JPH11122977A - センサレスブラシレス直流モータ回転制御方法及び装置 - Google Patents

センサレスブラシレス直流モータ回転制御方法及び装置

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JPH11122977A
JPH11122977A JP10173211A JP17321198A JPH11122977A JP H11122977 A JPH11122977 A JP H11122977A JP 10173211 A JP10173211 A JP 10173211A JP 17321198 A JP17321198 A JP 17321198A JP H11122977 A JPH11122977 A JP H11122977A
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rotor
speed
motor
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Hyung-Cheol Kim
炯撤 金
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WiniaDaewoo Co Ltd
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Daewoo Electronics Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
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    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 センサレスブラシレス直流モータ回転制御方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 逆起電力検出器９００はロータの高速回
転時駆動された各対の相コイルから発生される逆起電力
を検出する。位置検出部１０００はロータの低速回転時
相コイルを通して流れる試験電流または駆動電流を検出
してディジタルレベルの並列電圧信号を提供する。速度
検出部２０００は逆起電力検出器により検出された逆起
電力信号に応じてロータの回転速度によるモード選択信
号を提供する。制御部はモード選択信号に基づいて所定
速度以下では検出された電圧信号に応じてスイッチング
駆動部３００に低速制御信号を印加し、所定速度以上で
は検出された逆起電力信号に応じてスイッチング駆動部
３００に高速制御信号を印加する。かくして、モータ１
００の回転速度が低速と高速との間で可変されても制御
部は最適の時点で最適の駆動電流をモータ１００の相コ
イルに提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセンサレスブラシレ
ス直流モータの駆動を制御するとき、ロータの現在角位
置を正確に検出してモータ回転制御の信頼度が高くな
り、最適の時点で最適の駆動電流を前記モータの相コイ
ルに提供してモータの駆動特性を向上する制御方法及び
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常に、センサレスブラシレス直流モー
タはビデオカセットレコーダで磁気テープ上にビデオ信
号を記録したり記録された前記信号を再生するために使
用されるヘッドドラムアセンブリのモータやテープレコ
ーダのテープを一定な速度で走行させるキャプスタンモ
ータに応用される。
【０００３】図１はセンサレスブラシレス直流モータの
位置を制御するための通常の回路部の構成を示すブロッ
ク図である。図１に示すように、前記位置制御回路部は
モータ１０に含まれるＹ結線である３個の相コイル２
０、２１及び２２のインダクタンスの変化（すなわち、
磁石ロータの回転位置）を検出するための試験電流と前
記磁石ロータを回転させるための駆動電流を前記複数の
相コイル２０，２１及び２２に提供するスイッチング駆
動部３０を含む。
【０００４】スイッチング駆動部３０を動作させるため
に制御器４０は周期が短い矩形波信号であるパイロット
信号をスイッチング駆動部３０に提供する。
【０００５】前記３個の相コイル２０，２１及び２２の
うちスイッチング駆動部３０から駆動電流が提供されな
くて（すなわち、前記磁石ロータの回転と関連して）イ
ンアクチブ(inactive)である相コイルにスイッチング駆
動部３０からの試験電流が提供されるとき、ピーク検出
器５０は前記相コイルのインダクタンス変化により変化
される前記試験電流のピーク値を検出する。このとき、
前記インダクタンス変化は大変小さいために前記試験電
流の変化も大変小さい。従って、ピーク検出器５０が前
記試験電流のピーク値を検出する前に前記変化される試
験電流は増幅器６０により増幅されなければならない。
【０００６】ピーク検出器５０により第１及び第２の一
定時点で前記各相コイルに対して検出された第１及び第
２試験電流のピーク値はサンプルホールド（sample & h
old)部７０により前記第１及び第２ピーク値の変化に関
係なく一時的にその値が維持される。
【０００７】サンプルホールド部７０により前記維持さ
れた前記第１及び第２ピーク値は比較器８０により比較
され大きい値のピーク値のみが選択される。比較器８０
により選択されたピーク値は第１ないし第３メモリ９
０，９１及び９２の指定された記憶場所に貯蔵される。
【０００８】以後、制御器４０は第１ないし第３メモリ
９０，９１及び９２に記憶されているピーク値を読んで
きてそれに基づいて磁石ロータの現在の位置を決定す
る。制御器４０は決定されたロータの位置に基づいてモ
ータを稼動するための電流スケジュールにより前記ロー
タがその次に予定された角度だけ所望の方向に回転する
ように対応する駆動制御信号をスイッチング駆動部３０
に提供する。
【０００９】前記ブラシレスモータの回転を制御するた
めの装置の一例として米国特許第５，３８２，８９０号
ではモータ制御器にコミュテーション情報を提供するた
めに動作する複数のホールセンサを含むエンコーダを有
するブラシレスモータのための集積回路駆動器が開示さ
れる。前記駆動器はホールセンサからのコミュテーショ
ン情報をデコーディングするためのコミュテーションデ
