JPH02276491A - Controlling method for brushless dc motor - Google Patents

Controlling method for brushless dc motor

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Publication number
JPH02276491A
JPH02276491A JP2000657A JP65790A JPH02276491A JP H02276491 A JPH02276491 A JP H02276491A JP 2000657 A JP2000657 A JP 2000657A JP 65790 A JP65790 A JP 65790A JP H02276491 A JPH02276491 A JP H02276491A
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JP
Japan
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current
motor
phase
rotor
brushless
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000657A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Ushijima
牛島 信義
Hiroshi Masuda
宏 増田
Akira Ishibashi
石橋 耀
Masahiko Sato
雅彦 佐藤
Toshiyuki Haruna
春名 利之
Kunikazu Takayama
高山 訓一
Yoshinobu Kudo
工藤 義信
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Rotational Drive Of Disk (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control the rotation of the title motor without employing any rotor position detecting element by a method wherein the supply of current to one phase is limited temporarily for a predetermined period to measure the rise-up condition of the current while the positions of the magnetic poles of the rotor are detected based on the rise-up condition of the current. CONSTITUTION:A rise-up time 58 necessary for the rise-up of the value of current to the specified value of the current becomes minimum when different poles are opposed correctly. Accordingly, the positions of the different poles of the rotor can be judged whether they are opposed correctly by measuring the rise-up time 58. The position of the rotor is detected by measuring the rise-up time 58. When the rotor is arrived at a proper position, a phase, through which driving current is conducted, is switched (commutation) whereby the title motor may be rotated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はブラシレス直流モータに関し、特に磁気ディス
ク装置において磁気ディスクを回転させるのに好適な、
磁気センサを用いない、ブラシレス直流モータの制御方
式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a brushless DC motor, particularly a brushless DC motor suitable for rotating a magnetic disk in a magnetic disk device.
This invention relates to a control method for brushless DC motors that do not use magnetic sensors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

本発明に関するブラシレス直流モータは高効率で、しか
もブラシの保守が不要で信頼性も高いことから、磁気デ
ィスク装置のスピンドルモータとして利用したり、VT
Rの回転ヘッドを駆動するために用いたり、動力源とし
て様々な分野において利用されている。
The brushless DC motor according to the present invention is highly efficient, does not require maintenance of brushes, and is highly reliable, so it can be used as a spindle motor for magnetic disk drives,
It is used to drive the rotary head of R, and is used in various fields as a power source.

従来のブラシレスモータは、ブラシを用いるかわりに、
ホール素子等のロータ位置検出素子を用いてステータに
対向するロータの位置を検出し、この検出された位置に
応じてモータの駆動電流を流す巻線(相)を切り替えて
いる。
Instead of using brushes, conventional brushless motors use
The position of the rotor facing the stator is detected using a rotor position detection element such as a Hall element, and the winding (phase) through which the motor drive current flows is switched depending on the detected position.

しかしながら、このロータ位置検出素子を用いずに、ロ
ータの位置を電気的に検出するブラシレス直流モータの
制御方法が提案されている。
However, a method for controlling a brushless DC motor has been proposed in which the position of the rotor is electrically detected without using this rotor position detection element.

例えば、特開昭59−162793号公報には、ロータ
の回転に伴って駆動巻線に逆起電圧が発生するのを利用
してロータの位置を検出している。
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 59-162793, the position of the rotor is detected by utilizing the back electromotive force generated in the drive winding as the rotor rotates.

また、特開昭63−69489号公報には、回転中のモ
ータの所定回隔毎に各巻線に短い電流パルスを形成する
高周波電流を順次流し、各々の巻線に実際に流れた電流
のピーク振幅値を比較することによりロータの位置を検
出している。
Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-open No. 63-69489, a high-frequency current that forms short current pulses is sequentially passed through each winding at predetermined intervals of a rotating motor, and the peak of the current that actually flows through each winding is detected. The rotor position is detected by comparing the amplitude values.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の逆起電力信号を利用する方法においては、駆動電
流を流している相に逆起電圧が発生したか否かを検出し
て駆動電流を流す巻線を切替えている。しかし、逆起電
圧が発生するということは理想的な転流位置をすぎてい
るのでブレーキトルクが発生し回転効率が悪化してしま
う問題がある。
In the conventional method using a back electromotive force signal, it is detected whether or not a back electromotive voltage is generated in a phase through which a drive current is passed, and the winding through which the drive current is passed is switched. However, the generation of a back electromotive voltage means that the ideal commutation position has been exceeded, and therefore there is a problem in that brake torque is generated and rotational efficiency is deteriorated.

また、各巻線に電流パルスを流す方法では、駆動する巻
線(相)に通電している途中に給電を停止して、他の巻
線(相)全部に電流パルスを流すため、逆方向に回転力
を誘起する相にも電流を流すことになり、駆動トルクの
変動が大きくなる。
In addition, in the method of passing current pulses through each winding, the power supply is stopped while the windings (phases) to be driven are being energized, and current pulses are passed through all other windings (phases). Current also flows through the phase that induces rotational force, increasing fluctuations in the driving torque.

また、ロータの位置検出をする為に駆動巻線への給電を
一時的に止めなければならないので効率が悪くなるとい
う問題がある。また、モータの回転数が高くなればなる
ほど駆動巻線への給電時間に対するロータ位置の検出時
間(この間は駆動巻線への給電はストップ)の比が高く
なるので高回転域では駆動力不足になるという問題があ
る。例えば、発明者らの計算によれば4極3相モータを
360Orpmで回転させる時は、1つの駆動巻線に流
す電流時間は1.39m5である。このうち、ロータ位
置検出の為に例えば3相につき正負の2回、合計6回の
測定で、各回に0.2u+Sの高周波パルスを順次流す
とすると実際に駆動巻線に電流を流す時間は1.39−
(0,2X6) =0.19m5となる。即ち、駆動巻
線に流す電流時間の半分以上をロータ位置検出用に費し
てしまい効率が大幅に低下し、トルク不足の問題が生じ
る。
Furthermore, in order to detect the position of the rotor, the power supply to the drive winding must be temporarily stopped, resulting in a problem of poor efficiency. In addition, as the motor rotation speed increases, the ratio of the rotor position detection time to the power supply time to the drive winding (during which the power supply to the drive winding is stopped) increases, resulting in insufficient driving power in the high rotation range. There is a problem with becoming. For example, according to calculations made by the inventors, when a 4-pole 3-phase motor is rotated at 360 rpm, the current flowing through one drive winding is 1.39 m5. Of these, to detect the rotor position, for example, if a high frequency pulse of 0.2u+S is sequentially passed in each measurement for a total of 6 measurements, 2 times for positive and negative for each 3 phases, the actual time to flow the current to the drive winding is 1 .39-
(0,2X6) =0.19m5. That is, more than half of the time of current flowing through the drive winding is spent detecting the rotor position, resulting in a significant drop in efficiency and a problem of insufficient torque.

本発明の第1の目的は、ロータ位置検出素子を使わずに
回転制御のできるブラシレス直流モータの制御方法を提
供することにある。
A first object of the present invention is to provide a method for controlling a brushless DC motor that can control rotation without using a rotor position detection element.

本発明の第2の目的は、回転効率が高く高回転域でも駆
動トルクの変動が少ないブラシレス直流モータの制御方
法を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a method for controlling a brushless DC motor that has high rotational efficiency and reduces fluctuations in drive torque even in a high rotation range.

本発明の第3の目的は、信頼性の高いブラシレス直流モ
ータの制御方法を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a highly reliable brushless DC motor control method.

本発明の第4の目的は、応答速度の早いブラシレス直流
モータの加減速制御方法を提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a method for controlling acceleration/deceleration of a brushless DC motor with a fast response speed.

本発明の第5の目的は、磁気ディスク上に予め記録され
たサーボ信号を利用して加減速制御をおこなうブラシレ
ス直流モータの制御方法を提供することにある。
A fifth object of the present invention is to provide a method for controlling a brushless DC motor that performs acceleration/deceleration control using servo signals recorded in advance on a magnetic disk.

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的を達成
するために、本発明は複数の磁極を持つ磁石を有するロ
ータと、及び複数の相を持つ巻線を有するブラシレス直
流モータにおいて実現される。ブラシレス直流モータを
回転させるために各相には所定の回隔毎に駆動電流が流
される。駆動電流は各々の相に順次流され、この切替え
に同期してロータが回転する。
[Means and operations for solving the problems] In order to achieve the above object, the present invention is realized in a brushless DC motor having a rotor having a magnet with a plurality of magnetic poles and a winding having a plurality of phases. . In order to rotate the brushless DC motor, a drive current is passed through each phase at predetermined intervals. The drive current is sequentially applied to each phase, and the rotor rotates in synchronization with this switching.

