(57)【要約】【課題】単純化された制御方法により、ステッピングモータの脱調状態を高精度に検出する。【解決手段】モータ制御装置１０は、それぞれ異なる位相のコイル電流が流れる少なくとも２相のコイルおよび各相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えることで回転するロータを有するステッピングモータ２０のコイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加するＣＰＵ１２２と、いずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際にパルス電圧の印加を停止して、このコイルに誘起される逆起電圧を測定する逆起電圧測定部１２６と、測定された逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合にステッピングモータ２０の脱調状態を検出する脱調状態検出部とを備える。ＣＰＵ１２２は、停止期間中に、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる位相のコイル電流が流れる少なくとも２相のコイルおよび各相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えることで回転するロータを有するステッピングモータの前記コイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加する制御部と、
いずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に一時的に当該コイルへのパルス電圧の印加を停止する停止期間を設けて、当該停止期間中に当該コイルに誘起される逆起電圧を測定する逆起電圧測定部と、
測定された前記逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に前記ステッピングモータの脱調状態を検出する脱調状態検出部と、
を備えるモータ制御装置において、
前記制御部は、前記停止期間中に、前記逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように制御する、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記停止期間中に、前記逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように、当該コイルのターゲット電流を変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記停止期間中に、前記逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように、当該コイルに流れる電流の測定値を変更してフィードバック制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
それぞれ異なる位相のコイル電流が流れる少なくとも２相のコイルおよび各相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えることで回転するロータを有するステッピングモータの前記コイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御ステップと、
いずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に一時的に当該コイルへのパルス電圧の印加を停止する停止期間を設けて、当該停止期間中に、当該コイルに誘起される逆起電圧を測定する逆起電圧測定ステップと、
前記停止期間中に、前記逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように制御するオンデューティ制御ステップと、
測定された前記逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に前記ステッピングモータの脱調状態を検出する脱調状態検出ステップと、
を実行することを特徴とする脱調状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ制御装置および脱調状態検出方法に関し、より具体的には、ステッピングモータのモータ制御装置および脱調状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータは、パルス電力に同期して駆動されるモータである。このステッピングモータは、簡単な回路構成で正確な位置決め制御を実現できる。ステッピングモータは、例えば、車載エアコン用のアクチュエータとして利用される。ステッピングモータは、過負荷や急な速度変化の際に、入力パルス信号とモータ回転との同期が失われて制御が乱れることがある。この状態は、脱調と呼ばれている。
ステッピングモータの脱調状態を検出する技術は、特許文献１ないし特許文献３に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の脱調状態検出の技術は、ステッピングモータの制御信号における各ステップ単位の期間内に、ステッピングモータの回転に影響しない程度の短い時間だけ制御信号の供給を停止する停止期間を設けている。特許文献１の技術は、この停止期間にコイルに誘起される逆起電圧を測定することにより、ステッピングモータの脱調状態を検出する。
【０００４】
