JPH05137382A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】滑らかにモータを回転させることのできるモー
タ制御装置を提供する 【構成】比較手段３０ｆが、モータ５の回転状態を示す
検出信号ＳをＡ／Ｄ変換手段３０ｂを介して受け、実際
の周期と位相を得て補正量を求める。そして、周期設定
手段３０ｅが、設定周期と設定位相を補正し、正弦波形
データ領域３０ｇの正弦波形データに基づいてその周期
と位相を有する正弦波を生成し、Ｄ／Ａ変換回路３０ｃ
を介して正弦波状の駆動信号Ｄを出力する。この駆動信
号の波形の効果により、モータが滑らかに回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータ制御装置に関
し、詳しくは、モータを有してその回転状態が滑らかで
安定しているように制御する装置、具体的には、シリン
ダモータを制御するビデオテープレコーダ、スピンドル
モータを制御するフレキシブルディスクドライブ，ハー
ドディスクドライブ，光ディスク駆動装置や各種のＯＡ
機器等のモータ制御装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のモータ制御装置の構成の
一例としての三相モータの制御装置である。このモータ
制御装置は、モータ５と、ホール素子１を主体とするセ
ンス回路と、入力増幅回路２と、駆動信号生成回路３
と、出力増幅回路４とを備え、この順に結合されてルー
プを成している。モータ５は、三相のスター結線型で、
３個のコイル５ａ，５ｂ，５ｃを有し、これら３つの結
合点に駆動用電源電圧Ｖcc’を受ける。入力増幅回路２
は、微小信号を増幅するためのもので、２ａ等３つの差
動増幅器を主体として構成される。出力増幅回路４は、
電力増幅器４ａ，４ｂ，４ｃを主体として構成され、電
源電圧Ｖcc’からコイル５ａ，５ｂ，５ｃを介して流れ
る駆動電流を制御する。

【０００３】このような構成のモータ制御装置の動作を
説明する。先ず、モータ５の回転状態を検出するホール
素子１等の出力を、入力増幅回路２が、差動増幅器２ａ
等にて増幅し波形整形し、検出信号Ｓとして、駆動信号
生成回路３へ送出する。駆動信号生成回路３は、３つの
検出信号Ｓを予め定められた比率で合成し、さらに必要
に応じて遅延等をもすることにより、所定の波形や異な
る位相を有する３つの駆動信号Ｄを生成し、出力増幅回
路４に出力する。

【０００４】出力増幅回路４では、電力増幅器４ａ，４
ｂ，４ｃが駆動信号Ｄのそれぞれを電力増幅してその波
形に従って駆動電流を生成し、それによりコイル５ａ，
５ｂ，５ｃを駆動する。このようにしてコイル５ａ，５
ｂ，５ｃに電流が流されて、モータ５の回転が駆動され
る。そして、モータ５の回転に伴い既述の検出信号Ｓの
発生が継続するので動作の説明の最初に戻る。要する
に、制御情報や駆動電力を担う信号が形を変えてフィー
ドバックループを一巡することで、モータ５の回転が維
持される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、モータ５の回
転機構をもう少し詳しく述べると、モータ５は、磁化さ
れたロータを有し、コイル５ａ，５ｂ，５ｃに流した駆
動電流によって作られるステータ側の電磁力により、そ
のロータを回転させることで、回転するものである。し
たがって、ステータとロータの個数及び相対的な位置関
係や駆動電流の波形等によって、モータの回転状態が定
まることとなる。そして、そのような観点から、滑らか
で安定した回転を得ようとすれば、駆動電流の波形をで
きるだけ正弦波に近付けることが望ましい。

【０００６】しかし、従来の構成のモータ制御装置にあ
っては、上述の如く、検出信号Ｓから合成等により駆動
信号Ｄを生成しているため、検出信号Ｓの波形の影響を
もろに受けることが避けられない。しかも、検出信号Ｓ
の波形は、モータに取り付けられた被検出子とホール素
子等の検出側との相対的位置関係や、検出素子の感度特
性等にも依存して決まるため、正弦波にはならず、実際
には台形波，パルス波的な形状に近い波形となってしま
う。そのため、不所望なトルク変動が発生して、モータ
が滑らかに安定して回転するように制御することができ
ず、問題である。この発明の目的は、このような従来技
術の問題点を解決するためのものであって、検出信号の
波形に係わらず正弦波形を有する駆動信号を生成して、
モータが滑らかに安定して回転するように制御すること
ができるモータ制御装置を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明のモータ制御装置の構成は、入力増幅回路
と、駆動信号生成回路と、出力増幅回路と、を備え、モ
ータを回転させるものである。前記入力増幅回路は、前
記モータの回転位置を直接検出するか又は駆動電流の波
形の歪み等から間接的に検出することで前記モータの回
転状態を検出し、増幅等の処理を行って、前記モータの
回転状態を示す検出信号を出力する。前記出力増幅回路
は、前記駆動信号生成回路からの駆動信号を電力増幅し
て前記駆動電流を前記モータのコイルに流すことで、前
記モータを回転させる。

