JP2009183112A - Motor - Google Patents

Motor Download PDF

Info

Publication number
JP2009183112A
JP2009183112A JP2008021524A JP2008021524A JP2009183112A JP 2009183112 A JP2009183112 A JP 2009183112A JP 2008021524 A JP2008021524 A JP 2008021524A JP 2008021524 A JP2008021524 A JP 2008021524A JP 2009183112 A JP2009183112 A JP 2009183112A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation
rotational speed
speed
detected
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008021524A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daijiro Saegusa
大二郎 三枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asmo Co Ltd
Original Assignee
Asmo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asmo Co Ltd filed Critical Asmo Co Ltd
Priority to JP2008021524A priority Critical patent/JP2009183112A/en
Publication of JP2009183112A publication Critical patent/JP2009183112A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor that achieves improvement in control stability by suppressing a phase delay. <P>SOLUTION: A rotational speed of a cord wheel 36 is detected by a first rotation sensor 40A and a second rotation sensor 40B respectively. An error component caused by the decentering and ovalization of the cord wheel 36 is removed from each of the detected rotational speeds of the cord wheel 36. A deviation between an average value of the two rotational speeds, respectively from which the error component is removed, and a target rotational speed is calculated. Feedback control of the rotational speed of a rotary shaft 26 is executed so that the rotational speed of a member to be detected coincides with the target rotational speed according to the deviation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転軸または回転軸に連結される被回転体の回転速度を制御可能なモータに関する。   The present invention relates to a motor capable of controlling the rotation speed of a rotating body connected to the rotating shaft or the rotating shaft.

例えば、カラー複写機やカラープリンタ等の画像処理装置(画像形成装置)は、4色(黒、黄、青、赤)の感光ドラムをそれぞれ備えており、これらの各感光ドラムは、モータによって低速(40rpm乃至100rpm)で回転される。感光ドラムを回転駆動するモータには、上記の如き低回転速度において、画像悪化の原因となる回転むらを生じないことが望まれている。   For example, an image processing apparatus (image forming apparatus) such as a color copying machine or a color printer is provided with photosensitive drums of four colors (black, yellow, blue, and red), and each of these photosensitive drums is driven at a low speed by a motor. (40 rpm to 100 rpm). It is desired that the motor that rotationally drives the photosensitive drum does not cause rotation unevenness that causes image deterioration at the low rotation speed as described above.

このため、モータの回転軸、または当該回転軸に連結される感光ドラムの連結軸の回転速度を検出するエンコーダを設け、当該エンコーダからの出力信号に基づいて感光ドラム(直接的にはモータ回転軸または連結軸)の回転速度を求め、感光ドラム(直接的にはモータ)の回転速度を目標回転速度に一致させるようにフィードバック制御(例えば、PID制御)が行なわれている。このエンコーダとしては、例えば、周方向に等間隔で配置された多数のスリットから成る光学パターンが形成されたコードホイールを上記回転軸等に同軸的に取り付けると共に、当該光学パターンを挟んで発光素子と受光素子(以下、まとめて回転検出器という)とを配置し、回転検出器がコードホイールの回転に伴う受光の有無に応じて出力信号としてパルス信号(ON/OFF信号)を出力する光学式のエンコーダが採用されている。このパルス信号は、回転軸の回転速度に応じてパルス幅(ON/OFFの切り換り時間)または単位時間当りのパルス数が変わるため、パルス信号を検出することにより回転軸の回転速度を求めることができる。   For this purpose, an encoder for detecting the rotational speed of the rotating shaft of the motor or the connecting shaft of the photosensitive drum connected to the rotating shaft is provided, and the photosensitive drum (directly the motor rotating shaft is detected based on the output signal from the encoder. Alternatively, the rotational speed of the connecting shaft) is obtained, and feedback control (for example, PID control) is performed so that the rotational speed of the photosensitive drum (directly the motor) matches the target rotational speed. As this encoder, for example, a code wheel on which an optical pattern made up of a large number of slits arranged at equal intervals in the circumferential direction is coaxially attached to the rotating shaft and the like, and the light emitting element is sandwiched between the optical pattern A light receiving element (hereinafter collectively referred to as a rotation detector) is arranged, and the rotation detector outputs an optical signal as an output signal according to the presence or absence of light reception accompanying the rotation of the code wheel. An encoder is used. The pulse signal has a pulse width (ON / OFF switching time) or a number of pulses per unit time that varies depending on the rotation speed of the rotation shaft. Therefore, the rotation speed of the rotation shaft is obtained by detecting the pulse signal. be able to.

また、エンコーダによる回転検出精度を向上するために、1つのコードホイールに対し2つの回転検出器を備えた構成が知られている。   In order to improve the rotation detection accuracy by the encoder, a configuration in which two rotation detectors are provided for one code wheel is known.

ところで、このようなコードホイールは、例えば、安価なPET(ポリエチレンテレフラレート)にて構成した場合、縦方向と横方向との膨張率の相違によって歪みが生じ略楕円状に変形する場合がある。これにより、エンコーダから出力されるパルス信号から求められる回転速度には、回転軸が1回転する毎に1周期の誤差成分と2周期の誤差成分を発生して、感光ドラムの回転速度に回転むらが発生する場合がある。   By the way, when such a code wheel is made of, for example, inexpensive PET (polyethylene terephthalate), distortion may occur due to a difference in expansion coefficient between the vertical direction and the horizontal direction, and the code wheel may be deformed into a substantially elliptical shape. . As a result, the rotation speed obtained from the pulse signal output from the encoder generates an error component of one cycle and an error component of two cycles every time the rotation shaft makes one rotation, and the rotation unevenness occurs at the rotation speed of the photosensitive drum. May occur.

そこで、本出願人は、特許文献1に、回転むらの発生を抑制する技術として、コードホイールに対し円板状のコードホイールの周方向に90°間隔で2つの回転検出器を配置し、この2つの回転検出器から各々出力されるパルス信号から各々求められる回転軸の回転速度の差からコードホイールの偏芯、楕円化などによる誤差成分を求め、当該誤差成分をキャンセルすることにより正確な回転数制御を行う技術を開示した(特許文献1参照。)。   Therefore, the present applicant, in Patent Document 1, as a technique for suppressing the occurrence of rotation unevenness, two rotation detectors are arranged at 90 ° intervals in the circumferential direction of the disk-shaped code wheel with respect to the code wheel. Accurate rotation by canceling the error component by calculating the error component due to eccentricity and ovalization of the code wheel from the difference in the rotation speed of the rotating shaft obtained from the pulse signals output from the two rotation detectors. A technique for performing numerical control has been disclosed (see Patent Document 1).

図18には、特許文献1の技術を用いてモータの回転速度を制御する流れを模式的に示した模式図が示されている。   FIG. 18 is a schematic diagram schematically showing a flow of controlling the rotational speed of the motor using the technique of Patent Document 1.

エンコーダ34’は、内蔵された2つの回転検出器から各々パルス信号を出力する。出力された2つのパルス信号は制御部52’に入力する。   The encoder 34 'outputs a pulse signal from each of the two built-in rotation detectors. The two output pulse signals are input to the controller 52 '.

制御部52’は、入力する2つのパルス信号のパルス幅または単位時間当りのパルス数から各々回転軸の回転速度E1new(θ)、E2new(θ)を求め、誤差補正処理を行って当該回転速度E1new(θ)、E2new(θ)からコードホイールの偏芯、楕円化などによる検出誤差による誤差成分を求めて、回転速度E1new(θ)から当該誤差成分をキャンセルすることにより正確な回転速度E(θ)を導出する。 The controller 52 ′ obtains the rotational speeds E1 new (θ) and E2 new (θ) of the rotary shaft from the pulse widths of the two input pulse signals or the number of pulses per unit time, performs error correction processing, and performs the error correction process. An error component due to a detection error due to eccentricity or ovalization of the code wheel is obtained from the rotation speeds E1 new (θ) and E2 new (θ), and the error component is accurately canceled by canceling the rotation error E1 new (θ). The rotational speed E (θ) is derived.

そして、制御部52’は、導出された回転速度E(θ)を目標回転速度と比較して偏差(速度差)を求め、この偏差に基づいてモータの回転速度のPID制御を行う。   Then, the controller 52 'compares the derived rotational speed E (θ) with the target rotational speed to obtain a deviation (speed difference), and performs PID control of the rotational speed of the motor based on this deviation.

このPID制御は、P制御(比例制御)とI制御(積分制御)とD制御(微分制御)を併用したフィードバック制御であり、例えば、目標回転速度に対する偏差の比例計算、偏差を時間積分する積分計算、及び偏差を時間微分する微分計算を行い、この比例計算、積分計算、及び微分計算により求められる比例値と積分値と微分値とを加算して得られる値に対して所定のゲイン係数を乗算し、当該乗算により得られた値に基づいてドライバ54’からモータ部10A’へ供給する電流を制御することによりモータの回転速度を制御している。
特開2007−78538号公報
This PID control is feedback control using both P control (proportional control), I control (integral control), and D control (differential control). For example, proportional calculation of a deviation with respect to a target rotation speed, integration for integrating the deviation over time. Calculation and differential calculation to differentiate the deviation over time, and a predetermined gain coefficient is applied to the value obtained by adding the proportional value, integral value, and differential value obtained by this proportional calculation, integral calculation, and differential calculation. The rotation speed of the motor is controlled by controlling the current supplied from the driver 54 'to the motor unit 10A' based on the value obtained by the multiplication.
JP 2007-78538 A

ところで、回転速度E1new(θ)、E2new(θ)には、上記したコードホイールの偏芯、楕円化などによる検出誤差による誤差成分の他に高周波ノイズが含まれる場合があり、上記特許文献1の技術では、検出誤差による誤差成分を除去できるが、高周波ノイズを低減することはできない。このため、偏差には高周波ノイズが含まれることとなる。PID制御では、偏差に高周波ノイズが含まれると、微分計算により求まる微分値が大きな値となって高周波ノイズに過敏に反応するようになるため、モータの回転速度の制御が不安定になる。 Incidentally, the rotational speeds E1 new (θ) and E2 new (θ) may include high-frequency noise in addition to error components due to detection errors due to eccentricity and ovalization of the code wheel. In the first technique, an error component due to a detection error can be removed, but high-frequency noise cannot be reduced. For this reason, the deviation includes high-frequency noise. In PID control, if high frequency noise is included in the deviation, the differential value obtained by differential calculation becomes a large value and the sensor reacts sensitively to the high frequency noise, so that control of the rotational speed of the motor becomes unstable.

そこで、図18に示すPID制御では、高周波ノイズに過敏に反応する微分計算の前に低域フィルタによる演算を行うようにしており、比例・積分計算では偏差をそのまま用いるが、微分計算では、低域フィルタによって偏差に含まれる高周波ノイズを低減させた後に微分計算を行っている。   Therefore, in the PID control shown in FIG. 18, an operation using a low-pass filter is performed before the differential calculation that is sensitive to high-frequency noise. In the proportional / integral calculation, the deviation is used as it is. The differential calculation is performed after the high frequency noise included in the deviation is reduced by the bandpass filter.

図19には、図18に示すような構成において低域フィルタが有る場合と低域フィルタが無い場合の回転数制御の伝達特性を示したボード線図が示されている。   FIG. 19 is a Bode diagram showing the transfer characteristics of the rotational speed control in the configuration shown in FIG. 18 with and without the low-pass filter.

同図に示されるように、低域フィルタが有る場合は、低域フィルタが無い場合に比べ高周波でゲインが減少しているが、同時に高周波で位相遅れが発生する。   As shown in the figure, when the low-pass filter is provided, the gain is reduced at a high frequency as compared with the case without the low-pass filter, but at the same time, a phase delay occurs at the high frequency.

このため、これ以上ゲインを上げると、この位相遅れの影響で制御安定性(位相余裕・ゲイン余裕)が損なわれ発振する。このため、ゲインは同図に示す低域フィルタが有る場合のゲインが減少し始めるあたりが限界である。   Therefore, if the gain is further increased, the control stability (phase margin / gain margin) is impaired due to the influence of the phase delay, and oscillation occurs. For this reason, the gain is limited when the gain starts to decrease when the low-pass filter shown in FIG.

しかし、このゲインでは、モータが高トルクリップルの場合など制御対象となる回転むらが大きい場合に、回転むらを許容レベルまで抑制することはできない場合がある。   However, with this gain, when the rotation unevenness to be controlled is large, such as when the motor has high torque ripple, the rotation unevenness may not be suppressed to an allowable level.

本発明は、上記事実を鑑みてなされたものであり、位相遅れを抑制して制御安定性を向上させたモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described facts, and an object of the present invention is to provide a motor with improved control stability by suppressing phase delay.

