JP5882639B2 - Motor drive device and drive control method for motor drive device - Google Patents

Motor drive device and drive control method for motor drive device Download PDF

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Description

本発明はモータ駆動装及びモータ駆動装置の駆動制御方法に関するものである。 The present invention relates to a drive control method of a motor drive equipment and the motor driving device.

従来、モータを起動するときは先ず決められた駆動周波数に同期させて駆動制御を行うオープンループ制御を行った後、回転子の回転位相を検出する検出センサからの検出信号を元に駆動制御を行うフィードバック制御に切り替える。この際、モータの外乱など何らかの要因により回転ムラが生じるとオープンループ制御からフィードバック制御への切り替えがスムーズに行われないという問題が発生する。そこで、このような問題を解決するために特許文献1のようなブラシレスモータの制御装置が開示されている。このブラシレスモータの制御装置では、オープンループ制御である同期モード運転のための駆動信号とフィードバック制御である位相検出モード運転のための駆動信号との位相を比較回路で比較し、その位相差がほぼ零になったときに同期モード運転から位相検出モード運転に移行する。そして、同期モード運転時に制御部からの駆動信号に位相検出回路からの位相検出信号の情報を加味し、この駆動信号と位相検出モード運転のための駆動信号との位相差を比較回路で比較し、その位相差が小さくなるようしている。   Conventionally, when starting a motor, first, after performing open loop control that performs drive control in synchronization with a predetermined drive frequency, drive control is performed based on a detection signal from a detection sensor that detects the rotation phase of the rotor. Switch to the feedback control to be performed. At this time, if rotation unevenness occurs due to some factor such as disturbance of the motor, there is a problem that switching from the open loop control to the feedback control is not performed smoothly. Therefore, in order to solve such a problem, a brushless motor control device as disclosed in Patent Document 1 is disclosed. In this brushless motor control device, the phase of the drive signal for synchronous mode operation, which is open loop control, and the drive signal for phase detection mode operation, which is feedback control, is compared by a comparison circuit. When the value becomes zero, the operation shifts from the synchronous mode operation to the phase detection mode operation. Then, in the synchronous mode operation, the phase detection signal information from the phase detection circuit is added to the drive signal from the control unit, and the phase difference between the drive signal and the drive signal for the phase detection mode operation is compared by the comparison circuit. The phase difference is made small.

特開平7−87783号公報JP-A-7-87783

しかしながら特許文献1に開示された従来技術では、同期モード運転時の駆動信号と位相検出モード運転のための駆動信号とを比較し、その差が小さくなる様に同期モード運転を制御しているので、比較回路追加によるコスト増大を招いてしまう。また、起動時の同期モード運転時にその切り替えタイミングも変化させることが必要になるため、制御が複雑化してしまうという問題点も発生する。更に、同期運転モードにも関わらず、位相検出モード運転に同期するように駆動すること自体が、既に位置検出運転モードと同じ制御を行うことになっている。そのため、一般的な制御方法である一定速度の同期運転から位置フィードバック運転に切り替える切り替え制御の概念から逸脱する制御となり、速度変動の影響を受けて脱調を起こすなどの問題が発生しやすくなる。   However, in the conventional technique disclosed in Patent Document 1, the drive signal for the synchronous mode operation and the drive signal for the phase detection mode operation are compared, and the synchronous mode operation is controlled so that the difference is reduced. This increases the cost due to the addition of the comparison circuit. Moreover, since it is necessary to change the switching timing at the time of the synchronous mode operation at the time of starting, there also arises a problem that the control becomes complicated. Further, in spite of the synchronous operation mode, the driving itself so as to synchronize with the phase detection mode operation has already performed the same control as the position detection operation mode. Therefore, control deviates from the concept of switching control that switches from synchronous operation at a constant speed to position feedback operation, which is a general control method, and problems such as step-out are likely to occur due to the influence of speed fluctuations.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安価な回路構成にて一般的な制御方法による起動を行うととともに、エラー発生時には適切なリカバリー動作を実現することができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a motor drive device that can be activated by a general control method with an inexpensive circuit configuration and can realize an appropriate recovery operation when an error occurs. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために本発明の一側面としてのモータ駆動装置は、ロータマグネットと前記ロータマグネットの回転位置を検出する検出器を備えたモータと、前記検出器からの出力が所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記モータをオープンループ制御により駆動する第1の駆動手段と、前記モータをフィードバック制御により駆動する第2の駆動手段と、前記モータの駆動開始時には、前記第1の駆動手段によって前記モータを所定の駆動周波数から駆動した後、前記モータの速度が第1の速度となったときに、前記第2の駆動手段によって前記モータを所定の加速度で駆動するように、前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段とを切り替える制御手段と、を有し、前記第1の駆動手段によって前記モータを駆動している際に、前記判定手段が前記検出器からの出力が前記所定の範囲外であると判定した場合、前記制御手段は、前記モータの速度が前記第1の速度より低い第2の速度となったときに、前記第1の駆動手段による前記モータの駆動から前記第2の駆動手段による前記モータの駆動へ切り替えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a motor drive device according to one aspect of the present invention includes a motor including a rotor magnet and a detector that detects a rotational position of the rotor magnet, and an output from the detector within a predetermined range. Determination means for determining whether or not, a first drive means for driving the motor by open loop control, a second drive means for driving the motor by feedback control, and at the start of driving of the motor, After the motor is driven from a predetermined driving frequency by the first driving means, the motor is driven at a predetermined acceleration by the second driving means when the speed of the motor becomes the first speed. as such, and a control means for switching between said first driving means and said second drive means drives said motor by said first drive means When that, when said determination means determines that the output from the detector is outside of the predetermined, wherein the control unit, the speed of the motor becomes lower than said first speed second speed when the, and wherein the switching Rukoto from driving of said motor by said first drive means to drive said motor by said second drive means.

本発明によれば、安価な回路構成で一般的な制御方法による起動を行うとともに、エラー発生時には適切なリカバリー動作を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to perform startup by a general control method with an inexpensive circuit configuration and to realize an appropriate recovery operation when an error occurs.

本発明の実施例に用いられるステッピングモータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the stepping motor used for the Example of this invention. 本発明のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control apparatus of this invention. ヨークと位置センサとロータの位相関係を示す軸方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing the phase relation of a yoke, a position sensor, and a rotor. ロータの回転位置とモータトルクとの関係及びロータ位置と位置センサの出力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotational position of a rotor, and a motor torque, and the relationship between a rotor position and the output of a position sensor. 進角回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of an advance angle circuit. フィードバック駆動の動作を示す軸方向断面図である。It is an axial sectional view showing the operation of feedback drive. 進角回路から出力される進角信号が所定の進角αを有する場合のロータの回転角度とモータトルクおよび各信号の出力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation angle of a rotor, the motor torque, and the output of each signal in case the advance angle signal output from an advance angle circuit has the predetermined advance angle (alpha). 進角を変えたときのトルクと回転数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the torque when changing an advance angle, and rotation speed. モータを起動するときの様子を示す速度線図である。It is a velocity diagram which shows a mode when starting a motor. 本発明の起動時のフローチャートである。It is a flowchart at the time of starting of this invention. 本発明のモータ制御装置を用いた撮像装置の外観図である。It is an external view of an imaging device using the motor control device of the present invention.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に用いられるステッピングモータ101の分解斜視図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a stepping motor 101 used in the embodiment of the present invention.

