JPH0295191A - モータ回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は直流モータの回転数制御装置に関し、情報記録
再生装置におけるスピンドルモータ（直流ブラシレスモ
ータ）の回転数制御回路に含まれる逆トルクブレーキ機
構と、正トルク加速機構と、回転数ロック信号に関する
ものである。

［従来技術］ 従来から知られている情報記録再生装置は、数的に、デ
ィスク状記録媒体を高速で回転させるスピンドルモータ
と、記録再生を行なうヘッドユニットから構成される。

さらに、大容量化と高い転送レート高速アクセス化が要
求されるため、スピンドルモータは高い回転精度と、高
い回転と、速い立ち上がりと、迅速な停止動作が要求さ
れている。

これらの要求を満たすために、情報記録装置のスピンド
ルモータには直流３相ブラシレスモータが多く利用され
ている。

第３図は、従来から知られているスピンドルモータ制御
回路を示す。ここで、１はモータトライバ（ＩＣ）であ
り、ＦＧアンプ２を内蔵している。３４．５は各相（Ｕ
、Ｖ、Ｗ）の駆動コイルである。６，７．８は各相（Ｕ
、Ｖ、Ｗ）の回転位相角を検出するホール素子である。

すなわち、ロタ（図示せず）の回転位相角をホール素子
６７．８により検出し、駆動コイルのいずれか２つをバ
イポーラ駆動することにより、ロータが回転する。

９はＦＧコイル、ｌＯはサーボコントロールＩＣである
。このサーボコントロール１０１０はＦＧ信号（Ｓ７）
を基準クロック（Ｓ２）により速度比較と位相比較を行
ない、それぞれ、速度制御信号（Ｓ５）と位相制御信号
（Ｓ６）として出力する。速度制御信号（Ｓ５）と位相
制御信号（Ｓ６）は加算された後、ダイオードＤ１を通
りモータドライバ（ＩＣ）　１０制御信号入力Ｓ８へ人
力する。Ｓ４はブレーキ出力であり、モータドライバ（
ＩＣ）　１の回転方向人力Ｓ９と、ダイオードＤ２を介
して、制御信号人力Ｓ８へ接続されている。ダイオード
ＤＩとＤ２は、スイッチング用である。

次に、第３図に示したモータ駆動回路の動作を第４図を
用いて説明する。モータを０Ｎ（５１）　（ｔ＋）（−
はＬｏｗレベルの意味）すると制御信号Ｓ８がハイレベ
ルになり、モータは加速する。モータ回転数が目標近く
になると（ｔ２）、回転数Ｌｏｃｋ信号がＬｏｗレベル
になり、制御信号Ｓ８には速度制御出力Ｓ５と位相制御
出力Ｓ６がフィードバックされ、定速回転が実現される
。ここで、回転数Ｌｏｃｋ信号は、目標回転数の約−５
％に達したとき出力される。

そして、モータが±０，１％程度の誤差で定速回転して
いる時に記録再生が行なわれる。

ディスク状記録媒体では外周と内周で長さが異なるため
、記録密度や転送レートを上げるために、外周で回転数
を遅くし、内周へ行くに従い階段状に速くする方式（Ｍ
ＣＡＶ）がとられる場合がある。この時の動作を第４図
を用いて次に説明する。

時刻ｔ、から、基準ｃｌｏｃｋ　Ｓ２の周波数ｆ１で回
転（回転数ω１）シている。ｔ３で周波数をｆｌからｆ
２に上げる。モータは加速され、Ｌ４で目標の回転数ω
２で定速回転する。次にｔ５で基準ｃｌｏｃｋ　５２を
ｆ。

からｆ３に下げる。制御信号Ｓ８は０ボルトになるが、
ブレーキ出力Ｓ４か１，０ｗレベルのため減速力は生じ
ない。モータは慣性て回りながら時刻ｔ６てやっとω３
で定速回転する。回転数の遷移時間Δτは、 Δτ（低速→高速）（Δτ（高速−低速）となる。

時刻ｔ７でモータをＯＦＦすると、モータコントロール
１０１０のブレーキ出力Ｓ４がＨｉｇｈになり逆トルク
が発生するため、モータは急速に減速し、時刻ｔ８に停
止する。

［発明が解決しようとする課題］ このように上記従来例の様な回路構成では、回転数を変
化させるとき加速力も小さくまた減速力も生じないため
、以下の様な欠点があった。