上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係るモータは、被回転体に連結される回転軸と、円板状に形成され、前記回転軸または被回転体に同軸的に取り付けられる被検出部材と、前記被検出部材の周方向に所定の間隔で配置され、各々当該被検出部材の回転速度を検出する第一回転検出器及び第二回転検出器と、前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出された前記被検出部材の回転速度から当該被検出部材の偏芯、楕円化による誤差成分を除去する除去手段と、前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出されて前記除去手段により前記誤差成分が除去された2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差を求め、当該偏差に応じて前記被検出部材の回転速度を前記目標回転速度に一致させるように前記回転軸の回転速度のフィードバック制御を行う制御手段と、を備えている。   In order to achieve the above object, a motor according to a first aspect of the present invention is a rotating shaft coupled to a rotating body and a disk formed in a disc shape and coaxially attached to the rotating shaft or the rotating body. A detection member, a first rotation detector and a second rotation detector which are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the detected member, and detect the rotational speed of the detected member, respectively, the first rotation detector, Removal means for removing error components due to eccentricity and ovalization of the detected member from the rotational speed of the detected member detected by the second rotation detector, the first rotation detector and the second rotation detector A deviation between the average value of the two rotation speeds detected by the removal means and the error component removed by the removing means and the target rotation speed is obtained, and the rotation speed of the detected member is determined according to the deviation. To match the above It comprises a control means for performing feedback control of the rotational speed of the rotating shaft, a.

請求項1記載モータは、円板状に形成され、被回転体に連結される回転軸または被回転体に同軸的に取り付けられる被検出部材の周方向に、第一回転検出器及び第二回転検出器が所定の間隔で配置され、当該第一回転検出器及び第二回転検出器により各々当該被検出部材の回転速度が検出されている。   The motor according to claim 1 is formed in a disk shape, and a first rotation detector and a second rotation are arranged in a circumferential direction of a rotation shaft connected to the rotated body or a detected member attached coaxially to the rotated body. Detectors are arranged at predetermined intervals, and the rotation speeds of the detected members are detected by the first rotation detector and the second rotation detector, respectively.

そして、請求項1記載モータは、除去手段により、第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出された被検出部材の回転速度から当該被検出部材の偏芯、楕円化による誤差成分が除去されており、制御手段により、第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出されて除去手段により誤差成分が除去された2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差が求められて、当該偏差に応じて被検出部材の回転速度を目標回転速度に一致させるように回転軸の回転速度のフィードバック制御が行われている。   In the motor according to claim 1, the error component due to the eccentricity or ovalization of the detected member is detected from the rotational speed of the detected member detected by the first rotation detector and the second rotation detector by the removing unit. The deviation between the average value of the two rotational speeds, which have been removed and detected by the first rotation detector and the second rotation detector and the error components are removed by the removal means, and the target rotational speed is obtained by the control means. Thus, feedback control of the rotation speed of the rotation shaft is performed so that the rotation speed of the detected member matches the target rotation speed in accordance with the deviation.

このように、請求項1記載のモータは、第一回転検出器及び第二回転検出器により各々被検出部材の回転速度を各々検出し、各々検出された被検出部材の回転速度から当該被検出部材の偏芯、楕円化による誤差成分を除去し、誤差成分が除去された2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差が求めるため、低域フィルタが無くても、高周波ノイズを低減させることができ、当該偏差に応じて被検出部材の回転速度を目標回転速度に一致させるように回転軸の回転速度のフィードバック制御を行うことにより、位相遅れが抑制されれて発振が発生しないため、制御安定性が向上する。   Thus, the motor according to claim 1 detects the rotational speed of each detected member by the first rotation detector and the second rotation detector, and detects the detected speed from the detected rotational speed of each detected member. The error component due to the eccentricity and ovalization of the member is removed, and the deviation between the average value of the two rotation speeds from which the error component has been removed and the target rotation speed is obtained, reducing high-frequency noise even without a low-pass filter By performing feedback control of the rotation speed of the rotating shaft so that the rotation speed of the detected member matches the target rotation speed according to the deviation, the phase delay is suppressed and no oscillation occurs. , Control stability is improved.

なお、本発明のフィードバック制御は、請求項2記載のように、前記2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差を時間微分する微分計算、前記除去手段により前記誤差成分が除去された一方の回転速度と前記目標回転速度との偏差の比例計算、当該一方の回転速度と前記目標回転速度との偏差を時間積分する積分計算を行い、当該比例計算、積分計算、及び微分計算により求められる比例値と積分値と微分値に基づいて前記回転軸の回転速度を制御するPID制御としてもよい。   According to the feedback control of the present invention, as described in claim 2, the error component is removed by the differential calculation for performing time differentiation on the deviation between the average value of the two rotation speeds and the target rotation speed, and the removing means. Proportional calculation of the deviation between one rotational speed and the target rotational speed, integral calculation that integrates the deviation between the one rotational speed and the target rotational speed over time, and calculating by proportional calculation, integral calculation, and differential calculation PID control for controlling the rotation speed of the rotating shaft based on the proportional value, the integral value, and the differential value may be employed.

この請求項2記載の発明によれば、PID制御の微分値を、2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差を時間微分する微分計算を行って求めるので、高周波ノイズによって回転速度の制御が不安定になることを抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, the differential value of the PID control is obtained by performing a differential calculation that time-differentiates the deviation between the average value of the two rotational speeds and the target rotational speed. It can suppress that control becomes unstable.

また、本発明の前記除去手段は、請求項3記載のように、前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出される前記被検出部材の回転速度を少なくとも前記被検出部材1回転分それぞれ記憶し、当該記憶した前記第一回転検出器及び第二回転検出器による回転速度の同一回転角毎の差を2で除して前記被検出部材1回転分の速度の変動波形を求め、当該変動波形に含まれる前記被検出部材の1回転で1周期の誤差成分と前記被検出部材の1回転で2周期の誤差成分を抽出して当該1回転で1周期の誤差成分と1回転で2周期の誤差成分の振幅及び位相を、前記第一回転検出器と前記第二回転検出器の前記周方向のなす角に応じて各々補正することにより回転角毎の速度検出誤差を求め、前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出される前記被検出部材の回転速度から当該被検出部材の回転角に応じた速度検出誤差を減ずることにより前記誤差成分を除去してもよい。   Further, according to a third aspect of the present invention, the removing means has a rotational speed of the detected member detected by the first rotation detector and the second rotation detector, at least one rotation of the detected member. The difference between the rotation speeds of the stored first rotation detector and the stored second rotation detector at the same rotation angle is divided by 2 to obtain a fluctuation waveform of the speed of one rotation of the detected member. Then, an error component of one cycle is extracted by one rotation of the detected member included in the fluctuation waveform and an error component of two cycles is extracted by one rotation of the detected member, and an error component of one cycle and one rotation are extracted by the one rotation. The velocity detection error for each rotation angle is obtained by correcting the amplitude and phase of the two-cycle error component in accordance with the angle formed by the circumferential direction of the first rotation detector and the second rotation detector, By the first rotation detector and the second rotation detector It may be removed by the error component by the people is detected from the rotational speed of the detected member reduces the speed detection error corresponding to the rotation angle of the detection member.

この請求項3記載の発明によれば、変動波形に含まれる1回転で1周期の誤差成分と1回転で2周期の誤差成分を抽出して当該1回転で1周期の誤差成分と1回転で2周期の誤差成分の振幅及び位相を各々補正して回転角毎の速度検出誤差を求め、第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出される被検出部材の回転速度から当該被検出部材の回転角に応じた速度検出誤差を減じているので、回転軸または被回転体の現実の回転速度を精度良く検出することができる。   According to the third aspect of the present invention, an error component of one cycle in one rotation and an error component of two cycles in one rotation included in the fluctuation waveform are extracted, and one cycle error component and one rotation in the one rotation. The velocity detection error for each rotation angle is obtained by correcting the amplitude and phase of the error component of the two periods, and the detected object is detected from the rotation speeds of the detected members detected by the first rotation detector and the second rotation detector, respectively. Since the speed detection error corresponding to the rotation angle of the member is reduced, the actual rotation speed of the rotating shaft or the rotated body can be detected with high accuracy.

また、本発明は、請求項4記載のように、前記記憶した前記第一回転検出器による回転速度をE1old(θ)、前記記憶した前記第二回転検出器による回転速度をE2old(θ)、前記第一回転検出器により検出される前記被検出部材の回転速度をE1new(θ)、前記第二回転検出器により検出される前記被検出部材の回転速度をE2new(θ)、前記第一回転検出器と前記第二回転検出器の前記周方向のなす角をθ、前記平均値をEa(θ)としたときに、 According to a fourth aspect of the present invention, the stored rotational speed by the first rotation detector is E1 old (θ), and the stored rotational speed by the second rotation detector is E2 old (θ ), The rotation speed of the detected member detected by the first rotation detector is E1 new (θ), the rotation speed of the detected member detected by the second rotation detector is E2 new (θ), When the angle formed by the circumferential direction of the first rotation detector and the second rotation detector is θ i and the average value is Ea (θ),

Figure 2009183112
ただし、
Figure 2009183112
However,

Figure 2009183112
前記除去手段は、上記式(1−1)、(1−2)、(2−1)、(2−2)、(3)〜(8)、(9−1)、(9−2)、(10−1)、(10−2)に基づいて前記被検出部材の回転速度E1new(θ)及び回転速度E2new(θ)から当該被検出部材の偏芯、楕円化による誤差成分を除去し、前記制御手段は、上記式(17)に基づいて回転速度の平均値Ea(θ)を求めて、前記フィードバック制御を行うようにしてもよい。
Figure 2009183112
The removing means includes the above formulas (1-1), (1-2), (2-1), (2-2), (3) to (8), (9-1), (9-2). Based on (10-1) and (10-2), an error component due to eccentricity and ovalization of the detected member is calculated from the rotational speed E1 new (θ) and the rotational speed E2 new (θ) of the detected member. The control means may perform the feedback control by obtaining an average value Ea (θ) of the rotational speed based on the above equation (17).

この請求項4記載の発明によれば、誤差成分を除去すると共に、高周波ノイズを低減させることができ、制御安定性が向上する。   According to the fourth aspect of the present invention, the error component can be removed and the high frequency noise can be reduced, thereby improving the control stability.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、本発明を、アウタロータ型モータ10に適用した場合について説明する。
(アウタロータ型モータの概略全体構成)
図1には、アウタロータ型モータ10が側断面にて示されている。この図に示される如く、アウタロータ型モータ10は、モータ部10Aと、後述する回転制御部10Bとで構成されている。モータ部10Aは、ステータ12を備えており、ステータ12はステータベース14を備えている。ステータベース14は、略円筒状に形成されたセンタ筒部16と、センタ筒部16の一端部における外周部から軸直角方向に張り出した平板状のステータハウジング18とで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the case where the present invention is applied to the outer rotor type motor 10 will be described.
(Outline overall configuration of outer rotor type motor)
FIG. 1 shows an outer rotor type motor 10 in a side cross section. As shown in this figure, the outer rotor type motor 10 includes a motor unit 10A and a rotation control unit 10B described later. The motor unit 10 </ b> A includes a stator 12, and the stator 12 includes a stator base 14. The stator base 14 includes a center cylindrical portion 16 formed in a substantially cylindrical shape, and a plate-shaped stator housing 18 projecting in the direction perpendicular to the axis from the outer peripheral portion at one end of the center cylindrical portion 16.

センタ筒部16の外周部には、ステータコア20が圧入、接着、またはねじ止め等によって固着されている。このステータコア20には、コイル22が巻装されている。また、センタ筒部16の内部は、当該センタ筒部16を軸方向に貫通する軸孔16Aとされている。一方、ステータハウジング18は、センタ筒部16側と反対側に突出した複数の取付部18Aを有しており、各取付部18Aは装置への固定用とされている。また、ステータハウジング18には、センタ筒部16の径方向外側で板厚方向に貫通する複数(本実施の形態では3つ)のセンサ孔18Bが設けられている。   A stator core 20 is fixed to the outer peripheral portion of the center tube portion 16 by press-fitting, bonding, screwing, or the like. A coil 22 is wound around the stator core 20. Further, the inside of the center tube portion 16 is a shaft hole 16A that penetrates the center tube portion 16 in the axial direction. On the other hand, the stator housing 18 has a plurality of attachment portions 18A protruding to the side opposite to the center tube portion 16 side, and each attachment portion 18A is used for fixing to the apparatus. Further, the stator housing 18 is provided with a plurality (three in the present embodiment) of sensor holes 18B penetrating in the plate thickness direction on the outer side in the radial direction of the center cylindrical portion 16.

また、アウタロータ型モータ10は、ロータ24と当該ロータ24と一体に回転する回転軸26とを備えている。回転軸26は、センタ筒部16の軸孔16A内に配置された2つの軸受28を介して当該センタ筒部16に対し同軸的かつ回転自在に支持されている。回転軸26は、その両端部がそれぞれ軸孔16A(ステータ12)から突出している。この回転軸26は、回転制御部10Bによる回転速度の制御対象である。   The outer rotor type motor 10 includes a rotor 24 and a rotating shaft 26 that rotates integrally with the rotor 24. The rotation shaft 26 is supported coaxially and rotatably with respect to the center tube portion 16 via two bearings 28 disposed in the shaft hole 16A of the center tube portion 16. Both ends of the rotary shaft 26 protrude from the shaft hole 16A (stator 12). The rotation shaft 26 is a target of rotation speed control by the rotation control unit 10B.