まず、ステッピングモータ101の部品構成について説明する。ロータ202は、ロータマグネット202aとシャフト部202bを有する。第1の軸受403と第2の軸受404は、それぞれシャフト部202bを軸支する。第1のコイル203は、非導電部材で形成されたボビン401に巻かれている。第2のコイル204は、非導電部材で形成されたボビン402に巻かれている。第1のヨーク205と第2のヨーク206は、電磁鋼板等で形成されている。リング部材405は、第1のヨーク205、第2のヨーク206、ボビン401およびボビン402をそれぞれ位置決めする。フレキシブルプリント基板406は、第1のコイル203と第2のコイル204と電気的に接続される。フレキシブルプリント基板406には、ロータマグネット202aの回転位置検出器である第1の位置センサ207および第2の位置センサ208がロータの周方向に実装されている。なお、ロータマグネット202aは、外周が多極着磁された円筒形状の永久磁石である。角度位置に対し、径方向の磁力の強さが正弦波状に変化する着磁パターンを有する。   First, the component configuration of the stepping motor 101 will be described. The rotor 202 has a rotor magnet 202a and a shaft portion 202b. The first bearing 403 and the second bearing 404 each support the shaft portion 202b. The first coil 203 is wound around a bobbin 401 formed of a nonconductive member. The second coil 204 is wound around a bobbin 402 formed of a nonconductive member. The first yoke 205 and the second yoke 206 are made of electromagnetic steel plates or the like. The ring member 405 positions the first yoke 205, the second yoke 206, the bobbin 401, and the bobbin 402, respectively. The flexible printed circuit board 406 is electrically connected to the first coil 203 and the second coil 204. On the flexible printed circuit board 406, a first position sensor 207 and a second position sensor 208, which are rotational position detectors of the rotor magnet 202a, are mounted in the circumferential direction of the rotor. The rotor magnet 202a is a cylindrical permanent magnet whose outer periphery is multipolarized. It has a magnetization pattern in which the strength of the magnetic force in the radial direction changes in a sinusoidal shape with respect to the angular position.

次に、各部品の相関について説明する。ロータ202は、長軸側が第1の軸受403に、短軸側が第2の軸受404により軸支されている。第1の軸受403は、ボビン401に設けられた穴部(第1のコイル203の内径部)401aに挿通される。第2の軸受404は、ボビン402に設けられた穴部(第2のコイル204の内径部)402aに挿通される。第1の軸受403の外径部は、第1のヨーク205の穴部205aに圧入により固定される。第2の軸受404の外径部は、第2のヨーク206の穴部206aに圧入により固定される。その際、第1のヨーク205の歯部205bは、ボビン401に設けられた穴部401bに挿通される。第2のヨーク206の歯部206bは、ボビン402に設けられた穴部402bに挿通される。   Next, the correlation between the components will be described. The rotor 202 is pivotally supported by the first bearing 403 on the long axis side and the second bearing 404 on the short axis side. The first bearing 403 is inserted into a hole (an inner diameter portion of the first coil 203) 401a provided in the bobbin 401. The second bearing 404 is inserted into a hole (an inner diameter portion of the second coil 204) 402a provided in the bobbin 402. The outer diameter portion of the first bearing 403 is fixed to the hole 205a of the first yoke 205 by press-fitting. The outer diameter portion of the second bearing 404 is fixed to the hole portion 206a of the second yoke 206 by press fitting. At that time, the tooth portion 205 b of the first yoke 205 is inserted into the hole portion 401 b provided in the bobbin 401. The tooth portion 206 b of the second yoke 206 is inserted into a hole portion 402 b provided in the bobbin 402.

以上によりボビン(コイル含む)401と第1のヨーク205と第1の軸受403は、一体となる。同様に、ボビン(コイル含む)402と第2のヨーク206と第2の軸受404は、一体となる。そして、ボビンの内径部401c、402cをリング部材405の外径部405aにそれぞれ嵌合させる。このときに第1のヨーク205の歯部205bおよび第2のヨーク206の歯部206bの先端付近がロータ202のマグネット面に対向するように配置される。   As described above, the bobbin (including the coil) 401, the first yoke 205, and the first bearing 403 are integrated. Similarly, the bobbin (including the coil) 402, the second yoke 206, and the second bearing 404 are integrated. Then, the inner diameter portions 401c and 402c of the bobbin are fitted into the outer diameter portion 405a of the ring member 405, respectively. At this time, the teeth 205b of the first yoke 205 and the tips of the teeth 206b of the second yoke 206 are arranged so that the vicinity of the tips of the rotor 202 faces the magnet surface.

図2は、本実施形態のモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。位置センサ信号処理回路(判定手段)301は、前述のステッピングモータ101と、ステッピングモータ101に含まれる第1の位置センサ207および第2の位置センサ208の出力を処理する。位置センサ信号処理回路301からの出力は、制御部302およびフィードバック駆動回路(第2の駆動手段)303に入力される。制御部302は、フィードバック制御による駆動、オープンループ制御による駆動のいずれかを選択して、駆動パルス数と回転方向を出力する制御手段として機能する。フィードバック駆動回路303は、制御部302により選択され、ステッピングモータ101の駆動信号を生成するフィードバック駆動手段として機能する。オープンループ駆動回路(第1の駆動手段)304は、制御部302により選択され、ステッピングモータ101の駆動信号を生成するオープンループ駆動手段として機能する。フィードバック駆動回路303から出力される駆動パルスおよびオープンループ駆動回路304から出力される駆動パルスは、モータドライバ305を介してステッピングモータ101に供給される。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the motor drive device of this embodiment. A position sensor signal processing circuit (determination means) 301 processes the above-described stepping motor 101 and outputs of the first position sensor 207 and the second position sensor 208 included in the stepping motor 101. The output from the position sensor signal processing circuit 301 is input to the control unit 302 and the feedback drive circuit (second drive means) 303. The control unit 302 functions as a control unit that selects either driving by feedback control or driving by open loop control and outputs the number of driving pulses and the rotation direction. The feedback drive circuit 303 is selected by the control unit 302 and functions as a feedback drive unit that generates a drive signal for the stepping motor 101. The open loop drive circuit (first drive unit) 304 is selected by the control unit 302 and functions as an open loop drive unit that generates a drive signal for the stepping motor 101. The drive pulse output from the feedback drive circuit 303 and the drive pulse output from the open loop drive circuit 304 are supplied to the stepping motor 101 via the motor driver 305.

次に、ステッピングモータ101のオープンループ制御による駆動(以下、オープンループ駆動という)について説明する。   Next, driving by open loop control of the stepping motor 101 (hereinafter referred to as open loop driving) will be described.

