JP2000504560A - 多相直流電動機用駆動信号発生装置、ロック検出器、駆動装置及びディスク駆動 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の巻線（２、４、６）を有する多相直流電動機（８）用の駆動信号を発生するための装置であって、これらの巻線が所定の順序で駆動信号により周期的に繰り返して付勢されるような方法で前記の電動機の巻線（２、４、６）へ駆動信号を供給する多相インバータ（10）を具えている。前記の巻線（２、４、６）のうちの少なくとも１個は、少なくとも予め決められた自由期間中は駆動信号を供給されない。この装置は更に、前記の多相インバータ（10）の制御のもとで位相誤差信号を得るためにこれらの巻線の逆起電力信号をサンプリングする位相検出器、その位相誤差信号に依存して制御信号を発生する低域通過フィルタ（42）、及び周波数がその制御信号に依存する周波数信号を発生する可制御発振器（44）を具えている。前記の多相インバータ（10）がそれにより巻線（２、４、６）へ駆動信号を供給するタイミングは前記の周波数信号に依存し、かくしてその装置は、多相インバータ（10）、位相検出器（40）、低域通過フィルタ（42）及び発振器（44）により形成されたフェイズロックループを具えている。この装置は更に、前記の位相誤差信号の周波数と位相とについての情報と、前記の周波数信号の周波数と位相とについての情報とに基づいて、前記のフェイズロックループが同相にロックされているか否かを決定するロック検出器（70）を具えている。

Description

【発明の詳細な説明】 多相直流電動機用駆動信号発生装置、ロック検出器、駆動装置及びディスク駆動 本発明は多相直流電動機の複数の巻線へ供給されるべき駆動信号を発生するた めの装置に関するもので、その装置は電動機の巻線へこれらの巻線が所定の系列 で駆動信号により周期的に繰り返して付勢され、少なくとも１個の巻線は少なく とも予め決められた自由期間中は駆動信号を供給されないような方法で駆動信号 を供給する多相インバータ；前記の多相インバータの制御のもとで、駆動信号が 前記の巻線へ加えられない複数の前記の自由期間中に位相誤差信号を得るために これらの巻線の逆起電力信号を多重送信する位相検出器；その位相誤差信号に依 存して制御信号を発生する第１低域通過フィルタ；及び周波数が前記の制御信号 に依存する周波数信号を発生する可制御発振器を具えており、多相インバータが 巻線へ駆動信号を供給するタイミングは前記の周波数信号に依存しており、この 装置はかくして、多相インバータ、位相検出器、第１低域通過フィルタ及び発振 器により形成されるフェイズロックループを具えている。 本発明は、そのような装置に用いるためのロック検出器、多相直流電動機とそ のような装置とを具えている駆動装置、及び情報担体上に情報を記憶するのと情 報担体から情報を再生するのとの双方又はいずれか一方用であって且つそのよう な駆動システムを含んでいるシステムにも関係している。 インバータにより駆動されるブラシレス直流電動機は、巻線が付勢される瞬間 における回転子の位置と固定子の位置との間の所望の位相角関係を維持するため に、フィードバックループを一般に用いている。位相角関係は、例えば、電動機 が最大のトルクを発生するような方法で選択され得る。 巻線の自由期間がもう一つの巻線の駆動期間内又はもう一つの巻線の駆動期間 と一致して一般に生じ、その期間中にこの他の巻線が駆動信号を受け取る。巻線 の自由期間の始まりと終端ともまた他の巻線の駆動期間の始まりと終端とに一致 する。例えば、３相電動機の場合には、これはあらゆる瞬間において駆動信号が （互いに対して 120°移相された２個の駆動期間中に）２個の巻線へ加えられ、 一方（各駆動期間の長さの半分である自由期間中に）第３巻線へは駆動信号が加 えられないことを意味している。この第３巻線は「浮動」に維持され且つ本質的 に既知の逆起電力を発生する。 そのような装置は米国特許明細書第4,928,043 号から知られている。この既知 の装置は、位相検出器、低域通過フィルタ及び可制御発振器を具えているフィー ドバックループを含んでいる。このフィードバックループは従ってフェイズロッ クループ(PLL) である。位相検出器が位相誤差信号を形成するために１個又は複 数個の巻線から連続する逆起電力信号を結合し、そこでは全部の逆起電力信号が 同じ極性を与えられる。低域通過フィルタが巻線の逆起電力電圧を基準値と比較 し且つ発振器に対する制御信号を得るために差を積分する積分器として構成され ている。その制御信号が電圧制御発振器(VCO；Voltage Controlled Oscillator) 型の発振器を制御し、それが今度は多相変換器のスイッチング瞬間を制御する。 インバータにより決められる電動機の回転子の所望の位置が、回転子の実際の位 置から離れた場合には、制御信号の電圧がそれに応じて変化し、且つ電圧制御発 振器にその偏差を妨害するようにインバータのスイッチング瞬時を補正させる。 逆起電力信号の電圧は電動機が最大トルクを発生するのに最適値を有している。 フェイズロックループによってこの電圧の偏差はその偏差を妨害するように制御 信号の変化に帰着する。 この既知の装置においては、電動機へ加えられた駆動信号が常には電動機を正 しい方向に回転させないと言う問題が生じる。その時電動機は静止するか又は逆 方向に回転する。上述のような装置の不正な動作を少なくとも検出し且つ、所望 する場合には、除去されることを可能にする手段を提供することが、本発明の目 的である。この目的のために、本発明による装置は、この装置が更に、逆起電力 信号が周波数信号と同相であるかあるいは同相でないかを決定し、位相誤差信号 の周波数と位相とについての情報、及び周波数信号の周波数と位相とについての 情報に基づいて達成されるロック検出器を具えていることを特徴としている。 この装置は、前記の問題が逆起電力信号が周波数信号と同相でなく、且つ誤差 信号の周波数と位相とについて及び周波数信号の周波数と位相とについての情報 に基づいて逆起電力信号と周波数信号とが同相にロックされているかどうか、又 は逆起電力信号と周波数信号とが同相にロックされていないかどうかを決めるこ とが可能であると言う事実により起こされることの認識に基づいている。