JP3717194B2 - 単一コイル位相整流技術を有する３相モータ動作回路及び方法 - Google Patents
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- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多相ＤＣモータの動作回路及び動作方法における改良に関するものであって、更に詳細には、コイル位相整流技術によってセンサレス３相ＤＣモータを動作させる方法及び回路における改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、多相ＤＣモータに関するものであって、特に、例えば、ハードディスクドライブ、ＣＤＲＯＭドライブ、フロッピィディスク等を包含するコンピュータ関連適用技術において見られるような回転型データ媒体に使用されるブラシレス・センサレス多相ＤＣモータに関するものである。このようなコンピュータ適用場面においては、３相ブラシレス・センサレスＤＣモータが、その信頼性、軽量性及び正確性のために、ますますポピュラーなものとなりつつある。
【０００３】
このタイプのモータは、実際上は、多数のモータ極と共に多数のステータコイルが通常使用されるものであるが、典型的には、「Ｙ」形態に接続した３個のコイルを有すると共にステータを中央に位置させたものとして考えることが可能である。通常の動作においては、これらのコイルはシーケンシャル即ち逐次的に付勢され、その場合に、電流経路が種々のコイルの組合わせを介して確立され、例えば、６個のコミュテーションシーケンス即ち整流シーケンスにおいて異なる電流経路が確立される。
【０００４】
より詳細に説明すると、一般的には、３相モータの従来の動作においては、「Ｙ」型に接続したコイル形態の中で２つのコイルを介して電流が流され、一方３番目のコイルはコミュテーション即ち整流の目的のために検知されるべき逆起電力を発生するために使用される。達成可能な最大速度は、コイル配列が物理的に発生することの可能な最大トルクに関連しており、従って両方のコイルを介して通過させることの可能な最大電流に関係している。このことは、回転するロータによって発生される逆起電力と、整流動作において選択される２つのコイルの直列抵抗の両方によって制限される。３つの端子のうちでいずれか２つに対しての可能な全ての電流の組合わせ（中央タップは逆起電力検知のためにリザーブされている）、ロータを回転させることによって整流を行なうために全部で６個の等距離磁気ベクトルを発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、多相ＤＣモータを駆動する改良した方法及び回路を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の別の目的とするところは、効率を増加させ且つ供給電圧を減少させた状態で３相モータを動作するために使用することの可能な上述したタイプの方法及び回路を提供することである。
【０００７】
本発明の更に別の目的とするところは、他のモータ駆動回路と共に集積回路チップ上に集積化させることの可能な上述したタイプの方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、中央タップ電流入力ノードにおいて共通接続されており中央タップと反対側において電流入力ノードを有する複数個の駆動コイルを具備するタイプの多相ＤＣモータの動作回路が複数個の対のスイッチを有している。各対のスイッチは、電源電圧と直列接続されるべく配列されており、且つスイッチ間に接続ノードを有しており、該接続ノードは電流入力ノードの夫々の１つへ接続されている。駆動コイルのうちで逐次的に選択されるただ１つのコイルと中央タップ電流入力ノードとの間に駆動電流を通過させるために該スイッチを個別的に動作させるシーケンサが設けられている。これらのスイッチは、ＣＭＯＳＦＥＴとすることが可能であり、且つ多相ＤＣモータは「Ｙ」形態に接続した駆動コイルを有する３相ＤＣモータとすることが可能である。
【０００９】
１実施形態においては、シーケンサは、以下の表に基づいてスイッチを閉成動作すべく構成されている。
【００１０】
尚、中央タップはＣｔａｐであり、各コイルは夫々Ａ，Ｂ，Ｃで示してあり、各高電圧側のスイッチはｕＡ，ｕＢ，ｕＣ，ｕＣｔａｐで夫々示してあり、各低電圧側スイッチはｌＡ，ｌＢ，ｌＣ，ｌＣｔａｐで示してあり、各位相は、中央タップへの指定されたコイル内へ電流が流れる場合には（＋）で示してあり且つ中央タップから指定したコイルへ電流が流れる場合には（−）で示してあり、開成状態のスイッチはＯＦＦで示してあり、且つ閉成状態のスイッチはＯＮで示してある。
【００１１】
別の実施形態においては、シーケンサは、以下の表にしたがってスイッチを閉成させるために単一コイルモード及び２コイルモードで選択的に動作すべく構成されている。
【００１２】
尚、中央タップはＣｔａｐで示してあり、各コイルはＡ，Ｂ，Ｃで夫々示してあり、各高電圧側のスイッチはｕＡ，ｕＢ，ｕＣ，ｕＣｔａｐで夫々示してあり、各低電圧側スイッチはｌＡ，ｌＢ，ｌＣ，ｌＣｔａｐで夫々示してあり、各位相は中央タップへ指定したコイル内へ電流が流れる場合には（＋）で示してあり且つ中央タップから指定したコイルへ電流が流れる場合には（−）で示してあり、開成状態のスイッチはＯＦＦで示してあり、且つ閉成状態のスイッチはＯＮで示してある。
【００１３】
本発明の別の広義の側面によれば、中央タップ電流入力ノードにおいて共通接続されている複数個の駆動コイルを有するタイプの多相ＤＣモータを動作させる方法が提供される。各駆動コイルは中央タップ接続部と反対側の端部においてコイル電流入力ノードを有している。複数個の対のスイッチが設けられており、各対は電源電圧と直列接続すべく配設されている。各対のスイッチは、コイル電流入力ノードの夫々の１つへ接続したスイッチ間の接続ノードを有している。本方法は、電源電圧と直列に接続すべく配列されており且つ中央タップへ接続されたスイッチ間の接続ノードを有する付加的な対のスイッチを設け、次いで、該駆動コイルの逐次的に選択されるただ１つのコイルと中央タップ電流入力ノードとの間に駆動電流を通過させるべく該スイッチを個別に動作させる、各ステップを有している。
【００１４】
【実施例】
センサレス３相モータの従来の動作態様においては、「Ｙ」型に接続したコイル形態の選択したコイルへ電流を印加させる。コミュテーションシーケンサが３つのコイルの中で駆動電流を流させる２つのコイルを特定すべく選択を行なうので、３番目のコイルはフローティング状態とされる。このフローティングコイル内に発生される逆起電力が検知されてコミュテーション即ち整流を行なうための位置情報が供給される。
【００１５】
ロータの達成可能な最大速度は発生可能な最大トルクに関連しており且つそのトルクは選択された２つの駆動コイルを介して流すことの可能な最大電流に関係している。一方、その電流は、フローティングコイルにおいて回転中のロータによって発生される逆起電力及びそれら２つのコイルの直列抵抗の両方によって制限される。これら３つのコイルのうちのいずれか２つに対しての可能な全ての電流の組合わせ（該コイルの中央タップ接続部は逆起電力検知のためにリザーブされている）は、ロータを回転させることによって整流を行なうための全部で６個の等距離の磁気ベクトルを発生する。
【００１６】
本発明によれば、センタータップがスイッチングされる場合に６個の等距離のベクトルを発生させることが可能であり、一度に１つのコイルのみを介して電流が流れることを可能とする。従って、図１に示した如く、「Ｙ」型に接続したコイル形態１０は、共通の中央タップ接続ノード１５において共通接続されている３個のコイル１１，１２，１３を有している。これらのコイル１１，１２，１３はコイル「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」として言及され、且つ、更に詳細には、コイル１１−１３のセンタータップ１５の反対側における夫々のノードは、夫々、Ａ，Ｂ，Ｃとして省略して示してある。従って、電流は電流入力ノードＡ，Ｂ，Ｃにおいて夫々のコイル１１−１３内へ注入することが可能であり、その場合に、ノードＡ，Ｂ，Ｃは「電流入力ノード」と呼ばれるが、電流の流れる方向は、センタータップ接続部１５から夫々のノードへ向かって流れるか又は夫々のノードから離れる方向のいずれかの方向に流れることが可能である。
【００１７】
更に詳細に説明すると、中央タップ接続部１５へ向けて又はそれから夫々のコイル１１−１３内に流れる電流はｉA-及びｉA+によって示され、それらの記号は、夫々、中央タップ接続部１５から端子Ａへ流れる電流及び端子Ａからコイル１１を介して中央タップ接続部１５へ流れる電流を表わしている。一方、ｉB+及びｉB-は、夫々、中央タップ接続部１５から端子Ｂへ流れる電流、及び端子Ｂからコイル１２を介して中央タップ接続部１５へ流れる電流を表わしている。最後に、ｉC+及びｉC-は、夫々、中央タップ接続部１５から端子Ｃへ流れる電流、及び端子Ｃからコイル１３を介して中央タップ接続部１５へ流れる電流を表わしている。