ロータ24は、ロータハウジング30と、当該ロータハウジング30に固着されたマグネット32とを備えている。ロータハウジング30は、全体として略有底円筒状に形成されており、底部30Aと、当該底部30Aの外周に沿って立設された円筒部30Bと、底部30Aの軸心部に設けられた円筒状のボス部30Cとを有して構成されている。このロータハウジング30は、ボス部30Cに回転軸26を挿入させた状態で、当該回転軸26に同軸的に固定されている。また、円筒部30Bは、ステータ12のコイル22を径方向外側から覆っており、その内面にマグネット32を固着させてコイル22に対向させている。   The rotor 24 includes a rotor housing 30 and a magnet 32 fixed to the rotor housing 30. The rotor housing 30 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape as a whole, and includes a bottom portion 30A, a cylindrical portion 30B erected along the outer periphery of the bottom portion 30A, and a cylinder provided at the axial center of the bottom portion 30A. And a boss portion 30C having a shape. The rotor housing 30 is coaxially fixed to the rotary shaft 26 with the rotary shaft 26 inserted into the boss portion 30C. The cylindrical portion 30 </ b> B covers the coil 22 of the stator 12 from the outside in the radial direction, and a magnet 32 is fixed to the inner surface thereof so as to face the coil 22.

以上により、本実施の形態におけるアウタロータ型モータ10は、マグネットロータを有するブラシレスモータとされており、コイル22に電流が供給されると、当該コイル22及びマグネット32の磁力によって、装置に固定されるステータ12に対しロータ24及び回転軸26が回転する構成である。   As described above, the outer rotor type motor 10 according to the present embodiment is a brushless motor having a magnet rotor, and when current is supplied to the coil 22, the outer rotor type motor 10 is fixed to the apparatus by the magnetic force of the coil 22 and the magnet 32. The rotor 24 and the rotating shaft 26 rotate with respect to the stator 12.

(回転制御部の構成)
このアウタロータ型モータ10は、回転軸26の回転速度を制御するための回転制御部10Bを備えている。回転制御部10Bは、回転軸26の回転速度を検出するためのエンコーダ34と、エンコーダ34の出力に基づいて回転軸26の回転速度を制御するためのコントローラ50(図4参照)とを主要構成要素として構成されている。
(Configuration of rotation control unit)
The outer rotor type motor 10 includes a rotation control unit 10B for controlling the rotation speed of the rotation shaft 26. The rotation control unit 10B mainly includes an encoder 34 for detecting the rotation speed of the rotation shaft 26 and a controller 50 (see FIG. 4) for controlling the rotation speed of the rotation shaft 26 based on the output of the encoder 34. Configured as an element.

(エンコーダの構成)
エンコーダ34は被検出部材としてのコードホイール36を備えている。コードホイール36は、回転軸26に同軸的に固定されて当該回転軸26における回転速度の被検出部を構成する。具体的には、コードホイール36は、円環板状(円板状)に形成されており、その軸心部にはボス部材38が固着されている。そして、このボス部材38が回転軸26に嵌着されることで、コードホイール36が回転軸26に同軸的かつ一体回転可能に取り付けられている。この状態で、コードホイール36は、ステータハウジング18に対しセンタ筒部16と反対側に位置している。
(Encoder configuration)
The encoder 34 includes a code wheel 36 as a member to be detected. The code wheel 36 is coaxially fixed to the rotating shaft 26 and constitutes a portion to be detected of the rotational speed of the rotating shaft 26. Specifically, the code wheel 36 is formed in an annular plate shape (disc shape), and a boss member 38 is fixed to an axial center portion thereof. The boss member 38 is fitted to the rotary shaft 26 so that the code wheel 36 is attached to the rotary shaft 26 so as to be coaxial and integrally rotatable. In this state, the code wheel 36 is located on the opposite side of the center cylindrical portion 16 with respect to the stator housing 18.

このコードホイール36の外周近傍には、図2(A)及び図3(A)に示される如く、所定数のスリット36Aが周方向に等間隔で全周に亘り形成されており、被検出パターンである光学パターン37を構成している。各スリット36Aは、コードホイール36の板厚方向に光を透過可能に設けられており、本実施の形態ではスリット36Aのスリット数は1500とされている。   In the vicinity of the outer periphery of the code wheel 36, as shown in FIGS. 2A and 3A, a predetermined number of slits 36A are formed over the entire circumference at equal intervals in the circumferential direction. The optical pattern 37 is configured. Each slit 36A is provided so that light can be transmitted in the thickness direction of the code wheel 36. In this embodiment, the number of slits 36A is 1500.

より具体的に説明すると、コードホイール36は、透明な樹脂材であるポリエチレンテレフタレート(以下、PETという)にて構成されており、その外周近傍に所定数(1500本)の非導光部としての光不透過部36Bが全周に亘り周方向に等間隔に設けられることで、各光不透過部36B間にそれぞれ光透過部である導光部としてのスリット36Aが形成されている。本実施の形態では、各光不透過部36Bは、コードホイール36の表面に不透明なインク等にて印刷されることで不透明に設けられている。図3(B)に示される如く、各光不透過部36Bは、コードホイール36の径方向の外縁が当該コードホイール36の外周縁にて規定されると共に、径方向の内縁がコードホイール36と同軸的な仮想円Cに沿う円弧状とされている。また、光不透過部36Bの周方向の両縁は、当該コードホイール36の半径方向(放射方向)に沿う直線形状とされている。以上により、各光不透過部36Bの形状は、扇型の径方向内側を相似形状の扇型にて切り取った如き形状に形成されている。そして、互いに同形状の光不透過部36Bが周方向の幅の2倍のピッチで当該周方向に等間隔に配置されることで、各光不透過部36B間には、各光不透過部36Bと略同形状のスリット36Aが形成されている。   More specifically, the code wheel 36 is made of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET), which is a transparent resin material, and a predetermined number (1500) of non-light guiding portions are provided in the vicinity of the outer periphery thereof. By providing the light impermeable portions 36B at equal intervals in the circumferential direction over the entire circumference, slits 36A as light guide portions, which are light transmissive portions, are formed between the respective light impermeable portions 36B. In the present embodiment, each light opaque portion 36 </ b> B is provided opaque by being printed on the surface of the code wheel 36 with an opaque ink or the like. As shown in FIG. 3B, each light non-transparent portion 36 </ b> B has an outer edge in the radial direction of the code wheel 36 defined by the outer peripheral edge of the code wheel 36 and an inner edge in the radial direction with the code wheel 36. An arc shape along a coaxial virtual circle C is used. Further, both edges in the circumferential direction of the light-impermeable portion 36 </ b> B have a linear shape along the radial direction (radial direction) of the code wheel 36. As described above, the shape of each light-impermeable portion 36B is formed in such a shape that the radially inner side of the fan shape is cut out by a similar fan shape. The light non-transmissive portions 36B having the same shape are arranged at equal intervals in the circumferential direction at a pitch twice as large as the circumferential width, so that the light non-transmissive portions 36B are disposed between the light non-transmissive portions 36B. A slit 36A having substantially the same shape as 36B is formed.

本実施形態では、スリット36Aと光不透過部36Bとをコードホイール36の周方向に交互に配置することで、スリット36Aがコードホイール36の全周に亘り等間隔で1周あたり1500本設けられて、上記光学パターン37を構成している。したがって、スリット36Aを形成する光不透過部36Bも、一周あたり1500本だけ設けられている。なお、図3(A)に示すコードホイール36の軸心部を貫通する貫通孔36Cは、ボス部材38の嵌合用である。   In the present embodiment, the slits 36A and the light opaque portions 36B are alternately arranged in the circumferential direction of the code wheel 36, so that 1500 slits 36A are provided at equal intervals over the entire circumference of the code wheel 36. Thus, the optical pattern 37 is configured. Accordingly, only 1500 light-impermeable portions 36B that form the slits 36A are provided per circuit. A through hole 36 </ b> C penetrating the axial center portion of the code wheel 36 shown in FIG. 3A is for fitting the boss member 38.

また、エンコーダ34は、回転検出器として2つの回転センサ40を備えている。図2(B)に示される如く、各回転センサ40は、それぞれ一対のアーム42、44を有する断面視で略「コ」字状に形成された透過型フォトインタラプタ(フォトIC)であり、当該アーム42、44間にコードホイール36におけるスリット36A形成部位を非接触状態で位置させている。   The encoder 34 includes two rotation sensors 40 as rotation detectors. As shown in FIG. 2 (B), each rotation sensor 40 is a transmissive photo interrupter (photo IC) formed in a substantially “U” shape in a cross-sectional view having a pair of arms 42 and 44, respectively. The slit 36A formation part in the code wheel 36 is positioned between the arms 42 and 44 in a non-contact state.

そして、各回転センサ40は、それぞれ一方のアーム42に発光素子が設けられると共に、他方のアーム44に受光素子(何れも図示省略)が設けられている。これにより、各回転センサ40は、それぞれ発光素子が発した光がスリット36Aを通過して受光素子で受光されるか否かに応じてパルス(ON/OFF)信号を出力する構成である。したがって、各回転センサ40は、それぞれ回転軸26の1回転(360°)当り1500パルスを発生するようになっており、このパルス数がコードホイール36の回転角に対応し、パルス幅(ON/OFFの切り換り時間)または単位時間当りのパルス数がコードホイール36の回転速度に対応する。   Each rotation sensor 40 is provided with a light emitting element on one arm 42 and a light receiving element (both not shown) on the other arm 44. Accordingly, each rotation sensor 40 is configured to output a pulse (ON / OFF) signal according to whether light emitted from the light emitting element passes through the slit 36A and is received by the light receiving element. Accordingly, each rotation sensor 40 generates 1500 pulses per one rotation (360 °) of the rotation shaft 26. The number of pulses corresponds to the rotation angle of the code wheel 36, and the pulse width (ON / OFF switching time) or the number of pulses per unit time corresponds to the rotational speed of the code wheel 36.

これらの回転センサ40はそれぞれ基板46に実装されており、基板46はステータハウジング18におけるセンタ筒部16側の面に固定されている。これにより、各回転センサ40は、ステータ12に対し不動とされている。また、各回転センサ40は、ステータハウジング18のセンサ孔18Bを挿通しており、それぞれのアーム42、44間にコードホイール36のスリット36A形成部位を入り込ませている。これにより、各回転センサ40は、回転軸26の回転に伴いアーム42、44間を相対移動するコードホイール36の回転速度に応じたパルス信号を出力するようになっている。   These rotation sensors 40 are each mounted on a substrate 46, and the substrate 46 is fixed to the surface of the stator housing 18 on the side of the center cylinder portion 16. Thereby, each rotation sensor 40 is immovable with respect to the stator 12. Each rotation sensor 40 is inserted through the sensor hole 18 </ b> B of the stator housing 18, and the slit 36 </ b> A formation portion of the code wheel 36 is inserted between the arms 42 and 44. Thus, each rotation sensor 40 outputs a pulse signal corresponding to the rotation speed of the code wheel 36 that relatively moves between the arms 42 and 44 as the rotation shaft 26 rotates.

そして、図2(A)に示される如く、各回転センサ40は、それぞれ回転軸26の軸心を向いた状態で、コードホイール36の周方向に沿って90°間隔で配置されている。以下、各回転センサ40を区別して説明する場合には、図2(A)に示す相対角0°に配置された回転センサ40を第1回転センサ40A、相対角90°に配置された回転センサ40を第2回転センサ40Bと言うこととする。   As shown in FIG. 2A, the rotation sensors 40 are arranged at 90 ° intervals along the circumferential direction of the code wheel 36 in a state in which the rotation sensors 40 face the axis of the rotation shaft 26. Hereinafter, when each rotation sensor 40 is described separately, the rotation sensor 40 arranged at a relative angle of 0 ° shown in FIG. 2A is referred to as the first rotation sensor 40A, and the rotation sensor arranged at a relative angle of 90 °. 40 is referred to as a second rotation sensor 40B.

また、アウタロータ型モータ10は、エンコーダ34を覆うカバー部材45を備えている。カバー部材45は、軸心部に設けられた透孔46Aから回転軸26を突出させた状態で、ステータハウジング18におけるセンサ孔18Bの内縁に嵌合してステータ12に固定されている。これにより、エンコーダ34(各回転センサ40によるコードホイール36の回転速度検出部位)は、カバー部材45によって外部からの光や異物の侵入が防止されている。   In addition, the outer rotor type motor 10 includes a cover member 45 that covers the encoder 34. The cover member 45 is fixed to the stator 12 by being fitted to the inner edge of the sensor hole 18B in the stator housing 18 with the rotating shaft 26 protruding from a through hole 46A provided in the shaft center portion. As a result, the encoder 34 (the portion where the rotation speed of the code wheel 36 is detected by each rotation sensor 40) is prevented from entering light and foreign matter from the outside by the cover member 45.

