JPH0759385A

JPH0759385A - モータの起動方法

Info

Publication number: JPH0759385A
Application number: JP5198282A
Authority: JP
Inventors: Isao Kaneda; 勲金田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】起動信頼性が向上する起動方法の提供。【構成】 s1で初期設定が行われ、s2で励磁カウンタが
２にセットされ、歩進タイマがＴ₁時間に設定されると
ともに、起動時に励磁電流を供給する繰り返し回数ｎが
設定される。s3では、コイルｕ，ｖ，ｗの各相で順次休
止期間を含まないで励磁電流の方向が負から正に逆転す
る逆励磁駆動動作が行われる。s4でモータが回転したか
否かが判断される。s4で回転したと判断された場合に
は、s5で通常のバイポーラ駆動が行われ、その後加速駆
動に移行する（s6）。一方、s4で回転していないと判断
された場合には、s7で繰り返し回数ｎに１を加算して、
s8で回数ｎが６よりも大きいか否かが判断される。s8で
回数ｎが６よりも小さいと判断された場合には、s3に戻
り、再び逆励磁駆動動作が行われる。s8で回数ｎが６よ
りも大きいと判断された場合には、s9で回数ｎが４にセ
ットされて、s3に戻り、再び逆励磁駆動動作が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータの起動方法に
関し、特に、モータの起動確率を改善する技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録装置の一種として、円盤状のフ
ロッピーディスクやハードディスクに情報を記録するも
のが知られており、この種の磁気記録媒体の回転駆動用
のモータとして、従来から、ブラシレス多相直流モータ
が用いられている。この種のモータはスピンドルモータ
とも呼ばれ、例えば、ステータコイルによる励磁状態に
おいて磁界を発生するステータコアを備えたステータ
と、このステータコアの磁界との電磁相互作用により回
転力を得るロータマグネットを備えたロータと、ロータ
マグネットの回転位置を検出するセンサとを有する構造
のものがよく知られており、このような構造のスピンド
ルモータでは、多くの場合、半導体チップ化された電子
回路により回転制御が行われている。

【０００３】この場合のステータ側の磁界発生タイミン
グは、センサによりロータマグネットの回転位置を検知
して制御され、この種のセンサには、従来からホール素
子が用いられていた。ところが、近時、モータの小型化
やセンサの特性劣化を回避するために、センサを使用し
ないで、休止中のコイルに発生する誘起電圧（または誘
起電流）を利用してロータマグネットの位置を検知する
いわゆるセンサレス多相直流モータが一般化されつつあ
る。

【０００４】センサレスモータの起動に際し、モータ停
止時は、逆起電圧が得られないため、まず、ロータを揺
動させることがおこなわれる。例えば、３相コイルのス
ピンドルモータでは、ステータコイルに励磁電流を順次
供給する歩進工程が繰り返され、この歩進工程中には、
通常、正方向，休止，逆方向の励磁電流を各相に流すス
テップが含まれていて、このようなステップが含まれた
所定パターンの励磁電流を流すことによって発生する磁
界と、ロータマグネットとの間の吸引，反発力により駆
動トルクが発生してモータの起動が行われる。

【０００５】しかしながら、このようなセンサレス多相
直流モータでは、特に、その起動方法に以下に説明する
技術的課題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記センサ
レス多相直流モータにおいては、コイルに鎖交するロー
タマグネットの磁束変化による誘起電圧によりロータマ
グネットの位置を検知しているが、モータの停止時には
磁束変化がないため誘起電圧が発生せず、始動時には、
強制的に起動をかけている。また、誘起電圧が発生して
もマグネットの極性が不明であるため、通電による磁界
が逆方向に発生して、起動立上がりにおいて機械角６０
°以上逆回転することもある。さらに、ロータの位置に
よっては、低トルクのために起動不良が発生する恐れが
ある。

【０００７】そこで、このような不都合を回避し、起動
信頼性を高めるために、本出願人は、歩進工程の一部を
ダブル駆動方式とする起動方法を開発した。この起動方
法では、センサレスモータの起動時に、休止時間を含ま
ずに通電方向が正から負、または、負から正に逆転する
逆励磁駆動動作を含む起動方法であって、この方法によ
れば、ステータコア中に大きな磁束密度変化幅が生じ
て、起動の死点が解消するとともに、高トルクが発生
し、磁気記録装置の起動信頼性が向上する。