特許文献２には、特許文献１に記載の技術において、ステッピングモータを最大トルクで使用可能とするとともに、脱調状態を検出する技術が開示されている。特許文献２の要約書の解決手段には、「ステッピングモータ１を駆動するために各相のコイル４に制御電流を通電する手段５と、各相のコイルのそれぞれに誘起される逆起電圧（ＶＡ、ＶＢ）を個別に測定する手段とを用い、ステッピングモータのロータ３における１ステップ歩進中の所定時点（Ｔ１〜Ｔ６）で、当該ステッピングモータの回転に影響を与えない程度の短い時間ｔ、各相のコイルの前記制御電流を各相順番に停止させるとともに、当該停止中に逆起電圧を測定し、少なくとも一つの相のコイルにおける該測定結果が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に脱調を検出する。」と記載されている。
【０００５】
図８（ａ），（ｂ）は、比較例（特許文献２）のモータの脱調状態検出動作を示す説明図である。
図８（ａ）は、Ａ相制御電流を示すタイムチャートである。右側に示す円は、時刻Ｔ１近傍の部分拡大図である。
時刻Ｔ１〜Ｔ６は、比較例（特許文献２）のステッピングモータのロータにおける１ステップ歩進中の各時刻を示している。
巨視的にＡ相制御電流は、時刻０〜Ｔ１に正方向に流れ、時刻Ｔ１〜Ｔ３に逆方向に流れ、時刻Ｔ３〜Ｔ５に正方向に流れる。
【０００６】
微視的にＡ相制御電流は、時刻Ｔ１近傍において、時間ｔに亘り０となる。これを通電停止期間と記載している場合がある。モータ制御装置は、この通電停止期間においてＡ相コイルの逆起電圧を測定して脱調を検出する。
【０００７】
図８（ｂ）は、Ｂ相制御電流を示すタイムチャートである。右側に示す円は、時刻Ｔ４近傍の部分拡大図である。
時刻Ｔ１〜Ｔ６は、比較例（特許文献２）のステッピングモータのロータにおける１ステップ歩進中の各時刻を示している。
巨視的にＢ相制御電流は、時刻０〜Ｔ２に正方向に流れ、時刻Ｔ２〜Ｔ４に逆方向に流れ、時刻Ｔ４〜Ｔ６に正方向に流れる。
【０００８】
微視的にＢ相制御電流は、時刻Ｔ４近傍において、時間ｔに亘り０となる。モータ制御装置は、この通電停止期間においてＢ相コイルの逆起電圧を測定して脱調を検出する。
【０００９】
図９は、図８の時刻Ｔ１近傍の一部拡大図である。各相の制御電流の波形図において、実線は制御電流を示している。破線はターゲット電流を示している。比較例において、Ａ相のコイルおよびＢ相のコイルともターゲット電流値どおりに制御電流が流れて制御されている。
図９に示すように、Ａ相の制御電流が正の値のとき、Ａ相のコイルには所定デューティのパルス電圧が印加される。
Ａ相の制御電流が０のときは、前記した通電停止期間であり、Ａ相のコイルには逆起電圧が発生する。この逆起電圧により、ステッピングモータの脱調状態が検出できる。このとき、Ｂ相のコイルには所定デューティのパルス電圧が印加されている。楕円部分Ｄで示すように、パルス幅変調（以下、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）という。）により行われる通電のオン／オフが切り換えられるときに発生するノイズは、通電停止中のＡ相のコイルの逆起電圧の波形に重畳される。
【００１０】
特許文献３の要約書の課題には、「ステッピングモータの脱調状態の検出精度を改善する。」と記載されている。特許文献３の要約書の解決手段には、「モータ制御装置１０において、制御部は、それぞれ異なる位相のコイル電流が流れる少なくとも２相のコイルと、各相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えることで回転するロータと、を有するステッピングモータ２０のコイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加する。逆起電圧測定部１２６は、いずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に一時的に該コイルへのパルス電圧の印加を停止する停止期間を設けて、該停止期間中に該コイルに誘起される逆起電圧を測定する。脱調状態検出部は、測定された逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合にステッピングモータ２０の脱調状態を検出する。電圧制御部は、停止期間中に、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルを固定電圧に設定する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４６０７５７号公報
【特許文献２】特開２００９−２６１０４５号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２に記載の技術には、以下の様な問題がある。図８に示したように、特許文献２の技術では、Ａ相のコイル（制御電圧の通電を停止するコイル）への制御電圧の通電を停止させた場合であっても、Ｂ相のコイル（制御電圧の通電を継続するコイル）への制御電圧の通電はＰＷＭにより行われる。図９に示したように、ＰＷＭにより行われる通電のオン／オフが切り換えられるときに発生するノイズは、通電停止中のＡ相のコイルの逆起電圧の波形に重畳される。よって、Ａ相のコイルの電圧を測定しても、Ａ相のコイルに誘起される逆起電圧を正確に測定することができない。その結果、ステッピングモータの脱調状態の検出において誤検出が発生し易い。
【００１３】
