JP5936883B2 - モータ制御装置及びステッピングモータの脱調状態判定方法 - Google Patents

Description

この発明は、モータ制御装置及びステッピングモータの脱調状態判定方法に関し、特に、逆起電圧を測定して脱調状態の判定を行うモータ制御装置及びステッピングモータの脱調状態判定方法に関する。

ステッピングモータは、種々の特長を有するものであり、広く用いられている。すなわち、ステッピングモータは、その構造上ステータとロータとに機械的な接触がないため、長寿命である。また、ステッピングモータが励磁状態であるときには、大きな静止トルクを得られる。

ステッピングモータではいわゆる脱調状態が発生することがあり、それが問題となることがある。ステッピングモータが脱調状態になると、ロータが正常に回転できなくなる。脱調状態は、例えば、パルス信号の周期が短かったり負荷が大きかったりするとき、発生することがある。

ステッピングモータは、一般に、回転の角度や速度を高精度に制御する用途に使われることが多い。ステッピングモータは、制御側から発振されるパルス数によって回転位置の管理を行うため、脱調状態の検出が遅れて制御のみが進行すると、駆動対象となるギア等の位置がずれてしまうことがある。また、脱調状態の検出が遅れると、音声的なノイズが引き起こされる場合がある。したがって、ステッピングモータを用いた装置等で適正な動作を行うために、脱調状態が発生したことを速やかに検出することが必要となる。

このように、ステッピングモータが脱調状態となったときには、速やかにその状態を検出すること、及び、速やかに回転を止めたり正常な回転状態に復帰させたりするなどのエラー処理を行うことが必要である。そのため、ステッピングモータにおいては、脱調状態を検出し、その後のエラー処理を実行させるための回路やシステムが併せて用いられる場合が多い。

特許文献１には、次のような脱調状態検出方法が開示されている。すなわち、ステッピングモータの回転に影響を与えない程度の短い時間だけ、ステッピングモータの各相のコイルの制御電流を、各相順番に停止させる。そして、制御電流の停止中に逆起電圧を測定し、その測定結果が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に、脱調が発生したことを検出する。

特許文献２には、上述の特許文献１のような方法に加え、制御電流の停止期間中において、逆起電圧を測定するコイル以外のすべてのコイルを、固定電圧に設定するようにしたモータの制御方法が開示されている。

また、特許文献３には、モータ制御装置において、回転中のモータの逆起電力を測定することで、ステッピングモータの脱調に関する状態を判断することが開示されている。

特許文献４には、ステッピングモータの駆動装置において、脱調検出回路により脱調が発生したことが検出されると、駆動パルスの出力を停止して、ステッピングモータの励磁コイルへの通電を停止することが開示されている。この駆動装置では、逆起電圧によって生じる電圧の変動に基づき、脱調が発生したことを検出することが開示されている。

なお、特許文献５には、環境温度を測定する温度センサで計測した温度が閾値である所定温度よりも低い場合に、予熱制御手段によりステッピングモータが回転しないように励磁電流をステッピングモータへ供給するようにしたステッピングモータの制御装置が開示されている。

特許文献６には、モータ駆動制御装置において、モータが駆動する駆動ローラや従動ローラなどの負荷機構の温度状態を検出し、検出された温度状態に基づいて、モータの駆動電流を設定することが開示されている。

特開２００９−２６１０４５号公報 特開２０１２−１６２２１号公報 特開２０１１−２５９５２５号公報 特開２０００−１６６２９７号公報 特開２００５−０３９８７４号公報 特開２００６−０１４４４０号公報

ところで、上記の特許文献１や特許文献２に記載されているように逆起電圧を測定して脱調状態を検出するモータ制御装置において、ステッピングモータが高温状態であるときや低温状態であるときに、脱調検出の精度が悪化することがあるという問題が発見された。このような問題に対して有効な解決策は、上記特許文献３から６には何ら開示されていない。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、幅広い温度域で、脱調状態であるか否かをより確実に判定できるモータ制御装置及びステッピングモータの脱調状態判定方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、複数相のコイルを有するステッピングモータを駆動させるために各相のコイルの通電状態を制御するモータ制御装置は、複数相のコイルのうち、通電が停止されている相のコイルに誘起される逆起電圧を測定する測定手段と、ステッピングモータの温度又はそれに対応する温度の温度情報を取得する取得手段と、測定手段の測定結果、及び取得手段により取得された温度情報に応じて、ステッピングモータが脱調しているか否かを判定する判定手段とを備え、判定手段は、取得手段により取得された温度情報に応じてステッピングモータの脱調に関する判定基準を設定する設定手段と、測定手段の測定結果と設定手段により設定された判定基準とを比較する比較手段とを有し、比較手段の比較結果に応じて、判定を行う。