【０００８】ところが、このようなダブル駆動方式にお
いては、例えば、記憶容量が大きい磁気記録装置や、ま
たは、動圧軸受（例えばオイル）のスピンドルモータを
備えた磁気記録装置のように負荷が大きいものである場
合に起動すると、ロータがあまり動かない状態で歩進シ
ーケンスが繰り返される。このとき、逆励磁駆動動作が
単一の方向で１相のコイルのみの場合には、トルクアッ
プが不十分になり、その結果、磁気記録装置の起動信頼
性が低下するという問題があった。

【０００９】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、連続的な
トルクアップを図ることにより、起動確率を向上させ、
これにより起動信頼性を向上させるとともに、起動時の
消費電力の低減が可能になるモータの起動方法を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ステータコイルに電流を供給することに
よって励磁状態となって電流磁界を発生するステータコ
アを備えた静止部材と、このステータコアに発生する電
流磁界との電磁相互作用により回転力を得るロータマグ
ネットを備えたモータの起動方法において、前記ステー
タコイルの各相に休止期間を含まないで励磁電流が逆転
する逆励磁駆動動作を順次行わせる工程と、この逆励磁
駆動動作の後に前記回転部材の回転を検出する回転検出
工程とを設け、前記回転検出工程で、当該モータの回転
数が所定回転数に達していないと判断した場合に、次の
逆励磁駆動動作を遂行するとともに、当該モータの回転
数が所定回転数を越えたと判断した場合に、次の逆励磁
駆動動作を終了させることを特徴とする。

【００１１】前記逆励磁駆動動作では、当該モータの回
転数が所定回転数に達していない場合に、次の逆励磁駆
動動作で前記励磁電流の供給時間を漸次増加させること
ができる。また、前記回転検出工程で、モータの回転数
が所定回転数に達していないと判断した場合に、順次、
前記逆励磁駆動動作と回転検出工程とが予め設定された
回数だけ繰り返されるとともに、設定回数繰り返しても
前記回転検出工程で、モータの回転数が所定回転数に達
していないと判断した場合に、前記設定回数よりも少な
い回数を設定して、前記逆励磁駆動動作と回転検出工程
とが遂行されるようにすることができる。

【００１２】

【作用】上記構成のモータの起動方法によれば、ステー
タコイルの各相に休止期間を含まないで励磁電流が逆転
する逆励磁駆動動作を行わせる工程と、この逆励磁駆動
動作の後に回転部材の回転を検出する回転検出工程とを
複数回繰り返すので、大きな磁束密度変化が発生し、モ
ータの回転起動確率が向上する。

【００１３】

【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１から図５は、本発明に
かかるスピンドルモータの起動方法の一実施例を示して
いる。図１は、本発明の起動方法が適用されるモータの
一例としてのスピンドルモータを示している。同図に示
すスピンドルモータは、ハードディスクの回転駆動用の
軸固定型のものであって、同図において、１は、モータ
の静止側部材であるシャフトであり、このシャフト１の
外周には、第１ベアリング２を介在させて、回転側部材
であるロータハブ３が回転可能に配置されている。

【００１４】ロータハブ３は、その断面形状がハット形
に形成され、内周面にヨーク４を介装してマグネット５
が装着されている。ハブ３は、基部３ａと、基部３ａの
外周に垂設された延長部３ｂと、延長部３ｂの下端に設
けられたフランジ部３ｃとから構成されていて、フラン
ジ部３ｃの上部側に複数の磁気ディスクが装着される。
シャフト１の外周面には、マグネット５に対向するよう
にして、ステータコア６が配置され、ステータコア６に
はステータコイル７が捲回されている。

【００１５】ロータハブ３の延長部３ｂの内面側には、
環状のブッシュ８が装着され、ブッシュ８とシャフト１
との間には、第２ベアリング９が介装されている。な
お、図５において符号１０で示した部分は、ステータコ
イル７（本実施例のモータでは、３相のスピンドルモー
タを示しているので、コイル７はｕ，ｖ，ｗの３相に分
けられている）に通電するためのリード線１３を導出す
る挿通孔である。そして、このように構成されたスピン
ドルモータでは、シャフト１の上下端側に、ベアリング
２，９の潤滑剤微粉末のディスク装置側への侵入を防止
するためにそれぞれ磁性流体シール部２０が設けられて
いる。