なお、各回転センサ40を実装した基板46には、ステータ12のセンタ筒部16が軸直角方向に移動することを許容する切欠きまたは長孔が設けられており、ステータハウジング18のセンサ孔18Bは上記センタ筒部16の移動方向に沿って回転センサ40の移動を許容する長孔とされている。これにより、各回転センサ40がコードホイール36に干渉しないように、各回転センサ40を実装した基板46の切欠きまたは長孔にセンタ筒部16を挿入し、その後基板46をステータ12に対し回転軸26の軸直角方向(図2に示す矢印A方向)に移動することで、各回転センサ40のアーム42、44間にコードホイール36を入り込ませることができる構成とされている。なお、この構成に代えて、基板46を複数に分割した構成を採用することも可能である。   The substrate 46 on which each rotation sensor 40 is mounted is provided with a notch or a long hole that allows the center tube portion 16 of the stator 12 to move in the direction perpendicular to the axis, and the sensor hole 18B of the stator housing 18 is provided. Is a long hole that allows the rotation sensor 40 to move along the moving direction of the center tube portion 16. Thus, the center tube portion 16 is inserted into the notch or the long hole of the substrate 46 on which each rotation sensor 40 is mounted so that each rotation sensor 40 does not interfere with the code wheel 36, and then the substrate 46 is rotated with respect to the stator 12. By moving in the direction perpendicular to the axis of the shaft 26 (in the direction of arrow A shown in FIG. 2), the code wheel 36 can be inserted between the arms 42 and 44 of each rotation sensor 40. Instead of this configuration, it is possible to adopt a configuration in which the substrate 46 is divided into a plurality of parts.

また、各回転センサ40を実装した基板46には、コネクタ付配線を介して外部電源(何れも図示省略)に電気的に接続されるコネクタ48が設けられている。そして、この基板46には、ロータ24の磁極位置を検出するホール素子(図示省略)、コイル22への通電制御用のコントローラ50等、アウタロータ型モータ10(モータ部10A)の駆動・制御に要する全ての電気部品を実装している。なお、基板46に実装される電気部品のうち、モータ部10Aの駆動に供する部品はモータ部10Aに属すると把握することも可能である。   Further, the board 46 on which each rotation sensor 40 is mounted is provided with a connector 48 that is electrically connected to an external power source (both not shown) via wiring with a connector. The substrate 46 is required for driving and controlling the outer rotor type motor 10 (motor unit 10A), such as a Hall element (not shown) for detecting the magnetic pole position of the rotor 24, a controller 50 for controlling energization of the coil 22, and the like. All electrical components are mounted. It should be noted that, among the electrical components mounted on the board 46, it is possible to grasp that the components used for driving the motor unit 10A belong to the motor unit 10A.

(コントローラの構成)
図4に示される如く、コントローラ50は、制御部52とドライバ54とから構成されている。ドライバ54は、モータ部10Aのコイル22及び外部電源(コネクタ48)とそれぞれ電気的に接続されており、コイル22に電流を供給するようになっている。
(Configuration of controller)
As shown in FIG. 4, the controller 50 includes a control unit 52 and a driver 54. The driver 54 is electrically connected to the coil 22 of the motor unit 10 </ b> A and the external power source (connector 48), and supplies current to the coil 22.

制御部52は、各回転センサ40及び外部電源(コネクタ48)とそれぞれ電気的に接続されており、各回転センサ40からパルス信号及び外部から目標回転速度を示す回転数指令信号がそれぞれ入力されるようになっている。制御部52は、演算装置であるCPUや記憶装置であるRAM、ROM等を含んで構成されており、各回転センサ40から入力するパルス信号及び外部から入力する回転数指令信号に基づいてドライバ54を介したコイル22への給電の有無、供給電流の大きさを制御するようになっている。   The control unit 52 is electrically connected to each rotation sensor 40 and an external power source (connector 48), and receives a pulse signal from each rotation sensor 40 and a rotation speed command signal indicating a target rotation speed from the outside. It is like that. The control unit 52 includes a CPU that is an arithmetic unit, a RAM and a ROM that are storage devices, and the like, and a driver 54 based on a pulse signal input from each rotation sensor 40 and a rotation speed command signal input from the outside. The presence / absence of power supply to the coil 22 and the magnitude of the supply current are controlled.

すなわち、制御部52は、各回転センサ40から入力するパルス信号のパルス数をカウントすることにより回転軸26の回転角θを検出すると共に、当該パルス信号のパルス幅または単位時間当りのパルス数を検出することにより回転軸26の回転速度を検出しており、当該検出した回転速度を回転数指令信号により示される目標回転速度と比較してこれらの差がなくなるように、ドライバ54によるコイル22へ供給する電流を制御する構成とされている。   That is, the control unit 52 detects the rotation angle θ of the rotation shaft 26 by counting the number of pulses of the pulse signal input from each rotation sensor 40, and determines the pulse width of the pulse signal or the number of pulses per unit time. The rotational speed of the rotary shaft 26 is detected by detection, and the detected rotational speed is compared with the target rotational speed indicated by the rotational speed command signal so that there is no difference between them. The current supplied is controlled.

この回転軸26の回転角θは、例えば、制御部52に電力が供給されて制御部52で所定の初期処理が終了した時点の回転軸26の回転角θを0°とし、回転センサ40からパルスが入力すると当該回転センサ40で検出される回転軸26の回転角θを0.24°(=360°/1500)ずつ増加させて、回転角θが360°となった時点で0°にすることにより検出できる。なお、回転軸26の回転角θは、各回転センサ40毎に別々に検出してもよく、また、一方の回転センサ40で検出された回転角θを他方の回転センサ40で用いもよい。また、別途、回転軸26やコードホイール36にマークを設け、当該マークをセンサにより検出し、当該センサからの信号により回転角θを0°にするようにしてもよい。   For example, the rotation angle θ of the rotation shaft 26 is set to 0 ° when the electric power is supplied to the control unit 52 and the predetermined initial processing is completed by the control unit 52. When a pulse is input, the rotation angle θ of the rotating shaft 26 detected by the rotation sensor 40 is increased by 0.24 ° (= 360 ° / 1500), and when the rotation angle θ reaches 360 °, the rotation angle θ reaches 0 °. This can be detected. Note that the rotation angle θ of the rotation shaft 26 may be detected separately for each rotation sensor 40, or the rotation angle θ detected by one rotation sensor 40 may be used by the other rotation sensor 40. Alternatively, a mark may be provided on the rotary shaft 26 or the code wheel 36, the mark may be detected by a sensor, and the rotation angle θ may be set to 0 ° by a signal from the sensor.

以下、制御部52による回転軸26の回転速度の検出について詳細に説明する。なお、以下の説明では、第1回転センサ40Aからのパルス信号から求められる回転角θでの回転速度をE1(θ)と言い、第1回転センサ40Bからのパルス信号から求められる回転角θでの回転速度をE2(θ)と言うこととする。   Hereinafter, detection of the rotation speed of the rotating shaft 26 by the control unit 52 will be described in detail. In the following description, the rotation speed at the rotation angle θ obtained from the pulse signal from the first rotation sensor 40A is referred to as E1 (θ), and the rotation angle θ obtained from the pulse signal from the first rotation sensor 40B. Is referred to as E2 (θ).

図5には、制御部52による回転速度の制御の流れを模式的に示した模式図が示されている。   FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the flow of control of the rotation speed by the control unit 52.

制御部52は、第1回転センサ40A及び第2回転センサ40Bから入力されるパルス信号から回転軸26の回転速度E1new(θ)、及び回転速度E2new(θ)を求める。そして、制御部52は、後述する誤差補正処理を行って回転速度E1new(θ)、及び回転速度E2new(θ)からコードホイール36の偏芯、楕円化などによる検出誤差による誤差成分を求め、回転速度E1new(θ)から誤差成分をキャンセルして正確な回転速度E1(θ)を導出し、また、回転速度E2new(θ)から誤差成分をキャンセルして正確な回転速度E2(θ)を導出する。 The controller 52 obtains the rotation speed E1 new (θ) and the rotation speed E2 new (θ) of the rotation shaft 26 from the pulse signals input from the first rotation sensor 40A and the second rotation sensor 40B. Then, the control unit 52 performs an error correction process to be described later, and obtains an error component due to a detection error due to eccentricity or ovalization of the code wheel 36 from the rotational speed E1 new (θ) and the rotational speed E2 new (θ). The error component is canceled from the rotation speed E1 new (θ) to derive an accurate rotation speed E1 (θ), and the error component is canceled from the rotation speed E2 new (θ) to obtain the accurate rotation speed E2 (θ ) Is derived.

制御部52は、導出された回転速度E1(θ)を目標回転速度と比較して偏差を求め、当該偏差の比例計算、偏差を時間積分する積分計算を行う一方、導出された回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)の平均値Ea(θ)を求めて当該平均値Ea(θ)を目標回転速度と比較して偏差を求め、当該偏差を時間微分する微分計算を行う。そして、制御部52は、比例計算、積分計算、及び微分計算により求められる比例値と積分値と微分値とを加算することにより得られる値に対して所定のゲイン係数を乗算し、当該乗算により得られた値に基づいてドライバ54によるコイル22へ供給する電流を制御することにより回転軸26の回転速度を制御している。   The control unit 52 compares the derived rotational speed E1 (θ) with the target rotational speed to obtain a deviation, performs proportional calculation of the deviation, and integral calculation that integrates the deviation over time, while the derived rotational speed E1 ( An average value Ea (θ) of θ) and the rotational speed E2 (θ) is obtained, the average value Ea (θ) is compared with the target rotational speed, a deviation is obtained, and a differential calculation for differentiating the deviation with respect to time is performed. Then, the control unit 52 multiplies a value obtained by adding the proportional value, the integral value, and the differential value obtained by proportional calculation, integral calculation, and differential calculation by a predetermined gain coefficient, and performs the multiplication. The rotational speed of the rotating shaft 26 is controlled by controlling the current supplied to the coil 22 by the driver 54 based on the obtained value.

次に、誤差補正処理について説明する。   Next, error correction processing will be described.

コードホイール36の回転中心と回転軸26の回転中心とが完全に一致しており、かつスリット36Aが当該一致した回転中心を中心とする真円に沿って形成されていれば、各回転センサ40からのパルス信号から求められる回転速度E1、E2は、それぞれ回転軸26の真の回転速度に正確に対応する。   If the rotation center of the code wheel 36 and the rotation center of the rotation shaft 26 completely coincide with each other and the slit 36A is formed along a perfect circle centered on the coincident rotation center, each rotation sensor 40 is provided. The rotational speeds E1 and E2 obtained from the pulse signal from each correspond to the true rotational speed of the rotary shaft 26 accurately.

ところが、図6(A)に示される如くコードホイール36と回転軸26との間に心ずれがあると、図6(C)に実線にて示される如く、コードホイール36の1回転(1500パルス)で1周期の正弦波状の誤差成分(以下、1周期成分という)が生じる。また、例えばコードホイール36(スリット36A)が歪みよって図6(B)に示される如く楕円化すると、図6(C)に二点鎖線にて示される如く、コードホイール36の1回転で2周期の正弦波状の誤差成分(以下、2周期成分という)が生じる。したがって、1周期成分はAsinθとして表わすことができ、2周期成分は、1周期成分との位相差をαとするとBsin(2θ+α)として表わすことができる。   However, if there is a misalignment between the code wheel 36 and the rotating shaft 26 as shown in FIG. 6 (A), one rotation (1500 pulses) of the code wheel 36 as shown by the solid line in FIG. 6 (C). ) Produces a sinusoidal error component of one cycle (hereinafter referred to as one cycle component). Further, for example, when the code wheel 36 (slit 36A) is elliptically deformed as shown in FIG. 6B due to distortion, as shown by a two-dot chain line in FIG. Sine wave-like error components (hereinafter referred to as two-cycle components) are generated. Therefore, one period component can be expressed as Asin θ, and the two period components can be expressed as B sin (2θ + α), where α is the phase difference from the one period component.

このコードホイール36と回転軸26との間に心ずれは、例えばコードホイール36の回転軸26への取付誤差等に起因して生じ、コードホイール36の楕円化(歪み)は、例えば縦横で膨張率の異なる材料にてコードホイール36を構成した場合に、高温環境下で顕著となる。そして、本実施の形態に係るコードホイール36は、PETにて構成されているため、縦横の熱膨張率が異なり、70℃以上の環境下で楕円化が生じやすい構成とされている。   The misalignment between the code wheel 36 and the rotary shaft 26 is caused by, for example, an attachment error of the code wheel 36 to the rotary shaft 26, and the ovalization (distortion) of the code wheel 36 expands vertically and horizontally, for example. When the code wheel 36 is made of materials having different rates, it becomes prominent in a high temperature environment. Since the code wheel 36 according to the present embodiment is made of PET, the vertical and horizontal thermal expansion coefficients are different, and the ovalization is likely to occur in an environment of 70 ° C. or higher.

なお、図6(C)は、基準のパルス幅(例えば、回転軸が一定速度で回転している場合の誤差のないパルス信号1周期の時間)を1としたときの誤差量を縦軸に、回転センサ40が検出する累積パルス数を横軸にとり、1周期成分の誤差ピークが基準パルス幅の0.35%(最大振幅A=0.0035)、2周期成分の誤差ピークが基準パルス幅の0.15%(最大振幅B=0.0015)である場合の、単一の回転センサ40のパルス信号(生波形)に含まれる1周期成分及び2周期成分を示している。   In FIG. 6C, the vertical axis indicates the error amount when the reference pulse width (for example, the time of one cycle of the pulse signal without error when the rotation axis rotates at a constant speed) is 1. The horizontal axis represents the cumulative number of pulses detected by the rotation sensor 40. The error peak of one cycle component is 0.35% of the reference pulse width (maximum amplitude A = 0.0015), and the error peak of two cycle components is the reference pulse width. 1 period component and 2 period component included in the pulse signal (raw waveform) of the single rotation sensor 40 in the case of 0.15% (maximum amplitude B = 0.015).

