(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のコイルに所定の位相差で交番駆動信号がそれぞれ供給されて回転駆動され、回転数検出手段がモータの回転数に対応する回転数信号を出力しているモータの回転を停止するための制御方法であって、
モータの停止指示に対応して、該複数相のコイルに該位相差と逆の位相差で交番駆動信号がそれぞれ供給され、該回転数信号が、予め定められるモータの逆回転時を含まない閾値回転数に対応する閾値レベルに到達するまで該逆位相差交番駆動信号の供給が継続される逆相駆動ステップと、
該回転数信号が該閾値レベルに到達したときに、該複数相のコイルへの該逆位相差交番駆動信号の供給が停止される信号停止ステップとを含むモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例として、スイッチドリラクタンスモータなどの交番駆動されるモータの回転状態を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種産業分野で、従来から、例としてスイッチドリラクタンスモータ（以下、モータと略す）などの交番駆動され、双方向回転可能なモータが用いられている。図１は本発明の基礎となる構成の３相交番駆動方式のモータ２の制御装置１の電気的構成を示すブロック図であり、図２は制御装置１の電気的構成の概略を示す回路図であり、図６は前記スイッチドリラクタンスモータ２の概略を示す図であり、図７は従来技術の動作を示すタイムチャートであり、図８は従来技術の動作を示すグラフである。
【０００３】
以下、図６を参照して、モータ２の構成について説明する。このモータ２は、３ｎ個、例として６個の磁極部３を有する固定子４を有し、それぞれ対角線上に位置する各磁極部３には、通電時に相互に異極となるようにコイル５ａ、５ｂ、５ｃがそれぞれ巻回されている。モータ２の回転子６には、固定子４の各磁極部３と異なる位相となるように、例として４個の磁極部７が形成されている。回転子６は磁性材料から形成されるが、永久磁石や電磁石は用いられない。固定子４の各コイル５ａ、５ｂ、５ｃには、それぞれスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を介して電源８が接続されている。
【０００４】
このようなモータ２において、前記各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を順次的に切換えると、固定子４には回転磁界が生じる。この回転磁界と回転子６の各磁極部７との磁気的な結合により、モータ２は回転駆動される。
【０００５】
以下、図１及び図２を併せて参照して、本発明の基礎となる構成の制御装置１の電気的構成について説明する。図１、図２及び前記図６は、以下の従来技術の説明で参照されると共に、後述する発明の実施の形態の説明においても参照される。モータ２の各コイル５ａ、５ｂ、５ｃは、制御装置１からのＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗで駆動される。
【０００６】
本従来例では、各コイル５ａ、５ｂ、５ｃに臨んで、例としてホール素子などからなる磁極検出素子９が設けられ、コイル５ａ、５ｂ、５ｃの磁束密度の変化が検出される。磁極検出素子９は、これにより、固定子４の各コイル５ａ、５ｂ、５ｃ毎の回転磁界を検出することができ、これに対応する位置信号ＳＰを出力する。
【０００７】
制御装置１は、各コイル５ａ、５ｂ、５ｃに前記駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗをそれぞれ供給するインバータ回路１０を備える。インバータ回路１０は、図２に示されるように、コイル５ａ、５ｂ、５ｃに駆動用の電流をそれぞれ供給するトランジスタ（以下、上段トランジスタと称することがある）ＴｒＵ１、ＴｒＶ１、ＴｒＷ１と、コイル５ａ、５ｂ、５ｃからの該電流が流れ込むトランジスタ（以下、下段トランジスタと称することがある）ＴｒＵ２、ＴｒＶ２、ＴｒＷ２とを各コイル５ａ、５ｂ、５ｃ毎に対応させて備えている。
【０００８】
ここで、前記トランジスタＴｒＵ１、ＴｒＵ２が前記スイッチＳＷ１を構成し、トランジスタＴｒＶ１、ＴｒＶ２が前記スイッチＳＷ２を構成し、トランジスタＴｒＷ１、ＴｒＷ２が前記スイッチＳＷ３を構成する。
【０００９】
電源８には、平滑用コンデンサＣ１が並列に接続され、トランジスタＴｒＵ１及びコイル５ａの間には逆流防止用の整流素子Ｄ１が設けられ、コイル５ａ及びトランジスタＴｒＵ２の間には逆流防止用の整流素子Ｄ２が設けられる。また、トランジスタＴｒＶ１及びコイル５ｂの間には逆流防止用の整流素子Ｄ３が設けられ、コイル５ｂ及びトランジスタＴｒＶ２の間には逆流防止用の整流素子Ｄ４が設けられる。トランジスタＴｒＷ１及びコイル５ｃの間には逆流防止用の整流素子Ｄ５が設けられ、コイル５ｃ及びトランジスタＴｒＷ２の間には逆流防止用の整流素子Ｄ６が設けられる。
