JP3280413B2 - センサレス多相直流モータの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、センサレスタイプのブ
ラシレス多相直流モータに関し、たとえば磁気ディスク
装置用のスピンドルモータにおいて、回転中における回
転トルクの向上が可能とされるセンサレス多相直流モー
タの駆動方法に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク装置用のスピンドル
モータとしては、たとえば励磁状態において磁界を発生
するステータと、このステータ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とを備えたセンサレスタ
イプのブラシレス直流モータが多く用いられ、多くの場
合に半導体チップ化された電子回路による回転制御が行
われている。

【０００３】たとえば、三相コイルのセンサレス多相直
流モータにおいては、ステータに駆動電流を順次供給し
て通電する歩進工程を繰り返す。すなわち、正方向、休
止、逆方向の励磁電流を各相に流すことにより各コイル
が間欠的・同期的に通電され、ロータが所定方向に確実
に回転されるようになっている。

【０００４】また、モータの駆動は、電磁石と永久磁石
との吸引・反発による駆動トルクが発生して可能とな
り、発生のタイミングは従来のホールセンサなどによる
ロータマグネットの検知と異なり、コイルの誘起電圧を
利用して行われる。この場合に、トルクの大きさは電流
と磁束密度変化幅に正比例するため、トルクを高めるた
めには電流を増加させるか、または磁束密度変化幅を大
きくすればよいことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記センサ
レススタートにおいては、コイルに鎖交する磁束による
誘起電圧を用いるが、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であるという欠点がある。その
ために、始めは信号なしで強制的に歩進をかけるが、ロ
ータ位置によっては低トルクのために起動不良が発生し
たり、または磁界が通電と逆方向のために逆転が発生す
る。

【０００６】そこで、起動信頼性を高めるために、従来
はリトライを繰り返したり、ダブル駆動方式としたり、
さらには両者を併用することによって起動特性を向上さ
せる必要が生じる。ここで、ダブル起動方式とは、本出
願人が別途出願した起動方式であり、モータの起動時に
通電に対する初期値を与えた上電流方向を転換させ、逆
方向励磁を行って起動トルクを高め、大きな磁束密度変
化幅を得て高トルクを発生させる工程を含むことを特徴
とするものである。

【０００７】しかしながら、これらのリトライを繰り返
したり、ダブル駆動方式とする方法は、いずれも起動特
性を向上させるための対応策であり、回転中については
考慮されておらず、従ってＴＵＤ（Torque-up Drive ）
まで進める場合に不可欠となるドライブ回路とバイアス
回路の分離による回転トルクの向上が得られないという
問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、ドライブ回路と
バイアス回路を分離し、ミューチャルインダクタンスを
応用してモータの回転中においても回転トルクの向上を
図ることができるセンサレス多相直流モータの駆動方法
を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１１】すなわち、本発明のセンサレス多相直流モ
ータの駆動方法は、複数相の巻線を有するステータと、
該ステータとの電磁相互作用により回転力を得るロータ
とを備え、該ロータを所定方向に回転させるドライブ電
流を、前記複数相の巻線に供給して駆動するセンサレス
多相直流モータであって、前記複数相の巻線は、各相の
巻線毎に順次休止期間を挟んで間欠的に励磁され、該休
止期間中にある相の巻線に対して、前記ドライブ電流か
ら分離されることで可変可能とされるバイアス電流を供
給し、次の通電に対して所定の磁束初期値を付与するも
のである。

【００１２】

【作用】前記したセンサレス多相直流モータの駆動方法
によれば、バイアス電流がドライブ電流から分離される
ことにより、バイアス電流をステータに対して可変可能
に供給することができる。これにより、バイアス電流を
増やすことにより通電エネルギーを増加させ、回転中に
おけるトルクアップを図ることができる。

【００１３】すなわち、バイアス回路とドライブ回路を
分離してミューチャルインダクタンスを応用し、これに
よってエネルギーへの配慮または昇圧への配慮が可能と
なり、たとえばエネルギーを増加することによってトル
クを向上させ、また巻線比による昇圧によってトランス
作用を得ることができる。

