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JP6834331B2 - Permanent magnet synchronous motor control device, control method, and image forming device - Google Patents

Permanent magnet synchronous motor control device, control method, and image forming device Download PDF

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JP6834331B2 JP2016201568A JP2016201568A JP6834331B2 JP 6834331 B2 JP6834331 B2 JP 6834331B2 JP 2016201568 A JP2016201568 A JP 2016201568A JP 2016201568 A JP2016201568 A JP 2016201568A JP 6834331 B2 JP6834331 B2 JP 6834331B2
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Description

本発明は、永久磁石同期電動機の制御装置、制御方法、および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a control device, a control method, and an image forming device for a permanent magnet synchronous motor.

一般に、永久磁石同期電動機(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)は、捲線を有する固定子と永久磁石を用いた回転子とを有し、捲線に交流電流を流して回転磁界を発生させることにより、回転子をそれに同期して回転させる。交流電流をd−q座標系のベクトルの成分として制御を行うベクトル制御によると、効率よく滑らかに回転させることができる。 In general, a permanent magnet synchronous motor (PMSM) has a stator having a winding wire and a rotor using a permanent magnet, and rotates by passing an AC current through the winding wire to generate a rotating magnetic field. Rotate the child in sync with it. According to the vector control that controls the alternating current as a component of the vector of the dq coordinate system, the rotation can be performed efficiently and smoothly.

近年、センサレス型の永久磁石同期電動機が広く用いられている。センサレス型は、磁極位置を検出するための磁気センサやエンコーダを有していない。このため、センサレス型の永久磁石同期電動機のベクトル制御には、回転子の磁極位置および回転速度を捲線の電流または電圧に基づいて推定する方法が用いられる。ただし、回転の開始時および停止時のように回転速度が小さい場合には、磁極位置および回転速度を所定の精度で推定することができないことから、その場合には磁極位置および回転速度を推定することなく所定の磁界を発生させる制御が行われる。 In recent years, sensorless permanent magnet synchronous motors have been widely used. The sensorless type does not have a magnetic sensor or encoder for detecting the magnetic pole position. Therefore, for vector control of the sensorless type permanent magnet synchronous motor, a method of estimating the magnetic pole position and rotation speed of the rotor based on the current or voltage of the winding is used. However, when the rotation speed is small, such as at the start and stop of rotation, the magnetic pole position and rotation speed cannot be estimated with a predetermined accuracy. In that case, the magnetic pole position and rotation speed are estimated. Control is performed to generate a predetermined magnetic field without doing so.

回転子を停止させる制御として、電流の供給を停止して永久磁石同期電動機からエネルギーを取り出すように駆動回路の電流路を短絡させるショートブレーキ制御、および電流の供給を停止するだけのフリーラン制御などがある。 Controls to stop the rotor include short-brake control that short-circuits the current path of the drive circuit so as to stop the current supply and extract energy from the permanent magnet synchronous motor, and free-run control that simply stops the current supply. There is.

しかし、これらの制御よって回転子を停止させる場合には、負荷または慣性力のばらつきなどの影響により、回転子の停止する位置が一定にならない。このため、停止させた後に回転を再開する際に、停止状態の磁極位置を何らかの方法で推定しなければならず、推定に要する時間だけ回転の開始が遅れる。また、停止時に負荷を所定の停止位置に位置決めする必要のある用途にセンサレス型の永久磁石同期電動機を用いることができない。 However, when the rotor is stopped by these controls, the stop position of the rotor is not constant due to the influence of variations in load or inertial force. Therefore, when the rotation is restarted after the stop, the magnetic pole position in the stopped state must be estimated by some method, and the start of the rotation is delayed by the time required for the estimation. Further, the sensorless permanent magnet synchronous motor cannot be used for applications in which the load needs to be positioned at a predetermined stop position when stopped.

センサレス型の永久磁石同期電動機の回転子を所望の位置に停止させるための先行技術として、リニア同期電動機の制御に関する特許文献1に記載の技術がある。特許文献1には、上位制御装置から連続的に与えられる位置指令に対応した連続的に変化するd軸の電気角を生成し、d軸電機子に電流が流れかつq軸電機子に電流が流れないように、電機子に流す電流を制御することが開示されている。 As a prior art for stopping the rotor of a sensorless permanent magnet synchronous motor at a desired position, there is a technique described in Patent Document 1 relating to control of a linear synchronous motor. In Patent Document 1, a continuously changing d-axis electric angle corresponding to a position command continuously given from a host control device is generated, and a current flows through the d-axis armature and a current flows through the q-axis armature. It is disclosed to control the current flowing through the armature so that it does not flow.

特許第5487105号公報Japanese Patent No. 5487105

上に述べた特許文献1の技術は、直進する可動子とその移動範囲の全長にわたる固定子とから構成されるリニア同期電動機を駆動するためのものであり、移動中の可動子の位置を刻々と指定する位置指令が与えられることを前提としている。 The technique of Patent Document 1 described above is for driving a linear synchronous motor composed of a mover traveling straight and a stator over the entire length of the moving range, and the position of the moving mover is changed every moment. It is assumed that the position command to specify is given.

したがってこの場合には、可動子の位置を指定する位置指令を連続的に発生させる必要があり、そのための制御が複雑となる。 Therefore, in this case, it is necessary to continuously generate a position command for designating the position of the mover, which complicates control.

永久磁石同期電動機の回転子を停止させる場合に、その停止位置は、小刻みに細かく設定可能であることが好ましい。つまり、停止位置の設定における選択肢が、例えば機械角で60度刻みの6個の大まかな位置であるよりも、1度刻みの360個の細かい位置である方がよい。無段階であればさらによい。 When stopping the rotor of the permanent magnet synchronous motor, it is preferable that the stop position can be finely set in small steps. That is, it is preferable that the options for setting the stop position are, for example, 360 fine positions in 1 degree increments rather than 6 rough positions in 60 degree increments at the machine angle. It is even better if it is stepless.

また、特に、停止時に負荷を位置決めする場合などでは、磁極が所望の位置に到着する前に停止することのないよう、かつ所望の位置を通り過ぎて停止することのないようにする高い精度で位置決めすることが求められる。さらに、特に、停止の完了を契機として何らかの処理を開始する場合などでは、停止が完了するまでにかかる時間を短くすることが求められる。 Further, especially when positioning the load at the time of stopping, positioning with high accuracy so that the magnetic pole does not stop before reaching the desired position and does not stop past the desired position. Is required to do. Further, in particular, when some processing is started when the stop is completed, it is required to shorten the time required for the stop to be completed.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、永久磁石同期電動機の回転子を所望の位置に停止させることのできる制御装置および制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device and a control method capable of stopping the rotor of a permanent magnet synchronous motor at a desired position.

本発明の実施形態に係る制御装置は、電機子に流れる電流による回転磁界によって永久磁石を用いた回転子が回転する永久磁石同期電動機の制御装置であって、前記電機子に電流を流して前記回転子を駆動する駆動部と、前記電機子に流れる電流に基づいて前記回転子の磁極位置を推定する推定部と、推定された前記磁極位置に基づいた前記回転磁界が生成されるよう前記駆動部を制御するとともに、停止指令が入力されると前記回転子が停止するよう前記駆動部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記回転子を停止させる制御として、前記回転子の磁極位置を停止位置に引き込んで停止させる磁界ベクトルを生成する電流を、推定された最新の磁極位置と当該最新の磁極位置から前記停止位置までの回転角度である進角量と前記永久磁石同期電動機の負荷条件とに基づいて決定し、決定した電流を前記電機子に流し続けるよう前記駆動部を制御するものであり、前記進角量に対応した電流基本設定値と前記負荷条件に応じて定められた補正量とを用いて電流設定値を定め、前記磁界ベクトルの大きさが当該電流設定値に対応する大きさとなるよう前記電流を決定し、前記補正量として、イナーシャと前記進角量との組合せに応じた設定値を用いる。 The control device according to the embodiment of the present invention is a control device for a permanent magnet synchronous electric motor in which a rotor using a permanent magnet is rotated by a rotating magnetic field generated by an electric current flowing through the armature, and the electric current is passed through the armature. The drive unit that drives the rotor, the estimation unit that estimates the magnetic pole position of the rotor based on the current flowing through the armature, and the drive unit that estimates the rotational magnetic field based on the estimated magnetic pole position. It has a control unit that controls the unit and controls the drive unit so that the rotor is stopped when a stop command is input, and the control unit controls the rotation as a control for stopping the rotor. The current that generates the magnetic field vector that draws the child magnetic pole position to the stop position and stops it, the estimated latest magnetic pole position, the advance amount that is the rotation angle from the latest magnetic pole position to the stop position, and the permanent magnet. It is determined based on the load condition of the synchronous electric motor, and the drive unit is controlled so that the determined current continues to flow through the armature , and it corresponds to the basic current set value corresponding to the advance angle amount and the load condition. The current set value is determined using the correction amount determined in the above, the current is determined so that the magnitude of the magnetic field vector corresponds to the current set value, and the inertia and the advance angle are used as the correction amount. Use the set value according to the combination with the amount.

本発明によると、永久磁石同期電動機の回転子を所望の位置に停止させることのできる制御装置および制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control device and a control method capable of stopping the rotor of a permanent magnet synchronous motor at a desired position.

