(57)【要約】本発明は、回転子を進めるために所定の電気サイクルに従って電源供給されるブラシレスモータ（１０）のための自動スイッチングを有する制御システムに関する。本発明の制御システムは、回転子の機械的位置をインクリメントコード化するデバイス（１５０）を形成する検出器デバイス（５０）に接続される、回転子の機械的位置を示すデバイス（１００）を備える。このシステムはまた、多数の固定子巻線への電源供給を調節する手段（３０）に接続された回転子の機械的位置のコード化信号を処理する手段（２０）を備えるモータ制御アセンブリも備える。回転子の機械的位置インジケータデバイスは、インクリメントコード化デバイス（１５０）が１電気サイクル中に同期信号を処理手段へ伝達するよう、固定子の電気サイクルの通過に対応する回転子の機械的位置のインジケータの少なくとも１つのシリーズ（１０１）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子（１１）と、該回転子を進めるために所定の電気サイクルで電源供給される複数の相巻線（１６）を有する固定子（１２）とを備えるブラシレスモータ（１０）の制御システムであって、該システムは、
回転子の機械的位置を示し、そのシャフト上に位置するインジケータデバイス（１００）と、
該インジケータデバイスから前記回転子の機械的位置を測定し、それと協動して前記回転子の機械的位置に対してインクリメンタルコーダデバイス（１５０）を形成する光学的検出器デバイス（５０）と、
複数の固定子巻線への電源供給を調整するレギュレータ手段（３０）に接続されるプロセッサ手段であって前記回転子の機械的位置をエンコードする信号を処理するプロセッサ手段（２０）を備えるモータ制御アセンブリと、
を備え、
前記システムは、前記回転子の機械的位置を示す前記インジケータデバイスが、前記固定子の電気サイクルの１周期と同じ数のモータステップに相当する周期性を有した、前記回転子の機械的位置のインジケータの少なくとも第１のシリーズ（１０１）を備えることと、前記インクリメンタルコーダデバイス（１５０）が、前記プロセッサ手段へ同期信号を伝達し、前記プロセッサ手段は、全ての電気サイクルについて電気サイクルの開始を前記回転子の機械的位置に同期させることと、を特徴とする、ブラシレスモータの制御システム。
【請求項２】
前記ブラシレスモータ（１０）は、ステッピングタイプのモータであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記レギュレータ手段（３０）は、前記プロセッサ手段（２０）へ、複数の固定子巻線に注入される電流の相オフセットに対応する信号（ＳＡＴ）を伝達し、それによって、実際の電流とその基準との間の遅延を修正できるようにすることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記インジケータデバイス（１００）は、前記第１のシリーズのインジケータの数よりも多い数の、前記回転子の機械的位置のインジケータの第２のシリーズ（１０２）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記インジケータデバイス（１００）は、ディスク（１０５）を備え、該ディスクでは、インジケータの各シリーズが、光学的検出器デバイス（５０）によって検出されるのに適した複数のマークのステップによって形成され、前記複数のマークは、前記ディスク（１０５）のシャフトの周りの円形バンド（１０１；１０２）に均一に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記ディスク（１０５）は、第１の円形バンドに配置され、かつ、前記モータの５０電気サイクルに対応する、第１の複数である５０セットのマーク（１０３、１０４）を備えることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ディスク（１０５）は、前記第１のバンドの近くの第２の円形のバンド（１０２）に均一に配置された第２の複数である５００セットのマーク（１０６、１０７）を備えることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のプロセッサ手段に接続され、かつ、モータ速度プロファイルを生成する手段および外部接続手段を含む、第２のプロセッサ手段（７０）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
