JP2010045908A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、永久磁石と電磁コイルとを利用したモータに関する。 The present invention relates to a motor using a permanent magnet and an electromagnetic coil.
モータでは、駆動電圧を、電磁コイルに発生するモータ固有の誘起電圧に近い形状にすることによって、モータの高効率化が図れることが知られている(例えば特許文献1)。 In a motor, it is known that the efficiency of the motor can be improved by making the drive voltage a shape close to the induced voltage unique to the motor generated in the electromagnetic coil (for example, Patent Document 1).
しかし、従来は、正確な誘起電圧波形を利用してモータを駆動するという観点からの工夫が十分なされていないのが実情であった。 However, in the past, the actual situation was that the device was not fully devised from the viewpoint of driving the motor using an accurate induced voltage waveform.
本発明は上記課題の少なくとも1つを解決し、正確な誘起電圧波形を利用してモータを駆動できる技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve at least one of the above-mentioned problems and to provide a technique capable of driving a motor using an accurate induced voltage waveform.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
モータであって、N相(Nは2以上の整数)のコイルと、磁石と、前記コイルに加えられる駆動電圧波形を前記コイルの相毎に格納している誘起電圧波形テーブルと、前記誘起電圧波形テーブルを用いてモータを駆動する制御部とを備える、モータ。
この適用例によれば、相毎に対応する誘起電圧波形テーブルを適用できるので、相毎のコイルのバラツキに対応でき、モータの高効率化を図ることが可能となる。
[Application Example 1]
A motor, an N-phase coil (N is an integer of 2 or more), a magnet, an induced voltage waveform table storing a drive voltage waveform applied to the coil for each phase of the coil, and the induced voltage And a control unit that drives the motor using the waveform table.
According to this application example, since the induced voltage waveform table corresponding to each phase can be applied, it is possible to cope with the variation of the coil for each phase and to increase the efficiency of the motor.
[適用例2]
適用例1に記載のモータにおいて、同一の相について前記コイルを複数備え、前記誘起電圧波形テーブルは、前記モータの1回転分の、前記モータを駆動するための駆動電圧波形を格納している、モータ。
この適用例によれば、コイルのバラツキに対応できるので、モータの高効率化を図ることが可能となる。
[Application Example 2]
In the motor described in Application Example 1, the coil includes a plurality of coils for the same phase, and the induced voltage waveform table stores a drive voltage waveform for driving the motor for one rotation of the motor. motor.
According to this application example, since it is possible to cope with variations in the coil, it is possible to increase the efficiency of the motor.
[適用例3]
適用例1または適用例2に記載のモータにおいて、前記制御部は、モータ駆動時に前記磁石の位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。
この適用例によれば、前記磁石の位置に応じた駆動電圧波形でモータを駆動することができるので、モータを高効率化することが可能となる。
[Application Example 3]
The motor according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the control unit matches the position of the magnet and the drive voltage waveform when the motor is driven.
According to this application example, since the motor can be driven with a drive voltage waveform corresponding to the position of the magnet, it is possible to increase the efficiency of the motor.
[適用例4]
適用例3に記載のモータにおいて、さらに、
前記各相のコイルの両端に接続された誘起電圧測定部と、
前記誘起電圧を用いて誘起電圧波形を取得する誘起電圧波形取得部と、
を備え、
前記制御部は前記誘起電圧波形と前記誘起電圧波形テーブルに格納されている前記駆動電圧波形とを用いて前記磁石の位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。
この適用例によれば、誘起電圧波形と誘起電圧波形テーブルを用いて、磁石の位置と駆動電圧波形とをマッチングするので、モータを高効率化することが可能となる。
[Application Example 4]
In the motor described in Application Example 3,
An induced voltage measuring unit connected to both ends of the coil of each phase;
An induced voltage waveform acquisition unit for acquiring an induced voltage waveform using the induced voltage;
With
The control unit matches the position of the magnet and the drive voltage waveform using the induced voltage waveform and the drive voltage waveform stored in the induced voltage waveform table.
According to this application example, since the position of the magnet and the drive voltage waveform are matched using the induced voltage waveform and the induced voltage waveform table, the motor can be made highly efficient.
