JP2020089094A - Motor drive device, control method thereof, and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータの回転検出センサを利用したフィードバック駆動による、減速停止の制御技術に関するものである。 The present invention relates to a deceleration/stop control technique by feedback driving using a rotation detection sensor of a rotor.
モータの駆動制御方法には、同期運転後にフィードバック駆動(以下、FB駆動とも記す)を行う方法がある。起動の際に決められた駆動周波数で同期運転が行われた後、ロータの回転位相を検出するセンサの検出信号に基づいてFB駆動が行われ、必要に応じて加速、定速、減速の運転が行われる。停止の際には、まずFB駆動において減速制御が行われた後、同期運転モードによるオープンループ駆動(以下、OL駆動とも記す)の後に目標位置への停止制御が行われる。 As a drive control method of the motor, there is a method of performing feedback drive (hereinafter also referred to as FB drive) after the synchronous operation. After synchronous operation is performed at the drive frequency determined at the time of startup, FB drive is performed based on the detection signal of the sensor that detects the rotational phase of the rotor, and acceleration, constant speed, and deceleration operations are performed as necessary. Is done. When stopping, first, deceleration control is performed in the FB drive, and then open loop drive (hereinafter also referred to as OL drive) in the synchronous operation mode is performed, and then stop control to the target position is performed.
特許文献1には、FB駆動からOL駆動へ切り替える際に生じる振動を低減するモータ駆動装置が開示されている。モータ駆動装置は、モータのOL駆動とFB駆動をそれぞれ行う駆動手段を備え、演算手段は位置センサの出力からロータ磁石の回転周波数および角加速度を算出する。制御手段はFB駆動でロータ磁石の加速、定速、減速の制御を行った後、FB駆動からOL駆動に切り替えて、ロータ磁石の減速制御を更に行う。FB駆動からOL駆動に切り替える際には、演算手段で算出された回転周波数および角加速度がFB駆動の際の初期回転周波数および初期角加速度にそれぞれ近づくように制御が行われる。 Patent Document 1 discloses a motor drive device that reduces vibrations that occur when switching from FB drive to OL drive. The motor drive device includes drive means for performing OL drive and FB drive of the motor, respectively, and the calculation means calculates the rotational frequency and the angular acceleration of the rotor magnet from the output of the position sensor. The control means controls acceleration, constant speed, and deceleration of the rotor magnet by FB drive, then switches from FB drive to OL drive, and further performs deceleration control of the rotor magnet. When the FB drive is switched to the OL drive, control is performed so that the rotation frequency and the angular acceleration calculated by the calculation unit approach the initial rotation frequency and the initial angular acceleration during the FB drive, respectively.
従来技術では、FB駆動からOL駆動への移行前のFB制御が複雑化して、さらにその制御を高速で行う必要がある場合、所期の制御が困難になる。FB駆動から円滑にOL駆動へ切り替えることができないと、モータの脱調が発生する可能性がある。またOL駆動での減速時に、自起動領域外の高速回転領域から急停止を行うと脱調を引き起こす可能性があった。
本発明の目的は、FB駆動からOL駆動に切り替えずにロータの減速停止を行うことで、より短時間かつ正確に目標位置で停止させることが可能なモータ駆動装置を提供することである。
In the related art, if the FB control before the transition from the FB drive to the OL drive is complicated and the control needs to be performed at high speed, the desired control becomes difficult. If the FB drive cannot be smoothly switched to the OL drive, a step out of the motor may occur. Further, when decelerating by OL drive, sudden stop from a high-speed rotation area outside the self-starting area may cause step-out.
An object of the present invention is to provide a motor drive device capable of stopping at a target position accurately in a shorter time by performing deceleration stop of a rotor without switching from FB drive to OL drive.