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を備えた画像形成装置の構成の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the structure of the image forming apparatus provided with the motor control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. ブラシレスモータの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the brushless motor. ブラシレスモータのd−q軸モデルを示す図である。It is a figure which shows the dq axis model of a brushless motor. モータ制御装置の機能的構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional structure of a motor control device. モータ駆動部および電流検出部の構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the structure of the motor drive part and the current detection part. 停止時の駆動シーケンスの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the drive sequence at the time of stop. 回転子を停止させるための磁界ベクトルの設定の例を示す図である。It is a figure which shows the example of setting of the magnetic field vector for stopping a rotor. 磁界ベクトルに対応する電流ベクトルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the current vector corresponding to the magnetic field vector. 固定励磁制御において回転子に作用する力を示す図である。It is a figure which shows the force acting on a rotor in a fixed excitation control. 回転子が停止する過程における磁極位置の推移の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the transition of the magnetic pole position in the process of stopping a rotor. 電流基本設定値および電流補正量を定めるための実験に関わる引込み送り量を示す図である。It is a figure which shows the pull-in feed amount which concerns an experiment for determining a current basic set value and a current correction amount. 電流基本設定値および電流補正量を定めるための実験の結果の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of the result of the experiment for determining the current basic setting value and the current correction amount. モータ制御装置における記憶部および測定部の構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the structure of the storage part and the measurement part in a motor control device. 固定励磁制御において電流を決定するために用いるテーブル群の第1例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the table group used for determining a current in a fixed excitation control. 固定励磁制御において電流を決定するために用いるテーブル群の第2例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the table group used for determining the electric current in fixed excitation control. 固定励磁制御において電流を決定するために用いるテーブル群の第3例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the table group used for determining a current in fixed excitation control. 固定励磁制御において電流を決定するために用いるテーブル群の第4例を示す図である。It is a figure which shows the 4th example of the table group used for determining a current in fixed excitation control. モータ制御装置における処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of processing in a motor control device. 固定励磁制御の処理の流れの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the process flow of the fixed excitation control. 固定励磁制御における電流基本設定値を決定する処理の流れの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the flow of the process which determines the current basic set value in fixed excitation control.

図1には本発明の一実施形態に係るモータ制御装置21を備えた画像形成装置1の構成の概要が、図2にはブラシレスモータ3の構成が模式的に示されている。 FIG. 1 schematically shows an outline of the configuration of an image forming apparatus 1 including a motor control device 21 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a configuration of a brushless motor 3.

図1において、画像形成装置1は、電子写真式のプリンタエンジン1Aを備えたカラープリンタである。プリンタエンジン1Aは4個のイメージングステーション11,12,13,14を有しており、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の4色のトナー像を並行して形成する。イメージングステーション11,12,13,14のそれぞれは、筒状の感光体、帯電チャージャ、現像器、クリーナ、および露光用の光源などを有している。 In FIG. 1, the image forming apparatus 1 is a color printer provided with an electrophotographic printer engine 1A. The printer engine 1A has four imaging stations 11, 12, 13, and 14 in parallel with four color toner images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). To form. Each of the imaging stations 11, 12, 13 and 14 has a tubular photoconductor, a charged charger, a developing device, a cleaner, a light source for exposure, and the like.

4色のトナー像は中間転写ベルト16に一次転写され、用紙カセット10から給紙ローラ15Aによって引き出されてレジストローラ対15Bを経て搬送されてきた用紙9に二次転写される。二次転写の後、用紙9は定着器17の内部を通って上部の排紙トレイ18へ送り出される。定着器17を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像が用紙9に定着する。 The four-color toner images are first transferred to the intermediate transfer belt 16 and secondarily transferred to the paper 9 which is drawn out from the paper cassette 10 by the paper feed roller 15A and conveyed via the resist roller pair 15B. After the secondary transfer, the paper 9 is fed through the inside of the fuser 17 to the upper output tray 18. When passing through the fuser 17, the toner image is fixed on the paper 9 by heating and pressurizing.

画像形成装置1は、定着器17、中間転写ベルト16、給紙ローラ15A、レジストローラ15B、感光体、および現像器のローラなどの回転体を回転させる駆動源として、ブラシレスモータ3を含む複数のブラシレスモータを用いる。つまり、プリンタエンジン1Aは、これらのブラシレスモータにより回転駆動される回転体を用いて用紙9を搬送して当該用紙9に画像を形成する。 The image forming apparatus 1 includes a plurality of brushless motors 3 as a drive source for rotating a rotating body such as a fixing device 17, an intermediate transfer belt 16, a paper feed roller 15A, a resist roller 15B, a photoconductor, and a roller of a developing device. Use a brushless motor. That is, the printer engine 1A conveys the paper 9 using the rotating bodies rotationally driven by these brushless motors to form an image on the paper 9.

ブラシレスモータ3は、例えばイメージングステーション14の近傍に配置されて、レジストローラ対15Bを回転駆動する。このブラシレスモータ3は、モータ制御装置21により制御される。 The brushless motor 3 is arranged, for example, in the vicinity of the imaging station 14, and rotationally drives the resist roller pair 15B. The brushless motor 3 is controlled by the motor control device 21.

図2において、ブラシレスモータ3は、センサレス型の永久磁石同期電動機(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)である。ブラシレスモータ3は、回転磁界を発生させる電機子としての固定子31と、永久磁石を用いた回転子32とを備えている。固定子31は、120度間隔で配置されたU相、V相、W相のコア36,37,38、およびY結線された3つの捲線(コイル)33,34,35を有している。U相、V相およびW相の3相交流電流を捲線33〜35に流してコア36,37,38を順に励磁することによって回転磁界が生じる。回転子32は、この回転磁界に同期して回転する。 In FIG. 2, the brushless motor 3 is a sensorless type permanent magnet synchronous motor (PMSM). The brushless motor 3 includes a stator 31 as an armature that generates a rotating magnetic field, and a rotor 32 that uses a permanent magnet. The stator 31 has U-phase, V-phase, and W-phase cores 36, 37, 38 arranged at 120-degree intervals, and three Y-connected windings (coils) 33, 34, 35. A rotating magnetic field is generated by passing a three-phase alternating current of U-phase, V-phase, and W-phase through windings 33 to 35 to excite cores 36, 37, and 38 in order. The rotor 32 rotates in synchronization with this rotating magnetic field.

図2に示す例では回転子32の磁極数は2である。ただし、回転子32の磁極数は2に限らず、4、6またはそれ以上であってもよい。回転子32は、アウター式でもよく、インナー式でもよい。また、固定子31のスロット数は3に限らない。いずれにしても、ブラシレスモータ3に対して、d−q座標系を基本とした制御モデルを用いて磁極位置および回転速度の推定を行うベクトル制御(センサレスベクトル制御)が、モータ制御装置21により行われる。 In the example shown in FIG. 2, the number of magnetic poles of the rotor 32 is 2. However, the number of magnetic poles of the rotor 32 is not limited to 2, and may be 4, 6 or more. The rotor 32 may be an outer type or an inner type. Further, the number of slots of the stator 31 is not limited to three. In any case, the motor control device 21 performs vector control (sensorless vector control) for the brushless motor 3 to estimate the magnetic pole position and the rotation speed using a control model based on the dq coordinate system. Will be.

なお、以下において、回転子32のS極およびN極のうちの黒丸で示すN極の回転角度位置を、回転子32の「磁極位置PS」ということがある。 In the following, the rotation angle position of the N pole indicated by the black circle among the S pole and the N pole of the rotor 32 may be referred to as the “magnetic pole position PS” of the rotor 32.

図3にはブラシレスモータ3のd−q軸モデルが示されている。ブラシレスモータ3のベクトル制御では、ブラシレスモータ3の捲線33〜35に流れる3相の交流電流を、回転子32である永久磁石と同期して回転している2相の捲線に流す直流電流に変換して制御を簡単化する。 FIG. 3 shows a dq-axis model of the brushless motor 3. In the vector control of the brushless motor 3, the three-phase alternating current flowing through the windings 33 to 35 of the brushless motor 3 is converted into a direct current flowing through the two-phase windings rotating in synchronization with the permanent magnet which is the rotor 32. To simplify control.

永久磁石の磁束方向(N極の方向)をd軸とし、d軸から電気角でπ/2[rad](90°)進んだ方向をq軸とする。d軸およびq軸はモデル軸である。U相の捲線33を基準とし、これに対するd軸の進み角をθと定義する。この角度θは、U相の捲線33に対する磁極の角度位置(磁極位置PS)を示す。d−q座標系は、U相の捲線33を基準としてこれより角度θだけ進んだ位置にある。 The magnetic flux direction (direction of the north pole) of the permanent magnet is defined as the d-axis, and the direction advanced by π / 2 [rad] (90 °) in electrical angle from the d-axis is defined as the q-axis. The d-axis and the q-axis are model axes. With reference to the U-phase winding 33, the lead angle of the d-axis with respect to this is defined as θ. This angle θ indicates the angular position (magnetic pole position PS) of the magnetic pole with respect to the winding 33 of the U phase. The dq coordinate system is located at a position advanced by an angle θ with respect to the U-phase winding 33.

ブラシレスモータ3は回転子32の角度位置(磁極位置)を検出する位置センサを有していないので、モータ制御装置21は、回転子32の磁極位置PS、すなわち角度θを推定し、その推定した角度θである推定角度θmを用いて回転子32の回転を制御する。 Since the brushless motor 3 does not have a position sensor for detecting the angular position (magnetic pole position) of the rotor 32, the motor control device 21 estimates the magnetic pole position PS of the rotor 32, that is, the angle θ, and estimates the angle θ. The rotation of the rotor 32 is controlled by using the estimated angle θm which is the angle θ.

図4にはモータ制御装置21の機能的構成の一例が、図5にはモータ制御装置21におけるモータ駆動部26および電流検出部27の構成の例が、それぞれ示されている。 FIG. 4 shows an example of the functional configuration of the motor control device 21, and FIG. 5 shows an example of the configuration of the motor drive unit 26 and the current detection unit 27 in the motor control device 21, respectively.

