KR20010083776A - 다상 ｄ.ｃ. 모터의 구동 장치 - Google Patents

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롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스
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Abstract

다상 D.C. 모터의 구동장치(8)는 모터의 권선(2,4,6)에 구동 신호를 공급하기 위한 다상 인버터(11)를 구비한다. 다상 인버터(11)는 제1 및 제2 구동 신호를 모터의 적어도 한 권선(2)에 한번에 공급한다. 제1 및 제2 구동 신호는 적어도 한 권선(2)과는 반대 방향으로 흐른다. 이 장치는 제1 구동 신호에 제1 펄스폭 변조를 인가하고, 제2 구동 신호에 제2 펄스폭 변조를 인가하기 위한 펄스폭 변조 수단(40.1-40.6)을 더 구비한다. 이 펄스폭 변조 수단(40.1-40.6)은 모터(8)의 속도를 가속, 활발하게 감속 또는 유지하고, 모터의 회전 방향을 선택하기 위해 펄스 폭 변조의 펄스를 변화시키도록 적응되어 있다.

Description

다상 Ｄ.Ｃ. 모터의 구동 장치{DEVICE FOR DRIVING A MULTI-PHASE D.C. MOTOR}
기술분야에 정의된 유형의 장치는 그 중에서도 유럽 특허 출원 0419303 호로부터 공지되어 있다.
상기 공지된 장치에서, 모터에 인가되는 전력의 양은 펄스 폭 변조의 도움으로 제어된다. 모터의 속도를 증가시키기 위해, 모터에 인가되는 전력량은 펄스 폭 변조의 펄스폭을 증가시킴으로써 증가된다. 모터의 속도를 감소시키기 위해, 모터에 인가되는 전력량은 펄스폭을 거쳐 감소되고, 그 결과 모터의 속도는 모터의 내부 마찰로 인해 감소한다.
상기 공지된 장치의 단점은, 모터의 속도를 감소시키는 것이 비교적 느리게,즉 모터의 속도를 증가시키는 것보다 훨씬 느리게 진행한다는 것이다. 따라서, 공지된 모터의 경우에, 모터가 저속으로 되지 않거나 또는 빨리 정지되지 않는다. 만일 모터 속도가 일시적으로 너무 높으면, 소정 속도의 동작이 재개될 수 있기 전에 모터가 마찰 결과로 충분히 저속일 때까지 기다릴 필요가 있다. 이는 속도 제어를 저하시킨다. 이는 특히 CD-ROM 드라이브인 경우에 바람직하지 않다.
이 문제를 해결하기 위해, 모터 권선에 인가되는 구동 신호의 흐름 방향을 적극적으로 일시적으로 반전시킴으로써 모터를 정지시키는 것이 제안되고 있다. 이 방법의 단점은, 정상적인 동작에서 액티브한 정지(active braking)까지의 유연한 천이를 얻을 수 없다는 것이다. 만일 속도 제어가 사용되면, 이와 같은 천이의 경우 먼저 전류가 제로로 감소하고, 정류(commutation)가 적응되며, 전류가 다시 상승될 필요가 있다. 이는 다소 힘들다.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점에 대한 해결방법을 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 장치는 매번 제1 및 제2 구동 신호가 모터의 적어도 하나의 권선에 동시에 인가되고, 제1 및 제2 구동 신호는 모터의 상기 적어도 하나의 권선에서와는 반대 방향으로 흐르며, 장치가 상기 제1 구동 신호에 제1 펄스 폭 변조를 인가하고, 제2 구동 신호에 제2 펄스 폭 변조를 인가하기 위한 펄스 폭 변조 수단을 더 구비하고, 펄스 폭 변조 수단이 상기 모터의 속도를 액티브하게(actively) 감속 또는 유지하고, 필요에 따라, 모터의 회전 방향을 선택하기 위해, 제2 펄스 폭 변조의 펄스폭에 대해 제1 펄스 폭 변조의 펄스폭을 변하게 하도록 적응되어 있는 것을 특징으로 한다.
제1 펄스 폭 변조의 펄스폭과 제2 펄스 폭 변조의 펄스폭이 상호에 대해 독립적으로 제어될 수 있기 때문에, 모터의 액티브한 가속(speeding-up)과 감속(slowing-down)(브레이킹) 간의 유연한 천이를 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 모터의 액티브한 감속, 안정화 및 가속 간에 가능한 점차적인 천이를 액티브하게 감속할 수 있다. 실제로, 액티브한 감속과 구동 간에는 더 이상의 차이가 없다. 더욱이, 본 발명에 따른 모터는 두 방향 및 구동의 각 방향으로 구동될 수 있고, 모터 속도가 원하는 대로, 상승, 액티브하게 감속 일정하게 유지될 수 있다.
특히, 제1 듀티 사이클은 모터를 정지시키기 위한 제2 듀티 사이클과 같도록 선택된다.
