JP4613888B2 - 複数の電動モータを用いた駆動システム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
それぞれ駆動制御回路を有する複数の電動モータと、
前記複数の電動モータのうちの1つを指定するためのアドレスと、制御内容を示すデータとを同一のデータ線上で送信する共通のシリアル通信回線を介して前記複数の電動モータに接続されたシステム制御部と、
を備え、
各電動モータの駆動制御回路は、各電動モータのアドレスと一対一に対応づけられた識別コードであって前記複数の電動モータを互いを識別するための識別コードを記録する識別コード記録部を有しており、
前記システム制御部は、
(a)前記シリアル通信回線を介して前記アドレスとデータとを含むコマンドを個々の電動モータに送信することによって、個々の電動モータの動作を制御する個別制御モードと、
(b)前記シリアル通信回線を介して前記複数の電動モータに共通に、アドレスとデータを含まない同一の共通コマンドを送信することによって、前記複数の電動モータの動作を同時に制御する同時制御モードと、を有し、
前記同時制御モードを実行する際には、
(i)前記システム制御部が、前記共通コマンドを送信する前に、前記シリアル通信回線を介して前記アドレスとデータとを含むコマンドを個々の電動モータに送信することによって、個々の電動モータの前記駆動制御回路内に、時系列的に並ぶ複数の制御ステップから構成される同時制御シーケンスとして、個々の電動モータ毎に独立に同時制御シーケンスを設定し、
(ii)前記システム制御部が、アドレスとデータとを含まない前記共通コマンドを繰り返し送信し、
(iii)各電動モータが、前記システム制御部から前記共通コマンドを受信するたびに前記個々の電動モータ毎に独立に設定された同時制御シーケンスの制御ステップを1ステップ更新し、更新された制御ステップに従って動作を実行する。
A.駆動システムの構成と動作:
B.他の実施例:
C.電動モータの構成及びセンサ出力補正の内容:
D.変形例:
図1は、本発明の一実施例における駆動システムの構成を示すブロック図である。この駆動システムは、複数の電動モータ100を備えている。ここでは、モータの個数をM(Mは2以上の整数)であるものとしている。複数の電動モータ100は、電力線PLを介して駆動電源部200に接続されているとともに、通信線CLを介してシステム制御部300に接続されている。電力線PLと通信線CLとは、複数の電動モータ100で共用されている。なお、電力線PLは個々のモータに個別に接続するようにしてもよい。
(1)初期化コマンド:個々のモータ内部の制御に使用される種々の係数や定数(例えば上限回転数など)、及び、初期の動作パラメータ(目標回転数、目標トルク、回転方向等を表すパラメータ)を設定するためのコマンド。
(2)回転数コマンド:回転数優先制御を実行する場合の目標回転数を変更するためのコマンド。
(3)トルクコマンド:トルク優先制御を実行する場合の目標トルクを変更するためのコマンド。
(4)割込条件コマンド:個々のモータからシステム制御部300に割り込みをかける事象(例えば上限電流値超過等)を設定するためのコマンド。
(5)同時制御条件コマンド:後述する複数モータの同時制御モードにおける制御シーケンスを個々のモータに設定するためのコマンド。
(6)移動方向コマンド:モータの回転方向を変更するためのコマンド。
(7)停止コマンド:モータを停止させるためのコマンド。
図11は、駆動制御回路の他の構成を示すブロック図である。この駆動制御回路600aは、図2に示した回路600のPWM制御部630とドライバ回路640(Hブリッジ回路)をプリアンプ部630aとアンプ部640aに置き換えたものであり、他の構成は図2と同一である。プリアンプ部630aとアンプ部640aは、補正されたアナログセンサ出力をそのまま増幅することによって、駆動信号を生成する。このように、PWM制御を利用せずに、アナログ回路を用いてセンサ出力を増幅する場合にも、上述したセンサ波形の補正を行うことによって、モータを高効率で運転することが可能である。
図14(A)は、本発明の一実施例としての電動モータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体100は、それぞれ略円盤状のステータ部10及びロータ部30を有している。ロータ部30は、複数の磁石を有する磁石列34Mを有しており、回転軸112に固定されている。磁石列34Mの磁化方向は上下方向である。ステータ部10は、ロータ部30の上部に配置されたA相コイル列14Aと、ロータ部30の下部に配置されたB相コイル列24Bとを有している。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上述した実施例では、モータの個別制御と、複数モータの同時制御とが可能な駆動システムを説明したが、本発明は、個別制御と同時制御の少なくとも一方を実行可能な駆動システムとして実現可能である。
上記実施例では、同時制御を開始する前に、各モータに同時制御のシーケンスを設定することとしていたが、これ以外の方法で同時制御を実行するものとしてもよい。例えば、共通コマンドを用いて同一の動作パラメータを複数のモータに同時に送信することによって、同時制御を実行するようにしてもよい。この構成によれば、複数のモータに同じ動作を同時に実行させることができる。
上記実施例では、センサ出力波形の補正としてゲイン補正とオフセット補正の両方を実行するものとしたが、これらの一方のみを補正するようにしてもよい。また、これらの以外の種類の補正を利用してセンサ出力波形を所望の波形形状に補正するようにしてもよい。なお、上記実施例ではセンサ出力や逆起電力の波形が正弦波であるものとしたが、これらの波形が正弦波と若干異なる場合も本発明を適用可能である。