本発明の実施形態のモータ駆動装置は、予め設定された周波数の駆動波形にしたがってモータをオープンループ制御で駆動する第1の制御と、前記モータのロータの位置を検出する検出手段による検出信号を取得して、前記モータのステータとロータとの位相関係を表す進角を決定して前記モータをフィードバック制御で駆動する第2の制御を行う制御手段を有する。前記制御手段は前記第2の制御にて、前記ロータを目標停止位置で停止させる際、前記ロータが前記目標停止位置に対して予め決められた第1の位置に到達したときに、前記ロータの定常駆動の際の第1の進角よりも小さい第2の進角で減速制御を行い、さらに前記ロータが前記目標停止位置に対して予め決められた第2の位置に到達したときに第3の進角で駆動を行う。前記第3の進角による駆動時の前記ロータの速度は前記第1の制御によるモータ駆動の際の自起動領域内である。 A motor drive device according to an embodiment of the present invention provides a first control for driving a motor by open loop control according to a drive waveform of a preset frequency, and a detection signal by a detection unit that detects the position of the rotor of the motor. It has a control means which acquires and determines the advance angle showing the phase relation of the stator of the motor, and the rotor, and performs the 2nd control which drives the above-mentioned motor by feedback control. In the second control, the control means stops the rotor at the target stop position when the rotor reaches a first position predetermined with respect to the target stop position. The deceleration control is performed with a second advance angle smaller than the first advance angle during steady drive, and the third speed control is performed when the rotor reaches a second position predetermined with respect to the target stop position. Drive with the advance angle of. The speed of the rotor when driven by the third advance angle is within the self-starting region when the motor is driven by the first control.
本発明によれば、FB駆動からOL駆動に切り替えずにロータの減速停止を行うことで、より短時間かつ正確に目標位置で停止させることが可能なモータ駆動装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a motor drive device capable of accurately stopping at a target position in a shorter time by decelerating and stopping the rotor without switching from FB drive to OL drive.
以下に本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明に係るモータ駆動装置は、例えば撮像装置や交換レンズ等の光学機器が備える光学部材を駆動するモータの駆動に適用可能である。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. INDUSTRIAL APPLICABILITY The motor drive device according to the present invention is applicable to drive a motor that drives an optical member included in an optical device such as an imaging device or an interchangeable lens.
[第1実施形態]
図1から図3を参照して、本実施形態に係るモータ駆動装置100の構成について説明する。図1はモータ駆動装置100の要部を示す分解斜視図である。レンズホルダ101はフォーカスレンズ101cを保持する保持部材であり、ガイドバー102および103によって光軸方向にて摺動自在に支持されている。図1では、フォーカスレンズ101cの光軸方向をz軸方向と定義し、z軸と、z軸に直交するx軸およびy軸をそれぞれ示す。
[First Embodiment]
The configuration of the
対をなすガイドバー102および103は光軸方向に沿って配置されたガイド部材であり、不図示の鏡筒に組み込まれて撮像光学系の一部を構成する。レンズホルダ101はz軸方向の前後の2か所に嵌合孔部101aが形成されており、嵌合孔部101aにガイドバー102が嵌合される。またレンズホルダ101は切欠き形状のU字状溝部101bを有し、ガイドバー103と係合される。この構成により、レンズホルダ101はガイドバー102および103に案内されて移動可能であり、ガイドバー103により、ガイドバー102を中心としたレンズホルダ101の回転が規制され、安定した光軸方向の移動が可能である。本実施形態では、フォーカスレンズ101cを保持するレンズホルダ101が光軸方向に移動することで、被写体の所望の位置に焦点を合わせる焦点調節動作が行われる。
