(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周状に配置された複数のコイルに発生する磁界が該円周に沿って回転するための、連続する複数の所定時間各々毎に該複数のコイルに選択的に電流を供給する予め定められた組合せに基づいて、所定時間毎に前記複数のコイルに選択的に電流を供給する供給手段と、
前記供給手段により電流が供給されて複数のコイルに発生する磁界の回転に伴って回転する回転体の回転位相と該磁界の位相とがずれているか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段により回転体の回転位相と磁界の位相とがずれていることが検出された場合、前記ずれが小さくなるように、該ずれていることが検出された所定時間の次の所定時間に対応する組合せを修正する修正手段とを備え、
前記修正手段は、
前記回転体の回転が加速中の場合には、前記検出手段によりずれていることが検出された所定時間に対応する前記組合せを少なくとも次の所定時間まで維持し、
前記回転体の回転が減速中の場合には、前記検出手段によりずれていることが検出された前記所定時間の次の所定時間に対応する組合せを該次の所定時間よりも先の所定時間に対応する組合せに変更するモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動制御装置に係り、より詳しくは、円周状に配置された複数のコイルに発生する磁界を該円周に沿って回転させ、この磁界の回転に伴って回転体を回転させるモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータ駆動制御装置は、円周状に配置された複数のコイルに発生する磁界を該円周に沿って回転させ、これにより、回転体を回転させるようにしている。この時、低速回転中は、磁界の位相と回転体の回転位相とはさほどずれないが、回転体の回転速度が速くなるに従って、磁界の回転位相と回転体の回転位相とが、ずれるようになる。このずれが大きすぎると、磁界の回転に回転体の回転が追従できず（脱調）、回転体が停止し易い。そして、このように、回転体の回転が停止すると、再度、回転体を低速な状態から高速の状態に徐々に速度を上げるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、回転体の回転位相が磁界の位相より大きくずれてしまうと、回転体の回転が停止してしまうので、再度回転体を低速な状態から高速な状態に速度を上げなければならず、制御が複雑になってしまう。
【０００４】
本発明は、上記事実に鑑みなされたもので、回転体の回転位相が磁界の位相とずれていても、回転体が停止する前にずれを調整することの可能なモータ駆動制御装置を提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため請求項１記載の発明は、円周状に配置された複数のコイルに発生する磁界が該円周に沿って回転するための、連続する複数の所定時間各々毎に該複数のコイルに選択的に電流を供給する予め定められた組合せに基づいて、所定時間毎に前記複数のコイルに選択的に電流を供給する供給手段と、前記供給手段により電流が供給されて複数のコイルに発生する磁界の回転に伴って回転する回転体の回転位相と該磁界の位相とがずれているか否かを検出する検出手段と、前記検出手段により回転体の回転位相と磁界の位相とがずれていることが検出された場合、前記ずれが小さくなるように、該ずれていることが検出された所定時間の次の所定時間に対応する組合せを修正する修正手段とを備え、前記修正手段は、前記回転体の回転が加速中の場合には、前記検出手段によりずれていることが検出された所定時間に対応する前記組合せを少なくとも次の所定時間まで維持し、前記回転体の回転が減速中の場合には、前記検出手段によりずれていることが検出された前記所定時間の次の所定時間に対応する組合せを該次の所定時間よりも先の所定時間に対応する組合せに変更するものである。
【０００６】
供給手段は、所定の組み合わせに基づいて、所定時間毎に前記複数のコイルに選択的に電流を供給する。なお、この組合せは、円周状に配置された複数のコイルに発生する磁界が該円周に沿って回転するための、連続する複数の所定時間各々毎に該複数のコイルに選択的に電流を供給する予め定められた組合せである。検出手段は、供給手段により電流が供給されて複数のコイルに発生する磁界の回転に伴って回転する回転体の回転位相と該磁界の位相とがずれているか否かを検出する。
【０００７】