【００１８】
コイル１１−１３における夫々の電流に応答して、図示した方向に、６個のベクトルＢA+，ＢA-，ＢC-，ＢC+，ＢB+，ＢB-が発生される。２極ロータ１７を周りに位置させた「Ｙ」ロータ組立体１０の回転位相における３つの点において電流の６つの相ｉA+，ｉA-，ｉB+，ｉB-，ｉC+，ｉC-の各々に対して図２において個別的な磁界ベクトルが個別的に示されている。
【００１９】
従って、「位相Ａ＋」として示してある電流ｉA+が流れている場合の図２の一番上の状態から開始し、ロータのＮ極が約＋１５０度から−１５０度へ回転する期間中に（図１０及び図１１参照）、磁気ベクトルＢA+が図示した如くに発生される。ロータのＮ極が−１５０度を通過する点において、図２の２番目において「位相Ｃ−」として示した如く、電流がスイッチ即ち整流されてｉC-方向に流れる。Ｎ極が−１５０度から−９０度へ回転される場合に、その相の開始から電流ｉC-を発生させるための中央タップから端子Ｃへ流れる電流のコミュテーション即ち整流動作が継続して行なわれる。このような電流コミュテーション即ち整流動作は、図２における各相において左から右へ、逐次的に上から下へ継続して行なわれ、次いでその動作が繰返し行なわれる。
【００２０】
上述した単一コイルコミュテーション（整流）を達成するための回路２０を図３Ａに示してある。回路２０は４組のスイッチ対２１，２２，２３，２４を有している。これらのスイッチは、例えば、バイポーラパワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ又は当該技術分野において公知のその他のタイプのトランジスタとすることが可能である。各スイッチ対は電源２８として示した電源電圧と直列に接続されている。ノード３０−３３は、夫々、各スイッチ対２１−２４と関連しており、夫々、ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐへ接続しており、それらのノードは駆動コイル１０の端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐへ夫々接続している。これらのスイッチ対２１−２４の各々は上側即ち高電圧側のスイッチと、下側即ち低電圧側のスイッチとを有しており、それらは、夫々ｕＡ，ｌＡ，ｕＢ，ｌＢ，ｕＣ，ｌＣ，ｕＣｔａｐ，ｌＣｔａｐとして示してある。
【００２１】
スイッチ対２１−２４のスイッチは図３Ｂに示した表にしたがって以下に詳細に説明するシーケンサ回路によって逐次的にターンオン及びターンオフされる。図３Ｂにおいて、スイッチ対２１−２４の各々のスイッチの状態が、位相Ａ＋で開始し位相Ｂ−に至るまでの各シーケンスに対して示してある。
【００２２】
図３Ａのスイッチング回路は、「トランスコンダクタンス回路」とも呼称され、図４に於ける回路５０によって示される如く、ＭＯＳＦＥＴ型装置を使用して製造することが可能である。図示した如く、４対のＭＯＳＦＥＴスイッチ５１，５２，５３，５４が、図１を参照して上述したものと同様に、「Ｙ」型の形態を有するコイル構成１０へ接続している。スイッチ対５１−５４のＭＯＳＦＥＴ装置の各々は、それらと関連する夫々のＭＯＳＦＥＴ装置のゲートへ論理状態「１」又は論理状態「０」を印加すべく選択的に動作されるようにスイッチ６０−６７へ接続させることが可能である。スイッチ６０−６７は、上述した図３Ｂの表に記載したものと同様の態様で、コミュテーション（整流）シーケンスにしたがって動作される。所望により、図示した如く、下側ドライバトランジスタの論理状態は、フィードバック回路７０によって制御することが可能であり、このようなフィードバック回路は当該技術分野において公知である。
【００２３】
回路５０からの出力は、ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐにおいてスイッチ対２１−２４の夫々のスイッチの相互接続部からとられる。ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐはモータの夫々のステータ端子Ａ，Ｂ，Ｃ及び中央タップ端子Ｃｔａｐへ接続されている。従って、図６を参照して以下に説明するコミュテーションコントローラ即ちシーケンサが所定のコミュテーション即ち整流シーケンスでスイッチ対２１−２４の種々のスイッチの導通状態のシーケンス動作を行なうと、種々の個別的なステータコイル１０内を電流が流されてモータのロータの所望の回転を発生させる。
【００２４】
注意すべきことであるが、図４の回路５０は選択的に単一コイルモードか又はデュアルコイルモードのいずれかにおいてそれが関連するモータを動作させるために整流的にシーケンス動作させるか又は駆動させることが可能である。例えば、スイッチ対５１−５４のＭＯＳＦＥＴ装置へ印加されるべきシーケンス信号は、単一コイル動作モード又はデュアルコイル動作モードのいずれかに対して図５の表に示した値によって選択することが可能である。種々のＭＯＳＦＥＴ装置へ印加される信号は論理「１」状態又は論理「０」状態として図５に示してあるが、これらの状態は、例えば、図３Ｂに示した単一コイルモードコミュテーションシーケンスにおいて示した如く、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」の夫々の状態として示すことが可能である。
【００２５】
図４のトランスコンダクタンス回路５０へ論理信号を供給するために使用することの可能なシーケンサ回路８０を図６に示してある。シーケンサ８０は、一連の論理信号が継続的に再循環されるシフトレジスタ８１を有している。このシーケンサは初期化ライン８５上の信号によって初期化され、従ってその場合にレジスタ８１は例えば「１１００００」等の初期的シーケンスを有する。シフトレジスタ８１の各段からの出力は論理回路８４へ印加され、出力端子８２上にコミュテーション（整流）論理信号を供給する。次いで、出力端子８２上に所要の連続的なコミュテーション（整流）出力状態を発生させるために、フローティングコイルから発生される逆起電力信号を表わすクロック入力ライン８３へ印加される信号によって、その論理シーケンスが継続してシフトレジスタ８１を介して循環される。その結果、適宜の論理信号が発生されて、シーケンサ８０と関連するトランスコンダクタンス回路のスイッチング装置へ接続されている出力端子８２において所望のコミュテーション（整流）スイッチング信号が形成される。
【００２６】
上述した単一コイル動作モードにおいてトランスコンダクタンス回路の動作のためのコミュテーション（整流）信号を与えることに加えて、信号ライン８８が回路８０内に設けられており、それによって通常のデュアルコイル動作モードで関連するトランスコンダクタンス回路を動作させるために出力端子８２上に回路８０をして所要の論理シーケンスを発生させるために論理信号を選択的に印加することが可能である。このことは、例えば、その回路が関連するモータの動作が付加的なトルクを必要とする場合又は供給電圧及び駆動電流が問題ではない場合において有益的な場合がある。例えば、磁束及びトルクの大きさを増加させるために本回路が関連するモータをデュアルコイルモードでスタートさせ、次いで、ロータが所望の回転速度に到達すると、通常の動作速度において効率的な動作とするために単一コイル動作モータへスイッチングすることが望まれる場合がある。
【００２７】
図６及び４のシーケンサ８０及びトランスコンダクタンス回路５０の回路は、所望により、夫々の回路を取囲む点線によって示した如く、半導体基板上に集積化させることが可能である。
【００２８】
単一コイル駆動シーケンスで３相モータを動作させる場合には、それらのコイルの各々によって形成されるトルクは図７Ａのグラフに示したようなものである。個々のコイルからの結合したトルクの全印加トルクは図７Ｂに示してあり、それは、図示した如く、フローティングコイルの１つから発生される逆起電力のゼロ交差からのコミュテーション遅延が存在しない場合には、最小のトルクリップルを有している。
【００２９】
従って、理解される如く、本発明方法及び回路によれば、駆動コイルによって与えられる直列抵抗が減少されるばかりか、より低い動作電圧においてより大きな駆動電流を得ることを可能としており、与えられた速度に対しての逆起電力も減少されている。何故ならば、鎖交磁束（即ち、コイル巻回）の数が減少されているからである。然しながら、このことは、ベクトルをシーケンス動作させるために単一コイルモードを実現するために中央タップ接続部に対して付加的なスイッチング段を使用せねばならないことを意味している。更に、トルクリップルを最小とさせるために、コミュテーション遅延を取除くか又は最小とせねばならず、逆起電力のゼロ交差を検知した直後にコミュテーション即ち整流動作が発生することを可能とする。