The pair of
ステッピングモータユニット104は、ステッピングモータ(以下、単にモータともいう)104aと、外径部にねじが形成された送りねじ104bと、送りねじ104bのねじ先端部104dを支持する支持部が形成されたフランジ部104cを有する。モータ104aの駆動方向は光軸方向と一致する。
The
ナット105は雌ねじ105aが形成された連結部材であり、雌ねじ105aは送りねじ104bと噛合する。ナット105は、フランジ部104cがモータ104aに取り付けられる際、先に送りねじ104bに噛合された状態にされ、モータユニット104の一部として構成される。
The
モータユニット104は、送りねじ104bの端部に短い円筒状のENC(エンコード)磁石104eを備える。ENC磁石104eは円周上に発生する磁場として、回転角度に応じて正弦波状の磁場を発生するように着磁されている。モータユニット104にはENC磁石104eの磁場を検出可能な位置にホール素子パッケージ104fが配置されている。本実施形態では、後述するホール素子104faと104fbが使用される。ホール素子104faと104fbはそれぞれに配置された位置で、ENC磁石104eの回転による磁場変化を検出して検出信号を出力する。ENC磁石104eとホール素子パッケージ104fにより、送りねじ104bの回転角度情報を取得することができる。
The
付勢部材106は、ねじ107により、レンズホルダ101の取り付け部101xに固定される。付勢部材106には、ナット105を光軸方向に付勢する押圧部106aと、ナット105を径方向(y軸に平行な方向)に付勢する、径方向付勢ばね106bが一体で形成されている。レンズホルダ101にはナット105の取り付け部101fが形成されており、押圧部106aによって、レンズホルダ101に対してナット105が付勢される。また送りねじ104bとナット105の雌ねじ105aとの間に生じる嵌合ガタに関しては、径方向付勢ばね106bによってナット105を径方向に付勢することで嵌合ガタを抑制することができる。
The
モータ駆動装置100では、付勢部材106を用いて、ナット105とレンズホルダ101とを連結しつつ、送りねじ104bとナット105との嵌合ガタを抑えている。この構成によりレンズホルダ101を光軸に沿って移動させて正確な位置決めを行うことができる。
In the
図2を参照してモータ104aの構成を説明する。図2(A)はENC磁石104eとホール素子104faと104fbとの位置関係を示す模式図である。ENC磁石104eは10極の磁石である。N極とS極の領域がそれぞれ5極であり、36度の領域にそれぞれ着磁されている。ホール素子104fa,104fbはENC磁石104eの中心位置から見た場合、中心位置から等距離に配置されている。ホール素子104fa,104fbがENC磁石104eの中心に対してなす物理的な角度は18度である。ホール素子パッケージ104fにより検出される信号位相としては、90度の位相差となる。なお、ロータとステータとの位置関係については、図2(B)を用いて後述する。
The configuration of the
図3はモータ駆動装置100の駆動用の電気回路を含めたシステム構成を示す図である。アンプ108はホール素子パッケージ104f(104fa,104fb)からの微弱な信号を取得して増幅し、AD変換回路109へ信号を伝送する。AD変換回路109は入力された電圧信号のAD変換を行って、変換結果であるデジタル数値信号を位置ENC回路110へ出力する。位置ENC回路110は入力された2つの信号のオフセット、ゲインの調整を行う。位置ENC回路110は調整後に2つの信号からTAN(正接)値を生成した後で逆TAN演算を行い、積分することで回転角度情報を生成する。生成された回転角度情報は駆動波形生成回路111に送られる。駆動波形生成回路111はモータ104aのA相用コイル119とB相用コイル120に印加する駆動波形を決定する。駆動波形生成回路111はCPU(中央演算処理装置)112の指令にしたがってOL駆動とFB駆動とを切り替える。OL駆動では予め設定された周波数で駆動用の位相の異なる正弦波信号が出力される。またFB駆動では位置ENC回路110と連動させた駆動波形の信号が出力される。
FIG. 3 is a diagram showing a system configuration including an electric circuit for driving the
駆動波形生成回路111により生成された駆動波形信号は、モータドライバ113に送られる。モータドライバ113は駆動波形信号からA相用コイル119とB相用コイル120に印加する正弦波形状の電圧を生成してモータ104aへ出力する。この電圧は駆動用の通電電圧(図10から図13:E1参照)に対応し、正弦波形状の電圧の場合には平均電圧や最大電圧として表される。
The drive waveform signal generated by the drive
このように、アンプ108、AD変換回路109、位置ENC回路110、駆動波形生成回路111、CPU112、モータドライバ113によりモータ駆動回路が構成される。モータ104aのステータA+114、ステータA−115はそれぞれA相用コイルの両端の発生する磁場を集中して放出する働きをする。ステータB+116、ステータB−117はそれぞれB相用コイルの両端の発生する磁場を集中して放出する働きをする。図2(B)を参照して、具体例を説明する。
In this way, the
図2(B)は、ステータA+114、ステータA−115、ステータB+116、ステータB−117、ロータ磁石118の配置を示す。例えばCW方向をモータ104aの正転方向とする。ステータA+114、ステータA−115、ステータB+116、ステータB−117は互い物理角が18度の位置関係にあり、合計5組配置されている。ロータ磁石118はステータ群の中央に位置し、N極とS極とがそれぞれ5極であって、合計10極の磁極を持つ。駆動波形の正弦波が1波出力されるごとに、ロータは物理角で72度分回転する。
