることなく、起動および停止時のオーバーシュー
トおよびアンダーシュートを有効に改善できるよう適切
に構成したモータ制御装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段および作用〕上記目的を達
成するため、この発明では回転磁界を検出してモータコ
イルへの通電タイミングを決定するための検知素子を有
し、この検知素子の出力に基づいてモータの回転速度を
制御するようにしたモータ制御装置において、前記検知
素子の出力に基づいて回転速度に対応した周波数の異な
る第１および第２の周波数信号を発生する手段を設け、
これら第１および第２の周波数信号に基づいて前記モー
タの回転速度を制御するよう構成する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
Ａ−Ｅは各部の信号波形図を示すものである。この実施
例は、ディスク状記録媒体１１に対して情報の記録およ
び／または再生を行う装置において、ディスク状記録媒
体１１を回転させるスピンドルモータ１２の回転速度を
制御するものである。

スピンドルモータ１２は、第４図Ａに示したと同様に、
３相８極のアウターロータータイプのホールモータから
成り、８極の磁極を有するローターマグネットと、この
ローターマグネットの回転に対して電気角で１２０°ず
つ位相がずれる位置関係に固定した３組のコイルと、各
コイルへの通電タイミングを制御するために、各コイル
に対応して電気角で１２０°ずつ位相がずれる位置に固
定して配置したホール素子またはホールＩＣより成る３
個の検知素子とを具える。なお、第１図では説明の便宜
上、３個の検知素子２−１〜２−３をスピンドルモータ
１２の外部に取り出して示しである。

３個の検知素子２−１〜２−３から得られるそれぞれ位
相が１８０°異なる正弦波状の出力信号ａ−ｃ第２第２
冫八、モータドライバ１３および二値化回路１４に供給
し、モータドライバ１３においてこれら出力信号ａ〜Ｃ
に基づいてスピンドルモータ１２内の３組のモータコイ
ルへの通電タイミングを決定するようにし、二値化回路
１４において出力信号ａ〜Ｃの各々を二値化してそれぞ
れ第２図Ｂ−Ｄに示すような二値化信号を得る。

二値化回路１４で二値化した検知素子２−１〜２−３の
各二値化信号はエツジ検出回路１５に供給し、ここでそ
れぞれの両側エツジを検出して合成することにより第２
図Ｅに示すようにモータ１回転で２４パルスの第１の周
波数信号を得、これをＣＰＵ１６に供給してそのパルス
間隔すなわち周波数を計測するようにすると共に、選択
回路１７を経て制御回路１８に供給するようにする。ま
た、二値化回路１４で二値化した検知素子２−１の二値
化信号（第２図Ｂ）は、第２の周波数信号として選択回
路１７を経て制御回路１８に供給するようにすると共に
、逆転検出回路を構成するＤ−フリップフロップ１９の
０入力端子に供給する。このＤ−フリップフロップ１９
のクロック入力端子には、検知素子２−２の二値化信号
（第２図Ｃ）を供給し、その出力をＣＰＵ１６に供給し
て逆回転検出信号が出力されたときに、モータ電流をカ
ットするようにする。ここで、ローフリップフロップ１
９の出力は、スピンドルモータ１２が正回転していると
きは、検知素子２−１．２−２の出力が第３図Ａに示す
ようになるのでハイレベル（Ｈ）となり、逆回転してい
るときは検知素子２−１．２−２の出力が第３図Ｂに示
すようになるのでローレベル（Ｌ）となる。なお、選択
回路１７はＣＰＵ１６からの切り換え信号に応じて、ス
ピンドルモータ１２の起動時および停止時にはエツジ検
出回路１５からの第１の周波数信号を選択し、定速運転
状態には検知素子２−１の二値化信号（第２図Ｂ）であ
る第２の周波数信号を選択して制御回路１８に供給する
ようにする。

制御回路１８には、スピンドルモータ１２の起動時およ
び定速運転状態において基準周波数発生器２０の出力を
供給し、ここで基準周波数発生器２０の出力と選択回路
１７で選択された第１または第２の周波数信号とを比較
することにより、その比較結果に応じてＣＰＵ１６の制
御のもとにモータドライバ１３を介してスピンドルモー
タ１２の回転速度を制御するようにする。この基準周波
数発生器２０は１、スピンドルモータ１２が規定の回転
数で回転しているときの第１および第２の周波数信号と
それぞれほぼ等しい周波数の第１および第２の基準信号
を選択的に発生させるようにし、ＣＰＵ１６からの切り
換え信号に応じて、スピンドルモータ１２の起動時にお
いては第１の基準信号を出力し、定速運転状態において
は第１の基準信号よりも周波数がｌ／２４の第２の基準
信号を出力するようにする。なお、スピンドルモータ１
２の停止時においては、基準周波数発生器２０の出力を
遮断するようにする。