好ましくはモータ制御装置の一部又は全部は、制御回路を構成しており、取得手段は、制御回路の温度を温度情報として取得する。

好ましくは制御回路は、集積回路である。

好ましくは設定手段は、取得手段により取得された温度情報が示す温度が、予め設定された少なくとも２つの温度範囲のうちいずれの温度範囲に属するかを判断し、属すると判断された温度範囲に対して予め対応付けられている基準値を用いて、判定基準を設定する。

好ましくはモータ制御装置は、複数相のうちいずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に、そのコイルへの電圧の印加を一時的に停止させる停止手段をさらに備え、測定手段は、停止手段により電圧の印加が停止されている停止期間中に、コイルに誘起される逆起電圧を測定する。

この発明の他の局面に従うと、複数相のコイルを有するステッピングモータの脱調状態判定方法は、複数相のコイルのうち、通電が停止されている相のコイルに誘起される逆起電圧を測定する測定ステップと、ステッピングモータの温度又はそれに対応する温度の温度情報を取得する取得ステップと、測定ステップの測定結果及び取得ステップにより取得された温度情報に応じて、ステッピングモータが脱調しているか否かを判定する判定ステップとを備え、判定ステップは、取得ステップにより取得された温度情報に応じてステッピングモータの脱調に関する判定基準を設定する設定ステップと、測定ステップの測定結果と設定ステップにより設定された判定基準とを比較する比較ステップとを有し、比較ステップの比較結果に応じて、判定を行う。

これらの発明に従うと、通電が停止されているコイルに誘起される逆起電圧と、ステッピングモータの温度及びモータ制御装置の温度のうち少なくとも一方に対応する温度情報とに基づいて、ステッピングモータが脱調しているか否かが判定される。したがって、幅広い温度域で、脱調状態であるか否かをより確実に判定できるモータ制御装置及びステッピングモータの脱調状態判定方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 ステッピングモータの回路構成を模式的に示す図である。 本実施の形態における脱調状態判定方法を示すフローチャートである。 基準値設定テーブルの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ制御装置について説明する。

モータ制御装置は、複数相のコイルを有するステッピングモータを駆動させるためのものである。モータ制御装置は、ステッピングモータを駆動させるために各相のコイルの通電状態を制御する。本実施の形態において、モータ制御装置は、ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、駆動回路の制御を行う制御回路とを有している。換言すると、モータ制御装置の一部は、制御回路を構成している。

モータ制御装置と、それにより駆動されるステッピングモータとで、モータ駆動装置が構成される。モータ駆動装置において、ステッピングモータは、電源から供給される電力に基づいて、駆動回路から駆動電力が供給されることで駆動される。モータ駆動装置において、制御回路によって駆動回路が制御されることにより、ステッピングモータの駆動が制御される。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、モータ駆動装置１は、モータ制御装置１０と、ステッピングモータ２０とを有している。ステッピングモータ２０は、例えば、Ａ相及びＢ相の２相励磁で駆動される。ステッピングモータ２０は、Ａ相のコイル及びＢ相のコイル（図２に示す。）を有している。ステッピングモータ２０は、モータ制御装置１０から各相のコイルに電力が供給されて駆動される。ステッピングモータ２０は、例えば、車両に搭載される空調装置用のアクチュエータとして利用される。なお、ステッピングモータ２０及びモータ駆動装置１の用途はこれに限られるものではない。

モータ制御装置１０は、制御回路１２と、駆動回路１４とを有している。

駆動回路１４は、モータ駆動部１４２と、電流センサ１４４とを有している。駆動回路１４は、ステッピングモータ２０に電力を供給し、ステッピングモータ２０を駆動する。

制御回路１２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置；判定手段の一例、設定手段の一例、比較手段の一例）１２２と、電流測定部１２４と、逆起電圧測定部（測定手段の一例）１２６と、温度計測部（取得手段の一例）１２８とを有している。制御回路１２は、駆動回路１４の制御を行うことで、ステッピングモータ２０の駆動を制御する。本実施の形態において、制御回路１２は、ＩＣ（集積回路）としてパッケージ化されている。

