JPH04156294A - モーター駆動装置 - 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、ブラシレスモーターの通電切り替えを電子的
に行う電子コミュテータ−を有するモーター駆動装置に
関するものである。

［従来の技術］ 従来、モーターのローター軸に取り付けられたエンコー
ダーから回転に応じて出力されるエンコーダー信号をカ
ウンターで計数し、所定値ごとにコイル通電信号を切り
替える閉ループ駆動装置では、制御回路に電源を投入し
たときに、コイル電流の切り替えポイントをコンパレー
ターに記憶させている。以後、閉ループ駆動装置はカウ
ンターの値が一定カウントされ、コンパレーターの値と
一致する度にコイル電流の切り替えを行う。

この閉ループ駆動装置に切り替えタイミングを設定する
（イニシャル）方法としては、特定のコイルに一定時間
電流を流し続けてローターを静止させた後に、カウンタ
ーの値をリセットする方法が知られている。

さらに、このような閉ループ駆動装置では、電流の切り
替えタイミングをエンコーダー信号単位で前後にシフト
することができる。例えば、モーターの回転スピードが
速くなった場合は、有効電流を大きくするため電流の切
り替えタイミングを早くしたり、モーターを減速する場
合、切り替えタイミングを遅くして、ブレーキ効果を持
たせるなどの処理を行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例ではエンコーダー信号のある
一定値カウントごとに励磁電流の切り替えを行うので、
各相の電流切り替えはモーターの一定回転量に対して行
われる。例えば、モーターの電流切り替えパターンを１
相励磁力式として、１回転につき４８回励磁電流の切り
替えが行わするモーターにおいて、エンコーダ１６は１
回転につき２８８パルスを出力できるとする。この場合
、ロータ１０は１パルス出力されるごとに等角度ずつ回
転しているので、パルスが６つ（２８８÷４８）計数さ
れるごとに励磁電流の切り替えが行われるようになって
いる。

第９図は、従来例の励磁信号を示した図であり、各相の
励磁は０．６．１２．１８の等カウント値ごとに時に切
り替わっている。

ところで、？ＪＦ数の励磁相を持ったモーターでは、そ
れぞれの相が発生するトルクは、機械的組立誤差や巻き
線の誤差によって均一でないので、一定カウントごとに
励磁を切り替える方式によって駆動すると、回転むらが
発生することになる。

例えば、第９図に示したよりな４相モーター（励磁相が
４つある）では、発生トルクがＡ相とＡ相の時に大きく
て、Ｂ相とＢ相の時に小さくなり、大小交互に脈動して
いる。

従って、この様な状態でモーターを回転させた時には、
トルク変動と同様にスピードが変動的になり、振動およ
び騒音を発生する原因になっていた。

よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、滑らかな回転
制御を可能としたモーター駆動装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、複数の励磁コイルを有するブラシレスモータ
ーを閉ループ駆動する装置において、ローターの回転位
置を検出する回転位置検出手段と、該回転位置検出手段
からの検出信号に基づいて前記ブラシレスモーターの励
磁電流の切り替えタイミングを閉ループ制御する駆動信
号制御手段とを備えたものである。

［作　用］ 本発明によれば、ローターの回転位置を検出する回転位
置検出手段と、該回転位置検出手段からの検出信号に基
づいて前記ブラシレスモーターの励磁電流の切り替えタ
イミングを閉ループ制御する駆動信号制御手段を備える
ことにより、電流切り替えのタイミング及び励磁間隔を
複数のモーター励磁相ごとに最適に設定し、モーターの
トルク変動を低減させることができる。

具体的な実施例では、発生トルクが大きい励磁相では励
磁時間を短縮し、反対に発生トルクが小さい励磁相では
励磁時間を延ばすことにより、発生トルクの変動幅を小
さくして、滑らかな回転が可能なモーター駆動が実現で
きる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳述する。

叉ｌ」」２ 第１図は本発明の一実施例によるモーター駆動装置の構
成図、第２図は第１図に示した電流切り替え回路の構成
図、第３図は本発明を適用したモーターの構成図である
。

