JP3244807B2 - Starting method of sensorless multi-phase DC motor - Google Patents
Starting method of sensorless multi-phase DC motorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、動圧軸受構造を採用
したセンサレス多相直流モータの起動方法に関し、特
に、その起動時における軸損を防止する技術に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for starting a sensorless multi-phase DC motor employing a dynamic pressure bearing structure, and more particularly to a technique for preventing shaft loss at the time of starting.
【０００２】[0002]
【従来の技術】磁気ディスク装置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、励磁状態において磁界を発生するステータ
コイルを備えたステータと、このステータコイルの磁界
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。2. Description of the Related Art A brushless multi-phase DC motor has been conventionally used as a motor for rotating a magnetic disk drive. This type of motor is also called a spindle motor, and includes, for example, a stator provided with a stator coil that generates a magnetic field in an excited state, and a rotor provided with a rotor magnet that obtains rotational force by electromagnetic interaction with the magnetic field of the stator coil. , A structure having a sensor for detecting the rotational position of the rotor magnet is well known,
In a spindle motor having such a structure, in many cases,
Rotation control is performed by an electronic circuit formed into a semiconductor chip.
【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。In this case, the timing of the generation of the magnetic field on the stator side is controlled by detecting the rotational position of the rotor magnet by a sensor, and a Hall element has been conventionally used for this type of sensor. However, recently, in order to avoid downsizing of the motor and deterioration of the characteristics of the sensor, a so-called sensorless multi-phase which detects the position of the rotor magnet using the induced voltage generated in the coil at rest without using the sensor. DC motors are being generalized.
【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。[0004] When the sensorless motor is started, when the motor is stopped, a back electromotive force cannot be obtained, so that the rotor is first swung. For example, in a three-phase coil spindle motor, a step of sequentially supplying an exciting current to a stator coil is repeated, and during this step,
Normally, the method includes a step of passing an exciting current in a forward direction, a rest, and a reverse direction to each phase, and a magnetic field generated by flowing an exciting current of a predetermined pattern including such steps and a rotor magnet. The driving torque is generated by the suction and repulsive force during the operation, and the motor is started.
【０００５】一方、この種のスピンドルモータにおける
小型化技術として、ロータとステータとの間に介装され
る軸受け部に流体動圧軸受けを採用した構造が提案され
ており、例えば、特開平３−６０３５５号公報にその一
例が開示されている。動圧軸受けは、ロータとステータ
との摺接面に、例えば、ヘリングボーン状の溝を刻設
し、ロータが回転することにより、溝部分に充填されて
いる潤滑油などの流体の圧力が高まり、この圧力の上昇
により、ロータをステータ側から離間させ、ラジアルお
よびスラスト方向の軸受け部として機能させるものであ
る。しかしながら、上述したセンサレス多相直流モータ
でより一層の小型化を達成しようとして、その軸受け部
の構造に動圧軸受けを採用すると、特に、その起動時に
以下に説明する技術的課題があった。On the other hand, as a technology for miniaturizing this kind of spindle motor, a structure employing a fluid dynamic pressure bearing in a bearing portion interposed between a rotor and a stator has been proposed. Japanese Patent No. 60355 discloses an example. In the dynamic pressure bearing, for example, a herringbone-shaped groove is engraved on the sliding contact surface between the rotor and the stator, and when the rotor rotates, the pressure of the fluid such as lubricating oil filled in the groove increases. The rise in the pressure causes the rotor to be separated from the stator side and to function as a bearing in the radial and thrust directions. However, if a dynamic pressure bearing is employed in the structure of the bearing portion in an attempt to achieve further miniaturization with the above-described sensorless multi-phase DC motor, there is a technical problem described below, particularly at the time of startup.
【０００６】[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、コイルに鎖交する磁束
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誘起電圧がなく、また、
マグネットの極性が不明なので、始動時には、強制的に
起動をかけている。ところが、モータの軸受け部に動圧
軸受けを採用していると、モータが回転していない状態
では、動圧軸受け部に流体の圧力を高める力が作用して
おらず、ロータがステータに対して両者間に形成された
動圧発生空間としてのギャップ分だけ傾き、ロータとス
テータとの一方の摺接面に他方が片寄りすることにな
る。That is, in the above-mentioned sensorless multi-phase DC motor, the position of the rotor magnet is detected by the induced voltage due to the magnetic flux linked to the coil. However, when the motor stops, there is no induced voltage. Also,
Since the polarity of the magnet is unknown, it is forcibly started when starting. However, when a dynamic pressure bearing is adopted for the bearing portion of the motor, when the motor is not rotating, the force for increasing the pressure of the fluid does not act on the dynamic pressure bearing portion, and the rotor moves with respect to the stator. The gap is inclined by the gap as the dynamic pressure generating space formed between the two, and one of the sliding surfaces of the rotor and the stator is shifted toward the other.