制御部302がオープンループ駆動を選択すると、制御部302はオープンループ駆動回路304に駆動パルス数と回転方向を出力する。オープンループ駆動回路304は、入力された駆動パルス数と回転方向にしたがって、予め設定される時間間隔の駆動パルスをモータドライバ305に出力する。モータドライバ305は、予め設定される時間間隔の駆動パルスにしたがって、第1のコイル203および第2のコイル204の通電パターンを順次切り替える。オープンループ駆動では、オープンループ駆動回路304が出力する駆動パルスの時間間隔を変更することによって、ロータ202の回転速度を変更することが可能である。また、オープンループ駆動回路304は、制御部302から入力された駆動パルス数だけ駆動パルスを出力するので、ロータ202の回転量を制御することが可能である。   When the control unit 302 selects the open loop drive, the control unit 302 outputs the number of drive pulses and the rotation direction to the open loop drive circuit 304. The open loop drive circuit 304 outputs a drive pulse at a preset time interval to the motor driver 305 according to the input drive pulse number and rotation direction. The motor driver 305 sequentially switches the energization pattern of the first coil 203 and the second coil 204 according to a driving pulse at a preset time interval. In the open loop drive, it is possible to change the rotational speed of the rotor 202 by changing the time interval of the drive pulses output from the open loop drive circuit 304. Further, since the open loop drive circuit 304 outputs drive pulses for the number of drive pulses input from the control unit 302, the rotation amount of the rotor 202 can be controlled.

オープンループ駆動では、予め設定される時間間隔で第1のコイル203および第2のコイル204の通電パターンを切り替える。   In the open loop drive, the energization patterns of the first coil 203 and the second coil 204 are switched at a preset time interval.

オープンループ駆動の際に、駆動パルスの時間間隔を短くしていくと、第1のコイル203および第2のコイル204の通電パターンの切り替えに対してロータが応答できなくなり、脱調をおこす可能性がある。このため、オープンループ駆動における高速駆動は、第1のコイル203および第2のコイル204の通電パターンの切り替えに対してロータが応答できる範囲内となる。   If the drive pulse time interval is shortened during open-loop driving, the rotor cannot respond to the switching of the energization pattern of the first coil 203 and the second coil 204, and the possibility of step-out occurs. There is. For this reason, the high speed driving in the open loop driving is within a range in which the rotor can respond to switching of the energization patterns of the first coil 203 and the second coil 204.

次に、ステッピングモータ101のフィードバック制御による駆動(以下、フィードバック駆動という)について説明する。   Next, driving by feedback control of the stepping motor 101 (hereinafter referred to as feedback driving) will be described.

制御部302がフィードバック駆動を選択すると、制御部302はフィードバック駆動回路303に駆動パルス数と回転方向を出力する。フィードバック駆動回路303は、入力された駆動パルス数と回転方向にしたがって、所定の時間間隔の駆動パルスをモータドライバ305に出力する。フィードバック駆動回路303から出力される駆動パルスの時間間隔は、第1の位置センサ207および第2の位置センサ208の出力によって変化する。モータドライバ305は、第1の位置センサ207および第2の位置センサ208の出力によって変化する時間間隔の駆動パルスにしたがって、第1のコイル203および第2のコイル204の通電パターンを順次切り替える。フィードバック駆動では、フィードバック駆動回路303は、制御部302から入力された駆動パルス数だけ駆動パルスを出力するので、ロータ202の回転量を制御することが可能である。また、フィードバック駆動回路303は進角回路を含み、進角回路は、第1の位置センサ207および第2の位置センサ208の出力から進角信号を生成する。フィードバック駆動回路303は進角量を制御することで、ステッピングモータ101のトルク−回転数特性を変化させることが可能となる。進角制御については後述する。   When the control unit 302 selects feedback driving, the control unit 302 outputs the number of driving pulses and the rotation direction to the feedback driving circuit 303. The feedback drive circuit 303 outputs drive pulses at predetermined time intervals to the motor driver 305 according to the input drive pulse number and rotation direction. The time interval of the drive pulses output from the feedback drive circuit 303 varies depending on the outputs of the first position sensor 207 and the second position sensor 208. The motor driver 305 sequentially switches energization patterns of the first coil 203 and the second coil 204 in accordance with drive pulses at time intervals that change according to the outputs of the first position sensor 207 and the second position sensor 208. In the feedback drive, the feedback drive circuit 303 outputs drive pulses for the number of drive pulses input from the control unit 302, so that the rotation amount of the rotor 202 can be controlled. Further, the feedback drive circuit 303 includes an advance angle circuit, and the advance angle circuit generates an advance angle signal from the outputs of the first position sensor 207 and the second position sensor 208. The feedback drive circuit 303 can change the torque-rotation speed characteristic of the stepping motor 101 by controlling the advance amount. The advance angle control will be described later.

フィードバック駆動では、第1の位置センサ207および第2の位置センサ208の出力によって変化する時間間隔で第1のコイル203および第2のコイル204の通電パターンを切り替える。ロータ202の位置に応じて、第1のコイル203および第2のコイル204の通電パターンの切り替えを行うため、ロータ202の応答遅れによる脱調の発生を低減でき、オープンループ駆動よりも高速駆動が可能になる。   In the feedback drive, the energization patterns of the first coil 203 and the second coil 204 are switched at time intervals that change according to the outputs of the first position sensor 207 and the second position sensor 208. Since the energization pattern of the first coil 203 and the second coil 204 is switched according to the position of the rotor 202, the occurrence of step-out due to the response delay of the rotor 202 can be reduced, and high-speed driving is possible compared to open loop driving It becomes possible.

次に、ステッピングモータ101におけるヨークと位置センサの位相関係について説明する。   Next, the phase relationship between the yoke and the position sensor in the stepping motor 101 will be described.

図3は、ヨークと位置センサとロータの位相関係を示す軸方向断面図である。図中で時計回りを正の方向とする。205b〜bは第1のヨーク205の磁極歯、206b〜bは第2のヨーク206の磁極歯である。本実施例では、マグネットの極数は8極、着磁角Pは45°である。また、第1のヨークを基準とすると、第2のヨークの位相P/2は−22.5°、第1の位置センサ207の位相β1は+22.5°、第2の位置センサ208の位相β2は−45°である。 FIG. 3 is an axial cross-sectional view showing the phase relationship among the yoke, the position sensor, and the rotor. In the figure, the clockwise direction is the positive direction. 205b 1 to b 4 are magnetic pole teeth of the first yoke 205, and 206b 1 to b 4 are magnetic pole teeth of the second yoke 206. In this embodiment, the number of poles of the magnet is 8 and the magnetization angle P is 45 °. When the first yoke is used as a reference, the phase P / 2 of the second yoke is −22.5 °, the phase β1 of the first position sensor 207 is + 22.5 °, and the phase of the second position sensor 208. β2 is −45 °.

以下の説明では、電気角を用いてモータの動作を説明する。電気角とは、マグネット磁力の1周期を360°として表したものであり、ロータの極数をM、実際の角度をθとすると、電気角θは以下の式で表せる。 In the following description, the operation of the motor will be described using the electrical angle. The electrical angle represents one period of magnet magnetic force as 360 °. When the number of poles of the rotor is M and the actual angle is θ 0 , the electrical angle θ can be expressed by the following equation.

