JP2000270588A - 動圧軸受モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧軸受モータにおいて回転軸の軸受への接
触回転期間を短くし、それらの摩耗を減少できるように
する。 【解決手段】 速度指令信号と動圧軸受モータに係る速
度検出信号とを比較部１で比較して偏差ｅを出力する。
ドライバ部３はその偏差ｅが小さくなるように動圧軸受
モータＭへドライブ電流を流して制御する。回転数検出
部ＦＧは動圧軸受モータＭの回転数を検出する。第１の
速度検出部７はこの検出信号に基づき回転数に応じた速
度検出信号を比較部１へ出力する。第２の速度検出部９
は、動圧軸受モータＭの定格回転数の１／２〜１／４程
度の基準速度とその検出速度とを比較し、検出速度が基
準速度を越えて低下したとき制動信号Ｓをドライバ部３
へ出力する。ドライバ部３はその制動信号Ｓに基づき動
圧軸受モータＭを制動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動圧軸受モータ制御
装置に係り、特に、動圧浮上軸受を有する動圧軸受モー
タの減速時における制動を制御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、動圧軸受モータを制御する制御装
置としては、例えば図３に示すように、外部から指令さ
れた速度指令信号と動圧軸受モータＭの速度検出信号と
を比較部１で比較して偏差ｅを出力し、この偏差ｅに基
づきドライバ部３では動圧軸受モータＭの複数の駆動コ
イルＬへドライブ電流を切換え通電して駆動する一方、
動圧軸受モータＭに配置した周波数発電部ＦＧでその回
転数に応じた周波数信号を発電出力し、速度検出部５で
はその周波数信号に応じたレベルの電圧信号に変換して
回転数を検出するとともにこれを速度検出信号として上
記比較部１へ出力する構成を有していた。

【０００３】動圧軸受モータＭは、詳細な図示はしない
が、レーザープリンタやデジタル複写機等に用いられる
ポリゴンミラーモータとか、ＶＣＲやハードディスクド
ライブに用いられるモータであり、回転軸とこれを軸支
する軸受（いずれも図示せず。）との間に空気又は油等
の流体媒体を介在させ、定常の高速回転時に軸受に直接
接触させることなくその回転軸を流体媒体を介在させて
軸支し、安定した高速回転を確保するものである。

【０００４】なお、図３では駆動コイルＬおよび周波数
発電部ＦＧを動圧軸受モータＭから取り出して図示して
いるが、実際には内蔵されている。以下同じ。

【０００５】動圧軸受モータＭは、図４に示すように、
電源をオン（ＯＮ）操作して起動させると、所定の回転
数Ｄに至るまでは、回転軸と軸受が部分的に接触する接
触回転状態にあり、これを越えて回転数が上昇すると、
回転軸の外周全体にわたって軸受との間に流体媒体が介
在して回転軸が浮上し、高速の定格回転が確保される。

【０００６】もっとも、回転軸が軸受と部分的に接触す
る状態から浮上状態へ移る所定の回転数は、後述するよ
うに動圧軸受モータの構成によって大きく異なる。その
後、電源をオフ（ＯＦＦ）操作すると、ドライバ部３か
らのドライブ電流が切られるが、慣性によって回転軸が
回転しながら減速し、所定の回転数Ｄまで減速すると、
再び回転軸が軸受と部分的に接触する接触回転状態を経
て停止する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成の動圧軸受モータ制御装置で動圧軸受モータＭを
回転制御すると、図４Ａのように電源をオン（ＯＮ）操
作して起動する際には、同図Ｂのようにすぐ高速回転状
態となって回転軸と軸受とが速やかに非接触状態となる
ものの、電源をオフ（ＯＦＦ）操作した場合には、回転
軸が減速して所定の回転数Ｄまで減速して再び回転軸が
軸受と部分的に接触した後、この接触回転状態から完全
に停止するまでの摺動期間が比較的長く、回転軸および
軸受の摩耗が進み易い難点がある。

【０００８】例えば、定格回転数が３０，０００ｒｐｍ
程度の動圧軸受モータＭでは、電源をオフ（ＯＦＦ）操
作して接触回転状態になってから回転軸が完全に停止す
るまで１分程度かかり、回転軸および軸受の耐久性の向
上が望まれていた。

【０００９】しかも、回転軸が軸受と部分的に再接触し
て接触回転状態となる回転数Ｄも一定ではなく、一般的
に５，０００ｒｐｍ〜１，０００ｒｐｍの間で変化し易
く、完全に停止するまでの期間が一定しない難点もあ
る。

