(57)【要約】【課題】位置制御や速度制御における誤差変動を抑制することを目的としている。【解決手段】複数相のコイルを備えるモータを駆動するモータ制御装置であって、位相の異なるベクトルの長さを示す複数の値を含む第１の出力指令値であって、前記モータを駆動させる前記第１の出力指令値が示す出力が、前記モータ制御装置の電源電圧を超えないように、前記第１の出力指令値を制限した第２の出力指令値を出力するリミット部を備え、前記第２の出力指令値を合成した第２の出力指令ベクトルは、前記第１の出力指令値を合成した第１の出力指令ベクトルと同一、もしくは位相は同一かつ長さが異なるベクトルである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のコイルを備えるモータを駆動するモータ制御装置であって、
位相の異なるベクトルの長さを示す複数の値を含む第１の出力指令値であって、前記モータを駆動させる前記第１の出力指令値が示す出力が、前記モータ制御装置の電源電圧を超えないように、前記第１の出力指令値を制限した第２の出力指令値を出力するリミット部を備え、
前記第２の出力指令値を合成した第２の出力指令ベクトルは、前記第１の出力指令値を合成した第１の出力指令ベクトルと同一、もしくは位相は同一かつ長さが異なるベクトルである、モータ制御装置。
【請求項２】
前記第１の出力指令値が含む複数の値は、所定位相差をもち、前記モータの回転子角度に応じて回転する複数のベクトルの長さを示し、
前記リミット部は、
前記第１の出力指令ベクトルと前記回転子角度の位相差を求め、前記位相差と所定の関数に基づいて、前記複数の値の各々の大きさを制限する閾値を変化させる請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記複数のベクトルの前記所定位相差は、電気角９０度とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
複数相のコイルを備えるモータを駆動するモータ駆動装置であって、
位相の異なるベクトルの長さを示す複数の値を含む第１の出力指令値であって、前記モータを駆動させる前記第１の出力指令値が示す出力が、前記モータ駆動装置の電源電圧を超えないように、前記第１の出力指令値を制限した第２の出力指令値を出力するリミット部と、
前記モータの各コイル端子に接続され、前記第２の出力指令値に従って、前記各コイル端子に相間の電圧差が正弦波状となるパルス幅変調された電圧を、前記コイル端子に印加する転流駆動部と、を備え、
前記第２の出力指令値を合成した第２の出力指令ベクトルは、前記第１の出力指令値を合成した第１の出力指令ベクトルと同一、もしくは位相は同一かつ長さが異なるベクトルである、モータ駆動装置。
【請求項５】
前記転流駆動部は、
前記各コイル端子に相間の電圧差を保持したまま、前記電圧が前記電源電圧以下となるように整形する出力形成部を有する請求項４記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
複数相のコイルを備えるモータと、前記モータを駆動させるモータ駆動装置と、を有する搬送装置であって、
前記モータ駆動装置は、
位相の異なるベクトルの長さを示す複数の値を含む第１の出力指令値であって、前記モータを駆動させる前記第１の出力指令値が示す出力が、前記モータ駆動装置の電源電圧を超えないように、前記第１の出力指令値を制限した第２の出力指令値を出力するリミット部と、
前記モータの各コイル端子に接続され、前記第２の出力指令値に従って、前記各コイル端子に相間の電圧差が正弦波状となるパルス幅変調された電圧を、前記コイル端子に印加する転流駆動部と、を備え、
前記第２の出力指令値を合成した第２の出力指令ベクトルは、前記第１の出力指令値を合成した第１の出力指令ベクトルと同一、もしくは位相は同一かつ長さが異なるベクトルである、搬送装置。
【請求項７】
複数相のコイルを備えるモータと、前記モータを駆動するモータ制御装置によるモータ制御方法であって、
位相の異なるベクトルの長さを示す複数の値を含む第１の出力指令値であって、前記モータを駆動させる前記第１の出力指令値が示す出力が、前記モータ制御装置の電源電圧を超えないように、前記第１の出力指令値を制限した第２の出力指令値を出力し、
前記第２の出力指令値を合成した第２の出力指令ベクトルは、前記第１の出力指令値を合成した第１の出力指令ベクトルと同一、もしくは位相は同一かつ長さが異なるベクトルとする、モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、モータ駆動装置、搬送装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無整流子型モータは、インバータ装置を用いて直流電圧を交流電圧に変換し、コイル端子へ印加することにより回転駆動される。