【００１０】
前記磁極検出素子９からの位置信号ＳＰは、波形合成回路１１に入力され、各相毎の位置信号ＳＰの波形を合成して、位置速度方向信号を出力する。これにより、各相毎の位置信号ＳＰの位相や周期、また相互の位相差や位相の進行方向、即ち、モータ２の回転位置、回転速度や回転方向が判別可能になる。波形合成回路１１からの位置速度方向信号は、速度制御回路１２及びマイクロコンピュータなどからなる演算回路１３に入力される。
【００１１】
演算回路１３には、基準速度に対応する速度指令信号が別途、入力されており、これに基づく制御信号が前記速度制御回路１２からの信号と共にロジック回路１４に入力され、ロジック回路１４では前記インバータ回路１０の各トランジスタをオン／オフする制御信号が作成されてインバータ回路１０に出力される。インバータ回路１０には直流電源が接続され、直流電源からの電圧・電流がインバータ回路１０で変調されてモータ２に供給される。インバータ回路１０からはモータ２に供給される駆動電流のレベルがフィードバック信号として速度制御回路１２に入力される。このようにして、モータ２は前記速度指令信号に基づいた基準速度で回転するように制御される。
【００１２】
本従来技術において、モータ２の回転を停止する処理を図７及び図８を参照して説明する。図７に示される正転期間において、制御装置１はインバータ回路１０から図７（１）〜同図（３）に示される各相毎の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗをモータ２の各コイル５ａ、５ｂ、５ｃにそれぞれ出力する。この駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗは、各相毎に位相が順次的にずれた位相差を有しており、これにより、前記固定子４に回転磁界が発生され、モータ２が回転駆動される。
【００１３】
次に、図７の逆転期間において、モータ２にブレーキをかけるために、駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗとして、正転期間の場合とは逆の位相差の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗをモータ２に出力する。この逆転期間は、予め定める固定された長さに定められる。逆転期間においてモータ２の回転が所定の回転速度に低下されると、制御装置１は前記駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗの出力を停止する。これ以降、モータ２は、慣性で若干の間、回転を続けた上で停止する。このようにしてモータ２の回転が停止される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の駆動方式に於いて、図８に示されるように、モータ２が比較的低速で回転している場合、前記逆転期間が固定期間であるため、回転速度や温度などによっては、逆転期間中にモータ２が減速して停止し、更に逆回転を開始するオーバーシュート現象が発生する場合がある。
【００１５】
また、図８に示されるように、モータ２が比較的高速で回転している場合、前記逆転期間が固定期間であるため、回転速度や温度などによっては、逆転期間中にモータ２が所定の速度まで減速できず、逆転期間が終了して駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗのモータ２への供給が停止された後でも、モータ２が比較的長時間回転を継続してしまう場合がある。
【００１６】
このようにして、従来技術では、モータ２の不所望な動作を発生させ、動作上の信頼性が低いという不具合がある。
【００１７】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、モータを所望の態様で停止するようにして動作上の信頼性が向上されたモータの制御方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
複数相のコイルに所定の位相差で交番駆動信号がそれぞれ供給されて回転駆動され、回転数検出手段がモータの回転数に対応する回転数信号を出力しているモータの回転を停止するための制御方法であって、モータの停止指示に対応して、該複数相のコイルに該位相差と逆の位相差で交番駆動信号がそれぞれ供給され、該回転数信号が、予め定められるモータの逆回転時を含まない閾値回転数に対応する閾値レベルに到達するまで該逆位相差交番駆動信号の供給が継続される逆相駆動ステップと、該回転数信号が該閾値レベルに到達したときに、該複数相のコイルへの該逆位相差交番駆動信号の供給が停止される信号停止ステップとを含んでいる。
