(57)【要約】【課題】  モータのコイルの発熱による温度上昇を急峻にし、コイルの発熱効率を従来と同等に維持することが可能な流体軸受けモータ、同モータの制御方法、及び、同モータを有する磁気ディスク装置を提供する。【解決手段】  Ｙ型結線された３相のコイルを有する流体軸受けモータであって、各コイルに対し駆動電源を供給する電源部と、この３相のコイルをＹ型結線した中心点であるコイル中心部と、このコイル中心部に接続された接地部と、この電源とこのコイル中心部との間に設けた第１の切り替え素子と、この接地部とこのコイル中心部との間に設けた第２の切り替え素子とを有することを特徴とする流体軸受けモータである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ型結線された３相のコイルを有する流体軸受けモータであって、
各コイルに対し駆動電源を供給する電源部と、
前記３相のコイルをＹ型結線した中心点であるコイル中心部と、
前記コイル中心部に接続された接地部と、
前記電源と前記コイル中心部との間に設けた第１の切り替え素子と、
前記接地部と前記コイル中心部との間に設けた第２の切り替え素子と
を有することを特徴とする流体軸受けモータ。
【請求項２】
前記第１、第２の切り替え素子はＦＥＴで構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受けモータ。
【請求項３】
各コイルに対し駆動電源を供給する電源部と、３相のコイルをＹ型結線した中心点であるコイル中心部と、このコイル中心部に接続された接地部と、前記電源部と前記コイル中心部との間に設けた第１の切り替え素子と、前記接地部と前記コイル中心部との間に設けた第２の切り替え素子とを有するＹ型結線された３相のコイルを有する流体軸受けモータの制御方法であって、
前記３相の各コイルとこれに接続する第２の接地部と、前記３相の各コイルと前記第２の接地部との間に設けた第３の切り替え素子群と、前記３相の各コイルに接続する電源部と、前記３相の各コイルと前記電源部との間に設けた第４の切り替え素子群とを有し、
前記第１の切り替え素子をスイッチオンにし、かつ、前記第３の切り替え素子群を同時にスイッチオンにして、前記３相のコイルに同時に電流を流す第１の電流制御と、
前記第２の切り替え素子をスイッチオンにし、かつ、前記第４の切り替え素子群を同時にスイッチオンにして、前記３相のコイルに同時に電流を流す第２の電流制御と、
前記第１の電流制御と前記第２の電流制御とを交互に繰り返す制御と
からなる流体軸受けモータの制御方法。
【請求項４】
情報を記録するディスク状の記録媒体と、
前記記録媒体を回転する請求項１からなる流体軸受けモータで構成されたスピンドルモータとを有する磁気ディスク装置であって、
前記コイル中心部に接続する接続端子と前記３相の各コイルに接続する３つの接続端子を有する磁気ディスク用プリント配線板と、
前記磁気ディスク用プリント配線基板に設けられた４つの接続端子にそれぞれ対応して設けられ、これら端子と電気的に接続するための対応端子を有する基台とを有する磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受けモータとこの流体軸受けモータの制御方法、及び、流体軸受けモータを有する磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にパーソナルコンピュータに搭載され外部記録媒体として使用されてきた磁気記録再生装置、別名ハードディスク装置は、いまやその用途が拡大し、音楽再生用オーディオ機器や携帯電話にも搭載されてきている。
【０００３】
また、車両などのカーナビゲーション装置における地図情報等の記録媒体としてハードディスク装置が採用されることも多くなってきている。
これらのハードディスク装置は一般的に車載用ＨＤＤと称されることがあるが、車両が使用される環境はパーソナルコンピュータの使用環境とは比べ物にならないほど苛酷なものであり、例えば、−２０℃の極寒の地であっても、通常室内温度＋２１℃近辺と同じように動作することを要求される。
【０００４】