図4に示すように、モータ制御装置21は、モータ駆動部26、電流検出部27、ベクトル制御部24、速度・位置推定部25、記憶部28、および測定部29などを有している。これらの要素のうち、記憶部28および測定部29は、ブラシレスモータ3を停止させるための処理に関わる。 As shown in FIG. 4, the motor control device 21 includes a motor drive unit 26, a current detection unit 27, a vector control unit 24, a speed / position estimation unit 25, a storage unit 28, a measurement unit 29, and the like. Of these elements, the storage unit 28 and the measurement unit 29 are involved in a process for stopping the brushless motor 3.

モータ駆動部26は、ブラシレスモータ3の捲線33〜35に電流を流して回転子32を駆動するためのインバータ回路である。図5のように、モータ駆動部26は、3つのデュアル素子261,262,263、およびプリドライブ回路265などを有する。 The motor drive unit 26 is an inverter circuit for driving the rotor 32 by passing an electric current through the windings 33 to 35 of the brushless motor 3. As shown in FIG. 5, the motor drive unit 26 has three dual elements 261,262,263, a predrive circuit 265, and the like.

各デュアル素子261〜263は、特性の揃った2つのトランジスタ(例えば、電界効果トランジスタ:FET)を直列接続してパッケージに収めた回路部品である。 Each of the dual elements 261 to 263 is a circuit component in which two transistors having the same characteristics (for example, a field effect transistor: FET) are connected in series and housed in a package.

デュアル素子261〜263によって、直流電源ライン211から接地ラインへ捲線33〜35を介して流れる電流Iが制御される。詳しくは、デュアル素子261のトランジスタQ1,Q2によって、捲線33を流れる電流Iuが制御され、デュアル素子262のトランジスタQ3,Q4によって、捲線34を流れる電流Ivが制御される。そして、デュアル素子263のトランジスタQ5,Q6によって、捲線35を流れる電流Iwが制御される。 The dual elements 261 to 263 control the current I flowing from the DC power supply line 211 to the ground line via the windings 33 to 35. Specifically, the transistors Q1 and Q2 of the dual element 261 control the current Iu flowing through the winding 33, and the transistors Q3 and Q4 of the dual element 262 control the current Iv flowing through the winding 34. Then, the current Iw flowing through the winding 35 is controlled by the transistors Q5 and Q6 of the dual element 263.

図5において、プリドライブ回路265は、ベクトル制御部24から入力される制御信号U+,U−,V+,V−,W+,W−を、各トランジスタQ1〜Q6に適した電圧レベルに変換する。変換後の制御信号U+,U−,V+,V−,W+,W−が、トランジスタQ1〜Q6の制御端子(ゲート)に入力される。 In FIG. 5, the predrive circuit 265 converts the control signals U +, U−, V +, V−, W +, W− input from the vector control unit 24 into voltage levels suitable for the transistors Q1 to Q6. The converted control signals U +, U−, V +, V−, W +, and W− are input to the control terminals (gates) of the transistors Q1 to Q6.

電流検出部27は、U相電流検出部271およびV相電流検出部272を有し、捲線33,34に流れる電流Iu,Ivを検出する。Iu+Iv+Iw=0であるので、検出した電流Iu,Ivの値から計算によって電流Iwを求めることができる。なお、W相電流検出部を有してもよい。 The current detection unit 27 has a U-phase current detection unit 271 and a V-phase current detection unit 272, and detects currents Iu and Iv flowing through the windings 33 and 34. Since Iu + Iv + Iw = 0, the current Iw can be obtained by calculation from the detected values of the currents Iu and Iv. It may have a W-phase current detection unit.

U相電流検出部271およびV相電流検出部272は、電流Iu,Ivの流路に挿入されている抵抗値が小さい値(1/10Ωオーダー)のシャント抵抗による電圧降下を増幅してA/D変換し、電流Iu,Ivの検出値として出力する。すなわち、2シャント方式の検出を行う。 The U-phase current detection unit 271 and the V-phase current detection unit 272 amplify the voltage drop due to the shunt resistance with a small resistance value (1 / 10Ω order) inserted in the flow path of the currents Iu and Iv, and A / It is D-converted and output as a detected value of currents Iu and Iv. That is, the two-shunt method is detected.

なお、モータ駆動部26と電流検出部27とを一体化した回路部品を用いてモータ制御装置21を構成することができる。 The motor control device 21 can be configured by using a circuit component that integrates the motor drive unit 26 and the current detection unit 27.

図4に戻って、ベクトル制御部24は、上位制御部20からの速度指令S1の示す速度指令値ω*に応じて、モータ駆動部26を制御する。上位制御部20は、画像形成装置1の全体の制御を受け持つコントローラであり、画像形成装置1をウォームアップするとき、プリントジョブを実行するとき、節電モードに移行するときなどに速度指令S1を発する。回転駆動の停止を指令する場合に、上位制御部20は、速度指令値ω*を「0」とした速度指令S1をベクトル制御部24に与える。つまり、この場合の速度指令S1は、停止指令S1sとなる。 Returning to FIG. 4, the vector control unit 24 controls the motor drive unit 26 according to the speed command value ω * indicated by the speed command S1 from the upper control unit 20. The host control unit 20 is a controller that is in charge of overall control of the image forming apparatus 1, and issues a speed command S1 when the image forming apparatus 1 is warmed up, a print job is executed, a power saving mode is entered, or the like. .. When commanding the stop of the rotation drive, the upper control unit 20 gives the speed command S1 to the vector control unit 24 with the speed command value ω * set to “0”. That is, the speed command S1 in this case becomes the stop command S1s.

ベクトル制御部24は、推定された磁極位置に基づいた回転磁界が生成されるようモータ駆動部26を制御するとともに、停止指令S1sが入力されると回転子32が停止するようモータ駆動部26を制御する。 The vector control unit 24 controls the motor drive unit 26 so that a rotating magnetic field based on the estimated magnetic pole position is generated, and also causes the motor drive unit 26 to stop the rotor 32 when the stop command S1s is input. Control.

回転子を停止させる制御として、ベクトル制御部24は、回転子32の磁極位置PSを停止位置に引き込んで停止させる磁界ベクトルを生成する電流を、推定された最新の磁極位置PSなどに基づいて決定し、決定した電流を捲線33〜35に流し続けるよう、モータ駆動部26を制御する。 As a control for stopping the rotor, the vector control unit 24 determines a current for generating a magnetic field vector that draws the magnetic pole position PS of the rotor 32 to the stop position and stops the rotor 32 based on the latest estimated magnetic pole position PS and the like. Then, the motor drive unit 26 is controlled so that the determined current continues to flow through the windings 33 to 35.

図4のように、ベクトル制御部24は、速度制御部41、電流制御部42、およびPWM変換部43を有する。これらの各部は、上位制御部20からの速度指令S1が停止指令S1sではない場合において、すなわち、速度推定値ωmが「0」ではない場合において、次の処理を行う。 As shown in FIG. 4, the vector control unit 24 includes a speed control unit 41, a current control unit 42, and a PWM conversion unit 43. Each of these units performs the following processing when the speed command S1 from the upper control unit 20 is not the stop command S1s, that is, when the speed estimation value ωm is not “0”.

速度制御部41は、上位制御部20からの速度指令値ω*と速度・位置推定部25から速度推定値ωmとに基づいて、速度推定値ωmが速度指令値ω*に近づくようにd−q座標系の電流指令値Id*,Iq*を決定する。速度推定値ωmは周期的に入力される。速度制御部41は、速度推定値ωmが入力されるごとに電流指令値Id*,Iq*を決定する。 The speed control unit 41 sets the speed estimation value ωm closer to the speed command value ω * based on the speed command value ω * from the upper control unit 20 and the speed estimation value ωm from the speed / position estimation unit 25. The current command values Id * and Iq * of the q coordinate system are determined. The velocity estimate ωm is input periodically. The speed control unit 41 determines the current command values Id * and Iq * each time the speed estimation value ωm is input.

電流制御部42は、電流指令値Id*,Iq*に基づいて、d−q座標系の電圧指令値Vd*,Vq*を決定する。電圧指令値Vd*,Vq*を速度・位置推定部25に与えるとともに、速度・位置推定部25からの推定角度θmに基づいて、電圧指令値Vd*,Vq*をU相、V相、およびW相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換する。 The current control unit 42 determines the voltage command values Vd * and Vq * in the dq coordinate system based on the current command values Id * and Iq *. The voltage command values Vd * and Vq * are given to the speed / position estimation unit 25, and the voltage command values Vd * and Vq * are set to the U phase, V phase, and the U phase, V phase, and based on the estimated angle θm from the speed / position estimation unit 25. Converts to W-phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw *.

PWM変換部43は、電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づいて制御信号U+,U−,V+,V−,W+,W−のパターンを生成し、モータ駆動部26へ出力する。制御信号U+,U−,V+,V−,W+,W−は、ブラシレスモータ3に供給する3相交流電力の周波数および振幅をパルス幅変調(PWM: Pulse Width Modulation )により制御するための信号である。 The PWM conversion unit 43 generates a pattern of control signals U +, U−, V +, V−, W +, W− based on the voltage command values Vu *, Vv *, Vw *, and outputs the pattern to the motor drive unit 26. The control signals U +, U-, V +, V-, W +, and W- are signals for controlling the frequency and amplitude of the three-phase AC power supplied to the brushless motor 3 by pulse width modulation (PWM). is there.