【００１４】

【実施例１】図１は本発明のセンサレス多相直流モータ
の駆動方法の一実施例であるセンサレス多相直流モータ
の駆動回路の要部を示す概略回路図である。

【００１５】まず、図１により本実施例のセンサレス多
相直流モータの駆動回路の概略構成を説明する。

【００１６】本実施例のセンサレス多相直流モータの駆
動回路は、たとえば磁気ディスク装置用のスピンドルモ
ータに適用され、図示しない励磁状態において磁界を発
生するステータと、このステータとの電磁相互作用によ
り回転力を得るロータとを備え、ロータを所定方向に回
転させるドライブ電流を、ステータに順次供給して駆動
する駆動回路とされ、Ｕ相コイル１、Ｖ相コイル２およ
びＷ相コイル３が半導体スイッチ、たとえばＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ４〜６を介してユニポーラ接続されたコントロール
回路７と、各コイル１〜３に対して直列接続されたバイ
アスコイル８〜１０およびコンデンサ１１〜１３と、こ
れらのコンデンサ１１〜１３のチャージアップ用の電源
１４とから構成されている。

【００１７】そして、正方向、休止、逆方向の励磁電流
を流すことにより各コイル１〜３が間欠的・同期的に通
電され、ロータが所定方向に確実に回転される。この場
合に、ステータが休止期間を挟んで間欠的に励磁され、
この休止期間において、次の逆方向通電に対して増磁性
の磁束初期値を付与するバイアス電流がドライブ電流か
ら分離され、このバイアス電流がステータに対して可変
可能に供給されるようになっている。

【００１８】たとえば、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイル１
〜３とＭＯＳ−ＦＥＴ４〜６によるドライブ回路と独立
に、バイアスコイル８〜１０、コンデンサ１１〜１３お
よび電源１４によりバイアス回路を構成し、相互誘導の
２つのコイルの一方に励磁電流を流し、他方に充電パル
ス電流を流し、ステータの磁性体中に第１の電流に初期
値を与えたと同様の変化を第２の電流から得ることがで
きる。

【００１９】すなわち、本実施例においては、コンデン
サ１１〜１３の充電電流がステータの磁性体をバイアス
するバイアス電流を作り、このバイアス電流によって増
磁性の磁束初期値を得ることにより回転中、つまり磁束
密度変化中の通電エネルギーを増加させることができ
る。

【００２０】従って、本実施例のセンサレス多相直流モ
ータの駆動回路によれば、Ｕ相コイル１、Ｖ相コイル２
およびＷ相コイル３にチャージアップ用のコンデンサ１
１〜１３が接続されることにより、バイアス電流を増や
すことにより通電エネルギーを増加させ、回転中におけ
るトルクアップを図ることができる。

【００２１】

【実施例２】図２は本発明のセンサレス多相直流モータ
の駆動方法の他の実施例であるセンサレス多相直流モー
タの駆動回路の要部を示す概略回路図、図３は本実施例
のセンサレス多相直流モータの駆動回路における変形例
の要部を示す概略回路図である。

【００２２】本実施例のセンサレス多相直流モータの駆
動回路は、実施例１と同様に磁気ディスク装置用のスピ
ンドルモータに適用され、図示しない励磁状態において
磁界を発生するステータと、このステータとの電磁相互
作用により回転力を得るロータとを備え、ロータを所定
方向に回転させるドライブ電流を、ステータに順次供給
して駆動する駆動回路とされ、実施例１との相違点は、
実施例１が充電エネルギーを使用したのに対して、本実
施例は巻線比によるトランス作用を応用して磁束初期値
を得た点である。

