JPH0530777A - モータの回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造コストを安くしながら、回転むらの発生
を防止できて、回転速度を高精度で制御する。 【構成】 制御手段１４は、ロータの回転に応じてパル
ス信号が発生する毎に、そのパルス信号の１回転前の発
生時点から今回の発生時点までに要する時間を積算する
と共に、この積算時間が、目標回転速度でロータが回転
しているときに１回転に要する目標時間に等しくなるよ
うにフィードバック制御するように構成したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実際の回転速度が目標
回転速度に等しくなるようにフィードバック制御する制
御手段を備えて成るモータの回転速度制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転速度制御装置として、例え
ばブラシレスモータの回転速度制御装置が供されてい
る。上記ブラシレスモータの一例を図４に示す。図４に
おいて、ステータ１の基板２には、ステータコア３が取
付けられている。このステータコア３には、ステータコ
イル４が巻装されている。一方、回転可能に設けられた
ロータ５は、円筒状の界磁用マグネット６を有してお
り、この界磁用マグネット６が上記ステータコア３の磁
極と対向している。

【０００３】また、上記基板２には、界磁用マグネット
６の磁極の位置を検出する位置検出素子７が３個配設さ
れていると共に、周波数信号（以下ＦＧ信号と称す）を
発生する周波数発電用パターン８が配設されている。そ
して、界磁用マグネット６の図４中の上端部には、周波
数発電用マグネット９が設けられている。この周波数発
電用マグネット９と周波数発電用パターン８とから信号
発生手段１０が構成されている。また、目標回転速度指
令を出力する回転速度指令手段（図示しない）が設けら
れている。この構成の場合、ロータ５の回転に応じて信
号発生手段１０からＦＧ信号が発生し、このＦＧ信号に
基づいて実際の回転速度が検出され、該回転速度が目標
回転速度に等しくなるようにフィードバック制御される
ようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、信号発生手段１０として周波数発電用マグ
ネット９及び周波数発電用パターン８を別途設けなけれ
ばならないので、製造コストが高くなるという欠点があ
る。

【０００５】これに対して、従来より、周波数発電用マ
グネット９及び周波数発電用パターン８を設けることを
やめて、３個の位置検出素子７のうちの１個から出力さ
れるパルス信号をＦＧ信号として用いる構成が考えられ
ている。この構成では、ロータ５の回転に応じて位置検
出素子７から図５に示すようなパルス信号が発生する。
即ち、ロータ５が１回転すると、例えば８個のパルス信
号が均等に発生するように構成されている。

【０００６】この場合、パルス信号が発生する毎に、パ
ルス信号の発生間隔の時間ｔを測定すると共に、目標回
転速度でロータが回転しているときに１回転に要する目
標時間Ｔの１／８を算出し、ｔがＴ／８に等しくなるよ
うにフィードバック制御している。

【０００７】しかし、上記構成では、界磁用マグネット
６の着磁ずれやロータ５の偏心等の製造ばらつきに起因
して、８個のパルス信号が均等に発生しないことがあ
る。この場合、モータが一定速度で回転していても、図
６に示すように、８個のパルス信号の発生間隔の時間ｔ
１〜ｔ８が不均等となることがある。このとき、パルス
信号が発生する毎に、各ｔ１〜ｔ８がＴ／８に等しくな
るようにフィードバック制御すると、回転むらが発生す
るという不具合が生ずる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、製造コストを安
くすることができながら、回転むらの発生を防止でき、
回転速度を高精度で制御できるモータの回転速度制御装
置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のモータの回転速
度制御装置は、ロータを１回転させる毎に複数のパルス
信号を発生させるパルス信号発生手段を備えると共に、
目標回転速度指令を出力する回転速度指令手段を備え、
そして、前記パルス信号に基づいて実際の回転速度が目
標回転速度に等しくなるようにフィードバック制御する
制御手段を備えて成るモータの回転速度制御装置におい
て、前記制御手段は、前記ロータの回転に応じてパルス
信号が発生する毎に、そのパルス信号の１回転前の発生
時点から今回の発生時点までに要する時間を積算すると
共に、この積算時間が、目標回転速度で前記ロータが回
転しているときに１回転に要する目標時間に等しくなる
ようにフィードバック制御するところに特徴を有する。

