KR100295029B1 - 모터구동회로 - Google Patents

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KR100295029B1
KR100295029B1 KR1019930023188A KR930023188A KR100295029B1 KR 100295029 B1 KR100295029 B1 KR 100295029B1 KR 1019930023188 A KR1019930023188 A KR 1019930023188A KR 930023188 A KR930023188 A KR 930023188A KR 100295029 B1 KR100295029 B1 KR 100295029B1
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요한네스페트루스마리아바흘만
헨리쿠스마리누스반호우트
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 고정자(stator) 권선(25,26,27)을 구비한 고정자 및 영구 자석 회전자(rotor)를 갖춘 전기 모터(7)를 구동하는 모터 구동 회로(9)에 관한 것이다. 모터 구동 회로(9)의 공급 전압이 단절되며, 비상 신호가 신호 발생기(36)에 의해 발생된다.
상기 비상 제어 신호는 모터로부터 전기에너지를 추출하여 보조 회로(8)에 추출된 에너지를 공급하는 보조 전원 공급 회로를 활성화 시킨다. 보조 전원 공급 회로는 전자 전송 회로의 스위치(25a,25b,26a,26b,27a,27b)를 브릿지 하는 플라이(fly) 백 다이오드(25c,25d,26c,26d,27c,27d)에 의해 형성되는 정류 회로를 구비한다. 상기 구동 회로는 고정자 권선(25,26,27)을 브릿지하는 단락-회로 스위치(25e,26e,27e)를 구비한다. 비상 제어 신호에 응답하여 단락-회로 수단(37)은 일시적이면서 간헐적으로 단락 회로가 되는 고정자 권선(25,26,27)을 야기한다. 결과적으로, 커패시터가 충전된다. 커패시터(32)에 저장된 에너지는 단절된 구동 회로에 전원 공급을 하자마자 일시적으로 보조 회로(8)를 공급하는데 사용된다. 구동 회로가 하드 디스크 구동과 관련하여 사용되면, 보조 전원 공급 회로에 의해 공급되는 에너지는 자기 헤드(3)를 유휴 위치로 이용하는데 사용된다.

Description

모터 구동 회로
제1도는 본 발명에 따른 판독 및 기록장치의 실시예를 도시한 도면.
제2도는 본 발명에 따른 모터 구동 회로의 실시예를 도시한 도면.
제3도는 제2도에 도시한 모터 구동 회로에서 사용된 회로를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 디스크 2 : 자기기록층
3 : 자기헤드 5 : 작동기(actuator)
7 : 전기모터 25,26,27 : 고정자 권선
32 : 커패시터
본 발명은 하나 이상의 고정자(stator)권선을 구비한 고정자 및 영구 자석 회전자(rotor)를 갖춘 전기모터를 구동하는 모터 구동 회로에 관한 것이며, 상기 모터 구동 회로는 고정자 권선을 여기하는 여기회로를 구비하며, 고정자 권선의 여기의 부족을 나타내는 비상 제어 신호를 발생하는 신호 발생 회로 및 비상 제어 신호에 응답하여 모터로부터 전기에너지를 추출하여 추출된 에너지를 보조 회로에 공급하는 보조 전원 공급 회로에 관한 것이며, 상기 보조 전원 공급 회로는 적어도 하나의 고정자 권선과 보조 회로 사이에 삽입된 정류 회로를 구비하고 있다.
본 발명은 또한 기록층을 갖춘 디스크를 회전 형태로 구동하는 모터를 구비한 데이타 판독 및/또는 기록과, 기록층과 반대로 배치되며 디스크와 관련된 방사 방향으로 이동 가능한 판독 기록 헤드와 상기 헤드를 이동시키는, 작동기(actuator), 상기 작동기를 동작하는 위치 제어 수단과, 전술한 바와 같은 구동 회로에 관한 것이며, 모터의 에너지 공급용 위치 제어 수단은 보조 전원 공급 회로에 접속되며, 위치 제어 수단은 비상 제어 신호에 응답하여 유휴 위치로 이동되도록 자기헤드를 야기시킴으로써 배치된다.
