JPH0767379A - モータの起動制御装置 - Google Patents

モータの起動制御装置

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JPH0767379A
JPH0767379A JP5235455A JP23545593A JPH0767379A JP H0767379 A JPH0767379 A JP H0767379A JP 5235455 A JP5235455 A JP 5235455A JP 23545593 A JP23545593 A JP 23545593A JP H0767379 A JPH0767379 A JP H0767379A
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JP
Japan
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drive
degree
motor
sequence
drive circuit
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JP5235455A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Ueki
泰弘 植木
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧や巻線の変更を行うことなく、モー
タの起動を良好に行う。 【構成】 スピンドルモータ22は、120度駆動回路
16のシーケンスによって120度通電で起動される。
この起動によってスピンドルモータ22が良好に回転
し、巻線U,V,Wから逆起電圧が発生すると、位置信
号生成回路24から位置信号が出力され、これに基づい
て動作を開始した120度駆動回路18のシーケンスに
よって駆動回路20が駆動される。しかし、位置信号が
得られない場合は、カウンタ32による所定カウント
後、モータ制御部10によってSWAが切り換えられ、
180駆動回路14による180度通電の起動動作が行
われる。180度通電は120度通電と比較して33%
トルクが高いので、良好に起動されるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報の記録又は再生を
行うディスクドライブ装置においてディスクを回転する
モータの起動制御装置にかかり、更に具体的には、HD
Dの磁気ヘッドのように負荷が徐々に増大するような場
合に好適なモータの起動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】HDD用
の磁気ヘッドは、ディスクとの接触による損傷を避ける
ため、通常浮動ヘッドが用いられている。すなわち、磁
気ヘッドは、起動時はディスクに接触しているものの、
ディスクの回転起動によって生ずる空気流により、ディ
スク面から浮上するようになる。
【0003】ところで、磁気ヘッドがCSS(Contact
Start Stop)を繰り返すと、負荷が徐々に増大する。そ
して、例えば性能の保証値の数倍である数万回程度とな
って負荷の大きさが起動トルクを越えるようになると、
起動が困難となることがある。この結果、アクセス不能
となってディスクに記録されたデータが失われてしまう
という不都合が生ずる。また、それ以外に、性能保証値
の数倍の能力を持っていても、湿度や温度の影響などに
よって保証値を少し越えた程度のCSSの回数でも起動
しなくなることがある。
【0004】本発明は、これらの点に鑑みたもので、1
80度通電の利点に着目し、電源電圧や巻線の変更を行
うことなくモータの起動を良好に行うことができるモー
タの起動制御装置を提供することを、その目的とするも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、モータの各巻線に通電を行う複数のスイ
ッチング素子を含む駆動手段と、回転位置情報を得る位
置情報検出手段と、初期駆動信号に基づいて前記スイッ
チング素子を120度通電のシーケンスで駆動する第1
の駆動シーケンス手段と、初期駆動信号に基づいて前記
スイッチング素子を180度通電のシーケンスで駆動す
る第2の駆動シーケンス手段と、前記回転位置情報が検
出されたときに、その情報に基づいて前記スイッチング
素子を120度通電のシーケンスで駆動する第3の駆動
シーケンス手段と、前記第1の駆動シーケンス手段によ
って所定時間内にモータを起動できなかったときに、前
記第2の駆動シーケンスによるモータの起動を行う切換
手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明によれば、通常は120度通電でモータ
が起動される。そして、所定時間経過しても起動できな
いときに、今度は180度通電でモータが駆動される。
180度通電は120度通電よりもトルクが平均で33
%ほど高く、またトルク最小点が異なるので、電源電圧
や巻線接続の変更を行うことなく、簡便に起動を行うこ
とが可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明によるモータの起動制御装置の