速度・位置推定部25は、電流検出部27により検出されたU相の電流IuおよびV相の電流Ivの各値からW相の電流Iwの値を算出する。そして、3相の電流Iu,Iv,Iwの値を3相−2相変換を行った後、電流制御部42からの電圧指令値Vd*,Vq*などに基づいて速度推定値ωmおよび推定角度θmを求める。 The velocity / position estimation unit 25 calculates the value of the W phase current Iw from each value of the U phase current Iu and the V phase current Iv detected by the current detection unit 27. Then, after performing three-phase to two-phase conversion of the values of the three-phase currents Iu, Iv, and Iw, the velocity estimated value ωm and the estimated angle are based on the voltage command values Vd *, Vq *, etc. from the current control unit 42. Find θm.

速度推定値ωmは、回転子32の回転速度の推定値の例であり、推定角度θmは、回転子32の磁極位置PSの推定値の例である。速度推定値ωmは速度制御部41に入力され、推定角度θmは速度制御部41および電流制御部42に入力される。 The velocity estimated value ωm is an example of an estimated value of the rotational speed of the rotor 32, and the estimated angle θm is an example of an estimated value of the magnetic pole position PS of the rotor 32. The speed estimation value ωm is input to the speed control unit 41, and the estimated angle θm is input to the speed control unit 41 and the current control unit 42.

ベクトル制御部24の各部および速度・位置推定部25により、モータ駆動部26が制御されてブラシレスモータ3が回転駆動される。 The motor drive unit 26 is controlled by each unit of the vector control unit 24 and the speed / position estimation unit 25 to rotationally drive the brushless motor 3.

さて、本実施形態のモータ制御装置21は、ブラシレスモータ3の回転子32を所望の停止位置に停止させる機能を有している。以下、この機能を中心にモータ制御装置21の構成および動作をさらに説明する。 By the way, the motor control device 21 of the present embodiment has a function of stopping the rotor 32 of the brushless motor 3 at a desired stop position. Hereinafter, the configuration and operation of the motor control device 21 will be further described with a focus on this function.

図4に示した記憶部28は、回転子32を所望の停止位置に停止させるための固定励磁制御に関わる電流基本設定値Ibおよび電流補正量Ic,Ic2を記憶する。測定部29は、速度制御部41からの測定指令S7に従って、例えば電流検出部27により検出された電流Iu,Ivに基づいて、回転子32の回転に関わるイナーシャJrおよび抵抗負荷Trを測定する。記憶部28および測定部29の構成については後で述べる。 The storage unit 28 shown in FIG. 4 stores the current basic set value Ib and the current correction amounts Ic and Ic2 related to the fixed excitation control for stopping the rotor 32 at a desired stop position. The measuring unit 29 measures the inertia Jr and the resistance load Tr related to the rotation of the rotor 32 based on, for example, the currents Iu and Iv detected by the current detecting unit 27 according to the measurement command S7 from the speed control unit 41. The configuration of the storage unit 28 and the measurement unit 29 will be described later.

図6には停止時の駆動シーケンスの例が、図7には回転子32を停止させるための磁界ベクトル85の設定の例が、図8には磁界ベクトル85に対応する電流ベクトル95の例が、それぞれ示されている。また、図9には固定励磁制御において回転子32に作用する力が、図10には回転子32が停止する過程における磁極位置PSの推移の例が示されている。 FIG. 6 shows an example of the drive sequence at the time of stopping, FIG. 7 shows an example of setting the magnetic field vector 85 for stopping the rotor 32, and FIG. 8 shows an example of the current vector 95 corresponding to the magnetic field vector 85. , Each is shown. Further, FIG. 9 shows an example of the force acting on the rotor 32 in the fixed excitation control, and FIG. 10 shows an example of the transition of the magnetic pole position PS in the process of stopping the rotor 32.

図6(A)において、時刻t1に上位制御部20からモータ制御装置21に停止指令S1sが入力される。時刻t1以前では、ベクトル制御が行われて回転速度(角速度)ωが一定に保たれていたものとする。しかし、加速しまたは減速していてもよい。 In FIG. 6A, the stop command S1s is input from the host control unit 20 to the motor control device 21 at time t1. Before time t1, it is assumed that vector control is performed and the rotation speed (angular velocity) ω is kept constant. However, it may be accelerating or decelerating.

モータ制御装置21は、停止指令S1sが入力されると、減速制御を開始する。例えば、速度制御部41が、回転速度ωが所定の度合いで次第に低減するよう電流指令値Id*,Iq*を変更することにより回転磁界の回転(周波数)を制御し、回転子32にブレーキをかける。また、これに限らず、減速制御として、いわゆる3相短絡式のショートブレーキ制御またはフリーラン制御を行ってもよい。ショートブレーキ制御を行う場合には、モータ駆動部26のトランジスタQ1,Q3,Q5をすべてオフ状態としかつトランジスタQ2,Q4,Q6をすべてオン状態とする。フリーラン制御を行う場合には、トランジスタQ1〜Q6をすべてオフ状態とする。 The motor control device 21 starts deceleration control when the stop command S1s is input. For example, the speed control unit 41 controls the rotation (frequency) of the rotating magnetic field by changing the current command values Id * and Iq * so that the rotation speed ω gradually decreases to a predetermined degree, and brakes the rotor 32. Call. Further, not limited to this, so-called three-phase short-circuit type short brake control or free run control may be performed as deceleration control. When performing short brake control, all the transistors Q1, Q3, and Q5 of the motor drive unit 26 are turned off, and all the transistors Q2, Q4, and Q6 are turned on. When performing free run control, all transistors Q1 to Q6 are turned off.

減速制御は、回転速度ωが下限速度ω1以上のあらかじめ設定された制御切替速度ω2に低下するまで続けられる。下限速度ω1とは、電流Iu,Ivに基づく速度・位置推定部25による磁極位置PSの推定が可能な最低の回転速度ωである。 The deceleration control is continued until the rotation speed ω drops to a preset control switching speed ω2 equal to or higher than the lower limit speed ω1. The lower limit speed ω1 is the lowest rotation speed ω at which the magnetic pole position PS can be estimated by the speed / position estimation unit 25 based on the currents Iu and Iv.

回転速度ωが制御切替速度ω2に低下すると(時刻t2)、モータ制御装置21は、実行する制御を減速制御から固定励磁制御へ切り替える。 When the rotation speed ω drops to the control switching speed ω2 (time t2), the motor control device 21 switches the control to be executed from the deceleration control to the fixed excitation control.

固定励磁制御は、回転子32を停止させるために、回転子32の磁極を所定の停止位置に引き込む磁界が生じるよう、捲線33〜35に電流を流し続ける制御である。固定励磁制御を行うことにより、図6(A)の例では時刻t3で回転子32が停止する。 The fixed excitation control is a control in which a current continues to flow through the windings 33 to 35 so as to generate a magnetic field that draws the magnetic pole of the rotor 32 to a predetermined stop position in order to stop the rotor 32. By performing the fixed excitation control, the rotor 32 stops at time t3 in the example of FIG. 6 (A).

図6(B)には、固定励磁制御における電流の例が示されている。 FIG. 6B shows an example of a current in fixed excitation control.

図6(B)において、固定励磁制御における各捲線33〜35の電流Iu,Iv,Iwは、時刻t2において推定された最新の磁極位置PS、後で述べる進角量、および負荷条件に基づいて決定される、固定の値の直流電流である。最新の磁極位置PSは、最新の推定角度θmに基づくものである。最新の磁極位置PSまたは最新の推定角度θmは、実質的に最新のものであればよい。 In FIG. 6B, the currents Iu, Iv, and Iw of the windings 33 to 35 in the fixed excitation control are based on the latest magnetic pole position PS estimated at time t2, the advance angle amount described later, and the load condition. A fixed value of direct current to be determined. The latest magnetic pole position PS is based on the latest estimated angle θm. The latest magnetic pole position PS or the latest estimated angle θm may be substantially the latest.

固定励磁制御において、進角量および負荷条件に応じて電流指令値Id*,Iq*が決定され、決定された電流指令値Id*,Iq*およびそのときの推定角度θmが、そのまま固定されることにより、各電流Iu,Iv,Iwが固定の値の直流電流となる。したがって、各電流Iu,Iv,Iwの大きさおよび正負の向きは、通常、その直前の減速制御時からは不連続の異なったものとなる。なお、電流指令値Id*,Iq*によって、後で述べる電流ベクトル95が設定される。 In the fixed excitation control, the current command values Id * and Iq * are determined according to the advance angle amount and the load condition, and the determined current command values Id * and Iq * and the estimated angle θm at that time are fixed as they are. As a result, each current Iu, Iv, Iw becomes a DC current having a fixed value. Therefore, the magnitude and positive / negative direction of each current Iu, Iv, Iw are usually discontinuous and different from the time of deceleration control immediately before that. The current vector 95 described later is set by the current command values Id * and Iq *.

なお、時刻t1までのベクトル制御では、各電流Iu,Iv,Iwは、回転磁界を発生するための交流電流である。時刻t2までの減速制御では、例えば回転子32にブレーキをかけるための電流(減速時電流)が流れる。このときの各捲線の電流Iu,Iv,Iwは、例えば図に破線で示すように交流電流となる。 In the vector control up to the time t1, each current Iu, Iv, Iw is an alternating current for generating a rotating magnetic field. In the deceleration control up to time t2, for example, a current for braking the rotor 32 (deceleration current) flows. The currents Iu, Iv, and Iw of each winding at this time are, for example, alternating currents as shown by broken lines in the figure.

また、固定励磁制御において、直流電源ライン211からモータ駆動部26に流れ込む電流Iは、ほぼ一定の直流電流となる。 Further, in the fixed excitation control, the current I flowing from the DC power supply line 211 into the motor drive unit 26 becomes a substantially constant DC current.