소위 말하는 자기 하드 디스크 구동 형태의 데이타 판독 및/또는 기록 장치 뿐아니라 상기 형태의 모터 구동 회로는 US4,371,903 에 공지되어 있다.
서두에서 규정된 형태의 모터 구동 회로의 사용은 자기 하드 디스크 구동에 특히 관련되어 있다. 하드 디스크 구동에 있어서, 에어 쿠션은 디스크의 고속 회전의 결과로 판독/기록 헤드 및 디스크 사이에서 개선되므로 상기 헤드와 디스크 사이의 기계적 접속을 피한다. 구동 모터가 전원 단절의 결과로서 비동작되면, 모터의 r.p.m 과 디스크의 회전 속도가 감소된다. 모터가 비동작 되는 경우 헤드를 디스크에 접속시키지 않기 위해서 상기 헤드는 디스크 속도가 임계값 이하로 떨어지기 전에 전기적으로 구동된 작동기에 의해 유휴 상태로 이동한다. 필요로 하는 전력은 전원 단절의 경우에 발전기로 사용되는 구동 모터로부터 추출된다.
일반적으로, 모터 구동 회로 및 논리 회로는 양호하게도 동일한 공급 전압을 갖는다. 논리 회로에서 열 분산을 감소시키기 위해, 몇볼트 정도의 저전압이 논리 회로의 공급 전압에 대해 양호하게 선택된다. 사용된 모터가 이들 저 전압에 대해 설계되면, 문제점으로는 발생된 전압이 단지 몇볼트이므로 작동기에 대해 너무 낮게되는 발전기가 헤드를 이동시킴으로써 동작되는 것처럼 작용하는 동안에 모터에 의해 발생된 전압을 야기한다는 문제점이 있다. 그러나, 유효 전압은 정류 회로에 포함된 다이오드에 걸쳐 비교적 많은 전압 강하의 결과로 상당히 작게 된다. 본 발명의 목적은 모터가 비동작 하자마자 상당히 높은 전압 레벨을 갖는 전기에너지가 모터로부터 추출되는 모터 구동 회로를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 서두에서 정의된 모터 구동 회로에 의해 이루어지며, 상기 구동 회로는 정류 회로에 접속된 적어도 하나의 고정자 권선을 단락-회로화 시키는 단락-회로 수단과 일시적이면서 간헐적으로 단락-회로화되는 정류 회로에 접속된 고정자 권선을 야기하는 단락-회로 수단에 접속되는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
고정자 권선이 단락-회로가 됨으로써, 고정자 권선내의 전류는 비교적 큰 값으로 증가한다. 단락-회로 상태가 종료되는 순간에 큰 전압은 이용가능한 자기-유도에 의해 고정자 권선내에서 유도된다.
본 발명은 도면을 참고로 이후에 또한 설명된다.
제 1 도는 데이타 판독 및 기록 장치의 실시예를 도시하고 있다. 도시된 장치는 통상적으로 자기 하드 디스크 구동 장치라고 부르는 것과 관련이 있다. 상기 장치는 모터(7)에 의해 회전되는 디스크를 구비하고 있다. 디스크(1)는 자기 기록층(2)에 의해 덮혀 있다. 데이타는 일반적으로 화살표(4)로 표시된 방향내의 디스크와 관련하여 방사형으로 이동 가능한 자기헤드(3)에 의해 자기층(2)을 기록 및 판독한다. 헤드(3)가 이동하면, 그것은 작동기(5)의 도움으로 구동된다. 작동기(5)는 비상 제어 신호에 응답하여 작동기(5)를 제어하는 통상의 형태인 위치 제어 수단(8)에 의해 제어되므로 상기 헤드(3)는 유휴 상태로 이동하여 그것은 기록층(2)과 접촉할 수 없도록 한다.