本発明に係るブラシレス直流モータの制御については、
起動時から定常回転時までを好しくは3つのモードに分
けて制御する。第1のモードは起動から低速回転域の制
御を行なうモードである。
Regarding the control of the brushless DC motor according to the present invention,
Control is preferably divided into three modes from the time of startup to the time of steady rotation. The first mode is a mode in which control is performed in the low speed rotation range from startup.

第2のモードは低速回転域から定常回転に至るまでの制
御を行ない、第3のモードは定常回転時の等速制御を行
なう。
The second mode performs control from a low speed rotation range to steady rotation, and the third mode performs constant speed control during steady rotation.

第1のモードでは、1つの相へ供給される駆動電流を所
定の短い期間、一時的に制限する。その期間経過後、制
限された駆動電流は同じ相に再び流れはじめる。この流
れはじめた時の駆動電流の立ち上がり状態を測定する。
In the first mode, the drive current supplied to one phase is temporarily limited for a predetermined short period of time. After the period has elapsed, the limited drive current begins to flow again in the same phase. The rising state of the drive current when it starts flowing is measured.

立ち上がり状態を測定する方法としてはいくつかの手法
が考えられる。
There are several possible methods for measuring the rising state.

例えば、電流値が0”から規定量に達するまでの立ち上
がり時間を測定する方法、クロック信号を使って電流値
がO”から規定量に達するまでに何回クロック信号が発
生したかで測定する方法がある。
For example, a method that measures the rise time for the current value to reach a specified amount from 0'', or a method that uses a clock signal to measure how many times the clock signal is generated until the current value reaches the specified amount from 0''. There is.

次に、測定された立ち上がり状態をもとに駆動電流を流
している相に正対している磁極の種類及び位置が検出さ
れる。その相に正対している磁極の種類及び位置に応じ
て、駆動電流の放ち上がり時間が変化する。駆動電流を
流すことによって発生する磁界と、反対の極の磁石が正
対している時に駆動電流は最短時間で立ち上がる。検出
されたロータ位置をもとに、駆動電流を次の巻線(相)
に切り替える(転流する)か否か判断される。転流する
と判断されたら、駆動電流は次の巻線に切り替えられる
。転流しないと判断されたら所定時間経過後に再び上記
ロータ位置検出がおこなわれる。
Next, based on the measured rising state, the type and position of the magnetic pole directly facing the phase through which the drive current is flowing is detected. The release time of the drive current changes depending on the type and position of the magnetic pole facing the phase. The drive current rises in the shortest possible time when the magnetic field generated by passing the drive current is directly opposed to the magnet of the opposite polarity. Based on the detected rotor position, the drive current is transferred to the next winding (phase).
It is determined whether to switch (commutation) to or not. If commutation is determined, the drive current is switched to the next winding. If it is determined that there is no commutation, the rotor position detection is performed again after a predetermined period of time has elapsed.

第2のモードでは、転流をした直後に、次の相に切り替
わった駆動電流が立ち上がる時間を測定する。そしてこ
の立ち上がり時間をもとにその相に駆動電流を流す時間
(通電時間)が決定される。
In the second mode, immediately after commutation, the time required for the drive current to rise after switching to the next phase is measured. Based on this rise time, the time period during which the drive current is applied to that phase (current application time) is determined.

通電時間が経過した後にさらに次の相への転流がおこな
われる。
After the energization time has elapsed, commutation to the next phase is further performed.

第3のモードでは、まずブラシレス直流モータの回転数
が測定される。回転数の測定としては種々の方法が適用
できるが、磁気ディスク装置用のブラシレス直流モータ
では、磁気ディスク上に記録されたサーボ信号によって
回転数を測定するのが好しい。
In the third mode, first, the rotation speed of the brushless DC motor is measured. Various methods can be used to measure the rotational speed, but in brushless DC motors for magnetic disk drives, it is preferable to measure the rotational speed using servo signals recorded on the magnetic disk.

回転数が高いと判断された時は、実質的に始動電流と等
しい電流(ブレーキ電流)を所定の間隔だけ流すととも
に、転流タイミングを変えることによってブレーキをか
ける。回転数が低いと判断された時は、加速電流を流す
ことによってモータの回転数を上昇させる。これらの電
流の切り替えはアナログ的に切り替えるのではなく、時
分割で定常電流、ブレーキ電流、加速電流を切り替えて
回転制御をする。
When it is determined that the rotational speed is high, a current (brake current) substantially equal to the starting current is passed for a predetermined interval, and the brake is applied by changing the commutation timing. When it is determined that the rotation speed is low, the rotation speed of the motor is increased by flowing an accelerating current. These currents are not switched in an analog manner, but are controlled by switching between the steady current, brake current, and acceleration current in a time-sharing manner.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は、本発明のブラシレス直流モータを適用するに
好適な磁気ディスク装置の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a magnetic disk device suitable for applying the brushless DC motor of the present invention.

31はスピンドルモータであり、磁気ディスク円板32
を搭載するハブと、モータのアウターケーシングが一体
となっている、いわゆるインハブタイプのモータであり
、本発明に係るブラシレス直流モータが適用される63
3は磁気ディスク円板32に信号を記録/再生するため
の磁気ヘッド、34は磁気ヘッド33を磁気ディスク円
板に一定の力で押しつけるためのロードスプリング、3
5はヘッドアーム、36はシャフトであり、ヘッドアー
ム35はシャフト36を中心に揺動する構成になってい
る。37はボイスコイルモータでありヘッドアーム35
を駆動するためのものである。
31 is a spindle motor, and a magnetic disk disk 32
This is a so-called in-hub type motor in which a hub on which a motor is mounted and an outer casing of the motor are integrated, and to which the brushless DC motor according to the present invention is applied.
3 is a magnetic head for recording/reproducing signals on the magnetic disk disk 32; 34 is a load spring for pressing the magnetic head 33 against the magnetic disk disk with a constant force; 3;
5 is a head arm, 36 is a shaft, and the head arm 35 is configured to swing around the shaft 36. 37 is a voice coil motor and a head arm 35
It is for driving.

第3図は本発明の一実施例のブラシレス直流モータの断
面図である。フランジ40はベアリング46を固定する
ためのベアリングチューブ47と一体構造になっている
。ロータ41は、モータの回転部分であり、本例では磁
気ディスク円板32を搭載するためのハブもかねている
。ロータ41は、シャフト45に固定される。永久磁石
42はロータ41の内周に固定される。ステータ43は
、巻線48に電流を流すことにより磁界を発生するもの
で、積層鉄板により構成される。シャフト45は、ベア
リング46によって回転可能に保持される。リード線4
9は巻線48にモータを回転させるための駆動電流を供
給するためのもので、コネクタ50によってモータ制御
回路(後述)に接続される。
FIG. 3 is a sectional view of a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention. The flange 40 has an integral structure with a bearing tube 47 for fixing a bearing 46. The rotor 41 is a rotating part of the motor, and in this example also serves as a hub on which the magnetic disk disk 32 is mounted. Rotor 41 is fixed to shaft 45. Permanent magnet 42 is fixed to the inner circumference of rotor 41. The stator 43 generates a magnetic field by passing a current through the windings 48, and is made of laminated iron plates. The shaft 45 is rotatably held by a bearing 46. Lead wire 4
Reference numeral 9 is for supplying a drive current for rotating the motor to the winding 48, and is connected to a motor control circuit (described later) through a connector 50.

第4図は本実施例に係るブラシレス直流モータのロータ
とステータの構造を説明するための図である。永久磁石
42は円筒形の磁石で4極からなる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the rotor and stator of the brushless DC motor according to this embodiment. The permanent magnet 42 is a cylindrical magnet and has four poles.

ステータ43は3つの相を持つ。本実施例のモータは、
l相に通電すると第4図の如く2つのボールがN極にな
るいわゆる6ボ一ル3相方式のモータである。
Stator 43 has three phases. The motor of this example is
This is a so-called 6-ball, 3-phase motor in which two balls become N poles when the l-phase is energized, as shown in FIG.