θ=θ×M/2 (式1−1)
第1のヨーク205と第2のヨーク206の位相差、第1の位置センサ207と第2の位置センサ208の位相差、第1のヨーク205と第1の位置センサ207の位相差は全て電気角で90°である。なお、図3において、第1のヨークの磁極歯の中心とロータマグネット202aのN極中心が対向している。この状態をロータの初期状態とし、電気角0°とする。
(ロータ位置とモータトルクの関係、ロータ位置とセンサ出力の関係)
ここで、ステッピングモータ101におけるロータ位置とモータトルクとの関係、ロータ位置とセンサ出力の関係について説明する。
θ = θ 0 × M / 2 (Formula 1-1)
The phase difference between the first yoke 205 and the second yoke 206, the phase difference between the first position sensor 207 and the second position sensor 208, and the phase difference between the first yoke 205 and the first position sensor 207 are all electric. The angle is 90 °. In FIG. 3, the center of the magnetic pole teeth of the first yoke faces the center of the N pole of the rotor magnet 202a. This state is the initial state of the rotor and the electrical angle is 0 °.
(Relationship between rotor position and motor torque, relationship between rotor position and sensor output)
Here, the relationship between the rotor position and the motor torque in the stepping motor 101 and the relationship between the rotor position and the sensor output will be described.

図4は、ロータの回転位置とモータトルクとの関係、ロータの回転位置と位置検出センサ出力との関係を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotational position of the rotor and the motor torque, and the relationship between the rotational position of the rotor and the output of the position detection sensor.

図4(a)は、ロータの回転角度とモータトルクの関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸はモータトルクを示す。モータトルクは、ロータを時計回りに回転させるトルクを正とする。   FIG. 4A is a graph showing the relationship between the rotation angle of the rotor and the motor torque, where the horizontal axis indicates the electrical angle and the vertical axis indicates the motor torque. The motor torque is positive when the rotor rotates clockwise.

第1のコイル203に正方向の電流を流すと、第1のヨーク205がN極に磁化し、ロータマグネット202aの磁極との間に電磁気力が発生する。また、第2のコイル204に正方向の電流を流すと、第2のヨーク206がN極に磁化し、マグネットの磁極との間に電磁気力が発生する。2つの電磁気力を合成すると、ロータ202の回転にともなって概略正弦波状のトルクが得られる(トルク曲線A+B+)。他の通電状態においても、同様に、概略正弦波状のトルクが得られる(トルク曲線A+B−、A−B−、A−B+)。また、第1のヨーク205は第2のヨーク206に対して電気角で90°の位相をもって配置されるため、4つのトルクは互いに電気角で90°の位相差を持っている。   When a positive current is passed through the first coil 203, the first yoke 205 is magnetized to the north pole, and an electromagnetic force is generated between the magnetic pole of the rotor magnet 202a. Further, when a positive current is passed through the second coil 204, the second yoke 206 is magnetized to the N pole, and an electromagnetic force is generated between the magnetic poles of the magnet. When the two electromagnetic forces are combined, a roughly sinusoidal torque is obtained as the rotor 202 rotates (torque curve A + B +). Similarly, in the other energized state, a substantially sinusoidal torque is obtained (torque curves A + B−, AB−, AB +). Further, since the first yoke 205 is arranged with a phase of 90 ° in electrical angle with respect to the second yoke 206, the four torques have a phase difference of 90 ° in electrical angle.

図4(b)は、ロータの回転角度と各信号の出力との関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸は各信号の出力を示す。   FIG. 4B is a graph showing the relationship between the rotation angle of the rotor and the output of each signal. The horizontal axis indicates the electrical angle, and the vertical axis indicates the output of each signal.

ロータマグネット202aの径方向磁力の強さは、電気角に対しておおよそ正弦波状になるように着磁している。そのため、第1の位置センサ207からは概略正弦波状の信号が得られる(位置センサ信号A)。なお、本実施例では、第1の位置センサ207は、ロータマグネット202aのN極と対向するときに正の値を出力する。   The magnitude of the radial magnetic force of the rotor magnet 202a is magnetized so as to be approximately sinusoidal with respect to the electrical angle. Therefore, a substantially sinusoidal signal is obtained from the first position sensor 207 (position sensor signal A). In the present embodiment, the first position sensor 207 outputs a positive value when facing the north pole of the rotor magnet 202a.

また、第2の位置センサ208は第1の位置センサ207に対して電気角で90°の位相をもって配置されるため、第2の位置センサ208からは余弦波状の信号が得られる(位置センサ信号B)。なお、本実施例では、第2の位置センサ208は、第1の位置センサ207に対して極性を反転してあるため、ロータマグネット202aのS極と対向するときに正の値を出力する。   Further, since the second position sensor 208 is arranged with a phase of 90 ° in electrical angle with respect to the first position sensor 207, a cosine wave-like signal is obtained from the second position sensor 208 (position sensor signal). B). In the present embodiment, since the second position sensor 208 has the polarity reversed with respect to the first position sensor 207, the second position sensor 208 outputs a positive value when facing the S pole of the rotor magnet 202a.

フィードバック駆動回路303に含まれる進角回路は、位置センサ信号処理回路301にて処理された、第1の位置センサ207の出力と第2の位置センサ208の出力をもとに所定の演算を行う。そして、進角回路によって第1の進角信号と第2の進角信号を出力する。以下、進角信号の演算方法について述べる。   The advance angle circuit included in the feedback drive circuit 303 performs a predetermined calculation based on the output of the first position sensor 207 and the output of the second position sensor 208 processed by the position sensor signal processing circuit 301. . Then, the first advance angle signal and the second advance angle signal are output by the advance angle circuit. Hereinafter, a method for calculating the advance angle signal will be described.

電気角θ、第1の位置センサ207の出力をHE1、第2の位置センサ208の出力をHE2とすると、各信号は次のように表される。   When the electrical angle θ, the output of the first position sensor 207 is HE1, and the output of the second position sensor 208 is HE2, each signal is expressed as follows.

HE1=sinθ、HE2=cosθ (式2−1)
また、HE1を進角αだけ進めた第1の進角信号をPS1、HE2を進角αだけ進めた第2の進角信号をPS2とすると、HE1、HE2、αを用いて、次のように演算することが可能である。
HE1 = sin θ, HE2 = cos θ (Formula 2-1)
Further, assuming that the first advance signal obtained by advancing HE1 by the advance angle α is PS1, and the second advance signal obtained by advancing HE2 by the advance angle α is PS2, using HE1, HE2, and α as follows: It is possible to calculate

PS1=sin(θ+α)=HE1×cosα+HE2×sinα (式3−1)
PS2=cos(θ+α)=HE2×cosα−HE1×sinα (式3−2)
本実施例ではこの演算式をもとに進角回路を構成する。
PS1 = sin (θ + α) = HE1 × cosα + HE2 × sinα (Formula 3-1)
PS2 = cos (θ + α) = HE2 × cos α−HE1 × sin α (Formula 3-2)
In this embodiment, an advance angle circuit is configured based on this arithmetic expression.

図5は、進角回路の構成を示す回路図である。本実施例における進角回路を、例えば図5に示すようなアナログ回路で構成することで上記の演算が実現可能である。まず、各位置センサ出力を所定の増幅率Aだけ増幅した信号と、さらにそれらを反転させた信号を生成する。それらに適切な抵抗値R1、R2をかけて加算することにより、進角信号を生成する。第1の進角信号PS1、第2の進角信号PS2は次のように表される。   FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the advance angle circuit. The above calculation can be realized by configuring the advance circuit in this embodiment with an analog circuit as shown in FIG. 5, for example. First, a signal obtained by amplifying each position sensor output by a predetermined amplification factor A and a signal obtained by inverting them are generated. An advance angle signal is generated by adding the appropriate resistance values R1 and R2 and adding them. The first advance signal PS1 and the second advance signal PS2 are expressed as follows.