【０００７】従って、この状態でモータを強制的に起動
すると、ロータとステータとの間にカジリなどが発生
し、軸損が増大し、円滑な起動が行われないという問題
があった。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、軸損の増大
を効果的に防止できるセンサレス多相直流モータの起動
方法を提供することにある。[0007] Therefore, if the motor is forcibly started in this state, galling occurs between the rotor and the stator, the shaft loss increases, and there is a problem that smooth start is not performed. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of starting a sensorless multiphase DC motor that can effectively prevent an increase in shaft loss. .
【０００８】[0008]
【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、励磁状態で電流磁界を発生するステータ
コイルを備えたステータと、このステータコイルの電流
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
ットを備えたロータと、前記ステータとロータとの間に
設けられた動圧軸受け部とを有するセンサレス多相直流
モータの起動方法において、前記ステータコイルにモー
タの回転系の固有振動数とほぼ同じ周波数の励磁電流を
供給する歩進工程の前に、前記周波数よりも高い周波数
の励磁電流を前記ステータコイルに供給する予備歩進工
程を行い、かつ、前記歩進工程およびまたは前記予備歩
進工程に実質的な休止時間を含まないで励磁電流が正か
ら負、または負から正に逆転する逆励駆動動作を含むこ
とを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention provides a stator having a stator coil for generating a current magnetic field in an excited state, and a rotational force generated by an electromagnetic interaction between the stator coil and the current magnetic field. In a method of starting a sensorless multiphase DC motor having a rotor having a rotor magnet and a dynamic pressure bearing portion provided between the stator and the rotor, the stator coil has a natural frequency of a rotating system of the motor. Prior to the step of supplying an exciting current having substantially the same frequency as that of the first step, a preliminary step of supplying an exciting current having a frequency higher than the frequency to the stator coil is performed, and the step and / or the preliminary step is performed. Excitation current is positive without substantial downtime in stepping process
And a reverse excitation driving operation for reversing from negative to positive or from negative to positive .
【０００９】[0009]
【作用】上記構成のセンサレス多相直流モータの起動方
法によれば、ステータコイルにモータの回転系の固有振
動数とほぼ同じ周波数の励磁電流を供給する歩進工程の
前に、前記周波数よりも高い周波数の励磁電流をステー
タコイルに供給する予備歩進工程を行うので、ロータに
微小振動が発生し、これによりロータを浮上させること
ができ、その後のモータ起動時の軸損が減少する。そし
て、モータが起動されると、その回転により動圧軸受け
部の流体圧力を高め、円滑な運転が確保される。According to the starting method of the sensorless multi-phase DC motor having the above-described structure, before the step of supplying the exciting current having substantially the same frequency as the natural frequency of the rotating system of the motor to the stator coil, the starting frequency is set to be lower than the frequency. Since the preliminary step of supplying a high-frequency exciting current to the stator coil is performed, micro-vibration is generated in the rotor, whereby the rotor can be levitated, and shaft loss at the time of starting the motor thereafter is reduced. Then, when the motor is started, the rotation of the motor increases the fluid pressure of the dynamic pressure bearing portion, and smooth operation is ensured.
【００１０】[0010]
【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照にして詳細に説明する。図１から図３は、本発明
にかかるセンサレス多相直流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
るセンサレス直流モータの一例を示している。同図に示
すモータは、３相の直流モータであって、断面が略凹形
に形成されたブラケット（ステータ）を有し、ブラケッ
ト１０は、最外周に設けられたリング状のフランジ部１
０ａと、その内側に位置する外周壁部１０ｂと、その外
周壁部１０ｂの内方下部に形成された環状の第１底部１
０ｃと、底部１０ｃの内周側に設けられた内周壁部１０
ｄと、内周壁部１０ｄの基部内方に形成された環状の第
２底部１０ｅとを有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show one embodiment of a method for starting a sensorless multiphase DC motor according to the present invention. FIG. 1 shows an example of a sensorless DC motor to which the starting method of the present invention is applied. The motor shown in FIG. 1 is a three-phase DC motor having a bracket (stator) having a substantially concave cross section, and a bracket 10 is provided with a ring-shaped flange portion 1 provided on the outermost periphery.