逆起電 力信号と周波数信号とが同相にロックされていない場合には、これは逆起電力信 号がロックされるが同相ではないことを意味し得る（周波数信号はこの時例えば 逆起電力信号の基本周波数への代わりに、逆起電力信号の高調波周波数へロック される）。逆に、逆起電力信号と周波数信号とが同相にロックされない場合は、 これはまたこれらの信号の間にまったく位相関係が無いことを意味し得る。これ らの二つの最後に述べた場合においては、電動機が静止するか又は不正な方向に 回転する状況が生じ得る。ロック検出器は、前記の信号が同相にロックされた状 況から二つの最後に述べた状況の各々を弁別できる。 実際のところ、単一フェイズロックループの状態を検出するためのロック検出 器の使用は本質的に既知である。例えば、ステレオデコーダーもロック検出を使 用し、その時ロック検出器は位相誤差信号と90°移相された電圧制御発振器信号 （周波数信号）とが加えられる位相検出器を具えている。その位相誤差信号が電 圧制御発振器信号と同相である場合に、既知のロック検出器は直流電圧を供給す る。フェイズロックループがフェイズロックされていない場合は、既知のロック 検出器は直流成分無しの電圧を供給する。しかしながら、これはフェイズロック ループとロック検出器とを具えている既知の装置と関係し、そのフェイズロック ループは単相型のものである。対照的に、本発明は多相インバータ、位相検出器 、第１低域通過フィルタ及び発振器により形成された多重フェイズロックループ を具えている装置と関係している。まったく、位相誤差信号は相互に異なる相の 複数の逆起電力信号から構成される。これはロック検出器が多重フェイズロック ループの状態を検出し、すなわちロック検出器が、それがフェイズロックされて いるか、ロックされているが同相ではないか、あるいはまったくロックされてい ないかを検出することを意味している。 この装置の特別の実施例においては、逆起電力信号が周波数信号と同相である か又は同相でないかを決定するために、ロック検出器が位相誤差信号と周波数信 号とを一緒に処理する。この装置の利点は、位相誤差信号及び周波数信号自身が 、すなわちこれらの信号の非誘導体が一緒に処理され、その結果としてこの装置 は 簡単なままである。好適には、ロック検出器は、ロック信号を得るために、位相 誤差信号と周波数信号とを互いに乗算するための手段を具えている。もっと詳細 に言えば、ロック検出器は、ロック信号を得るために周波数信号のリズムで位相 誤差信号を交互に反転し且つ非反転するための手段を具えている。かくして得ら れたロック信号が直流成分を有しない場合には、これはフェイズロックループが 同相にロックされたことを意味する。逆に、ロック信号が直流成分を有する場合 には、これはフェイズロックループがロック状態にあり一方逆起電力信号と周波 数信号とが同相にないことか、あるいはフェイズロックループがロック状態にな く、すなわち逆起電力信号と周波数信号との間にまったく位相関係が無いことか のいずれかを意味している。 特に、この装置は更に、例えば、ロック信号が逆起電力信号が周波数信号と同 相にない状態を表現している場合に、この装置を再起動し、誤差信号を発生し、 又は第１低域通過フィルタの帯域幅を増大するためのロック信号制御される手段 を具えている。このことが静止している電動機又は逆方向に回転している電動機 を検出することを可能にする。この装置を再起動しあるいは前記のフィルタの帶 域幅を増大することにより、多重フェイズロックループが正しくロックされた状 態を呈し得て、その結果として電動機が所望のモードで回転する。 フェイズロックループを有する既知の装置もまたその電動機が起動される場合 にその電動機が正しく動作しないと言う問題を有している。本発明による装置の 特別の実施例においては、その装置が更に、少なくとも位相誤差信号内のフライ バックパルスの存在の間は、第１低域通過フィルタと一時的ロック回路との双方 又はいずれか一方により位相誤差信号の別の処理を抑制するためのマスキング回 路を具えており、それにより位相誤差信号内に存在するフライバックパルスの処 理を抑制することで解決される。 そのマスキング回路はかくして位相誤差信号から、すなわち第１低域通過フィ ルタとロック回路との双方又はいずれか一方へ加えられるサンプリングされた逆 起電力信号から、フライバックパルスを除去する。好適には、フライバックパル スが除去されしてまった位相誤差信号は第１低域通過フィルタとロック回路との 双方へ加えられる。 整流（インバータの代わりのスイッチング）の後にフライバックパルスが現れ る。フライバックパルスの持続期間は電動機電流と自己誘導効果とに依存する。 電動機が起動される間で且つ電動機の低速度においては、フライバックパルスの 持続期間はそれ故に長い。逆に、電動機が起動される間で且つ電動機の低速度に おいては、逆起電力信号は小さい。このことは、概して、フライバックパルスが 逆起電力信号にまさることを意味している。この結果として、積分器とロック検 出器とにより形成された第１低域通過フィルタの正しい動作が妨害されるであろ う。逸脱する制御信号は整流が理想的瞬間において達成されないことを意味して いる。本発明によると、フライバックパルスが除去されてしまうので、多重フェ イズロックループ回路によって直接起動が可能である。その上、このことが整流 があらゆる速度において、すなわち低速度においても理想的瞬間において生じる こと、及び低速度においてもまた多重フェイズロックループ回路の状態がロック 検出器によって決められ得ることを保証する。 本発明を図面を参照してもっと詳細に説明しよう。図において、 図１は本発明による装置の可能な実施例を示しており、 図２は図１に示した装置の電源回路の一例を示し、 図３は図１に示した装置の動作を図解するための表であり、 図４は図１に示した装置により電動機へ相継いで加えられる駆動信号を図式的 に示しており、 図5Aは図１に示した装置の動作を図解するための波形図を示し、 図5Bは図１に示した装置の動作を図解するための波形図を示し、 図６は図１に示した装置のロック検出器の一例を示し、 図７は図１に示した装置のマスキング回路の一例を示し、且つ 図８は図１に示したような装置を含むディスク駆動の一例を示している。 図１において参照符号１は三相ブラシレス直流電動機８の３個の巻線２、４、 ６へ駆動信号を供給するための装置を表している。