モータ駆動部１４２は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに電圧を印加するモジュールである。モータ駆動部１４２には、ＣＰＵ１２２から制御信号が送られる。モータ駆動部１４２は、制御信号に基づいて、電圧を印加する。本実施の形態では、駆動回路１４とステッピングモータ２０とは、Ａ相の正極（＋）、Ａ相の負極（−）、Ｂ相の正極（＋）、Ｂ相の負極（−）の４つのラインで接続されている。モータ駆動部１４２は、制御信号に応じて、これらの各ラインを介して、ステッピングモータ２０に電力を供給する。

電流センサ１４４は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに流れる電流（コイル電流）をセンシングするモジュールである。電流センサ１４４は、コイル電流のセンシング結果を、電流測定部１２４に出力する。

電流測定部１２４は、ステッピングモータ２０のコイル電流を測定するモジュールである。電流測定部１２４には、電流センサ１４４から出力されたコイル電流のセンシング結果が入力される。電流測定部１２４は、入力されたセンシング結果に基づいて、コイル電流を測定する。電流測定部１２４は、コイル電流の測定結果を、ＣＰＵ１２２に出力する。

逆起電圧測定部１２６は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに誘起される逆起電圧を測定するモジュールである。本実施の形態において、逆起電圧測定部１２６は、駆動回路１４とステッピングモータ２０とを接続する４つのラインのそれぞれに接続されている。逆起電圧測定部１２６は、逆起電圧の測定結果を、ＣＰＵ１２２に出力する。

温度計測部１２８は、例えば、制御回路１２のＩＣの温度を測定する温度センサである。温度計測部１２８は、制御回路１２の温度を示す温度情報をＣＰＵ１２２に出力する。

ＣＰＵ１２２には、電流測定部１２４から出力されたコイル電流の測定結果と、逆起電圧測定部１２６から出力された逆起電圧の測定結果と、温度計測部１２８から出力された温度情報とが入力される。ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０に印加する電圧を制御するための制御信号を生成する。ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０を駆動するとき、コイル電流の測定結果に基づいて、制御信号を生成する。ＣＰ１２２は、生成した制御信号を、モータ駆動部１４２に出力する。

図２は、ステッピングモータ２０の回路構成を模式的に示す図である。

図２に示されるように、ステッピングモータ２０は、２つのコイル２１ａ，２１ｂと、ロータ２２と、複数のステータヨーク（図示せず）とを有している。

コイル２１ａ，２１ｂは、それぞれ、ステータヨークを励磁するコイルである。コイル２１ａ，２１ｂは、それぞれ、駆動回路１４に接続されている。コイル２１ａは、Ａ相のコイルである。コイル２１ｂは、Ｂ相のコイルである。コイル２１ａ，２１ｂには、それぞれ異なる位相のコイル電流が流される。

ロータ２２は、円周方向に沿って、Ｓ極２２ｓとＮ極２２ｎとが交互に反転するように多極着磁された永久磁石を備える。なお、図２においては、ロータ２２は、Ｓ極２２ｓとＮ極２２ｎとが１つずつ設けられているように簡略化されて示されている。ステータヨークは、ロータ２２の周囲に、ロータ２２の外周部に接近して配置されている。ロータ２２は、コイル２１ａ，２１ｂのそれぞれに流れるコイル電流の位相が周期的に切り替えられることで回転する。

本実施の形態において、ステッピングモータ２０が駆動されるとき、ＣＰＵ１２２及びモータ駆動部１４２は、コイル２１ａ，２１ｂのそれぞれに、パルス幅変調されたパルス電圧を印加する。

ステッピングモータ２０は、以下のようにして駆動される。すなわち、コイル２１ａには、所定の周期でコイル電流Ｉａの極性（すなわち、コイル電流Ｉａの方向）が変わるように、パルス電圧が印加される（コイル電圧Ｖａ）。他方、コイル２１ｂには、コイル２１ａと同一の周期で、パルス電圧が印加される（コイル電圧Ｖｂ）。コイル２１ｂには、コイル電流Ｉａに対して所定の位相だけ遅れてコイル電流Ｉｂの極性（すなわち、コイル電流Ｉｂの方向）が変わるように、パルス電圧が印加される。