[適用例5]
適用例4に記載のモータにおいて、前記制御部は、モータ1回転分の前記誘起電圧波形と前記誘起電圧波形テーブルに格納されている前記駆動電圧波形とを用いて前記磁石の位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。
この適用例によれば、コイル毎のバラツキに対応することが可能となる。
[Application Example 5]
In the motor according to application example 4, the control unit uses the induced voltage waveform for one rotation of the motor and the drive voltage waveform stored in the induced voltage waveform table to determine the position of the magnet and the drive voltage. A motor that matches the waveform.
According to this application example, it is possible to cope with variations among coils.
[適用例6]
適用例4または適用例5に記載のモータにおいて、前記制御部は、前記N相のコイルのうち、1つの相のコイルをセンサ用コイルとし、他の相のコイルを駆動用コイルとして、前記駆動用コイルで前記モータを駆動させ、前記誘起電圧取得部は、前記センサ用コイルに生じる誘起電圧を取得する、モータ。
この適用例によれば、誘起電圧を取得する際に他のモータが不要である。
[Application Example 6]
In the motor according to Application Example 4 or Application Example 5, the control unit may perform the driving by using one of the N-phase coils as a sensor coil and the other phase as a driving coil. The motor is driven by a coil for use, and the induced voltage acquisition unit acquires an induced voltage generated in the sensor coil.
According to this application example, no other motor is required when acquiring the induced voltage.
[適用例7]
適用例3に記載のモータにおいて、さらに、前記磁石またはコイルの一方が設けられたロータと、前記ロータの位置を検出するためのアブソリュートエンコーダとを備え、前記制御部は、アブソリュートエンコーダから得た位置を用いて前記ロータの位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。
この適用例によれば、アブソリュートエンコーダを用いてロータの位置と駆動電圧波形とをマッチングするので、誘起電圧を測定する必要がない。
[Application Example 7]
The motor according to Application Example 3 further includes a rotor provided with one of the magnet or the coil and an absolute encoder for detecting the position of the rotor, and the control unit is a position obtained from the absolute encoder. A motor that matches the position of the rotor and the drive voltage waveform using a motor.
According to this application example, since the position of the rotor and the drive voltage waveform are matched using an absolute encoder, it is not necessary to measure the induced voltage.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、モータの他、モータの駆動方法、制御方法等、様々な形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, for example, in various forms such as a motor driving method and a control method in addition to a motor.
第1の実施例:
図1は、第1の実施例に係るモータの構成を模式的に示す説明図である。図1(A)は、回転軸と平行な平面で切った断面図であり、図1(B)、(C)は、ステータの平面図であり、図1(D)はロータの平面図である。モータ100は、ステータ20A、20Bと、ロータ30と、回転軸112と、軸受け114を備えている。ステータ20A、20Bは、それぞれコイル21A〜28A、21B〜28Bを有している。ステータ20AにはB相センサ40Bが設けられ、ステータ20BにはA相センサ40Aが設けられている。A相センサ40A、B相センサ40Bは、ロータ30の位置を検出するための磁気センサであり、例えば、ホールICを用いることが可能である。ロータ30は、永久磁石31〜38を有している。なお、図1(B)、(C)に示すコイル21A〜28A、21B〜28Bの内側には、永久磁石31〜38が見えている。
First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the motor according to the first embodiment. 1A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the rotation axis, FIGS. 1B and 1C are plan views of the stator, and FIG. 1D is a plan view of the rotor. is there. The
