用于主轴电动机的主动制动器制造技术

本发明专利技术涉及用于主轴电动机的主动制动器，尤其是一种用于相控电动机的反向扭矩、前向换向式电动机驱动器系统通过在前向状态机的各个正常换向状态中依次激励互补激励信号来快速减速或“制动”电动机，由此提供主动制动效果。在主动制动将电动机的旋转速度降至低于阈值时，动态制动技术可替代主动制动，其中高压侧驱动器被设定成与低压侧驱动器相反的电压。

【技术实现步骤摘要】
用于主轴电动机的主动制动器
技术介绍
便携式磁盘驱动器设备都存在一个共同问题它们经常跌落、碰撞或摇晃。 如果在这些事件发生期间驱动器正在工作，由此引起的撞击可使硬盘驱动器磁头撞 击存储介质，从而擦除数据并可能损坏记录磁头。另外，使设备内的存储介质旋转 的主轴电动机也会在工作期间受到撞击或震动的破坏。电动机的损坏可导致数据磁 道的较差跟踪，并可能导致电动机卡住、或者介质上润滑液的泄漏。
技术实现思路
本文所描述并要求权利的实现通过提供反向扭矩、前向换向式电动机驱动器 来解决上述问题。驱动器通过在前向状态机的各个正常换向状态中依次激励互补激 励信号来快速减速或"制动"电动机，由此提供主动制动效果。在主动制动将电动 机的旋转速度降至低于阈值时，动态制动技术可替代主动制动，其中电动机驱动器 的高压侧驱动器被设定成与该电动机驱动器的低压侧驱动器相反的电压。提供本
技术实现思路
来引入简化形式概念的选择，这些概念将在以下详细描述中 进行进一步描述。本说明并非旨在标识要求权利的主题的关键特征或基本特征，也 并非旨在用于限定所要求权利的主题的范围。附图说明图1示出了用于相控电动机的示例性控制电路。图2示出了在相控电动机旋转期间的正常操作和制动操作中激励信号的示例 性相位图。图3示出了用于控制相控电动机的旋转的示例性操作。图4示出了根据所述技术的至少一部分的磁盘驱动器的俯视图。图5示出了结合所述技术的各种实现之一的磁盘驱动器的主要功能元件。具体实施方式磁盘驱动器是用来存储数字数据的数据存储设备。典型的磁盘驱动器包括轴向对齐并安装到主轴电动机以供在高旋转速度下旋转的许多可旋转记录磁盘。相应 的读/写磁头阵列访问限定于各个磁盘表面上的磁道以将数据写入磁盘或从中读出 数据。磁盘驱动器主轴电动机通常设置有三相直流(DC)无刷电动机配置。相绕组被 设置成围绕多个径向分布式电极上的固定定子。可旋转主轴电动机设置有紧靠电极 沿圆周延伸的多个永磁体。将电流施加到绕组感生与磁体磁场相互作用的电磁场， 以便将扭矩施加到主轴电动机轮毂并导致磁盘旋转。然而，应当理解，虽然本详 细说明书使用磁盘驱动器和主轴电动机作为示例实现，但是也可考虑使用所述 技术的其它相控电动机。本主轴电动机设计使用电子换向和反向电磁力(BEMF)检测电路来提供闭 环主轴电动机控制。这种方法通常需要在电动机的每次电旋转(周期)期间将 预定的换向状态序列施加到主轴电动机的相绕组。换向状态涉及向电动机提供 流入一相绕组的电流、从另一相绕组接收电流、以及使第三相绕组保持高阻抗。检测电路测量在未通电相上产生的BEMF电压、将此BEMF电压与电动机 绕组的中心抽头上的电压作比较、并且在旋转期间在相绕组的BEMF电压的过 零区间输出信号；即，当BEMF电压相对于中心抽头的电压改变极性时。然后， 此过零点被用作下一换向状态的定时基准或同步信号，以及用作指示电动机的 位置和相对旋转速度的基准。图1示出了相控电动机102的示例性控制电路100。在图1中，相控电动 机102表示驱动磁盘驱动设备主轴的三相无刷DC电动机，尽管也可考虑其它 相控电动机和其它设备。相控电动机102的抽头104、 106和108被连接到换 向逻辑电路110的驱动器对。各个驱动器对具有向一绕组提供电流的高压侧驱 动器112和从绕组接收电流的低压侧驱动器114。例如，换向逻辑电路110的 高压侧驱动器可向相控电动机102的第一相绕组提供电流，而换向逻辑电路110 的低压侧可经相控电动机102的第二相绕组接收电流。对于第三相绕组，驱动 器对是三态的(例如使用三态缓冲器116)，以便提供高阻抗。