コーディング部とアナログ電流リミットを含む。
【００１０】前記した従来のモータ位置制御装置では、
モータ１０が高速で回転するとき、制御器４０は回転位
置制御に必要な情報信号をホールセンサのようなセンサ
を通して受け取ったり前記磁石ロータの回転により相コ
イル２０，２１及び２２から発生する逆起電力から抽出
した。
【００１１】一方、モータ１０が低速で回転するほど逆
起電力やセンサからの出力が弱くなり前記検出信号は正
しいロータ位置を検出するために利用され難い。すなわ
ち、低速では制御の信頼度が大きくおちてモータ１０の
速度を高速で引き上げるための過度状態の制御（強制駆
動）のみがなされた。
【００１２】低速制御を目的とした制御システムでは前
記ロータの位置判断のためのアルゴリズムが適用され低
速制御に対する信頼度が大きい反面、高速モードでは位
置判別に所要される時間により前記制御システムはモー
タの高速回転制御に対しては不適切である。
【００１３】また、センサレスブラシレス直流モータ１
０の位置や回転速度を制御するための前記装置では、前
記弱い試験電流のピーク値がピーク検出器５０により検
出される前に増幅器６０により前記試験電流が増幅され
なければならなく、第１及び第２ピーク検出器により検
出された試験電流のピーク値が比較器８０に提供される
前に前記ピーク値がサンプルホールド部７０により一定
時間の間維持されなければならないために回路が複雑に
なる。もしも、増幅器６０を配置しないとすれば試験電
流のピーク値がこれより小さい別の値と差別化されなく
て制御器４０のロータ位置判別動作の信頼度が大きくお
ちる。
【００１４】また、比較器８０により選択されたピーク
値が記憶されるメモリは比較的高価であるために前記モ
ータ回転制御回路の製造単価が上昇する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は以上
のような従来技術の問題点を解決するためのものであ
り、本発明の第１の目的はセンサレス及びブラシレス直
流モータの回転速度のような制御目標値が与えられると
き低速及び高速回転モードに応じて低速及び高速モード
制御部がそれぞれ動作され前記モータに含まれるロータ
の回転位置決定動作と前記制御目標値追従動作を実行す
るための方法及び装置を提供することにある。
【００１６】本発明の第２の目的はセンサレス及びブラ
シレス直流モータの位置制御のためにモータ駆動部に印
加される試験電流信号に対する相コイルのインダクタン
ス変化を検出して前記ロータの現在の回転位置を検出
し、前記検出された位置に基づいてモータの相コイルの
正確な電気的コミュテーション（駆動順番）を実行する
ための制御方法と装置とを提供することにある。
【００１７】本発明の第３の目的は前記モータに対する
制御目標値と現在の回転位置に応じて最適に前記コミュ
テーションを遂行して制御信頼度が向上されるモータ駆
動制御方法及び装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記第１及び第３目的を
達成するための本発明による、センサレスブラシレス直
流モータ回転制御方法は、（ａ）前記ロータの回転速度
のような命令を入力する工程と、（ｂ）工程（ａ）で入
力された命令に対して相コイルの電気的コミュテーショ
ンのためのタイミングスケジュールを決定する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）で決定されたタイミングスケジュール
により前記相コイルに試験電流を提供する工程と、
（ｄ）前記相コイルのインダクタンスの変化を検出する
工程と、（ｅ）工程（ｄ）で検出されたインダクタンス
の変化から前記ロータの最初の位置を決定する工程と、
（ｆ）工程（ｅ）で決定された前記ロータの最初の位置
に基づいて前記相コイルをコミュテーションして選択さ
れた相コイルに駆動電流を提供する工程と、（ｇ）工程
（ｆ）で提供された駆動電流に応じて前記相コイルから
発生する逆起電力または相コイルのインダクタンスの変
化を検出する工程と、（ｈ）前記相コイル信号から所定
値以上の逆起電力が検出され、パルス信号に変換された
前記検出された逆起電力が制御信号と同期されるかを判
断する工程と、（ｉ）前記パルスが前記制御信号と同期
されないと工程（ｈ）で判断されるとき、停止または低
速モード動作を実行した後、工程（ｇ）に戻る工程と、
そして（ｊ）前記パルス信号が前記制御信号と同期され
ると工程（ｈ）で判断されるとき、高速モード動作を実
行した後、工程（ｇ）に戻る工程でなされている。
【００１９】前記第１及び第３目的を達成するための本
発明による、センサレスブラシレス直流モータ回転制御
装置は、モータのロータを回転させるために前記複数の
相コイルのうち各対の相コイルに駆動電流を提供し、前
記ロータの現在の角位置を検出するために各対の相コイ
ルに試験電流を提供するための駆動手段と、前記ロータ
が所定速度以上に回転時前記駆動された各対の相コイル
から発生される逆起電力を検出して第１検出信号を提供
するための第１検出手段と、前記ロータが停止または所
定速度以下に回転時前記相コイルを通して流れる試験電
流または駆動電流を検出して第２検出信号を提供するた
めの第２検出手段と、前記第１検出手段からの第１検出
信号に応じて前記ロータの回転速度によるモード選択信
号を提供するための速度検出手段と、そして前記速度検
出手段からのモード選択信号に基づいて所定速度以下で
は前記第２検出手段からの第２検出信号に応じて前記駆
動手段に低速制御信号を印加し、前記所定速度以上では
前記第１検出手段からの第１検出信号に応じて前記駆動
手段に高速制御信号を印加するための制御手段を具備し
ている。
【００２０】前記第２及び第３目的を達成するための本
発明による、センサレスブラシレス直流モータ回転制御
方法は、（ａ）前記ロータの回転速度のような命令を入
力する工程と、（ｂ）工程（ａ）で入力された命令に対
して相コイルの電気的コミュテーションのためのタイミ
ングスケジュールを決定する工程と、（ｃ）工程（ｂ）
で決定されたタイミングスケジュールにより前記相コイ
ルに試験電流を提供する工程と、（ｄ）前記相コイルの
インダクタンスの変化を検出する工程と、（ｅ）工程
（ｄ）で検出されたインダクタンスの変化から前記ロー
タの最初の位置を決定する工程と、（ｆ）工程（ｅ）で
決定された前記ロータの最初の位置に基づいて前記相コ
イルをコミュテーションして選択された相コイルに駆動