본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는 다상 인버터가 D.C. 전원의 제1 및 제2 단자에 각각 제1 권선의 제1 단자를 접속하기 위한 적어도 제1 및 제2의 제어가능한 스위칭 소자, 및 D.C. 전원의 제1 및 제2 단자에 각각 제2 권선의 제1 단자를 접속하기 위한 적어도 제2 및 제3의 제어가능한 스위칭 소자를 구비하되, 제1 권선의 제2 단자는 제2 권선의 제2 단자에 전기적으로 접속되고, 펄스 폭 변조 수단은, 제1 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제1 제어 신호, 제2 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제2 제어 신호, 제3 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제3 제어 신호, 및 제4 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제4 제어 신호를 포함하고, 제1 및 제2 제어 신호는, 제1 및 제2 스위칭 소자가 동시에 폐쇄되지 않는 방식으로 펄스 폭 변조되며, 제3 및 제4 제어 신호는, 제3 및 제4 스위칭 소자가 동시에 폐쇄되지 않는방식으로 펄스 폭 변조되며, 제1 및 제4 제어 신호는 각각 제1 듀티 사이클에 따라 펄스 폭 변조되고, 제2 및 제3 제어 신호는 각각 제2 듀티 사이클에 따라 펄스 폭 변조되고, 제1 및 제2 듀티 사이클은 상기 모터의 속도를 가속, 액티브하게 감속 또는 유지하기 위해 상호에 대해 가변되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제1 및 제4 제어 신호는 상호 같으며, 제2 및 제3 제어 신호도 상호 같다. 이와 같은 편차에 따르면, 단지 두개의 상호 서로 다른 제어 신호가 발생될 필요가 있다.
지금부터 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 모터의 속도를 제어하도록 변조된 펄스폭인 구동 신호에 의해 권선들이 소정의 시퀀스로 정기적으로 구동되는 방식으로, 모터의 권선에 구동 신호를 인가하는 다상(multi-phase) 인버터를 구비한 다상 D.C. 모터를 구동하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 장치가 공지된 방식으로 다상 D.C. 모터를 구동할 때 도 1에 도시한 장치의 동작을 도시하는 표.
도 3은 도 1에 도시한 장치에 의해 모터에 인가되는 구동 신호를 도시하는 도면.
도 4는 도 2의 표에 따라 모터가 구동될 때 도 1의 장치의 동작을 도시하는 많은 다이어그램도.
도 5는 본 발명에 따라 모터가 구동될 도 1의 장치의 동작을 도시하는 많은 다이어그램도.
도 6은 도 1에 도시한 장치의 일부를 도시하는 도면.
도 7은 도 6에 도시한 본 발명에 따른 장치의 일부의 제어에 관련된 많은 다이어그램도.
도 8은 도 6에 도시한 본 발명에 따른 장치의 일부에 대한 대체 제어 방법에 관련된 많은 다이어그램도.
도 9는 도 1에 도시한 장치를 포함하는 CD-ROM 드라이브를 도시하는 도면.
우선, 브러시리스 다상 D.C. 모터를 구동하기 위한 종래 기술의 동작을 도 1을 참조하여 설명한다. 다음에, 본 발명에 따른 장치를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한, 브러시리스(brushless) D.C. 모터에 구동 신호를 인가하기 위한 장치는, 참조번호 1을 부여한다. 본 실시예에서, 이 장치는 3단 브러시리스 D.C. 모터(8)의 3개 권선(2,4,6)에 구동 신호를 공급한다. 권선(2,4,6)은 모터의 고정자(9)의 일부를 형성한다. 모터(9)는 또한 도 1에 다어어그램으로 도시한 회전자(10)를 더 구비한다. 회전자(10)는 그 북극이 빗금쳐 도시된 영구 자석을 구비한다. 남극은 빗금이 없이 도시되어 있다.
모터(8)의 회전자의 권선(2,4,6)에는, 모터의 자기 회전자가 회전하도록 소저의 시퀀스로 구동 신호가 정기적으로 공급되고, 적어도 하나의 권선에는 소정의 자유 주기 동안 구동 신호가 공급되지 않는다. 본 예에서, 세 개의 모든 권선에는 구동 신호로 통전되지 않으나, 소정의 자유 주기로 동시에 통전되지 않는다.