0a, an outer peripheral wall portion 10b located inside thereof, and an annular first bottom portion 1 formed at an inner lower portion of the outer peripheral wall portion 10b.
0c and the inner peripheral wall 10 provided on the inner peripheral side of the bottom 10c.
d, and an annular second bottom portion 10e formed inside the base portion of the inner peripheral wall portion 10d.
【００１１】そして外周壁部１０ｂと底部１０ｃと内周
壁部１０ｄとにより、内外周壁部１０ｂ，１０ｄ間に上
方に開口した環状凹部１２が形成されている。ブラケッ
ト１０の第２底部１０ｅの中心には、円柱状の固定支柱
１４の下端側が嵌合固定されている。固定支柱１４は、
その下端部がブラケット１０の第２底部１０ｅに形成さ
れた貫通孔１６に嵌合固定された状態で、ブラケット１
０に対し、上向きに突設されている。The outer peripheral wall portion 10b, the bottom portion 10c, and the inner peripheral wall portion 10d form an annular recess 12 which is open upward between the inner and outer peripheral wall portions 10b, 10d. At the center of the second bottom portion 10e of the bracket 10, the lower end side of a cylindrical fixed support column 14 is fitted and fixed. The fixed support 14 is
With its lower end fitted and fixed in a through hole 16 formed in the second bottom 10 e of the bracket 10, the bracket 1
It is projected upward with respect to 0.
【００１２】この固定支柱１４の外周面には、その軸方
向に所定の間隔をおいて、一対のヘリングボーン溝１
８，２０が刻設されている。なお、このヘリングボーン
溝１８．２０は、図１においては、固定支柱１４の外周
面を平面に展開したような状態で簡略化して示してい
る。２２は、リング状のスラスト軸受け部材であり、こ
の部材は、固定支柱１４が第２底部１０ｅから上方に突
出した部分の下端に嵌合固定されている。A pair of herringbone grooves 1 are provided on the outer peripheral surface of the fixed column 14 at predetermined intervals in the axial direction.
8, 20 are engraved. Note that the herringbone groove 18.20 is shown in a simplified manner in FIG. 1 in a state where the outer peripheral surface of the fixed column 14 is developed in a plane. Reference numeral 22 denotes a ring-shaped thrust bearing member, and this member is fitted and fixed to the lower end of a portion where the fixed column 14 protrudes upward from the second bottom portion 10e.
【００１３】スラスト軸受け部材２２は、内周壁部１０
ｄの内周径よりも小さい外径に形成され、その内周部に
下方に突出する部分が形成され、この突出部分が第２底
部１０ｅに当接するようにして固定され、その下面と第
２底部１０ｅの上面との間には、潤滑油を貯留する空隙
部２３が形成されている。また、スラスト軸受け部２２
の上面側には、スパイラル状の溝（図示省略）が形成さ
れている。The thrust bearing member 22 is provided on the inner peripheral wall 10.
d is formed to have an outer diameter smaller than the inner diameter, and a downwardly protruding portion is formed on the inner peripheral portion. The protruding portion is fixed so as to abut on the second bottom portion 10e, and the lower surface and the second A gap portion 23 for storing lubricating oil is formed between the bottom portion 10e and the upper surface. Also, the thrust bearing portion 22
A spiral groove (not shown) is formed on the upper surface side of.
【００１４】一方、ブラケット１０の内周壁部１０ｄの
外周面には、ステータコア２６が固設され、このステー
タコア２６には、３相のステータコイル２６（ｕ，ｖ，
ｗ）が捲回されている。図１において、符号２８は、略
椀形状に形成されたロータハブ（ロータ）であって、ロ
ータハブ２８は、中央部に嵌合孔３０が貫通する基部２
８ａと、基部２８ａの外周に垂下形成された外壁部２８
ｂと、外壁部２８ｂの外方に張出形成された張出部２８
ｃとを有している。On the other hand, a stator core 26 is fixed on the outer peripheral surface of the inner peripheral wall 10d of the bracket 10, and the stator core 26 has three-phase stator coils 26 (u, v,
w) is wound. In FIG. 1, reference numeral 28 denotes a rotor hub (rotor) formed in a substantially bowl shape. The rotor hub 28 has a base 2 through which a fitting hole 30 penetrates in the center.
8a, and an outer wall portion 28 which is formed on the outer periphery of the base portion 28a.
b, and an overhang 28 formed overhanging the outer wall 28b
c.