【００１９】
【作用】
本発明のモータ制御方法によれば、モータの複数相のコイルに所定の位相差で交番駆動信号がそれぞれ供給されてモータが回転駆動され、回転数検出手段がモータの回転数に対応する回転数信号を出力し、この回転数信号を用いてモータの回転速度が制御される。
【００２０】
モータの回転を停止する場合、逆相駆動ステップにおいて、モータの停止指示に対応して、モータの複数相のコイルに前記位相差と逆の位相差で交番駆動信号がそれぞれ供給され、回転数信号が、予め定められるモータの閾値回転数に対応する閾値レベルに到達するまで逆位相差交番駆動信号の供給が継続される。次に、信号停止ステップで、回転数信号が前記閾値レベルに到達したときに、複数相のコイルへの前記逆位相差交番駆動信号の供給が停止される。
【００２１】
このとき、モータが比較的低速で回転している場合や、比較的高速で回転している場合のいずれでも、モータの回転速度が前記閾値レベルに到達するまでは逆位相差交番駆動信号がモータに供給される。
【００２２】
従って、モータがどのような回転速度で回転していても、逆位相差交番駆動信号の停止時には、モータの回転速度は前記閾値レベルまで減速されている。従って、逆相駆動ステップの期間がモータの回転速度に対して過度に短すぎたり長すぎたりして、モータが逆回転したり、停止するまでに過度に長時間を要したりする不具合が解消され、動作上の信頼性が格段に向上される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明の基礎となる構成の３相交番駆動方式のモータ２の制御装置１の電気的構成を示すブロック図であり、図２は制御装置１の電気的構成の概略を示す回路図であり、図３は本実施例の動作を示すタイムチャートであり、図４は本実施例の動作を示すグラフであり、図５は本実施例の動作を示すフローチャートであり、図６はスイッチドリラクタンスモータ２の概略を示す図である。図１、図２及び図６は、前記従来技術の項で説明されており、再度の説明を省略する。
【００２４】
本実施例は、モータの制御方法に関するものであり、当該制御方法に用いられる構成は、従来技術の項で説明した前記スイッチドリラクタンスモータ２の構成及びその制御装置１の構成と、前記従来技術における説明の範囲で同一であり、以下の説明に必要な場合は前述した名称及び参照符号を援用する。
【００２５】
本実施例において、モータ２の回転を停止する制御装置１の処理を図３〜図５を参照して説明する。図５のステップａ１では、図３に示される正転期間において、制御装置１はインバータ回路１０から図３（１）〜同図（３）に示される各相毎の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗをモータ２の各コイル５ａ、５ｂ、５ｃにそれぞれ出力する。この駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗは、各相毎に位相が順次的にずれた位相差を有しており、これにより、前記固定子４に回転磁界が発生され、モータ２が回転駆動される。
【００２６】
次に、図５のステップａ２において、制御装置１はモータ２を停止させる停止信号が入力されたかどうかを判断し、停止信号を待機する。ステップａ２で停止信号が入力されたことが判断されると、処理はステップａ３に移行し、逆転駆動ステップである図３の逆転期間において、モータ２にブレーキをかけるために、駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗとして、正転期間の場合とは逆の位相差の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗをモータ２に出力する。この逆転期間は可変期間であり、モータ２の回転速度が図４に示す閾値レベルに低下するまで継続される。この回転速度の検出は、前記磁極検出素子９からの前記位置速度方向信号のモータ回転速度に対応した周波数を電圧に変換し、前記閾値レベルに相当する基準電圧と比較するなどの周知の手段によって可能である。
【００２７】
図５のステップａ４において、モータ２の回転数に対応する回転数電圧が前記閾値レベルに対応する閾値電圧に到達したかどうかが判断される。このような逆転期間において、モータ２の回転速度が前記閾値レベルに到達するまで減速されると、ステップａ５において、制御装置１は前記駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗの出力を停止する。
【００２８】
これ以降、信号停止ステップである図７に示す停止期間において、モータ２は、慣性で若干の間、回転を続けた上で停止する。このようにしてモータ２の回転が停止される。
