JP2022055472A - モータ駆動制御装置およびモータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスモータによる高精度な位置決めを可能にする。
【解決手段】回転体３７に対して互いに異なる位置に配置された第１系統および第２系統のステータ３１，３２を有するモータ３０を駆動するためのモータ駆動制御装置１は、第１駆動制御信号Ｓｄ１に基づいて第１系統のステータ３２のコイル３４を駆動する第１駆動回路５と、第２駆動制御信号Ｓｄ２に基づいて第２系統のステータ３２のコイル３４を駆動する第２駆動回路６と、モータ３０が駆動指令信号Ｓｃで指定された動作状態になるように第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成する駆動制御回路２とを備える。駆動制御回路２は、第１系統のステータ３１による回転体３７の操作量と第２系統のステータ３２による回転体３７の操作量が相違するように第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータ駆動制御装置及びモータユニットに関する。

従来、高精度な位置決めが可能なモータとして、ステッピングモータやサーボモータが知られている。一方、従来のブラシレスモータは、ステッピングモータのように位置（角度）を保持する機能が無いため、安定して低速で運転することは困難であった。

また、複数の巻線組を有したブラシレスモータにおいて、それぞれの巻線組に対して供給される電力を制御し、各巻線組を協働させて動作させる技術が知られている（特許文献１，２参照）。

特許第５３２７０４５号公報 特許第３７３８６８５号公報

本願発明者は、例えば、特許文献１および特許文献２に示されるような複数の巻線組を有するブラシレスモータを用いて、それぞれの巻線組に対して供給される電力を制御することにより、ステッピングモータやサーボモータのような高精度な位置決めを可能にすることを検討した。

具体的には、本願発明者は、上述した複数の巻線組を有するブラシレスモータにおいて、角度検出装置（エンコーダ）によるモータの角度検出結果と目標角度（目標位置）との誤差を小さくするようにフィードバック制御を行うことによって、目標位置でモータを停止させることを検討した。

しかしながら、単にフィードバック制御を用いる方法では、微小な角度誤差や振動が発生してしまうことが明らかとなった。具体的には、ブラシレスモータが目標位置（目標角度）より行き過ぎたり、戻り過ぎたりしてブラシレスモータが振動してしまうため、安定してモータを駆動することが困難であった。

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、ブラシレスモータによる高精度な位置決めを可能にすることを目的とする。

本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、回転体と、前記回転体を共有し、前記回転体に対して互いに異なる位置に配置された第１系統のステータおよび第２系統のステータとを有するモータを駆動するための装置であって、第１駆動制御信号に基づいて、前記第１系統のステータのコイルを駆動する第１駆動回路と、前記第１駆動制御信号と異なる第２駆動制御信号に基づいて、前記第２系統のステータのコイルを駆動する第２駆動回路と、前記モータの動作の目標状態を指示する駆動指令信号と、前記モータの動作状態の検出結果とに基づいて、前記モータを前記駆動指令信号で指定された動作状態にする、前記第１駆動制御信号と前記第２駆動制御信号とを生成し、前記第１駆動制御信号を前記第１駆動回路に供給するとともに前記第２駆動制御信号を前記第２駆動回路に供給する駆動制御回路と、を備え、前記第１駆動制御信号によって前記第１系統のステータが前記回転体を操作する操作量と前記第２駆動制御信号によって前記第２系統のステータが前記回転体を操作する操作量とが相違することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、ブラシレスモータによる高精度な位置決めが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るモータ駆動制御装置を備えたモータユニットの構成を示す図である。 モータの構造を概略的に示す断面図である。 モータにおけるコイルの結線例を示す図である。 実施の形態１に係る駆動制御回路の構成を示す図である。 第１系統のステータおよび第２系統のステータによってロータに発生するトルクを説明するための図である。 第１系統のステータおよび第２系統のステータによってロータに発生するトルクを説明するための図である。 第１系統のステータおよび第２系統のステータによってロータに発生するトルクを説明するための図である。 実施の形態２に係る駆動制御回路の構成を示す図である。 実施の形態３に係る駆動制御回路の構成を示す図である。 実施の形態１～３に係るモータ駆動制御装置の適用例としての飛行装置の一例を示す図である。 実施の形態１～３に係るモータ駆動制御装置の別の適用例としてのリニアモータの一例を示す図である。 実施の形態１～３に係るモータ駆動制御装置によって駆動可能なモータの別の一例を示す図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置（１，１Ａ～１Ｃ）は、回転体（３７）と、前記回転体を共有し、前記回転体に対して互いに異なる位置に配置された第１系統のステータ（３１）および第２系統のステータ（３２）とを有するモータ（３０，３０Ｄ）を駆動するための装置である。本モータ駆動制御装置は、第１駆動制御信号（Ｓｄ１）に基づいて、前記第１系統のステータのコイル（３４）を駆動する第１駆動回路（５）と、前記第１駆動制御信号と異なる第２駆動制御信号（Ｓｄ２）に基づいて、前記第２系統のステータのコイル（３４）を駆動する第２駆動回路（６）と、前記モータの動作の目標状態を指示する駆動指令信号（Ｓｃ）と、前記モータの動作状態の検出結果（Ｓｔ）とに基づいて、前記モータを前記駆動指令信号で指定された動作状態にする、前記第１駆動制御信号および前記第２駆動制御信号を生成し、前記第１駆動制御信号を前記第１駆動回路に供給するとともに前記第２駆動制御信号を前記第２駆動回路に供給する駆動制御回路（２，２Ａ～２Ｃ）と、を備え、前記第１駆動制御信号によって前記第１系統のステータが前記回転体を操作する操作量と前記第２駆動制御信号によって前記第２系統のステータが前記回転体を操作する操作量とが相違することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記第１系統のステータが発生させる第１トルク（Ｔ１）と、前記第２系統のステータが発生させる第２トルク（Ｔ２）とは、位相が互いに相違してもよい。

〔３〕上記〔１〕または〔２〕に記載のモータ駆動制御装置（１Ａ，１Ｂ）において、前記駆動制御回路（２Ａ，２Ｂ）は、前記駆動指令信号と前記モータの動作状態の検出結果とに基づいて、前記モータの動作状態のずれ量（ΔＤ，ΔＲ）を算出する誤差算出部（１１Ａ，１１Ｂ）と、前記ずれ量を小さくするフィードバック制御量（Ｃｆｂ）を算出するフィードバック制御部（１２Ａ，１２Ｂ）と、オフセット値（Ｃｏｆ）を出力するオフセット付与部（１３Ａ，１３Ｂ）と、前記フィードバック制御量および前記オフセット値に基づいて第１制御量（Ｃ１）および第２制御量（Ｃ２）を生成する制御量算出部（１４Ａ，１４Ｂ）と、前記第１制御量に基づいて前記第１駆動制御信号を生成する第１信号生成部（１５）と、前記第２制御量に基づいて前記第２駆動制御信号を生成する第２信号生成部（１６）と、を有し、前記制御量算出部は、前記オフセット値に基づいて、前記第１制御量と前記第２制御量とを相違させてもよい。

〔４〕上記〔３〕に記載のモータ駆動制御装置（１Ａ，１Ｂ）において、前記制御量算出部（１４，１４Ｂ）は、前記フィードバック制御量（Ｃｆｂ）に応じた前記第１制御量（Ｃ１）を出力し、前記フィードバック制御量（Ｃｆｂ）と前記オフセット値（Ｃｏｆ）とを加算した値に応じた前記第２制御量（Ｃ２）を出力してもよい。