【００３０】
ロータ１７の斜視図及び側面図を夫々図８Ａ及び図８Ｂに示してあり、本明細書において使用されているトルク、力及び角度方向の用法が示されている。図示した如く、ロータ１７は２極ロータであり、単一の「Ｓ」極と単一の「Ｎ」極とを有している。然しながら、本発明は、それとは異なる数の極及び異なる配置状態の極を有するモータにも同様に適用可能であることは勿論である。
【００３１】
典型的なモータ９０におけるロータ１７のコイル組立体１０に対する関係を図９に示してある。図９に示したモータ９０は実際の適用例において見られるようなモータに対しての典型的な構成のものであるが、本明細書においては典型的に図１０に示した態様で模式的に示してある。図１０のモータ実施例１００は、更に、外部的な角度メモリを示している。図１０における角度メモリは図２に示した異なる位相におけるモータの種々の表示におけるものと同一の角度メモリである。図１０に示した表示から種々の図面において使用した表記方法は、ゼロ度回転位置を表わすために図示した如くに位置決めされている。
【００３２】
従って、基準として図１０のモータ１００においてコイル組立体に関してのロータの位置から、ロータ１７上においてコイル組立体１０のコイルによって発生されるトルクは、夫々、図１１，１２，１３に示してある。
【００３３】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 中央タップ接続部を有する典型的な「Ｙ」型に接続したコイル配列及び種々の整流動作された電流流れ経路によって発生される６個の磁気ベクトルを示した概略図。
【図２】 種々の対応するロータ位置においての単一コイル位相のスイッチング期間中における種々のベクトルを示した一連の概略図。
【図３Ａ】 本発明に基づいて３相ＤＣモータの動作において使用することの可能な典型的なモータドライバ回路を示した概略図。
【図３Ｂ】 本発明に基づいて動作の種々の位相に対する図３Ａの回路のドライバトランジスタへの種々のコミュテーションスイッチング信号を示した説明図。
【図４】 本発明に基づいて３相ＤＣモータの動作において使用することの可能な図３Ａの回路と類似したＭＯＳＦＥＴモータドライバ回路を示した概略図。
【図５】 本発明に基づいて図３Ａ又は図４の回路の単一コイル動作モード及びデュアルコイル動作モードの両方に対する図３Ａの回路のドライバトランジスタへの種々のコミュテーションスイッチング信号を示した説明図。
【図６】 本発明に基づいて図３Ａ又は図４のドライバ回路の動作において単一コイル又はデュアルコイルコミュテーションスイッチングのために使用することの可能なコミュテーション回路を示した概略図。
【図７】 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の単一コイル駆動技術に基づいて動作されるモータに対して時間の関数としての個別的コイルトルク及び全印加トルクを夫々示した説明図。
【図８】 （Ａ）及び（Ｂ）は、本明細書において使用したトルク及び力に対する表記方法を示したモータロータの夫々斜視図及び側面図。
【図９】 外部２極ロータ構成体と関連した３相モータの典型的な「Ｙ」形態のコイルを示した側面図。
【図１０】 基準として外部回転メモリを示した図９のモータの等価な構成体の概略図。
【図１１】 トルクとロータの角度位置との関係を示したモータコイルのうちの１つ（コイル「Ａ」）によって発生されるトルク特性を示したグラフ図。
【図１２】 トルクとロータの角度位置との関係を示したモータコイルのうちの１つ（コイル「Ｂ」）によって発生されるトルク特性を示したグラフ図。
【図１３】 トルクとロータの角度位置との関係を示したモータコイルのうちの１つ（コイル「Ｃ」）によって発生されるトルク特性を示したグラフ図。
【符号の説明】
１０ 「Ｙ」型接続コイル形態
１１，１２，１３ コイル
１５ 中央タップ接続ノード
１７ ２極ロータ
２０ 単一コイルコミュテーション回路
２１，２２，２３，２４ スイッチ対
２８ 電源
３０−３３ ノード
５０ トランスコンダクタンス回路（スイッチング回路）
８０ シーケンサ
８１ シフトレジスタ
８２ 出力端子
８３ クロック入力ライン
【産業上の利用分野】
本発明は、多相ＤＣモータの動作回路及び動作方法における改良に関するものであって、更に詳細には、コイル位相整流技術によってセンサレス３相ＤＣモータを動作させる方法及び回路における改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、多相ＤＣモータに関するものであって、特に、例えば、ハードディスクドライブ、ＣＤＲＯＭドライブ、フロッピィディスク等を包含するコンピュータ関連適用技術において見られるような回転型データ媒体に使用されるブラシレス・センサレス多相ＤＣモータに関するものである。このようなコンピュータ適用場面においては、３相ブラシレス・センサレスＤＣモータが、その信頼性、軽量性及び正確性のために、ますますポピュラーなものとなりつつある。
【０００３】
このタイプのモータは、実際上は、多数のモータ極と共に多数のステータコイルが通常使用されるものであるが、典型的には、「Ｙ」形態に接続した３個のコイルを有すると共にステータを中央に位置させたものとして考えることが可能である。通常の動作においては、これらのコイルはシーケンシャル即ち逐次的に付勢され、その場合に、電流経路が種々のコイルの組合わせを介して確立され、例えば、６個のコミュテーションシーケンス即ち整流シーケンスにおいて異なる電流経路が確立される。
【０００４】
より詳細に説明すると、一般的には、３相モータの従来の動作においては、「Ｙ」型に接続したコイル形態の中で２つのコイルを介して電流が流され、一方３番目のコイルはコミュテーション即ち整流の目的のために検知されるべき逆起電力を発生するために使用される。達成可能な最大速度は、コイル配列が物理的に発生することの可能な最大トルクに関連しており、従って両方のコイルを介して通過させることの可能な最大電流に関係している。このことは、回転するロータによって発生される逆起電力と、整流動作において選択される２つのコイルの直列抵抗の両方によって制限される。３つの端子のうちでいずれか２つに対しての可能な全ての電流の組合わせ（中央タップは逆起電力検知のためにリザーブされている）、ロータを回転させることによって整流を行なうために全部で６個の等距離磁気ベクトルを発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、多相ＤＣモータを駆動する改良した方法及び回路を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の別の目的とするところは、効率を増加させ且つ供給電圧を減少させた状態で３相モータを動作するために使用することの可能な上述したタイプの方法及び回路を提供することである。
【０００７】
本発明の更に別の目的とするところは、他のモータ駆動回路と共に集積回路チップ上に集積化させることの可能な上述したタイプの方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、中央タップ電流入力ノードにおいて共通接続されており中央タップと反対側において電流入力ノードを有する複数個の駆動コイルを具備するタイプの多相ＤＣモータの動作回路が複数個の対のスイッチを有している。各対のスイッチは、電源電圧と直列接続されるべく配列されており、且つスイッチ間に接続ノードを有しており、該接続ノードは電流入力ノードの夫々の１つへ接続されている。駆動コイルのうちで逐次的に選択されるただ１つのコイルと中央タップ電流入力ノードとの間に駆動電流を通過させるために該スイッチを個別的に動作させるシーケンサが設けられている。これらのスイッチは、ＣＭＯＳＦＥＴとすることが可能であり、且つ多相ＤＣモータは「Ｙ」形態に接続した駆動コイルを有する３相ＤＣモータとすることが可能である。
【０００９】
１実施形態においては、シーケンサは、以下の表に基づいてスイッチを閉成動作すべく構成されている。
【００１０】
【００１１】
別の実施形態においては、シーケンサは、以下の表にしたがってスイッチを閉成させるために単一コイルモード及び２コイルモードで選択的に動作すべく構成されている。
【００１２】
【００１３】
本発明の別の広義の側面によれば、中央タップ電流入力ノードにおいて共通接続されている複数個の駆動コイルを有するタイプの多相ＤＣモータを動作させる方法が提供される。各駆動コイルは中央タップ接続部と反対側の端部においてコイル電流入力ノードを有している。複数個の対のスイッチが設けられており、各対は電源電圧と直列接続すべく配設されている。各対のスイッチは、コイル電流入力ノードの夫々の１つへ接続したスイッチ間の接続ノードを有している。本方法は、電源電圧と直列に接続すべく配列されており且つ中央タップへ接続されたスイッチ間の接続ノードを有する付加的な対のスイッチを設け、次いで、該駆動コイルの逐次的に選択されるただ１つのコイルと中央タップ電流入力ノードとの間に駆動電流を通過させるべく該スイッチを個別に動作させる、各ステップを有している。
