KR100755090B1

KR100755090B1 - 대용량 기억 장치에서 3상 모터를 구동하기 위한 방법 및시스템

Info

Publication number: KR100755090B1
Application number: KR1019990051449A
Authority: KR
Inventors: 천하오; 제프리에드워드엔.; 트레프톤프레드릭더블유.
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2007-09-04
Also published as: US6008611A; EP1003275A2; DE69930056D1; TW488127B; JP2000166280A; KR20000035572A; EP1003275A3; EP1003275B1; DE69930056T2

Abstract

본 발명의 전기 모터를 구동하는 방법은 주기적인 구동 전압의 발생을 포함한다. 구동 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함한다. 시퀀스의 제1 파형은 일반적으로 일정한 고전압이다. 시퀀스의 제2 파형은 다운 후크 전압이다. 시퀀스의 제3 파형은 업 후크 전압이다. 본 방법은 또한 구동 전압을 모터의 코일에 인가하여 모터 코일을 통해 일반적으로 사인 파형의 전류를 발생시키는 것을 포함한다.

모터, 3상 모터, 구동 전압, 모터 코일, 다운 후크 전압, 업 후크 전압.

Description

대용량 기억 장치에서 3상 모터를 구동하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DRIVING A THREE-PHASE MOTOR IN A MASS STORAGE DEVICE}

도 1은 본 발명의 기술에 따른 하드 디스크 구동 시스템의 블록도.

도 2는 도 1에 도시된 하드 디스크 구동 시스템의 모터 구동기 시스템의 블록도.

도 3은 위상 전압 신호에 포함된 후크 형태 파형을 도시하는 그래프로서, 도 2에 도시된 위상 전압 성형기에 의해 생성된 위상 전압 신호의 시간에 대한 그래프.

도 4는 3상 전압 신호들 사이의 위상 차를 도시하는 그래프로서, 도 2에 도시된 위상 전압 성형기에 의해 생성된 모든 3상 전압 신호들의 시간에 대한 그래프.

도 5는 위상 전압 성형기의 일실시예의 부가적인 상세도를 제공하는 도면으로서, 도 2의 모터 구동기 시스템의 블록도.

도 6A 및 6B는 도 5에 도시된 사인 후크파 발생기에 의해 발생된 두 가지 후크 파형의 시간에 대한 그래프.

도 7은 도 4의 위상 전압 신호를 생성하기 위해 도 5에 도시된 다중화기가 도 6의 두 가지 후크 파형과 고전압 신호를 조합하는 시퀀스를 도시하는 표.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 하드 디스크 구동 시스템

22: 모터 구동기 시스템

24: 디스크 제어 회로

34: 모터 제어 회로

40: 통신 상태 머신

42: 위상 전압 성형기

43: 모터 전류 진폭 제어 블록

44: 모터 전구동기 및 구동기

본 발명은 일반적으로 전기 모터 구동 시스템 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 대용량 저장 장치에서 음향 잡음을 감소시키기 위한 3상 모터를 구동하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브와 같은 대용량 기억 장치는 정보를 저장하는 플래터를 회전시키기 위해 스핀들 모터를 사용한다. 스핀들 모터는 일반적으로 전자기적 헤드가 플래터 상의 원형 트랙으로부터 판독 또는 그곳에 기록하는 동안 플래터를 일정한 각속도로 회전시킨다. 스핀들 모터는 종종 3상 모터로서 구현된다.

대개의 3상 모터는 자기 회전자 및 세 개의 전기 코일을 포함한다. 세 개의 전기 코일은 모터의 세 개의 위상에 관한 것이다. 위상 전류라고 하는 별도의 전류가 모터 내 세 개의 전기 코일 각각을 통해 흐른다. 회전자는 위상 전류에 의해 생성된 전기장에 응답하여 회전한다.