〔５〕上記〔１〕または〔２〕に記載のモータ駆動制御装置（１Ｃ）において、前記駆動制御回路（２Ｃ）は、前記駆動指令信号（Ｓｃ）と前記モータの動作状態の検出結果（Ｓｔ）とに基づいて、前記モータの動作状態のずれ量（ΔＤ）を算出する誤差算出部（１１Ｃ）と、前記ずれ量を小さくするフィードバック制御量（Ｃｆｂ）を算出するフィードバック制御部（１２Ｃ）と、前記駆動指令信号によって指定された値に応じた第１フィードフォワード制御量（Ｃｆｆ１）および第２フィードフォワード制御量（Ｃｆｆ２）を算出するフィードフォワード制御部（１８）と、オフセット値（Ｃｏｆ）を出力するオフセット付与部（１３Ｃ）と、前記フィードバック制御量および前記第１フィードフォワード制御量に基づいて第１制御量（Ｃ１）を生成し、前記フィードバック制御量および前記第２フィードフォワード制御量に基づいて第２制御量（Ｃ２）を生成する制御量算出部（１４Ｃ）と、前記第１制御量に基づいて前記第１駆動制御信号（Ｓｄ１）を生成する第１信号生成部（１５）と、前記第２制御量に基づいて前記第２駆動制御信号（Ｓｄ２）を生成する第２信号生成部（１６）とを有し、前記フィードフォワード制御部は、前記オフセット値に基づいて、前記第１フィードフォワード制御量と前記第２フィードフォワード制御量とを相違させてもよい。

〔６〕上記〔５〕に記載のモータ駆動制御装置（１Ｃ）において、前記フィードフォワード制御部（１８）は、前記駆動指令信号（Ｓｃ）によって指定された値に応じた前記第１フィードフォワード制御量（Ｃｆｆ１）を出力し、前記駆動指令信号（Ｓｃ）によって指定された値と前記オフセット値（Ｃｏｆ）を加算した値に応じた前記第２フィードフォワード制御量（Ｃｆｆ２）を出力してもよい。

〔７〕上記〔３〕乃至〔６〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置（１Ａ，１Ｂ）において、前記駆動指令信号は、前記モータの目標回転位置を指示し、前記モータの動作状態の検出結果は、前記モータの回転位置の検出結果であってもよい。

〔８〕上記〔３〕乃至〔６〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置（１Ｂ）において、前記駆動指令信号（Ｓｃ）は、前記モータの目標回転速度を指示し、前記モータの動作状態の検出結果は、前記モータの回転速度の検出結果であってもよい。

〔９〕上記〔８〕に記載のモータ駆動制御装置（１Ａ～１Ｃ）において、前記オフセット付与部（１３Ａ～１３Ｃ）は、前記モータの動作状態の目標状態からのずれに基づいて、前記オフセット値（Ｃｏｆ）を算出してもよい。

〔１０〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット（１００Ａ～１００Ｃ）は、上記〔１〕乃至〔９〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置（１Ａ～１Ｃ）と、前記モータ（３０，３０Ｄ）とを備えることを特徴とする。

〔１１〕上記〔１０〕に記載のモータユニットにおいて、前記モータ（３０Ｄ）は、前記回転体としての第１ロータ（３７＿１）および第２ロータ（３７＿２）を有し、前記第１ロータと前記第２ロータとは、同軸に連結されていてもよい。

〔１２〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ（３０，３０Ｄ）は、回転体（３７）と、前記回転体を共有し、前記回転体に対して互いに異なる位置に配置された第１のステータ（３１）および第２のステータ（３２）と、を有し、前記第１のステータが発生させるトルクと前記第２のステータが発生させるトルクとは、位相が互いに相違することを特徴とする。

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

≪モータ駆動制御装置の概要≫

図１は、本発明の一実施の形態に係るモータ駆動制御装置１を備えたモータユニット１００の構成を示す図である。

図１に示されるモータユニット１００は、モータ３０と、モータ３０の動作状態を検出するセンサ装置２０と、モータ３０を駆動するモータ駆動制御装置１とを備えている。

モータ３０は、回転体としてのロータ３７と、ロータ３７を共有する第１系統のステータ３１および第２系統のステータ３２とを有する。具体的には、モータ３０は、ブラシレスＤＣモータであって、例えば、個別に制御可能な２系統のステータ３１，３２を備えた１０極１２スロットの３相ブラシレスＤＣモータである。なお、モータ３０の極数および相数は特に制限されない。

図２は、モータ３０の構造を概略的に示す断面図である。図３は、モータ３０におけるコイルの結線例を示す図である。

図２に示すように、モータ３０は、回転体としての円柱状のロータ３７と、第１系統のステータ３１と、第２系統のステータ３２とを有する。モータ３０は、例えば、外側がステータとなり内側がロータとなるインナロータ型のブラシレスＤＣモータである。

ステータ３１，３２は、例えば、円筒状のステータコア３００から径方向に突出する極歯（ティース）３３にコイル（巻線）３４が巻回されることによって形成されている。ステータコア３００は、例えば、電磁鋼板等の導電体により形成されている。

図２に示すように、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２とは、ロータ３７を囲む形態で、交互に配置されている。具体的には、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２とは、電気角が３０度ずれるように、ロータ３７の周方向に交互に並んで配置されている。

モータ３０において、第１系統のステータ３１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相のコイル３４を有し、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相のコイル３４は、互いにＹ結線によって接続されている。同様に、第２系統のステータ３２は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ３相のコイル３４を有し、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ３相のコイル３４は、互いにＹ結線によって接続されている。また、図３に示すように、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２とは、互いのＵ相コイル同士、Ｖ相のコイル同士、およびＷ相のコイル同士が並んで配置されている。

なお、モータ３０は、内側がステータとなり外側がロータとなるアウタロータ型のブラシレスＤＣモータのステータであってもよい。

モータ３０の周囲には、モータの動作状態を検出するためのセンサ装置２０が設けられている。センサ装置２０としては、後述するように、モータ３０のロータ３７の回転位置（回転角度）を検出する角度エンコーダや、モータ３０の回転速度を検出するホール素子に加えて、モータ３０に流れる電流を検出する電流検出器等を含んでいてもよい。

モータ駆動制御装置１は、モータ３０の回転を制御するための装置である。モータ駆動制御装置１は、例えば、モータ３０の第１系統のステータ３１のコイル３４と第２系統のステータ３２のコイル３４に周期的に矩形波状の駆動電流を流してモータ３０（ロータ３７）を回転させる。
なお、本発明の実施の形態では、一例として駆動電流が矩形波状であるものとして説明するが、駆動電流は正弦波状や三角波状、のこぎり波状等であってもよく、駆動電流の波形は特に制限されない。

図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、駆動制御回路２、第１駆動回路５、および第２駆動回路６を有している。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

第１駆動回路５は、駆動制御回路２から出力される第１駆動制御信号Ｓｄ１に基づいて、第１系統のステータ３１のコイル３４を駆動する回路である。第２駆動回路６は、駆動制御回路２から出力される第２駆動制御信号Ｓｄ２に基づいて、第２系統のステータ３２のコイル３４を駆動する回路である。

第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。

第１駆動回路５は、入力された第１駆動制御信号Ｓｄ１に基づいて、モータ３０の第１ステータ３１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相に対応する各コイル３４に通電する。第１駆動回路５は、例えば、インバータ回路を含んで構成されている。より具体的には、第１駆動回路５は、直流電源の両端に設けられた２つのスイッチ素子（例えば、トランジスタ）の直列回路の対が、第１ステータ３１の各相（Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相）に対してそれぞれ配置されたＨブリッジ回路を含んで構成されている。Ｈブリッジ回路を構成するスイッチ素子同士の接続点に、モータ３０の各相の端子が接続されている。

例えば、第１駆動回路５に第１駆動制御信号Ｓｄ１としてのＰＷＭ信号が入力されたとき、当該ＰＷＭ信号に応じて第１駆動回路５を構成する各スイッチ素子のオン／オフが切り替えられることにより、モータ３０の第１系統のステータ３１の各相のコイル３４に直流電源から電力が供給され、第１系統のステータ３１が励磁される。