PS1=A×(R/R1)×sinθ+A×(R/R2)cosθ (式4−1)
PS2=A×(R/R1)×cosθ−A×(R/R2)sinθ (式4−2)
回路中の可変抵抗R、R1、R2を次のように選ぶことで、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。
PS1 = A × (R / R1) × sin θ + A × (R / R2) cos θ (Formula 4-1)
PS2 = A × (R / R1) × cos θ−A × (R / R2) sin θ (Formula 4-2)
By selecting the variable resistors R, R1, and R2 in the circuit as follows, an advance angle signal advanced by an arbitrary advance angle α can be generated.

R/R1=cosα、R/R2=sinα (式5−1)
さらに、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。
R / R1 = cos α, R / R2 = sin α (Formula 5-1)
Further, a binary signal obtained by binarizing the first advance signal PS1 and the second advance signal PS2 using a comparator is output.

以上に説明した進角信号の生成方法は、本発明を実現するための一例であり、この方法のみに限定されない。上記の演算を行うデジタル回路によって進角信号を生成してもよいし、高分解能のエンコーダを用いて通電を切り替えるパルス間隔を調整することで進角信号を生成してもよい。これら周知の方法を用いても上記進角信号の生成方法と同様の効果が得られる。   The method for generating the advance signal described above is an example for realizing the present invention, and is not limited to this method. The advance angle signal may be generated by a digital circuit that performs the above calculation, or the advance angle signal may be generated by adjusting a pulse interval for switching energization using a high-resolution encoder. Even if these well-known methods are used, the same effect as the above-described method of generating the advance angle signal can be obtained.

ここで、フィードバック駆動における通電切り替えについて説明する。まず、進角回路から出力される進角信号が有する進角がゼロの場合についてフィードバック駆動の動作を説明する。   Here, energization switching in feedback driving will be described. First, the feedback drive operation will be described for the case where the advance angle of the advance signal output from the advance circuit is zero.

図4(b)において、位置センサ信号A、Bは、それぞれ第1及び第2の位置センサ207、208の出力である。2値化信号A、Bは、位置センサ信号A、Bに対し、コンパレータを用いて2値化を行った信号である。   In FIG. 4B, position sensor signals A and B are the outputs of the first and second position sensors 207 and 208, respectively. The binarized signals A and B are signals obtained by binarizing the position sensor signals A and B using a comparator.

フィードバック駆動では、2値化信号Aをもとに第1のコイル203の通電を切り替え、2値化信号Bをもとに第2のコイル204の通電を切り替える。すなわち、2値化信号Aが正の値を示すとき第1のコイル203に正方向の電流を流し、負の値を示すとき第1のコイル203に逆方向の電流を流す。また、2値化信号Bが正の値を示すとき第2のコイル204に正方向の電流を流し、負の値を示すとき第2のコイル204に逆方向の電流を流す。   In the feedback drive, the energization of the first coil 203 is switched based on the binarized signal A, and the energization of the second coil 204 is switched based on the binarized signal B. That is, when the binarized signal A indicates a positive value, a current in the positive direction is passed through the first coil 203, and when the binary signal A indicates a negative value, a current in the reverse direction flows through the first coil 203. Further, when the binarized signal B shows a positive value, a current in the positive direction is passed through the second coil 204, and when it shows a negative value, a current in the reverse direction flows through the second coil 204.

図6は、フィードバック駆動の動作を示す軸方向断面図である。   FIG. 6 is a sectional view in the axial direction showing the operation of feedback driving.

図6(a)は、ロータが電気角で135°回転した状態を示している。位置センサ信号A、Bは図4(b)の(A)で示した値を示しており、2値化信号Aは正、2値化信号Bは負の値を示している。従って、第1のコイル203には正方向の電流が流れて第1のヨーク205はN極に磁化し、第2のコイル204には逆方向の電流が流れて第2のヨーク206はS極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A+B−に対応する時計回りのトルクがはたらき、ロータ202はθ方向の回転力を受けて回転する。   FIG. 6A shows a state in which the rotor is rotated 135 ° in electrical angle. The position sensor signals A and B indicate the values shown in FIG. 4B, the binarized signal A is positive, and the binarized signal B indicates a negative value. Accordingly, a positive current flows through the first coil 203 and the first yoke 205 is magnetized in the N pole, and a reverse current flows through the second coil 204 and the second yoke 206 is in the S pole. Is magnetized. At this time, a clockwise torque corresponding to the torque curve A + B− in FIG. 4A is applied, and the rotor 202 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

図6(b)は、ロータ202が電気角で180°回転した状態を示している。第1の位置センサ207はロータマグネット202aのN極とS極の境界に位置する。そのため、電気角180°を境に2値化信号Aは正の値から負の値に切り換わり、第1のコイル203の通電方向が正方向から逆方向へ切り換わる。この電気角は、トルク曲線A+B−とトルク曲線A−B−との交点の電気角と一致する。   FIG. 6B shows a state where the rotor 202 is rotated by 180 ° in electrical angle. The first position sensor 207 is located at the boundary between the N pole and the S pole of the rotor magnet 202a. For this reason, the binarized signal A is switched from a positive value to a negative value at the electrical angle of 180 °, and the energization direction of the first coil 203 is switched from the positive direction to the reverse direction. This electrical angle coincides with the electrical angle at the intersection of the torque curve A + B− and the torque curve AB−.

図6(b’)は、ロータが電気角で180°回転し、第1のコイル203の通電方向が切り換わった状態を示している。第1のコイル203には逆方向の電流が流れて第1のヨーク205はS極に磁化し、第2のコイル204には逆方向の電流が流れて第2のヨーク206はS極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A−B−に対応する時計回りのトルクがはたらき、ロータ202はθ方向の回転力を受けて回転する。   FIG. 6B 'shows a state where the rotor has rotated 180 degrees in electrical angle and the energization direction of the first coil 203 has been switched. A reverse current flows through the first coil 203 and the first yoke 205 is magnetized to the south pole, and a reverse current flows through the second coil 204 and the second yoke 206 is magnetized to the south pole. To do. At this time, a clockwise torque corresponding to the torque curve AB in FIG. 4A is applied, and the rotor 202 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

図6(c)はロータ202が電気角で225°回転した状態を示している。各進角信号は図4(b)の(C)で示した値を示しており、2値化信号A、Bはともに負の値を示している。従って、第1のコイル203には逆方向の電流が流れて第1のヨーク205はS極に磁化し、第2のコイル204には逆方向の電流が流れて第2のヨーク206はS極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A−B−に対応する時計回りのトルクがはたらき、ロータ202はθ方向の回転力を受けて回転する。   FIG. 6C shows a state in which the rotor 202 is rotated by 225 ° in electrical angle. Each advance angle signal indicates the value indicated by (C) in FIG. 4B, and both binarized signals A and B indicate negative values. Accordingly, a reverse current flows through the first coil 203 and the first yoke 205 is magnetized to the south pole, and a reverse current flows through the second coil 204 and the second yoke 206 flows through the south pole. Is magnetized. At this time, a clockwise torque corresponding to the torque curve AB in FIG. 4A is applied, and the rotor 202 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

図6(d)はロータ202が電気角で270°回転した状態を示している。第2の位置センサ208はロータマグネット202aのN極とS極の境界に位置する。そのため、電気角270°を境に2値化信号Bは負の値から正の値に切り換わり、第2のコイル204の通電方向が逆方向から正方向へ切り換わる。この電気角は、トルク曲線A−B−とトルク曲線A−B+との交点の電気角と一致する。   FIG. 6D shows a state in which the rotor 202 is rotated by 270 ° in electrical angle. The second position sensor 208 is located at the boundary between the N pole and the S pole of the rotor magnet 202a. For this reason, the binarized signal B is switched from a negative value to a positive value at an electrical angle of 270 °, and the energization direction of the second coil 204 is switched from the reverse direction to the positive direction. This electrical angle coincides with the electrical angle at the intersection of the torque curve AB- and the torque curve AB +.