세 개의 전기 코일을 통해 흐르는 위상 전류는 일반적으로 음향 잡음을 생성하는 모터의 자기 소자와 연동한다. 종래의 몇몇 구동기에서는, 모터의 세 전기 코일 각각은, 그라운드에 있거나 일정한 양의 전압으로 구동되거나 유동적인 전압으로 구동되는 세 상태를 순환한다. 결국, 전기 코일을 흐르는 위상 전류는 매우 급격한 천이를 가지게 된다. 토크가 전류에 비례하므로 위상 전류의 급격한 변화는 토크 또한 급격하게 변화시킨다. 토크 파형의 고조파가 기계적 공진을 여기시키면 모터 구조는 진동하여 가청 잡음을 발생시킬 수 있다.

따라서, 3상 모터를 구동하기 위한 개선된 방법 및 시스템이 필요하게 되었다. 본 발명은 종래의 시스템 및 방법의 단점을 해결한 방법 및 시스템으로서 3상 모터를 구동하기 위한 방법 및 시스템 및 이를 포함하는 하드 디스크 시스템을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 전기 모터 구동 방법에 있어서,

제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하는 주기적인 구동 전압(driving voltage)을 발생시키는 단계 - 상기 시퀀스의 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압(constant high voltage)이고, 상기 시퀀스의 제2 파형은 다운 후크(down hook) 전압이며, 상기 시퀀스의 제3 파형은 업 후크(up hook) 전압임 - , 및

상기 모터의 코일(coil)을 통해 전반적으로 사인 파형의 전류(sinusoidal current)를 발생시키기 위해 모터의 코일에 상기 구동 전압을 인가하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동 방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 하드 디스크 구동 시스템에 있어서,

정보를 저장하도록 동작가능한 디스크 저장 매체, 및

상기 디스크 기억 매체를 회전시키도록 동작가능한 스핀들 모터(spindle motor), 및

상기 모터의 상기 코일에 주기적인 구동 전압을 인가하여 전반적으로 사인 곡선인 전류를 상기 모터의 코일을 통해 발생시키도록 동작가능한 모터 구동기 - 상기 구동 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 전압은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압임 -

를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 구동 시스템이 제공된다.

본 발명의 실시예는 많은 기술적 이점을 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 일실시예는 모터의 세 전기 코일 각각을 후크 형태의 파형을 포함하는 전압으로 구동한다. 후크 형태 파형을 가진 세 구동 전압은 사인 파형의 위상 전류를 모터의 전기 코일에 발생시킨다. 사인 파형의 위상 전류는 종래의 모터를 손상시키는 급격한 천이를 일으키지 않는다. 그러므로, 사인 위상 전류는 위상 전류 변화에 의해 발생된 토크 파형의 고조파를 감소시킨다. 결국, 모터에서 음향 잡음이 감소된다.

본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련된 사람은 다음의 도면, 상세한 설명, 특허청구의 범위로부터 다른 기술적 이점을 용이하게 알 수 있을 것이다.

본 발명 및 그 이점을 보다 완벽하게 이해하기 위하여, 이제 첨부 도면과 함께 이하의 설명을 참조한다.
동일한 번호는 다양한 도면에서 동일하고 대응하는 부분에 대해 사용되는 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명 및 그 이점은 가장 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 기술에 따른 하드 디스크 구동 시스템(hard disk drive system)(10)의 블록도이다. 하드 디스크 구동 시스템(10)은 기록 동작 중에 데이터를 기억하고 판독 동작 중에 데이터를 검색한다. 하드 디스크 구동 시스템(10)은 하드 디스크 구동 집적 회로(hard disk drive integrated circuit)(14), 디스크/헤드 어셈블리(disk/head assembly)(16), 스핀들 모터(spindle motor)(20), 모터 구동기 시스템(motor driver system)(22)을 포함한다.

하드 디스크 구동 시스템(10)은 버스(bus)(13)를 통하여 클라이언트 (client)(12)와 데이터를 인터페이스하고 교환한다. 하드 디스크 구동 시스템(10)은 클라이언트(12)로부터 데이터를 수신하고 디스크/헤드 어셈블리(16)에 그 데이터를 기억한다. 이후에 하드 디스크 구동 시스템(10)은 데이터를 디스크/헤드 어셈블리(16)로부터 검색하고 그 데이터를 클라이언트(12)로 다시 제공할 수 있다. 디스크/헤드 어셈블리(16)는 다수의 회전 자기 플래터를 포함한다. 전자기적 헤드는 데이터를 플래터 상의 원형 트랙에 저장하고 그로부터 데이터를 검색한다. 필요에 따라서는 전치증폭기(preamplifier)(명백하게 도시되지 않음)가 데이터 신호를 증폭하는 데 사용될 수 있다.