一実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明
する。
【0008】<120度通電と180度通電>最初に、
本実施例の理解を容易にするため、図2を参照しながら
120度通電と180度通電について比較する。同図に
示すように、3相のスピンドルモータの巻線U,V,W
の各相をスター結線したとする。各相の抵抗を、それぞ
れRとする。同図(A)に示すように、120度通電で
は例えば巻線U,Wの2相通電となって、全抵抗は2R
となる。従って、電圧をVEとすると、電流はI120=V
E/2Rとなる。
【0009】同図(B)に示すように、180度通電で
は例えば巻線UとV,W並列の3相通電となって、全抵
抗はR+R・R/(R+R)=(3/2)R=1.5R
となる。従って、電流はI180=VE/1.5Rとなる。
両者を比較すると、 I180/I120=(VE/1.5R)/(VE/2R)=4/3≒1.33 となり、180度通電は120度通電に比較して電流が
1.33倍に増加する。従って、発生トルクも1.33
倍となる。
【0010】他方、ホール素子などの位置検出手段を必
要としないセンサレス制御は、通電していないモータの
巻線から回転駆動によって発生する逆起電圧を検出して
駆動制御する方式であるから、その制御は120度通電
によることとなる。他方、180度通電を起動途中で行
うと、逆起電圧が出力されず、折角起動開始したモータ
を止めてしまう恐れがある。本実施例では、後述するよ
うに通電時間を限定することで、かかる不都合が生じな
いようにしている。
【0011】なお、180度通電,120度通電につい
ては、例えば特開昭58−29387号公報に開示され
ている。
【0012】<実施例の構成>次に、図1を参照しなが
ら本実施例の構成について説明する。同図において、外
部コンピュータシステムの指示に基づいてHDDのシス
テムコントローラ(図示せず)から供給されるON/O
FFの指示を受け付けるとともに、起動完了のREAD
Y信号を前記システムコントローラに出力するモータ制
御部10の初期駆動信号出力側は、スイッチSWAの共
通入力側に接続されている。このスイッチSWAの2つ
の切換出力側は、駆動シーケンス回路12の180度駆
動回路14,120度駆動回路16にそれぞれ接続され
ている。
【0013】駆動シーケンス回路12には、更に120
度駆動回路18が設けられており、180度駆動回路1
4及び120度駆動回路16の出力側と、120度駆動
回路18の出力側は、スイッチSWBの切換入力側にそ
れぞれ接続されている。このスイッチSWBの出力側
は、駆動回路20のトランジスタTrのベースにそれぞ
れ接続されている。なお、180度駆動回路14,12
0度駆動回路16,18の出力側は、駆動回路20のト
ランジスタTrのベース毎にそれぞれ設けられており、
これらがスイッチSWBによって切り換えられるように
なっているが、図面には簡単に1本の線で示している。
【0014】次に、駆動回路20では、コレクタが共通
に接続された2つのトランジスタTrによる直列回路が
電源Eに対して並列に接続された構成となっている。そ
して、トランジスタTrUP,トランジスタTrUNのコレク
タ側はスピンドルモータ22のU巻線に接続されてお
り、トランジスタTrVP,トランジスタTrVNのコレクタ
側はV巻線に接続されており、トランジスタTrWP,ト
ランジスタTrWNのコレクタ側はW巻線に接続されてい
る。なお、これらTrUP,TrUN,……の符号中の「P」
はPNP型のトランジスタを表わし、「N」はNPN型
のトランジスタを表わす。
【0015】次に、スピンドルモータ22の各巻線は、
位置信号生成回路24のコンパレータ26,28,30
の一方の入力側にそれぞれ接続されている。また、コン
パレータ26,28,30の他方の入力側には、スピン
ドルモータ22の中点がそれぞれ接続されている。コン
パレータ26,28,30の各出力側は、前記モータ制
御部10の入力側,駆動シーケンス回路12の120度
駆動回路18の入力側,カウンタ32のリセット側にそ
れぞれ接続されている。
【0016】前記モータ制御部10の初期駆動信号出力
側はカウンタ32のカウントアップ入力側に接続されて
いる。また、カウンタ32のカウント終了を示すFF
(FullFlag)出力側は10の入力側に接続されている。
更に、スイッチSWA,SWBの制御入力側はモータ制
御部10の制御出力側に接続されている。
【0017】以上のうち、モータ制御部10は、スピン
ドルモータ22の巻線U,V,Wから逆起電圧が出力さ
れない初期において駆動用のパルス信号を出力するとと
もに、位置信号生成回路24,カウンタ32からの信号
入力に基づいてスイッチSWA,SWBの切換え制御を
行う機能を有している。駆動シーケンス回路12の18
0度駆動回路14,120度駆動回路16は、モータ制
御部10から供給される初期駆動信号に基づいて駆動回
路20のトランジスタTrを駆動するパルス信号を出力
する機能を有している。また、120度駆動回路18
は、位置信号生成回路24から供給される位置信号に基
づいて駆動回路20のトランジスタTrを駆動するパル
ス信号を出力する機能を有している。
【0018】180度駆動回路14,120度駆動回路