【００１５】この実施例では、張出部２８ｃは、外壁部
２８ｂの下端から約１／３の高さ位置まで設けられてい
て、この張出部２８ｃの上方に複数枚のハードディスク
がスペーサを介在させて外嵌固定されることになる。ま
た、外壁部２８ｂの内周側にあって、ステータコア２４
と対向する位置には、円筒状のロータマグネット３２が
配置され、このロータマグネット３２は、外壁部２８ｂ
に固定されている。In this embodiment, the overhang portion 28c is provided from the lower end of the outer wall portion 28b to a height of about 1/3, and a plurality of hard disks interpose spacers above the overhang portion 28c. Then, it is externally fitted and fixed. The stator core 24 is located on the inner peripheral side of the outer wall portion 28b.
A cylindrical rotor magnet 32 is disposed at a position opposed to the outer wall portion 28b.
Fixed to.
【００１６】そして、ロータハブ２８の嵌合孔３０に
は、円筒状の回転スリーブ部材３４が、その略下半分を
嵌合孔３０から下方に突出するようにしてロータハブ２
８と同軸上に嵌合固定されている。このように構成され
たロータハブ２８を回転スリーブ部材３４内に固定支柱
１４を挿入して装着すると、回転スリーブ部材３４の下
端がスラスト軸受け部材２２上に当接して回転自在に支
持され、回転スリーブ部材３４と固定支柱１４との間に
潤滑油を充填することにより、ヘリングボーン溝１８，
２０と回転スリーブ部材３４の内周面との間にラジアル
動圧軸受け部が形成されるとともに、スラスト軸受け部
材２２の上面と回転スリーブ部材３４の下端面との間に
スラスト動圧軸受け部が形成される。A cylindrical rotary sleeve member 34 is inserted into the fitting hole 30 of the rotor hub 28 so that a substantially lower half thereof projects downward from the fitting hole 30.
8 and are fitted and fixed coaxially. When the fixed post 14 is inserted and mounted in the rotary sleeve member 34 with the rotor hub 28 configured as described above, the lower end of the rotary sleeve member 34 abuts on the thrust bearing member 22 and is rotatably supported. By filling a lubricating oil between the fixed pillars 34 and the fixed pillars 14, the herringbone grooves 18,
A radial dynamic pressure bearing portion is formed between the inner peripheral surface of the rotary sleeve member 34 and a thrust dynamic pressure bearing portion is formed between the upper surface of the thrust bearing member 22 and the lower end surface of the rotary sleeve member 34. Is done.
【００１７】４０は、ロータハブ２８の上端面部の内周
から回転スリーブ部材３４の上端面上に亘って設けられ
た環状の緩衝部材であり、緩衝部材４０の上端面は、固
定支柱１４の上端面よりも下方に位置し、緩衝部材４０
の内周部は、固定支柱１４の外周面と径方向に間隙を設
けて囲繞している。緩衝部材４０の下端内周部には、環
状切欠部４２が形成され、この切欠部４２と回転スリー
ブ部材３４の上端面とにより潤滑油貯留溝４４が形成さ
れている。Numeral 40 is an annular cushioning member provided from the inner periphery of the upper end surface of the rotor hub 28 to the upper end surface of the rotary sleeve member 34. The upper end surface of the cushioning member 40 is the upper end surface of the fixed column 14. Lower than the buffer member 40
Is surrounded by a radial gap with the outer peripheral surface of the fixed column 14. An annular notch 42 is formed in the inner peripheral portion of the lower end of the buffer member 40, and a lubricating oil storage groove 44 is formed by the notch 42 and the upper end surface of the rotary sleeve member 34.
【００１８】以上のように構成されたモータでは、例え
ば、ブラケット１０のフランジ部１０ａをハードディス
ク駆動装置の基盤４６に固定し、固定支柱１４の上端部
をねじ４８により駆動装置の天板５０に固着することに
より、ハードディスク装置に組み込まれる。一方、上記
構成の３相直流モータの駆動制御回路は、図２に示すよ
うに構成されている。同図に示す制御回路は、予備歩進
信号発振器１と、歩進信号発振器２と、タイマー３と、
歩進タイミング発生回路４と、通電切換ロジック５と、
出力ドライバ６と、逆起電圧検出回路７とを有し、出力
ドライバ６の出力側にステータコイル２６の３相コイル
ｕ，ｖ，ｗが接続されている。In the motor constructed as described above, for example, the flange 10a of the bracket 10 is fixed to the base 46 of the hard disk drive, and the upper end of the fixed support 14 is fixed to the top plate 50 of the drive by screws 48. By doing so, it is built into the hard disk device. On the other hand, the drive control circuit of the three-phase DC motor having the above configuration is configured as shown in FIG. The control circuit shown in FIG. 1 includes a preliminary step signal oscillator 1, a step signal oscillator 2, a timer 3,
A step timing generation circuit 4, a conduction switching logic 5,
It has an output driver 6 and a back electromotive voltage detection circuit 7, and the three-phase coils u, v, w of the stator coil 26 are connected to the output side of the output driver 6.