この電動機の固定子の巻線は この電動機の磁気回転子が回転に設定されるような方法で、所定の系列で駆動信 号を周期的に繰り返して供給され、少なくとも１個の巻線は予め決められた自由 期間中には駆動信号を供給されない。本例においては全部で３個の巻線が周期的 に繰り返して、しかし同時にではなく予め決められた自由期間内には駆動信号を 受け取らない。この装置１は、上述の方法で電動機８の巻線２、４、６へ駆動信 号を加えるための、本質的に既知の、多相インバータ10を具えている。この多相 インバータ10により発生された駆動信号は線12、14、16を介して電動機８の巻線 ２、４、６へ加えられる。 本例においては、この場合には三相直流電動機が駆動されねばならないので、 多相インバータ10は三相インバータである。この例においては多相インバータ10 は電源回路18とシーケンサー20とを具えている。そのシーケンサー20が、前記電 源回路18が規則的な系列をなす様式で、すなわち所定の系列で周期的に繰り返し て巻線２、４、６へ駆動信号を供給するような方法で、線22.1〜22.6を介して逐 次に電源回路18を駆動する。図２は電源回路18の一例を示している。この電源回 路18は慣習的な三重の半Ｈブリッジを具えている。この電源回路18は電源線26と 零電位線28との間に配置された３個の直列電流路24、24’、24”を具えている。 本例においては、供給電圧Ｖ₀が電源線26へ印加され且つ零電位線が大地へ接続 される。 各電流路24、24’、24”は２個の直列接続されたトランジスタ30，32；30’， 32’；30”，32”を具えている。トランジスタ30、30’、30”、32、32’、32” は各々、例えば、本質的に既知の電界効果トランジスタ又はあらゆる他のスイッ チング手段を具え得る。その上、各トランジスタ30、30’、30”、32、32’、32 ”は関連するフライバックダイオード34、34’、34”、36、36’、36”を有して いる。各フライバックダイオードは関連するトランジスタと逆並列に配置されて いる。この巻線の自由期間中に巻線内に作られる逆起電力電圧により発生される フライバック信号はフライバックダイオードを通って流れ得る。供給線12、14、 16はトランジスタ30、32、30’、32’、30”、32”の間の結合点Ａ、Ｂ、Ｃへ各 自に接続されている。 電源回路18の動作を、図３における表を参照し且つ電動機８を示す図４を参照 して、もっと詳細に説明しよう。巻線２、４、６の端子は図４内で結合点Ａ、Ｂ 及びＣとして示され、且つ図１〜３における結合点Ａ、Ｂ及びＣと対応している 。一般に、動作中１個の結合点（例えば結合点Ａ）が電源線26へ接続され、もう 一 つの結合点（例えば結合点Ｂ）が零電位線28へ接続され、且つ最後の結合点（例 えば結合点Ｃ）が浮動に保たれることが続く。かくして、６個の異なる様相が考 えられる。例えば、第１様相Ｆにおいて、電源回路はトランジスタ30をターンオ ンするように線22.3を介して制御され、それにより結合点Ａを電源線26へ接続す る。この第１様相Ｆにおいて、トランジスタ32’は結合点Ｂを零電位線28へ接続 するように線22.5を介して同時に駆動される。他のトランジスタは第１様相Ｆに おいてはターンオフされる。この結果として、駆動電流が第１様相Ｆの間作られ 、その電流はトランジスタ30を介して結合点Ａへ電源線26から流れ、巻線２及び ４を介して結合点Ｂへ結合点Ａから流れ、且つトランジスタ32’を介して線28へ 結合点Ｂから流れる。結合点Ｃはその時浮動のままである。この第１様相は図３ 及び図４に示されている。図３の第１線は電流が結合点Ｂへ結合点Ａから流れ、 一方結合点Ｃは浮動に保たれることを示している。図４においてはこの電流が１ により印を付けられた矢印により示されている。完全に類似する方法で、電流が 様相２において結合点Ｃへ結合点Ａから流れ、一方結合点Ｂは浮動に保持される 。その他の様相３〜６が図３及び図４に類似の方法で示されている。その上、駆 動信号が電動機の巻線へ加えられる駆動期間Ｐ_a が定義され得る。自由期間Ｐ_v が駆動信号が巻線へ加えられない期間として定義され得る。図３は駆動期間Ｐ_a と自由期間Ｐ_v とをも与えている。この図は、本例においては駆動信号が２個の 巻線の駆動期間Ｐ_a の期間中に１個の巻線へ加えられないような方法で、駆動信 号が所定の駆動期間Ｐ_a の期間中に電動機巻線へ加えられることを示している。 その上、自由期間の始まりと終わりとが駆動期間の始まり又は終わりと一致し、 各駆動期間は１個の自由期間の長さの２倍である。 今までに述べたように、自由期間Ｐ_v の期間中に結合点Ａ、Ｂ又はＣのうちの １個が浮動に保たれる。しかしながら、例えば結合点Ｃが第１様相中に浮動に保 たれる場合に、電動機の回転子の回転は巻線６内に誘導電圧を発生する。この誘 導電圧は結合点Ｃと３個の巻線の星型点Ｓとの間で利用でき、且つ今後逆起電力 信号と呼ばれる。同様に、逆起電力信号は第２様相Ｆにおいて結合点Ｂと星型点 Ｓとの間に発生され、逆起電力信号は第３様相Ｆにおいて結合点Ｃと星型点Ｓと の間に発生される等である。 シーケンサー20は一般に既知の種類のもので且つ以下に定義されるはずの周波 数信号の周期性にあり、その信号はクロック信号を具え且つ線38を介して加えら れ、シーケンサーは図３の表内に与えられた系列でトランジスタ30、30’、30” 、32、32’、32”を規則的に繰り返してターンオンさせる信号を、線22.1〜22.6 上に発生する。このシーケンサー20は、例えば、電動機の１電気的回転の間に６ 回だけシフトされる、本質的に既知の、シフトレジスタを具えていもよい。本例 においては、それ故に線38上のクロック信号は回転子の電気的回転周波数の６倍 高い周波数である周波数を有している。 巻線２、４、６内にそれぞれ発生される上述の逆起電力信号は、その電動機の 回転子の実際の位置についての情報を含んでいる。これらの信号はそれ故に、必 要なら、実際の回転子位置が補正されることを許容するように、実際の回転子位 置を所望の回転子位置と比較するために用いられ得る。この目的のために、この 装置は位相検出器40、低域通過フィルタ42及び可制御発振器44を具えているフィ ードバックループを含んでいる。実際の回転子位置を表現する逆起電力信号が、 線12、14、16を介して位相検出器40へ加えられる。