【００１６】以上のように構成されたスピンドルモータ
では、リード線１３の一端に接続される回転制御部２２
を介して、ｕ，ｖ，ｗ相からなる各コイル７に通電する
ことにより起動される。図２は、回転制御部２２の詳細
を示している。回転制御部２２は、３相のコイルｕ，
ｖ，ｗ（ステータコイル７）において、励磁電流が供給
されない休止時間に各コイルｕ，ｖ，ｗに誘起される逆
誘起起電圧（逆誘起起電流でもよい）を検知する逆起電
圧検出回路２２ａと、逆起電圧検出回路２２ａの検出信
号が入力される制御回路２２ｂと、制御回路２２ｂの出
力側に接続されたドライバー回路２２ｃおよびパワー回
路２２ｄと、シーケンサ２２ｅおよび励磁カウンタ２２
ｆ，歩進タイマ２２ｇとを有している。

【００１７】パワー回路２２ｄは、制御回路２２ｂから
の指令信号に基づいて作動するドライバー回路２２ｃか
らの出力信号を受けて、各コイルｕ，ｖ，ｗに励磁カウ
ンタ２２ｆで設定されたパターンで励磁電流を供給す
る。制御回路２２ｂは、モータ２０の起動および起動後
の定常運転の制御を逆起電圧検出回路２２ａからの信号
に基づいて行う。

【００１８】シーケンサ２２ｅは、制御回路２２ｂから
の制御信号を受けて予め設定されている歩進パターンの
励磁電流を送出するものであり、この実施例では、図３
に示すように、コイルｕ，ｖ，ｗに対して、ｕ→ｗ，
ｕ→ｖ，ｗ→ｖ，ｗ→ｕ，ｖ→ｗ，ｖ→ｗの
６つのステップが繰り返される歩進パターンが設定され
ている。

【００１９】励磁カウンタ２２ｆは、制御回路２２ｂの
信号を受けて、この信号に基づいて、シーケンサ２２ｅ
の歩進パターンを変更するものであって、例えば、これ
が１にセットされた場合には、歩進パターンは，図３に
示された〜のステップが繰り返される励磁電流をド
ライバー回路２２ｃに送出するとともに、励磁カウンタ
２２ｆが＋２にセットされた場合には、図３に示した歩
進パターンでは、ｕ→ｗ，ｗ→ｖ，ｖ→ｗのステ
ップが繰り返される励磁電流を送出する。

【００２０】歩進タイマ２２ｇは、励磁カウンタ２２ｆ
で設定された励磁電流の継続時間を制御回路２２ｂから
の信号に基づいて設定するものである。図４には、制御
回路２２ｂで実施されるモータ２０の制御フローの一例
が示され、また、図５には、起動時の同フローによって
実行される歩進工程のタイムチャートが示されている。

【００２１】図４に示す制御フローでは、制御回路２２
ｂがスタート信号を受けて作動すると、まず、ステップ
ｓ１で初期設定が行われ、励磁カウンタ２２ｆおよび歩
進タイマ２２ｇがリセットされる。次に、ステップｓ２
で励磁カウンタ２２ｆが２にセットされ、歩進タイマ２
２ｇがＴ₁時間に設定されるとともに、起動時に励磁電
流を供給する繰り返し回数ｎが設定される（本実施例で
はｎが６に設定されているが任意の整数に設定でき
る）。この励磁電流の期間は、ヘッド系（磁気ヘッド，
アームなど）又は駆動回転系（記録媒体，スピンドルモ
ータのロータハブ３など）の共振周波数を考慮して設
定，変化される。

【００２２】続くステップｓ３では、ステップｓ２で設
定された内容に基づいて、コイルｕ，ｖ，ｗに励磁電流
が供給される。ステップｓ２で設定された条件では、励
磁カウンタ２２ｆが２で、歩進タイマ２２ｇがＴ₁時間
なので、図５に示すように、各コイルにおいて、３Ｔ₁
時間ｕ→ｗ，ｗ→ｖ，ｖ→ｗと流れる励磁電流が供給さ
れることになる。

【００２３】このような励磁電流がコイルｕ，ｖ，ｗに
供給されると、図５に矢印で示すように、各相で順次休
止期間を含まないで励磁電流の方向が負から正に逆転す
る逆励磁駆動動作が行われる。この逆励磁駆動動作は、
実施例では、負から正に逆転する逆励磁駆動動作を示し
ているが、これとは逆に正から負に逆転する動作であっ
てもよい。次いで、ステップｓ４でモータが回転したか
否かが判断される。この判断は、例えば、公知の零クロ
ス方式が採用される。

【００２４】ステップｓ４でモータが回転したと判断さ
れた場合（モータが所定回転数に達した場合）には、ス
テップｓ５で通常のバイポーラ駆動（ｕ→ｗ，ｕ→ｖ，
ｗ→ｖ，ｗ→ｕ，ｖ→ｗ，ｖ→ｗの励磁電流が繰り返さ
れる）が行われ、その後加速駆動に移行する（ステップ
ｓ６）。なお、この場合のバイポーラ駆動は、通常のユ
ニポーラ駆動であってもよい。

