JP2018121523A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定電流制御においては、回転子にかかる負荷トルクが巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超え、モータが脱調状態になる可能性がある。【解決手段】 指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとに基づいてモータが脱調したか否かの判定を行い、モータが脱調状態である場合はモータを停止する。この結果、モータが脱調した状態においてモータを駆動させようとすることに起因してモータから異音が発生すること等を抑制することができる。また、回転位相を精度よく推定することができる回転速度のうち最も小さい回転速度を、脱調判定を行うための脱調判定閾値ωｓｎｌとして設定する。この結果、定電流制御が行われている状態においても脱調判定を精度よく行うことができる。【選択図】 図７

Description

本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

従来、モータを制御する方法として、モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系における電流値を制御することによってモータを制御する、ベクトル制御と称される制御方法が知られている。具体的には、例えば、回転子の指令位相と回転位相との偏差が小さくなるように前記電流値を制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する。なお、回転子の指令速度と回転速度との偏差が小さくなるように前記電流値を制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する手法もある。

ベクトル制御を用いると、モータの巻線に供給する駆動電流を、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分（ｑ軸電流）と、回転子の磁束強度に影響する電流成分（ｄ軸電流）とに分けて制御することができる。この結果、回転子にかかる負荷トルクが変化しても、負荷トルクの変化に応じてｑ軸電流を制御することによって、回転に必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、従来問題とされていた、回転子にかかる負荷トルクがモータの巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超えて、モータが入力信号に同期しない制御不能な状態（脱調状態）になることを防止することができる。また、消費電力の増大や、余剰トルクに起因したモータ音の増大を抑制することができる。

ベクトル制御では、回転子の位相を推定する構成が必要となる。特許文献１では、モータの巻線に発生する誘起電圧の比の逆正接を演算して回転子の位相を推定する推定方法が述べられている。

しかしながら、巻線に発生する誘起電圧の大きさは、回転子の回転速度が小さいほど小さくなる。巻線に発生する誘起電圧の大きさが回転子の位相を推定するのに十分な大きさでない場合は、精度良く位相推定を行うことができない可能性がある。即ち、回転子の回転速度が小さいと、回転子の位相を精度よく推定することができなくなってしまうことがある。

特許文献２では、回転子の指令速度が所定の回転速度よりも小さい場合は、前記巻線に供給する駆動電流の大きさが一定になるように前記駆動電流を制御することによって前記モータを制御する、定電流制御（オープン制御）を用いる。なお、定電流制御においては、前記位相フィードバック制御と速度フィードバック制御とのいずれも行わない。更に、前記指令速度が前記所定の回転速度以上の場合は、前述したベクトル制御を用いる、という構成が述べられている。

特許５５３７５６５号 特開２００５−３９９５５号

しかしながら、定電流制御においては、回転子の実際の回転状況に応じてモータの巻線に供給する駆動電流を制御することができない。したがって、定電流制御においては、回転子にかかる負荷トルクが巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超え、モータが脱調状態になる可能性がある。そのため、定電流制御において脱調判定を精度よく行うことができる構成が求められていた。

本発明は、定電流制御において脱調判定を精度よく行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、
上位装置から出力される指令に基づいてモータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位相を推定する位相推定手段と、
前記位相推定手段によって推定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を推定する速度推定手段と、
前記位相推定手段によって推定された回転位相と前記速度推定手段によって推定された回転速度とのいずれも用いずに前記モータの巻線に供給する駆動電流の大きさが一定になるように前記駆動電流を制御することによって、前記モータを制御する第１の制御モードを備えるモータ制御手段と、
前記第１の制御モードを用いて前記モータを制御している状態において、前記上位装置から出力される回転子の指令速度が第１の閾値よりも大きい場合は、前記速度推定手段によって推定された回転速度に基づいて前記モータの回転が異常であるか否かを判定する異常判定手段と、
を有し、
前記モータ制御手段は、前記モータの回転が異常である場合は前記モータを停止し、前記モータの回転が異常でない場合は前記モータの駆動を継続することを特徴とする。

本発明によれば、定電流制御において脱調判定を精度よく行うことができる。

第１実施形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。 前記画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと回転座標系のｄ軸及びｑ軸との関係を示す図である。 第１実施形態における指令速度ω＿ｒｅｆ、推定された回転速度ω、切替閾値ωｔｈ及び脱調判定脱調判定閾値ωｓｎｌとの関係を示す図である。 第１実施形態における脱調判定方法を説明する図である。 前記モータ制御装置を用いたモータの駆動制御方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る異常判定器を用いたモータの脱調判定方法を示すフローチャートである。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。なお、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態で用いられている画像形成装置であるモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、モノクロ及びカラーのいずれであっても良い。

以下に、図１を用いて、画像形成装置１００の構成および機能について説明する。画像形成装置１００には、原稿自動送り装置２０１、原稿読取装置２０２及び画像形成装置本体３０１が設けられている。

