JP2002191186A - ブラシレスモータ制御装置およびブラシレスモータのステップ制御方法 - Google Patents
ブラシレスモータ制御装置およびブラシレスモータのステップ制御方法Info
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- JP2002191186A JP2002191186A JP2000386955A JP2000386955A JP2002191186A JP 2002191186 A JP2002191186 A JP 2002191186A JP 2000386955 A JP2000386955 A JP 2000386955A JP 2000386955 A JP2000386955 A JP 2000386955A JP 2002191186 A JP2002191186 A JP 2002191186A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ブラシレスモータおよびステッピングモータ
それぞれが有する利点を融合させることにより、幅広い
回転数レンジの回転制御を、高精度でかつ低消費電力で
実現すること。 【解決手段】 所定角度でそれぞれ配置され、ロータの
位置を検出するホール素子12a，12bと、所定時間毎に検
出されたロータ位置パターンに合わせてコイル通電を行
なうドライバ26と、通電直後におけるホール素子12a，1
2bにより得られるロータの位置信号から現状のロータ位
置パターンを認識し、回転方向で決定される次ロータ位
置パターンになるまで通電を継続し、次ロータ位置パタ
ーンを認識した時点で通電を停止し、また、所定時間後
に次ロータ位置パターンに回転方向を切り替え、コイル
通電を開始するようにドライバ26を制御するモータ制御
部25と、を備える。
それぞれが有する利点を融合させることにより、幅広い
回転数レンジの回転制御を、高精度でかつ低消費電力で
実現すること。 【解決手段】 所定角度でそれぞれ配置され、ロータの
位置を検出するホール素子12a，12bと、所定時間毎に検
出されたロータ位置パターンに合わせてコイル通電を行
なうドライバ26と、通電直後におけるホール素子12a，1
2bにより得られるロータの位置信号から現状のロータ位
置パターンを認識し、回転方向で決定される次ロータ位
置パターンになるまで通電を継続し、次ロータ位置パタ
ーンを認識した時点で通電を停止し、また、所定時間後
に次ロータ位置パターンに回転方向を切り替え、コイル
通電を開始するようにドライバ26を制御するモータ制御
部25と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療機器などに利
用され、ブラシレスモータを超低速から高速回転までの
広範囲で回転制御するブラシレスモータ制御装置および
ブラシレスモータのステップ制御方法に関する。
用され、ブラシレスモータを超低速から高速回転までの
広範囲で回転制御するブラシレスモータ制御装置および
ブラシレスモータのステップ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、モータの回転を制御する方法
として、たとえば以下のものが知られている。ブラシレ
スモータでは、ブラシ付きモータにおけるブラシ機能を
半導体回路で置き換えるために、磁気センサを内蔵して
ロータ（永久磁石）の回転角を非接触で検知する方法
や、あるいはロータが回転するときに発生する逆起電力
（Back electromotive force）を利用してロータの位置
を検出する方法などがある。またさらに、エンコーダ
（Encoder）からの２進符号の情報にしたがって回転数
制御を行なう方法なども知られている。
として、たとえば以下のものが知られている。ブラシレ
スモータでは、ブラシ付きモータにおけるブラシ機能を
半導体回路で置き換えるために、磁気センサを内蔵して
ロータ（永久磁石）の回転角を非接触で検知する方法
や、あるいはロータが回転するときに発生する逆起電力
（Back electromotive force）を利用してロータの位置
を検出する方法などがある。またさらに、エンコーダ
（Encoder）からの２進符号の情報にしたがって回転数
制御を行なう方法なども知られている。
【０００３】ＤＣモータは基本的には制御性の優れたモ
ータであるが、低回転数（数rpm程度）やステッピング
・モータのような寸動動作には不向きである。これは、
ＤＣモータは制御直前のロータの動きを検出し、制御を
決定する制御方法によるからである。
ータであるが、低回転数（数rpm程度）やステッピング
・モータのような寸動動作には不向きである。これは、
ＤＣモータは制御直前のロータの動きを検出し、制御を
決定する制御方法によるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ブラシレスモータは、
基本的に連続回転で使用されるものであり、超低速度で
回転数を安定させて制御させるには不向きなモータ構造
となっている。また、ステッピングモータは、基本的に
パルス通電に対応して断続回転（ステップ制御）を行な
うように構成されているので、連続回転を行なうとコギ
ング（cogging）による騒音や振動などの不具合現象が
発生する。
基本的に連続回転で使用されるものであり、超低速度で
回転数を安定させて制御させるには不向きなモータ構造
となっている。また、ステッピングモータは、基本的に
パルス通電に対応して断続回転（ステップ制御）を行な
うように構成されているので、連続回転を行なうとコギ
ング（cogging）による騒音や振動などの不具合現象が
発生する。
【０００５】ステッピング・モータは外部要因（トルク
変動）に関わらず確実に１ステップを動かすためには、
モータのトルクに余裕が必要となる。一方、ブラシレス
モータは、直前の角速度を検出して次の通電条件を決定
して制御するため、安定した低速回転を行なうことがで
きない。このため、使用する回転数のレンジが非常に広
い用途の機器に組み込まれるモータの場合、つまり、超
低速から高速回転までのレンジで制御を行なうには、ス
テッピングモータを採用するか、あるいはブラシレスモ
ータを採用するかが一般的に考えられるが、いずれのモ
ータを採用しても、一つのモータで広い回転数レンジが
要求される場合、高精度で低消費電力の要求を満足させ