第5図は第4図の状態でステータの1つの相に電流を流
すとき、対向する永久磁石42の位置に応じてその相に
おける電流の立ち上がり時間が変わることを説明するた
めの図である。横軸はロータの回転位置を示す。これは
、例えば第4図において、ロータの基準点52が通電し
ている相の中心位置51と何度ずれているか(ここでは
N極とS極のずれ)を示している。縦軸は、ある相に電
流を加えた時に、0〔A〕から規定電流値に立ち上がる
のに要する時間を示す。
FIG. 5 is a diagram for explaining that when current is passed through one phase of the stator in the state shown in FIG. 4, the rise time of the current in that phase changes depending on the position of the opposing permanent magnet 42. The horizontal axis indicates the rotational position of the rotor. For example, in FIG. 4, this indicates how many times the reference point 52 of the rotor deviates from the center position 51 of the energized phase (in this case, the deviation between the north pole and the south pole). The vertical axis indicates the time required for the current to rise from 0 [A] to a specified current value when a current is applied to a certain phase.

第5図から明らかなように、発明者らはある極性を持っ
たステータ43に対向する永久磁石42が異の極はば中
心位置にきたときに駆動電流の立ち上がり時間58が最
小になることを発見した。そして、その状態から同極に
近づくにつれ再び駆動電流の立上がり時間58が増加す
ることを見い出した。
As is clear from FIG. 5, the inventors have found that the rise time 58 of the drive current becomes the minimum when the permanent magnet 42 facing the stator 43 with a certain polarity comes to the center position of the opposite polarity. discovered. It was also found that the rise time 58 of the drive current increases again as the polarity approaches the same polarity from that state.

第6図は駆動電流がOから定常値に達するまでの駆動電
流の立ち上がり状態を示す図である。この場合電流値が
規定電流値まで立ち上がるのに要する立上り時間58は
、第5図で説明したように異極と正対したときに最小と
なる。従って、この立上り時間58を測定することによ
って、ロータの異極が正対する位置、にあるか否かを判
別することができる。本発明はこの立上り時間58を測
定することによってロータの位置を検出する。そして、
ロータが適切な位置に達したら駆動電流を流す相を切換
え(転流)、モータを回転させるものである。
FIG. 6 is a diagram showing the rising state of the drive current from 0 to the steady-state value. In this case, the rise time 58 required for the current value to rise to the specified current value becomes the minimum when the polarity is directly opposed to the opposite pole as explained in FIG. Therefore, by measuring this rise time 58, it is possible to determine whether or not the different poles of the rotor are in positions facing each other. The present invention detects the rotor position by measuring this rise time 58. and,
When the rotor reaches the appropriate position, the phase of the drive current is switched (commutation) to rotate the motor.

次に、本実施例に係るモータ制御回路について、第1図
を用いて説明する。モータ31は磁気ディスク円板32
を回転させるもので、例えば6ボ一ル3相方式のモータ
である。本モータの制御は停止時から低速回転までを制
御する第1のモード、低速回転から定常回転(例えば3
.600rPm)までを制御する第2のモード、定常回
転の制御をおこなう第3のモードの3つのモードに分け
て制御する。
Next, a motor control circuit according to this embodiment will be explained using FIG. 1. The motor 31 is a magnetic disk disc 32
For example, it is a 6-volume, 3-phase motor. This motor is controlled in the first mode, which controls from stop to low speed rotation, and from low speed rotation to steady rotation (for example, 3
.. Control is divided into three modes: a second mode that controls rotation up to 600 rPm, and a third mode that controls steady rotation.

発振回路1は、モータ31の回転制御のための基準信号
を作る回路であり、水晶発振子からなる発振器2と、所
望の基準信号を作るための分周器3を含む。
The oscillation circuit 1 is a circuit that generates a reference signal for controlling the rotation of the motor 31, and includes an oscillator 2 made of a crystal oscillator and a frequency divider 3 for generating a desired reference signal.

信号選択回路4は、第1.第2.第3のモードに応じて
入力する基準信号を選択する。制御モードに関する情報
は、コントローラ16の状態制御回路18に格納されて
いる。
The signal selection circuit 4 has the first . Second. A reference signal to be input is selected according to the third mode. Information regarding the control mode is stored in the state control circuit 18 of the controller 16.

タイミング発生器5は、信号選択回路4によって選択さ
れた基準信号に応じて給電切換回路6の駆動電流の出力
線を決定する。即ち、各巻線48に対し、給電側、帰線
側へ接続するか、あるいは非接続とするかを決定する。
The timing generator 5 determines the output line of the drive current of the power supply switching circuit 6 according to the reference signal selected by the signal selection circuit 4. That is, it is determined whether each winding 48 is connected to the power supply side, return side, or disconnected.

給電切換回路6は、各巻線48に選択して駆動電流を供
給するほかに、ブレーキ指示回路20の指示により、各
巻線間を短絡する。
In addition to selectively supplying a drive current to each winding 48, the power supply switching circuit 6 short-circuits each winding according to an instruction from the brake instruction circuit 20.

電流制限回路21は、第1のモード時にロータの位置を
検出するために駆動電流を一定の間隔、例えば10μs
間停止する。電流検出回路22は電流制限回路21によ
って停止された駆動電流、あるいは給電切換回路6によ
って切替えられた駆動電流が再び立上がる状態を検出す
る。
The current limiting circuit 21 controls the drive current at fixed intervals, for example 10 μs, in order to detect the position of the rotor in the first mode.
Stop for a while. The current detection circuit 22 detects a state in which the drive current stopped by the current limiting circuit 21 or the drive current switched by the power supply switching circuit 6 rises again.

位置検出器11は、電流検出回路22の出力信号から電
流の立上がり時間58を測定する。位置検出器11には
、計時回路12が含まれる。
The position detector 11 measures the current rise time 58 from the output signal of the current detection circuit 22. The position detector 11 includes a clock circuit 12 .

ここで、第6図及び第7図(1)〜(3)を用いて駆動
電流56の立上がり状態を測定する方法を説明する。
Here, a method for measuring the rising state of the drive current 56 will be explained using FIGS. 6 and 7 (1) to (3).

第6図では、駆動電流56が最小値(=O)から、規定
電流値57まで復帰する立上り時間58を計時回路12
によって測定する。
In FIG. 6, the clock circuit 12 calculates the rise time 58 for the drive current 56 to return from the minimum value (=O) to the specified current value 57.
Measured by

第7図(a)では、立上がり時間58を測定するかわり
に測定指令59をクロック信号として発生させ、規定電
流値57以上になるまでの測定回数を計時回路12によ
り数えこのカウント値60で計時を代行するものである
。この測定は、モータの回転中に1つの相において複数
回測定されるので、これらの結果をもとに立上がり時間
58の推移が判断される。この立上がり時間が最小時間
値(第5図の中心位置51に反対の磁極が達した時の時
間値)になったときに次の相への転流がおこなわれる。
In FIG. 7(a), instead of measuring the rise time 58, a measurement command 59 is generated as a clock signal, and the timer circuit 12 counts the number of measurements until the current value reaches the specified value 57, and the time is measured using this count value 60. This is to act on your behalf. Since this measurement is performed multiple times in one phase during rotation of the motor, the transition of the rise time 58 is determined based on these results. Commutation to the next phase occurs when this rise time reaches the minimum time value (the time value when the opposite magnetic pole reaches the center position 51 in FIG. 5).

第7図(b)は、他の測定方法で、カウンタ値60の3
回目と5回目を計測し、その時の電流値61と62によ
り立上り時間58を求める方式である。これらの電流値
の平均値を求め、この平均値があらかじめ定められた暴
走電流値を超えたときに、次の相への転流がおこなわれ
る。
FIG. 7(b) shows a counter value of 3 of 60 using another measurement method.
This is a method of measuring the 5th and 5th times and calculating the rise time 58 from the current values 61 and 62 at that time. The average value of these current values is determined, and when this average value exceeds a predetermined runaway current value, commutation to the next phase is performed.

第7図(C)はさらに別の測定方法である。これは第7
図(b)の測定をクロック信号ではなくタイマ(図示せ
ず)を用いて任意の2点間を選択しておこなうものであ
る。即ち駆動電流56が立ち上がる時にタイマをセット
し、T1後に1度目の計測をおこない、さらにT、後に
2度目の計測をおこなうものである。
FIG. 7(C) shows yet another measurement method. This is the seventh
The measurement shown in Figure (b) is performed by selecting between two arbitrary points using a timer (not shown) instead of a clock signal. That is, a timer is set when the drive current 56 rises, the first measurement is performed after T1, and the second measurement is performed after T.