【０００３】
交流電圧は、振幅及び位相を示す指令値に従ってＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）変換され、各相コイルに印加される。例えば、正弦波をＰＷＭ変換した電圧により駆動する３相モータの場合、互いに１２０度の位相差をもつ正弦波を電源電圧に相当する振幅の搬送波と大小比較することにより変調して、変調した電圧を各相コイルへ印加する。
【０００４】
ここで、電源電圧を超える指令値が入力された場合の対処として、正弦波ＰＷＭ駆動、過変調ＰＷＭ駆動、矩形波ＰＷＭ駆動を切り替えることにより、変調度（電源電圧利用率）を高めるという手法が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電源電圧を超える指令値が入力された場合の対処として、過変調ＰＷＭ駆動や矩形波ＰＷＭ駆動を用いる場合、瞬時的な印加電圧の角度安定点が離散的な値をとり、各相の印加電圧において、周期的な位相誤差が生じる。
【０００６】
印加電圧の周期的な位相誤差は、特に低速回転時において、位置制御や速度制御における誤差変動の原因となる虞がある。
【０００７】
開示の技術は、位置制御や速度制御における誤差変動を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術は、複数相のコイルを備えるモータを駆動するモータ制御装置であって、位相の異なるベクトルの長さを示す複数の値を含む第１の出力指令値であって、前記モータを駆動させる前記第１の出力指令値が示す出力が、前記モータ制御装置の電源電圧を超えないように、前記第１の出力指令値を制限した第２の出力指令値を出力するリミット部を備え、前記第２の出力指令値を合成した第２の出力指令ベクトルは、前記第１の出力指令値を合成した第１の出力指令ベクトルと同一、もしくは位相は同一かつ長さが異なるベクトルとした。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、位置制御や速度制御における誤差変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】モータ駆動装置の一例を示す図である。
【図２】ｄｑ軸座標系の定義を示す図である。
【図３】駆動部を説明する図である。
【図４】インバータの上側アームを説明する図である。
【図５】ＰＷＭ部とゲート駆動部の動作を説明する図である。
【図６】電流制御部を説明する図である。
【図７】リミット部を説明する図である。
【図８】リミット部の処理による出力ベクトルの変化を示す図である。
【図９】リミット部を有していない場合の端子電圧指令値の波形の例を示している。
【図１０】過変調ＰＷＭによる端子電圧の波形の例を示す図である。
【図１１】本実施形態の端子電圧指令値の波形の一例を示す図である。
【図１２】印加電圧の位相について、過変調時と本実施形態とを比較した図である。
【図１３】本実施形態のモータ駆動装置が搭載された画像形成装置を説明する図である。
【図１４】画像形成装置に接続される搬送装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して実施形態について説明する。図１は、モータ駆動装置の一例を示す図である。
【００１２】
本実施形態のモータ駆動装置１００は、モータ制御装置２００と、永久磁石型モータ１０と、エンコーダ２０と、電流検出部３０と、駆動部４０と、を有する。
【００１３】
本実施形態の永久磁石型モータ（以下、ブラシレスモータ）１０は、回転子１１、コイル１２、コイル端子１３を有する。
【００１４】
本実施形態のブラシレスモータ１０において、コイル１２は、互いに１２０度の位相差をもち、Ｙ字結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相で構成される。また、回転子１１は、コイル１２と対向する位置に配置される。回転子１１は、Ｓ極、Ｎ極が交互に並んだ永久磁石である。
【００１５】
ブラシレスモータ１０は、コイル端子１３からコイル１２へ、回転子１１の角度に応じて転流された電流の供給を受けて回転する。各相のコイル電流をＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗとすると、Ｙ字結線であることから、各相のコイル電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの関係は、以下の式（１）により示される。尚、本実施形態における回転子１１の永久磁石は２×ｐ極（極ペア数はｐ）とする。