FIG. 2B shows the arrangement of the stator A+114, the stator A-115, the stator B+116, the stator B-117, and the
CPU112によってFB駆動に切り替えられた場合、駆動波形生成回路111は、位置ENC回路110から得られるロータ磁石118の回転角度情報に対して任意の位相差を与えたモータ104aの駆動波形を生成する。任意の位相差については駆動条件に応じて設定され、CPU112は駆動条件と照らし合わせて位相差を決定する。
When the FB drive is switched by the
次に図4から図6を参照して、モータ駆動装置100の動作について説明する。図4(A)は、図2(B)に示されるステータ群を展開して横方向に並べて示す模式図である。図4(B)は、ステータ群に対して周方向にどのような電圧印加が行われているかを模式的に示す図である。図4(C)は、図4(B)の電圧印加によってステータ群が発生させている周方向位置に対応した磁場の強さを示す図である。図4(D)は、図2(B)に示されるロータ磁石118の着磁位相を示す図である。図4(B)から(D)の横軸はいずれもロータの回転位置を表す。図4に示す状態にて、ステータ群が発生させている磁場のNS磁極位相と、ロータ磁石118のNS磁極位相とは、ロータ磁石118が安定に停止する関係にある。
Next, the operation of the
これに対し、図5はロータ磁石118に正転トルクが発生した状態を示す。図5(A)から(D)は、図4(A)から(D)にそれぞれ対応しており、図5(C)に示すように、ロータ磁石118の着磁位相に対して、図4(C)と比べて90度位相が進んだ磁場が発生している。これによって、図5(D)に示されるロータ磁石118には右側に引っ張られる引力、つまり正転方向の回転トルクが発生する。
On the other hand, FIG. 5 shows a state in which the forward rotation torque is generated in the
以下では、ステータ群の発生する磁場とロータ磁石118の磁場との位相関係を示す位相差を進角で表現する。図4に示す安定停止状態での位相関係のときの進角値を0度とし、図5に示す位相関係のときの進角値を+90度とする。図6は、ロータ磁石118に逆転トルク、つまり正転方向とは逆方向のトルクが発生した状態を示しており、この位相関係での進角値を−90度とする。図6(A)から(D)は、図4(A)から(D)にそれぞれ対応しており、図6(D)に示されるロータ磁石118には左側への力が発生する。
In the following, the phase difference showing the phase relationship between the magnetic field generated by the stator group and the magnetic field of the
CPU112はFB駆動に切り替えた場合、任意の進角を設定することで回転トルクを発生させてモータ104aの駆動制御を行うことができる。後述するように正転中に進角値を0度または負値に設定することで、より急激な減速力を発生させて短時間に減速を行うことができる。
When the
図7は、進角と回転トルクとの関係を表したグラフである。横軸は進角(αと記す)を表し、縦軸は回転トルク(Tと記す)を表す。安定停止状態での位相関係を表す進角値である0度から、90度に向かって回転トルクTが正方向に増加し、ステータ群とロータ磁石118とが反発しあって停止する進角値である180度に向かって回転トルクTが減少する。また進角値が180度を超えると、反転方向の回転トルク(負値のトルク)が発生する。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the advance angle and the rotation torque. The horizontal axis represents the advance angle (denoted by α), and the vertical axis represents the rotational torque (denoted by T). From 0 degrees, which is the advance value indicating the phase relationship in the stable stop state, the rotation torque T increases in the positive direction toward 90 degrees, and the advance value at which the stator group and the
図8を参照して、モータ104aの駆動によるレンズホルダ101の減速停止方法について説明する。横軸はロータ磁石118の回転位置に対応するレンズホルダ101の位置を表す。縦軸はレンズホルダ101の移動速度、および進角を表す。図8は、レンズホルダ101が定常速度V1から減速して目標停止位置TPで停止するまでのレンズホルダ101の移動速度の変化と、進角の変化の例を示す。N1、N2、TPはレンズホルダ101の位置を示す(N1<N2<TP)。V1、V2、V3は移動速度を示し(V1>V3≧V2)、θ1、θ2、θ3は進角を示している(θ1>θ3≧θ2)。
A method of decelerating and stopping the
先ず定速制御では、レンズホルダ101が光軸に沿って定常速度V1で移動するようにモータ104aが回転する。この時には、正転トルクを発生させる為の進角θ1でステータ群に対して電圧印加が行われる。進角θ1は定常駆動時の進角であり、進角θ1で駆動されるときのロータの速度は自起動領域外である。自起動領域とはステッピングモータに対して、ある周波数の駆動パルスを印加した際、脱調を起こすことなく起動および停止を行える範囲に対応する周波数領域を意味する。当該領域は、同一のモータであっても駆動電圧や負荷により異なる。