修正手段は、検出手段により回転体の回転位相と磁界の位相とがずれていることが検出された場合、ずれが小さくなるように、該ずれていることが検出された所定時間の次の所定時間に対応する組合せを修正する。例えば、修正手段は、回転体の回転が加速中の場合には、検出手段により前記ずれていることが検出された所定時間に対応する組合せを少なくとも次の所定時間まで維持し、回転体の回転が減速中の場合には、検出手段により前記ずれていることが検出された所定時間の次の所定時間に対応する組合せを該次の所定時間よりも先の所定時間に対応する組合せに変更する。
【０００８】
このように、回転体の回転位相と磁界の位相とがずれていることが検出された場合、ずれが小さくなるように、ずれていることが検出された所定時間の次の所定時間に対応する組合せを修正するので、回転体が停止する前にずれを調整することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、コンピュータなどを含んで構成されたパルスコントローラ１２を備えている。パルスコントローラ１２には、後述するコイル電圧を検出する回路を備えたモータ駆動回路１４が接続されている。モータ駆動回路１４には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相を備えた３相モータ１６が接続されている。なお、相数は３に限定されない。
【００１１】
モータ駆動回路１４は、図２に示すように、パスルコントローラ１２に信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を介して接続され、３相モータ１６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、及びＣＯＭに接続された駆動回路１８を備えている。また、モータ駆動回路１４は、入力側がＵ相及びＣＯＭに接続され、且つ、出力側がパスルコントローラ１２に接続されたコンパレータ２２、入力側がＶ相及びＣＯＭに接続され、且つ、出力側がパスルコントローラ１２に接続されたコンパレータ２２に、及び、入力側がＷ相及びＣＯＭに接続され、且つ、出力側はパスルコントローラ１２に接続されたコンパレータ２２を備えている。
【００１２】
３相モータ１６は、図３（Ａ）に示すように円周状に配置された６個のコイルを備えたステータ２４を備えている。なお、６個のコイルの内、対面するコイル（Ｕ−Ｕ′、Ｖ−Ｖ′、Ｗ−Ｗ′）が接続され、合計３相となっている。また、３相モータ１６は、マグネットを備えたロータ２６を備えている。なお、３相モータ１６は、ブラシレスでありセンサレスである。
【００１３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００１４】
最初に、３相モータ１６の一般的な作用を説明する。３相のうちの２つの相を電源及びグランドに接続するが、電源及びグランドに接続する２つの相の組合せ（モード）を所定時間ごとに変化させる。これにより、データ２４の各相に順にＳ極、Ｎ極に磁界が発生し、この磁界が、上記円周状に回転し、この回転する磁界に伴って、ロータ２６が回転する。即ち、具体的には、例えば、表１に示すように、ステータ２４の各相のコイルに発生する磁界が円周状に沿って回転するための、連続する複数の所定時間各々ごとに、３相のコイルに選択的に電流を供給するための組合せ（モード）が予め定められている。
【００１５】
【表１】
0004314686.tif 000002
＋：電源に接続されていることを示す
−：グランドに接続されていることを示す
【００１６】
このように、各相を選択的に電源及びグランドに接続するために、信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に、表２に示すように、信号を出力する。
【００１７】
【表２】
0004314686.tif 000003
Ｌ  信号を出力していない
Ｈ  信号を出力している
【００１８】
ここで、例えば、Ｕ相について着目する。モード５、０では、Ｕ相を電源に接続する。よって、Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧は図４符号合Ａに示すように、＋になる。なお、この電圧は、コンパレータ２２からの出力により判定できる。即ち、コンパレータ２２は、Ｕ相の電圧がＣＯＭの電圧より大きい場合に信号を出力する。モード１では、Ｕ相を電源及びグランドに接続していない。即ち、解放状態にする。これにより、図４符号Ｂに示すように、Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧は徐々に小さくなる（＋〜−）。モード２、３では、Ｕ相をグランドに接続させる。よって、図４符号Ｃに示すようにＵ相とＣＯＭとの間の電圧は−（モード５、０とは逆向きの電圧が印加される）になる。
【００１９】