ることができないといった問題点があった。
変動）に関わらず確実に１ステップを動かすためには、
モータのトルクに余裕が必要となる。一方、ブラシレス
モータは、直前の角速度を検出して次の通電条件を決定
して制御するため、安定した低速回転を行なうことがで
きない。このため、使用する回転数のレンジが非常に広
い用途の機器に組み込まれるモータの場合、つまり、超
低速から高速回転までのレンジで制御を行なうには、ス
テッピングモータを採用するか、あるいはブラシレスモ
ータを採用するかが一般的に考えられるが、いずれのモ
ータを採用しても、一つのモータで広い回転数レンジが
要求される場合、高精度で低消費電力の要求を満足させ
ることができないといった問題点があった。
【０００６】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、ブラシレスモータおよびステッピングモータそれ
ぞれが有する利点を融合させることにより、幅広い回転
数レンジの回転制御を、高精度でかつ低消費電力で実現
することを目的とする。
って、ブラシレスモータおよびステッピングモータそれ
ぞれが有する利点を融合させることにより、幅広い回転
数レンジの回転制御を、高精度でかつ低消費電力で実現
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかるブラシレスモータ制御装置にあ
っては、ブラシレスモータを回転制御するブラシレスモ
ータ制御装置において、所定角度でそれぞれ配置され、
ロータの位置を検出するロータ位置検出手段と、所定時
間毎に検出されたロータ位置パターンに合わせてコイル
通電を行なうコイル通電手段と、通電直後における前記
ロータ位置検出手段により得られるロータの位置信号か
ら現状のロータ位置パターンを認識し、回転方向で決定
される次ロータ位置パターンになるまで通電を継続し、
次ロータ位置パターンを認識した時点で通電を停止し、
また、所定時間後に次ロータ位置パターンに合わせて通
電方向を切り替え、コイル通電を開始するように前記コ
イル通電手段を制御するモータ制御手段と、を備えたも
のである。
めに、請求項１にかかるブラシレスモータ制御装置にあ
っては、ブラシレスモータを回転制御するブラシレスモ
ータ制御装置において、所定角度でそれぞれ配置され、
ロータの位置を検出するロータ位置検出手段と、所定時
間毎に検出されたロータ位置パターンに合わせてコイル
通電を行なうコイル通電手段と、通電直後における前記
ロータ位置検出手段により得られるロータの位置信号か
ら現状のロータ位置パターンを認識し、回転方向で決定
される次ロータ位置パターンになるまで通電を継続し、
次ロータ位置パターンを認識した時点で通電を停止し、
また、所定時間後に次ロータ位置パターンに合わせて通
電方向を切り替え、コイル通電を開始するように前記コ
イル通電手段を制御するモータ制御手段と、を備えたも
のである。
【０００８】この発明によれば、ブラシレスモータ制御
装置において、通電直後におけるロータ位置をロータ位
置検出手段で検出し、当該ロータ位置検出手段で検出し
たロータ位置から現状のロータ位置パターン（たとえば
Ｎ−Ｓパターン）を認識し、回転方向で決まる次ロータ
位置パターン（Ｎ−Ｎパターン）を設定して通電を継続
させ、現状のロータ位置パターンが次ロータ位置パター
ンに一致したタイミングで通電を停止させることによ
り、最適通電時間が設定でき、負荷や外乱要因に影響さ
れない低消費電力の回転が実現する。
装置において、通電直後におけるロータ位置をロータ位
置検出手段で検出し、当該ロータ位置検出手段で検出し
たロータ位置から現状のロータ位置パターン（たとえば
Ｎ−Ｓパターン）を認識し、回転方向で決まる次ロータ
位置パターン（Ｎ−Ｎパターン）を設定して通電を継続
させ、現状のロータ位置パターンが次ロータ位置パター
ンに一致したタイミングで通電を停止させることによ
り、最適通電時間が設定でき、負荷や外乱要因に影響さ
れない低消費電力の回転が実現する。
【０００９】また、請求項２にかかるブラシレスモータ
制御装置にあっては、前記モータ制御手段は、次の通電
を行なう所定時間までにロータ位置パターンがズレた場
合、前記コイル通電手段を介して補正通電を実行するも
のである。
制御装置にあっては、前記モータ制御手段は、次の通電
を行なう所定時間までにロータ位置パターンがズレた場
合、前記コイル通電手段を介して補正通電を実行するも
のである。
【００１０】この発明によれば、次の通電を行なう所定
時間までにロータ位置パターンがズレた場合にさらにコ
イルに補正通電を行なうことにより、ズレが生じた際に
おけるロータの位置出しが実現する。
時間までにロータ位置パターンがズレた場合にさらにコ
イルに補正通電を行なうことにより、ズレが生じた際に
おけるロータの位置出しが実現する。
【００１１】また、請求項３にかかるブラシレスモータ
制御装置にあっては、前記コイル通電手段は、パルス幅
変調による通電またはチョッパー制御による間欠通電を
行なうものである。
制御装置にあっては、前記コイル通電手段は、パルス幅
変調による通電またはチョッパー制御による間欠通電を
行なうものである。
【００１２】この発明によれば、請求項１において、コ
イルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM：Pulse Width
Modulation）などによって平均電圧を間欠的に印加す
る制御とすることにより、パルス幅で平均電圧をロータ
の回転状況に合わせて細かく対応することが可能にな
る。
イルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM：Pulse Width
Modulation）などによって平均電圧を間欠的に印加す
る制御とすることにより、パルス幅で平均電圧をロータ
の回転状況に合わせて細かく対応することが可能にな
る。
【００１３】また、請求項４にかかるブラシレスモータ
のステップ制御方法にあっては、ロータの磁極位置を磁
極検出手段で検出するブラシレスモータのステップ制御
方法において、通電直後における前記磁極検出手段によ
り得られるロータの磁極位置信号から現状のロータ位置
パターンを認識する第１の工程と、前記第１の工程で認
識された現状のロータ位置パターンから、回転方向で決
定される次ロータ位置パターンを設定し、あらかじめ決
められたコイル通電パターンで所定時間毎に通電する第