First, in the constant speed control, the
レンズホルダ101が予め決められた第1の位置N1に到達すると、定速制御から減速制御へと移行する。この場合、CPU112は進角をθ1からθ2に急激に変化させることで、モータ104aが減速を開始する。進角θ2は減速時の進角である。図8においてθ2の値はゼロであり、ステータ群の発生する磁場とロータ磁石118の磁場との位相関係は図4で表される状態となる。
When the
ロータ磁石118に回転トルクが発生しない状態が保たれたままでレンズホルダ101が減速を続ける。減速時には、レンズホルダ101とこれに嵌合するガイドバー102との間の摺動負荷や、ナット105と送りねじ104bとの回転摺動負荷をはじめとする様々な負荷(以下、各種負荷という)により制動力が発生する。この制動力によってレンズホルダ101の移動速度が徐々に遅くなる。この状態が続くとレンズホルダ101は自然に停止してしまうが、その停止位置はその時々の負荷条件(環境温度、湿度、姿勢等)によってバラつきが発生する。このため、レンズホルダ101を正確な位置に停止させることは難しい。そこで本実施形態では、減速を続けるレンズホルダ101が予め決められた第2の位置N2に到達したときに、進角をθ2からθ3へ変化させて停止前の駆動制御が行われる。進角θ3で発生する回転トルクによりモータ104aが回転し、レンズホルダ101は速度V2に収束して移動を続けるが、この時のモータ104aの回転速度は自起動領域内である速度以下(境界速度V3参照)となるように設定されている。つまりモータ104aにおいて、V2に対応する速度は図8に示すレンズホルダ101の移動速度V3に対応するモータ回転速度以下となるように設定される。
The
モータ104aの回転速度が移動速度V3に対応する回転速度以下に設定された状態でさらにモータ駆動が続けられて、レンズホルダ101が目標停止位置TPに到達すると保持通電が行われる。つまり、目標位置への到達時点での通電位相状態を保つための保持通電が行われて、モータ駆動が停止する。この時のモータ104aの回転速度は自起動領域内であるので、急激に保持通電に移行しても脱調を起こすことはなく、正確な目標停止位置にレンズホルダ101を停止させることが可能となる。
When the rotation speed of the
目標停止位置TPに対して予め決められた第1の位置N1と第2の位置N2との距離差については、進角をθ1からθ2に急激に変化させて停止するまでの距離をD1と表記するとき、N2−N1≦D1となるように設定される。これは実際にモータ104aの駆動を行って実験的に決定可能である。また、予め決められた第2の位置N2と目標停止位置TPとの距離差をD2と表記する。D2については進角をθ1からθ2に急激に変化させたのちN2−N1≦D1を満足する位置で進角をθ3に変化させて駆動を行い、モータ104aの回転速度が自起動領域内に収まるまでの距離として実験的に決定可能である。
Regarding the distance difference between the first position N1 and the second position N2, which is predetermined with respect to the target stop position TP, the distance until the vehicle is stopped by abruptly changing the advance angle from θ1 to θ2 is expressed as D1. Is set so that N2-N1≤D1. This can be experimentally determined by actually driving the
本実施形態によれば、減速停止時にフィードバック制御からオープンループ制御へ移行することなく、より短時間かつ正確に目標位置でロータを停止させることができる。 According to the present embodiment, the rotor can be stopped at the target position accurately in a shorter time without shifting from the feedback control to the open loop control during deceleration stop.
[第2実施形態]
図9を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。図9はレンズホルダ101の移動速度および進角のプロファイルを示すグラフであり、横軸および縦軸の設定については図8と同じである。本実施形態では第1実施形態との相違点を説明し、第1実施形態と同様の事項についての詳細な説明を省略する。このような説明の省略方法は後述する実施形態でも同じである。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a graph showing the profile of the moving speed and the advance angle of the
本実施形態では、レンズホルダ101が予め決められた第1の位置N1に到達すると、進角がθ1からθ2に急激に変化する。モータ104aが減速を開始する時点の進角θ2は負値に設定されている。ロータ磁石118は正回転を続けるが、ステータ群からはロータ磁石118を逆回転させる回転トルクが発生し、第1実施形態よりもさらに減速効果を高めることが可能である。
In the present embodiment, when the