【００１６】
【数１】
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エンコーダ２０は、ブラシレスモータ１０の回転軸に接続され、回転子１１の回転に応じて、所定位相差をもつ２相のパルス信号と、回転子１１が所定の角度のときに出力される基準パルスとを出力する。尚、エンコーダ２０と回転子１１は、予め位置合わせされており、基準パルスが出力される回転子１１の角度は既知とする。
【００１７】
本実施形態の電流検出部３０は、Ｕ相、Ｖ相のコイル電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する。電流検出部３０は、各相毎に、シャント抵抗、差動アンプ、ＡＤ変換部を備える。
【００１８】
本実施形態の電流検出部３０において、シャント抵抗は、コイル１２と直列に挿入される。差動アンプは、シャント抵抗の両端の電圧差を増幅して出力する。ＡＤ変換部は、差動アンプ出力をサンプリングして、サンプリングした値をデジタル値に変換し、それぞれＵ相、Ｖ相検出電流データｄ＿Ｉｕ、ｄ＿Ｉｖとして出力する。デジタル値は、サンプリングした値を所定の量子化分解能を最小単位とした値である。
【００１９】
本実施形態の駆動部４０は、ＵＶＷ相の各コイル端子１３へ印加すべき電圧値を示す端子電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに従って、パルス幅変調（ＰＷＭ）した電圧を印加して、ブラシレスモータ１０へコイル電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを供給する。本実施形態の駆動部４０の詳細は後述する。
【００２０】
本実施形態のモータ制御装置２００は、駆動部４０に対し、ＵＶＷ相の各コイル端子１３へ印加すべき電圧値を示す端子電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。
【００２１】
本実施形態のモータ制御装置２００は、角度検出部２１０、座標変換部２２０、速度制御部２３０、電流制御部２４０、リミット部２５０、座標逆変換部２６０を有する。
【００２２】
角度検出部２１０は、エンコーダ２０の出力する基準パルスの到来時をカウントの基準として、２相のパルス信号のエッジをアップダウンカウントし、このカウント値を検出角度Ｔｈｅとして出力する。また、角度検出部２１０は、パルス信号のエッジ間隔を計測し、その逆数を検出速度ｗｍとして出力する。尚、説明の便宜上、以後の検出角度Ｔｈｅの単位はラジアン（ｒａｄ）とする。
【００２３】
座標変換部２２０は、検出電流データｄ＿Ｉｕ、ｄ＿Ｉｖについて、以下の式（２）に示す変換式により、ＵＶＷ軸座標系から、検出角度Ｔｈｅだけ回転したｄｑ軸座標系へ座標変換し、ｄｑ軸検出電流データｄ＿Ｉｄ、ｄ＿Ｉｑとして出力する。
【００２４】
【数２】
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ＵＶＷ軸座標系は、互いに１２０度の位相差をもつ座標系であり、ｄｑ軸座標系は、回転直交座標系である。座標変換部２２０による座標変換は、後述する図２に示す。
【００２５】
速度制御部２３０は、外部から入力される、または予め設定された目標速度値ｗｔｇｔと、検出速度ｗｍに基づいて、発生すべきトルクの目標値であるトルク指令値Ｔｅを出力する。
【００２６】
電流制御部２４０は、トルク指令値Ｔｅに基づいて、ブラシレスモータ１０に印加すべき電圧を示すｄ軸、ｑ軸出力指令値Ｖｄ、Ｖｑを出力する。本実施形態の出力指令値Ｖｄ、Ｖｑは、位相の異なるベクトルの長さを示しており、ブラシレスモータ１０を駆動させるためにブラシレスモータ１０に供給されるコイル電流に相当する値である。本実施形態の電流制御部２４０の詳細は後述する。
【００２７】
リミット部２５０は、出力指令値Ｖｄ、Ｖｑを条件に応じて制限して、リミット出力指令値Ｖｌｄ、Ｖｌｑとして出力する。リミット部２５０の詳細は後述する。
【００２８】
座標逆変換部２６０は、リミット出力指令値Ｖｌｄ、Ｖｌｑについて、以下の式（３）に示す変換式により、ｄｑ軸座標系から、ＵＶＷ軸座標系へ変換して（図２参照）、端子電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして出力する。図２は、ｄｑ軸座標系の定義を示す図である。
