专利名称：无刷电机控制装置及使用其的盘设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无刷电机控制装置及使用其的盘设备，且更具体地涉及一种用于设置一超前角以改变电机的特性的无刷电机控制装置，以及使用其的盘设备。
该种盘设备经常被设计以提供具有记录和再现各种类型的盘所要求的所有功能的各元件，例如光头、盘电机、信号处理LSI等。因此，被设置用于一种盘的条件可能与用于另一种盘的条件发生冲突，从而阻碍了性能的改善。
例如，当涉及一盘电机时，该电机的特性经常根据在使用其的所有类型的盘中将以最高转速被转动的盘的旋转条件而被确定。在此情况下，为了减少电机的反电动势，例如线圈的匝数被减少以使减少转子磁铁和定子线圈之间的耦合磁通，从而减小了生成的每单位电流的转矩(转矩常数)。结果，产生不便以使例如生成的电机的转矩被减小，且将电机的转速变到目标转速所需的时间被延长。
例如，在处理例如DVD-ROM盘、DVD-RAM盘和CD-ROM盘的盘设备的情况下，用于将信息记录至一DVD-RAM盘和自其再现信息的主轴电机所需的转速最大约为3250rpm。为了增高执行ZCLV(分区恒定线速)控制的搜寻操作的速度，要求一高转矩用于1350rpm(是一相对低速)至3250rpm范围内的速度。为将信息记录至CD-ROM盘和DVD-ROM盘或自其再现信息，强烈地要求高速再现。经常要求以×40或更高的速度再现CD-ROM上的信息。为了实现此要求，要求最大约9000rpm的转速。由于这样一高速仅需用于再现，在搜寻操作期间，由于电路例如具有无抖动的结构而无需改变转速。因此，对于搜寻操作，不需要非常高的转矩。
如上所述，当电机线圈被设计以提供高转速和低转矩以使实现CD-ROM盘和DVD-ROM盘所需的高再现速度时，将无法获得用于DVD-RAM盘的高速搜寻操作所需的高转矩。相反，当电机线圈被设计具有较大匝数以提供用于DVD-RAM盘的低转速和高转矩时，将无法获得用于CD-ROM盘和DVD-ROM盘的高速再现所需的转速。在此情况下，这两种要求不能由一种电机提供。
日本专利公开号10-127086的申请公开了一种技术，其通过偏移电流流至电机的定子线圈的移位定时(translocation timing)而使电机的转矩常数可变。将参照图9说明该技术。
图9示出了一种用于无刷电机的常规控制装置400的结构。该控制装置400包括一AC电源111、一整流和平滑电路112、用于输出DC电压VM的一转换电源113、用于接收该DC电压VM的一驱动控制电路114、一脉宽调制电路115、转子位置检测器108U、108V和108W、和一DC电机123。
该驱动控制电路114包括一差动放大器116，用于去除来自转子位置检测器108U、108V和108W的三相输出信号HU’、HV’和HW’的噪声分量；比较器117U、117V和117W，用于比较该三相输出信号HU’、HV’和HW’；放大器120U、120V和120W，用于放大被分别输入给比较器117U、117V和117W的三相输出信号HU’、HV’和HW’中的两输出信号之一；一逻辑电路118；一电流转换电路119；一频率/电压转换器(F/V转换器)121、和放大率改变装置122U、112V和122W。
这里，各放大器120U、120V和120W的放大率为K。比较器117U将通过来自差动放大器116的U相输出信号HU’乘以乘法因数K而获得的一乘法信号HU1与V相输出信号HV’进行比较，并输出一比较信号HU2。比较器11 7V将通过来自差动放大器116的V相输出信号HV’乘以乘法因数K而获得的一乘法信号HV1与W相输出信号HW’进行比较，并输出一比较信号HV2。比较器117W将通过来自差动放大器116的W相输出信号HW’乘以乘法因数K而获得的一乘法信号HW1与U相输出信号HU’进行比较，并输出一比较信号HW2。
比较信号HU2、HV2和HW2被输入给逻辑电路118。逻辑电路118将U相、V相和W相正(N极)输出信号HUU、HVU和HWU输出给电流转换电路119。同时，逻辑电路118将U相、V相和W相负(S极)输出信号HUL、HVL和HWL输出给电流转换电路119电流转换电路119通过U相、V相和W相正极启通功率元件TRU1、TRV1和TRW1，并通过U相、V相和W相负极启通功率元件TRU2、TRV2和TRW2。这样，电流转换电路119序列地将DC电压VM提供给DC电机123的3相107U、107V和107W。
F/V转换器121将来自差动放大器116的输出转换成一电压信号。放大率改变装置122U、122V和122W根据F/V转换器121的输出而改变放大器120U、120V和120W的放大率K。
由于上述结构，当输入给各比较器117U、117V和117W的两信号之一通过放大器120U、120V和120W被相应地放大K，其中K＞1时，超前角(lead angle)Δθ被给予DC电机123的三相107U、107V和107W。根据一转子组件的转速，借助于F/V转换器121，超前角Δθ被设至一最优值。
上述用于无刷电机的控制装置400具有以下问题。
当一大的超前角被给予该无刷电机(例如DC电机123)时，该无刷电机的转矩脉动被增大，且因此控制装置400的一不需要的振动被增大。这使得难以将该控制装置400用在不能承受振动的一精密装置中。振动的幅度由包括由于无刷电机中的单独变化所引发的振动附加力的改变和与该振动附加力的改变相关联的控制装置400的整体的振动传递特性的改变的复合因数所确定。为了将不需的振动幅度限制到考虑所有改变因数的一预定值或更小，需要将超前角的可调节角限制得较窄。这样，该电机的特性不能被明显地改变。当一较大超前角被给予该无刷电机时，出现另一问题用于将振动水平限制到一预定水平或更小的控制装置400的可靠性不够。
使用一无刷电机的盘设备允许被振动的水平依据于例如DVD盘的具有高记录密度的一信息盘被使用还是例如CD-ROM的具有低记录密度的一信息盘被使用而改变。结果，可被设置用于该无刷电机的超前角的范围发生改变。使用一无刷电机的盘设备允许被振动的水平还依据于是使用一仅再现DVD-ROM盘还是使用一可记录且可再现的DVD-RAM盘而改变。可被设置用于该无刷电机的超前角的范围发生改变。在允许的振动水平中的这样一改变通常未被考虑。
上述盘设备包括可变超前角的控制，使得难以简化电机控制结构。原因在于超前角是根据转速而被设置的。这样一系统要求包括F/V转换器的元件且还要求转速被恒久地监视以使更新该超前角。结果，需要专门设置该超前角的一电路，或经常需要使用中断以在一CPU、DSP等类似装置被使用的情况下更新该超前角。
在目标转速被频繁改变且需要控制实际转速以跟随该目标转速的情况下，需要控制驱动电流幅值同时改变超前角。由于两参数被同时改变，使得控制操作复杂。
由于自三个转子位置检测器108U、108V和108W输出中的幅值的变化，且由于这些输出的波形失真，超前角的设置精度被劣化。当来自三个转子位置检测器108U、108V和108W的输出具有相同的正弦波信号，且这些正弦波具有相等的幅值时，由于以下原因，可设置一精确的超前角。通过将两输出之一放大一常数值且将该放大的输出与另一输出合成，具有被移位了一期望的量的正弦波信号可被形成。然而，实际中，由于例如转子位置检测器(例如霍尔元件)中的单独变化或由于温度而导致的这些转子位置检测器的特性的改变，来自三个转子位置检测器108U、108V和108W的输出具有不同的幅值。当这些具有不同幅值的信号被使用时，U相、V相和W相中的超前角是不同的。这些相位中的超前角会产生一误差。而且，来自三个转子位置检测器108U、108V和108W的输出不具有一纯正的正弦波形。例如，由于转子磁铁的磁性的改变，输出波形可能多少因叠加在输出上的高次谐波分量较大而被失真化。在这样一状态下，在放大率K和超前角之间的关系明显地自获得纯正的正弦波信号时的关系发生改变。这劣化了超前角的设置精度。
超前角不需要被随意控制。将超前角预设为相对于电机的转速的一个因数是可能的。该因数通常根据电机的转速(∝霍尔输出频率)的增大而以简单的方式增大。这样一因数通过例如使用一微分电路而非常容易实现。日本实用新型申请62-48196公开了一种使用该微分电路，根据两相脉冲电机的转速来设置一超前角的技术。下面将参照
图10来描述这样一技术。