各前記プロセッサ手段の１つもしくはそれぞれが、マイクロプロセッサによって構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
各前記プロセッサ手段の１つもしくはそれぞれが、専用の集積回路によって構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のプロセッサ手段（２０）は、前記インジケータ手段の位置と、前記回転子の機械的位置との間のオフセットを記憶する手段を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサ手段（２０）は、記憶された前記オフセットを考慮する間に、各電気サイクルを前記回転子の機械的位置に自動的に同期させることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサ手段（２０）は、同期を失うことを避けるために、速度プロファイルを追跡することによっても、あるいは前記回転子の機械的位置を追跡することによっても、自動的に実現される２つのモード間の切替えによってどちらでも動作することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、ブラシレスモータの制御に関する。本発明は、特に、同期を失わないようにするためにステッピングモータを自動的に同期させることができるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
ブラシレスタイプのモータは特にステッピングモータを含む。これらのモータは、通常、オープンループ構造であり、このことは、特にモータのシャフト上の負荷の大きな変化に耐えることができるようにモータを大きな逆トルクで動作させなければならないことを意味している。
【０００３】
意図された用途が何であろうと、モータの制御は、電圧によるものであろうと電流によるものであろうと、駆動された回転子の機械的位置がモータの内部に生成された磁界と一致する場合のみ、迅速で信頼できる調節が可能である。これらパラメータに応じたモータの極への電源供給を制御する特別なシステムなしに、この原則が当てはまることを保証するために、モータに印加される機械的負荷のトルクがモータから得られるトルクよりも小さくなければならないという理想的な条件の下でモータを動作させる必要がある。当然、この条件は、常に保証されているわけではなく、モータ制御の正確なモニタリングは、ステッピングモータの産業的用途においても最も本質的なことである。
【０００４】
このように、ブラシレスモータまたはステッピングタイプのモータの基本的な障害、すなわちモータの同期を失うという障害を修正するために、種々の解決策が考え出されてきた。
【０００５】
この解決策の１つとして、起こったことを動作の終わりに正確に検証するためにモータの動作をコピーするメンバーを使うことがある。このタイプのモニタリングは、安定していることを必要とする一定の用途、特に医療分野においては、満足行くものであるが、それでもなお、実際に起こった動作を機能的に検証するという解決策がまだあるが、これは、適用されたコマンドに対するモータの応答に遅れを導くことがあり、モータの同期が失われないということについては保証するものではない。
【０００６】
より手の込んだ解決策として、回転子の機械的位置を決定するために多極の同期レゾルバを使うセルフスイッチングによってモータを制御することがある。しかし、このシステムは、同期レゾルバおよびそれに関連する処理を実現することに著しく余分なコストがかかるという欠点がある。実現するとなると複雑であるこの解決策では、同期レゾルバおよび複雑なアナログ−ディジタル処理の電子部品を使う必要があるので、ステッピングモータを制御するシステムの使用コストが極めて増大する。さらに、この処理に関連するパスバンドは一般にそれほど大きくはなく、とりわけモータの見かけ上の「剛性(stiffness)」が低減する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（発明の目的および概要）
