(57)【要約】【課題】センサレスモータ駆動装置についてモータ駆動時の振動や騒音を低減する。【解決手段】センサレスモータ駆動装置（６０）は、モータ（１）のロータ位置を示す信号としてモータの各巻線のゼロクロスを検出して生成される第１のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含む電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第１の動作モードと、モータのロータ位置を示す信号としてモータの各巻線のゼロクロス以外に基づいて生成される第２のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含まない電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第２の動作モードとを備え、第１および第２の動作モードが切替可能に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサレスモータ駆動装置であって、
モータのロータ位置を示す信号としてモータの各巻線のゼロクロスを検出して生成される第１のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含む電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第１の動作モードと、
モータのロータ位置を示す信号としてモータの各巻線のゼロクロス以外に基づいて生成される第２のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含まない電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第２の動作モードとを備え、
前記第１および第２の動作モードが切替可能に構成されている
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１のセンサレスモータ駆動装置において、
前記第１のロータ位置信号を生成する位置検出回路と、
与えられた選択信号に応じて前記第１および第２のロータ位置信号のいずれか一方を選択する選択回路と、
選択されたロータ位置信号に基づいて、非通電期間を発生させるためのパルス信号を生成するパルス発生回路と、
前記選択信号が前記第２の動作モードを示す状態にあるとき、前記パルス信号をマスクするマスク回路とを備えている
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１のセンサレスモータ駆動装置において、
前記第１のロータ位置信号を生成する位置検出回路と、
与えられた選択信号に応じて前記第１および第２のロータ位置信号のいずれか一方を選択する選択回路と、
前記選択信号が前記第１の動作モードを示す状態であるとき、前記第１のロータ位置信号に基づいて、非通電期間を発生させるためのパルス信号を生成するパルス発生回路とを備えている
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項２および３のうちいずれか１つのセンサレスモータ駆動装置において、
前記選択信号を生成する切替指示回路を備え、
前記切替指示回路は、前記第１および第２のロータ位置信号の位相を比較してこれら信号が同位相となったときに、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項２および３のうちいずれか１つのセンサレスモータ駆動装置において、
前記選択信号を生成する切替指示回路を備え、
前記切替指示回路は、前記第１および第２のロータ位置信号の位相を比較してこれら信号の位相差が閾値よりも小さくなったときに、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項２および３のうちいずれか１つのセンサレスモータ駆動装置において、
前記選択信号を生成する切替指示回路を備え、
前記パルス発生回路は、前記選択信号が前記第１の動作モードを示す状態であるとき、前記第１のロータ位置信号に基づいてモータの回転速度を表す速度信号を生成するものであり、
前記切替指示回路は、前記速度信号に基づいてモータの回転速度が所定の回転速度以上となったと判断したときに、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項２および３のうちいずれか１つのセンサレスモータ駆動装置において、
前記選択信号を生成する切替指示回路を備え、
前記パルス発生回路は、前記選択信号が前記第１の動作モードを示す状態であるとき、前記第１のロータ位置信号に基づいてモータの回転速度を表す速度信号を生成するものであり、
前記切替指示回路は、前記速度信号のパルスが所定回数以上発生したときに、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項８】
請求項２および３のうちいずれか１つのセンサレスモータ駆動装置において、
前記選択信号を生成する切替指示回路を備え、
前記切替指示回路は、当該装置が起動してから所定時間経過後に、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項９】
請求項２および３のうちいずれか１つのセンサレスモータ駆動装置において、