以上により、図7(A)に示される如く、コードホイール36が回転軸26に対し偏心しかつ楕円化している場合には、例えば、コードホイール36の1回転分の回転速度E1には、図7(B)に示される如く、1周期成分1Fと2周期成分2Fとが重ね合わされた誤差波形Eeが生じる。また、コードホイール36の1回転分の回転速度E1,E2と、回転軸26の回転むら(モータ実回転速度)Meとの関係は、図7(C)に示される。   As described above, when the code wheel 36 is eccentric and elliptical with respect to the rotation shaft 26 as shown in FIG. 7A, for example, the rotation speed E1 for one rotation of the code wheel 36 is As shown in FIG. 7B, an error waveform Ee in which the 1-cycle component 1F and the 2-cycle component 2F are superimposed is generated. Further, the relationship between the rotation speeds E1 and E2 for one rotation of the code wheel 36 and the rotation unevenness (motor actual rotation speed) Me of the rotation shaft 26 is shown in FIG.

このとき、第1回転センサ40Aから得られるコードホイール36の1回転分の回転速度E1(θ)と、第2回転センサ40Bから得られるコードホイール36の1回転分の回転速度E2(θ)との同一回転角毎の差を2で除したe(θ)の演算を行うと、このe(θ)には、図8(A)に示される如く、1周期成分1Fと2周期成分2Fが含まれる。   At this time, the rotation speed E1 (θ) of one rotation of the code wheel 36 obtained from the first rotation sensor 40A, and the rotation speed E2 (θ) of one rotation of the code wheel 36 obtained from the second rotation sensor 40B When e (θ) is calculated by dividing the difference at the same rotation angle by 2, as shown in FIG. 8A, the 1-cycle component 1F and the 2-cycle component 2F are included in e (θ). included.

そこで、制御部52は、回転速度E1、及び回転速度E2を少なくともコードホイール36の1回転分記憶する。以下、この記憶された1回転分の回転速度E1を回転速度E1old(θ)とし、記憶された1回転分の回転速度E2を回転速度E2old(θ)とする。なお、この回転速度E1old(θ)及び回転速度E2old(θ)は、第1回転センサ40A及び第2回転センサ40Bから入力されるパルス信号からコードホイール36の1回転分の回転速度E1及び回転速度E2が新たに求まる毎に適宜更新するものとしてもよい。 Therefore, the control unit 52 stores the rotation speed E1 and the rotation speed E2 for at least one rotation of the code wheel 36. Hereinafter, the stored rotation speed E1 for one rotation is referred to as a rotation speed E1 old (θ), and the stored rotation speed E2 for one rotation is referred to as a rotation speed E2 old (θ). The rotational speed E1 old (θ) and the rotational speed E2 old (θ) are determined based on the rotational speed E1 of one rotation of the code wheel 36 from the pulse signals input from the first rotational sensor 40A and the second rotational sensor 40B. The rotation speed E2 may be updated as needed each time it is newly obtained.

そして、制御部52は、当該記憶した回転速度E1old(θ)及び回転速度E2old(θ)に基づいて1周期成分1Fと2周期成分2Fを求め、第1回転センサ40A及び第2回転センサ40Bから入力されるパルス信号から求められる現在の回転速度E1new(θ)、及び回転速度E2new(θ)から回転角θでの1周期成分1Fと2周期成分2Fを減算することにより、誤差成分を除去している。 And the control part 52 calculates | requires 1 period component 1F and 2 period component 2F based on the said memorize | stored rotational speed E1old ((theta)) and rotational speed E2old ((theta)), 40A of 1st rotation sensors and 2nd rotation sensor By subtracting the 1-cycle component 1F and 2-cycle component 2F at the rotation angle θ from the current rotation speed E1 new (θ) obtained from the pulse signal input from 40B and the rotation speed E2 new (θ), an error is obtained. Ingredients are removed.

なお、以下では回転速度E1new(θ)から誤差成分を除去する場合を例として説明する。 In the following description, an example in which an error component is removed from the rotational speed E1 new (θ) will be described.

コードホイール36の偏芯、楕円化などによる回転角毎の速度検出誤差をh(θ)とした場合、以下の式(1)に示すように、コードホイール36の回転時に第1回転センサ40Aから入力されるパルス信号から求められる現在の回転速度E1new(θ)から回転角θでの速度検出誤差h(θ)を減算すれば、この演算結果は、図8(B)に示されるように、誤差成分Eeが除去された回転軸の回転むらMe(θ)の波形(図7(C)参照)そのものとなる。 When the speed detection error for each rotation angle due to eccentricity, ovalization, etc. of the code wheel 36 is h (θ), as shown in the following equation (1), when the code wheel 36 is rotated, the first rotation sensor 40A If the speed detection error h (θ) at the rotation angle θ is subtracted from the current rotation speed E1 new (θ) obtained from the input pulse signal, the calculation result is as shown in FIG. 8B. The waveform of the rotation unevenness Me (θ) of the rotating shaft from which the error component Ee is removed (see FIG. 7C) itself.

Figure 2009183112
ここで、上記式(3)〜式(6)では、フーリエ級数展開によって(E1old(θ)−E2old(θ))/2の中に含まれる1周期成分1F、2周期成分2Fを抽出している。aは1周期成分1Fの正弦成分であり、bは1周期成分1Fの余弦成分であり、aは2周期成分2Fの正弦成分であり、bは2周期成分2Fの余弦成分である。
Figure 2009183112
Here, in the above formulas (3) to (6), one period component 1F and two period components 2F included in (E1 old (θ) −E2 old (θ)) / 2 are extracted by Fourier series expansion. is doing. a 1 is a sine component of the 1-cycle component 1F, b 1 is a cosine component of the 1-cycle component 1F, a 2 is a sine component of the 2-cycle component 2F, and b 2 is a cosine component of the 2-cycle component 2F. is there.

この式(3)〜式(6)に示すa、b、a、bを用いて、回転速度E1内に含まれる誤差成分波形を表現したものが、式(2)に示す速度検出誤差h(θ)である。 Speed indicated this equation (3) using a 1, b 1, a 2 , b 2 shown in to (6), is a representation of a error component waveform contained in the rotary speed E1, the formula (2) Detection error h (θ).

なお、このa、b、a、bで表わされる波形には、実際に回転速度E1内に含まれる誤差量に対して、振幅・位相共に差が生じている。このため、振幅の大きさを振幅補正係数k、kの値で調整し、位相を位相補正量△θ、△θの値で調整している。 In the waveforms represented by a 1 , b 1 , a 2 , and b 2 , there is a difference in both amplitude and phase with respect to the error amount actually included in the rotational speed E1. For this reason, the magnitude of the amplitude is adjusted by the values of the amplitude correction coefficients k 1 and k 2 , and the phase is adjusted by the values of the phase correction amounts Δθ 1 and Δθ 2 .

この振幅補正係数k、k、及び位相補正量△θ、△θは、図9に示すように、エンコーダ34の第1回転センサ40Aを基準とする第2回転センサ40Bのコードホイール36の周方向のなす角θ(以下、「ピッチ角θ」という。)によって定まり、式(7)〜式(10)によって求められる。 As shown in FIG. 9, the amplitude correction coefficients k 1 and k 2 and the phase correction amounts Δθ 1 and Δθ 2 are the code wheel of the second rotation sensor 40B with the first rotation sensor 40A of the encoder 34 as a reference. It is determined by an angle θ i formed by 36 circumferential directions (hereinafter referred to as “pitch angle θ i ”), and is obtained by Expressions (7) to (10).

本実施の形態では、図2に示すように、ピッチ角θ=90°(=π/2)である。このため、式(3)〜式(6)により、k=√2、k=1、△θ=−π/4、△θ=0となり、上記式(2)は特許文献1に示した演算式(2)と等価となる。なお、特許文献1では、2周期成分2Fの調整が不要であることから、2周期成分2Fのフーリエ係数の演算を省略した構成となっている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the pitch angle θ i = 90 ° (= π / 2). For this reason, k 1 = √2, k 2 = 1, Δθ 1 = −π / 4, Δθ 2 = 0 according to the equations (3) to (6). It is equivalent to the arithmetic expression (2) shown in FIG. In Patent Document 1, since the adjustment of the two-period component 2F is unnecessary, the calculation of the Fourier coefficient of the two-period component 2F is omitted.

次に、上記の式(1)〜(10)に示した演算式の導出について記す。   Next, derivation of the arithmetic expressions shown in the above equations (1) to (10) will be described.

回転センサ40A、40Bのピッチ角をθとし、回転角θにおける回転軸26の回転速度をω(θ)とし、1周期成分1Fの正弦成分をeS1、1周期成分1Fの余弦成分をeC1とし、2周期成分2Fの正弦成分をeS2、2周期成分2Fの余弦成分をec2とすると、回転センサ40A、40Bから入力されるパルス信号から求められる回転速度E1(θ)、E2(θ)は、以下の式(12)(13)のように示される。 The pitch angle of the rotation sensors 40A and 40B is θ i , the rotation speed of the rotary shaft 26 at the rotation angle θ is ω (θ), the sine component of the 1-cycle component 1F is e S1 , and the cosine component of the 1-cycle component 1F is e and C1, if the sinusoidal component of the two periodic component 2F to the cosine component of e S2, 2 periodic component 2F and e c2, the rotational speed is determined from the pulse signal inputted from the rotation sensor 40A, 40B E1 (θ), E2 ( θ) is expressed by the following equations (12) and (13).

Figure 2009183112
この回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)の同一回転角θ毎の差を2で除する演算を行うと、この演算結果は、以下の式(14)のように速度の変動波形e(θ)となる。
Figure 2009183112
When calculation is performed to divide the difference between the rotation speed E1 (θ) and the rotation speed E2 (θ) at the same rotation angle θ by 2, the calculation result is a speed fluctuation waveform as shown in the following equation (14). e (θ).

Figure 2009183112
さらに、変動波形e(θ)に含まれる1周期成分1Fの正弦成分及び余弦成分について以下に示すK倍して位相をΔθだけシフトさせ、2周期成分2Fの正弦成分及び余弦成分について以下に示すK倍して位相をΔθだけシフトさせたものをh(θ)とすると、以下の式(15)のようになる。
Figure 2009183112
Furthermore, following the K 1 showing times and shifts the phase by [Delta] [theta] 1 on the sine component and the cosine component of one periodic component 1F contained in fluctuation waveform e (theta), below sine component and cosine component of the two periodic component 2F Assuming that h (θ) is obtained by shifting the phase by Δθ 2 after multiplying by K 2 as shown in FIG.

Figure 2009183112
Figure 2009183112

この式(15)は、式(12)に示される回転速度E1(θ)に含まれる誤差成分そのものである。   This equation (15) is the error component itself included in the rotational speed E1 (θ) shown in the equation (12).

従って、変動波形e(θ)に含まれる1周期成分1Fの正弦成分及び余弦成分をK倍して位相をΔθだけシフトさせ、2周期成分2Fの正弦成分及び余弦成分をK倍して位相をΔθだけシフトさせてh(θ)を求め、以下の式(16)に示すように、回転速度E1(θ)からh(θ)を減ずることにより、モータの回転速度ω(θ)を求めることができる。
E(θ)=E1(θ)−h(θ)=ω(θ)・・・(16)
なお、このh(θ)の生成は、上述の下記の演算の通り、(E1old(θ)−E2old(θ))/2の中に含まれる1周期成分1F、2周期成分2Fの各成分をフーリエ級数展開によって抽出し、各成分の振幅、位相を前記K、K、△θ、△θを用いて調整することで可能になる。
Accordingly, the sine component and cosine component of one periodic component 1F contained in fluctuation waveform e (theta) is shifted to K 1 is multiplied by the phase only [Delta] [theta] 1, the sine component and cosine component of the two periodic component 2F K 2 multiplied The phase is shifted by Δθ 2 to obtain h (θ), and the motor rotational speed ω (θ is obtained by subtracting h (θ) from the rotational speed E1 (θ) as shown in the following equation (16). ).
E (θ) = E1 (θ) −h (θ) = ω (θ) (16)
The generation of h (θ) is performed according to each of the 1-cycle component 1F and 2-cycle component 2F included in (E1 old (θ) −E2 old (θ)) / 2 as described in the following calculation. This is possible by extracting the components by Fourier series expansion and adjusting the amplitude and phase of each component using K 1 , K 2 , Δθ 1 , and Δθ 2 .