図6(d’)はロータが電気角で270°回転し、第2のコイル204の通電方向が切り換わった状態を示している。第1のコイル203には逆方向の電流が流れて第1のヨーク205はS極に磁化し、第2のコイル204には正方向の電流が流れて第2のヨーク206はN極に磁化する。このとき、図4(a)のトルク曲線A−B+に対応する時計回りのトルクがはたらき、ロータ202はθ方向の回転力を受けて回転する。   FIG. 6D 'shows a state where the rotor has rotated 270 ° in electrical angle and the energization direction of the second coil 204 has been switched. A reverse current flows through the first coil 203 and the first yoke 205 is magnetized to the south pole, and a positive current flows through the second coil 204 and the second yoke 206 is magnetized to the north pole. To do. At this time, a clockwise torque corresponding to the torque curve A-B + in FIG. 4A is applied, and the rotor 202 rotates in response to the rotational force in the θ direction.

以上の動作を繰り返すことで、ロータ202を連続的に回転させることが可能となる。また、2値化信号Aまたは2値化信号Bの正負を反転させれば、逆回転も可能である。   By repeating the above operation, the rotor 202 can be continuously rotated. Further, if the sign of the binarized signal A or the binarized signal B is inverted, reverse rotation is also possible.

次に、進角回路から出力される進角信号が所定の進角αを有する場合についてフィードバック駆動の動作を説明する。   Next, the feedback drive operation when the advance signal output from the advance circuit has a predetermined advance angle α will be described.

図7は、進角回路から出力される進角信号が所定の進角αを有する場合のロータの回転角度とモータトルクおよび各信号の出力との関係を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the rotor, the motor torque, and the output of each signal when the advance signal output from the advance circuit has a predetermined advance angle α.

図7(b)は、ロータの回転角度と各信号の出力との関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸は各信号の出力を示す。図7(b)において、センサ信号A、Bに対して進角信号A、Bがそれぞれ所定の進角αだけ進んでいる。また、進角信号をもとに生成された2値化信号A、Bもそれぞれセンサ信号A、Bに対して進角αだけ進んでいる。フィードバック駆動では、2値化信号Aをもとに第1のコイルの通電を切り替え、2値化信号Bをもとに第2のコイルの通電を切り替えるため、コイルの通電切り替えタイミングは進角がゼロのときに比べて進角αだけ早いことになる。   FIG. 7B is a graph showing the relationship between the rotation angle of the rotor and the output of each signal, where the horizontal axis indicates the electrical angle and the vertical axis indicates the output of each signal. In FIG. 7B, the advance angle signals A and B are advanced by a predetermined advance angle α with respect to the sensor signals A and B, respectively. Further, the binarized signals A and B generated based on the advance angle signal also advance by the advance angle α with respect to the sensor signals A and B, respectively. In the feedback drive, the energization of the first coil is switched based on the binarized signal A, and the energization of the second coil is switched based on the binarized signal B. The advance angle α is faster than when it is zero.

図8は、進角を変えたときのトルクと回転数の関係を示すグラフである。横軸はモータのトルクを、縦軸はモータの回転数を示す。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between torque and rotational speed when the advance angle is changed. The horizontal axis represents the motor torque, and the vertical axis represents the motor speed.

グラフから、進角αによってトルクと回転数の関係が変化する性質がわかる。この性質を用いて、フィードバック駆動では駆動条件によって進角αを変える進角制御を行っている。一定の負荷条件下でフィードバック駆動を行う場合、進角αを制御することで駆動速度を制御することも可能である。   From the graph, it can be seen that the relationship between the torque and the rotational speed changes depending on the advance angle α. Using this property, in the feedback drive, advance angle control is performed to change the advance angle α according to the drive conditions. When feedback driving is performed under a constant load condition, the driving speed can be controlled by controlling the advance angle α.

上述したオープンループ駆動とフィードバック駆動とを組み合わせて制御することによって、通常のステップモータと同等の精度で目標位置に停止可能であるとともに、通常のステップモータに比べ、より高速に目標位置に到達可能となる。そして、オープンループ駆動時若しくはフィードバック駆動における加速制御時に外乱負荷の影響を受けて脱調エラーを起こしたときには、以下のような制御を行うことでより確実な起動を行うことが可能となる。   By controlling by combining open loop drive and feedback drive as described above, it is possible to stop at the target position with the same accuracy as a normal step motor and to reach the target position faster than a normal step motor. It becomes. Then, when an out-of-step error occurs due to the influence of a disturbance load during open loop driving or acceleration control in feedback driving, it is possible to perform more reliable start-up by performing the following control.

図9は、ステッピングモータ101が起動するときの様子を示す速度線図であり、横軸が時間、縦軸が速度である。通常の起動に際しては、最初に予め決められた速度Vまでオープンループ駆動により加速駆動された後に時刻t(Pポイント)において、フィードバック駆動に切り替えが行われる。その後、フィードバック駆動により速度Vまで加速された後、時刻tに於いて定速駆動に入る。 FIG. 9 is a velocity diagram showing a state when the stepping motor 101 is activated. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents speed. At the time of normal startup, acceleration driving is first performed by open-loop driving up to a predetermined speed V 1, and then switching to feedback driving is performed at time t 1 (P 1 point). Thereafter, after acceleration to speed V 2 by feedback driving, constant speed driving is started at time t 2 .

図9(a)において、フィードバック駆動途中の時間t(速度V)において何らかの要因によりモータの同期が取れなくなり、901に示すような速度カーブで脱調停止したとする。このとき、モータ101には前述の通り二つの位置センサ207、208が備えられているので、モータが何らかの要因で起動途中に脱調停止したことが判別可能である。このとき、時間t(速度V)において異常が発生したことから、フィードバック駆動による加速途中にエラー停止したことも判別できる。 In FIG. 9A, it is assumed that the motor is not synchronized due to some factor at time t 4 (speed V 3 ) in the middle of feedback driving, and the step-out is stopped at a speed curve as indicated by 901. At this time, since the motor 101 is provided with the two position sensors 207 and 208 as described above, it is possible to determine that the motor has stopped stepping out during the start for some reason. At this time, since an abnormality has occurred at time t 4 (speed V 3 ), it can also be determined that an error has stopped during acceleration by feedback driving.