また、ハードディスク装置には磁気記録媒体である磁気ディスクが搭載され、これをスピンドルモータにて高速に回転させ、記録素子を搭載したヘッドにより情報をこの磁気ディスクに記録していく。このスピンドルモータには、その回転起動時等の消費電力、静粛性に優れた流体軸受けモータが使用されることがトレンドとなってきているが、この流体軸受けモータの軸受け部に使用される潤滑剤、主に粘性のあるオイルが、上述の極低温環境において粘性が低下し、ともするとスピンドルモータの起動に大量の電力を消費しなければならなくなる可能性が出てきている。
【０００５】
このような低温時の流体軸受けモータの起動対策として、温度を上げる手段で駆動用コイル以外の発熱体を使わない場合、温度と回転状態を監視して、３相のコイルの全コイルに通電することにより温度を上昇させる方法（例えば、特許文献１を参照）、２相のコイルに通電する方式（例えば、特許文献２と特許文献３を参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平２−３０８１１９号公報
【特許文献２】特開平９−２４５４２６号公報
【特許文献３】特開２０００−１４１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、連続通電した場合に駆動回路のＴｒ．の発熱が大きくなり、仮にＴｒ．よりも電圧降下が小さいＦＥＴに変えたとしても連続通電した場合にＦＥＴの発熱でＦＥＴのオン抵抗が上がりコイルの発熱効率を下げてしまう。
【０００７】
また、特許文献２と特許文献３の技術では、２相通電のため、３相同時に通電する方法よりもコイルの発熱が小さく、すぐにモータが温まらないという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、モータのコイルの発熱による温度上昇を急峻にすることが可能で、かつ、コイルの発熱効率を従来と同等に維持することが可能な流体軸受けモータ、同モータの制御方法、及び、同モータを有する磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観点は、Ｙ型結線された３相のコイルを有する流体軸受けモータであって、各コイルに対し駆動電源を供給する電源部と、前記３相のコイルをＹ型結線した中心点であるコイル中心部と、前記コイル中心部に接続された接地部と、
【００１０】
前記電源と前記コイル中心部との間に設けた第１の切り替え素子と、前記接地部と前記コイル中心部との間に設けた第２の切り替え素子とを有することを特徴とする流体軸受けモータである。
【００１１】
また、本発明の流体軸受けモータの制御方法は、各コイルに対し駆動電源を供給する電源部と、３相のコイルをＹ型結線した中心点であるコイル中心部と、このコイル中心部に接続された接地部と、前記電源部と前記コイル中心部との間に設けた第１の切り替え素子と、前記接地部と前記コイル中心部との間に設けた第２の切り替え素子とを有するＹ型結線された３相のコイルを有する流体軸受けモータの制御方法であって、前記３相の各コイルとこれに接続する第２の接地部と、前記３相の各コイルと前記第２の接地部との間に設けた第３の切り替え素子群と、前記３相の各コイルに接続する電源部と、前記３相の各コイルと前記電源部との間に設けた第４の切り替え素子群とを有し、前記第１の切り替え素子をスイッチオンにし、かつ、前記第３の切り替え素子群を同時にスイッチオンにして、前記３相のコイルに同時に電流を流す第１の電流制御と、前記第２の切り替え素子をスイッチオンにし、かつ、前記第４の切り替え素子群を同時にスイッチオンにして、前記３相のコイルに同時に電流を流す第２の電流制御と、前記第１の電流制御と前記第２の電流制御とを交互に繰り返す制御とからなる流体軸受けモータの制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータのコイルの発熱による温度上昇を急峻にすることが可能で、かつ、コイルの発熱効率を従来と同等に維持することが可能な流体軸受けモータ、同モータの制御方法、及び、同モータを有する磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に関する流体軸受けモータのモータ駆動回路を示すブロック図である。
