(57)【要約】【課題】高速回転状態においてもモータの安定な回転速度制御を実現できるモータ制御装置およびその方法を提供する。【解決手段】モータ制御装置１０は、モータ１、ＦＧ検出器２、モータ電源供給回路３、モータ駆動回路４、速度制御部５、および電位差検出回路６を備えている。ＦＧ検出器２は、モータ１のＦＧ信号Ｓｆｇを速度制御部５に出力する。モータ電源供給回路３は、電源電圧Ｖ３を供給する。電位差検出回路６は、電源電圧Ｖ３とモータ１から出力される電圧Ｖ１の最大値とを比較してその電位差Ｖｄを速度制御部５に出力する。速度制御部５は、ＦＧ信号Ｓｆｇおよび電位差Ｖｄに基づいて、モータ駆動回路４に速度制御信号Ｓｃを出力し、モータ１の回転速度および電位差Ｖｄに基づいたモータ１の速度制御を行う。モータ駆動回路４は、電源電圧Ｖ３および速度制御信号Ｓｃを用いて、モータ１を駆動する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
前記モータに電力を供給する電源部と、
前記モータに加える加速／減速トルクに応じた電力を前記電源部から前記モータに供給することによって、前記モータの回転速度を制御するモータ制御部と、
前記電源部が有する電源能力が前記モータの駆動に必要な電力量に対して有する余裕値を検出する余裕値検出部とを備え、
前記モータ制御部は、前記余裕値検出部によって検出された前記余裕値を所定値以上に維持して前記モータに供給する電力を制御する、モータ制御装置。
【請求項２】
前記余裕値検出部は、前記電源部の出力電圧と前記モータの端子電圧との電位差を検出することによって、前記余裕値を検出し、
前記モータ制御部は、前記余裕値検出部で検出した前記電位差を予め設定された制御電位差以上に維持して前記モータに供給する電流を制御する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電源部は、前記モータへの出力電圧を、前記モータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換して前記モータに前記電力を供給するスイッチングレギュレータ部を含み、
前記余裕値検出部は、前記スイッチングレギュレータ部に入力される電圧と前記駆動電圧との電位差を検出することによって、前記余裕値を検出し、
前記モータ制御部は、前記余裕値検出部で検出した前記電位差を予め設定された制御電位差以上に維持して前記モータに供給する電流を制御する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記電源部は、前記モータへの出力電圧を、前記モータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換して前記モータに前記電力を供給するスイッチングレギュレータ部を含み、
前記余裕値検出部は、前記駆動電圧と前記モータの端子電圧との電位差を検出することによって、前記余裕値を検出し、
前記モータ制御部は、前記余裕値検出部で検出した前記電位差を予め設定された制御電位差以上に維持して前記モータに供給する電流を制御する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御部は、前記モータを加速回転させることによって前記電位差が前記制御電位差に到達した場合、前記モータに供給する電流を制限することによって前記モータを定常回転に制御する、請求項２乃至４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータ制御部は、前記モータを加速回転させることによって前記電位差が前記制御電位差に到達した場合、前記モータに供給する電流を段階的に小さくしてさらに前記モータを加速回転させる、請求項２乃至４に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータ制御部は、予め設定された目標回転数まで前記モータを加速回転させるとき、その加速回転中に前記電位差が前記制御電位差に到達した場合、前記モータに供給する電流を段階的に小さくして前記目標回転数までさらに前記モータを加速回転させる、請求項２乃至４に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記モータ制御部は、前記加速回転時に前記モータに加える加速トルクを、前記余裕値検出部で検出された前記電位差と前記モータの負荷抵抗およびトルク定数とを用いて演算し、当該加速トルクに基づいて前記モータに供給する電流を制御する、請求項５乃至７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記モータ制御部は、前記モータの負荷抵抗をＲａ、前記モータのトルク定数をＫｔ、前記電位差検出部で検出された電位差をＶｄ、前記制御電位差をＶｄ０とした場合、前記加速トルクＴｎを、
Ｔｎ≦（Ｖｄ−Ｖｄ０）・Ｋｔ／Ｒａの関係を満たすように演算する、請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記モータは、ブラシレスＤＣモータであることを特徴とする、請求項５乃至７に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記モータ制御部は、前記モータに加える加速／減速トルクに応じてパルス幅を変調したパルス幅変調信号に基づいて前記電源部から電力を前記モータに供給して前記モータの回転速度を制御する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記余裕値検出部は、前記余裕値を前記モータ制御部が前記モータに電力を供給している期間に検出する、請求項１１に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記余裕値検出部は、前記余裕値を前記モータ制御部が前記モータへの電力供給を停止する直前に検出する、請求項１２に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
モータの駆動を制御するモータ制御方法であって、
前記モータに加える加速／減速トルクに応じた電力を前記モータに供給することによって、前記モータの回転速度を制御するモータ制御ステップと、
前記モータに供給可能な電源能力が前記モータの駆動に必要な電力量に対して有する余裕値を検出する余裕値検出ステップとを含み、
前記モータ制御ステップは、前記余裕値検出ステップによって検出された前記余裕値を所定値以上に維持して前記モータに供給する電力を制御する、モータ制御方法。
【請求項１５】
前記余裕値検出ステップは、前記モータに電力を供給する電源の出力電圧と前記モータの端子電圧との電位差を検出することによって、前記余裕値を検出し、
前記モータ制御ステップは、前記余裕値検出ステップで検出した前記電位差を予め設定された制御電位差以上に維持して前記モータに供給する電流を制御する、請求項１４に記載のモータ制御方法。
【請求項１６】
前記モータに電力を供給する電源に、前記モータへの出力電圧を前記モータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換して前記モータに前記電力を供給するスイッチングレギュレータが含まれている場合、
前記余裕値検出ステップは、前記スイッチングレギュレータに入力される電圧と前記駆動電圧との電位差を検出することによって、前記余裕値を検出し、
前記モータ制御ステップは、前記余裕値検出ステップで検出した前記電位差を予め設定された制御電位差以上に維持して前記モータに供給する電流を制御する、請求項１４に記載のモータ制御方法。
【請求項１７】
前記モータに電力を供給する電源に、前記モータへの出力電圧を前記モータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換して前記モータに前記電力を供給するスイッチングレギュレータが含まれている場合、
前記余裕値検出ステップは、前記駆動電圧と前記モータの端子電圧との電位差を検出することによって、前記余裕値を検出し、
前記モータ制御ステップは、前記余裕値検出ステップで検出した前記電位差を予め設定された制御電位差以上に維持して前記モータに供給する電流を制御する、請求項１４に記載のモータ制御方法。
【請求項１８】
前記モータ制御ステップは、前記モータを加速回転させることによって前記電位差が前記制御電位差に到達した場合、前記モータに供給する電流を制限することによって前記モータを定常回転に制御する、請求項１５乃至１７に記載のモータ制御方法。
【請求項１９】
前記モータ制御ステップは、前記モータを加速回転させることによって前記電位差が前記制御電位差に到達した場合、前記モータに供給する電流を段階的に小さくしてさらに前記モータを加速回転させる、請求項１５乃至１７に記載のモータ制御方法。
【請求項２０】
前記モータ制御ステップは、予め設定された目標回転数まで前記モータを加速回転させるとき、その加速回転中に前記電位差が前記制御電位差に到達した場合、前記モータに供給する電流を段階的に小さくして前記目標回転数までさらに前記モータを加速回転させる、請求項１５乃至１７に記載のモータ制御方法。
【請求項２１】
前記モータ制御ステップは、前記加速回転時に前記モータに加える加速トルクを、前記余裕値検出ステップで検出した前記電位差と前記モータの負荷抵抗およびトルク定数とを用いて演算し、当該加速トルクに基づいて前記モータに供給する電流を制御する、請求項１８乃至２０に記載のモータ制御方法。
【請求項２２】
前記モータ制御ステップは、前記モータの負荷抵抗をＲａ、前記モータのトルク定数をＫｔ、前記電位差検出ステップで検出された電位差をＶｄ、前記制御電位差をＶｄ０とした場合、前記加速トルクＴｎを、
Ｔｎ≦（Ｖｄ−Ｖｄ０）・Ｋｔ／Ｒａの関係を満たすように演算する、請求項２１に記載のモータ制御方法。
【請求項２３】
前記モータ制御ステップは、前記モータに加える加速／減速トルクに応じてパルス幅を変調したパルス幅変調信号に基づいて電力を前記モータに供給して前記モータの回転速度を制御する、請求項１４に記載のモータ制御方法。
【請求項２４】
前記余裕値検出ステップは、前記余裕値を前記モータ制御ステップが前記モータに電力を供給している期間に検出する、請求項２３に記載のモータ制御方法。
【請求項２５】
前記余裕値検出ステップは、前記余裕値を前記モータ制御ステップが前記モータへの電力供給を停止する直前に検出する、請求項２４に記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、音声データ、画像データ、あるいは他の情報を各種メディアに記録する記録装置において、ブラシレスＤＣモータが広く用いられている。このブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータと記載する）は、回転負荷が小さく効率が高いことが利点の一つである。近年、上記記録装置の省電力化が求められ、内蔵されるモータに対しても、低い電源電圧で高速に、かつ高精度に回転させることが大きな課題になっている。