【００１０】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、動圧軸受を有するモータに対して、こ
の制動過程における回転軸と軸受との接触回転期間を短
くして、動圧軸受モータの耐久性を向上させることが可
能な動圧軸受モータ制御装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明の動圧軸受モータ制御装置は、目標とす
る回転数に応じた速度指令信号と動圧軸受モータに係る
速度検出信号とを比較して偏差を出力する比較部と、そ
の偏差が小さくなるようにその動圧軸受モータへドライ
ブ電流を流してこれを回転駆動制御するドライバ部と、
その動圧軸受モータの回転数を検出する回転数検出部
と、この回転数検出部からの検出信号に基づき回転数に
応じた速度検出信号を出力する第１の速度検出部と、そ
の回転数検出部からの検出信号が所定の基準速度を越え
て低下したとき制動信号を出力する第２の速度検出部と
を具備し、そのドライバ部は制動信号によって動圧軸受
モータを制動制御するよう形成されている。

【００１２】また、本発明では、上記動圧軸受モータに
あってロータを回転させる駆動コイルを短絡制御して制
動をかけるよう上記ドライバ部を形成可能である。さら
に、本発明では、第２の速度検出部における基準速度と
して、動圧軸受モータの定格回転数の１／２〜１／４の
範囲に選定すると良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一の符号を付す。

【００１４】図１は、本発明に係る動圧軸受モータ制御
装置の実施の形態を示すブロック図である。図１におい
て、比較部１は、図示しない速度指令信号形成部から出
力された可変又は固定した速度指令信号と、後述する第
１の速度検出部７からの速度検出信号とを比較して偏差
ｅを出力するもので、ドライバ部３に接続されている。

【００１５】ドライバ部３は、ドライブ電流を切換え通
電するとともに動圧軸受モータＭの例えば複数の駆動コ
イルＬに接続されており、その偏差ｅに基づきこれを小
さくするようにそのドライブ電流を駆動コイルＬへ切換
え通電して動圧軸受モータＭを回転駆動させるものであ
る。ドライバ部３はこれ以外の機能も有しているが、詳
細は後述する。

【００１６】動圧軸受モータＭは、その詳細は図示しな
いが、例えばステータ側に軸受や複数の駆動コイルＬを
配置し、その軸受内にこの内壁との間に空気又は油等の
流体媒体を介在させた状態で回転軸を挿通し、この回転
軸にロータマグネット、ポリゴンミラー等を配置してな
る従来公知のブラシレス構成を有し、所定の回転数以上
の回転時に軸受に直接接触させることなくその回転軸を
流体媒体を介在させた状態で浮上軸支し、安定した高速
回転を確保するものである。

【００１７】動圧軸受モータＭは、この回転数に応じた
周波数の周波数信号を発電出力する回転数検出部として
の従来公知の周波数発電部ＦＧを有しており、この周波
数発電部ＦＧは第１の速度検出部７および第２の速度検
出部９に接続されている。

【００１８】第１の速度検出部７は、周波数発電部ＦＧ
からの周波数信号に応じたレベルの電圧信号に変換して
回転数を検出し、この電圧信号を速度検出信号として上
述した比較部１へ出力するものである。なお、この第１
の速度検出部７は、上述した図４中の速度検出部５と実
質的に同一であるが、便宜上符号も変えて示す。

【００１９】第２の速度検出部９は、周波数発電部ＦＧ
からの周波数信号をこの周波数に応じたレベルの電圧信
号に変換して回転数を検出するとともに、この検出電圧
と基準となる制動開始回転数（基準速度：基準回転数）
Ｆに応じた基準電圧とを比較し、その検出電圧が基準電
圧を越えて低下したとき制動信号Ｓを出力するものであ
り、上述したドライバ部３に接続されている。

【００２０】制動信号Ｓは、図２Ｂに示すように、パル
ス状の一過性信号や、図示はしないが検出電圧が基準電
圧を越えて低下してリセットされるまで出力し続ける連
続信号であっても良く、これに合せて第２の速度検出部
９が形成される。

【００２１】そして、ドライバ部３は、入力された制動
信号Ｓに基づき、駆動コイルＬへ流すドライブ電流を切
るとともに、駆動コイルＬを例えば抵抗（図示せず。）
等を介して短絡する等して動圧軸受モータＭに強制的に
制動をかけ、回転軸が完全に停止しリセットされるまで
制動をかける機能を有している。

【００２２】次に、上述した本発明の動圧軸受モータ制
御装置の動作を簡単に説明する。図２Ａに示すように、
電源をオン（ＯＮ）して起動操作すると、速度指令信号
が比較部１に加えられるが、速度検出信号が入力されな
いか極めて小さいので大きな偏差ｅがドライバ部３へ加
えられ、このドライバ部３から大きなドライブ電流が動
圧軸受モータＭの駆動コイルＬへ切換え通電され、同図
Ｃのように回転軸が起動開始する。