이 장치(1)는 상기한 바와 같이 모터(8)의 권선(2,4,6)에 구동 신호를 인가하기 위한 구동 수단(11)을 구비한다. 본 실시예에서, 구동 수단(11)은 다상 인버터(11)의 형태를 취한다. 다상 인버터(11)에 의해 발생된 구동 신호는, 모터를 구동시키기 위해 라인(12,14,16)을 거쳐 모터(8)의 권선(2,4,6)에 인가된다. 본 실시예에서 다상 인버터(11)는, 본 실시예에서 3상 D.C. 모터가 구동되려하기 때문에 3상 인버터이다. 본 실시예에서, 다상 인버터(11)는 전원 회로(18)와 시퀀서(sequencer)(20)를 구비한다. 라인(22.1-22.6)을 거쳐, 시퀀서(20)는, 전원 회로(18)가 모터를 구동시키기 위해, 순차적으로, 즉 소정의 정기적인 시퀀스로, 권선(2,4,6)에 구동 신호를 공급하는 방식으로 순차적으로 전원 회로를 구동시킨다. 전원 회로(18)는 종래의 트리플 하프(triple half) H 브리지로 구성된다. 전원 회로(18)는 공급 라인(26)과 제로 전위(28) 간에 배열된 3개의 직렬 접속 전류 경로(24,24',24")를 갖는다. 본 실시예에서, 공급 전압 V0은 공급 라인(26), 접지에 접속된 제로 전위에 인가된다.
각각의 전류 경로(24,24',24")는 트랜지스터(30,32;30',32' 및 30",32") 형태의 두개의 직렬 접속 스위칭 소자로 구성된다. 트랜지스터(30,30',30",32,32',32")는 각각 예를 들어, 공지된 FET 또는 임의의 다른 공지된 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 더욱이, 각각의 스위칭 소자((30,30',30";32,32',32")는 각각 연관된 플라이백(flyback) 다이오드(34,34',34",36,36',36")를 갖는다. 각각의 플라이백 다이오드는 각각의 스위칭 소자와 역병렬로 배열되어 있다. 각각의 플라이백 다이오드는 병렬로 배열된 스위칭 소자의 기생 다이오드일 수 있다. 플라이백 다이오드는 이와 같은 권선의 자유 주기 동안 권선에서의 전압을 백(back) emf에 의해 발생된 플라이백 신호를 드레인할 수 있다. 공급 라인(12,14,16)은 스위칭 소자(30,32;30',32' 및 30",32") 간의 각각의 다이오드 A, B, C에 접속된다.
전원 회로(18)의 가능한 동작 모드를 도 2 및 3 및 4의 표를 참조하여 상세히 설명하되, 여기서 전원 회로는 시퀀서(20)에 의해 자체가 공지된 방식으로 제어된다. 권선(2,4,6)의 단자들은 도 3의 노드(A, B 및 C)에 의해 표현되고, 도 1 및 2의 노드(A, B, C)에 대응한다. 일반적으로 말해서, 모터가 회전할 때, 하나의 노드(예를 들면, 노드 A)는 공급 라인(26)에 접속되고, 다른 노드(예를 들면, 노드 B)는 제로 전위 라인(28)에 접속되며, 마지막 노드(예를 들면, 노드 C)는 플로팅(floating)으로 유지된다. 따라서, 서로 다른 6개의 위상을 생각할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 위상 F에서, 전원 회로(18)는 노드 A가 공급 라인(26)에 접속되어 있는 결과, 스위칭 소자(30)가 턴 온되는 방식으로 라인(22.3)을 거쳐 제어된다. 동시에, 첫 번째 위상 F에서, 스위칭 소자(32')는 노드 B가 제로 전위 라인(28)에 접속되는 방식으로 라인(22.5)을 거쳐 제어된다. 첫 번째 위상 F 동안, 다른 스위칭 소자는 이들이 턴 오프되는 방식으로 제어된다. 이는 결국, 제1 위상 F에서 구동 전류가 스위칭 소자(30)를 거쳐 공급 라인(26)에서 노드 A로, 권선(2,4)을 거쳐 노드 A에서 노드 B로 그리고, 스위칭 소자(32')를 거쳐 노드 B에서 라인(28)으로 흐르기 시작한다. 이때 노드 C는 플로팅으로 유지된다. 첫 번째 위상은 도 2 및 3에 도시되어 있다. 도 2의 첫 번째 행은 전류가 노드 A에서 노드B로 흐르는 반면에, 노드 C는 플로팅으로 유지된다는 것을 도시한다. 도 3에서, 이 전류는 원형의 참조번호(1)로 표시된 화살표로서 도시되어 있다. 두 번째 위상에서는 전체적으로 유사한 방식으로, 전류는 노드 A에서 노드 C로 흐르는 반면에, 노드 B는 플로팅으로 유지된다. 이에 따라, 다른 3개의 위상, 3-6이 도 2 및 3에 도시되어 있다. 또한, 구동 주기 Pa는 구동 신호가 모터의 권선에 인가되는 주기로서 정의될 수 있다. 또한, 도 3은 구동 주기 Pa및 자유 주기 Pv를 도시한다. 이 도면으로부터, 본 실시예에서, 두 권선의 구동 주기 Pa동안 어떠한 구동 신호도 하나의 권선에 인가되지 않는 방식으로, 소정의 구동 주기 Pa동안 구동 신호가 모터 권선에 인가되는 것은 명확하다. 부수적으로, 자유 주기의 시작과 끝은 구동 주기의 시작 또는 끝과 일치하되, 각각의 구동 주기는 자유 주기인인 한 두 배이다. 각각의 구동 주기에서, 그 지속기간이 관련된 구동 주기의 기간과 같은 구동 펄스가 관련된 권선에 인가된다.
