(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路とを備え、前記位置検出回路の出力する回転位置信号を、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と比較し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけることにより、前記モータの回転位置を制御するように構成したことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路と、前記第１及び第２のいずれか一方又は両方の信号から回転速度に対応した回転速度信号を出力する周波数信号発生回路と、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号との誤差を検出し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけるための位置制御信号を出力する位置制御手段と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための速度制御信号を出力する速度制御手段と、前記位置制御回路の出力する位置制御信号と、前記速度制御回路の出力する速度制御信号とを所定の比率で混合する混合手段とを備え、前記混合手段の出力により、前記モータの回転位置及び回転速度を制御するように構成したことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路と、前記第１及び第２のいずれか一方又は両方の信号から回転速度に対応した回転速度信号を出力する周波数信号発生回路と、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号との誤差を検出し、その位置誤差が最小となるように帰還をかけるための位置制御信号を出力する位置制御手段と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する第１の回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための第１の速度制御信号を出力する第１の速度制御手段と、前記基準速度信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号を時間微分して得られる第２の回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための第２の速度制御信号を出力する第２の速度制御手段と、前記第１の速度制御回路の出力する第１の速度制御信号と第２の速度制御信号とのいずれか一方を選択して出力する切替え回路と、前記位置制御回路の出力する位置制御信号と、前記切替回路の出力信号とを所定の比率で混合する混合手段とを備え、前記混合手段の出力により、前記モータの回転位置及び回転速度を制御するように構成したことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路と、前記第１及び第２のいずれか一方又は両方の信号から回転速度に対応した回転速度信号を出力する周波数信号発生回路と、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号との誤差を検出する位置制御回路と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する回転速度信号との誤差を検出し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけるための位置制御信号を出力する位置制御手段と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための速度制御信号を出力する速度制御手段と、前記位置制御回路の出力する位置制御信号と前記速度制御回路の出力する速度制御信号とを切替える切替回路を備え、前記切替回路の出力により、前記モータの回転位置あるいは回転速度を制御するように構成したことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
内挿処理回路が、前記第１、第２の信号より周波数が高くかつ互いに位相が所定角度異なる第１、第２のキャリヤー信号を発生させる手段と、第１、第２の信号により第１、第２のキャリヤー信号をそれぞれ変調する手段と、変調された両信号を加算する手段と、加算された信号と前記第１または第２のキャリヤー信号との位相差を検出する位相検出手段を備え、前記位相検出手段の出力信号を回転検出器の第１あるいは第２の信号の１周期より細かい回転位置として出力することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のモータ制御装置。
【請求項６】
内挿処理回路が、所定のタイミングで第１、第２、第３及び第４のスイッチ切替信号を発生するスイッチ切替信号発生回路と、前記スイッチ切替信号発生回路が出力する第１のスイッチ切替信号にしたがって、回転検出器の第１の信号とその反転出力信号との切替を行いつつ、前記スイッチ切替信号発生回路の出力する第３のスイッチ切替信号にしたがって回転検出器の第１の信号あるいはその反転出力信号をｎ段階（ｎは２以上の整数）に比率を切替えながら、分圧して出力する第１の分圧比切替手段と、前記スイッチ切替信号発生回路の出力する第２のスイッチ切替信号にしたがって、回転検出器の第２の信号とその反転出力信号との切替を行いつつ、前記スイッチ切替信号発生回路の出力する第４のスイッチ切替信号にしたがって前記回転検出器の第２の信号あるいはその反転出力信号をｎ段階（ｎは２以上の整数）に比率を切替えながら、分圧して出力する第２の分圧比切替手段と、前記第１および第２の分圧比切替手段の各出力信号を加算する加算手段と、前記第１または第２のスイッチ切替信号と前記加算手段の出力信号との位相差を検出する位相検出手段とを備え、前記位相検出手段の出力信号を回転検出器の第１あるいは第２の信号の１周期より細かい回転位置として出力することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のモータ制御装置。
【請求項７】
内挿処理回路が、所定のタイミングで第１及び第２のスイッチ切替信号を発生するスイッチ切替信号発生回路と、前記スイッチ切替信号発生回路が出力する第１のスイッチ切替信号にしたがって、回転検出器の第１の信号とその反転出力信号との間をｎ段階（ｎは２以上の整数）に比率を切替ながら、分圧して出力する第１の分圧切替手段と、前記スイッチ切替信号発生回路の出力する第２のスイッチ切替信号にしたがって回転検出器の第１の信号とその反転出力信号との間をｎ段階（ｎは２以上の整数）に比率を切替ながら、分圧して出力する第２の分圧切替手段と、前記第１及び第２の分圧比切替手段の各出力信号を加算する加算手段と、前記第１または第２のスイッチ切替信号と前記加算手段の出力信号との位相差を検出する位相検出手段とを備え、前記位相検出手段の出力信号を回転検出器の第１あるいは第２の信号の１周期より細かい回転位置として出力することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のモータ制御装置。