스핀들 모터(20)는 전자기적 헤드가 플래터 상의 원형 트랙에서 판독하거나 기록하는 동안 디스크/헤드 어셈블리(16)의 플래터를 일정한 각속도로 회전시킨다. 모터(20)는 세 개의 전기 코일 각각을 흐르는 위상 전류에 의해 생성된 전기장에 응답하여 회전하는 자기 회전자(magnetic rotor)를 포함한다.

하드 디스크 구동 집적 회로(14)는 클라이언트(12)와 디스크/헤드 어셈블리(16) 사이에 교환된 디지털 데이터를 처리한다. 하드 디스크 구동 집적 회로(16)는 디스크 제어 회로(24), 기록 채널(write channel)(26), 판독 채널(read channel)(28), 서보(servo) 회로(30), 모터 제어 회로(34)를 포함한다.

기록 채널(26)은 디스크/헤드 어셈블리(16)에 저장될 모든 데이터를 처리한다. 기록 동작 중에 기록 채널(26)은 디지털 데이터 신호를 디스크 제어 회로(24)로부터 수신한다. 기록 채널(26)은 저장을 위해 디지털 데이터 신호를 재포맷하고 코딩하며 디스크/헤드 어셈블리(16)로 아날로그 데이터 신호를 제공한다.

판독 채널(28)은 디스크/헤드 어셈블리(16)로부터 검색될 모든 데이터를 처리한다. 판독 동작 중에 판독 채널(28)은 아날로그 데이터 신호를 디스크/헤드 어셈블리(16)로부터 수신한다. 판독 채널(28)은 아날로그 데이터 신호를 디코딩하고 포맷하며 디스크 제어 회로(24)로 디지털 데이터 신호를 제공한다.

서보 회로(30)는 판독 및 기록 동작 중에 디스크/헤드 어셈블리(16)의 헤드를 디스크 제어 회로(24)에 위치시키는데 관련된 위치 에러 신호를 제공한다. 서보 회로(30)는 디스크/헤드 어셈블리(16)로부터 서보 웨지 신호(servo wedge signal)를 수신한다. 이 서보 웨지 신호는 위치 에러 정보를 포함한다. 서보 회로(20)는 이 정보를 처리하고 서보 출력 신호를 발생시키는데, 이는 디스크 제어 회로(24)에 의해 수신된다.

디스크 제어 회로(24)는 하드 디스크 구동 시스템(10)의 다양한 동작을 제어한다. 디스크 제어 회로(24)는 버스(13)를 통해 클라이언트(12)로부터 데이터를 수신하고 기록 채널(26)로 해당 디지털 데이터 신호를 송신한다. 디스크 제어 회로(24)는 디지털 데이터 신호를 판독 채널(28)로부터 수신하고 버스(13)를 통해 클라이언트(12)로 해당 데이터를 송신한다. 디스크 제어 회로(24)는 서보 출력 신호의 형태로 서보 회로로부터 위치 에러 정보도 수신한다. 응답으로서, 디스크 제어 회로(24)는 모터 제어 회로(34)로 모터 제어 입력 신호를 송신한다.

모터 제어 회로(34)는 스핀들 모터(20)를 제어하기 위해 모터 구동기 시스템(22)과 적절히 인터페이스하는 회로를 포함한다. 모터 제어 회로(34)는 모터 제어 입력 신호를 디스크 제어 회로(24)로부터 수신한다. 모터 제어 회로(34)는 신호를 처리하여 모터 구동기 시스템(22)으로 해당 제어 신호를 송신한다.