以上を、表１に示したモードに従ってＶ相及びＷ相についても同様に電流を供給する。これにより、３相モータ１６のステータ２４の各相には、磁極が発生し、この磁極が円周状に回転する。よって、例えば、ステータ２４のＵ相位置における駆動位相は、図５（Ａ）の符号１００に示すように変化し、ロータ２６のＵ相位置に対応する回転位相も、符号１００と一致する。よって、コンパレータの出力も、図５（Ｂ）に示すように、開放状態の時Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３に状態変化が発生する。
【００２０】
しかし、負荷などにより、回転位相（図５符号２００参照）が、駆動位相１００に対して遅れる場合がある。この場合、Ｕ相のモード１の時（解放状態の時）、本来は、図４符合Ｂのように、Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧は＋〜−に徐々に下がるはずであるが、回転位相が図５Ｄの状態となるので、スタータ２４のＵ相には、ロータ２６の磁界が作用して、Ｕ相に起電力が発生し、図４、符号Ｅに示すように、Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧が＋側の値となる。また、Ｕ相のモード４の時（解放状態の時）、本来は、図４符号ＦのようにＵ相とＣＯＭとの間の電圧は徐々に−〜＋に上がるはずであるが、回転位相が図５符号Ｇの状態であるので、ステータのＵ相にはロータ２６の磁界が作用して、Ｕ相に起電力が発生して、図４符号Ｈに示すように、Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧が−側の値となる。よって、コンパレータの出力は、図５（Ｃ）に示すように、開放状態の時Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３には状態変化が発生しない。
【００２１】
よって、解放状態の時のＵ相とＣＯＭとの間の電圧の状態（コンパレータ出力）から、モータ２６の回転位相が駆動位相に対し遅れているか否かを判定することが出来る。なお、同様にＶ相及びＷ相についても同じことが言える。
【００２２】
本実施の形態では以上の原理を用いて、ずれが検出された場合、モータの回転を停止させずにずれを修正している。
【００２３】
即ち、モータの回転の指示が合った場合、モータ駆動制御装置は、図６に示した制御ルーチンを実行する。即ち、ステップ３２で、本ルーチンで使用する、６つのモードを実行した回数を識別する変数Ｃ、及び各モードを識別する変数Ｍを０に初期化する。
【００２４】
ステップ３４で、表１に示すように、モードＭに対応して定まるコイルに電流を供給する。
【００２５】
ステップ３６で、所定時間Ｔが経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ経過した場合に、ステップ３８で、モードＭに対応して定まる開放コイルコンパレータ出力を選択し、この出力がモードＭに対応して定まる状態か否かを判断することにより、ロータ２６の回転位相が駆動位相に対して遅れているか否かを判断する。ロータ２６の回転位相が駆動位相に対して遅れていないと判定された場合（ステップ３８Ｙ）、ステップ４０で、変数Ｍを１インクリメントし、ステップ４２で、変数ＭがＭ０（本実施の形態では６）か否かを判断する。変数ＭがＭ０の場合には、表１に示した６つのモードを連続して実行したことになる。
【００２６】
ステップ４４で、変数Ｃを１インクリメントするとともに変数Ｍを０に初期化する。ステップ４６で変数ＣがＣ１（ロータ２６の回転速度が中速になるための回数）か否かを判断することにより、３相モータ１６のロータ２６の回転速度が低速〜中速になったか否かを判断する。ロータ２６の回転速度が中速になったと判定された場合には、ステップ５０で所定時間Ｔを一定時間Ｔ１引いた値を所定時間Ｔとして設定して、ステップ３４に戻る。
【００２７】
一方、ステップ４６で、ロータ２６の回転速度が中速でないと判定された場合には、ステップ４８で変数ＣがＣ２（ロータ２６の回転速度が高速になるための回数）か否かを判断することにより、ロータ２６が高速になったか否かを判断する。ロータ２６の回転速度が高速になった場合には、ステップ５２で、所定時間Ｔを一定時間Ｔ２減算した値を所定時間Ｔとして設定して、ステップ３４に戻る。なお、ステップ４８で、変数ＣがＣ２でないと判定された場合には、そのままステップ３４に戻る。
【００２８】
以上の様に、モード０〜５をＣ１回実行すると、ロータ２６の回転速度が低速から中速に移行し、モード０〜５の実行回数がＣ２になった場合、ロータ２６の回転速度が中速〜高速となる。
【００２９】