图10示出了一种常规的脉冲电机驱动电路500的结构。该脉冲电机驱动电路500包括一两相励磁脉冲电机131；一连接至该脉冲电机131的高分辨率编码器132，用于根据该脉冲电机131的旋转角θ而生成一输出信号Sf；一角度计算电路133，用于根据编码器132的输出Sf，计算相对于磁极的该脉冲电机131的旋转角θm；一因数生成电路134，用于根据该旋转角θm，生成具有相差90度的正弦波信号Ss和Sc；乘法器135和136，用于根据一控制信号Si的幅值，改变正弦波信号Ss和Sc的幅值；相位超前电路139和140；及功率放大器137和138。功率放大器137和138的输出IA和IB被分别提供给脉冲电机131的电枢线圈(未示出)。
图11示出了相位超前电路139和140的示例性结构。图11中所示的相位超前电路139和140各包括一放大器141、电阻器142和143、和一电容器144。相位超前电路139和140的相位超前量被选择以对相对于激励电流中的频率变化的磁通的相延进行补偿。
脉冲电机131中的转子(未示出)的位置由编码器132和角度计算电路133检测。对应于该位置的激励电流IA和IB被分别提供给电枢线圈。
来自因数生成电路134的输出Ss和Sc的幅值由表达式(1)表示Ss＝sin(θm+π/2)Sc＝cos(θm+π/2)……(1)当控制信号S1的幅值为I0时，提供给脉冲电机131的电枢线圈的激励电流IA和IB的幅值由表达式(2)表示IA＝I0*sin(θm+π/2)IB＝I0*cos(θm+π/2)……(2)
从表达式(2)显见，提供给脉冲电机131的电枢线圈的激励电流IA和IB具有90度的相差，且其和(矢量合成)是恒定的。因此，该转子生成具有均匀性的恒定转矩。该转矩的幅值与控制信号Si的幅值I0成正比。因此，当负载为零时，如果I0为零，脉冲电机131被暂停。当I0增大时，脉冲电机131以根据于I0的转速而旋转。
激励电流IA和IB的合成电流中的电角相对于脉冲电机131的转子的磁角(旋转角θ)总是具有90度的相差。因此，可生成最大转矩。
然而，当脉冲电机131进入高转速工作区且因此激励电流IA和IB的频率增大时，由于磁路中的铁耗等，相对于驱动电流生成的磁通的相位被延迟。结果，不能生成最大转矩。
为了避免此情况，在励磁电路中设置有相位超前电路139和140。当脉冲电机131进入高转速工作区且因此激励电流IA和IB的频率增大时，激励电流IA和IB的相位通过相位超前电路139和140而被超前。因此，由于磁路中的铁耗导致的磁通的相位延迟可被补偿激励电流IA和IB的超前相位。这样，可维持电机的机械角和磁通之间的相差以使防止生成的转矩的减小。
脉冲电机驱动电路500具有以下问题。
假定该脉冲电机驱动电路500被用于一盘设备，且流至该电机的定子线圈的电流的移位定时被偏离规则定时以使该电机的转矩常数可变。当在此状态下试图实现CD-ROM盘和DVD-ROM盘的高速再现所要求的高最大转速时，即使对于高速搜寻操作，DVD-RAM盘被以低速旋转，该相位仍被过分超前，导致转矩降低。
以下将参照图12详细描述以上问题。图12示出了通过该相位超前电路获得的转速和相位超前角之间的关系。图12中所示的特性28示出了当相位超前电路的常数被设置以使适用于CD-ROM盘的高速再现时，转速和相位超前角之间的关系。当例如在相位超前电路139和140中，电阻器143的值R1被设置为一相对小的值、电容器144的值被设置为0.01μF、及电阻器142的值被设定为21KΩ时，特性28被获得。
该设置的主要目的在于使得超前角大于对由线圈的电感分量导致的电流延迟进行补偿所需的超前角，通过弱场(weak field)的影响来减小电机的转矩常数，并限制反电动势的产生以提高电机的最大转速。以此方式，可使用具有6300rpm的无负载转速、190gcm的起动转矩和0.17gcm/mA的转矩常数的盘电机获得一CD-ROM盘的×42再现所要求的9000rpm的转速。
然而，特性28导致相对于1370至3250rpm的转速的约10至23度大小的相位超前角。由于弱场效应而使转矩常数减小，在执行ZCLV控制的搜索操作期间要求转速被改变的DVD-RAM盘中的搜索时间被不期望地延迟。
图12中所示的特性27示出了适合于记录信息到DVD-RAM盘或自DVD-RAM盘再现信息的转速和相位超前角之间的关系。当R2被设置到一相对小的值时，获得特性27，电容器144的值被设置为0.01μF且R1被设置为6Ω。该设置的主要目的在于使得超前角更大以使足够对由线圈的电感分量导致的电流延迟进行补偿并使电机的转矩常数最大。
这样，由同一盘电机执行的一DVD-RAM盘的搜寻操作的时间可被减短。然而，特性27导致最大转速只有约5700rpm，不足以实现CD-ROM盘上的信息的高速再现。
如上所述，采用单一电路常数设置，用于高速再现的条件和用于减小搜寻时间的条件相互冲突。例如实现图12中所示的特性29是理想的，当该电机的转速达到一预定水平时，超前角快速升高。然而，具有图11中所示的相位超前电路139和140，难以实现特性29。
用于解决上述问题的本发明的目的在于提供一种用于相对于振动是高度可靠的无刷电机的控制装置，其可执行容易的电机控制，并提供高设置精度的一超前角；及使用该控制装置的盘设备。
本发明的的另一目的在于提供一种具有一电机且结构简单的盘设备，用于实现当将信息记录至DVD-RAM盘和自DVD-RAM盘再现信息时的ZCLV控制的高速搜寻操作和CD-ROM盘及DVD-ROM盘的高速再现操作。
根据本发明的盘设备包括上述的无刷电机控制装置。该无刷电机转动一信息盘。该盘设备包括一光头，用于将信息记录至该信息盘或自该信息盘再现信息；和一光头控制装置，用于控制该光头在该信息盘的一迹道上。该振动检测装置检测距离该光头和该迹道之间的一控制留数的不需要的振动的幅值。
根据本发明的用于允许不同记录格式的多种类型的信息盘可更换地安装在其上的一盘设备，包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈，用于转动该多种信息盘中的被安装在该盘设备上的至少一信息盘；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；辨别装置，用于辨别该至少一信息盘的记录格式；超前角设置装置，用于设置实现该辨别装置的第一输出的一超前角的幅值；和超前角校正装置，用于根据来自该超前角设置装置的第二输出，将该超前角提供给该转子位置检测装置的第三输出以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈。
根据本发明的盘设备，还包括振动检测装置，用于检测当该无刷电机被转动时该无刷电机的不需要的振动。该超前角设置装置可根据该第一输出而设置该不需要的振动的一容许值的幅值并设置该超前角的幅值以使来自该振动检测装置的第四输出不超出该容许值。
该多种信息盘中的至少第一信息盘和具有比第一信息盘的记录密度低的记录密度的第二信息盘可被更换地安装。当该辨别装置检测到存在第一信息盘时，该超前角设置装置可将该超前角设置得小于该辨别装置检测到存在第二信息盘时的超前角。
该至少一信息盘可以ZCLV控制进行驱动，且该超前角可被设置到基本为0度。
该至少一信息盘可以CAV控制进行驱动。
该多种信息盘中的至少一可用于记录和再现的记录和再现信息盘及仅可用于再现的只再现信息盘可被更换地安装。当该辨别装置检测到存在该记录和再现信息盘时，该超前角设置装置可将该超前角设置得小于该辨别装置检测到存在该只再现信息盘时的超前角。
根据本发明的一种无刷电机控制装置包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；和超前角校正装置，用于将具有一可变量的一超前角提供给该转子位置检测装置的一输出，以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈。该转子位置检测装置生成具有相互不同的相位的多个检测信号。该超前角校正装置包括调节装置，用于将该多个检测信号转换成多个具有预定幅值的大概为正弦波形的信号；和合成装置，用于以预定的比例合成该多个大概为正弦波形的信号。
该调节装置可包括一低通滤波器，用于使得该多个检测信号中的在对应于无刷电机的旋转频率的频率范围中的一信号从其通过。
该调节装置可包括一AGC电路。
根据本发明的盘设备包括上述的无刷电机控制装置。该无刷电机转动一信息盘。该盘设备包括一光头，用于将信息记录至该信息盘或自该信息盘再现信息；和一光头控制装置，用于控制该光头在该信息盘的一迹道上。