【００２３】軸受に部分的に接触した接触回転状態とな
っている回転軸は、すぐに所定の回転数に達して浮上状
態となり、安定した高速回転が確保される。

【００２４】定常回転状態では、第１の速度検出部７か
らの動圧軸受モータＭの回転数に応じた速度検出信号と
の偏差ｅが小さくなるよう、ドライバ部３が動圧軸受モ
ータＭを定常回転制御する。この状態では、周波数発電
部ＦＧからの周波数信号に応じた電圧信号レベルが基準
電圧より大きいから、第２の速度検出部９から制動信号
Ｓがドライバ部３へ出力されない。

【００２５】そして、図２Ａのように電源がオフ（ＯＦ
Ｆ）されて停止操作されると、ドライバ部３からのドラ
イブ電流が切られ、動圧軸受モータＭの回転軸は慣性に
よって回転が継続されるものの回転数が低下してゆく。

【００２６】周波数発電部ＦＧからの周波数信号の周波
数も低下し、これに伴う検出信号レベルが基準速度レベ
ルを越えて低下すると、図２Ｂに示すように、第２の速
度検出部９から制動信号Ｓがドライバ部３へ印加され、
このドライバ部３では駆動コイルＬを短絡する。

【００２７】そのため、駆動コイルＬが短絡されること
により、回転を続ける動圧軸受モータＭは発電機として
機能し、その回転によって駆動コイルＬに誘起した電流
が上述した抵抗によって消費されてブレーキとして作用
し、図２Ｃのように動圧軸受モータＭに強制的に制動が
かかって速やかに回転が停止する。

【００２８】図２Ｂ中の遅延ｔは電源がオフ（ＯＦＦ）
されてから制動信号Ｓが出力されるまでの、遅延時間で
ある。

【００２９】このように本発明の動圧軸受モータ制御装
置は、速度指令信号と動圧軸受モータＭに係る速度検出
信号とを比較減算して偏差ｅを出力する比較部１と、そ
の偏差ｅが小さくなるようにその動圧軸受モータＭへド
ライブ電流を流してこれを回転駆動制御するドライバ部
３と、その動圧軸受モータＭの回転数を検出する周波数
発電部ＦＧと、この周波数発電部ＦＧからの検出信号に
基づき回転数に応じた速度検出信号を出力する第１の速
度検出部７と、その周波数発電部ＦＧからの検出信号が
所定の基準速度を越えて低下したとき制動信号Ｓを出力
する第２の速度検出部９とを具備し、そのドライバ部３
は制動信号Ｓによって動圧軸受モータＭを制動制御する
構成としたから、動圧軸受モータＭを停止操作したと
き、慣性によって回転し続ける回転軸がその基準速度Ｆ
に達すると、その回転軸に制動（ブレーキ）がかかり、
速やかに回転軸が停止する。

【００３０】そのため、その第２の速度制御部９におけ
る基準速度Ｆを適当に選定すれば、動圧軸受モータＭを
停止操作した後、接触回転状態となった後では速やかに
その回転を停止できるから、回転軸と軸受の接触回転期
間すなわち摺動回転期間が短くなり、動圧軸受モータ
Ｍ、特に回転軸と軸受の耐久性を大幅に向上させること
が可能となる。

【００３１】しかも、上記ドライバ部３は、動圧軸受モ
ータＭの駆動コイルＬを短絡制御するから、動圧軸受モ
ータＭの慣性による回転に伴う発電作用によって確実か
つ効率良い制動をかけることが可能であるうえ、制動回
路構成が簡単となる。

【００３２】特に、第２の速度検出部９に選定する基準
速度Ｆとして、動圧軸受モータＭの定格回転数の１／２
〜１／４を選定すると、その基準速度Ｆまで低下する前
に再起動させれば、回転軸の浮上（非接触）状態が不必
要に短くならず、接触回転状態からの再起動に比べて速
やかな再起動が可能となる。

【００３３】一般に、モータを搭載した最近の電子機
器、例えばプリンターでは、その使用が一定時間停止さ
れるとモータ等をＯＦＦする機能があるが、この場合に
ＯＦＦ時にブレーキをかけて動圧軸受モータの回転を停
止させると、再起動に時間を要するばかりか、この動作
が繰返されると、動圧軸受モータの加速およびブレーキ
時の双方において発熱量が増加し、動圧軸受モータが異
常に加熱してしまうことが考えられる。

【００３４】この点、動圧軸受モータＭの定格回転数の
１／２〜１／４にその基準速度Ｆを選定すると、動圧軸
受モータをＯＦＦ制御した後に定格回転数の１／２〜１
／４に至る期間内に再起動させる場合には、そのような
モータ異常を回避できるし、その好ましい再起動期間を
比較的長く確保できる。

