JPH0438190A - センサレスモータの起動方法と起動装置 - 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、ロータに永久磁石、ステータにモータコイル
を有し、特にホール素子等のロータの位置検出用センサ
を含まないセンサレスモータに関し、特にセンサレスモ
ータの起動制御に関する。

［従来の技術］ モータコイルの近傍を永久磁石を有するロータが通過す
ると、磁場変化からモータコイルに起動力が生じる。し
たがって、ロータ回転中は特にロータの位置検出用素子
を設けなくても、モータコイルに生じる起電力を測定す
ればロータの位置を検出できる。

センサレスモータの駆動回路では、モータコイルに発生
しているコイル起電力を信号に変換する回路を設け、変
換された信号をロータ位置信号として用いて回路を動作
させる。

ところが、モータの起動時にはモータがまだ停止状態に
あり、コイルには起電力が発生していない、そこで、ロ
ータの位置が不明な状態で起動を行なうことになる。こ
の起動モードにおいては、ステータとロータの永久磁石
の位置に関係なく、決まったシーケンスでロータを順方
向回転させる励磁手順が行なわれる。

第２図（Ａ）に従来の技術によるセンサレスモータの駆
動部の回路を示す、モータ２１のモータコイルは制御回
路２２によって制御される出力トランジスタ２３から励
磁を流を受ける。モータが回転している時はモータコイ
ルに生じる起電力が検出回路２４で検出され、ロータの
位置信号として副脚回路２２に供給される。

起動時には、モータか回転していす、したがって検圧回
ＦＩ＆２４の出力もないので、スイッチ２７を起動回Ｂ
２５側に接続する。起動回路２５は所定シーケンスでモ
ータコイルを励磁するための信号を制御回路２２に供給
する。ロータか回転を始めるとモータコイルに起電力が
発生するので、スイッチ２７は検出図＃Ｉ２４側に切り
換えられる。

しかし、ロータの位置に拘らず、決まった手順の励磁を
行なうため、当初はロータか逆向きに僅か動くこともあ
る。起動モード全体は正転のシーケンスになっているの
で、ロータか高速に逆回転するまで加速されることはな
いが、所定時間が経過しても必要な回転速度に達してい
ないことはある。このような場合に対処するため、通常
第２図（Ｂ）に示すような制御システムを組む。

スタート指示から与えられ、制御がスタートすると、ま
ずステップＳ１で示すように、スタート／ブレーキ信号
Ｓ／Ｂをハイレベルからローレベルに変化させ、モータ
の起動モードを実行する。

所定起動手順を実行した後、実際にモータが起動じたか
否かを起電力を検出したりしてステップＳ２で判定する
、たとえば所定回転速度の９０％以上の回転速度を得た
時、起動は成功したと見なす。

起動に失敗した時は、Ｓ／Ｂ信号をローからハイに変化
させ、所定の制動を行なう（ステップ＄３）、これをブ
レーキモードと呼ぶ、その後再び、Ｓ／Ｂ信号をハイか
らローに変化させ、再度起動モードを実行する。

パソコンのハードディスク駆動用モータにおいては、パ
ソコンのスイッチオンと同時にハードディスクの駆動が
指示される０通常立上動作は１０秒程度で完了させる必
要がある。たとえば、カウンタを準備し、起動失敗でカ
ウンタを歩進させ、起動失敗が所定回数（たとえば８回
）になったらパソコンのデイスプレィに「リセットボタ
ンを押して下さい」等のメツセージを表示させ、再度立
上動作を繰り返すようにする。

［発明が解決しようとする課Ｕ］ 以上説明したように、センサレスモータの起動において
は、ロータの位置を確認せずに起動手順か行なわれる。

このため、温かな確率であっても起動失敗か生じること
は避は誼い、たとえば、１０００回に１回の起動失敗が
生じる。起動が失敗した時は、ブレーキモードに進入し
、モータを停止させて初期の状態に復活させ、再び起動
モードを行なうことによって起動をさせる。ここで、繰
り返される起動モードはそれぞれ独立のものである。し
たかって、１回の起動モードによる失敗が１　、’　１
０００であるとずれば、起動モードを２回繰り返した場
合も各回について１／１０００の失敗の確率かある。起
動失敗は可及的に減少させることか望まれる。