原稿自動送り装置２０１の原稿載置部２０３に載置された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６に沿って原稿読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ２０５によって原稿自動送り装置２０１の外部に設けられた不図示の排紙トレイへ排紙される。この間、原稿読取装置２０２の読取位相において照明２０９によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部１０１に導かれ、画像読取部１０１によって画像信号に変換される。画像読取部１０１は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等で構成される。画像読取部１０１から出力された画像信号は、ＡＳＩＣ等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部１１２によって、各種補正処理が行われた後、画像形成装置本体３０１へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。

また、読取装置２０２における原稿の読取モードとして、流し読みモードと固定読みモードがある。流し読みモードは、照明系２０９及び光学系を所定の位相に固定した状態で、原稿を一定速度で搬送しながら原稿の画像を読み取るモードである。固定読みモードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に原稿を載置し、照明系２０９及び光学系を一定速度で移動させながら、原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を読み取るモードである。通常、シート状の原稿は流し読みモードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿は固定読みモードで読み取られる。

画像形成装置本体３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４の普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４の厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等が含まれる。

シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、給紙ローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。また、シート収納トレイ３０４に収納された記録媒体は、給紙ローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７及び３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。

読取装置２０２から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含んでいる光走査装置３１１に入力される。また、感光ドラム３０９は、帯電器３１０によって外周面が帯電される。感光ドラム３０９の外周面が帯電された後、読取装置２０２から光走査装置３１１に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置３１１からポリゴンミラー及びミラー３１２、３１３を経由し、感光ドラム３０９の外周面に照射される。この結果、感光ドラム３０９の外周面に静電潜像が形成される。なお、感光ドラムの帯電方法は、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法を用いる。

続いて、その静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位相（転写位相）に設けられた転写分離器３１５によって記録媒体に転写される。この際、レジストレーションローラ３０８は、トナー像にタイミングを合わせて、記録媒体を転写位相へ送り込む。

前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト３１７によって定着器３１８へ送り込まれ、定着器３１８によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置１００によって記録媒体に画像が形成される。

片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８によって記録媒体の第１面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ３１９、搬送ローラ３２０、及び反転ローラ３２１によって、反転パス３２５へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ３２２、３２３によって再度レジストレーションローラ３０８へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第２面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって不図示の排紙トレイへ排紙される。

また、第１面に画像形成された記録媒体を、第１面が下向きになるように反転させて画像形成装置１００の外部へ排紙する場合は、定着器３１８を通過した記録媒体を、排紙ローラ３１９を通って搬送ローラ３２０へ向かう方向へ搬送する。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ３２０のニップ部を通過する直前に、搬送ローラ３２０の回転を反転させる。この結果、記録媒体の第１面が下向きになった状態で、記録媒体を排紙ローラ３２４へ向かう方向へ搬送し、画像形成装置１００の外部へ排紙することができる。

以上が画像形成装置１００の構成および機能についての説明である。なお、本発明における負荷とはモータによって駆動される対象物である。例えば、給紙ローラ２０４、３０３、３０５、レジストレーションローラ３０８及び排紙ローラ３１９等の各種ローラ（搬送ローラ）や感光ドラム３０９、搬送ベルト２０８、３１７、照明系２０９及び光学系等は本発明における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。

図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１０２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７（モータ制御装置）、ＤＣ負荷制御部１５８、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。

ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。

ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが格納される。

システムコントローラ１５１は、画像処理部１０２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１０２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、各種装置からの信号（センサ類１５９からの信号）を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、転写分離器３１５等）に必要な電圧を供給する。

Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検出するためのサーミスタ１５４が検出した検出信号を受信し、前記検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ１５１に送信する。システムコントローラ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１５３から受信したデジタル信号に基づいて、ＡＣドライバ１６０の制御を行う。ＡＣドライバ１６０は、定着ヒータ１６１の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ１６１を制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器３１８に含まれる。

システムコントローラ１５１は、使用する記録媒体の種類（以下、紙種と称する）等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部１５２に設けられた表示部に表示するように、操作部１５２を制御する。システムコントローラ１５１は、使用する紙種等のユーザが設定した情報を操作部１５２から受信し、前記ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部１５２に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成中か否か、ジャム発生及びその発生箇所等の情報である。操作部１５２は、システムコントローラ１５１から受信した情報を表示部に表示する。

前述の如くして、システムコントローラ１５１は、画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。

次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御（第２の制御モード）と定電流制御（第１の制御モード）とのいずれの制御方法でもモータを制御することができる。なお、以下の説明においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、これに限定されるものではない。また、モータは２相モータであるとは限らない。更に、本実施形態におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていないものとする。