本実施形態に係る流体軸受けを利用した磁気ディスク装置用の不ピンドルモータは、モータ駆動コイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５で構成されるＹ型結線３相コイルがあり、コイル（Ｕ）３には駆動用ハイサイドＦＥＴ２３と、ローサイドＦＥＴ１３が接続され、ハイサイドＦＥＴ２３には電源６、ローサイドＦＥＴ１３には接地部であるグランド７が接続される。
【００１４】
このハイサイドＦＥＴ２３のゲートにはステートコントローラー８から出力される制御信号１２３が接続され、同様にローサイドＦＥＴ１３のゲートにはステートコントローラー８から出力される制御信号１１３が接続される。
【００１５】
制御信号１２３の電圧の状態により、ハイサイドＦＥＴ２３のソース−ドレイン間の抵抗値を変化させて整流を行い、同様に制御信号１１３の電圧の状態により、ローサイドＦＥＴ１３のソース−ドレイン間の抵抗値を変化させて整流を行う。
【００１６】
一方、コイル（Ｖ）４とコイル（Ｗ）５にも、上述のコイル（Ｕ）３と同様にハイサイドＦＥＴ２４、２５と、ローサイドＦＥＴ１４、１５と電源６とグランド７とステートコントローラー８とで接続構成される回路がある。
【００１７】
コイル（Ｕ）３の整流制御を制御信号１２３と１１３で、コイル（Ｖ）４の整流制御を制御信号１２４と１１４で、コイル（Ｗ）５の整流制御を制御信号１２５と１１５でそれぞれ行うことにより、コイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５への通電を制御する。
【００１８】
デジタル的に制御を行った場合は各相のローサイドＦＥＴ１３、１４、１５とハイサイドＦＥＴ２３、２４、２５の状態は３通りであり、両方の抵抗値が大きい場合はハイインピーダンス状態、ハイサイドＦＥＴ２３、２４、２５の抵抗値が小さくローサイドＦＥＴ１３、１４、１５の抵抗値が大きい場合は高電位状態、ハイサイドＦＥＴ２３、２４、２５の抵抗値が大きくローサイドＦＥＴ１３、１４、１５の抵抗値が小さい場合は低電位状態となる。
【００１９】
モータ駆動制御では、３相ともハイインピーダンスとなる状態の他、Ｕ−Ｖ、Ｕ−Ｗ、Ｖ−Ｗ、Ｖ−Ｕ、Ｗ−Ｕ、Ｗ−Ｖの６通りの通電組み合わせを時間的に変化させてモータ駆動制御を行う。
【００２０】
以上は従来のＹ型結線された３相コイルを持つモータ駆動回路部分と同様になる。
本実施形態においては、上述のモータ駆動回路に加えて、Ｙ型結線された３相コイルの結線の中心部であるコイル中心部（Ｃ）、すなわちコイルセンター（Ｃ）と各コイルに対し駆動電源を供給する電源部である電源６との間に第１の切り替え素子であるＦＥＴ１を接続し、更に、Ｙ型結線３相コイルセンター（Ｃ）とこのコイル中心部であるコイルセンター（Ｃ）に接地された接地部７であるグランド７の間に第２の切り替え素子であるＦＥＴ２を接続している。
【００２１】
第１の切り替え素子であるＦＥＴ１のゲートには、ステートコントローラー８から出力される制御信号１０１が接続され、同様に第２の切り替え素子であるＦＥＴ２のゲートには、ステートコントローラー８から出力される制御信号１０１が接続される。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る回路制御のタイムチャートを示す図である。
図２中の横軸は時間軸を示し、初期状態は全てのＦＥＴ制御信号はロー（Ｌ）となっている。また、各ＦＥＴ制御信号はロー（Ｌ）の状態で対応するＦＥＴのソース−ドレイン間の抵抗値が大きくなり不通電の状態となり、ハイ（Ｈ）の状態で抵抗値が小さくなり通電の状態となる。
【００２３】
加熱制御シーケンスの最初となる、Ｔ１の期間の最初では１０２（第２の切り替え素子であるＦＥＴ２制御）と、１２３（ＦＥＴ２３制御）と１２４（ＦＥＴ２４制御）と１２５（ＦＥＴ２５制御）をハイ（Ｈ）に変化させ、これにより電源６−ＦＥＴ２３−コイルＵ（Ｕ）３−ＦＥＴ２−グランド７、電源６−ＦＥＴ２４−コイル（Ｖ）４−ＦＥＴ２−グランド７、電源６−ＦＥＴ２５−コイル（Ｗ）５−ＦＥＴ２−グランド７の各ルートで電流が流れる。
【００２４】
各コイルは直流抵抗成分を持っており、コイルの両端にかかる電圧と電流を乗じた電力で発熱し、コイル付近の流体軸受け部分への加熱を行う。しかし、通電状態のＦＥＴのソース−ドレイン間の抵抗値（オン抵抗）は小さくなっているが０にはならないため、大電流によりＦＥＴの発熱とソース−ドレイン間電圧降下が発生する。