２の工程と、前記現状のロータ位置パターンが前記次ロ
ータ位置パターンと一致するまで通電を継続し、一致し
た時点で通電を停止する第３の工程と、次の通電所定時
間までにロータ位置パターンがズレたときに補正通電を
行なう第４の工程と、を含むものである。
のステップ制御方法にあっては、ロータの磁極位置を磁
極検出手段で検出するブラシレスモータのステップ制御
方法において、通電直後における前記磁極検出手段によ
り得られるロータの磁極位置信号から現状のロータ位置
パターンを認識する第１の工程と、前記第１の工程で認
識された現状のロータ位置パターンから、回転方向で決
定される次ロータ位置パターンを設定し、あらかじめ決
められたコイル通電パターンで所定時間毎に通電する第
２の工程と、前記現状のロータ位置パターンが前記次ロ
ータ位置パターンと一致するまで通電を継続し、一致し
た時点で通電を停止する第３の工程と、次の通電所定時
間までにロータ位置パターンがズレたときに補正通電を
行なう第４の工程と、を含むものである。
【００１４】この発明によれば、２極のロータマグネッ
トで、磁極検出手段が、たとえば90度向かい合って配置
された場合、モータへの通電が指示された後に、磁極検
出手段によりロータマグネットの磁極位置信号を取得
し、当該信号から現状ロータ位置パターンを認識し、さ
らに通電を継続させ、回転方向で決定される次のパター
ンになった時点で通電を停止し、少なくとも１／４回転
毎の短時間通電を行なうことにより、低消費電力化が実
現する。
トで、磁極検出手段が、たとえば90度向かい合って配置
された場合、モータへの通電が指示された後に、磁極検
出手段によりロータマグネットの磁極位置信号を取得
し、当該信号から現状ロータ位置パターンを認識し、さ
らに通電を継続させ、回転方向で決定される次のパター
ンになった時点で通電を停止し、少なくとも１／４回転
毎の短時間通電を行なうことにより、低消費電力化が実
現する。
【００１５】また、請求項５にかかるブラシレスモータ
のステップ制御方法にあっては、前記第２ないし第４の
工程における通電は、パルス幅変調による通電またはチ
ョッパー制御による間欠通電を行なうものである。
のステップ制御方法にあっては、前記第２ないし第４の
工程における通電は、パルス幅変調による通電またはチ
ョッパー制御による間欠通電を行なうものである。
【００１６】この発明によれば、請求項４において、コ
イルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM）などによっ
て平均電圧を間欠的に印加する制御とすることにより、
パルス幅で平均電圧をロータの回転状況に合わせて細か
く対応することが可能になる。
イルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM）などによっ
て平均電圧を間欠的に印加する制御とすることにより、
パルス幅で平均電圧をロータの回転状況に合わせて細か
く対応することが可能になる。
【００１７】また、請求項６にかかるブラシレスモータ
のステップ制御方法にあっては、ロータ位置が設定を行
き過ぎた場合でも、補正通電を行わないものである。
のステップ制御方法にあっては、ロータ位置が設定を行
き過ぎた場合でも、補正通電を行わないものである。
【００１８】この発明によれば、前のロータ位置である
（目標のロータ位置パターンではない）と判断した場合
にコイル通電し、ロータが行き過ぎた場合には通電を行
わないことにより、さらなる省電力化が可能になり、戻
し制御を行わないので、振動・騒音がより小さくなる。
（目標のロータ位置パターンではない）と判断した場合
にコイル通電し、ロータが行き過ぎた場合には通電を行
わないことにより、さらなる省電力化が可能になり、戻
し制御を行わないので、振動・騒音がより小さくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるブラシレス
モータ制御装置およびブラシレスモータのステップ制御
方法の実施の形態について添付図面を参照し、詳細に説
明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるも
のではない。
モータ制御装置およびブラシレスモータのステップ制御
方法の実施の形態について添付図面を参照し、詳細に説
明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるも
のではない。
【００２０】本発明は、ブラシレスモータが有する利点
（連続運転性など）と、ステッピングモータにおけるス
テップ制御の良さ（低速・断続運転など）とを融合さ
せ、これをマイクロコンピュータシステムにより回転数
を所定の範囲で可変制御するものである。以下、この実
施の形態では、２相全波、ホール素子（ホール効果デバ
イス：Hall effect device）２個を90度向かい合わせて
配置した構成の小型のブラシレスモータ（Brushless Mo
tor ）を例にとって説明する。
（連続運転性など）と、ステッピングモータにおけるス
テップ制御の良さ（低速・断続運転など）とを融合さ
せ、これをマイクロコンピュータシステムにより回転数
を所定の範囲で可変制御するものである。以下、この実
施の形態では、２相全波、ホール素子（ホール効果デバ
イス：Hall effect device）２個を90度向かい合わせて
配置した構成の小型のブラシレスモータ（Brushless Mo
tor ）を例にとって説明する。
【００２１】図１は、本発明の実施の形態にかかるブラ
シレスモータ10の構成を示す説明図であり、モータの軸
方向から見た状態における概略断面を図示したものであ
る。図において、符号11はモータ外装ケースとなるハウ
ジング、符号12a，12bはそれぞれ90度ずらして設けら
れ、ロータマグネットがどの位置にあるかを検知するホ
ール素子（磁極センサー）、符号13はカップ状を成し、
駆動用の巻線コイル、符号14はたとえば小型モータに最
適な希土類磁石を径方向Ｎ／Ｓ２極で円筒状に形成した
ロータマグネット、また符号15はロータマグネット14の
回転軸であり、回転出力軸となるシャフトである。
シレスモータ10の構成を示す説明図であり、モータの軸
方向から見た状態における概略断面を図示したものであ
る。図において、符号11はモータ外装ケースとなるハウ
ジング、符号12a，12bはそれぞれ90度ずらして設けら