【０００３】
上記モータは、一般的にはモータ制御装置に設けられたモータ制御回路によってその回転が制御され、例えば、モータの高速回転時の速度は、モータ制御回路からモータに印加される電源電圧によって制約される構成になっている。モータ制御回路がモータの回転速度制御をするためには、モータに対して加速トルクおよび減速トルクをモータ制御回路から出力されるが、上述したように上記電源電圧によって高速回転時の速度が制約される場合、モータが高速回転状態においてモータ制御回路から加速トルクをさらにモータに加えても、モータはそれ以上加速することができないことがある。つまり、モータが高速回転時には、モータ制御回路による回転速度制御が困難であり、高精度な回転性能を実現することができなかった。
【０００４】
図１５を参照して、従来のモータ制御装置の一例について説明する。なお、図１５は、従来のモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【０００５】
図１５において、従来のモータ制御装置１００は、ブラシレスＤＣモータ１０１、ＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）検出器１０２、モータ電源供給回路１０３、モータ駆動回路１０４、および速度制御部１０５を備えている。ＦＧ検出器１０２は、モータ１０１のロータに着磁されたＦＧパルスを検出し、その結果をＦＧ信号として速度制御部１０５に出力する。モータ電源供給回路１０３は、モータ駆動回路１０４を介してモータ１０１に電力を供給する。速度制御部１０５は、具体的には、一般的なコンピュータシステムによって構成されており、ＦＧ検出器１０２から出力されるＦＧ信号に基づいてモータ駆動回路１０４に速度制御信号を出力し、モータ１０１の速度制御を行う。モータ駆動回路１０４は、モータ電源供給回路１０３から供給される電力および速度制御部１０５から出力される速度制御信号を用いて、その速度制御信号で指示される加速あるいは減速トルクに応じた電流をモータ１０１に供給する。また、モータ電源供給回路１０３から供給される電力を、スイッチングレギュレータを介してモータ駆動回路１０４に供給するモータ制御装置も開示されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００６】
次に、速度制御部１０５から出力される速度制御信号について説明する。モータ１０１を所定の回転速度で回転させる場合、速度制御部１０５は、ＦＧ検出器１０２から出力されるＦＧ信号の周期を計測して、その計測周期が所定の周期になるようにモータ駆動回路１０４へ上記速度制御信号としてエラー信号を出力する。このエラー信号は、ＦＧ信号の周期が所定の周期より長い場合にはモータ１０１に加速トルクを加える信号であり、ＦＧ信号の周期が所定の周期より短い場合にはモータ１０１に減速トルクを加える信号である。一般的には、これらのエラー信号は、電圧を変化させることによって加速あるいは減速トルクを示す信号となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１０７６６８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータ１０１の回転速度が高速になればモータ１０１の回転による発電電圧等が増加するため、モータ１０１の端子電圧は、モータ電源供給回路１０３からモータ１０１に印加される電圧でクリップされる。このような状態では、さらに上記加速トルクを加えることが困難であり、特に高速に応答させる必要があるモータ１０１においては、制御性能が大きく劣化することになる。
【０００９】
例えば、従来のモータ制御装置１００によって、磁気テープを高速に走行させるためのリールモータの制御やＣＤ−ＲＯＭドライブなどのディスクを高速に回転させるためのスピンドルモータの制御を行う場合、モータ１０１の電源電圧によって最高回転速度が制約されるため、さらに加速トルクをモータ１０１に加えてもモータ１０１を加速することができない。つまり、従来のモータ制御装置１００は、最高回転速度時の速度制御が困難であり、高精度な回転性能を実現することができなかった。
【００１０】
それ故に、本発明の目的は、これらの問題点を解決するもので、最高回転速度においてもモータの安定な回転速度制御を実現できるモータ制御装置およびその方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、モータに電力を供給する電源部と、モータに加える加速／減速トルクに応じた電力を電源部からモータに供給することによって、モータの回転速度を制御するモータ制御部と、電源部が有する電源能力がモータの駆動に必要な電力量に対して有する余裕値を検出する余裕値検出部とを備え、モータ制御部は、余裕値検出部によって検出された余裕値を所定値以上に維持してモータに供給する電力を制御する。
【００１２】
第１の発明によれば、電源部の電源能力に対して所定値以上の余裕を持った状態でモータを制御することによって、モータを駆動する回路等を正常に動作させ、モータの速度低下を抑制するエラー信号によって加速トルク等を常に加えることが可能で、安定な速度制御を実現することができる。つまり、モータを駆動するための回路の動作余裕やモータの回転速度変動等を考慮した回転速度に制御することによって、モータの安定な制御を実現することができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に従属する発明であって、余裕値検出部は、電源部の出力電圧とモータの端子電圧との電位差を検出することによって、余裕値を検出し、モータ制御部は、余裕値検出部で検出した電位差を予め設定された制御電位差以上に維持してモータに供給する電流を制御する。
【００１４】
第２の発明によれば、電源部から出力される電源電圧とモータの端子電圧との電位差を上記余裕値として検出し、当該電位差を制御電位差以上に制御する。したがって、モータを駆動する回路等を正常に動作するように電源電圧に比べてモータ端子電圧を低めに制御できるので、モータの速度低下を抑制するエラー信号による加速トルクを、最高回転速度に近い状態でも加えることが可能で、最高回転速度に近い状態でも安定な速度制御を実現することができる。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明に従属する発明であって、電源部は、モータへの出力電圧を、モータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換してモータに電力を供給するスイッチングレギュレータ部を含み、余裕値検出部は、スイッチングレギュレータ部に入力される電圧と駆動電圧との電位差を検出することによって、余裕値を検出し、モータ制御部は、余裕値検出部で検出した電位差を予め設定された制御電位差以上に維持してモータに供給する電流を制御する。
【００１６】
第３の発明によれば、消費電力を抑えるために電源部にスイッチングレギュレータを設けた場合でも、スイッチングレギュレータに入力される電圧とスイッチングレギュレータから出力される駆動電圧との電位差を上記余裕値として検出し、その電位差を制御電位差以上に制御する。したがって、モータを駆動する回路等を正常に動作するように電源電圧に比べてモータ端子電圧を低めに制御できるので、モータの速度低下を抑制するエラー信号によって加速トルクを最高回転速度に近い状態でも加えることが可能で、安定な速度制御を実現することができる。また、上記スイッチングレギュレータが、モータを駆動する回路等が正常に動作する限界電圧付近の駆動電圧を出力する設計になっている場合でも、上述した電位差を検出することによって同様の制御が可能である。
【００１７】
第４の発明は、第１の発明に従属する発明であって、電源部は、モータへの出力電圧を、モータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換してモータに電力を供給するスイッチングレギュレータ部を含み、余裕値検出部は、駆動電圧とモータの端子電圧との電位差を検出することによって、余裕値を検出し、モータ制御部は、余裕値検出部で検出した電位差を予め設定された制御電位差以上に維持してモータに供給する電流を制御する。
【００１８】
第４の発明によれば、消費電力を抑えるために電源部にスイッチングレギュレータを設けた場合でも、スイッチングレギュレータから出力される駆動電圧とモータの端子電圧との電位差を上記余裕値として検出し、その電位差を制御電位差以上に制御する。したがって、モータを駆動する回路等を正常に動作するように電源電圧に比べてモータ端子電圧を低めに制御できるので、モータの速度低下を抑制するエラー信号によって加速トルクを最高回転速度に近い状態でも加えることが可能で、安定な速度制御を実現することができる。また、上記スイッチングレギュレータが、急峻なモータに対応するために、モータ端子電圧に対して充分余裕がある駆動電圧を出力する設計になっている場合でも、上述した電位差を検出することによって同様の制御が可能である。
【００１９】
第５の発明は、第２乃至４の発明に従属する発明であって、モータ制御部は、モータを加速回転させることによって電位差が制御電位差に到達した場合、モータに供給する電流を制限することによってモータを定常回転に制御する。
【００２０】
第５の発明によれば、モータを加速回転させ上記電位差が制御電位差に到達した場合、モータに供給する電流を制限することによってモータを定常回転に移行させる。この定常回転は、モータの最高回転速度に近い状態で設定することが可能であり、この定常回転でモータ端子電圧を電源電圧より低く制御できる。したがって、モータが最高回転速度に近い状態で、モータを駆動する回路等を正常に動作させ、モータの速度低下を抑制するエラー信号によって加速トルクを加えることができるため、安定な速度制御を実現することができる。
【００２１】
第６の発明は、第２乃至４の発明に従属する発明であって、モータ制御部は、モータを加速回転させることによって電位差が制御電位差に到達した場合、モータに供給する電流を段階的に小さくしてさらにモータを加速回転させる。
【００２２】