在示例性控制 电路100中，各个驱动器包括取决于换向状态提供电流、接收电流或保持在高 阻抗的场效应晶体管(FET)。应当理解，通过整个换向状态序列的每个周期包括相控电动机102的一次 电旋转。相控电动机轮毂的物理机械旋转中电旋转的数量根据电极的数量来决 定。对于三相12极电动机，相控电动机的各次机械旋转将具有六次电旋转。换向逻辑电路110包括三个级，每个级与相绕组之一有关。为了本说明书起见，相绕组被指定为A、 B和C。这样，换向逻辑电路110具有级A、级B 和级C，各个级负责驱动电流通过相控电动机中的相应绕组。在各个换向状态 中，流过两个绕组的结果电流感生与安装到相控电动机的转子(例如主轴电动 机轮毂)的相应永磁体阵列(未示出)相互作用的电磁场，从而在主轴电动机 轮毂上感生期望旋转方向上的扭矩。基本激励信号的分量从状态机U8输入到各个级。生成基本激励信号来控 制相控电动机102的旋转，如参照图2所述。例如，当启用级A中的高压侧驱 动器并禁用级A中的低压侧驱动器时，生成向相控电动机102的相A绕组提供 电流的基本激励信号分量A。在所示实现中，可根据主动制动信号120上的低 电压与从状态机118到级A的输入上的高电压、或者主动制动信号120上的高 电压与从状态机118到级A的输入上的低电压产生这个结果。相反，当启用级 A中的高压侧并禁用级A中的低压侧时，生成从相A绕组接收电流的激励信号 分量"A非"或"Z"。在所示实现中，可根据主动制动信号120上的低电压 与从状态机118到级A的输入上的低电压、或者主动制动信号120上的高电压 与从状态机118到级A的输入上的高电压产生这个结果。在三相电动机中，如果一个相很低而另一个相很高，则使用三态缓冲器116 将第三相保持在高阻抗(即三态)。在一个实现中，三态缓冲器116也通过状 态机118来控制。当处于三态时，驱动器有效地用作"开"路，从而不相对于 相控电动机提供或接收电流。换向逻辑电路110通过经由ISOFET开关122耦合到电压VCC的电压VM 来供电。在正常操作期间，主动制动信号120被禁用(例如低电压)，并且来 自状态机118的基本激励信号被输入到对应级，以便将基本激励信号序列施加 到相控电动机102的各个相。例如，在一个实现中，从换向逻辑电路110发送 到相控电动机102的基本激励信号按一顺序旋转相控电动机(以下各对中未示 出的相信号是三态的)爿5,爿C， SC， ^Z, C互，... (1)主动制动可通过对序列的各个换向状态中的各个基本激励信号补码来实 现。使用图l中所示电路，可通过保持相同的状态机输出序列但使该主动制动 信号120能获得以下互补激励信号的序列(对应于正常操作的相同换向状态序列)来实现主动制动57, CZ, C互，爿5,爿C， 5C,… (2)序列(2)中所列激励信号与序列(1)所列信号互补。在一个实现中，基本激励 信号通过与高态主动制动信号一起输入到XOR (异或)逻辑电路(例如XOR 门124)来进行补码，该电路的输出被耦合到驱动器。然而，应当理解，也可 考虑用于对基本激励信号补码的其它配置。因此，在各个换向状态，正常操作 的基本激励信号的互补激励信号被施加到相控电动机102，由此主动地使相控 电动机102的旋转减速或使其制动。应当理解，可使用其它逻辑配置来生成互补激励信号，并且可在所述技术 中考虑这种替代方案。例如，状态机可直接生成互补激励信号、状态机或换向 逻辑能够将基本激励信号的相位提前预定数量的相(例如三相电动机的三个 相)，以生成互补激励信号等。图2示出了用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置成在换向状态序列中对各个基本激励信号生成互补激励信号的电动机控制电路。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J舒，TMJ庞，LR海汀，K奥，J昂，KT赛，DJ卡斯特勒，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]