根据本发明的用于允许不同记录格式的多种类型的信息盘可更换地安装在其上的一盘设备，包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈，用于转动该多种信息盘中的至少一信息盘；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；超前角校正装置，用于将具有一可变量的一超前角提供给该转子位置检测装置的第一输出，以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈；和辨别装置，用于辨别安装该盘设备上的该至少一信息盘的记录格式。该超前角校正装置包括多个微分电路，且各该多个微分电路的电路常数利用来自该辨别装置的第二输出而被改变，且因此该无刷电机的转速和超前角之间的关系被改变。
该多个微分电路各包括多个电阻器；一电容器；和并行连接至该多个电阻器至少之一的至少一个晶体管。该电路常数可通过切换该至少一晶体管的ON(通)状态和OFF(断)状态而被改变。
根据本发明的用于允许不同记录格式的多种类型的信息盘可更换地安装在其上的一盘设备，包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈，用于转动该多种信息盘中的至少一信息盘；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；超前角校正装置，用于将具有一可变量的一超前角提供给该转子位置检测装置的第一输出，以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈；和辨别装置，用于辨别安装该盘设备上的该至少一信息盘的记录格式。该超前角校正装置包括多个积分电路，且各该多个积分电路的电路常数利用来自该辨别装置的第二输出而被改变，且因此该无刷电机的转速和超前角之间的关系被改变。
该多个积分电路各包括多个电阻器；一电容器；和并行连接至该多个电阻器至少之一的至少一个晶体管。该电路常数可通过切换该至少一晶体管的ON(通)状态和OFF(断)状态而被改变。
该超前角校正装置还可包括多个反相器，且通过该多个反相器之一反相该第一输出所获得的第三输出被输入给该多个电阻器的至少之一。
该超前角校正装置还可包括多个放大器。该第一输出可包括彼此相对被偏移一预定角度的第一信号和第二信号。该第一信号可被输入给该多个放大器中的第一放大器。该第二信号可被输入给该多个积分电路中的对应于第一放大器的第一积分电路的该多个电阻器的至少之一。
该第一输出可预先被提供具有一预定超前角。
该定子线圈可包括通过驱动电流被驱动的N相，这些驱动电流彼此相对地被偏移一预定角度。该第一输出可包括彼此相对地被偏移该预定角的N个信号。该超前角校正装置可使用该N个信号中的n个信号而生成这些驱动电流的一移位定时给该定子线圈，N是等于或大于2的整数，且n是等于或大于2但等于或小于N的整数。
附图简述图1示出了根据本发明的第一实施例的光盘设备。
图2示出了根据本发明的第二实施例的光盘设备。
图3示出了本发明的第二实施例中的相位超前电路。
图4示出了根据本发明的第四实施例的光盘设备。
图5示出了本发明的第三实施例中的相位超前电路。
图6示出了本发明的第三实施例中的由超前角校正电路接收和输出的信号之间的相位关系。
图7示出了本发明的第三实施例中的相位超前电路。
图8示出了本发明的第三实施例中的相位超前电路。
图9示出了一常规的无刷电机控制装置。
图10示出了一常规的无刷电机驱动电路。
图11示出了一常规的相位超前电路。
图12示出了由一相位超前电路获得的转速和超前角之间的关系盒检测装置3包括一设置在盘设备100中的与用于DVD-RAM盘的盒相接触的一位置上的微型开关(未示出)。该盒检测装置3检测该DVD-RAM盘是否被装在盒2中。转台4上装有通过装载机构插入盘设备100中的光盘，且无刷电机5转动该转台4。无刷电机5例如是一外转子型三相DC无刷电机。尽管未示出，该无刷电机5可包括一12极磁化转子磁铁和9极三相定子线圈，且可由一5V或12V电源的无刷电机驱动器32驱动。以下描述的例示性结构为5V电源的驱动。该无刷电机5包括一线圈或类似装置，其被设计为具有足以实现当超前角为0度时，DVD-RAM盘的最大额定转速为3250rpm，如下所述。当超前角为0度时，无负载的无刷电机5的最大转速约是6500rpm。光头6被支持以使通过一头传送电机(未示出)沿导轴7在盘的径向上可移动，以使在光盘1上记录信息或自光盘1再现信息该头控制装置8对由光头6自光盘1读取的信息执行例如解调或差错校正的处理，以使将该信息转换成一有效的数据流，且还控制来自光头6的光束以使在光盘1的一期望的记录迹道上。为了控制该光束在该记录迹道上，执行两种类型的控制。一种是聚焦控制以使光束的焦点在包括该记录迹道的一记录表面上。另一种是使该光束跟随该记录迹道的跟踪控制。这两种控制后的控制余量作为一聚焦误差信号FE和一跟踪误差信号TE被输出给振动水平检测装置9。
该振动水平检测装置9从自头控制装置8接收的聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE中去除在搜寻操作中的一迹道交扰(trackcross)信号、DVD-RAM盘的地址部分的信号等类似信号。然后，该振动水平检测装置9检测FE信号和TE信号的幅值，它们各自纯正地代表该光束被控制在该记录迹道上后的剩余分量。该振动水平检测装置9将检测结果作为振动水平Feamp和TEamp输出给超前角设置装置11。
该盘辨别装置10接收盒检测装置3的输出的和头控制装置8的输出，并辨别插入盘设备100的光盘1的类型。具体地，该盘辨别装置10根据盒检测装置3的输出，辨别插入盘设备1中的光盘1是否被装在一盒中。然后，该盘辨别装置10根据当光束受到聚焦控制时的头控制装置8的输出，辨别盘的厚度是0.6mm还是1.2mm。综合地考虑这些结果，盘辨别装置10临时地确定当盘具有1.2mm厚度时，盘为CD-ROM盘；当盘具有0.6mm厚度且未被装在盒中时，盘为DVD-ROM盘；当盘具有0.6mm厚度且被装在盒中时，盘为DVD-RAM盘。根据该临时确定结果，该信息实际地从光盘1被读取。然后，根据自光盘1读取的光盘1的一控制迹道中所描述的盘类型数据，该盘类型被辨别。盘辨别装置10的辨别结果被输出给超前角设置装置11。
该超前角设置装置11预先设置一用于设置各种类型的光盘1的超前角的模式(pattern)。例如，该超前角设置装置11存储实验性地确定的最佳值，例如用于以5100rpm的最大转速驱动CD-ROM盘的40度的超前角、用于以3600rpm的最大转速驱动DVD-ROM盘的20度的超前角和在DVD-RAM盘的情况下的0度超前角。为以3250rpm或更低的转速驱动CD-ROM盘和DVD-ROM盘，超前角被设置到0度。对于具有较高记录密度的DVD-ROM盘和DVD-RAM盘，超前角的范围被设置得窄于具有较低记录密度的CD-ROM盘的超前角的范围。对可用于记录和再现的DVD-RAM盘，超前角的范围被设置得窄于仅可用于再现的DVD-ROM盘的超前角的范围。这是为了减小当光盘1具有较高记录密度时，由无刷电机5的转矩脉动导致的在光盘1上的振动的影响。在下面将相对于操作更加具体地描述超前角的设置。
一旦接收到盘辨别装置10的检测结果，超前角设置装置11根据盘类型输出一超前角给合成装置27的系数设置装置28。该超前角设置装置11还预先存储可容许的振动水平FEalw和TEalw，该两水平对于不同类型的光盘1是不同的。在例如CD-ROM盘的情况下，超前角设置装置11设置对应于0.6μm的偏焦(defoucs)量的一FE电压作为FEalw，及设置对应于0.06μm的偏迹道量的一TE电压作为TEalw。类似地，在DVD-ROM盘的情况下，超前角设置装置11对应于0.2μm的偏焦量的一FE电压作为FEalw，及设置对应于0.015μm的偏迹道量的一TE电压作为TEalw。
一旦接收到盘辨别装置10的检测结果，超前角设置装置1 1根据光盘1的类型存储可容许的振动水平FEalw和TEalw。当无刷电机5转动时，超前角设置装置11经常将可容许的振动水平FEalw和TEalw与自振动水平检测装置9输出的振动水平FEamp和TEamp进行比较。当振动水平FEamp和TEamp至少之一超过可容许的振动水平FEalw或TEalw时，超前角设置装置11减小该超前角。该操作被重复直至两振动水平FEamp和TEamp分别都小于可容许的振动水平FEalw和TEalw，或直至该超前角变为0度。