れ、ロータマグネットがどの位置にあるかを検知するホ
ール素子（磁極センサー）、符号13はカップ状を成し、
駆動用の巻線コイル、符号14はたとえば小型モータに最
適な希土類磁石を径方向Ｎ／Ｓ２極で円筒状に形成した
ロータマグネット、また符号15はロータマグネット14の
回転軸であり、回転出力軸となるシャフトである。
【００２２】すなわち、ブラシレスモータ10はマグネッ
ト２極で円筒面にコイル線を向かい合わせた２相全波の
モータであって、ステップ角90度づつ回転するようなコ
イル配置とし、４つのコイル（あるいは２つのコイル）
に通電を行なうことにより90度づつ回転し、所定のコイ
ル通電パターンで通電を続けると、後述する図の４つの
ロータ位置パターンの何れかになるように構成されてい
る。
ト２極で円筒面にコイル線を向かい合わせた２相全波の
モータであって、ステップ角90度づつ回転するようなコ
イル配置とし、４つのコイル（あるいは２つのコイル）
に通電を行なうことにより90度づつ回転し、所定のコイ
ル通電パターンで通電を続けると、後述する図の４つの
ロータ位置パターンの何れかになるように構成されてい
る。
【００２３】図２は、図１に示したブラシレスモータ10
の制御システムの構成を示すブロック図である。図にお
いて、符号20aはホール素子12aから出力された磁極検知
信号を一定レベルに増幅するアンプ、符号20bはホール
素子12bから出力された磁極検知信号を一定レベルに増
幅するアンプ、符号21aはアンプ20aで増幅された磁極検
知信号（アナログ信号）をデジタルの信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、符号21bはアンプ20bで増幅された磁極検知
信号（アナログ信号）をデジタルの信号に変換するＡ／
Ｄ変換器である。
の制御システムの構成を示すブロック図である。図にお
いて、符号20aはホール素子12aから出力された磁極検知
信号を一定レベルに増幅するアンプ、符号20bはホール
素子12bから出力された磁極検知信号を一定レベルに増
幅するアンプ、符号21aはアンプ20aで増幅された磁極検
知信号（アナログ信号）をデジタルの信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、符号21bはアンプ20bで増幅された磁極検知
信号（アナログ信号）をデジタルの信号に変換するＡ／
Ｄ変換器である。
【００２４】なお、Ａ／Ｄ変換器21a，21bは、８bit、
０〜255値のＡ／Ｄ変換値でパターン検出を行なってお
り、この例では128以上をＮ極、128未満をＳ極としてロ
ータ位置パターンを設定する。また、この数値は検出精
度によって適宜変更してもよい。
０〜255値のＡ／Ｄ変換値でパターン検出を行なってお
り、この例では128以上をＮ極、128未満をＳ極としてロ
ータ位置パターンを設定する。また、この数値は検出精
度によって適宜変更してもよい。
【００２５】また、符号22はＡ／Ｄ変換器21a，21bを介
し、検出された磁極検知信号からロータ位置パターンを
設定し、モータの制御を実行するＣＰＵ、符号23はＣＰ
Ｕ22が実行する制御プログラムが格納されているＲＯ
Ｍ、符号24はワーキングメモリなど制御途中で使用され
るＲＡＭである。
し、検出された磁極検知信号からロータ位置パターンを
設定し、モータの制御を実行するＣＰＵ、符号23はＣＰ
Ｕ22が実行する制御プログラムが格納されているＲＯ
Ｍ、符号24はワーキングメモリなど制御途中で使用され
るＲＡＭである。
【００２６】また、符号25は上述したＡ／Ｄ変換器21
a，21b、ＣＰＵ22、ＲＯＭ23、ＲＡＭ24を備えたモータ
制御部である。また、符号26はモータ制御部25の出力信
号にしたがってブラシレスモータ10を駆動するドライバ
であり、ＦＥＴ（Field EffectTransistor ：電界効果
トランジスタ）によって構成されている。なお、この図
２においては電源回路部分については通常の電源供給を
行なうものであり、ここでは省略してある。
a，21b、ＣＰＵ22、ＲＯＭ23、ＲＡＭ24を備えたモータ
制御部である。また、符号26はモータ制御部25の出力信
号にしたがってブラシレスモータ10を駆動するドライバ
であり、ＦＥＴ（Field EffectTransistor ：電界効果
トランジスタ）によって構成されている。なお、この図
２においては電源回路部分については通常の電源供給を
行なうものであり、ここでは省略してある。
【００２７】次に、以上のように構成されたブラシレス
モータの制御システムの特徴となる動作について説明す
る。図３(a)〜(d)は、本発明の実施の形態にかかるロー
タ位置パターンを示す説明図であり、ロータマグネット
14のＮ極14a、Ｓ極14bの回転（ＣＷ方向）により４つの
パターンがホール素子12a，12bによる磁極検知信号を用
いてＡ／Ｄ変換器21a，21bによって検出され、ＣＰＵ22
によってロータ位置パターンが認識される。
モータの制御システムの特徴となる動作について説明す
る。図３(a)〜(d)は、本発明の実施の形態にかかるロー
タ位置パターンを示す説明図であり、ロータマグネット
14のＮ極14a、Ｓ極14bの回転（ＣＷ方向）により４つの
パターンがホール素子12a，12bによる磁極検知信号を用
いてＡ／Ｄ変換器21a，21bによって検出され、ＣＰＵ22
によってロータ位置パターンが認識される。
【００２８】すなわち、90度づつ回転することにより、
図３の(a)Ｎ−Ｓパターン、(b)Ｎ−Ｎパターン、(c)Ｓ
−Ｎパターン、(d)Ｓ−Ｓパターンの４つのパターンの
うちの何れかになり、このパターンを検出することによ
り、その次のパターンを検出するまで通電制御を行なう
ものである。また、図３(a)〜(d)のパターンは、矢印で
示された順に所定の通電タイミング毎に遷移される。以
下、その動作例について図４〜図６のフローチャートを
用いて説明する。
図３の(a)Ｎ−Ｓパターン、(b)Ｎ−Ｎパターン、(c)Ｓ
−Ｎパターン、(d)Ｓ−Ｓパターンの４つのパターンの
うちの何れかになり、このパターンを検出することによ
り、その次のパターンを検出するまで通電制御を行なう
ものである。また、図３(a)〜(d)のパターンは、矢印で
示された順に所定の通電タイミング毎に遷移される。以
下、その動作例について図４〜図６のフローチャートを
用いて説明する。
【００２９】なお、コイルへの通電を行なう方法として