【００２５】
図３は本実施形態に係るＦＥＴのオン抵抗・温度特性の例を示す図であり、大電流によりＦＥＴの発熱でＦＥＴの温度が上昇するとオン抵抗は大きくなるため、長時間通電するほどＦＥＴの発熱とソース−ドレイン間電圧降下が大きくなり、コイルにかかる電圧が小さくなってしまい、コイル付近の流体軸受け部分への加熱効率が悪くなる。
【００２６】
この問題を解決するため、本実施形態では更に、同一のＦＥＴへの連続通電を回避する制御を行う。すなわち、図２のＴ１の期間を終了した後、Ｔ３の期間全てのＦＥＴ制御信号をロー（Ｌ）にする。
【００２７】
このＴ３の期間は第１の切り替え素子であるＦＥＴ１と第２の切り替え素子であるＦＥＴ２、あるいは各ハイサイド・ローサイドＦＥＴが同時に通電することによる電源６・グランド７間のショートを防止するためにある。
【００２８】
Ｔ３の期間終了後、Ｔ２期間の最初に１０１（第１の切り替え素子であるＦＥＴ１制御）と１１３（ＦＥＴ１３制御）と１１４（ＦＥＴ１４制御）と１１５（ＦＥＴ１５制御）をハイ（Ｈ）に変化させ、これにより電源６−ＦＥＴ１−コイル（Ｕ）３−ＦＥＴ１３−グランド７、電源６−ＦＥＴ１−コイル（Ｖ）４−ＦＥＴ１４−グランド７、電源６−ＦＥＴ１−コイル（Ｗ）５−ＦＥＴ１５−グランド７の各ルートで電流が流れる。
【００２９】
このＴ２の期間は、各コイルに流れる電流の方向はＴ１の期間と逆になる。
Ｔ２の期間もＴ１の期間と同様に各コイルの直流抵抗成分により、コイルの両端にかかる電圧と電流を乗じた電力で発熱し、コイル付近の流体軸受け部分への加熱を行う。
Ｔ２の期間終了後はＴ３の期間と同様に全てのＦＥＴ制御信号をロー（Ｌ）にする期間を設ける。
上述の動作を簡略にすると、本実施形態に係る流体軸受けモータは、各コイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５に対し駆動電源を供給する電源部６と、この３相のコイル、コイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５をＹ型結線した中心点であるコイル中心部のコイルセンター（Ｃ）と、このコイルセンター（Ｃ）に接続されたグランドである接地部７と、この電源部６とコイルセンター（Ｃ）との間に設けた第１の切り替え素子であるＦＥＴ１と、グランドである接地部７とコイル中心部（Ｃ）との間に設けた第２の切り替え素子であるＦＥＴ２とを有するＹ型結線された３相のコイルを有する流体軸受けモータである。
【００３０】
そして、３相の各コイル、各コイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５と、これらコイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５にそれぞれ接続する第２の接地部７とを有している。また、３相の各コイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５と第２の接地部Ｆとの間には、それぞれＦＥＴ１３、ＦＥＴ１４、ＦＥＴ１５からなる第３の切り替え素子群が設けられている。
【００３１】
また、３相の各コイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５と接続される電源部との間には、それぞれＦＥＴ２３、ＦＥＴ２４、ＦＥＴ２５からなる第４の切り替え素子群が設けられている。
【００３２】
本実施形態に置ける制御は、第１の切り替え素子であるＦＥＴ１をスイッチオンにし、かつ、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１４、ＦＥＴ１５からなる第３の切り替え素子群を同時にスイッチオンにして、３相のコイルであるコイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５に同時に電流を流す第１の電流制御処理と、第２の切り替え素子であるＦＥＴ２をスイッチオンにし、かつ、ＦＥＴ２３、ＦＥＴ２４、ＦＥＴ２５からなる第４の切り替え素子群を同時にスイッチオンにして、３相のコイルであるコイル（Ｕ）３、コイル（Ｖ）４、コイル（Ｗ）５に同時に電流を流す第２の電流制御とを、交互に繰り返す制御実施する。