转子位置检测装置20包括用于检测无刷电机5的转子磁铁的磁极的三个霍尔元件21U、21V和21W，和用于获得各自霍尔元件的正电压和负电压之间的差的霍尔放大器22U、22V和22W。这些霍尔元件21U、21V和21W在转子磁铁的圆周方向上被附连至预定的位置，它们被偏离磁化循环的1/3。霍尔元件21U、21V和21W的输出通过霍尔放大器22U、22V和22W被降低噪声，且然后作为三相位置检测信号HU、HV和HW被输出给调节装置24，该三相位置检测信号HU、HV和HW具有相互被偏移120度的相位。
调节装置24包括低通滤波器25U、25V和25W和AGC(自动增益控制)电路26U、26V和26W。调节装置24减小自转子位置检测装置20输出的各位置检测信号HU、HV和HW的高次谐波分量并调节各位置检测信号HU、HV和HW的的幅值。结果，调节装置20基本上输出具有一致幅值的正弦波化的信号SU、SV和SW。各低通滤波器25U、25V和25W的截止频率通过将光盘1的旋转频率乘以一定的系数而可变地被设置。在该例中，该系数被设置为1.2，以使例如当盘转速为3600rpm(旋转频率60Hz)时，截止频率为72Hz及当盘转速为5100rpm(旋转频率85Hz)时，截止频率为102Hz。AGC(自动增益控制)电路26U、26V和26W执行增益控制以使该些基本上正弦波化的信号SU、SV和SW是一预定值。该预定值被设置在如下所述的对无刷电机驱动器32的一输入的额定范围内，且在AGC(自动增益控制)电路26U、26V和26W中是相等的。
合成装置27接收自超前角设置装置11输出的一超前角θ(度)并根据以下的表达式(3)合成该些基本上正弦波化的信号SU、SV和SW，以使生成输出KU、KV和KW。这样生成的输出KU、KV和KW具有与该些基本上正弦波化的信号SU、SV和SW相同的幅值，且具有相对于信号SU、SV和SW的相位被超前角度θ(度)的相位。
KU＝α*SU-β*SVKV＝α*SV-β*SWKW＝α*SW-β*SU……(3)这里，α和β为常数，且自表达式(4)表示的关系获得，其中超前角为θ(度)α＝cosθ-(1/√3)*sinθβ＝cos(60-θ)-(1/√3)*sin(60-θ)……(4)更具体地，合成装置27包括系数设置装置28、乘法器29U、29V和29W、乘法器30U、30V和30W、及减法器31U、31V和31W。系数设置装置28预先在一表中存储表达式(4)表示的关系并根据具有对应于超前角θ的一值输出系数α和β。
乘法器29U、29V和29W分别将来自调节装置24的输出SU、SV和SW乘以α。乘法器30U、30V和30W分别将来自调节装置24的输出SU、SV和SW乘以β。乘法器29U、29V、29W、30U、30V和30W各包括一放大率变化装置和一放大器的组合。减法器31U、31V和31W是用于分别获得乘法器29U、29V和29W的输出和乘法器30U、30V和30W的输出之间的差的差分放大器。
一180°或120°PWM驱动系统的三相全波无刷电机驱动器32生成与接收的三相位置检测信号(即输出KU、KV和KW)同步的、用于驱动无刷电机5的驱动信号。
具有上述结构的盘设备100如下地工作。
当盘设备100的电源被启通时或当光盘1通过装载机构被装入时，盘辨别装置10辨别盘类型。
首先，将描述盘为CD-ROM盘时，盘设备100的工作。当盘辨别装置10检测到该盘为CD-ROM盘时，无刷电机控制装置33在如下所述的一两阶段加速程序中将无刷电机5加速到5100rpm的最大转速。
在第一阶段中，无刷电机5的目标转速被设置到3250rpm。同时，超前角设置装置11将超前角设置到0度。然后，超前角校正装置23对该超前角基本上不进行校正。无刷电机驱动器32移位具有与转子位置检测装置20输出相同的相位的驱动电流，从而加速该无刷电机5。
当无刷电机5的转速达到3250rpm时，开始第二阶段。无刷电机控制装置33将无刷电机5的目标转速设置为5100rpm。超前角设置装置11将40度的超前角的一设置值输出给系数设置装置28。根据表达式(4)，系数设置装置28输出α＝0.395和β＝0.742，并将乘法器29U、29V和29W的系数设置为α的值且将乘法器30U、30V和30W的系数设置为β的值。转子位置检测装置20的输出HU、HV和HW各具有由调节装置24减少的高次谐波分量且被输出为具有一均匀的幅值的大概正弦波化信号SU、SV和SW。该大概正弦波化信号SU、SV和SW通过合成装置27被转换成具有40度的超前角的输出KU、KV和KW。根据输出KU、KV和KW，无刷电机驱动器32移位驱动电流。这样，由转子线圈(未示出)的感应分量导致的励磁的延迟被校正，该校正与通过弱场被减少的反电动势的效应相组合，扩展了电机的转速范围，从而将无刷电机5向上加速到5100rpm的目标转速。
在此状态下，头控制装置8控制光束落在光盘1(即CD-ROM盘)的期望的记录迹道上，并输出聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE给振动水平检测装置9。该振动水平检测装置9检测聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE的幅值，且然后将检测的幅值作为振动水平FEamp和TEamp输出给超前角设置装置11。该超前角设置装置11将接收的振动水平FEamp和TEamp与可容许的振动水平FEalw和TEalw进行比较。当振动水平FEamp或TEamp高于可容许的振动水平FEalw或TEalw时，超前角被减小直至振动水平FEamp和TEamp变得等于或小于可容许的振动水平FEalw和TEalw。
由于上述结构，即使不需要的振动超出可容许的振动水平FEalw或TEalw，因为由超前角导致的转矩波动取决于无刷电机5和光盘1的特性中的单独变化，这必定被检测到且超前角被减小以使将振动水平限制到等于或小于可容许的振动水平。这样，可提供具有高可靠性的数据再现的盘设备100。
在如上所述减小超前角的情况下，无刷电机5的转速被减小到低于5100rpm的目标转速。然而，这仅导致使自光盘1的信息读取速度被降低的轻微的不利影响。盘设备100的整个系统的可靠性未被劣化。
在该例中，振动水平检测装置9检测不需要的振动，且超前角设置装置11根据检测到的不需的振动设置该超前角的一幅值。这样，不管无刷电机5和光盘1的单独变化，超前角可被有效地设置在一可容许的范围内且不需的振动肯定可被限制使得等于或小于一预定水平。因此，盘设备的可靠性得到保证。
无刷电机控制装置33对CD-ROM盘执行一CAV(恒定角速度)控制，以使不管寻找操作的速度而可保持无刷电机5的转速。因此，除了当盘设备100开始时，不需要改变超前角的设置。这样，可以如上所述的简单的方式设置超前角。
在振动水平FEamp和TEamp仍然高于可容许的振动水平的情况下，即使超前角被减小到0度，无刷电机控制装置33将无刷电机5的目标转速设置到一较低的水平(例如，2500rpm，接近5100rpm的一半)，且超前角设置装置11将超前角设置到0度。然后，无刷电机5被重新启动。
接着，将描述盘辨别装置10检测到盘是一DVD-ROM盘时盘设备100的工作。在此情况下，无刷电机控制装置33以与CD-ROM盘的情况中基本相同的方式，在一两阶段加速程序中加速该无刷电机5。
在第一阶段中，无刷电机控制装置33将目标转速设置到3250rpm。同时，超前角设置装置11将超前角设置到0度。当无刷电机5的转速达到3250rpm时，开始第二阶段。无刷电机控制装置33将无刷电机5的目标转速设置为3600rpm。超前角设置装置11将20度的超前角的一设置值输出给系数设置装置28。系数设置装置28将乘法器29U、29V和29W的系数设置为α＝0.742且将乘法器30U、30V和30W的系数设置为β＝0.395。转子位置检测装置20的输出HU、HV和HW被转换成具有20度的超前角的输出KU、KV和KW。20度的超前角被确定为用于校正由定子线圈(未示出)的电感分量导致的励磁的延迟的一值，且对弱场电流基本没有影响。以此设置，将无刷电机5向上加速到3600rpm的目标转速。
在此状态下，头控制装置8控制光束落在光盘1(即DVD-ROM盘)的期望的记录迹道上，并输出聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE给振动水平检测装置9。该振动水平检测装置9检测聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE的幅值，且然后将检测的幅值作为振动水平FEamp和TEamp输出给超前角设置装置11。该超前角设置装置11将接收的振动水平FEamp和TEamp与可容许的振动水平FEalw和TEalw进行比较。当振动水平FEamp或TEamp高于可容许的振动水平FEalw或TEalw时，超前角被减小直至振动水平FEamp和TEamp变得等于或小于可容许的振动水平FEalw和TEalw。