前記選択信号が前記第１の動作モードを示す状態であるとき電流波形として略台形波のトルク制御信号を生成する一方、前記第２の動作モードを示す状態であるとき電流波形として略正弦波のトルク制御信号を生成するトルク制御回路を備えている
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項１０】
センサレスモータ駆動装置であって、
モータのロータ位置を示す信号として当該装置内部で生成される第１のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含む電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第１の動作モードと、
モータのロータ位置を示す信号として当該装置外部で生成される第２のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含まない電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第２の動作モードとを備え、
前記第１および第２の動作モードが切替可能に構成されている
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。
【請求項１１】
請求項２および３のうちいずれか１つのセンサレスモータ駆動装置と、
前記選択信号および前記第２のロータ位置信号を生成する制御部とを備えている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１１の電子機器において、
前記制御部は、前記第１および前記第２のロータ位置信号の位相が同位相となったときに、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１１の電子機器において、
前記制御部は、前記第１および前記第２のロータ位置信号の位相差が閾値よりも小さくなったときに、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１１の電子機器において、
前記パルス発生回路は、前記選択信号が前記第１の動作モードを示す状態であるとき、前記第１のロータ位置信号に基づいてモータの回転速度を表す速度信号を生成するものであり、
前記制御部は、前記速度信号に基づいてモータの回転速度が所定の回転数以上になったと判断したときに、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１１の電子機器において、
前記パルス発生回路は、前記選択信号が前記第１の動作モードを示す状態であるとき、前記第１のロータ位置信号に基づいてモータの回転速度を表す速度信号を生成するものであり、
前記制御部は、前記速度信号のパルスが所定回数以上発生したときに前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１１の電子機器において、
前記制御部は、前記センサレスモータ駆動装置が起動してから所定時間経過後に、前記選択信号を前記第２の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１１の電子機器において、
前記制御部は、前記選択信号が前記第２の動作モードを示す状態になってから所定時間経過後に前記選択信号を前記第１の動作モードを示す状態にする
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
請求項１１の電子機器において、
当該電子機器は、光ディスク装置であり、
前記制御部は、前記光ディスク装置のフォーカスエラー信号に基づいて前記第２のロータ位置信号を生成する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
請求項１１の電子機器において、
当該電子機器は、光ディスク装置であり、
前記制御部は、光ディスクから読み出された光ディスクの物理アドレス情報に基づいて光ディスクの径方向における光ピックアップの位置を算出し、当該算出した位置における光ディスクの線速度に基づいて前記第２のロータ位置信号を生成する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項２０】
モータの各巻線のゼロクロスを検出することでモータのロータ位置を検出して第１のロータ位置信号を生成する第１のステップと、
モータの各巻線のゼロクロス以外に基づいてモータのロータ位置を示す信号として第２のロータ位置信号を生成する第２のステップと、
前記第１および第２のロータ位置信号のうちいずれか一方を選択する第３のステップと、
前記第１のロータ位置信号が選択されているときに非通電期間を含む電流波形を生成し、前記第２のロータ位置信号が選択されているときに非通電期間を含まない電流波形を生成する第４のステップと、
生成された電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第５のステップとを備えている
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動方法。
【請求項２１】
請求項２０のセンサレスモータ駆動方法において、