このように、ロータ２６の回転速度が徐々に速くなると、ロータ２６の回転位相が駆動位相より遅くなる場合がある。このように、ロータ２６の回転位相が駆動位相に対して遅くなった場合には、ステップ３８が否定判定され、ステップ３６に戻って所定時間Ｔ経過するのを待つ。従って、モードＭに対応して定まるコイルに電流が供給され、所定時間Ｔ経過したか否かを判断する。即ち、ステップ３８が肯定判定されれば、本来は、ステップ４０で変数Ｍが１インクリメントされるので、次のモードに移行するはずであるが、上記の様にロータ２６の回転位相が駆動位相より遅れた場合（ステップ３８否定判定）、次のモードに移行せず、現在のモードを維持するようにしている。これにより、回転体の回転位相も駆動位相に近づけることが出来る。即ち、回転位相が駆動位相に対して遅れた場合、ロータ２６が停止する前にずれを調整することができる。
【００３０】
ここで、Ｕ相について着目して更に説明する。Ｕ相において、モード０〜モード１に切り替わった場合には、Ｕ相は解放状態となるので、Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧は、図７（Ａ）、符号Ｈに示すように徐々に小さくなる。このように、Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧が徐々に小さくなると、コンパレータ２２からの出力はハイ状態からロウ状態となる。従って、モード２に移行する直前Ｐ１において、コンパレータ２０からの出力がロウ状態となっている場合には、正常な状態と判定し、次のモードに移行する。
【００３１】
一方、Ｕ相においてモード４の場合には解放状態となり、図４で符号Ｆに示すようにＵ相とＣＯＭとの間の電圧は−〜＋へ徐々に増加するはずである。よって、モード５への切り替え直前におけるコンパレータ２６の出力はハイ状態となるはずである。しかし、前述したように負荷などにより、図７（Ｃ）に示すように、モード５への切替直前Ｐ２において、コンパレータ２２の出力がロウ状態であれば、回転体の回転位相が駆動位相に対して遅れていると判定することができる。そこで、次のモード５に移行せず現在のモード４で維持する。これにより、回転位相が駆動位相に近づいて、上記ズレを小さくすることが出来る。
【００３２】
以上説明した例はロータ２６が加速中の場合である。ロータ２６が減速中の場合も、上記と同様に処理するが、相異する点は、ロータ２６の回転位相が駆動位相に対して進んでいると判定された場合に、次の所定時間における組合せを、通常の順番の所定時間より先の所定時間、例えば、次の次の所定時間に対応する組合せに進める点である。
【００３３】
以上説明した実施の形態では、電流を供給する６個のコイル側をステータとするモータを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、逆に６個のコイル側をロータとするモータにも適応することが出来る。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、回転体の回転位相と磁界の位相とがずれて行く場合、このずれが小さくなるように、ずれていることが検出された所定時間の次の所定時間に対応する組合せを修正するので、回転体が停止する前にずれを調整することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のモータ駆動制御装置のブロック図である。
【図２】モータ駆動回路の詳細図である。
【図３】搬送モータの構成を示し、（Ａ）はステータを示し、（Ｂ）はロータを示す図である。
【図４】Ｕ相とＣＯＭとの間の電圧波形を示した図である。
【図５】本実施の形態のタイミングチャートであり、（Ａ）は、回転位相と駆動位相との関係を示し、（Ｂ）は、正常時のコンパレータ出力を示し、（Ｃ）は、回転位相が駆動位相に対して遅れた時のコンパレータ出力を示したグラフである。
【図６】本実施の形態に係る制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】本実施の形態の制御結果の一例を示すグラフであり、（Ａ）はＵ相の電圧を示し、（Ｂ）は回転位相が駆動位相に対して遅れた時のコンパレータ出力を示し、（Ｃ）はコンパレータ出力を示し、（Ｄ）はモードを示したグラフである。
【符号の説明】
１４    モータ駆動回路（供給手段）
２２    コンパレータ（検出手段）
１２    パスルコントローラ（修正手段）
【図１】
0004314686.tif 000004
【図２】
0004314686.tif 000005
【図３】
0004314686.tif 000006
【図４】
0004314686.tif 000007
【図５】
0004314686.tif 000008
【図６】
0004314686.tif 000009
【図７】
0004314686.tif 000010