当使用具有较高记录密度的一DVD-ROM盘时，超前角初始地被设置得较小且可容许的振动水平被设置得低于使用具有较低记录密度的CD-ROM盘时的可容许的振动水平。以此方式，对于不同类型的光盘1，可从盘设备100推导出最高可能的性能，同时保证了盘设备100对抗不需的振动的可靠性。
在该例中，超前角根据振动水平检测装置9的输出而被改变。本发明还提供现有设备无法提供的效果，即使盘设备100不包括振动水平检测装置9。具体地，如上所述，本发明提供了这样一结构初始地将用于具有较高记录密度的第一盘的超前角设置得小于用于具有较低记录密度的第二盘的超前角。对于具有对振动有较高耐久性的第二盘和对于具有对振动有较低耐久性的第一盘，该结构自身推导出盘设备100的最高可能的性能，这样，盘设备100对于不需的振动的可靠性被改善。
象在CD-ROM盘中的情况，无刷电机控制装置33对DVD-ROM盘执行一CAV(恒定角速度)控制，以使不管寻找操作的速度而可保持无刷电机5的转速。在振动水平FEamp和TEamp仍然高于可容许的振动水平的情况下，即使超前角被减小到0度，无刷电机控制装置33将无刷电机5的目标转速设置到一较低的水平(例如，1800rpm，是3600rpm的一半)，且超前角设置装置11将超前角设置到0度。然后，无刷电机5被重新启动。
接着，将描述盘辨别装置10检测到盘是一DVD-RAM盘时盘设备100的工作。在此情况下，超前角设置装置11将超前角设置到0度。无刷电机5被一直驱动而不对超前角作任何校正。无刷电机控制装置33采用ZCLV(分区恒定线速度)控制来驱动无刷电机5。当光头6在DVD-RAM盘的一最内位置上方时，盘转速被设置为3250rpm。当光头6在DVD-RAM盘的一最外位置上方时，盘转速被设置为1350rpm。根据光头6的位置，盘转速可一直在3250rpm和1350rpm之间的范围内改变。如上所述，无刷电机5被设计成具有假定无刷电机5被使用的的某一转速范围的最佳的电机特性。因此，伴随寻找操作的改变盘的转速所需的时间可被缩短。
无刷电机5的转速被频繁地改变，但控制简单。原因在于由于当使用DVD-RAM盘时超前角被设置为0度，不需要改变盘设备100中的超前角的设置。
另外，当使用信息记录及再现盘，例如可用于记录和再现的DVD-RAM盘时的超前角被设置得小于当使用仅再现盘，例如仅可用于再现的DVD-ROM盘时的超前角。因此，对于具有对振动有较高耐久性的仅再现盘和对于具有对振动有较低耐久性的记录及再现盘，该结构可推导出盘设备100的最高可能的性能，这样，盘设备100对于不需的振动的可靠性被改善。
如上所述，在该例中，该振动水平检测装置9检测不需要的振动，且超前角设置装置11根据检测到的不需要的振动而设置该超前角的幅值。这样，不管无刷电机5和光盘1的单独的变化，超前角可被有效地设置在一可容许的范围内且该不需要的振动肯定可被限制得等于或小于一预定的水平。因此，可保证盘设备100的可靠性。
由于超前角的幅值根据盘辨别装置10的输出而被设置，对于具有不同的对抗振动的耐久性水平的各不同类型的盘，可设置一最优的超前角。这样，对于各种盘，可推导出盘设备100的最高可能的性能。另外，可辨别该盘是ACLV旋转控制系统还是CAV旋转控制系统以及盘的类型。因此，可以简单的方式设置超前角，实现各旋转控制系统的特性。在该例中，相比于根据转速均匀地设置超前角地常规系统，可以明显更加简单的电路构造设置超前角。
转子位置检测装置20的输出在其幅值通过调节装置24被均匀化且其高次谐波分量被去除后，通过合成装置27被合成。因此，即使转子位置检测装置20的输出的幅值有变化或波形有失真，这些因素不会影响各相中超前角的设置精度。这样，可执行超前角的高度精确的校正。
在该例中，无刷电机驱动器32在5V的电源电压下驱动无刷电机5，且无刷电机5具有在此条件下提供最佳性能的线圈化结构。当无刷电机驱动器32在12V的电源电压下驱动无刷电机5且无刷电机5被构成以使在此条件下提供最佳性能时，通过对无刷电机5设置一超前角，该电机可以更高的转速被转动。对于再现CD-ROM盘的信息，例如，可实现等于或大于9000rpm(等于或大于x42)的转速。(实施例2)图2是根据本发明的第二实施例的盘设备200的概略性结构视图与前所述相同的元件以相同的参考数字表示。在该例中，尽管无刷电机5和无刷电机驱动器32可以12V的电源电压被驱动。盘设备200可以x42或更高的速度再现CD-ROM盘上的信息。
盘设备200不包括振动水平检测装置9(图1)，且自头控制装置8输出的聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE被输入给盘辨别装置10。盘辨别装置10的辨别结果被输出给无刷电机控制装置33。
无刷电机控制装置33通过控制例如超前角校正装置23和无刷电机驱动器32来控制整个盘设备200。来自转子位置检测装置20的位置检测信号HU、HV和HW被输出给超前角校正装置23。
该超前角校正装置23包括相位超前电路23U、23V和23W。如图3所示，相位超前电路23U、23V和23W各包括第一时间常数确定电阻器12、第二时间常数确定电阻器13、增益确定电阻器14、电容器15、FET25、和运算放大器26。一微分电路包括该括第一时间常数确定电阻器12、第二时间常数确定电阻器13和电容器15。相位超前电路23U、23V和23W分别接收位置检测信号HU、HV和HW，并输出位置检测信号KU、KV和KW。通过校正位置检测信号HU、HV和HW的超前角，获得位置检测信号KU、KV和KW。在该例中，可使用两时间常数确定电阻器(在图3中，第一时间常数确定电阻器12、第二时间常数确定电阻器13)。两电阻器之一(图3中，第二时间常数确定电阻器13)被并联至FET25。该FET25有一门，该门被构成为当通过来自无刷电机控制装置33的一信号而被提供一足以启通FET25的一偏置时，发生短路。由于这样的结构，各相位超前电路23U、23V和23W的时间常数，即转速和超前角之间的关系可在两种状态之间被转换。该电路常数，即该差分常数可通过FET25短路或关断第二时间常数确定电阻器13而被改变。
参见图3，将更加详细地描述相位超前电路23U、23V和23W的结构和功能。图3示出了相位超前电路23U、23V和23W的电路结构。由于相位超前电路23U、23V和23W彼此相同。盘设备200包括三个相位超前电路。
不考虑FET25，相位超前电路23U、23V和23W等同于一普通的相位超前电路。超前角θ(度)由以下的表达式(5)表示，其中R(Ω)是第一时间常数确定电阻器12的电阻值和第二时间常数确定电阻器13的电阻值之和，C(F)是电容器15的电容值，且n(rpm)是无刷电机5的转速(图1)。
θ＝tan-1(R/Z)Z＝1/2πfc……(5)f＝0.1n这里，f是在无刷电机5的转速n(rpm)下各位置检测信号HU、HV和HW的频率(Hz)。Z是在此状态下电容器15的阻抗(Ω)自表达式(5)可见，随着转速R的增大，相位超前角θ简单地增大。当R的值增大时，相位超前角θ增大。当转速增大时，由无刷电机5的线圈电感分量导致的电流的延迟增大。无刷电机5的反电动势也与无刷电机5的转速成正比地增大。因此，对于(1)校正由线圈电感导致地电流的延迟和(2)进一步超前相位以使提供弱场的效果而言，上述特性是有利的。
由于上述特性，可实现用于高速旋转的一足够大的相位超前角，同时避免启动无刷电机5中的故障、由低速转动期间的相位的不需要的超前导致的不足的转矩、和过分的振动。另外，相位超前角通过相位超前电路23U、23V和23W被自动地改变。因此，控制装置上的负载是不足的。相位超前电路23U、23V和23W可以非常简单的结构实现。
当通过来自无刷电机控制装置33的一信号而被提供一足够的偏置时，FET25可使源—漏电阻值几乎为零。当未被提供偏置时，源—漏电阻值基本上是无穷大。如图3所示，FET25的源极和漏极被并联至第二时间常数确定电阻器13。因此，当通过来自无刷电机控制装置33的一信号而被提供一足够的偏置时，FET25可使第二时间常数确定电阻器13短路。
在该例中，超前角被设置为在3250rpm时的7度。为了实现7度的超前角，需要方程式(5)中C＝0.01μF及R＝6kΩ。