Figure 2009183112
このように、式(2)〜式(6)の演算によって速度検出誤差h(θ)を求め、回転センサ40Aから入力されるパルス信号から求められる現在の回転速度E1new(θ)から速度検出誤差h(θ)を減算することにより、正確な回転速度E(θ)を得ることができる。
Figure 2009183112
In this way, the speed detection error h (θ) is obtained by the calculation of the equations (2) to (6), and the speed is detected from the current rotation speed E1 new (θ) obtained from the pulse signal input from the rotation sensor 40A. By subtracting the error h (θ), an accurate rotational speed E (θ) can be obtained.

本実施の形態に係る制御部52は、上述した式(3)〜式(8)を実行可能に記憶している。また、制御部52は、上述した式(1)、式(2)、式(9)、式(10)を、回転速度E1補正用に対応させて変形した式(1−1)、式(2−1)、式(9−1)、式(10−1)と、回転速度E2補正用に対応させて変形した式(1−2)、式(2−2)、式(9−2)、式(10−2)とを実行可能に記憶している。   The control unit 52 according to the present embodiment stores the above-described equations (3) to (8) in an executable manner. Further, the control unit 52 transforms the above-described formula (1), formula (2), formula (9), and formula (10) so as to correspond to the rotational speed E1 correction, and formula (1-1), formula ( 2-1), Formula (9-1), Formula (10-1), Formula (1-2), Formula (2-2), Formula (9-2) modified to correspond to the rotational speed E2 correction. ) And (10-2) are stored in an executable manner.

なお、式(1−1)、式(2−1)、式(9−1)、及び式(10−1)は、上述した式(1)、式(2)、式(9)、式(10)のh(θ)、Δθ及びΔθに添え字「e1」を追加したものである。また、式(1−2)、式(2−2)、式(9−2)、及び式(10−2)は、上述した式(1)、式(2)のh(θ)、Δθ及びΔθに添え字「e2」を追加し、さらに、第2回転センサ40Bを基準とする第1回転センサ40Aのピッチ角θに合わせて補正したものである。 In addition, Formula (1-1), Formula (2-1), Formula (9-1), and Formula (10-1) are the above-described Formula (1), Formula (2), Formula (9), Formula h of (10) (θ), is obtained by adding the letter "e1" subject to Δθ 1 and Δθ 2. Moreover, Formula (1-2), Formula (2-2), Formula (9-2), and Formula (10-2) are h (θ) and Δθ in Formula (1) and Formula (2) described above. Add the letter "e2" appended to 1 and [Delta] [theta] 2, further, in which corrected to match the pitch angle theta i of the first rotation sensor 40A relative to the second rotation sensor 40B.

Figure 2009183112
次に本実施の形態に係るアウタロータ型モータ10の作用について説明する。
Figure 2009183112
Next, the operation of the outer rotor type motor 10 according to the present embodiment will be described.

上記構成のアウタロータ型モータ10は、コントローラ50が作動してドライバ54からコイル22に通電されると、ロータ24、回転軸26、コードホイール36が共に回転する。   In the outer rotor type motor 10 having the above configuration, when the controller 50 is operated and the coil 22 is energized by the driver 54, the rotor 24, the rotary shaft 26, and the code wheel 36 rotate together.

回転軸26が回転すると、エンコーダ34の第1回転センサ40A、及び第2回転センサ40Bは、それぞれコードホイール36の回転速度に応じて各々パルス信号を出力する。出力されたパルス信号は基板46に実装されたコントローラ50の制御部52に入力する。   When the rotating shaft 26 rotates, the first rotation sensor 40A and the second rotation sensor 40B of the encoder 34 output pulse signals according to the rotation speed of the code wheel 36, respectively. The output pulse signal is input to the controller 52 of the controller 50 mounted on the substrate 46.

制御部52は、第1回転センサ40A及び第2回転センサ40Bからパルス信号が入力されると、当該パルス信号から回転軸26の回転角θを検出すると共に、当該回転角θでの回転速度E1new(θ)、及び回転速度E2new(θ)を随時検出する。そして、制御部52は、回転速度E1new(θ)及びE2new(θ)を少なくともコードホイール36の1回転分記憶し、記憶した回転速度E1old(θ)及び回転速度E2old(θ)を用いて式(3)〜式(8)の演算を行ってa、b、a、bを求める。 When the pulse signal is input from the first rotation sensor 40A and the second rotation sensor 40B, the control unit 52 detects the rotation angle θ of the rotation shaft 26 from the pulse signal, and the rotation speed E1 at the rotation angle θ. new (θ) and rotational speed E2 new (θ) are detected at any time. Then, the control unit 52 stores the rotational speeds E1 new (θ) and E2 new (θ) for at least one rotation of the code wheel 36, and stores the stored rotational speed E1 old (θ) and rotational speed E2 old (θ). The calculation of Expression (3) to Expression (8) is performed to obtain a 1 , b 1 , a 2 , and b 2 .

その後、制御部52は、第1回転センサ40Aから入力されるパルス信号から求められる現在の回転速度E1new(θ)に対して式(1−1)、式(2−1)、式(9−1)及び式(10−1)の演算を実行して回転速度E1new(θ)から速度検出誤差he1(θ)を減算し、また、第2回転センサ40Bから入力されるパルス信号から求められる現在の回転速度E2new(θ)に対して式(1−2)、式(2−2)、式(9−2)及び式(10−2)の演算を実行して、回転速度E2new(θ)から速度検出誤差he2(θ)を減算することにより、正確な回転速度E1(θ)及び回転速度E2(θ)を導出する。 Thereafter, the control unit 52 performs the expressions (1-1), (2-1), and (9) with respect to the current rotation speed E1 new (θ) obtained from the pulse signal input from the first rotation sensor 40A. -1) and Equation (10-1) are executed to subtract the speed detection error h e1 (θ) from the rotation speed E1 new (θ), and from the pulse signal input from the second rotation sensor 40B. The calculation of the expression (1-2), the expression (2-2), the expression (9-2), and the expression (10-2) is performed on the required current rotation speed E2 new (θ) to obtain the rotation speed. By subtracting the speed detection error h e2 (θ) from E2 new (θ), accurate rotation speed E1 (θ) and rotation speed E2 (θ) are derived.

制御部52は、導出された正確な回転速度E1(θ)を目標回転速度と比較して偏差を求め、当該偏差の比例計算、偏差を時間積分する積分計算を行う一方、正確な回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)の平均値Ea(θ)を求めて当該平均値Ea(θ)を目標回転速度と比較して偏差を求め、当該偏差を時間微分する微分計算を行う。   The controller 52 compares the derived accurate rotational speed E1 (θ) with the target rotational speed to obtain a deviation, performs proportional calculation of the deviation, and integral calculation that integrates the deviation over time, while the accurate rotational speed E1. An average value Ea (θ) of (θ) and the rotational speed E2 (θ) is obtained, the average value Ea (θ) is compared with the target rotational speed, a deviation is obtained, and a differential calculation is performed for time-differentiating the deviation.

そして、制御部52は、比例計算、積分計算、及び微分計算により求められた比例値と積分値と微分値とを加算することにより得られる値に対して所定のゲイン係数を乗算し、当該乗算により得られた値に基づいてドライバ54に制御信号を出力する。   Then, the control unit 52 multiplies the value obtained by adding the proportional value, the integral value, and the differential value obtained by the proportional calculation, the integral calculation, and the differential calculation by a predetermined gain coefficient, and performs the multiplication. A control signal is output to the driver 54 based on the value obtained by the above.

ドライバ54は、この制御信号に応じてコイル22に電流を供給する。すなわち、コントローラ50によって、モータ部10Aの回転軸26の回転速度に対するフィードバック制御が為される。   The driver 54 supplies current to the coil 22 in response to this control signal. That is, the controller 50 performs feedback control on the rotation speed of the rotation shaft 26 of the motor unit 10A.

これにより、回転軸26、すなわち回転軸26に連結される被回転体(例えば、感光ドラム)が回転数指令信号に基づく設定速度に精度良く保持される。   Thereby, the rotating shaft 26, that is, the rotating body (for example, the photosensitive drum) connected to the rotating shaft 26 is accurately maintained at the set speed based on the rotation speed command signal.

ここで、式(1−1)及び式(1−2)の第1項のE1new(θ)とE2new(θ)には、高周波ノイズが含まれている。また、第2項のhe1(θ)とhe2(θ)は、コードホイール36の偏心・楕円化による誤差成分でしかない。よって、式(1−1)及び式(1−2)により導出される回転速度E1(θ)及び回転速度E2(θ)には高周波ノイズが含まれる。 Here, high frequency noise is included in E1 new (θ) and E2 new (θ) of the first term of the equations (1-1) and (1-2). The second terms h e1 (θ) and h e2 (θ) are only error components due to the eccentricity and ovalization of the code wheel 36. Therefore, the rotational speed E1 (θ) and the rotational speed E2 (θ) derived from the expressions (1-1) and (1-2) include high-frequency noise.

そこで、本実施の形態では、この高周波ノイズを除去するために、以下の式(17)に示すように、回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)を平均化している。   Therefore, in this embodiment, in order to remove this high-frequency noise, the rotational speed E1 (θ) and the rotational speed E2 (θ) are averaged as shown in the following equation (17).

Figure 2009183112
ここで、以下に回転速度を平均化する作用について説明する。
Figure 2009183112
Here, the effect | action which averages a rotational speed is demonstrated below.

図10は、本実施の形態に係るアウタロータ型モータ10を駆動させた場合の回転速度の平均値Ea(θ)と回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)の経時的な変化の一例を示すグラフである。なお、図10の縦軸は、各回転センサ40から入力するパルス信号のパルス幅をCPUのクロックでカウントしたカウント値であり、回転速度を示している。   FIG. 10 shows an example of changes over time in the average value Ea (θ), the rotational speed E1 (θ), and the rotational speed E2 (θ) of the rotational speed when the outer rotor type motor 10 according to the present embodiment is driven. It is a graph which shows. The vertical axis in FIG. 10 is a count value obtained by counting the pulse width of the pulse signal input from each rotation sensor 40 with the clock of the CPU, and indicates the rotation speed.

同図に示されるように、回転速度の平均値Ea(θ)は、回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)の中心値になる。   As shown in the figure, the average value Ea (θ) of the rotation speed is the center value of the rotation speed E1 (θ) and the rotation speed E2 (θ).

このように平均化することにより、図10のT1に示すように、回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)が同じ方向に変化した場合はEa(θ)が変化し、図10のT2に示すように、回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)が異なる方向に変化した場合にEa(θ)が変化しない。   By averaging in this way, as shown at T1 in FIG. 10, when the rotational speed E1 (θ) and the rotational speed E2 (θ) change in the same direction, Ea (θ) changes, and FIG. As indicated by T2, Ea (θ) does not change when the rotational speed E1 (θ) and the rotational speed E2 (θ) change in different directions.

つまり、2つの回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)の平均を求めることにより有効な回転検出信号と無効な高周波ノイズを切り分けることができる。   That is, an effective rotation detection signal and invalid high-frequency noise can be separated by obtaining an average of the two rotation speeds E1 (θ) and rotation speed E2 (θ).

また、本実施の形態では、回転速度E1new(θ)に対して式(1−1)の演算を実行し、回転速度E2new(θ)に対して式(1−2)の演算を実行してコードホイール36の偏芯、楕円化などによる速度検出誤差he1(θ)、he2(θ)を除去した後に平均値Ea(θ)を求めている。 Further, in the present embodiment, performing the operation of the expression (1-1) with respect to the rotational speed E1 new new (theta), executes the computation of the formula (1-2) with respect to the rotational speed E2 new new (theta) The average value Ea (θ) is obtained after removing the speed detection errors h e1 (θ) and h e2 (θ) due to the eccentricity and ovalization of the code wheel 36.

ここで、例えば、速度検出誤差he1(θ)、he2(θ)を除去せずに、回転速度E1new(θ)及び回転速度E2new(θ)によりPID制御を行うものとした場合、図11に示すように、PID制御の微分計算により求められる微分値に残留誤差成分が残ってしまい、回転むらを悪化させてしまう。 Here, for example, when the PID control is performed by the rotational speed E1 new (θ) and the rotational speed E2 new (θ) without removing the speed detection errors h e1 (θ) and h e2 (θ), As shown in FIG. 11, the residual error component remains in the differential value obtained by the differential calculation of PID control, and the rotation unevenness is worsened.

このため、本実施の形態では、速度検出誤差he1(θ)、he2(θ)を除去した回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)によってPID制御を行っている。 For this reason, in this embodiment, PID control is performed by the rotational speed E1 (θ) and the rotational speed E2 (θ) from which the speed detection errors h e1 (θ) and h e2 (θ) are removed.

図12には、背景技術で説明した図18に示すPID制御の微分計算で求められる微分値を周波数分析した結果の一例が示されており、図13には、本実施の形態のPID制御の微分計算で求められる微分値を周波数分析した結果の一例が示されている。   FIG. 12 shows an example of the result of frequency analysis of the differential value obtained by the differential calculation of the PID control shown in FIG. 18 described in the background art, and FIG. 13 shows the PID control of the present embodiment. An example of a result of frequency analysis of a differential value obtained by differential calculation is shown.

図13に示されるように、本実施の形態のPID制御では、図12と比較して微分計算で求められる微分値から高周波ノイズが低減されている。   As shown in FIG. 13, in the PID control of the present embodiment, high frequency noise is reduced from the differential value obtained by differential calculation as compared with FIG.