【００２９】
【数３】
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次に、図３を参照し、本実施形態の駆動部４０について説明する。図３は、駆動部を説明する図である。
【００３０】
本実施形態の駆動部４０は、出力整形部４１、ＰＷＭ部４２、ゲート駆動部４３、インバータ５０を備える。
【００３１】
本実施形態の出力整形部４１は、３相の端子電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗについて、相間の値の差を保持したままで信号を整形し、整形端子電圧指定値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗとして出力する。
【００３２】
本実施形態における出力整形部４１の処理は、３相の端子電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに対して、以下の式（４）に示す処理を実施する。
【００３３】
【数４】
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出力整形部４１は、この処理により、３相の正弦波形である端子電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから、後述する図１１に示す波形の整形端子電圧指定値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗを得る。
【００３４】
本実施形態の出力整形部４１によれば、整形端子電圧指定値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗを得ることで、各相のコイル端子１３への印加電圧の相間の電圧差を保持したまま、所定の電源電圧Ｖｃｃの下で印可電圧の相間の電圧差を最大（＝Ｖｃｃ）まで利用可能となるよう整形できる。したがって、本実施形態によれば、各相のコイル端子１３への印加電圧の相間の電圧差を保持したまま、電源電圧の利用効率を改善することができる。
【００３５】
尚、本実施形態の出力整形部４１の処理は、本方式に限るものではなく、例えば２相変調にも同様の効果がある。
【００３６】
ＰＷＭ部４２は、整形端子電圧指令値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗをパルス幅変調し、パルス幅変調（ＰＷＭ）されたＰＷＭ信号Ｕｏｎ、Ｖｏｎ、Ｗｏｎを出力する。
【００３７】
ゲート駆動部４３は、ＰＷＭ信号Ｕｏｎ、Ｖｏｎ、Ｗｏｎに基づいて、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ駆動するゲート信号（ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）を出力する。ＰＷＭ部４２及びゲート駆動部４３の動作の詳細は後述する。
【００３８】
インバータ５０は、電源電圧Ｖｃｃ側に接続された上側アーム５１と、同様に構成され、接地ＧＮＤ側に接続された下側アーム５２が、３相接続されて構成される。各スイッチング素子は、ゲート信号（ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）によりＯＮ／ＯＦＦに駆動される。インバータ５０は、各スイッチング素子を駆動させて、ブラシレスモータ１０のコイル端子１３にパルス幅変調された電圧を印加して、コイル１２へコイル電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを供給し、回転子１１を回転駆動する。
【００３９】
図４は、インバータの上側アームを説明する図である。本実施形態の上側アーム５１は、スイッチング素子５５とダイオード５６とが並列に接続されており、スイッチング素子５５は、電源電圧Ｖｃｃと接続されている。尚、下側アーム５２も、同様の構成であり、ＧＮＤ側に接続される。
【００４０】
次に、図５を参照して本実施形態のＰＷＭ部４２とゲート駆動部４３の動作について説明する。図５は、ＰＷＭ部とゲート駆動部の動作を説明する図である。尚、本実施形態において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は同様の構成を有し同様の動作をするため、図５ではＵ相についてのみ説明する。
【００４１】
図５の１段目に示す搬送波Ｖｃは、所定のＰＷＭ周期ｔｐｗｍの三角波であり、接地ＧＮＤから電源電圧Ｖｃｃまでの振幅を持つ。