本発明の目的は、簡単な構成で起動失敗の生じる確率を
著しく減少させることのできるセンサレスモータの起動
方法と起動装置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、起動の指示を
受けた時は、モータコイルに起動電流を供給する起動モ
ードを複数回繰り返すことを特徴とする。

［作用］ センサレスモータは、通常１回の起動モードにによって
所定の回転速度に到達するが万一、所定の回転速度に未
到達の場合には、第２の起動モードによって、あるいは
第３の起動モードによって所定の回転速度に到達する。

起動失敗すると回転速度が所定値未満となる。１回の起
動モードで起動失敗する確率がたとえば、１／１０００
である場合、２回目以降の起動モードによって失敗する
確率は、（モータが運動を始めているため）１／１００
０よりも小さい、ｎ回の起動モード実行の場合、全体的
な失敗の確率は（１／１０００）”よりも小さくなる。

このため、複数回の起動モードによる起動失敗の確率は
ほぼ零と見なすことかできる。

［実施例］ 第１図（Ａ＞、（Ｂ＞に本発明の基本実施例を示す。

第１図（Ａ＞は制御シーケンスを示すフローチャートで
ある。

モータ回転のスイッチかオンされて、回転指示が与えら
れると、まずスタート／ブレーキ（Ｓ／Ｂ）信号がハイ
レベル（Ｈ）からローレベル（Ｌ）に変化させられる（
ステップ５ｌｌ）。

このＳ／Ｂ信号の変化に基づき、次のステップＳ１２で
起動モードか実行される。たとえば、所定シーケンスで
モータコイルに電流か供給される。

起動モードを行なった後、起動モードを実行した回数を
カウントするため、回数ｎをカウントアツプする（ステ
ップ８１３）。次にステップＳ１４で、起動モード実行
回数が所定の上限値ｎＱに到達したか否かを判断する０
回数かいまたｎＱに到達していない場合は、再び起動モ
ード（ステップ５１２）に戻って起動モードを実行する
。起動実行回数かｎｏに到達した場合は、起動モードを
終了し、検出モードに移る（ステラ７Ｓ１５）。

なお、検出モードにおいては、モータのロータが回転す
ることによって生じる振動磁場がモータコイルに発生さ
せる起電力をモータコイルに接続した検出回路で検出し
、検出回路からの信号に基づいて、制御回路でモータコ
イルに供給する電流を制御する。このようにして定速回
転まで加速し、定速回転を維持する。

第１図（Ａ）に示すような制御シーケンスを実行するた
めのＳ／Ｂ信号の一例を第１図（Ｂ）に示す。

Ｓ　／　Ｂ信号は、ハイレベルの時ブレーキモード、ロ
ーレベルの時スタートモードである。スタートモードか
終了すると、−旦ハイレベルとなり、ブレーキモードと
なるか、再びスタートモードに移行する０図示の場合３
回のスタートモードか実行される場合を示している。

なお、ローレベルの時間長Ｔｏｎのうち、モータコイル
に歩進パルスを供給する時間は１／１０以下にするのか
好ましい、ハイレベルの時間長は短く選び、ここでスタ
ート信号受付を行なってもよい４複数の起動モードは、
オープンループでモータの回転を検出することもせずに
続けて実行される。２回目以降のスタートモードが始ま
る前に設！されているブレーキモードにおいては、ブレ
ーキ時間を短くしたり、実質的にブレーキか実行されな
いように遅延信号等を発生させることもできる。

次に第１図（Ａ）、（Ｂ）に示したような起動を実行す
るための具体的実施例を第３図に示す。

第３図において、モータ１のステータコイル２は、Ｕ相
コイル、■相コイル、Ｗ相コイルを有する。これらのモ
ータコイルは、その一端を共通に接続され、共通中点と
して各相端子と共に引出されている。モータ制御ＸｌＩ
Ｃ３は、Ｕ相出力端子Ｐ１４、■相出力端子Ｐ　１３、
Ｗ相出力端子Ｐ１２を有し、それぞれＵ相コイル、■相
、Ｗ相コイルに制御された電流を供給する。