비상 제어 신호는 모터(7)의 전원 단절을 야기할때 보통 발생된다. 결과적으로, 디스크의 r.p.m은 강하한다. 디스크(1)의 r.p.m 이 떨어짐에 따라, 회전 디스크(1) 및 헤드(3)사이의 에어 쿠션은 더이상 유지되지 않는다. 모터의 전원이 단절됐을 때 유휴위치로 헤드를 이동시킴으로써, 헤드(3)는 기록층에 대한 접촉 및 상기층과 그 자체에 대한 손상이 없게 된다.
비상 제어 신호의 발생 뿐아니라 위치 제어 수단의 상세한 기술에 있어서, 기준은 EP-A 0 224 378, GB-A 2 121 589 및 US 4,371,903 으로 이루어지며, 상기 문헌은 참고문헌과 상호 협조하도록 고려된다.
모터(7)는 축(6)을 중심으로 회전하는 디스크(1)를 구동하는 영구 자석 DC 모터이다. 이러한 모터는 하나 이상의 고정자 권선을 갖춘 고정자 및 영구 자석 회전자를 구비한다. 모터(7)는 모터 구동 회로(9)에 의해 동작한다. 게다가, 모터 구동 회로(9)는 비상 제어 신호를 발생하며, 위치 제어 수단(8)에 대해 신호선(10)을 통하여 동일하게 인가된다. 더우기, 위치 제어 수단(8)은 공급선(11,12)을 통하여 모터 구동 회로(9)로부터 공급된다.
제 2 도는 모터 구동 회로(9)의 실시예를 상세히 묘사하고 있다. 모터 구동 회로(9)는 포지티브 공급 터미널(20)과 네거티브 공급 터미널(21)을 구비하며, 상기 모터 구동 회로를 공급하는 DC 전압원에 접속된다. 스타 배치에 있어서, 모터 구동 회로(9)는 또한 모터(7)의 고정자 권선(25,26,27) 각각에 접속되는 3개의 출력 터미널(22,23,24)을 구비한다. 고정자 권선의 스타(star)점은 도면번호(28)에 의해 표시되며, 양호하게도 접지 전위로 접속된다. 고정자 권선(25)은 전기 스위치(25a)에 의해 포지티브 공급 터미널(20)과 전기 스위치(25b)에 의한 네거티브 공급 터미널(21)에 접속된다. 고정자 권선(26)은 전기 스위치 (26a)에 의해 포지티브 공급 터미널(20)과 전기 스위치(26b)에 의해 네거티브 공급 터미널(21)에 접속된다. 고정자 권선(27)은 전기 스위치(27a)에 의해 포지티브 공급 터미널(20)과 전기 스위치(27b)의 의해 네거티브 공급 터미널(21)에 접속된다. 스위치(25a,25b,26a,26b,27a,27b)는 전도성을 띠게 되며, 필요로 하는 제어 신호(S1, ... S6)를 발생하는 통신 회로(29)에 의해 차단된다. 통신 회로(29)는 싸이클 패턴에 따라 스위치들을 동작시키는 통상의 형태가 되며, 고정자 권선은 영구 자석 회전자의 회전 운동이 효과적이 됨으로써 회전의 자기장을 발생하는 전류를 갖추고 동작된다. 정류 순간은 통상적으로 브러쉬가 없는 DC 모터와 같은 회전자 위치에 따라 결정된다. 그러면, 회전자 위치는 회전하는 회전자에 따라 설치된 자기 센서의 도움으로 결정된다. 또한, 회전자 위치는 회전자에 의해 고정자 권선내에 유도된 카운터-기전력을 근거로 하여 결정된다. 또한, 정류순간은 통상적인 동기화 모터와 같은 회전자 위치와는 무관하다. 스위치(25b,26b,27b)는 통상적으로 플라이 백 다이오드(25c,26c,27c)로 부르는 것에 의해 브릿지 된다. 상기 스위치(25a,25b)사이의 정션(junction)(30)은 커패시터(32)의 터미널(31)에 대하여 플라이 백 다이오드(25d)를 통하여 접속된다. 커패시터(32)의 다른 터미널(33)은 네거티브 공급 터미널(21)에 접속된다. 스위치(26a,16b)사이의 정션(34)은 또한 플라이 백 다이오드(26d)를 통하여 터미널(31)에 접속된다. 또한, 스위치(27a,27b)사이의 접속(35)은 플라이 백 다이오드(27b)를 통하여 터미널(31)에 접속된다. 게다가, 포지티브 공급 터미널(20)은 다이오드(36)를 통하여 터미널(31)에 접속된다.