本発明は、上述の欠点を改善しようとするものであり、回転子の機械的位置と生成された磁界との間に迅速かつ信頼性のある同期を確保するブラシレスモータ制御システムを低コストで提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、回転子と、この回転子を進めるために所定の電気サイクルで電力が供給される複数の相巻線を有する固定子と、を備えるブラシレスモータのための制御システムによって達成される。このシステムは、回転子の機械的位置を示し、回転子のシャフト上に位置するインジケータデバイス(indicator device)と、インジケータデバイスから回転子の機械的位置を測定し、それと協動して回転子の機械的位置のためにインクリメンタルコーダデバイス(incremental coder device)を形成する検出器デバイスと、複数の固定子巻線への電力供給を調整するレギュレータ手段に接続された、回転子の機械的位置をエンコードする信号を処理するプロセッサ手段を備えるモータ制御アセンブリと、を備えており、このシステムは、回転子の機械的位置を示すインジケータデバイスが、１電気サイクル中の固定子の通過に対応する少なくとも１組の機械的位置のインジケータ(indication)を備え、それによって、インクリメンタルコーダデバイスは、全ての電気サイクルについてプロセッサ手段へ同期信号を伝達することを特徴とする。
【０００９】
それゆえ、本発明の位置インジケータデバイスは、どのようなブラシレスモータ上にも有利に実装することができ、プログラムされたプロセッサ手段もしくはハードワイヤードのプロセッサ手段と一緒に、モータ内に生成された磁界と回転子の機械的位置との間において迅速かつ信頼できる同期が可能である。これにより、完全に内蔵されかつ低コストなアセンブリで、制御された速度、位置あるいはトルクでの動作が可能なディジタルシャフトを実現することができる。
【００１０】
本発明の一実施例では、ブラシレスモータはステッピングモータである。
本発明の一態様では、レギュレータ手段はプロセッサ手段へ信号を伝達するが、この信号は、複数の固定子巻線へ注入された電流の相オフセットに対応する。
【００１１】
本発明の一実施例では、インジケータデバイスは、第１のシリーズのインジケータの数よりも多い、回転子の機械的位置の第２のシリーズのインジケータをさらに備える。
【００１２】
特に、インジケータデバイスは、光学的検出器によって検出されるのに適した複数のマークのステップによってインジケータの各組が形成されるディスクを備えるが、この複数のマークは、ディスクのシャフトの周りの円形バンドに均一に配置される。
【００１３】
本発明の特定の態様によれば、このディスクは、第１の円形バンドに配置され、モータの５０電気サイクルに対応する５０セットのマークを複数備える。
【００１４】
本発明の別の特定の態様によれば、このディスクは、第１のバンドに隣接する第２の円形バンドに配置される５００セットのマークを複数備える。
【００１５】
第１のプロセッサ手段に接続されるとともに、モータ速度プロファイルを生成する手段と外部接続手段とを含んだ、第２のプロセッサ手段をこのシステムさらに備えてもよい。
【００１６】
特に、プロセッサ手段は、マイクロプロセッサによって、もしくは、専用の集積回路によって、構成される。
【００１７】
本発明の特定の特徴によれば、第１のプロセッサ手段は、インジケータデバイスによる位置と回転子の機械的位置との間のオフセットを記憶するための手段を含む。この場合、プロセッサ手段は、記憶されたオフセットを考慮する間、各電気サイクルを回転子の機械的位置に自動的に同期させる。
【００１８】
本発明の特定の実施例においては、第１のプロセッサ手段は、速度プロファイルを追跡することによっても、あるいは、同期が失なわれることを防ぐために回転子の機械的位置を追跡することによっても、自動的に実現される２つのモード間の切替えによってどちらでも動作する。
【００１９】
（図面の簡単な説明）
本発明の他の特徴および利点は、限定的ではない例示である本発明の特定の実施例について、添付の図面を参照して、後述する説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（特定の実施例の詳細な説明）
以下に説明する本発明のシステムは、非常に普及しているタイプのブラシレスモータ、すなわち、図１に示すような、２００ステップを有するハイブリッド型ステッピングモータに関する。そうは言うものの、あらゆる他のタイプのステッピングモータもしくはブラシレスモータを、本発明のシステムに使うことができる。以下の説明を踏まえれば、当業者であれば、他のいくつかのタイプの電源もしくはその他のステップ数を有するステッピングモータもしくはブラシレスモータを備える変形例を考え出すことは困難ではないであろう。
【００２１】