第６の発明によれば、モータを加速回転させ上記電位差が制御電位差に到達した場合、それまでモータに供給していた電流を段階的に小さくしてさらにモータを加速回転させるため、モータを最高回転速度に限りなく近い状態に加速することができる。また、上記加速状態においても、常に回転速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータに加えることが可能であるため、モータが最高回転速度に限りなく近い状態でも安定した速度制御を実現することができる。
【００２３】
第７の発明は、第２乃至４の発明に従属する発明であって、モータ制御部は、予め設定された目標回転数までモータを加速回転させるとき、その加速回転中に電位差が制御電位差に到達した場合、モータに供給する電流を段階的に小さくして目標回転数までさらにモータを加速回転させる。
【００２４】
第７の発明によれば、モータが予め設定された目標回転数になる前に上記電位差が制御電位差に到達した場合、それまでモータに供給していた電流を段階的に小さくしてさらにモータを加速回転させるため、モータを最高回転速度に限りなく近い状態に設定された目標回転数であっても、その目標回転数まで加速することができる。また、上記加速状態および目標回転数における定常回転状態においても、常に回転速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータに加えることが可能であるため、モータを最高回転速度に限りなく近い目標回転数でも安定した速度制御を実現することができる。
【００２５】
第８の発明は、第５乃至７の発明に従属する発明であって、モータ制御部は、加速回転時にモータに加える加速トルクを、余裕値検出部で検出された電位差とモータの負荷抵抗およびトルク定数とを用いて演算し、当該加速トルクに基づいてモータに供給する電流を制御する。
【００２６】
第８の発明によれば、加速トルクに基づいた電流をモータに供給することによってモータの回転数を加速する場合、電位差検出部から出力される電位差に基づいて余裕を維持できる加速トルクを演算することによって、常に速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータに加えることが可能で、モータを最高回転速度に限りなく近い状態も安定して引き込ませることができる。
【００２７】
第９の発明は、第８の発明に従属する発明であって、モータ制御部は、モータの負荷抵抗をＲａ、モータのトルク定数をＫｔ、電位差検出部で検出された電位差をＶｄ、制御電位差をＶｄ０とした場合、加速トルクＴｎを、Ｔｎ≦（Ｖｄ−Ｖｄ０）・Ｋｔ／Ｒａの関係を満たすように演算する。
【００２８】
第９の発明によれば、モータに供給する電流の基準となる加速トルクＴｎを、Ｔｎ≦（Ｖｄ−Ｖｄ０）・Ｋｔ／Ｒａの関係を満たす値に設定することによって、段階的にモータの回転速度を加速させ、常に速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータに加えることが可能で、モータを最高回転速度に限りなく近い状態で安定した速度制御を実現することができる。
【００２９】
第１０の発明は、第５乃至７の発明に従属する発明であって、モータは、ブラシレスＤＣモータであることを特徴とする。
【００３０】
第１０の発明によれば、モータがブラシレスＤＣモータで構成されても、上述したモータの回転制御を容易に実現することができる。
【００３１】
第１１の発明は、第１の発明に従属する発明であって、モータ制御部は、モータに加える加速／減速トルクに応じてパルス幅を変調したパルス幅変調信号に基づいて電源部から電力をモータに供給してモータの回転速度を制御する。
【００３２】
第１１の発明によれば、ディスクドライブなどで用いられているＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）駆動方式でモータを駆動する場合も、ＰＷＭ駆動による低消費電力でありながら最高回転速度で安定した制御を実現することができる。
【００３３】
第１２の発明は、第１１の発明に従属する発明であって、余裕値検出部は、余裕値をモータ制御部がモータに電力を供給している期間に検出する。
【００３４】
第１２の発明によれば、モータに電力を供給している期間における余裕値を用いることによって、適切な電圧を比較したモータ回転制御が可能となる。
【００３５】
第１３の発明は、第１２の発明に従属する発明であって、余裕値検出部は、余裕値をモータ制御部がモータへの電力供給を停止する直前に検出する。
【００３６】
第１３の発明によれば、モータに電力を供給している期間における余裕値の最大値を用いることによって、さらに適切な電圧を比較したモータ回転制御が可能となり、ディスクドライブなどで用いられているＰＷＭ駆動方式のモータ制御方法において、ＰＷＭ駆動による低消費電力でありながら最高回転速度で安定した制御を実現することができる。
【００３７】
第１４の発明は、モータの駆動を制御するモータ制御方法であって、モータに加える加速／減速トルクに応じた電力をモータに供給することによって、モータの回転速度を制御するモータ制御ステップと、モータに供給可能な電源能力がモータの駆動に必要な電力量に対して有する余裕値を検出する余裕値検出ステップとを含み、モータ制御ステップは、余裕値検出ステップによって検出された余裕値を所定値以上に維持してモータに供給する電力を制御する。
【００３８】
第１４の発明によれば、モータに供給可能な電源能力に対して所定値以上の余裕を持った状態でモータを制御することによって、モータを駆動する回路等を正常に動作させ、モータの速度低下を抑制するエラー信号によって加速トルク等を常に加えることが可能で、安定な速度制御を実現することができる。つまり、モータを駆動するための回路の動作余裕やモータの回転速度変動等を考慮した回転速度に制御することによって、モータの安定な制御を実現することができる。
【００３９】
第１５の発明は、第１４の発明に従属する発明であって、余裕値検出ステップは、モータに電力を供給する電源の出力電圧とモータの端子電圧との電位差を検出することによって、余裕値を検出し、モータ制御ステップは、余裕値検出ステップで検出した電位差を予め設定された制御電位差以上に維持してモータに供給する電流を制御する。
【００４０】
第１６の発明は、第１４の発明に従属する発明であって、モータに電力を供給する電源に、モータへの出力電圧をモータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換してモータに電力を供給するスイッチングレギュレータが含まれている場合、余裕値検出ステップは、スイッチングレギュレータに入力される電圧と駆動電圧との電位差を検出することによって、余裕値を検出し、モータ制御ステップは、余裕値検出ステップで検出した電位差を予め設定された制御電位差以上に維持してモータに供給する電流を制御する。
【００４１】
第１７の発明は、第１４の発明に従属する発明であって、モータに電力を供給する電源に、モータへの出力電圧をモータの端子電圧以上で、かつ入力される電圧以下の駆動電圧に変換してモータに電力を供給するスイッチングレギュレータが含まれている場合、余裕値検出ステップは、駆動電圧とモータの端子電圧との電位差を検出することによって、余裕値を検出し、モータ制御ステップは、余裕値検出ステップで検出した電位差を予め設定された制御電位差以上に維持してモータに供給する電流を制御する。
【００４２】
第１８の発明は、第１５乃至１７の発明に従属する発明であって、モータ制御ステップは、モータを加速回転させることによって電位差が制御電位差に到達した場合、モータに供給する電流を制限することによってモータを定常回転に制御する。
【００４３】
第１９の発明は、第１５乃至１７の発明に従属する発明であって、モータ制御ステップは、モータを加速回転させることによって電位差が制御電位差に到達した場合、モータに供給する電流を段階的に小さくしてさらにモータを加速回転させる。
【００４４】
第２０の発明は、第１５乃至１７の発明に従属する発明であって、モータ制御ステップは、予め設定された目標回転数までモータを加速回転させるとき、その加速回転中に電位差が制御電位差に到達した場合、モータに供給する電流を段階的に小さくして目標回転数までさらにモータを加速回転させる。
【００４５】
第２１の発明は、第１８乃至２０の発明に従属する発明であって、モータ制御ステップは、加速回転時にモータに加える加速トルクを、余裕値検出ステップで検出した電位差とモータの負荷抵抗およびトルク定数とを用いて演算し、当該加速トルクに基づいてモータに供給する電流を制御する。
【００４６】
第２２の発明は、第２１の発明に従属する発明であって、モータ制御ステップは、モータの負荷抵抗をＲａ、モータのトルク定数をＫｔ、電位差検出ステップで検出された電位差をＶｄ、制御電位差をＶｄ０とした場合、加速トルクＴｎを、Ｔｎ≦（Ｖｄ−Ｖｄ０）・Ｋｔ／Ｒａの関係を満たすように演算する。
【００４７】
第２３の発明は、第１４の発明に従属する発明であって、モータ制御ステップは、モータに加える加速／減速トルクに応じてパルス幅を変調したパルス幅変調信号に基づいて電力をモータに供給してモータの回転速度を制御する。
【００４８】
第２３の発明によれば、ディスクドライブなどで用いられているＰＷＭ駆動方式でモータを駆動する場合も、ＰＷＭ駆動による低消費電力でありながら最高回転速度で安定した制御を実現することができる。
【００４９】
第２４の発明は、第２３の発明に従属する発明であって、余裕値検出ステップは、余裕値をモータ制御ステップがモータに電力を供給している期間に検出する。
【００５０】
第２５の発明は、第２４の発明に従属する発明であって、余裕値検出ステップは、余裕値をモータ制御ステップがモータへの電力供給を停止する直前に検出する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成について説明する。なお、図１は、当該モータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００５２】
図１において、モータ制御装置１０は、ブラシレスＤＣモータ（以下、モータと記載する）１、ＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）検出器２、モータ電源供給回路３、モータ駆動回路４、速度制御部５、および電位差検出回路６を備えている。ここで、説明を具体的にするために、モータ１は、３相コイルのブラシレスＤＣモータとし、電流駆動方式で駆動される例を説明する。ＦＧ検出器２は、モータ１のロータに着磁されたＦＧパルスを検出し、その結果をＦＧ信号Ｓｆｇとして速度制御部５に出力する。モータ電源供給回路３は、モータ駆動回路４を介してモータ１に電力（電源電圧Ｖ３）を供給する。電位差検出回路６は、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３とモータ１から出力される電圧Ｖ１の最大値とを比較してその電位差情報Ｖｄを速度制御部５に出力する。速度制御部５は、具体的には、一般的なコンピュータシステムによって構成され、ＦＧ検出器２から出力されるＦＧ信号Ｓｆｇおよび電位差検出回路６から出力される電位差情報Ｖｄに基づいて、モータ駆動回路４に速度制御信号Ｓｃを出力し、モータ１の速度制御を行う。モータ駆動回路４は、モータ電源供給回路３から出力される電力（電源電圧Ｖ３）および速度制御部５から出力される速度制御信号Ｓｃを用いて、その速度制御信号Ｓｃで指示される加速あるいは減速トルクに応じた電流をモータ１に供給する。