【請求項８】
回転検出器の第１の信号あるいはその反転出力信号を三角関数に基づいた所定の比率でｎ段階に分圧して出力する第１の分圧比切替手段と、前記回転検出器の第２の信号あるいはその反転出力信号を、三角関数に基づいた所定の比率でｎ段階に分圧して出力する第２の分圧比切替手段とを備えた請求項６または７記載のモータ制御装置。
【請求項９】
被制御モータがブラシ付きＤＣモータまたはブラシレスモータである請求項１〜８いずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
回転検出器は、モータと一体に回転する多極着磁された永久磁石と、前記永久磁石の近傍に設置され、前記モータの回転位置に応じた前記永久磁石による磁力の変化を電気信号に変換する磁電変換素子で構成された請求項１〜９いずれかに記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御装置、とくに、高分解能の位置制御および速度制御を可能にしたモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機やプリンタ等のＯＡ機器は、デジタル化、精細化、カラー化が進んでおり、それに伴いこれらの機器に使用されるモータには、高分解能、高精度の回転位置制御が可能で、かつ広い回転速度範囲で高精度の速度制御ができるものが要求されつつある。以下に図面を参照しながら、従来のモータ制御装置の１例について説明する。
【０００３】
従来例としては、例えば特公昭６３−１０６６８号公報に記載されたものがある。図１４はこの従来のモータ制御装置の概略回路構成図である。図１４において、３１はモータであり、３２はモータ３１の回転速度に応じた信号を出力する速度発電機である。３３は速度発電機３２の出力信号が入力され、モータ３１の回転速度に応じた周期の回転速度信号を出力するＦＧ信号発生回路（周波数信号発生回路）である。この回転速度信号は、速度制御回路３４にて基準信号発生回路により発生する基準速度信号と比較され、その速度誤差信号がＤ／Ａコンバータ３５を介して駆動回路３６に供給されることにより、上記モータ３１の回転速度が一定に制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のモータ制御装置においては、次のような問題点があった。
即ち、図１４に示したような従来のモータ制御装置では、低速回転時に速度発電機３２の出力信号の周波数も減少するため安定した速度制御が困難となることがしばしばあり、また、停止時のモータ回転位置制御は不可能であった。
【０００５】
なお、従来回転位置制御が可能なモータとしては、ステッピングモータがあるが、周知のように特に低速で回転させた場合には、回転むらが顕著となるため、低回転むらの回転制御を必要とする場合には、大きな慣性を有するフライホイールを付加する等の必要性があった。
また、ステッピングモータの場合には、停止位置を保持するために、駆動コイルに或る程度大きな駆動電流を流し続けなければならず、発熱や消費電力の点からも課題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、広い速度範囲において高分解能で高い精度の回転位置制御が可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータ制御装置は、モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路を含む位置検出回路とを備え、前記位置検出回路の出力する回転位置信号を、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と比較し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけることにより、前記モータの回転位置を制御するように構成したことを特徴とし、位置検出回路からの信号を回転位置信号とし、第１、第２の信号の１周期を細分割した回転位置信号と基準位置信号との位置誤差に基づいてモータを制御するので、高分解能、高精度の回転位置制御を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために、本願第１の発明のモータ制御装置は、モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路とを備え、前記位置検出回路の出力する回転位置信号を基準位置信号と比較し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけることにより、前記モータの回転位置を制御するように構成したものである。
【０００９】
また、本願第２の発明のモータ制御装置は、モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路と、前記第１及び第２のいずれか一方又は両方の信号から回転速度に対応した回転速度信号を出力する周波数信号発生回路と、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号との誤差を検出し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけるための位置制御信号を出力する位置制御手段と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための速度制御信号を出力する速度制御手段と、前記位置制御回路の出力する位置制御信号と、前記速度制御回路の出力する速度制御信号とを所定の比率で混合する混合手段とを備え、前記混合手段の出力により、前記モータの回転位置及び回転速度を制御するように構成したものである。
【００１０】