図３は、ステッピングモータ（以下、モータと称する）５０９の駆動を制御するモータ制御装置１５７の構成の例を示すブロック図である。本実施形態におけるモータ制御装置１５７には、定電流制御を行う定電流制御器５１７、ベクトル制御を行うベクトル制御器５１８が設けられている。さらに、モータ制御装置１５７には、定電流制御器５１７を用いてモータ５０９の駆動を制御するか、ベクトル制御器５１８を用いてモータ５０９の駆動を制御するかを、回転子４０２の指令速度に基づいて切り替える構成が設けられている。具体的には、制御切替器（制御切替手段）５１５、制御切替スイッチ（制御切替手段）５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ（以下、各スイッチと称する）等が設けられている。なお、本実施形態におけるモータ制御手段は、定電流制御器５１７、ベクトル制御器５１８、制御切替器５１５、各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃに対応している。また、本実施形態における第１の制御回路は、定電流制御器５１７を用いてモータ５０９の駆動を制御する回路に相当する。更に、本実施形態における第２の制御回路は、ベクトル制御器５１８を用いてモータ５０９の駆動を制御する回路に相当する。なお、本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を行う回路と定電流制御を行う回路とにおいて、一部共有している部分（電流制御器５０３、ＰＷＭインバータ５０６等）があるが、この限りではない。例えば、ベクトル制御を行う回路と定電流制御を行う回路とがそれぞれ独立に設けられている構成であっても良い。

まず、図３及び図４を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置１５７がベクトル制御を行う方法について説明する。

図４は、Ａ相（第１相）とＢ相（第２相）の２相から成るモータ５０９と回転座標系のｄ軸及びｑ軸との関係を示す図である。図４では、静止座標系において、Ａ相の巻線に対応した軸をα軸、Ｂ相の巻線に対応した軸をβ軸と定義している。また、静止座標系におけるα軸と、回転子４０２に用いられている永久磁石の磁極によって作られる磁束の方向（ｄ軸方向）との成す角度をθと定義している。回転子４０２の回転位相は、角度θによって表される。ベクトル制御では、回転子４０２の磁束方向に沿ったｄ軸と、ｄ軸から反時計回りに９０度進んだ方向に沿った（ｄ軸と直交する）ｑ軸とで表される、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。

ベクトル制御とは、モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系における電流値を制御することによってモータを制御する制御方法である。具体的には、例えば、回転子の指令位相と回転位相との偏差が小さくなるように前記電流値を制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する。なお、回転子の指令速度と回転速度との偏差が小さくなるように前記電流値を制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する手法もある。回転座標系における電流値とは、モータの回転子にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）の電流値と、モータの回転子の磁束強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）の電流値とに対応する。

モータ制御装置１５７には、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器（電圧生成手段）５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１、ＰＷＭインバータ５０６等が設けられている。座標変換器（座標変換手段）５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系から、ｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に供給する駆動電流を、回転座標系において、ｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）及びｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）を用いて表すことができる。なお、ｑ軸電流は、モータ５０９の回転子４０２にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、ｄ軸電流は、モータ５０９の回転子４０２の磁束強度に影響する励磁電流に相当し、回転子４０２のトルクの発生には寄与しない。モータ制御装置１５７は、ｑ軸電流及びｄ軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。即ち、回転子４０２が回転するために必要なトルクを、効率的に発生させることができる。

モータ制御装置１５７は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θを後述する方法により推定し、その推定結果に基づいてベクトル制御を行う。ＣＰＵ１５１ａ（上位装置）は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相の指令値（指令位相）θ＿ｒｅｆを生成し、所定の時間周期で指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。

位相制御器（位相制御手段）５０２は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差が０になるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、本実施形態における位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されているが、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）補償器から構成されていても良い。また、回転子４０２に永久磁石を用いる場合、通常は回転子４０２の磁束強度に影響するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは０に設定されるが、これに限定されるものではない。

次に、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器（電流検出手段）５０７、５０８によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。

モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換されて、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、回転子４０２の回転位相θを用いて次式によって表される。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθ （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθ （２）

これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と誘起電圧演算器（誘起電圧演算手段）５１２に入力される。

座標変換器５１１において、電流値ｉα及びｉβは、次式によって回転座標系におけるｑ軸電流の電流値ｉｑ及びｄ軸電流の電流値ｉｄに座標変換される。
ｉｄ＝ ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ （４）

前述のように、座標変換器５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系から、ｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。

続いて、座標変換器５１１による座標変換によって得られた前記電流値ｉｑと位相制御器５０２から出力されたｉｑ＿ｒｅｆとの偏差及び前記電流値ｉｄと位相制御器５０２から出力されたｉｄ＿ｒｅｆとの偏差が電流制御器５０３にそれぞれ出力される。電流制御器５０３は、前記偏差がそれぞれ小さくなるように電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊を生成する。具体的には、電流制御器５０３は、前記偏差がそれぞれ０になるように電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊を生成する。その後、電流制御器５０３は、それぞれの電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊に対応した駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成して座標逆変換器（座標逆変換手段）５０５に出力する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、位相制御器５０２と同様に比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されているが、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）補償器から構成されていても良い。

座標逆変換器５０５は、電流制御器５０３から出力された回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを、次式によって、静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに座標逆変換する。
Ｖα＝ｃｏｓθ＊Ｖｄ−ｓｉｎθ＊Ｖｑ （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ （６）