再び第1図を参照するに、位置検出器11により測定さ
れた測定値はコントローラ16に入力される。
Referring again to FIG. 1, the measured values measured by the position detector 11 are input to the controller 16.

計算回路17は、測定値をもとに次に駆動電流を切り換
える時間を計算する。切り替え時間に達したらコントロ
ーラ16は切換え信号を信号選択回路4に出力する。
The calculation circuit 17 calculates the next time to switch the drive current based on the measured value. When the switching time is reached, the controller 16 outputs a switching signal to the signal selection circuit 4.

磁気ヘッド33は、磁気ディスク円板32に予め記録さ
れたサーボ信号を読出し、ディスク読出回路10はサー
ボ信号を増やして位置検出器13へ出力する。位置検出
器13のカウンタ回路14は、サーボ信号をカウントし
速度作成回路15に出力する。速度作成回路15は、サ
ーボ信号によりモータ31の回転速度を求め、所定速度
(回転数)よりも早いが否か認識する。この位置検出器
13、速度作成回路15は主に第3のモードの時に利用
する。ここで、速度が速いと認識された場合は、ブレー
キ指示回路20によって、給電切換回路6にブレーキの
指示が出され、モータ31は、指示がでている間ブレー
キがかかる。また、速度が遅いと認識された場合は、駆
動電流指示回路19によって電流制限回路21へ、加速
命令が出され、給電切換回路6で、加速電流を流す。速
度が適切であると判断した場合はそのまま定常電流が流
される。上記ブレーキ動作と、モータ31の加速動作を
セクター単位で、時分割に切換えることによって、モー
タ31の速度の制御を行い、所定の回転数を得る。
The magnetic head 33 reads out a servo signal recorded in advance on the magnetic disk disk 32, and the disk reading circuit 10 increases the servo signal and outputs it to the position detector 13. The counter circuit 14 of the position detector 13 counts the servo signals and outputs them to the speed generation circuit 15. The speed generation circuit 15 determines the rotational speed of the motor 31 based on the servo signal, and recognizes whether it is faster than a predetermined speed (number of rotations). The position detector 13 and speed generating circuit 15 are mainly used in the third mode. Here, if it is recognized that the speed is fast, the brake instruction circuit 20 issues a brake instruction to the power supply switching circuit 6, and the motor 31 is braked while the instruction is issued. If the speed is recognized as slow, the drive current instruction circuit 19 issues an acceleration command to the current limiting circuit 21, and the power supply switching circuit 6 causes the acceleration current to flow. If the speed is determined to be appropriate, the steady current continues to flow. The speed of the motor 31 is controlled by switching the braking operation and the acceleration operation of the motor 31 in a sector-by-sector time division manner to obtain a predetermined rotational speed.

次に第8図から第16図を用いて、本実施例に係るブラ
シレス直流モータの第1から第3のモードにおける制御
動作について説明する。
Next, control operations in the first to third modes of the brushless DC motor according to this embodiment will be explained using FIGS. 8 to 16.

第8図は、本実施例によるモータの第1のモード時の電
流切り替えタイミングを説明するための図である。本実
施例では磁極4極、6ボール3相モータを用いており第
8図(a)はU相のコイル端子電圧を示している。本モ
ータでは、1712回転ごとに各巻線への駆動電流が切
り換えられる。
FIG. 8 is a diagram for explaining current switching timing in the first mode of the motor according to this embodiment. In this embodiment, a 3-phase motor with 4 magnetic poles and 6 balls is used, and FIG. 8(a) shows the coil terminal voltage of the U phase. In this motor, the drive current to each winding is switched every 1712 rotations.

第8図(b)は、電流制限回路21が電流信号を制限す
るタイミングを示したものである。電流制限回路21に
よって電流制限信号が発せられると駆動電流56はほぼ
Oに低下する。次にこの電流制限が解除されると第8図
(C)に示すように駆動電流56が急激に上昇する。こ
の上昇の状態は、第5図で示したように、ロータの位置
によって変化する。
FIG. 8(b) shows the timing at which the current limiting circuit 21 limits the current signal. When the current limit signal is issued by the current limit circuit 21, the drive current 56 decreases to approximately zero. Next, when this current restriction is released, the drive current 56 rises rapidly as shown in FIG. 8(C). This rising state changes depending on the position of the rotor, as shown in FIG.

電流検出回路22は電流値の立ち上がり状態を測定する
。この時位置検出器11は第8図(e)に示す如く測定
指令を発し、この時のロータの位置を検出する。本図で
は、第7図(3)に示した方法で測定する例を示してい
る。第7図(f)は上記ロータ位置の検出動作をおこな
っている時の各相への給電状態を示している。この状態
において計時回路12が発する測定指令に基づきデータ
が採集される。このデータを解析することにより、ロー
タ41の巻線48に対する位置がわかり、数回の測定に
より転流適正位置に到達したならば転流信号が出され、
次の巻線(相)48への通電の切換えがなされる。
The current detection circuit 22 measures the rising state of the current value. At this time, the position detector 11 issues a measurement command as shown in FIG. 8(e) and detects the position of the rotor at this time. This figure shows an example of measurement using the method shown in FIG. 7(3). FIG. 7(f) shows the state of power supply to each phase when the rotor position detection operation is performed. In this state, data is collected based on the measurement command issued by the clock circuit 12. By analyzing this data, the position of the rotor 41 with respect to the winding 48 can be determined, and if the proper commutation position is reached after several measurements, a commutation signal is issued.
The energization to the next winding (phase) 48 is switched.

第9図は、第8図の測定箇所を拡大表示し、界磁ロータ
の移動と共に測定電流値が変化し又2値の差が変化する
様子を示している。本図は、10回分の測定指令59が
発せられ、その際の測定電流値を示している。この場合
、測定1と2では電流値が高く2つの電流値の差も小さ
い。この状態は、転流をおこなう適正位置よりも前、す
なわち、第5図でS極が中心位置51に到達する前であ
る。測定7と8になると電流値は比較的小さくなり、2
つの電流値の差は大きくなる。この位置は転流時期とし
て適正な位置、すなわち、第5図でS極が中心位置51
に達した状態である。このときに転流させれば、逆起電
圧発生前に転流することができる。測定9,10では逆
起電圧が加わって電流値は増大し、2値の差も7,8に
比べて小さくなる。
FIG. 9 shows an enlarged view of the measurement location in FIG. 8, and shows how the measured current value changes and the difference between the two values changes as the field rotor moves. This figure shows the measured current values when ten measurement commands 59 were issued. In this case, the current values are high in measurements 1 and 2, and the difference between the two current values is also small. This state is before the proper position for commutation, that is, before the S pole reaches the center position 51 in FIG. At measurements 7 and 8, the current value becomes relatively small, and 2
The difference between the two current values becomes large. This position is an appropriate position for the commutation timing, that is, the S pole is at the center position 51 in FIG.
It has reached a state of . If the current is commutated at this time, the current can be commutated before the back electromotive force is generated. In measurements 9 and 10, the back electromotive force is added, the current value increases, and the difference between the two values becomes smaller than in measurements 7 and 8.

尚、巻線と磁石が近づく時は駆動トルクだけ発生するが
、遠ざかる時は、逆起電圧の発生によりブレーキ効果が
発生するので、転流は逆起電圧発生前に行なうことが望
ましい。
Incidentally, when the winding and the magnet approach each other, only driving torque is generated, but when they move away from each other, a braking effect occurs due to the generation of a back electromotive voltage, so it is desirable to perform commutation before the generation of the back electromotive force.

又高速回転になり、転流タイミングを早くしたいときは
測定5,6のときに転流することも可能になり駆動電流
の通電状態を位置検出により自由に調整出来る。
In addition, when the rotation becomes high speed and the commutation timing is desired to be early, commutation can be performed during measurements 5 and 6, and the conduction state of the drive current can be freely adjusted by position detection.

第10図は、第1のモードにおける位置検出動作のフロ
ーチャートである。ここで位置検出方法は第8図の方法
を利用する。
FIG. 10 is a flowchart of the position detection operation in the first mode. As the position detection method, the method shown in FIG. 8 is used here.

まずタイマが終了したかどうかを判定し、終了していな
かったら終了するまで待つ(ステップ1o1)。
First, it is determined whether the timer has expired or not, and if the timer has not expired, wait until the timer has finished (step 1o1).