特許文献３に記載の技術では、ＰＷＭ変調により発生するノイズを抑止するため、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルを固定電圧に設定している。これを言い換えると、モータのＰＷＭ制御を停止して定電圧制御に切り替えるということであり、制御が複雑化するという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、単純化された制御方法により、ステッピングモータの脱調状態を高精度に検出するモータ制御装置および脱調状態検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記した課題を解決するため、第１の発明のモータ制御装置では、それぞれ異なる位相のコイル電流が流れる少なくとも２相のコイルおよび各相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えることで回転するロータを有するステッピングモータの前記コイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加する制御部と、いずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に一時的に当該コイルへのパルス電圧の印加を停止する停止期間を設けて、当該停止期間中に当該コイルに誘起される逆起電圧を測定する逆起電圧測定部と、前記測定された逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に前記ステッピングモータの脱調状態を検出する脱調状態検出部とを備える。前記制御部は、前記停止期間中に、前記逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように制御することとした。
【００１６】
第２の発明の脱調状態検出方法では、それぞれ異なる位相のコイル電流が流れる少なくとも２相のコイルおよび各相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えることで回転するロータを有するステッピングモータの前記コイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御ステップと、いずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に一時的に当該コイルへのパルス電圧の印加を停止する停止期間を設けて、当該停止期間中に、当該コイルに誘起される逆起電圧を測定する逆起電圧測定ステップと、前記停止期間中に、前記逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように制御するオンデューティ制御ステップと、前記測定された逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に前記ステッピングモータの脱調状態を検出する脱調状態検出ステップとを実行することとした。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、単純化された制御方法により、ステッピングモータの脱調状態を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態におけるステッピングモータシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態におけるステッピングモータの構成を示す回路図である。
【図３】各コイルのコイル電流およびコイル電圧を示す概略の波形図である。
【図４】本実施形態におけるステッピングモータの脱調状態検出処理を示すフローチャートである。
【図５】図３の矩形部分Ｃの拡大図である。
【図６】変形例のステッピングモータの脱調状態検出処理を示すフローチャートである。
【図７】変形例の脱調状態検出動作を示す説明図である。
【図８】比較例の脱調状態検出動作を示す説明図である。
【図９】図８の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態におけるステッピングモータシステム１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ステッピングモータシステム１は、モータ制御装置１０と、ステッピングモータ２０とを備える。モータ制御装置１０は、ステッピングモータ２０を制御するモジュールである。ステッピングモータ２０は、Ａ相およびＢ相の２相励磁で駆動する２相ステッピングモータである。ステッピングモータ２０は、バイポーラ駆動され、例えば、車載エアコン用のアクチュエータとして利用される。
【００２０】
モータ制御装置１０は、制御回路１２と、駆動回路１４とを備える。制御回路１２は、駆動回路１４を制御する回路である。制御回路１２は、中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ（Central Processing Unit）」という）１２２と、電流測定部１２４と、逆起電圧測定部１２６とを備える。駆動回路１４は、ステッピングモータ２０を駆動する回路である。駆動回路１４は、モータ駆動部１４２と、電流センサ１４４とを備える。
【００２１】
ＣＰＵ１２２は、電流測定部１２４から供給される測定結果（後記する）に基づいてステッピングモータ２０に印加する電圧を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号をモータ駆動部１４２に供給するプロセッサである。ＣＰＵ１２２は、通常のターゲット電流および停止期間のターゲット電流の設定を記憶する。
【００２２】