図2は、コイルの接続の一例を示す説明図である。コイル21A〜28A及びコイル21B〜28Bは、それぞれ直列接続されている。なお、図1(B)、(C)に示すように、隣接するコイルについてコイルに流れる電流の向きが互いに逆になるように、すなわち、コイル21A、23A、25A、27Aに反時計周りに電流が流れるときには、コイル22A、24A、26A、28Aに時計回りに電流が流れるように、コイル21A〜28Aが巻かれている。コイル21B〜28Bについても同様である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of coil connection. The
図3は、モータ100の全体の構成を模式的に示す説明図である。モータ100は、駆動制御部200と、ドライバ部210A、210Bと、CPU300と、誘起電圧測定部400と、誘起電圧波形テーブル部500とを備える。ドライバ部210A、210Bは、例えばH型ブリッジ回路により構成されている。駆動制御部200は、ドライバ部210A、210Bを駆動してコイル21A〜28A及びコイル21B〜28Bに電流を流す。なお、コイルの誘起電圧測定時には、CPU300の指示により、駆動制御部200はドライバ部210A、210Bの一方のみを駆動する。誘起電圧測定部400は、スイッチ410と電圧計420とA/D変換器430を備える。スイッチ410は、CPU300の指示により、A相のコイル21A〜28Aの誘起電圧の測定、B相のコイル21B〜28Bの誘起電圧の測定、非測定を切り替える。電圧計420は、誘起電圧を測定する。A/D変換器430は、測定された誘起電圧をアナログデータからデジタルデータに変換する。CPU300は、誘起電圧のデジタルデータと、センサ40A、40Bの出力を用いて駆動電圧波形データを作成し、誘起電圧波形テーブル部500に格納する。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of the
図4は、誘起電圧データを取得する時の動作フローチャートである。ステップS100において、CPU300は、A相のコイル21A〜28Aを用いてモータ100の駆動が可能か否か、すなわちロータ30がA相のコイル21A〜28Aによる駆動に関しデッドポイントの位置にあるか否かを判断する。デッドポイントにあるか否かは、例えば、A相のコイル21A〜28Aを用いて始動したときに、ロータ30を回転させることができるか否かにより容易に判別することが可能である。ロータ30がデッドポイントの位置に無ければ、ステップS110において、CPU300は、A相のコイル21A〜28Aを駆動コイル(「駆動用コイル」とも呼ぶ)とし、B相のコイル21B〜28Bを誘起電圧測定用コイル(以下「センサコイル」とも呼ぶ。)とする。具体的には、誘起電圧測定部400に対し、スイッチ410を、B相のコイル21B〜28Bの誘起電圧の測定に切り替えさせる。また、駆動制御部200に対し、ドライバ部210Aのみによりモータ100を駆動させる。なお、この時、誘起電圧波形テーブル部500には駆動電圧波形データが格納されていないため、ドライバ部210Aを駆動するための駆動電圧波形として、例えば矩形波、正弦波、三角波を用いることが可能である。
FIG. 4 is an operation flowchart when acquiring the induced voltage data. In step S100, the
ステップS120において、CPU300は、電圧計420に対し、誘起電圧を測定させる。次に、取得した誘起電圧とA相センサ40Aの出力を用いて駆動電圧波形データを作成し、誘起電圧波形テーブル部500に格納する。ここで、A相センサ40Aの出力は、アドレスを取得するために用いられる。ステップS130において、駆動制御部200に対し、ドライバ部210Aによるモータ駆動を停止させ、スイッチ410に対し非測定に切り替えさせる。ステップS120で作成された誘起電圧テーブルは、その後のモータ100の駆動時には、A相とB相に共通に適用される。
In step S120,
ロータ30がA相のコイル21A〜28Aによる駆動に関しデッドポイントの位置にある場合には、ステップS200において、CPU300は、B相のコイル21B〜28Bを駆動コイルとし、A相のコイル21A〜28Aをセンサコイルとする。そして、ドライバ部210Bのみによりモータ100を駆動させる。本実施例では、ロータ30の永久磁石31〜38は45°毎にN極とS極が切り替わる。一方、コイル21A〜28Aとコイル21B〜28Bは、22.5°だけ角度がずれている。したがって、ロータ30がA相のコイル21A〜28Aによる駆動に関しデッドポイントの位置にある場合には、B相のコイル21B〜28Bによる駆動に関しデッドポイントの位置にはない。
When the
ステップS210において、CPU300は、電圧計420に対し、誘起電圧を測定させる。測定した誘起電圧を用いて駆動電圧波形データを作成し、誘起電圧波形テーブル部500に格納する。ステップS220において、駆動制御部200に対し、ドライバ部210Bによるモータ駆動を停止させ、スイッチ410に対し非測定に切り替えさせる。ステップS210で作成された誘起電圧テーブルは、その後のモータ100の駆動時には、A相とB相に共通に適用される。
In step S210,
なお、モータ1回転分の駆動電圧波形データを格納した誘起電圧波形テーブルを作成することが好ましい。すなわち、本実施例では、コイルや永久磁石は複数あるが、一般に、磁束密度や形状等が完全に同一ではないので、コイルや永久磁石にはバラツキがある。しかし、モータ1回転分の駆動電圧波形データを格納した誘起電圧波形テーブルを作成すれば、これらのバラツキに対応することが可能となる。 It is preferable to create an induced voltage waveform table storing drive voltage waveform data for one rotation of the motor. That is, in the present embodiment, there are a plurality of coils and permanent magnets. However, since the magnetic flux density and shape are generally not completely the same, the coils and permanent magnets vary. However, if an induced voltage waveform table storing drive voltage waveform data for one rotation of the motor is created, it is possible to cope with these variations.