【００１４】
【実施例】
センサレス３相モータの従来の動作態様においては、「Ｙ」型に接続したコイル形態の選択したコイルへ電流を印加させる。コミュテーションシーケンサが３つのコイルの中で駆動電流を流させる２つのコイルを特定すべく選択を行なうので、３番目のコイルはフローティング状態とされる。このフローティングコイル内に発生される逆起電力が検知されてコミュテーション即ち整流を行なうための位置情報が供給される。
【００１５】
ロータの達成可能な最大速度は発生可能な最大トルクに関連しており且つそのトルクは選択された２つの駆動コイルを介して流すことの可能な最大電流に関係している。一方、その電流は、フローティングコイルにおいて回転中のロータによって発生される逆起電力及びそれら２つのコイルの直列抵抗の両方によって制限される。これら３つのコイルのうちのいずれか２つに対しての可能な全ての電流の組合わせ（該コイルの中央タップ接続部は逆起電力検知のためにリザーブされている）は、ロータを回転させることによって整流を行なうための全部で６個の等距離の磁気ベクトルを発生する。
【００１６】
本発明によれば、センタータップがスイッチングされる場合に６個の等距離のベクトルを発生させることが可能であり、一度に１つのコイルのみを介して電流が流れることを可能とする。従って、図１に示した如く、「Ｙ」型に接続したコイル形態１０は、共通の中央タップ接続ノード１５において共通接続されている３個のコイル１１，１２，１３を有している。これらのコイル１１，１２，１３はコイル「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」として言及され、且つ、更に詳細には、コイル１１−１３のセンタータップ１５の反対側における夫々のノードは、夫々、Ａ，Ｂ，Ｃとして省略して示してある。従って、電流は電流入力ノードＡ，Ｂ，Ｃにおいて夫々のコイル１１−１３内へ注入することが可能であり、その場合に、ノードＡ，Ｂ，Ｃは「電流入力ノード」と呼ばれるが、電流の流れる方向は、センタータップ接続部１５から夫々のノードへ向かって流れるか又は夫々のノードから離れる方向のいずれかの方向に流れることが可能である。
【００１７】
更に詳細に説明すると、中央タップ接続部１５へ向けて又はそれから夫々のコイル１１−１３内に流れる電流はｉA-及びｉA+によって示され、それらの記号は、夫々、中央タップ接続部１５から端子Ａへ流れる電流及び端子Ａからコイル１１を介して中央タップ接続部１５へ流れる電流を表わしている。一方、ｉB+及びｉB-は、夫々、中央タップ接続部１５から端子Ｂへ流れる電流、及び端子Ｂからコイル１２を介して中央タップ接続部１５へ流れる電流を表わしている。最後に、ｉC+及びｉC-は、夫々、中央タップ接続部１５から端子Ｃへ流れる電流、及び端子Ｃからコイル１３を介して中央タップ接続部１５へ流れる電流を表わしている。
【００１８】
コイル１１−１３における夫々の電流に応答して、図示した方向に、６個のベクトルＢA+，ＢA-，ＢC-，ＢC+，ＢB+，ＢB-が発生される。２極ロータ１７を周りに位置させた「Ｙ」ロータ組立体１０の回転位相における３つの点において電流の６つの相ｉA+，ｉA-，ｉB+，ｉB-，ｉC+，ｉC-の各々に対して図２において個別的な磁界ベクトルが個別的に示されている。
【００１９】
従って、「位相Ａ＋」として示してある電流ｉA+が流れている場合の図２の一番上の状態から開始し、ロータのＮ極が約＋１５０度から−１５０度へ回転する期間中に（図１０及び図１１参照）、磁気ベクトルＢA+が図示した如くに発生される。ロータのＮ極が−１５０度を通過する点において、図２の２番目において「位相Ｃ−」として示した如く、電流がスイッチ即ち整流されてｉC-方向に流れる。Ｎ極が−１５０度から−９０度へ回転される場合に、その相の開始から電流ｉC-を発生させるための中央タップから端子Ｃへ流れる電流のコミュテーション即ち整流動作が継続して行なわれる。このような電流コミュテーション即ち整流動作は、図２における各相において左から右へ、逐次的に上から下へ継続して行なわれ、次いでその動作が繰返し行なわれる。
【００２０】
上述した単一コイルコミュテーション（整流）を達成するための回路２０を図３Ａに示してある。回路２０は４組のスイッチ対２１，２２，２３，２４を有している。これらのスイッチは、例えば、バイポーラパワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ又は当該技術分野において公知のその他のタイプのトランジスタとすることが可能である。各スイッチ対は電源２８として示した電源電圧と直列に接続されている。ノード３０−３３は、夫々、各スイッチ対２１−２４と関連しており、夫々、ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐへ接続しており、それらのノードは駆動コイル１０の端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐへ夫々接続している。これらのスイッチ対２１−２４の各々は上側即ち高電圧側のスイッチと、下側即ち低電圧側のスイッチとを有しており、それらは、夫々ｕＡ，ｌＡ，ｕＢ，ｌＢ，ｕＣ，ｌＣ，ｕＣｔａｐ，ｌＣｔａｐとして示してある。
【００２１】
スイッチ対２１−２４のスイッチは図３Ｂに示した表にしたがって以下に詳細に説明するシーケンサ回路によって逐次的にターンオン及びターンオフされる。図３Ｂにおいて、スイッチ対２１−２４の各々のスイッチの状態が、位相Ａ＋で開始し位相Ｂ−に至るまでの各シーケンスに対して示してある。
【００２２】
図３Ａのスイッチング回路は、「トランスコンダクタンス回路」とも呼称され、図４に於ける回路５０によって示される如く、ＭＯＳＦＥＴ型装置を使用して製造することが可能である。図示した如く、４対のＭＯＳＦＥＴスイッチ５１，５２，５３，５４が、図１を参照して上述したものと同様に、「Ｙ」型の形態を有するコイル構成１０へ接続している。スイッチ対５１−５４のＭＯＳＦＥＴ装置の各々は、それらと関連する夫々のＭＯＳＦＥＴ装置のゲートへ論理状態「１」又は論理状態「０」を印加すべく選択的に動作されるようにスイッチ６０−６７へ接続させることが可能である。スイッチ６０−６７は、上述した図３Ｂの表に記載したものと同様の態様で、コミュテーション（整流）シーケンスにしたがって動作される。所望により、図示した如く、下側ドライバトランジスタの論理状態は、フィードバック回路７０によって制御することが可能であり、このようなフィードバック回路は当該技術分野において公知である。
【００２３】
回路５０からの出力は、ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐにおいてスイッチ対２１−２４の夫々のスイッチの相互接続部からとられる。ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｃｔａｐはモータの夫々のステータ端子Ａ，Ｂ，Ｃ及び中央タップ端子Ｃｔａｐへ接続されている。従って、図６を参照して以下に説明するコミュテーションコントローラ即ちシーケンサが所定のコミュテーション即ち整流シーケンスでスイッチ対２１−２４の種々のスイッチの導通状態のシーケンス動作を行なうと、種々の個別的なステータコイル１０内を電流が流されてモータのロータの所望の回転を発生させる。
【００２４】
注意すべきことであるが、図４の回路５０は選択的に単一コイルモードか又はデュアルコイルモードのいずれかにおいてそれが関連するモータを動作させるために整流的にシーケンス動作させるか又は駆動させることが可能である。例えば、スイッチ対５１−５４のＭＯＳＦＥＴ装置へ印加されるべきシーケンス信号は、単一コイル動作モード又はデュアルコイル動作モードのいずれかに対して図５の表に示した値によって選択することが可能である。種々のＭＯＳＦＥＴ装置へ印加される信号は論理「１」状態又は論理「０」状態として図５に示してあるが、これらの状態は、例えば、図３Ｂに示した単一コイルモードコミュテーションシーケンスにおいて示した如く、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」の夫々の状態として示すことが可能である。
【００２５】