16,18によるこれらトランジスタTrの駆動のシー
ケンスは、例えば次の表1,表2に示すようになってい
る。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】表1には、180度通電の場合の各トラン
ジスタTrのON,OFFの関係が示されており、表2
には、120度通電の場合の関係が示されている。いず
れも、〜で示す6つの状態を繰り返す。
【0022】スイッチSWAは、スピンドルモータ22
の起動時において駆動シーケンス回路12の180度駆
動回路14,120度駆動回路16のいずれのシーケン
スで駆動を行うかを選択するためのスイッチであり、ス
イッチSWBは、起動時とそれ以降の逆起電圧発生後の
シーケンスを切り換えるためのスイッチである。位置信
号生成回路24は、コンパレータ26,28,30の比
較結果によって、スピンドルモータ22の巻線に生ずる
逆起電圧からステータに対するロータの回転位置を検出
するためのもので、ロータの位置を示す位置信号が出力
される。カウンタ32は、モータ制御部10から出力さ
れる初期駆動信号をカウントして、所定時間の計時を行
うためのものである。
【0023】<実施例の動作>次に、以上のような実施
例の動作を、図3のフローチャートも参照しながら説明
する。ディスクにアクセスするため、外部のコンピュー
タなどからHDDのシステムコントローラを介してON
の信号がモータ制御部10に供給されると、モータ制御
部10によってスイッチSWAが駆動シーケンス回路1
2の120度駆動回路16側に切り換えられるととも
に、スイッチSWBが180度駆動回路14,120度
駆動回路16側に切り換えられ、更に初期駆動信号が出
力される。このため、駆動回路20の各トランジスタT
rには120度駆動回路16のシーケンスに基づくパル
ス信号がそれぞれ供給され、スピンドルモータ22は1
20度通電で起動される(図3,ステップSA)。この
とき、初期駆動信号がカウンタ32に供給されるので、
カウンタ32でカウントアップの動作が行われる。
【0024】この起動によってスピンドルモータ22が
良好に回転し、巻線U,V,Wから逆起電圧が発生する
と、位置信号生成回路24から位置信号が出力されるよ
うになる(ステップSBのY)。すると、位置信号に基
づいてカウンタ32がリセットされてカウント動作が停
止するとともに、モータ制御部10によって初期駆動信
号の出力が停止し、更にスイッチSWBが駆動シーケン
ス回路12の120度駆動回路18側に切り換えられ
る。これにより、位置信号に基づいて動作を開始した1
20度駆動回路18のシーケンスによって駆動回路20
のトランジスタTrが駆動されるようになる。つまり、
位置信号に基づく120度通電による回転駆動に移行す
るようになる(ステップSC)。
【0025】次に、位置信号が得られない場合は、初期
駆動信号による通電が続けられる。この通電は、スピン
ドルモータ22の巻線の各相に対し、表2の〜の全
シーケンスが少なくとも一通り行われる(ステップS
D)。これは、スピンドルモータ22のロータとステー
タの位置関係によって、表2の〜のいずれのシーケ
ンスで最大トルクが得られるかわからないため、それら
全シーケンスについて一通り通電を試みる必要があるか
らである。
【0026】これらの通電の後、時間の経過に伴ってカ
ウントが進むと、カウンタ32がオーバーフローしてF
F信号がモータ制御部10に出力される(ステップSE
のY)。なお、このカウント時間は、例えば2.5イン
チHDDの場合、4〜8sec程度の範囲が望ましい。
あまり短いと、正常な起動が行われる場合には悪影響と
なり、逆にあまり長いと、磁気ヘッドによるゼロトラッ
ク検出を含めてタイムアウトになる。つまり、良好に起
動できなかったとしてその旨がホスト側に伝達され、ア
クセス動作が停止してしまうことになる。
【0027】モータ制御部10では、FF信号の入力に
よって所定時間内に120度通電による起動が良好に行
われなかったと判断する。上述したように、CSSを繰
り返すとヘッド負荷が増大して120度通電では起動ト
ルクが得られなくなることがあり、120度通電での起
動ができなくなる。
【0028】この場合は、モータ制御部10によって、
スイッチSWAが駆動シーケンス回路12の180度駆
動回路14側に切り換えられ、駆動回路20には表1に
示すシーケンスの駆動パルスが供給されるようになり、
180度通電による起動動作が行われる(ステップS
F)。180度通電は、上述したように120度通電と
比較して33%ほどトルクが高い。また、トルクリップ
ル最小点で停止している場合、180度通電ではその最
小点が異なるようになる。このため、スピンドルモータ
22を起動できる可能性が高くなる。
【0029】この場合は、表1に示す〜の各シーケ
ンスの駆動が一通り行われる(ステップSG)。これ
は、上述したステップSDと同様に、表1の〜のい
ずれのシーケンスで最大トルクが得られるかわからない
ため、それら全シーケンスについて一通り通電を試みる
必要があるからである。しかし、この場合は、180度
通電で起動可能であればいずれかのシーケンスで起動さ
れるので、〜の各シーケンスは一通りでよい。その
後、モータ制御部10によってスイッチSWAが駆動シ