도 2는 도 1에 도시된 모터 구동기 시스템(22)의 부가적인 상세도를 도시한 블록도이다. 모터 구동기 시스템(22)은 통신 상태 머신(state machine)(40), 위상 전압 성형기(phase voltage shaper)(42), 모터 전구동기(predriver) 및 모터 구동기(44), 감지 저항(sense resistor)(45), 모터 전류 진폭 제어 블록(43)을 포함한다. 모터 구동기 시스템(22)은 세 개의 구동 전압 신호(48, 50, 52)를 생성한다. 구동 전압 신호(48, 50, 52)는 모터(20)의 세 전기 코일에 대응하고 각 구동 전압 신호(48, 50, 52)는 모터(20)의 세 코일의 각각을 구동한다.

본 발명의 기술에 따르면, 모터 구동기 시스템(22)은 모터(29)의 전기 코일에 사인 파형의(sinusoidal) 위상 전류를 발생시켜, 모터(20)에 의해 방사된 음향 잡음을 감소시킨다. 위상 전압 성형기(42)는 후크(hook) 형태 파형을 포함하는 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 생성한다. 모터 전구동기 및 모터 구동기(44)는 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 복제하여 역시 후크 형태 파형을 포함하는 해당 구동 전압 신호(48, 50, 52)를 생성한다. 그 후크 형태 파형으로 인해 구동 전압 신호(48, 50, 52)는 모터(20)의 전기 코일에 사인 파형의 위상 전류를 발생시킨다. 이 사인 파형의 위상 전류는 종래의 몇몇 모터를 손상시키는 급격한 천이를 보이지 않는다. 위상 전류에서 급격한 천이를 제거하여 본 발명은 위상 전류와 연관된 토크 파형의 고조파 성분을 감소시킨다. 결국, 모터(20)는 음향 잡음을 덜 방사한다.

통신 상태 머신(40)은 위상 전압 성형기(42)에 연결된다. 통신 상태 머신(40)은 각 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 형태에 관련된 디지털 신호를 발생시킨다. 통신 상태 머신(40)으로부터 수신된 디지털 신호로부터 위상 전압 성형기(42)는 세 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 발생시킨다. 아래에 더 설명하는 바와 같이 위상 전압 신호(70, 72, 74)는 후크 형태의 파형을 포함한다.

위상 전압 신호(70, 72, 74)는 모터 전구동기 및 모터 구동기(44)를 구동한다. 모터 전구동기 및 모터 구동기(44)는 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 복제하여 해당 구동 전압 신호(48, 50, 52)를 생성한다. 위상 전압 신호(70)는 구동 전압 신호(48)에 대응하는데, 이는 모터(20)의 제1 전기 코일을 구동한다. 위상 전압 신호(72)는 구동 전압 신호(50)에 대응하고, 이는 모터(20)의 제2 전기 코일을 구동한다. 위상 전압 신호(74)는 구동 전압 신호(52)에 대응하는데, 이는 모터(20)의 제3 전기 코일을 구동한다. 구동 전압 신호(48, 50, 52)는 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 증폭된 신호이므로, 구동 전압 신호(48, 50, 52)도 후크 형태 파형을 포함한다.

구동 전압 신호(48, 50, 52)에 포함된 후크 형태 파형으로 인해 구동 전압 신호(48, 50, 52)는 각 전기 코일에서 사인 파형의 위상 전류를 발생시킨다. 이 사인 파형의 위상 전류는 종래의 몇몇 모터를 손상시키는 급격한 변화를 보이지 않는다. 위상 전류에서 급격한 변화를 제거하여 구동 전압 신호(48, 50, 52)는 위상 전류와 연관된 토크 파형의 고조파 성분을 감소시킨다. 결국, 모터(20)는 음향 잡음을 덜 방사한다.