이미 상술한 바와 같이, 자유 주기 Pv동안, 노드 A, B 또는 C중의 하나는 플로팅으로 유지된다. 그러나, 만일 예를 들어 노드 C가 제1 위상에서 플로팅으로 유지되면, 모터의 회전자의 회전으로 인해 권선(6)에 인덕션 전압(induction voltage)이 발생할 것이다. 이 인덕션 전압은 노드 C와 3 권선의 스타(star)점 S 사이에 이용가능하며, 이하에 백 emf 신호로서 지칭한다. 이와 유사하게, 백 emf 신호가 노드 B와 두 번째 위상 F의 스타점 S 간에 발생하고, 노드 C와 세 번째 위상 F의 스타점 S 간에 백 emf 신호가 발생된다. 등등.
시퀀서(20)는 클럭(37)에 의해 발생되고 라인(38)을 거쳐 인가된 클럭 신호의 리듬에서 일반적으로 공지된 유형이고, 이는 도 3의 표에 제시된 시퀀스로 스위칭 소자(30,30',30",32,32',32")를 정기적으로 턴온시키는 라인(22.1-22.6) 상에 제어 신호를 발생한다. 시퀀서(20)는 예를 들어, 모터의 하나의 전기적 공전의 두 배로 사이클된다.
도 4는 F로 표시된 첫 번째 행에서 모터가 하나의 완전한 전기적 공전을 할 때 연속해서 발생하는 6개의 서로 다른 위상을 도시한다. 행(A, B 및 C)은 각각의 전압을 모터의 노드(A, B, C)에 대한 시간의 함수로서 도시한다. 예를 들어, 이는 첫 번째 및 두 번째 위상 동안, 노드 A의 전압이 공급 전압 V0에 같다는 것을 도시한다. 세 번째 위상 동안, 노드 A는 플로팅이고, 백 emf 신호가 권선 2에서 발생될 것이다. 네 번째 위상의 시작에서, 노드 A의 전압은 노드 A가 제로 전위 라인(28)에 접속되어 있기 때문에 제로점의 전압과 같다. 이와 같은 상황이 네 번째 및 다섯 번째 위상에도 유지된다. 여섯 번째 위상에서 다시 노드 A는 플로팅이 되고, 다시 백 emf 신호가 발생된다. 노드 B에서, 동일한 신호가 노드 A에서와 같이 발생되고, 노드 B에서의 신호는 노드 A에서의 신호에 대해 위상이 120°쉬프트되어 있다. 이와 유사하게, 노드 A에서의 신호에 대해 위상이 240°쉬프트된 신호가 노드 C에서 발생된다.
본 발명에 따르면, 구동 신호는 모터(8)를 감속하고 액티브하게 감속하기 위해 특정 방식으로 펄스 폭 변조된다. 이를 위해, 다상 인버터(11)는 라인(12,14,16)을 거쳐 모터 권선에 인가되는 구동 신호에 펄스 폭 변조를 인가하기 위한 펄스 폭 변조 수단(40.1-40.6)을 더 구비한다. 이 장치는 다음과 같이 동작한다. 첫 번째 위상 F(도 5 참조)에서, 동일한 제어 신호가 각각 라인(22.2 및 22.4)를 거쳐 스위칭 소자(30') 및 스위칭 소자(32)에 인가된다. 펄스 폭 변조 수단(40.2 및 40.4)의 도움으로, 스위칭 소자(30 및 32)에 인가된 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호가 동일한 방식으로 펄스 폭 변조된다. 이는 제1 구동 신호가 권선(2,4)를 통해 A에서 B로 흐르게 하고, 이 신호는 그 펄스폭이 가변(수정)될 수 있는 연속하는 펄스 Q로 구성된다. 펄스 반복 주파수는 흔히 20㎑ 이상이다. 펄스 폭 변조 신호는 도 3에서 원형의 참조번호(1)를 갖는다. 도 5에서 빗금친 부분은 첫 번째 위상에서 노드 A에 대해, 약 20㎑의 펄스 반복 주파수를 갖는 펄스 폭 변조의 결과로서, 공급 전압이 선택적으로 노드 A에 인가된다는 것을 가리킨다.