第２駆動回路６は、入力された第２駆動制御信号Ｓｄ２に基づいて、モータ３０の第２ステータ３２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相に対応する各コイル３４に通電する。第２駆動回路６は、例えば、第１駆動回路５と同様に、直流電源の両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対が、第２ステータ３２の各相（Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相）に対してそれぞれ配置されたＨブリッジ回路を含んで構成されている。

例えば、第２駆動回路６に第２駆動制御信号Ｓｄ２としてのＰＷＭ信号が入力されたとき、当該ＰＷＭ信号に応じて第２駆動回路６を構成する各スイッチ素子のオン／オフが切り替えられることにより、モータ３０の第２系統のステータ３２の各相のコイル３４に直流電源から電力が供給され、第２系統のステータ３２が励磁される。

また、第１駆動回路および第２駆動回路は、例えば、図示されない転流センサまたはセンサレス転流信号によって、一定方向のトルクを発生するように励磁状態を切り替え可能に構成されている。

なお、第１駆動回路５および第２駆動回路６は、入力された第１駆動制御信号Ｓｄ１または第２駆動制御信号Ｓｄ２に基づいてインバータ回路（Ｈブリッジ回路）を駆動するプリドライブ回路（不図示）を有していてもよい。プリドライブ回路は、入力された第１駆動制御信号Ｓｄ１または第２駆動制御信号Ｓｄ２を、インバータ回路（Ｈブリッジ回路）を構成する各スイッチ素子（トランジスタ）が駆動可能な電力レベルの信号に変換して、各スイッチ素子を駆動する回路である。

駆動制御回路２は、例えば、モータ駆動制御装置１の外部（例えば上位装置）から入力された指令と、モータ３０の近傍に設けられたセンサ装置２０によって検出されたモータ３０の動作状態の検出結果とに基づいて、モータ３０の駆動を制御する回路である。

駆動制御回路２は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ、およびフラッシュメモリ等の各種記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、クロック発生回路、および入出力インターフェース回路等の周辺回路とがバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置であり、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。

図１に示すように、駆動制御回路２は、モータ３０の駆動を制御するための機能ブロックとして、制御部３と状態監視部４を有している。制御部３および状態監視部４は、例えば、上述したプログラム処理装置においてＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行し、その処理結果に基づいて周辺回路を制御することによって、実現される。

状態監視部４は、センサ装置２０によるモータ３０の動作状態の検出結果に基づいて、モータ３０の動作状態を示す状態検出信号Ｓｔを生成する。制御部３は、外部から入力される、モータ３０の動作の目標状態を指示する駆動指令信号Ｓｃと、状態監視部４によって生成された状態検出信号Ｓｔとに基づいて、モータ３０が駆動指令信号Ｓｃで指定された動作状態になるように、第１駆動制御信号Ｓｄ１（例えばＰＷＭ信号）を生成して第１駆動回路５に供給するとともに第２駆動制御信号Ｓｄ２（例えばＰＷＭ信号）を生成して第２駆動回路６に供給する。

駆動制御回路２は、モータ３０を安定して動作させるために、第１系統のステータ３１によるロータ３７に対する操作量と第２系統のステータ３２によるロータ３７に対する操作量とが相違するように、第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成してモータ３０を駆動する。これにより、特に、モータ３０を所望の回転位置で停止させる場合やモータ３０を低速で運転させる場合において、モータ３０の動作の安定性を向上させることが可能となる。以下、駆動制御回路２について、幾つか実施の形態を例示して、駆動制御回路２の具体的な構成および動作について説明する。

≪実施の形態１≫
図４は、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａの構成を示す図である。

図４には、外部から指定された所望の回転位置（回転角度）でモータ３０が停止するように制御する角度制御機能を備えたモータ駆動制御装置１Ａおよびモータユニット１００Ａを実現するための駆動制御回路２Ａの構成例が示されている。

図４において、センサ装置２０Ａは、モータ３０の回転角度を検出する角度エンコーダである。以下、センサ装置２０Ａを「角度エンコーダ２０Ａ」とも称する。角度エンコーダ２０Ａは、モータ３０（ロータ３７）の回転角度（回転位置）に応じた信号を出力する。角度エンコーダ２０Ａは、インクリメンタル形のエンコーダであってもよいし、アブソリュート型のエンコーダであってもよく、角度エンコーダ２０Ａの構成および検出方式は特に制限されない。

駆動制御回路２Ａには、駆動指令信号Ｓｃとして、モータ３０の回転角度（回転位置）を指定する角度指令信号が、外部（例えば上位装置）から入力される。角度指令信号は、モータ３０の目標となる回転角度（目標回転角度）の情報を含んでいる。本実施の形態では、駆動指令信号Ｓｃを「角度指令信号Ｓｃ」とも称する。

駆動制御回路２Ａは、制御部３として、誤差算出部１１Ａ、フィードバック制御部１２Ａ、オフセット付与部１３Ａ、制御量算出部１４Ａ、第１信号生成部１５、および第２信号生成部１６を有し、状態監視部として回転位置検出部４Ａを有する。

上述したように、駆動制御回路２Ａは、例えば、マイクロコントローラ等のプログラム処理装置であり、駆動制御回路２Ａを構成する各機能ブロックは、例えば、上述したプログラム処理装置においてＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行し、その処理結果に基づいて周辺回路を制御することによって、実現される。

回転位置検出部４Ａは、角度エンコーダ２０Ａから出力された信号に基づいて、状態検出信号Ｓｔとしての、モータ３０（ロータ３７）の回転角度（回転位置）を示す回転角度信号を生成する。本実施の形態では、状態検出信号Ｓｔを「回転角度信号Ｓｔ」とも称する。

誤差算出部１１Ａは、駆動指令信号Ｓｃと状態検出信号Ｓｔとに基づいて、駆動指令信号Ｓｃで指定されたモータ３０の動作状態と状態検出信号Ｓｔによって示されるモータ３０の動作状態とのずれを表す誤差ΔＤを算出する。具体的に、誤差算出部１１Ａは、駆動指令信号としての角度指令信号Ｓｃによって指定されたモータ３０の目標回転角度（Ｓｃ）と、回転角度信号Ｓｔによって示されるモータ３０の実際の回転角度（Ｓｔ）との差を算出し、誤差ΔＤ（＝Ｓｃ－Ｓｔ）として出力する。

フィードバック制御部１２Ａは、誤差算出部１１Ａによって算出された誤差ΔＤを小さくするための制御量（以下、「フィードバック制御量」とも称する。）Ｃｆｂを算出する機能部である。例えば、フィードバック制御部１２Ａは、ＰＩ制御演算あるいはＰＩＤ制御演算によって誤差ΔＤがゼロになるようにフィードバック制御量Ｃｆｂを算出し、出力する。

オフセット付与部１３Ａは、オフセット値Ｃｏｆを出力する機能部である。
ここで、オフセット値Ｃｏｆとは、第１駆動回路５に対する第１制御量Ｃ１と第２駆動回路６に対する第２制御量Ｃ２とを互いに相違させるための値である。

制御量算出部１４Ａは、フィードバック制御部１２Ａによって算出されたフィードバック制御量Ｃｆｂおよびオフセット付与部１３Ａから出力されたオフセット値Ｃｏｆに基づいて、第１系統のステータ３１に対するトルク指令値としての第１駆動制御信号Ｓｄ１を生成するための第１制御量Ｃ１と、第２系統のステータ３２に対するトルク指令値としての第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成するための第２制御量とを生成する機能部である。

制御量算出部１４Ａは、オフセット値Ｃｏｆに基づいて、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２とを相違させる。例えば、制御量算出部１４Ａは、フィードバック制御量Ｃｆｂを第１制御量Ｃ１として出力し、フィードバック制御量Ｃｆｂとオフセット値Ｃｏｆとを加算した値を第２制御量Ｃ２として出力する。