以下に記載されるはずのデコ ーダー48によって、所望の回転子位置がシーケンサー20により線22.1〜22.6上に 発生された出力信号から引き出され得て、且つ対応する信号が線50、52、54を介 して位相検出器40へ加えられる。本例においては、可制御発振器44は電圧制御発 振器（VCO；Voltage Controlled Oscillator）である。この装置は更に、電源回 路18へ印加される脈動する供給電圧Ｖ₀ を発生するパルス幅変調器56を具えてい る。電動機の速度は供給電圧Ｖ₀ のパルス幅を変えることにより制御され得る。 この目的のために、この装置はパルス幅変調器56を制御する速度制御器58を具え ている。可制御発振器44の出力信号は電動機速度の尺度であり、且つ線60を介し て速度制御器58へ加えられる。速度制御器58は線60上の信号により表現される実 際の速度を、例えば線62を介して速度制御器58へ入力される所望の速度と比較す る。線62を介して入力される所望の速度と線60上の信号に従う実際の速度との間 に差が有る場合には、速度制御器58が速度差を零へ低減するように線64を介して パルス幅変調器56を制御できる。 電動機速度を制御するためのパルス幅制御の使用は、高効率が達成できると言 う利点を有している。パルス幅変調は逆起電力信号上に偽の成分を生じ得る。し かしながら、前記のフィードバックループが多重フェイズロックループ（本例に おいては３フェイズロックループ）であるから、これらの偽の成分は回転子の瞬 時位置の制御に悪影響しない。低域通過フィルタ42がパルス幅変調により生じた 高周波数偽成分を除去する。かくして、多重フェイズロックループが、電動機の 速度がパルス幅変調により制御される場合でさえも、回転子位置と固定子位置と の間の所望の位相角関係を維持する。ここで、多重フェイズロックループは電動 機の各巻線に対してフェイズロックループを形成し、且つ複数の位相信号（逆起 電力信号）を従ってフィードバックする１個のフィードバック回路を意味すると 理解されねばならない。 可制御発振器44がクロック信号を具えている前述の周波数信号を発生し、且つ 線38を介してシーケンサー20をクロックする。 この装置は更に、周波数信号の周波数と位相とについての情報が線60を介して 加えられるロック検出器70を具えている。その上、位相誤差信号の周波数と位相 とについての情報が線72を介してロック検出器70へ加えられる。この情報に基づ いてロック検出器70が、逆起電力信号が周波数信号と同相であるか否か決定し、 すなわちロック検出器が逆起電力信号と周波数信号とが同相であるかどうか、あ るいは前記の信号間の望ましくない位相関係があるか又は前記の信号間の位相関 係がないかどうかを決定する。周波数信号が逆起電力信号の基本周波数に対する 代わりに高調波周波数に対してロックされた場合に、望ましくない位相関係が生 じる。この多重フェイズロックループがその時ロック状態にあるが、同相ではな い。位相関係がまったく無い場合には，多重フェイズロックループが完全にロッ ク状態の外にある。従って、そのロック検出器が多重フェイズロックループの状 態を決定し、すなわちロック検出器がフェイズロックされたかあるいはフェイズ ロックされないかを決定する。 本例においては、位相誤差信号及び周波数信号自身がその検出器へ加えられる 。そのロック検出器が多重フェイズロックループの前記の状態を決定するために 、一緒にこれらの信号を処理する。このロック検出器が、以下に記載されはずの ロック信号を線74上に発生し、その信号が多重フェイズロックループのこの状態 を 表現する。この目的のために、このロック検出器は周波数信号と位相誤差信号と を互いに乗じるための手段を具えてもよい。かくして得られたロック信号は別の 処理のために線74へ加えられる。本例においてはロック検出器が、以下に記載さ れるように、ロック信号を得るために位相誤差信号を交互に反転及び非反転する ための手段を具えている。 この装置の、及び特に、この装置のフィードバックループとロック検出器との 動作を、図5A及び5Bの線図によって説明しよう。 図5A及び5BにおいてＦの印を付けられた第１列は、電動機が一つの完全な電気 的回転を実行する場合に相継いで生じる６個の異なる様相を与えている。列Ａ、 Ｂ及びＣはそれぞれ電動機の結合点Ａ、Ｂ及びＣに対する時間の関数としての電 圧を与えている。これは、例えば、第１及び第２様相の間に結合点Ａ上の電圧が 供給電圧Ｖ₀ と等しいことを示している。第３様相の間は、結合点Ａは浮動であ り且つ逆起電力信号が巻線２内に発生される。第４様相の始まりにおいて、結合 点Ａが零電位線28へ接続されるので、結合点Ａ上の電圧が零点上の電圧と等しく なる。この状態は第４及び第５様相の間維持される。第６様相において、結合点 Ａが再び浮動になり、且つもう一つの逆起電力信号が発生される。結合点Ｂにお いては結合点Ａにおけるのと同じ信号が発生され、結合点Ｂにおける信号は結合 点Ａにおける信号に対して位相で 120°シフトされている。同様に、結合点Ｃに おいて発生された信号は結合点Ａにおける信号に対して 240°の位相シフトを有 している。 すでに述べたように、逆起電力信号は電動機の回転子の位置についての情報を 含んでいる。すべての情報が用いられることを可能にするために、結合点Ａ、Ｂ 及びＣにおいて現れる逆起電力信号がサンプリングされ、必要な場合には反転さ れ、且つ図5Bに示されたように位相誤差信号（FF）を形成するために結合される 。位相検出器40が、本質的に既知のように、マルチプレクサーによりかくして形 成される。位相誤差信号を形成するための逆起電力信号を正しく結合するために 、この装置は更にシーケンサー20の出力信号が加えられるデコーダー48を具えて いる。本質的に既知の方法で、そのシーケンサー20の出力信号が、デコーダー48 がそれぞれ線50、52、54上に切換信号S₁，S₂，S₃を発生するように処理される。 切 換信号S₁，S₂及びS₃が線50、52及び54を介して位相検出器40へ加えられる。切換 信号S₁が値１を呈した場合に線12上の信号（結合点Ａ上の信号）が変えられない で送信される。切換信号S₁が値０を呈した場合に、線12上の信号は阻止され、且 つ切換信号S₁が値−１を呈した場合に、線12上の信号は反転される。このことは 信号S₂及びS₃に関連して線14及び16上の信号にも適用される。