前記第３のステップでは、前記第１および第２のロータ位置信号が同位相となったときに、前記第２のロータ位置信号が選択される
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動方法。
【請求項２２】
請求項２０のセンサレスモータ駆動方法において、
前記第３のステップでは、前記第１および第２のロータ位置信号の位相差が閾値よりも小さくなったときに、前記第２のロータ位置信号が選択される
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動方法。
【請求項２３】
請求項２０のセンサレスモータ駆動方法において、
前記第１のロータ位置信号が選択されているときに前記第１のロータ位置信号に基づいてモータの回転速度を検出する第６のステップを備え、
前記第３のステップでは、前記回転速度が所定の回転速度以上になったときに、前記第２のロータ位置信号が選択される
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動方法。
【請求項２４】
請求項２０のセンサレスモータ駆動方法において、
前記第１のロータ位置信号が選択されているときに前記第１のロータ位置信号に基づいてモータの回転速度を表す速度信号を生成する第６のステップを備え、
前記第３のステップでは、前記速度信号のパルスが所定回数以上発生したときに、前記第２のロータ位置信号が選択される
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動方法。
【請求項２５】
請求項２０のセンサレスモータ駆動方法において、
前記第３のステップでは、モータの各巻線への電流供給が開始されてから所定時間経過後に、前記第２のロータ位置信号が選択される
ことを特徴とするセンサレスモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置および方法に関し、特に、ロータ位置を検出するためのセンサを持たないセンサレスモータの駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置等にはスピンドルモータを駆動するためにモータ駆動装置が用いられる。近年、モータ駆動装置には低コスト化が求められている。そのため、ロータの位置を検出するためのセンサを持たないセンサレスモータが用いられることが多い。センサレスモータ駆動装置では、モータの回転によりモータ巻線に発生する逆起電圧のゼロクロスを検出することでロータ位置を検出しながらモータに通電するのが一般的である。センサレスモータ駆動装置では、ゼロクロスを正確に検出するために各通電相に対する電流波形に周期的に非通電期間を設け、各電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３９９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサレスモータ駆動装置では、非通電期間においてモータが振動したり、振動による騒音が発生することがある。一般に、光ディスク装置は静かな室内で使用されることが多いため、センサレスモータ駆動装置にはモータの駆動音をできるだけ小さくすることが望まれる。ところが、センサレスモータ駆動装置は、その原理上、ゼロクロスを検出するために非通電期間が必須であるため、モータの駆動音を小さくすることが困難である。
【０００５】
かかる点に鑑みて、本発明は、センサレスモータ駆動装置についてモータ駆動時の振動や騒音を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。すなわち、センサレスモータ駆動装置は、モータのロータ位置を示す信号としてモータの各巻線のゼロクロスを検出して生成される第１のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含む電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第１の動作モードと、モータのロータ位置を示す信号としてモータの各巻線のゼロクロス以外に基づいて生成される第２のロータ位置信号に基づいて非通電期間を含まない電流波形を生成して、当該電流波形に従ってモータの各巻線に電流を供給する第２の動作モードとを備え、第１および第２の動作モードが切替可能に構成されているものとする。
【０００７】
これによると、非通電期間のない電流波形でモータを駆動することができるため、モータ駆動時の振動や騒音を低減することができる。
【０００８】
具体的に、上記センサレスモータ駆動装置は、第１のロータ位置信号を生成する位置検出回路と、与えられた選択信号に応じて第１および第２のロータ位置信号のいずれか一方を選択する選択回路と、選択されたロータ位置信号に基づいて、非通電期間を発生させるためのパルス信号を生成するパルス発生回路と、選択信号が第２の動作モードを示す状態にあるとき、パルス信号をマスクするマスク回路とを備えているものとする。
【０００９】