コイル２１ａ，２１ｂにそれぞれコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れると、コイル電流Ｉａ，Ｉｂの極性に応じて、コイル２１ａ，２１ｂのステータヨークが励磁される。これにより、ロータ２２が所定のステップ単位で回転する。

ここで、モータ制御装置１０には、後述のような脱調状態判定方法により、ステッピングモータ２０で脱調が発生したか否か（脱調状態であるか否か）を判定する機能が設けられている。この機能は、制御回路１２の各部を用いてＣＰＵ１２２が処理を行うことで実現されている。この機能及びステッピングモータ２０で脱調が発生したと判定されたときの動作について、以下に説明する。

本実施の形態において、ステッピングモータ２０の脱調が発生したか否かの判定は、ＣＰＵ１２２がステッピングモータ２０を駆動させる駆動処理を行っているときに行われる。駆動処理は、ステッピングモータ２０の駆動を開始してから停止するまで、繰り返される。判定は、逆起電圧測定部１２６により測定された逆起電圧、及び温度計測部１２８により取得された温度情報に応じて行われる。判定は、後述のようにして設定された脱調判定基準値（判定基準の一例）に基づいて行われる。

まず、ＣＰＵ１２２が行う脱調状態判定方法の流れについて、おおまかに説明する。

図３は、本実施の形態における脱調状態判定方法を示すフローチャートである。

駆動処理がスタートすると、ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１２２は、温度計測部１２８による温度計測を行う。これにより、温度情報が取得される。

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１２２は、取得した温度情報に基づいて、脱調判定基準値の選択及び設定を行う。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１２２は、逆起電圧測定部１２６により、逆起電圧を測定する。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０が脱調状態であるか否かを判定する。脱調状態だと判定されなければ、ＣＰＵ１２２は、逆起電圧の測定と、脱調状態であるか否かの判定とを繰り返す（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。

ステップＳ１０４において脱調状態であると判定されると、ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０を停止させる処理を行う。ステッピングモータ２０を停止させると、ステッピングモータ２０の駆動処理は終了する。

ここで、上述のステップＳ１０３の処理において、逆起電圧は、次のようにして測定される。ＣＰＵ１２２は、Ａ相及びＢ相のうちいずれか１つの相のコイル２１ａ，２１ｂに流れるコイル電流Ｉａ，Ｉｂの向きが切り替わる際に、一時的に、そのコイル２１ａ，２１ｂへのパルス電圧の印加を停止させる（停止期間）。そして、逆起電圧測定部１２６は、このような停止期間中に、パルス電圧の印加が停止されている相のコイル２１ａ，２１ｂに誘起される逆起電圧を、個別に（相毎に、又はコイル毎に）測定する。

すなわち、コイル電流Ｉａの極性が変わるときには、コイル電流Ｉａがゼロになるように、コイル２１ａへのパルス電圧の印加が停止される。この停止期間においては、コイル２１ａに逆起電圧が誘起される。また、コイル電流Ｉｂの極性が変わるときには、コイル電流Ｉｂがゼロになるように、コイル２１ｂへのパルス電圧の印加が停止される。この停止期間においては、コイル２１ｂに逆起電圧が誘起される。逆起電圧測定部１２６は、これらの逆起電圧を測定する。

より具体的には、ステッピングモータ２０の駆動時において、ＣＰＵ１２２の制御により、コイル２１ａ，２１ｂにパルス電圧が印加される（ＰＷＭ制御）。これにより、コイル２１ａ，２１ｂにそれぞれコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。

ＰＷＭ制御が行われると、その後、通電停止処理及び定電圧制御が実行される。例えばコイル２１ａの通電停止処理が行われる場合には、所定の停止期間だけコイル２１ａへのパルス電圧の印加が停止される。これにより、コイル電流Ｉａがゼロになる。停止期間は、ＣＰＵ１２２により任意に設定される。例えば、ＣＰＵ１２２は、予め決められた停止期間を設定してもよいし、モータ駆動装置１の外部から停止期間の設定を受け付けてもよい。このような停止期間中に、逆起電圧測定部１２６は、コイル２１ａに誘起される逆起電圧を測定する。測定結果は、ＣＰＵ１２２に供給される。