このタイマは、位置検出をおこなうタイミングを図るも
のである。タイマが終了、即ち、次の位置検出時期に達
したら駆動電流56を10μs間減する(ステップ10
2)。その後駆動電流56が上昇はじめたら(ステップ
103)、タイマ63の設定時間T1を20μsに設定
する(ステップ104)。18時間が経過したら測定指
令59が発せられ、駆動電流56を測定する(ステップ
105 、106) 、、次にタイマ63の設定時間T
2を20μsに設定する(ステップ107)。18時間
が経過したら測定指令59が発せられ駆動電流56を測
定する(ステップ108,109)。次に、ステップ1
06、109で測定した駆動電流56の値の差から、ロ
ータの位置を検出し、転流位置を過ぎているか否かを判
定する(ステップ110,111)。転流位置を過ぎて
いないときは次の位置検出をおこなうためのタイミング
として、タイマを40μsにセットしくステップ115
)、ステップ101に戻る。転流位置をすぎているとき
はただちに転流しくステップ112)、モータの回転数
から転流時間を決定しくステップ113) 、タイマを
1〜60+nsにセットする(ステップ114)。
This timer measures the timing of position detection. When the timer expires, that is, it is time for the next position detection, the drive current 56 is decreased by 10 μs (step 10).
2). After that, when the drive current 56 starts to rise (step 103), the set time T1 of the timer 63 is set to 20 μs (step 104). When 18 hours have elapsed, a measurement command 59 is issued, and the drive current 56 is measured (steps 105 and 106), and then the timer 63 is set for the time T.
2 is set to 20 μs (step 107). After 18 hours have elapsed, a measurement command 59 is issued and the drive current 56 is measured (steps 108, 109). Next, step 1
The position of the rotor is detected from the difference between the values of the drive current 56 measured at steps 110 and 109, and it is determined whether the rotor has passed the commutation position (steps 110 and 111). If the commutation position has not yet been passed, set the timer to 40 μs as the timing for the next position detection in step 115.
), return to step 101. When the commutation position has been passed, the commutation is immediately performed (step 112), the commutation time is determined from the motor rotation speed (step 113), and the timer is set to 1 to 60+ns (step 114).

次に、第11図から第12図を用いて、モータの起動後
定常の回転数に達するまでの第2のモードの制御を説明
する。
Next, with reference to FIGS. 11 and 12, a description will be given of control in the second mode from when the motor is started until it reaches a steady rotational speed.

第11図は、モータの励磁相の切換えのタイムチャート
である。
FIG. 11 is a time chart of switching the excitation phase of the motor.

第1のモードでは駆動電流56を一定間隔で制限して位
置検出をおこなっていたが、第2のモードでは、電流制
限はおこなわずにロータの1/12周ごとにおこなわれ
る転流時の駆動電流56の立ち上がり状態を測定し、こ
の立ち上がり状態に応じて次の転流時期を決定する。
In the first mode, position detection was performed by limiting the drive current 56 at regular intervals, but in the second mode, the current was not limited and the drive was performed during commutation every 1/12 rotation of the rotor. The rising state of the current 56 is measured, and the next commutation timing is determined according to this rising state.

第11図(a)は駆動電流56の波形を示している。FIG. 11(a) shows the waveform of the drive current 56.

駆動電流56は、1/12周ごとの転流により一旦規定
電流値90以下に減する。転流時に駆動電流が規定電流
以下に下がらない特性のモータの時は、電流制限回路2
1により転流する時に電流を一時的にカットしても良い
。第11図(C)に示す通電時間が経過すると、次の相
に転流すべく第11図(d)の如き転流信号が発せられ
る。転流がおこなわれると第11図(b)に示す如く駆
動電流56がある相から次の相に移り、この転流時には
駆動電流56が一時下降する。次に再び駆動電流56は
規定電流値まで上昇するが、この規定電流値90に達す
るまでの時間を測定し、その相における通電時間を決定
する。この間モータ駆動巻線への通電はU相、■相、W
相とそれぞれの対であるX相、ゼ相、Z相の組合せによ
り指示され、通電転流等が制御されている。第11図(
f)ではU−W相はLoでON、X−Z相はHiでON
となる相電流である。
The drive current 56 is once reduced to a specified current value of 90 or less by commutation every 1/12 revolution. If the motor has characteristics such that the drive current does not fall below the specified current during commutation, the current limiting circuit 2
1, the current may be temporarily cut when commutation is performed. When the energization time shown in FIG. 11(C) has elapsed, a commutation signal as shown in FIG. 11(d) is generated to commutate to the next phase. When commutation occurs, the drive current 56 shifts from one phase to the next phase as shown in FIG. 11(b), and during this commutation, the drive current 56 temporarily drops. Next, the drive current 56 rises again to the specified current value, and the time until it reaches this specified current value 90 is measured to determine the energization time in that phase. During this time, the power to the motor drive windings is U phase, ■ phase, and W.
Directions are given by the combinations of the phases and their respective pairs of the X phase, Z phase, and Z phase, and current commutation, etc. are controlled. Figure 11 (
In f), the U-W phase is turned on when it is Lo, and the X-Z phase is turned on when it is Hi.
This is the phase current.

第12図は、第2のモードにおけるモータ制御動作を示
すフローチャートである。まず、通電時間を測るための
タイマが終了しているか判定する。
FIG. 12 is a flowchart showing the motor control operation in the second mode. First, it is determined whether the timer for measuring the energization time has expired.

タイマが終了したとき、即ち転流時期になったら転流を
おこなう(ステップ121 、122)。
When the timer expires, that is, when the commutation time comes, commutation is performed (steps 121 and 122).

次に、駆動電流値56の立上がり時間の測定を開始する
(ステップ123)。駆動電流値56が規定電流値59
に達したら、立ち上がり時間58を測定しくステップ1
24,125)、ロータ位置の検出をおこなう(ステッ
プ126)。
Next, measurement of the rise time of the drive current value 56 is started (step 123). Drive current value 56 is specified current value 59
Once reached, measure the rise time 58. Step 1
24, 125), and the rotor position is detected (step 126).

次に、検出されたロータ位置によって、通電時間を計算
する。通電時間は(前回の通電時間x(i十ロータ位置
補正値十回転増速補正値))で求める(ステップ127
)。ここでロータ位置補正値は、転流が適性タイミング
よりも早いか遅いかによって決定される補正値でありス
テップ126のロータ位置検出に基いて決定される。回
転増速補正値は、モータの回転数の増減に応じて決定さ
れる補正値である。求められた通電時間はタイマに設定
されステップ121にもどる。
Next, the energization time is calculated based on the detected rotor position. The energization time is determined by (previous energization time x (i 10 rotor position correction value 10 rotation speed increase correction value)) (Step 127
). Here, the rotor position correction value is a correction value determined depending on whether the commutation is earlier or later than the appropriate timing, and is determined based on the rotor position detection in step 126. The rotation speed increase correction value is a correction value determined according to an increase or decrease in the rotation speed of the motor. The determined energization time is set in the timer and the process returns to step 121.

次に、第3のモード、即ちモータが定常回転になったと
きのモータ制御方法を第13図から第16図を用いて説
明する。
Next, the third mode, that is, the motor control method when the motor is in steady rotation will be explained using FIGS. 13 to 16.

第13図は定常回転時、例えば3600rpmで回転中
のモータの制御手順を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a control procedure for the motor during steady rotation, for example, at 3600 rpm.

まず、定常回転時に所定の間隔毎にモータの回転数を測
定する(ステップ131)、回転数測定の方法は種々あ
るが、本実施例では被回転物である磁気ディスク円板3
2に予め記録されたセクターサーボ信号を用いて測定す
る。通常、モータの定常回転時にはモータの起動時に比
べて小さな駆動電流、例えば3.5インチ磁気ディスク
用モータでは0.4Aの電流、が流れている。
First, the rotational speed of the motor is measured at predetermined intervals during steady rotation (step 131).There are various methods of measuring the rotational speed, but in this embodiment, the rotational speed of the magnetic disk disk 3 which is the object to be rotated is measured.
The measurement is performed using the sector servo signal recorded in advance in step 2. Normally, during steady rotation of the motor, a smaller drive current flows than when the motor is started, for example, a current of 0.4 A in a 3.5-inch magnetic disk motor.