電流を提供する工程と、（ｇ）工程（ｆ）で提供された
駆動電流に応じて前記相コイルのインダクタンスの変化
を検出する工程と、（ｈ）工程（ｇ）で検出されたイン
ダクタンス変化から前記ロータの現在位置を決定する工
程と、（ｉ）工程（ｂ）で決定されたタイミングスケジ
ュールと工程（ｈ）で決定されたロータの現在位置に基
づいて前記相コイルに該当駆動電流を提供する工程と、
そして（ｊ）工程（ｇ）に戻る工程でなされている。
【００２１】前記第２及び第３目的を達成するための本
発明による、センサレスブラシレス直流モータ回転制御
装置は、モータに含まれるロータを回転させるために前
記複数の相コイルのうち各対の相コイルに駆動電流を提
供し、前記ロータの現在の角位置を検出するために各対
の相コイルに試験電流を提供するための駆動手段と、各
対の相コイルを通して流れる正方向または逆方向の試験
電流または駆動電流に対応する電圧信号を順次に検出し
て検出された電圧信号を提供するための電圧検出手段
と、前記電圧検出手段により検出された電圧信号を所定
レベルにクランピングし、クランピングされた信号を増
幅するためのクランピング増幅手段と、前記クランピン
グ増幅手段により増幅された信号をクロック信号に応じ
て順次に直列入力してディジタルレベルの信号に並列出
力するためのシフト遅延手段と、前記シフト遅延手段か
らのディジタルレベルの並列信号に応じて前記相コイル
の電気的コミュテーションを決定して前記駆動手段を制
御するための制御手段と、そして前記制御手段からの制
御信号に応じて前記電圧検出手段により検出された電圧
信号と同期されるように前記クロック信号を発生するた
めのクロック発生手段から構成されている。
【００２２】このような構成を有する本発明による、セ
ンサレスブラシレス直流モータ回転制御方法及び装置に
おいて、前記モータの回転速度が低速と高速との間で可
変されても制御部は最適の時点で最適の駆動電流を前記
モータの相コイルに提供するためにモータの駆動特性が
向上される。また、前記相コイルを通して流れる電流に
より検出される信号がディジタル信号レベルに変換され
るために制御部は前記信号を正確に認識して前記ロータ
の現在角位置を正確に算出するためにモータ回転制御動
作の信頼度が大幅に高くなる。
【００２３】以上のような本発明の目的と別の特徴及び
長所などは次ぎに参照する本発明のいくつかの好適な実
施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の好適な実施例によるセンサレスブラシレス直流モータ
のための回転制御方法及び装置をより詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例による、センサレスブラシレス
直流モータのための回転制御装置の回路構成を示すブロ
ック図である。図２に示すように、前記制御装置はスイ
ッチング駆動部３００、電圧検出器４００、クランピン
グ増幅部４００、シフト遅延部６００、制御部７００、
そしてクロック発生器８００で構成されている。
【００２５】スイッチング駆動部３００はモータ１００
に含まれる磁石ロータ（図示せず）を回転させるために
前記Ｙ結線である３個の相コイル２００，２１０及び２
２０のうち一対の相コイルに正方向及び逆方向の駆動電
流を含んで６種の駆動電流を提供し、前記ロータの現在
の角位置を検出するために相コイル２００，２１０及び
２２０に試験電流を提供する。
【００２６】スイッチング駆動部３００の一実施例は図
２に示すように、第１ないし第６トランジスタＴ１〜Ｔ
６と第２、第４及び第６トランジスタＴ２，Ｔ４及びＴ
６のそれぞれのエミッタと接地との間に共通で連結され
た抵抗器Ｒで構成される。第１ないし第６トランジスタ
Ｔ１〜Ｔ６、第１ないし第３相コイル２００，２１０及
び２２０そして抵抗器Ｒ間の通電経路は、試験電流（ま
たは駆動電流）の経路がある一つのトランジスタ→一対
の相コイル→また一つの別のトランジスタ→抵抗Ｒ→接
地になるようになされる。ここで、順次にターンオンさ
れるトランジスタの相はＴ１−Ｔ４，Ｔ３−Ｔ２，Ｔ１
−Ｔ６，Ｔ５−Ｔ２，Ｔ３−Ｔ６，Ｔ５−Ｔ４である。
【００２７】電圧検出器４００はすべての対の相コイル
を通して流れる正方向または逆方向の６種の試験電流
（または駆動電流）に対応する電圧信号を順次に検出し
て検出された電圧信号４１０を提供する。検出された電
圧信号４１０はスイッチング駆動部３００に含まれる抵
抗Ｒの両端で測定される電圧である。
【００２８】クランピング増幅部５００はクランプ５１
０と増幅器５２０で構成される。クランプ５１０は電圧
検出器４００により検出された電圧信号４１０を所定レ
ベルにクランピングし、増幅器５２０はクランピングさ
れた信号５１１を増幅して増幅されクランピングされた
信号５２１を提供する。
【００２９】シフト遅延部６００は一実施例としてフリ
ップフロップを使用して構成し（図３参照）、シフト遅
延部６００の各遅延段階はクランピング増幅部５００に
よりクランピングされ増幅された信号５２１をクロック
信号８１０に応じて時間に対して直列に入力して時間に
対して並列に配置されるディジタルレベルの信号６１０
に変換する。
【００３０】制御部７００はシフト遅延部６００からの
ディジタルレベルの並列信号６１０を入力して前記ロー
タの現在回転位置（または角位置）を決定し、前記決定
されたロータの位置を参照して相コイル２００，２１０
及び２２０の電気的コミュテーションを決定してスイッ
チング駆動部３００に含まれる第１ないし第６トランジ
スタＴ１〜Ｔ６のターンオン／オフを制御するための制
御信号７１０を提供する。
【００３１】制御部７００は前記ロータの位置をルック
アップテーブルを参照して決定するようにマイクロプロ
セッサなどで構成される判断部、トランジスタＴ１〜Ｔ
６をターンオン／オフするためのタイミング信号を発生
するための論理組合回路そして短い周期のパイロット信
号７２０を発生するパイロット信号発生器を含む。制御
信号７１０は第１ないし第６制御信号７１１〜７１６を
含む。
【００３２】クロック発生器８００は制御部７００から
のパイロット信号７２０に基づいて電圧検出器４００に
より検出された電圧信号４１０または制御信号７１０と
同期されるクロック信号８１０を発生する。
【００３３】前記した構造を有するモータ回転制御装置
の動作を図４ないし図９を参照して説明すると次のよう