【００４２】
ＰＷＭ部４２は、搬送波Ｖｃにおいて電源電圧Ｖｃｃと接地ＧＮＤの中央値（Ｖｃｃ／２）を仮想のゼロとして、整形端子電圧指令値Ｖｍｕと搬送波Ｖｃを大小比較し、図５の２段目に示すＰＷＭ信号Ｕｏｎを生成する。尚、整形端子電圧指令値ＶｍｕはＰＷＭ周期の先頭で値が更新される。
【００４３】
次に、ゲート駆動部４３の動作を説明する。本実施形態のゲート駆動部４３は、図５の３段目、４段目に示すゲート信号ＵＨを生成する。ゲート信号ＵＨは、ＰＷＭ信号Ｕｏｎに対してｔｄだけ遅れた信号であり、上側アーム５１のスイッチング素子に供給される。
【００４４】
また、ゲート駆動部４３は、ゲート信号ＵＬを生成する。ゲート信号ＵＬは、ＰＷＭ信号Ｕｏｎを反転し、立ち上がり（Ｕｏｎでは立ち下がり部分）をｔｄの２倍だけ遅らせた信号であり、下側アーム５２のスイッチング素子に供給される。尚、ｔｄは、上側アーム５１と下側アーム５２のスイッチング素子の短絡防止を目的に設けられた短絡防止区間（デッドタイム）である。
【００４５】
次に、図６を参照して本実施形態の電流制御部２４０について説明する。図６は、電流制御部を説明する図である。
【００４６】
本実施形態の電流制御部２４０は、目標電流生成部２４１、同様の構成をした２つの電流制御器２４２ｄ、２４２ｑを備え、トルク指令値Ｔｅに基づいて、ブラシレスモータ１０に印加すべき電圧を示すｄ軸、ｑ軸出力指令値Ｖｄ、Ｖｑを出力する。
【００４７】
目標電流生成部２４１は、トルク指令値Ｔｅから電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを生成して出力する。本実施形態においては、ｄ軸電流指令値Ｉｄは常に０、ｑ軸電流指令値Ｉｑはトルク指令値Ｔｅに所定の係数を乗じて算出する制御（ｄ軸電流ゼロ制御）とする。
【００４８】
電流制御器２４２ｄ、２４２ｑは同様に構成するため、ｄ軸電流制御器２４２ｄについてのみ説明する。ｄ軸電流制御器２４２ｄは、比例積分制御器であり、ｄ軸電流指令値Ｉｄとｄ軸電流データｄ＿Ｉｄの差に比例ゲインＫｐを乗じた値と、その値を積分してさらに積分ゲインＫｐを乗じた値を加算した値を、ｄ軸出力指令値Ｖｄとして出力する。
【００４９】
次に、図７及び図８を参照し、本実施形態のリミット部２５０について説明する。図７は、リミット部を説明する図である。図８は、リミット部の処理による出力ベクトルの変化を示す図である。
【００５０】
本実施形態のリミット部２５０の処理は、まず、以下に示す式（５）により、ｄｑ軸出力指令値Ｖｄ、Ｖｑをｄｑ軸座標上で合成した出力指令ベクトルＶｄｑの位相である出力位相αを算出する。出力位相αを、図８（Ａ）に示す。図８（Ａ）は、出力位相を示す図である。
【００５１】
【数５】
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ただし、このときｄｑ軸出力指令値Ｖｄ、Ｖｑは、絶対値をとる。
【００５２】
次に、算出した出力位相α及び所定の出力リミット値ＬｉｍＶを用いて、以下の示す式（６）の処理により、ｄ軸、ｑ軸リミット値ＬｉｍＶｄ、ＬｉｍＶｑを算出する。
【００５３】
【数６】
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尚、出力リミット値ＬｉｍＶは、前述の整形端子電圧指令値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗが、電源電圧Ｖｃｃを超えないように定められた値とする。次に、リミット部２５０は、以下の式（７）に示す論理にて、ｄｑ軸出力指令値Ｖｄ、Ｖｑそれぞれに対して、ｄ軸、ｑ軸リミット値ＬｉｍＶｄ、ＬｉｍＶｑを用いて制限を施し、リミット出力指令値Ｖｌｄ、Ｖｌｑとして出力する。
【００５４】
【数７】
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以上の処理により、本実施形態のリミット部２５０は、図８（Ｂ）に示すような、リミット出力指令値Ｖｌｄ、Ｖｌｑを生成する。図８（Ｂ）は、リミット出力指令ベクトルＶｌｄｑを示す図である。
【００５５】
本実施形態のリミット出力指令値Ｖｌｄ、Ｖｌｑは、出力指令値Ｖｄ、Ｖｑを合成した出力ベクトルＶｄｑについて、出力位相αを変えずに、その長さを最大で出力リミット値ＬｉｍＶに制限したリミット出力指令ベクトルＶｌｄｑを構成している。
【００５６】
次に、図９乃至図１２を参照し、本実施形態の効果について説明する。
【００５７】