起動モードにおいては、スイッチ５の移動端子が図示の
ように接続され、信号発生器６に接地電位を与えてスタ
ートモードを指示する。

なお、スイッチ５が図示の下側の端子に接続された場合
は、信号発生器６の入力は抵抗Ｒ１７を介してＶｃｃｔ
源に接続されるため、ハイレベルにプルアップされる。

信号発生器６は、たとえば第４図に示すような構成を有
する。

第４図において、鋸歯状波発生器６１は図示のような鋸
歯状波を発生し、参照電圧と共に比較器６２に入力信号
を供給する。比較器６２は面入力信号を比較し、鋸歯状
波発生器６１からの信号か参照信号よりも大きいか小さ
いかによって２値信号を発生させる。この２値信号は、
ノア回１ｉｔ８６３に送られると共に、カウンタ６４を
介してアンド回１ｉ１８６３の他の入力端子に供給され
る。カウンタ６４は所定の回数に達した時に１“°から
°Ｏ°゛に変化する出力を与える。ノア回路６３の出力
は、反転されて図示のような信号を形成する。すなわち
、制御ＩＣ３のＳ／Ｂ端子に供給される信号は、比較的
長いローレベルと短いハイレベルが所定回数繰り返し表
われる信号となる。このローレベルがスタートモードを
表わし、ハイレベルかブレーキモードを表わす、スター
トモードにおいては、制御ＩＣ３は所定パターンの駆動
電流をＵ相端子Ｐ１４、■相端子Ｐ１３、Ｗ相端子Ｐ１
２に発生させ、モータコイル２に、これらの電流を供給
してロータを回転させる。ブレーキモードにおいては、
実質的に制動をさせないようにするため、制動用時定数
設定端子ＣＴ２にタイマ等の遅延回路８を持続し、ブレ
ーキの実行を遅延させてもよい。

第５図は、信号発生器の他の構成例を示す。

パソコン等においては、パソコン本体にＣＰｔＪ５１が
備えられている。また、モータ制御回路を備える場合に
はモータ制御回路ないしはパソコン本体にモータ制御プ
ログラムを格納するＲＯＭ　５２か備えられている。ま
た、パソコン本体にはＲＡＭ５３が備えられている。こ
れらのＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３は、バス５
４によって互いに接続されている。スタートモードの指
示かあった時は、主プログラムにしたがい、ＣＰＵ５１
からの命令により、ＲＯＭ５２に記憶された起動手順プ
ログラムをＲＡＭ５３に書き込む、−旦ＲＡＭ５３に書
き込んだ起動手順プログラムを繰り返し読み出し、実行
することにより、所定のＳ／Ｂ信号を形成することがで
きる。なお、第５図のような構成の場合、第３図に示す
遅延回Ｆ！＠８はＣＰＵからの命令によって制御される
電子スイッチで構成してもよい、たとえば２つのキャパ
シタを並列に接続し、その一方を電子スイッチを介して
ＣＴ２端子に接続する。

このような信号発生器によって発生する信号により、ロ
ータか回転を開始し、所定の回転速度に達したか否かを
間わず、複数回の起動が行なわれる。この複数回の起動
よって、起動失敗は実質的に零に減少される。起動モー
ド終了後、検出モードに移行すると、ロータの回転によ
ってモータコイル２に発生する起電力が測定される。モ
ータコイル２の各相端子を、抵抗Ｒ３〜Ｒ８およびキャ
パシタＣ３〜Ｃ８を介して制御ＩＣ３に接続する部分が
、検出回路を構成する。この検出回路部分を第６図に拡
大して示す。