モータ１０は、回転子部分１１の周りに固定子部分１２を備える。回転子１１は、５０歯（参照番号１３）をそれぞれが有する２つの円形ピースを備える。これら２つのピース間には永久磁石（図示せず）があり、これにより、一方のピース上にＳ極を、もう一方のピース上にＮ極を構成する。図１に見える回転子１１の部分は、２つのピースのうちの１つに相当する。これら２つのピースすなわち極ディスクは、電気角πによって相殺(offset)され、それゆえ、５０歯で、回転子は５０組の極に等しい。さらに、固定子は、５歯（参照番号１５）をそれぞれが所有する８個の極（参照番号１４）を有し、全体で４０歯となる。各極１４の周りには、コイル１６が巻かれている。結果として、電流が１組の固定子コイルを流れると、その結果極は、回転子の各端において、反対の極性の歯をそれぞれ引き付ける。それゆえ、回転子は、回転子の歯と固定子の歯との間の配置位置と同じ数の位置をとることができ、これが、１回転当たりのステップ数に相当する。結果として、この場合のモータ１０は、１回転あたり２００ステップを示すことになる。
【００２２】
ユニポーラモードもしくはバイポーラモードで、二相、三相もしくはそれより多い相で、あるいは、整数倍のステップ、ハーフステップもしくはマイクロステップで、のようにいずれでモータが動作しようと関係なく、モータは常に、ある方向もしくは他の方向の円順列で構成された電源供給のシーケンスを使って回転させられる。各シーケンスはいわゆる「電気」サイクルに対応し、三角法でいう円によって表すことができる。二相の場合、二相電流は電気角の正弦関数および余弦関数によって表され、その周期は電気サイクルに対応する。上述の実施例では、完全な１電気サイクルは４モータステップに対応し、その結果、機械角と電気角との間にある関係が存在することになり、より正確には、モータは１回転あたり２００ステップを備え、１電気サイクルは以下の機械角に相当する。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
速度、トルク、位置のいずれについても制御されるようにモータを駆動するため、回転子の機械的位置に同期して固定子相のコイルを制御することが肝心である。
【００２５】
多極の同期レゾルバを使うシステム、もしくは、絶対位置コーダを使うシステムにより、モータをセルフスイッチングモードで制御することができる。そうは言うものの、上述のようにこのようなシステムは比較的高価であり、正確な速度サーボ制御（特に高速域で）を実現するのに十分なパスバンドも、ステップダウンギアボックスを使うことなく正確な位置サーボ制御を実現するのに十分な剛性も、どちらも持ち合わせていない。
【００２６】
相が電気サイクル（この場合、４ステップモータに対応）内において励磁されるので、モータを使用している間はモータの適切な制御を維持するために、各電気サイクル中の同期を保証する位置にあることが必要である。モータが動作処理中に同期を失った場合、そのときはモータの機械的位置は、対応する電気サイクルともはや同期が取れていない。よって、電気サイクルのスケールでモータを実時間制御することは極めて重要になってくる。
【００２７】
この問題を改善するために、本発明は、プログラム可能なデバイスと、モータステップサイズの分解能よりも著しく大きい分解能で回転子の機械的位置を提供する役割を果たす特別なインクリメンタルコーダと、を一緒に使う処理を実行する。
【００２８】
このシステムで、電気的に生成された磁場と回転子の瞬間の位置との間で同期したセルフスイッチングに頼ることによってあらゆるステッピングモータを動作させることが可能である。
【００２９】
図２は本発明のシステムによる実施例を示す。本システムは、上述の構造のディスク１００とインクリメンタルコーダ１５０を形成する光学的検出器デバイス５０とを有するステッピングモータ１０と、マイクロコントローラのような第１のプロセッサデバイス２０と、電流レギュレータ３０と、一連の増幅器４０と、を主に備える。本発明の特別な設計を有する光ディスク１００は、モータ１０の回転子のシャフト９に固定される。光ディスク１００は、回転子ともに動くことが強いられており、固定子コイルを励磁することによって動き始める回転子と同じ角変位を示す。
【００３０】