図４のトランスコンダクタンス回路５０へ論理信号を供給するために使用することの可能なシーケンサ回路８０を図６に示してある。シーケンサ８０は、一連の論理信号が継続的に再循環されるシフトレジスタ８１を有している。このシーケンサは初期化ライン８５上の信号によって初期化され、従ってその場合にレジスタ８１は例えば「１１００００」等の初期的シーケンスを有する。シフトレジスタ８１の各段からの出力は論理回路８４へ印加され、出力端子８２上にコミュテーション（整流）論理信号を供給する。次いで、出力端子８２上に所要の連続的なコミュテーション（整流）出力状態を発生させるために、フローティングコイルから発生される逆起電力信号を表わすクロック入力ライン８３へ印加される信号によって、その論理シーケンスが継続してシフトレジスタ８１を介して循環される。その結果、適宜の論理信号が発生されて、シーケンサ８０と関連するトランスコンダクタンス回路のスイッチング装置へ接続されている出力端子８２において所望のコミュテーション（整流）スイッチング信号が形成される。
【００２６】
上述した単一コイル動作モードにおいてトランスコンダクタンス回路の動作のためのコミュテーション（整流）信号を与えることに加えて、信号ライン８８が回路８０内に設けられており、それによって通常のデュアルコイル動作モードで関連するトランスコンダクタンス回路を動作させるために出力端子８２上に回路８０をして所要の論理シーケンスを発生させるために論理信号を選択的に印加することが可能である。このことは、例えば、その回路が関連するモータの動作が付加的なトルクを必要とする場合又は供給電圧及び駆動電流が問題ではない場合において有益的な場合がある。例えば、磁束及びトルクの大きさを増加させるために本回路が関連するモータをデュアルコイルモードでスタートさせ、次いで、ロータが所望の回転速度に到達すると、通常の動作速度において効率的な動作とするために単一コイル動作モータへスイッチングすることが望まれる場合がある。
【００２７】
図６及び４のシーケンサ８０及びトランスコンダクタンス回路５０の回路は、所望により、夫々の回路を取囲む点線によって示した如く、半導体基板上に集積化させることが可能である。
【００２８】
単一コイル駆動シーケンスで３相モータを動作させる場合には、それらのコイルの各々によって形成されるトルクは図７Ａのグラフに示したようなものである。個々のコイルからの結合したトルクの全印加トルクは図７Ｂに示してあり、それは、図示した如く、フローティングコイルの１つから発生される逆起電力のゼロ交差からのコミュテーション遅延が存在しない場合には、最小のトルクリップルを有している。
【００２９】
従って、理解される如く、本発明方法及び回路によれば、駆動コイルによって与えられる直列抵抗が減少されるばかりか、より低い動作電圧においてより大きな駆動電流を得ることを可能としており、与えられた速度に対しての逆起電力も減少されている。何故ならば、鎖交磁束（即ち、コイル巻回）の数が減少されているからである。然しながら、このことは、ベクトルをシーケンス動作させるために単一コイルモードを実現するために中央タップ接続部に対して付加的なスイッチング段を使用せねばならないことを意味している。更に、トルクリップルを最小とさせるために、コミュテーション遅延を取除くか又は最小とせねばならず、逆起電力のゼロ交差を検知した直後にコミュテーション即ち整流動作が発生することを可能とする。
【００３０】
ロータ１７の斜視図及び側面図を夫々図８Ａ及び図８Ｂに示してあり、本明細書において使用されているトルク、力及び角度方向の用法が示されている。図示した如く、ロータ１７は２極ロータであり、単一の「Ｓ」極と単一の「Ｎ」極とを有している。然しながら、本発明は、それとは異なる数の極及び異なる配置状態の極を有するモータにも同様に適用可能であることは勿論である。
【００３１】
典型的なモータ９０におけるロータ１７のコイル組立体１０に対する関係を図９に示してある。図９に示したモータ９０は実際の適用例において見られるようなモータに対しての典型的な構成のものであるが、本明細書においては典型的に図１０に示した態様で模式的に示してある。図１０のモータ実施例１００は、更に、外部的な角度メモリを示している。図１０における角度メモリは図２に示した異なる位相におけるモータの種々の表示におけるものと同一の角度メモリである。図１０に示した表示から種々の図面において使用した表記方法は、ゼロ度回転位置を表わすために図示した如くに位置決めされている。
【００３２】
従って、基準として図１０のモータ１００においてコイル組立体に関してのロータの位置から、ロータ１７上においてコイル組立体１０のコイルによって発生されるトルクは、夫々、図１１，１２，１３に示してある。
【００３３】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 中央タップ接続部を有する典型的な「Ｙ」型に接続したコイル配列及び種々の整流動作された電流流れ経路によって発生される６個の磁気ベクトルを示した概略図。
【図２】 種々の対応するロータ位置においての単一コイル位相のスイッチング期間中における種々のベクトルを示した一連の概略図。
【図３Ａ】 本発明に基づいて３相ＤＣモータの動作において使用することの可能な典型的なモータドライバ回路を示した概略図。
【図３Ｂ】 本発明に基づいて動作の種々の位相に対する図３Ａの回路のドライバトランジスタへの種々のコミュテーションスイッチング信号を示した説明図。
【図４】 本発明に基づいて３相ＤＣモータの動作において使用することの可能な図３Ａの回路と類似したＭＯＳＦＥＴモータドライバ回路を示した概略図。
【図５】 本発明に基づいて図３Ａ又は図４の回路の単一コイル動作モード及びデュアルコイル動作モードの両方に対する図３Ａの回路のドライバトランジスタへの種々のコミュテーションスイッチング信号を示した説明図。
【図６】 本発明に基づいて図３Ａ又は図４のドライバ回路の動作において単一コイル又はデュアルコイルコミュテーションスイッチングのために使用することの可能なコミュテーション回路を示した概略図。
【図７】 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の単一コイル駆動技術に基づいて動作されるモータに対して時間の関数としての個別的コイルトルク及び全印加トルクを夫々示した説明図。
【図８】 （Ａ）及び（Ｂ）は、本明細書において使用したトルク及び力に対する表記方法を示したモータロータの夫々斜視図及び側面図。
【図９】 外部２極ロータ構成体と関連した３相モータの典型的な「Ｙ」形態のコイルを示した側面図。
【図１０】 基準として外部回転メモリを示した図９のモータの等価な構成体の概略図。
【図１１】 トルクとロータの角度位置との関係を示したモータコイルのうちの１つ（コイル「Ａ」）によって発生されるトルク特性を示したグラフ図。
【図１２】 トルクとロータの角度位置との関係を示したモータコイルのうちの１つ（コイル「Ｂ」）によって発生されるトルク特性を示したグラフ図。
【図１３】 トルクとロータの角度位置との関係を示したモータコイルのうちの１つ（コイル「Ｃ」）によって発生されるトルク特性を示したグラフ図。
【符号の説明】
１０ 「Ｙ」型接続コイル形態
１１，１２，１３ コイル
１５ 中央タップ接続ノード
１７ ２極ロータ
２０ 単一コイルコミュテーション回路
２１，２２，２３，２４ スイッチ対
２８ 電源
３０−３３ ノード
５０ トランスコンダクタンス回路（スイッチング回路）
８０ シーケンサ
８１ シフトレジスタ
８２ 出力端子
８３ クロック入力ライン
Claims (18)
- 中央タップ電流入力ノードにおいて共通接続されており且つ前記中央タップと反対側に端部電流入力ノードを有する複数個の駆動コイルを具備するタイプの多相ＤＣモータの動作回路において、
電源電圧に直列接続されている複数個のスイッチ対であって、その接続ノードが前記複数個の駆動コイルの内の対応する駆動コイルの端部電流入力ノードに接続されている複数個の第１スイッチ対と、その接続ノードが前記中央タップ電流入力ノードに接続されている第２スイッチ対とを包含している複数個のスイッチ対、
ロータを回転させるために、前記第２スイッチ対の２つのスイッチを交互にオンさせながら、前記複数個の第１スイッチ対の内の１個のスイッチ対の内の一方のスイッチを選択的に所定のコミュテーションシーケンスに従って同時的にオンさせるシーケンサ、
を有していることを特徴とする回路。 - 請求項１において、前記スイッチの各々がＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする回路。
- 請求項１において、前記多相ＤＣモータが３相ＤＣモータであることを特徴とする回路。
- 請求項３において、前記複数個の駆動コイルが「Ｙ」型に接続した１組の駆動コイルを有していることを特徴とする回路。
- 請求項４において、前記モータが２極ロータを有していることを特徴とする回路。
- 複数個のＹ接続型駆動コイルを有するタイプの３相ＤＣモータを動作させるために電源へ接続させる回路において、
前記駆動コイルが共通接続されている中央タップ接続部が設けられており、前記各駆動コイルは前記中央タップの反対側に電流入力ノードを有しており、