도시된 실시예에서, 모터 전류 진폭 제어 블록(43)은 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 후크 형태 파형의 진폭을 제어한다. 모터(20)로부터의 전류는 감지 저항을 통해 흘러 전압을 발생시킨다. 모터 전류 진폭 제어 블록(43)은 감지 저항(45)에 걸리는 전압을 기준 전압(47)과 비교하고 아날로그 신호(41)를 발생시킨다. 아날로그 신호(41)는 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 후크 형태 파형의 원하는 진폭을 나타내고 이에 비례한다. 위상 전압 성형기(42)는 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 후크 형태 파형의 진폭을 아날로그 신호(41)의 진폭 변화에 비례하여 조절한다. 구동 전압 신호(48, 50, 52)는 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 증폭된 신호이므로, 모터 전류 진폭 제어 블록(43)은 구동 전압 신호(48, 50, 52)의 후크 형태 파형의 진폭에 영향을 준다. 구동 전압 신호(48, 50, 52)의 후크 진폭을 변화시켜 모터 전류를 변화시키고 결과적으로 모터(20)의 토크를 변화시킨다.

도 3은 위상 전압 신호(70)에 포함된 후크 형태 파형을 도시하는 도면으로서, 위상 전압 성형기(42)에 의해 생성된 위상 전압 신호(70)의 시간에 대한 그래프이다. 아래에 더 상세히 설명하는 대로, 위상 전압 성형기(42)는 위상 전압 신호(70)의 펄스폭 변조 신호를 생성할 수 있다. 명백하게 하기 위해, 도 3은 위상 전압 신호(70)의 연속적이고 선형적인 신호를 나타낸다. 위상 전압 신호(70)는 주기적이고 각각의 주기(60)는 360°이다. 위상 전압 신호(70)는 세 파형(54, 56, 58)을 포함한다.

파형(54)은 약 120°동안 일정한 고전압(62)을 유지하는 전압이다.

파형(56)은 약 120°동안 "다운 후크(down hook) "하는 전압이다. 파형(56)이 후크와 같은 형태이고 전반적으로 시간에 따라 전압이 감소하므로 다운 후크 전압이라 지칭된다. 파형(56)은 고전압(62)으로부터 저전압(63)으로 감소하고나서 전압(64)으로 약간 증가한다. 고전압(62)과 저전압(63) 사이의 전압차는 후크 진폭(66)이다. 일실시예에서, 파형(56)은 w가 초당 각도 단위의 모터(20) 회전 속도일 때 (고전압(62)-후크 진폭(66)*sin(wt-120°))의 함수로서 고전압(62)으로부터 전압(64)으로 흐른다.

파형(58)은 약 120°동안 "업 후크(up hook)"하는 전압이다. 파형(58)이 후크와 같은 형태이고 전반적으로 시간에 따라 전압이 증가하므로 업 후크 전압이라 지칭된다. 파형(58)은 전압(64)으로부터 저전압(65)으로 감소하고나서 고전압(62)으로 증가한다. 고전압(62)과 저전압(65) 사이의 전압차는 후크 진폭(68)이다. 일실시예에서, 파형(58)은 w가 초당 각도 단위의 모터(20) 회전 속도일 때 (고전압(62)-후크 진폭(68)*sin(wt-180°))의 함수로서 전압(64)로부터 고전압(62)로 흐른다.

도 4는 세 위상 전압(70, 72, 74) 사이의 위상차를 도시하는 도면으로서, 위상 전압 성형기(42)에 의해 생성된 모든 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 시간에 대한 그래프이다. 위상 전압 신호(72 및 74)는 도 3의 위상 전압 신호(70)와 동일한 형태를 가진다. 그러나, 위상 전압 신호(70, 72, 74)는 서로 120°만큼 떨어져 있다. 위상 전압 신호(70)는 120°만큼 위상 전압 신호(72)에 대해 진상(lead)이고 위상 전압 신호(70)는 위상 전압 신호(74)에 대해 240°만큼 진상이다. 그러므로, 임의의 주어진 시간에서 위상 전압 신호(70, 72, 74) 각각은 세 파형(54, 56, 58) 중의 각 하나를 포함한다. 도 5는 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 생성하는 위상 전압 성형기(42)의 일실시예를 도시한다.