なお、本実施の形態において、このようにコイル２１ａについて通電停止処理が行われる場合、ＣＰＵ１２２は、定電圧制御として、その停止期間中においてコイル２１ｂのコイル電圧Ｖｂを固定電圧に設定する。すなわち、ＣＰＵ１２２は、停止期間中に、逆起電圧を測定するコイル以外のすべてのコイルを固定電圧に設定する。固定電圧の電圧レベルは、直前のコイル電圧と同じ電圧レベル（例えば、電源電圧レベル又はグラウンド（ＧＮＤ）レベルなど）であってもよいし、所定の基準電圧レベルであってもよい。これにより、例えばコイル２１ａについて通電停止処理が行われる場合には、コイル２１ｂのコイル電圧Ｖｂが一定（本実施の形態では、例えば、電源電圧レベル）になる。

固定電圧の電圧レベルが電源電圧レベルであるとき、コイル２１ａについて通電停止処理が行われる場合におけるコイル２１ｂのコイル電流Ｉｂは、上述のＰＷＭ制御が行われている期間におけるコイル電流Ｉｂに比べて多少上昇する。停止期間中のコイル電圧Ｖｂは一定であるので、コイル電圧Ｖｂの印加に伴うノイズは発生しない。その結果、停止期間中のコイル２１ａのコイル電圧Ｖａにはノイズが重畳されない。すなわち、停止期間中のコイル電圧Ｖａを測定することにより、コイル２１ａに誘起される逆起電圧が正確に測定される。これにより、脱調状態の誤検出を防ぐことができる。

上述のようにして逆起電圧が計測されると、ＣＰＵ１２２は、逆起電圧が、所定の脱調判定基準、すなわちステップＳ１０２で設定された脱調判定基準値を充足するか否かを判定する（上述のステップＳ１０４）。換言すると、ＣＰＵ１２２は、得られた逆起電圧の値と、脱調判定基準値とを比較する。比較結果に応じて、ステッピングモータ２０で脱調が発生したか否かが判定可能である。例えば、ＣＰＵ１２２は、測定された逆起電圧の値が脱調判定基準値に達しているとき、ステッピングモータ２０で脱調が発生していると判定する。

次に、温度情報に基づく脱調判定基準の設定について説明する。

本実施の形態では、脱調状態であるか否かの判定が行われるまでに、予め、温度情報に基づく脱調判定基準値の設定が行われる（上述のステップＳ１０１，Ｓ１０２）。そして、予め設定された脱調判定基準値に基づいて、脱調状態であるか否かの判定が行われる。

ステッピングモータ２０の逆起電圧には、ステッピングモータ２０の温度に対する依存性があることがわかってきた。そこで、ステッピングモータ２０の温度の温度情報や、ステッピングモータ２０の温度に対応するモータ制御装置１０の温度の温度情報を用いて、脱調判定基準値の設定が行われる。モータ制御装置１０は、それ自体ステッピングモータ２０と同環境に置かれることが多く、また、ステッピングモータ２０の動作に応じた動作を行う。そのため、モータ制御装置１０の温度は、ステッピングモータ２０の温度に対応するものとなる。このような温度情報を用いて脱調判定基準値の設定が行われることにより、より正確に脱調状態の判定ができるようになる。

本実施の形態において、より具体的には、温度計測部１２８は、制御回路１２の温度、すなわちＩＣの内部温度を温度情報として取得する。ここで、制御回路１２は、ステッピングモータ２０と略同じ環境下に置かれることが多いものである。また、制御回路１２は、ステッピングモータ２０の動作に伴い、動作するものである。そのため、ＩＣの内部温度は、ステッピングモータ２０の置かれた環境（周囲の温度等の状況）や、ステッピングモータ２０の負荷状況に略相関する。したがって、ＩＣの内部温度の温度情報を活用して、温度に応じた脱調判定基準値が選択されることで、より正確にステッピングモータ２０の脱調状態の判定ができるようになる。