【００３３】
すなわち、Ｔ１とＴ２の動作の繰り返しにより、各ＦＥＴの連続通電によるＦＥＴの温度上昇およびオン抵抗上昇とそれに伴う電圧降下増大を抑制し、流体軸受け付近のコイルにかかる電圧の低下と発熱の低下を抑制しつつ、流体軸受け部への加熱を行う。
【００３４】
この加熱により、オイル粘性による軸損が小さくなった段階で加熱制御シーケンスを終了し、モータ回転起動シーケンスの制御を行う。
なお、先にモータ回転起動シーケンスを行って、オイル粘性による軸損が大きく定常回転に達しない場合に軸受け部の加熱が必要と判定して、モータ回転起動シーケンスを終了させた直後にモータが回転している最中に上述の実施形態のように加熱制御シーケンスを行うことも考えられる。
【００３５】
次に、図４を用いて本実施形態に係る流体軸受けモータを搭載した磁気ディスク装置を説明する。
図４は上述の流体軸受けモータを有する磁気ディスク装置のモータ制御回路部分を示すブロック図であり、先の図１の回路に対して、磁気ディスク用プリント配線板９と磁気ディスク装置の機構部分であるヘッド・ディスク・アッセンブリ（ＨＤＡ）の一部を構成する装置筐体、すなわち、基台１０のブロックに分けている。
【００３６】
磁気ディスク用プリント配線板９には端子（Ｕ）４３、端子（Ｖ）４４、端子（Ｗ）４５、端子（Ｃ）４６があり、ＨＤＡの基台１０には端子（ＵＤ）３３、端子（ＶＤ）３４、端子（ＷＤ）３５、端子（ＣＤ）３６が設けられている。
【００３７】
端子（Ｕ）４３と端子（ＵＤ）３３、端子（Ｖ）４４と端子（ＶＤ）３４、端子（Ｗ）４５と端子（ＷＤ）３５、端子（Ｃ）４６と端子（ＣＤ）３６は、それぞれ対応して接続する端子であり、磁気ディスク用プリント配線板９とＨＤＡの基台１０を組み合わせたときに電気的に接続される。
【００３８】
端子（ＣＤ）３６はセンタータップ電位検出用として使われていることから、配線が大電流に対応しているという条件でＨＤＡの基台１０に対して設計変更を行わずに実現できる利点がある。このため、スピンドルモータの流体軸受け部付近に別回路のコイルを追加する場合のようにＨＤＡの基台１０に対する大幅な設計変更をせずに実現することが可能となる。
【００３９】
以上述べたように、本発明によれば、モータのコイルの発熱による温度上昇を急峻にすることが可能で、かつ、コイルの発熱効率を従来と同等に維持することが可能な流体軸受けモータ、同モータの制御方法、及び、同モータを有する磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路のブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る回路制御のタイムチャート。
【図３】本発明の実施形態に係るＦＥＴのオン抵抗・温度特性の例を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ制御回路部分を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４２】
１…電源と３相コイルセンター間に接続するＦＥＴ
２…グランドと３相コイルセンター間に接続するＦＥＴ
３…駆動コイル（Ｕ）
４…駆動コイル（Ｖ）
５…駆動コイル（Ｗ）
６…電源
７…グランド
８…ステートコントローラ
９…磁気ディスク用プリント配線板
１０…ＨＤＡ基台
１３…コイル（Ｕ）駆動用ローサイドＦＥＴ
１４…コイル（Ｖ）駆動用ローサイドＦＥＴ
１５…コイル（Ｗ）駆動用ローサイドＦＥＴ
２３…コイル（Ｕ）駆動用ハイサイドＦＥＴ
２４…コイル（Ｖ）駆動用ハイサイドＦＥＴ
２５…コイル（Ｗ）駆動用ハイサイドＦＥＴ
３３…端子（ＵＤ）
３４…端子（ＶＤ）
３５…端子（ＷＤ）
３６…端子（ＣＤ）
４３…端子（Ｕ）
４４…端子（Ｖ）
４５…端子（Ｗ）
４６…端子（Ｃ）
１０１…ＦＥＴ１制御信号
１０２…ＦＥＴ２制御信号
１１３…ＦＥＴ１３制御信号
１１４…ＦＥＴ１４制御信号
１１５…ＦＥＴ１５制御信号
１２３…ＦＥＴ２３制御信号
１２４…ＦＥＴ２４制御信号
１２５…ＦＥＴ２５制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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