図5は、全相について誘起電圧データを取得する時の動作フローチャートである。ステップS100〜S120、S200〜S210は、図4の動作フローチャートと同じであるため、以後のステップについて説明する。 FIG. 5 is an operation flowchart when the induced voltage data is acquired for all phases. Steps S100 to S120 and S200 to S210 are the same as those in the operation flowchart of FIG.
ステップS120でB相用の誘起電圧テーブルの作成が完了すると、ステップS140において、CPU300は、A相コイル21A〜28Aへの電力供給を停止し、B相のコイル21B〜28Bを駆動コイルとし、A相のコイル21A〜28Aをセンサコイルとする。そして、ドライバ部210Bのみによりモータ100を駆動させる。ステップS150で、電圧計420に対し、誘起電圧を測定させる。測定した誘起電圧を用いて駆動電圧波形データを作成し、誘起電圧波形テーブル部500に格納する。ステップS160において、駆動制御部200に対し、ドライバ部210Bによるモータ駆動を停止させ、スイッチ410に対し非測定に切り替えさせる。
When the creation of the induced voltage table for the B phase is completed in step S120, in step S140, the
一方、ステップS220でA相用の誘起電圧テーブルの作成が完了すると、ステップS230において、CPU300は、B相コイル21B〜28Bへの電力供給を停止し、A相のコイル21A〜28Aを駆動コイルとし、B相のコイル21B〜28Bをセンサコイルとする。そして、ドライバ部210Aのみによりモータ100を駆動させる。ステップS240で、電圧計420に対し、誘起電圧を測定させる。測定した誘起電圧を用いて駆動電圧波形データを作成し、誘起電圧波形テーブル部500に格納する。ステップS250において、駆動制御部200に対し、ドライバ部210Aによるモータ駆動を停止させ、スイッチ410に対し非測定に切り替えさせる。この動作では、コイルの相毎に誘起電圧波形テーブルを取得するので、コイルの相毎のバラツキに対応することが可能となる。また、センサコイルと駆動コイルの切り替え時には、ロータ30は慣性により回転を持続するので、ロータ30にデッドポイントが生じない。
On the other hand, when the creation of the induced voltage table for the A phase is completed in step S220, in step S230, the
図6は、誘起電圧データを取得する時の別の動作フローチャートである。ステップS105において、CPU300は、駆動制御部200に対し、ドライバ部210A、210Bの両方を用いてモータを駆動させる。ステップS115において、CPU300は、駆動制御部200に対し、ドライバ部210Bによる駆動を停止させ、誘起電圧測定部400に対し、スイッチ410を、B相のコイル21B〜28Bの誘起電圧の測定に切り替えさせる。以後の動作フローチャートは、図5のステップS120以降と同じであるため、説明を省略する。この動作では、最初に全相のコイルを用いてモータ100を駆動するので、ロータ30にデッドポイントが生じることがなく、確実にモータ100を駆動することが可能となる。
FIG. 6 is another operation flowchart when the induced voltage data is acquired. In step S105, the
図7は、モータ100の制御ブロックの構成を説明する説明図である。図8は、制御ブロックのタイミングチャートである。誘起電圧波形テーブル部500は、A相誘起電圧波形テーブル部500AとB相誘起電圧波形テーブル部500Bを有する。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the control block of the
A相、B相の動作は同じであるため、A相を例にとり誘起電圧波形テーブル部500を用いた駆動について説明する。CPU300は、駆動制御部200に対して例えば矩形波を用いてドライバ部210Aを駆動する。ドライバ部210は、コイル21A〜28Aに電流を流しロータ30を始動させる。ロータ30が回転すると、ロータ30上の永久磁石31〜38と、A相センサ40Aとの相対的位置により、A相センサ40Aからホール信号HallAが出力される。ホール信号HallAは、図8に示すように、たとえば矩形信号である。ホール信号HallAは、A相誘起電圧波形テーブル部500Aに入力される。ホール信号HallAの立ち上がりエッジでA相誘起電圧波形テーブル部500Aのアドレスがリセットされ、A相誘起電圧波形テーブル部500Aから参照PWM信号PwmRefAが出力される。参照PWM信号PwmRefAの形状は、図8に示すような誘起電圧波形である。