その結果、図5Bに 示されたような位相誤差信号が線66上に位相検出器40の出力端子上に発生される 。かくして、位相検出器40は全部の利用できる逆起電力信号と結合され、且つ同 じ極性をそれらに与えた。この利点は全部の利用できる逆起電力情報が位相誤差 信号（FF）内に存在することである。続いて位相誤差信号が低域通過フィルタ42 へ直接加えられた場合には、例えばパルス幅変調器56により起こされ得て、且つ 実例により、位相誤差信号の第２様相において示されたあらゆる偽の成分が、そ のフィルタにより抑制される。かくして、低域通過フィルタが、パルス幅変調器 により起こされてしまい得るジッターが抑制された制御信号を発生する。線68に よって、制御信号が可制御発振器44へ加えられ、その可制御発振器がその信号に 応答して線38上に、図５に示したような、周波数信号（Ｖ）を発生する。シーケ ンサー20はこの周波数信号（Ｖ）によりクロックされる。 しかしながら、位相誤差信号（FF）は、実際の回転子位置についての情報を含 まず且つ逆起電力信号を部分的にマスクするフライバックパルス（Ｐ）を含んで いる。そのフライバックパルスは、可制御発振器44が整流を始めた直後に開始す る。言い換えれば、所定の巻線に対するフライバックパルスは、関連する巻線へ の駆動信号の供給が終わって、且つ巻線が浮動を保たれた直後に開始する。フラ イバックパルスの持続期間は電動機電流、自己誘導効果及び逆起電力に依存する 。有効な逆起電力信号がその時比較的低いのに対してフライバックパルスが比較 的広いので、これが電動機を起動することを困難にする。これの結果として、低 域通過フィルタ42が、逆起電力信号のみならずフライバックパルスにも依存する 出力信号を発生する。フライバックパルスは瞬時回転子位置に無関係であるから 、低域通過フィルタの出力信号は大きさがフライバックパルスの大きさに依存す る誤差を抑制する。回転子位置はその時フェイズロックループにより正しく制御 されないだろう。 フライバックパルスの問題を緩和するために、図１に示した装置は更にマスキ ング回路76を具えている。このマスキング回路76が補正された信号（FF’）を得 るために位相誤差信号（FF）内のフライバックパルスを抑制する。本例において は、フライバックパルスが位相誤差信号から完全にまさしく除去される。 先に述べたように、補正された位相信号（FF’）が線72を介してロック検出器 70へ加えられる。このロック検出器は、以下に記載されるはずの、周波数信号Ｖ の立ち下がり縁が生じる瞬間において位相誤差信号を反転する手段を具えている 。かくして得られるロック信号L₁が図5Bに示されている。多重フェイズロックル ープが正しいロッキング状態にある記載された状態においては、すなわち周波数 信号Ｖが巻線２、４、６からの逆起電力信号と同相にある場合には、ロック信号 L₁はVref に対して直流成分を有している。この直流線分の存在は多重フェイズ ロックループが同相にロックされていることを意味する。フェイズロックループ が正しくロックされない場合には、すなわち、一方では周波数信号Ｖと、他方で は巻線２、４、６の逆起電力信号との間に普通でない関係があるか又は位相関係 がない場合に、それは静止した電動機又は逆方向に回転している電動機の場合に 起こり得るが、ロック信号L₁内の直流成分が無くなるだろう。ロック信号L₁はか くしてフェイズロックループの不正にロックされた状態を表現する。 図６はロック検出器70の特別の実施例を示している。このロック検出器70は抵 抗80及び82よって否定回路として配置された演算増幅器78を具えている。このロ ック検出器は更にそれぞれ位相誤差信号と反転された位相誤差信号とが加えられ る、第１入力端子86と第２入力端子88とを有するスイッチング手段84を具えてい る。このスイッチング手段は更に、第１スイッチング状態において第１入力端子 へ、且つ第２スイッチング状態において第２入力端子へ接続される出力端子90を 有している。本例においては、スイッチング手段84は第２入力端子88と出力端子 90との間に配置された第１可制御スイッチ91を具えている。このスイッチ91は線 38上の周波数信号により制御される。スイッチング手段84は更に第１入力端子86 と出力端子90との間に配置された第２可制御スイッチ92を具えている。この第２ スイッチ92は、これもスイッチング手段84の一部を形成する位相反転器94によっ て線38からの反転された周波数信号により制御される。出力端子90における信号 が低域通過フィルタ96へ加えられる。最後に、低域通過フィルタ96の出力信号は 比較器98へ加えられ、それが今度は線74上にロック信号を発生する。その比較器 は基準信号Vref も受け取る。 ロック検出器は次のように動作する。負電圧が第１スイッチ91の制御入力端子 Ｃへ印加された場合に第１スイッチ91が閉じられる。正電圧が制御入力端子Ｃへ 印加された場合に第１スイッチ91が開く。同様に、負電圧が第２スイッチの制御 入力端子Ｃへ印加された場合に第２スイッチ92が閉じられる。正電圧が第２スイ ッチ92の制御入力端子Ｃへ印加された場合に第２スイッチ92が開く。周波数信号 Ｖが正である瞬間において、第２スイッチ92が閉じられ一方第１スイッチ91が開 かれる。位相誤差信号FF’がその時非反転型で出力端子90へ転送される。続いて 周波数信号Ｖが負になる場合に、第１スイッチ91が閉じられ且つ第２スイッチが 開かれる。これは反転された位相誤差信号FF’が出力端子90へ加えられることを 意味する。出力端子90においてこれは図5BにおいてL₁の符号を付けられた信号を 生じる。信号L₁が低域通過フィルタ96へ加えられた場合に、これが低域通過フィ ルタ96の出力端子において図5BにおけるL₂の符号を付けられた信号に帰着する。 図5Bに示されたような状態においては、この多重フェイズロックループは正しく ロック状態にある。従って、信号L₁はVref に対する直流成分を具えるだろう。 それ故に信号L₂はVref と等しくない電圧から成っている。この信号が比較器98 へ加えられた場合には、これは比較器98の出力端子における０と等しくない信号 L₃に帰着する。 フェイズロックループが正しい安定状態にない場合、すなわち、周波数信号Ｖ と電動機の巻線２、４、６の逆起電力信号との間に位相関係が無いか又は偏倚し ている位相関係がある場合には、位相誤差信号FF’と周波数信号Ｖとの間に予め 決められた位相関係が無い。