電流測定部１２４は、電流センサ１４４から供給される電流センシング結果（後記する）に基づいて、ステッピングモータ２０の各相のコイルに流れる電流（以下、「コイル電流」という）を測定し、測定結果をＣＰＵ１２２に供給するモジュールである。
逆起電圧測定部１２６は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに誘起される逆起電圧を測定し、測定結果をＣＰＵ１２２に供給するモジュールである。
【００２３】
モータ駆動部１４２は、ＣＰＵ１２２から供給される制御信号に基づいて、ステッピングモータ２０の各相のコイルに電圧を印加するモジュールである。
電流センサ１４４は、ステッピングモータ２０のコイル電流をセンシングし、電流センシング結果を電流測定部１２４に供給するモジュールである。
【００２４】
図２は、本実施形態におけるステッピングモータ２０の構成を示す回路図である。
図２に示すように、ステッピングモータ２０は、２つのコイル２１Ａ，２１Ｂと、ロータ２２と、複数のステータヨーク（図示せず）とを備える。
コイル２１Ａは、Ａ相のコイルである。コイル２１Ｂは、Ｂ相のコイルである。コイル２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ、不図示のステータヨークを励磁する。コイル２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ、駆動回路１４に接続される。コイル２１Ａ，２１Ｂには、それぞれ異なるコイル電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、それぞれ異なる位相のコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。
【００２５】
ロータ２２は、円周方向に沿ってＳ極２２ＳとＮ極２２Ｎとが交互に反転するように多極着磁された永久磁石を備える。ロータ２２は、各相のコイル２１Ａ，２１Ｂに流れるコイル電流Ｉａ，Ｉｂの位相が周期的に切り替わることで回転する。
コイル２１Ａに流れるコイル電流Ｉａは、所定の周期で極性、すなわち、実線矢印で示す方向から破線矢印で示す方向に切り替わる。コイル２１Ｂに流れるコイル電流Ｉｂは、所定の周期で極性、すなわち、実線矢印で示す方向から破線矢印で示す方向に切り替わる。
コイル２１Ａに印加されるコイル電圧ＶＡは、パルス幅変調されたパルス電圧であり、所定の周期で極性、すなわち、実線矢印で示す方向から破線矢印で示す方向に切り替わる。コイル電圧ＶＡが実線矢印の方向に印加されているとき、コイル電流Ｉａは実線矢印の方向に流れる。コイル電圧ＶＡが破線矢印の方向に印加されているとき、コイル電流Ｉａは破線矢印の方向に流れる。コイル２１Ｂに印加されるコイル電圧ＶＢも、コイル電圧ＶＡと同様である。
【００２６】
ＣＰＵ１２２およびモータ駆動部１４２（図１参照）は、ステッピングモータ２０のコイル２１Ａ，２１Ｂのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加する制御部として動作する。
以下、ＣＰＵ１２２およびモータ駆動部１４２を総称して「制御部」と記載している場合がある。
【００２７】
逆起電圧測定部１２６（図１参照）は、いずれか１つの相のコイル（コイル２１Ａ，２１Ｂ）に流れるコイル電流の向きが切り替わる停止期間中に、このコイルに誘起される逆起電圧を測定する。制御部は、いずれか１つの相のコイル（コイル２１Ａ，２１Ｂ）に流れるコイル電流の向きが切り替わる際に、このコイルへのパルス電圧の印加を停止する。以下、コイルへのパルス電圧の印加を停止する期間を、「停止期間」と記載する場合がある。
【００２８】
図３は、図２のコイル２１Ａのコイル電流Ｉａおよびコイル電圧ＶＡ、およびコイル２１Ｂのコイル電流Ｉｂおよびコイル電圧ＶＢを示す概略の波形図である。なお、図３においてコイル電圧ＶＡ，ＶＢが塗りつぶされている領域は、極めて微細なパルス幅を有するパルス電圧がコイル２１Ａ，２１Ｂに印加されていることを示している。
前記のとおり、コイル２１Ａ，２１Ｂ（図２参照）には、制御部によりパルス電圧が印加される。停止期間中にコイル２１Ａ，２１Ｂに誘起される逆起電圧は、逆起電圧測定部１２６（図１参照）により測定される。
【００２９】
図３に示すように、コイル２１Ａ（図２参照）には、パルス状のコイル電圧ＶＡが印加されてコイル電流Ｉａが流れる。コイル電圧ＶＡのパルスは、所定の周期で正と負とを繰り返す。コイル電流Ｉａの極性、すなわち、コイル電流Ｉａが流れる方向は、コイル電圧ＶＡのパルスに応じて所定の周期で変化する。コイル電流Ｉａの極性が変わるときには、コイル電流Ｉａがゼロになるようにコイル２１Ａへのパルス電圧の印加が停止される停止期間が設けられる。この停止期間には、コイル２１Ａに逆起電圧が誘起される。
【００３０】
一方、コイル２１Ｂ（図２参照）には、パルス状のコイル電圧ＶＢが印加されてコイル電流Ｉｂが流れる。コイル電圧ＶＢのパルスは、コイル２１Ａと同一の周期かつコイル２１Ａに対して所定の位相だけ遅れて正と負とを繰り返す。コイル電流Ｉｂが流れる方向は、コイル電圧ＶＢのパルスに応じて所定の周期で変化する。コイル電流Ｉｂの極性が変わるときには、コイル電流Ｉｂがゼロになるようにコイル２１Ｂへのパルス電圧の印加が停止される停止期間が設けられる。この停止期間には、コイル２１Ｂに逆起電圧が誘起される。
【００３１】
コイル２１Ａ，２１Ｂ（図２参照）にそれぞれコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れると、コイル電流Ｉａ，Ｉｂの極性に応じてコイル２１Ａ，２１Ｂのステータヨークが励磁される。これにより、ロータ２２が所定のステップ単位で回転する。