モータの再起動において、まず前回の起動ではオープンループ駆動からフィードバック駆動切り替えまでに異常は発生していないので、オープンループ駆動自体は前回と同じく時刻tにおいて速度Vになる様にオープンループ駆動による加速を行う。その後、フィードバック駆動による加速においては、前回の加速度よりも低い加速度になる様にフィードバック駆動における加速駆動を行う。具体的には図9(a)の902に示すように時刻tからtまでの間に速度VからVとなる様に前回よりも低加速の起動を行うものである。このように低加速度によるフィードバック駆動における加速駆動を行うことで脱調エラーを回避したフィードバック駆動を行うことが可能となる。 In restarting the motor, since there is no abnormality from the open loop drive to the feedback drive switching in the previous start, the open loop drive itself is open loop driven so that the speed becomes V 1 at time t 1 as in the previous case. Accelerate by. Thereafter, in acceleration by feedback driving, acceleration driving in feedback driving is performed so that the acceleration is lower than the previous acceleration. Specifically, it performs a low acceleration start than previous As a V 2 from the speed V 1 during the period from the time t 1 as shown in 902 shown in FIG. 9 (a) to t 3. Thus, by performing acceleration driving in feedback driving with low acceleration, it is possible to perform feedback driving that avoids a step-out error.

次に、図9(b)において、オープンループ駆動による加速途中の時間t5(速度V4)において何らかの要因によりモータの同期が取れなくなり、903に示すような速度カーブに沿って回転が停止したとする。このときも前述と同じく二つの位置センサ207、208により、モータが何らかの要因で起動途中に脱調停止したことが判別可能である。このとき、時間t5(速度V4)において不具合が発生したことから、オープンループ駆動による加速途中にエラーが発生したことも判別可能である。したがって、モータを再起動させる場合には、オープンループ駆動周波数を前回よりも低い値に設定し、通常のオープンループ駆動からフィードバック駆動への切り替え点P1よりも回転数の低い切り替え点P2(時刻t1、速度V5)を設定する。このとき、図9(b)においては加速度が前回と同じ加速度で制御しているが、この加速度が低くなる様に制御しても良い。言い換えると速度V5に到達する時間をt1よりも長くなる様に、すなわちグラフの傾きが少なくなるように、ゆっくり加速することも可能である。そしてオープンループ駆動により速度V5に確実に同期させた後、切り替え点P2でフィードバック駆動に切り替えて加速駆動を行う。 Next, in FIG. 9B, it is assumed that the motor becomes unsynchronized due to some factor at time t5 (speed V4) in the middle of acceleration by the open loop drive, and the rotation stops along the speed curve as indicated by 903. . At this time as well, the two position sensors 207 and 208 as described above can determine that the motor has stopped stepping out during the start for some reason. At this time, since a problem has occurred at time t5 (speed V4), it can also be determined that an error has occurred during acceleration by open-loop driving. Accordingly, when the motor is restarted, the open loop drive frequency is set to a lower value than the previous time, and the switching point P2 (time t1) having a lower rotational speed than the switching point P1 from the normal open loop drive to the feedback drive. , Speed V5). At this time, in FIG. 9B, the acceleration is controlled at the same acceleration as the previous time, but the acceleration may be controlled to be low. In other words, it is possible to accelerate slowly so that the time to reach the speed V5 is longer than t1, that is, the inclination of the graph is reduced. And after synchronizing with the speed V5 reliably by open loop drive, it switches to feedback drive at the switching point P2, and performs acceleration drive.

このとき、フィードバック駆動の加速度を通常より低くなる様に設定してより確実に加速制御することも可能である。このような再起動制御を行うことで、図9(b)の904に示すような速度曲線にしたがって再起動を行い、エラーを回避したオープンループ駆動からフィードバック駆動への切り替え及びフィードバック駆動による加速駆動を行うことが出来る。   At this time, it is possible to control the acceleration more reliably by setting the acceleration of the feedback drive to be lower than usual. By performing such restart control, restart is performed in accordance with a speed curve as shown at 904 in FIG. 9B, switching from open loop drive to avoid feedback error, and acceleration drive by feedback drive. Can be done.

図10は、上述の駆動制御内容をフローに示した起動フローチャートである。
フローに沿って再度起動制御に関して簡単に説明を行う。まずメインの起動フローはS101において、起動サブルーチンが開始されると、S102においてステップ駆動であるオープンループ駆動による加速が行われる。このとき脱調エラー判別を二つの位置センサ207、208からの検出信号で行う。具体的には、正転及び逆転において時系列で検出されるべき信号は決まっているので、この検出されるべき信号の順番や、駆動周期に対する検出信号の値の食い違いを監視し脱調及び停止判別を行う。このとき、検出信号が所定の範囲内であれば問題が無く、予め決められたフィードバック駆動への切り替え周波数に達するとS104でフィードバック駆動に切り替えられてフィードバック駆動による加速駆動が行われる。そしてフィードバック駆動時にも前述と同じく検出信号が所定の範囲内であるか否かをS105で行った後問題が無ければ、S106において起動制御ルーチンから抜け出す。
FIG. 10 is a start-up flowchart showing the above-described drive control contents in a flow.
The activation control will be briefly described again along the flow. First, in the main startup flow, when a startup subroutine is started in S101, acceleration by open loop driving, which is step driving, is performed in S102. At this time, step-out error determination is performed using detection signals from the two position sensors 207 and 208. Specifically, since the signals to be detected in time series in the forward rotation and the reverse rotation are determined, the order of the signals to be detected and the difference in the detection signal value with respect to the driving cycle are monitored to step out and stop. Make a decision. At this time, if the detection signal is within a predetermined range, there is no problem. When a predetermined switching frequency for feedback driving is reached, switching to feedback driving is performed in S104, and acceleration driving by feedback driving is performed. If there is no problem after performing whether or not the detection signal is within the predetermined range in the step S105 during the feedback driving as well, the process exits the start control routine in the step S106.

次に、エラー発生時の制御に関して説明する。オープンループ駆動による加速中S103において検出信号が所定の範囲外であるとして回転異常が検出されると、S201においてエラー回数の確認が行われる。ここで予め決められた回数のエラーが発生したときには、起動制御を中止してS202においてエラーストップする。もし規定回数に達していなかったときにはS203において、オープンループ駆動周波数を前回よりも低い値にセットしてS102へ戻り再度起動を試みる。そして、オープンループ駆動からフィードバック駆動への切り替え点を通常の切り替え点P1よりも回転数の低い切り替え点P2にセットする。このとき図11に示すように、たとえばデジタルカメラ1201などの光学機器に備え付けられた表示部1201aに“ERROR”を表示させて機器の動作をストップさせる。次に、フィードバック駆動による加速駆動時にS105において検出信号が所定の範囲外であるとして異常が検出されたときには、S301において、前述と同じくエラー発生回数の確認が行われる。ここでも、予め決められた回数のエラーが発生したときは起動制御を中止しS302においてエラーストップする。このときも上述と同様、たとえばデジタルカメラ1201などの光学機器に備え付けられた表示部1201aに“ERROR”を表示させて機器の動作をストップさせる。もしエラー発生回数が規定回数に達していなかったときはS303に移行してフィードバック駆動の加速度を前回よりも低く設定した後、S102へ戻って再起動が行われる。 Next, control when an error occurs will be described. If rotation abnormality is detected in S103 during acceleration by open-loop driving because the detection signal is outside the predetermined range, the number of errors is confirmed in S201. If a predetermined number of errors have occurred, the start control is stopped and the error is stopped in S202. If the specified number of times has not been reached, the open loop drive frequency is set to a lower value than the previous time in S203, and the process returns to S102 to try again. Then, the switching point from the open loop driving to the feedback driving is set to the switching point P2 having a lower rotational speed than the normal switching point P1. At this time, as shown in FIG. 11, for example, “ERROR” is displayed on the display unit 1201 a provided in the optical device such as the digital camera 1201 to stop the operation of the device. Next, when an abnormality is detected in S105 when the detection signal is outside the predetermined range during acceleration driving by feedback driving, the number of occurrences of errors is confirmed in S301 as described above. Also here, when a predetermined number of errors have occurred, the start control is stopped and the error is stopped in S302. At this time, similarly to the above, for example, “ERROR” is displayed on the display unit 1201a provided in the optical device such as the digital camera 1201, and the operation of the device is stopped. If the number of error occurrences has not reached the specified number, the process proceeds to S303, the acceleration of feedback drive is set lower than the previous time, and then the process returns to S102 to restart.

