JPH0270279A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モータで発生するトルク変動を補償して、回
転速度制御或いは回転位置制御を高精度に実現するモー
タ駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のモータ駆動装置の概略を第６図に示す。

ｌはモータ、２は回転制御或いは回転位置制御の対象で
ある負荷、３はモータ１の巻線に電流を供給する増幅器
、４はモータ１のトルク指令信号、５はモータ駆動電流
信号である。

通常、モータｌにより負荷２の速度或いは位置を制御す
る場合、負荷２の速度及び／又は位置を検出器（図示せ
ず）で検出し、目標値との誤差を増幅して、これをモー
タ１のトルク指令信号４として使用する閉ループ制御が
行われる。

モータ１にトルク変動があっても、誤差の増幅率を高め
てフィードバックさせると、負荷２の速度或いは位置の
目標値との誤差は極めて小さくできる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、現実には系の発振等の影響で増幅率はあまり大
きくはできない、このため、高精度で負荷２の速度或い
は位置を制御する場合、制御誤差が残り、これが問題と
なる場合が発生する。この制御誤差の要因で一番大きな
ものがモータのトルク変動である。

本発明の目的は、トルク指令信号で見ると見掛は上のト
ルク変動が小さくなったかのように、Ｉ・ルク指令信号
を変化させ、高精度の回転速度制御或いは回転位置制御
が実現できるようにすることである。

〔課題を解決するだめの手段〕

このために本発明は、１ヘルク指令信号を入力とし、モ
ータに接続される負荷を位置決め或いは回転制御する駆
動装置において、 上記モータの回転位置を検出する回転角検出部と、該回
転角検出部の出力をアドレスとし、又は該回転角検出部
の出力及び上記トルク指令信号をアドレスとするメモリ
と、上記トルク指令信号と上記メモリの出力とを入力と
してこれらの積を求めるための乗算器部と、該乗算２：
）部の出力により上記モータに駆動電流を供給する増幅
器とから成り、上記メモリに上記モータのトルク変動を
減少させるデータを格納するように構成した。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。第１図はその
基本的な構成を示す図である。なお、第６図におけるも
のと同一のものには同一の符号をイ」シた。６はモータ
１の出力軸の回転角度の絶対位置を検出する回転角検出
部、７はその回転角検出部６で検出した回転角度位置に
応じてトルク変動が小さ（なるようなデータが記ｔｒ１
されているディジタルメモリである。つまり、このメモ
リ７は回転角検出部６の出力信号８　（複数信号′ｆＬ
３）をアドレス入力として、それで参照されたデータ９
を出力（複数信号線）する。１０はトルク指令信号４と
ディジタルメモリ７の出力９とを人力とし、これらの積
を求めるための乗算器部である。この乗算器部１０でト
ルク指令信号４が調整される。

上記メモリ７におけるトルク変動が小さくなるようなデ
ータは、予め計算されて記ｆｌされている。

そして、このメモリ７の出力とトルク指令信号４とが乗
算器部１０で乗算されると、そこからはトルク変動が出
ないような擬似のトルク指令信号１１が得られる。この
擬似トルク指令信号１ｔが増幅２Ｓ３で増幅されてモー
タ１の巻線に補償されたモータ駆ＪＪＪ電流信号５′と
して供給される。

実施例１ 以下、詳細に説明する。第２図はモータ１を通常のＤＣ
モータとした場合の例を示す第１の実施例である。ここ
では、回転角検出部６を回転角検出器としてのエンコー
ダ６Ａと計数器６Ｂとから構成し、また乗算器部゛１０
をＤ／Ａ変換器１０Ａと乗算Ｒｇ　１０　Ｂとから構成
している。

エンコーダ６Ａはモータ１の出力軸の回転角度を検出す
るためのもので、原点位置信号（インデックス信号）及
び一定回転角度毎のパルス信号１２を発生する。計数器
６Ｂはエンコーダ６Ａからの原点位置信号をスタート信
号として一定回転角度毎に発生するパルス信号を計数す
る。そして、この計数器６Ｂの計数結果がメモリ７にア
ドレスデータ８として入力する。Ｄ／Ａ変換器１０Ａは
メモリ７の出力データ９をアナログ信号１３に変換する
。そして、乗算器１０Ｂがトルク指令信号４とＤ／Ａ変
換器１０Ａからの信号１３との積を算出する。

エンコーダ６Ａからモータ１の出力軸の１回転毎に原点
位置信号が出力すると、計数器６Ｂが計数を開始して、
その後に続く一定角度毎のパルス信号の計数が行われる
０次の原点位置信号が再度入力すると計数器６Ｂはりセ
ラ１〜されると同時に再度゛振切から一定角度毎のパル
ス信号を計数する。

