JP2001352783A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
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- JP2001352783A JP2001352783A JP2000172382A JP2000172382A JP2001352783A JP 2001352783 A JP2001352783 A JP 2001352783A JP 2000172382 A JP2000172382 A JP 2000172382A JP 2000172382 A JP2000172382 A JP 2000172382A JP 2001352783 A JP2001352783 A JP 2001352783A
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- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
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- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
- H02P7/2913—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
Abstract
ンサーレスモータを安定に動作させる。 【解決手段】 パルス幅変調信号4を出力するサーボ回
路6と、セレクタ22が出力する信号を入力とするロー
パスフィルタ8と、ローパスフィルタ8の出力電圧を入
力としてブラシレスセンサーレスモータ10を駆動する
ドライバ回路12とを含み、サーボ回路6は、前記モー
タ10が出力する、同モータの回転速度を周波数により
表すFGパルス信号10Aにもとづいて、モータ10の
回転速度を目標とする回転速度に保つべくパルス幅変調
信号4のパルス幅を制御する。そして、回転速度変更手
段14は、制御開始信号16が入力されたとき、ドライ
バ回路12に入力される電圧を現在の電圧から目標電圧
にまで徐々に変化させてモータ10の回転速度を変更す
る。
Description
関し、特にブラシレスセンサーレスモータの制御装置に
関するものである。
(ミニディスク)装置では、電池の消耗を抑えて連続再
生時間の長時間化を図るため、MDを回転させるモータ
は、MDをアクセスして記録再生を行う場合にのみ、高
速アクセスのため高速に回転させ、それ以外は低速で回
転させて消費電力を抑えるように制御されている。
のドライブ電圧の変化を示す波形図、図7は図6のよう
にドライブ電圧を変化させた際のモータの回転速度の変
化を示す波形図である。この例では、タイミングT1ま
ではMDをアクセスする必要がないため、ドライブ電圧
は低く抑えられ、回転数も低くなっている。タイミング
T1からT2は、MDをアクセスするためにドライブ電
圧が高く設定され、回転数も高くなっている。タイミン
グT2以降は、ドライブ電圧はゼロであり、モータは惰
性で回転してしだいに回転速度が低下している。
ては、回転速度を検出するためのホール素子などのセン
サーが不要なブラシレスセンサーレスモータを用いるこ
とがコストなどの点で有利である。このモータは、3相
コイルを形成する3つのコイルを含み、その内の1つか
ら生成されるパルス信号にもとづいて、モータの回転速
度を周波数で表すFGパルス信号が生成される。
ンサーレスモータの場合、上述のように連続再生時間の
長時間化を図るべく回転速度を切り換えるとき、回転速
度が短時間に大きく変化すると、上記FGパルス信号が
正しく生成されなくなり、サーボ制御を行えないことか
ら、モータの制御が不可能になってしまうことがある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、その目的は、回転速度を切り換えた場合にもブラシ
レスセンサーレスモータを安定に動作させることができ
るモータ制御装置を提供することにある。
成するため、パルス幅変調信号を出力するサーボ回路
と、前記サーボ回路が出力する前記パルス幅変調信号を
入力とするローパスフィルタと、前記ローパスフィルタ
の出力電圧を入力としてブラシレスセンサーレスモータ