は、パルス幅変調（PWM）またはチョッパー（Chopper
）制御法などにより間欠的に電圧を印加する方法を用
いる。これにより、パルス幅で印加電圧をロータの回転
状況に合わせて細かく対応することが可能となり、実質
上平均電圧を変え、起動トルクを変えることができる。
は、パルス幅変調（PWM）またはチョッパー（Chopper
）制御法などにより間欠的に電圧を印加する方法を用
いる。これにより、パルス幅で印加電圧をロータの回転
状況に合わせて細かく対応することが可能となり、実質
上平均電圧を変え、起動トルクを変えることができる。
【００３０】図４は、本発明の実施の形態にかかるモー
タ制御手順を示すフローチャートである。まず、前記モ
ータ制御部25によって回転の指示が行なわれたか否かを
判断する（ステップS11）。ここで、回転の指示があっ
たと判断した場合、所定のコイル通電処理（図５、図６
参照）を実行する（ステップS12）。一方、回転の指示
がなされていないと判断した場合、コイル通電停止処理
（ステップS13）をする。
タ制御手順を示すフローチャートである。まず、前記モ
ータ制御部25によって回転の指示が行なわれたか否かを
判断する（ステップS11）。ここで、回転の指示があっ
たと判断した場合、所定のコイル通電処理（図５、図６
参照）を実行する（ステップS12）。一方、回転の指示
がなされていないと判断した場合、コイル通電停止処理
（ステップS13）をする。
【００３１】図５は、本発明の実施の形態にかかるモー
タ制御における通電タイミングを示すフローチャートで
ある。まず、１／４回転時間であるか否かを判断する
（ステップS21）。ここで、１／４回転時間であると判
断した場合、強制的に通電を停止し（ステップS22）、
目標パターンPbを次に進めてコイル通電を開始し（ステ
ップS23）、前ステップS21に戻り、以降の処理を繰り返
し実行する。
タ制御における通電タイミングを示すフローチャートで
ある。まず、１／４回転時間であるか否かを判断する
（ステップS21）。ここで、１／４回転時間であると判
断した場合、強制的に通電を停止し（ステップS22）、
目標パターンPbを次に進めてコイル通電を開始し（ステ
ップS23）、前ステップS21に戻り、以降の処理を繰り返
し実行する。
【００３２】図６は、本発明の実施の形態にかかるモー
タ制御におけるコイル通電処理を示すフローチャートで
ある。まず、現状パターンPaを認識し、当該現状パター
ンPaに対応する次の目標パターンPbを設定し、コイル通
電を行なう（ステップS31）。すなわち、現状パターンP
aをPa1→Pa2→Pa3→Pa4のサイクルとすれば、目標パタ
ーンPbはPb2→Pb3→Pb4→Pb1の順に遷移される。
タ制御におけるコイル通電処理を示すフローチャートで
ある。まず、現状パターンPaを認識し、当該現状パター
ンPaに対応する次の目標パターンPbを設定し、コイル通
電を行なう（ステップS31）。すなわち、現状パターンP
aをPa1→Pa2→Pa3→Pa4のサイクルとすれば、目標パタ
ーンPbはPb2→Pb3→Pb4→Pb1の順に遷移される。
【００３３】続いて、現状パターンPaが目標パターンPb
になったか否かを判断する（ステップS32）。ここで、
現状パターンPaが目標パターンPbに一致したと判断した
場合、コイル通電を停止する（ステップS33）。コイル
通電停止を行なった後にロータ位置のズレ有無を検出す
るために、さらにPa＝Pbであるか否かを判断する（ステ
ップS34）。Pa＝Pbであると判断した場合には通電を停
止し（ステップS35）、前ステップS34に戻る。また、ス
テップS34においてPa＝Pbではないと判断した場合、ロ
ータ位置がズレていると見なし、補正通電を実行し（ス
テップS36）、ロータを前の位置に戻し、ステップS34に
戻り、同様の動作を１／４回転時間迄繰り返し実行す
る。
になったか否かを判断する（ステップS32）。ここで、
現状パターンPaが目標パターンPbに一致したと判断した
場合、コイル通電を停止する（ステップS33）。コイル
通電停止を行なった後にロータ位置のズレ有無を検出す
るために、さらにPa＝Pbであるか否かを判断する（ステ
ップS34）。Pa＝Pbであると判断した場合には通電を停
止し（ステップS35）、前ステップS34に戻る。また、ス
テップS34においてPa＝Pbではないと判断した場合、ロ
ータ位置がズレていると見なし、補正通電を実行し（ス
テップS36）、ロータを前の位置に戻し、ステップS34に
戻り、同様の動作を１／４回転時間迄繰り返し実行す
る。
【００３４】すなわち、ホール素子12a，12bによる磁極
検知信号をアンプ20a，20bにより増幅し、その増幅した
信号をＡ／Ｄ変換器21a，21bによってそれぞれデジタル
変換し、ＣＰＵ22に供給する。ＣＰＵ22はＲＯＭ23に格
納されている制御プログラムにしたがって図４〜図６に
示した手順で制御を実行する。つまり、Ａ／Ｄ変換して
得られるロータ位置パターン（図３(a)〜(d)参照）か
ら、回転方向で決まる次のロータ目標パターン（Ｎ−Ｓ
パターンであれば次のパターンはＮ−Ｎパターン）を設
定する。そして、Ａ／Ｄ変換して得られるロータ位置現
状パターンが目標パターンと一致するまで通電する。目
標パターンに一致した時点では、モータは１／４（90
度）回転している。
検知信号をアンプ20a，20bにより増幅し、その増幅した
信号をＡ／Ｄ変換器21a，21bによってそれぞれデジタル
変換し、ＣＰＵ22に供給する。ＣＰＵ22はＲＯＭ23に格
納されている制御プログラムにしたがって図４〜図６に
示した手順で制御を実行する。つまり、Ａ／Ｄ変換して
得られるロータ位置パターン（図３(a)〜(d)参照）か
ら、回転方向で決まる次のロータ目標パターン（Ｎ−Ｓ
パターンであれば次のパターンはＮ−Ｎパターン）を設
定する。そして、Ａ／Ｄ変換して得られるロータ位置現
状パターンが目標パターンと一致するまで通電する。目
標パターンに一致した時点では、モータは１／４（90
度）回転している。
【００３５】次の１／４回転までの時間の間、現状位置
パターンが目標パターンに対して一致していればそのま
ま、一致していなければ目標パターンと一致する通電方
向へパターンが一致するまで通電を行なう。たとえば、
図３において、（ａ）Ｎ−Ｓパターンが現状パターンと
して認識された場合には次の（b）Ｎ−Ｎパターンにな
るまで通電する。あるいは、現状パターンは（c）Ｓ−