为了实现自CD-ROM盘的x42的信息再现所要求的9000rpm的转速，该相位超前角需要被进一步增大以使提供弱场的效果。在该例中，该超前角被设置为在9000rpm时的50度。为了实现50度的超前角，需要方程式(5)中C＝0.01μF及R＝21kΩ。
如上所述，各常数根据光盘1是DVD-ROM盘还是CD-ROM盘而改变。如果这些常数对于任一类型的盘都是固定不变的，该转矩是不够的或无法获得最大转速。
在该例中，第一时间常数确定电阻器12的值被设置为DVD-ROM所需的6kΩ，而第二时间常数确定电阻器13的值被确定为15kΩ。执行自CD-ROM的x42信息再现所需的电阻值为21kΩ。6kΩ和21kΩ之间的差被确定为第二时间常数确定电阻器13的值。
由于这样的设置，当FET25被提供以足够的偏置时，超前角为适合于DVD-ROM盘的在3250rpm时的7度。这由图12中的特性27表示。当FET25未被提供任何偏置时，超前角为适合于CD-ROM盘的x42再现的在9000rpm下的50度。这由图12中的特性28表示增益确定电阻器14确定整体放大比例。该放大比例根据转速而改变。当使用一CD-ROM盘且增益电阻值为10kΩ时，该放大比例在0rpm时为0.48，在9000rpm时为0.74。这样一改变不会明显影响无刷电机5的特性。
相位超前电路23U、23V和23W在该例中反转相位。无刷电机5被设计以使适应该反转。
参照图2和3，将描述具有上述结构的盘设备200的操作。当盘设备200的电源被启通和通过装载机构(未示出)装入光盘1时，盘辨别装置10辨别盘类型。
首先，将描述当该盘是CD-ROM盘时的盘设备200的操作。当盘辨别装置10检测到该盘是一CD-ROM盘时，无刷电机控制装置33将被提供给超前角校正装置23的FET25的偏置设置为零，从而将相位超前角电路23U、23V和23W的时间常数转换为适合于再现CD-ROM盘的信息的一值。
当启动无刷电机5以开始旋转光盘1时，超前角稳定在0度，如由图12中的特性28表示的。当转速增大时，相位逐渐超前。这样，无刷电机5在一光学弱场中被驱动。这提高了转速，继续加速无刷电机5。
在该周期期间，无刷电机控制装置33仅控制驱动电压同时监视转速。即无刷电机5通过正是与通常的控制相同的控制而可被加速到9000rpm。
当该盘是DVD-ROM盘时，无刷电机5通过与CD-ROM盘的情况中基本相同的程序(除了转速不同外)而被驱动。
接着，将描述该盘是一DVD-RAM盘时的盘设备200的操作。在该情况下，无刷电机5通过与CD-ROM盘的情况中基本相同的程序(除了转速不同外)而被驱动。当盘辨别装置10检测到该盘是一DVD-RAM盘时，无刷电机控制装置33将被提供给超前角校正装置23的FET25以足够的偏置。这将相位超前角电路23U、23V和23W的时间常数转换为适合于将信息记录至DVD-RAM盘及自其再现信息的一值。结果，获得如图12中的特性27表示的转速和相位超前角之间的关系。
当启动无刷电机5以开始旋转光盘1时，超前角稳定在0度，如由图12中的特性27表示的。当转速增大时，相位逐渐超前。这样，无刷电机5被以由正被校正的线圈电感分量导致的电流中的延迟所驱动。这提高了无刷电机5的转速。
无刷电机控制装置33以ZCLV控制驱动无刷电机5。当光头6处于DVD-RAM盘的最内位置上方时，盘转速被设置为3250rpm。当光头6处于DVD-RAM盘的最外位置上方时，盘转速被设置为1350rpm。该盘转速根据光头6的位置而在3250rpm和1350rpm之间的范围内改变。如上所述，无刷电机5被设计为具有最佳的电机特性，该特性假定有其中使用无刷电机5的某一转速范围。无刷电机5还以由正被校正的线圈电感分量导致的电流中的延迟所驱动。因此，与搜寻操作相伴随的改变盘的转速所需的时间可被缩短。
无刷电机5的转速被频繁地改变，但由于以下原因，控制是简单的。为了校正由电感分量导致的电流中的延迟，该超前角通过如上所述的超前角校正装置23的功能被自动地改变。因此，超前角的设置不需通过盘设备200中的无刷电机控制装置33而被改变。
如上所述，在第二例中，根据盘辨别装置10的输出，超前角和转速的幅值之间的关系可通过超前角校正装置23而被转换。由于无刷电机5可通过被提供以对应于各种盘的转速的最佳超前角而被驱动，无刷电机5的最高可能的性能可被导出。即使对于不同类型的光盘1使用不同的旋转控制装置，例如ZCLV旋转控制系统和CAV旋转控制系统，可执行如同常规的盘设备中一样的控制。因此，无刷电机控制装置33上的负载是不重要的。盘设备200的整体结构简单且易于实现。(实施例3)图4是根据本发明的第三实施例的盘设备300的概略性结构视图。该例中的盘设备300可以x42或更高的速度在DVD-RAM盘上记录信息或自其再现信息，及自CD-ROM盘再现信息。
该例中盘设备300的结构与盘设备200的结构基本相同。
盘设备300与盘设备200的不同之处在于超前角校正装置24。盘设备200中的超前角校正装置23包括一微分电路。盘设备300中的超前角校正装置24包括一积分装置。
参照图5和6，将详细描述超前角校正装置24的结构和功能。图5示出了超前角校正装置24中包括的各相位超前角电路24U、24V和24W的结构。由于相位超前角电路24U、24V和24W彼此相同，盘设备300包括三个相位超前电路。
相位超前角电路24U、24V和24W各包括一反相器41、一放大器42、一加法器43、一FET44、第一时间常数确定电阻器45、第二时间常数确定电阻器46、和一电容器47。反相器41反转来自转子位置检测装置20(图4)的位置检测信号HU、HV、HW以使这些信号的相位超前180度。放大器42的放大系数为K。
一积分电路包括第一时间常数确定电阻器45、第二时间常数确定电阻器46和电容器47。通过使用FET44短路和关断第二时间常数确定电阻器46，该电路常数即积分常数可被改变。
参见图6，将详细说明相位超前角电路24U、24V和24W的工作。图6是说明由超前角校正装置24接收和输出的信号中的相位关系。在图6中，位置检测信号HU是转子位置检测装置20的输出之一且是图4中所示的位置检测信号HU。图6中的位置检测信号HV和HW分别是图4中所示的位置检测信号HV和HW。信号HBU是提供给电容器47的两端的输出信号中的一信号分量。信号HRU具有与信号HBU相同的相位。信号HIU是提供给电容器47的两端的输出信号中的一信号分量。信号HIU的相位相对于信号HBU的相位被延迟90度。信号HAU是放大器42的输出信号。信号HDU是对应于信号HAU和信号HRU之间的差的信号分量。位置检测信号KU是加法器43的输出信号且是图4中的自相位超前角校正装置24输出的位置检测信号KU。图6中的位置检测信号KV和KW分别是图4中所示的位置检测信KV和KW。
由超前角校正装置24接收和输出的、自转子位置检测装置20输出的相位和幅值由位置检测信号HU表示，且其超前角为0度。位置检测信号HU被输出给反相器41且被反相。结果，位置检测信号HU的相位被超前180度。得到的信号被表示为信号HBU。信号HBU被输出给包括第一时间常数确定电阻器45、第二时间常数确定电阻器46和一电容器47的积分电路。
提供给电容器47的两端的积分电路的输出包括具有与信号HBU的相位相同的信号HRU和相对于信号HBU相位被延迟90度的信号HIU。相对于转子位置检测装置20输出的位置检测信号HU，信号HIU被超前90度。位置检测信号HU被输入给放大器42且被放大K以使为信号HAU。
包括信号HRU和信号HIU的积分电路的输出和放大器42输出的信号HAU被输入给加法器并相加在一起。通过相加，信号HRU和信号HAU相互抵消。结果，信号HDU保留。信号HIU照其原样被输出。这样，包括信号HDU和信号HIU作为分量且具有超前角θ的位置检测信号KU被输出。
当包括第一时间常数确定电阻器45、第二时间常数确定电阻器46和一电容器47的积分电路的时间常数被设置为足够小于来自转子位置检测装置20的位置检测信号HU的周期(1/900Hz＝1.11ms)时，信号HRU具有与信号HBU相同的的值而基本上不依赖于频率。信号HIU具有与频率基本成正比的幅值。因此，通过将放大器42的放大系数K设置到大于1的一适当值，信号HDU具有与转子位置检测装置20的输出相同的相位和一与频率无关的恒定幅值。信号HIU的相位相对于信号HDU被超前90度，且其幅值与频率成正比地增大。因此，具有信号HDU和信号HIU作为分量的位置检测信号KU的超前角θ随着频率的增大而增大。