固定励磁制御における電流は、この制御に切り替わった時刻t2からその流れを開始するが、終了時点としては、回転子32が停止する時刻t3まで流し続けることが必要である。回転子32の停止を検出することが困難である場合には、固定励磁制御に必要な時間(t3−t2)を予測し、それに余裕時間を加えた時間が経過するまで流せばよい。この場合に、進角量などを考慮してその時間を予めテーブルなどに設定しておいてもよい。 The current in the fixed excitation control starts its flow from the time t2 when the control is switched to, but it is necessary to continue the current until the time t3 when the rotor 32 stops as the end point. When it is difficult to detect the stop of the rotor 32, the time required for the fixed excitation control (t3-t2) may be predicted, and the time may be passed until the time including the margin time elapses. In this case, the time may be set in advance in a table or the like in consideration of the amount of advance angle or the like.

また、固定励磁制御における電流は、時刻t2から開始した後、次に何らかの制御が開始されるまでそのまま流し続けてもよい。この場合には、回転子32の位置がその状態で固定されることにより停止位置が分かるので、次の制御が容易となる利点がある。 Further, the current in the fixed excitation control may be started from time t2 and then continued to flow as it is until some control is started next time. In this case, since the stop position can be known by fixing the position of the rotor 32 in that state, there is an advantage that the next control becomes easy.

さて、固定励磁制御には、速度・位置推定部25による推定角度θmを用いる。このため、上に述べた制御切替速度ω2は、減速制御から固定励磁制御への切替えのタイミングが速度・位置推定部25による推定が可能である期間内となるよう定められている。 By the way, the estimated angle θm by the velocity / position estimation unit 25 is used for the fixed excitation control. Therefore, the control switching speed ω2 described above is set so that the timing of switching from deceleration control to fixed excitation control is within a period during which the speed / position estimation unit 25 can estimate.

以下、固定励磁制御について詳述する。 Hereinafter, the fixed excitation control will be described in detail.

図7〜図9では、回転子32を停止させたい位置(狙いの位置)である停止位置Pxを二重丸で示している。 In FIGS. 7 to 9, the stop position Px, which is the position (target position) where the rotor 32 is to be stopped, is indicated by a double circle.

なお、図7〜図9において、永久磁石の磁束方向を示すd軸は、推定角度θmによって決定される軸(いわゆるγ軸)とほぼ同じであるので、d軸およびq軸を、γ軸およびδ軸と等しいものとして扱う。また、d軸およびq軸は、永久磁石の磁束方向を理想的に示す軸であるが、実際に推定角度θmを経て推定されまたは検知されるのはγ軸およびδ軸であり、これらは漸近的に重なるので、実際の制御においてはγ軸およびδ軸を用いてよい。つまり、本実施形態において、d−q軸に代えてγ軸−δ軸を用いることができ、また、Id、Iq、θなどについてもこれに代えてIγ、Iδ、θmを用いることができる。 In FIGS. 7 to 9, the d-axis indicating the magnetic flux direction of the permanent magnet is substantially the same as the axis (so-called γ-axis) determined by the estimated angle θm, so that the d-axis and the q-axis are the γ-axis and Treat as equal to the δ axis. Further, the d-axis and the q-axis are axes that ideally indicate the magnetic flux direction of the permanent magnet, but the γ-axis and the δ-axis are actually estimated or detected via the estimated angle θm, and these are gradually approaching. The γ-axis and the δ-axis may be used in the actual control because they overlap with each other. That is, in the present embodiment, the γ-axis-δ-axis can be used instead of the d-q-axis, and Iγ, Iδ, and θm can be used instead of the Id, Iq, and θ.

時点t2において制御が固定励磁制御に切り替わると、速度制御部41は、図7(A)および(B)に示すように、回転子32の回転中心から停止位置Pxへ向かう磁界ベクトル85を定める。磁界ベクトル85は、回転子32を停止位置Pxに引き込む磁界である。 When the control is switched to the fixed excitation control at the time point t2, the speed control unit 41 determines the magnetic field vector 85 from the rotation center of the rotor 32 toward the stop position Px, as shown in FIGS. 7A and 7B. The magnetic field vector 85 is a magnetic field that draws the rotor 32 into the stop position Px.

磁界ベクトル85の向きを定める停止位置Pxは、図7(A)のように磁極位置PSに対して進み方向に回転する側の位置であってもよいし、図7(B)のように磁極位置PSに対して遅れ方向に回転する側の位置であってもよい。 The stop position Px that determines the direction of the magnetic field vector 85 may be a position that rotates in the advancing direction with respect to the magnetic pole position PS as shown in FIG. 7 (A), or the magnetic pole as shown in FIG. 7 (B). It may be a position on the side that rotates in the delay direction with respect to the position PS.

図7(A)の場合には、磁極位置PSから停止位置Pxまでの回転角度である「進角量dθ」は正の値であり、電気角で最大180度である。図7(B)の場合には、「進角量dθ」は負の値であり、その絶対値は電気角で最大(180−β)度である。βは、磁界ベクトル85により遅れ方向に回転し出す前に進み方向に慣性により回転する分の角度である。 In the case of FIG. 7A, the “advance angle amount dθ”, which is the rotation angle from the magnetic pole position PS to the stop position Px, is a positive value, and the maximum electric angle is 180 degrees. In the case of FIG. 7B, the “advance angle amount dθ” is a negative value, and its absolute value is the maximum (180-β) degree in the electric angle. β is the angle of the amount of rotation due to inertia in the advancing direction before starting to rotate in the lagging direction by the magnetic field vector 85.

なお、ここに示したブラシレスモータ3の極数は2であって電気角と機械角とが等しいので、磁極位置PSに対して機械角で−(180−β)〜+180度ずれる範囲が停止位置Pxになり得る。 Since the number of poles of the brushless motor 3 shown here is 2 and the electric angle and the mechanical angle are equal, the stop position is in the range of − (180-β) to +180 degrees in the mechanical angle with respect to the magnetic pole position PS. Can be Px.

停止位置Pxは、そのときの磁極位置PSを基準に決定する相対的な位置であってよいし、あらかじめ定められる固定の位置(絶対的な位置)であってもよい。速度制御部41は、停止位置Pxを特定する情報を記憶している。 The stop position Px may be a relative position determined based on the magnetic pole position PS at that time, or may be a predetermined fixed position (absolute position). The speed control unit 41 stores information for specifying the stop position Px.

停止位置Pxを相対的な位置とする場合には、進角量dθがあらかじめ定められる。停止位置Pxは、例えばU相のコア36の角度位置から停止位置Pxまでの角度θxで特定される。角度θxは、推定角度θmと進角量dθとの和に相当する角度となる。 When the stop position Px is a relative position, the advance angle amount dθ is predetermined. The stop position Px is specified by, for example, the angle θx from the angular position of the U-phase core 36 to the stop position Px. The angle θx is an angle corresponding to the sum of the estimated angle θm and the advance amount dθ.

停止位置Pxを固定の位置とする場合には、停止位置Pxを特定する角度θxが、あらかじめ定められる。この場合の進角量dθは、推定角度θmと角度θxとの差であり、磁極位置PSに応じて変わる。 When the stop position Px is set to a fixed position, an angle θx that specifies the stop position Px is predetermined. The advance angle dθ in this case is the difference between the estimated angle θm and the angle θx, and changes according to the magnetic pole position PS.

磁界ベクトル85を定めることは、図8(A)に示すように、磁界ベクトル85と同じ向きの電流ベクトル95を定めることに相当する。電流ベクトル95は、回転子32を停止位置Pxに引き込む磁界を生成するために捲線33〜35に流すべき電流を表わす。 Determining the magnetic field vector 85 corresponds to defining the current vector 95 in the same direction as the magnetic field vector 85, as shown in FIG. 8 (A). The current vector 95 represents the current to be passed through the windings 33 to 35 to generate a magnetic field that draws the rotor 32 into the stop position Px.

電流ベクトル95を定めることは、モータ駆動部26を制御するための実際の処理の上では、電流ベクトル95の向きと大きさとを設定することである。電流ベクトル95の向きとして、最新の磁極位置PS(d軸の角度位置)を示す推定角度θmを設定する。そして、電流ベクトル95の大きさとして、電流ベクトル95のd軸成分Idおよびq軸成分Iqを設定する。d軸成分Id、q軸成分Iq、および推定角度θmが決まると、ベクトル制御部24による制御信号U+,U−,V+,V−,W+,W−のパターンが決まり、モータ駆動部26を介して流れる電流Iu,Iv,Iwのそれぞれの大きさおよび向きが決まる。 Determining the current vector 95 is to set the direction and magnitude of the current vector 95 in the actual processing for controlling the motor drive unit 26. As the direction of the current vector 95, an estimated angle θm indicating the latest magnetic pole position PS (angle position on the d-axis) is set. Then, the d-axis component Id and the q-axis component Iq of the current vector 95 are set as the magnitude of the current vector 95. When the d-axis component Id, the q-axis component Iq, and the estimated angle θm are determined, the patterns of the control signals U +, U−, V +, V−, W +, and W− by the vector control unit 24 are determined, and the patterns are determined via the motor drive unit 26. The magnitude and direction of each of the flowing currents Iu, Iv, and Iw are determined.

図8(B)に示すように、電流ベクトル95の大きさを表わすパラメータである「電流設定値Ia」は、進角量dθが大きいほど大きくなるような適切な値に設定される。つまり、回転子32の磁極位置PSが停止位置Pxに到着しなかったり停止位置Pxを大きく通り過ぎたりすることなく、磁極位置PSが停止位置Pxに引き込まれて停止するようにする。 As shown in FIG. 8B, the “current set value Ia”, which is a parameter representing the magnitude of the current vector 95, is set to an appropriate value so that the larger the advance angle amount dθ, the larger the value. That is, the magnetic pole position PS of the rotor 32 is pulled into the stop position Px and stops without reaching the stop position Px or greatly passing the stop position Px.