Since the operations of the A phase and the B phase are the same, driving using the induced voltage
参照PWM信号PwmRefAは、駆動制御部200に入力される。駆動制御部200からドライバ部210に対し、PWM信号PwmAH、PwmALが出力される。PWM信号PwmAHは、図8に示す形状のパルス信号であり、PwmRefAの値が127より大きい時に出力される。また、パルスの幅はPwmRefAの値に依存し、PwmRefAの値が大きいほどパルスの幅が大きくなっている。PWM信号PwmALもパルス信号であるが、PWM信号PwmAHとは逆に、PwmRefAの値が127より小さい時に出力され、PwmRefAの値が小さいほどパルスの幅が大きくなっている。
The reference PWM signal PwmRefA is input to the
ドライバ部210は、PWM信号PwmAH、PwmALに応じて、図8に示すような駆動電圧信号DrvAH、DrvALをコイル21A〜28A、21B〜28Bに適用する。矩形波による始動が完了すると、誘起電圧波形テーブル部500を用いて生成された新たな駆動電圧信号DrvAH、DrvALによりモータ100が駆動され、上述した動作が繰り返される。
The driver unit 210 applies drive voltage signals DrvAH and DrvAL as shown in FIG. 8 to the
図9は、A相誘起電圧波形テーブル部500Aの構成を模式的に示す説明図である。図10は、誘起電圧波形テーブル部500におけるタイミングチャートである。A相誘起電圧波形テーブル部500Aは、PLL部510Aと、テーブル部520Aを有する。PLL部510Aは、ホール信号HallAの周波数を逓倍し、図10に示すようなクロック信号FlagAを生成する。テーブル部520Aは、クロック信号FlagAに同期して、アドレスをインクリメントし参照PWM信号PwmRefAを出力する。なお、テーブル部520Aには、ホール信号HallAも入力されており、ホール信号HallAの立ち上がりエッジでアドレスをリセットする。
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the A-phase induced voltage
図11は、A相誘起電圧波形テーブル部500Aの別の構成を模式的に示す説明図である。A相誘起電圧波形テーブル部500Aは、カウンタ部530Aと、除算部540Aと、分周器550Aと、テーブル部520Aを有する。カウンタ部530Aには、クロック信号CLKとホール信号HallAが入力されている。カウンタ部530Aは、ホール信号HallAの2つの立ち上がりエッジの間の期間のクロック数CNTを求める。除算部540Aは、クロック数CNTをテーブル部520Aのアドレス数Nで割り、1アドレスあたりのクロック数Mを求める。分周器550Aは、クロック数M毎にクロック信号FlagAを出力する。以後の動作については、PLL部510Aを用いた場合と同じである。
FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing another configuration of the A-phase induced voltage
図12は、図11の誘起電圧波形テーブル部500におけるタイミングチャートである。このようにカウンタ部530Aと、除算部540Aと、分周器550Aを用いた場合であっても、PLL部510Aを用いた場合と同様にクロック信号FlagA、参照PWM信号PwmRefAを得ることができる。
FIG. 12 is a timing chart in the induced voltage
以上、第1の実施例によれば、B相のコイル21B〜28Bを用いてモータ100を駆動させてA相のコイル誘起電圧を生じさせ、当該誘起電圧を用いてA相の誘起電圧波形テーブル部500Aの駆動電圧波形データ(PwmRefA)を取得する。逆に、B相の誘起電圧波形テーブル部500Bの駆動電圧波形データ(PwmRefB)を取得する場合には、A相のコイル21A〜28Aを用いてモータ100を駆動させる。したがって、誘起電圧を取得するときのモータの駆動において、他のモータによる駆動を必要とせず、簡単な構成で誘起電圧を取得し、誘起電圧波形テーブルの駆動電圧波形データを生成することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、N相のコイルをすべて用いてモータ100を駆動し、駆動後に1つの相のコイルをセンサコイルに切り替えることにより、所謂デッドポイントの発生を抑制することが可能となる。
Further, by driving the
また、第1の実施例では、センサコイルとなる相を順番に切り替えて、誘起電圧波形テーブルの駆動電圧波形データを作成するので、永久磁石31〜38やコイル21A〜28A、21B〜28Bのバラツキに対応することが可能となる。
Further, in the first embodiment, the phase to be the sensor coil is switched in order and the drive voltage waveform data of the induced voltage waveform table is created, so that variations in the