温度計測部１２８により温度情報が取得されると、ＣＰＵ１２２は、その温度情報に応じて脱調判定基準値を設定する。このとき、ＣＰＵ１２２は、温度計測部１２８により取得された温度情報が示す温度が、予め設定された３つの温度範囲（３ランクの温度範囲）のうちいずれの温度範囲に属するかを判断する。そして、ＣＰＵ１２２は、３つの温度範囲のうち、属すると判断された温度範囲に対して予め対応付けられている基準値（閾値）を、脱調判定基準値として設定する。各温度範囲と基準値との対応関係は、例えば、予め、基準値設定テーブルとして設定されている。基準値設定テーブルは、例えば、制御回路１２内に設けられた記憶部（メモリ；図示せず）に記憶されている。なお、対応関係は、このような基準値設定テーブルにより定められていなくてもよい。

本実施の形態においては、３つの温度範囲として、例えば、セ氏５度以下である第１の範囲、セ氏５度より大きくセ氏７５度未満である第２の範囲、及びセ氏７５度以上の第３の範囲の３つが設定されている。そして、第１の範囲、第２の範囲、第３の範囲のそれぞれについて、脱調判定基準値として設定するべき基準値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が対応づけられている。

ＣＰＵ１２２は、温度計測部１２８により取得された温度情報が示す温度が、３つの温度範囲（第１の範囲〜第３の範囲）のいずれに属するかを判断する。そして、ＣＰＵ１２２は、属すると判断した範囲について対応付けられている基準値を選択し、脱調判定基準値として設定する。

例えば、温度計測部１２８により取得された温度情報が示す温度がセ氏５０度である場合を想定する。このとき、温度は、第２の範囲に属する。したがって、第２の範囲に対応付けられている基準値Ｖ２が、脱調判定基準値として設定される。ＣＰＵ１２２は、設定された脱調判定基準値Ｖ２と逆起電圧の値とを比較し、ステッピングモータ２０で脱調が発生したか否かを判定する。

同様に、温度計測部１２８により取得された温度情報が示す温度が例えばセ氏０度であるときには、脱調判定基準値として基準値Ｖ１が選択される。また、温度が例えばセ氏１００度であるときには、脱調判定基準値として基準値Ｖ３が選択される。これにより、ステッピングモータ２０の温度に対応する脱調判定基準値に基づいて、ステッピングモータ２０で脱調が発生したか否かが判定される。

なお、温度範囲としては、例えば、高温側と低温側との、少なくとも２つに分かれていればよいし、３つより多く分かれていてもよい。温度範囲は、例えば、セ氏５度以下、セ氏５度〜セ氏４５度、セ氏４５度〜セ氏６０度、セ氏６０度〜セ氏７５度、及びセ氏７５度以上のように、５段階に分かれていてもよいし、７段階などに分かれていてもよい。

［実施の形態における効果］

以上のように構成されたモータ制御装置１０では、ステッピングモータ２０の温度に対応する温度を計測し、計測して得た温度に応じて、脱調判定基準値が設定される。そして、設定された脱調判定基準値と、別途計測した逆起電圧を比較することで、脱調状態が判定される。ステッピングモータ２０の逆起電圧には温度に対する依存性があるが、モータ制御装置１０においては、ステッピングモータ２０の温度に応じて、そのとき検出される逆起電圧の基準となる脱調状態判定基準値を変化させたうえで、脱調状態の判定を行うことができる。したがって、ステッピングモータ２０が比較的高温である状態や低温である状態においても、高精度で、ステッピングモータ２０で脱調が発生したことを判定することができる。

脱調判定基準値は、温度情報が示す温度が属する温度範囲について予め対応付けられている基準値を選択することにより設定される。したがって、比較的単純な処理により、脱調判定基準値の設定を行うことができる。

また、本実施の形態においては、制御回路１２内に設けられている温度計測部１２８を用いて測定した温度を用いて、脱調判定基準値の設定が行われる。このようにモータ制御用の制御回路１２の内部に従来用いられている「ＩＣ内部温度を計測する機能」を利用することにより、モータ制御装置１０の部品点数を少なくすることができる。したがって、モータ制御装置１０の製造コストを低く抑えることができる。また、モータ制御装置１０を小型化することができ、モータ制御装置１０の設置に必要なスペースを小さくすることができる。ＩＣ内部温度は、ステッピングモータ２０の置かれた環境（周囲の温度）やステッピングモータ２０の負荷状況に略相関するものである。このＩＣ内部温度の温度情報を活用して、温度に応じた脱調判定基準値を設定するので、より正確に、脱調状態の判定ができるようになる。