터미널(31,33)은 또한 위치 제어 수단(8)에 전기에너지를 공급하는 각 전원 공급 선(11,12)에 접속된다.
본 발명에 따른 모터 구동 회로는 적어도 하나의 모터의 고정자 권선을 단락-회로화하는 단락-회로 수단을 구비한다.
제2도에 도시된 실시예에서 단락-회로 수단은 터미널(22,23,24) 각각 사이에 접속되는 전기 스위치(25e,26e,27e)와 접지 전위에 접속되는 스타 점(28)를 구비하므로 각 고정자 권선(25,26,27)을 브릿지한다.
비상 제어 신호에 응답하여, 단락-회로 수단(27)은 고정자 권선(25,26,27)을 일시적이면서 간헐적으로 단락-회로화하는 개폐 스위치(25e,26e,27e)를 번갈아서 야기한다. 예를들면, 단락-회로 수단(37)은 활성화될 때 2진 주기적 출력신호를 생성하는 통상적 형태의 발진기를 구비한다.
비상 제어 신호를 발생하기 위해서, 모터 구동 회로는 모터(7)의 전원 고장시 신호를 생성하는 신호 발생기(36)를 구비한다. 예를들면, 그러한 회로는 공급 단말기(20,21)에 접속되는 통상적 형태의 전압 검출기를 구비하며, 공급 전압이 특정한 최소 레벨 이하로 강하되는 지의 여부를 검출한다.
회로의 동작은 다음과 같다. 정상 동작 동안에 모터 구동 회로는 전원 공급 터미널(20,21)을 통해 공급된다. 고정자 권선(25,26,27)은 싸이클 스위치 패턴으로 전원 공급 단말기(20,21)에 번갈아 접속된다. 결과적으로 고정자 권선은 모터(7) 및 디스크(1)를 구동하는 AC 전류에 공급된다.
위치 제어 수단(8)은 다이오드(26) 양단에 전달된다. 고정자 권선(25,26,27)이 공급 터미널(20,21)사이의 공급 전압의 부족으로 비동작되는 순간에 상기 신호 발생기(36)는 비상 제어 신호를 발생한다.
상기 비상 제어 신호는 작동기(5) 동작에 응답하여 위치 제어 수단(8)에 인가되므로 후자는 유휴 위치의 방향으로 헤드(3)를 이동시킨다. 게다가, 단락-회로 수단은 또한 비상 제어 신호를 수신하며, 그에 따라 활성화 된다. 상기 동작 동안에 스위치(25e,26e,27e)는 번갈아서 개폐된다. 닫힌 위치에서 고정자 권선(25,26,27)은 단락-회로화 된다. 계속 회전하는 영구 자석 회전자는 고정자 권선(25,26,27)내에 유도 전압을 발생시키므로, 고정자 권선내의 전류는 단락-회로의 상황이 다시 차단되는 순간까지 증가한다. 차단후에 고정자 권선내에 흐르는 전류는 고정자 권선의 자기-유도의 결과로 유지된다. 이 전류는 다이오드(25a,25b,26a,26b,27a,27b)를 통하여 커패시터(32)를 충전시킨다. 상기 점에 대해서, 상기 다이오드는 터미널(22,23,24) 및 커패시터(32)사이에 삽입되는 소위 말하는 3-상 정류기를 형성한다. 커패시터(32)가 충전되면, 전류는 단락 회로의 다음 주기로 고정자 권선이 다시 단락-회로화될 때까지 점차 감소하며 상기 전류는 다시 증가된다. 그러므로, 번갈아서 고정자 권선을 단락 회로화시키고, 상기 조건을 차단시킴으써, 모터에서는 운동에너지를 이용할 수 있으며, 디스크는 전기에너지로 전환되어 커패시터(32)에 공급된다. 위치 제어 수단(8)의 전원 공급 라인은 커패시터(32)의 터미널(31,33)에 접속되며, 위치 제어 수단에 대한 전원 공급은 전압 터미널 사이의 공급 전압이 모터(7)로부터 동작하는 동안에 강하된 후에 유지된다. 상기 시간 주기는 유휴 상태로 헤드(3)를 이동시키기에 충분하다.