第1の進角θ1で駆動されるときのロータの速度は自起動領域外であり、第1の位置N1で進角がθ1(正値)からθ2(負値)へと急激に変化し、第2の位置N2で進角がθ3(正値)となる。進角θ3による駆動時の速度V2に対応するロータの速度はモータの自起動領域内である。本実施形態によれば、第1実施形態よりもさらに短時間でレンズホルダ101を停止させることができる。
The speed of the rotor when driven at the first advance angle θ1 is outside the self-starting region, and the advance angle rapidly changes from θ1 (positive value) to θ2 (negative value) at the first position N1, The advance angle becomes θ3 (positive value) at the second position N2. The speed of the rotor corresponding to the speed V2 at the time of driving with the advance angle θ3 is within the self-starting region of the motor. According to this embodiment, the
[第3実施形態]
次に図10を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図10はモータ駆動装置100において、レンズホルダ101が定常駆動時の速度V1から減速して目標停止位置TPで停止するまでの状況を示すグラフであり、横軸および縦軸の設定については図8と同じである。レンズホルダ101の移動速度、進角、モータ駆動電圧E1を示している。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a graph showing a situation in the
モータドライバ113の駆動電圧E1において、定常速度V1でレンズホルダ101が光軸に沿って移動するようにモータ104aが回転する。この時、正回転トルクを発生させる進角θ1でステータ群に対して電圧印加が行われる。レンズホルダ101が第1の位置N1に到達すると、進角をθ1からθ2に急激に変化させることで、モータ104aが減速を開始する。進角θ2の値はゼロであり、ステータ群の発生する磁場とロータ磁石118の磁場との位相関係は図4で表された状態となる。ロータ磁石118は回転トルクが発生しない状態に保たれてレンズホルダ101が減速を続ける。
At the drive voltage E1 of the
レンズホルダ101には、各種負荷により制動力が発生し、移動速度が徐々に遅くなる。この状態が続くとレンズホルダ101は自然に停止してしまうが、その停止位置はその時々の負荷条件(環境温度、湿度、姿勢等)によりバラつきが発生する。レンズホルダ101を正確な位置に停止させるために、減速を続けるレンズホルダ101が第2の位置N2に到達したときに、進角をθ2からθ3へ変化させて停止前の駆動制御が行われる。
Braking force is generated in the
進角θ3で発生する回転トルクによりモータ104aが回転し、レンズホルダ101は理想的にはV2(Pf1)で示される一定速度に収束して移動を続ける。この時の速度V2は、各種負荷による力と、進角θ3によりモータ104aが発生する駆動力との差によって規定される。進角θ3の値が小さいので発生する回転トルクは小さく、速度V2は図10にV2a,V2bで示すように大きく影響を受けて変動する。例えば、レンズホルダ101の位置によっては各種負荷が小さくなり、速度が上昇し、自起動領域(V3参照)を超える可能性がある(V2a参照)。また、逆に各種負荷が大きくなって速度が著しく低下すると、回転トルクが摺動負荷に屈して目標停止位置TPの手前で停止する可能性がある(V2b参照)。
The
そこで本実施形態では、図10にV2(Pf2)で示すプロファイルのように目標停止位置TPに向かって徐々に速度を減少させる速度制御をCPU112が行って、より正確に目標停止位置TPでの停止を行うことができる。つまり、停止前の速度V2(Pf1)が一定値であるのに対し、速度V2(Pf2)は目標停止位置TPに向かって次第に小さくなり、所定速度値に漸近していく変化を示す。
Therefore, in the present embodiment, the
[第4実施形態]
図11は第4実施形態のモータ駆動装置100において、レンズホルダ101が定常駆動時の速度V1から減速して目標停止位置TPで停止するまでの状況を示すグラフであり、横軸および縦軸の設定については図8と同じである。レンズホルダ101の移動速度、進角、駆動電圧E1を示している。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 is a graph showing a situation in which the
減速を続けるレンズホルダ101が第2の位置N2に到達すると、進角をθ2からθ3へ変化させて停止前の駆動制御が行われる。前述の通り、様々な負荷要因により速度V2にはバラつきが発生する(V2a、V2b参照)。
When the
本実施形態では、CPU112により駆動電圧E1の可変制御が行われる(駆動電圧E1a参照)。つまり、速度V2(Pf1)が一定となるようにフィードバック制御が行われるので、レンズホルダ101の移動速度に対応するモータ速度が自起動領域(V3参照)を超えることがなく、また目標停止位置TPの手前でロータが停止することはない。
本実施形態によれば、停止前における駆動電圧E1の可変制御により、ロータの速度変動を抑制することができる。
In the present embodiment, the
According to the present embodiment, the speed variation of the rotor can be suppressed by the variable control of the drive voltage E1 before the stop.