도 5는 위상 전압 성형기(42)의 일실시예의 부가적인 상세도로서, 도 2의 모터 구동기 시스템(22)의 블록도이다. 위상 전압 성형기(42)는 사인 후크파 발생기(76), 펄스폭 변조기(78), 다중화기(80)를 포함한다. 사인 후크파 발생기(76)는 통신 상태 머신(40)으로부터 디지털 신호를 수신하여 두 후크 파형을 생성하는데, 이들은 도 6A 및 6B에 도시되어 있다. 펄스폭 변조기(78)는 두 후크 파형을 펄스폭 변조된 후크 파형으로 변환한다. 도 7을 참조하여 설명된 대로, 다중화기(80)는 펄스폭 변조된 후크 파형을 수신하고 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 발생시킨다.

도 6A 및 6B는 사인 후크파 발생기(76)에 의해 발생된 후크 파형(82 및 84) 의 시간에 대한 그래프이다. 위상 전압 성형기(42)는 후크 파형(82 및 84)을 사용하여 도 3에 도시된 파형(58 및 56)을 생성한다. 도 6A는 후크 파형(82)의 시간에 대한 그래프이다. 후크 파형(82)은 주기적 다운 후크 전압을 포함하고 각각의 주기(83)는 120°이다. 후크 파형(82)은 도 3의 파형(56)에 해당한다. 도 6B는 후크 파형(84)의 시간에 대한 그래프이다. 후크 파형(84)은 주기적 업 후크 전압을 포함하고 각각의 주기(85)는 120°이다. 후크 파형(84)은 도 3의 파형(58)에 해당한다.

일실시예에서, 사인 후크파 발생기(76)는 선형 디지털-아날로그 변환기를 사용하여 후크 파형(82 및 84)을 생성한다. 사인 후크파 발생기(76)는 통신 상태 머신(40)에 연결된다. 통신 상태 머신(40)은 후크 파형(82 및 84)의 형태에 관련된 디지털 신호를 발생시킨다. 통신 상태 머신(40)으로부터 수신된 디지털 신호로부터 위상 전압 성형기(42)는 디지털-아날로그 변환기를 사용하여 후크 파형(82 및 84)을 생성한다. 디지털-아날로그 변환기는 정확한 후크 파형(82 및 84)을 근사화하여 사인 후크 파형의 양자화된 파형을 생성하는 간단한 표 검색(table-lookup) 블록의 기능을 한다.

펄스폭 변조기(78)는 후크 파형(82 및 84)을 펄스폭 변조된 후크 파형으로 변환한다. 펄스폭 변조된 후크 파형은 두 전압, 즉, 고전압 및 저전압을 포함한다. 펄스폭 변조된 후크 파형은 고전압과 저전압 사이를 움직인다. 후크 파형(82 및 84)의 연속성을 모의실험하기 위해서, 각 펄스폭 변조된 파형은 모든 짧은 시간에 대한 전압의 가중 평균이 그 시점에서의 해당 파형(82 및 84)의 전압과 동일하도록 고전압과 저전압 사이를 움직인다. 모터 전구동기 및 모터 구동기(44)의 전력 스위칭 장치에 인가될 때, 펄스폭 변조 후크 파형은 일반적으로 후크 파형(82 및 84)의 선형 파형보다 전력을 덜 소모한다.

도 7은 도 4에 도시된 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 생성하기 위해서 다중화기(80)가 도 6A 및 6B에 도시된 후크 파형(82 및 84)과 고전압 신호를 결합할 수 있는 시퀀스를 도시하는 표이다. 다중화기(80)는 통신 상태 머신(40)으로부터 제어 신호를 수신한다. 임의의 주어진 시간에 다중화기(80)는 고전압 신호, 후크 파형(82), 후크 파형(84) 각각을 약 120°떨어진 각 위상 전압 신호(70, 72, 74)에 연결한다. 도 7은 위상 전압 신호(70, 72, 74)를 생성하기 위해 다중화기(80)가 사용할 수 있는 시퀀스를 한 주기 360°에 대해 도시하고 있다. 일반적으로, 다중화기(80)는 약 120°동안 고전압, 약 120°동안 다운 후크 파형(82), 약 120°동안 업 후크 파형(84)을 결합하여 위상 전압 신호(70, 72, 74)의 각 주기를 생성할 수 있다.