を駆動するドライバ回路とを含み、前記サーボ回路は、
前記モータが出力する、同モータの回転速度を周波数に
より表すFGパルス信号にもとづいて、モータの回転速
度を目標とする回転速度に保つべく前記パルス幅変調信
号のパルス幅を制御するモータ制御装置であって、制御
開始信号が入力されたとき、前記ドライバ回路が出力す
る電圧を現在の電圧から目標電圧にまで徐々に変化させ
て前記モータの回転速度を変更する回転速度変更手段を
備えたことを特徴とする。
更手段は、モータの回転速度を切り換えるべく制御開始
信号が入力されたとき、ドライバ回路が出力する電圧を
現在の電圧から目標電圧にまで徐々に変化させてモータ
の回転速度を変更する。したがって、モータの回転速度
も除々に変化し、モータはFGパルス信号を正しく生成
することから、回転速度を大きく変更しても、FGパル
ス信号にもとづいてモータを正しく制御することができ
る。
て図面を参照して説明する。図1は本発明によるモータ
制御装置の一例を示すブロック図、図2は図1のモータ
制御装置におけるモータのドライブ電圧の変化を示す波
形図、図3は図1のモータ制御装置の動作を示すフロー
チャートである。本実施の形態例のモータ制御装置は一
例としてMD装置に組み込んでMDを回転させるモータ
を制御するためのものであるとする。図1に示したよう
に、実施の形態例のモータ制御装置2は、パルス幅変調
信号4を出力するサーボ回路6と、サーボ回路6が出力
するパルス幅変調信号4を入力とするローパスフィルタ
8(時定数はたとえば500μs〜1ms程度)と、ロ
ーパスフィルタ8の出力電圧を入力としてブラシレスセ
ンサーレスモータ10(単にモータ10とも記す)を駆
動するドライバ回路12とを含み、サーボ回路6が、モ
ータ10からの、同モータの回転速度を周波数により表
すFGパルス信号10Aにもとづいて、モータ10の回
転速度を目標とする回転速度に保つべくパルス幅変調信
号4のパルス幅(すなわちデューティ比)を制御する構
成となっている。
装置2は回転速度変更手段14をさらに備え、この回転
速度変更手段14は、制御開始信号16が入力されたと
き、ドライバ回路12が出力する電圧を現在の電圧から
目標電圧にまで徐々に変化させてモータ10の回転速度
を変更する。
サーボ回路6が出力するパルス幅変調信号4のデューテ
ィ比を検出するデューティ比検出手段18と、制御開始
信号16が入力されたとき、デューティ比検出手段18
が検出した現在のデューティ比から、上記目標電圧に対
応する目標のデューティ比まで徐々に変化する第2のパ
ルス幅変調信号を生成するパルス発生手段20と、サー
ボ回路6が出力するパルス幅変調信号4およびパルス発
生手段20が生成した第2のパルス幅変調信号を入力と
し、選択信号にもとづきいずれかの入力信号を選択して
ローパスフィルタ8に供給するセレクタ手段22とを備
え、さらに、パルス発生手段20が第2のパルス変調信
号を生成している間、第2のパルス幅変調信号を選択さ
せるべく選択信号をセレクタ手段22に供給するセレク
タ制御手段23を備えている。
られたデジタル信号の大きさに応じたデューティ比の第
2のパルス幅変調信号34を出力するパルス幅変調信号
発生手段24と、制御開始信号16が入力されたとき、
デューティ比検出手段18が検出したデューティ比に対
応する値から、前記目標デューティ比に対応する値まで
徐々に値が変化するデジタル信号を生成してパルス幅変
調信号発生手段24に供給するデジタル信号発生手段2
6とを含んで構成されている。
は、サーボ回路制御手段28を有し、サーボ回路制御手
段28は、制御開始信号16が入力されて、ドライバ回
路12の出力電圧が目標電圧になるまでの間に、サーボ
回路6が目標とするモータ10の回転速度を、目標電圧
に対応する回転速度に設定する。
置2の動作について説明する。MD装置においてたとえ
ばMDから情報を読み出さない期間では、モータ10は
低速で回転させる。このときサーボ回路制御手段28お
よび回転速度変更手段14には制御開始信号16は入力
せず、したがって、サーボ回路制御手段28はモータ1
0を低速回転させるべく低速の回転速度を目標の回転速
度としてサーボ回路6に設定し、回転速度変更手段14
のセレクタ制御手段23は、サーボ回路6が出力するパ
ルス幅変調信号4を選択してローパスフィルタ8に出力