필요하지는 않지만, 일정한 값으로 커패시터(32) 양단에 전압을 공급하는 것이 좋다. 간단한 방법으로 이것은 커패시터 양단 전압 레벨에 따라 스위치(25e,26e,27e)의 스위치 패턴을 형성함으로써 효과적이다. 예를들면, 고정자 권선이 단락-회로화되는 시간 간격과 단락-회로 조건이 방해받는 시간 간격 사이의 비를 조정하는 것이 가능하다. 다른 제한은 단락-회로 수단이 비활성화 됨으로써, 커패시터(32) 양단의 전압이 보다 낮은 제한(R2) 이하로 감소될때까지 특정한 윗쪽 제한(R1)이 터미널(31,33) 양단 전압에 의해 도달하면 고정자 코일의 단락-회로화를 방해한다. 보다 낮은 제한이 되면, 단락-회로 수단(34)은 단락-회로 조건이 번갈아 발생 및 차단 시킨후에 재활성된다.
제 3 도는 활성 및 비활성적인 단락-회로 수단(37)의 회로의 예를 도시하고 있다.
도시된 회로는 인버팅(inverting) 입력이 기준 전압(UR1)에 접속되는 연산 증폭기(40)에 의해 형성되는 소위 말하는 피드 포워드(feed forward) 비교기 회로를 구비하고 있다. 비-인버팅 입력은 레지스터(41)를 통하는 터미널(31)과 레지스터(42)를 통하여 연산 증폭기(40)의 출력에 접속된다. 연산 증폭기(40)의 출력신호는 활성 및 비활성 단락-회로 수단의 제어신호로써 사용된다.
단락-회로 수단(37) 및 연산 증폭기(40)에 대한 전원 공급은 공급 터미널(20,21)상에서 전원 고장시 유지된다. 그러므로, 전원 공급은 전원 공급 회로를 분리시킴으로써 제공된다. 증폭기(40)와 마찬가지로 회로(37)는 터미널(31,32)을 통하여 양호하게 공급된다.
본 발명은 이전에 기술된 실시예에 국한되지 않는다. 예를들면, 고정자 권선 모두 대신에 일부의 고정자 권선에 대해 단락-회로 스위치를 제공하는 것이 가능하다. 대안으로써, 단락-회로 스위치에 의해 고정자 권선을 브릿지하는 대신에 모터[제 2 도에 도시된 실시예에서 그것들을 터미널(22,23,24)이 된다]의 터미널 사이의 단락-회로 스위치를 삽입하는 것이 가능하다.
그점에 있어서, 불필요하지만 모든 단락-회로 스위치는 동시에 닫힌다. 그것은 또한 교번 형태로 단락-회로 스위치를 단락-회로시키는 것이 가능한다.
본 발명은 다상 모터에 제한되는 것이 아니라 단상 모터에 응용 가능하다.
