JP2010098922A5 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置に関する。

そこで、本発明は、オープンループ制御及びフィードバック制御が可能で、フィードバック制御においてモータを安定して連続的に駆動することが可能な駆動装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面の駆動装置は、複数の磁極が着磁されるマグネットロータと、前記マグネットロータの磁極にそれぞれ対向する磁極部が形成されるステータと、前記磁極部を励磁するコイルと、前記マグネットロータの位置を検出する位置センサと、決められた時間間隔に従って前記コイルの通電状態を切り換え駆動する第１の駆動部と、前記位置センサの出力に応じて前記コイルの通電状態を切り換え駆動する第２の駆動部と、前記位置センサの出力が第１の閾値未満である場合に前記第１の駆動部を選択し、前記位置センサの出力が前記第１の閾値以上である場合に前記第２の駆動部を選択する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、オープンループ制御及びフィードバック制御が可能で、フィードバック制御によってモータを連続かつ安定して駆動することが可能な駆動装置を提供することができる。

図４（１）は、ロータ２０２の回転角度とモータトルクの関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸はモータトルクを示す。モータトルクは、ロータ２０２を時計回りに回転させるトルクを正とする。コイル２０３に正方向の電流を流すと、ヨーク２０５がＮ極に磁化し、磁石２０１の磁極との間に電磁気力が発生する。また、コイル２０４に正方向の電流を流すと、ヨーク２０６がＮ極に磁化し、磁石２０１の磁極との間に電磁気力が発生する。２つの電磁気力を合成すると、ロータ２０２の回転に伴って概略正弦波状のトルクＴが得られる（トルク曲線Ａ＋Ｂ＋）。他の通電状態においても、同様に、概略正弦波状のトルクＴが得られる（トルク曲線Ａ＋Ｂ−、Ａ−Ｂ−、Ａ−Ｂ＋）。また、ヨーク２０５はヨーク２０６に対して電気角で９０°の位相をもって配置されるため、４つのトルクは互いに電気角で９０°の位相差を持っている。

図６（ｄ’）はロータ２０２が電気角で２７０°回転し、コイル２０４の通電方向が切り換わった状態を示している。コイル２０４には正方向の電流が流れてヨーク２０６はＮ極に磁化し、コイル２０３には逆方向の電流が流れてヨーク２０５はＳ極に磁化する。このとき、図４（１）のトルク曲線Ａ−Ｂ＋に対応する時計回りのトルクがはたらき、ロータ２０２はθ方向の回転力を受けて回転する。

具体的には、図１７において、制御回路１５０は、ピーク値Ｐｋが閾値ＳＨ１以上である判断すると（Ｓ１０４のＮｏ）、閾値ＳＨ１よりも大きい値である予め設定された閾値ＳＨ３とピーク値Ｐｋを比較する（Ｓ３０７）。制御回路１５０は、ピーク値Ｐｋが閾値ＳＨ３よりも小さい（第３の閾値未満）と判断すると（Ｓ３０７のＹｅｓ）、モータ１４０の進角をゼロ又はＯＰ駆動におけるロータの応答遅れ相当の位相差と同等の値に減少又は制御する（Ｓ３０８）。Ｓ３０８において、本実施例では進角をα２以下に減少又は制御している。Ｓ３０８の後で、又は、制御回路１５０は、ピーク値Ｐｋが閾値ＳＨ３以上（第３の閾値以上）であると判断すると（Ｓ３０７のＮｏ）、第２のドライバ１４６に駆動信号を出力する。そして、ＦＢ駆動によりフォーカスレンズ１２０を駆動して（Ｓ１０６）、駆動処理を終了する。このように、ピーク値Ｐｋが閾値ＳＨ１より小さい場合はＯＰ駆動、ピーク値ＰｋがＳＨ３より大きい場合はＦＢ駆動、ピーク値がＳＨ３とＳＨ１の間の場合は進角がα２以下になるようにＦＢ駆動を行う。