【００３２】
図４は、本実施形態におけるステッピングモータ２０の脱調状態検出処理を示すフローチャートである。
図４に示すように、モータ制御装置１０は、ステッピングモータ２０の駆動を開始してから停止するまでの間、この脱調状態検出処理を繰り返す。
ステップＳ４０１（ＰＷＭ制御期間）において、制御部は、コイル２１Ａ，２１Ｂ（図２参照）にパルス電圧を印加する。これにより、コイル２１Ａ，２１Ｂにそれぞれコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。制御部は、コイル２１Ａ，２１Ｂに通常のターゲット電流Ｉｂｔが流れるようにＰＷＭ制御する。
【００３３】
ステップＳ４０２において、制御部のＣＰＵ１２２は、脱調判定期間であるか否かを判断する。ＣＰＵ１２２は、脱調判定期間ではないと判断したならば（Ｎｏ）、ステップＳ４０１のＰＷＭ制御を繰り返す。制御部は、脱調判定期間であると判断したならば、ステップＳ４０３の処理を行う。
ステップＳ４０３において、制御部のＣＰＵ１２２は、Ａ相とＢ相いずれの逆起電力を測定するか判断する。ＣＰＵ１２２は、Ａ相のコイル２１Ａの逆起電力を測定するならば、ステップＳ４０４の処理を行い、Ｂ相のコイル２１Ｂの逆起電力を測定するならば、ステップＳ４０７の処理を行う。
【００３４】
Ａ相の制御とＢ相の制御とは交互に変化する。ステップＳ４０４〜Ｓ４０６の処理は、Ａ相のコイル２１Ａの通電停止処理である。ステップＳ４０７〜Ｓ４０９の処理は、Ｂ相のコイル２１Ｂの通電停止処理である。
【００３５】
ステップＳ４０４（通電停止）において、制御部は、所定の停止期間だけＡ相のコイル２１Ａへのパルス電圧の印加を停止する。これにより、図３の時刻Ｔ１，Ｔ３や後記する図５に示すように、コイル２１Ａのコイル電流Ｉａがゼロになる。停止期間は、ＣＰＵ１２２（図１参照）により任意に設定される。例えば、ＣＰＵ１２２が予め決められた停止期間を設定してもよく、ステッピングモータシステム１の外部から停止期間の設定を受け付けてもよい。
【００３６】
ステップＳ４０５（定電圧制御）において、制御部は、所定の停止期間だけ、Ｂ相のコイル２１Ｂに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように、Ｂ相のターゲット電流Ｉｂｔを設定する。
本実施形態の制御部は、図３の時刻Ｔ１においてＢ相のターゲット電流Ｉｂｔを極めて大きく設定し、図３の時刻Ｔ３においてＢ相のターゲット電流Ｉｂｔを極めて小さく設定する。これにより、コイル電流Ｉｂは、ターゲット電流Ｉｂｔに達することがなく、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ａ以外の全てのコイル（コイル２１Ｂ）に印加するパルス電圧のオンデューティは１００％となる。
制御部はまた、図３の時刻Ｔ１においてＢ相のターゲット電流Ｉｂｔを極めて小さく設定し、図３の時刻Ｔ３においてＢ相のターゲット電流Ｉｂｔを極めて大きく設定してもよい。これにより、コイル電流Ｉｂは、ターゲット電流Ｉｂｔに達することがなく、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ａ以外の全てのコイル（コイル２１Ｂ）に印加するパルス電圧のオンデューティは０％となる。
【００３７】
パルス電圧のオンデューティを１００％または０％とすることにより、停止期間中のコイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢは定電圧を保ち、コイル電圧ＶＢの印加に伴うノイズは発生しない。その結果、停止期間中のコイル２１Ａのコイル電圧ＶＡには、コイル電圧ＶＢの印加に伴うノイズが重畳されない。
【００３８】
ステップＳ４０６（逆起電圧測定）において、制御部のＣＰＵ１２２は、所定の停止期間に亘り、逆起電圧測定部１２６によってコイル２１Ａのコイル電圧ＶＡを測定する。ここではコイル電圧ＶＢの印加に伴うノイズは発生せず、停止期間中のコイル２１Ａのコイル電圧ＶＡにはノイズが重畳されない。よって、ＣＰＵ１２２は、コイル２１Ａに誘起される逆起電圧を正確に測定可能であり、脱調状態の誤検出を防ぐことができる。ステップＳ４０６の処理が終了すると、制御部は、ステップＳ４１０の処理を行う。
【００３９】
ステップＳ４０７〜Ｓ４０９は、ステップＳ４０４〜Ｓ４０６の処理のＡ相とＢ相とを入れ替えた処理である。
ステップＳ４０７（通電停止）において、制御部は、所定の停止期間だけＢ相のコイル２１Ｂへのパルス電圧の印加を停止する。これにより、図３の時刻Ｔ２，Ｔ４に示すように、コイル２１Ｂのコイル電流Ｉｂがゼロになる。
【００４０】
ステップＳ４０８（定電圧制御）において、制御部は、所定の停止期間だけ、Ａ相のコイル２１Ａに印加するパルス電圧のオンデューティが１００％または０％になるように、Ａ相のターゲット電流Ｉａｔを設定する。
制御部は、図３の時刻Ｔ２においてＡ相のターゲット電流Ｉａｔを極めて小さく設定し、図３の時刻Ｔ４においてＡ相のターゲット電流Ｉａｔを極めて大きく設定する。これにより、コイル電流Ｉａは、ターゲット電流Ｉａｔに達することがなく、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ｂ以外の全てのコイル（コイル２１Ａ）に印加するパルス電圧のオンデューティは１００％となる。
制御部はまた、図３の時刻Ｔ２においてＡ相のターゲット電流Ｉａｔを極めて大きく設定し、図３の時刻Ｔ４においてＡ相のターゲット電流Ｉａｔを極めて小さく設定してもよい。これにより、コイル電流Ｉａはターゲット電流Ｉａｔに達することがなく、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ｂ以外の全てのコイル（コイル２１Ａ）に印加するパルス電圧のオンデューティは０％となる。