【０００８】前記駆動信号生成回路は、Ａ／Ｄ変換手段
とＤ／Ａ変換手段と周期設定手段と比較手段と正弦波形
データを具備し、前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記検出信号
を受け、アナログ−デジタル変換を行って、デジタル検
出信号を生成し、前記比較手段は、前記デジタル検出信
号からその検出周期と検出位相を検出し、前記周期設定
手段により設定された設定周期及び設定位相の値と前記
検出周期及び前記検出位相の値とを比較して、補正値を
生成し、前記周期設定手段は、前記補正値に応じて前記
設定周期と前記設定位相の値を補正し、前記正弦波形デ
ータに基づいて前記設定周期の周期と前記設定位相の位
相を有する正弦波状のデジタル駆動信号を生成し、前記
Ｄ／Ａ変換手段は、前記デジタル駆動信号をデジタル−
アナログ変換し、前記駆動信号として出力するものであ
る。

【０００９】

【作用】以上のような構成によれば、この発明のモータ
制御装置は、駆動信号の生成に当たって検出信号の波形
全てを利用するわけではなく、予め記憶した正弦波形デ
ータに基づいて理想的な波形である正弦波状の駆動信号
を演算して生成する。ところで、正弦波を定めるには、
一般に、振幅と周期と位相が決まればよいが、モータ制
御装置では、このうち振幅に関しては出力増幅回路で例
えば速度サーボ等の制御に応じて定められるものなの
で、駆動信号の生成に対しては周期と位相が決まれば十
分である。一方、モータの回転状態を把握するための検
出信号は基本的には測定手段等により得られるものなの
で、その波形全体を定めることは困難であるが、その検
出信号に含まれている周期や位相等の一部の情報を取り
出すのは、極めて容易であり一般的に行われているとこ
ろである。

【００１０】したがって、検出信号の波形が正弦波状で
はなく、例えば台形波状、極端にはパルス波であって
も、通常、検出周期と検出位相を得ることはできるの
で、この発明の構成の駆動信号生成回路は、検出信号の
波形に係わらず常にほぼ正弦波形を有する駆動信号を周
期設定手段により生成することができる。しかも、検出
周期と検出位相に応じて設定周期と設定位相を補正する
ことで、目標に向かって制御する駆動信号と現実のモー
タの回転状態との遊離を所定の範囲内に収めることが可
能なので、加速減速時であっても滑らかな加減速のでき
る周期と位相を持つ正弦波状駆動信号を発生することが
できる。その結果、駆動信号生成回路が発生する理想的
な波形の駆動信号に基づいてモータを駆動するので、常
にモータを滑らかに安定して回転させることが可能とな
る。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して詳細に説明する。図１はこの発明のモータ制御
装置の一実施例としての三相のモータ制御装置であり、
従来例の図３に対応するものである。このモータ制御装
置は、モータ５と、ホール素子１を主体とするセンス回
路と、入力増幅回路２と、駆動信号生成回路３０と、出
力増幅回路４とを備え、この順に結合されてループを成
している。なお、従来と同様の構成、同一の構成は、同
一の符号をもって示し、その説明を割愛する。

【００１２】駆動信号生成回路３０は、マイクロプロセ
ッサ（ＭＰＵ）３０ａと、Ａ／Ｄ変換回路３０ｂと、Ｄ
／Ａ変換回路３０ｃと、メモリ３０ｄとがバス結合され
て構成され、メモリ３０ｄには、周期設定手段３０ｅの
コードと、比較手段３０ｆのコードと、正弦波形データ
領域３０ｇ内に正弦波形データと、が記憶されている。
Ａ／Ｄ変換手段３０ｂは、検出信号Ｓを受け、アナログ
−デジタル変換を行って、デジタル検出信号を生成す
る。

【００１３】比較手段３０ｆは、ＭＰＵ３０ａによって
実行され、バスラインを介して受けたデジタル検出信号
から、それに含まれている検出周期と検出位相を取り出
す。そして、例えば具体的には、周期設定手段３０ｅに
より以前に設定された設定周期及び設定位相の値と、取
り出された検出周期及び検出位相の値とを比較して、そ
れぞれの差を求めて所定の係数を掛け、所定の範囲を越
えないように修正して、補正値を算出する。このよう
に、比較手段３０ｆは、比較した結果として得られる差
をそのまま補正値とするのではなく、所定の範囲内にな
るように修正を施して補正値を生成するので、目標に向
かって制御する駆動信号と現実のモータの回転状態との
遊離を所定の範囲内に収めることが可能である。