본 발명의 기술에 따르면, 모터 구동기 시스템(22)은 모터(20)의 전기 코일에 사인 파형의 위상 전류를 발생시키고, 모터(20)에 의해 방사된 음향 잡음을 감소시킨다. 이 후크 형태의 파형으로 인해, 구동 전압(48, 50, 52)은 전기 코일에서 사인 파형의 위상 전류를 발생시킨다. 위상 전류에서 급격한 변화를 제거하여, 본 발명은 위상 전류와 연관된 토크 파형의 고조파 성분을 감소시키고 모터(20)에 의해 방사된 관련 음향 잡음을 감소시킨다.

본 발명 및 그의 이점들이 상세히 기술되었지만, 본 기술의 숙련자는 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경, 치환, 생략을 할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 기술에 따르면, 모터 구동기 시스템(22)은 위상 전류에서 급격한 변화를 제거하여, 본 발명은 위상 전류와 연관된 토크 파형의 고조파 성분을 감소시키고 모터(20)에 의해 방사된 관련 음향 잡음을 감소시킨다.

Claims

전기 모터 구동 방법에 있어서,

제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하는 주기적인 구동 전압(driving voltage)을 발생시키는 단계 - 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압(constant high voltage)이고, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크(down hook) 전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크(up hook) 전압임 - , 및

상기 모터의 코일에 상기 구동 전압을 인가하여 상기 모터의 코일(coil)을 통해 전반적으로 사인 파형의 전류(sinusoidal current)를 발생시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동 방법.
제1항에 있어서, 상기 주기적인 구동 전압 발생 단계는 360°의 주기 및 후크 진폭를 갖는 구동 전압을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 주기는 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 제1 파형은 약 120°동안 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 제2 파형은 약 120°동안 (상기 고전압-상기 후크 진폭*sin(wt-120°))의 함수로서 상기 고전압에서 보다 낮은 전압으로 전반적으로 감소하는 전압이고, 상기 제3 파형은 약 120°동안 (상기 고전압-상기 후크 진폭*sin(wt-180°))의 함수로서 상기 보다 낮은 전압에서 상기 고전압으로 전반적으로 증가하는 전압인 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동 방법.
제1항에 있어서,

위상 전압 성형기(phase voltage shaper)에 의해 위상 전압을 발생시키는 단계 - 상기 위상 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압임 - , 및

상기 위상 전압으로 모터 구동기를 구동하여 상기 구동 전압을 발생시키는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동 방법.
제1항에 있어서,

사인 후크파 발생기로 두 개의 주기적인 후크 파형을 발생시키는 단계 - 각 후크 파형은 다운 후크 전압 및 업 후크 전압을 포함함 - , 및

상기 두 개의 후크 파형 각각과 전반적으로 일정한 고전압 사이에서 선택적으로 스위칭하여 위상 전압을 발생시키는 단계 - 상기 위상 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압임 - , 및

상기 위상 전압으로 모터 구동기를 구동하여 상기 구동 전압을 생성하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동 방법.
제3항에 있어서, 상기 위상 전압 발생 단계는 펄스폭 변조된 위상 전압을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동 방법.
제3항에 있어서, 상기 위상 전압 발생 단계는 적어도 하나의 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 위상 전압 성형기에 의해 위상 전압을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동 방법.
3상 모터 구동 시스템에 있어서,

세 개의 주기적 구동 전압을 발생시키도록 동작가능한 모터 구동기를 포함하고, 상기 각 구동 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압이며, 상기 모터 구동기는 상기 모터의 세 개의 코일 중의 각각에 각 구동 전압을 인가하도록 더 동작가능한 것을 특징으로 하는 3상 모터 구동 시스템.
제7항에 있어서, 상기 모터 구동기는 상기 모터의 세 개의 코일 중의 각각에 각 구동 전압을 인가하여, 임의의 주어진 시간에 상기 세 개의 코일 각각이 상기 제1, 제2, 제3 파형 중의 각각에 의해 구동되도록 더 동작가능한 것을 특징으로 하는 3상 모터 구동 시스템.
제7항에 있어서,