このように、回転角の絶対位置がパラレルのコード情報
という形で得られる。

なお、応用形態として、モータ１の回転方向が変化する
場合は、計数器６Ｂの加算と減算を回転方向に従い変化
させる必要がある。回転方向は位相が９０度異なった２
個の回転パルス信号を用いることにより容易に識別する
ことができる。

以上はエンコーダ６Ａをインクリメンタル形のタイプの
もので説明したが、アブソリュート形でも使用できる。

この場合は、複数本の信号線で凹転角度の絶対位置情報
が出力されるため、計数器６Ｂを省略できる。また、電
源投入直後においても、回転角度の絶対位置が得られる
ため、インクリメンタル形のように原点位置信号が得ら
れるまで回転させる必要はない。

計数器６Ｂで計数された結果はメモリ７にアドレス情報
８として人力し、この結果回転角位置に応じたメモリ内
容がデータ出力線９に出力する。

このメモリ７のデータは上記したように予め計算されて
格納されているが、トルク変動を減少させるような係数
として格納されている。詳しくは後述する。このメモリ
７はＲＯＭ　（続出専用メモリ）でもまたＲＡＭ　（書
込み続出自在メモリ）でも可能である。

Ｄ／Ａ変換器１０Ａの出力信号１３とトルク指令信号４
との積が乗算器１０Ｂで得られるが、ある回転位置での
発生トルクが基準値より例えば１０％高いとすると、Ｄ
／Ａ変換器１０Ａの出力が０．９１（１／１．１）にな
るようにメモリ７に当該回転位置の係数データを記憶し
ておけば、乗算器１０Ｂで乗算した結果の擬似トルク指
令信号１１は、０．９１となり、モータ１で１０％のト
ルク増大を見込むと、発生トルクは１．０　（＝０．９
１Ｘ１．ｌ）となり、基準値と一致する。即ち、トルク
変動が抑圧されるのである。

このとき、モータ１の発生トルクがトルク指令に対して
リニアな関係にあること、及びそれが変化しないことを
前提にしている。

しかし、通常のトルク変動は、コイル巻枠の加工誤差や
着磁量の不均一等による発生磁界の不均一が主原因であ
り、磁界とコイル電流は比例するため及び経時変化も少
ないことから、はぼこの前提は満足する。

なお、乗算器１０Ｂはアナログ形式で説明したがディジ
タル形式でも勿論可能である。この場合、Ｄ／Ａ変換器
１０Ａは不要であるが、トルク指令信号４がアナログ量
であるときはそこにＡ／Ｄ変換器が必要であ°す、乗算
結果をアナログ量に変換するためにＤ／Ａ変換器が乗算
器の後段に必要である。

以上で得られた擬似トルク指令信号１１は増幅器３で増
幅され、モータｌの巻線に駆動電流信号５′として供給
される。この駆動電流信号５′はトルク変動が減少する
ように変化する。

大旌聞１ 第３図は、モータ１のトルク変動がトルク指令量に対し
リニアな関係にない場合の第２の実施例を示す図である
。１４はトルク令信号４をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器である。７′はこのＡ／Ｄ変換器１４からの
トルク指令信号８Ｂと係数器６Ｂからの回転角度位置信
号８Ａとをアドレス情報として入力するメモリである。

アドレス入力線としては、例えば１２本あり、その上位
４本をトルク指令信号８Ｂ用に、下位８本を回転位置信
号８Ａ用に割り振れば、トルク指令として１６分割でき
、非線形性が小さい場合に充分対応できる。また、これ
では分解能が不足する場合は、メモリを複数個用意して
、アドレス線数を増やすことができる。

このように、アドレス入力線として回転位置情報とトル
ク指令情報をもっているため、トルク変動がトルク令量
に対してリニアな関係にない場合にも、最適な擬似トル
ク指令信号１１を作製することができる。

実１１１走 第４図は、モータｌを２相のブラシレスモーフとした場
合の第３の実施例を示す図である。３Ａ、３Ｂはモータ
１の各相のコイルに供給する電流を増幅する増幅器、１
５Ａ、１５Ｂはメモリ、１６Ａ、１６ＢはＤ／Ａ変換器
、１７Ａ、１７Ｂは乗算器、１８ＡＳ　１８Ｂはブラシ
レスモーフの各相のコイルに正弦波電流を供給するため
の信号である。