本願第３の発明のモータ制御装置は、モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路と、前記第１及び第２のいずれか一方又は両方の信号から回転速度に対応した回転速度信号を出力する周波数信号発生回路と、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号との誤差を検出し、その位置誤差が最小となるように帰還をかけるための位置制御信号を出力する位置制御手段と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する第１の回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための第１の速度制御信号を出力する第１の速度制御手段と、前記基準速度信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号を時間微分して得られる第２の回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための第２の速度制御信号を出力する第２の速度制御手段と、前記第１の速度制御回路の出力する第１の速度制御信号と第２の速度制御信号とのいずれか一方を選択して出力する切替え回路と、前記位置制御回路の出力する位置制御信号と、前記切替回路の出力信号とを所定の比率で混合する混合手段とを備え、前記混合手段の出力により、前記モータの回転位置及び回転速度を制御するように構成したものである。
【００１１】
本願第４の発明のモータ制御装置は、モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる正弦波状の第１及び第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１及び第２の信号を入力し、その信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路とその内挿処理回路の出力信号から桁上げパルスまたは桁下げパルスを生成する桁上げ桁下げパルス発生回路を含む位置検出回路と、前記第１及び第２のいずれか一方又は両方の信号から回転速度に対応した回転速度信号を出力する周波数信号発生回路と、前記モータの目標位置を示す基準位置信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号との誤差を検出する位置制御回路と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する回転速度信号との誤差を検出し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけるための位置制御信号を出力する位置制御手段と、前記モータの目標速度を示す基準速度信号と前記周波数信号発生回路の出力する回転速度信号との誤差を検出し、その速度誤差が最小になるように帰還をかけるための速度制御信号を出力する速度制御手段と、前記位置制御回路の出力する位置制御信号と前記速度制御回路の出力する速度制御信号とを切替える切替回路を備え、前記切替回路の出力により、前記モータの回転位置あるいは回転速度を制御するように構成したものである。
【００１２】
上記の発明において、内挿処理回路が、前記第１、第２の信号より周波数が高くかつ互いに位相が所定角度異なる第１、第２のキャリヤー信号を発生させる手段と、第１、第２の信号により第１、第２のキャリヤー信号をそれぞれ変調する手段と、変調された両信号を加算する手段と、加算結果を前記第１または第２のキャリヤー信号と位相比較して前記回転検出器出力の位相として検出する手段を備えた構成としたこと、あるいは、内挿処理回路が、所定のタイミングで第１、第２、第３及び第４のスイッチ切替信号を発生するスイッチ切替信号発生回路と、スイッチ切替信号発生回路が出力する第１のスイッチ切替信号にしたがって、回転検出器の第１の信号とその反転出力信号との切替を行いつつ、前記スイッチ切替信号発生回路の出力する第３のスイッチ切替信号にしたがって回転検出器の第１の信号あるいはその反転出力信号をｎ段階（ｎは２以上の整数）に比率を切替えながら、分圧して出力する第１の分圧比切替手段と、前記スイッチ切替信号発生回路の出力する第２のスイッチ切替信号にしたがって、前記回転検出器の第２の信号とその反転出力信号との切替を行いつつ、前記スイッチ切替信号発生回路の出力する第４のスイッチ切替信号にしたがって前記回転検出器の第２の信号あるいはその反転出力信号をｎ段階（ｎは２以上の整数）に比率を切替えながら、分圧して出力する第２の分圧比切替手段と、前記第１および第２の分圧比切替手段の各出力信号を加算する加算手段と、前記第１または第２のスイッチ切替信号を前記加算手段の出力信号の位相差を検出する位相検出手段を備えた構成としたことする。
【００１３】
さらに後者の場合においては、第１の分圧比切替手段が、回転検出器の第１の信号あるいはその反転出力信号を三角関数に基づいた所定の比率でｎ段階に分圧して出力するように構成したこと、及び、第２の分圧比切替手段が、回転検出器の第２の信号あるいはその反転出力信号を三角関数に基づいた所定の比率でｎ段階に分圧して出力するように構成したことを、とくに好ましい構成としている。
【００１４】
本願の第１発明は、上記の構成により、モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる第１、第２の信号を出力する回転検出器の出力信号の１周期よりも細かい回転位置を検出する内挿処理回路を設け、その内挿処理回路を含む位置検出回路からの信号を回転位置信号とし、第１、第２の信号の１周期を細分割した回転位置信号と基準位置信号との位置誤差に基づいてモータを制御するので、高分解能、高精度の回転位置制御を行うことができる。
【００１５】
また本願の第２、第３、第４発明におけるように、位置制御手段の出力する位置制御信号と速度制御手段の出力する速度制御信号を混合または切替えることにより、高精度の停止制御はもとより、低速回転を含めた幅広い速度範囲で高精度の回転速度制御あるいは回転位置制御が可能である。
上記第１〜第４発明において、上記内挿処理回路が、前記第１、第２の信号より周波数が高く位相が互いに異なるキャリヤー信号を発生させる手段と、第１、第２の回転位置信号により第１、第２のキャリヤー信号をそれぞれ変調する手段と、変調された両信号を加算する手段と、加算結果を前記第１または第２の信号と位相比較して、前記回転検出器出力の位相として検出する位相検出手段とを備えた構成とすることにより、とくに回転検出器の出力信号あるいはその反転出力を、三角関数に基いた所定の比率になるように、ｎ段階に比率を変えながら分圧する第１、第２の分圧比切替手段を設け、両切替手段の出力の加算出力の位相を検出する方式とすることにより、加算手段の出力信号を正弦波形に近づけることができ、高調波成分を減少させることができるので、高調波成分に起因する位置情報のずれを防止でき、高精度の回転位置検出及び回転位置制御が可能である。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の第１実施例のモータ制御装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のモータ制御装置の第１実施例における回路構成図であり、図１において、１はモータ、２は回転検出器である。回転検出器２は、モータ１の回転角度位置に応じて互いに９０°異なった第１、第２の２位相の信号ＭＲ１、ＭＲ２を出力する。本実施例では、一応ＭＲ１＝ｃｏｓθ、ＭＲ２＝ｓｉｎθの位相とする。ＭＲ１、ＭＲ２は、モータの１回転当たり、例えば５１２波発生される。