【００５３】
次に、図２を参照して、モータ１、モータ駆動回路４、および電位差検出回路６について説明する。なお、図２は、モータ１、モータ駆動回路４、および電位差検出回路６の回路図である。
【００５４】
図２において、モータ１は、３相コイル１１〜１３を備えている。モータ駆動回路４は、モータ１を電流駆動方式で駆動し、３つのＰＮＰトランジスタ４１、３つのＮＰＮトランジスタ４２、モータ電流分配回路４３、および電流検出抵抗４４を備えている。電位差検出回路６は、抵抗６１、抵抗６２、ＰＮＰトランジスタ６３、および３つのダイオード６４を備えている。
【００５５】
モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子は、それぞれ別のＰＮＰトランジスタ４１およびＮＰＮトランジスタ４２のコレクタと接続する。そして、３相コイル１１〜１３の各端子は、全てモータ電流分配回路４３とも接続する。ＰＮＰトランジスタ４１およびＮＰＮトランジスタ４２のベースは、全てモータ電流分配回路４３と接続する。ＰＮＰトランジスタ４１のエミッタは、全てモータ電源供給回路３と接続し、上記電源電圧Ｖ３が入力する。ＮＰＮトランジスタ４２のエミッタは、全てモータ電流分配回路４３と接続し、また、電流検出抵抗４４を介して接地されている。また、モータ電流分配回路４３には、速度制御部５から速度制御信号Ｓｃが入力される。このようなモータ駆動回路４の回路構成によって、モータ駆動回路４は、モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に、速度制御信号Ｓｃに基づいて電流駆動方式でモータ１の回転位相に応じて、その加速あるいは減速トルクに相当する電流を供給する。なお、モータ駆動回路４における詳細な動作の説明については、後述する。
【００５６】
モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子は、さらに、それぞれ別のダイオード６４のアノードとも接続している。ダイオード６４のカソードは、全てＰＮＰトランジスタ６３のベースと接続する。ＰＮＰトランジスタ６３のエミッタには、抵抗６１を介してモータ電源供給回路３と接続され、上記電源電圧Ｖ３が抵抗６１を介して入力される。ＰＮＰトランジスタ６３のコレクタは、抵抗６２を介して接地され、また、ＰＮＰトランジスタ６３のコレクタから電位差情報Ｖｄが速度制御部５に出力される。このような電位差検出回路６の回路構成によって、電位差検出回路６は、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３およびモータ１の３相の各端子から出力される電圧Ｖ１の最大値とを比較して、電位差情報Ｖｄを速度制御部５へ出力する。なお、電位差検出回路６における詳細な動作については、後述する。
【００５７】
次に、図３を参照して、速度制御部５について説明する。なお、図３は、速度制御部５の構成を示す機能ブロック図である。
【００５８】
図３において、速度制御部５は、上述したように具体的には一般的なコンピュータシステムで構成され、速度検出部５１、速度誤差演算部５２、および電位差比較部５３を有している。速度検出部５１は、ＦＧ検出器２から出力されるＦＧ信号Ｓｆｇに含まれるＦＧパルスの周期（または、周波数）を計測することによって、モータ１の回転速度を検出し、その速度情報を速度誤差演算部５２に出力する。電位差比較部５３は、電位差検出回路６から出力される電位差情報Ｖｄを受け取り、予め設定された目標電位差Ｖｄ０と比較した結果に基づいて、速度誤差演算部５２に加速度指示を出力する。速度誤差演算部５２は、速度検出部５１から出力される速度情報と目標速度との速度誤差に基づいて、あるいは、電位差比較部５３から出力される加速度情報に基づいて、モータ駆動回路４に速度制御信号Ｓｃを出力する。なお、速度制御部５における詳細な動作については、後述する。
【００５９】
次に、本実施形態のモータ制御装置１０がモータ１を加速回転させる動作について説明する。まず、モータ１の加速回転の一例として、１回の加速で最高速回転状態まで加速する動作について説明する。なお、図４は上記加速回転を行うために速度制御部５が制御する動作手順を示すフローチャートであり、図５は図４の動作手順によるモータ端子電圧Ｖ１およびモータ１の回転速度の時間的推移を示すグラフである。以下の説明では、図１〜図３も随時参照して、上述したモータ駆動回路４および電位差検出回路６の動作についても説明する。
【００６０】
図４および図５において、速度制御部５の電位差比較部５３は、モータ１の起動開始と共に、モータ１を加速トルクＴ１で加速することを示す加速度情報を速度誤差演算部５２に出力し、速度誤差演算部５２は、当該加速度情報に基づいて、加速トルクＴ１をモータ１に加えるための速度制御信号Ｓｃをモータ駆動回路４へ出力する（ステップＳ１０）。
【００６１】
ここで、モータ１を加速トルクＴ１で加速するためには、モータ１の慣性モーメントに応じたトルクが必要であり、加速トルクＴ１に応じた電流がモータ１のコイル１１〜１３に回転位相に応じて供給される。ここで、モータ１のトルク定数をＫｔ、モータ１のコイル２相分の抵抗をＲａとすると、モータ１の端子電圧Ｖ１は、加速トルクＴ１に応じた電流の供給によって、Ｔ１・Ｒａ／Ｋｔ分増加する。モータ駆動回路４は、モータ電流分配回路４３によって上記ステップＳ１０で出力された速度制御信号Ｓｃを受け取り、モータ電源供給回路３から供給される電力（電源電圧Ｖ３）を用いて、モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に加速トルクＴ１に応じた電流を供給することによって、モータ１の端子電圧Ｖ１をＴ１・Ｒａ／Ｋｔ分増加させる（図５における時間０）。
【００６２】
そして、モータ１は、加速トルクＴ１で加速を開始するが、加速期間中には発電電圧が増加していくためにモータ１の端子電圧Ｖ１が徐々に増加していく。また、加速期間中に生じる速度変動による発電電圧の変動等によって、端子電圧Ｖ１が変動する（図５における時間０〜ｔ１）。このとき、電位差検出回路６は、モータ電源供給回路３から供給される電源電圧Ｖ３および端子電圧Ｖ１の電位差Ｖｄを監視しており、電位差情報Ｖｄとして速度制御部５に出力している。この電位差検出回路６から出力される電位差情報Ｖｄを用いて、速度制御部５の電位差比較部５３は、電位差Ｖｄと予め設定された目標電位差Ｖｄ０とを比較して、Ｖｄ≦Ｖｄ０か否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで予め設定される目標電位差Ｖｄ０は、例えば、モータ駆動回路４のＰＮＰトランジスタ４１のコレクタ−エミッタ間電圧が飽和することなく正常に動作する電圧が設定される。
【００６３】
そして、電位差比較部５３は、上記ステップＳ１１でＶｄ＞Ｖｄ０の場合、上記ステップＳ１０に戻って、モータ１を加速トルクＴ１で加速することを示す加速度情報の出力を継続する。一方、電位差比較部５３は、上記ステップＳ１１でＶｄ≦Ｖｄ０の場合、モータ１を加速トルク０で現在の回転速度を保持することを示す加速度情報を速度誤差演算部５２に出力し（ステップＳ１２）、速度誤差演算部５２は、当該加速度情報に基づいて、現時点の回転速度を目標回転速度に設定する（ステップＳ１３）。ここで、速度検出部５１は、ＦＧ検出器２から出力されるＦＧ信号Ｓｆｇに含まれるＦＧパルスの周期（または、周波数）を計測することによって、モータ１の回転速度を検出し、その速度情報を速度誤差演算部５２に出力している。速度誤差演算部５２は、上記ステップＳ１３で設定した目標回転速度と上記速度情報とを比較して、モータ１が定常回転速度になるようにモータ駆動回路４へ速度制御信号Ｓｃを出力し（ステップＳ１４）、当該フローチャートによる動作を終了する。上記ステップＳ１４での速度制御信号Ｓｃは、従来の技術でも説明したようにエラー信号であり、ＦＧパルスの周期が所定の周期より長い場合にはモータ１に加速トルクを加え、ＦＧパルスの周期が所定の周期より短い場合にはモータ１に減速トルクを加える信号である。
【００６４】
モータ駆動回路４は、モータ電流分配回路４３によって上記ステップＳ１４で出力された速度制御信号Ｓｃを受け取り、モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に対して加速トルクＴ１に応じた電流の供給を終了し、端子電圧Ｖ１がＴ１・Ｒａ／Ｋｔ分低下する。そして、上記ステップＳ１４で指示される加速または減速トルクに相当する電流をモータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に供給する（図５における時間ｔ１以降）。なお、モータ１の端子電圧Ｖ１は、定常回転速度で保持される期間においても発電電圧が発生しており、発電電圧の変動および速度制御部５から出力されるエラー信号によって生じるトルク変化等によって生じるトルク変化によって、端子電圧Ｖ１は変動する。
【００６５】
このように、上記ステップＳ１０〜１４で示される制御動作によって、モータ制御装置１０は、モータ１の最高回転速度状態においてもモータ１の端子電圧Ｖ１をモータ電源電圧Ｖ３と比較して低く制御した状態でモータ１を定常回転速度に安定させる（図５における時間ｔ１以降の状態）。これは、モータ電源供給回路３の電源能力に対して、余裕を維持した状態でモータ１を駆動しているためであり、上述の説明では当該電源能力に対する余裕値検出の一例として電位差Ｖｄを用いて検出している。この電位差Ｖｄを目標電位差Ｖｄ０以上に維持することによって、モータ制御装置１０は、モータ駆動回路４が正常に動作するようにモータ１の端子電圧Ｖ１を制御しており、モータ１が最高回転速度に近い状態でモータ１の速度低下に伴うエラー信号である加速トルクを発生することが可能となるため、高速回転状態でも安定な速度制御を実現することができる。
【００６６】