【００２５】一方、ステップｓ４でモータが回転してい
ないと判断された場合（モータが所定回転数に達してい
ない場合）には、ステップｓ７で繰り返し回数ｎに１を
加算して、ステップｓ８で繰り返し回数ｎが６よりも大
きいか否かが判断される。ステップｓ８で繰り返し回数
ｎが６よりも小さいと判断された場合には、ステップｓ
３に戻り、再び逆励磁駆動動作が行われる。

【００２６】そして、ステップｓ８で繰り返し回数ｎが
６よりも大きいと判断された場合には、ステップｓ９で
繰り返し回数ｎが４にセットされて、ステップｓ３に戻
り、再び逆励磁駆動動作が行われる。なお、このステッ
プｓ９で設定する繰り返し回数ｎの数は、必ずしも４に
限ることはなく、ステップｓ２で設定した回数ｎの範囲
内で任意の整数が選択できる。

【００２７】さて、以上のような手順でモータを起動さ
せると、図５にそのタイムチャートを示すように、コイ
ルｕ，ｖ，ｗで順次逆励磁駆動動作がおこなわれる工程
が、最大６回繰り返され、複数の相で通電方向が休止期
間を含まないで逆転する逆励磁駆動動作が順次行われる
と、ステータコア６の磁束密度の変化幅が大きくなっ
て、大幅な連続的トルクアップが達成され、これが反復
されてモータの起動確率が大きく向上する。

【００２８】この結果、従来よりも起動電流を少なくす
ることができるため、起動時の消費電力が低下する。さ
らに、モータの回転の有無をシーケンスの途中で検出す
るので、さらに起動時の消費電力の低減が可能になる。
図６，７は、この発明にかかるモータの起動方法の他の
実施例を示しており、以下にその特徴点についてのみ説
明する。

【００２９】同図に示す実施例は、制御回路２２ｂで行
われる制御手順を異ならせた場合であって、制御回路２
２ｂがスタート信号を受けて作動すると、まず、ステッ
プｓ２０で初期設定が行われ、励磁カウンタ２２ｆおよ
び歩進タイマ２２ｇがリセットされる。次に、ステップ
ｓ２１で励磁カウンタ２２ｆが２にセットされ、歩進タ
イマ２２ｇがＴ₂時間に設定されるとともに、起動時に
励磁電流を供給する繰り返し回数ｎが設定される（本実
施例ではｎが６に設定されているが任意の整数に設定で
きる）。

【００３０】続くステップｓ２２では、ステップｓ２１
で設定された内容に基づいて、コイルｕ，ｖ，ｗに励磁
電流が供給される。ステップｓ２１で設定された条件で
は、励磁カウンタ２２ｆが２で、歩進タイマ２２ｇがＴ
₂時間なので、図７に示すように、各コイルにおいて、
３Ｔ₂時間ｕ→ｗ，ｗ→ｖ，ｖ→ｗと流れる励磁電流が
供給されることになる。

【００３１】このような励磁電流がコイルｕ，ｖ，ｗに
供給されると、図７に矢印で示すように、各相で順次休
止期間を含まないで励磁電流の方向が負から正に逆転す
る逆励磁駆動動作が行われる。この場合、最初にコイル
７に供給する励磁電流の周期は、ヘッド系または回転駆
動系の共振周波数と同一またはその分周（１／２倍，１
／３倍…）もしくは倍長（２倍，３倍…）に設定するの
が望ましく、これにより記録媒体からヘッドを効果的に
浮上させることができる。次いで、ステップｓ２３でモ
ータが回転したか否かが判断される。この判断は、上記
実施例と同様に公知の零クロス方式が採用される。

【００３２】ステップｓ２３でモータが回転したと判断
された場合には、ステップｓ２４で通常のバイポーラ駆
動が行われ、その後加速駆動に移行する（ステップｓ２
５）。一方、ステップｓ２３でモータが回転していない
と判断された場合には、ステップｓ２６で繰り返し回数
ｎが６よりも大きいか否かが判断される。ステップｓ２
６で回数ｎが６よりも小さいと判断された場合には、ス
テップｓ２７で歩進タイマ２２ｇの設定時間Ｔ₂に所定
時間ｔ（例えば、設定時間Ｔ₂が１８ｍｓ程度であれ
ば、所定時間ｔは２ｍｓ程度に設定する）を加え、ステ
ップｓ２８で繰り返し回数ｎに１を加算して、ステップ
ｓ２２に戻り、再び逆励磁駆動動作が行われる。