この結果として、信号L₁がＶref について変化する 電圧の形をとる。これは信号L₂がVref と等しいことを意味する。図5Bにおいて この状態がL₂’と符号を付けられている。信号L₃はその時０である。図5Bにおい てはこの状態がL₃’と符号を付けられている。従って、線74上の信号が０である 場合に多重フェイズロックループは不正にロックされた状態にあり、且つこの信 号が０と等しくない場合にこの多重フェイズロックループは正しくロックされた 状態にある。信号L₃と同時に信号L₁，L₂がこの多重フェイズロックループの状態 を表現するロック信号として機能できる。しかしながら、本例においては、信号 L₃が２個の予め決められた状態を採用できるので、信号L₃はロック信号として用 いられ、それは容易に解釈され得る。比較器98はそれにより影響されるロック検 出器の動作無しで、Ａ／Ｄ変換器より代わりに置き換えられ得る。 ロック信号L₃、例えば、エラーメッセージを発生するため、低域通過フィルタ 42の帯域幅を増加するため、又はロック信号L₃が多重フェイズロックループが正 しくロック状態にない状態を表現する場合、すなわちロック信号L₃が０である場 合にこの装置を再起動するために用いられ得る。この目的のために、キャパシタ ンス102 と一緒に低域通過フィルタ42の帯域幅を決める可変抵抗100 を、低域通 過フィルタ42が有している。この低域通過フィルタ42は更にその抵抗100の抵抗 値を制御する制御回路を具えている。ロック信号L₃が制御回路104 へ加えられる 。ロック信号L₃が０である場合には、この制御回路104はこの抵抗100 の抵抗値 が低減するような方法で抵抗100 を制御し、その結果低域通過フィルタ42の帶域 幅が増大する。ロック信号を線106 を介して速度制御器58へ加えることもまた可 能である。ロック信号L₃が０になる場合には、速度制御器58は、例えば、電動機 を停止させ且つこの装置を再起動させ得る。このロック信号のこれらの及びその 他の明らかな使用は、すべて本発明の範囲内にあると考えられる。 完全にするために、必要な場合には、マスキング回路76が省略されてもよいこ とは注意されるべきである。その場合は線66が線72へ直接接続される。出力端子 90における信号はその時図5BにおいてL₁”の符号を付けられた形をとる。一旦電 動機が起動されてしまうと、信号L₁”内のフライバックパルスＰの幅が低減する 。これの結果として、この信号L₁”もまたフェイズロックループが正しくロック 状態にある場合には、Vref に対する直流成分を具えている。明らかに、この信 号L₁”はフェイズロックループが正しくロックされない場合には、Ｖref に対す る直流成分を具えない。これは、静止する電動機又は逆方向に回転する電動機は この信号L₁”によって検出され得ることを意味している。フライバックパルスＰ はそれ故に、この信号L_,”が電動機が起動されている、すなわち非常にゆっくり 回転する瞬間において、所望の情報を与えないような幅だけしか有し得ない。し か しながら、この問題は以下に記載されるようなマスキングユニットの使用により 解決され得る。 完璧にするために、代わりにマスキングユニットがロック検出器と一緒に独占 的に、又は低域通過フィルタ42と一緒に独占的に、又は図１に示されたように、 ロック検出器及び低域通過フィルタの双方と一緒に用いられ得ることも注意され るべきである。これらの変形は本発明の範囲内にあると考えられる。 最後に、完璧にするために、マスキング回路76の一例が図７を参照して説明さ れる。 このマスキング回路76は少なくとも１個の開放状態及び１個の閉成状態を有す る第１可制御スイッチング手段108 を具えている。閉成状態においては線66上の 位相誤差信号は低域通過フィルタ42へ、線72を介して、直接転送される。このマ スキング回路は更に少なくとも１個の開放状態及び１個の閉成状態を有する第２ 可制御スイッチング手段110 を具えている。第２スイッチング手段110 が閉成状 態にある場合に、線72が基準電圧 (Vref)へ接続される。その時線72は基準電圧 により決められる第１基準信号を運び、その信号は低域通過フィルタ42へ加えら れる。第１及び第２スイッチング手段108、110は、それぞれフリップフロップ 振器の出力信号によりクロックされる。このマスキング回路は更に線66へ接続さ れた第１入力端子を有し且つ直流電圧が供給される第２入力端子を有する比較器 114 の形での検出回路を具えている。かくして、第２基準信号が第２入力端子へ 加えられ、その第２信号は本例においては第１基準信号と同じである。この比較 器114 の出力端子はORオペレーター回路116 の入力端子へ接続されている。線38 上の周波数信号もまた第１タイマー118 と第２タイマー120 とへ加えられる。第 １タイマー118 の出力端子はORオペレーター回路116 の第２入力端子へ接続され ている。第２タイマー120 の出力端子はこれらのスイッチング手段を制御する ために第３スイッチング手段122 へ接続されている。ORオペレーター回路116 の 出力端子は第３スイッチング手段122 を介してフリップフロップ112 の入力端子 へ接続されている。 マスキング回路76は次のように動作する。発振器44が整流を始めるや否や、フ リップフロップが線38を介してリセットされる。これはフリップフロップが第１ スイッチング手段108 を開くように第１スイッチング手段108 を、且つ第２スイ ッチング手段110 を閉じるように第２スイッチング手段110 を制御することを意 味している。このフリップフロップはかくして逆起電力信号の抑制を開始するた めの起動回路をなかんずく形成する。その結果、この場合には基準電圧Vref に より形成される第１基準信号が低域通過フィルタ42とロック検出器70との入力端 子へ加えられる。本例においては、基準電圧Vref は供給電圧Ｖ₀ の半分に等し い。フライバックパルスが線66上に現れるかぎり、この線上の電圧はほぼ０であ る。しかしながら、フライバックパルスが終わるや否や、線66上の電圧は増大す る。線66上の電圧がVref と等しい瞬間において比較器114 が０と等しい出力信 号を発生する。