座標逆変換器５０５は、回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに座標逆変換した後、Ｖα及びＶβを誘起電圧演算器５１２とＰＷＭインバータ（電流供給手段）５０６に出力する。なお、本実施形態においては、電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊に対応した駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成し、前記駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを座標逆変換することによって静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβを得たが、この限りではない。例えば、電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊を静止座標系における電流値ｉα＊及びｉβ＊に座標逆変換し、前記電流値ｉα＊及びｉβ＊に対応した駆動電圧Ｖα及びＶβを生成する構成であっても良い。

ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有している。フルブリッジ回路は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβによって駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成し、駆動電流ｉα及びｉβをモータ５０９の各相の巻線に供給することによって、モータ５０９を駆動させる。なお、本実施形態においては、ＰＷＭインバータはフルブリッジ回路を有しているが、ハーフブリッジ回路等であっても良い。

次に、回転子４０２の回転位相θの推定方法について説明する。回転子４０２の回転位相θの推定には、回転子４０２の回転によってモータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に誘起される誘起電圧Ｅα及びＥβの値が用いられる。誘起電圧の値は誘起電圧演算器５１２によって算出される。具体的には、Ａ／Ｄ変換器５１０から誘起電圧演算器５１２に入力された電流値ｉα及びｉβと、座標逆変換器５０５から誘起電圧演算器５１２に入力された駆動電圧Ｖα及びＶβとから、次式によって、誘起電圧Ｅα及びＥβを演算する。
Ｅα＝Ｖα−Ｒ＊ｉα−Ｌ＊ｄｉα／ｄｔ （７）
Ｅβ＝Ｖβ−Ｒ＊ｉβ−Ｌ＊ｄｉβ／ｄｔ （８）

ここで、Ｒは巻線レジスタンス、Ｌは巻線インダクタンスである。Ｒ及びＬの値は使用されているモータ５０９に固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂ又はモータ制御装置１５７に設けられたメモリ（不図示）等に予め格納されている。

誘起電圧演算器５１２によって演算された誘起電圧Ｅα及びＥβは、位相推定器（位相推定手段）５１３に入力される。位相推定器５１３は、Ａ相の誘起電圧ＥαとＢ相の誘起電圧Ｅβとの比から、次式によってモータ５０９の回転子４０２の回転位相θを推定する。
θ＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα） （９）

前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θは、位相制御器５０２、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１及び速度推定器（速度推定手段）５１４に入力される。その後は、前述の制御を繰り返し行う。

前述の如くして、モータ制御装置１５７はベクトル制御を用いてモータ５０９を制御する。ベクトル制御を用いてモータの駆動を制御することによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。なお、本実施形態におけるベクトル制御では、前述した位相フィードバック制御を行うことによってモータ５０９を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子４０２の回転速度ωをフィードバックしてモータ５０９の駆動を制御する構成であっても良い。具体的には、速度推定器が位相推定器５１３から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転速度ωを推定する。速度の推定には、次式を用いる。
ω＝ｄθ／ｄｔ （１０）

また、ＣＰＵ１５１ａは回転子の指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器（速度制御手段）を設け、前記速度制御器が回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する構成とする。以上のような速度フィードバック制御を行うことによって、モータ５０９の駆動を制御する構成であっても良い。

しかし、巻線に発生する誘起電圧の大きさは、回転子の回転速度が小さいほど小さくなる。巻線に発生する誘起電圧の大きさが回転子の位相を推定するのに十分な大きさでない場合は、精度良く位相推定を行うことができない可能性がある。即ち、回転子の回転速度が小さいと、回転子の位相を精度よく推定することができなくなってしまうことがある。その結果、モータの駆動制御が不安定になってしまうことがある。

図３に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７には、定電流制御とベクトル制御とを切り替える構成が設けられている。具体的には、制御切替器５１５、各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ等が設けられている。

また、図５は、本実施形態における指令速度ω＿ｒｅｆ、推定された回転速度ω、切替閾値ωｔｈ（第２の閾値）及び脱調判定閾値ωｓｎｌ（第１の閾値）との関係を示す図である。なお、切替閾値ωｔｈ及び脱調判定閾値ωｓｎｌについては後述する。また、図５に示す指令速度ω＿ｒｅｆ、推定された回転速度ω、切替閾値ωｔｈ及び脱調判定閾値ωｓｎｌとの関係は一例であって、これに限定されるものではない。

以下に、図３及び図５を用いて、本実施形態における、定電流制御とベクトル制御との制御切り替え方法について説明する。

本実施形態においては、定電流制御とベクトル制御との切り替えを行うための回転子４０２の回転速度の切替閾値ωｔｈが設定されている。モータの駆動制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える際には、瞬間的にモータの回転速度が減少することがある。これは、モータの駆動制御を切り替える前の最後に供給した駆動電流によって回転子に発生したトルクの大きさよりも、モータの駆動制御を切り替えた後の最初に供給した駆動電流によって回転子に発生したトルクの大きさのほうが小さいことがあるためである。したがって、切替閾値ωｔｈを、回転位相を精度よく推定できる回転速度のうち最も小さい回転速度（以下、推定可能速度と称する）に設定すると、制御切替の際に瞬間的に回転速度が減少した場合に、ベクトル制御によるモータ制御が不安定になってしまう。したがって、切替閾値ωｔｈは、回転速度の減少を考慮して前記推定可能速度よりも大きい回転速度に設定されることが効果的である。