また、第1の実施例では、モータ100の1回転分の誘起電圧波形テーブルの駆動電圧波形データを作成するので、コイル毎のバラツキに対応することが可能となる。
In the first embodiment, since the drive voltage waveform data of the induced voltage waveform table for one rotation of the
第2の実施例:
図13は、第2の実施例の動作を模式的に示す説明図である。第2の実施例では、ロータ30(永久磁石31〜38)の位置と第1の実施例において作成された誘起電圧波形テーブルとをマッチングして駆動の最適化を行う。図13(A)は、最適化前の状態を示す説明図であり、図13(B)は最適化後の状態を示している。なお、第2の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同じである。
Second embodiment:
FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing the operation of the second embodiment. In the second embodiment, the position of the rotor 30 (
図13(A)では、モータ1周分の誘起電圧波形と、誘起電圧波形テーブル部500Aの駆動電圧波形データ(以下「誘起電圧テーブル値」と呼ぶ。)がグラフで示されている。ここで、モータ1周分の誘起電圧波形は、今回のモータ100の使用時に取得された値である。なお、横軸は、ロータ30(永久磁石31〜38)の位置と対応している。一方、誘起電圧テーブル値は、以前のモータ100の使用時、例えば、モータ100の製造時、に格納されたデータである。本実施例では、コイル(21A〜28A)及び永久磁石(31〜38)がそれぞれ8つあるため、誘起電圧波形と誘起電圧テーブル値は、第1〜4周期の4つの周期に分割することが可能である。ここで、コイル21A〜28A、永久磁石31〜38にはバラツキがあるため、第1〜4周期の各周期における誘起電圧波形は、必ずしも同じではない。例えば、誘起電圧波形は、図13(A)に示す例では、第2周期の振幅が最も大きい。一方、誘起電圧テーブル値は、第3周期の振幅が最も大きい。
In FIG. 13A, the induced voltage waveform for one revolution of the motor and the drive voltage waveform data (hereinafter referred to as “induced voltage table value”) of the induced voltage
ところで、モータ100は、誘起電圧波形に近い駆動電圧波形で動作させると、効率よく動作させることができる。一方、誘起電圧波形の振幅と、誘起電圧テーブル値の振幅との差を比較したとき、その誤差が大きいと、モータ100を効率よく動作させることができない。例えば図13(A)に示すように、誘起電圧波形が最大振幅になる周期と、誘起電圧テーブル値が最大振幅になる周期とが異なっているような場合には、誘起電圧波形の振幅と、誘起電圧テーブル値の振幅との差を比較したときの誤差が大きく、モータ100を効率よく駆動させることができない。しかし、このような場合であっても、誘起電圧波形の振幅と、誘起電圧テーブル値の振幅の差が最小となるように、誘起電圧テーブル値をシフトしてマッチングさせることにより、モータ100の効率を向上させることが可能である。図13(B)では、図13(A)比較して、誘起電圧テーブル値が左側に2πシフトしている。その結果、誘起電圧波形の振幅と、誘起電圧テーブル値の振幅との差が小さくなり、モータ100を効率よく動作させることができる。
By the way, when the
図14は、モータ100の効率化を行う時の動作フローチャートである。ステップS300では、CPU300は、A相で駆動するか、B相で駆動するかを決定する。A相で駆動する場合には、ステップS310において、B相コイル21B〜28Bに生じる誘起電圧を測定し、図示しないメモリに一時記憶する。このステップは、第1の実施例のステップS110、S120と同じである。ただし、この誘起電圧波形は、後のステップにおいて誘起電圧テーブル値と比較するため、誘起電圧テーブル値を格納する領域とは異なる領域に格納される。ステップS320において、CPU300は、誘起電圧波形と誘起電圧テーブル値とを比較し、両者の差を求める。
FIG. 14 is an operation flowchart when the efficiency of the