【００１９】予備歩進信号発振器１は、歩進信号発振器
２に比べて１０倍程度高い、例えば、５５０Ｈｚの信号
を送出する。歩進信号発振器２は、予備歩進信号発振器
１の出力信号を分周して、モータの固有振動数とほぼ同
じ周波数の、例えば、５５Ｈｚ程度の信号を送出する。
タイマー３は、予備歩進および歩進動作の区間や休止区
間の時間を設定するものである。The preliminary step signal oscillator 1 sends out a signal of, for example, 550 Hz, which is about ten times higher than the step signal oscillator 2. The step signal oscillator 2 divides the frequency of the output signal of the preliminary step signal oscillator 1 and sends out a signal having a frequency substantially equal to the natural frequency of the motor, for example, about 55 Hz.
The timer 3 is for setting the time of the section of the preliminary stepping and the stepping operation or the pause section.
【００２０】歩進タイミング発生回路４は、予備歩進信
号発振器１，歩進信号発振器２，タイマー３の出力を受
けて、タイマー３で設定された時間に基づいて、これら
の発振器１，２からの出力信号を通電切換ロジック５に
送出するタイミングを調整するものである。通電切換ロ
ジック５は、歩進タイミング発生回路４からの予備歩進
および歩進信号を受けて、コイルｕ，ｖ，ｗの通電時間
と方向とを切り換えるものである。出力ドライバ６は、
コイルｕ，ｖ，ｗに励磁電流を供給するものである。逆
起電圧検出回路７は、コイルｕ，ｖ，ｗの逆起電圧を検
出して、これを通電切換ロジック５に送出する。The step timing generator 4 receives the outputs of the preliminary step signal oscillator 1, the step signal oscillator 2 and the timer 3, and outputs the signals from these oscillators 1 and 2 based on the time set by the timer 3. The timing at which the output signal of (1) is sent to the energization switching logic 5 is adjusted. The energization switching logic 5 receives the preliminary advance and advance signals from the advance timing generation circuit 4 and switches the energization time and direction of the coils u, v, w. The output driver 6
It supplies an exciting current to the coils u, v, w. The back electromotive voltage detection circuit 7 detects the back electromotive voltage of the coils u, v, w and sends it to the energization switching logic 5.
【００２１】以上の制御回路においては、モータの起動
時に、図３に示すような状態の励磁電流がコイルｕ，
ｖ，ｗに供給される。同図に示す例では、スタート信号
がタイマー３に入力されると、タイマー３で設定された
時間だけ予備歩進工程が実行される。ここで実行される
予備歩進工程は、予備歩進信号発振器１からの出力信号
に基づいてコイルｕ，ｖ，ｗを励磁するものであって、
この時の予備歩進信号発振器１の発振周波数は、歩進信
号発振器２の発振周波数よりもほぼ１０倍程度高い周波
数（ｆ1 ）に設定されている。In the above control circuit, when the motor is started, the exciting current in the state shown in FIG.
v, w. In the example shown in the figure, when the start signal is input to the timer 3, the preliminary step is performed for the time set by the timer 3. The preliminary step executed here is to excite the coils u, v, w based on the output signal from the preliminary step signal oscillator 1, and
At this time, the oscillation frequency of the preliminary step signal oscillator 1 is set to a frequency (f 1 ) that is about 10 times higher than the oscillation frequency of the step signal oscillator 2.
【００２２】このような予備歩進工程が完了すると、そ
の後、所定時間の休止区間が設けられ、次いで、モータ
の回転系の固有振動数とほぼ同じ周波数の励磁電流を供
給する歩進工程が実行される。ここで実行される歩進工
程は、予備歩進信号発振器１からの出力信号を約１／１
０に分周した歩進信号発振器２からの出力信号に基づい
てコイルｕ，ｖ，ｗを励磁するものであって、この時の
歩進信号発振器２の発振周波数は、モータの固有振動数
とほぼ同じ周波数（ｆ2 ）に設定されている。When the preliminary step is completed, a pause is provided for a predetermined time, and then a step of supplying an exciting current having substantially the same frequency as the natural frequency of the rotating system of the motor is executed. Is done. In the step executed here, the output signal from the preliminary step signal oscillator 1 is reduced to about 1/1.