図３に示すように、ＣＰＵ１５１ａは、モータ５０９の回転子の指令速度ω＿ｒｅｆを制御切替器５１５及び異常判定器（異常判定手段）５１９に出力する。

制御切替器５１５は、切替閾値ωｔｈと前記指令速度ω＿ｒｅｆとを比較する。なお、切替閾値ωｔｈは制御切替器５２０に設けられたＲＯＭ等に予め保存されている。また、本実施形態においては、切替閾値ωｔｈの値を３ｒｐｓとしたがこの限りではなく、回転子の回転位相を精度よく推定することができる回転速度であれば良い。

定電流制御器５１７による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈ以上（ω＿ｒｅｆ≧ωｔｈ）になると、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替える。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を定電流制御器５１７からベクトル制御器５１８に切り替えるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が行われる。

また、定電流制御器５１７による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈより小さい（ω＿ｒｅｆ＜ωｔｈ）場合は、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替えない。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動が定電流制御器５１７によって制御される状態を維持するように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、定電流制御器５１７による定電流制御が続行される。

ベクトル制御器５１８による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈより小さくなると（ω＿ｒｅｆ＜ωｔｈ）、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替える。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器をベクトル制御器５１８から定電流制御器５１７に切り替えるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、定電流制御器５１７による定電流制御が行われる。

また、ベクトル制御器５１８による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈ以上（ω＿ｒｅｆ≧ωｔｈ）の場合は、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替えない。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動がベクトル制御器５１８によって制御される状態を維持するように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が続行される。なお、本実施形態では、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令速度ω＿ｒｅｆに基づいて制御の切り替えを行ったが、この限りではない。例えば、速度推定器がＣＰＵ１５１ａから出力された指令値θ＿ｒｅｆの時間変化に基づいてモータ５０９の回転子の指令速度ω＿ｒｅｆを演算する。速度推定器によって演算された指令速度ω＿ｒｅｆに基づいて制御の切り替えを行う構成であっても良い。なお、演算には式（１０）が用いられるものとする。

また、本実施形態では、モータの駆動制御を定電流制御からベクトル制御に切り替えるか否かの判断を行う際に、回転指令速度ω＿ｒｅｆと切替閾値ωｔｈとを比較したが、回転指令速度ω＿ｒｅｆではなく回転速度ωであっても良い。例えば、位相推定器から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転子の回転速度ωを、式（１０）を用いて推定し、前記回転速度ωと切替閾値ωｔｈとを比較しても良い。

次に、図３を用いて、定電流制御について説明する。定電流制御とは、モータの巻線に供給する駆動電流の大きさが一定になるように前記駆動電流を制御することによって前記モータを制御する制御方法である。なお、定電流制御においては、前記位相フィードバック制御と速度フィードバック制御とのいずれも行わない。

ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置１５７に設けられた定電流制御器５１７に指令位相θ＿ｒｅｆを出力する。定電流制御器５１７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令位相θ＿ｒｅｆに対応した、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、本実施形態においては、定電流制御を行う際に指令位相θ＿ｒｅｆを用いたが、この限りではない。例えば、指令速度ω＿ｒｅｆを定電流制御器に出力し、定電流制御器は、指令速度ω＿ｒｅｆに対応した、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆを生成して出力する、という構成であっても良い。

次に、電流検出器５０７、５０８はモータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流を検出する。その後、検出された駆動電流は、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換され、式（１）及び（２）のように電流値ｉα及びｉβとして表される。電流制御器５０３には、電流値ｉαと前記指令値ｉα＿ｒｅｆとの偏差及び電流値ｉβと前記指令値ｉβ＿ｒｅｆとの偏差が入力される。電流制御器５０３は、前記偏差が小さくなるようにｉα´及びｉβ´を生成して、それぞれの電流値ｉα´及びｉβ´に対応した駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。具体的には、前記偏差がそれぞれ０に近づくようにｉα´及びｉβ´を生成して、それぞれの電流値ｉα´及びｉβ´に対応した駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。電流制御器５０３から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβは、ＰＷＭインバータ５０６に入力され、ＰＷＭインバータ５０６は前述した方法でモータ５０９の各相の巻線に駆動電流を供給してモータ５０９を駆動させる。

以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７によるモータ５０９の制御においては、定電流制御を行う期間とベクトル制御を行う期間がある。定電流制御においては、回転子の実際の回転状況に応じてモータの巻線に供給する駆動電流を制御することができないため、回転子にかかる負荷トルクが巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超えて、モータが脱調状態になる可能性がある。モータが脱調した状態のままモータ駆動を継続させると、モータから異音が発生する等の問題が起こる可能性がある。そのため、定電流制御において脱調判定を精度よく行うことができる構成が求められている。なお、本実施形態においては、定電流制御が行われている際にも、ベクトル制御を行う回路は稼働しているものとする。即ち、定電流制御が行われている際にも、回転子の位相θ及び回転速度ωを推定する回路等は稼働しているものとする。また、ベクトル制御が行われている際にも、定電流制御を行う回路は稼働しているものとする。