【００１７】
破線枠内３は、１回転における回転位置信号を出力する位置検出回路であり、位置検出信号ＭＲ１、ＭＲ２の１周期をより細かく分割する内挿処理回路４（破線枠４内）を包含し、本発明における重要な構成の１つである。
つぎに、位置検出回路３、内挿処理回路４について具体的に説明する。
４１、４２は、第１、第２の信号ＭＲ１、ＭＲ２をそれぞれ増幅する増幅器である。４３，４４はそれぞれ乗算回路ブロック、４７は位置検出信号ＭＲ１、ＭＲ２の周波数に比して十分高い周波数（例えば数十ｋＨｚないし数百ｋＨｚ）の互いに位相が９０°異なる２相のキャリヤー信号を発生するキャリヤー信号発生回路であり、乗算回路ブロック４３、４４は上記増幅器４１、４２によりそれぞれ増幅された位置検出信号とキャリヤー信号とを乗算し、キャリヤー信号を位置検出信号により変調するものである。即ち、キャリヤー信号発生回路４７は、互いに位相が９０°異なる２相のキャリヤー信号を発生し、その信号の一方を＋ｓｉｎωｔとすれば（ω：角速度、ｔ：時間）、他方はｃｏｓωｔまたは−ｃｏｓωｔとなる（一応前者で説明する）。
【００１８】
一方の乗算回路ブロック４３は一方の位相の位置検出信号ＭＲ１（ｃｏｓθ）と一方のキャリヤー信号（＋ｓｉｎωｔ）とを乗算し、他方の乗算回路ブロック４４は他方の位相の位置検出信号ＭＲ２（ｓｉｎθ）と他方のキャリヤー信号（＋ｃｏｓωｔ）とを乗算する。
乗算回路ブロック４３、４４の各出力（＋ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）、（＋ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ）は、加算部５０に導入されて加算され、ｓｉｎ（ωｔ＋θ）となる。
【００１９】
加算された信号は高周波成分除去フィルタ４５に入力され、不要成分が除去され、矩形波に波形整形する波形整形器４６に入力され、波形整形器４６の出力は位相検出器５２に入力される。
位相検出器５２は、波形整形器４６からの出力信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）とキャリヤー信号発生回路４７からの出力信号ｓｉｎωｔとの位相比較を行い、位相θを検出するものである。具体的には、図２に示すように、ｓｉｎ（ωｔ＋θ）、ｓｉｎωｔをそれぞれ波形整形して同じ波高の矩形波とし、矩形波の形で位相比較し、矩形波のパルス幅としてθを取り出し、これをデジタル信号に変換し、従えば７ビットのデータとして出力する。次に回転位置検出回路５について具体的に説明する。
【００２０】
回転位置検出回路５は、上記の位相θより桁上げ桁下げ処理を行い、その結果を例えば１６ビットの回転位置データとして出力する。
いま、前記回転検出器２は１回転当たり、前記出力信号ＭＲ１またはＭＲ２を５１２波出力するものとし、さらにそのＭＲ１またはＭＲ２の１波を１２８分割するものとする。前記１６ビツトの位置データのフォーマットは、上位９ビットの部分は上記出力信号ＭＲ１またはＭＲ２の５１２波に割り当て、下位７ビットの部分は上記出力信号ＭＲ１またはＭＲ２の１波の１２８分割に割り当てるものとする。また、下位７ビツトのうち、上位２ビツトの部分は桁上げ／桁下げのデータとして使用する。
【００２１】
即ち、下位７ビットは、前述の通りキャリヤー信号の周期ごとに値が更新されるが、モータの回転に伴って、例えば０００００００、００００１０１、０００１０１０、・・・・・と変化し、下位７ビットの内の上位２ビットが１１から００に変化したとき、桁上げが発生したとみなす。すなわち、桁上げ桁下げパルス発生回路４９は、桁上げパルスを出力し、アップダウンカウンタ４８は、１ビットを加算する。
【００２２】
それによって上位のビットの最下位ビットが０から１へと変化し、上記出力信号ＭＲ１またはＭＲ２の次の１波へと移る。以上を繰り返し、全１６ビットのデータがモータの回転角度に応じて微小回転角度ごとに変化し、１回転すると全１６ビットのデータが全て１の状態からすべて０の初期値にもどる。
また逆回転の場合は、下位７ビットのうちの上位２ビットが００から１１に変化したとき、桁下げが発生するものとする。すなわち、桁上げ桁下げパルス発生回路４９は、桁下げパルスを出力し、アップダウンカウンタ４８は、１ビットを減算する。
【００２３】
なお、データレジスタ５０はアップダウンカウンタ４８の出力値を上位データとして格納し、データレジスタ５１は位相検出器５２の出力値を下位データとして格納し、それぞれ合わせて全１６ビットのデータとして出力される。
以上のような動作を行うことにより、１回転中の位置を１６ビット、即ち６５５３６のデータに細分割できる。
【００２４】
６は位置制御回路であり、基準位置信号発生回路９９から発生するモータの目標位置を示す基準位置信号と上記位置検出回路３から出力される回転位置信号とを比較しその位置誤差に応じた位置制御信号を出力する。基準位置信号としては、位置検出信号の高分解能化、高精度化に対応して充分の高分解能と高精度を有するものを供給する。（後述の実施例における基準速度信号等についても同様である。）上記位置制御信号はＤ／Ａコンバータ７を介して駆動回路８に入力され、モータ１はその回転位置誤差が最小となるように回転位置が制御される。
【００２５】
なお、上記位置制御回路６、Ｄ／Ａコンバータ７から駆動回路８に至る信号処理に関しては、位置誤差信号をデジタルフィルタ、アンプ、Ｄ／Ａコンバータを介して駆動回路に入力する場合や位置誤差信号をＤ／Ａコンバータに通した後アナログ的にフィルタ、アンプを介して駆動回路に入力する場合などが考えられる。
【００２６】
以上のように、本発明のモータ制御装置においては、回転検出器２の出力信号の１波の中を内挿処理回路４により細分割して、その分割された信号を回転位置信号としているため、高分解能で高い位置精度の回転位置制御が実現できる。
図３は本発明のモータ制御装置の第２の実施例における回路構成図である。図３において、図１の実施例の構成要素と同様なものには、原則として同じ図番を付し、その説明を省略する。９はモータの回転位置に応じて９０°位相の異なった２相信号のいずれか一方または両方より回転速度に対応した周波数を有する回転速度信号を出力するＦＧ信号発生回路である。１２は速度制御回路であり、基準速度信号発生回路１００から発生する、モータの目標速度を示す基準速度信号と上記回転速度信号とを比較し、その速度誤差に応じた制御信号を出力する。１１は図１と同様な位置制御回路であり、上記基準速度信号を積分器を介して得られる基準位置信号と位置検出回路３から出力される回転位置信号とを比較し、その位置誤差に応じた制御信号を出力する。上記速度誤差に応じた速度制御信号と位置誤差に応じた位置制御信号は、混合回路１３にて加算される。混合回路１３の出力は、Ｄ／Ａコンバータ７を介して駆動回路８に入力され、モータ１は位置誤差及び速度誤差が最小になるように、回転位置及び回転速度が制御される。