上述したモータ１の加速では、１回の加速で最高速回転状態まで加速する動作を説明したが、本発明のモータ制御装置１０は、さらに高速にモータ１を回転させることも可能である。以下、本実施形態のモータ制御装置１０がモータ１を加速回転させる動作の他の例として、予め目標回転数を設定して複数回の加速で目標回転数までモータ１を加速する動作について説明する。なお、図６は上記加速回転を行うために速度制御部５が制御する動作手順を示すフローチャートであり、図７は図６の動作手順によるモータ端子電圧Ｖ１およびモータ１の回転速度の時間的推移を示すグラフである。
【００６７】
図６および図７において、速度制御部５の電位差比較部５３は、当該加速動作の動作制御を示すフローチャートにおける一時変数ｎ（ｎは、自然数）を初期化するために、一時変数ｎを１に設定する（ステップＳ２０）。そして、次のステップに処理を進める。
【００６８】
次に、電位差比較部５３は、モータ１の起動開始と共に、モータ１を加速トルクＴｎで加速することを示す加速度情報を速度誤差演算部５２に出力し、速度誤差演算部５２は、当該加速度情報に基づいて、加速トルクＴｎをモータ１に加えるための速度制御信号Ｓｃをモータ駆動回路４へ出力する（ステップＳ２１）。ここで、電位差比較部５３が選択する加速トルクＴｎは、上述した一時変数ｎで制御されるが、後述するステップによってｎが大きくなると漸減的に小さいトルクが選択される。
【００６９】
ここで、上述と同様に、モータ１を加速トルクＴｎで加速するためには、モータ１の慣性モーメントに応じたトルクが必要であり、加速トルクＴｎに応じた電流がモータ１のコイル１１〜１３に回転位相に応じて供給される。ここで、モータ１のトルク定数をＫｔ、モータ１のコイル２相分の抵抗をＲａとすると、モータ１の端子電圧Ｖ１は、加速トルクＴｎに応じた電流の供給によって、Ｔｎ・Ｒａ／Ｋｔ分増加する。モータ駆動回路４は、上記ステップＳ２１で出力された速度制御信号Ｓｃを受け取り、モータ電源供給回路３から供給される電力（電源電圧Ｖ３）を用いて、モータ電流分配回路４３によってモータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に加速トルクＴｎに応じた電流を分配する。なお、後述するステップでは、速度制御信号Ｓｃによって指示される加速トルクＴｎが上記一時変数ｎが更新される毎に変更されるが、その場合、モータ駆動回路４がその加速トルクＴｎに応じてモータ１に供給する電流を変更するため、モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子の電圧Ｖ１は、Ｔ１・Ｒａ／Ｋｔ→Ｔ２・Ｒａ／Ｋｔ→Ｔ３・Ｒａ／Ｋｔ…のように増加量が変化する（図７における時間０〜ｔ３）。なお、上述したように、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞…であるため、端子電圧Ｖ１の増加量は、Ｔ１・Ｒａ／Ｋｔ＞Ｔ２・Ｒａ／Ｋｔ＞Ｔ３・Ｒａ／Ｋｔ＞…となる。
【００７０】
ここで、速度検出部５１は、ＦＧ検出器２から出力されるＦＧ信号Ｓｆｇに含まれるＦＧパルスの周期（または、周波数）を計測することによって、モータ１の回転速度を検出し、その速度情報を速度誤差演算部５２に出力している。速度誤差演算部５２は、予め設定されている目標回転速度と上記速度情報とを比較して、モータ１の回転速度が上記目標回転速度に到達したか否かを判断する（ステップＳ２２）。上記ステップＳ２２で、モータ１が上記目標回転速度に到達していない場合、次のステップＳ２３に処理を進め、上記目標回転速度に到達している場合、次のステップＳ２５に処理を進める。
【００７１】
上記ステップＳ２１の指示によって、モータ１は、加速トルクＴｎで加速をしているが、加速期間中には発電電圧が増加していくためにモータ１の端子電圧Ｖ１が徐々に増加していく。また、加速期間中に生じる速度変動による発電電圧の変動等によって、端子電圧Ｖ１が変動する（図７における時間０〜ｔ３）。このとき、電位差検出回路６は、モータ電源供給回路３から供給される電源電圧Ｖ３および端子電圧Ｖ１の電位差Ｖｄを監視しており、電位差情報Ｖｄとして速度制御部５に出力している。ステップＳ２３では、この電位差検出回路６から出力される電位差情報Ｖｄを用いて、電位差比較部５３は、電位差Ｖｄと予め設定された目標電位差Ｖｄ０とを比較して、Ｖｄ≦Ｖｄ０か否かを判断する。ここで予め設定される目標電位差Ｖｄ０は、例えば、モータ駆動回路４のＰＮＰトランジスタ４１のコレクタ−エミッタ間電圧が飽和することなく正常に動作する電圧が設定される。そして、電位差比較部５３は、上記ステップＳ２３でＶｄ＞Ｖｄ０の場合、上記ステップＳ２１に戻って、モータ１を加速トルクＴｎで加速することを示す加速度情報の出力を継続する。一方、電位差比較部５３は、上記ステップＳ２３でＶｄ≦Ｖｄ０の場合、上記一時変数ｎを＋１して（ステップＳ２４）、上記ステップＳ２１に戻って、モータ１を更新された加速トルクＴｎで加速することを示す加速度情報を速度誤差演算部５２に出力して処理を継続する。
【００７２】
一方、上記ステップＳ２２において、モータ１の回転速度が上記目標回転速度に到達した場合、ステップＳ２５では、電位差比較部５３は、モータ１を加速トルク０で現在の回転速度を保持することを示す加速度情報を速度誤差演算部５２に出力する。そして、速度誤差演算部５２は、上記目標回転速度と速度検出部５１から出力される速度情報とを比較して、モータ１が定常回転速度になるようにモータ駆動回路４へ速度制御信号Ｓｃを出力し（ステップＳ２６）、当該フローチャートによる動作を終了する。このステップＳ２６での速度制御信号Ｓｃは、従来の技術でも説明したようにエラー信号であり、ＦＧパルスの周期が所定の周期より長い場合にはモータ１に加速トルクを加え、ＦＧパルスの周期が所定の周期より短い場合にはモータ１に減速トルクを加える信号である。
【００７３】
モータ駆動回路４は、モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に対して加速トルクＴｎに応じた電流の供給を終了し、端子電圧Ｖ１がＴｎ・Ｒａ／Ｋｔ分低下する。そして、上記ステップＳ２６で指示される加速または減速トルクに相当する電流をモータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に供給する（図７における時間ｔ３以降）。なお、モータ１の端子電圧Ｖ１は、定常回転速度で保持される期間においても発電電圧が発生しており、発電電圧の変動および速度制御部５から出力されるエラー信号によって生じるトルク変化等によって、端子電圧Ｖ１は変動する。
【００７４】
上記ステップＳ２０〜２６で示される制御動作によるモータ１の端子電圧Ｖ１および回転速度において、時間０〜ｔ１までの動作は、図５と同様である。その後、さらにモータ１の回転速度を加速させようとすると、時間ｔ１までは加速トルクＴ１でモータ１を加速してきたために、電位差Ｖｄが目標電位差Ｖｄ０と一致した時点で時間ｔ１以降は同じ加速トルクＴ１では加速できない（図７における時間ｔ１）。そこで、時間ｔ１以降は、加速トルクＴ１より小さい加速トルクＴ２に設定して、Ｔ２≦（Ｖｄ−Ｖｄ０）・Ｋｔ／Ｒａとなるまで２回目の加速トルクＴ２での加速を行い、ＶｄとＶｄ０とが一致した時点（図７における時間ｔ２）で、さらに加速トルクＴ２より小さい加速トルクＴ３に設定してＶｄとＶｄ０とが一致する時点（図７における時間ｔ３）まで同様の動作を続ける。以降、予め設定された目標回転速度に到達するまで、同様の動作を続ける。
【００７５】
このように、モータ１の回転速度を上げるための加速トルクＴｎを、Ｔｎ≦（Ｖｄ−Ｖｄ０）・Ｋｔ／Ｒａを満たす値に複数回設定することによって、段階的にモータ１の回転速度を加速することにより、回転速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータ１に加えることが可能な状態で、かつ、モータ１を最高回転速度に限りなく近い状態で安定した速度制御を実現することができる。これは、上記段階的にモータ１の回転速度を加速する場合も、モータ電源供給回路３の電源能力に対して、余裕を維持した状態でモータ１を駆動しているためであり、上述の説明でも当該電源能力に対する余裕値検出の一例として電位差Ｖｄを用いて検出している。この電位差Ｖｄを常に目標電位差Ｖｄ０以上に維持することによって、モータ制御装置１０は、モータ駆動回路４が正常に動作するようにモータ１の端子電圧Ｖ１を制御しており、モータ１が最高回転速度に限りなく近い状態でモータ１の速度低下に伴うエラー信号である加速トルクを発生することが可能となるため、高速回転状態でも安定な速度制御を実現することができる。
【００７６】
なお、当該実施形態に係るモータ制御装置１０では、電位差Ｖｄが目標電位差Ｖｄ０に到達したときに加速トルクを変更する説明をしたが、モータ１の端子電圧Ｖ１の変動の振幅をΔＶ１としたときに、電源電圧Ｖ３と端子電圧Ｖ１の平均値との電位差をＶｄとして、ＶｄがＶｄ０＋ΔＶ１に到達したときに、加速トルクを変更する処理をしてもかまわない。また、速度制御部５をコンピュータシステムで構成して説明したが、速度制御部５は、同様の機能を実現する回路で構成してもかまわない。
【００７７】
（第２の実施形態）
図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置の構成について説明する。なお、図８は、当該モータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００７８】
図８において、第２の実施形態に係るモータ制御装置２０は、第１の実施形態で説明したモータ制御装置１０に対して、スイッチングレギュレータ７が追加され、電位差検出回路６と回路構成が異なる電位差検出回路８が設けられている。他の機能ブロックについては、第１の実施形態と同様であるので、第２の実施形態における同一のブロックについては同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７９】
第２の実施形態に係るモータ制御装置２０は、モータ１、ＦＧ検出器２、モータ電源供給回路３、モータ駆動回路４、速度制御部５、スイッチングレギュレータ７、および電位差検出回路８を備えている。ＦＧ検出器２は、モータ１のロータに着磁されたＦＧパルスを検出し、その結果をＦＧ信号Ｓｆｇとして速度制御部５に出力する。モータ電源供給回路３は、電力（電源電圧Ｖ３）をスイッチングレギュレータ７および電位差検出回路８に出力する。スイッチングレギュレータ７は、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３とモータ１の端子電圧Ｖ１とが入力され、モータ１の端子電圧Ｖ１に基づいたモータ駆動電圧Ｖ１ａがモータ駆動回路４および電位差検出回路８へ出力される。電位差検出回路８は、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３とスイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧Ｖ１ａとを比較してその電位差情報Ｖｄを速度制御部５に出力する。速度制御部５は、具体的には、一般的なコンピュータシステムによって構成され、ＦＧ検出器２から出力されるＦＧ信号Ｓｆｇおよび電位差検出回路８から出力される電位差情報Ｖｄに基づいて、モータ駆動回路４に速度制御信号Ｓｃを出力し、モータ１の速度制御を行う。モータ駆動回路４は、スイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧Ｖ１ａおよび速度制御部５から出力される速度制御信号Ｓｃを用いて、その速度制御信号Ｓｃで指示される加速あるいは減速トルクに応じた電流をモータ１に供給する。