この実施例では、第２図に示した実施例と同様に計数器
６Ｂで回転パルスが計数°され、その出力信号８がメモ
リ７．１５Ａ、１５Ｂのアドレス入力となる。メモリ７
には前述のようにトルク変動を減少させるデータ、つま
り逆極性のデータが格納されている。また、メモリ１５
Ａ、１５Ｂにはブラシレスモーフを駆動するための信号
情報が格納されている。即ち、円形の回転磁界がロータ
の回転に従い形成されるように、モータ１のコイルに電
流を供給するように、格納されている。この場合、通常
電流波形はロータ回転角に対して正弦波状になる。この
２相モータでは、互いに９０度位和が異なる正弦波状の
波形となる。よって、アドレスの歩進に従い、それぞれ
正弦波と余弦波の波形信号がＤ／Ａ変換器１６Ａ、１６
１３から発生するように、メモリ１５Ａ、１５　Ｂにデ
ータ格納が行われる。このＤ／Ａ変換器＋６Ａ、１６Ｂ
からの信号１８Ａ、１１３Ｂとトクル変動が補償された
擬似トルク指令信号１１との積が乗算器１７Ａ、１７Ｂ
で演算されて、増幅器３八、３Ｂに印加する。

夫」１州先 第５図は、モータ１が２相のブラシレスモーフの場合の
第４の実施例を示す図である。ここでは、メモリ１５Ａ
’　　１５Ｂ’にモータ回転用の正弦波状の信号とトル
ク変動の逆極性の信号との積のデータを格納し、それが
Ｄ／Ａ変換器１６Ａ、１６Ｂから出力して乗算器１７Ａ
、１７Ｂに印加するようにしている。この構成にするこ
とにより、第４図に示した例に比べて、乗算器、Ｄ／Ａ
変換器、メモリが各々１個減少する。

トルク変動は通常の市販のバネはかり式の測定器で測定
できるが、回転角度位置に対してトルク変ｆ’Ｊを測定
する必要がある。また、直接法ではないが、定速度回転
制御をかげた場合のサーボ残差から、大まかなトルク変
動形状を求めることができる。この概略形状から、トラ
イアンドエラー弐にトルク変動の推定を収束させること
も可能ある。

そして、これらから得られた測定結果に基づきトルク変
動を減少させるデータをメモリに格納する。

なお、回転角検出部６は本発明の特異な装置ではなく、
モータの負荷を位置決め或いは回転数を制御するために
は、この種の検出器は必要である。

よって、この場合、装置のコスト上昇は極めて僅かであ
る。また、負荷に設置されている基準マーク、例えば磁
気ディスクではサーボ面からの同期信号、光ディスクで
はセクタマーク等が位置信号として使用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、トルク変動が
減少するような新たなトルク指令信号を求め、これによ
りモータを駆動するので、回転に同期したトルク変動を
減少でき、高精度の位置決め制御或いは回転数制御が実
現できる。また、通常のモータにおいても、この方法を
用いることにより、安価に高精度の駆動が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を示ずモータ駆動装置の
ブロック図、第２図は第１の実施例のモータ駆動装置の
ブロック図、第３図は第２の実施例のモータ駆動装置の
ブロック図、第４図は第３の実施例のモータ駆動装置の
ブロック図、第５図は第４の実施例のモータ駆動装置の
ブロック図、第６図は従来のモータ駆動装置のブロック
図である。 ｌ・・・モータ、２・・・負荷、３．３Ａ、３Ｂ・・・
増幅器、４・・・トルク指令信号、５．５′・・・モー
タ駆動電流信号、６・・・回転角検出部、６Ａ・・・エ
ンコーダ、６Ｂ・・・計数器、７．７′・・・メモリ、
８・・・メモリのアドレス入力信号、９・・・メモリの
出力信号、１゜・・・乗算器部、ＩＯＡ・・・Ｄ／Ａ変
換器、ＩＯＢ・・・乗算器、１１・・・擬似のトルク指
令信号、１２・・・エンコーダの出力信号、１３・・・
Ｄ／Ａ変換器の出力信号、１４・・・Ａ／Ｄ変換器、１
５Ａ、１５Ｂ、１５Ａ′１５Ｂ′・・・メモリ、１６Ａ
、１６Ｂ・・・Ｄ／Ａ変換器、１７Ａ、１７Ｂ・・・乗
算器、１８Ａ、１８Ｂ・・・Ｄ／Ａ変換器出力。 代理人　弁理士　長　尾　常　明 第２ 図 第５ 図 第６ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、トルク指令信号を入力とし、モータに接続され
   る負荷を位置決め或いは回転制御する駆動装置において
   、 上記モータの回転位置を検出する回転角検出部と、該回
   転角検出部の出力をアドレスとし、又は該回転角検出部
   の出力及び上記トルク指令信号をアドレスとするメモリ
   と、上記トルク指令信号と上記メモリの出力とを入力と
   してこれらの積を求めるための乗算器部と、該乗算器部
   の出力により上記モータに駆動電流を供給する増幅器と
   から成り、上記メモリに上記モータのトルク変動を減少
   させるデータを格納したことを特徴とするモータ駆動装
   置。