【００２７】
以上のように本発明の第２の実施例においては、速度誤差に応じた速度制御信号と位置誤差に応じた位置制御信号とを混合した制御信号を用いているため、回転位置の制御が可能であるばかりでなく、回転速度の精度を上げることができる。
図４は本発明のモータ制御装置の第３の実施例における回路構成図である。９はモータの回転位置に応じて９０°位相の異なった２相信号のいずれか一方または両方より回転速度に対応した周波数を有する回転速度信号を出力するＦＧ信号発生回路９である。１２ａは第１の速度制御回路であり、モータの目標位置を示す基準速度信号と上記回転速度信号とを比較し、その速度誤差に応じた制御信号を出力する。１２ｂは第２の速度制御回路であり、基準速度信号と位置検出回路３から出力される回転位置信号を微分して得られる回転速度信号とを比較し、その速度誤差に応じた制御信号を出力する。１９は切替制御であり、基準速度信号の大きさに応じて制御信号を出力する。１８は切替回路であり、第１の速度制御回路１２ａ及び第２の速度制御回路１２ｂが出力する各制御信号を、切替え制御回路１９の出力する切替え信号に従って切り替える。１１は図１と同様な位置制御回路であり、上記基準速度信号を積分器を介して得られる基準位置信号と位置検出回路３から出力される回転位置信号とを比較し、その位置誤差に応じた制御信号を出力する。上記速度誤差に応じた速度制御信号と位置誤差に応じた位置制御信号は、混合回路１３にて加算される。混合回路１３の出力は、Ｄ／Ａコンバータ７を介して駆動回路８に入力され、モータ１は位置誤差及び速度誤差が最小になるように、回転位置及び回転速度が制御される。
【００２８】
以上のように構成された本発明の第３の実施例においては、基準速度信号が所定の大きさ以下の時には、切替え制御回路１９及び切替え回路１８は、第２の速度制御回路１２ｂの出力する制御信号に切替え、基準速度信号が所定の大きさより大きい時には、第１の速度制御回路１２ａの出力する制御信号に切り替わる。これにより、モータ１の回転速度が低い場合、すなわちＦＧ信号発生回路９の出力するＦＧ信号の周波数が低い場合においても、本発明の第１の実施例と同様に、回転位置の制御あるいは停止位置の制御が可能であるばかりでなく、回転速度が高い場合においては、第２の速度制御回路よりも第１の速度制御回路の方がノイズ分の少ない制御信号が得られるため、回転ムラ精度を上げることができる。
【００２９】
なお、第１、第２の速度制御回路の切替方法については、モータの停止時あるいは加速時には、第２の速度制御回路を選択し、定常速度で回転している場合は、第１の制御回路を選択するなどの方法が考えられる。
ところで、前記位置検出回路３として、内挿検出により回転位置を検出する場合、低速回転領域においては高分解能となり安定な制御ができるが、モータが高速回転になるにつれて、内挿検出が高周波となり高速処理が必要となるが、おのずから処理には限界速度があるため、誤差を生じる可能性も考えられる。
【００３０】
図５は本発明のモータ制御装置の第４の実施例における回路構成図であり、上記の高速回転領域における検出限界速度の発生を回避できるように構成したものである。図５において、図１および図４の実施例の構成要素と同様なものには、原則として同一図番を付し、その説明を省略する。
図５において、１５は速度・位相制御回路であり、ＦＧ信号発生回路９から出力される回転速度信号を基準速度信号と比較し、周波数及び位相の誤差に応じた制御信号を出力するものである。１４は、図１、図３の６、１１と同様の位置制御回路であり、基準位置信号と位置検出回路３から出力される回転位置信号とを比較し、その位置誤差に応じた制御信号を出力する。
【００３１】
１６は制御信号の切替回路であり、モータの回転状態に応じて位置制御回路１４からの制御信号と上記の速度・位相制御回路１５からの制御信号を切り換えるものである。切替制御２００は、ＦＧ信号発生回路９の出力するＦＧ信号の周波数を検出し、モータ１の回転速度に応じて切替信号を切替回路１６に出力する。この切替は、原則としてＦＧ信号発生回路９から発生する回転速度を切替制御２００により検出し、この結果に応じて切替え回路１６で自動切替を行うように構成されるが、手動切替も可能なように構成してもよい。切替回路１６の出力は、Ｄ／Ａコンバータ７を介して駆動回路８に入力され、モータ１は回転位置あるいは回転速度が制御される。
【００３２】
以上のように構成されたモータ制御回路について、その動作を説明する。起動から低速回転時においては、切替回路１６を位置制御回路１４からの制御信号に切替え、起動時からの内挿検出による高分解能の位置検出を行いつつ、回転数の立ち上げを行う。これにより、基準回転数に達した時点においても、高分解能の回転位置制御により安定なモータ制御を行うことができる。
【００３３】
また中速回転を行う場合には、低速回転を行う場合と同様に、起動時は切替回路１６を位置制御回路１４からの制御信号に切替え、内挿検出による高分解能の位置検出を行いつつ、回転数の立ち上げを行う。そして、基準回転速度に達した時点においては、前記切替回路１６を前記速度・位相制御回路１５からの制御信号に切替え、安定な回転速度制御を行うようにすることができる。
【００３４】
また、高速回転を行う場合には、低速回転を行う場合と同様に、起動時は内挿検出による高分解能の位置検出を行いつつ、回転数の立ち上げを行う。回転速度が高速化して内挿検出が高周波領域の処理となり、検出限界速度に達するような高周波領域になると、前記切替回路１６を速度・位相制御回路１５からの制御信号に切替えることにより、検出限界から生じる誤検出をなくし、回転速度を維持することができる。なお、起動時の加速段階においては、回転位置制御によってモータを制御しているため、回転位置精度も維持できる。
【００３５】
以上のように、本発明の第４実施例においては、広い速度範囲において高い精度かつ安定なモータ制御が可能である。
なお図５の実施例において、速度制御回路１５を速度・位相制御回路として構成し、基準速度信号中の周波数成分及び位相成分と、ＦＧ信号中の周波数成分及び位相成分とを比較し、速度誤差及び位相誤差の信号を出力するように構成することもできる。
【００３６】