【００８０】
次に、図９を参照して、第１の実施形態と異なるスイッチングレギュレータ７および電位差検出回路８について説明する。なお、図９は、スイッチングレギュレータ７および電位差検出回路８の回路図である。
【００８１】
図９において、スイッチングレギュレータ７は、スイッチング回路７１、ＰＮＰトランジスタ７２、コイル７３、ダイオード７４、コンデンサ７５、および３つのダイオード７６を備えている。電位差検出回路８は、抵抗８１および８２、ＰＮＰトランジスタ８３、およびダイオード８４を備えている。
【００８２】
スイッチングレギュレータ７では、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３がＰＮＰトランジスタ７２のエミッタに入力される。ＰＮＰトランジスタ７２のコレクタは、ダイオード７４のカソードと接続されており、ダイオード７４を介して接地されている。さらに、ＰＮＰトランジスタ７２のコレクタは、コイル７３の一方側とも接続され、コイル７３の他方側がコンデンサ７５を介して接地される。また、コイル７３の他方側は、スイッチング回路７１、モータ駆動回路４、および電位差検出回路８とも接続されている。これらのコイル７３、ダイオード７４、およびコンデンサ７５によって、ＰＮＰトランジスタ７２のコレクタ出力は、波形整形されてコイル７３の上記他方側から出力される。モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子は、それぞれ別のダイオード７６のアノードと接続しており、ダイオード７６のカソードは、全てスイッチング回路７１に接続される。さらに、スイッチング回路７１には、コイル７３の上記他方側およびＰＮＰトランジスタ７２のベースと接続され、コイル７３の上記他方側の電圧とダイオード７６を介したモータ１の端子電圧Ｖ１とを比較して、互いの電位差が所定値になるようにＰＮＰトランジスタ７２のベース電流を流す時間を制御する。スイッチングレギュレータ７は、このような回路構成によって、モータ駆動回路４に含まれるＰＮＰトランジスタ４１が正常に動作するように、モータ１の端子電圧Ｖ１の最大値に対してやや高めの電圧を駆動電圧Ｖ１ａとしてコイル７３の上記他方側から出力する。なお、モータ１を低い回転数で動作させる場合、このスイッチングレギュレータ７を用いることによって、モータ１で消費する電力を抑えることができるというメリットがある。
【００８３】
電位差検出回路８では、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３およびスイッチングレギュレータ７のコイル７３の上記他方側から出力される駆動電圧Ｖ１ａが入力される。モータ電源供給回路３の電源電圧Ｖ３は、抵抗８１を介してＰＮＰトランジスタ８３のエミッタに入力する。また、スイッチングレギュレータ７の駆動電圧Ｖ１ａは、ダイオード８４のアノードに入力し、ダイオード８４を介してＰＮＰトランジスタ８３のベースに入力する。ＰＮＰトランジスタ８３のコレクタは、抵抗８２を介して接地され、ＰＮＰトランジスタ８３のコレクタから電位差Ｖｄとして、速度制御部５の電位差比較部５３へ出力される。電位差検出回路８は、このような回路構成によって、モータ電源供給回路３の電源電圧Ｖ３とスイッチングレギュレータ７の駆動電圧Ｖ１ａとの電位差Ｖｄを、速度制御部５の電位差比較部５３に出力する。
【００８４】
次に、第２の実施形態に係るモータ制御装置２０がモータ１を加速回転させる動作について説明する。第２の実施形態におけるモータ電源供給回路３から出力される電源電圧はＶ３、スイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧はＶ１ａであり、電位差検出回路８は、電圧Ｖ３およびＶ１ａの電位差をＶｄとして電位差比較部５３に出力している。この駆動電圧Ｖ１ａを、第１の実施形態で説明したモータ１の端子電圧Ｖ１と言い換えると、第２の実施形態に係るモータ制御装置２０の動作は、上記第１の実施形態で図４〜図７を用いて説明したモータ制御装置１０の動作と同様である。したがって、第２の実施形態では、モータ制御装置２０がモータ１を加速回転させる動作についての詳細な説明は省略する。なお、第２の実施形態では、スイッチングレギュレータ７が、モータ駆動回路４に含まれるＰＮＰトランジスタ４１に流れるコレクタ電流と確保すべきコレクタ−エミッタ間電圧とほぼ同じ駆動電圧Ｖ１ａを出力するように設計されている場合、モータ電源供給回路３の電源電圧Ｖ３に比べてスイッチングレギュレータ７の駆動電圧Ｖ１ａをやや低めに制御することによって、モータ１に対して安定した速度制御を行うことができる。
【００８５】
このように、第２の実施形態においては、モータ駆動回路４が正常に動作する限界電圧付近の駆動電圧Ｖ１ａを出力する設計になっているスイッチングレギュレータ７を使用する場合でも、モータ電源供給回路３の電源電圧Ｖ３およびスイッチングレギュレータ７の駆動電圧Ｖ１ａを比較して制御することによって、第１の実施形態と同様に、モータ１の回転速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータ１に加えることが可能な状態で、かつ、モータ１を最高回転速度に限りなく近い状態で安定した速度制御を実現することができる。これは、スイッチングレギュレータ７で変換されたモータ駆動回路４が正常に動作する限界電圧付近の駆動電圧を用いてモータ１の回転速度を加速する場合も、モータ電源供給回路３の電源能力に対して、余裕を維持した状態でモータ１を駆動しているためであり、上述の説明でも当該電源能力に対する余裕値検出の一例として電位差Ｖｄを用いて検出している。この電位差Ｖｄを常に目標電位差Ｖｄ０以上に維持することによって、モータ制御装置２０は、モータ駆動回路４が正常に動作するようにモータ１の端子電圧Ｖ１を制御しており、モータ１が最高回転速度に限りなく近い状態でモータ１の速度低下に伴うエラー信号である加速トルクを発生することが可能となるため、高速回転状態でも安定な速度制御を実現することができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
図１０を参照して、本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置の構成について説明する。なお、図１０は、当該モータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００８７】
図１０において、第３の実施形態に係るモータ制御装置３０は、第１の実施形態で説明したモータ制御装置１０に対してスイッチングレギュレータ７が追加されており、第２の実施形態で説明したモータ制御装置２０に対して電位差検出回路８と回路構成が異なる電位差検出回路６が設けられている。つまり、第３の実施形態に係るモータ制御装置３０は、第２の実施形態で説明したスイッチングレギュレータ７を用いて、第１の実施形態で説明した電位差検出回路６を設けて、各機能ブロックとの接続関係を変更している。他の機能ブロックについては、第１の実施形態と同様であるので、第３の実施形態における同一のブロックについては同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００８８】
第３の実施形態に係るモータ制御装置３０は、モータ１、ＦＧ検出器２、モータ電源供給回路３、モータ駆動回路４、速度制御部５、電位差検出回路６、およびスイッチングレギュレータ７を備えている。ここで、モータ１は、急峻な加速度が要求されるモータであるとする。ＦＧ検出器２は、モータ１のロータに着磁されたＦＧパルスを検出し、その結果をＦＧ信号Ｓｆｇとして速度制御部５に出力する。モータ電源供給回路３は、電力（電源電圧Ｖ３）をスイッチングレギュレータ７に出力する。スイッチングレギュレータ７は、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３とモータ１の端子電圧Ｖ１とが入力され、モータ１の端子電圧Ｖ１に基づいたモータ駆動電圧Ｖ１ａがモータ駆動回路４および電位差検出回路６へ出力される。電位差検出回路６は、モータ１の端子電圧Ｖ１の最大値とスイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧Ｖ１ａとを比較してその電位差情報Ｖｄを速度制御部５に出力する。速度制御部５は、具体的には、一般的なコンピュータシステムによって構成され、ＦＧ検出器２から出力されるＦＧ信号Ｓｆｇおよび電位差検出回路６から出力される電位差情報Ｖｄに基づいて、モータ駆動回路４に速度制御信号Ｓｃを出力し、モータ１の速度制御を行う。モータ駆動回路４は、スイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧Ｖ１ａおよび速度制御部５から出力される速度制御信号Ｓｃを用いて、その速度制御信号Ｓｃで指示される加速あるいは減速トルクに応じた電流をモータ１に供給する。
【００８９】
次に、図１１を参照して、第３の実施形態に係る電位差検出回路６およびスイッチングレギュレータ７について説明する。なお、当該実施形態に係る電位差検出回路６およびスイッチングレギュレータ７の回路構成については、第１あるいは第２の実施形態で説明したものと同一であるが、上述したように他のブロックとの接続関係が異なる。図１１は、電位差検出回路６およびスイッチングレギュレータ７の接続関係を示す回路図である。
【００９０】
図１１において、スイッチングレギュレータ７は、スイッチング回路７１、ＰＮＰトランジスタ７２、コイル７３、ダイオード７４、コンデンサ７５、および３つのダイオード７６を備えている。電位差検出回路６は、抵抗６１、抵抗６２、ＰＮＰトランジスタ６３、および３つのダイオード６４を備えている。
【００９１】