각 구동 전압은 360°주기 및 후크 진폭를 구비하고,

상기 제1 파형은 약 120°동안 전반적으로 일정한 고전압이며,

상기 제2 파형은 약 120°동안 (상기 고전압-상기 후크 진폭*sin(wt-120°))의 함수로서 상기 고전압에서 보다 낮은 전압으로 전반적으로 감소하는 전압이고,

상기 제3 파형은 약 120°동안 (상기 고전압-상기 후크 진폭*sin(wt-180°))의 함수로서 상기 보다 낮은 전압에서 상기 고전압으로 전반적으로 증가하는 전압인

것을 특징으로 하는 3상 모터 구동 시스템.
제7항에 있어서, 상기 모터 구동기를 구동하는 세 개의 주기적인 위상 전압을 발생시키도록 동작가능한 위상 전압 성형기를 더 포함하고, 상기 각 위상 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압인 것을 특징으로 하는 3상 모터 구동 시스템.
제7항에 있어서,

두 개의 주기적인 후크 파형을 발생시키도록 동작가능한 사인 후크파 발생기(sine hook wave generator) - 상기 각 후크 파형은 다운 후크 전압 및 업 후크 전압을 포함함 - , 및

상기 두 개의 후크 파형 각각과 전반적으로 일정한 고전압 사이에서 선택적으로 스위치하여 상기 모터 구동기를 구동하는 세 개의 위상 전압을 발생시키도록 동작가능한 다중화기 - 상기 각 위상 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압임 -

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 모터 구동 시스템.
제10항에 있어서, 상기 세 개의 위상 전압은 펄스폭 변조된 것을 특징으로 하는 3상 모터 구동 시스템.
제10항에 있어서, 상기 위상 전압 성형기는 적어도 하나의 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 모터 구동 시스템.
하드 디스크 구동 시스템에 있어서,

정보를 기억하도록 동작가능한 디스크 저장 매체, 및

상기 디스크 저장 매체를 회전시키도록 동작가능한 스핀들 모터(spindle motor), 및

상기 모터의 코일에 주기적인 구동 전압을 인가하여 전반적으로 사인 파형의 전류를 상기 코일을 통해 발생시키도록 동작가능한 모터 구동기 - 상기 구동 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압임 -

를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 구동 시스템.
제14항에 있어서,

상기 구동 전압은 360°주기 및 후크 진폭를 갖고,

상기 제1 파형은 약 120°동안 전반적으로 일정한 고전압이며,

상기 제2 파형은 약 120°동안 (상기 고전압-상기 후크 진폭*sin(wt-120°))의 함수로서 상기 고전압에서 보다 낮은 전압으로 전반적으로 감소하는 전압이고,

상기 제3 파형은 약 120°동안 (상기 고전압-상기 후크 진폭*sin(wt-180°))의 함수로서 상기 보다 낮은 전압에서 상기 고전압으로 전반적으로 증가하는 전압인

것을 특징으로 하는 하드 디스크 구동 시스템.
제14항에 있어서, 상기 모터 구동기를 구동하는 위상 전압을 발생시키도록 동작가능한 위상 전압 성형기를 더 포함하고, 상기 위상 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 구동 시스템.
제14항에 있어서,

두 개의 주기적인 후크 파형을 발생시키도록 동작가능한 사인 후크파 발생기 - 각 후크 파형은 다운 후크 전압 및 업 후크 전압을 포함함 - , 및

상기 두 개의 후크 파형 각각과 전반적으로 일정한 고전압 사이에서 선택적으로 스위치하여 상기 모터 구동기를 구동하는 위상 전압을 발생시키도록 동작가능한 다중화기 - 상기 위상 전압은 제1, 제2, 제3 파형의 시퀀스를 포함하고, 상기 시퀀스의 상기 제1 파형은 전반적으로 일정한 고전압이며, 상기 시퀀스의 상기 제2 파형은 다운 후크 전압이고, 상기 시퀀스의 상기 제3 파형은 업 후크 전압임 -

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 구동 시스템.
제16항에 있어서, 상기 위상 전압은 펄스폭 변조된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 구동 시스템.
제16항에 있어서, 상기 위상 전압 성형기는 적어도 하나의 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 구동 시스템.