【００１０】

【作用】上記手段によれば、パルス信号が発生する毎
に、そのパルス信号の１回転前の発生時点から今回の発
生時点までに要する時間を積算する構成としたので、こ
の積算時間は、ロータが実際に１回転に要する時間とな
る。このため、複数のパルス信号の発生間隔が不均等で
あったとしても、上記積算時間が、目標回転速度でロー
タが回転しているときに１回転に要する目標時間に等し
くなるようにフィードバック制御すれば、回転むらの発
生を防止できて、回転速度を高精度で制御できる。

【００１１】そして、信号発生手段としては、ロータを
１回転させる毎に複数のパルス信号を発生させるもので
あれば、その複数のパルス信号の発生間隔が不均等なも
のでも良い。このため、信号発生手段として例えば位置
検出素子を用いることができるので、専用の周波数発電
用マグネット及び周波数発電用パターンを別途設けなく
ても良いので、製造コストを大幅に低減できる。

【００１２】また、パルス信号が発生する毎に上述した
フィードバック制御を行う構成であるので、ロータが１
回転する間に複数回フィードバック制御を行うことがで
きる。従って、フィードバック制御が遅れることもな
い。

【００１３】

【実施例】以下、本発明をブラシレスモータに適用した
一実施例について図１ないし図３を参照しながら説明す
る。まず、図１において、ブラシレスモータ１１は、例
えば三相直流ブラシレスモータであり、界磁用マグネッ
トを有するロータと、三相の巻線が巻装されたステータ
コアを有するステータ（いずれも図示しない）とから構
成されている。上記界磁用マグネットは例えば８個の磁
極を有している。

【００１４】また、上記ステータには、例えば３個の位
置検出素子１２が配設されており、これら位置検出素子
１２は界磁用マグネットの磁極の位置を検出して位置検
出信号を出力する。３個の位置検出素子１２のうちの１
個が信号発生手段１３を構成している。この場合、各位
置検出素子１２は、例えばホールセンサからなるもので
あり、図２に示すように、ロータが１回転したときに複
数例えば８個のパルス信号を発生するように構成されて
いる。

【００１５】各位置検出素子１２からのパルス信号は、
制御手段である制御回路１４へ与えられる。この制御回
路１４は、マイクロコンピュータ等から構成されてお
り、ブラシレスモータ１１の運転全般を制御する制御プ
ログラムを有している。制御回路１４は、上記位置検出
素子１２からのパルス信号に基づいてブラシレスモータ
１１の巻線への通電タイミングを決定する機能を有す
る。また、制御回路１４は、上記機能の他に、位置検出
素子１２からのパルス信号に基づいて実際の回転速度が
目標回転速度に等しくなるようにフィードバック制御す
る機能を有する。

【００１６】このフィードバック制御機能は、具体的に
は後述するが、ロータの回転に応じてパルス信号が発生
する毎に、そのパルス信号の１回転前の発生時点から今
回の発生時点までに要する時間を積算すると共に、この
積算時間が、目標回転速度でロータが回転しているとき
に１回転に要する目標時間に等しくなるようにフィード
バック制御する機能である。

【００１７】また、回転速度指令手段である回転速度指
令回路１５から目標回転速度指令が上記制御回路１４へ
与えられる。更に、制御回路１４は、駆動制御信号を駆
動回路１６へ与えることにより、駆動回路１６を介して
ブラシレスモータ１１の巻線を通断電制御するように構
成されている。