スイッチングレギュレータ７では、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３がＰＮＰトランジスタ７２のエミッタに入力される。ＰＮＰトランジスタ７２のコレクタは、ダイオード７４のカソードと接続されており、ダイオード７４を介して接地されている。さらに、ＰＮＰトランジスタ７２のコレクタは、コイル７３の一方側とも接続され、コイル７３の他方側がコンデンサ７５を介して接地される。また、コイル７３の他方側は、スイッチング回路７１、モータ駆動回路４、および電位差検出回路６とも接続されている。これらのコイル７３、ダイオード７４、およびコンデンサ７５によって、ＰＮＰトランジスタ７２のコレクタ出力は、波形整形されてコイル７３の上記他方側から出力される。モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子は、それぞれ別のダイオード７６のアノードと接続しており、ダイオード７６のカソードは、全てスイッチング回路７１に接続される。さらに、スイッチング回路７１には、コイル７３の上記他方側およびＰＮＰトランジスタ７２のベースと接続され、コイル７３の上記他方側の電圧とダイオード７６を介したモータ１の端子電圧Ｖ１とを比較して、互いの電位差が所定値になるようにＰＮＰトランジスタ７２のベース電流を流す時間を制御する。スイッチングレギュレータ７は、このような回路構成によって、モータ駆動回路４に含まれるＰＮＰトランジスタ４１が正常に動作するように、モータ１の端子電圧Ｖ１の最大値に対して、急峻な加速度に対応するために余裕のある大きな電圧を駆動電圧Ｖ１ａとしてコイル７３の上記他方側から出力する。なお、スイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧Ｖ１ａは、端子電圧Ｖ１の最大値に対して余裕のある大きな電圧であるが、モータ電源供給回路３から供給される電源電圧Ｖ３よりは低く制御されるため、このスイッチングレギュレータ７を用いることによって、モータ１で消費する電力を抑えることができるというメリットがある。
【００９２】
電位差検出回路６では、モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子がそれぞれ別のダイオード６４のアノードとも接続している。ダイオード６４のカソードは、全てＰＮＰトランジスタ６３のベースと接続する。ＰＮＰトランジスタ６３のエミッタには、抵抗６１を介してスイッチングレギュレータ７におけるコイル７３の上記他方側と接続され、上記駆動電圧Ｖ１ａが抵抗６１を介して入力される。ＰＮＰトランジスタ６３のコレクタは、抵抗６２を介して接地され、また、ＰＮＰトランジスタ６３のコレクタから電位差情報Ｖｄが速度制御部５に出力される。このような電位差検出回路６の回路構成によって、電位差検出回路６は、スイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧Ｖ１ａおよびモータ１の３相の各端子から出力される電圧Ｖ１の最大値とを比較して、電位差情報Ｖｄを速度制御部５へ出力する。
【００９３】
次に、第３の実施形態に係るモータ制御装置３０がモータ１を加速回転させる動作について説明する。第３の実施形態におけるモータ１の３相の各端子から出力される電圧はＶ１、スイッチングレギュレータ７から出力される駆動電圧はＶ１ａであり、電位差検出回路６は、電圧Ｖ１およびＶ１ａの電位差をＶｄとして電位差比較部５３に出力している。この駆動電圧Ｖ１ａを、第１の実施形態で説明したモータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３と言い換えると、第３の実施形態に係るモータ制御装置３０の動作は、上記第１の実施形態で図４〜図７を用いて説明したモータ制御装置１０の動作と同様である。したがって、第３の実施形態では、モータ制御装置３０がモータ１を加速回転させる動作についての詳細な説明は省略する。なお、第３の実施形態では、スイッチングレギュレータ７が、モータ駆動回路４に含まれるＰＮＰトランジスタ４１に流れるコレクタ電流と確保すべきコレクタ−エミッタ間電圧に対して大きく余裕のある駆動電圧Ｖ１ａを出力するように設計されている場合、モータ１の加速に伴い回転数が上がってスイッチングレギュレータ７の入力電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ１ａが等しくなったとしても、ＰＮＰトランジスタ４１のコレクタ−エミッタ間電圧を確保するように制御することによって、モータ１に対して安定した速度制御を行うことができる。
【００９４】
このように、第３の実施形態においては、モータ駆動回路４が正常に動作する限界電圧に対して、急峻なモータ１に対応するため余裕のある駆動電圧Ｖ１ａを出力する設計になっているスイッチングレギュレータ７を使用する場合でも、モータ１の端子電圧Ｖ１およびスイッチングレギュレータ７の駆動電圧Ｖ１ａを比較して制御することによって、第１の実施形態と同様に、モータ１の回転速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータ１に加えることが可能な状態で、かつ、モータ１を最高回転速度に限りなく近い状態で安定した速度制御を実現することができる。これは、スイッチングレギュレータ７で変換された急峻なモータ１に対応するため上記限界電圧に対して余裕のある駆動電圧を用いて、モータ１の回転速度を加速する場合も、モータ電源供給回路３の電源能力に対して、余裕を維持した状態でモータ１を駆動しているためであり、上述の説明でも当該電源能力に対する余裕値検出の一例として電位差Ｖｄを用いて検出している。この電位差Ｖｄを常に目標電位差Ｖｄ０以上に維持することによって、モータ制御装置２０は、モータ駆動回路４が正常に動作するようにモータ１の端子電圧Ｖ１を制御しており、モータ１が最高回転速度に限りなく近い状態でモータ１の速度低下に伴うエラー信号である加速トルクを発生することが可能となるため、高速回転状態でも安定な速度制御を実現することができる。
【００９５】
（第４の実施形態）
図１２を参照して、本発明の第４の実施形態に係るモータ制御装置の構成について説明する。なお、図１２は、当該モータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００９６】
図１２において、モータ制御装置４０は、モータ１、ＦＧ検出器２、モータ電源供給回路３、モータ１を回転駆動させるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）駆動回路１４、速度制御部１５、および電位差検出回路６を備えている。ここで、説明を具体的にするために、モータ１は、３相コイルのブラシレスＤＣモータとし、ＰＷＭ信号による電流駆動方式で駆動される例を説明する。ＦＧ検出器２は、モータ１のロータに着磁されたＦＧパルスを検出し、その結果をＦＧ信号Ｓｆｇとして速度制御部１５に出力する。モータ電源供給回路３は、ＰＷＭ駆動回路１４を介してモータ１に電力（電源電圧Ｖ３）を供給する。電位差検出回路６は、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３とモータ１から出力される電圧Ｖ１とを比較してその電位差情報Ｖｄを速度制御部１５に出力する。速度制御部１５は、具体的には、一般的なコンピュータシステムによって構成され、電位差検出回路６から出力される電位差情報Ｖｄに基づいて後述する検出タイミングで検出した電位差とＦＧ検出器２から出力されるＦＧ信号Ｓｆｇによって、ＰＷＭ駆動回路１４に速度制御信号Ｓｐｗｍを出力し、モータ１の速度制御を行う。ＰＷＭ駆動回路１４は、モータ電源供給回路３から出力される電力（電源電圧Ｖ３）および速度制御部１５から出力される速度制御信号Ｓｐｗｍを用いて、その速度制御信号Ｓｐｗｍで指示される加速あるいは減速トルクに応じた電流をモータ１に供給する。
【００９７】
次に、図１３を参照して、モータ１、ＰＷＭ駆動回路１４、および電位差検出回路６について説明する。なお、図１３は、モータ１、ＰＷＭ駆動回路１４、および電位差検出回路６の回路図である。
【００９８】
図１３において、モータ１は、３相コイル１１〜１３を備えている。ＰＷＭ駆動回路１４は、モータ１をＰＷＭ信号による電流駆動方式で駆動し、ＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３、ＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６、ダイオード１４７〜１５２、ＰＷＭ電流分配回路１６０、および電流検出抵抗４４を備えている。電位差検出回路６は、抵抗６１、抵抗６２、ＰＮＰトランジスタ６３、および３つのダイオード６４を備えている。
【００９９】
モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子は、それぞれ別のＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３およびＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６のコレクタと接続する。そして、３相コイル１１〜１３の各端子は、全てＰＷＭ電流分配回路１６０とも接続する。ＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３およびＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６のベースは、全てＰＷＭ電流分配回路１６０と接続する。ＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３のエミッタは、全てモータ電源供給回路３と接続し、上記電源電圧Ｖ３が入力される。ＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６のエミッタは、全てＰＷＭ電流分配回路１６０と接続し、また、電流検出抵抗４４を介して接地されている。また、ＰＷＭ電流分配回路１６０には、速度制御部１５から速度制御信号Ｓｐｗｍが入力される。このようなＰＷＭ駆動回路１４の構成によって、速度制御信号Ｓｐｗｍに基づいて、モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子に、ＰＷＭ電流駆動方式でモータ１の回転位相に応じて、その加速あるいは減速トルクに相当する電流を供給する。
【０１００】