また、場合によっては、第２、３実施例の制御システムと第４実施例の制御システムを併設し、位置制御、速度・位相制御の混合制御方式と、位置制御、速度・位相制御の切替制御方式を併用して、両方式の選択切替ができるように構成し、位置制御、あるいは速度制御（または速度・位相制御）、あるいは、位置制御と速度制御（または速度・位相制御）との混合制御との３種類の制御の切替ができるように構成することもできる。これによって、制御対象モータの種類と回転状態に応じた、多彩な制御が可能となる。また、図６に示すように切替回路１６に切替信号を出力する切替制御２００は基準速度信号１００の基準信号に応じて自動切替することも可能である。
【００３７】
さて、本発明の実施例の位置検出回路３に含まれている内挿処理回路の実施例につき、詳細に説明する。
ところで、従来の内挿処理回路としては、特開平２−２４８８１６号公報に記載されたようなものがあるが、この構成では混合器からの出力信号中に不要な高周波成分が多くなり、フィルタによって除去し切れなかった不要成分が位置情報の低下として現れ、高精度の位置制御を行う時には、さらに改善を必要とする場合があった。
【００３８】
図７は、上記課題の改善を考慮し、より実用化に適するようにした本発明のモータ制御装置における内挿処理回路の実施例構成図である。
図７において、１０１は回転検出器であり、モータの回転位置に応じて互いに９０°位相の異なった２相信号ＭＲ１、ＭＲ２を出力する。１０２及び１０３は回転検出器１０１の２出力をそれぞれ増幅する増幅器である。
【００３９】
１０４及び１０５は、回転検出器１０１の出力ＭＲ１、ＭＲ２をそれぞれ所定のタイミングと予めプログラムされた分圧比にしたがって分圧する第１、第２の分圧比切替手段であり、スイッチ切替信号発生回路１１０から出力されるスィッチ切替信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ及びＳｄによって、前記増幅器１０２及び１０３によって、増幅された前記回転検出器１０１の出力（図１のＭＲ１、ＭＲ２に対応）とそれらの反転出力をｎ段階（ｎは２以上の整数）に分圧するものである。
【００４０】
これらのスイッチ切替は、図１において説明したキャリヤー信号の１周期を細分割（例えば１６分割）した微小時間毎に行われるが、これについては図８に基づき後述する。
第１の分圧比切替手段１０４は、正転バッファ１２０、反転バッファ１２１、両バッファの一方を選択する２接点アナログスイッチ１２２、４段階に分圧比率を切替する抵抗分圧器を有する４接点アナログスイッチ１２３を備えており、スイッチ１２３は４段階に分圧するための分圧抵抗器Ｒ１〜Ｒ４を有しており、各抵抗器は、後述のように、三角関数に基づいた比率で分圧するように抵抗値が選択されている。第１の分圧比切替手段１０４の分圧比切替は、スイッチ切替信号Ｓａ、Ｓｃにより行われる。第２の分圧比切替手段１０５も同様の構成を備えているが、分圧比切替はスイッチ切替信号Ｓｂ、Ｓｄにより切替えられる。
【００４１】
１０６は、前記第１及び第２の分圧比切替手段１０４およぴ１０５の出力の加算を行う加算手段である。
１０７は、前記加算手段１０６の出力信号から高周波成分を取り除くフィルタである。１０８は前記フィルタ１０７により不要成分を除去された信号を矩形波にする波形整形器である。１０９は、前記波形整形器１０８から出力される信号と前記スィッチ切替信号発生回路１１０から出力される信号Ｓａとの位相差を検出する回転位置検出回路である。以下に、本内挿処理回路について、その動作を説明する。
【００４２】
回転検出器１０１は、モータの回転位置に応じて９０°位相の異なった信号を出力し、増幅器１０２および１０３は、それぞれの信号を増幅する。増幅器１０２の出力信号は、Ａｃｏｓθであり、増幅器１０３の出力信号は、Ａｓｉｎθである。但し、Ａは増幅された回転検出器の出力信号の振幅、θは増幅された回転検出器の出力信号の位相である。
【００４３】
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、及びＳｄは、それぞれ第１、第２、第３、及び第４のスイッチ切替信号であり、ここでこの信号により、図８に示したスイッチ切替タイミングが決定される。
図８に第１、第２の分圧比切替手段１０４、１０５がスイッチングを行うタイミングを示す。
【００４４】
図８では、ｈｉｇｈの期間に図７の各スイッチａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ及びｌにスイッチが接続されることを示している。ここで、、横軸は時間を示しており、図８に示すＴ０  からＴ１６の時間を１周期とし、Ｔ０  のタイミングが位相比較を行う場合の基準となる。
図９（ａ）は、第１の分圧比切替手段１０４が、スイッチ切替信号により、正転バッファ１２０または反転バッファ１２１の出力を４段階に分圧比切替を行っている様子を示し、前記分圧比切替手段１０４による１周期間の分圧比の変化を示している。図７のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、増幅された回転検出器の出力信号を三角関数に基づいた比率で４段階に分圧するように抵抗値が決定されている。すなわち、Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，及びＲ４による分圧の比率は、図１０に示すようにｓｉｎωｔの波形を０°から９０°まで２２．５°ごとの４つの区間に離散化し、一区間内における平均値に近似し、各区間の近似値の比率に等しくなるように決定する（ただし、近似値の最大値が１になるように正規化する。この図９（ａ）に示す分圧比の変化波形は、キャリヤー信号の１周期を細分割した所定の微小時間毎に、一方のキャリヤー信号ｓｉｎωｔが離散化された階段波形に相当し、増幅された回転検出器の出力信号ＭＲ１＝Ａｃｏｓθは、この分圧比にしたがつて分圧され第１の分圧切替手段１０４の出力信号となる。その出力をｍａとする。即ち、上記第１の分圧比切替手段１０４の出力ｍａは、回転検出器の一方の検出信号ＭＲ１が図７に示すスイッチ切替信号Ｓａ、Ｓｃおよび三角関数（ｓｉｎωｔ）に基づいた比率で抵抗分圧されたものであり、近似的に（１）式に示す波形に近づけることができる。
【００４５】
ｍａ＝Ａｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ    ・・・・・（１）
ここで、ωは図８におけるＴ０  からＴ１６までの期間を１周期とするとその角周波数であり、ｔは時間である。なお、ｃｏｓθの変化分だけ、ｍａの波形はｓｉｎωｔの波形とは異なるが、分圧比の変化を明瞭に示すため、図では一応ｓｉｎωｔに基づく分圧比の変化で示し、１周期間におけるｃｏｓθの変化に基づくｍａの変化分の図示は省略した。
【００４６】
同様に、図９（ｂ）は、他方のキャリヤー信号ｃｏｓωｔが図９（ａ）と同様に離散化された階段波形にしたがって、回転検出器の他方の検出信号ＭＲ２を分圧する際の、分圧切替手段１０５による分圧比の変化を示している。