The coils u, v, and w are excited based on the output signal from the stepping signal oscillator 2 which has been frequency-divided to zero. At this time, the oscillation frequency of the stepping signal oscillator 2 depends on the natural frequency of the motor and the The frequencies are set to be substantially the same (f 2 ).
【００２３】ここで、予備歩進工程後に実行される歩進
工程では、その初期に、いずれかのコイルｕ，ｖ，ｗ
（図３ではコイルｕ，ｖ）において、励磁電流が０にな
る休止期間を瞬時に通過することで、実質的な休止時間
を含まないで励磁電流が正から負、または、負から正に
逆転する逆励磁駆動動作が行われる。このような動作を
行わせると、モータのトルクが非常に大きくなり、確実
にモータを起動させることができる。この場合の逆励磁
駆動動作の詳細について説明する。励磁電流の通電方向
が実質上休止時間を含まないで、正から負、または、負
から正に逆転する逆励磁駆動動作は、例えば、図３に示
されているステータコイルｕへの予備歩進工程における
励磁電流の供給パターンで説明すると、同図の予備歩進
工程では、ステータコイルｕには、最初の内部歩進ステ
ップで正の方向に励磁電流が供給され、続く内部歩進ス
テップで励磁電流が０になる休止期間を経て、さらに次
の内部歩進ステップで負の方向の励磁電流が供給されて
いる。このような励磁電流の供給パターンが通常の励磁
駆動動作（シングル歩進動作）である。これに対して、
逆励磁駆動動作は、図３の歩進工程のステータコイルｕ
への最初の内部歩進ステップを見ると明らかなように、
予備歩進工程の終了時点における負の通電状態が維持さ
れ、最初の内部歩進ステップでこれを正に切り換える動
作が行われていて、これを逆励磁駆動動作と呼んでい
る。このような逆励磁駆動動作によると、以下の作用効
果が得られ起動確率が向上する。すなわち、励磁電流が
０となる休止期間を経て励磁電流の通電方向を正から
負、または、負から正に逆転させると、励磁状態が一旦
０になってから、いずれかの方向に励磁されるので、こ
の時の励磁状態の変化率は、あまり大きくならないが、
励磁電流が０となる休止期間を実質上経ることなく、そ
の励磁ないしは通電方向を正から負、または、負から正
に逆転させると、励磁状態の変化率は、休止時間を設け
た場合の２倍になり、高トルクが得られ、モータの起動
確率が向上する。なお、この逆励磁駆動動作の理論的な
根拠は、本発明者らが平成３年電気学会産業応用部門全
国大会で既に発表している。 Here, in the step which is performed after the preliminary step, any of the coils u, v, w
(In FIG. 3, coils u 1 and v 2 ), the exciting current becomes zero.
Instantly passes through the pause period,
, A reverse excitation driving operation in which the excitation current is reversed from positive to negative or from negative to positive is performed. When such an operation is performed, the torque of the motor becomes extremely large, and the motor can be reliably started. Reverse excitation in this case
The details of the driving operation will be described. Excitation current direction
From positive to negative or negative with virtually no downtime
The reverse excitation driving operation in which the motor rotates in the positive direction is, for example, shown in FIG.
In the preliminary step for the stator coil u
Explaining the excitation current supply pattern,
In the process, the stator coil u has
Excitation current is supplied in the positive direction at the
After a pause period in which the excitation current becomes 0 at step,
Excitation current is supplied in the negative direction during the internal step
I have. This excitation current supply pattern is
This is a driving operation (single step operation). On the contrary,
The reverse excitation driving operation is performed by the stator coil u in the step of FIG.
As you can see from the first internal step into
Negative energized state is maintained at the end of the preliminary step
Action to switch this to positive in the first internal step
This is called the reverse excitation drive operation.
You. According to such a reverse excitation driving operation, the following effects are obtained.
The result is obtained and the activation probability is improved. That is, the exciting current is
After a pause period of 0, the direction of excitation current
If the direction is reversed from negative or negative to positive, the excitation state
After it reaches 0, it is excited in either direction.