本発明によって特別に設計されたディスク１００の構造を図３に示す。光ディスク１００は、円形ターンテーブル１０５によって構成されるが、このターンテーブル１０５は、その円周付近に配置された第１および第２の円形バンド１０１および１０２を有する。バンド１０１および１０２のそれぞれは、従来の光学的検出デバイスによって読み出されるのに適した交互性に特徴のあるマークを構成するパターンを備える。光学的検出は、直接的な透過によってもあるいは反射によっても、どのようなやり方でも実現することができる。検出器デバイスによって伝達された電気信号は、光信号の存在もしくは不存在に関係し得るものであり、あるいは存在および不存在の両方の組合せに関係し得るものである。検出器デバイスが直接的な透過によって動作するとき、ディスクの両側に配置された１組もしくはそれより多い組の発光素子／受光素子を備える。反射の場合は、発光素子およびこれに対応する受光素子は、ともにディスクの同じ側に配置される。
【００３１】
直接的な透過によって光を検出するために、ターンテーブル１０５は、不透明なマークが光ビームの透過を変調させる透明ディスクで構成してもよい。その代替例として、ターンテーブルは、開口部によって光ビームが透過することができるようにマークが構成された不透明ディスクによって構成してもよい。
【００３２】
反射によって光を検出するために、ディスクに配置されたマークは反射性があって、かつ、ディスクは不透明であってもよく、あるいはその逆でもよい。どちらの種類の検出についても、ターンテーブルを金属化技術によってもしくはフォトエッチング技術によって作ってもよい。
【００３３】
さらに、光学的検出技術を使う上述のインクリメンタルコーダは、磁気タイプの技術（ホール効果など）を使っても同じように作ることができる。
【００３４】
第１のバンド１０２もしくは１セットのマークは、所望の分解能でモータの回転子の相対的位置を与える従来のインクリメンタルコーダを提供する役割を果たす。
【００３５】
１セットのマークがデバイス５０のチャネルの１つの検出器メンバーの配列に現れるとき、このマークの通過に同期した信号を発行する。インクリメンタルコーダの２つのチャネルの検出器メンバーは、バンド１０２内のマークのピッチの４分の１によって相殺されるので、ディスクが動く間に生成される信号は直交し、相オフセットの方向はディスクの回転の方向に依存する。
【００３６】
マークのピッチＷは、所望の分解能に依存する。示した実施例では、使われた分解能は、１ステップあたり１０マイクロステップ、すなわちマーク１０６が５００個あると仮定するとモータの１回転あたり２０００マイクロステップである。
【００３７】
インクリメンタルコーダは、マークごとに４つの遷移が生じるようにデコードすることができるので、マークＷのピッチは、以下のようになる。
【００３８】
【数２】
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【００３９】
マークの実際の構造（幅、高さ、光学的半径、…）は、商業的に入手可能である、使用される検出器メンバー５０の特定のモデルに合わせられる。
【００４０】
第２のバンド１０１もしくはマークのセットは、回転子が実際に動くときの固定子の電気サイクルの相を決定する役割を果たす。したがって、このバンド１０１は、図示された実施例では、電気サイクルの周期のような、４モータステップに対応する周期のパターンを備える。
【００４１】
このように、モータは１回転あたり２００ステップを有し、１電気サイクルは４ステップを有しているので、ディスク上のパターン１０３の数は５０であり、ディスク全周上に７．２度ピッチ離れて位置している。
【００４２】
はじめに説明したバンドについては、バンド１０１（もしくはマークのセット）の実際の構造は、使用される検出器メンバー５０の特定のモデルに合わせられており、したがって、メンバーの機能に応じて種々の形状をとってもよい。
【００４３】
図４は、バンド１０１および１０２のパターンの各位置の例を示す。使用されるパターンの実際の形状は、使用される検出器メンバー５０の検出特性に依存する。
【００４４】
１電気サイクルごとに１０の遷移を有するバンドを持つことは、単なる選択の問題であり、１２、１６もしくは２４の遷移も同じように適している。１サイクルごとに１０の遷移のものを選択すると、高速域における大きすぎる獲得周波数によって電子部品にペナルティーを科す(penalize)ことなくモータにおける負荷角(load angle)を最適化することができるのに十分な細かさの電気角を提供する。
【００４５】
本発明による方法で設計されたディスク１００を、例えば標準の３チャネル光学コーダフォーク(optical coder fork)のような、従来の光学的検出器デバイスで使うことができる。
【００４６】