Ｎパターンであると認識された場合には行き過ぎたの
で、（b）Ｎ−Ｎパターンに戻るまで通電する。したが
って、通電時間中は、負荷や外乱要因にかかわらず目標
パターンと現状パターンとが一致するまで行なわれるの
で、回転精度が維持される。
パターンが目標パターンに対して一致していればそのま
ま、一致していなければ目標パターンと一致する通電方
向へパターンが一致するまで通電を行なう。たとえば、
図３において、（ａ）Ｎ−Ｓパターンが現状パターンと
して認識された場合には次の（b）Ｎ−Ｎパターンにな
るまで通電する。あるいは、現状パターンは（c）Ｓ−
Ｎパターンであると認識された場合には行き過ぎたの
で、（b）Ｎ−Ｎパターンに戻るまで通電する。したが
って、通電時間中は、負荷や外乱要因にかかわらず目標
パターンと現状パターンとが一致するまで行なわれるの
で、回転精度が維持される。
【００３６】また、上述した制御においてはロータが行
き過ぎた場合、補正通電を行なっているが、現状パター
ンと目標パターンが一致したら通電を切り、この補正通
電を行なわなくてもよい。これにより、さらに低騒音お
よび低振動、かつ低消費電力化が実現する。
き過ぎた場合、補正通電を行なっているが、現状パター
ンと目標パターンが一致したら通電を切り、この補正通
電を行なわなくてもよい。これにより、さらに低騒音お
よび低振動、かつ低消費電力化が実現する。
【００３７】ところで、一般のステッピングモータは、
鉄心の歯を有していることからディテントトルク（Dete
nt Torque ：ゼロ電流コギング）があるので、ロータの
回り始めに時間がかかってしまう。これに対して、本発
明によるモータは、インナーロータ、スロットレスタイ
プのブラシレスモータにおいて回転開始時には上記ゼロ
電流コギングが極めて少ない（０に近い）ので、この点
で低消費電力には有利となる。
鉄心の歯を有していることからディテントトルク（Dete
nt Torque ：ゼロ電流コギング）があるので、ロータの
回り始めに時間がかかってしまう。これに対して、本発
明によるモータは、インナーロータ、スロットレスタイ
プのブラシレスモータにおいて回転開始時には上記ゼロ
電流コギングが極めて少ない（０に近い）ので、この点
で低消費電力には有利となる。
【００３８】この実施の形態におけるブラシレスモータ
の回転精度は、たとえばギア比200：１とした場合、ロ
ータの位置が90度ズレたとしてもギア比が１／200であ
るので90／200度のズレで済むことになる。よって、速
度精度は、１／４回転の時間精度で決まる。なお、分解
能は、マイクロコンピュータで制御するので桁数を増や
すことによっていくらでも実現可能であるが、本発明者
は、割り込み時間によって決めた。たとえば、0.2ｍsec
の分解能で計算し、最も短い高速回転時の１／４回転の
時間で１％以下の精度の確保が検証された。回転数設定
は、1200倍の幅があるので、最も長い時間では１／1200
％以下の精度が実現する。
の回転精度は、たとえばギア比200：１とした場合、ロ
ータの位置が90度ズレたとしてもギア比が１／200であ
るので90／200度のズレで済むことになる。よって、速
度精度は、１／４回転の時間精度で決まる。なお、分解
能は、マイクロコンピュータで制御するので桁数を増や
すことによっていくらでも実現可能であるが、本発明者
は、割り込み時間によって決めた。たとえば、0.2ｍsec
の分解能で計算し、最も短い高速回転時の１／４回転の
時間で１％以下の精度の確保が検証された。回転数設定
は、1200倍の幅があるので、最も長い時間では１／1200
％以下の精度が実現する。
【００３９】したがって、0.2ｍsecの分解能によりモー
タ制御を行ない、上述したように目標パターンと一致し
たロータ位置（少なくともこの実施の形態では１／４回
転）で通電を打ち切るので、外乱要因を考慮した不必要
な電流を必要とせずに高精度で低消費電力のブラシレス
モータの制御が実現する。また、従来のブラシレスモー
タのように前の回転状況をフィードバックして次の回転
速度を決めて制御していないので、高精度制御は分解能
の範囲で、計算通りに確保することができる。また、こ
の場合、ホール素子などの磁極センサーの精度には高精
度が必ずしも必要でなく実現することができる。
タ制御を行ない、上述したように目標パターンと一致し
たロータ位置（少なくともこの実施の形態では１／４回
転）で通電を打ち切るので、外乱要因を考慮した不必要
な電流を必要とせずに高精度で低消費電力のブラシレス
モータの制御が実現する。また、従来のブラシレスモー
タのように前の回転状況をフィードバックして次の回転
速度を決めて制御していないので、高精度制御は分解能
の範囲で、計算通りに確保することができる。また、こ
の場合、ホール素子などの磁極センサーの精度には高精
度が必ずしも必要でなく実現することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるブ
ラシレスモータ制御装置（請求項１）によれば、通電直
後におけるロータ位置を検出し、当該検出したロータ位
置から現状のロータ位置パターン（たとえばＮ−Ｓパタ
ーン）を認識し、回転方向で決まる次ロータ位置目標パ
ターン（Ｎ−Ｎパターン）を設定して通電を継続させ、
現状のロータ位置パターンが次ロータ位置目標パターン
に一致したタイミングで通電を停止させるため、広回転
数レンジの回転制御を、高精度でかつ低消費電力で実現
させることができる。
ラシレスモータ制御装置（請求項１）によれば、通電直
後におけるロータ位置を検出し、当該検出したロータ位
置から現状のロータ位置パターン（たとえばＮ−Ｓパタ
ーン）を認識し、回転方向で決まる次ロータ位置目標パ
ターン（Ｎ−Ｎパターン）を設定して通電を継続させ、
現状のロータ位置パターンが次ロータ位置目標パターン
に一致したタイミングで通電を停止させるため、広回転
数レンジの回転制御を、高精度でかつ低消費電力で実現
させることができる。
【００４１】また、本発明にかかるブラシレスモータ制
御装置（請求項２）によれば、請求項１において、次の
通電を行なう所定時間までにロータ位置パターンがズレ
た場合にさらにコイルに補正通電を行なうため、ロータ
にズレが生じた際に正規のロータ位置に戻すことができ
る。
御装置（請求項２）によれば、請求項１において、次の
通電を行なう所定時間までにロータ位置パターンがズレ
た場合にさらにコイルに補正通電を行なうため、ロータ