モータ１の３相コイル１１〜１３の各端子は、さらに、それぞれ別のダイオード６４のアノードとも接続している。ダイオード６４のカソードは、全てＰＮＰトランジスタ６３のベースと接続する。ＰＮＰトランジスタ６３のエミッタには、抵抗６１を介してモータ電源供給回路３と接続され、上記電源電圧Ｖ３が抵抗６１を介して入力される。ＰＮＰトランジスタ６３のコレクタは、抵抗６２を介して接地され、また、ＰＮＰトランジスタ６３のコレクタから電位差情報Ｖｄが速度制御部１５に出力される。このような電位差検出回路６の回路構成によって、電位差検出回路６は、モータ電源供給回路３から出力される電源電圧Ｖ３およびモータ１の３相の各端子から出力される電圧Ｖ１の最大値とを比較して、電位差情報Ｖｄを速度制御部１５へ出力する。
【０１０１】
次に、図１４を参照して、モータ１のＰＷＭ駆動における電位差検出の動作について説明する。なお、図１４は、モータ１のＰＷＭ駆動における電位差検出の動作説明図である。
【０１０２】
図１４において、出力信号Ｉｕｂ１〜Ｉｕｂ３は、ＰＷＭ電流分配回路１６０からＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３に出力されるそれぞれのベース電流を示している。出力信号Ｉｕｂ１〜Ｉｕｂ３は、それらのハイレベルの期間に対応してそれぞれＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３がＯＮするものとし、それらのローレベルの期間に対応してそれぞれＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３がＯＦＦするものとする。出力信号Ｉｌｂ１〜Ｉｌｂ３は、ＰＷＭ電流分配回路１６０からＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６に出力されるそれぞれのベース電流を示している。出力信号Ｉｌｂ１〜Ｉｌｂ３は、それらのハイレベルの期間に対応してそれぞれＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６がＯＮするものとし、それらのローレベルの期間に対応してそれぞれＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６がＯＦＦするものとする。なお、これらの出力信号は、ＰＷＭ電流分配回路１６０によって、モータ１のロータ（図示せず）の回転位相に応じて、ＰＮＰトランジスタ１４１〜１４３あるいはＮＰＮトランジスタ１４４〜１４６をＯＮするタイミングが制御される。
【０１０３】
速度制御信号Ｓｐｗｍは、速度制御部１５からＰＷＭ電流分配回路１６０に出力されるＰＷＭ信号であり、モータ１に印加するトルクが大きい場合にはハイレベルの期間が長くなり、モータ１に印加するトルクが小さい場合にはハイレベルの期間が短くなる。出力信号Ｉｌｂ１〜Ｉｌｂ３は、速度制御信号Ｓｐｗｍと同期して図１４に示すようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。例えば、期間ｔ１０で示すように、ＰＮＰトランジスタ１４２がＯＮ（つまり、出力信号Ｉｕｂ２がハイレベル）している期間で、かつＮＰＮトランジスタ１４４がＰＷＭ駆動によりＯＮ／ＯＦＦ（つまり、出力信号Ｉｌｂ１がハイ／ローレベル）を行っている期間に注目する。上記期間ｔ１０において、ＮＰＮトランジスタ１４４をＯＮすることによってモータ１に電力を供給している。このときの電位差情報Ｖｄは、ＰＮＰトランジスタ１４２がＯＮしているため、電源電圧Ｖ３およびモータ１（具体的にはコイル１２）の端子電圧Ｖ１の電位差を示している。つまり、この端子電圧Ｖ１を端子電圧Ｖ１ａとすると、このときの電位差情報Ｖｄの最大値は、図１４に示すようにＶ３−Ｖ１ａとなる。一方、上記期間ｔ１０において、ＮＰＮトランジスタ１４４をＯＦＦすることによって、端子電圧Ｖ１＞電源電圧Ｖ３（つまり、モータ１が発電）となり、ダイオード１４８を介してモータ電源供給回路３が有するコンデンサ（図示せず）に電力が回生される。つまり、このときのモータ１（コイル１２）の端子電圧Ｖ１は、電源電圧Ｖ３＋ダイオード１４８が有する順方向電圧印加時の降下電圧ＶＦとなる。つまり、この端子電圧Ｖ１を端子電圧Ｖ１ｂとすると、このときの電位差情報Ｖｄの最小値は、図１４に示すようにＶ３−Ｖ１ｂとなる。このように、ＰＷＭ信号を用いたモータ駆動方式の場合、電位差情報Ｖｄは、速度制御信号Ｓｐｗｍのパルス幅に応じて、その電位差が変化することになる。
【０１０４】
上述したように、電位差検出回路６は、モータ電源供給回路３から供給される電源電圧Ｖ３および端子電圧Ｖ１の電位差を監視しており、電位差情報Ｖｄとして速度制御部１５に出力している。つまり、速度制御部１５には、速度制御信号Ｓｐｗｍのパルス幅に応じて、その電位差が変化した電位差情報Ｖｄが入力することになる。例えば、速度制御部１５は、図１４に示すように速度制御信号Ｓｐｗｍの立ち下がりのタイミングｔｄｅｔで検出して、そのタイミングｔｄｅｔにおける電位差情報Ｖｄを用いる。上記タイミングｔｄｅｔに対応する電位差情報Ｖｄは、上述した最大値Ｖ３−Ｖ１ａを示している。このような速度制御信号Ｓｐｗｍの立ち下がりのタイミングｔｄｅｔ毎の電位差情報Ｖｄのみを演算に用いることによって、速度制御部１５は、モータ１に電力を供給している期間における電源電圧Ｖ３および端子電圧Ｖ１の最大値を比較することができ、モータ電源供給回路３の上記コンデンサに電力を回生している電圧等を除外することができる。そして、速度制御部１５は、電位差検出回路６から出力される上記電位差情報Ｖｄから上記タイミングｔｄｅｔ毎に対応する電位差情報Ｖｄを抽出して、予め設定された目標電位差Ｖｄ０とを比較し、第１の実施形態と同様にしてモータ１の回転速度を制御する。ここで予め設定される目標電位差Ｖｄ０は、例えば、モータ駆動回路４のＰＮＰトランジスタ４１のコレクタ−エミッタ間電圧が飽和することなく正常に動作する電圧が設定される。なお、第４の実施形態における速度制御部１５が行う回転速度制御の方法は、第１の実施形態で説明した速度制御部５と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、第４の実施形態における速度制御部１５も、コンピュータシステムで構成して説明したが、速度制御部１５は、同様の機能を実現する回路で構成してもかまわない。
【０１０５】
このように、第４の実施形態においては、ＰＷＭ信号を用いたモータ駆動方式でも第１の実施形態と同様に、モータ１の回転速度変動を抑制するために生じる加速トルクをモータ１に加えることが可能な状態で、かつ、モータ１を最高回転速度に限りなく近い状態で安定した速度制御を実現することができる。また、第４の実施形態においても、第２の実施形態において説明したスイッチングレギュレータから出力される電圧とモータ電源供給回路から出力される電圧とを比較して電位差を検出する方式や第３の実施形態において説明したスイッチングレギュレータから出力される電圧とモータから出力される電圧とを比較して電位差を検出する方式が適用できることは言うまでもない。
【０１０６】
なお、本発明の第１〜第４の実施形態の説明において、モータ１をブラシレスＤＣモータとして説明したが、本発明は、ブラシレスＤＣモータに限らず交流モータやブラシ付きモータ等でも適用することができる。また、本発明の第１〜第４の実施形態の説明において、電流駆動方式でモータを制御し、その電源能力に対する余裕度を電位差によって検出する動作について説明したが、本発明は、電流駆動方式に限らず電圧駆動方式等でモータを制御する場合も適用することができる。この場合、上述した余裕値検出を、電源の電流量に対するモータ駆動に必要な電流量の差等を用いて検出すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置１０の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１のモータ１、モータ駆動回路４、および電位差検出回路６の回路図である。
【図３】図１の速度制御部５の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図３の速度制御部５がモータ１を１回の加速で最高速回転状態まで加速する動作を行うための動作手順を示すフローチャートである。
【図５】図４の動作手順によるモータ端子電圧Ｖ１およびモータ１の回転速度の時間的推移を示すグラフである。
【図６】図３の速度制御部５がモータ１を予め目標回転を設定して複数回の加速で目標回転までモータ１を加速する動作を行うための動作手順を示すフローチャートである。
【図７】図６の動作手順によるモータ端子電圧Ｖ１およびモータ１の回転速度の時間的推移を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置２０の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】図８のスイッチングレギュレータ７および電位差検出回路８の回路図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置３０の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】図１０の電位差検出回路６およびスイッチングレギュレータ７の回路図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るモータ制御装置４０の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】図１２のモータ１、ＰＷＭ駆動回路１４、および電位差検出回路６の回路図である。
【図１４】図１２のモータ１のＰＷＭ駆動における電位差検出の動作説明図である。
【図１５】従来のモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１…モータ
２…ＦＧ検出器
３…モータ電源供給回路
４…モータ駆動回路
５、１５…速度制御部
６、８…電位差検出回路
７…スイッチングレギュレータ
１０、２０、３０…モータ制御装置
１１、１２、１３、７３…コイル
１４…ＰＷＭ駆動回路
４１、６３、７２、８３、１４１〜１４３…ＰＮＰトランジスタ
４２、１４４〜１４６…ＮＰＮトランジスタ
４３…モータ電流分配回路
４４…電流検出抵抗
５１…速度検出部
５２…速度誤差演算部
５３…電位差比較部
６１、６２、８１、８２…抵抗
６４、７４、７６、８４、１４７〜１５２…ダイオード
７１…スイッチング回路
７５…コンデンサ
１６０…ＰＷＭ電流分配回路
【図１】
2004166477.tif 000003
【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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【図１５】
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