[第5実施形態]
図12は第5実施形態のモータ駆動装置100において、レンズホルダ101が定常駆動時の速度V1から減速して目標停止位置TPで停止するまでの状況を示すグラフであり、横軸および縦軸の設定については図8と同じである。レンズホルダ101の移動速度、進角、駆動電圧E1を示している。
[Fifth Embodiment]
FIG. 12 is a graph showing a situation where the
本実施形態では、様々な負荷要因により速度V2に発生するバラつき(V2a、V2b参照)への対策として、CPU112が進角θ3の可変制御を行う(進角θ3a参照)。つまり、速度V2(Pf1)が一定となるように進角θ3のフィードバック制御を行うことで、レンズホルダ101の移動速度に対応するモータ速度が自起動領域(V3参照)を超えることがなく、また目標停止位置TPの手前でロータが停止することはない。
本実施形態によれば、停止前における進角θ3の可変制御により、ロータの速度変動を抑制することができる。
In the present embodiment, the
According to this embodiment, the speed variation of the rotor can be suppressed by the variable control of the advance angle θ3 before the stop.
[第6実施形態]
図13は第6実施形態のモータ駆動装置100において、レンズホルダ101が定常駆動時の速度V1から減速して目標停止位置TPで停止するまでの状況を示すグラフであり、横軸および縦軸の設定については図8と同じである。レンズホルダ101の移動速度、進角、駆動電圧E1を示している。
[Sixth Embodiment]
FIG. 13 is a graph showing a situation where the
本実施形態では、様々な負荷要因により速度V2に発生するバラつき(V2a、V2b参照)への対策として、CPU112が進角θ3および駆動電圧E1の可変制御を行う(駆動電圧E1a、進角θ3a参照)。つまり、速度V2(Pf1)が一定となるように進角θ3および駆動電圧E1のフィードバック制御が行われる。よって、レンズホルダ101の移動速度に対応するモータ速度が自起動領域(V3参照)を超えることがなく、また目標停止位置TPの手前でロータが停止することはない。
本実施形態によれば、停止前における駆動電圧E1および進角θ3の可変制御により、ロータの速度変動を抑制することができる。
In the present embodiment, the
According to the present embodiment, the speed variation of the rotor can be suppressed by the variable control of the drive voltage E1 and the advance angle θ3 before the stop.
第4乃至第6実施形態では、速度V2(Pf1)が一定となるようにモータ駆動を続け、レンズホルダ101が目標停止位置TPに到達するとその時の通電位相状態を保つための保持通電が行われて駆動が停止する。この時、モータ104aの回転速度は自起動領域内であるので、急激に保持通電に移行しても脱調を起こすことはなく、レンズホルダ101を正確に目標位置で停止させることが可能となる。
In the fourth to sixth embodiments, the motor drive is continued so that the speed V2 (Pf1) is constant, and when the
[その他の実施形態]
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば前記実施形態では進角をθ1からθ2へ、さらにθ3へと変化させたが、θ2とθ3との間でさらに段階的または連続的に進角を変更する制御が可能である。また、減速時の進角θ2と進角θ3とを同じ値にして、よりシンプルな制御を実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although the advance angle is changed from θ1 to θ2 and further to θ3 in the above-described embodiment, it is possible to control the advance angle to be further changed stepwise or continuously between θ2 and θ3. Further, it is possible to realize simpler control by setting the advance angle θ2 and the advance angle θ3 at the time of deceleration to the same value.
100 モータ駆動装置
101 レンズホルダ
102,103 ガイドバー
104a モータ
104e ENC磁石
104f ホール素子パッケージ
111 駆動波形生成回路
112 CPU
114〜117 ステータ
118 ロータ磁石
100
114-117
Claims (12)
前記制御手段は前記第2の制御にて、前記ロータを目標停止位置で停止させる際、前記ロータが前記目標停止位置に対して予め決められた第1の位置に到達したときに、前記ロータの定常駆動の際の第1の進角よりも小さい第2の進角で減速制御を行い、さらに前記ロータが前記目標停止位置に対して予め決められた第2の位置に到達したときに第3の進角で駆動を行い、前記第3の進角による駆動時の前記ロータの速度は前記第1の制御によるモータ駆動の際の自起動領域内である
ことを特徴とするモータ駆動装置。 A first control for driving the motor by open loop control according to a driving waveform of a preset frequency, and a detection signal by a detection means for detecting the position of the rotor of the motor are acquired to obtain the stator and the rotor of the motor. And a control means for performing a second control for driving the motor by feedback control by determining an advance angle representing a phase relationship of
In the second control, the control means stops the rotor at the target stop position when the rotor reaches a first position predetermined with respect to the target stop position. The deceleration control is performed with a second advance angle smaller than the first advance angle during steady drive, and the third speed control is performed when the rotor reaches a second position predetermined with respect to the target stop position. The motor drive device is characterized in that the rotor is driven at an advance angle of, and the speed of the rotor at the time of drive at the third advance angle is within a self-starting region when the motor is driven by the first control.