である。
【００３４】図４は図２で示した制御部からスイッチン
グ駆動部に提供されるパイロット信号の波形を示すタイ
ミング図である。図５は図２で示した電圧検出器により
検出された電圧信号の波形を示すタイミング図である。
図６は図５で示した検出された電圧信号を図２で示した
クランピング増幅部に含まれるクランプで処理した信号
の波形を示すためのタイミング図である。図７は図６で
示したクランピングされた信号を図２で示したクランピ
ング増幅部に含まれる増幅器で増幅した信号の波形を示
すタイミング図である。図８は図７で示した増幅された
信号を図２で示したシフト遅延部で処理した信号の波形
を示すタイミング図である。図９は図２で示したクロッ
ク発生器が図４で示したパイロット信号を入力して発生
するクロック信号の波形を示すタイミング図である。
【００３５】制御部７００に含まれるパイロット信号発
生器がパイロット信号７２０をスイッチング駆動部３０
０に印加するとき、スイッチング駆動部３００はモータ
１００の該当一対の相コイルに試験電流を提供し、該当
一対の相コイルはそのＮ磁極とＳ極が交互にロータに配
置された永久磁石との位置によって異なる傾きのコイル
特性（すなわち、インダクタンス変化）を示す。
【００３６】前記特性は電圧検出器４００を通してスイ
ッチング駆動部３００に含まれる抵抗器Ｒの両端に示さ
れる電圧で検出される（図５参照）。検出された電圧信
号４１０はその大きさが小さく、その要素間の差Δｔも
微少であるためにクランピング増幅部５００を通過しな
がらクランピングされ（図６参照）、増幅される（図７
参照）。増幅されクランピングされた信号５２１はディ
ジタル信号のハイ／ローレベルを有する。
【００３７】シフト遅延部６００はクランピング増幅部
５００からクランピングされ増幅された信号５２１が時
間に対して直列で入力される間、クロック信号８１０
（図９参照）に応じて時間に対して並列で配置されたデ
ィジタル信号で遅延させる（図８参照）。このとき、ク
ランピングされ増幅された信号５２１はシフトされなが
ら遅延されるためにメモリの機能も実行される。
【００３８】図３を参照するとシフト遅延部６００で
は、第１ＪＫフリップフロップＦＦ１の出力値が次の段
の第２ＪＫフリップフロップＦＦ２に提供され、このと
き第２ＪＫフリップフロップＦＦ２は次のクロック信号
８１０（図９参照）が入力されるまで現在の値を維持す
る。従って、第１ないし第６ＪＫフリップフロップＦＦ
１〜ＦＦ６はすべての対の相コイルを流れる試験電流値
が電圧検出器４００により検出されるまでクロック信号
８１０が印加されるまで現在保有している値を次の段の
ＪＫフリップフロップに続いてシフトするために別のメ
モリが必要でない。また、検出された電圧信号４１０
（すなわち、検出された試験電流）に応じてディジタル
レベルの信号６１０が時間に対して並列でシフト遅延部
６００から提供されるために（図８参照）試験検出動作
が完了されるまで待つ必要なく直ちにディジタルレベル
の並列信号６１０が利用可能である。従って、一例でビ
デオカセットレコーダのヘッドドラムアセンブリのモー
タでヘッド位置の試験検出機能を実行する時間が減少さ
れる。
【００３９】シフト遅延部６００からのディジタルレベ
ルの並列信号６１０を読み取る制御部７００は前記ロー
タの現在位置に対応するパイロット信号７２０や制御信
号７１０をスイッチング駆動部３００に印加する。
【００４０】ディジタルレベルの並列信号Ｔ１−Ｔ４，
Ｔ３−Ｔ２，Ｔ１−Ｔ６，Ｔ５−Ｔ２，Ｔ３−Ｔ６，Ｔ
５−Ｔ４の順番でトランジスタＴ１〜Ｔ６をターンオン
させるためにクロック信号８１０はパイロット信号７２
０の組合により検出された電圧信号４１０と同一の周期
で生成される。
【００４１】増幅されたクランピングされた信号５２１
がクランピング増幅部５００により生成される間、小さ
い信号が最大ローレベル以下に、大きい信号が最小ハイ
レベル以上に生成されるようにクランピング増幅部５０
０の増幅度が調節されるとき、制御部７００はディジタ
ルレベルの並列信号６１０を正確に認識して前記ロータ
の現在位置を決定する。
【００４２】電圧検出器４００により検出された電圧信
号４１０は振幅と位相角を提供し、前記振幅と位相角は
相コイルの内部抵抗とインダクタンスにより電圧降下と
位相角シフトがあるために印加された元来信号の振幅と
位相角は異なる。制御部７００は振幅と位相角をロータ
位置比較テーブルの値と比較してロータの正確な現在位
置を決定できる。この情報はモータの相コイルをコミュ
テートする、制御部７００に含まれるタイミングロジッ
ク部で帰還される。このプロセスはロータの最初の位置
決定プロセスにも適用される。
【００４３】以後、制御部７００はモータ１００の相コ
イルのコミュテーション（駆動順番）を決定する。前記
決定されたコミュテーションにより制御部７００はスイ
ッチング駆動部３００に制御信号７１０を提供してモー
タ１００を設定された回転速度で回転させる。
【００４４】図１０は本発明の別の実施例による、セン
サレスブラシレス直流モータのための回転制御装置の回
路構成を示すためのブロック図である。図１０に示すよ
うに、前記制御装置はスイッチング駆動部３００、逆起
電力検出器９００、位置検出部１０００、速度検出部２
０００、そして制御部３０００で構成される。
【００４５】スイッチング駆動部３００はモータ１００
に含まれる磁石ロータを回転させるために前記Ｙ結線で
ある３個の相コイル２００，２１０及び２２０のうち一
対の相コイルに正方向及び逆方向の駆動電流を含んで６
種の駆動電流を提供し、前記ロータの現在の角位置を検
出するために相コイル２００，２１０及び２２０で試験
電流を提供する。
【００４６】逆起電力検出器９００は前記ロータの高速
回転時前記駆動された一対の相コイルから発生する逆起
電力を検出して検出された逆起電力信号９１０を提供す
る。
【００４７】位置検出部１０００は前記ロータの停止時
または低速回転時前記相コイルを通して流れる試験電流
または駆動電流に基づいてディジタルレベルを有する電
圧信号１１００を検出する。位置検出部１０００は図２
で示した電圧検出器４００、クランピング増幅部５０
０、シフト遅延部６００そしてクロック発生器８００で
構成される。
【００４８】電圧検出器４００はすべての対の相コイル
を通して流れる正方向または逆方向の６種の試験電流
（または駆動電流）に対応される電圧信号を順次に検出