するようセレクタ手段22を制御する。そして、サーボ
回路6は、モータ10からのFGパルス信号10Aにも
とづいて、モータ10の回転速度を上記目標の回転速度
とすべくパルス幅変調信号4のパルス幅を制御する。こ
れによりモータ10は目標の回転速度で回転する。この
とき、ドライバ回路12がモータ10に供給するドライ
ブ電圧30は、図2のタイミングT1までの期間のよう
に低い電圧でほぼ一定となっている。
ため、タイミングT1で制御開始信号16が回転速度変
更手段14およびサーボ回路制御手段28に入力される
と、まず、回転速度変更手段14では、デジタル信号発
生手段26が、デューティ比検出手段18により検出さ
れた、サーボ回路6が出力するパルス幅変調信号4の現
在のデューティ比に対応する値から、目標デューティ比
に対応する値まで徐々に変化するデジタル信号を生成す
る。なお、ここでデジタル信号発生手段26は、目標デ
ューティ比を目標電圧(高速回転時のドライブ電圧)と
の対応関係から決定する。また、デジタル信号の値を変
化させる期間は例えば100ms〜1s程度とする(図
2におけるタイミングT1〜T2の期間)。
は、デジタル信号発生手段26からのデジタル信号の大
きさに応じたデューティ比の第2のパルス幅変調信号3
4を出力する。また、このとき、セレクタ制御手段23
は、パルス幅変調信号発生手段24が第2のパルス幅変
調信号34の出力を開始したことから、パルス幅変調信
号発生手段24の出力信号を選択すべく選択信号を出力
してセレクタ手段22を制御する。したがって、パルス
幅変調信号発生手段24が発生した第2のパルス幅変調
信号34はセレクタ手段22を通じてローパスフィルタ
8に供給され、ローパスフィルタは、この信号をパルス
幅(したがってデューティ比)に対応した電圧に平滑化
してドライバ回路12に供給し、モータ10はこの電圧
に応じた回転速度で回転する。
段26がタイミングT1からタイミングT2の期間にお
いて、直線的に値が大きくなるデジタル信号を生成した
とすると、パルス幅変調信号発生手段24が発生する第
2のパルス幅変調信号34は、そのパルス幅が時間とと
もに直線的に広くなり、したがってモータ10に印加さ
れるドライブ電圧30は、図2のように、上記期間にお
いて目標電圧32まで直線的に上昇する。
のようにタイミングT1で直ちに目標の回転速度になる
のではなく、徐々に上昇してタイミングT2で目標の回
転速度となる。一方、サーボ回路制御手段28は、制御
開始信号16が入力されると、ドライバ回路12の出力
電圧が目標電圧に到達するまでの間に、サーボ回路6が
目標とするモータ10の回転速度を、上記目標電圧に対
応する高速の回転速度に設定する。
イミングT2でデジタル信号の出力を停止し、その結
果、パルス幅変調信号発生手段24も第2のパルス幅変
調信号34の生成を停止する。これによりセレクタ制御
手段23は、セレクタ手段22を制御してサーボ回路6
からの信号を選択させ、したがってタイミングT2以降
は、サーボ回路6によりモータ10の回転速度が制御さ
れ、高速かつほぼ一定の回転速度に保たれる。この状態
で、MDがアクセスされ、記録された情報が高速に読み
出される。
イミングT3で、サーボ回路制御手段28を通じて回転
速度がたとえばゼロに設定される。したがって、ドライ
ブ電圧30はゼロとなり、この場合にはサーボ動作は実
質的に行われず、モータ10は惰性で回転して除々にそ
の回転速度を低下させる。
ス発生手段20の動作について、図3を参照して、さら
に詳しく説明する。上述のように制御開始信号16が入
力されると、デジタル信号発生手段26は、高速回転の
ための目標電圧にもとづいて、対応する目標デューティ
比を設定する(ステップS1)。さらに、目標デューテ
ィ比まで何ステップで変化させるかを設定し(ステップ
S2)、デューティ比検出手段18から現在のデューテ
ィ比を取得して(ステップS3)、デジタル信号の生成
を開始する(ステップS4)。
テップS2で設定したステップ数より決まる増分を現在
のデューティ比に加算し(ステップS5)、対応する値
のデジタル信号を出力する。その後、目標のデューティ
比に到達したか否かを判定し(ステップS6)、目標に
到達するまで、たとえば一定の周期でステップS5、S
6を繰り返して、ステップS6で目標到達となったとこ