にズレが生じた際に正規のロータ位置に戻すことができ
る。
【００４２】また、本発明にかかるブラシレスモータ制
御装置（請求項３）によれば、請求項１において、コイ
ルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM）などによって
電圧を間欠的に印加する制御とするため、パルス幅で印
加電圧をロータの回転状況に合わせて細かく対応するこ
とが可能となり、実質上の平均電圧を変えることができ
る。
御装置（請求項３）によれば、請求項１において、コイ
ルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM）などによって
電圧を間欠的に印加する制御とするため、パルス幅で印
加電圧をロータの回転状況に合わせて細かく対応するこ
とが可能となり、実質上の平均電圧を変えることができ
る。
【００４３】また、本発明にかかるブラシレスモータの
ステップ制御方法（請求項４）によれば、磁極検出手段
が、たとえば90度向かいあって配置された場合、モータ
への通電が指示された後に、磁極検出手段によりロータ
マグネットの磁極位置信号を取得し、当該信号から現状
ロータ位置パターンを認識し、さらに通電を継続させ、
回転方向で決定される次の目標パターンになるまで、す
なわち、この場合、１／４回転までロータ位置が移動す
る通電で済むので、外乱要因や負荷変動を考慮した不必
要な電流供給がなくなり、高精度で低消費電力化が実現
する。
ステップ制御方法（請求項４）によれば、磁極検出手段
が、たとえば90度向かいあって配置された場合、モータ
への通電が指示された後に、磁極検出手段によりロータ
マグネットの磁極位置信号を取得し、当該信号から現状
ロータ位置パターンを認識し、さらに通電を継続させ、
回転方向で決定される次の目標パターンになるまで、す
なわち、この場合、１／４回転までロータ位置が移動す
る通電で済むので、外乱要因や負荷変動を考慮した不必
要な電流供給がなくなり、高精度で低消費電力化が実現
する。
【００４４】また、本発明にかかるブラシレスモータの
ステップ制御方法（請求項５）によれば、請求項４にお
いて、コイルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM）な
どによって電圧を間欠的に印加する制御とするため、パ
ルス幅で印加電圧をロータの回転状況に合わせて細かく
対応することが可能となり、実質上の平均電圧を変える
ことができる。
ステップ制御方法（請求項５）によれば、請求項４にお
いて、コイルへの通電制御を、パルス幅変調（PWM）な
どによって電圧を間欠的に印加する制御とするため、パ
ルス幅で印加電圧をロータの回転状況に合わせて細かく
対応することが可能となり、実質上の平均電圧を変える
ことができる。
【００４５】また、本発明にかかるブラシレスモータの
ステップ制御方法（請求項６）によれば、前のロータ位
置である（目標のロータ位置パターンではない）と判断
した場合にコイル通電し、ロータが行き過ぎた場合には
通電を行わないので、さらなる低電力化が実現し、さら
に静粛性および低振動化が実現する。
ステップ制御方法（請求項６）によれば、前のロータ位
置である（目標のロータ位置パターンではない）と判断
した場合にコイル通電し、ロータが行き過ぎた場合には
通電を行わないので、さらなる低電力化が実現し、さら
に静粛性および低振動化が実現する。
【図１】本発明の実施の形態にかかるブラシレスモータ
の内部構成を示す説明図である。
の内部構成を示す説明図である。
【図２】図１に示したブラシレスモータの制御システム
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるロータ位置パター
ンを示す説明図である。
ンを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるモータ制御手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態にかかるモータ制御におけ
る通電タイミングを示すフローチャートである。
る通電タイミングを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態にかかるモータ制御におけ
るコイル通電処理を示すフローチャートである。
るコイル通電処理を示すフローチャートである。
10 ブラシレスモータ 12a，12b ホール素子 13 コイル 14 ロータマグネット 14a Ｎ極 14b Ｓ極 21a，21b Ａ／Ｄ変換器 22 ＣＰＵ 25 モータ制御部 26 ドライバ
Claims (6)
- 【請求項１】 ブラシレスモータを回転制御するブラシ
レスモータ制御装置において、所定角度でそれぞれ配置
され、ロータの位置を検出するロータ位置検出手段と、
所定時間毎に検出されたロータ位置パターンに合わせて
コイル通電を行なうコイル通電手段と、通電直後におけ
る前記ロータ位置検出手段により得られるロータの位置
信号から現状のロータ位置パターンを認識し、回転方向
で決定される次ロータ位置パターンになるまで通電を継
続し、次ロータ位置パターンを認識した時点で通電を停
止し、また、所定時間後に次ロータ位置パターンに合わ
せて通電方向を切り替え、コイル通電を開始するように
前記コイル通電手段を制御するモータ制御手段と、を備
えたことを特徴とするブラシレスモータ制御装置。 - 【請求項２】 前記モータ制御手段は、次の通電を行な
う所定時間までにロータ位置パターンがズレた場合、前
記コイル通電手段を介して補正通電を実行することを特
徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。 - 【請求項３】 前記コイル通電手段は、パルス幅変調に
よる通電またはチョッパー制御による間欠通電を行なう
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ制
御装置。 - 【請求項４】 ロータの磁極位置を磁極検出手段で検出
するブラシレスモータのステップ制御方法において、通
電直後における前記磁極検出手段により得られるロータ
の磁極位置信号から現状のロータ位置パターンを認識す
る第１の工程と、前記第１の工程で認識された現状のロ
ータ位置パターンから、回転方向で決定される次ロータ
位置パターンを設定し、あらかじめ決められたコイル通