４対のスイッチが設けられており、各対は前記電源と直列して接続すべく配列されており、各対は各スイッチ間に接続ノードを有しており、前記対のうちの３つの対の接続ノードは前記コイルの電流入力ノードの夫々の１つへ接続しており且つ前記対のうちの４番目のものの接続ノードは前記中央タップへ接続しており、
ロータを回転させるために、前記４番目のスイッチ対の２つのスイッチを交互にオンさせながら、前記３つのスイッチ対における１個のスイッチ対の内の一方のスイッチを選択的に所定のコミュテーションシーケンスに従って同時的にオンさせるためのシーケンサが設けられている、
ことを特徴とする回路。 - 請求項６において、前記スイッチの各々がＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする回路。
- 請求項６において、前記多相ＤＣモータは３相ＤＣモータであることを特徴とする回路。
- 請求項８において、前記モータが２極ロータを有していることを特徴とする回路。
- 請求項１において、前記モータがセンサレスモータであって、前記モータのロータの位置がフローティング駆動コイルの逆起電力信号を観察することによって決定されることを特徴とする回路。
- 請求項６において、前記シーケンサが、以下のテーブルにしたがって前記スイッチを閉成動作させる、
フロー
電流の ティング
流れ コイル uA lA uB lB uC lC uCtap lCtap
位相A+ A-Ctap B&C ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON
位相C- Ctap-C A&B OFF OFF OFF OFF OFF ON ON OFF
位相B+ B-Ctap A&C OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF ON
位相A- Ctap-A B&C OFF ON OFF OFF OFF OFF ON OFF
位相C+ C-Ctap A&B OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF ON
位相B- Ctap-B A&C OFF OFF OFF ON OFF OFF ON OFF
尚、中央タップはＣｔａｐであり、各コイルは夫々Ａ，Ｂ，Ｃで示してあり、各高電圧側のスイッチはｕＡ，ｕＢ，ｕＣ，ｕＣｔａｐで夫々示してあり、各低電圧側スイッチはｌＡ，ｌＢ，ｌＣ，ｌＣｔａｐで夫々示してあり、各位相は、中央タップへの指定されたコイル内へ電流が流れる場合には（＋）で示してあり且つ中央タップから指定したコイルへ電流が流れる場合には（−）で示してあり、開成状態のスイッチはＯＦＦで示してあり、且つ閉成状態のスイッチはＯＮで示してある、
ことを特徴とする回路。 - 中央タップ電流入力ノードにおいて共通接続されており前記中央タップの反対側にコイル電流入力ノードを有する複数個の駆動コイルを具備すると共に各対が電源電圧と直列して接続すべく配列されており各対が前記コイル電流入力ノードの夫々の１つへ接続されているスイッチ間の接続ノードを有する複数個の第１スイッチ対を具備するタイプの多相ＤＣモータの動作方法において、
前記電源電圧と直列して接続されるべく配列されており且つ前記中央タップへ接続されるスイッチの間の接続ノードを具備する付加的な第２スイッチ対を設け、
ロータを回転させるために、前記第２スイッチ対の２つのスイッチを交互にオンさせながら、前記複数個の第１スイッチ対の内の１個のスイッチ対の内の一方のスイッチを選択的に所定のコミュテーションシーケンスに従って同時的にオンさせる、
上記各ステップを有することを特徴とする方法。 - 請求項１２において、前記スイッチの各々がＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする方法。
- 請求項１２において、前記多相ＤＣモータが３相ＤＣモータであることを特徴とする方法。
- 請求項１４において、前記複数個の駆動コイルが「Ｙ」型に接続した組の駆動コイルを有することを特徴とする方法。
- 請求項１５において、前記モータが２極ロータを有することを特徴とする方法。
- 請求項１２において、以下の表にしたがって、前記駆動コイルのうちの逐次的に選択されるただ１つのコイルと前記中央タップ電流入力ノードとの間に駆動電流を通過させるために前記スイッチを個別的に動作させるシーケンス回路を設ける、
フロー
電流の ティング
流れ コイル uA lA uB lB uC lC uCtap lCtap
位相A+ A-Ctap B&C ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON
位相C- Ctap-C A&B OFF OFF OFF OFF OFF ON ON OFF
位相B+ B-Ctap A&C OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF ON
位相A- Ctap-A B&C OFF ON OFF OFF OFF OFF ON OFF
位相C+ C-Ctap A&B OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF ON
位相B- Ctap-B A&C OFF OFF OFF ON OFF OFF ON OFF
尚、中央タップはＣｔａｐであり、各コイルは夫々Ａ，Ｂ，Ｃで示してあり、各高電圧側のスイッチはｕＡ，ｕＢ，ｕＣ，ｕＣｔａｐで夫々示してあり、各低電圧側スイッチはｌＡ，ｌＢ，ｌＣ，ｌＣｔａｐで示してあり、各位相は、中央タップへの指定されたコイル内へ電流が流れる場合には（＋）で示してあり且つ中央タップから指定したコイルへ電流が流れる場合には（−）で示してあり、開成状態のスイッチはＯＦＦで示してあり、且つ閉成状態のスイッチはＯＮで示してある、
ことを特徴とする方法。 - 請求項１２において、整流を開始させるためにフローティングコイルの逆起電力を検知することを特徴とする方法。
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| US5668449A (en) * | 1994-10-27 | 1997-09-16 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Motor with input-controlled high side driver |
| US5731670A (en) * | 1995-03-31 | 1998-03-24 | Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. | Method for driving a brushless DC electric motor |
| US5825145A (en) * | 1995-12-18 | 1998-10-20 | Siliconix Incorporated | Quiet commutation circuit for an electric motor |
| US5925999A (en) * | 1996-11-13 | 1999-07-20 | Siemens Canada Limited | Three-speed dual-winding direct current permanent magnet motor method and apparatus |
| US5966732A (en) * | 1996-12-02 | 1999-10-12 | Gateway 2000, Inc. | Method and apparatus for adding to the reserve area of a disk drive |
| US6084364A (en) * | 1996-12-19 | 2000-07-04 | Stmicroelectronics, Inc. | Using different frequency clocks to clock counters of a driver circuit at spin-up and at regulation |
| US5949204A (en) * | 1997-08-18 | 1999-09-07 | Alliedsignal Inc. | Method and apparatus for driving a brushless DC motor without rotor position sensors |
| US7531417B2 (en) * | 1998-12-21 | 2009-05-12 | Megica Corporation | High performance system-on-chip passive device using post passivation process |