あるいは、上記センサレスモータ駆動装置は、第１のロータ位置信号を生成する位置検出回路と、与えられた選択信号に応じて第１および第２のロータ位置信号のいずれか一方を選択する選択回路と、選択信号が第１の動作モードを示す状態であるとき、第１のロータ位置信号に基づいて、非通電期間を発生させるためのパルス信号を生成するパルス発生回路とを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、非通電期間を含まない電流波形でセンサレスモータを駆動することができるため、モータ駆動時の振動や騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るセンサレスモータ駆動装置を備えた光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のセンサレスモータ駆動装置のタイミングチャートである。
【図３】第２の実施形態に係るセンサレスモータ駆動装置を備えた光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係るセンサレスモータ駆動装置を備えた光ディスク装置のブロック図である。モータ１は、スピンドルモータであり、例えばセンサレス３相ブラシレスモータで構成することができる。光ディスク２は、チャッキングやクランパーなどでモータ１のロータに固定されてロータとともに回転する。これにより、光ディスク２は、ロータの回転位相とずれることなく常に同位相で回転することができる。光ピックアップ３は、レンズと各種コイルとで構成することができる。光ピックアップ３は、光ディスク２にレーザ光を照射してデータの読み出しや書き込み等を行う。モータ４は、ステッピングモータであり、光ピックアップ３を光ディスク２の半径方向に移動させる。
【００１３】
制御部５は、トルク指令信号ＴＱ、モータ１のロータの位置を示す信号であるロータ位置信号ＳＰおよびセンサレスモータ駆動装置６０の動作モードを切り替えるための選択信号ＣＨを生成する。具体的に、制御部５は、光ピックアップ３の出力から、光ディスク２の１回転分の周期的な面ブレ情報を含むフォーカスエラー信号(以下、ＦＥ信号と称する。)を生成する。また、制御部５は、モータ１の回転速度を表すＦＧ信号に基づいてＦＥ信号から光ディスク２の１回転分の周期を検出し、その周期を電気角６０ｄｅｇずつに分割してＳＰを生成する。そして、制御部５は、ＦＧ信号の電気角６０ｄｅｇに相当する信号として後述するＺＣと同等の分割信号を生成し、分割信号およびＳＰが同位相となったときにＣＨをＬレベルからＨレベルにする。なお、制御部５は、分割信号およびＳＰの位相差が閾値よりも小さくなったときに、これら信号が同位相となったとみなしてＣＨをＨレベルにしてもよく、ＦＧ信号に基づいてモータ１の回転速度が所定の回転速度以上となったと判断した場合にＨレベルにしてもよい。あるいは、制御部５は、ＦＧ信号のパルスが所定回数以上発生した場合やセンサレスモータ駆動装置６０が起動してから所定時間経過した場合にＣＨをＨレベルにしてもよい。また、制御部５は、トラッキングエラー信号に基づいてＳＰを生成してもよい。
【００１４】
ドライバ部６は、制御部５の各出力に基づいて、モータ１、光ピックアップ３およびモータ４を駆動する。センサレスモータ駆動装置６０は、ＣＨに従って、非通電期間を含む電流波形でモータ１を駆動する動作モードと非通電期間を含まない電流波形でモータ１を駆動する動作モードとが切り替わる。
【００１５】
具体的に、位置検出回路６０１は、モータ１の各巻線に生じる逆起電圧と中点電圧とを比較して、逆起電圧のゼロクロスを検出する。そして、位置検出回路６０１は、ゼロクロスの検出結果としてモータ１のロータ位置を示す信号ＺＣを生成する。ゼロクロスの検出間隔は電気角６０ｄｅｇに相当するため、ＺＣは電気角６０ｄｅｇのパルス信号となる。
【００１６】
選択回路６０２は、ＣＨがＬレベルのときＺＣを選択する一方、ＣＨがＨレベルのとき、すなわちＺＣおよびＳＰが同位相となったときＳＰを選択する。パルス発生回路６０３は、選択回路６０２が選択した信号の電気角６０ｄｅｇ区間を計測し、例えば、電気角が３．７５ｄｅｇずつずれた角度信号を生成する。そして、パルス発生回路６０３は、角度信号に基づいて、モータ１に通電しない非通電期間を発生させるためのパルス信号ＴＰを生成する。また、パルス発生回路６０３は、ＣＨがＬレベルのときにＺＣに基づいてＦＧ信号を生成する。ＦＧ信号は、ＺＣが６回出力されると１回出力される信号である。マスク回路６０４は、ＣＨがＬレベルのときＴＰをそのままＴＰ’として出力する。一方、ＣＨがＨレベルのときＴＰをマスクする。
【００１７】
なお、マスク回路６０４を省略してもよい。この場合、パルス発生回路６０３は、ＣＨがＬレベルのときにＴＰ’を生成し、ＣＨがＨレベルのときＴＰ’の生成を停止すればよい。
【００１８】
トルク制御回路６０５は、角度信号およびＴＱに基づいて、モータ１に通電すべき電流波形としてのトルク制御信号を生成する。具体的に、トルク制御回路６０５は例えば、ＣＨがＬレベルのとき略台形波のトルク制御信号を生成する一方、ＣＨがＨレベルのとき略正弦波のトルク制御信号を生成する。なお、トルク制御回路６０５は、角度信号、ＴＱおよびＴＰ’に基づいて、ＣＨがＬレベルのときに非通電期間を含むトルク制御信号を生成し、ＣＨがＨレベルのときに非通電期間を含まないトルク制御信号を生成してもよい。
【００１９】
ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)生成回路６０６は、トルク制御回路６０５で生成されたトルク制御信号に応じてＰＷＭパルスを生成する。通電回路６０７は、ＰＷＭパルス、角度信号およびＴＰ’に基づいて、モータ１への通電を制御するための制御信号を生成する。また、通電回路６０７は、角度信号およびＴＰ’に基づいてモータ１の通電相を切り替える。パワ段６０８は、通電回路６０７の制御に従ってモータ１の各巻線に電流を供給する。