The change rate of the excitation state at the time is not so large,
Without substantially passing a rest period in which the exciting current becomes 0,
Excitation or energization direction of positive to negative or negative to positive
When the rotation is reversed, the rate of change of the excitation
Twice as high as in the previous case, high torque is obtained,
Probability improves. Note that this reverse excitation drive operation is theoretically
The grounds are based on the fact that the present inventors
It has already been announced at the national convention.
【００２４】以上の予備歩進工程および歩進工程が実行
されると、モータは、非常に少ない電流で非常に高い確
率で起動し、ロータハブ２８が定常回転に到達すると、
逆起電圧検出回路７によってコイルｕ，ｖ，ｗの逆起電
圧が検出され、この検出信号を波形処理することによ
り、従来のセンサタイプの直流モータと同様に、ロータ
ハブ２８の同期を制御して、モータの定常運転が行われ
る。When the preparatory step and the step described above are performed, the motor is started with a very small current and with a very high probability, and when the rotor hub 28 reaches a steady rotation,
The back electromotive voltage of the coils u, v, w is detected by the back electromotive voltage detection circuit 7, and the detection signal is subjected to waveform processing to control the synchronization of the rotor hub 28 in the same manner as the conventional sensor type DC motor. Then, a steady operation of the motor is performed.
【００２５】さて、以上のようなセンサレス多相モータ
の起動方法によれば、ステータコイルｕ，ｖ，ｗにモー
タの回転系の固有振動数とほぼ同じ周波数の励磁電流を
供給する歩進工程の前に、この周波数よりも高い周波数
の励磁電流をステータコイルｕ，ｖ，ｗに供給する予備
歩進工程を行うので、ロータハブ２８に微小振動が発生
し、これによりロータハブ２８を浮上させることがで
き、その後の歩進工程でのモータの起動を円滑に行うこ
とができる。According to the above-described method of starting the sensorless multi-phase motor, the step in the step of supplying the exciting current having substantially the same frequency as the natural frequency of the rotating system of the motor to the stator coils u, v, w. Since a preliminary step of supplying an exciting current having a frequency higher than this frequency to the stator coils u, v, and w is performed before, a minute vibration is generated in the rotor hub 28, and the rotor hub 28 can be levitated. Thus, the motor can be smoothly started in the subsequent step.
【００２６】その上、歩進工程の初期に逆励磁動作が行
われるので、大きなトルクが発生して起動が容易にな
る。そして、モータが起動されると、その回転により動
圧軸受け部の潤滑油圧力を高め、円滑な運転が確保され
る。ところで、前述したようなスピンドルモータでは、
上述したような起動状態になると、ハードディスクの表
面と磁気ヘッドとの間に吸着状態が起こり、特にハード
ディスクの枚数が多い時には、いわゆるヘッドスティク
ションが発生し、回転不能になることがある。In addition, since the reverse excitation operation is performed at the beginning of the stepping step, a large torque is generated, and the start-up becomes easy. Then, when the motor is started, the rotation of the motor increases the lubricating oil pressure of the dynamic pressure bearing portion, and smooth operation is ensured. By the way, in the spindle motor as described above,
In the above-described startup state, an attraction state occurs between the surface of the hard disk and the magnetic head. In particular, when the number of hard disks is large, so-called head stiction occurs and rotation may not be possible.
【００２７】しかして、上記で説明したように、歩進工
程の前の予備歩進工程でロータハブ２８に微小振動を与
え、ロータハブ２８を浮上させた上で、歩進工程で回転
系の固有振動数で歩進動作を行わせると、ディスクとヘ
ッドとの間のヘッドスティクションを防止することがで
きる。この歩進工程での励磁電流の周波数は、回転系の
固有振動数に固定する以外に、ディスクを含む共振周波
数やヘッドアームに対する共振周波数に順次変化させて
いくことが望ましい。[0027] However, as described above, gives a minute vibration to the rotor hub 28 in front of the preliminary stepping step of stepping step, after being floated to the rotor hub 28, the natural frequency of the rotating system in the stepping step When the stepping operation is performed by a number, head stiction between the disk and the head can be prevented. It is desirable that the frequency of the exciting current in the stepping step be not only fixed to the natural frequency of the rotating system but also be sequentially changed to a resonance frequency including the disk and a resonance frequency for the head arm.