次に、測定された回転数が基準回転数に一致しているか
否か判断する(ステップ132)。回転数が基準回転数
よりも高いときは、ブレーキをかける時間を計算しくス
テップ133)、ブレーキ電流を所定のセクター間隔流
す(ステップ134)。同様に、回転数が低い時は加速
する時間を計算しくステップ135)、加速電流を所定
のセクター間隔流す(ステップ136)。加速電流は定
常電流より大きい駆動電流、例えば1.5Aの駆動電流
である。
Next, it is determined whether the measured rotation speed matches the reference rotation speed (step 132). When the rotational speed is higher than the reference rotational speed, the time to apply the brake is calculated (step 133), and the brake current is applied for a predetermined sector interval (step 134). Similarly, when the rotational speed is low, the acceleration time is calculated (step 135), and the acceleration current is passed for a predetermined sector interval (step 136). The accelerating current is a drive current larger than the steady current, for example a drive current of 1.5A.

次に、第14図を用いてブレーキ時間、加速時間の設定
の方法を説明する。磁気ディスク円板32は、記録エリ
アが同心状の複数のトラックに分割され、各トラックは
複数のセクターに分割される(図示せず)。各セクター
の先頭部分にはサーボ情報があらかじめ記録されており
、磁気ヘッド33がサーボ情報を読み取ることによって
各セクタの先頭位置を認識することができる。
Next, a method of setting the braking time and acceleration time will be explained using FIG. 14. The magnetic disk disk 32 has a recording area divided into a plurality of concentric tracks, and each track is divided into a plurality of sectors (not shown). Servo information is prerecorded at the beginning of each sector, and by reading the servo information with the magnetic head 33, the beginning position of each sector can be recognized.

この複数のセクターを任意のに個のセクタ141に分け
て、K個のセクタ周期で加減速制御をおこなう。このに
個のセクタうち、例えばセクタ#1からセクタ#3を通
過する間はブレーキ電流142を流し、残りの期間は定
常電流143を流す。ブレーキ量はブレーキ電流142
を流す時間(セクタ数)を長くするか、短くするかによ
って調整する。加速時にはブレーキ電流142のかわり
に加速電流を流せばよい。
The plurality of sectors are arbitrarily divided into N sectors 141, and acceleration/deceleration control is performed at K sector cycles. Among these sectors, for example, a brake current 142 is applied while passing through sector #1 to sector #3, and a steady current 143 is applied during the remaining period. Brake amount is brake current 142
Adjust by increasing or decreasing the time (number of sectors) to flow. During acceleration, an acceleration current may be applied instead of the brake current 142.

ブレーキ電流142を流す方法は種々適用できる。Various methods can be applied to flow the brake current 142.

■駆動電流をOFFにする。空気抵抗、摩擦等により回
転数が低下する。■駆動電流を減じ、定常回転を維持で
きる電流以下にしく例えば、0.2A)、徐々に減速す
る。■巻線間をショートし、逆起電圧に起因する電流で
ブレーキをかける。■加速電流と同等の大電流を流し、
かつ転流タイミングを適正位置よりもやや遅らす。逆起
電圧発生により強力なブレーキをかけることができる。
■Turn off the drive current. The rotational speed decreases due to air resistance, friction, etc. (2) Reduce the drive current so that it is below the current that can maintain steady rotation (for example, 0.2A), and gradually decelerate. ■Short between the windings and apply the brakes using the current caused by the back electromotive force. ■Flow a large current equivalent to the accelerating current,
Also, the commutation timing is slightly delayed from the appropriate position. Powerful braking can be applied by generating a back electromotive force.

この方法はモータの転流タイミングをソフト的に自由に
変えられる本実施例に係るモータに特有の方法である。
This method is unique to the motor according to this embodiment, in which the commutation timing of the motor can be freely changed using software.

次に、第15図を用いて上記■のブレーキ動作の原理を
説明する。第15図(a)はロータ位置と駆動電流との
関係を示している。駆動電流151は転流直後急激に上
昇する(範囲152)。正対位置、すなわち、駆動電流
151を流している磁極に対向する磁石が磁極の中心に
達するまでは電流値は規定値を保つ(範囲153)。正
対位置をすぎると逆起電力も加わり駆動電流151は上
昇する(範囲154)。
Next, the principle of the brake operation described in (2) above will be explained using FIG. 15. FIG. 15(a) shows the relationship between rotor position and drive current. The drive current 151 rises rapidly immediately after commutation (range 152). The current value remains at the specified value until the magnet facing the facing position, that is, the magnet facing the magnetic pole through which the drive current 151 is flowing reaches the center of the magnetic pole (range 153). After passing the directly facing position, a back electromotive force is also added and the drive current 151 increases (range 154).

この時のモータの発生する駆動トルクを示したのが第1
5図(b)である。この図かられかるようにロータが正
対位置に達するまでは正のトルク156が発生するが、
正対位置をすぎると逆起電力により負のトルク157、
即ちブレーキトルクが発生する。定常回転時には正対位
置までくると次の巻線へ転流させて負のトルク157の
影響がでないようにするが本実施例では転流位置を正対
位置よりも遅らせて、負のトルク157を積極的にブレ
ーキ動作に利用するものである。一般にホール素子を用
いたブラシレスDCモータでは正対位置で必ず転流がお
こなわれるので負のトルク157の利用はできないが、
本実施例に係るモータでは、第9図の7.8番目で転流
をおこなうのを9,10番目でおこなうように選択する
だけで簡単に負のトルク157をブレーキ動作に適用で
きる。
The first one shows the driving torque generated by the motor at this time.
5(b). As can be seen from this figure, a positive torque of 156 is generated until the rotor reaches the facing position.
After passing the facing position, negative torque 157 due to back electromotive force is generated.
That is, brake torque is generated. During steady rotation, when the winding reaches the facing position, the current is commutated to the next winding to eliminate the influence of the negative torque 157. However, in this embodiment, the commutation position is delayed from the facing position so that the negative torque 157 is actively used for braking operation. In general, in brushless DC motors using Hall elements, commutation always takes place in the facing position, so negative torque 157 cannot be used.
In the motor according to this embodiment, the negative torque 157 can be easily applied to the braking operation by simply selecting the commutation from the 7th and 8th positions in FIG. 9 to the 9th and 10th positions.

次に第16図に示す制御フローチャートを用いて第3の
モードの詳細について説明する。本図は3つの駆動電流
の値を選択して速度制御を行うフローチャートを示す。
Next, details of the third mode will be explained using the control flowchart shown in FIG. This figure shows a flowchart for speed control by selecting three drive current values.

定常電流143に加えて、加速電流及びブレーキ電流1
42が用いられる。
In addition to the steady current 143, the accelerating current and the braking current 1
42 is used.

モータの増速か必要なときは、n個のセクタのうちm 
(<n)セクタ間加速電流を流し、残りのn−mセクタ
間は定常電流を流す。同様にモータの減速が必要なとき
は、0個のセクタのうちS(≦Ω)セクタ間ブレーキ電
流を流し、残りのΩ−sセクタ間は定常電流を流す。
When it is necessary to increase the speed of the motor, m out of n sectors
(<n) An accelerating current is passed between sectors, and a steady current is passed between the remaining nm sectors. Similarly, when it is necessary to decelerate the motor, a brake current is passed between S (≦Ω) sectors among 0 sectors, and a steady current is passed between the remaining Ω-s sectors.

ステップ200では、Nはモータに流れている電流を切
り替えないで流し続ける残りセクタ数を示す。N輯lな
ら、N=N−1とし、1つのセクタ間を通過する間通常
電流を保つ(ステップ216)。
In step 200, N indicates the number of remaining sectors in which the current flowing to the motor continues to flow without being switched. If the current is N, then N=N-1 and the normal current is maintained while passing between one sector (step 216).

N=1なら、モード切換の時期なので、駆動電流値56
はブレーキ電流、加速電流あるいは定常電流のいずれか
に切替えられる。
If N=1, it is time to switch modes, so the drive current value is 56.
can be switched to either braking current, accelerating current or steady current.

ステップ202では、ブレーキフラグの有無を判断する
。ブレーキフラグがあることはブレーキ動作がおこなわ
れた(終了した)ことを示し、ブレーキ電流を解除し定
常電流にもどす(ステップ218.220)。そして定
常電流を流すセクタ数N (=Ω−8)をセットしブレ
ーキフラグを解除する(ステップ222 、224)。
In step 202, the presence or absence of a brake flag is determined. The presence of the brake flag indicates that the brake operation has been performed (completed), and the brake current is released and returned to the steady state current (steps 218 and 220). Then, the number of sectors N (=Ω-8) through which the steady current flows is set, and the brake flag is released (steps 222, 224).