して検出された電圧信号４１０を提供する。検出された
電圧信号４１０はスイッチング駆動部３００に含まれる
抵抗Ｒの両端で測定される電圧である。
【００４９】クランピング増幅部５００はクランプ５１
０と増幅器５２０で構成される。クランプ５１０は電圧
検出器４００により検出された電圧信号４１０を所定レ
ベルにクランピングし、増幅器５２０はクランピングさ
れた信号５１１を増幅して増幅されたクランピングされ
た信号５２１を提供する。
【００５０】シフト遅延部６００は一実施例でフリップ
フロップを使用して構成し（図３参照）、シフト遅延部
６００の各遅延段階はクランピング増幅部５００により
クランピングされ増幅された信号５２１をクロック信号
８１０に応じて時間に対して直列に入力して時間に対し
て並列で配置されるディジタルレベルの信号１１００に
変換する。
【００５１】クロック発生器８００はクロック信号８１
０を発生する。
【００５２】速度検出部２０００は逆起電力検出器９０
０により検出された逆起電力信号９１０に応じて前記ロ
ータの回転速度によるモード選択信号２２１０を提供す
る。速度検出部２０００はパルス変換器２１００と同期
比較器２２００で構成される。
【００５３】パルス変換器２１００は逆起電力検出器９
００により検出された逆起電力信号９１０をパルス信号
に変換してパルス信号２１１０を提供する。同期比較器
２２００はパルス変換器２１００からのパルス信号２１
１０が制御部３０００からスイッチング駆動部３００に
提供される制御信号と同期されるかを判断して前記両者
の信号が同期状態にないと低速モードであると判別して
低速モード選択信号２２１１を提供し、同期状態にある
と高速モードであると判別して高速モード選択信号２２
１２を提供する。モード選択信号２２１０は低速モード
選択信号２２１１と高速モード選択信号２２１２を含
む。
【００５４】制御部３０００は低速モード制御部３１０
０と高速モード制御部３２００で構成される。低速モー
ド制御部３１００は同期比較器２２００からの低速モー
ド選択信号２２１１にイネーブルされ所定速度以下（未
満）では位置検出部１０００からのディジタルレベルの
並列信号１１００に応じてスイッチング駆動部３００に
低速制御信号３１１０を印加する。高速モード制御部３
２００は同期比較器２２００からの高速モード選択信号
２２１２にイネーブルされ前記所定速度以上では逆起電
力検出器９００により検出された逆起電力信号９１０に
応じてスイッチング駆動部３００に高速制御信号３２１
０を印加する。
【００５５】位置検出部１０００に含まれるクロック発
生器８００は制御部３０００に含まれる低速モード制御
部３１００からのパイロット信号３１２０に基づいて電
圧検出器４００により検出された電圧信号４１０または
低速制御信号３１１０と同期されるクロック信号８１０
を発生する。
【００５６】図１１Ａないし図１１Ｄのタイミング図を
参照して図１２及び図１３の流れ図により図１０で示し
たモータ回転制御装置によりモータの回転を制御するた
めの手順を次に記述する。
【００５７】図１１Ａは図１０で示した相コイルで発生
される逆起電力の波形を示すタイミング図である。図１
１Ｂは図１０で示した低速モード制御部からスイッチン
グ駆動部に提供される低速制御信号の波形を示すタイミ
ング図である。図１１Ｃは図１０で示した高速モード制
御部からスイッチング駆動部に提供される高速制御信号
の波形を示すタイミング図である。図１１Ｄは図１０で
示した同期比較器から低速モード制御部または高速モー
ド制御部に提供されるモード選択信号の波形を示すタイ
ミング図である。図１２及び図１３は図１０で示した制
御装置により実行される制御方法を説明する流れ図であ
る。
【００５８】例えば、ビデオカセットレコーダなどの装
置で、使用者が操作キーで記録、再生または巻き戻しな
ど所望の動作モードを選択するとき、ヘッドドラムアセ
ンブリに含まれるセンサレスブラシレス直流モータ１０
０の回転速度などのような使用者の命令がビデオカセッ
トレコーダの制御部３０００に入力される（ステップＳ
１０）。
【００５９】ステップＳ１０で入力された命令に対して
制御部３０００はモータ１００に含まれる相コイル２０
０，２１０及び２２０の電気的コミュテーションのため
のタイミングスケジュールを決定する（ステップＳ２
０）。
【００６０】ステップＳ２０で決定されたタイミングス
ケジュールにより制御部３０００がパイロット信号３１
２０をスイッチング駆動部３００に印加する間、スイッ
チング駆動部３００はすべての対の相コイルに正方向ま
たは逆方向の試験電流を提供する（ステップＳ３０）。
【００６１】ステップＳ３０で提供された試験電流に応
じて位置検出部１０００はスイッチング駆動部３００の
抵抗器Ｒの両端に示される電圧を検出する。相コイルの
インダクタンス変化により検出される試験電流（すなわ
ち、検出された電圧信号４１０（図２参照）も大きさと
位相シフトで変化する。位置検出部１０００は検出され
た電圧信号４１０をクランピングし増幅する。増幅され
クランピングされた信号１１００は順次にシフト遅延部
６００に入力され、クロック信号８１０によりその信号
要素が時間に対して並列で配置されたディジタルレベル
の信号１１００に変換される（ステップＳ４０）。
【００６２】制御部３０００はステップＳ４０で変換さ
れたディジタルレベルの並列信号１１００に基づいてロ
ータの最初の位置を決定する（ステップＳ５０）。
【００６３】ステップＳ５０で決定された前記ロータの
最初の位置に基づいて制御部３０００は相コイル２０
０，２１０及び２２０をスイッチング駆動部３００を通
してコミュテーションして選択された駆動コイルの相に
駆動電流を提供する（ステップＳ６０）。
【００６４】ステップＳ６０で提供された駆動電流に応
じて逆起電力検出器９００は現在駆動される一対の相コ
イルから発生される逆起電力を検出し（図１１Ａ参
照）、位置検出部１０００はステップＳ４０で説明され
た手順により駆動された相コイルのインダクタンス変化
をディジタルレベルの並列信号１１００で検出する（図
８参照）（ステップＳ７０）。
【００６５】ステップＳ７０で検出された逆起電力信号
９１０はパルス変換器２１００によりパルス信号２１１
０に変換され同期比較器２２００に提供される。同期比
較器２２００はパルス信号２１１０が制御部３０００か
らスイッチング駆動部３００に提供される制御信号３１
１０または３２１０と同期されるかを比較する（ステッ