【００４１】
パルス電圧のオンデューティを１００％または０％とすることにより、停止期間中のコイル２１Ａのコイル電圧ＶＡは定電圧を保ち、コイル電圧ＶＡの印加に伴うノイズは発生しない。その結果、停止期間中のコイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢには、コイル電圧ＶＡの印加に伴うノイズが重畳されない。
【００４２】
ステップＳ４０９（逆起電圧測定）において、制御部のＣＰＵ１２２は、所定の停止期間に亘り、逆起電圧測定部１２６によってコイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢを測定する。ここではコイル電圧ＶＡの印加に伴うノイズは発生せず、停止期間中のコイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢにはノイズが重畳されない。よって、ＣＰＵ１２２は、コイル２１Ｂに誘起される逆起電圧を正確に測定可能であり、脱調状態の誤検出を防ぐことができる。ステップＳ４０９の処理が終了すると、制御部は、ステップＳ４１０の処理を行う。
【００４３】
ステップＳ４１０（脱調状態判定）において、ＣＰＵ１２２は、測定した逆起電圧に基づき、ステッピングモータ２０が脱調状態であるか否かを判断する。ＣＰＵ１２２は、逆起電圧測定部１２６の測定結果が所定の脱調状態判定基準を充足するか否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ１２２は、測定された逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合にステッピングモータ２０の脱調状態を検出する脱調状態検出部として動作する。ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０が脱調状態でないならば（Ｎｏ）、ステップＳ４０１の処理に戻り、ステッピングモータ２０が脱調状態ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４１１の処理を行う。ここで、所定の脱調状態判定基準とは、例えば、いずれかの相において逆起電圧が閾値以下となることである。本実施形態では、測定した逆起電圧にはノイズが重畳されていないので、ステッピングモータ２０が脱調状態を高精度に検出することができる。
ステップＳ４１１において、ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０の駆動を停止させて、図４の処理を終了する。
このように、本実施形態のモータ制御装置１０は、単純化された制御方法により、ステッピングモータの脱調状態を高精度に検出することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では２相（Ａ相とＢ相）の場合を例示しているが、３相以上のステッピングモータに適用してもよい。
また、制御部のＣＰＵ１２２は、通電停止されない他方のコイルのターゲット電流を、通常運転時のターゲット電流の１．５倍以上に設定してもよい。これにより、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに印加するパルス電圧のオンデューティを１００％とすることができる。
【００４５】
図５は、図３の矩形部分Ｃの拡大図である。
図５のコイル２１Ａのコイル電流Ｉａの波形図に示すように、コイル電流Ｉａは、ターゲット電流Ｉａｔによりコントロールされる。また、コイル２１Ｂのコイル電流Ｉｂの波形図に示すように、コイル電流Ｉｂは、ターゲット電流Ｉｂｔによりコントロールされる。
最初のステップＳ４０１のＰＷＭ制御期間において、ターゲット電流Ｉａｔは正の所定値である。コイル電流Ｉａは、ターゲット電流Ｉａｔに沿っている。コイル２１Ａのコイル電圧ＶＡは、１００％未満かつ０％を超えるオンデューティである。
このとき、ターゲット電流Ｉｂｔは正の所定値であり、コイル電流Ｉｂは、ターゲット電流Ｉｂｔに沿っている。コイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢは、１００％未満かつ０％を超えるオンデューティである。
【００４６】
ステップＳ４０４の通電停止の期間において、ターゲット電流Ｉａｔは０［Ａ］である。コイル電流Ｉａは、ターゲット電流Ｉａｔに沿って０［Ａ］である。この通電停止の期間内に、コイル電圧ＶＡが逆起電圧として計測される。
【００４７】
このとき、コイル２１Ｂのコイル電流Ｉｂとコイル電圧ＶＢとは、ステップＳ４０５のターゲット電流変更期間である。ターゲット電流Ｉｂｔは正の極めて大きな値であり、コイル電流Ｉｂは、次第に増加するがターゲット電流Ｉｂｔに到達できない。コイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢは、１００％のオンデューティである。これにより、Ｂ相のコイル２１Ｂは、ＰＷＭ制御でありながらもコイル電圧ＶＢがオンの状態が維持されるので、定電圧制御を行ったのと同じ状態となる。
ステップＳ４０４，Ｓ４０５の期間が終了すると、次のステップＳ４０１のＰＷＭ制御期間となる。Ｂ相のターゲット電流Ｉｂｔは、元の値に戻り、ＰＷＭ制御が再開される。
【００４８】