図９は、リミット部を有していない場合の端子電圧指令値の波形の例を示している。より具体的には、図９では、リミット部を有していないモータ駆動装置において、電源電圧を超える出力指令値が入力された場合の整形端子電圧指令値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗの波形例を示している。
【００５８】
ここで、過変調ＰＷＭ変換の場合を考えると、図９に示す整形端子電圧指令値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、ＶｍｗをＰＷＭ変換してコイル端子１３へ印加される端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとした場合、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの波形は、図１０に示す通りとなる。図１０は、過変調ＰＷＭによる端子電圧の波形の例を示す図である。
【００５９】
一方で、リミット部２５０を備える本実施形態のモータ駆動装置１００では、リミット部を有していないモータ駆動装置に入力された出力指令値と同様の出力指令値に対し、整形端子電圧指令値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗの波形は、図１１に示すようになる。図１１は、本実施形態の端子電圧指令値の波形の一例を示す図である。
【００６０】
本実施形態では、図１１に示すように、出力リミット値ＬｉｍＶが適切に設定されていれば、整形端子電圧指令値Ｖｍｕ、Ｖｍｖ、Ｖｍｗは、電源電圧Ｖｃｃを超えることない。そして、本実施形態では、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗも図１１に示す波形通りに印加される。
【００６１】
つまり、リミット部２５０を有していないモータ駆動装置と、リミット部２５０を有する本実施形態のモータ駆動装置１００とでは、出力指令値が電源電圧Ｖｃｃを超えた際にコイル端子に印加される端子電圧は、図１０と図１１に示すように差が生じる。
【００６２】
ここで、図１１と図１０の波形について、横軸に駆動部４０に入力される端子電圧指令値を合成した指令ベクトルの位相をとり、縦軸に図１１及び図１０それぞれの波形を合成した端子電圧ベクトルの位相（角度安定点）をとったグラフを図１２に示す。図１２は、印加電圧の位相について、過変調時と本実施形態とを比較した図である。
【００６３】
図１２に示すように、本実施形態においては、指令ベクトルの位相と端子電圧ベクトルの位相は一致する。一方で、過変調ＰＷＭ制御を行った場合においては、端子電圧ベクトルの位相は、指令ベクトルに対して誤差が生じる。図１２では、その誤差をグラフ右の第２軸に示している。
【００６４】
この誤差からわかるように、過変調ＰＷＭ制御を行った場合には、指令ベクトルの位相に対する端子電圧ベクトルの位相は、周期的に変動している。この変動は、モータ駆動時の発生トルクの変動となり、制御性能悪化の原因となる。
【００６５】
これに対して本実施形態では、ブラシレスモータ１０をＰＷＭ駆動するモータ駆動装置１００において、電源電圧を超える出力指令値が入力されたとき、出力指令ベクトルの位相を変化させずに、長さのみを制限するよう、出力指令ベクトルを構成する各信号を制限するように構成した。したがって、本実施形態によれば、電源電圧を超える出力指令値が入力された場合に、瞬時的な印加電圧の角度安定点が離散的な値やとることや、印加電圧に周期的な位相誤差を生じることを防止して、位置制御や速度制御時の特に低速回転時における誤差変動を抑制することできる。
【００６６】
尚、本実施形態のモータ駆動装置１００は、ブラシレスモータ１０とエンコーダ２０とを有するものとしたが、モータ駆動装置１００は、ブラシレスモータ１０とエンコーダ２０と有していなくても良い。
【００６７】
次に、本実施形態のモータ駆動装置１００が搭載される装置について説明する。図１３は、本実施形態のモータ駆動装置が搭載された画像形成装置を説明する図である。
【００６８】
本実施形態の画像形成装置１は、ＡＤＦ（Auto  Document  Feeder）１０１Ａと、装置本体１０１Ｂとを備える。装置本体１０１Ｂは、給紙部１０２と、画像読取部１０３と、画像形成部１０４とを含む。
【００６９】
ＡＤＦ１０１Ａは、原稿トレイ１１０と、原稿給紙ローラ１１１と、原稿搬送ベルト１１２と、原稿排紙ローラ１１３と、原稿排紙トレイ１１４とを有する。ＡＤＦ１０１Ａは、画像読取部１０３に対し、ヒンジなどの開閉機構を介して開閉自在に取り付けられている。
【００７０】