（１）ある回転数から異なる回転数へ遷移する時間が長
く、アクセス時間が長くなる。

また、回転数Ｌｏｃｋ信号は、回転数が目標回転数の約
−５％に達したとき出力するため、以下の様な欠点かあ
った。

（２）記録再生は回転変動が±０．１％程度にならない
と可能にならないため、回転数Ｌｏｃｋ信号をその判別
信号として使えない。

よって、本発明の目的は上述の点に鑑み、常に迅速な回
転数切り換えと、回転数Ｌｏｃｋ信号を用いて、記録再
生の可・不可を判別することを可能にしたモータ回転数
制御装置を提供することにある。

る回路は、例えばコンパレータを用いて構成可能である
。

［作　用］ 木発明によるモータの回転数制御装置では、回転数遷移
時に加速信号と減速信号を発生することにより、遷移時
間を短縮し、アクセス時間を短縮している。

また、回転数Ｌｏｃｋ信号の範囲を例えは目標回転数の
±０．１％に設定し、回転数Ｌｏｃｋ信号で記録再生の
可・不可を判断するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、回転数可変の直流モータの回転数制御装置
において、回転数遷移時に速度制御出力のレベルを検出
して、加速信号及び減速信号を出力する手段を具備する
。

また、位相制御出力のレベルを検出して、回転数Ｌｏｃ
ｋ信号を出力する手段を具備する。

速度制御出力と位相制御出力のレベルを検出す［実施例
］ 以下、木発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

本発明の好適な実施例によれば、直流ブラシレスモータ
の回転数制御回路において、回転数切換時に速度制御信
号の変化を検出して加速信号または減速信号を形成し、
回転数遷移時間を短縮してアクセスタイムを速くしたも
のである。また、回転数制定時に位相制御信号の変化を
検出して回転数Ｌｏｃｋ信号を形成して、回転数Ｌｏｃ
ｋ信号による記録・再生の可・不可の判断を可能にした
ものである。すなわち、位相制御信号の変化を検出する
ことにより、±０．１％程度の回転変動の検出を可能に
したものである。

第１図は本発明の一実施例を示す。ここて、第３図と重
複する要素の説明は省略する。１１はプログラマブルな
カウンタであり、Ｓ２から基準ｃｌｏｃｋを人力し、５
１１．１２，１３．１４で決定される分周比で分周され
たｃｌｏｃｋを５１０から出力する。１２．＋３．１４
゜１５はコンパレータであり、それぞれの基準電圧をｖ
３．ｖ、、ｖ２．ｖ、とする。そして、Ｖ３＜Ｌ、　Ｖ
ｌ＜Ｖ２ の関係がある。

速度制御信号Ｖ、が Ｖ、＞Ｖ＜ノときＳ１５に加速信号（−Ｖｃｃ）を出力
する。

Ｖ、Ｘ＜Ｖ３（Ｄとき５１６　ｋｍ減速信号（−Ｖｃｃ
）を出力する。

位相制御信号Ｖ、は Ｖ　、＜　Ｖ　ｐ　＜　Ｖ　２ のとき、回転数Ｌｏｃｋ信号（２０ｖ）を出力する。

コンパレータ１２と１３は速度制御信号を比較し、コン
パレータ１４と１５は位相制御信号を比較している。そ
れぞれ出力かＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４て電源電圧にプル
アップされている。１６はインバータ、１７はＡＮＤゲ
ート、１８はＯＲケート、１９はＮＡＮＤゲートである
。

Ｄ３はスイッチング用のダイオードであり、ＤＩ、Ｄ２
と同様の機能を有する。

次に、第１図と第２図を用いて本実施例の動作を説明す
る。第２図はタイミングチャートである。

時刻ｔ１でモータＯＮする。速度制御信号ｖ１．．およ
び位相制御信号Ｖ、とも、電源電圧近く（〜Ｖｃｃ）に
飽和する。コンパレータ１３の出力５１５が旧ｇｈ　（
−Ｖｃｃ）になり、モータは加速する。Ｖ、＞　Ｖ２で
あるから回転数Ｌｏｃｋ信号は旧ｇｈ（〜Ｖｃｃ）であ
る。モータは最大加速を持って時刻ｔ２に回転数ω１に
制定する。

時刻ｔ３で回転数をω１からω２へ速くする。速度制御
信号Ｖ、が ｖ、ＪＪ＞ｖ４ 位相制御信号ＶＰが ｖＰ＞ｖ２ になり、Ｓ１５に加速度信号を出力し、モータは最大加
速で時刻ｔ４に回転数ω２に制定する。回転数Ｌｏｃｋ
信号はモータ加速時点に旧ｇｈになり、回転数誤差が±
０．１％程度に制定するとＬ６ｗになる。