仮に、ステップＳ４０５のターゲット電流変更期間において、Ｂ相のターゲット電流Ｉｂｔが小さすぎると、コイル電流Ｉｂがターゲット電流Ｉｂｔに到達する。その時点から図９に示すように、コイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢは、１００％未満かつ０％を超えるオンデューティとなる。このコイル電圧ＶＢのパルスは、ノイズとしてコイル電圧ＶＡの逆起電圧に重畳する。よってコイル電圧ＶＡの逆起電圧は、正確に測定することができなくなり、脱調状態の誤検出を招く虞がある。
【００４９】
なお、本発明の実施形態では、図１のステッピングモータ２０が２相ステッピングモータである例について説明したが、本発明の範囲はこれに限られるものではない。本発明は、３相以上のステッピングモータについても適用可能である。この場合には、いずれか１つの相（逆起電圧を測定する相）のコイルについて図４の通電停止（Ｓ４０４，Ｓ４０７）が実行され、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルについて、図４の定電圧制御（Ｓ４０５，Ｓ４０８）が実行される。
【００５０】
本発明の実施形態によれば、逆起電圧を測定するコイルに対して図４の通電停止（Ｓ４０４，Ｓ４０７）が実行されている間に、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに対して、定電圧制御（Ｓ４０５，Ｓ４０８）が実行される。よって、逆起電圧を測定するコイルのコイル電圧には、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルへのパルス電圧の印加に起因するノイズが重畳されない。逆起電圧測定（Ｓ４０６，Ｓ４０９）では、コイルに誘起される逆起電圧を正確に測定することができる。
脱調状態判定（Ｓ４１０）では、逆起電圧測定（Ｓ４０６，Ｓ４０９）の測定結果が脱調状態判定基準を充足するか否かが判定される。これにより、ステッピングモータ２０の脱調状態を高精度に検出することができる。
【００５１】
本発明の発明者らは、図８・図９に示した比較例では所定割合で脱調を誤判定するのに対して、本発明では脱調の誤判定がゼロになることを、実験によって確認している。よって、本発明の効果は明らかである。
【００５２】
（変形例）
以下、上記実施形態の変形例を記載する。上記実施形態では各コイルのターゲット電流を変更したが、この変形例では、その代わりに各コイルの電流測定値を変更している。
図６は、変形例のステッピングモータ２０の脱調状態検出処理を示すフローチャートである。図４の上記実施形態のステッピングモータ２０の脱調状態検出処理と同一の要素には同一の符号を付与している。
図６に示すように、処理を開始したのち、ステップＳ４０１〜Ｓ４０４，Ｓ４０７の処理は、図４の各処理と同様である。
【００５３】
ステップＳ４０５Ａ（電流測定値変更）において、制御部は、所定の停止期間だけ、Ｂ相のコイル２１Ｂの電流測定値Ｉｂ１を０［Ａ］としてＰＷＭ制御する。制御部であるＣＰＵ１２２は、例えば、Ｂ相のコイル２１Ｂの電流測定値Ｉｂ１を示す変数を０に設定することにより、Ｂ相のコイル２１Ｂの電流測定値Ｉｂ１を０［Ａ］としてＰＷＭ制御する。しかし、これに限られず、ＣＰＵ１２２は、電流測定部１２４を制御して、０［Ａ］を示す出力信号を出力させてもよい。
本実施形態の制御部は、図３の時刻Ｔ１，Ｔ３においてＢ相のコイル２１Ｂに流れるコイル電流Ｉｂ０の電流測定値Ｉｂ１を０［Ａ］としてＰＷＭ制御する。これにより、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ａ以外の全てのコイル（コイル２１Ｂ）に印加するパルス電圧のオンデューティは１００％となる。
また、制御部は図３の時刻Ｔ１，Ｔ３において、Ｂ相のコイル２１Ｂの電流測定値Ｉｂ１を１／２以下（０．５倍以下）にしてもよい。または電流測定値Ｉｂ１を符号反転してもよい。これにより、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ａ以外の全てのコイル（コイル２１Ｂ）に印加するパルス電圧のオンデューティは１００％となる。
制御部は更に、図３の時刻Ｔ１，Ｔ３においてＢ相のコイル２１Ｂの電流測定値Ｉｂ１を１０倍してもよい。これにより、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ａ以外の全てのコイル（コイル２１Ｂ）に印加するパルス電圧のオンデューティは０％となる。
【００５４】
パルス電圧のオンデューティを１００％または０％とすることにより、停止期間中のコイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢは定電圧を保ち、コイル電圧ＶＢの印加に伴うノイズは発生しない。その結果、停止期間中のコイル２１Ａのコイル電圧ＶＡには、コイル電圧ＶＢの印加に伴うノイズが重畳されない。
【００５５】
ステップＳ４０８Ａ（電流測定値変更）において、制御部は、所定の停止期間だけ、Ａ相のコイル２１Ａの電流測定値を０［Ａ］としてＰＷＭ制御する。
本実施形態の制御部は、図３の時刻Ｔ２，Ｔ４においてＡ相のコイル２１Ａの電流測定値を０［Ａ］としてＰＷＭ制御する。これにより、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ｂ以外の全てのコイル（コイル２１Ａ）に印加するパルス電圧のオンデューティは１００％となる。
【００５６】
