(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相直流電動機の複数の巻線に供給すべき駆動信号を発生する装置であって、該装置が、前記電動機の前記巻線に前記駆動信号を供給する多相インバータであって、これらの巻線を前記駆動信号によって所定シーケンスで反復的に付勢し、且つ少なくとも１つの前記巻線には少なくとも所定の自由期間中に前記駆動信号を供給しない方法で前記駆動信号を供給する多相インバータと；前記多相インバータの制御下で、前記駆動信号が前記巻線に供給されない複数の前記自由期間中に、これらの巻線の逆起電力信号を多重化して位相誤差信号を得る位相検出器と；前記位相誤差信号に応じた制御信号を発生する第１低域通過フィルタと；前記制御信号に応じた周波数の周波数信号を発生する可制御の発振器とを具え、前記多相インバータが前記巻線に前記駆動信号を供給するタイミングは前記周波数信号に依存し、これにより前記装置は、前記多相インバータ、前記位相検出器、前記第１低域通過フィルタ、及び前記発振器によって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、
更に、前記逆起電力信号が前記周波数信号と同相であるか否かを判定するロック検出器を具え、前記判定は、前記位相誤差信号の周波数及び位相についての情報、及び前記周波数信号の周波数及び位相についての情報に基づいて行い、前記ロック検出器が、前記逆起電力信号が前記周波数信号と同相であるか否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駆動信号発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記ロック検出器が、前記位相誤差信号と前記周波数信号とを組み合わせて処理して、前記逆起電力信号が前記周波数信号と同相であるか否かを判定することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記ロック検出器が、前記位相誤差信号と前記周波数信号とを互いに乗算する手段を具えていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記ロック検出器が、前記位相誤差信号を前記周波数信号のリズムで交互に反転及び非反転して前記ロック信号を得る手段を具えていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記ロック検出器が、前記位相誤差信号を反転する反転回路と、前記周波数信号によって第１スイッチング状態と第２スイッチング状態との間の切り換えを行うスイッチング手段とを具え、前記スイッチング手段は前記第１スイッチング状態において前記位相誤差信号を転送し、前記第２スイッチング状態において前記反転回路が発生する反転された前記位相誤差信号を転送することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記スイッチング手段が、前記位相誤差信号が供給される第１入力端子と、反転された前記位相誤差信号が供給される第２入力端子と、前記第１スイッチング状態において前記第１入力端子に接続され、前記第２スイッチング状態において前記第２入力端子に接続される出力端子とを有することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の装置において、前記ロック検出器が更に、前記スイッチング手段の前記出力端子からの出力信号が供給される第２低域通過フィルタを具えていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記ロック検出器が更に、前記第２低域通過フィルタの出力信号を供給してディジタルロック信号を得るための比較器又はＡ／Ｄ変換器を具えていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに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及び位相に相当する周波数及び位相によって、第１スイッチング状態と第２スイッチング状態とを交互に切り換えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の装置において、前記ロック信号によって制御される手段であって、前記逆起電力信号が前記周波数信号と同相でない状態を前記ロック信号が表現する際に、前記装置を再起動するか、または誤差信号を発生するか、あるいは前記第１低域通過フィルタの帯域幅を増加させる手段を具えていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の装置において、少なくとも前記位相誤差信号中にフライバックパルスが存在する期間中に、前記第１低域通過フィルタ及び／又は前記ロック回路による前記位相誤差信号の更なる処理を一時的に禁止するためのマスキング回路を更に具え、これにより、前記位相誤差信号中に存在するフライバックパルスの処理を禁止することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記マスキング回路が更に、前記第１低域通過フィルタ及び／又は前記ロック回路への前記位相誤差信号の供給を中断してフライバックパルスのさらなる処理を禁止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装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、前記第１低域通過フィルタ及び／又は前記ロック回路への前記位相誤差信号の供給が中断された際に、前記マスキング回路が前記第１低域通過フィルタ及び／又は前記ロック回路に第１基準信号を供給することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の装置内で使用すべく構成されたロック回路。
【請求項１５】
多相直流電動機及び請求項１〜１３のいずれかに記載の装置を具えている駆動装置。
【請求項１６】
情報担体上に情報を記憶し、かつ／あるいは情報担体から情報を再生するシステムにおいて、前記情報担体から情報を読み取り、かつ／あるいは前記情報担体上に情報を書き込むためのヘッドと、前記情報担体に対して前記ヘッドを相対的に移動させるための請求項１５に記載の駆動装置とを具えているシステム。
【発明の詳細な説明】
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帯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Ｐaが定義され得る。自由期間Ｐv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Ｐaと自由期間Ｐv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Ｐa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Ｐa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Ｐv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は、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の帯域幅が増大する。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L1″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。
完壁にするために、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、完壁にするために、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112のＱ出力と
0003957326.tif 000002
出力とにより制御される。フリップフロップ112は線38上の発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108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へ加えられない。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。
【図１】
0003957326.tif 000003
【図２】
0003957326.tif 000004
【図３】
0003957326.tif 000005
【図４】
0003957326.tif 000006
【図５Ａ】
0003957326.tif 000007
【図５Ｂ】
0003957326.tif 000008
【図６】
0003957326.tif 000009
【図７】
0003957326.tif 000010
【図８】
0003957326.tif 000011