それゆえ、光学的検出器デバイス５０に関連する本発明の光ディスク１００は、全ての電気サイクルについて可能である同期化について、電気サイクルの１０分の１以内で回転子の機械的位置を決定する役割を果たす３チャネルインクリメントコーダに関して低コストの解決策を提供する。
【００４７】
図５は、光学的検出器デバイス５０を含みかつ５個の出力ピンを有するインクリメンタルコーダ１５０を示す。図６を参照すると、ピン２はバンド１０１のパターンを読み込んで１電気パルスに相当する「ゼロパルス」信号を発するが、ピン３および５はバンド１０２を読み込んで「チャネルＡ」および「チャネルＢ」で表される直交する２つの信号をそれぞれ発する。これら２つの信号を、マイクロコントローラ内にプログラムされた従来のデコーダ機能を使ってカウントアップおよびカウントダウンすることによって、回転子の機械的位置を決定することができる。
【００４８】
負荷角を測定するために、機械的位置の値は、モータコイルに流れる電流に直接リンクする磁界の位置の値と比較される。磁界の位置は、「電気的な」位置として呼ばれる。従来のブラシレスもしくはセルフスイッチ動作とは異なり、この角は、９０度（あるいはブレーキに対しては−９０度）を強いない。この角が＋９０度（あるいは−９０度）を超える場合、電気的な位置は、ステップクロックによってはインクリメント（あるいはデクリメント）されないが、コーダからのパルスによって与えられる機械的位置に制限される。この解決策は、回転子が同期を失わないことを確保する。なぜなら、固定子の磁界は、回転子のずっと前方に（あるいは、ブレーキ中はずっと後方に）ありすぎることはできないからである。
【００４９】
本発明のシステムの動作を、再び図２を参照して次に説明する。
【００５０】
レギュレータ３０を介して固定子コイルへの電源供給を制御するマイクロコントローラ２０は、上述のようにコーダ１５０によって発せられた３つの信号「チャネルＡ」、「チャネルＢ」および「ゼロパルス」を受信する。これらの信号は、１電気サイクルあたり、図６に示されるような波形を有する。処理後は、マイクロコントローラ２０は、２つの電圧制御信号「ＳＣＯＳ」および「ＳＳＩＮ」の形でコイルに電源供給するため、レギュレータ３０に情報を送る。信号「ＳＳＩＮ」および「ＳＣＯＳ」は、モータの２相に対して望まれる電流の振幅を示し、その信号の形は正弦波である。結果生じる電気ベクトルの項は上述の電気角に等しく、コーダによって与えられる機械的位置に比例する相オフセットは、上述のように制御される。
【００５１】
図２に示されたレギュレータ３０は、ユニポーラモードでモータを駆動する４個の出力増幅器４０に接続されたチョッパレギュレータである。
【００５２】
線形レギュレータすなわちバイポーラモード駆動を用いることも同じく可能である。
【００５３】
出力Ｓ1およびＳ2は、第１の相に対して、正方向がＳ1、負方向がＳ2である電流振幅を表す。チョッパレギュレータに対しては、これらの信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）タイプである。線形レギュレータに対しては、これらはアナログ信号である。同様に、信号Ｓ3およびＳ4は、モータの第２の相に関係する。図７は、飽和を避けた、アナログ表現による１電気サイクルにわたる信号の形を示しているが、これらの形は、モータの相に注入される電流に一致する。
【００５４】
電流は、測定された機械的位置の関数としてコイルに注入され、それゆえ、本発明のディスクで、多くても４モータステップの１電気サイクルおきに同期をとることができ、絶対コーダあるいは、外部制御デバイスに接続された同期レゾルバに対してリソースを有することなしに達成することが可能である。
【００５５】
本発明によるモータを制御することで、モータの実際の利用の際に多くの利点をもたらす。
【００５６】
モータのスイッチがオンされたとき、マイクロコントローラは、ゼロパルスが検出されるまでに同期に関係なく最初に回転子の駆動動作を初期化することができる。一度ゼロパルスが検出されると、マイクロコントローラは、電気サイクルの開始を回転子の機械的位置に同期させることができる。その結果、このシステムで、モータのスイッチがオンされたとき最大４ステップ以内で同期が生じる。これは、モータがスイッチオンされるごとに回転子の初期化（振動、速度の安定化、…）を特別に実行する必要性を避け、モータシャフトに作用する力があるときでさえも同期が生じることを保証する。
【００５７】
