JPH04183252A - 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

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］ 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フにおいては、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
歩道パルスを供給し、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かある。

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］ 本発明のセンサレスモータの起動方法は、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モ
ータの起動方法であって、ロータの回転位置を知ること
なく、駆動用コイルにロータを振動させるための高い周
波数のパルス電流を供給する工程と、振動を始めたロー
タの回転位置を検出する工程と、検出したロータを回転
させるための比較的低い周波数のパルス電流を供給する
工程とを含む。

また、本発明のセンサレスモータの起動回路は、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を含
み、特にロータの回転位置検出用センサは有さないセン
サレスモータの起動回路であって、起動時に駆動用コイ
ルに与えるパルス電流を制御するための発振回路が、ロ
ータを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
ることを特徴とする。

［作用コ 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はない。

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か、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ＣＰ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かできる
。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かできる。

［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フ回路を示す。

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
流か流れることはなく、少なくとも１つのコイルには電
流か流れない。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か発生しているため
、逆起電力か発生する。この逆起電力をアンプ５ｕ、５
Ｖ、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かできる
。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の回転位置に基ついた通電切換の
指示信号か発生する。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には起電力か発生しない、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Ｒ
１とキャパシタＣ１とを含んで構成される。

発振回路１３には、この他に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１
９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
波数の信号か発生し、相切換回路９を介して駆動回路３
から駆動用コイル２ｕ１２〜／、　２Ｗにロータを振動
させるか、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か好ましい。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２
ｕ、２ｖ、２Ｗには、振動誘起電圧が発生し、アンプ５
ｕ、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
の回転位置か判明した時には、通電切換論理回路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
指示信号か、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
の信号か形成される。

このようにして、ロータ１の回転位置にしたかった駆動
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
ないか、振動する高周波の歩道パルスを与え、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１３０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共に
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、マルチバイブレークの組合わせ、
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したがう起動回路の一
部を示す回路図である。第３図に示す発振回路１３ｂを
、第１図の発振回路１３の代わりに用いる。

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１
３ｄ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、電圧源子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、電圧子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、その端子間電
圧は十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、組み合わせ等か可能な
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　　　　　スイツチ 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）．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モータの起動方法であって、 ロータの回転位置を知ることなく、駆動用コイルにロー
   タを振動させるための比較的高い周波数の電流を供給す
   る工程と、 振動を始めたロータの回転位置を検出する工程と、 検出したロータを回転させるための比較的低い周波数の
   電流を供給する工程と を含むセンサレスモータの起動方法。
2. （２）．請求項１記載のセンサレスモータの起動方法で
   あって、前記比較的低い周波数の電流を供給する工程が
   、駆動用コイルに電流を供給しない体止期間を挾んだ２
   つの部分を含むセンサレスモータの起動方法。
3. （３）．永久磁石を有するロータと駆動用コイルを有す
   るステータを含み、特にロータの回転位置検出用センサ
   は有さないセンサ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パルス電流を制御するた
   めの発振回路が、ロータを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ことを特徴とするセンサレスモー
   タの起動回路。
4. （４）．請求項３記載のセンサレスモータの起動回路で
   あって、前記発振回路は２種類以上の時定数を定めるＣ
   Ｒ接続回路を有するセンサレスモータの起動回路。
5. （５）．請求項３記載のセンサレスモータの起動回路で
   あって、前記発振回路が一定の周波数で発振する基準回
   路と基準回路の出力を分周する手段とを含むセンサレス
   モータの起動回路。
6. （６）．請求項３記載のセンサレスモータの起動回路で
   あって、前記発振回路が可変電圧源と電圧／周波数変換
   回路を含むセンサレスモータの起動回路。