プＳ８０）。
【００６６】前記ロータが停止状態であるか低速で回転
するとき、前記相コイルから逆起電力が発生しないか発
生してもその信号レベルが小さいために（図１１Ａ参
照）同期比較器２２００に前記制御信号のみが入力され
る。すなわち、パルス信号２１１０が前記制御信号と同
期されないとステップＳ８０で判断されるとき、同期比
較器２２００はこの状態を停止または低速回転モードで
あると判断して低速モード制御部３１００に低速モード
選択信号２２１１（図１１Ｄ参照）を印加する（ステッ
プＳ９０）。
【００６７】従って、低速モード制御部３１００はステ
ップＳ７０で検出されたディジタルレベルの並列信号１
１００に基づいて前記ロータの現在回転位置（すなわ
ち、角位置）を決定する（ステップＳ１００）。
【００６８】低速モード制御部３１００はステップＳ２
０で決定されたタイミングスケジュールとステップＳ１
００で決定された前記ロータの現在位置に基づいてスイ
ッチング駆動部３００に低速制御信号３１１０（図１１
Ｂ参照）を印加してスイッチング駆動部３００が選択さ
れた相コイルの対に該当駆動電流を提供する（ステップ
Ｓ１１０）。以後、手順はステップＳ７０に戻る。
【００６９】一方、前記ロータが高速に回転するとき、
前記相コイルから逆起電力が所定値以上の信号レベルに
発生されるために逆起電力検出器９００により検出され
た逆起電力信号９１０（図１１Ａ参照）がパルス変換器
２１００を正常的に駆動させ信号レベルが大きいパルス
信号２１１０が発生される。すなわち、パルス信号２１
１０が前記制御信号と同期されるとステップＳ８０で判
断されるとき、同期比較器２２００はこの状態を高速モ
ードであると判断して高速モード制御部３２００に高速
モード選択信号２２１２（図１１Ｄ参照）を印加する
（ステップＳ１２０）。
【００７０】従って、高速モード制御部３２００はステ
ップＳ７０で検出された逆起電力信号９１０に基づいて
前記ロータの現在回転位置を決定する（ステップＳ１３
０）。
【００７１】高速モード制御部３２００はステップＳ２
０で決定されたタイミングスケジュールとステップＳ１
３０で決定された前記ロータの現在位置に基づいてスイ
ッチング駆動部３００に高速制御信号３２１０（図１１
Ｃ参照）を印加してスイッチング駆動部３００が選択さ
れた相コイルの対に該当駆動電流を提供する（ステップ
Ｓ１４０）。以後手順はステップＳ７０に戻る。
【００７２】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明の一実施
例によるセンサレスブラシレス直流モータのための回転
制御方法及び装置は、前記ロータの現在位置を決定する
ために６種の試験電流をすべての相コイルの対に提供す
るとき、前記相コイルのインダクタンスの変化によりも
たらされる試験電流の振幅と位相角シフトでの変化を電
圧検出器を通して電圧信号に検出する。前記検出された
電圧信号はクランピングされ増幅されその要素がそれぞ
れディジタル信号のハイまたはローレベルを有し、前記
検出された電圧信号の要素間の大きさの差が明確に区別
される。従って、制御部は前記信号を正確に認識して前
記ロータの現在位置を正確に算出するためにモータ回転
制御動作の信頼度が大幅に高くなる。
【００７３】また、前記検出された電圧信号を貯蔵する
ためにシフト遅延回路を使用するために高価なメモリを
使用する従来のモータ回転制御装置と比較するとき、前
記制御装置の製造単価が節減される。
【００７４】本発明の別の実施例によるセンサレスブラ
シレス直流モータのための回転制御方法及び装置では、
前記ロータが所定速度以下に回転するとき同期比較器に
より低速モード制御部が動作され、前記所定速度以上に
ロータが回転するとき高速モード制御部が動作されロー
タの回転速度によりロータの現在位置決定とモータの駆
動制御動作が実行される。従って、モータが低速から高
速にまたは高速から低速に回転しても制御部の制御動作
によりいつも最適の時点で最適の駆動電流が前記モータ
の相コイルに提供されるためにモータの駆動特性が向上
される。また、前記モータを駆動し制御するための装置
の信頼度が大幅に高くなる。
【００７５】本発明を実施例によって詳細に説明した
が、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属す
る技術分野において通常の知識を有するものであれば本
発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正また
は変更できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサレスブラシレス直流モータのための通常
の回転制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による、センサレスブラシレ
ス直流モータのための回転制御装置の回路構成を示すブ
ロック図である。
【図３】本発明によるシフト及び遅延部の一実施例の回
路構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図２で示した制御部からスイッチング駆動部に
提供されるパイロット信号の波形を示すタイミング図で
ある。
【図５】図２で示した電圧検出器により検出された電圧
信号の波形を示すタイミング図である。
【図６】図５で示した検出された電圧信号を図２で示し
たクランピング増幅部に含まれるクランプで処理した信
号の波形を示すためのタイミング図である。
【図７】図６で示したクランピングされた信号を図２で
示したクランピング増幅部に含まれる増幅器で増幅した
信号の波形を示すタイミング図である。
【図８】図７で示した増幅された信号を図２で示したシ
フト遅延部で処理した信号の波形を示すタイミング図で
ある。
【図９】図２で示したクロック発生器が図４で示したパ
イロット信号を入力して発生するクロック信号の波形を
示すタイミング図である。
【図１０】本発明の別の実施例による、センサレスブラ
シレス直流モータのための回転制御装置の回路構成を示
すためのブロック図である。
【図１１】Ａは図１０で示した相コイルで発生される逆
起電力の波形を示すタイミング図である。Ｂは図１０で
示した低速モード制御部からスイッチング駆動部に提供
される低速制御信号の波形を示すタイミング図である。
Ｃは図１０で示した高速モード制御部からスイッチング