まず、第１図ないし第３図を参照して、第１の実施例の
構成について説明する。第３図は本発明にかかるモータ
ー６の構成の一例を示す。ここで、１０はロータ、１１
はロータ軸、１２Ａ及び１２ＢはロータｌＯの周りに配
置されたステータ、１３Ａ及び１３Ｂはコイルであり、
ロータ軸１１には同軸に検出用ディスク１４が、また、
ステータ側には、フォトインタラプタ１５が取り付けら
れている。かくして、検出用ディスク１４とフォトイン
タラプタ１５とで構成されるロークリエンコーダ１６か
らの出力パルスを計測することにより、モーター６の回
転量を検知することができる。

次に、第１図および第２図を参照して、モーター６の閉
ループ駆動を行うモータ駆動側（財）系について説明す
る。ここでは各種制御信号を出力する外部制御装置１を
導入して説明する。まず電流切り替え回路２は、本発明
にかかわる点として、エンコーダ１６の検出出力パルス
５０に応じてモーター６のコイル励磁電流の切り替えタ
イミングを閉ループ制御する。

このために、電流切り替え回路２は第２図に示すように
カウンタ回路５１．コンパレーター回路５２、デコード
回路５３．信号セレクト回路５４７スタート／ストツプ
回路５５を有している。

ここで、カウンタ回路５１はエンコーダー信号を回転方
向によって加算／減算のカウントをするアップ／ダウン
カウンタ−である。

コンパレータ回路５２は、本発明の特徴に関する部分で
あり、第４図に示すようにラッチ７０及びコンパレータ
ー７２から構成されている。ここで、ラッチ７０には比
較値設定信号３４によってカウンター比較値が設定され
、コンパレーター７２はカウンター値とラッチデーター
を比較して両者が一致したときに励磁切り替え信号を発
生する。

デコード回路５３は励磁切り替え信号を受けて、モータ
ー励磁信号を切り替える回路である。

信号セレクト回路５４は、閉ループ駆動信号と外部励磁
信号を選択して出力する回路である。

スタート／ストップ回路５５は、外部制御装置からの信
号によってモーターを回転／停止する信号を発生する回
路である。

さて第４図に示す本発明の第１実施例におけるコンパレ
ータ回路５２において、ラッチ、コンパレーターの数は
モーターの相の数と同じたけあり、各相の励磁切り替え
のタイミングを制御する。

第５図は本実施例における励磁切り替え信号の一例を示
す。本実施例においては、従来例と同じようにＡ相とＡ
相の発生トルクが大きく、Ｂ相とπ相の発生トルクは相
対的に小さいとして説明する。

まず外部制御装置１は、比較値設定信号３４によって励
磁切り替え値０．　５．１２．１７をラッチに設定する
。この場合の各励磁信号は第５図に示すように、Ａ相、
Ａ相が励磁される間のカウンター値変化は５力ウント分
であって、Ｂ相、Ｂ相が励磁される７カウントと比べて
短い。

よって、モーターの回転スピードが一定の場合、Ａ相（
Ａ相）は励磁時間が短くなり、相に流れる電流値は相対
的に励磁時間が長いＢ相（Ｂ相）に流れる電流値よりも
小さくなる。

モーターの発生トルクは巻き線に流れる電流値に比例す
るので、Ａ相の発生トルクは通常の励磁時間の場合より
も小さくなり、Ｂ相は大きくなる。従って、実際のモー
ターの発生トルクは区に示すように平均化されて同程度
になる。

なお、上記説明ではＡ相の発生トルクが相対的に大きい
として説明したが、勿論Ｂ相のトルクが大きい場合にも
有効に対処できる。その場合は、切り替え比較値をＢ相
の励磁時間が長くなるように設定すれば良い。

また複数相聞の発生トルクのばらつきに応じて相切り替
えのカウントを自由に設定できる。

以上説明したように本実施例によれば、発生トルクが大
きい励磁相では励磁時間を短縮し、反対に発生トルクが
小さい励磁相では励磁時間を延ばすので、発生トルクの
変動幅が小さ（滑らかな回転が可能なモーター駆動が実
現できる。

Ｋ施五ユ 第６図は、本発明の第２の実施例を示す図である。本実
施例の特徴は、各励磁相に対応して２個のコンパレータ
ーを備え、励磁信号のオンとオフのタイミングを各相ご
とに設定できることにある。このような構成を採れば、
各相の発生トルクを独立に任意の値を設定することが可
能になる。