| US8178435B2 (en) | 1998-12-21 | 2012-05-15 | Megica Corporation | High performance system-on-chip inductor using post passivation process |
| US6303423B1 (en) * | 1998-12-21 | 2001-10-16 | Megic Corporation | Method for forming high performance system-on-chip using post passivation process |
| US6965165B2 (en) | 1998-12-21 | 2005-11-15 | Mou-Shiung Lin | Top layers of metal for high performance IC's |
| US8421158B2 (en) | 1998-12-21 | 2013-04-16 | Megica Corporation | Chip structure with a passive device and method for forming the same |
| US6369534B1 (en) | 2000-04-26 | 2002-04-09 | Stmicroelectronics, Inc. | Circuit and method for detecting backward spin of a spindle motor for a disk drive |
| US6598000B1 (en) | 2000-08-18 | 2003-07-22 | Stmicroelectronics, Inc. | Method and apparatus for detecting motion of a motor for a disk drive system |
| US6437525B1 (en) | 2000-08-18 | 2002-08-20 | Stmicroelectronics, Inc. | Method and apparatus for spinning a multiphase motor for a disk drive system from an inactive state |
| US6541928B2 (en) | 2000-12-29 | 2003-04-01 | Stmicroelectronics, Inc. | Adaptive system and method for spinning a polyphase disk drive motor from a stationary position |
| JP4647136B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2011-03-09 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 磁気ディスク記憶装置 |
| US6759275B1 (en) | 2001-09-04 | 2004-07-06 | Megic Corporation | Method for making high-performance RF integrated circuits |
| JP2003180038A (ja) * | 2001-12-11 | 2003-06-27 | Rohm Co Ltd | 充電制御装置 |
| US6906479B2 (en) * | 2002-08-06 | 2005-06-14 | Honeywell International, Inc. | Gas turbine engine starter generator with multiple windings on each exciter stator pole |
| US6768278B2 (en) | 2002-08-06 | 2004-07-27 | Honeywell International, Inc. | Gas turbine engine starter generator with switchable exciter stator windings |
| US6909263B2 (en) * | 2002-10-23 | 2005-06-21 | Honeywell International Inc. | Gas turbine engine starter-generator exciter starting system and method including a capacitance circuit element |
| JP3711102B2 (ja) * | 2002-10-30 | 2005-10-26 | 三洋電機株式会社 | 単相モータ駆動装置、単相モータ駆動方法、および集積回路 |
| US7576508B2 (en) | 2003-01-30 | 2009-08-18 | Honeywell International Inc. | Gas turbine engine starter generator with AC generator and DC motor modes |
| US20040183308A1 (en) * | 2003-03-17 | 2004-09-23 | Mingzhou Xu | Gas turbine engine starter generator that selectively changes the number of rotor poles |
| JP4259173B2 (ja) * | 2003-04-28 | 2009-04-30 | パナソニック株式会社 | 電動圧縮機の駆動装置 |
| TWI236763B (en) * | 2003-05-27 | 2005-07-21 | Megic Corp | High performance system-on-chip inductor using post passivation process |
| US7078826B2 (en) * | 2004-08-17 | 2006-07-18 | Honeywell International, Inc. | Hybrid gas turbine engine starter-generator |
| US8008775B2 (en) | 2004-09-09 | 2011-08-30 | Megica Corporation | Post passivation interconnection structures |
| US7355282B2 (en) * | 2004-09-09 | 2008-04-08 | Megica Corporation | Post passivation interconnection process and structures |
| US8384189B2 (en) * | 2005-03-29 | 2013-02-26 | Megica Corporation | High performance system-on-chip using post passivation process |
| CN1901161B (zh) | 2005-07-22 | 2010-10-27 | 米辑电子股份有限公司 | 连续电镀制作线路组件的方法及线路组件结构 |
| US7334854B1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-02-26 | Aimtron Technology Corp. | Sensorless start-up method for driving a brushless DC motor |
| US8633662B2 (en) * | 2009-06-12 | 2014-01-21 | Standard Microsystems Corporation | Drive method to minimize vibration and acoustics in three phase brushless DC (TPDC) motors |
| US9385641B2 (en) * | 2009-11-18 | 2016-07-05 | Standard Microsystems Corporation | System and method for inducing rotation of a rotor in a sensorless motor |
| US8378602B2 (en) * | 2009-11-18 | 2013-02-19 | Standard Microsystems Corporation | System and method for aligning a rotor to a known position |