ステップ202でブレーキフラグがない時は、ステップ
204へ進み加速フラグの有無をチエツクする。加速フ
ラグがあることは加速動作がおこなわれた(終了した)
ことを示し、加速電流を解除し、定常電流にもどす(ス
テップ226)。そして、定常電流を流すセクタ数N 
(=n−m)をセットし、加速フラグを解除する(ステ
ップ228,230)。
If there is no brake flag in step 202, the program proceeds to step 204 and checks whether there is an acceleration flag. The presence of the acceleration flag indicates that an acceleration operation was performed (completed).
The accelerating current is canceled and the steady current is restored (step 226). Then, the number of sectors N in which steady current flows
(=n-m) and cancels the acceleration flag (steps 228, 230).

ステップ204で加速フラグがないときは、次にモータ
31の回転速度を測定するため測定指令を出す(ステッ
プ206)。次に°、セクタごとに発生するセクタサー
ボ信号の時間間隔をカウントしている数値りを読む(ス
テップ208)。ステップ210では、DとC(許容で
きる回転速度の下限値で回転したときのカウント数)を
比較し、DECであれば回転数が遅いと認識し、ステッ
プ232へ進み加速電流を流し、加速フラグを立て、加
速電流を流すセクタ数N (=m)を設定する(ステッ
プ234,236)。
If there is no acceleration flag in step 204, then a measurement command is issued to measure the rotational speed of the motor 31 (step 206). Next, a numerical value counting the time interval of sector servo signals generated for each sector is read (step 208). In step 210, D and C (count number when rotating at the lower limit of allowable rotation speed) are compared, and if it is DEC, it is recognized that the rotation speed is slow, and the process proceeds to step 232, where an acceleration current is applied and an acceleration flag is set. is set, and the number of sectors N (=m) through which the accelerating current flows is set (steps 234, 236).

D≦Cであればステップ212へ進む。ステップ212
では、DとC”(許容可能な回転速度の上限値で回転し
たときのカウント数)を比較し、DEC’であれば、回
転数は速いと認識し、ステップ238へ進み、ブレーキ
をかけ、ブレーキフラグを立て、Nを設定する(ステッ
プ240 、242)。ここでNはSであり、ブレーキ
をかけているセクタ数である。
If D≦C, the process advances to step 212. Step 212
Then, compare D and C'' (count number when rotating at the upper limit of allowable rotational speed), and if DEC', it is recognized that the rotational speed is fast, proceed to step 238, apply the brake, A brake flag is set and N is set (steps 240, 242), where N is S and is the number of sectors on which the brake is applied.

D≧C°であればステップ214へ進む。ステップ21
4では、速度は許容範囲内であるので、通常電流を流す
If D≧C°, the process advances to step 214. Step 21
At No. 4, the speed is within the allowable range, so normal current is applied.

以上、図面を用いて実施例を説明してきたが、本発明は
種々の変形が可能である。例えば、本実施例では第1か
ら第3までの3つのモードに分けてモータ制御をおこな
ったが、第1のモードと第3のモードの2つのモードだ
けで制御することも可能である。
Although the embodiments have been described above with reference to the drawings, the present invention can be modified in various ways. For example, in this embodiment, the motor was controlled in three modes, first to third, but it is also possible to control the motor in only two modes, the first mode and the third mode.