【００１８】次に、上記構成の作用を図３も参照して説
明する。この図３のフローチャートは、制御回路１４の
制御機能のうちのフィードバック制御機能の内容を概略
的に示すものである。上記構成では、ロータが１回転す
ると、図２に示すように、信号発生手段１３を構成する
位置検出素子１２から、８個のパルス信号が発生する。
そこで、まず、ロータの１回転目の処理について述べ
る。

【００１９】この場合、図３に示すステップＳ１におい
て、位置検出素子１２からのパルス信号の立上りを検出
すると共に、パルス信号の発生間隔の時間ｔｎｍを測定
する。（但し、ｎ＝１〜８，ｍはロータの回転数であ
る。）ここで、１番目のパルス信号と２番目のパルス信
号との時間間隔をｔ１１とし、２番目のパルス信号と３
番目のパルス信号との時間間隔をｔ２１とし、以下同様
にして、ｔ３１、ｔ４１、ｔ５１、ｔ６１、ｔ７１と
し、８番目のパルス信号とロータの２回転目における１
番目のパルス信号との時間間隔をｔ８１とする。そし
て、ロータの２回転目については、各パルス信号の時間
間隔ｔｎｍは、ｔ１２、ｔ２２、ｔ３２、ｔ４２、ｔ５
２、ｔ６２、ｔ７２、ｔ８２となる。以下、ロータの３
回転目以降ついても、時間間隔ｔｎｍは同様にして定義
される。

【００２０】続いて、ステップＳ２において、制御回路
１４が有する８個の時間積算器Ｃ１〜Ｃ８を積算させ
る。ここで、８個の時間積算器Ｃ１〜Ｃ８は、それぞれ
１番目〜８番目の各パルス信号に対応している。そし
て、８個の時間積算器Ｃ１〜Ｃ８は、パルス信号が発生
する毎に、そのパルス信号の１回転前の発生時点から今
回の発生時点までに要する時間、即ちロータの１回転に
要する時間を積算するものである。

【００２１】具体的には、時間積算器Ｃ１は、１回転目
の２番目のパルス信号が発生した時点から積算を開始
し、２回転目の１番目のパルス信号が発生した時点まで
積算するものである。同様にして、時間積算器Ｃ２は、
３番目のパルス信号が発生した時点から積算を開始し、
２回転目の２番目のパルス信号が発生した時点まで積算
するものであり、………、時間積算器Ｃ８は、２回転目
の１番目のパルス信号が発生した時点から積算を開始
し、３回転目の８番目のパルス信号が発生した時点まで
積算するものである。つまり、時間積算器Ｃ１〜Ｃ８
は、８個の各パルス信号毎に、ロータが実際に１回転す
るのに要する時間を積算するものである。

【００２２】即ち、時間積算器Ｃ１〜Ｃ８の各積算時間
をＴ１〜Ｔ８とすると、ロータの１回転目の２番目のパ
ルス信号が発生した時点では、Ｔ１＝ｔ１１，Ｔ２＝
０，Ｔ３＝０，Ｔ４＝０，Ｔ５＝０，Ｔ６＝０，Ｔ７＝
０，Ｔ８＝０である。また、１回転目の３番目のパルス
信号が発生した時点では、 Ｔ１＝ｔ１１＋ｔ２１ Ｔ２＝ｔ２１ Ｔ３＝０ Ｔ４＝０ Ｔ５＝０ Ｔ６＝０ Ｔ７＝０ Ｔ８＝０ である。そして、ロータの１回転目の８番目のパルス信
号が発生した時点では、 Ｔ１＝ｔ１１＋ｔ２１＋ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１ Ｔ２＝ｔ２１＋ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１ Ｔ３＝ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１ Ｔ４＝ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１ Ｔ５＝ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１ Ｔ６＝ｔ６１＋ｔ７１ Ｔ７＝ｔ７１ Ｔ８＝０ である。