| US8698432B2 (en) | 2010-08-31 | 2014-04-15 | Standard Microsystems Corporation | Driving low voltage brushless direct current (BLDC) three phase motors from higher voltage sources |
| US8436564B2 (en) | 2010-09-01 | 2013-05-07 | Standard Microsystems Corporation | Natural commutation for three phase brushless direct current (BLDC) motors |
| EP2469692B1 (en) * | 2010-12-24 | 2019-06-12 | ABB Research Ltd. | Method for controlling a converter |
| US8680799B2 (en) * | 2011-05-16 | 2014-03-25 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for applying a commutation advance automatically in a brushless DC motor |
| JP5853438B2 (ja) * | 2011-06-29 | 2016-02-09 | 株式会社ジェイテクト | ブラシレスｄｃモータのセンサレス制御装置 |
| US9397594B2 (en) * | 2013-09-12 | 2016-07-19 | Texas Instruments Incorporated | BLDC motor sinusoidal PWM with single phase BEMF slot detection |
| KR20150051002A (ko) * | 2013-11-01 | 2015-05-11 | 삼성전기주식회사 | 모터의 구동장치 및 그 제어방법 |
| CN108340323A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 南京德朔实业有限公司 | 电动工具 |
| DE102018124588A1 (de) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Festool Gmbh | Bestromungsvorrichtung mit einem Sperrschalter |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2805383A (en) * | 1955-05-10 | 1957-09-03 | Bendix Aviat Corp | Voltage reduction circuit |
| US3045166A (en) * | 1959-10-02 | 1962-07-17 | Horace M Robinson | Motor-brake unit |
| US3378755A (en) * | 1964-04-10 | 1968-04-16 | Gen Motors Corp | Alternator power supply system |
| JPS4828608B1 (ja) * | 1967-11-10 | 1973-09-03 | ||
| US3526816A (en) * | 1967-12-07 | 1970-09-01 | Westinghouse Electric Corp | System for recovering slippage power in slip ring induction motors |
| US3627974A (en) * | 1969-05-09 | 1971-12-14 | Air Reduction | Avoidance of current interference in consumable contact hot wire arc welding |
| US3636541A (en) * | 1970-04-09 | 1972-01-18 | Honeywell Inf Systems | Loss of phase detector for a polyphase power system |
| US3854077A (en) * | 1971-05-19 | 1974-12-10 | Wm Lear Enterprises Inc | Induction motor system with constant torque |
| US3931553A (en) * | 1972-08-07 | 1976-01-06 | Allis-Chalmers Corporation | Electronic commutation system having motor stator windings in push-pull |
| US3975668A (en) * | 1972-09-25 | 1976-08-17 | Xerox Corporation | Dynamic braking for a three phase motor |
| US4667282A (en) * | 1985-12-16 | 1987-05-19 | General Electric Company | Multiphase rectifier circuit with dynamic AC input to DC output voltage range compression utilizing half and full wave rectification modes |
| US5003241A (en) * | 1988-03-08 | 1991-03-26 | Allen-Bradley Company, Inc. | Motor stoppage detection using back emf voltage |
| US4922169A (en) * | 1988-10-04 | 1990-05-01 | Miniscribe Corporation | Method and apparatus for driving a brushless motor |
| US5001405A (en) * | 1989-09-27 | 1991-03-19 | Seagate Technology, Inc. | Position detection for a brushless DC motor |
| DE4030352A1 (de) * | 1990-09-26 | 1992-04-02 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung von abs-formmassen |
| US5218253A (en) * | 1990-12-19 | 1993-06-08 | Integral Peripherals, Inc. | Spin motor for a hard disk assembly |
| US5223771A (en) * | 1991-06-17 | 1993-06-29 | Western Digital (Singapore) Pte., Ltd. | Polyphase brushless DC Motor control |
| US5221881A (en) * | 1991-10-03 | 1993-06-22 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method and apparatus for operating polyphase DC motors |
-
1993
- 1993-06-30 US US08/085,507 patent/US5557180A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-06-30 JP JP14958894A patent/JP3717194B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-13 US US08/387,386 patent/US5455885A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH07147794A (ja) | 1995-06-06 |
| US5557180A (en) | 1996-09-17 |
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