なお、温度の計測は、制御回路１２内に設けられている温度計測部１２８を用いて行われるものに限られない。例えば、別の温度センサを用いて、ステッピングモータ２０の温度やモータ制御装置１０の温度や、その温度に対応する温度を計測するようにしてもよい。

［変型例の説明］

温度範囲に対応付けられている基準値は、上述のように１つでもよいし、２つより多くてもよい。例えば、複数の基準値を用いて脱調判定基準を設定するようなときには、それぞれの基準値が基準値設定テーブルにより求められるようにすればよい。

図４は、基準値設定テーブルの一例を示す図である。

図４においても、セ氏５度以下である第１の範囲、セ氏５度より大きくセ氏７５度未満である第２の範囲、及びセ氏７５度以上の第３の範囲の３つの温度範囲が設定されている。それぞれの温度範囲について、３つの基準値（閾値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ）が設定されている。

ここで、閾値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、例えば、それぞれ次のようなものである。すなわち、閾値Ｖａは、測定された逆起電圧の値と比較されるものである。また、閾値Ｖｂは、連続する前後の測定機会における逆起電圧の変動値の絶対値と比較されるものである。閾値Ｖｃは、逆起電圧の変動値が連続して所定の条件を満たす変動を行う期間における、逆起電圧の変動値の絶対値の差分と比較されるものである。

脱調判定基準は、これらの閾値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを用いて設定される。すなわち、例えば、特開２００９−２６１０４５号公報で公知であるように、測定された逆起電圧の値が閾値Ｖａに対して所定の条件を満たすこと、逆起電圧の変動値の絶対値が閾値Ｖｂに対して所定の条件を満たすこと、及び逆起電圧の変動値の絶対値の差分が閾値Ｖｃに対して所定の条件を満たすこと、などを含む複数の条件のうち、いずれか１つが充足されるとき、脱調判定基準が満たされたと判断されるようにしてもよい。また、これらを含む複数の条件のうち、２つ以上の所定数の条件が充足されたり、特定の２つ以上の条件がそろって充足されたりしたとき、脱調判定基準が満たされたと判断されるようにしてもよい。

図４に示される例において、基準値設定テーブルには、第１の範囲について、３つの閾値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃとして、それぞれ、閾値Ｖａ１、閾値Ｖｂ１及び閾値Ｖｃ１が対応付けられている。また、第２の範囲について、閾値Ｖａ２、閾値Ｖｂ２及び閾値Ｖｃ２が対応付けられている。第３の範囲について、閾値Ｖａ３、閾値Ｖｂ３及び閾値Ｖｃ３が対応付けられている。ＣＰＵ１２２は、温度計測部１２８により取得された温度情報が示す温度が属すると判断した温度範囲について対応付けられている閾値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃをそれぞれ選択し、脱調判定基準を設定する。これにより、比較的複雑な脱調判定基準を採用して脱調状態の判定を行う場合であっても、計測した温度に応じて、脱調判定基準を適切に変更可能である。基準値設定テーブルを用いることにより、比較的単純な処理で脱調判定基準を設定することができる。

また、ＣＰＵ１２２は、上述のような温度範囲に対応付けられた基準値を選択する方法に限られず、種々の方法により、脱調判定基準を設定するように構成されていればよい。例えば、ＣＰＵ１２２は、温度をパラメータとした計算式を用いて、脱調判定基準値を求めるように構成されていてもよい。

例えば、次式のように、脱調状定基準値Ｖを、ＩＣ内部温度ｔをパラメータとした関数Ｆ（ｔ）で表し、この関数Ｆ（ｔ）を用いて脱調判定基準値Ｖを求めるようにすればよい。

Ｖ＝Ｆ（ｔ）

具体的には、例えば、次式のように表される数式を用いて、脱調判定基準値Ｖを求めることができる。

Ｖ＝ａ＊ｔ＾２（ｔの２乗）＋ｂ＊ｔ＋ｃ （ａ，ｂ，ｃは定数）

なお、上式は一例であり、関数Ｆ（ｔ）は、２次より高い次数の高次関数として表現するようにしてもよい。

逆起電圧の温度依存性に応じた計算式を用いて脱調判定基準値を設定するようにすることにより、より温度の変化に適合した脱調判定基準値を設定することができる。したがって、ステッピングモータ２０で脱調が発生しているか否かをより精度良く判定することができる。したがって、脱調状態であるか否か、より確実に判定できるようになる。