駆動部に提供される高速制御信号の波形を示すタイミン
グ図である。Ｄは図１０で示した同期比較器から低速モ
ード制御部または高速モード制御部に提供されるモード
選択信号の波形を示すタイミング図である。
【図１２】図１０で示した制御装置により実行される制
御方法を説明する流れ図である。
【図１３】同じく、図１０で示した制御装置により実行
される制御方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１００ モータ ２００，２１０，２２０ 第１、第２及び第３相コイル ３００ スイッチング駆動部 ４００ 電圧検出器 ５００ クランピング増幅器 ６００ シフト遅延部 ７００ 制御部 ８００ クロック発生器 ９００ 逆起電力検出器 １０００ 位置検出部 ２０００ 速度検出部 ３０００ 制御部

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の相コイルを有するステータと、Ｎ
    極とＳ極が交互に配置された複数のマグネティックポー
    ルを有するロータを含むセンサレスブラシレス直流モー
    タの回転制御方法において、 （ａ）前記ロータの回転速度のような命令を入力する工
    程と、 （ｂ）工程（ａ）で入力された命令に対して相コイルの
    電気的コミュテーションのためのタイミングスケジュー
    ルを決定する工程と、 （ｃ）工程（ｂ）で決定されたタイミングスケジュール
    により前記相コイルに試験電流を提供する工程と、 （ｄ）前記相コイルのインダクタンスの変化を検出する
    工程と、 （ｅ）工程（ｄ）で検出されたインダクタンスの変化か
    ら前記ロータの最初の位置を決定する工程と、 （ｆ）工程（ｅ）で決定された前記ロータの最初の位置
    に基づいて前記相コイルをコミュテーションして選択さ
    れた相コイルに駆動電流を提供する工程と、 （ｇ）工程（ｆ）で提供された駆動電流に応じて前記相
    コイルから発生する逆起電力または相コイルのインダク
    タンスの変化を検出する工程と、 （ｈ）前記相コイルから所定値以上の逆起電力が検出さ
    れ、パルス信号に変換された前記検出された逆起電力が
    制御信号と同期されるかを判断する工程と、 （ｉ）前記パルス信号が前記制御信号と同期されないと
    工程（ｈ）で判断されるとき、停止または低速モード動
    作を実行した後、工程（ｇ）に戻る工程と、そして （ｊ）前記パルス信号が前記制御信号と同期されると工
    程（ｈ）で判断されるとき、高速モード動作を実行した
    後、工程（ｇ）に戻る工程でなされることを特徴とする
    センサレスブラシレス直流モータ回転制御方法。
  2. 【請求項２】 前記工程（ｅ）はモータの相コイルを流
    れる電流から検出された電圧信号の振幅と位相角をロー
    タ位置比較テーブルでの値と比較してロータの現在位置
    を決定することを特徴とする請求項１に記載のセンサレ
    スブラシレス直流モータ回転制御方法。
  3. 【請求項３】 前記工程（ｉ）は、 （ｉ−１）前記パルス信号が前記制御信号と同期されな
    いと工程（ｈ）で判断されるとき、停止または低速モー
    ドであると判断する工程と、 （ｉ−２）工程（ｇ）で検出されたインダクタンスの変
    化から前記ロータの現在位置を決定する工程と、そして （ｉ−３）工程（ｂ）で決定されたタイミングスケジュ
    ールと工程（ｉ−２）で決定された前記ロータの現在位
    置に基づいて前記コイルに該当駆動電流を提供する工程
    でなされることを特徴とする請求項１に記載のセンサレ
    スブラシレス直流モータ回転制御方法。
  4. 【請求項４】 前記工程（ｉ−２）は、モータの相コイ
    ルを流れる電流から検出された電圧信号の振幅と位相角
    をロータ位置比較テーブルでの値と比較してロータの現
    在位置を決定することを特徴とする請求項３に記載のセ
    ンサレスブラシレス直流モータ回転制御方法。
  5. 【請求項５】 前記工程（ｊ）は、 （ｊ−１）前記パルス信号が前記制御信号と同期される
    と工程（ｈ）で判断されるとき、高速モードであると判
    断する工程と、 （ｊ−２）前記パルス信号から前記ロータの現在位置を
    決定する工程と、そして （ｊ−３）工程（ｂ）で決定されたタイミングスケジュ
    ールと工程（ｊ−２）で決定された前記ロータの現在位
    置に基づいて前記コイルに駆動電流を提供する工程でな
    されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサレ
    スブラシレス直流モータ回転制御方法。
  6. 【請求項６】 前記インダクタンス変化を検出する工程
    は、 各対の相コイルを通して流れる正方向または逆方向の駆
    動電流に対応する電圧信号を順次に検出する工程と、 前記検出された電圧信号を所定レベルにクランピング
    し、クランピングされた信号を増幅する工程と、そして
    増幅された信号をクロック信号に応じて順次に直列入力
    してディジタルレベルの信号に並列出力する工程でなさ
    れていることを特徴とする請求項１に記載のセンサレス
    ブラシレス直流モータ回転制御方法。
  7. 【請求項７】 複数の相コイルを有するステータと、Ｎ
    極とＳ極が交互に配置された複数のマグネティックポー
    ルを有するロータを含むセンサレスブラシレス直流モー
    タの回転制御方法において、 （ａ）前記ロータの回転速度のような命令を入力する工
    程と、 （ｂ）工程（ａ）で入力された命令に対して相コイルの
    電気的コミュテーションのためのタイミングスケジュー
    ルを決定する工程と、 （ｃ）工程（ｂ）で決定されたタイミングスケジュール
    により前記相コイルに試験電流を提供する工程と、 （ｄ）前記相コイルのインダクタンスの変化を検出する
    工程と、 （ｅ）工程（ｄ）で検出されたインダクタンスの変化か
    ら前記ロータの最初の位置を決定する工程と、 （ｆ）工程（ｅ）で決定された前記ロータの最初の位置
    に基づいて前記相コイルをコミュテーションして選択さ
    れた相コイルに駆動電流を提供する工程と、 （ｇ）工程（ｆ）で提供された駆動電流に応じて前記相