【００３５】なお、この動圧軸受モータＭの定格回転数
の１／２〜１／４の範囲は、回転軸の接触回転の開始さ
れる回転数（回転速度）より僅かに高い回転数又は回転
速度が好ましく、個々の動圧軸受モータの構成が決る
と、その具体的な回転数も決まる。

【００３６】本発明における、動圧軸受モータＭの回転
に制動をかける構成は任意であり、上述したように動圧
軸受モータＭの駆動コイルを抵抗を介して短絡する構成
に限定されないし、動圧軸受モータＭへ制動をかける期
間も任意であり、制動期間に合せてドライバ部３を適当
に形成すれば良い。

【００３７】制動をかける構成については、例えば、回
転軸に逆回転トルクを生じさせるようなドライブ電流を
ドライバ部３から駆動コイルＬへ流す構成の他、第２の
速度検出部９からの制動信号Ｓによって動圧軸受モータ
Ｍの回転軸を機械的に締めつける等の負荷をかける機械
的構成その他が考えられる。また、動圧軸受モータＭの
回転数を検出する周波数発電部ＦＧも、従来公知のモー
タの回転数を検出する回転数検出部であれば、本発明の
目的達成が可能である。

【００３８】ところで、本発明の動圧軸受モータ制御装
置で制御される動圧軸受モータＭとしては、従来公知の
一般的な構成において実施可能であり、その構成に限定
はない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、目標とす
る回転数に応じた速度指令信号と動圧軸受モータに係る
速度検出信号とを比較部で比較して偏差を出力し、この
偏差が小さくなるようにドライバ部から動圧軸受モータ
へドライブ電流を流してこれを回転駆動制御し、回転数
検出部で動圧軸受モータの回転数を検出し、この回転数
検出部からの検出信号に基づき回転数に応じた速度検出
信号を第１の速度検出部から上記比較部へ出力し、同じ
く回転数検出部からの検出信号を第２の速度検出部で基
準速度と比較してこれを越えて低下したとき制動信号を
上記ドライバ部へ出力するとともに、そのドライバ部で
はその制動信号によって動圧軸受モータを制動制御する
よう構成したから、動圧軸受モータの制動過程、例えば
停止過程において、モータ回転軸と軸受との接触回転期
間を短くさせ、動圧軸受モータの耐久性を大幅に向上さ
せることが可能となる。また、本発明は、動圧軸受モー
タにあってロータを回転させる駆動コイルを短絡制御し
て制動をかけるよう上記ドライバ部を形成する構成で
は、簡単な構成で効率良い制動をかけることができる。
さらに、本発明は、第２の速度検出部において、動圧軸
受モータの定格回転数の１／２〜１／４に基準速度を選
定する構成では、短い期間で確実に停止させることが可
能であるとともに浮上状態も比較的長く維持できるの
で、すぐに再起動させる必要がある場合、浮上状態から
速やかな再起動が可能となり、相反する要望を実現し易
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧軸受モータ制御装置の実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】図１の動圧軸受モータ制御装置の動作を説明す
る図である。

【図３】従来の動圧軸受モータ制御装置を示すブロック
図である。

【図４】図３の動圧軸受モータ制御装置の動作を説明す
る図である。

【符号の説明】

１ 比較部 ３ ドライバ部 ５ 速度検出部 ７ 第１の速度検出部（速度検出部） ９ 第２の速度検出部 ＦＧ 周波数発電部（回転数検出部） Ｌ 駆動コイル Ｍ 動圧軸受モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H530 AA01 AA07 BB10 BB14 CC08 CC24 CD22 CE15 CF02 DD03 DD12 EE01 5H560 AA04 AA10 BB04 BB07 BB12 DB07 EB01 HB05 JJ01 TT06 TT07 UA02 XA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標とする回転数に応じた速度指令信号
   と動圧軸受モータに係る速度検出信号とを比較して偏差
   を出力する比較部と、 前記偏差が小さくなるように前記動圧軸受モータへドラ
   イブ電流を流してこれを回転駆動するドライバ部と、 前記動圧軸受モータの回転数を検出する回転数検出部
   と、 この回転数検出部からの検出信号に基づき前記回転数に
   応じた前記速度検出信号を出力する第１の速度検出部
   と、 前記回転数検出部からの検出信号が所定の基準速度を越
   えて低下したとき制動信号を出力する第２の速度検出部
   と、 を具備し、 前記ドライバ部は、前記制動信号によって前記動圧軸受
   モータを制動制御するよう形成されたことを特徴とする
   動圧軸受モータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記ドライバ部は、前記動圧軸受モータ
   にあってロータを回転させる駆動コイルを短絡制御して
   制動をかけるものである請求項１記載の動圧軸受モータ
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記第２の速度検出部は、前記動圧軸受
   モータの定格回転数の１／２〜１／４に前記基準速度を
   選定してなる請求項１又は２記載の動圧軸受モータ制御
   装置。