原稿給紙ローラ１１１は、原稿トレイ１１０に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離して、画像読取部１０３に向かって搬送する。原稿搬送ベルト１１２は、原稿給紙ローラ１１１によって分離された原稿を画像読取部１０３に搬送する。原稿排紙ローラ１１３は、原稿搬送ベルト１１２によって画像読取部１０３から排紙される原稿を、原稿トレイ１１０の下方の原稿排紙トレイ１１４に排紙する。
【００７１】
画像読取部１０３は、筐体１２０と、走査光学ユニット１２１と、コンタクトガラス１２２と、駆動手段とを有する。走査光学ユニット１２１はＬＥＤユニットを備え、筐体１２０の内部に設けられている。走査光学ユニット１２１は、ＬＥＤユニットから主走査方向に光を照射するとともに、駆動手段によって全照射領域内において副走査方向に走査される。これにより、走査光学ユニット１２１は、原稿の二次元カラー画像を読み取るようになっている。
【００７２】
コンタクトガラス１２２は、画像読取部１０３の筐体１２０の上部に設けられ、筐体１２０の上面部を構成している。駆動手段は、走査光学ユニット１２１に固定されたワイヤと、このワイヤに橋架される複数の従動プーリおよび駆動プーリと、駆動プーリを回転させるモータとを備えている。
【００７３】
給紙部１０２は、給紙カセット１３０と、給紙手段１３１とを有する。給紙カセット１３０は用紙サイズの異なる記録媒体としての用紙を収容する。給紙手段１３１は、給紙カセット１３０に収納された用紙を画像形成部１０４の主搬送路１４０まで搬送する。
【００７４】
また、画像形成部１０４の側面には、手差しトレイ１３２が画像形成部１０４に対して開閉可能に配設されており、画像形成部１０４に対して開いた状態でトレイ上面に紙束が手差しされる。手差しされた紙束における一番上の用紙は、手差しトレイ１３２の送出ローラによって主搬送路１４０に向けて送り出される。
【００７５】
主搬送路１４０には、レジストローラ対１４１ａが配設されている。レジストローラ対１４１ａは、主搬送路１４０内を搬送されてくる用紙をローラ間に挟み込んだ後、所定のタイミングで二次転写ニップに向けて送り込む。
【００７６】
画像形成部１０４は、露光ユニット１５１、タンデム作像ユニット１５０、中間転写ベルト１５４、中間転写ローラ１５５、二次転写装置１５２、定着ユニット１５３などを有している。また、画像形成部１０４は、主搬送路１４０、反転搬送路１４３、排紙路１６０などを有している。
【００７７】
図１に示すように、露光ユニット１５１は、タンデム作像ユニット１５０に隣接して配置されている。露光ユニット１５１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応して設けられた感光体ドラム１７０に露光を行うようになっている。
【００７８】
タンデム作像ユニット１５０は、中間転写ベルト１５４の上であって、中間転写ベルト１５４の回転方向に沿って配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの作像ユニット１７１から構成されている。個々の作像ユニット１７１は、詳細な図示を省略するが、上記各色に対応して設けられた感光体ドラム１７０の周りに帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。そして、各感光体ドラム１７０とその周りに設けられる上記各装置がユニット化されて１つのプロセスカートリッジを構成している。
【００７９】
タンデム作像ユニット１５０は、画像読取部１０３によって読み取られて色別分解された画像情報に基づいて、各感光体ドラム１７０に色分けしてトナーにより形成された可視画像（トナー画像）を形成するようになっている。また、各感光体ドラム１７０に形成された可視画像は、各感光体ドラム１７０と中間転写ローラ１５５との間で中間転写ベルト１５４に転写されるようになっている。
【００８０】
一方、中間転写ベルト１５４を挟んでタンデム作像ユニット１５０の反対側には、二次転写装置１５２が設けられている。二次転写装置１５２は、転写部材としての二次転写ローラ１８０を有している。この二次転写ローラ１８０を中間転写ベルト１５４に押し当てることにより、二次転写ニップを形成している。この二次転写ニップには、中間転写ベルト１５４に形成されたトナー画像が、給紙部１０２から主搬送路１４０を介して搬送された用紙に転写されるように構成されている。
【００８１】
二次転写ニップでトナー画像が転写された用紙は、２つの支持ローラ１５７に張架された用紙搬送ベルト１５６により定着ユニット１５３へ送り込まれる。
【００８２】