第１信号生成部１５は、制御量算出部１４Ａから出力された第１制御量Ｃ１に基づいて、第１駆動制御信号Ｓｄ１を生成する機能部である。第２信号生成部１６は、制御量算出部１４Ａから出力された第２制御量Ｃ２に基づいて、第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成する機能部である。

第１信号生成部１５は、例えば、制御量算出部１４Ａから出力された第１制御量Ｃ１に基づいて、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相のＰＷＭ信号のデューティ比を算出し、算出したデューティ比を有する３相のＰＷＭ信号を生成して、第１駆動制御信号Ｓｄ１として出力する。第１駆動制御信号Ｓｄ１は、第１系統のステータ３１に対するトルク指令値として第１駆動回路５に入力される。

同様に、第２信号生成部１６は、例えば、制御量算出部１４Ａから出力された第２制御量Ｃ２に基づいて、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相のＰＷＭ信号のデューティ比を算出し、算出したデューティ比を有する３相のＰＷＭ信号を生成して、第２駆動制御信号Ｓｄ２として出力する。第２駆動制御信号Ｓｄ２は、第２系統のステータ３２に対するトルク指令値として第２駆動回路６に入力される。

次に、実施の形態１に係るモータ３０の動作原理について、図を用いて説明する。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、モータ３０において、第１系統のステータ３１および第２系統のステータ３２がロータ３７に発生させるトルクを説明するための図である。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃにおいて、横軸はモータ３０（ロータ３７）の回転角度〔°〕を表し、縦軸はトルク〔Ｎ・ｍ〕を表している。図５Ａには、一例として、モータ３０（ロータ３７）に外部負荷（外部トルクＴｏ＝０．２〔Ｎ・ｍ〕）が加わっている場合に、第１系統のステータ３１によってロータ３７に発生するトルクＴ１と、第２系統のステータ３２によってロータ３７に発生するトルクＴ２とが示されている。図５Ｂには、図５Ａのグラフにおいて第２系統側のトルクＴ２の極性を反転させたときのグラフが示されている。図５Ｃには、図５Ｂのグラフの領域５０１が拡大して示されている。

実施の形態１に係るモータ駆動制御装置１Ａにおいて、例えば、上位装置から回転角度の目標値（目標回転角度）を指示する角度指令信号Ｓｃが駆動制御回路２に入力された場合、制御部３Ａが、目標回転角度と角度エンコーダ２０Ａによって計測されたモータ３０の実際の回転角度との誤差ΔＤが小さくなるように第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成し、第１駆動回路５と第２駆動回路６にそれぞれ供給する。第１駆動回路５および第２駆動回路６は、入力された第１駆動制御信号Ｓｄ１または第２駆動制御信号Ｓｄ２にしたがって、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２を駆動することにより、モータ３０の回転角度が目標回転角度に一致するようにロータ３７を回転させる。

モータ３０の回転角度が目標回転角度に一致したとき、制御部３は、モータ３０を目標回転角度で静止させるため、第１系統のステータ３１によってロータ３７に発生するトルクＴ１と第２系統のステータ３２によってロータ３７に発生するトルクＴ２とを合成した平均トルクＴａが、ロータ３７に加わっている外部負荷によるトルク（外部トルク）Ｔｏと釣り合うように、第１駆動制御信号Ｓｄ１と第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成する。

例えば、図５Ａに示すように、制御部３は、第１系統のステータ３１のトルクＴ１と第２系統のステータ３２のトルクＴ２が互いに方向が逆であり、トルクＴ１とトルクＴ２との差分が外部トルクＴｏの大きさと等しくなるように、第１駆動回路５および第２駆動回路６に対するトルク指令値としての第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２を生成する。

このとき、上述したように、第１系統のステータ３１に対する第１制御量Ｃ１と第２系統のステータ３２に対する第２制御量Ｃ２は、共に、モータ３０の目標回転角度と実際の回転角度との誤差ΔＤ（フィードバック制御量Ｃｆｂ）に応じて変化する値である。その一方で、第２制御量Ｃ２は、フィードバック制御量Ｃｆｂにオフセット値Ｃｏｆが加算された値であり、第１制御量Ｃ１とは異なる値となっている。

そのため、第１制御量Ｃ１に基づいて生成される第１駆動制御信号Ｓｄ１と第２制御量Ｃ２に基づいて生成される第２駆動制御信号Ｓｄ２は、互いに異なるトルク指令値となって、第１系統側の第１駆動回路５と第２系統側の第２駆動回路６にそれぞれ供給される。

その結果、図５Ａに示すように、第１系統のステータ３１によるロータ３７のトルクＴ１（操作量）と第２系統のステータ３１によるロータ３７のトルクＴ２（操作量）とは、オフセット値Ｃｏｆに相当するトルク差ΔＴが生じる。このオフセット値Ｃｏｆに相当するトルク差ΔＴが、モータ３０を目標回転角度で停止させるときの安定性を向上させる。

ここで、本実施の形態に係る駆動制御回路２Ａによるモータ制御の比較例として、回転角度のフィードバック制御のみによってモータ３０の回転角度を制御する場合を考える。 この場合、モータ３０の回転角度が目標回転角度に到達した時点で、ロータ３７に負荷が加わっていない場合には、外部トルクＴｏがゼロとなるので、第１系統のステータ３１および第２系統のステータ３２によってロータ３７に発生するトルクもゼロとなる。すなわち、モータ３０において、駆動制御回路２Ａが回転角度の誤差ΔＤとして検出可能な大きさの回転角度のずれが生じない限り、フィードバック制御が働かず、第１系統のステータ３１および第２系統のステータ３２によってロータ３７に発生するトルクはゼロとなる。

その一方で、何らかの原因で、モータ３０のロータ３７が回転位置にずれが生じ、駆動制御回路２Ａが回転角度の誤差ΔＤを検出した場合には、フィードバック制御が作動して、モータ３０のロータ３７を目標回転角度の位置まで引き戻す大きなトルクＴａを発生させることができる。

このように、単純な回転角度のフィードバック制御のみによってモータ３０を所望の回転角度で停止させる場合、駆動制御回路２Ａが回転角度の誤差ΔＤが検出できなければ、ロータ３７を目標回転角度で静止させるトルクが発現しない。その結果、モータ３０は、目標回転角度の付近でロータ３７が行ったり来たりすることを繰り返すことになり、目標回転角度で安定して静止できない可能性がある。

これに対し、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａは、第１駆動回路５と第２駆動回路６に対するトルク指令値の基礎となる第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２との間に、オフセット値Ｃｏｆに基づく差を持たせているので、モータ３０の回転角度が目標回転角度に到達した時点でロータ３７に負荷が加わっていない場合（外部トルクＴｏがゼロの場合）であっても、第１系統のステータ３１および第２系統のステータ３２によってロータ３７にトルクを発生させることができる。

このとき、外部トルクＴｏがゼロであるため、第１系統のステータ３１によるトルクＴ１と第２系統のステータ３２によるトルクＴ２とは互いに方向が反対で、且つ大きさが等しいトルクとなり、ロータ３７から外部に出力されるトルク（外部トルクＴｏと釣り合うように発現するトルク）はゼロとなる。

これにより、単純な回転角度のフィードバック制御のみによってモータ３０を目標回転角度で停止させた場合のように、ロータ３７が目標回転角度の付近で行ったり来たりすることを繰り返すことはなく、ロータ３７を目標回転角度で安定して静止させることが可能となる。以下、この原理について更に詳細に説明する。

一般的に、ブラシレスモータのトルクにはトルクリップルが生じる。すなわち、歪の無い誘起電圧を有する理想的なブラシレスモータを完全な正弦波で駆動しない限り、ブラシレスモータは、ロータの回転位置によってロータに発生するトルクの値が変動する。例えば、図５Ａに示すように、第１系統のステータ３１のトルクＴ１は、第１駆動回路５に対する第１制御量Ｃ１に相当するトルク指令値Ｔｔｇ１を基準として、ロータ３７の回転角度に依存して変動する特性となる。同様に、第２系統のステータ３２のトルクＴ２は、第２駆動回路６に対する第２制御量Ｃ２に相当するトルク指令値Ｔｔｇ２を基準として、ロータ３７の回転角度に依存して変動する特性となる。