【００２０】
次に、本実施形態に係るセンサレスモータ駆動装置６０の動作を図２を参照して説明する。図中のＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、モータ１の各通電相に流れる電流波形を示す。ＣＨがＬレベルのとき、略台形波の電流波形にはＴＰ’によって非通電期間が設定される。そして、ＣＨがＨレベルになると、ＴＰ’がＬレベル固定となるとともに電流波形が略正弦波になる。これらにより、モータ１の各通電相には図２のような電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れる。
【００２１】
以上、本実施形態によると、非通電期間を含まない電流波形でセンサレスモータを駆動することができるため、モータ駆動時の振動や駆動音を低減することができる。特に、光ディスク２を回転速度一定となるＣＡＶ（Constant Angular Velocity）で制御する場合には、実際のロータ位置とＳＰで示されるロータ位置とが常に一致するため非通電期間を含まない電流波形でモータを駆動する期間を長く確保できる。すなわち、モータをより低騒音で駆動することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、光ディスク装置について説明したが、ＭＯ等の光磁気ディスク装置であってもよく、センサレスモータ駆動装置６０を備えた電子機器であればよい。また、選択回路６０２、パルス発生回路６０３、マスク回路６０４、トルク制御回路６０５、ＣＨ、ＴＰおよびＴＰ’の論理レベルは逆であってもよい。
【００２３】
制御部５は、ＣＨがＨレベルになってから所定時間経過後にＣＨをＬレベルに戻すことが望ましい。例えば、光ディスク装置において、光ディスク２を線速度一定であるＣＬＶ（Constant Linear Velocity）で制御する場合や、光ディスク２に急激な加減速が求められるような制御をする場合、ＳＰで示されるロータ位置と実際のロータ位置とにずれが生じる可能性がある。そのため、ＣＨをＬレベルにしてＺＣおよびＦＧ信号を生成し直し、ＳＰの位相をＺＣの位相に合わせるように補正しながら制御することでモータ１の回転を安定させることができるからである。
【００２４】
また、制御部５は、光ディスク２の径方向における光ピックアップ３の位置とこの位置における光ディスク２の線速度とに基づいてＳＰを生成してもよい。例えば、モータ４の回転数やＤＶＤ−ＲにプリフォーマットされているＬａｎｄＰｒｅ−Ｐｉｔ等の物理アドレス情報に基づいて光ピックアップ３の位置を算出すればよい。また、例えば、光ピックアップ３からのＲＦ信号やウォブル信号等をＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路で生成されるクロックの周波数で計測することで光ピックアップ３の位置における線速度を算出すればよい。そして、その位置における光ディスク２の円周を算出し、これを線速度で除算することで光ディスク２の１回転分の周期時間が算出される。この周期時間からＳＰを生成することができる。
【００２５】
＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係るセンサレスモータ駆動装置６０を備えた光ディスク装置のブロック図である。制御部５１は、ＳＰとＴＱとを生成する。切替指示回路６０９は、ＣＨを生成する。また、切替指示回路６０９は、ＺＣおよびＳＰの位相を比較する。そして、ＺＣおよびＳＰが同位相となったときにＣＨをＬレベルからＨレベルにする。切替指示回路６０９は、ＺＣおよびＳＰの位相差が閾値よりも小さくなったときに、これら信号が同位相となったとみなしてＣＨをＨレベルにしてもよい。あるいは、切替指示回路６０９は、ＦＧ信号に基づいてモータ１の回転速度が所定の回転速度以上となったと判断した場合、ＦＧ信号のパルスが所定回数以上発生した場合、センサレスモータ駆動装置６０が起動してから所定時間経過した場合にＣＨをＨレベルにしてもよい。
【００２６】
本実施形態のような構成でも非通電期間を含まない電流波形でセンサレスモータを駆動することができるため、モータ駆動時の振動や駆動音を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係るセンサレスモータ駆動装置は、非通電期間を含まない電流波形でモータを駆動させることができるため、モータ駆動時の低振動化や低駆動音化が求められる各種電子機器等に有用である。
【符号の説明】
【００２８】
１          スピンドルモータ（モータ）
２          光ディスク
３          光ピックアップ
５，５１    制御部
６０        センサレスモータ駆動装置
６０１      位置検出回路
６０２      選択回路
６０３      パルス発生回路
６０４      マスク回路
６０５      トルク制御回路
６０９      切替指示回路
【図１】
2012005328.tif 000003
【図２】
2012005328.tif 000004
【図３】
2012005328.tif 000005