図３に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７には、モータの回転が異常であるか否かを判定する構成として、異常判定器５１９が設けられている。本実施形態においては、異常判定器５１９はモータが脱調状態であるか否かを判定する。なお、本実施形態においては、異常判定器はモータ制御装置内部に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、モータ制御装置の外部に設けられている構成であっても良い。また、回転異常は脱調だけに限らず、外力等による回転子のロックや回転速度の低下等の状態も回転異常に相当する。

異常判定器５１９には、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令速度ω＿ｒｅｆ及び速度推定器５１４から出力された回転速度ωが入力される。異常判定器５１９は、指令速度ω＿ｒｅｆ及び回転速度ωに基づいて、モータが脱調状態であるか否かの判定を行い、判定結果に基づいてＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号を出力する。ｓｔｏｐ信号とは、モータ制御装置の稼働／停止を決定する信号であり、ｓｔｏｐ信号が‘Ｈ（ハイレベル）’の場合は、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置を停止する。即ち、モータを停止する。また、ｓｔｏｐ信号が‘Ｌ（ローレベル）’の場合は、モータ制御装置の稼働を継続する。即ち、モータの駆動を継続する。

脱調判定を正確に行うためには、回転速度ωを精度よく推定する必要がある。即ち、回転位相を精度よく推定する必要がある。本実施形態においては、脱調判定を行うための回転速度の閾値である脱調判定閾値ωｓｎｌを前記推定可能速度に設定する。即ち、脱調判定閾値ωｓｎｌは切替閾値ωｔｈ以下の値に設定される。この結果、定電流制御による制御が行われている状態においても、回転速度ωが閾値ωｓｎｌ以上であれば脱調判定を行うことができる。

異常判定器５１９は、指令速度ω＿ｒｅｆと脱調判定閾値ωｓｎｌとを比較する。なお、脱調判定閾値ωｓｎｌは異常判定器５１９に設けられたＲＯＭ等に予め保存されている。異常判定器５１９は、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌより小さい（ω＿ｒｅｆ＜ωｓｎｌ）場合は脱調判定を行わず、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌ以上（ω＿ｒｅｆ≧ωｓｎｌ）である場合は脱調判定を行う。

次に、図６を用いて、異常判定器５１９がモータの脱調を検出する方法について説明する。

図６は、本実施形態における脱調判定方法を説明する図である。前述したように、本実施形態の脱調判定においては、回転子４０２の指令速度ω＿ｒｅｆ及び実際の回転速度ωが用いられる。具体的には、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとの偏差を指令速度ω＿ｒｅｆで除算した値（以下、Δと称する）が所定の範囲内の値である場合は、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｌ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、前記Δが所定の範囲内の値でない場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定し、ｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。なお、本実施形態においては、前記Δが所定の範囲内の値でない場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定したが、この限りではない。例えば、前記Δが所定の範囲内の値でない状態が所定期間継続した場合に、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定する構成であっても良い。即ち、前記Δが所定の範囲外の値となっても、前記所定期間内に前記Δが所定の範囲内の値となった場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定しないような構成であっても良い。また、本実施形態では、前記Δが−０．２から＋０．２までを前記所定の範囲内の値として設定したがこの限りではない。また、本実施形態では、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとの偏差を指令速度ω＿ｒｅｆで除算した値に基づいて脱調判定を行ったが、この限りではない。例えば、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとの偏差に基づいて脱調判定を行っても良い。更に、本実施形態においては、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとに基づいて脱調判定を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば、回転速度ωのみに基づいて脱調判定を行う構成であっても良い。

図７は、モータ制御装置１５７を用いたモータ駆動の制御方法を示すフローチャートである。以下、図７を用いて、本実施形態におけるモータ５０９の駆動制御について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａからの指示を受けたモータ制御装置１５７によって実行される。

まず、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力することにより、モータ制御装置１５７はＣＰＵ１５１ａから出力される指令に基づいてモータ５０９の駆動制御を開始する。ｅｎａｂｌｅ信号とは、モータ制御装置１５７の稼働を許可又は禁止する信号である。ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｌ（ローレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を禁止する。即ち、モータ制御装置１５７によるモータ５０９の制御は終了される。また、ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を許可して、モータ制御装置１５７はＣＰＵ１５１ａから出力される指令に基づいてモータ５０９の駆動制御を行う。

次に、Ｓ１００１において、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動が定電流制御器５１７によって制御される状態になるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、定電流制御器５１７による定電流制御が行われる。

その後、Ｓ１００２において、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７はモータ５０９の駆動を終了する。

また、Ｓ１００２おいて、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００３に進める。

Ｓ１００３において、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌよりも小さい値である場合は、処理は再びＳ１００１に戻り、定電流制御器５１７による定電流制御が続行される。