【００２９】
このような本実施例の制御方法に於いて、図４に示されるように、モータ２が比較的低速で回転している場合やモータ２が比較的高速で回転している場合のいずれの場合でも、モータ２の回転速度が前記閾値レベルに到達するまでは逆位相差の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗがモータ２に供給される。
【００３０】
従って、モータ２がどのような回転速度で回転していても、逆位相差の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗの停止時には、モータ２の回転速度は前記閾値レベルまで減速されている。従って、逆転期間がモータ２の回転速度に対して過度に短すぎたり長すぎたりして、モータ２が逆回転したり、停止するまでに過度に長時間を要したりする不具合が解消され、動作上の信頼性が格段に向上される。
【００３１】
また、本実施例の変形例として、逆転期間における逆位相差の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗの周波数や電圧などを、逆転開始時のモータ２の回転速度に対応させて変化させるようにしてもよい。このようにすることにより、モータ２の回転速度が前記閾値レベルに減速される期間をほぼ一定の期間とすることができる。逆転期間に続く停止期間におけるモータ２の停止までの期間が一定であるので、この変形例では、前記実施例の作用効果に加え、モータ２の回転速度に関わらず、モータ２の停止までの期間を一定にすることができるという新たな作用効果を実現することができる。
【００３２】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で広範な変形例を有するものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モータの回転を停止する場合、逆相駆動ステップにおいて、モータの停止指示に対応して、モータの複数相のコイルに前記位相差と逆の位相差で交番駆動信号がそれぞれ供給され、回転数信号が、予め定められるモータの閾値回転数に対応する閾値レベルに到達するまで逆位相差交番駆動信号の供給が継続されるようにした。次に、信号停止ステップで、回転数信号が前記閾値レベルに到達したときに、複数相のコイルへの前記逆位相差交番駆動信号の供給が停止される。
【００３４】
このとき、モータが比較的低速で回転している場合や、比較的高速で回転している場合のいずれでも、モータの回転速度が前記閾値レベルに到達するまでは逆位相差交番駆動信号がモータに供給される。
【００３５】
従って、モータがどのような回転速度で回転していても、逆位相差交番駆動信号の停止時には、モータの回転速度は前記閾値レベルまで減速されている。従って、逆相駆動ステップの期間がモータの回転速度に対して過度に短すぎたり長すぎたりして、モータが逆回転したり、停止するまでに過度に長時間を要したりする不具合が解消され、動作上の信頼性が格段に向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎となる構成の制御装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】制御装置１の電気的構成の概略を示す回路図である。
【図３】本実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本実施例の動作を示すグラフである。
【図５】本実施例の動作を示すである。
【図６】フローチャートスイッチドリラクタンスモータ２の概略を示す図である。
【図７】従来技術の動作を示すタイムチャートである。
【図８】従来技術の動作を示すグラフである。
【符号の説明】
１  制御装置
２  モータ
３、７  磁極部
４  固定子
５ａ、５ｂ、５ｃ  コイル
６  回転子
９  磁極検出素子
１０  インバータ回路
１１  波形合成回路
１２  速度制御回路
１３  演算回路
１４  ロジック回路
ＳＰ  位置信号
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３  スイッチ
Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗ  駆動信号
【図１】
0004203156.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004203156.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004203156.tif 000007
【図７】
0004203156.tif 000008
【図８】
0004203156.tif 000009