ろでデジタル信号の生成を終了する(ステップS7)。
装置2では、回転速度変更手段14は、モータ10の回
転速度を切り換えるべく制御開始信号16が入力された
とき、ドライバ回路12が出力する電圧を現在の電圧か
ら目標電圧にまで徐々に変化させてモータ10の回転速
度を変更する。したがって、モータ10の回転速度も除
々に変化し、モータ10はFGパルス信号を正しく生成
することから、回転速度を大きく変更しても、FGパル
ス信号にもとづいてモータ10を正しく制御することが
できる。また、モータ10の回転速度を急激に切り換え
ると、大きな駆動電流がドライバ回路12を通じて流れ
ることになるが、本実施の形態例では、モータ10の回
転速度は除々に変化するので、回転速度を切り換えた場
合でも、特に大きな駆動電流は流れず、したがって、消
費電力の削減をも実現できる。
の期間のドライブ電圧は、デジタル信号発生手段26に
おいて、目標デューティ比までのステップ数を比較的大
きく設定した場合の電圧であり、したがって、ドライブ
電圧は連続的に上昇している。しかし、上記ステップ数
は比較的小さい値に設定してもよく、その場合には、ド
ライブ電圧はステップ状に上昇することになる。また、
その際、図3のステップS5、S6を繰り返す周期は、
変化させてもよく、たとえばしだいに短くすると、ドラ
イブ電圧は図4の波形図に示したように変化することに
なる。
試作してドライブ電圧などの測定を行った結果を示すグ
ラフである。図中、横軸は時間、縦軸は電圧を表してい
る。そして、波形36はモータ10に印加されるドライ
ブ電圧30、波形38はセレクタ手段22が出力するパ
ルス幅変調信号、波形40はセレクタ制御手段23がセ
レクタ手段22に供給する選択信号に対応する信号を表
している。そして、タイミングT1で、上記制御開始信
号16が入力されて、セレクタ手段22が出力するパル
ス幅変調信号(38)のデューティ比が変化を開始し、
ドライブ電圧(36)がほぼ一定の速度で除々に上昇し
て、タイミングT2以降はほぼ一定となっている。
MD装置に組み込まれているとしたが、DVD装置に組
み込んで同様の効果を得ることも無論可能である。ま
た、モータ10の回転速度を低速から高速に切り換える
場合だけでなく、高速から低速に切り換える場合にも本
発明は有効である。減速時の急激な変化は、ドライブ電
圧をゼロにして惰性でモータ10を回転させることによ
っても回避できるが、本発明により、方式選択の自由度
が高まる。なお、回転速度を低下させる場合には、たと
えば図3のステップS5で増分をマイナスの増分などと
すればよい。モータ10の回転速度は、たとえばMD上
の外周部でも内周部でも一定の速度が得られるように制
御する場合(Constant Linea Velo
cityサーボ)と、角速度が一定となるように制御す
る場合とがあるが、本発明はいずれの場合にも有効であ
る。
変調信号を出力するサーボ回路と、前記サーボ回路が出
力する前記パルス幅変調信号を入力とするローパスフィ
ルタと、前記ローパスフィルタの出力電圧を入力として
ブラシレスセンサーレスモータを駆動するドライバ回路
とを含み、前記サーボ回路は、前記モータが出力する、
同モータの回転速度を周波数により表すFGパルス信号
にもとづいて、モータの回転速度を目標とする回転速度
に保つべく前記パルス幅変調信号のパルス幅を制御する
モータ制御装置であって、制御開始信号が入力されたと
き、前記ドライバ回路が出力する電圧を現在の電圧から
目標電圧にまで徐々に変化させて前記モータの回転速度
を変更する回転速度変更手段を備えたことを特徴とす
る。
更手段は、モータの回転速度を切り換えるべく制御開始
信号が入力されたとき、ドライバ回路が出力する電圧を
現在の電圧から目標電圧にまで徐々に変化させてモータ
の回転速度を変更する。したがって、モータの回転速度
も除々に変化し、モータはFGパルス信号を正しく生成
することから、回転速度を大きく変更しても、FGパル
ス信号にもとづいてモータを正しく制御することができ
る。
ック図である。
ブ電圧の変化を示す波形図である。
ートである。
ブ電圧の変化を示す波形図である。
イブ電圧などの測定を行った結果を示すグラフである。
電圧の変化を示す波形図である。
ータの回転速度の変化を示す波形図である。
…サーボ回路、8……ローパスフィルタ、10……ブラ
シレスセンサーレスモータ(モータ)、12……ドライ