【００２８】また、実施例では、歩進工程の初期に逆励
磁動作を行わせるようにしているが、予備歩進工程と歩
進工程との一方もしくは両方に逆励磁過程を含むように
してもよい。なお、上記実施例では、本発明の起動方法
を主として磁気ディスク装置の駆動用のものとして説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば、レーザプリンタなどの他の装置に用いられるセンサ
レス多相モータの起動方法にも適用することができる。Further, in the embodiment, the reverse excitation operation is performed at the beginning of the stepping step. However, one or both of the preliminary stepping step and the stepping step may include the reverse excitation step. In the above embodiment, the starting method according to the present invention is mainly described as a method for driving a magnetic disk drive. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a method for starting a sensorless multiphase motor.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかるセンサレス多相直流モータの起動方法に
よれば、歩進工程の前に、その周波数よりも高い周波数
の励磁電流をステータコイルに供給する予備歩進工程を
行うので、この予備歩進工程によりロータに微小振動が
発生し、この微小振動により、ステータとロータとのカ
ジリなどの不都合を回避しつつロータを浮上させること
が可能になり、このことにより、起動時の軸損を大幅に
減少でき、円滑な起動が実現し、起動電流も減少できる
ものであり、しかも、動圧軸受けを採用することによる
小型化も達成できる。As described above in detail in the embodiments,
According to the method for starting the sensorless multiphase DC motor according to the present invention, before the stepping step, the preliminary step of supplying an exciting current having a frequency higher than the frequency to the stator coil is performed. The process causes micro-vibration in the rotor, and this micro-vibration makes it possible to levitate the rotor while avoiding inconveniences such as galling between the stator and the rotor, thereby greatly reducing shaft loss at startup. It is possible to achieve a reduction, a smooth start-up can be realized, and a start-up current can also be reduced. In addition, downsizing can be achieved by employing a dynamic pressure bearing.
【図１】本発明にかかる起動方法が適用されるセンサレ
ス多相直流モータの一例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a sensorless multi-phase DC motor to which a starting method according to the present invention is applied.
【図２】同センサレス直流モータの制御回路の一例を示
すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a control circuit of the sensorless DC motor.
【図３】図センサレス直流モータの起動時にステータコ
イルに供給される励磁電流のタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart of an exciting current supplied to a stator coil when a sensorless DC motor is started.
【符号の説明】 １０ ブラケット（ステータ） １８，２０ ヘリングボーン溝（動圧軸受け部） ２６ ステータコイル ２８ ロータハブ（ロータ） ３２ ロータマグネット ｕ，ｖ，ｗ ステータコイル[Description of Signs] 10 Bracket (stator) 18, 20 Herringbone groove (dynamic pressure bearing portion) 26 Stator coil 28 Rotor hub (rotor) 32 Rotor magnet u, v, w Stator coil
Claims (1)
コイルを備えたステータと、このステータコイルの電流
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
ットを備えたロータと、前記ステータとロータとの間に
設けられた動圧軸受け部とを有するセンサレス多相直流
モータの起動方法において、 前記ステータコイルにモータの回転系の固有振動数とほ
ぼ同じ周波数の励磁電流を供給する歩進工程の前に、前
記周波数よりも高い周波数の励磁電流を前記ステータコ
イルに供給する予備歩進工程を行い、かつ、前記歩進工
程およびまたは前記予備歩進工程に実質的な休止時間を
含まないで励磁電流が正から負、または負から正に逆転
する逆励磁駆動動作を含むことを特徴とするセンサレス
多相直流モータの起動方法。1. A stator having a stator coil for generating a current magnetic field in an excited state, a rotor having a rotor magnet for obtaining a rotational force by an electromagnetic interaction with the current magnetic field of the stator coil, and the stator and the rotor. A starting method for supplying an exciting current having substantially the same frequency as the natural frequency of the rotating system of the motor to the stator coil, wherein the stepping motor includes a dynamic pressure bearing portion provided between the two. Performing a preliminary step of supplying an exciting current having a frequency higher than the frequency to the stator coil, and adding a substantial pause time to the step and / or the preliminary step.
Excitation current is reversed from positive to negative or negative to positive without
A method of starting a sensorless multi-phase DC motor, comprising a reverse excitation driving operation .
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|---|---|---|---|
| JP28434692A JP3244807B2 (en) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | Starting method of sensorless multi-phase DC motor |
| US08/118,563 US5396159A (en) | 1992-09-11 | 1993-09-09 | Method of starting a motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3244807B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103151976B (en) * | 2008-01-09 | 2015-07-08 | 株式会社电装 | Control system for multiphase electric rotating machine |
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1992
- 1992-10-22 JP JP28434692A patent/JP3244807B2/en not_active Expired - Fee Related
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