速度制御部41は、電流設定値Iaを設定してd軸成分Idおよびq軸成分Iqを算出し、d軸成分Idを電流指令値Id*として、q軸成分Iqを電流指令値Id*として、電流制御部42に与え続ける。このとき、速度・位置推定部25は、固定励磁制御に切り替わる直前に推定した推定角度θmを最新の推定角度θmとして電流制御部42に与え続ける。 The speed control unit 41 sets the current set value Ia, calculates the d-axis component Id and the q-axis component Iq, sets the d-axis component Id as the current command value Id *, and sets the q-axis component Iq as the current command value Id *. , Continue to give to the current control unit 42. At this time, the velocity / position estimation unit 25 continues to give the estimated angle θm estimated immediately before switching to the fixed excitation control to the current control unit 42 as the latest estimated angle θm.

すなわち、固定励磁制御において、電流指令値Id*,Id*および推定角度θmは更新されることなく一定に保たれる。これにより、磁界ベクトル85を生成する電流Iu,Iv,Iwが捲線33〜35を流れ続け、磁界ベクトル85が保たれる。 That is, in the fixed excitation control, the current command values Id *, Id * and the estimated angle θm are kept constant without being updated. As a result, the currents Iu, Iv, and Iw that generate the magnetic field vector 85 continue to flow through the windings 33 to 35, and the magnetic field vector 85 is maintained.

ところで、図9に示すように、固定励磁制御を行うときに、回転子32には、慣性負荷Tj、抵抗負荷Tr、および引込み力(回転駆動トルク)Teが作用する。 By the way, as shown in FIG. 9, when the fixed excitation control is performed, an inertial load Tj, a resistance load Tr, and a pulling force (rotational drive torque) Te act on the rotor 32.

慣性負荷Tjは、回転子32を回り続けさせようとする力である。慣性負荷Tjは、回転子32とレジストローラ対15Bとギヤなどの回転力を伝達する手段とを含む回転部分の総合的なイナーシャ(Jr)、および角加速度(dω/dt)に依存する。すなわち、進角量dθが正の値である場合には、Tj=−Jr・(dω/dt)と表され、進角量dθが負の値である場合には、Tj=Jr・(dω/dt)と表される。 The inertial load Tj is a force that causes the rotor 32 to continue rotating. The inertial load Tj depends on the total inertia (Jr) of the rotating portion, including the rotor 32, the resist roller pair 15B, and the means for transmitting the rotational force such as gears, and the angular acceleration (dω / dt). That is, when the advance amount dθ is a positive value, it is expressed as Tj = −Jr · (dω / dt), and when the advance angle amount dθ is a negative value, Tj = Jr · (dω). It is expressed as / dt).

抵抗負荷Trは、用紙9や機械の摩擦などに依存する摺動抵抗であり、回転を抑制するように作用する。 The resistance load Tr is a sliding resistance that depends on the friction of the paper 9 or the machine, and acts to suppress rotation.

引込み力Teは、磁界ベクトル85により生じる力であり、電流ベクトル95の大きさに比例する。詳しくは、電流設定値をIa、鎖交磁束をφ、電流ベクトル95のq軸成分をId、進角量をdθとして、次の式で表わされる。 The pull-in force Te is a force generated by the magnetic field vector 85 and is proportional to the magnitude of the current vector 95. Specifically, it is expressed by the following equation, where the current set value is Ia, the interlinkage magnetic flux is φ, the q-axis component of the current vector 95 is Id, and the advance angle amount is dθ.

Te=φ・Id=φ・Ia・cos(π/2−dθ)=φ・Ia・sin(dθ)
慣性負荷Tjおよび抵抗負荷Trが作用するということは、磁界ベクトル85による磁極位置PSの引込みの成否に、進角量dθとともにブラシレスモータ3の負荷条件が関係することを意味する。
Te = φ ・ Id = φ ・ Ia ・ cos (π / 2-dθ) = φ ・ Ia ・ sin (dθ)
The fact that the inertial load Tj and the resistance load Tr act means that the load condition of the brushless motor 3 is related to the success or failure of the attraction of the magnetic pole position PS by the magnetic field vector 85 together with the advance angle amount dθ.

そこで、ベクトル制御部24は、進角量dθとブラシレスモータ3の負荷条件とに基づいて電流設定値Iaを決定する。上に述べた通り、電流ベクトル95の向きは、回転子32の磁極位置PSに応じて設定するので、ベクトル制御部24は、推定された最新の磁極位置PSと進角量dθと負荷条件とに基づいて、磁界ベクトル85を生成する電流を決定することになる。 Therefore, the vector control unit 24 determines the current set value Ia based on the advance angle amount dθ and the load condition of the brushless motor 3. As described above, since the direction of the current vector 95 is set according to the magnetic pole position PS of the rotor 32, the vector control unit 24 sets the estimated latest magnetic pole position PS, the advance angle dθ, and the load condition. The current that produces the magnetic field vector 85 will be determined based on.

このように電流を決定すると、電流の大きさを必要最小限またはそれに近い大きさとすることができ、図10(A)および(B)において実線L1,L4で示すように、磁極位置PSを推定角度θmの位置から角度θxの停止位置へ引き込んだ時点t3、またはその近辺で停止させることが可能となる。 By determining the current in this way, the magnitude of the current can be set to the minimum required or close to the required magnitude, and the magnetic pole position PS is estimated as shown by the solid lines L1 and L4 in FIGS. 10A and 10B. It is possible to stop at or near the time t3 when the current is pulled from the position of the angle θm to the stop position of the angle θx.

なお、電流設定値Iaが大き過ぎると、図10(A)に一点鎖線L2で示すように、磁極位置PSが停止位置を通り過ぎ、その後に停止位置に近づくように振動する状態を経て時点t4で停止することがある。すなわち、時点t3から振動が収束する時点t4までの余分の時間を費やして停止する。このため、例えば、レジストローラ対15Bを一旦停止させた後に回転を再開する場合に、再開可能な時期が遅くなり、画像形成の所要時間が長引いて生産性が低下してしまうことがある。 If the current set value Ia is too large, as shown by the alternate long and short dash line L2 in FIG. 10 (A), the magnetic pole position PS passes the stop position and then vibrates so as to approach the stop position at the time point t4. It may stop. That is, an extra time is spent from the time point t3 to the time point t4 at which the vibration converges to stop. Therefore, for example, when the resist roller pair 15B is temporarily stopped and then the rotation is restarted, the restartable time may be delayed, the time required for image formation may be prolonged, and the productivity may be lowered.

また、電流設定値Iaが小さ過ぎると、図10(A)に二点鎖線L3で示すように、磁極位置PSが停止位置に到達することなく停止してしまい、所望の停止位置に磁極位置PSを停止させることができないことがある。 Further, if the current set value Ia is too small, as shown by the alternate long and short dash line L3 in FIG. 10A, the magnetic pole position PS stops without reaching the stop position, and the magnetic pole position PS arrives at a desired stop position. May not be able to stop.

このように、電流設定値Iaが適切でない場合には、回転子32の磁極位置PSが所望の停止位置に停止しない。そこで、本実施形態においては、記憶部28に記憶されている電流基本設定値Ibおよび電流補正量Ic,Ic2を用いて、電流設定値Iaが適切になるよう決定する。電流基本設定値Ibおよび電流補正量Ic,Ic2は、あらかじめ実験または理論計算の結果などに基づいて定められている。 As described above, when the current set value Ia is not appropriate, the magnetic pole position PS of the rotor 32 does not stop at the desired stop position. Therefore, in the present embodiment, the current basic set value Ib and the current correction amounts Ic and Ic2 stored in the storage unit 28 are used to determine that the current set value Ia is appropriate. The basic current set value Ib and the current correction amounts Ic and Ic2 are determined in advance based on the results of an experiment or theoretical calculation.

図11には電流基本設定値Ibおよび電流補正量Ic,Ic2を定めるための実験に関わる引込み送り量D2の例が、図12には当該実験の結果の一部が、それぞれ示されている。 FIG. 11 shows an example of the pull-in feed amount D2 related to the experiment for determining the current basic set value Ib and the current correction amounts Ic and Ic2, and FIG. 12 shows a part of the result of the experiment.

図11において、レジストローラ対15Bが用紙9の搬送速度に応じた一定の速度で回転している状態で、レジストローラ対15Bに向けて用紙9が搬送されてくる。レジストローラ対15Bの例えば上流側の位置P1に用紙9の先端が到着すると、それを検知した上位制御部20からモータ制御装置21に停止指令S1sが与えられ、直ちにブラシレスモータ3の減速制御が開始される。ここで、減速制御における加速度(減速率)は一定であるものとする。 In FIG. 11, the paper 9 is conveyed toward the resist roller pair 15B in a state where the resist roller pair 15B is rotating at a constant speed corresponding to the transfer speed of the paper 9. When the tip of the paper 9 arrives at the position P1 on the upstream side of the resist roller pair 15B, for example, the upper control unit 20 that detects it gives a stop command S1s to the motor control device 21, and the deceleration control of the brushless motor 3 starts immediately. Will be done. Here, it is assumed that the acceleration (deceleration rate) in the deceleration control is constant.

用紙9の先端が位置P1よりも下流の位置P2に到着した時点で、減速制御から固定励磁制御に切り替わる。固定励磁制御により、用紙9の先端は、位置P2よりも下流の位置P3に到着して停止する。 When the tip of the paper 9 arrives at the position P2 downstream of the position P1, the deceleration control is switched to the fixed excitation control. Due to the fixed excitation control, the tip of the paper 9 arrives at the position P3 downstream of the position P2 and stops.