即ち、第２の分圧比切替手段１０５の出力ｍｂは、回転検出器の出力ＭＲ２＝ｓｉｎθがスイッチ切替信号Ｓｂ、Ｓｄ及び三角関数（ｃｏｓωｔ）に基づいた比率で抵抗分圧されたものであり、近似的に（２）式に示す波形に近づけることができる。
【００４７】
ｍｂ＝Ａｓｉｎθ・ｃｏｓωｔ    ・・・・・（２）
なお、この場合も、ｓｉｎθの変化分だけ、ｍｂの波形はｃｏｓωｔの波形とは異なるが、図９（ａ）の場合と同じ理由により、図ではｃｏｓωｔに基づく分圧比の変化で示した。
【００４８】
上記のように、第１、第２の分圧比切替手段１０４、１０５は、第１、第２のキャリヤー信号ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔを、その１周期を細分割し、所定の微小時間毎にそれぞれ離散化し、これを回転検出器の検出出力ＭＲ１＝ｃｏｓθ、ＭＲ１＝ｓｉｎθとそれぞれ乗算する動作を行うものである。
１０６は上記第１および第２の分圧比切替手段１０４、１０５の各出力ｍａとｍｂとの加算を行う加算手段である。
【００４９】
図９（ｃ）は、前記加算手段１０６の加算した後の出力信号である。ここで、前記加算手段１０６の出力信号ｍｃは次の（３）式のようになり、位相θが含まれていることがわかる。
ｍｃ＝１／２・（ｍａ＋ｍｂ）＝１／２・Ａｓｉｎ（ωｔ＋θ）・・（３）１０７は前記加算手段１０６の出力信号から、高周波成分を除去するフィルタである。１０８は前記フィルタ１０７より不要成分を取り除かれた信号を矩形波にする波形整形器である。
【００５０】
１０９は、前記波形整形器１０８から出力される位相θの含まれた信号とスイッチ切替信号発生回路１１０のスイッチ切替信号Ｓａとを位相比較することで位相θを検出する回転位置検出回路からなる回転位置検出手段である。
以上のように、本実施例の内挿処理回路は、スイッチの切替毎にｎ段階に分圧されて出力される第１および第２の分圧比切替手段の各出力信号を加算した加算手段の出力信号を、正弦波波形に近づけることができる。
【００５１】
また前記分圧比切替手段の分圧の段階数を増すことにより、さらに正弦波に近づけることができ、高周波成分を減少させることができるので、フィルタ１０７の位相特性を改善することができ、高精度の回転位置検出が可能となる。
図１１は、本発明のモータ制御装置における内挿処理回路の第２の実施例図である。図１１において、４０１は回転検出器であり、モータの回転位置に応じて、互いに位相が９０°異なった２相信号を出力する。４０２および４０３は増幅器であり、前記回転検出器４０１の出力を増幅する。４０４および４０５は、スイッチ切替信号発生回路４１０から出力されるスイッチ切替信号Ｓａ〜Ｓｄによって、前記増幅器４０２および４０３によって、増幅された回転検出器４０１の出力とその反転出力との間をｎ段階に分圧して前記スイッチ切替信号によって切替えられた電圧を出力する第１および第２の分圧比切替手段である。
【００５２】
４０６は、前記第１および第２の分圧比切替手段４０４及び４０５の出力の加算を行う加算手段である。４０７は前記加算手段４０６の出力信号から高周波成分を除去するフィルタである。４０８は、前記フィルタ４０７より不要成分を取り除かれた信号を矩形波にする波形整形器である。４０９は前記波形整形器４０８から出力される信号と前記スイッチ切替信号発生回路４１０との位相比較を行うことにより位相を検出する回転位置検出回路からなる回転位置検出手段である。
【００５３】
図１１において、第１の分圧比切替手段４０４は、４接点のアナログスイッチ４２０、正転バッファ４２１、反転バッファ４２２、および２接点のアナログスイッチ４２３で構成される。同様に第２の分圧比切替手段４０５は４接点のアナログスイッチ４２４、正転バッファ４２５、反転バッファ４２６及び２接点のアナログスイッチ４２７で構成される。
【００５４】
スイッチ切替信号Ｓａ  、Ｓｂ  、Ｓｃ  、及びＳｄ  のタイミングは、内挿処理回路の第１の実施例の場合と同じであり、第１及び第２の分圧比切替手段４０４及び４０５の出力ｍａ、ｍｂ及び加算手段４０６の出力ｍｃは、内挿処理回路の第１実施例の場合と同様となる。以上のように、本実施例においては処理回路の第１実施例と同様に高精度に回転位置を検出できるが、図８に示すように抵抗分圧を行う４接点のアナログスイッチ４２０及び４２４の後に正転バッファ４２１および４２５、反転バッファ４２２および４２６が置かれ、スイッチ切り替え信号ＳａおよびＳｂにより２接点のアナログスイッチ４２３および４２７の切替が行われる。
【００５５】
このため、図７に示した、内挿処理回路の第１実施例では、２接点のアナログスイッチ１２２、１２６のそれぞれのオン抵抗がばらつくと、第１の分圧比切替手段１０４と  第２の分圧比切替手段１０５の各出力信号の振幅に違いが出るため、回転位置の検出精度が低下するおそれがある。
これに対して、図８に示した内挿処理回路の第２実施例の回路構成では、加算手段４０６の抵抗Ｒの抵抗値を大きくすることにより、アナログスイッチ４２３及び４２７の各オン抵抗値のばらつきの影響を小さくできるという効果がある。
【００５６】
次に、図１２は、本発明のモータ制御装置における内挿処理回路の第３の実施例構成図である。
図９において、５０１は回転検出器であり、モータの回転位置に応じて互いに９０°位相の異なった２相信号を出力する。５０２および５０３は増幅器であり、前記回転検出器５０１の出力を増幅する。５０４および５０５は、スイッチ切替信号発生回路５１０から出力されるスイッチ切替信号Ｓａ  およびＳｂ  によって、前記増幅器５０２および５０３によって増幅された回転検出器５０１の出力とその反転出力との間をｎ段階に分圧して、前記スイッチ切替信号により切替えられた電圧を出力する第１および第２の分圧比切替手段である。５０６は前記第１及び第２の分圧比切替手段５０４および５０５の出力の加算を行う加算手段である。５０７は前記加算手段５０６の出力信号から高周波成分を除去するフィルタである。５０８は前記フィルタ５０７により不要の高周波成分を除去した信号を矩形波に整形する波形整形器である。
【００５７】
５０９は、前記波形整形器５０８から出力される信号と前記スイッチ切替信号発生回路５１０との位相比較を行うことにより、図５で説明したように位相を検出する、回転位置検出回路５０９からなる回転位置検出手段である。
図１２において、第１の分圧比切替手段５０４は、正転バッファ５２０、反転バッファ５２１及び８接点のアナログスイッチ５２２で構成される。
【００５８】
同様に、第２の分圧比切替手段５０５は、正転バッファ５２３、反転バッファ５２４及び８接点のアナログスイッチ５２５で構成される。
図１３は、図１２の構成において、前記スイッチ切替信号Ｓａ  及びＳｂ  によって、前記第１及び第２の分圧比切替手段５０４および５０５がスイッチングを行うタイミングを示したものである。
【００５９】