バ回路、14……回転速度変更手段、16……制御開始
信号、18……デューティ比検出手段、20……パルス
発生手段、22……セレクタ手段、24……パルス幅変
調信号発生手段、26……デジタル信号発生手段、28
……サーボ回路制御手段、30……ドライブ電圧、34
……第2のパルス幅変調信号、36……波形、38……
波形、40……波形。
Claims (6)
- 【請求項1】 パルス幅変調信号を出力するサーボ回路
と、 前記サーボ回路が出力する前記パルス幅変調信号を入力
とするローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタの出力電圧を入力としてブラシレ
スセンサーレスモータを駆動するドライバ回路とを含
み、 前記サーボ回路は、前記モータが出力する、同モータの
回転速度を周波数により表すFGパルス信号にもとづい
て、モータの回転速度を目標とする回転速度に保つべく
前記パルス幅変調信号のパルス幅を制御するモータ制御
装置であって、 制御開始信号が入力されたとき、前記ドライバ回路が出
力する電圧を現在の電圧から目標電圧にまで徐々に変化
させて前記モータの回転速度を変更する回転速度変更手
段を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項2】 前記回転速度変更手段は、前記サーボ回
路が出力する前記パルス幅変調信号のデューティ比を検
出するデューティ比検出手段と、前記制御開始信号が入
力されたとき、前記デューティ比検出手段が検出した現
在のデューティ比から、前記目標電圧に対応する目標の
デューティ比まで徐々に変化する第2のパルス幅変調信
号を生成するパルス発生手段と、前記サーボ回路が出力
する前記パルス幅変調信号および前記パルス発生手段が
生成した前記第2のパルス幅変調信号を入力とし、選択
信号にもとづきいずれかの入力信号を選択して前記ロー
パスフィルタに供給するセレクタ手段と、前記パルス発
生手段が前記第2のパルス変調信号を生成している間、
前記第2のパルス幅変調信号を選択させるべく前記選択
信号を前記セレクタ手段に供給するセレクタ制御手段と
を含むことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装
置。 - 【請求項3】 前記パルス発生手段は連続的またはほぼ
連続的にデューティ比が変化する前記第2のパルス幅変
調信号を生成することを特徴とする請求項2記載のモー
タ制御装置。 - 【請求項4】 前記パルス発生手段は段階的にデューテ
ィ比が変化する前記第2のパルス幅変調信号を生成する
ことを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。 - 【請求項5】 前記パルス発生手段は、与えられたデジ
タル信号の大きさに応じたデューティ比の前記第2のパ
ルス幅変調信号を出力するパルス幅変調信号発生手段
と、前記制御開始信号が入力されたとき、前記デューテ
ィ比検出手段が検出した現在のデューティ比に対応する
値から、前記目標デューティ比に対応する値まで徐々に
値が変化するデジタル信号を生成して前記パルス幅変調
信号発生手段に供給するデジタル信号発生手段とを含む
ことを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。 - 【請求項6】 前記回転速度変更手段に前記制御開始信
号が入力されて、前記ドライバ回路の出力電圧が前記目
標電圧になるまでの間に、前記サーボ回路が目標とする
前記モータの回転速度を、前記目標電圧に対応する回転
速度に設定するサーボ回路制御手段を含むことを特徴と
する請求項1記載のモータ制御装置。
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US09/870,643 US6476576B2 (en) | 2000-06-08 | 2001-06-01 | Motor control apparatus |
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JP (1) | JP4517456B2 (ja) |
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