JP5656354B2 - 駆動装置 - Google Patents
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Description
(数1)
θ=θ0×M/2
ヨーク24a及び24bの位相差、位置センサ30a及び30bの位相差、ヨーク24aと位置センサ30aの位相差は全て電気角で90°である。なお、図3において、ヨーク24aの磁極歯24a1〜24a4の中心と磁石のN極中心が対向している。この状態をロータ22の初期状態とし、電気角0°とする。
(数2)
HE1=sinθ
(数3)
HE2=cosθ
また、進角αだけ進めた第1の進角信号をPS1、進角αだけ進めた第2の進角信号をPS2とすると、これらはHE1、HE2、αを用いて次式で表すことができる。
(数4)
PS1=sin(θ+α)=HE1×cosα+HE2×sinα
(数5)
PS2=cos(θ+α)=HE2×cosα−HE1×sinα
本実施例ではこの演算式に基づいて進角回路40を構成する。
(数6)
PS1=A×(R/R1)×sinθ+A×(R/R2)cosθ
(数7)
PS2=A×(R/R1)×cosθ−A×(R/R2)sinθ
回路中の可変抵抗R、R1、R2を次のように選択することで任意の進角αだけ進めた進角信号を生成することができる。
(数8)
R/R1=cosα
(数9)
R/R2=sinα
更に、第1の進角信号PS1、第2の進角信号PS2に対してコンパレータを用いて2値化した2値化信号を出力する。
(数10)
Δθ<Δθmin=180°
(数11)
Δθmax=180°<Δθ
即ち、通電切替位相とロータ22の回転位相の差が2ステップ以上となった場合、目標となる安定位置でロータ22が停止せず、脱調が発生することになる。
(数12)
Δθ=α
FB駆動においては、通電切替はロータ22の位置検出信号に基づいて行われる。そのため、ロータ22の速度が変動しても、通電切替位相とロータ22の回転位相の差は変わらず、Δθは進角αと一致し、一定に保たれる。
(数13)
Δθmin<α<Δθmax
これに対して、OP駆動では、FB駆動との切り替え時に、FB駆動における進角が適切に設定されていなければ、脱調が発生する可能性がある。以下、OP駆動における通電切替とロータ22の回転位置について説明する。
(数14)
Δθ=360°×Δt/T
OP駆動においては、通電切替は決められた時間間隔(パルス間隔T)で行われ、Δtは前述の通り負荷変動によって変動する。そのため、通電切替位相とロータの回転位相の差Δθも変動する。
(数15)
γ>β
数式14で示すように、負荷変動によって通電切替位相とロータ22の回転位相の差は変わるため、γは変動する。図では、γがγmaxからγminまで変動している。γmin、γmaxの値は、モータ20、伝達機構、制御対象10の構成によって決まる。この条件では、負荷変動によってはγがθmaxを超えて脱調域に達するおそれがあり、脱調が発生する可能性が高くなる。即ち、FB駆動におけるロータ22の位置と通電切替の位相差、即ち、進角が、OP駆動により連続して駆動されている場合のロータ22の位置と通電切替の位相差より大きい場合、切り替え時に脱調が発生する可能性がある。
(数16)
α4=β1
β1は切り替え速度(図10における駆動速度V1)における応答遅れを予め測定しておいてもよいし、計算値を用いてもよい。また、目標の進角α4を切り替え時の駆動速度に基づいて定めてもよい。OP駆動への切り替え後の通電切替位相とロータ22の回転位置位相の差は、数式14に示すように、駆動速度(パルス間隔)で異なる。目標の進角α4を切り替え時の駆動速度に基づいて定めることにより、切り替え時の駆動速度によらずに、FB駆動における進角をOP駆動により連続して駆動されている場合のロータ22の位置と通電切替の位相差と一致させることができる。従って、切り替え時に脱調が発生する可能性を大きく低減することができる。
(数17)
α4=360°×Δt/T
図14は、本実施例における、FB駆動からOP駆動への切り替え時の制御部70の動作を示すフローチャートである。
本実施例の制御部70は上記のフローチャートに従ってFB駆動からOP駆動への切り替えを行うことで、進角を段階的に所定の進角まで減少させた後にOP駆動への切り替えを行うことを可能としている。
20 モータ
22 ロータ
23a、23b コイル
30a、30b 位置センサ
40 進角回路
50 第1ドライバ
60 第2ドライバ
70 制御部
100 電子機器
Claims (4)
- 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、
前記位置センサの出力に対して進角した信号を出力する進角回路と、
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、
前記進角回路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、
前記第2の駆動部による駆動から前記第1の駆動部による駆動に変更する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第2の駆動部によって駆動されているときに、前記進角回路から出力される信号の進角量が前記第1の駆動部によって駆動されたときに脱調を起こさない範囲内となるように、前記進角量を調整し、前記進角量を調整した後、前記第2の駆動部による駆動から前記第1の駆動部による駆動に変更することを特徴とする駆動装置。 - 前記制御部は、前記第2の駆動部によって駆動されているときに、前記進角回路から出力される信号の前記進角量が、前記第1の駆動部によって駆動された場合における前記マグネットロータの位置と前記コイルの通電切り換えとの位相差と、ほぼ一致するように、前記進角量を調整した後、前記第2の駆動部による駆動から前記第1の駆動部による駆動に変更することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 前記第1の駆動部によって駆動するときの前記マグネットロータの応答遅れをΔt、前記第1の駆動部によって駆動するときに前記コイルの通電状態を切り換える時間間隔をTとしたときに、前記制御部は前記進角量が360°×Δt/Tとなるように調整することを特徴とする請求項3に記載の駆動装置。
- 前記制御部は、前記第2の駆動部によって駆動しているときに、前記進角量をゼロに調整した後、前記第2の駆動部による駆動から前記第1の駆動部による駆動に変更することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
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