図14には、背景技術で説明した図18に示すPID制御と本実施の形態に係るPID制御の伝達特性を示したボード線図が示されている。   FIG. 14 is a Bode diagram showing transfer characteristics of the PID control shown in FIG. 18 described in the background art and the PID control according to the present embodiment.

同図に示すように、本実施の形態のアウタロータ型モータ10では、低域フィルタが有る場合に比べて位相遅れが抑制されるため、制御安定性が向上する。また、本実施の形態のアウタロータ型モータ10では、低域フィルタが有る場合に比べてゲインを上げることができる。   As shown in the figure, in the outer rotor type motor 10 of the present embodiment, since the phase lag is suppressed compared to the case where there is a low-pass filter, the control stability is improved. Further, in the outer rotor type motor 10 of the present embodiment, the gain can be increased as compared with the case where the low-pass filter is provided.

図15には、本実施の形態のアウタロータ型モータ10を背景技術で説明した図18に示した低域フィルタが有るPID制御により回転速度を一定速度に制御した場合の回転むらを周波数分析した結果の一例が示されており、図16には、本実施の形態のアウタロータ型モータ10を本実施の形態のPID制御により回転速度を一定速度に制御した場合の回転むらを周波数分析した結果の一例が示されている。   FIG. 15 shows the result of frequency analysis of the rotation unevenness when the rotation speed is controlled to a constant speed by PID control with the low-pass filter shown in FIG. 18 described in the background art for the outer rotor type motor 10 of the present embodiment. FIG. 16 shows an example of the result of frequency analysis of the rotation unevenness of the outer rotor type motor 10 of the present embodiment when the rotation speed is controlled at a constant speed by the PID control of the present embodiment. It is shown.

図15に示すように、図18に示した低域フィルタが有るPID制御では、24次の回転むら成分が顕著に現れていが、図16に示すように、本実施の形態のPID制御では、これらの回転むら成分がほぼ半分に抑制できる。   As shown in FIG. 15, in the PID control with the low-pass filter shown in FIG. 18, the 24th-order rotation unevenness component appears remarkably, but as shown in FIG. 16, in the PID control of the present embodiment, These uneven rotation components can be suppressed to almost half.

以上のように、本実施の形態によれば、第1回転センサ40A及び第2回転センサ40Bにより各々コードホイール36の回転速度を各々検出し、各々検出されたコードホイール36の回転速度から当該コードホイール36の偏芯、楕円化による誤差成分を除去し、誤差成分が除去された2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差が求めるため、低域フィルタが無くても、高周波ノイズを低減させることができ、当該偏差に応じて被検出部材の回転速度を目標回転速度に一致させるように回転軸26の回転速度のフィードバック制御を行うことにより、位相遅れが抑制されれて発振が発生しないため、制御安定性が向上する。   As described above, according to the present embodiment, the first rotation sensor 40A and the second rotation sensor 40B detect the rotation speed of the code wheel 36, respectively, and the code wheel 36 is detected from the detected rotation speed of the code wheel 36. The error component due to the eccentricity and ovalization of the wheel 36 is removed, and the deviation between the average value of the two rotation speeds from which the error component has been removed and the target rotation speed is obtained. By performing feedback control of the rotational speed of the rotating shaft 26 so that the rotational speed of the detected member matches the target rotational speed according to the deviation, the phase delay is suppressed and oscillation occurs. Therefore, the control stability is improved.

また、本実施の形態のようにPID制御において、平均値Ea(θ)を目標回転速度と比較して偏差を求め、当該偏差を時間微分する微分計算を行うことにより、回転速度の検出に別途ノイズ対策を施すことがないため、製造コストの増加を抑えることができる。   Further, in the PID control as in the present embodiment, the average value Ea (θ) is compared with the target rotation speed to obtain a deviation, and a differential calculation for differentiating the deviation with respect to time is performed to separately detect the rotation speed. Since no noise countermeasure is taken, an increase in manufacturing cost can be suppressed.

(アウタロータ型モータの適用例)
次に、上記実施の形態または変形例に係るアウタロータ型モータ10がカラープリンタやカラーコピー機等の画像処理装置(画像形成装置)に適用された例を示す。
(Application example of outer rotor type motor)
Next, an example in which the outer rotor type motor 10 according to the above-described embodiment or modification is applied to an image processing apparatus (image forming apparatus) such as a color printer or a color copier will be described.

図17に示される如く、画像処理装置は、それぞれ赤、青、黄、黒に対応した4つの感光ドラム70、72、74、76を備えている。各感光ドラム70、72、74、76は、軸心廻りに回転することで、それぞれ形成された各色に対応したトナー像を転写体に転写するようになっている。各感光ドラム70、72、74、76には、それぞれ回転駆動手段としてのアウタロータ型モータ10が接続されている。具体的には、アウタロータ型モータ10の回転軸26が各感光ドラム70、72、74、76に一体回転可能に直結されている。各アウタロータ型モータ10は、それぞれステータ12(ステータハウジング18)が画像処理装置の筐体78に固定されており、コイル22に通電することで、ロータ24が所定方向に回転して各感光ドラム70、72、74、76を回転駆動する構成である。   As shown in FIG. 17, the image processing apparatus includes four photosensitive drums 70, 72, 74, and 76 corresponding to red, blue, yellow, and black, respectively. Each of the photosensitive drums 70, 72, 74, and 76 is configured to transfer a toner image corresponding to each formed color to a transfer body by rotating around the axis. Each of the photosensitive drums 70, 72, 74, and 76 is connected to an outer rotor type motor 10 serving as a rotation driving unit. Specifically, the rotating shaft 26 of the outer rotor type motor 10 is directly connected to each of the photosensitive drums 70, 72, 74, 76 so as to be integrally rotatable. In each outer rotor type motor 10, the stator 12 (stator housing 18) is fixed to the casing 78 of the image processing apparatus. When the coil 22 is energized, the rotor 24 rotates in a predetermined direction and each photosensitive drum 70. , 72, 74, 76 are rotationally driven.

ここで、アウタロータ型モータ10は、小型で低回転速度域において高トルクを発生する特性を有するため、画像処理装置の感光ドラム70等に直結されても、当該感光ドラム70等を十分なトルクで回転駆動でき、画像処理装置を大型化させることもない。特に、アウタロータ型モータ10では、薄型(扁平)構造であるため、各感光ドラム70等の背面(軸方向端部)における狭いスペースに好適に配置される。また、アウタロータ型モータ10は、上記の通りマグネットロータを有するブラシレスモータであるため、低コストで製造することができ画像処理装置を高コスト化することもない。   Here, since the outer rotor type motor 10 is small and has a characteristic of generating a high torque in a low rotation speed region, even if it is directly connected to the photosensitive drum 70 or the like of the image processing apparatus, the outer side of the photosensitive drum 70 or the like is sufficiently torqued. It can be rotated and does not increase the size of the image processing apparatus. In particular, since the outer rotor type motor 10 has a thin (flat) structure, the outer rotor type motor 10 is preferably disposed in a narrow space on the back surface (end portion in the axial direction) of each photosensitive drum 70 or the like. Further, since the outer rotor type motor 10 is a brushless motor having a magnet rotor as described above, the outer rotor type motor 10 can be manufactured at a low cost and does not increase the cost of the image processing apparatus.

そして、このように小型で高トルクのアウタロータ型モータ10を感光ドラム70等に直結すると、ギヤやベルト等を介して感光ドラム70等を回転駆動する必要がないため、感光ドラム70等の回転むらが抑止され、画質が向上する。すなわち、画像処理装置の高精度化が図られる。特に、アウタロータ型モータ10は、2つの回転センサ40(上記実施の形態)または4つの回転センサ40(上記変形例)を備え、上記の通り高精度で回転軸26すなわち感光ドラム70等の回転速度制御行なうため、感光ドラム70等の回転むらが一層抑止される。   When the outer rotor type motor 10 having such a small size and high torque is directly connected to the photosensitive drum 70 or the like, it is not necessary to rotationally drive the photosensitive drum 70 or the like via a gear, a belt, or the like. Is suppressed and the image quality is improved. That is, the accuracy of the image processing apparatus can be improved. In particular, the outer rotor type motor 10 includes two rotation sensors 40 (the above-described embodiment) or four rotation sensors 40 (the above-described modified examples), and as described above, the rotation speed of the rotary shaft 26, that is, the photosensitive drum 70, etc. with high accuracy. Since the control is performed, uneven rotation of the photosensitive drum 70 and the like is further suppressed.

このように、画像処理装置の感光ドラム70等に直結され、当該感光ドラム70等を回転駆動するアウタロータ型モータ10では、画像処理装置を大型化及び高コスト化することなく、感光ドラム70等の回転むらを抑止できる。   As described above, in the outer rotor type motor 10 that is directly connected to the photosensitive drum 70 of the image processing apparatus and rotationally drives the photosensitive drum 70, the photosensitive drum 70, etc., without increasing the size and cost of the image processing apparatus. Uneven rotation can be suppressed.

なお、上記実施の形態では、回転制御部10B(エンコーダ34、60、コントローラ50)がアウタロータ型モータ10を構成するようにした例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、回転制御部10B(エンコーダ34、60)を、被回転体である感光ドラム等に取り付け、アウタロータ型モータ10とは独立して構成しても良い。   In the above-described embodiment, the example in which the rotation control unit 10B (encoders 34 and 60, the controller 50) configures the outer rotor type motor 10 is shown. However, the present invention is not limited to this, and for example, rotation The control unit 10B (encoders 34 and 60) may be attached to a photosensitive drum or the like that is a rotated body, and may be configured independently of the outer rotor type motor 10.

さらに、上記実施の形態では、回転速度の平均値Ea(θ)と目標回転速度との偏差を微分計算する一方、正確な回転速度E1(θ)と目標回転速度との偏差を比例計算、積分計算するPID制御の例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、回転速度の平均値Ea(θ)と目標回転速度との偏差を比例計算、積分計算するように構成しても良い。また、例えば、積分計算を行わないPD制御としてもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the differential between the average value Ea (θ) of the rotational speed and the target rotational speed is differentially calculated, while the deviation between the accurate rotational speed E1 (θ) and the target rotational speed is proportionally calculated and integrated. Although an example of PID control to be calculated has been shown, the present invention is not limited to this. For example, the deviation between the average value Ea (θ) of the rotation speed and the target rotation speed is proportionally calculated and integrated. Also good. Further, for example, PD control without performing integral calculation may be performed.

さらに、上記の実施の形態では、回転軸26の回転速度を所定の速度に保持するためにコードホイール36の回転速度における1周期成分及び2周期成分を除去する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、回転軸26の回転角に対応したコードホイール36の回転角を精度良く検出するようにしても良い。したがって、本発明におけるアウタロータ型モータ10、コントローラ50、制御部52は、画像処理装置に適用されて回転ドラムの回転数制御を行うことには限定されず、あらゆる用途に適用可能であることはいうまでもない。   Furthermore, in the above embodiment, an example in which the 1-cycle component and 2-cycle component in the rotation speed of the code wheel 36 are removed in order to keep the rotation speed of the rotation shaft 26 at a predetermined speed has been shown. For example, the rotation angle of the code wheel 36 corresponding to the rotation angle of the rotation shaft 26 may be detected with high accuracy. Therefore, the outer rotor type motor 10, the controller 50, and the control unit 52 in the present invention are not limited to being applied to an image processing apparatus and controlling the number of revolutions of a rotating drum, but can be applied to any application. Not too long.

さらに、上記の実施の形態では、エンコーダ34、60が、光を透過可能なスリット36Aを有するコードホイール36と、透過型フォトインタラプタ(光学式センサ)である各回転センサ40とで構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、エンコーダとして、例えば、エンコーダとして反射型のフォトインタラプタを備えた構成としても良く、その他電磁式、磁気抵抗式、ホール効果式等の各種エンコーダを採用することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the encoders 34 and 60 are configured by the code wheel 36 having the slits 36A that can transmit light and the rotation sensors 40 that are transmission type photo interrupters (optical sensors). However, the present invention is not limited to this, and as an encoder, for example, a configuration including a reflective photo interrupter as an encoder may be used, and various other encoders such as an electromagnetic type, a magnetoresistive type, and a Hall effect type may be used. Can be adopted.

さらにまた、上記の実施の形態では、モータとしてブラシレスのアウタロータ型モータ10を採用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、モータとしてインナロータ型モータやブラシを有するモータ、交流モータ等、如何なる形式のモータを採用することも可能である。   Furthermore, in the above embodiment, the example in which the brushless outer rotor type motor 10 is adopted as the motor has been shown. However, the present invention is not limited to this, for example, an inner rotor type motor as a motor, a motor having a brush, an AC Any type of motor, such as a motor, can be employed.