上記実施例ではアナログ磁気センサを利用していたが、アナログ磁気センサの代わりに、多値のアナログ的出力を有するデジタル磁気センサを使用してもよい。アナログ磁気センサも多値出力を有するデジタル磁気センサも、アナログ的変化を示す出力信号を有する点で共通している。なお、本明細書において、「アナログ的変化を示す出力信号」とは、オン/オフの2値出力ではなく、3値以上の多数レベルを有するデジタル出力信号と、アナログ出力信号との両方を包含する広い意味で使用されている。
PWM制御部としては、種々の回路構成を採用することが可能である。例えば、センサ出力と基準三角波とを比較することによってPWM制御を行う回路を利用してもよい。この場合には、PWM制御時において、望ましい印加電圧に応じてセンサ出力のゲインが調整されるが、このゲイン調整は、図23で説明したゲイン補正とは異なるものである。換言すれば、図23で説明したゲイン補正は、望ましい印加電圧のレベルに拘わらず、センサ出力を所望の波形に整形するための補正である。
上記実施例では、6極2相のブラシレスDCモータを説明したが、本発明はこれ以外の種々の電動モータに適用可能である。例えば、極数と相数としては、それぞれ任意の整数を採用することができる。また、駆動システムを構成する複数の電動モータとしては、異なる種類のモータを利用することも可能である。
12A…支持部材
14A…A相コイル列
16A…アナログ磁気センサ
22B…支持部材
24B…B相コイル列
26B…アナログ磁気センサ
30…ロータ部
32M…支持部材
34M…磁石列
100…電動モータ
112…回転軸
200…駆動電源部
252…A相ドライバ回路
254…B相ドライバ回路
300…システム制御部
310…電力線モデム
320…CPU
330…I/Oインタフェース
600…駆動制御回路
610,620…増幅器
612,622…AD変換部
614,624…オフセット補正回路
616,626…ゲイン補正回路
630…PWM制御部
630a…プリアンプ部
631…回転数制御部
632…トルク制御部
632…回転方向制御部
640…ドライバ回路
640a…アンプ部
650…回路電源部
660…記憶部
670…通信部
672…電力線モデム
680…IDコード記録部
682…ディップスイッチ
Claims (3)
- 駆動システムであって、
それぞれ駆動制御回路を有する複数の電動モータと、
前記複数の電動モータのうちの1つを指定するためのアドレスと、制御内容を示すデータとを同一のデータ線上で送信する共通のシリアル通信回線を介して前記複数の電動モータに接続されたシステム制御部と、
を備え、
各電動モータの駆動制御回路は、各電動モータのアドレスと一対一に対応づけられた識別コードであって前記複数の電動モータを互いを識別するための識別コードを記録する識別コード記録部を有しており、
前記システム制御部は、
(a)前記シリアル通信回線を介して前記アドレスとデータとを含むコマンドを個々の電動モータに送信することによって、個々の電動モータの動作を制御する個別制御モードと、
(b)前記シリアル通信回線を介して前記複数の電動モータに共通に、アドレスとデータを含まない同一の共通コマンドを送信することによって、前記複数の電動モータの動作を同時に制御する同時制御モードと、を有し、
前記同時制御モードを実行する際には、
(i)前記システム制御部が、前記共通コマンドを送信する前に、前記シリアル通信回線を介して前記アドレスとデータとを含むコマンドを個々の電動モータに送信することによって、個々の電動モータの前記駆動制御回路内に、時系列的に並ぶ複数の制御ステップから構成される同時制御シーケンスとして、個々の電動モータ毎に独立に同時制御シーケンスを設定し、
(ii)前記システム制御部が、アドレスとデータとを含まない前記共通コマンドを繰り返し送信し、
(iii)各電動モータが、前記システム制御部から前記共通コマンドを受信するたびに前記個々の電動モータ毎に独立に設定された同時制御シーケンスの制御ステップを1ステップ更新し、更新された制御ステップに従って動作を実行する、駆動システム。 - 請求項1に記載の駆動システムであって、
前記システム制御部は、前記シリアル通信回線を介して個々の電動モータから動作パラメータ値又は設定値を取得可能である、駆動システム。 - それぞれ駆動制御回路を有する複数の電動モータと、前記複数の電動モータのうちの1つを指定するためのアドレスと、制御内容を示すデータとを同一のデータ線上で送信する共通のシリアル通信回線を介して前記複数の電動モータに接続されたシステム制御部と、を備えた駆動システムの制御方法であって、
各電動モータの駆動制御回路に、各電動モータのアドレスと一対一に対応づけられた識別コードであって前記複数の電動モータを互いに識別するための識別コードを設定する工程と、
前記シリアル通信回線を介して前記複数の電動モータに共通に、アドレスとデータを含まない同一の共通コマンドを送信することによって、前記複数の電動モータの動作を同時に制御する同時制御工程と、
を備え、
前記同時制御工程は、
(i)前記システム制御部が、前記共通コマンドを送信する前に、前記シリアル通信回線を介して前記アドレスとデータとを含むコマンドを個々の電動モータに送信することによって、個々の電動モータの前記駆動制御回路内に、時系列的に並ぶ複数の制御ステップから構成される同時制御シーケンスとして、個々の電動モータ毎に独立に同時制御シーケンスを設定する工程と、
(ii)前記システム制御部が、アドレスとデータとを含まない前記共通コマンドを繰り返し送信する工程と、
(iii)各電動モータが、前記システム制御部から前記共通コマンドを受信するたびに前記個々の電動モータ毎に独立に設定された同時制御シーケンスの制御ステップを1ステップ更新し、更新された制御ステップに従って動作を実行する工程と、
を含む、駆動システムの制御方法。
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