さらに、モータの自己誘導のために、各遷移時に、コイルには急激には電流は確立されない。その結果、磁界はこれに相応して遅れる。この遅れを修正するために、レギュレータ３０は、固定子コイルに注入される電流の遅れをイメージした「ＳＡＴ」信号を発行するが、これは磁界の遅れを測定する役割を果たす。
【００５８】
その結果、この遅れを補償するために、特に速度が上がるにつれ、システムは、コーダのゼロパルス信号をレギュレータからのＳＡＴ信号と比較することによって電流の進み修正(advance correction)をすることができる。これにより、モータのモデルや使用される電源電圧に自動的に適応する制御信号ＳＳＩＮおよびＳＣＯＳに、対応する進みを適用することによって、電気の相のオフセットを自動的に修正することができる。マイクロコントローラは、ＳＡＴ信号およびゼロパルス信号を用いることによって、注入される電流の遅れを測定する。この測定から、ディジタル回路は、２つの信号ＳＡＴおよびゼロパルスを一致させるために制御信号ＳＳＩＮおよびＳＣＯＳに与えるべき値を推定する。この相修正は、負荷角を適切に制御するためのループよりもゆっくりであるサーボ制御ループによって処理される。
【００５９】
本発明のシステムの別の利点は、インクリメンタルコーダ１５０を、特別な措置を講ずることなく、モータのシャフト上に実装することができることである。工場では、マイクロコントローラ２０が、光コーダと固定子の磁界と（ゼロ負荷において固定子の機械的位置と一致する）の間の相オフセットを測定するのに使われ、その後、測定された値によって、ゼロパルス信号を相殺する。測定されたオフセットは、必要な修正でコーダからマイクロコントローラが受け取る信号を処理することができるマイクロコントローラのプログラムによりメモリに記憶される。この方法により、どんな機械的セッティングも必要とすることなく、モータ上にコーダおよびそのアセンブリの組立てを低コストで実行することができる。
【００６０】
上述の種々のステップは、マイクロコントローラに記憶されたプログラムコードによって実現できる。それにもかかわらず、マイクロコントローラを用いることは本質的ではない。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）も用いることができる。この場合、本発明で用いられ、マイクロコントローラにプログラムされ記憶された処理機能の全ては、この機能を実行する特定のハードワイヤードである修正回路内に実現される。
【００６１】
さらに、第２のプロセッサ手段７０を、本発明のシステムにおいて提供してもよい。この第２のプロセッサ手段は、バスを介して第１のプロセッサ手段２０に接続され、特定のプログラミング速度プロファイル「ＰＶ」もしくはモータに対する軌跡(trajectories)「ＴＲＪ」によって生成する役割を果たす。このプロセッサ手段は、Ｖ２４シリアル接続手段、アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）、および外部デバイスと通信する種々の入出力などを必要に応じて有する。
【００６２】
第２の処理手段および、可能ならレギュレータ手段も、同じマイクロプロセッサもしくはＡＳＩＣに、第１のプロセッサ手段２０として集積化することができる。
【００６３】
本発明の制御システムを用いて、同期は、電気サイクル上のどこでも位置させることができる。回転子に関係してインジケータデバイス１００の機械的セッティングを実行する必要はない。最後に、高速度において固定子の巻線に電流を確立することに含まれる遅れは、プロセッサ手段２０によって管理される相進みシステム(phase advance system)によって自己適応法(self-adaptive manner)によって補償される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】２００ステップを有するハイブリッド型ステッピングモータの断面図である。
【図２】本発明の実施例の概略的な回路図である。
【図３】本発明の実施例における光ディスクの概略図である。
【図４】図３に示した円形バンドの展開図である。
【図５】本発明の実施例のインクリメンタルコーダデバイスを示す図である。
【図６】光ディスク上の光学的検出器デバイスによって生成された信号を示す線図である。
【図７】１電気サイクル間中のモータの巻線における電流の種々の状態を示す線図である。
【図２】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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