図１３では、ｈｉｇｈの期間に図１２の各スイッチ端子ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ及びｐにスイッチが接続することを示している。ここで横軸は、時間を示しており、図１３に示すＴ０  からＴ１６までの時間を１周期とし、Ｔ０  のタイミングが位相比較を行う場合の基準となる。
図１２のＲ１  、Ｒ２  、Ｒ３  、Ｒ４  、Ｒ５  、Ｒ６  およびＲ７  は、増幅された回転検出器５０１の出力と、その反転出力との間の電圧を８段階に正弦波型近似を行うように、抵抗分圧比が決定される。前記第１および第２の分圧比切替手段５０４及び５０５の出力信号ｍａ及びｍｂ、また前記加算手段５０６の出力信号ｍｃは、内挿処理回路の第１実施例の場合と同様となる。
【００６０】
図１２に示した内挿処理回路の第３実施例の回路構成では、図７に示した第１実施例の場合と比較して、図７に示す分圧比切替手段１０４および１０５の２接点のアナログスイッチ１２２および１２６を使用せず、そのオン抵抗のばらつきによる検出精度の悪化が存在しないため、第１実施例の場合と比べ有利である。ところで、図１、図３及び図４に示した本発明の実施例の被制御モータ１及び回転検出器２について、説明を付加する。
【００６１】
被制御モータ１には、ブラシ付きＤＣモータあるいはブラシレスモータを使用するのが適当である。即ち、ブラシ付きＤＣモータあるいはブラシレスモータを使用すれぱ、停止位置制御を行う場合、その位置誤差が最小になるように回路が動作することにより、負荷トルクに応じたモータ駆動電流が流れることになる。これは負荷トルクが小さい時は、それに応じてモータ駆動電流が小さくて済み、また負荷トルクが大きいときにはその負荷トルクに応じたモータ駆動電流が流れる。
【００６２】
即ち、従来のステッピングモータのように停止位置を保持するために、大きな駆動電流を流す必要が無く、発熱や消費電力の点からも利点が多い。また、回路動作時にみれば、帰還ループが構成されており、従来のステッピングモータで存在するいわゆる脱調現象も生じない。
また、回転速度制御を行う場合も、低回転むらの少ない高い精度の速度制御が可能となるため、ステッピングモータで必要となる大きな慣性を有するフライホィールを必要としない。
【００６３】
また、回転検出器２は、モータ１と一体に回転する多極着磁された永久磁石と、前記永久磁石の近傍に設置されて前記モータ１の回転位置に応じ、前記永久磁石による磁力の変化を電気信号に変換する磁電変換素子とで構成することにより、比較的簡単な構造で実現することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明により、以下の効果を得ることができる。
イ）モータの回転位置に応じて互いに位相の異なる第１および第２の信号を出力する回転検出器と、前記第１および第２の信号の１周期より細かい回転位置を検出する内挿処理回路を含む位置検出回路を備え、基準位置信号と前記位置検出回路の出力する回転位置信号とを比較し、その位置誤差が最小になるように帰還をかけることにより、前記モータの回転位置を制御するようにしているので、高分解能で高い位置精度の回転位置制御ができる。
【００６５】
ロ）位置制御回路の出力する位置制御信号と、速度制御回路の出力する速度制御信号とを混合する混合回路とを備え、混合回路の出力により、その位置誤差及び速度誤差が最小になるように帰還をかけ、モータの回転位置及び回転速度を制御することにより、停止位置の制御が可能なだけでなく、一定回転速度における回転精度を上げることができる。
【００６６】
ハ）位置制御回路と速度制御回路を備え、モータの回転状態に応じてそれぞれの出力する位置制御信号と速度制御信号とを切替えて、位置誤差あるいは速度誤差が最小なるように帰還をかけ、モータの回転位置あるいは回転速度を制御することにより、内挿処理回路の検出限界に達するような高速領域でも、誤差なく安定した回転精度を維持できる。また、前記切替回路の切替選択によって回転位置精度を上げるのか、回転速度精度を上げるのかといった調整も可能である。
【００６７】
ニ）回転検出器の出力信号あるいはその反転出力を、ｎ段階に比率を変えながら分圧する第１、第２の分圧比切替手段を設け、両方の切替手段の出力の加算出力の位相を検出する方式とすることにより、加算手段の出力信号を正弦波波形に近づけることができ、したがってフィルタ特性を改善でき、高調波成分を減少させることができるので、高周波成分による検出位置情報のずれを防止でき、回転位置の検出精度を向上することができる。さらに、前記回転検出器の第１の出力信号あるいはその反転出力信号及び第２の出力信号あるいはその反転出力信号を三角関数に基づいた所定の比率でｎ段階に分圧することにより、より一層フィルタの位相特性を改善することができ、さらに高精度の回転位置検出が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるモータ制御装置の回路構成図
【図２】図１の位相検出の動作説明用図
【図３】本発明の第２の実施例におけるモータ制御装置の回路構成図
【図４】本発明の第３の実施例におけるモータ制御装置の回路構成図
【図５】本発明の第４の実施例におけるモータ制御装置の回路構成図
【図６】本発明の第４の実施例におけるモータ制御装置の回路構成図
【図７】本発明のモータ制御装置における内挿処理回路の第１の実施例構成図
【図８】図７のスイッチング切替タイミングの動作説明図
【図９】図７の構成における分圧比切替動作の説明図
【図１０】図７のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４による分圧を示す図
【図１１】本発明のモータ制御装置における内挿処理回路の第２の実施例構成図
【図１２】本発明のモータ制御装置における内挿処理回路の第３の実施例構成図
【図１３】図１２のスイッチング切替タイミングの動作説明図
【図１４】従来のモータ制御装置の回路構成図
【符号の説明】
１    モータ
２    回転検出器
３    位置検出回路
４    内挿処理回路
６、１１、１４    位置制御回路
７    Ｄ／Ａコンバータ
８    駆動回路
９    ＦＧ信号発生回路
１２，１２ａ、１２ｂ    速度制御回路
１６  切替回路
１０４、４０４、５０４    第１の分圧比切替手段
１０５、４０５、５０５    第２の分圧比切替手段
１０６、４０６、５０６    加算手段
４５、１０７、４０７、５０７    フィルタ
５、１０９、４０９、５０９    回転位置検出手段
１１０、４１０、５１０    スイッチ切替信号発生回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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