また、図２および図３に示したように、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２とは、モータ３０内においてロータ３７の回転角度に対して互いに異なる位置に配置されているので、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第１系統のステータ３１のトルクＴ１と第２系統のステータ３２のトルクＴ２とは、位相（ロータ３７の回転角度に対する位相）が互いに相違する特性となる。

例えば、モータ３０のロータ３７が回転角度＝２２５の点Ｐで停止している場合を考える。この場合、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、点Ｐにおいて、第１系統のステータ３１のトルクＴ１と第２系統のステータ３２のトルクＴ２とは、大きさが同じ値で方向が逆であるため、釣り合っており、モータが外部に発生するトルクはゼロである。

この場合において、何等かの原因でロータ３７が点Ｐの位置から左右の何れかの方向にずれたとすると、第１系統のステータ３１のトルクＴ１と第２系統のステータ３２のトルクＴ２との間に差が生じるため、第１系統のステータ３１のトルクＴ１と第２系統のステータ３２のトルクＴ２とが一致するようにロータ３７が点Ｐの位置に戻る。すなわち、ロータ３７には、第１系統のステータ３１のトルクＴ１と第２系統のステータ３２のトルクＴ２との差に応じた保持トルクが発生し、この保持トルクによって、ロータ３７は点Ｐの位置に静止するように制御される。

この保持トルクは、上述したオフセット値Ｃｏｆに相当するトルク差ΔＴの二分の一の値にトルクリップル率を乗じた値となる。上述した回転角度のフィードバック制御が働かないような微小な回転角度のずれが生じた場合であっても、この保持トルクは発生するので、ロータ３７を目標回転角度で安定して静止させることが可能となる。

なお、この保持トルクは、図５Ｃに示すように、第１系統のステータ３１のトルクＴ１と第２系統のステータ３２のトルクＴ２との差に基づいて発生するので、この差が適切に生じるようにするために、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２を、モータ３０内においてロータ３７に対して互いに異なる位置に配置しておく必要がある。

以上、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａによれば、回転角度に係るフィードバック制御に基づく第１系統のステータ３１の制御量と第２系統のステータ３２の制御量（トルク指令値）の間にオフセット値Ｃｏｆに基づく差を設けているので、第１系統のステータ３１によるロータ３７に対する操作量と第２系統のステータ３２によるロータ３７に対する操作量とを相違させることができる。

これにより、モータが目標回転角度で指定された位置で停止している場合においても、ロータ３７に対して、第１系統のステータ３１によるトルクＴ１と第２系統のステータ３２によるトルクＴ２とを同時に生じさせることができる。その結果、回転角度に係るフィードバック制御が働かないような微小なロータの変動が生じた場合であっても、２つの位相の異なるトルクＴ１，Ｔ２のトルクの差に応じた力によってモータ３０を目標回転角度で指定された位置で静止させることができるので、ブラシレスモータによる高精度な位置決めが可能となる。

また、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａによれば、回転角度に係るフィードバック制御に基づく第１系統のステータ３１の第１制御量Ｃ１と第２系統のステータ３２の第２制御量Ｃ２の間にオフセット値Ｃｏｆに基づく差を設けているので、第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２としてのＰＷＭ信号のデューティ比によるトルクの微調整が容易となる。

一般に、無負荷状態のモータ（ブラシレスモータ）を静止あるいは低速回転させる場合、モータの駆動回路としてのインバータ回路（Ｈブリッジ回路）は、微小なトルクを高精度でロータに発生させる必要がある。

モータ制御において、インバータ回路は、入力された駆動制御信号としてのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてスイッチ素子のオン／オフを切り替えて、モータのコイルの通電を制御することにより、ロータに発生するトルクを調整している。
しかしながら、ＰＷＭ信号のデューティ比が小さい範囲では、Ｈブリッジ回路を構成するスイッチ素子としてのＭＯＳトランジスタの特性のばらつきやＨブリッジ回路の貫通保護のために設定されるデッドタイムにより、インバータ回路は、入力されたＰＷＭ信号のデューティ比に応じた適切なコイルの通電切替を行うことができず、高精度なトルクの調整が困難な場合が多い。

これに対し、本実施の形態に係る駆動制御回路２Ａによれば、第１系統のステータ３１の第１制御量Ｃ１と第２系統のステータ３２の第２制御量Ｃ２の間にオフセット値Ｃｏｆに基づく差を設けているので、単に第１駆動制御信号Ｓｄ１または第２駆動制御信号Ｓｄ２のデューティ比に比例したトルクを発生させるのではない。すなわち、本実施の形態に係る駆動制御回路２Ａによれば、第１駆動制御信号Ｓｄ１に基づくトルクＴ１と第２駆動制御信号Ｓｄ２に基づくトルクＴ２とのトルク差によってロータ３７の出力トルクを発生させるので、ロータ３７に微小なトルクを発生させるために、第１駆動制御信号Ｓｄ１および第２駆動制御信号Ｓｄ２のデューティ比を小さくする必要がない。
したがって、駆動制御回路２Ａによれば、Ｈブリッジ回路を構成するスイッチ素子としてのＭＯＳトランジスタの特性のばらつきやＨブリッジ回路のデッドタイムによらず、高精度なトルクの調整が可能となる。

なお、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａにおいて、オフセット付与部１３Ａは、モータ３０の動作状態の目標状態からのずれに基づいて、オフセット値Ｃｏｆを算出してもよい。例えば、オフセット付与部１３Ａは、モータ３０の実際の回転角度と目標回転角度との差が小さい程、オフセット値Ｃｏｆが大きくなるように、オフセット値Ｃｏｆを算出してもよい。

これによれば、モータ３０の回転角度が目標回転角度から大きく離れている場合には、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２によって同一方向にトルクを発生させて、速やかにロータ３７の回転角度を目標回転角度に速やか近づけることが可能となる。また、モータ３０の回転角度が目標回転角度に近づいた場合には、第１系統のステータ３１によるトルクＴ１と第２系統のステータ３２によるトルクＴ２との差によって、ロータ３７を目標回転角度で安定して静止させることが可能となる。

また、第１系統のステータ３１の第１制御量Ｃ１と第２系統のステータ３２の第２制御量Ｃ２の間にオフセット値Ｃｏｆに基づく差を設けているので、静止あるいは低速回転中であっても、それぞれのステータに対して電流が印加され続けた状態となる。そのため、静止あるいは低速回転から、通常の回転状態に切り替える際に、過剰な始動電流を流す必要がなく、円滑な起動が可能となる。

また、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２とを設け、それぞれを個別に駆動させることができるので、第１系統のステータと第２系統のステータの何れか一方が破損した場合であっても、一方のステータを用いてモータを駆動することが可能となるので、モータに冗長性を持たせることができる。

実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａにおいて、フィードバック制御量Ｃｆｂとオフセット値Ｃｏｆとを加算した値を第２制御量Ｃ２として出力しているが、これに限られない。例えば、フィードバック制御量Ｃｆｂとオフセット値Ｃｏｆとを加算した値を第１制御量Ｃ１として出力してもよい。また、オフセット値を複数有し、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２の両方を、オフセット値が加算された値として出力してもよい。また、フィードバック制御量Ｃｆｂとオフセット値Ｃｏｆとを加算した値を第１制御量Ｃ１として出力し、フィードバック制御量Ｃｆｂとオフセット値Ｃｏｆとを減算した値を第１制御量Ｃ２として出力してもよい。