    コイルのインダクタンスの変化を検出する工程と、 （ｈ）工程（ｇ）で検出されたインダクタンス変化から
    前記ロータの現在位置を決定する工程と、 （ｉ）工程（ｂ）で決定されたタイミングスケジュール
    と工程（ｈ）で決定されたロータの現在位置に基づいて
    前記相コイルに該当駆動電流を提供する工程と、そして （ｊ）工程（ｇ）に戻る工程でなされていることを特徴
    とするセンサレスブラシレス直流モータ回転制御方法。
  8. 【請求項８】 前記インダクタンス変化を検出する工程
    は、 各対の相コイルを通して流れる正方向または逆方向の駆
    動電流に対応する電圧信号を順次に検出する工程と、 前記検出された電圧信号を所定レベルにクランピング
    し、クランピングされた信号を増幅する工程と、そして
    前記増幅された信号をクロック信号に応じて順次に直列
    入力してディジタルレベルの信号に並列出力する工程で
    なされていることを特徴とする請求項７に記載のセンサ
    レスブラシレス直流モータ回転制御方法。
  9. 【請求項９】 前記インダクタンスの変化からロータの
    位置を決定する工程は、モータの相コイルを流れる電流
    から検出された電圧信号の振幅と位相角をロータ位置比
    較テーブルでの値と比較してロータの現在位置を決定す
    ることを特徴とする請求項７に記載のセンサレスブラシ
    レス直流モータ回転制御方法。
  10. 【請求項１０】 複数の相コイルを有するステータと、
    Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数のマグネティックポ
    ールを有するロータを含むセンサレスブラシレス直流モ
    ータの回転制御装置において、 前記ロータを回転させるために前記複数の相コイルのう
    ち各対の相コイルに駆動電流を提供し、前記ロータの現
    在の角位置を検出するために各対の相コイルに試験電流
    を提供するための駆動手段と、 前記ロータが所定速度以上に回転時前記駆動された各対
    の相コイルから発生される逆起電力を検出して第１検出
    信号を提供するための第１検出手段と、 前記ロータが停止または所定速度以下に回転時前記相コ
    イルを通して流れる試験電流または駆動電流を検出して
    第２検出信号を提供するための第２検出手段と、 前記第１検出手段からの第１検出信号に応じて前記ロー
    タの回転速度によるモード選択信号を提供するための速
    度検出手段と、そして前記速度検出手段からのモード選
    択信号に基づいて所定速度以下では前記第２検出手段か
    らの第２検出信号に応じて前記駆動手段に低速制御信号
    を印加し、前記所定速度以上では前記第１検出手段から
    の第１検出信号に応じて前記駆動手段に高速制御信号を
    印加するための制御手段を具備することを特徴とするセ
    ンサレスブラシレス直流モータ回転制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記速度検出手段は、 前記第１検出手段からの第１検出信号をパルス信号に変
    換するためのパルス変換手段と、そして前記パルス変換
    手段からのパルス信号と制御手段とからの制御信号の同
    期状態を比較して前記両者の信号が同期状態にないと低
    速モードであると判別して低速モード選択信号を提供
    し、同期状態にあると高速モードであると判別して高速
    モード選択信号を提供するための同期比較手段を含んで
    なることを特徴とする請求項１０に記載のセンサレスブ
    ラシレス直流モータ回転制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記第２検出手段は、 各対の相コイルを通して流れる正方向または逆方向の試
    験電流または駆動電流に対応する電圧信号を順次に検出
    して検出された電圧信号を提供するための電圧検出手段
    と、 前記電圧検出手段により検出された電圧信号を所定レベ
    ルにクランピングし、クランピングされた信号を増幅す
    るためのクランピング増幅手段と、 前記制御手段からの制御信号に応じて前記電圧検出手段
    により検出された電圧信号と同期されるようにクロック
    信号を発生するためのクロック発生手段と、そして前記
    クランピング増幅手段により増幅された信号をクロック
    信号に応じて順次に直列入力してディジタルレベルの信
    号に並列出力するためのシフト遅延手段を含んでなるこ
    とを特徴とする請求項１０に記載のセンサレスブラシレ
    ス直流モータ回転制御装置。
  13. 【請求項１３】 複数の相コイルを有するステータと、
    Ｎ極とＳ極が交互に配置された複数のマグネティックポ
    ールを有するロータを含むセンサレスブラシレス直流モ
    ータの回転制御装置において、 前記ロータを回転させるために前記複数の相コイルのう
    ち各対の相コイルに駆動電流を提供し、前記ロータの現
    在の角位置を検出するために各対の相コイルに試験電流
    を提供するための駆動手段と、 各対の相コイルを通して流れる正方向または逆方向の試
    験電流または駆動電流に対応する電圧信号を順次に検出
    して検出された電圧信号を提供するための電圧検出手段
    と、 前記電圧検出手段により検出された電圧信号を所定レベ
    ルにクランピングし、クランピングされた信号を増幅す
    るためのクランピング増幅手段と、 前記クランピング増幅手段により増幅された信号をクロ
    ック信号に応じて順次に直列入力してディジタルレベル
    の信号に並列出力するためのシフト遅延手段と、 前記シフト遅延手段からのディジタルレベルの並列信号
    に応じて前記相コイルの電気的コミュテーションを決定
    して前記駆動手段を制御するための制御手段と、そして
    前記制御手段からの制御信号に応じて前記電圧検出手段
    により検出された電圧信号と同期されるように前記クロ
    ック信号を発生するためのクロック発生手段から構成さ
    れていることを特徴とするセンサレスブラシレス直流モ
    ータ回転制御装置。
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