그러나, 동시에 두개의 동일한 제어 신호가 라인(22.3 및 22.5)을 거쳐 스위칭 소자에 인가된다. 이들 제어 신호는 펄스 폭 수단(40.3 및 40.5)의 도움으로 동일하게 펄스 폭 변조된다. 이는 결국 스위치되는 스위칭 소자(30,32')를 통해 제2 구동 신호(4)(도 3 참조)의 결과가 되고, 권선(2,4)을 통해 제2 구동 신호는 권선(2,4)을 통해 흐르는 제1 구동 신호의 방향과는 반대 방향으로 흐른다. 제2 구동 신호는 또한 그 펄스폭이 변할 수(수정될 수)있는 연속하는 펄스폭으로 구성된다. 도 5에서, 이는 노드 B의 경우 첫 번째 위상에서 공급 전압 V0이 약 20㎑의상기 펄스 반복 주파수로서 노드 B에 인가되는 빗금친 부분에 의해 도시되어 있다.
다상 인버터(11)는, 스위칭 소자(30',32')가 동시에 폐쇄되지 않도록, 라인(22.2) 상의 제어 신호 및 라인(22.5) 상의 제어 신호가 펄스 폭 변조되는 방식으로 설계되어 있다. 이는 라인(26 및 28) 간의 단락 회로를 배제하기 위한 것이다. 이와 유사하게, 라인(22.3 및 22.4) 상의 제어 신호는, 스위칭 소자(30,32')가 라인(26 및 28) 간의 단락 회로를 배제하기 위해 동시에 폐쇄되지 않도록 하는 방식으로 펄스 폭 변조된다. 이는 도 6에 의해 더욱 설명된다. 첫 번째 위상에서 다상 인버터(11)의 동작을 설명하기 위해, 도 6은 모터(8)의 권선(2,4), 스위칭 소자(30,30',32,32') 및 다이오드(34,34',36,36')만을 도시한다.
상술한 제1 및 제2 구동 신호는 또한 도 3에서 원형의 참조번호(1) 및 (4)를 달고 있다. 도 7은 제어 신호가 라인(22.2, 22.3, 22.4 및 22.5)을 각각 거쳐 스위칭 소자(30,32,30' 및 32')에 인가된다는 것을 도시한다. 도 7에서의 상황 I는 펄스 폭 변조의 한 주기 동안, 라인(22.2-22.5) 상의 제어 신호의 가능한 펄스 폭 변조를 표현한다. 상술한 바와 같이, 라인(22.3 및 22.5) 상의 제어 신호는 실제로 동일하게 보인다. 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호도 역시 동일하게 보인다. 또한, 스위칭 소자(30 및 32)는, 라인(22.3 및 22.4) 상의 제어 신호에 관련된 스위칭 소자를 동시에 폐쇄하지 않는다는 점에서 결코 동시에 폐쇄되지 않는 것으로 보인다. 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호는 펄스 폭 변조된 제1 구동 신호가 권선(2,4)을 통과하게 하는 반면에, 라인(22.3 및 22.5) 상의 제어 신호는 펄스 폭 변조된 제2 구동 신호가 제1 구동 신호의 방향과는 반대 방향으로 권선(2,4)을 통과하게 한다. 상황 I에서 펄스 폭 변조에 대해 도시한 바와 같이, 스위칭 소자(30' 및 32)가 평균 시간상 스위칭 소자(30, 32')보다 길게 폐쇄되어 있기 때문에, 제1 구동 신호(1)의 평균 전류는 제2 구동 신호(4)의 평균 전류보다 길 것이다(및 평균 전류와는 반대방향을 가질 것이다). 따라서, 라인(22.2 및 22.3) 상의 제어 신호의 듀티 사이클은 라인(22.3 및 22.5) 상의 제어 신호의 듀티 사이클보다 크다. 그 효과는, 모터가 선정된 회전 방향으로 구동된다는 것이다. 모터를 액티브하게 감속하는 것이 필요할 때, 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호의 듀티 사이클은 점차적으로 감소하는 반면에, 라인(22.3 및 22.5) 상의 제어 신호의 듀티 사이클은 점차적으로 증가한다. 이는 도 7에서 Ⅲ밑에 도시한 상황의 결과가 된다. 이제부터 시간상 평균화된 제2 구동 신호(4)의 크기가 시간상 평균화된 제1 구동 신호(1)의 크기보다 크기 때문에, 모터는 액티브하게 감속할 것이다. 소정의 속도가 달성되면, 듀티 사이클은 Ⅰ밑에 도시한 상황으로 복원할 것이다.
따라서, 상황 Ⅰ에 대해 도시한 제어 신호의 듀티 사이클이 도 7에 도시한 바와 같이 상황 Ⅲ에서의 신호의 듀티 사이클로 점차적으로 변할 때, 상술한 바와 같이, 액티브 감속이 얻어진다. 그러나, 만일 후속적으로 제어 신호의 듀티 사이클이 도 7에 도시한 상황 Ⅲ에서와 같이 유지되도록 유지되면, 모터는 궁극적으로 반대 방향으로 회전하기 시작할 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 장치에서는, 제1 방향으로 모터를 액티브하게 구동하고, 모터를 제2 방향으로 액티브하게 구동시키고, 두개 방향의 각각으로 모터를 액티브하게 감속하는 것이 가능하다.