モータコイル２の各相端子は、抵抗Ｒ６〜Ｒ８、キャパ
シタ０６〜Ｃ８を含む第１検出回路、および抵抗Ｒ３〜
Ｒ５、およびキャパシタ０３〜Ｃ５を含む第２検出回路
に供給される。各相コイルに起電力か生じると、抵抗に
は起電力に比例した電流が流れる。また、キャパシタに
は起電力が蓄積される。このようにして第１検出回路に
発生した起電力を制御ＩＣ３内のアンプ３１．３２．３
３によって増幅し、選択回ＦＩ＠３４に供給する。同様
に、第２検出回路で検出された電圧は、制御ＩＣ３の外
付は増幅器である各和増幅器３６．３７．３８によって
増幅され、制御ＩＣ３のＵ２、■２、Ｗ２端子に供給さ
れ、選択回路３４に供給される。

たとえは、第１検出回路は定速回転時の検出回路として
作用し、第２検出回路は加速時の検出回路として作用す
る。これらの増幅器３６．３７．３８は制御ＩＣとは別
のＩＣ３５内に累積されたもので構成することができる
。

なお、図中９は水晶発振器を用いた発振回路であり、抵
抗Ｒ１６を介して発振出力を制御ＩＣの基準信号端子０
８ＣＡに与える。また、ＲＴ、ＣＴｌ、Ｃ７０は時定数
を決定するためのバラ−メータ接続端子であり、それぞ
れに抵抗Ｒ１３、キャパシタＣ１４、キャパシタＣ１５
を接続することにより、起動モードの歩道、ブレーキモ
ードの制動の働く実効的時間を決定する。また、抵抗Ｒ
９、Ｒ１０，Ｒ１１，、キャパシタＣ９、Ｃ１０、Ｃ１
ｌは、各相コイルと接地間に接続されたスナバ−回路を
構成する。また、キャパシタＣ１２、Ｃ１３、Ｃ１６、
Ｃ１７はそれぞれ安定化用ないし位相補償用のキャパシ
タである。

第３図に示す回路において、制御ＩＣ３は、通常のセン
サレスモータ駆動用として入手できるＩＣである４この
ＩＣに外付は回路として信号発生器６やタイマ８等を備
えたことにより、起動モードを複数回繰り返し、起動失
敗を実質的に零にできる回路を構成されている。なお、
これらの外付は回路を集積化することもできる。

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、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。

３発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で起
動失敗を実質的に零に減少することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の基本実施例を説明す
るための図であり、第１図（Ａ）は制御シーケンスを説
明するためのフローチャート、第１図（Ｂ）はＳ／Ｂ信
号の一例を示す線区、第２図（Ａ）、（Ｂ）は、従来の
技術を説明するための図であり、第２図（Ａ）は回路を
示すブロック図、第２図（Ｂ）は起動動作を説明するた
めのフローチャート、 第３図は本発明の具体的実施例を示す回路図、第４図、
第５図は、第３図の回路において信号発生器を構成する
回路の例を示す回路図、第６図は、第３図の回路におけ
る検出回路部分を拡大して示す回路図である。 モータ モータコイル 制ａｌｌｃ 起動スイッチ 信号発生器 遅延回路 （Ａ）制御シーケンス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）．　センサレスモータの起動方法であって、起
   動の指示を受けた時はモータコイルに起動電流を供給す
   る起動モードを複数回繰り返すことを特徴とするセンサ
   レスモータの起動方法。
2. 　（２）．　センサレスモータの起動プログラムを記録
   したＲＯＭ（読み出し専用メモリ）を準備する工程と、 起動時に前記ＲＯＭの起動プログラムを読み出し、ＲＡ
   Ｍ（随時書き込み・読み出しメモリ）に書き込む工程と
   、 前記ＲＡＭの起動プログラムを繰り返し読み出して起動
   プログラムを複数回実行する工程とを含むセンサレスモ
   ータの起動方法。
3. 　（３）．　センサレスモータの起動プログラムを記録
   したＲＯＭと、 前記起動プログラムを格納する能力を有するＲＡＭと、 前記ＲＡＭから前記起動プログラムを繰り返し読み出し
   、センサレスモータに駆動電流を供給する前記起動プロ
   グラムの実行を複数回繰り返す制御手段と を含むセンサレスモータの起動装置。