位置P1から位置P2までの距離D1は、減速制御の開始時点の回転子32の角速度、レジストローラ対15Bに回転駆動力を伝えるギヤの減速比、減速制御における減速率、および制御切替速度ω2により決まる。つまり、位置P2は、駆動シーケンス(運転パターン)における減速制御の条件に応じて決まる。 The distance D1 from the position P1 to the position P2 depends on the angular velocity of the rotor 32 at the start of the deceleration control, the reduction ratio of the gear that transmits the rotational driving force to the resist roller pair 15B, the deceleration rate in the deceleration control, and the control switching speed ω2. It is decided. That is, the position P2 is determined according to the deceleration control conditions in the drive sequence (operation pattern).

位置P2から位置P3までの距離(これを「引込み送り量D2」と呼称する)は、電流設定値Iaが適切である場合に、進角量dθに依存する。したがって、位置P3を絶対的な位置としたい場合には、すなわち引込み送り量D2を固定量としたい場合には、引込み送り量D2に対応するよう進角量dθを設定し、かつ電流設定値Iaを過不足のない適切な値に設定する必要がある。 The distance from the position P2 to the position P3 (this is referred to as a “pull-in feed amount D2”) depends on the advance amount dθ when the current set value Ia is appropriate. Therefore, when the position P3 is to be an absolute position, that is, when the pull-in feed amount D2 is to be a fixed amount, the advance angle amount dθ is set so as to correspond to the pull-in feed amount D2, and the current set value Ia is set. Must be set to just the right value.

図12(A)では、電流設定値Iaを「0.3」に設定し、進角量dθの設定を変更して複数回ずつ引込み送り量D2を測定したときの最大値、平均値、および最小値が示されている。図12(B)では、電流設定値Iaを「1.0」に設定し、図12(A)の場合と同様に引込み送り量D2を測定したときの最大値、平均値、および最小値が示されている。いずれの場合も、用紙9は、一般にコピー用紙として使用される普通紙(坪量は60g/平方メートル程度)である。 In FIG. 12A, the maximum value, the average value, and the average value when the current set value Ia is set to “0.3”, the setting of the advance angle amount dθ is changed, and the pull-in feed amount D2 is measured a plurality of times. The minimum value is shown. In FIG. 12B, the current set value Ia is set to “1.0”, and the maximum value, the average value, and the minimum value when the pull-in feed amount D2 is measured as in the case of FIG. 12A are It is shown. In any case, the paper 9 is plain paper (basis weight is about 60 g / square meter) generally used as copy paper.

図12(A)においては、進角量dθを「1.5[rad]」以下に設定したときには、進角量dθに応じて引込み送り量D2が増える。ただし、進角量dθを「1.5」に設定したときの引込み送り量D2は、最大でも0.16mm程度であり、かつ最小値と最大値との差(ばらつき)が大きい。進角量dθを「1.5」よりも大きい値に設定すると、引込み送り量D2は、進角量dθを「1.5」に設定した場合よりも小さくなる。 In FIG. 12A, when the advance angle amount dθ is set to “1.5 [rad]” or less, the pull-in feed amount D2 increases according to the advance angle amount dθ. However, the pull-in feed amount D2 when the advance angle amount dθ is set to “1.5” is about 0.16 mm at the maximum, and the difference (variation) between the minimum value and the maximum value is large. When the advance amount dθ is set to a value larger than “1.5”, the pull-in feed amount D2 becomes smaller than when the advance amount dθ is set to “1.5”.

図12(A)によると、「電流設定値Iaを「0.3」に設定した場合には、引込み送り量D2を0.16mmよりも大きくすることができない」ということが分かる。 According to FIG. 12A, it can be seen that "when the current set value Ia is set to" 0.3 ", the pull-in feed amount D2 cannot be made larger than 0.16 mm".

図12(B)においては、進角量dθを「2.5」以下に設定したときには、進角量dθに応じて引込み送り量D2が増える。特に、進角量dθが「0」〜「1.5」の範囲内であるときには、引込み送り量D2のばらつきが小さい。 In FIG. 12B, when the advance angle amount dθ is set to “2.5” or less, the pull-in feed amount D2 increases according to the advance angle amount dθ. In particular, when the advance angle amount dθ is within the range of “0” to “1.5”, the variation of the pull-in feed amount D2 is small.

図12(B)によると、「進角量dθを「0」〜「1.5」の範囲内の値に設定する場合には、電流設定値Iaを「1.0」に設定することにより、引込み送り量D2が進角量dθにほぼ比例する値になる」ということが分かる。 According to FIG. 12B, “when the advance angle dθ is set to a value within the range of“ 0 ”to“ 1.5 ”, the current set value Ia is set to“ 1.0 ”. , The pull-in feed amount D2 becomes a value substantially proportional to the advance angle amount dθ. "

図13にはモータ制御装置21における記憶部28および測定部29の構成の例が示されている。 FIG. 13 shows an example of the configuration of the storage unit 28 and the measurement unit 29 in the motor control device 21.

記憶部28は、基本設定値記憶部28A、負荷別設定値記憶部28B、組合せ別設定値記憶部28C、および紙種別設定値記憶部28Dを有する。 The storage unit 28 includes a basic set value storage unit 28A, a load-specific set value storage unit 28B, a combination-specific set value storage unit 28C, and a paper type set value storage unit 28D.

基本設定値記憶部28Aは、進角量dθの複数の選択肢のそれぞれに対応する電流基本設定値Ibをテーブル81a,81b,81c,81dにまとめて記憶する。 The basic set value storage unit 28A stores the current basic set values Ib corresponding to each of the plurality of options of the advance angle amount dθ in the tables 81a, 81b, 81c, and 81d.

電流基本設定値Ibは、電流設定値Iaの設定における基本の値である。すなわち、電流基本設定値Ibを負荷条件に応じた電流補正量Ic,Ic2を用いて補正した値が、電流設定値Iaとして設定される。電流基本設定値Ibは、負荷条件が基準とする条件(例えば用紙9を搬送しない無搬送状態)である場合において進角量dθの設定通りの位置に停止させることができる電流の最小値に余裕値を加えた電流値に対応するよう定められている。 The current basic set value Ib is a basic value in setting the current set value Ia. That is, the value obtained by correcting the current basic set value Ib using the current correction amounts Ic and Ic2 according to the load condition is set as the current set value Ia. The current basic set value Ib has a margin for the minimum value of the current that can be stopped at the position set by the advance angle amount dθ when the load condition is a reference condition (for example, a non-conveyed state in which the paper 9 is not conveyed). It is defined to correspond to the current value to which the value is added.

負荷別設定値記憶部28Bは、抵抗負荷Trの複数の値のそれぞれに対応する負荷別設定値を電流補正量Icとしてテーブル82a,82bにまとめて記憶する。 The load-specific set value storage unit 28B collectively stores the load-specific set values corresponding to each of the plurality of values of the resistance load Tr in the tables 82a and 82b as the current correction amount Ic.

組合せ別設定値記憶部28Cは、イナーシャJrと進角量dθとの複数の組合せのそれぞれに対応する組合せ別設定値を電流補正量Icとしてテーブル83a,83bにまとめて記憶する。 The combination-specific set value storage unit 28C stores in the tables 83a and 83b the combination-specific set values corresponding to each of the plurality of combinations of the inertia Jr and the advance angle amount dθ as the current correction amount Ic.

紙種別設定値記憶部28Dは、用紙9の複数の種類のそれぞれに対応する紙種別設定値を電流補正量Ic2としてテーブル84にまとめて記憶する。 The paper type setting value storage unit 28D collectively stores the paper type setting values corresponding to each of the plurality of types of the paper 9 as the current correction amount Ic2 in the table 84.

測定部29は、負荷測定部29Aおよびイナーシャ測定部28Bを有する。 The measuring unit 29 has a load measuring unit 29A and an inertia measuring unit 28B.

負荷測定部29Aには、回転子32が一定の速度で回転するようベクトル制御部24によりモータ駆動部26が制御されているときに、速度制御部41から測定指令S7が入力される。 When the motor drive unit 26 is controlled by the vector control unit 24 so that the rotor 32 rotates at a constant speed, the load measurement unit 29A receives a measurement command S7 from the speed control unit 41.

負荷測定部29Aは、測定指令S7が入力されたときに、電機子である固定子31に流れる電流Iに基づいて抵抗負荷Trを測定する。その際に、電流Iとして、例えば電流検出部27により検出された電流Iu,Ivを用いる。測定の処理として、負荷測定部29Aは、電流Iu,Ivから電流Iを求め、求めた電流Iに対応する抵抗負荷Trを、電流Iに応じた抵抗負荷Trを示すテーブルから読み出して、速度制御部41に送る。速度制御部41において、抵抗負荷Trは、固定励磁制御のための情報として記憶される。 The load measuring unit 29A measures the resistance load Tr based on the current I flowing through the stator 31 which is an armature when the measurement command S7 is input. At that time, as the current I, for example, the currents Iu and Iv detected by the current detection unit 27 are used. As a measurement process, the load measuring unit 29A obtains the current I from the currents Iu and Iv, reads the resistance load Tr corresponding to the obtained current I from the table showing the resistance load Tr corresponding to the current I, and controls the speed. Send to section 41. In the speed control unit 41, the resistance load Tr is stored as information for fixed excitation control.

イナーシャ測定部28Bには、回転子32の回転が加速するようベクトル制御部24によりモータ駆動部26が制御されているときに、速度制御部41から測定指令S7が入力される。このとき、測定指令S7には、回転子32の角加速度α(α=dω/dt)が含まれる。 When the motor drive unit 26 is controlled by the vector control unit 24 so that the rotation of the rotor 32 is accelerated, the inertia measurement unit 28B receives the measurement command S7 from the speed control unit 41. At this time, the measurement command S7 includes the angular acceleration α (α = dω / dt) of the rotor 32.