게다가, 기본적으로, 스위치(25a,25b,26a,26b,27a,27b)는 또한 고정자 권선을 일시적으로 단락-회로시키는데 사용된다. 그러나, 상기 스위치는 고 전류를 스위칭하는데 적합하다는 단점이 있다. 고 전류로 그러한 스위치를 동작함에 있어서 비교적 많은 전류를 필요로 한다. 이것은 모터가 발전기로써 동작하는 경우에 활성화될 필요가 있을 때에만 스위치(25e,26e,27e)를 분리시킴으로써 대비되며, 작은 전류로 스위치될 필요가 있을때에만 정상적 모터 동작과 비교된다.
이는 주 전원 공급이 단절되면, 이용가능한 에너지의 여분이 되므로, 고정자 권선을 단락-회로화 하는 스위치를 분리 사용하는 것이 양호하다. 본 발명에 따른 모터 구동 회로는 소위 말하는 하드 디스크 구동과 결합하여 사용하기에 아주 적절하다. 그러나, 모터 구동 회로의 사용은 이러한 응용에 제한되지 않는다. 기본적으로, 모터 구동 회로는 필요한 행동 또는 동작을 수행하기에 간단한 시간 주기로 회로에 전원 공급을 하지 못하게 하는 전력의 경우에 바람직하게 사용하는데 적절하다.

Claims (4)

  1. 하나 이상의 고정자(stator) 권선들을 구비한 고정자 및 영구 자석 회전자(rotor)를 갖는 전기 모터를 구동하는 모터 구동 회로로서, 상기 모터 구동 회로는 고정자 권선들을 여기시키는 여기 회로와, 고정자 권선들의 여기의 장애를 나타내는 비상 제어 신호를 발생시키는 신호 발생 회로 및 상기 비상 제어 신호에 응답하여 상기 모터로부터 전기 에너지를 추출하여 추출된 에너지를 보조 회로에 공급하는 보조 전력 공급 회로를 구비하며, 상기 보조 전력 공급 회로는 적어도 하나의 고정자 권선과 상기 보조 회로 사이에 삽입된 정류 회로를 구비하고, 상기 모터 구동 회로는 상기 정류 회로에 접속된 상기 적어도 하나의 고정자 권선을 단락시키는 단락 수단과, 상기 단락 수단에 접속되어 상기 정류 회로에 접속된 고정자 권선들을 일시적이면서 간헐적으로 단락되게하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단락 수단은 상기 보조 회로에 공급된 에너지의 전압 레벨이 실질적으로 일정하게 유지되는 방법으로 상기 보조 회로에 공급된 에너지의 전압 레벨에 응답하여 단락을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 전력 공급 회로는 상기 단락 수단에 전력에 공급하기 위해 상기 단락 수단에 접속되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  4. 데이터 판독 및 기록 장치에 있어서, 기록층을 갖는 디스크를 회전 방식으로 구동시키는 모터와, 기록층의 반대편에 배열되며 디스크에 대하여 방사 방향으로 이동 가능한 판독 및 기록 헤드와, 상기 헤드 및 액추에이터를 동작시키기 위한 위치 결정 제어 수단을 이동 시키는 액추에이터와, 하나 이상의 고정자(stator) 권선들을 구비한 고정자 및 영구 자석 회전자(rotor)를 갖는 전기 모터를 구동하는 모터 구동 회로를 구비하고, 상기 모터 구동 회로는 고정자 권선들을 여기시키는 여기 회로와, 고정자 권선들의 여기의 장애를 나타내는 비상 제어 신호를 발생시키는 신호 발생 회로 및 상기 비상 제어 신호에 응답하여 상기 모터로부터 전기 에너지를 추출하여 추출된 에너지를 보조 회로에 공급하는 보조 전력 공급 회로를 구비하며, 상기 보조 전력 공급 회로는 적어도 하나의 고정자 권선과 상기 보조 회로 사이에 삽입된 정류 회로를 구비하며, 상기 위치 결정 제어 수단은 모터의 에너지 공급을 위해 보조 전력 공급 회로에 접속되며, 상기 위치 결정 제어 수단은 자기 헤드가 비상 제어 신호에 응답하여 유휴 위치로 이동되게 배열되는 데이터 판독 및 기록 장치.
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