第３スイッチング手段122 が閉じられていることが仮定された場 合には、これはもう一つの状態へ設定されているフリップフロップに帰着し、第 １スイッチング手段108 を閉じさせ、且つ第２スイッチング手段を開かせる。こ れの結果として、線66上の位相誤差信号はもはや中断されず且つ線72を介して低 域通過フィルタ42及びロック検出器70の入力端子へ加えられる。 発振器44による整流の始動もまた第１タイマー118 を起動する。第１タイマー 118 の特徴は、このタイマーが起動される瞬間において零でない信号をこのタイ マーが供給することである。予め決められた最小期間が満了してしまうまで、こ のタイマー118 がこの信号を維持する。第３スイッチング手段が閉じられている ことが再び仮定される場合には、これは少なくとも前記の最小期間の間、フリッ プフロップが元の状態のまであることを意味するので、第１スイッチング手段10 8 はこの最小期間中は開放のままであり、且つ第２スイッチング手段110 はこの 最小期間中は閉成されたまである。この装置１における内部遅延の結果として、 実際の整流、すなわち発振器から周波数信号へのインバータの応答がわずかに遅 く見える。これがサンプリングされた逆起電力内に妨害を生じる。全部のこれら の妨害は前記の最小期間内に起こるので、それらは低域通過フィルタヘ加えられ ない。予め決められた最小期間の終端において、第１タイマーの出力信号は零と なる。この瞬間から、フリップフロップの状態は比較器114 の出力信号にそれ故 に依存する。 第２タイマー120 もまた発振器が整流を始める瞬間においてリセットされる。 この瞬間から、第２タイマーの出力信号は非零値を呈する。第３スイッチング手 段122 は第２タイマーの出力信号が零でないかぎり閉じられている。しかしなが ら、予め決められた最大期間の後に第２タイマーの出力信号が零になることで、 第３スイッチング手段122 は開かれる。この最大期間は前記の最小期間よりも長 く且つ起電力信号が生じ得る自由期間の長さよりも短い。フライバックパルスが 生じないか、又はいかなる理由によってさえも比較器により検出されない場合に は、第３スイッチング手段が最大期間の満了の後に開かれることを、第２タイマ ーが保証する。その結果、第１スイッチング手段108 が再び閉じられ且つ第２ス イッチング手段120 がフリップフロップ112 を介して開かれる。逆起電力信号が 生じ得る期間の持続期間は電動機速度に依存するので、第２タイマー120 の前記 の最大期間を電動機の瞬時速度に依存させることが好適である。最大期間は電動 機速度が高いほど小さくなり得る。これは、例えば、発振器44により線38上に発 生された周波数信号によってタイマー120 を設定することにより達成され得る。 本例においては低域通過フィルタが発振器44へ加えられる制御信号を得るため に、位相誤差信号と第３基準信号との間の差を積分する積分器を具えている。こ の例においては、第３基準信号は再び基準電圧Vref から成っている。これは、 マスキング回路が低域通過フィルタへ第１基準信号を供給する場合に、差電圧が 積分器の入力端子において現れないと言う利点を有している。しかしながら、例 えば受動的RCフィルタのような、他の種類の低域通過フィルタを使用することも 可能であることは明らかであろう。 本発明の範囲が上述の例に制限されることを意味しないことは強調される。 同じ原理に基づいて、本発明が２相、３相、４相、５相、…、ｎ相電動機に対 しても用いられ得る。その上、本発明はＹ形状に配置された巻線を有する３相電 動機と一緒のそれの使用に制限しない。他の形状もまた考えられる。多相直流電 動機と本発明による装置とを具えている駆動装置は、コンピュータハードディス ク駆動、CD-ROM駆動、フロッピーディスク駆動及び同様の物のような、ディスク 駆動に好適に用いられる。図８はそのようなディスク駆動装置124 の一例を示し ている。このディスク駆動装置124 は、本例においては３個の、磁化可能ディス ク126 の組立品の形で情報担体を具えている。このディスク駆動装置は更に回転 可能ディスク126 上にディジタル情報を書き込むため、及びそのディスク126 か らディジタル情報を読み取るための読取及び書込ユニット128 を具えている。回 転できるディスク126 が図１に示されたように装置１と電動機８とにより駆動さ れる。このディスク駆動装置124 の利点はこのディスク駆動装置124 の起動が非 常に信頼できることである。このことは、このディスク駆動装置124 が、このデ ィスク駆動装置が非常に迅速に起動するにもかかわらず、このディスク駆動装置 124 は起動に際して望まれない方向に回転を始める危険が無いことを意味してい る。フェイズロックループとマスキング回路76との結合の結果としてこれが達成 される。幾らかの理由のためにこのディスク駆動装置が間違った方向に回転し始 めるか又は静止した場合には、これがロック検出器により検出されかつ適切な手 段が取られ得る。それ故に、本発明によるディスク駆動装置は非常に確実に動作 する。 しかしながら、この装置はまた他の駆動装置と一緒に用いるのにも適している 。全部のこれらの変形が本発明の範囲内に入ると考えられる。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年８月６日（１９９８．８．６） 【補正内容】 【図７】

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 記の位相誤差信号の周波数と位相とについての情報と、 前記の周波数信号の周波数と位相とについての情報とに 基づいて、前記のフェイズロックループが同相にロック されているか否かを決定するロック検出器（70）を具え ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多相直流電動機（８）の複数の巻線（２、４、６）へ供給されるべき駆動信 号を発生するための装置であって、該装置は電動機の巻線へこれらの巻線が所 定の系列で駆動信号により周期的に繰り返して付勢され、少なくとも１個の巻 線は少なくとも予め決められた自由期間 (Pv)中は駆動信号を供給されないよ うな方法で駆動信号を供給する多相インバータ（10）；前記の多相インバータ の制御のもとで、駆動信号が前記の巻線へ加えられない複数の前記の自由期間 