第７図は第２の実施例における励磁信号を示した図であ
り、従来の励磁信号とは異なりＡ相とＢ相の励磁タイミ
ングが重なりを持つことに特徴がある。一般的に２つの
相を同時に励磁する方法は２相励磁方式として知られて
いるが、本実施例はトルク変動を最小に抑えることを目
的とするため、１相励磁においては発生トルクが減少す
る間だけ２相励磁を行い、発生トルクの変動を抑えるこ
とを特徴とする。本実施例により、発生トルクの変動は
同図に示すように小さ（抑えられる。

実際には、第２の実施例においても比較値設定信号３４
によって複数のラッチに比較値が設定され、ラッチと対
になったコンパレーターによってカウンター値と比較さ
れる。

なお、モーターの回転を滑らかにするためには、上記説
明したように２相励磁を併用する場合があるが、その他
に、すべての励磁を切ってしまう方法もある。本実施例
ではこのような場合においても、第８図のように比較値
を設定することによって対処できる。

上記のようにしてモーターの励磁幅を任意に設定する事
ができるので、モーターの発生トルクを任意に制御でき
、安定した回転・安定した閉ループ駆動が可能となる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各励
磁相の励磁時間及び電流切り替えタイミングを各励磁相
の発生トルク特性に応じて決定することができるので、
信頼性の高い滑らかなモーターの制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるモーター駆動装置の構
成図、 第２図は第１図に示した電流切り替え回路の構成図、 第３図は本発明を適用したキャリッジモーターの構成図
、 第４図は本発明の第１実施例におけるコンパレーター回
路の構成図、 第５図は本発明の第１実施例における発生トルクを示す
図、 第６図は本発明の第２実施例におけるコンパレーター回
路の構成図、 第７図および第８図は本発明の第２実施例における発生
トルクを示す図、 第９図は従来技術による発生トルクを示す図である。 １・・・外部制御装置、 ２・・・電流切換回路、 ３・・・モータードライバー、 ６・・・モーター、 ５１・・・カウンター回路、 ５２・・・コンパレーター回路、 ５３・・・デコード回路、 ５４・・・セレクト回路、 ５５・・・スタート／ストップ回路。 第２図 オーｅ９月表ｉ！ＬＴ１４シｒｚ３ｒヤリッジ七−旬１
１八区第３図 、ＩＩｅｌｌｌＯ察１実北田の励虞’２１す快先（ｊｕ
ｔ−ツー号セ！ＬトＬ７　Ｅｔｒ、ＪｇＪ第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　複数の励磁コイルを有するブラシレスモーターを
   閉ループ駆動する装置において、ローターの回転位置を
   検出する回転位置検出手段と、 該回転位置検出手段からの検出信号に基づいて前記ブラ
   シレスモーターの励磁電流の切り替えタイミングを閉ル
   ープ制御する駆動信号制御手段と を備え、各励磁相の励磁時間及び電流切り替えタイミン
   グを各励磁相の発生トルク特性に応じて決定することを
   特徴とするモーター駆動装置。 ２）　請求項１において、前記駆動信号制御手段は、 前記回転位置検出手段から供給されるエンコーダー信号
   をカウントするカウンター回路と、所定値と前記カウン
   ター回路のカウント値を比較して値が一致した場合にモ
   ーターの励磁信号を切り替える比較回路と、 外部制御装置からの信号と前記記載の閉ループ駆動信号
   を切り替える信号セレクト回路と、外部制御装置からの
   イニシャル要求信号とステップ駆動パルス信号に基づい
   て前記カウンタ回路を初期化するためのイニシャル信号
   を発生するイニシャル信号発生回路と を具備したことを特徴とするモーター駆動装置。 ３）　請求項２において、前項比較回路は、励磁タイミ
   ングを設定するラッチ回路と、該ラッチ回路の内容と前
   記カウンター回路の値を比較するコンパレーターとを具
   備したことを特徴とするモーター駆動装置。 ４）　請求項２において、前期比較回路は、モーターの
   １つの励磁相に対して２つのコンパレーターを持ち、励
   磁のオン，オフを任意に設定できるようにした事を特徴
   とするモーター駆動装置。