また、制御部は図３の時刻Ｔ２，Ｔ４において、Ａ相のコイル２１Ａの電流測定値を１／２以下（０．５倍以下）にしてもよい。または電流測定値を符号反転してもよい。これにより、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ｂ以外の全てのコイル（コイル２１Ａ）に印加するパルス電圧のオンデューティは１００％となる。
制御部はまた、図３の時刻Ｔ２，Ｔ４においてＡ相のコイル２１Ａの電流測定値を１０倍してもよい。これにより、停止期間中に逆起電圧を測定するコイル２１Ｂ以外の全てのコイル（コイル２１Ｂ）に印加するパルス電圧のオンデューティは０％となる。
【００５７】
パルス電圧のオンデューティを１００％または０％とすることにより、停止期間中のコイル２１Ａのコイル電圧ＶＡは定電圧を保ち、コイル電圧ＶＡの印加に伴うノイズは発生しない。その結果、停止期間中のコイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢには、コイル電圧ＶＡの印加に伴うノイズが重畳されない。
【００５８】
ステップＳ４０６，Ｓ４０９〜Ｓ４１１の処理は、図４の各処理と同様である。
このように制御しても、ＣＰＵ１２２は、コイル２１Ａに誘起される逆起電圧を正確に測定可能であり、脱調状態の誤検出を防ぐことができる。
【００５９】
図７は、変形例の脱調状態検出動作を示す説明図である。図３の矩形部分Ｃの拡大図である図５に相当する。
図７に示すように、最初のステップＳ４０１のＰＷＭ制御期間は、図５と同様である。
ステップＳ４０４の通電停止期間において、ターゲット電流Ｉａｔは０［Ａ］である。コイル電流Ｉａは、ターゲット電流Ｉａｔに沿って０［Ａ］である。この通電停止期間内に、コイル電圧ＶＡが逆起電圧として計測される。
【００６０】
コイル２１Ａが通電停止期間のとき、コイル２１Ｂのコイル電流Ｉｂとコイル電圧ＶＢとは、ステップＳ４０５Ａの電流測定値変更期間である。コイル２１Ｂの電流測定値Ｉｂ１は、０［Ａ］であり、コイル電流Ｉｂ０は、次第に増加する。コイル２１Ｂのコイル電圧ＶＢは、１００％のオンデューティである。これにより、Ｂ相のコイル２１Ｂは、ＰＷＭ制御でありながらもコイル電圧ＶＢがオンの状態が維持されるので、定電圧制御を行ったのと同じ状態となる。
ステップＳ４０４，Ｓ４０５Ａの期間が終了すると、次のステップＳ４０１のＰＷＭ制御期間となる。Ｂ相の電流測定値Ｉｂ１は、コイル２１Ｂに実際に流れるコイル電流Ｉｂ０の値に戻り、ＰＷＭ制御が再開される。
【００６１】
本発明の実施形態の変形例によれば、逆起電圧を測定するコイルに対して図６の通電停止（Ｓ４０４，Ｓ４０７）が実行されている間に、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルに対し、電流測定値の変更により定電圧制御（Ｓ４０５Ａ，Ｓ４０８Ａ）が実行される。よって、逆起電圧を測定するコイルのコイル電圧には、逆起電圧を測定するコイル以外の全てのコイルへのパルス電圧の印加に起因するノイズが重畳されない。逆起電圧測定（Ｓ４０６，Ｓ４０９）では、コイルに誘起される逆起電圧を正確に測定することができる。
脱調状態判定（Ｓ４１０）では、逆起電圧測定（Ｓ４０６，Ｓ４０９）の測定結果が脱調状態判定基準を充足するか否かが判定される。これにより、ステッピングモータ２０の脱調状態を高精度に検出することができる。
【００６２】
上記実施形態では、コイル電流Ｉａ，Ｉｂが矩形波である例について説明したが、本発明の範囲はこれに限られるものではない。本発明は、コイル電流Ｉａ，Ｉｂが正弦波などの非直線波である場合においても適用可能である。
【００６３】
また、上記実施形態では、図１のＣＰＵ１２２およびモータ駆動部１４２が制御部として動作する例について説明したが、本発明の範囲はこれに限られるものではない。本発明は、制御部が論理回路により実現される場合についても適用可能である。更に、脱調状態検出部および電圧制御部が、論理回路により実現されてもよい。
【００６４】
上記実施形態に係るモータ制御装置１０の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。
本発明は、２相モータに対する２相励磁に限られず、２相モータに対する１相励磁や１−２相励磁や、３相モータに対する２−３相励磁に適用してもよい。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化される。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明が形成可能である。例えば、上記実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  ステッピングモータシステム
１０  モータ制御装置
１２  制御回路
１２２  ＣＰＵ
１２４  電流測定部
１２６  逆起電圧測定部
１４  駆動回路
１４２  モータ駆動部
１４４  電流センサ
２０  ステッピングモータ
２１Ａ，２１Ｂ  コイル
２２  ロータ
２２Ｎ  Ｎ極
２２Ｓ  Ｓ極
【図１】
2015142441.tif 000003
【図２】
2015142441.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015142441.tif 000006
【図５】
2015142441.tif 000007
【図６】
2015142441.tif 000008
【図７】
2015142441.tif 000009
【図８】
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【図９】
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