ーケンス回路12の120度駆動回路16側に切り換え
られて120度通電に復帰する。
【0030】なお、この180度1相当りの(〜の
1つの)通電時間は、例えば10〜500msec程度
の範囲が望ましい。この時間が短過ぎると必要なトルク
が出ず、逆に長過ぎるとゼロトラック検出を含めてタイ
ムアウトとなってしまう。ヘッド負荷の軽いHDDにお
けるモータの振動の状態と、ヘッド負荷の重いHDDに
おける磁気ヘッドのディスクからの引き離しの状態を検
討して、かかる180度通電時間の最適値を決めるよう
にする。
【0031】<実施例の効果>このように、本実施例に
よれば、スピンドルモータ22の起動時は、初期駆動信
号に基づく120度通電モードによる駆動が行われる。
そして、良好に回転駆動して逆起電圧が生成されたとき
は位置信号に基づく120度通電モードによる駆動に移
行する。しかし、所定時間経過しても良好に回転せず、
逆起電圧が得られないときは、トルクの高い180度通
電モードによる駆動が行われる。このため、CSSの繰
り返しによって磁気ヘッドの負荷が増大しても、電源電
圧や巻線の変更を行うことなくスピンドルモータ22の
起動を良好に行って、HDDの長寿命化を図ることがで
きる。
【0032】<他の実施例>なお、本発明は、何ら上記
実施例に限定されるものではなく、例えば次のようなも
のも含まれる。 (1)前記実施例は、本発明をセンサレス制御されるH
DDのスピンドルモータの起動制御に本発明を適用した
ものであるが、起動時の負荷が変動するようなモータで
あれば、例えばホール素子を位置センサとして用いるモ
ータなど、どのようなものにも適用可能である。 (2)また、駆動シーケンス回路における2つの120
度駆動回路を共用するようにする,前記駆動回路をサイ
リスタで構成する,位置信号生成回路にフィルタを付加
するなど、同様の作用を奏するように種々設計変更が可
能である。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるモー
タの起動制御装置によれば、120度通電を所定時間行
っても良好に起動できないときは180度通電を行うこ
ととしたので、電源電圧やモータの巻線を切り換えるこ
となく、良好に起動を行うことができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるモータの起動制御装置の一実施例
を示す構成図である。
【図2】120度通電と180度通電の様子を示す説明
図である。
【図3】前記実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
10…モータ制御部、12…駆動シーケンス回路、14
…180度駆動回路(第2の駆動シーケンス手段)、1
6…120度駆動回路(第1の駆動シーケンス手段)、
18…120度駆動回路(第3の駆動シーケンス手
段)、20…駆動回路(駆動手段)、22…スピンドル
モータ、24…位置信号生成回路(位置情報検出手
段)、26,28,30…コンパレータ、32…カウン
タ(切換手段)、E…電源、SWA…スイッチ(切換手
段)、SWB…スイッチ(第3の駆動シーケンス手
段)、Tr…トランジスタ(スイッチング素子)、U,
V,W…巻線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータの各巻線に通電を行う複数のスイ
    ッチング素子を含む駆動手段と、回転位置情報を得る位
    置情報検出手段と、初期駆動信号に基づいて前記スイッ
    チング素子を120度通電のシーケンスで駆動する第1
    の駆動シーケンス手段と、初期駆動信号に基づいて前記
    スイッチング素子を180度通電のシーケンスで駆動す
    る第2の駆動シーケンス手段と、前記回転位置情報が検
    出されたときに、その情報に基づいて前記スイッチング
    素子を120度通電のシーケンスで駆動する第3の駆動
    シーケンス手段と、前記第1の駆動シーケンス手段によ
    って所定時間内にモータを起動できなかったときに、前
    記第2の駆動シーケンスによるモータの起動を行う切換
    手段とを備えたことを特徴とするモータの起動制御装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271759A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Tokico Ltd 空気圧縮機およびその制御方法
JP2002345288A (ja) * 2001-05-15 2002-11-29 Toshiba Tec Corp 三相ブラシレス電動機の起動方法、その駆動制御回路、電動送風機及び電気掃除機
EP2133988A4 (en) * 2007-03-30 2018-01-24 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Brushless motor control device and brushless motor controlling method

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