定着ユニット１５３は、無端ベルトである定着ベルト１５８に加圧ローラ１５９を押し当てて構成している。そして、定着ユニット１５３は、加圧ローラ１５９により用紙に熱と圧力を加えることにより、用紙に転写されたトナー画像のトナーを溶融して、用紙にカラー画像として定着するようになっている。
【００８３】
このようにしてカラー画像が定着された用紙は、排紙搬送路としての排紙路１６０を経由して機外の排紙トレイ１６１上にスタックされる。
【００８４】
また、図１に示すように、反転搬送路１４３が、二次転写装置１５２及び定着ユニット１５３の下側に設けられている。反転搬送路１４３は、用紙の両面に画像を形成するために、定着ユニット１５３から排出された用紙の表裏を反転させて再度、主搬送路１４０を介して二次転写装置１５２に供給するためのものである。
【００８５】
以上のように構成される画像形成装置１において、ＡＤＦ１０１Ａは、シートの一例である原稿を搬送するシート搬送装置１０１として機能する。また、装置本体１０１Ｂにおける給紙部１０２の給紙手段１３１、画像形成部１０４の主搬送路１４０、反転搬送路１４３及び排紙路１６０等は、それぞれシートの一例である用紙を搬送するシート搬送装置として機能する。これらのシート搬送装置は、モータの動力によりローラ部材を回転させてシートを搬送する。本実施形態の画像形成装置１は、これらのシート搬送装置のモータを制御するために、本実施形態のモータ駆動装置１００を備える。
【００８６】
図１４は、画像形成装置に接続される搬送装置の概略構成図である。図１４に示すように、搬送装置３００は、給紙本体部３１０と中継部３２０とを有し、中継部３２０を介して複数の給紙本体部３１０を直列に接続できる構成となっている。給紙本体部３１０は、給紙トレイ３１１、３１２から選択的に取り出された用紙、あるいは中継部３２０を介して直列に接続された上流側の給紙本体部３１０からの用紙を搬送経路Ｐに沿って搬送し、接続部３１３を介して接続された画像形成装置１に供給する。中継部３２０は、接続部３２１を介して上流側の給紙本体部３１０に接続され、上流側の給紙本体部３１０から供給される用紙を下流側の給紙本体部３１０へと搬送する。
【００８７】
このように構成される搬送装置３００は、搬送経路Ｐに沿って設けられたローラ部材をモータの動力により回転させることで、シートの一例である用紙を搬送する。本実施形態のモータ駆動装置は、例えば搬送装置３００に搭載されても良い。
【００８８】
また、本実施形態のモータ駆動装置１００は、画像形成装置１や搬送装置３００に限らず、モータの動力によりローラ部材を回転させることでシートを搬送する構成の様々なシート搬送装置に対して有効に適用できる。
【００８９】
尚、本実施形態では、リミット部２５０が、特許請求の範囲におけるリミット部に相当し、出力位相αが、特許請求の範囲における、第１の出力指令ベクトルと回転子角度の位相差に相当する。また、本実施形態では、ｄ軸、ｑ軸リミット値ＬｉｍＶｄ、ＬｉｍＶｑは、特許請求の範囲における閾値に相当する。
【００９０】
また、本実施形態では、出力指令ベクトルＶｄｑが、特許請求の範囲における第１の出力指令ベクトルに相当し、リミット出力指令ベクトルＶｌｄｑが、特許請求の範囲における第２の出力指令ベクトルに相当する。また、本実施形態の出力指令値Ｖｄ、Ｖｑが、特許請求の範囲における第１の出力指令値に相当し、リミット出力指令値Ｖｌｄ、Ｖｌｑが、特許請求の範囲における第２の出力指令値に相当する。
【００９１】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  画像形成装置
１０  ブラシレスモータ
１１  回転子
１２  コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）
１３  コイル端子
２０  エンコーダ
３０  電流検出部
４０  駆動部
４１  出力整形部
４２  ＰＷＭ部
４３  ゲート駆動部
５０  インバータ
１００  モータ駆動装置
２００  モータ制御装置
２１０  角度検出部
２２０  座標変換部
２３０  速度制御部
２４０  電流制御部
２４１  目標電流生成部
２４２ｑ，２４２ｄ  電流制御器
２５０  リミット部
２６０  座標逆変換部
３００  搬送装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特許第４７２９５２６号公報
【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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