また、第3のモードでは被回転体の速度を測定するのに
磁気ディスクのセクターサーボ信号を利用したが、被回
転体またはその他の物から得られる速度信号なら何でも
良い。また、特別な速度検出器を設けても良い。
Further, in the third mode, the sector servo signal of the magnetic disk is used to measure the speed of the rotating object, but any speed signal obtained from the rotating object or other object may be used. Also, a special speed detector may be provided.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ホール素子等のロータ位置検出器を使
わずにブラシレス直流モータの制御をおこなうことがで
きる。また、ロータ位置検出器を用いないのでモータの
薄形化が可能となり、信頼性も向上する。さらに、ソフ
トウェア制御によって転流タイミングを任意に変えるこ
とができるので、精密な制御が可能になる。
According to the present invention, a brushless DC motor can be controlled without using a rotor position detector such as a Hall element. Furthermore, since a rotor position detector is not used, the motor can be made thinner and reliability is improved. Furthermore, since the commutation timing can be arbitrarily changed by software control, precise control is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係るブラシレス直流モータ
の制御回路を示すブロック図、第2図は本実施例に係る
ブラシレス直流モータを使った磁気ディスク装置の斜視
図、第3図は本実施例に係るブラシレス直流モータの断
面図、第4図は第3図のモータのロータとステータの位
置関係を説明するための図、第5図はロータの位置と駆
動電流の立ち上がり状態を示す図、第6図は駆動電流を
流すときの電流の立ち上がり状態を示す図、第7図(a
)〜(C)は駆動電流の立ち上がり状態を測定する方法
を示す図、第8図は第1のモードにおける制御を示すタ
イミング図、第9図は第8図における測定電流値の推移
を説明するための図、第10図は第1のモードの制御フ
ローチャート、第11図は第2のモードにおける制御を
示すタイミング図、第12図は第2のモードの制御フロ
ーチャート、第13図は第3のモードの基本制御原理を
示すフローチャート、第14図はブレーキ動作の制御方
法を説明するための図、第15図(a)、 (b)はロ
ータ位置と駆動電流、駆動トルクの関係を示す図、第1
6図は第3のモードの制御フローチャートである。 31・・・モータ、56・・・駆動電流、58・・・立
ち上がり時間。 第 圀 第 閉 躬 第 ンLロー21L! (rαd) 躬 菌 躬 /2 幻 躬 阻 塙 第 図 第151!1 (山)
FIG. 1 is a block diagram showing a control circuit of a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a magnetic disk drive using a brushless DC motor according to this embodiment, and FIG. A cross-sectional view of the brushless DC motor according to the embodiment, FIG. 4 is a diagram for explaining the positional relationship between the rotor and stator of the motor in FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram showing the position of the rotor and the rising state of the drive current. , Fig. 6 is a diagram showing the rising state of the current when the drive current flows, and Fig. 7 (a
) to (C) are diagrams showing a method of measuring the rising state of the drive current, Figure 8 is a timing diagram showing control in the first mode, and Figure 9 explains the transition of the measured current value in Figure 8. Figure 10 is a control flowchart for the first mode, Figure 11 is a timing diagram showing control in the second mode, Figure 12 is a control flowchart for the second mode, and Figure 13 is a control flowchart for the third mode. A flowchart showing the basic control principle of the mode, FIG. 14 is a diagram for explaining the brake operation control method, FIGS. 15(a) and (b) are diagrams showing the relationship between rotor position, drive current, and drive torque. 1st
FIG. 6 is a control flowchart of the third mode. 31...Motor, 56...Drive current, 58...Rise time. The first closure of the first L Law 21L! (rαd) 萬庬萬/2 Genko block number 151! 1 (mountain)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の磁極をもつ磁石を有するロータと複数相を
持つ巻線を有し、所定の時間毎に上記ロータを駆動する
ための電流を上記相に順次切替えながら流すことによっ
て、上記ロータを回転させるブラシレス直流モータにお
いて、起動時から定常回転数に至るまで以下のステップ
によって制御することを特徴とするブラシレス直流モー
タの制御方法; 上記複数相のうち1つの相に電流を流すス テップ、 電流を流している上記1つの相への電流の 供給を、所定の期間一時的に制限するステップ、 上記制限された電流を再び同一の相に流し、この流し始
めたときの電流の立ち上がり状態を測定するステップ、 上記測定された電流の立上りの状態に基づ いて、上記電流を流している相に対向する位置にある上
記ロータの磁極の位置を検出するステップ、 該検出された磁極の位置によって電流を次 の相へ切り替えるか否かを判定するステップ、電源を次
の相へ切り替えると判定されたと きは電流を流す相を次の相に切り替え、次の相へ切り替
えないと判定されたときは一定の間隔をおいた後に上記
各ステップを繰り返すステップ。
(1) The rotor is equipped with a rotor having a magnet with multiple magnetic poles and a winding with multiple phases, and the rotor is driven by passing a current for driving the rotor while sequentially switching between the phases at predetermined time intervals. A method for controlling a brushless DC motor, which is characterized in that the brushless DC motor is controlled by the following steps from startup to steady rotation speed; Temporarily limiting the supply of current to the one phase that is flowing for a predetermined period; flowing the limited current again to the same phase and measuring the rising state of the current when the current starts flowing. Step: Detecting the position of a magnetic pole of the rotor located opposite to the phase through which the current is flowing, based on the measured rising state of the current; A step of determining whether or not to switch to the next phase. When it is determined that the power supply should be switched to the next phase, the current flowing phase is switched to the next phase, and when it is determined that the power supply is not to be switched to the next phase, the current is switched to the next phase. Repeating each of the above steps after an interval.
(2)上記電流の立ち上がり状態を測定するステップは
、電流値0から所定の電流値に立ち上がるまでの時間を
測定することによって電流の立ち上がり状態を測定する
ことを特徴とする請求項第1項記載のブラシレス直流モ
ータの制御方法。
(2) The step of measuring the rising state of the current includes measuring the rising state of the current by measuring the time it takes for the current to rise from 0 to a predetermined current value. How to control a brushless DC motor.
(3)上記電流の立ち上がり状態を測定するステップは
、クロック信号を用い、電流値が0から所定の電流値に
立ち上がるまでの間に、該クロック信号が何回発生する
かを測定することによって電流の立ち上がり状態を測定
することを特徴とする請求項第1項記載のブラシレス直
流モータの制御方法。
(3) The step of measuring the rising state of the current is performed by measuring how many times the clock signal is generated until the current value rises from 0 to a predetermined current value using a clock signal. 2. The method of controlling a brushless DC motor according to claim 1, further comprising measuring a rising state of the brushless DC motor.
(4)上記電流の立ち上がり状態を測定するステップは
、クロック信号を用い、n番目(n≧1)のクロック信
号の発生したときの電流値と、n+k番目(k≧1)の
クロック信号が発生したときの電流値の平均値を求める
ことによって電流の立上り状態を測定することを特徴と
する請求項第1項記載のブラシレス直流モータの制御方
法。
(4) The step of measuring the rising state of the current uses a clock signal, and the current value when the nth (n≧1) clock signal is generated and the current value when the n+kth (k≧1) clock signal is generated. 2. The method of controlling a brushless DC motor according to claim 1, wherein the rising state of the current is measured by determining an average value of the current values when the current rises.
(5)上記電流の立ち上がり状態を測定するステップは
、電流を制限してからT1時間経過後の電流値と、T2
(T1<T2)時間経過後の電流値の平均値を求めるこ
とによって電流の立上り状態を測定することを特徴とす
る請求項第1項記載のブラシレス直流モータ制御方法。
(5) The step of measuring the rising state of the current includes the current value after T1 time has elapsed since the current is limited, and the current value after T2
2. The brushless DC motor control method according to claim 1, wherein the rising state of the current is measured by calculating an average value of the current values after a time has elapsed (T1<T2).
(6)上記位置を検出するステップは、上記電流が最短
時間で立ち上がるときに、その相に発生する磁界と反対
向きの磁界を発生する磁石が位置していると決定するこ
とを特徴とする第1項記載のブラシレス直流モータの制
御方法。
(6) The step of detecting the position determines that a magnet that generates a magnetic field in the opposite direction to the magnetic field generated in that phase is located when the current rises in the shortest time. A method for controlling a brushless DC motor according to item 1.
(7)上記判定するステップは、上記電流の立上り時間
が一定の基準値よりも早いときに電流を流す相を切替え
ると判定することを特徴とする第1項記載のブラシレス
直流モータの制御方法。
(7) The method for controlling a brushless DC motor according to item 1, wherein in the step of determining, it is determined that the phase in which the current flows is to be switched when the rise time of the current is earlier than a certain reference value.
(8)複数の磁極をもつ磁石を有するロータと複数相を
持つ巻線を有し、所定の時間毎に上記ロータを駆動する
ための電流を上記相に順次切替えながら流すことによっ
て、上記ロータを回転させるブラシレス直流モータにお
いて、起動時から定常回転数に至るまで以下のステップ
によって制御することを特徴とするブラシレス直流モー
タの制御方法; 1つの相から次の相へ電流を流す相を切り 換えるステップ、 上記次の相における電流の立ち上がり状態 を測定するステップ、 上記測定された立ち上がり状態に応じてそ の相における電流を流す通電時間を決定するステップ、 上記通電時間経過後、最初のステップに戻 るステップ。
(8) The rotor has a rotor having a magnet with a plurality of magnetic poles and a winding having a plurality of phases, and the rotor is driven by passing a current for driving the rotor while sequentially switching the phase to the phase at a predetermined time interval. A method for controlling a brushless DC motor, characterized in that the brushless DC motor is controlled by the following steps from startup to steady rotation speed; a step of switching the phase in which current flows from one phase to the next; measuring the rise state of the current in the next phase; determining the energization time for passing the current in that phase according to the measured rise state; and returning to the first step after the lapse of the energization time.
(9)サーボ情報が書かれた磁気ディスクと、該磁気デ
ィスクを一定の回転数にて駆動するブラシレス直流モー
タと、該磁気ディスク上のサーボ情報を読み取るための
磁気ヘッドと、該読み取られたサーボ情報によって上記
磁気ディスクの位置を検出する検出回路を有する磁気デ
ィスク装置のモータ制御方法において、以下のステップ
によってモータの等速制御をすることを特徴とする制御
方式; 定常回転時に上記モータに供給する第1の 電流値と、上記モータを加速させる時に上記モータに供
給する第2の電流値と、上記モータを減速させる時に上
記モータに供給する第3の電流値の3つの電流値を設定
するステップ、 上記検出された磁気ディスクの回転位置を もとにモータの回転数を算出するステップ、上記算出さ
れた回転数が所定の回転数より 高いか低いかを判定するステップ、 上記判定された回転数に応じて第1から第 3の電流値を時分割で切り替えるステップ。
(9) A magnetic disk on which servo information is written, a brushless DC motor that drives the magnetic disk at a constant rotational speed, a magnetic head for reading the servo information on the magnetic disk, and a servo that has been read. A method for controlling a motor of a magnetic disk device having a detection circuit that detects the position of the magnetic disk based on information, characterized in that the motor is controlled at a constant speed by the following steps; Setting three current values: a first current value, a second current value to be supplied to the motor when accelerating the motor, and a third current value to be supplied to the motor when decelerating the motor. , calculating the rotational speed of the motor based on the detected rotational position of the magnetic disk; determining whether the calculated rotational speed is higher or lower than a predetermined rotational speed; and the determined rotational speed. a step of switching the first to third current values in a time-sharing manner according to the current value;
(10)複数の磁極を持って配置された永久磁石を具備
するロータと、複数の相が形成される様に巻回された巻
線を備えるステータを有し、複数の相を順次切り替える
様に電流を巻線に供給することによって該ロータを回転
するブラシレス直流モータの制御装置において、 該巻線に選択的に電流を供給する第1の回路と、該第1
の回路により電流が供給されている相に対して電流の供
給を一時的に停止するための第2の回路と、 電流の供給が停止された後、再び該第1の回路により当
該相に電流が供給されるとき、この電流の値が所定値に
なるまでの時間を計数する第3の回路と、 該第3の回路が所定値を計数したときの、上記相と所定
の位置関係にあるロータの磁極の位置を直接又は間接的
に検出する第4の回路と、該第4の回路による検出結果
に従って、前記第1の回路を制御し、次の相に電流を供
給するか否かを決定する第5の回路を備えたブラシレス
直流モータの制御装置。
(10) It has a rotor equipped with a permanent magnet arranged with a plurality of magnetic poles, and a stator equipped with a winding wound so as to form a plurality of phases, and the plurality of phases are sequentially switched. A control device for a brushless DC motor that rotates the rotor by supplying current to the windings, comprising: a first circuit that selectively supplies current to the windings;
a second circuit for temporarily stopping the supply of current to the phase to which current is being supplied by the circuit; and after the supply of current is stopped, the first circuit again supplies current to the phase. a third circuit that counts the time until the value of this current reaches a predetermined value when the current is supplied; and a third circuit that is in a predetermined positional relationship with the phase when the third circuit counts the predetermined value. a fourth circuit that directly or indirectly detects the position of the magnetic pole of the rotor; and according to the detection result of the fourth circuit, the first circuit is controlled to determine whether or not to supply current to the next phase. A control device for a brushless DC motor, comprising a fifth circuit for determining.
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