以下、この実施例の動作を説明する。

スピンドルモータ１２の起動時には、ＣＰＵ１６からの
起動指令により選択回路１７において第１の周波数信号
が選択され、基準周波数発生器２０からは第１の基準信
号が出力される。これにより、制御回路１８は第１の周
波数信号が第１の基準信号と等しくなるまでモータドラ
イバ１３に出力を出し続け、スピンドルモータ１２が回
転し始める。なお、この起動時においては第１の周波数
信号が０セであるのに対して、第１の基準信号の周波数
は極めて高いので、モータドライバ１３には制御回路１
８から最大の信号が出力され、したがってスピンドルモ
ータ１２は最大トルクで回転し始めることになる。この
第１の周波数信号の周波数はＣＰＵ１６において計測さ
れ、それが規定の周波数に達するとＣＰＵ１１６から選
択回路１７および基準周波数発生器２０に切り換え信号
が供給される。これにより選択回路１７において第２の
周波数信号が選択されると共に、基準周波数発生器２０
からは第１の基準信号よりも周波数がｌ／２４の第２の
基準信号が出力され、以後はこの第２の周波数信号が第
１の基準信号と等しくなるようにスピンドルモータ１２
の回転速度が制御される。

また、スピンドルモータ１２の回転中に停止指令が出さ
れると、制御回路１８からモータドライバ１３に逆回転
信号が出力され、これによりスピンドルモータ１２に制
動がかかる。これと同時に、ＣＰＵ１６からの切り換え
信号により選択回路１７において第１の周波数信号が選
択されると共に、基準周波数発生器２０の出力が遮断さ
れ、第１の周波数信号のパルス間隔すなわち周波数がＣ
ＰＵ１６で計測される。

その後、スピンドルモータ１２が減速され、第１の周波
数信号のパルス間隔が所定の値に達した時点でＣＰＵ１
６からモータ電流カット指令が出力され、これりよりス
ピンドルモータ１２が停止する。なお、この停止動作中
にスピンドルモータ１２が強制的に逆回転させられると
、Ｄ−フリップフロップ１９の出力がローレベルとなり
、これにより直ちにモータ電流カット指令が出力される
。

この実施例によれば、起動時においては周波数の高い第
１の周波数信号を用いて回転速度を制御するようにして
いるので、第５図に符号口で示すようにオーバーシュー
トを極めて少なくでき、したがってスピンドルモータ１
２を短時間で規定の回転数にすることができる。また、
定速運転状態においては周波数の低い第２の周波数信号
を用いて回転速度を制御するようにしているので、ロー
ターマグネットの着磁むらの影響を殆ど受けることがな
く、したがって回転速度を高精度で制御することができ
る。更に、停止時においては周波数の高い第１の周波数
信号を用い、それが所定のパルス間隔になったときにモ
ータ電流を遮断するようにしたので、アンダーシュート
を極めて少なくでき、したがってスピンドルモータ１２
を短時間で確実に停止させることができる。また、回転
磁界を検出するホール素子またはホールＩＣより成る検
知素子の出力に基づいて逆回転を検出するようにしたの
で、極低速回転すなわちＤＣレベルも検出することがで
き、したがって逆回転を高感度で検出することができ、
停止特性を有効に向上させることができる。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば
、第１の周波数信号は３個の検知素子２−１〜２−３の
二値化信号の片側エツジをそれぞれ検出して合成して得
てもよい。また、第１の周波数信号から第２の周波数信
号の切り換え時におけるモータドライバ１３の制御をス
ムーズに行うため、制御回路１８の出力を切り換え時に
サンプルホールドするようにすることもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれはモータコイルへの通電
タイミングを制御するために、ロータの回転磁界を検出
する検知素子の出力に基づいて、回転速度に対応した周
波数の異なる第１および第２の周波数信号を発生させ、
これら第１および第２の周波数信号に基づいてモータの
回転速度を制御するようにしたので、回転精度を劣化さ
せることなく、起動および停止時のオーバーシュートお
よびアンダーシュートを有効に改善することができる。

したがって、ディスク状記録媒体の記録および／または
再生装置に適用した場合には、システム全体のアクセス
を短くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
Ａ−Ｅおよび第３図Ａ、　Ｂは各部の信号波形図、 第４図Ａ−Ｃは従来の技術を説明するための図、第５図
は従来の制御装置によるオーバーシュートとこの発明に
かかわ多制御装置によるオーバーシュートとを比較して
示す図である。 ｌ・−・ローターマグネット ２−１〜２−３・・−検知素子 １１−・−・ディスク状記録媒体 １２−・スピンドルモータ １３−・−モータドライバ　１４−・二値化回路１５・
・・エツジ検出回路　１６−ｃｐｕ１７−選択回路　　
　　１８・・・制御回路１９・・・Ｄ−フリップフロラ
フ ２〇−基準周波数発生器 第２図 第４図 第３図 第５図 時間 手　　　続

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、モータコイルへの通電タイミングを制御するために
   、ロータの回転磁界を検出する検知素子を有し、この検
   知素子の出力に基づいてモータの回転速度を制御するよ
   うにしたモータ制御装置において、前記検知素子の出力
   に基づいて回転速度に対応した周波数の異なる第１およ
   び第２の周波数信号を発生する手段を設け、これら第１
   および第２の周波数信号に基づいて前記モータの回転速
   度を制御するよう構成したことを特徴とするモータ制御
   装置。