また、本実施例は、進角α２をゼロ又はＯＰ駆動におけるロータの応答遅れ相当の位相差と同等の値に設定し、閾値ＳＨ３をＳＨ１より大きな値に設定している。この結果、ＦＢ駆動中にピーク値Ｐｋが減少するとピーク値Ｐｋは閾値ＳＨ１に達する前に閾値ＳＨ３に到達し、モータ１４０の進角はゼロ又はＯＰ駆動におけるロータの応答遅れ相当の位相差と同等の値以下まで減少又は制御される。そして、更にピーク値Ｐｋが減少して閾値ＳＨ１を下回り、ＦＢ駆動からＯＰ駆動への切り替えが行われる。この際、進角がゼロ又はＯＰ駆動におけるロータの応答遅れ相当の位相差と同等の値以下であるので進角の変化は小さくＯＰ駆動への切り換え時の脱調を防止して安定した駆動が可能になる。

図１８は、本実施例において温度上昇により位置センサ１４２の出力が低下した場合の制御回路１５０の動作を示すタイミングチャートである。モータ１４０を進角α２より大きい進角α１でＦＢ駆動している場合を考える。この状態で連続的に駆動されることにより、モータ１４０の温度が上昇し、それに応じて位置センサ１４２としてのホール素子の出力が低下してピーク値Ｐｋも低下する。ｔ１においてピーク値Ｐｋが閾値ＳＨ３を下回ると、制御回路１５０は進角がα２以下になるように第２のドライバ１４６を制御する。更に、位置センサ１４２のピーク値Ｐｋが低下し、ｔ２においてピーク値Ｐｋが閾値ＳＨ１を下回ると、制御回路１５０は駆動方法をＯＰ駆動に切り替える。この際、進角はゼロ又はＯＰ駆動におけるロータの応答遅れ相当の位相差と同等の値以下に設定されているため、ＯＰ駆動への切り替えによる脱調の発生を抑えることができる。

Claims (8)

1. 複数の磁極が着磁されるマグネットロータと、
   前記マグネットロータの磁極にそれぞれ対向する磁極部が形成されるステータと、
   前記磁極部を励磁するコイルと、
   前記マグネットロータの位置を検出する位置センサと、
   決められた時間間隔に従って前記コイルの通電状態を切り換え駆動する第１の駆動部と、
   前記位置センサの出力に応じて前記コイルの通電状態を切り換え駆動する第２の駆動部と、
   前記位置センサの出力が第１の閾値未満である場合に前記第１の駆動部を選択し、前記位置センサの出力が前記第１の閾値以上である場合に前記第２の駆動部を選択する制御部と、
   を有することを特徴とする駆動装置。
2. 前記制御部は、前記位置センサの出力を取得してから一定時間後に、前記位置センサの出力が第１の閾値未満であるか前記第１の閾値以上であるかの判断を行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記制御部は、前記位置センサの出力が第１の閾値と当該第１の閾値よりも大きい第２の閾値との間である場合に、前記マグネットロータを減速することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記制御部は、前記位置センサの出力を取得してから一定時間後に、前記位置センサの出力が第２の閾値未満であるか前記第２の閾値以上であるかの判断を行うことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記制御部は、前記位置センサの出力が第１の閾値と当該第１の閾値よりも大きい第３の閾値との間である場合に、前記位置センサの信号と前記位置センサの検出結果に対して進角を有する進角信号との位相差をゼロ又は前記第１の駆動部による駆動における前記マグネットロータの応答遅れ相当の位相差と同等の値に調節することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
6. 前記制御部は、前記位置センサの出力を取得してから一定時間後に、前記位置センサの出力が第３の閾値未満であるか前記第３の閾値以上であるかの判断を行うことを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 被駆動部材を駆動する駆動装置であって、
   複数の磁極が着磁されるマグネットロータと、
   前記マグネットロータの磁極にそれぞれ対向する磁極部が形成されるステータと、
   前記磁極部を励磁するコイルと、
   前記マグネットロータの位置を検出する位置センサと、
   決められた時間間隔に従って前記コイルの通電状態を切り換え駆動する第１の駆動部と、
   前記位置センサの出力に応じて前記コイルの通電状態を切り換え駆動する第２の駆動部と、
   前記駆動装置の周辺温度に基づいて、前記第１の駆動部および前記第２の駆動部のいずれか一方を選択する制御部と、
   を有することを特徴とする駆動装置。
8. 前記制御部は、前記駆動装置の周辺温度が所定値未満である場合に前記第２の駆動部を選択し、前記駆動装置の周辺温度が前記所定値以上である場合に前記第１の駆動部を選択することを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。