≪実施の形態２≫
図６は、実施の形態２に係る駆動制御回路２Ｂの構成を示す図である。
図６には、外部から指定された所望の回転速度でモータ３０が回転するように制御する速度制御機能を備えたモータ駆動制御装置１Ｂおよびモータユニット１００Ｂを実現するための駆動制御回路２Ｂの構成例が示されている。

図６において、センサ装置２０Ｂは、モータ３０のロータ３７の回転に応じた検出信号を生成する。センサ装置２０Ｂは、例えば、ホール（ＨＡＬＬ）素子である。以下、センサ装置２０Ｂを「ホール素子２０Ｂ」とも称する。
なお、センサ装置２０Ｂとして、感度の高いロータリーエンコーダやタコジェネレータ等の装置を用いることにより、駆動精度を更に向上させることが可能となる。

ホール素子２０Ｂは、モータ３０の第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２にそれぞれ対応して設けられている。ホール素子２０Ｂは、それぞれ、ロータ３７の磁極を検出し、ロータ３７の回転に応じて電圧が変化するホール信号を出力する。

駆動制御回路２Ｂには、駆動指令信号Ｓｃとして、モータ３０の回転速度（回転数）を指定する速度指令信号が、外部（例えば上位装置）から入力される。速度指令信号は、モータ３０の目標となる回転速度（目標回転速度）の情報を含んでいる。本実施の形態では、駆動指令信号Ｓｃを「速度指令信号Ｓｃ」とも称する。

駆動制御回路２Ｂは、制御部３Ｂとして、誤差算出部１１Ｂ、フィードバック制御部１２Ｂ、オフセット付与部１３Ｂ、制御量算出部１４Ｂ、第１信号生成部１５、および第２信号生成部１６を有し、状態監視部として回転速度検出部４Ｂを有する。

上述したように、駆動制御回路２Ｂは、例えば、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａと同様に、マイクロコントローラ等のプログラム処理装置である。駆動制御回路２Ｂを構成する上述した各機能ブロックは、例えば、上述したプログラム処理装置においてＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行し、その処理結果に基づいて周辺回路を制御することによって、実現される。

回転速度検出部４Ｂは、ホール素子２０Ｂから出力された信号に基づいて、状態検出信号Ｓｔとしての、モータ３０（ロータ３７）の回転速度（回転数）を示す回転速度信号を生成する。本実施の形態では、状態検出信号Ｓｔを「回転角度信号Ｓｔ」とも称する。

誤差算出部１１Ｂは、駆動指令信号としての速度指令信号Ｓｃによって指定されたモータ３０の目標回転速度（Ｓｃ）と、回転速度信号Ｓｔによって示されるモータ３０の実際の回転速度（Ｓｔ）との差を算出し、誤差ΔＲ（＝Ｓｃ－Ｓｔ）として出力する。

フィードバック制御部１２Ｂは、誤差算出部１１Ｂによって算出された誤差ΔＲが小さくなるようするためのフィードバック制御量Ｃｆｂを算出する機能部である。例えば、フィードバック制御部１２Ｂは、ＰＩ制御演算によって誤差ΔＲがゼロになるようにフィードバック制御量Ｃｆｂを算出し、出力する。

オフセット付与部１３Ｂは、実施の形態１に係るオフセット付与部１３Ａと同様に、オフセット値Ｃｏｆを出力する。制御量算出部１４Ｂは、実施の形態１に係る制御量算出部１４Ａと同様に、フィードバック制御量Ｃｆｂを第１制御量Ｃ１として出力し、フィードバック制御量Ｃｆｂとオフセット値Ｃｏｆとを加算した値を第２制御量Ｃ２として出力する。

第１信号生成部１５は、制御量算出部１４Ｂから出力された第１制御量Ｃ１に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、第１駆動制御信号Ｓｄ１として第１駆動回路５に供給する。第２信号生成部１６は、制御量算出部１４Ｂから出力された第２制御量Ｃ２に応じたトルク指令値を生成し、第２駆動制御信号Ｓｄ２として第２駆動回路６に供給する。

上述の構成を有する駆動制御回路２Ｂによれば、回転速度に係るフィードバック制御に基づく第１系統のステータ３１の第１制御量Ｃ１と第２系統のステータ３２の第２制御量Ｃ２の間にオフセット値Ｃｏｆに基づく差を設けているので、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａと同様に、トルクの微調整が容易となる。

すなわち、駆動制御回路２Ｂは、モータ３０を低速度で回転させるために微小なトルクを発生させる必要がある場合であっても、第１駆動制御信号Ｓｄ１に基づくトルクＴ１と第２駆動制御信号Ｓｄ２に基づくトルクＴ２とのトルク差によってロータ３７の出力トルクを発生させるので、Ｈブリッジ回路を構成するスイッチ素子としてのＭＯＳトランジスタの特性のばらつきやＨブリッジ回路のデッドタイムによらず、高精度なトルクの調整が可能となる。これにより、低い回転速度においても、モータ３０を安定して回転させることが可能となる。

なお、実施の形態２に係る駆動制御回路２Ｂにおいて、オフセット付与部１３Ｂは、モータ３０の回転速度と目標回転速度との差が小さい程、オフセット値が大きくなるようにオフセット値Ｃｏｆを算出してもよい。

これによれば、モータ３０の回転速度が目標回転速度から大きく離れている場合には、第１系統のステータ３１と第２系統のステータ３２によって同一方向にトルクを発生させて、速やかにロータ３７の回転速度を目標回転速度に速やか近づけることが可能となる。また、モータ３０の回転角度が目標回転速度に近づいた場合には、第１系統のステータ３１によるトルクＴ１と第２系統のステータ３２によるトルクＴ２との差によって、高精度なトルク制御を行うことにより、ロータ３７を目標回転速度で安定して回転させることが可能となる。

≪実施の形態３≫
図７は、実施の形態３に係る駆動制御回路２Ｃの構成を示す図である。

図７には、外部から指定された所望の回転位置（回転角度）でモータ３０が停止するように制御する角度制御機能を備えたモータ駆動制御装置１Ｃおよびモータユニット１００Ｃを実現するための駆動制御回路２Ｃの構成例が示されている。

実施の形態３に係る駆動制御回路２Ｃは、フィードバック制御に加えて、フィードフォワード制御を行う点において、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａと相違する。

具体的に、駆動制御回路２Ｃは、制御部３Ｃとして、誤差算出部１１Ｃ、フィードバック制御部１２Ｃ、オフセット付与部１３Ｃ、フィードフォワード制御部１８、制御量算出部１４Ｃ、第１信号生成部１５、および第２信号生成部１６を有し、状態監視部として回転位置検出部４Ａを有する。

駆動制御回路２Ｃは、例えば、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａと同様に、マイクロコントローラ等のプログラム処理装置である。駆動制御回路２Ｃを構成する上述した各機能ブロックは、例えば、上述したプログラム処理装置においてＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行し、その処理結果に基づいて周辺回路を制御することによって、実現される。

なお、実施の形態３に係る駆動制御回路２Ｃの構成要素のうち、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａと同様の構成要素については、説明を省略する。

フィードフォワード制御部１８は、駆動指令信号としての角度指令信号Ｓｃによって指定された目標回転角度に応じた第１フィードフォワード制御量Ｃｆｆ１および第２フィードフォワード制御量Ｃｆｆ２を算出する機能部である。り、ＰＤ制御演算が実行可能な制御装置によって実現することができる。

フィードフォワード制御部１８は、オフセット値Ｃｏｆに基づいて第１フィードフォワード制御量Ｃｆｆ１と第２フィードフォワード制御量Ｃｆｆ２とを相違させる。例えば、フィードフォワード制御部１８は、角度指令信号Ｓｃによって指定された目標回転角度に応じた第１フィードフォワード制御量Ｃｆｆ１を出力し、角度指令信号Ｓｃによって指定された目標回転角度とオフセット値Ｃｏｆとを加算した値Ｃｘに応じた第２フィードフォワード制御量Ｃｆｆ２を出力する。