［その他］

上記実施の形態において、逆起電圧の測定は、各相のコイルの制御電流の停止中において、他のコイルを固定電圧に設定して行われるが、これに限られるものではない。当該他のコイルについては固定電圧に設定するか否かにかかわらず、ある相のコイルの制御電流の停止期間において、そのコイルについての逆起電圧を測定するようにすればよい。また、逆起電圧は、種々のタイミングで適宜測定するようにすればよい。

制御回路の一部分のみが集積回路として構成されていてもよい。また、モータ制御装置のうち、制御回路とは異なる部分の一部が集積回路として構成されていてもよい。モータ制御装置の全部が集積回路として構成されていてもよい。

ステッピングモータは２相のものに限られない。例えば、ステッピングモータは、５相のものであってもよい。

ステッピングモータやモータ制御装置など、モータ駆動装置のハードウェア構成は上述に限られるものではない。モータ制御装置により上記のような脱調状態判定機能が行われるように、モータ駆動装置の構成は適宜変更可能である。

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートで文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ駆動装置
１０ モータ制御装置
１２ 制御回路
１４ 駆動回路
２０ ステッピングモータ
２１ａ，２１ｂ コイル
２２ ロータ
２２ｎ Ｎ極
２２ｓ Ｓ極
１２２ ＣＰＵ（中央演算処理装置；判定手段の一例、設定手段の一例、比較手段の一例）
１２４ 電流測定部
１２６ 逆起電圧測定部（測定手段の一例）
１２８ 温度計測部（取得手段の一例）
１４２ モータ駆動部
１４４ 電流センサ

Claims (6)

1. 複数相のコイルを有するステッピングモータを駆動させるために各相のコイルの通電状態を制御するモータ制御装置であって、
   前記複数相のコイルのうち、通電が停止されている相のコイルに誘起される逆起電圧を測定する測定手段と、
   前記ステッピングモータの温度又はそれに対応する温度の温度情報を取得する取得手段と、
   前記測定手段の測定結果、及び前記取得手段により取得された温度情報に応じて、前記ステッピングモータが脱調しているか否かを判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段は、
   前記取得手段により取得された温度情報に応じて前記ステッピングモータの脱調に関する判定基準を設定する設定手段と、
   前記測定手段の測定結果と前記設定手段により設定された判定基準とを比較する比較手段とを有し、
   前記比較手段の比較結果に応じて、前記判定を行う、モータ制御装置。
2. 前記モータ制御装置の一部又は全部は、制御回路を構成しており、
   前記取得手段は、前記制御回路の温度を前記温度情報として取得する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御回路は、集積回路である、請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記設定手段は、
   前記取得手段により取得された温度情報が示す温度が、予め設定された少なくとも２つの温度範囲のうちいずれの温度範囲に属するかを判断し、
   前記属すると判断された温度範囲に対して予め対応付けられている基準値を用いて、前記判定基準を設定する、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 複数相のうちいずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に、そのコイルへの電圧の印加を一時的に停止させる停止手段をさらに備え、
   前記測定手段は、前記停止手段により電圧の印加が停止されている停止期間中に、前記コイルに誘起される逆起電圧を測定する、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 複数相のコイルを有するステッピングモータの脱調状態判定方法であって、
   前記複数相のコイルのうち、通電が停止されている相のコイルに誘起される逆起電圧を測定する測定ステップと、
   前記ステッピングモータの温度又はそれに対応する温度の温度情報を取得する取得ステップと、
   前記測定ステップの測定結果及び前記取得ステップにより取得された温度情報に応じて、前記ステッピングモータが脱調しているか否かを判定する判定ステップとを備え、
   前記判定ステップは、
   前記取得ステップにより取得された温度情報に応じて前記ステッピングモータの脱調に関する判定基準を設定する設定ステップと、
   前記測定ステップの測定結果と前記設定ステップにより設定された判定基準とを比較する比較ステップとを有し、
   前記比較ステップの比較結果に応じて、前記判定を行う、ステッピングモータの脱調状態判定方法。

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