【００２３】尚、各時間積算器Ｃ１〜Ｃ８は、ロータの
回転に応じて、ロータの１回転に要する時間を繰り返し
積算するように構成されている。即ち、各時間積算器Ｃ
１〜Ｃ８は、８個のパルス信号の各時間間隔を積算した
後は、リセットされて再び積算を繰り返すようになって
いる。

【００２４】次に、ロータの２回転目以降の処理につい
て述べる。ロータが２回転目に入り、図２に示す時刻Ｐ
１において１番目のパルス信号の発生即ち立上りを検出
すると（ステップＳ１）、時間積算器Ｃ１〜Ｃ８が積算
される（ステップＳ２）。このとき、時間積算器Ｃ１〜
Ｃ８の各積算時間Ｔ１〜Ｔ８は、 Ｔ１＝ｔ１１＋ｔ２１＋ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１ Ｔ２＝ｔ２１＋ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１ Ｔ３＝ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１ Ｔ４＝ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１ Ｔ５＝ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１ Ｔ６＝ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１ Ｔ７＝ｔ７１＋ｔ８１ Ｔ８＝ｔ８１ となる。

【００２５】ここで、ロータが２回転目に入っているの
で、ステップＳ３にて「ＮＯ」へ進み、時間積算器Ｃ１
〜Ｃ８の積算時間Ｔｉ（ｉ＝１〜８）と、目標回転速度
でロータが回転しているときに１回転に要する目標時間
Ｔとを比較する。この目標時間Ｔは、回転速度指令回路
１５からの目標回転速度指令に基づいて予め算出してお
く。

【００２６】さて、今の場合、時刻Ｐ１であるから、時
間積算器Ｃ１の積算時間Ｔ１が、ロータが実際に１回転
するのに要する時間になっており、この積算時間Ｔ１と
目標時間Ｔとを比較する（ステップＳ４，Ｓ５）。そし
て、Ｔ１＞Ｔであれば、回転速度が目標回転速度よりも
遅いので、回転速度を上げるように制御する（ステップ
Ｓ６）。また、逆にＴ１＜Ｔであれば、回転速度が目標
回転速度よりも早いので、回転速度を下げるように制御
する（ステップＳ７）。ここで、Ｔ１＝Ｔであれば、回
転速度が目標回転速度に等しいので、回転速度をそのま
ま維持するように制御する（ステップＳ８）。尚、積算
時間Ｔ１と目標時間Ｔとを比較した後で、時間積算器Ｃ
１の積算時間Ｔ１をリセット（零クリア）しておく。

【００２７】次に、時刻Ｐ２において２番目のパルス信
号の発生即ち立上りを検出すると（ステップＳ１）、時
間積算器Ｃ１〜Ｃ８が積算される（ステップＳ２）。こ
の場合、時間積算器Ｃ１〜Ｃ８の各積算時間Ｔ１〜Ｔ８
は、 Ｔ１＝ｔ１２ Ｔ２＝ｔ２１＋ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１＋ｔ１２ Ｔ３＝ｔ３１＋ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１＋ｔ１２ Ｔ４＝ｔ４１＋ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１＋ｔ１２ Ｔ５＝ｔ５１＋ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１＋ｔ１２ Ｔ６＝ｔ６１＋ｔ７１＋ｔ８１＋ｔ１２ Ｔ７＝ｔ７１＋ｔ８１＋ｔ１２ Ｔ８＝ｔ８１＋ｔ１２ となる。

【００２８】この後は、上述した時刻Ｐ１の場合と同様
に制御される。即ち、時刻Ｐ２では、時間積算器Ｃ２の
積算時間Ｔ２が、ロータが実際に１回転するのに要する
時間になっており、この積算時間Ｔ２と目標時間Ｔとを
比較する（ステップＳ４，Ｓ５）。ここで、Ｔ２＞Ｔで
あれば、回転速度を上げるように制御し（ステップＳ
６）、逆にＴ２＜Ｔであれば、回転速度を下げるように
制御し（ステップＳ７）、Ｔ２＝Ｔであれば、回転速度
をそのまま維持するように制御する（ステップＳ８）。
そして、時間積算器Ｃ２の積算時間Ｔ２をリセット（零
クリア）する。