制御量算出部１４Ｃは、フィードバック制御量Ｃｆｂと第１フィードフォワード制御量Ｃｆｆ１とに基づいて第１制御量Ｃ１を生成し、フィードバック制御量Ｃｆｂと第２フィードフォワード制御量Ｃｆｆ２とに基づいて第２制御量Ｃ２を生成する機能部である。

例えば、制御量算出部１４Ｃは、フィードバック制御量Ｃｆｂと第１フィードフォワード制御量Ｃｆｆ１とを加算した値を第１制御量Ｃ１として出力し、フィードバック制御量Ｃｆｂと第２フィードフォワード制御量Ｃｆｆ２とを加算した値を第２制御量Ｃ２として出力する。

上述の構成を有する駆動制御回路２Ｃによれば、フィードバック制御に加えてフィードフォワード制御も行うので、モータ３０の回転角度が目標回転角度から大きく離れている場合であっても、速やかに目標回転角度に到達させることが可能となる。

また、駆動制御回路２Ｃによれば、第１系統側のフィードフォワード制御量Ｃｆｆ１と第２系統側のフィードフォワード制御量Ｃｆｆ２とを設けることにより、フィードバック制御系のみを設けた場合に比べ、応答性を高めることができる。
なお、実施の形態３においては、フィードフォワード制御部に対してオフセットを付与しているが、これに限られない。例えば、誤差ΔＤに対してオフセットを付与する等、フィードバック制御系にオフセットを付与してもよい。また、制御量算出部１４Ｃに対してオフセットを付与し、フィードバック制御量Ｃｆｂと第１フィードフォワード制御量Ｃｆｆ１とを加算した値に、さらにオフセットを付与した値を第１制御量Ｃ１として出力してもよい。また、フィードバック制御量Ｃｆｂと第２フィードフォワード制御量Ｃｆｆ２とを加算した値に、さらにオフセットを付与した値を第２制御量Ｃ２として出力してもよい。あるいは、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２のそれぞれをオフセットが付与された値として出力をしてもよい。

なお、実施の形態３に係る駆動制御回路２Ｃにおいて、オフセット付与部１３Ｃは、実施の形態１に係る駆動制御回路２Ａと同様に、モータ３０の回転角度と目標回転角度との差が小さい程、オフセット値が大きくなるようにオフセット値Ｃｏｆを算出してもよい。

≪モータ駆動制御装置の適用例≫

次に、上述した実施の形態１，２，３に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃの適用例について説明する。

図８は、実施の形態１～３に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃの適用例としての飛行装置の一例を示す図である。

図８に示す飛行装置５０は、モータ５２によってプロペラ５１を回転させることにより、自律飛行が可能なマルチロータの回転翼機であり、所謂ドローンである。

飛行装置５０には撮像装置（カメラ）５４が搭載されている。撮像装置５４は、雲台５５によって支持されている。雲台５５は、撮像装置５４を飛行装置５０に支持するとともに、撮像装置５４の撮像方向（カメラの角度）を調整するための装置である。雲台５５は、撮像装置５４の角度を調整するための駆動源としてモータ３０を備えている。本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃは、雲台５５の撮像装置５４の角度を調整するモータ３０の駆動制御装置として適用することができる。

これによれば、飛行装置５０の飛行時に撮像装置５４が振動した場合であっても、迅速かつ適切な方向に撮像装置５４の角度を調整したり、撮像装置５４の角度を適切に停止させたりすることができるので、安定した撮影を実現することが可能となる。

なお、モータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃは、空撮用ドローン用途に限ることはなく、安定した停止や低速駆動を行う用途であれば、測距装置等などの別の装置に搭載されたモータの駆動制御装置として適用することができる。

図９は、実施の形態１～３に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃの別の適用例としてのリニアモータの一例を示す図である。

実施の形態１，２，３に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃは、上述した回動型のモータ３０だけではなく、例えば、図９に示すような直動型のモータの駆動制御装置として適用することも可能である。

図９に示すモータ６０は、例えば、第１系統のコイルと第２系統のコイルとが互いに隣接して配置されたリニアモータである。具体的には、モータ６０は、基板６１と、基板６１上に配置された、基板６１の面方向に移動可能なテーブル６４とを有する。テーブル６４の内部には、複数の磁石６３が、テーブル６４が延在する方向（テーブル６４の移動方向）に沿って極性が交互に異なるように並んで配置されている。

基板６１の表面には、第１ステータ３１および第２ステータ３２が、テーブル６４のマグネットと対向し、且つテーブル６４の移動方向に沿って交互に配置されている。

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃは、モータ６０の第１ステータ３１および第２ステータ３２のコイルを駆動する駆動制御装置として用いることができる。モータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃによって第１ステータ３１および第２ステータ３２の各コイルの通電を制御することにより、第１ステータ３１および第２ステータ３２から磁力を発生させ、その磁力とマグネットの磁力との反発力によってテーブル６４を移動させるリニアモータを実現することができる。また、モータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃによれば、移動するテーブル６４を任意の位置で安定して停止させたり、テーブル６４を低速で安定して移動させたりすることが可能となる。

なお、モータ６０において、第１系統のステータ３１のコイルと第２系統のステータ３２のコイルとは隣接して配置せずに、それぞれのコイルからの磁束が相殺されないように配置してもよい。また、図９には、モータ６０として、磁石６３を有するテーブル６４が移動する構造の直動型モータを例示したが、これに限られない。例えば、モータ６０は、テーブル６４の代わりに鉄心が移動する構造の直動型のモータであってもよい。

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態において、モータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃによる駆動対象のモータとして、一つのロータを共有する２系統のステータ３１，３２を備えたモータ３０を例示したが、これに限られない。以下、モータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃによる駆動対象のモータの別の一例について、図を用いて説明する。

図１０は、実施の形態１～３に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃによって駆動可能なモータの別の一例を示す図である。

図１０に示されるモータ３０Ｄは、２つのモータを有し、２つのモータのロータ同士が同軸に連結された構造を有している。具体的には、モータ３０Ｄは、第１モータ３５＿１と、第２モータ３５＿２と、カップリング装置７０と、センサ装置２０とを備えている。

第１モータ３５＿１は、ロータ３７＿１と、ロータ３７＿１の周囲を囲む形態で配置されたステータ３１Ｄとを有している。ロータ３７＿１は、例えば円柱状の回転可能な出力軸３８＿１と、出力軸３８＿１の外周面に固定された磁石３９＿１とを有する。ステータ３１Ｄは、コイル３４＿１と、コイル３４＿１が巻回されたステータコア３００＿１とを有する。

また、第２モータ３５＿２は、ロータ３７＿２と、ロータ３７＿２の周囲を囲む形態で配置されたステータ３２Ｄとを有している。ロータ３７＿２は、例えば円柱状の回転可能な出力軸３８＿２と、出力軸３８＿２の外周面に固定された磁石３９＿２とを有する。ステータ３２Ｄは、コイル３４＿２と、コイル３４＿２が巻回されたステータコア３００＿２とを有する。

第１モータ３５＿１の出力軸３８＿１の一端には、センサ装置２０としての角度エンコーダが接続されており、当該角度エンコーダは、出力軸３８＿１の回転角度を検出する。

カップリング装置７０は、第１モータ３５＿１と第２モータ３５＿２とを連結するための装置である。具体的に、カップリング装置７０は、第１モータ３５＿１の出力軸３８＿１と第２モータ３５＿２の出力軸３８＿２とが同軸、且つ出力軸３８＿１と出力軸３８＿２とが一体となって回動可能に、出力軸３８＿１と出力軸３８＿２を固定する。

なお、モータ３０Ｄでは、第１モータ３５＿１のトルクと第２モータ３５＿２のトルクの、出力軸３８＿１，３８＿２の回転角度に対する位相が互いに相違するように、ステータ３１Ｄ，３２Ｄが配置されている。