前記制御手段は、θ2≦θ3の条件を満たす進角を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 When the second advance angle is represented by θ2 and the third advance angle is represented by θ3,
The motor drive device according to claim 1, wherein the control unit sets an advance angle that satisfies a condition of θ2≦θ3.
前記制御手段は、前記第2の進角として逆回転の方向へ駆動力を発生させる進角を設定する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ駆動装置。 When the rotation of the rotor when the first advance angle is set is a positive rotation,
The motor drive device according to claim 1 or 2, wherein the control means sets an advance angle for generating a driving force in a reverse rotation direction as the second advance angle.
前記第1および第2の位置は、N2−N1≦D1の関係を満たす
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The first advance angle and the second advance angle are denoted by θ1 and θ2, respectively, and the first position and the second position are denoted by N1 and N2, respectively, and the control means sets the advance angle by θ1. When the distance from the stop of the rotor when changing from θ2 to θ2 is expressed as D1,
The said 1st and 2nd position satisfy|fills the relationship of N2-N1<=D1, The motor drive device of any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
前記D2は、前記制御手段が進角をθ1からθ2へ変化させたのちに、N2で進角をθ3に変化させて駆動制御を行い、前記ロータの速度が前記自起動領域内に収まるまでの距離である
ことを特徴とする請求項4に記載のモータ駆動装置。 When the third advance angle is expressed as θ3 and the difference between N2 and the target stop position is expressed as D2,
After the control means changes the advance angle from θ1 to θ2, the D2 performs drive control by changing the advance angle to θ3 at N2 until the speed of the rotor falls within the self-starting region. It is distance. The motor drive device according to claim 4 characterized by things.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 1, wherein the speed of the rotor when driven at the first advance angle is outside the self-starting region.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 7. The control means performs control to carry out holding energization and stop when the rotor reaches the target stop position after the drive by the third advance angle. The motor drive device according to item 1.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 When decelerating the rotor to stop at the target stop position, the control means controls the drive at the third advance angle and controls the drive voltage to the motor to control the fluctuation of the speed of the rotor. The motor drive device according to any one of claims 1 to 7, wherein control is performed to suppress the motor drive.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The control means performs control for suppressing fluctuations in the speed of the rotor by controlling the third advance angle when decelerating the rotor to stop at the target stop position. 9. The motor drive device according to any one of 1 to 8.
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 When decelerating the rotor and stopping it at the target stop position, the control means drives the rotor at the third advance angle to control the speed of the rotor to be constant within the self-starting region, or to stop the target. The motor drive device according to any one of claims 1 to 9, wherein control for gradually decelerating the rotor toward a position is performed.
前記モータによって光学部材を移動させる
ことを特徴とする撮像装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 10 is provided,
An imaging apparatus, wherein an optical member is moved by the motor.
前記モータのロータの位置を検出する検出手段から検出信号を取得して、前記モータのステータとロータとの位相関係を表す進角を決定して前記モータをフィードバック制御で駆動する第2の制御工程と、を有し、
前記第2の制御工程では、前記ロータを目標停止位置で停止させる際、
前記ロータが前記目標停止位置に対して予め決められた第1の位置に到達したときに、前記ロータの定常駆動の際の第1の進角よりも小さい第2の進角で減速制御が行われ、
さらに前記ロータが前記目標停止位置に対して予め決められた第2の位置に到達したときに第3の進角で駆動が行われ、
前記第3の進角による駆動時の前記ロータの速度は前記第1の制御工程によるモータ駆動の際の自起動領域内である
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。 A first control step of driving the motor in open loop control according to a drive waveform of a preset frequency;
A second control step in which a detection signal is obtained from detection means for detecting the position of the rotor of the motor, a lead angle representing the phase relationship between the stator of the motor and the rotor is determined, and the motor is driven by feedback control. And have
In the second control step, when the rotor is stopped at the target stop position,
When the rotor reaches a predetermined first position with respect to the target stop position, deceleration control is performed with a second advance angle that is smaller than the first advance angle during steady drive of the rotor. I,
Further, when the rotor reaches a predetermined second position with respect to the target stop position, driving is performed with a third advance angle,
The method for controlling a motor drive device, wherein the speed of the rotor when driven by the third advance angle is within a self-starting region when the motor is driven by the first control step.
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