象在第二实施例中，为了实现自CD-ROM盘x42再现信息所需的9000rpm的转速，这些常数被如下地设置。第一时间常数确定电阻器45和第二时间常数确定电阻器46的电阻值的总和被设置为1kΩ；电容器47的值被设置为0.03μF；且K被设置为1.1。这样，获得与第二实施例例中基本相同的相位特性。为了获得与适合于将信息记录至DVD-RAM和自DVD-RAM再现信息的第二实施例中相同的特性，这些常数如下地设置。第一时间常数确定电阻器45和第二时间常数确定电阻器46的电阻值的总和被设置为200Ω；其它的常数被设置为与自CD-ROM盘的x42再现信息中所使用的常数相同的值相位超前角电路24U、24V和24W各具有图7中所示的实际结构。图7中所示的相位超前角电路24U、24V和24W包括一运算放大器51、一FET52、第一时间常数确定电阻器53、第二时间常数确定电阻器54、增益确定电阻器55、56和57、和一电容器58。图5中所示的反相器41、放大器42和加法器的功能由包括运算放大器51及类似元件的一减法器提供。
具有图7中所示的结构，可通过如下地设置这些常数而提供与第二实施例中的由超前角校正装置23(图2)提供的相位特性基本相同的相位特性。第一时间常数确定电阻器53的电阻值被设置为200Ω；第二时间常数确定电阻器54的电阻值被设置为800Ω；且各增益确定电阻器55、56和57的电阻值被设置为10kΩ。
将描述具有上述结构的盘设备300的工作。当盘设备300的电源被启通和通过装载机构(未示出)装入光盘1时，盘辨别装置10辨别盘类型。
首先，将描述当该盘是CD-ROM盘时的盘设备300的操作。当盘辨别装置10检测到该盘是一CD-ROM盘时，无刷电机控制装置33将被提供给超前角校正装置24的FET的偏置设置为零，从而将相位超前角电路24U、24V和24W的时间常数转换为适合于再现CD-ROM盘的信息的一值。
当启动无刷电机5以开始旋转光盘1时，超前角稳定在0度，如由图12中的特性28表示的。当转速增大时，相位逐渐超前。这样，无刷电机5在一光学弱场中被驱动。这提高了转速，继续加速无刷电机5。
在该周期期间，无刷电机控制装置33仅控制驱动电压同时监视转速。即无刷电机5通过正是与通常的控制相同的控制而可被加速到9000rpm。
当该盘是DVD-ROM盘时，无刷电机5通过与CD-ROM盘的情况中基本相同的程序(除了转速不同外)而被驱动。
接着，将描述该盘是一DVD-RAM盘时的盘设备300的操作。当盘辨别装置10检测到该盘是一DVD-RAM盘时，无刷电机控制装置33将被提供给超前角校正装置24的FET44(或52)以足够的偏置。这将相位超前角电路24U、24V和24W的时间常数转换为适合于将信息记录至DVD-RAM盘及自其再现信息的一值。结果，获得如图12中的特性27表示的转速和相位超前角之间的关系。
当启动无刷电机5以开始旋转光盘1时，超前角稳定在0度，如由图12中的特性27表示的。当转速增大时，相位逐渐超前。这样，无刷电机5被以由正被校正的线圈电感分量导致的电流中的延迟所驱动。这提高了无刷电机5的转速。
无刷电机控制装置33以ZCLV控制驱动无刷电机5。当光头6处于DVD-RAM盘的最内位置上方时，盘转速被设置为3250rpm。当光头6处于DVD-RAM盘的最外位置上方时，盘转速被设置为1350rpm。该盘转速根据光头6的位置而在3250rpm和1350rpm之间的范围内改变。如上所述，无刷电机5被设计为具有最佳的电机特性，该特性假定有其中使用无刷电机5的某一转速范围。无刷电机5还以由正被校正的线圈电感分量导致的电流中的延迟所驱动。因此，与搜寻操作相伴随的改变盘的转速所需的时间可被缩短。
无刷电机5的转速被频繁地改变，但由于以下原因，控制是简单的。为了校正有电感分量导致的电流中的延迟，该超前角通过如上所述的超前角校正装置23的功能被自动地改变。因此，超前角的设置不需通过盘设备300中的无刷电机控制装置33而被改变。
总之，霍尔元件21U、21V和21W的输出的波形明显失真且包括较大的噪声分量。这些波形失真和噪声分量被包括作为高于输出的基波的频率高的频率分量。因此，当使用用于随着频率的升高而提高增益的相位超前电路时，波形失真和噪声分量增大且起到干扰因素的作用。然而，该例中的超前角校正电路24包括该积分电路。因此，波形失真和噪声分量减小，且因此其影响是不明显的。
如上所述，在第三例中，根据盘辨别装置10的输出，超前角的幅值和转速之间的关系可通过超前角校正装置24而被转换。由于无刷电机5可通过被提供以对应于各种盘的转速的最佳超前角而被驱动，无刷电机5的最高可能的性能可被导出。即使对于不同类型的光盘1使用不同的旋转控制系统，例如ZCLV旋转控制系统和CAV旋转控制系统，可执行如同常规的盘设备中一样的控制。因此，无刷电机控制装置33上的负载是不重要的。盘设备300的整体结构简单且易于实现。由于超前角校正装置24包括一积分电路，该超前角校正装置24基本上不会受到噪声分量和波形失真的影响，即使它们被包括在霍尔元件21U、21V和21W的输出中。
在该例中，信号HBU被用作为带有一定的超前角的信号。该信号HBU具有作为反相图4中所示的位置检测信号HU的结果的被超前180度的相位。如上所述，图4中所示的位置检测信号HU、HV和HW具有相互偏移120度的相位。因此，信号HBU可有如下获得的另一信号替代。从其余两信号中选择出具有相对于一信号(其相位将被超前)被超前120度的相位的一信号。例如，从位置检测信号HV和HW中选择相对于位置检测信号HU具有被超前120度的相位的一信号。该被选择的信号可被使用以替代信号HBU。在该情况下，超前角最大为30度，但一适当类型的无刷电机可充分地执行，即使在最大30度为超前角时。
图8示出了使用替代信号HBU的位置检测信号HV或HW的相位超前电路24U’。图8中所示的相位超前电路24U’具有通过自图5中所示的相位超前电路24U的结构中删除反相器41所得到的结构。在相位超前电路24U’中，位置检测信号HU被输入给放大器42，且具有相对于位置检测信号HU被偏移一预定角度(例如120度)的一相位的位置检测信号HV或HW被输入给第一时间常数确定电阻器45。还对于位置检测信号HV和HW，分别提供了对应于相位超前电路24U’的超前电路24V’和24W’。
图3、5、7和8中所示的相位超前电路23U、23V、23W、24U、24V、24W和24U’各具有两个时间常数确定电阻器。各相位超前电路可根据各种情况而包括任何数量的时间常数确定电阻器。例如，当时间常数将在三个阶段中被改变时，各相位超前电路包括三个常数确定电阻器。
该电路常数可通过组合分别连接至这些时间常数确定电阻器的若干FET的ON(接通)状态和OFF(关断)状态而被改变。不需要将这些时间常数确定电阻器串连。这些时间常数确定电阻器可被并联。替换时间常数确定电阻器，可使用可变电阻器。替换FET，可使用双极性晶体管。
微分电路和积分电路各可包括多个电容器。在该情况下，一晶体管可被并联地连接到至少一个电容器。该电路常数可这样被改变通过采用与在时间常数确定电阻器中采用的基本相同的方法来转换该电容器的电容。
工业应用性根据本发明的用于无刷电机的控制装置、和使用该控制装置的盘设备，通过振动检测装置检测不需要的振动，且超前角设置装置根据检测的不需要的振动来设置超前角的幅值。这样，不管无刷电机和光盘中的单独的振动变化，前置角可被有效地设置在一可容许的范围内且该不需要的振动可肯定被限制为等于或小于一预定的水平。因此，该盘设备的可靠性可被提高。
由于超前角的幅值根据盘辨别装置的输出而被设定，对于具有不同的对抗振动的耐久性水平的各不同类型的盘，该无刷电机可设置一最优的超前角。这样，对于各种盘，可推导出盘设备的最高可能的性能。另外，可辨别该盘是ZCLV旋转控制系统还是CAV旋转控制系统以及盘的类型。因此，可以简单的方式设置超前角，实现各旋转控制系统的特性。
转子位置检测装置的输出在其幅值通过调节装置被均匀化且其高次谐波分量被去除后，通过合成装置被合成。因此，即使转子位置检测装置的输出的幅值有变化或波形有失真，这些因素不会影响各相中超前角的设置精度。这样，可执行超前角的高度精确的校正。
根据本发明的用于无刷电机的控制装置、和使用该控制装置的盘设备，提供了用于根据盘辨别装置的输出来改变微分电路或积分电路的电路常数，和用于改变无刷电机的转速和超前角之间的关系的超前角校正装置。该超前角校正装置提供了带有一超前角(该超前角具有一可变量)的转子位置检测装置的输出，以使生成驱动电流到定子线圈的一移位定时。该超前角校正装置驱动该无刷电机，同时一直提供给该无刷电机以对应于各种盘的转速的最佳超前角。这样，可推导出无刷电机的最高可能的性能。