ステップS330において、CPU300は、磁極位置を判定する。具体的には、誘起電圧テーブル値を1周期分(モータ1/4回転分)毎にずらして誘起電圧波形と誘起電圧テーブル値とを比較し、周期毎に誤差を取得する。このとき、誘起電圧波形と誘起電圧テーブル値との誤差を、例えば最小二乗法で求める。これによりCPU300は、誘起電圧波形データと誘起電圧テーブル値との誤差を最小とするには、誘起電圧テーブル値を何周期ずらせばよいか、ずらすべき周期の数を、取得することができる。ステップS340において、ステップS330で取得した周期数を用いて誘起電圧テーブル値の適用開始点を調整する。ステップS350において、適用後の誘起電圧テーブル値を用いて、モータ100を駆動する。
In step S330, the
ステップS400において、B相駆動すると決定した場合には、ステップS410〜スS450を実行する。なお、ステップS410〜S450の動作は、ステップS310〜S350の動作と同様であるので、説明を省略する。 If it is determined in step S400 that B-phase driving is performed, steps S410 to S450 are executed. In addition, since operation | movement of step S410-S450 is the same as operation | movement of step S310-S350, description is abbreviate | omitted.
図15は、誘起電圧波形と誘起電圧テーブル値との比較の一例を示す説明図である。ここでは、誘起電圧波形の極大、極小点に点A1〜A8の符号が付され、誘起電圧テーブル値の極大、極小点に点A1’〜A8 ’の符号が付されている。CPU300は、対応する極大点(例えば点A1とA1’)、極小点を用いて、誘起電圧波形と誘起電圧テーブル値との誤差1を求める。次いで、CPUは、誘起電圧テーブル値を1周期分ずらして同様に誤差2を求める。このとき対応する極大点は、例えば点A1と点A3’である。本実施例では、モータ1回転分が4周期なので、以下同様に、誤差3、誤差4を求める。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of comparison between the induced voltage waveform and the induced voltage table value. Here, the maximum and minimum points of the induced voltage waveform are marked with points A1 to A8, and the maximum and minimum points of the induced voltage table value are marked with points A1 'to A8'. The
CPU300は、誤差1〜誤差4を比較し、誤差が最も少ないものを求める。次いで、誘起電圧テーブル値を何周期分ずらせば誤差が最も少なくなるかを求める。そして、誘起電圧テーブル値を、求めた周期分ずらしてモータ100を駆動する。なお、誘起電圧テーブル値を何周期分ずらせばよいかは、コイルの相毎に求めることが好ましい。これにより、モータ100を高効率化することが可能となる。また、このように、極大点、極小点のみを用いて誤差を求めることにより、計算量を大幅に減らすことが可能となる。さらに、また、極大値、極小値についてすべての組み合わせを調べる必要はなく、誘起電圧テーブル値を周期毎にシフトしたときの4つの誤差を求めて比較すればよい。
The
本実施例では、取得した誘起電圧波形データと誘起電圧テーブル値とを、すなわち、ロータ30(永久磁石31〜38)と誘起電圧テーブル値とをマッチングさせているので、モータ100の高効率化を図ることが可能となる。
In this embodiment, the acquired induced voltage waveform data and the induced voltage table value, that is, the rotor 30 (
変形例:
図16は、変形例に係るモータ100の制御ブロックの構成を説明する説明図である。この変形例では、第2の実施例の構成に加えて、ロータ30の位相(角度)を検知するためのアブソリュートエンコーダ700を備えている。これにより、誘起電圧テーブル値を、アブソリュートエンコーダ700の出力(位相、角度情報)と対応づけて格納することができる。その結果、変形例では、CPU300はアブソリュートエンコーダ700の出力を用いて誘起電圧波形テーブル部500のどのアドレスの誘起電圧テーブル値を用いればよいか容易にわかる。また、誘起電圧波形と誘起電圧テーブル値との誤差を計算する必要もない。
Variation:
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a control block of the
本実施例では、アキシャルギャップ型のブラシレスモータを用いて説明したが、モータの構成は他の構成であってもよい。 In this embodiment, the axial gap type brushless motor has been described. However, the configuration of the motor may be other configurations.