また、Ｓ１００３において、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌ以上の値である場合は、Ｓ１００４において、異常判定器５１９は前述した方法で脱調判定を行い、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００５に進める。

Ｓ１００５において、異常判定器５１９がＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号‘Ｈ’を出力した場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力する。その結果、モータ制御装置１５７はモータ５０９の駆動を停止する。

また、Ｓ１００５において、異常判定器５１９がＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号‘Ｌ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００６に進める。

Ｓ１００６において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈ以上の値である場合は、Ｓ１００７において、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替える。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を定電流制御器５１７からベクトル制御器５１８に切り替えるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が行われる。その後、処理は再びＳ１００２に戻る。

また、Ｓ１００６において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈよりも小さい値である場合は、処理は再びＳ１００１に戻り、定電流制御器５１７による定電流制御が続行される。

以降、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力するまで、モータ制御装置１５７は前述した制御を繰り返し行い、モータ５０９の駆動を制御する。

図８は、異常判定器５１９を用いたモータ５０９の脱調判定方法を示すフローチャートである。以下、図１０を用いて、本実施形態における脱調判定方法について説明する。このフローチャートの処理は、異常判定器５１９によって実行される。

まず、Ｓ２００１において、異常判定器５１９は前記Δを演算し、処理をＳ２００２に進める。

Ｓ２００２において、前記Δが所定の範囲内の値である場合は、Ｓ２００３において、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｌ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、Ｓ２００２において、前記Δが所定の範囲外の値である場合は、Ｓ２００４において、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。

以降、異常判定器５１９は、脱調判定を行う度に前述した方法を繰り返す。なお、モータ駆動制御が開始されてから脱調判定が行われるまでの期間は、ｓｔｏｐ信号‘Ｌ’がＣＰＵ１５１ａに出力されているものとする。

以上のように、本実施形態では、脱調判定閾値ωｓｎｌは前記推定可能速度に設定される。即ち、脱調判定閾値ωｓｎｌは切替閾値ωｔｈ以下となるように設定される。この結果、可能な限り早く脱調判定を開始することができる。具体的には、定電流制御が行われている状態においても脱調判定を精度よく行うことができる。また、モータが脱調状態である場合はモータを停止する構成にすることによって、モータが脱調した状態においてモータを駆動させようとすることに起因してモータから異音が発生すること等を抑制することができる。更に、ベクトル制御中であっても脱調判定を行うため、万が一急激な負荷変動等によってベクトル制御中にモータが脱調したとしてもモータを停止することができる。即ち、モータが脱調した状態においてモータを駆動させようとすることに起因してモータから異音が発生すること等を抑制することができる。

なお、本実施形態におけるベクトル制御では、回転子４０２の回転位相θの推定値を基準とした回転座標系が用いられているが、これに限定されるものではない。例えば、指令位相θ＿ｒｅｆを基準とした回転座標系が用いられても良い。また、回転速度ω及び回転指令速度ω＿ｒｅｆの推定は、式（１０）を用いて行うことに限らない。例えば、モータ５０９のＡ相（またはＢ相）の巻線に流れる駆動電流、Ａ相（またはＢ相）駆動電圧、Ａ相（またはＢ相）の巻線に発生する誘起電圧等、回転子４０２の回転周期と相関のある周期的な信号を検出する。前記信号の大きさが０になる周期を検出することによって、回転速度ω及び回転指令速度ω＿ｒｅｆを推定しても良い。更に、本実施形態においては、回転子の回転速度に基づいて脱調判定を行ったが、この限りではない。例えば、回転子の回転位相に基づいて脱調判定を行っても良い。

１５１ａ ＣＰＵ
１５７ モータ制御装置
４０２ 回転子
５０９ ステッピングモータ
５１３ 位相推定器
５１４ 速度推定器
５１７ 定電流制御器
５１９ 異常判定器

Claims (16)