【００１４】周期設定手段３０ｅは、ＭＰＵ３０ａによ
って実行され、比較手段３０ｆからの補正値に応じて、
デジタル値である設定周期と設定位相の値を補正する。
そして、正弦波形データ領域３０ｇ内に記憶されている
正弦波形データに基づいて補間演算を行い、補正後の設
定周期の周期と設定位相の位相を有する正弦波状のデジ
タル駆動信号を生成し、それをバスラインを介してＤ／
Ａ変換手段３０ｃへ送出する。このように、予め計算済
みの正弦波形データを、雛型として正弦波形データ領域
３０ｇ内に記憶しておき、作動時には、補間演算で済ま
せているので、高速に正弦波状の駆動信号を生成するこ
とが可能である。

【００１５】Ｄ／Ａ変換手段３０ｃは、デジタル駆動信
号をデジタル−アナログ変換し、アナログ信号の駆動信
号として出力増幅回路４に出力する。このように、Ａ／
Ｄ変換手段３０ｂとＤ／Ａ変換手段３０ｃによって、ア
ナログ−デジタル相互の変換が行われるので、駆動信号
生成回路３０をデジタル回路として実現でき、正弦波形
の生成等を担う回路構成が簡易なものとなる。なお、図
１では、従来例と同様に検出信号Ｓとして３つの信号を
検出しているが、この発明の構成では、周期と位相が得
られればよいので、検出信号Ｓとしては１つの信号しか
検出しない場合であっても、単に位相をずらすだけで容
易に三相の駆動信号を生成することができる。

【００１６】このような構成のモータ制御装置の動作に
ついて説明すると、先ず、モータ５の回転状態を検出す
るホール素子１等の出力を、入力増幅回路２が、差動増
幅器２ａ等にて増幅し波形整形し、検出信号Ｓとして、
駆動信号生成回路３０へ送出するところは従来と同様で
ある。次に従来とは異なり、駆動信号生成回路３０は、
検出信号Ｓを受けてデジタル検出信号に変換し、それに
含まれている検出周期と検出位相を抽出する。そして、
以前に設定された設定周期及び設定位相の値と、検出さ
れた検出周期及び検出位相の値とを比較して、設定周期
と設定位相の値を補正する。さらに、正弦波形データ領
域３０ｇ内に記憶されている正弦波形データに基づいて
補間演算を行い、補正後の設定周期の周期と設定位相の
位相を有する正弦波状のデジタル駆動信号を生成する。
最後に、それをアナログ信号の３つの駆動信号Ｄとして
出力増幅回路４に出力する。

【００１７】その後、出力増幅回路４で、電力増幅器４
ａ，４ｂ，４ｃが駆動信号Ｄを電力増幅して駆動電流を
生成し、それをコイル５ａ，５ｂ，５ｃに流し、モータ
５の回転を駆動する。この部分の動作も従来と同様の手
順でありモータ５の回転が維持されるのも同様である
が、駆動信号生成回路３０が生成する駆動信号Ｄの波形
が正弦波状であることにより、モータの回転状態は、従
来よりも遥かに滑らかで安定したものとなる。

【００１８】また、この発明の他の実施例について、図
面を参照して詳細に説明する。図２は、この実施例とし
ての三相のモータ制御装置であり、この発明の他の構成
を具現化したものである。このモータ制御装置は、モー
タ５と、入力増幅回路２と、駆動信号生成回路３０と、
出力増幅回路４とを備えるものである。この実施例の構
成が前記の実施例のそれと異なるのは、センス回路が省
かれて入力増幅回路２が出力増幅回路４の出力をその入
力として局所的にループを成しておりモータ５がフィー
ドバックループの外に置かれていることである。そこ
で、前記の実施例と異なる部分についてのみ、詳細に説
明する。

【００１９】入力増幅回路２は、２ａ等３つの差動増幅
器を主体として構成され、コイル５ａ，５ｂ，５ｃに流
れる駆動電流の実際の波形を検出し検出信号Ｓとして出
力するものである。ただし、作動増幅器２ａ等の主な役
割は、増幅機能よりも、高入力インピーダンスを利して
駆動電流に影響を与えることなく検出信号Ｓを生成する
ことにある。そして、比較手段３０ｆは、Ａ／Ｄ変換回
路３０ｂにより検出信号Ｓが変換されたデジタル検出信
号を正弦波形データと比較することによって、モータ５
の実際の周期と位相を、デジタル検出信号の正弦波形デ
ータからの変形量に応じた値として算出する、すなわ
ち、検出周期と検出位相を抽出する。