【００３３】この場合、ステップｓ２３でモータが回転
していないと判断されると、逆励磁駆動動作が最大６回
繰り返されることになるが、ステップｓ２７を通過する
度に歩進タイマ２２ｇの設定時間がｔだけ増加させられ
ることになり、この結果、逆励磁駆動動作で励磁電流を
供給する時間が順次増加する（図７参照）。そして、ス
テップｓ２６で繰り返し回数ｎが６よりも大きいと判断
された場合には、ステップｓ２２に戻り、再び逆励磁駆
動動作が行われる。

【００３４】ステップｓ２２に戻る際には、ステップｓ
２９において、歩進タイマ２２ｇの設定時間が９ｔだけ
減算され（ｎ＝６のときには設定時間が（３Ｔ₂＋１５
ｔ）となっており、この設定時間から９ｔ減算され
る）、また、ステップｓ３０において、繰り返し回数ｎ
が３減算される。従って、ステップｓ２２に戻ったとき
には、繰り返し回数ｎが４から開始される。

【００３５】さて、以上のような手順でスピンドルモー
タを起動させると、図７にそのタイムチャートを示すよ
うに、コイルｕ，ｖ，ｗで順次逆励磁駆動動作がおこな
われる工程が、最大６回繰り返され、しかも、繰り返さ
れる度に励磁電流の供給時間が漸次増加されるので、よ
り一層起動確率が向上する。なお、上記実施例では、本
発明の起動方法を軸固定型のスビピンドルモータに適用
した場合を例示したが、本発明の実施はこれに限定され
ることはなく、軸回転型のスピンドルモータにも適用す
ることができる。また、上記実施例では、本発明をスピ
ンドルモータの起動方法に適用した場合を例示したが、
本発明の起動方法は、スピンドルモータ以外の直流モー
タの起動にも適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかるモータの起動方法によれば、十分なトル
クアップを図ることにより、起動確率を向上させ、これ
により起動信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる起動方法が適用されるモータの
一例を示す断面図である。

【図２】図１のモータで用いられる回転制御部の機能ブ
ロック図である。

【図３】図１のモータにおける供給電流のパターンの一
例を示す説明図である。

【図４】図１の回転制御部で実行される制御手順の一例
を示すフローチャート図である。

【図５】図４の制御手順で実行される励磁電流のタイム
チャート図である。

【図６】図１の回転制御部で実行される制御手順の他の
例を示すフローチャート図である。

【図７】図６の制御手順で実行される励磁電流のタイム
チャート図である。

【符号の説明】

１シャフト（静止部材）３ロータハブ（回転部材）５マグネット６ステータコア７ステータコイル２２回転制御部２２ａ逆起電圧検出回路２２ｂ制御回路２２ｃドライバー回路２２ｄパワー回路２２ｅシーケンサ２２ｆ励磁カウンタ２２ｇ歩進タイマ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステータコイルに電流を供給することに
よって励磁状態となって電流磁界を発生するステータコ
アを備えた静止部材と、このステータコアに発生する電
流磁界との電磁相互作用により回転力を得るロータマグ
ネットを備えたモータの起動方法において、前記ステータコイルの各相に休止期間を含まないで励磁
電流が逆転する逆励磁駆動動作を順次行わせる工程と、
この逆励磁駆動動作の後に前記回転部材の回転を検出す
る回転検出工程とを設け、前記回転検出工程で、当該モ
ータの回転数が所定回転数に達していないと判断した場
合に、次の逆励磁駆動動作を遂行するとともに、当該モ
ータの回転数が所定回転数を越えたと判断した場合に、
次の逆励磁駆動動作を終了させることを特徴とするモー
タの起動方法。
【請求項２】前記逆励磁駆動動作は、当該モータの回
転数が所定回転数に達していない場合に、次の逆励磁駆
動動作で前記励磁電流の供給時間を漸次増加させること
を特徴とする請求項１記載のモータの起動方法。
【請求項３】前記回転検出工程で、モータの回転数が
所定回転数に達していないと判断した場合に、順次、前
記逆励磁駆動動作と回転検出工程とが予め設定された回
数だけ繰り返されるとともに、設定回数繰り返しても前
記回転検出工程で、モータの回転数が所定回転数に達し
ていないと判断した場合に、前記設定回数よりも少ない
回数を設定して、前記逆励磁駆動動作と回転検出工程と
が遂行されることを特徴とする請求項１または２記載の
モータの起動方法。