上述したようにオープンループ駆動からフィードバック駆動による切り替え加速時に何らかの要因によりモータがエラーストップしても夫々のパラメーターを適宜変更しながら最適な起動制御を行うことが出来るので、モータの駆動信頼性を向上させることが出来る。   As described above, even if the motor stops due to some factor during switching acceleration from open loop drive to feedback drive, optimal start-up control can be performed while appropriately changing each parameter, improving motor drive reliability It can be made.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、オープンループ駆動若しくはフィードバック駆動のどちらのエラーストップであっても、再起動時にはオープンループ駆動の同期速度を前回よりも下げるとともに、フィードバック駆動の加速度を前回よりも低くして駆動することも可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. For example, it is possible to reduce the open-loop drive synchronization speed from the previous time and restart the feedback drive acceleration lower than the previous time, even if the error stop is either open-loop drive or feedback drive. It is.

安価で簡単な駆動制御方法により、ブラシレスモータの起動信頼性を向上させることが出来る。   The start-up reliability of the brushless motor can be improved by an inexpensive and simple drive control method.

101 ステッピングモータ
301 位置センサ信号処理回路
302 制御部
303 フィードバック駆動回路
304 オープンループ駆動回路
101 Stepping motor 301 Position sensor signal processing circuit 302 Control unit 303 Feedback drive circuit 304 Open loop drive circuit

Claims (4)

ロータマグネットと前記ロータマグネットの回転位置を検出する検出器を備えたモータと、
前記検出器からの出力が所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記モータをオープンループ制御により駆動する第1の駆動手段と、
前記モータをフィードバック制御により駆動する第2の駆動手段と、
前記モータの駆動開始時には、前記第1の駆動手段によって前記モータを所定の駆動周波数から駆動した後、前記モータの速度が第1の速度となったときに、前記第2の駆動手段によって前記モータを所定の加速度で駆動するように、前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段とを切り替える制御手段と、を有し、
前記第1の駆動手段によって前記モータを駆動している際に、前記判定手段が前記検出器からの出力が前記所定の範囲外であると判定した場合、前記制御手段は、前記モータの速度が前記第1の速度より低い第2の速度となったときに、前記第1の駆動手段による前記モータの駆動から前記第2の駆動手段による前記モータの駆動へ切り替えることを特徴とするモータ駆動装置。
A motor comprising a rotor magnet and a detector for detecting the rotational position of the rotor magnet;
Determining means for determining whether the output from the detector is within a predetermined range;
First driving means for driving the motor by open loop control;
Second driving means for driving the motor by feedback control;
At the start of driving of the motor, after the motor is driven from a predetermined driving frequency by the first driving means, the motor is driven by the second driving means when the speed of the motor becomes the first speed. Control means for switching between the first drive means and the second drive means so as to drive at a predetermined acceleration ,
When the determination unit determines that the output from the detector is out of the predetermined range when the motor is driven by the first driving unit, the control unit determines that the speed of the motor is when a first lower than the speed second speed, the motor drive, wherein the switching Rukoto to drive said motor by said second drive means from the drive of the motor by said first drive means apparatus.
前記第2の駆動手段によって前記モータを駆動している際に、前記判定手段が前記検出器からの出力が前記所定の範囲外であると判定した場合、前記第2の駆動手段は、前記所定の加速度よりも低い加速度で前記モータを駆動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 determination unit determines that the output from the detector is outside the predetermined range when the motor is driven by the second driving unit, the second driving unit The motor driving apparatus according to claim 1 , wherein the motor is driven at an acceleration lower than the acceleration of the motor. 前記第1の駆動手段によって前記モータを駆動している際に、前記判定手段が前記検出器からの出力が前記所定の範囲外であると判定した場合、前記第1の駆動手段は、前記所定の駆動周波数より低い駆動周波数から前記モータを駆動することを特徴とする請求項1または2に記載のモータ駆動装置。When the determination unit determines that the output from the detector is outside the predetermined range when the motor is driven by the first driving unit, the first driving unit The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the motor is driven at a driving frequency lower than the driving frequency. ロータマグネットと前記ロータマグネットの回転位置を検出する検出器を備えたモータと、前記検出器からの出力が所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記モータをオープンループ制御により駆動する第1の駆動手段と、前記モータをフィードバック制御により駆動する第2の駆動手段と、前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段とを切り替える制御手段と、を備えたモータ駆動装置の駆動制御方法であって、
前記モータの駆動開始時には、前記第1の駆動手段によって前記モータを所定の駆動周波数から駆動した後、前記モータの速度が第1の速度となったときに、前記第2の駆動手段によって前記モータを所定の加速度で駆動するように、前記制御手段が前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段とを切り替え、
前記第1の駆動手段によって前記モータを駆動している際に、前記判定手段が前記検出器からの出力が前記所定の範囲外であると判定した場合、前記制御手段は、前記モータの速度が前記第1の速度より低い第2の速度となったときに、前記第1の駆動手段による前記モータの駆動から前記第2の駆動手段による前記モータの駆動へ切り替えることを特徴とするモータ駆動装置の駆動制御方法。
A motor including a rotor magnet and a detector that detects a rotational position of the rotor magnet; a determination unit that determines whether or not an output from the detector is within a predetermined range; and A motor drive device comprising: first drive means for driving; second drive means for driving the motor by feedback control; and control means for switching between the first drive means and the second drive means. Drive control method,
At the start of driving of the motor, after the motor is driven from a predetermined driving frequency by the first driving means, the motor is driven by the second driving means when the speed of the motor becomes the first speed. The control means switches between the first drive means and the second drive means so as to drive at a predetermined acceleration,
When the determination unit determines that the output from the detector is out of the predetermined range when the motor is driven by the first driving unit, the control unit determines that the speed of the motor is A motor driving device that switches from driving the motor by the first driving means to driving the motor by the second driving means when the second speed is lower than the first speed. Drive control method.
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JP3666282B2 (en) * 1999-01-25 2005-06-29 株式会社日立製作所 Elevator device using permanent magnet synchronous motor
JP3742291B2 (en) * 2000-09-26 2006-02-01 株式会社荏原製作所 Brushless motor device
JP2006296029A (en) * 2005-04-07 2006-10-26 Canon Inc Motor drive

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