図１０に示すモータ３０Ｄによれば、第１モータ３５＿１と第２モータ３５＿２とを、一つの回転軸を有し、回転軸の回転角度に対する位相が互いに異なる２つのトルクを発生させる一つのモータを実現することができる。モータ３０Ｄを本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃに接続することにより、上述したモータ３０と同様に制御することが可能である。

このような構成とすることによって、複数のモータを同軸上に接続したうえで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１Ａ～１Ｃを接続するだけで、回転軸を停止あるいは低速駆動させることが可能となり、汎用性が高くなる。

なお、第１モータ３５＿１の出力軸３８＿１と第２モータ３５＿２の出力軸３８＿２とは、回転軸線が一致していればよく、必ずしもカップリング装置７０で接続されていなくてもよい。センサ装置２０としての角度エンコーダは、第１モータ３５＿１側にのみ設けられる場合に限られず、第１モータ３５＿１側および第２モータ３５＿２側の両側に設けられていてもよい。

１，１Ａ～１Ｃ…モータ駆動制御装置、２，２Ａ～２Ｃ…駆動制御回路、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…駆動制御回路、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…制御部、４…状態監視部、４Ａ…回転位置検出部、４Ｂ…回転速度検出部、５…第１駆動回路、６…第２駆動回路、１１Ａ～１１Ｃ…誤差算出部、１２Ａ～１２Ｃ…フィードバック制御部、１３Ａ～１３Ｃ…オフセット付与部、１４Ａ～１４Ｃ…制御量算出部、１５…第１信号生成部、１６…第２信号生成部、１８…フィードフォワード制御部、２０…センサ装置、２０Ａ…角度エンコーダ、２０Ｂ…ホール素子、３０，３０Ｄ…モータ、３１…第１ステータ、３１Ｄ…ステータ、３２…第２ステータ、３２Ｄ…ステータ、３３…極歯（ティース）、３４，３４＿１，３４＿２……コイル（巻線）、３５＿１…第１モータ、３５＿２…第２モータ、３７…ロータ（回転体）、３７＿１…第１ロータ、３７＿２…第２ロータ、３８＿１，３８＿２…出力軸、３９＿１，３９＿２…磁石、５０…飛行装置、５１…プロペラ、５２…モータ、５４…撮像装置、５５…雲台、６０…モータ、６１…基板、６３…磁石、６４…テーブル、７０…カップリング装置、１００，１００Ａ～１００Ｃ…モータユニット、３００，３００＿１，３００＿２…ステータコア、Ｃ１…第１制御量、Ｃ２…第２制御量、Ｃｆｂ…フィードバック制御量、Ｃｆｆ１…第１フィードフォワード制御量、Ｃｆｆ２…第２フィードフォワード制御量、Ｃｏｆ…オフセット値、Ｓｃ…駆動指令信号、Ｓｄ１…第１駆動制御信号、Ｓｄ２…第２駆動制御信号、Ｓｔ…状態検出信号、ΔＤ，ΔＲ…誤差。

Claims (12)

1. 回転体と、前記回転体を共有し、前記回転体に対して互いに異なる位置に配置された第１系統のステータおよび第２系統のステータとを有するモータを駆動するための、モータ駆動制御装置であって、
   第１駆動制御信号に基づいて、前記第１系統のステータのコイルを駆動する第１駆動回路と、
   前記第１駆動制御信号と異なる第２駆動制御信号に基づいて、前記第２系統のステータのコイルを駆動する第２駆動回路と、
   前記モータの動作の目標状態を指示する駆動指令信号と、前記モータの動作状態の検出結果とに基づいて、前記モータを前記駆動指令信号で指定された動作状態とする、前記第１駆動制御信号と前記第２駆動制御信号とを生成し、前記第１駆動制御信号を前記第１駆動回路に供給するとともに前記第２駆動制御信号を前記第２駆動回路に供給する駆動制御回路と、を備え、
   前記第１駆動制御信号によって前記第１系統のステータが前記回転体を操作する操作量と前記第２駆動制御信号によって前記第２系統のステータが前記回転体を操作する操作量とが相違する
   モータ駆動制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記第１系統のステータが発生させる第１トルクと、前記第２系統のステータが発生させる第２トルクとは、位相が互いに相違する
   モータ駆動制御装置。
3. 請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記駆動制御回路は、
   前記駆動指令信号と前記モータの動作状態の検出結果とに基づいて、前記モータの動作状態のずれ量を算出する誤差算出部と、
   前記ずれ量を小さくするフィードバック制御量を算出するフィードバック制御部と、
   オフセット値を出力するオフセット付与部と、
   前記フィードバック制御量および前記オフセット値に基づいて第１制御量および第２制御量を生成する制御量算出部と、
   前記第１制御量に基づいて前記第１駆動制御信号を生成する第１信号生成部と、
   前記第２制御量に基づいて前記第２駆動制御信号を生成する第２信号生成部と、を有し、
   前記制御量算出部は、前記オフセット値に基づいて、前記第１制御量と前記第２制御量とを相違させる
   モータ駆動制御装置。
4. 請求項３に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記制御量算出部は、前記フィードバック制御量に応じた前記第１制御量を出力し、前記フィードバック制御量と前記オフセット値とを加算した値に応じた前記第２制御量を出力する
   モータ駆動制御装置。
5. 請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記駆動制御回路は、
   前記駆動指令信号と前記モータの動作状態の検出結果とに基づいて、前記モータの動作状態のずれ量を算出する誤差算出部と、
   前記ずれ量を小さくするフィードバック制御量を算出するフィードバック制御部と、
   前記駆動指令信号によって指定された値に応じた第１フィードフォワード制御量および第２フィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御部と、
   オフセット値を出力するオフセット付与部と、
   前記フィードバック制御量および前記第１フィードフォワード制御量に基づいて第１制御量を生成し、前記フィードバック制御量および前記第２フィードフォワード制御量に基づいて第２制御量を生成する制御量算出部と、
   前記第１制御量に基づいて前記第１駆動制御信号を生成する第１信号生成部と、
   前記第２制御量に基づいて前記第２駆動制御信号を生成する第２信号生成部と、を有し、
   前記フィードフォワード制御部は、前記オフセット値に基づいて、前記第１フィードフォワード制御量と前記第２フィードフォワード制御量とを相違させる
   モータ駆動制御装置。
6. 請求項５に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記フィードフォワード制御部は、前記駆動指令信号によって指定された値に応じた前記第１フィードフォワード制御量を出力し、前記駆動指令信号によって指定された値と前記オフセット値を加算した値に応じた前記第２フィードフォワード制御量を出力する
   モータ駆動制御装置。
7. 請求項３乃至６の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記駆動指令信号は、前記モータの目標回転位置を指示し、
   前記モータの動作状態の検出結果は、前記モータの回転位置の検出結果である
   モータ駆動制御装置。
8. 請求項３乃至６の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記駆動指令信号は、前記モータの目標回転速度を指示し、
   前記モータの動作状態の検出結果は、前記モータの回転速度の検出結果である
   モータ駆動制御装置。
9. 請求項８に記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記オフセット付与部は、前記モータの動作状態の目標状態からのずれに基づいて、前記オフセット値を算出する
   モータ駆動制御装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置と、
    前記モータと、を備える
    モータユニット。
11. 請求項１０に記載のモータユニットにおいて、
    前記モータは、前記回転体としての第１ロータおよび第２ロータを有し、
    前記第１ロータと前記第２ロータとは、同軸に連結されている
    モータユニット。
12. 回転体と、
    前記回転体を共有し、前記回転体に対して互いに異なる位置に配置された第１のステータおよび第２のステータと、を有し、
    前記第１のステータが発生させるトルクと前記第２のステータが発生させるトルクとは、位相が互いに相違する
    モータ。

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