中に位相誤差信号（FF）を得るためにこれらの巻線の逆起電力信号を多重送信 する位相検出器（40）；その位相誤差信号に依存して制御信号を発生する第１ 低域通過フィルタ（42）；及び周波数が前記の制御信号に依存する周波数信号 （Ｖ）を発生する可制御発振器（44）を具えており、多相インバータが巻線へ 駆動信号を供給するタイミングは周波数信号に依存しており、該装置がかくし て、多相インバータ、位相検出器、第１低域通過フィルタ及び発振器により形 成されるフェイズロックループを具えている装置において、 該装置が更に、逆起電力信号が周波数信号（Ｖ）と同相であるかあるいは同 相でないかを決定し、位相誤差信号（FF）の周波数と位相とについての情報、 及び周波数信号の周波数と位相とについての情報に基づいて達成されるロック 検出器（70）を具えていることを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発 生するための装置。 ２．請求項１記載の装置において、前記ロック検出器が、逆起電力信号が周波数 信号と同相であるか又は周波数信号と同相でないかを決定するために一緒に位 相誤差信号と周波数信号とを処理することを特徴とする多相直流電動機用の駆 動信号を発生するための装置。 ３．請求項１又は２記載の装置において、前記ロック検出器が、逆起電力信号が 周波数信号と同相であるか又は周波数信号と同相でないかを表現するロック信 号を発生することを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発生するための 装置。 ４．請求項３記載の装置において、前記ロック検出器が相互に位相誤差信号と周 波数信号とを乗算するための手段を具えていることを特徴とする多相直流電動 機用の駆動信号を発生するための装置。 ５．請求項４記載の装置において、前記ロック検出器がロック信号を得るために 周波数信号のリズムで位相誤差信号を交互に反転及び非反転するための手段を 具えていることを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発生するための装 置。 ６．請求項５記載の装置において、前記ロック検出器が位相誤差信号を反転する ための位相反転器回路と、周波数信号により第１スイッチング状態と第２スイ ッチング状態との間で切り換えられるスイッチング手段とを具え、前記スイッ チング手段が第１スイッチング状態において位相誤差信号を、且つ第２スイッ チング状態において位相反転器回路により発生された反転された位相誤差信号 を転送することを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発生するための装 置。 ７．請求項６記載の装置において、前記スイッチング手段がそれぞれ位相誤差信 号及び反転された位相誤差信号が加えられる第１入力端子及び第２入力端子、 及び第１スイッチング状態において第１入力端子へ且つ第２スイッチング状態 において第２入力端子へ接続される出力端子を有することを特徴とする多相直 流電動機用の駆動信号を発生するための装置。 ８．請求項６又は７記載の装置において、前記ロック検出器が更に前記のスイッ チング手段の出力端子から出力信号が加えられる第２低域通過フィルタを具え ていることを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発生するための装置。 ９．請求項８記載の装置において、前記ロック検出器が更に第２低域通過フィル タの出力信号がディジタルロック信号を得るために加えられる比較器又はＡ／ Ｄ変換器を具えていることを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発生す るための装置。 １０．請求項６〜９のいずれか１項記載の装置において、前記スイッチング手段 が前記周波数信号の周波数と位相とに対応する周波数と位相とにより第１スイ ッチング状態と第２スイッチング状態との間を交互に切り換えることを特徴と する多相直流電動機用の駆動信号を発生するための装置。 １１．請求項３〜１０のいずれか１項記載の装置において、前記ロック信号が逆 起電力が周波数信号と同相にない状態を表現する場合に、前記の装置が該装置 を再起動するため、誤差信号を発生するため、又は第１低域通過フィルタの帯 域幅を増大するために、前記ロック信号により制御される手段を具えているこ とを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発生するための装置。 １２．請求項１〜１１のいずれか１項記載の装置において、該装置が更に第１低 域通過フィルタと一時的ロック回路との双方又はいずれか一方により、少なく とも位相誤差信号内のフライバックパルスの存在の間、位相誤差信号の別の処 理を抑制するためのマスキング回路を具え、それにより位相誤差信号内に存在 するフライバックパルスの処理を抑制することを特徴とする多相直流電動機用 の駆動信号を発生するための装置。 １３．請求項１２記載の装置において、前記マスキング回路が更にフライバック パルスの別の処理を抑制するために第１低域通過フィルタとロック回路との双 方又はいずれか一方へ位相誤差信号の供給を中断するためのスイッチング手段 を具えていることを特徴とする多相直流電動機用の駆動信号を発生するための 装置。 １４．請求項１３記載の装置において、前記第１低域通過フィルタと前記ロック 回路との双方又はいずれか一方への位相誤差信号の供給が中断された場合に、 前記マスキング回路が前記第１低域通過フィルタと前記ロック回路との双方又 はいずれか一方へ第１基準信号を供給することを特徴とする多相直流電動機用 の駆動信号を発生するための装置。 １５．請求項１〜１４のいずれか１項に記載されたような装置内に使用するため に適合されるロック回路。 １６．多相直流電動機及び請求項１〜１４のいずれか１項に記載されたような装 置を具えている駆動装置。 １７．情報担体から情報を読み取るためと情報担体上へ情報を書き込むためとの 双方又はいずれか一方用のヘッド、及び前記の情報担体に対して前記のヘッド を相対的に動かすための請求項１６に記載された駆動装置を具えている、情報 担体上に情報を記憶するのと情報担体から情報を再生するのとの双方又はいず れか一方用のシステム。