【００２３】すなわち、本実施例の駆動回路は、Ｕ相コ
イル１、Ｖ相コイル２およびＷ相コイル３がＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ４〜６を介してユニポーラ接続されたコントロール
回路７と、各コイル１〜３に対して直列接続されたバイ
アスコイル１５〜１７およびＭＯＳ−ＦＥＴ１８〜２０
と、ＭＯＳ−ＦＥＴ１８〜２０を駆動するデューティ回
路２１とから構成され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイル１
〜３とバイアスコイル１５〜１７との巻線比がｎ₂ ：ｎ
₁ となっている。

【００２４】従って、本実施例のセンサレス多相直流モ
ータの駆動回路によれば、Ｕ相コイル１、Ｖ相コイル２
およびＷ相コイル３に巻線比が異なるバイアスコイル１
５〜１７が接続されることにより、バイアスコイル１５
〜１７側からＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル１〜３側に対
して過電電流の休止期間にバイアス電流を供給すること
ができるので、実施例１と同様に回転中におけるトルク
アップが可能となる。

【００２５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例１および２に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００２６】たとえば、前記実施例のセンサレス多相直
流モータの駆動回路については、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相
コイルがユニポーラ接続される場合について説明した
が、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、バ
イポーラ接続されるモータについても適用可能とされ、
たとえば実施例２の駆動回路をバイポーラ接続した場合
には、図３に示すようにバイポーラ用のＭＯＳ−ＦＥＴ
２２〜２４が追加された構成となる。

【００２７】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野である磁気ディスク装置
用のスピンドルモータに適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、たとえばレーザプ
リンタなどの他の装置に適用されるセンサレス多相直流
モータについても広く適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００２９】(1).ステータの複数相の巻線が、各相の巻
線毎に順次休止期間を挟んで間欠的に励磁され、休止期
間中にある相の巻線に対して、ドライブ電流から分離す
ることにより、バイアス電流をステータを構成する軟磁
性体に対して可変可能に供給することができるので、バ
イアス電流を増磁性の極性とすることにより、通電エネ
ルギーを増加させ、回転中におけるトルクアップを図る
ことができる。

【００３０】(2).前記(1) により、バイアス電流とドラ
イブ電流が分離できるので、バイアス回路とドライブ回
路の独立設計が可能となる。

【００３１】(3).前記(1) において、特にＴＵＤでは通
電毎の省電力のために間欠励磁による磁化レベルの保有
が有力であり、受動回路、ダブル・ユニポーラ、ユニ／
ダブルバイポーラ励磁による回転トルクアップが可能と
されるセンサレス多相直流モータの駆動方法を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセンサレス多相直流モータの駆動方法
の実施例１であるセンサレス多相直流モータの駆動回路
の要部を示す概略回路図である。

【図２】本発明のセンサレス多相直流モータの駆動方法
の実施例２であるセンサレス多相直流モータの駆動回路
の要部を示す概略回路図である。

【図３】実施例２のセンサレス多相直流モータの駆動回
路における変形例の要部を示す概略回路図である。

【符号の説明】

１ Ｕ相コイル ２ Ｖ相コイル ３ Ｗ相コイル ４〜６ ＭＯＳ−ＦＥＴ ７ コントロール回路 ８〜１０ バイアスコイル １１〜１３ コンデンサ １４ 電源 １５〜１７ バイアスコイル １８〜２０ ＭＯＳ−ＦＥＴ ２１ デューティ回路 ２２〜２４ ＭＯＳ−ＦＥＴ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数相の巻線を有するステータと、該ス
   テータとの電磁相互作用により回転力を得るロータとを
   備え、該ロータを所定方向に回転させるドライブ電流
   を、前記複数相の巻線に供給して駆動するセンサレス多
   相直流モータであって、前記複数相の巻線は、各相の巻
   線毎に順次休止期間を挟んで間欠的に励磁され、該休止
   期間中にある相の巻線に対して、前記ドライブ電流から
   分離されることで可変可能とされるバイアス電流を供給
   し、次の通電に対して所定の磁束初期値を付与すること
   を特徴とするセンサレス多相直流モータの駆動方法。