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
20A…ステータ
20B…ステータ
21A〜28A…コイル
21B〜28B…コイル
30…ロータ
31〜38…永久磁石
100…モータ
112…回転軸
200…駆動制御部
210A、210B…ドライバ部
300…CPU
400…誘起電圧測定部
410…スイッチ
420…電圧計
430…A/D変換器
500…誘起電圧波形テーブル部
500A、500B…誘起電圧波形テーブル部
510A、510B…PLL部
520A…テーブル部
530A…カウンタ部
540A…除算部
550A…分周器
700…アブソリュートエンコーダ
DrvAH、DrvAL…駆動電圧信号
HallA…ホール信号
PwmRefA…参照PWM信号
FlagA…クロック信号
CLK…クロック信号
CNT…クロック数
20A ...
400 ... Induced
Claims (7)
N相(Nは2以上の整数)のコイルと、
磁石と、
前記コイルに加えられる駆動電圧波形を前記コイルの相毎に格納している誘起電圧波形テーブルと、
前記誘起電圧波形テーブルを用いてモータを駆動する制御部と、
を備える、モータ。 A motor,
A coil of N phase (N is an integer of 2 or more);
A magnet,
An induced voltage waveform table storing a drive voltage waveform applied to the coil for each phase of the coil; and
A controller for driving the motor using the induced voltage waveform table;
Comprising a motor.
同一の相について前記コイルを複数備え、
前記誘起電圧波形テーブルは、前記モータの1回転分の駆動電圧波形を格納している、モータ。 The motor according to claim 1,
A plurality of the coils for the same phase,
The induced voltage waveform table stores a drive voltage waveform for one rotation of the motor.
前記制御部は、モータ駆動時に前記磁石の位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。 The motor according to claim 1 or 2,
The said control part is a motor which matches the position of the said magnet, and the said drive voltage waveform at the time of a motor drive.
前記各相のコイルの両端に接続された誘起電圧測定部と、
前記誘起電圧を用いて誘起電圧波形を取得する誘起電圧波形取得部と、
を備え、
前記制御部は前記誘起電圧波形と前記誘起電圧波形テーブルに格納されている前記駆動電圧波形とを用いて前記磁石の位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。 The motor according to claim 3, further comprising:
An induced voltage measuring unit connected to both ends of the coil of each phase;
An induced voltage waveform acquisition unit for acquiring an induced voltage waveform using the induced voltage;
With
The control unit matches the position of the magnet and the drive voltage waveform using the induced voltage waveform and the drive voltage waveform stored in the induced voltage waveform table.
前記制御部は、モータ1回転分の前記誘起電圧波形と前記誘起電圧波形テーブルに格納されている前記駆動電圧波形とを用いて前記磁石の位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。 The motor according to claim 4,
The control unit matches the position of the magnet and the drive voltage waveform using the induced voltage waveform for one rotation of the motor and the drive voltage waveform stored in the induced voltage waveform table.
前記制御部は、前記N相のコイルのうち、1つの相のコイルをセンサ用コイルとし、他の相のコイルを駆動用コイルとして、前記駆動用コイルで前記モータを駆動させ、
前記誘起電圧取得部は、前記センサ用コイルに生じる誘起電圧を取得する、モータ。 The motor according to claim 4 or 5,
The control unit drives one of the N phase coils as a sensor coil, the other phase coil as a drive coil, and drives the motor with the drive coil.
The induced voltage acquisition unit is a motor that acquires an induced voltage generated in the sensor coil.
前記磁石またはコイルの一方が設けられたロータと、
前記ロータの位置を検出するためのアブソリュートエンコーダと、
を備え、
前記制御部は、アブソリュートエンコーダから得た位置を用いて前記ロータの位置と前記駆動電圧波形とをマッチングする、モータ。 The motor according to claim 3, further comprising:
A rotor provided with one of the magnet or coil;
An absolute encoder for detecting the position of the rotor;
With
The said control part is a motor which matches the position of the said rotor, and the said drive voltage waveform using the position acquired from the absolute encoder.
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JP2008207659A JP2010045908A (en) | 2008-08-12 | 2008-08-12 | Motor |
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WO2011111643A1 (en) | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material and devices using the same |
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2008
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