라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호의 듀티 사이클이 라인(22.3 및 22.5) 상의 제어 신호의 듀티 사이클과 같도록 선택되면, 구동 신호(1) 및 구동 신호(4)는 상호 보상할 것이고, 시간상 평균적으로, 어떠한 구동 신호도 권선(2,4)을 통과하지 않을 것이다. 이 상황이 도 7의 Ⅱ밑에 도시되어 있다.
도 7은 또한 세 가지 도시한 상화에 대해 A에서 B로의 방향으로 다양한 구동 신호의 결과, 권선(2,4)을 통한 전체 전류 Q를 도시한다. 이는, 상황 Ⅰ에서 전류 Q가 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호에 응답해서 점차적으로 상승하고, 라인(22.3 및 22.5) 상의 제어 신호의 영향하에 점차적으로 감소한다는 것을 보여주고 있다. 그러나, 시간상 평균적으로, 이는 전류 Q가 A에서 B로 흐르는 결과가 된다. 상술한 바와 같이, 시간 상 평균화된 0과 같은 A에서 B로의 전류가 상황 Ⅰ에서 얻어지는 반면에, 시간상 평균화할 때 상황 Ⅰ에서 전류 Q의 방향과는 반대 방향을 갖는 상황 Ⅲ에서는 전류 Q가 흐른다.
상기 설명한 실시예에서는, 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호의 듀티 사이클과 라인(22.3 및 22.5) 상의 제어 신호의 듀티 사이클의 합계는 100%이다. 그러나, 이는 반드시 필요하지 않다. 선택적으로, 예를 들어, 상황 Ⅰ에서 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호의 듀티 사이클이 보다 작도록(점선으로 도시한 바와 같이) 선택된다는 점에서, 예를 들어, 듀티 사이클의 합계는 100%이하일 수 있다.
도 6 및 7의 도움으로, 첫 번째 위상 F에서 제1 및 제2 구동 신호(1),(4)는, 모터의 권선(2,4)에 인가되고, 두개의 권선에 있는 제1 및 제2 구동 신호(1),(4)는 반대 방향을 가지며, 펄스 폭 변조 수단은 제1 펄스 폭 변조는 제1 구동 신호에 그리고 제2 펄스 폭 변조는 제2 구동 신호에 인가하며, 펄스 폭 변조 수단은 모터의 회전 속도를 증가, 액티브하게 감속 및 유지, 및 필요에 따라 모터의 회전 방향을 선택하기 위해 상호에 대해 독립적으로 제1 펄스 폭 변조 및 제2 펄스 폭 변조의 펄스폭을 변화시키도록 적응된다.
두 번째 위상 F에서, 도 5에 도시한 것과 완전히 유사하게, 도 7에 도시한 바와 같이 라인(22.2 및 22.4) 상의 제어 신호는 스위칭 소자(30' 및 32)에 인가된다. 그러나, 지금부터 라인(22.3 및 22.5)에 대해 도 7에 도시한 바와 같이 제어 신호는 라인(22.1 및 22.6)에 인가된다. 따라서, 이제 두 번째 위상 F에서의 제1 구동 신호는 도 3에서 원형(2)에 이해 지칭된 구동 신호인 반면에, 두 번째 위상 F에서의 제2 구동 신호는 도 3에서 원형(5)에 의해 지칭된 구동 신호이다. 다시, 두개의 구동 신호는 반대 방향을 가지며, 각각 펄스 폭 변조된다. 이는 첫 번째 위상 F에 대해 설명한 것과 전체적으로 유사하다. 상술한 선정된 방향으로 모터를 구동하기 위해, 시간상 평균화된 구동 신호(2)는 또한 구동 신호(5)보다 클 것이다. 모터를 액티브하게 감속하기 위해, 두 구동 신호의 듀티 사이클은, 시간상 평균화할 때 구동 신호(5)가 구동 신호(2) 이상이도록 적용된다. 이와 유사하게, 세 번째 위상 F에서, 제1 구동 신호는 참조번호(1)를 달고 있는 반면에, 제2 구동 신호는 참조번호(6)을 달고 있다, 네 번째 위상 F에서, 제1 구동 신호는 참조번호(4)를 달고 있고, 제2 구동 신호는 참조번호(1)를 달고 있다. 다음에, 다섯 번째 위상 F에서, 제1 구동 신호는 (5)로 참조되고, 제2 구동 신호는 (2)의 참조번호가 부여된다. 마지막으로, 여섯 번째 위상 F에서, 제5 구동 신호는 참조번호(6)가 부여되고, 제2 구동 신호는 (3)의 참조번호를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따르면 3상 D.C. 모터를 구동하기 위한 장치의 위상 각각을 고려하고 있다.