【００２９】以下、パルス信号の立上りを検出する毎
に、上述したと同様な制御が繰り返される。これによ
り、回転速度が目標回転速度に等しくなるようにフィー
ドバック制御される。

【００３０】このような構成の本実施例によれば、時間
積算器Ｃ１〜Ｃ８によって、パルス信号が発生する毎
に、そのパルス信号の１回転前の発生時点から今回の発
生時点までに要する時間を積算する構成としたので、こ
の積算時間Ｔ１〜Ｔ８は、ロータが実際に１回転に要す
る時間となる。このため、８個のパルス信号の発生間隔
ｔｎｍが不均等であったとしても、上記積算時間Ｔ１〜
Ｔ８が、目標回転速度でロータが回転しているときに１
回転に要する目標時間Ｔに等しくなるようにフィードバ
ック制御すれば、回転むらの発生を防止できて、回転速
度を高精度で制御できる。この場合、信号発生手段１３
を位置検出素子１２により構成したので、位置検出素子
１２を位置検出と回転速度検出に兼用することができ
る、このため、専用の周波数発電用マグネット９及び周
波数発電用パターン８を別途設ける従来構成（図４参
照）とは異なり、製造コストを大幅に安くし得る。

【００３１】そして、上記構成の場合、８個のパルス信
号が発生する毎に上述したフィードバック制御を行う構
成であるので、ロータが１回転する間に８回のフィード
バック制御を行うことができる。従って、従来構成に比
べて、フィードバック制御が遅れることもない。

【００３２】尚、上記実施例では、信号発生手段１３を
位置検出素子１２により構成したが、これに限られるも
のではなく、例えば位置検出素子を設けないで巻線に生
ずる誘起電圧に基づいて巻線の通電タイミングを決定す
る構成においては、巻線を信号発生手段として用いても
良い。この場合には、位置検出素子を設けないので、製
造コストを一層安くできる。また、上記実施例では、ロ
ータを１回転させたときに８個のパルス信号を発生させ
る構成としたが、これに代えて、２個〜７個又は９個以
上のパルス信号を発生させる構成としても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に、ロータの回転に応じてパルス信号が発生する毎に、
そのパルス信号の１回転前の発生時点から今回の発生時
点までに要する時間を積算すると共に、この積算時間
が、目標回転速度で前記ロータが回転しているときに１
回転に要する目標時間に等しくなるようにフィードバッ
ク制御する構成としたので、製造コストを安くすること
ができながら、回転むらの発生を防止でき、回転速度を
高精度で制御できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図

【図２】タイムチャート

【図３】フローチャート

【図４】従来構成を示すモータの分解斜視図

【図５】タイムチャート

【図６】タイムチャート

【符号の説明】

１１はブラシレスモータ、１２は位置検出素子、１３は
信号発生手段、１４は制御回路（制御手段）、１５は回
転速度指令回路（回転速度指令手段）、１６は駆動回路
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ロータを１回転させる毎に複数のパルス
   信号を発生させるパルス信号発生手段と、目標回転速度
   指令を出力する回転速度指令手段と、前記パルス信号に
   基づいて実際の回転速度が目標回転速度に等しくなるよ
   うにフィードバック制御する制御手段とを備えて成るモ
   ータの回転速度制御装置において、 前記制御手段は、前記ロータの回転に応じてパルス信号
   が発生する毎に、そのパルス信号の１回転前の発生時点
   から今回の発生時点までに要する時間を積算すると共
   に、この積算時間が、目標回転速度で前記ロータが回転
   しているときに１回転に要する目標時間に等しくなるよ
   うにフィードバック制御することを特徴とするモータの
   回転速度制御装置。