1. 上位装置から出力される指令に基づいてモータを制御するモータ制御装置において、
   前記モータの回転子の回転位相を推定する位相推定手段と、
   前記位相推定手段によって推定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を推定する速度推定手段と、
   前記位相推定手段によって推定された回転位相と前記速度推定手段によって推定された回転速度とのいずれも用いずに前記モータの巻線に供給する駆動電流の大きさが一定になるように前記駆動電流を制御することによって、前記モータを制御する第１の制御モードを備えるモータ制御手段と、
   前記第１の制御モードを用いて前記モータを制御している状態において、前記上位装置から出力される回転子の指令速度が第１の閾値よりも大きい場合は、前記速度推定手段によって推定された回転速度に基づいて前記モータの回転が異常であるか否かを判定する異常判定手段と、
   を有し、
   前記モータ制御手段は、前記モータの回転が異常である場合は前記モータを停止し、前記モータの回転が異常でない場合は前記モータの駆動を継続することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記異常判定手段は、前記回転子の指令速度と前記速度推定手段によって推定された回転速度との偏差が所定の範囲内の値でない場合は前記モータの回転が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記異常判定手段は、前記偏差が前記所定の範囲内の値でない状態が所定期間継続した場合に、前記モータの回転が異常であると判定することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータの回転の異常は、前記モータが脱調状態であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記モータ制御手段は、前記位相推定手段によって推定された回転位相を基準とした回転座標系における駆動電流の電流値を、前記上位装置から出力される回転子の指令位相と前記回転位相との偏差が小さくなるように制御する位相フィードバック制御を行うことによって前記モータを制御する第２の制御モードを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
6. 前記モータ制御手段は、前記位相推定手段によって推定された回転位相を基準とした回転座標系における駆動電流の電流値を、前記指令速度と前記速度推定手段によって推定された回転速度との偏差が小さくなるように制御する速度フィードバック制御を行うことによって前記モータを制御する第２の制御モードを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
7. 前記モータ制御手段は、前記第１の制御モードで前記モータを制御している状態で、前記指令速度が前記第１の閾値以上の値である第２の閾値よりも小さい値から前記第２の閾値よりも大きい値へと変化した場合は、制御モードを前記第１の制御モードから第２の制御モードへと切り替え、前記第２の制御モードで前記モータを制御している状態で、前記指令速度が前記第２の閾値よりも大きい値から前記第２の閾値よりも小さい値へと変化した場合は、前記制御モードを前記第２の制御モードから第１の制御モードへと切り替えることを特徴とする請求項５又は６に記載のモータ制御装置。
8. 前記モータ制御装置は、
   前記第１の制御モードにおける前記駆動電流の制御を実行するための第１の制御回路と、
   前記第２の制御モードにおける前記駆動電流の制御を実行するための第２の制御回路と、
   前記指令速度に基づいて、前記第１の制御回路を用いて前記モータを制御するか、前記第２の制御回路を用いて前記モータを制御するかを切り替える制御切替手段と、
   を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
9. 更に、前記モータ制御装置は、
   前記モータを駆動する駆動電流を前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給する駆動電流を生成する電流供給手段と、
   前記電流供給手段を駆動する駆動電圧を生成する電圧生成手段と、
   前記電流供給手段によって前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給された駆動電流の電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電圧生成手段によって生成された駆動電圧と前記電流検出手段によって検出された電流値とから、前記モータの回転子の回転によって前記第１相の巻線及び第２相の巻線に誘起される誘起電圧を演算する誘起電圧演算手段と、
   を有し、
   前記位相推定手段は、前記誘起電圧演算手段によって演算された前記第１相の誘起電圧の大きさと前記第２相の誘起電圧の大きさとの比から前記モータの回転子の回転位相を推定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
10. 更に、前記モータ制御装置は、
    前記指令位相と前記位相推定手段によって推定された回転位相との偏差が小さくなるように前記回転座標系における駆動電流の電流値を生成して出力する位相制御手段と、
    前記位相推定手段によって推定された回転位相に基づいて、前記電流検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
    を有し、
    前記モータ制御手段は、前記第２の制御モードが実行される際に、前記位相制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流値との偏差が小さくなるように前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給する駆動電流の電流値を制御することによって前記モータを制御することを特徴とする請求項５を引用する請求項９に記載のモータ制御装置。
11. 前記電圧生成手段は、前記位相制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流値との偏差が小さくなるように前記回転座標系の駆動電圧を生成し、
    前記モータ制御装置は、前記電圧生成手段によって生成された前記回転座標系の動電圧を前記静止座標系の駆動電圧に座標逆変換する座標逆変換手段を有し、
    前記電流供給手段は、前記座標逆変換手段によって座標逆変換された駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記モータ制御装置は、
    前記指令速度と前記速度推定手段によって推定された回転速度との偏差が小さくなるように前記回転座標系における駆動電流の電流値を生成して出力する速度制御手段と、
    前記速度推定手段によって推定された回転速度に基づいて、前記電流検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
    を有し、
    前記モータ制御手段は、前記第２の制御モードが実行される際に、前記速度制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流値との偏差が小さくなるように前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給する駆動電流の電流値を制御することによって前記モータを制御することを特徴とする請求項６を引用する請求項９に記載のモータ制御装置。
13. 前記電圧生成手段は、前記速度制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流値との偏差が小さくなるように前記回転座標系の駆動電圧を生成し、
    前記モータ制御装置は、前記電圧生成手段によって生成された前記回転座標系の動電圧を前記静止座標系の駆動電圧に座標逆変換する座標逆変換手段を有し、
    前記電流供給手段は、前記座標逆変換手段によって座標逆変換された駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記駆動電流は、前記回転座標系において、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記回転子の磁束強度に影響する励磁電流成分とを用いて表され、
    前記第２の制御回路は、前記励磁電流成分の値を０になるように制御し、前記トルク電流成分の値を制御することによって、前記モータを制御することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
15. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
    負荷を駆動するモータと、
    請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    を有し、
    前記モータ制御装置は、前記負荷を駆動するモータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
16. 前記負荷は、前記記録媒体を搬送する搬送ローラであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。

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