도 8은 라인(22.2-22.5) 상의 제어 신호가 발생될 수 있는 제1 위상 F에 대한 대체 실시예를 도시한다. 이 경우에서도 역시, 라인(22.2) 상의 제어 신호와 라인(22.5) 상의 제어 신호는 동시에 폐쇄되지 않는 방식으로 스위칭 소자(30' 및 32')를 스위치한다. 라인(22.3 및 22.4) 상의 제어 신호는 스위칭 소자(30 및 32)를 동시에 폐쇄하지 않는다. 그러나, 본 발명에서 제어 신호는 각각, 매번 라인(22.2) 상의 제어 신호의 펄스의 시작이 라인(22.4) 상의 제어 신호의 펄스의 끝과 일치하는 방식으로 상호 다르다. 이와 유사하게, 라인(22.3) 상의 제어 신호의 펄스의 시작은 라인(22.5) 상의 제어 신호의 끝과 일치한다.
만일 라인(22.2-22.5) 상의 제어 신호의 각각의 듀티 사이클이 설명한 바와 같이 변하면, 모터는 전체적으로 유사한 방식으로 구동될 것이다. 따라서, 도 8에서 상황 Ⅰ에 도시한 바와 같이 선택된 듀티 사이클 동안, 시간 평균 전류 Q는 또한 도 7의 상황 Ⅰ에서의 시간 평균 전류 Q와 같다. 도 8의 상황 Ⅱ 및 Ⅲ에서의 관련된 권선에서 발생된 평균 전류는 또한 도 7의 상황 Ⅱ 및 Ⅲ에서의 평균 전류 Q에 대응한다.
또한 도 8에 도시한 실시예의 경우, 라인(22.2 및 22.4)상에 발생된 제어 신호의 듀티 사이클과 라인(22.3 및 22.5) 상에 발생된 제어 신호의 듀티 사이클의 합계는 100%이다. 그러나, 선택적으로, 예를 들어, 라인(22.2 및 22.4) 상에서 발생된 제어 신호의 펄스폭이 감소되면(도 8에서의 점선으로 도시한 바와 같이), 듀티 사이클의 합계가 100%이하일 수 있다. 결과로 나타나는 펄스폭이 빗금친 영역으로 도시된다. 이와 같은 변형은 본 발명의 범위 내에 포괄하는 것으로 간주된다.
본 발명에서, 펄스 폭 변조기(40.1-40.6)는 제어 장치(42)에 의해 제어된다. 제어 장치(42)는 펄스 폭 변조기(40.1-40.6)에 인가되는 제어 신호 S를 발생한다. 제어 장치(42)는 또한 라인(44) 상의 시퀀서(20)를 제어하기 위한 신호를 발생한다.
더욱이, 라인(12,14 및 16)으로부터의 신호가 제어 장치(42)에 인가될 수 있다. 공지된 방식에서, 제어 장치(42)는 이들 라인(12,14 및 16) 상에 발생된 백 emf 신호에 기초하여 모터의 속도를 결정할 수 있다. 만일 소정의 속도가 라인(46)을 거쳐 제어 장치(41)에 입력되면, 제어 장치(42)는 상술한 바와 같이 구동 신호의 펄스 폭 변조를 제어함으로써, 모터를 가속시키거나 또는 액티브하게 감속시킴으로써 소정의 값으로 속도를 조정할 수 있다. 제어 장치(42)는 또한 펄스 폭 변조를 제어함으로써 모터의 회전 방향을 선택할 수 있다. 도 1에 도시한 장치(1) 및 모터(8)는 도 9에 도시한 바와 같이 CD ROM 디스크 드라이브(50)에서의 장점을 증가시키는데 사용될 수 있다. CD ROM 디스크 드라이브(50)는 CD ROM(54)으로부터 정보를 판독하기 위한 판독 헤드, 및 선택적으로, 적용에 따라, CD ROM(54)에 정보를 기록하기 위한 기록 헤드를 갖는다. CD ROM 디스크 드라이브(50)의 모터(8)의 속도가 자주 그리고 급속히 변하기 때문에, CD ROM 디스크 드라이브에 본 발명에 따른 장치를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 변형은 각각 본발명의 범위에 포괄하는 것으로 간주된다.