根据本发明的用于无刷电机的控制装置、和使用该控制装置的盘设备，即使不同的旋转控制系统，例如ZCLV旋转控制系和CAV旋转控制系统被用于不同类型的光盘，对于基本相同的负载，可执行如同常规的盘设备中一样的旋转控制。因此，无刷电机控制装置33上的负载是不重要的。
根据本发明的用于无刷电机的控制装置、和使用该控制装置的盘设备具有非常简单的结构且易于实现。
本发明的用于无刷电机的控制装置和使用该控制装置的盘设备中的超前角校正装置基本上不会受到噪声分量和波形失真的影响，即使它们被包括在霍尔元件21U、21V和21W的输出中。
根据本发明的用于无刷电机的控制装置、和使用该控制装置的盘设备不局限于用在盘设备中，而且可应用于包括无刷电机的任何装置中，该无刷电机的电机特性最好是可变的。
权利要求
1.一种无刷电机控制装置，包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；振动检测装置，用于检测当该无刷电机被转动时该无刷电机的不需要的振动；超前角设置装置，用于设置一超前角的幅值以使来自该振动检测装置的第一输出不超出一预定的容许值；和超前角校正装置，用于根据来自该超前角设置装置的第二输出，将该超前角提供给该转子位置检测装置的第三输出以使生成给该定子线圈的驱动电流的一移位定时。
2.包括根据权利要求1的一无刷电机控制装置的盘设备，其中该无刷电机转动一信息盘，该盘设备包括一头，用于将信息记录至该信息盘或自该信息盘再现信息；和一头控制装置，用于控制该头在该信息盘的一迹道上，其中该振动检测装置检测距离该头和该迹道之间的一控制留数的不需要的振动的幅值。
3.一种用于允许不同记录格式的多种类型的信息盘可更换地安装在其上的一盘设备，该盘设备包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈，用于转动该多种信息盘中的被安装在该盘设备上的至少一信息盘；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；辨别装置，用于辨别该至少一信息盘的记录格式；超前角设置装置，用于设置实现该辨别装置的第一输出的一超前角的幅值；和超前角校正装置，用于根据来自该超前角设置装置的第二输出，将该超前角提供给该转子位置检测装置的第三输出以使生成给该定子线圈的驱动电流的一移位定时。
4.根据权利要求3的盘设备，还包括振动检测装置，用于检测当该无刷电机被转动时该无刷电机的不需要的振动，其中该超前角设置装置根据该第一输出而设置该不需要的振动的一容许值的幅值并设置该超前角的幅值以使来自该振动检测装置的第四输出不超出该容许值。
5.根据权利要求3的盘设备，其中该多种信息盘中的至少第一信息盘和具有比第一信息盘的记录密度低的记录密度的第二信息盘可被更换地安装，及当该辨别装置检测到存在第一信息盘时，该超前角设置装置可将该超前角设置得小于该辨别装置检测到存在第二信息盘时的超前角
6.根据权利要求3的盘设备，其中该至少一信息盘可以ZCLV控制进行驱动，且该超前角可被设置到基本为0度。
7.根据权利要求3的盘设备，其中该至少一信息盘可以CAV控制进行驱动。
8.根据权利要求3的盘设备，其中该多种信息盘中的至少一可用于记录和再现的记录和再现信息盘及仅可用于再现的只再现信息盘可被更换地安装，及当该辨别装置检测到存在该记录和再现信息盘时，该超前角设置装置可将该超前角设置得小于该辨别装置检测到存在该只再现信息盘时的超前角。
9.一种无刷电机控制装置，包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；和超前角校正装置，用于将具有一可变量的一超前角提供给该转子位置检测装置的一输出，以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈，其中该转子位置检测装置生成具有相互不同的相位的多个检测信号，及该超前角校正装置包括调节装置，用于将该多个检测信号转换成多个具有预定幅值的大概为正弦波形的信号；和合成装置，用于以预定的比例合成该多个大概为正弦波形的信号。
10.根据权利要求9的无刷电机控制装置，其中该调节装置包括一低通滤波器，用于允许该多个检测信号中的在对应于无刷电机的旋转频率的频率范围中的一信号从其通过。
11.根据权利要求9的无刷电机控制装置，其中该调节装置包括一AGC电路。
12.一种包括根据权利要求9的无刷电机控制装置的盘设备，其中该无刷电机转动一信息盘，该盘设备包括一头，用于将信息记录至该信息盘或自该信息盘再现信息；和一头控制装置，用于控制该头在该信息盘的一迹道上。
13.一种用于允许不同记录格式的多种类型的信息盘可更换地安装在其上的盘设备，该盘设备包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈，用于转动该多种信息盘中的至少一信息盘；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；超前角校正装置，用于将具有一可变量的一超前角提供给该转子位置检测装置的第一输出，以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈；和辨别装置，用于辨别安装该盘设备上的该至少一信息盘的记录格式，其中该超前角校正装置包括多个微分电路，且各该多个微分电路的电路常数利用来自该辨别装置的第二输出而被改变，且因此该无刷电机的转速和超前角之间的关系被改变。
14.根据权利要求13的盘设备，其中该多个微分电路各包括多个电阻器；一电容器；和并行连接至该多个电阻器至少之一的至少一个晶体管，其中该电路常数可通过切换该至少一晶体管的ON状态和OFF状态而被改变。
15.一种用于允许不同记录格式的多种类型的信息盘可更换地安装在其上的盘设备，该盘设备包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈，用于转动该多种信息盘中的至少一信息盘；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；超前角校正装置，用于将具有一可变量的一超前角提供给该转子位置检测装置的第一输出，以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈；和辨别装置，用于辨别安装该盘设备上的该至少一信息盘的记录格式，其中该超前角校正装置包括多个积分电路，且各该多个积分电路的电路常数利用来自该辨别装置的第二输出而被改变，且因此该无刷电机的转速和超前角之间的关系被改变。
16.根据权利要求15的盘设备，其中该多个积分电路各包括多个电阻器；一电容器；和并行连接至该多个电阻器至少之一的至少一个晶体管，其中该电路常数可通过切换该至少一晶体管的0N状态和OFF状态而被改变。
17.根据权利要求16的盘设备，其中该超前角校正装置还包括多个反相器，且通过该多个反相器之一反相该第一输出所获得的第三输出被输入给该多个电阻器的至少之一。
18.根据权利要求16的盘设备，其中该超前角校正装置还包括多个放大器，该第一输出包括彼此相对被偏移一预定角度的第一信号和第二信号，该第一信号可被输入给该多个放大器中的第一放大器，该第二信号可被输入给该多个积分电路中的对应于第一放大器的第一积分电路的该多个电阻器的至少之一。
19.根据权利要求15的盘设备，其中该第一输出预先被提供具有一预定超前角。
20.根据权利要求15的盘设备，其中该定子线圈可包括通过驱动电流被驱动的N相，它们彼此相对地被偏移一预定角度，该第一输出包括彼此相对地被偏移该预定角的N个信号，该超前角校正装置可使用该N个信号中的n个信号而生成这些驱动电流的一移位定时给该定子线圈，其中N是等于或大于2的整数，且n是等于或大于2但等于或小于N的整数。
全文摘要
一种无刷电机控制装置，包括一无刷电机，其包括一转子磁铁和一定子线圈；转子位置检测装置，用于检测该转子磁铁的多个磁极的位置；振动检测装置，用于检测当该无刷电机被转动时该无刷电机的不需要的振动；超前角设置装置，用于设置一超前角的幅值以使来自该振动检测装置的第一输出不超出一预定的容许值；和超前角校正装置，用于根据来自该超前角设置装置的第二输出，将该超前角提供给该转子位置检测装置的第三输出以使生成一驱动电流的移位定时给该定子线圈。
文档编号G11B19/04GK1425218SQ00818515
公开日2003年6月18日 申请日期2000年11月8日 优先权日1999年11月19日
发明者虫鹿由浩, 川端透 申请人:松下电器产业株式会社