実施の形態に係るアウタロータ型モータの概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view showing a schematic structure of an outer rotor type motor concerning an embodiment. 実施の形態に係るアウタロータ型モータを構成するエンコーダを示す図であって、(A)は正面図、(B)は側面図である。It is a figure which shows the encoder which comprises the outer rotor type motor which concerns on embodiment, Comprising: (A) is a front view, (B) is a side view. 実施の形態に係るアウタロータ型モータを構成するコードホイールを示す図であって、(A)は全体を示す正面図、(B)は一部拡大して示す正面図である。It is a figure which shows the code wheel which comprises the outer rotor type motor which concerns on embodiment, Comprising: (A) is a front view which shows the whole, (B) is a front view which expands and shows it partially. 実施の形態に係るアウタロータ型モータの概略の電気的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of an outer rotor type motor according to an embodiment. FIG. 実施の形態に係る制御部による回転速度の制御の流れを模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the flow of control of the rotational speed by the control part which concerns on embodiment. (A)はコードホイールの偏心状態を示す正面図、(B)はコードホイールの変形状態を示す正面図、(C)はコードホイールの回転に含まれる誤差成分のうち1周期成分及び2周期成分を分けて示す線図である。(A) is a front view showing an eccentric state of the code wheel, (B) is a front view showing a deformed state of the code wheel, and (C) is a one-cycle component and a two-cycle component among error components included in the rotation of the code wheel. FIG. 実施の形態に係るアウタロータ型モータを構成するエンコーダのコードホイールが回転軸に対し偏心しかつ変形した状態における、(A)は各回転センサの配置を示す正面図、(B)は各回転センサの誤差成分を示す線図、(C)はモータ回転むらと各回転センサの出力信号を示す線図である。In the state where the code wheel of the encoder constituting the outer rotor type motor according to the embodiment is decentered and deformed with respect to the rotation shaft, (A) is a front view showing the arrangement of the rotation sensors, and (B) is the position of each rotation sensor. FIG. 4C is a diagram showing error components, and FIG. 4C is a diagram showing motor rotation unevenness and output signals of the respective rotation sensors. (A)(B)は実施の形態に係る制御部の演算結果を示す線図である。(A) (B) is a diagram which shows the calculation result of the control part which concerns on embodiment. 実施の形態に係る2つの回転センサのピッチ角θを示す図である。It is a figure which shows pitch angle (theta) i of the two rotation sensors which concern on embodiment. 実施の形態に係るアウタロータ型モータを駆動させた場合の回転速度の平均値Ea(θ)と回転速度E1(θ)と回転速度E2(θ)の経時的な変化の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the time-dependent change of the average value Ea ((theta)) of rotational speed, the rotational speed E1 ((theta)), and rotational speed E2 ((theta)) at the time of driving the outer rotor type motor which concerns on embodiment. . 速度検出誤差を除去せずにアウタロータ型モータを駆動させた場合のPID制御の微分計算により求められる微分値を周波数分析した結果の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the result of having analyzed the differential value calculated | required by the differential calculation of PID control at the time of driving an outer rotor type | mold motor, without removing a speed detection error. 従来のPID制御の微分計算で求められる微分値を周波数分析した結果の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the result of having analyzed the differential value calculated | required by the differential calculation of the conventional PID control. 本実施の形態に係るPID制御の微分計算で求められる微分値を周波数分析した結果の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the result of having analyzed the frequency of the differential value calculated | required by the differential calculation of PID control which concerns on this Embodiment. 従来のPID制御と本実施の形態に係るPID制御の伝達特性を示したボード線図である。It is the Bode diagram which showed the transfer characteristic of the conventional PID control and the PID control which concerns on this Embodiment. 従来のPID制御により回転速度を一定速度に制御した場合の回転むらを周波数分析した結果の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the result of having analyzed the frequency of the rotation nonuniformity at the time of controlling a rotational speed to the constant speed by the conventional PID control. 本実施の形態に係るPID制御により回転速度を一定速度に制御した場合の回転むらを周波数分析した結果の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the result of having analyzed the frequency of the rotation nonuniformity at the time of controlling a rotation speed to the constant speed by PID control which concerns on this Embodiment. 本発明実施の形態または変形例に係るアウタロータ型モータの画像処理装置への適用例を示す概略の斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the example of application to the image processing apparatus of the outer rotor type motor which concerns on this Embodiment or a modification. 従来の制御部による回転速度の制御の流れを模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the flow of control of the rotational speed by the conventional control part. 低域フィルタが有る場合と低域フィルタが無い場合のPID制御の伝達特性を示したボード線図である。It is a Bode diagram showing the transfer characteristic of PID control when there is a low-pass filter and when there is no low-pass filter.

符号の説明Explanation of symbols

10…アウタロータ型モータ(モータ)、26…回転軸(回転体)、36…コードホイール(被検出部材)、40…回転センサ(回転検出器)、50…コントローラ(除去手段、制御手段)、52…制御部(除去手段、制御手段)、70・72・74・76…感光ドラム(被回転体)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Outer rotor type motor (motor), 26 ... Rotating shaft (rotary body), 36 ... Code wheel (detected member), 40 ... Rotation sensor (rotation detector), 50 ... Controller (removal means, control means), 52 ... Control unit (removal means, control means), 70, 72, 74, 76 ... Photosensitive drum (rotated body)

Claims (4)

被回転体に連結される回転軸と、
円板状に形成され、前記回転軸または被回転体に同軸的に取り付けられる被検出部材と、
前記被検出部材の周方向に所定の間隔で配置され、各々当該被検出部材の回転速度を検出する第一回転検出器及び第二回転検出器と、
前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出された前記被検出部材の回転速度から当該被検出部材の偏芯、楕円化による誤差成分を除去する除去手段と、
前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出されて前記除去手段により前記誤差成分が除去された2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差を求め、当該偏差に応じて前記被検出部材の回転速度を前記目標回転速度に一致させるように前記回転軸の回転速度のフィードバック制御を行う制御手段と、
を備えたモータ。
A rotating shaft coupled to the rotated body;
A member to be detected that is formed in a disk shape and is coaxially attached to the rotating shaft or the rotating body;
A first rotation detector and a second rotation detector, which are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the detected member, and respectively detect the rotation speed of the detected member;
Removing means for removing an error component due to eccentricity and ovalization of the detected member from the rotational speeds of the detected member detected by the first rotation detector and the second rotation detector;
A deviation between the average value of the two rotation speeds detected by the first rotation detector and the second rotation detector and the error component removed by the removing means and the target rotation speed is obtained, and according to the deviation Control means for performing feedback control of the rotational speed of the rotary shaft so as to make the rotational speed of the detected member coincide with the target rotational speed;
With motor.
前記フィードバック制御は、前記2つの回転速度の平均値と目標回転速度との偏差を時間微分する微分計算、前記除去手段により前記誤差成分が除去された一方の回転速度と前記目標回転速度との偏差の比例計算、当該一方の回転速度と前記目標回転速度との偏差を時間積分する積分計算を行い、当該比例計算、積分計算、及び微分計算により求められる比例値と積分値と微分値に基づいて前記回転軸の回転速度を制御するPID制御である
請求項1記載のモータ。
The feedback control includes a differential calculation for differentiating a deviation between an average value of the two rotational speeds and a target rotational speed with respect to time, and a deviation between one rotational speed from which the error component has been removed by the removing unit and the target rotational speed. Proportional calculation of time, integral calculation that time-integrates the deviation between the one rotational speed and the target rotational speed, and based on the proportional value, integral value, and differential value obtained by the proportional calculation, integral calculation, and differential calculation The motor according to claim 1, wherein the motor is PID control for controlling a rotation speed of the rotation shaft.
前記除去手段は、前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出される前記被検出部材の回転速度を少なくとも前記被検出部材1回転分それぞれ記憶し、当該記憶した前記第一回転検出器及び第二回転検出器による回転速度の同一回転角毎の差を2で除して前記被検出部材1回転分の速度の変動波形を求め、当該変動波形に含まれる前記被検出部材の1回転で1周期の誤差成分と前記被検出部材の1回転で2周期の誤差成分を抽出して当該1回転で1周期の誤差成分と1回転で2周期の誤差成分の振幅及び位相を、前記第一回転検出器と前記第二回転検出器の前記周方向のなす角に応じて各々補正することにより回転角毎の速度検出誤差を求め、前記第一回転検出器及び第二回転検出器により各々検出される前記被検出部材の回転速度から当該被検出部材の回転角に応じた速度検出誤差を減ずることにより前記誤差成分を除去する
請求項1又は請求項2記載のモータ。
The removing means stores the rotation speed of the detected member detected by the first rotation detector and the second rotation detector respectively for at least one rotation of the detected member, and stores the stored first rotation detection. The difference between the rotation speeds of the detector and the second rotation detector at the same rotation angle is divided by 2 to obtain a speed fluctuation waveform for one rotation of the detected member, and 1 of the detected members included in the fluctuation waveform is obtained. An error component of one cycle by rotation and an error component of two cycles by one rotation of the detected member are extracted, and the amplitude and phase of the error component of one cycle by one rotation and the error component of two cycles by one rotation are A speed detection error for each rotation angle is obtained by correcting each according to the angle formed by the circumferential direction of the first rotation detector and the second rotation detector, and the first rotation detector and the second rotation detector Rotational speed of each detected member detected Motor according to claim 1 or claim 2 wherein removing the error component by subtracting a speed detection error corresponding to the rotation angle of the detection member from.
前記記憶した前記第一回転検出器による回転速度をE1old(θ)、
前記記憶した前記第二回転検出器による回転速度をE2old(θ)、
前記第一回転検出器により検出される前記被検出部材の回転速度をE1new(θ)、
前記第二回転検出器により検出される前記被検出部材の回転速度をE2new(θ)、
前記第一回転検出器と前記第二回転検出器の前記周方向のなす角をθ
前記平均値をEa(θ)としたときに、
Figure 2009183112
ただし、
Figure 2009183112
前記除去手段は、上記式(1−1)、(1−2)、(2−1)、(2−2)、(3)〜(8)、(9−1)、(9−2)、(10−1)、(10−2)に基づいて前記被検出部材の回転速度E1new(θ)及び回転速度E2new(θ)から当該被検出部材の偏芯、楕円化による誤差成分を除去し、
前記制御手段は、上記式(17)に基づいて回転速度の平均値Ea(θ)を求めて、前記フィードバック制御を行う
請求項3の何れか1項記載のモータ。
E1 old (θ), the stored rotation speed by the first rotation detector,
E2 old (θ), the stored rotation speed by the second rotation detector,
The rotational speed of the detected member detected by the first rotation detector is E1 new (θ),
The rotation speed of the detected member detected by the second rotation detector is E2 new (θ),
An angle formed by the circumferential direction of the first rotation detector and the second rotation detector is θ i ,
When the average value is Ea (θ),
Figure 2009183112
However,
Figure 2009183112
The removing means includes the above formulas (1-1), (1-2), (2-1), (2-2), (3) to (8), (9-1), (9-2). Based on (10-1) and (10-2), an error component due to eccentricity and ovalization of the detected member is calculated from the rotational speed E1 new (θ) and the rotational speed E2 new (θ) of the detected member. Remove,
4. The motor according to claim 3, wherein the control unit obtains an average value Ea (θ) of a rotational speed based on the formula (17) and performs the feedback control.
JP2008021524A 2008-01-31 2008-01-31 Motor Pending JP2009183112A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008021524A JP2009183112A (en) 2008-01-31 2008-01-31 Motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008021524A JP2009183112A (en) 2008-01-31 2008-01-31 Motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009183112A true JP2009183112A (en) 2009-08-13

Family

ID=41036627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008021524A Pending JP2009183112A (en) 2008-01-31 2008-01-31 Motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009183112A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101610971B1 (en) * 2010-12-02 2016-04-11 현대자동차주식회사 Method for controlling motor using statistical technique

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101610971B1 (en) * 2010-12-02 2016-04-11 현대자동차주식회사 Method for controlling motor using statistical technique

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4481137B2 (en) Motor, rotation control device, and rotation detection circuit
US8928270B2 (en) Electric motor system and motor control method
US6909212B2 (en) Motor having rotation sensor and manufacturing method thereof
EP2383615B1 (en) Image forming apparatus
JP2000162941A (en) Image forming device
US9621087B2 (en) Stepping motor driving apparatus, image carrier rotation driving apparatus and image forming apparatus
JP2007078538A (en) Motor, rotation control device, and rotation detection circuit
US7038404B2 (en) Image forming apparatus
JP2002139112A (en) Endless belt drive and image forming device
US9229401B2 (en) Image forming apparatus
JP2014139651A (en) Image forming apparatus
JP2009183112A (en) Motor
JP2009183113A (en) Motor, rotation control device, and rotation detection circuit
JP5641819B2 (en) Image forming apparatus
JP2004219363A (en) Apparatus for detecting number of rotations
JP2006189660A (en) Rotator drive controller and image forming apparatus
JP5230151B2 (en) Motor device and photoreceptor unit
JP2006215269A (en) Image forming apparatus
JP6064416B2 (en) Drive control device, drive control method and program, and image forming apparatus
JP5762728B2 (en) Brushless motor
JP5132478B2 (en) Image forming apparatus
JP2005309309A (en) Drive control device for color image forming apparatus
JPH06324062A (en) Detecting apparatus for angular velocity of photosensitive body
JP6569635B2 (en) Motor control device and image forming apparatus
JP2001136774A (en) Motor control device, image-forming apparatus, motor control method and storage medium