電パターンで所定時間毎に通電する第２の工程と、前記
現状のロータ位置パターンが前記次ロータ位置パターン
と一致するまで通電を継続し、一致した時点で通電を停
止する第３の工程と、次の通電所定時間までにロータ位
置パターンがズレたときに補正通電を行なう第４の工程
と、を含むことを特徴とするブラシレスモータのステッ
プ制御方法。 - 【請求項５】 前記第２〜第４の工程における通電は、
パルス幅変調による通電またはチョッパー制御による間
欠通電を行なうことを特徴とする請求項４に記載のブラ
シレスモータのステップ制御方法。 - 【請求項６】 ロータ位置が設定を行き過ぎた場合で
も、補正通電を行わないことを特徴とする請求項４に記
載のブラシレスモータのステップ制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000386955A JP5343259B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | ブラシレスモータ制御装置およびブラシレスモータのステップ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000386955A JP5343259B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | ブラシレスモータ制御装置およびブラシレスモータのステップ制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002191186A true JP2002191186A (ja) | 2002-07-05 |
| JP5343259B2 JP5343259B2 (ja) | 2013-11-13 |
Family
ID=18853976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000386955A Expired - Lifetime JP5343259B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | ブラシレスモータ制御装置およびブラシレスモータのステップ制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5343259B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101101429B1 (ko) * | 2009-11-30 | 2012-01-02 | 삼성전기주식회사 | 모터 |
| EP2706656A2 (en) | 2012-09-06 | 2014-03-12 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Motor control device and motor control method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140039016A (ko) | 2014-02-27 | 2014-03-31 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 및 그 실장 기판 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10262393A (ja) * | 1997-03-17 | 1998-09-29 | Citizen Watch Co Ltd | モータ付き電子機器 |
| JPH114590A (ja) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Toshiba Corp | モータ駆動回路 |
| JP2000175479A (ja) * | 1998-12-07 | 2000-06-23 | Kusatsu Denki Kk | Ｄｃブラシレスモータセット及びそのｄｃブラシレスモータの駆動方法 |
-
2000
- 2000-12-20 JP JP2000386955A patent/JP5343259B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10262393A (ja) * | 1997-03-17 | 1998-09-29 | Citizen Watch Co Ltd | モータ付き電子機器 |
| JPH114590A (ja) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Toshiba Corp | モータ駆動回路 |
| JP2000175479A (ja) * | 1998-12-07 | 2000-06-23 | Kusatsu Denki Kk | Ｄｃブラシレスモータセット及びそのｄｃブラシレスモータの駆動方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101101429B1 (ko) * | 2009-11-30 | 2012-01-02 | 삼성전기주식회사 | 모터 |
| US8354812B2 (en) | 2009-11-30 | 2013-01-15 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Motor |
| EP2706656A2 (en) | 2012-09-06 | 2014-03-12 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Motor control device and motor control method |
| US9246422B2 (en) | 2012-09-06 | 2016-01-26 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Motor control device and motor control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5343259B2 (ja) | 2013-11-13 |
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