【００２０】その後、補正値を算出することや、周期設
定手段３０ｅが設定周期と設定位相の値を補正し正弦波
形データに基づいて補間演算を行い補正後の設定周期の
周期と設定位相の位相を有する正弦波状のデジタル駆動
信号を生成すること、それをアナログ信号の３つの駆動
信号Ｄとして出力増幅回路４に出力することは、前記の
実施例と同様である。したがって、駆動信号生成回路３
０が生成する正弦波状の波形の駆動信号Ｄに基づいて、
出力増幅回路４がモータ５の回転を駆動しモータ５の回
転が維持されるのも同様であるので、この実施例におい
ても、モータの回転状態は従来よりも遥かに滑らかで安
定したものとなる。

【００２１】なお、従来例，実施例ともに三相モータを
具体例として説明してきたが、この発明の構成の適用
は、これに限られるものではなく、単相モータでも何相
のモータであってもよい、さらに、このとき検出信号の
数が駆動信号の数より少なくてもよいことも既述のとお
りである。また、駆動信号の振幅の設定は出力増幅回路
に委ねられているので、出力増幅回路における増幅率を
制御するサーボ制御回路との協動も可能である。しか
も、この発明の構成では、駆動信号生成回路に対して目
標周期を外部から与えられるようにし、周期設定手段に
おける設定周期をその目標周期に向けて制御するように
することで、速度サーボを兼用するように拡張すること
も容易である。具体的に例示すると、先ず、新しいパラ
メータである目標周期を外部から貰うには、マイクロプ
ロセッサ間のインターフェイスを設けるだけで実現で
き、次に、設定周期を目標周期に向けて制御するのは、
設定周期を加減変更していったときに、それが目標周期
に対して所定の範囲内に一旦入ったら、以後設定周期を
常に目標周期の値にしておくといった方法で実現可能で
ある。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明の構成の
モータ制御装置にあっては、駆動信号の生成にあたり、
検出信号の波形そのものを用いるのではなく、比較的安
定して得られる周期と位相をそれから抽出して対応する
正弦波状の駆動信号を生成する。そして、この理想的な
波形に基づいてモータのコイルに電流を流すので、検出
信号の波形の乱れの影響によるトルクの変動がほとんど
ない。したがって、モータに取り付けられた被検出子と
ホール素子等の検出側との相対的位置関係や、検出素子
の感度特性等を、さほど気にしなくとも、モータが滑ら
かに安定して回転するように制御することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のモータ制御装置の一実施例であっ
て、三相モータの制御駆動回路である。

【図２】この発明のモータ制御装置の他の実施例であっ
て、三相モータの制御駆動回路である。

【図３】従来のモータ制御装置の構成の一例としての三
相モータの制御駆動回路である。

【符号の説明】

１ ホール素子 ２ 入力増幅回路 ３ 駆動信号生成回路 ４ 出力増幅回路 ５ モータ ３０ 駆動信号生成回路 ３０ａ マイクロプロセッサ ３０ｂ Ａ／Ｄ変換回路 ３０ｃ Ｄ／Ａ変換回路 ３０ｄ メモリ ３０ｅ 周期設定手段 ３０ｆ 比較手段 ３０ｇ 正弦波形データ領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転状態を検出した検出信号を出
   力する入力増幅回路と、前記検出信号から所定の波形を
   有する駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、を備
   え、前記モータを回転させるモータ制御装置において、 前記駆動信号生成回路は、Ａ／Ｄ変換手段とＤ／Ａ変換
   手段と周期設定手段と比較手段と正弦波形データを具備
   し、 前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記検出信号を受け、アナログ
   −デジタル変換を行って、デジタル検出信号を生成し、 前記比較手段は、前記デジタル検出信号からその検出周
   期と検出位相を検出し、前記周期設定手段により設定さ
   れた設定周期及び設定位相の値と前記検出周期及び前記
   検出位相の値とを比較して、補正値を生成し、 前記周期設定手段は、前記補正値に応じて前記設定周期
   と前記設定位相の値を補正し、前記正弦波形データに基
   づいて前記設定周期の周期と前記設定位相の位相を有す
   る正弦波状のデジタル駆動信号を生成し、 前記Ｄ／Ａ変換手段は、前記デジタル駆動信号をデジタ
   ル−アナログ変換し、前記駆動信号として出力すること
   を特徴とするモータ制御装置。