次に、時刻ｔ５に回転数をω２からω３へ遅くする。速
度制御信号Ｖカが Ｖ、＜Ｖ３ 位相制御信号ｖＰが ＶＰ＜Ｖ。

になり、５１６に減速度信号を出力し、モータは最大減
速度で時刻ｔ６に回転数ω３に制定する。このとき、回
転方向も逆転モード（）Ｉｉｇｈ）になる。回転数Ｌｏ
ｃｋ信号は　Ｈｉｇｈになった後、ｔ６でＬｏｗに制定
する。

次に、時刻ｔ７でモータＯＦＦする。速度制御信号Ｖ、
、ｆ、位相制御信号Ｖ、は ％＝　ＯＶ＜Ｖ３．　ＶＰ＝　ＯＶ＜Ｖになるが、イン
バータ１６の出力がＬｏｗになるため、５１６からの減
速度信号はＳ８と５９へ出力されない。しかし、モータ
コントロールＩＣｌ０からブレーキ信号Ｓ４　（Ｈｉｇ
ｈ）か出力される。モータはブレーキ信号Ｓ４のため急
激に減速し、時刻ｔ８に停止する。

回転数ＬＯＣＫ信号は旧８ｈになる。

以上述べた様に、回転数変更時に速度制御信号の電圧変
化を検出して加速信号や減速信号を出力することにより
、迅速な回転数切り変えが可能になり、大幅なアクセス
タイムの短縮が可能である。また、位相制御信号の電圧
変化から回転数Ｌｏｃｋ信号を設定することにより、回
転数誤差が±０．１％以内の程度のとき回転数Ｌｏｃｋ
信号を出力できるため、回転数Ｌｏｃｋ信号から記録再
生の可・不可を判断することが可能である。

しかし、第２図に示す様に、位相制御信号の過渡応答波
形から回転数Ｌｏｃｋ信号がチャタリングを起こす場合
がある。その対策としては、位相制御信号Ｓ６の後にロ
ーパスフィルタを付け、その後にコンパレータ１４と１
５に人力すればよい。適切なカットオフ周波数ｆｃを設
定することにより、チャタリングのなく、応答も良好な
回転数Ｌｏｃｋ信号を得ることができる。

制御駆動回路を示す図、 第２図は第１図のタイミング図、 第３図は従来のモータ回転数制御駆動回路を示す図、 第４図は第３図のタイミング図である。

［発明の効果コ 以上述べたとおり本発明によれば、速度制御信号の変化
を検出して加速信号または減速信号を発生させる構成と
しであるので、迅速てかっ安定な回転数切り換えが可能
であり、速いアクセスタイムが実現できる。

また、位相制御信号の変化を検出して回転数Ｌｏｃｋ信
号を発生できる構成としであるので、例えば回転精度が
±０．１％程度での回転数Ｌｏｃｋ検出が可能であり、
記録・再生モードへ穆行するときの有効な判断信号とし
て使用可能である。

１・・・モータドライブ用ＩＣ。

２・・・ＦＧアンプ、 １０・・・サーボコントロールＩＣ１ １１・・・プリセッタブルカウンタ、 １２、Ｉ３．１４．１５・・・コンパレータ、Ｓ４・・
・ブレーキ出力、 Ｓ５・・・速度制御信号出力、 Ｓ６・・・位相制御信号出力、 Ｓ８・・・制御信号人力、 Ｓ９・・・正転／逆転信号入力。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直流モータの回転数制御装置において、回転数を切
   り換えるための分周回路と、 低速回転から高速回転への移行時に加速信号を発生する
   回路と、 高速回転から低速回転への移行時に減速信号を発生する
   回路と、 回転数が制定した直後に回転数ロック信号を発生する回
   路と を具備したことを特徴とするモータ回転数制御装置。 ２）前記分周回路はプリセット可能なカウンタから構成
   されることを特徴とする請求項第１項記載のモータ回転
   数制御装置。 ３）前記加速信号発生回路は、速度制御信号と基準電圧
   （Ｖ＿４）を比較して、速度制御信号電圧＞基準電圧（
   Ｖ＿４）のときに加速信号を発生することを特徴とする
   請求項第１項記載のモータ回転数制御装置。 ４）前記減速信号発生回路は、速度制御信号と基準電圧
   （Ｖ＿３）を比較して、速度制御信号電圧＜基準電圧（
   Ｖ＿３）のときに減速信号を発生することを特徴とする
   請求項第１項記載のモータ回転数制御装置。 ５）前記ロック信号発生回路は、位相制御信号と基準電
   圧（Ｖ＿１、Ｖ＿２）を比較して、基準電圧（Ｖ＿２）
   ＞位相制御信号電圧＞基準電圧（Ｖ＿１）のときに回転
   数ロック信号を発生することを特徴とする請求項第１項
   記載のモータ回転数制御装置。