Claims (13)

  1. 모터의 권선들이 소정의 시퀀스로 구동 신호 - 상기 구동 신호는 상기 모터의 속도를 제어하기 위해 펄스 폭 변조됨 - 에 의해 정기적으로 구동되는 방식으로 상기 모터의 권선에 구동 신호를 인가하는 다상(multi-phase)인버터를 구비한, 다상 D.C. 모터의 구동 장치에 있어서,
    매번 제1 및 제2 구동 신호가 상기 모터의 적어도 하나의 권선에 동시에 인가되고, 상기 제1 및 제2 구동 신호는 상기 모터의 상기 적어도 하나의 권선에서와는 반대 방향으로 흐르며,
    상기 장치는,
    상기 제1 구동 신호에 제1 펄스 폭 변조를 인가하고, 상기 제2 구동 신호에 제2 펄스 폭 변조를 인가하기 위한 펄스 폭 변조 수단
    을 더 구비하고,
    상기 펄스 폭 변조 수단은, 상기 모터의 속도를 액티브하게(actively) 감속 또는 유지하고, 필요에 따라, 상기 모터의 회전 방향을 선택하기 위해, 상기 제2 펄스 폭 변조의 펄스폭에 대해 상기 제1 펄스 폭 변조의 펄스폭을 가변시키도록 적응되어 있는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터를 가속시키거나 또는 액티브하게 감속시키기 위해 상기 제 1 구동 신호의 제 1 듀티 사이클이 상기 제 2 구동 신호의 제 2 듀티 사이클에 대해 증가되는 한편, 상기 모터를 액티브하게 감속시키거나 또는 가속시키기 위해 상기 제 1 듀티 사이클이 상기 제 2 듀티 사이클에 대해 감소되는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모터를 각각 가속시키고 액티브하게 감속시키기 위해 상기 제 1 듀티 사이클은 증가되고, 상기 제 2 듀티 사이클은 감소되는 한편, 상기 모터를 액티브하게 감속시키고 가속시키기 위해 상기 제 1 듀티 사이클은 감소되고, 상기 제 2 듀티 사이클은 증가되는 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 듀티 사이클은 상기 모터를 정지시키기 위해 상기 제 2 듀티 사이클과 같도록 선택되는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 신호에 의해 상기 적어도 하나의 권선 양단에 발생된 전압차이는 같으며, 상기 제 2 구동 신호에 의해 상기 적어도 하나의 권선 양단에 발생된 전압 차에 반대인 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다상 인버터는,
    D.C. 전원의 제 1 및 제 2 단자에 각각 상기 제 1 권선의 제 1 단자를 접속하기 위한 적어도 제 1 및 제 2의 제어가능한 스위칭 소자, 및
    상기 D.C. 전원의 상기 제 1 및 제 2 단자에 각각 상기 제 2 권선의 제 1 단자를 접속하기 위한 적어도 제 2 및 제 3의 제어가능한 스위칭 소자
    를 구비하되,
    상기 제 1 권선의 제 2 단자는 상기 제 2 권선의 제 2 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 펄스 폭 변조 수단은,
    상기 제 1 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제 1 제어 신호,
    상기 제 2 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제 2 제어 신호,
    상기 제 3 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제 3 제어 신호, 및
    상기 제 4 스위칭 소자를 스위치하기 위한 제 4 제어 신호
    를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 제어 신호는, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 동시에폐쇄되지 않는 방식으로 펄스 폭 변조되며,
    상기 제 3 및 제 4 제어 신호는, 상기 제 3 및 제 4 스위칭 소자가 동시에 폐쇄되지 않는 방식으로 펄스 폭 변조되며,
    상기 제 1 및 제 4 제어 신호는 각각 제 1 듀티 사이클에 따라 펄스 폭 변조되고, 상기 제 2 및 제 3 제어 신호는 각각 제 2 듀티 사이클에 따라 펄스 폭 변조되고,
    상기 제 1 및 제 2 듀티 사이클은 상기 모터의 속도를 가속, 액티브하게 감속 또는 유지하기 위해 상호에 대해 가변되는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 모터를 가속 및 액티브하게 감속시키기 위해 각각 상기 제 1 듀티 사이클은 증가되며 상기 제 2 듀티 사이클은 감소되는 한편, 상기 모터를 액티브하게 감속 및 가속시키기 위해 각각 상기 제 1 듀티 사이클은 감소되며 상기 제 2 듀티 사이클은 증가되는 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 4 제어 신호는 상호에 대해 동일하며, 상기 제 2 및 제 3 제어 신호는 상호에 대해 동일한 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    매번 상기 제 1 제어 신호에서의 펄스의 시작은 상기 제 4 제어 신호에서의 펄스의 끝과 일치하며, 매번 상기 제 3 제어 신호에서의 펄스의 시작은 상기 제 2 제어 신호에서의 펄스의 끝과 일치하는 장치.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터를 정지시키기 위해, 상기 제 1 듀티 사이클은 상기 제 2 듀티 사이클과 동일한 장치.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 듀티 사이클의 합계는 100%인 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 기재된 장치 및 다상 D.C. 모터를 구비하는 드라이브 시스템.
  13. 제 12 항에 따른 드라이브 시스템을 구비하는 디스크 드라이브.
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