イナーシャ測定部28Bは、測定指令S7が入力されたときに、電機子である固定子31に流れる電流Iに基づいてイナーシャJrを測定する。測定の処理として、イナーシャ測定部28Bは、電流Iu,Ivから電流Iを求め、次の式に基づいてイナーシャJrを算出して速度制御部41に送る。 The inertia measuring unit 28B measures the inertia Jr based on the current I flowing through the stator 31 which is an armature when the measurement command S7 is input. As a measurement process, the inertia measuring unit 28B obtains the current I from the currents Iu and Iv, calculates the inertia Jr based on the following equation, and sends it to the speed control unit 41.

Jr=Kt・I/α
ただし、Ktは、ブラシレスモータ3の仕様に応じたトルク定数である。
Jr = Kt ・ I / α
However, Kt is a torque constant according to the specifications of the brushless motor 3.

速度制御部41において、イナーシャJrは、固定励磁制御のための情報として記憶される。 In the speed control unit 41, the inertia Jr is stored as information for fixed excitation control.

図14には固定励磁制御において電流を決定するために用いるテーブル群80aの第1例が、図15には同じくテーブル群80bの第2例が、それぞれ示されている。図16には同じくテーブル群80cの第3例が、図17には同じくテーブル群80dの第4例が、それぞれ示されている。 FIG. 14 shows a first example of the table group 80a used for determining the current in the fixed excitation control, and FIG. 15 shows a second example of the table group 80b. FIG. 16 shows a third example of the table group 80c, and FIG. 17 shows a fourth example of the table group 80d.

図14において、テーブル群80aは、3つのテーブル81a,81b,82aからなる。このテーブル群80aは、イナーシャJrが変化することがほとんどなく、抵抗負荷Trの変化する可能性がある場合に好適に用いることができる。 In FIG. 14, the table group 80a is composed of three tables 81a, 81b, 82a. This table group 80a can be suitably used when the inertia Jr hardly changes and the resistance load Tr may change.

テーブル81a,81bは、進角量dθの複数の範囲のそれぞれと電流基本設定値Ibとを対応づけている。テーブル81aでは、進角量dθが正の値である場合の電流基本設定値Ib(第1の電流基本設定値)が示され、テーブル81bでは、進角量dθが負の値である場合の電流基本設定値Ib(第2の電流基本設定値)が示される。 In the tables 81a and 81b, each of the plurality of ranges of the advance angle amount dθ is associated with the current basic set value Ib. In table 81a, the current basic set value Ib (first current basic set value) when the advance angle amount dθ is a positive value is shown, and in Table 81b, when the advance angle amount dθ is a negative value. The current basic set value Ib (second current basic set value) is shown.

例えば、テーブル81aにおいて、進角量dθの範囲は、「0以上1.5未満」、「1.5以上2.5未満」、および「2.5以上π未満」とされている。各範囲に対応する電流基本設定値Ibは、「0.8」、「1.0」、および「1.5」とされている。 For example, in the table 81a, the range of the advance angle amount dθ is set to "0 or more and less than 1.5", "1.5 or more and less than 2.5", and "2.5 or more and less than π". The current basic set values Ib corresponding to each range are set to "0.8", "1.0", and "1.5".

テーブル82aは、抵抗負荷Trの複数の値のそれぞれと電流補正量Icとを対応づけている。電流補正量Icは、電流基本設定値Ibに加算するべき値とされている。後に述べるテーブル82b,82c,83a,83b,83cにおいても同様に加算するべき値とされている。 In the table 82a, each of the plurality of values of the resistance load Tr is associated with the current correction amount Ic. The current correction amount Ic is a value to be added to the current basic set value Ib. Similarly, in the tables 82b, 82c, 83a, 83b, 83c described later, the values should be added.

テーブル群80aに基づいて、速度制御部41は、電流設定値Iaを算出する。すなわち、あらかじめ設定された進角量dθに対応する電流基本設定値Ibをテーブル81aまたはテーブル81bから読み出し、固定励磁制御に切り替わる前に測定された抵抗負荷Trに対応する電流補正量Icをテーブル82aから読み出す。そして、読み出した電流基本設定値Ibと電流補正量Icとを加算することにより、電流設定値Iaを得る。電流設定値Iaは、次の式で表わされる。 Based on the table group 80a, the speed control unit 41 calculates the current set value Ia. That is, the current basic set value Ib corresponding to the preset advance angle amount dθ is read from the table 81a or the table 81b, and the current correction amount Ic corresponding to the resistance load Tr measured before switching to the fixed excitation control is set to the table 82a. Read from. Then, the current set value Ia is obtained by adding the read current basic set value Ib and the current correction amount Ic. The current set value Ia is expressed by the following equation.

Ia=Ib+Ic
例えば、進角量dθの設定値が「1」であり、測定された抵抗負荷Trが「0.1」である場合には、電流基本設定値Ibはテーブル81aによると「0.8」であり、電流補正量Icはテーブル82aによると「0.2」である。したがって、電流設定値Iaはこれらを加算して「1.0」と算出される。
Ia = Ib + Ic
For example, when the set value of the advance angle amount dθ is “1” and the measured resistance load Tr is “0.1”, the current basic set value Ib is “0.8” according to the table 81a. Yes, the current correction amount Ic is "0.2" according to the table 82a. Therefore, the current set value Ia is calculated as "1.0" by adding these.

図15において、テーブル群80bは、4つのテーブル81a,81b,82b,84からなる。これらのうち、テーブル81a,81bは、テーブル群80aのものと同様である。テーブル群80bは、画像形成装置1に対してユーザが用紙9の種類を入力することができ、または用紙9の種類を画像形成装置1が判別することができる場合に好適に用いることができる。 In FIG. 15, the table group 80b consists of four tables 81a, 81b, 82b, 84. Of these, the tables 81a and 81b are the same as those of the table group 80a. The table group 80b can be preferably used when the user can input the type of the paper 9 to the image forming apparatus 1 or the image forming apparatus 1 can determine the type of the paper 9.

テーブル82bは、抵抗負荷Trの複数の値のそれぞれと電流補正量Icとを対応づけている。抵抗負荷Trの複数の値は、図14のテーブル82aと同様であるが、対応する電流補正量Icの値はテーブル82aにおける値と異なる。 In the table 82b, each of the plurality of values of the resistance load Tr is associated with the current correction amount Ic. The plurality of values of the resistive load Tr are the same as those in Table 82a of FIG. 14, but the values of the corresponding current correction amounts Ic are different from the values in Table 82a.

テーブル84は、用紙9の複数の種類のそれぞれと電流補正量Ic2とを対応づけている。用紙9の種類は、「薄紙」、「普通紙」、「厚紙1」、および「厚紙2」などである。電流補正量Ic2は、電流基本設定値Ibに加算するべき値とされている。 Table 84 associates each of the plurality of types of paper 9 with the current correction amount Ic2. The types of paper 9 are "thin paper", "plain paper", "thick paper 1", "thick paper 2" and the like. The current correction amount Ic2 is a value to be added to the current basic set value Ib.

テーブル群80aを用いる場合には、負荷測定部29Aは、レジストローラ対15Bによる用紙の搬送が行われていない無搬送状態において回転子32が一定の速度で回転するようモータ26駆動部が制御されているときに、捲線33〜35を流れる電流Iに基づいて抵抗負荷Trを測定する。 When the table group 80a is used, the load measuring unit 29A controls the motor 26 drive unit so that the rotor 32 rotates at a constant speed in a non-conveyed state in which the paper is not transported by the resist roller pair 15B. At this time, the resistance load Tr is measured based on the current I flowing through the windings 33 to 35.

また、この場合において、上位制御部20は、用紙9の種類をモータ制御装置21に通知する。すなわち、上位制御部20は、停止指令S1sを発する以前の時点において、用紙9の種類を示すデータ信号S5をを速度制御部41に入力する(図4参照)。 Further, in this case, the upper control unit 20 notifies the motor control device 21 of the type of the paper 9. That is, the upper control unit 20 inputs the data signal S5 indicating the type of the paper 9 to the speed control unit 41 before issuing the stop command S1s (see FIG. 4).

速度制御部41は、進角量dθに対応する電流基本設定値Ibをテーブル81aまたはテーブル81bから読み出し、無搬送状態において測定された抵抗負荷Trに対応する電流補正量Icをテーブル82bから読み出す。さらに、通知された用紙9の種類に対応する電流補正量Ic2をテーブル84から読み出す。 The speed control unit 41 reads out the current basic set value Ib corresponding to the advance angle amount dθ from the table 81a or the table 81b, and reads out the current correction amount Ic corresponding to the resistance load Tr measured in the non-conveyed state from the table 82b. Further, the current correction amount Ic2 corresponding to the notified type of paper 9 is read from the table 84.

そして、読み出した電流基本設定値Ibと電流補正量Icとを電流補正量Ic2と加算することにより、電流設定値Iaを得る。つまり、電流補正量Icとを電流補正量Ic2との和を用いて電流基本設定値Ibを補正することにより、捲線33〜35に流す電流を決定する。電流設定値Iaは、次の式で表わされる。 Then, the read current basic set value Ib and the current correction amount Ic are added to the current correction amount Ic2 to obtain the current set value Ia. That is, the current to be passed through the windings 33 to 35 is determined by correcting the current basic set value Ib by using the sum of the current correction amount Ic and the current correction amount Ic2. The current set value Ia is expressed by the following equation.

Ia=Ib+Ic+Ic2
例えば、進角量dθの設定値が「1」であり、測定された抵抗負荷Trが「0.1」であり、用紙9が「普通紙」であるものとする。この場合には、テーブル81a,82b,84によると、電流基本設定値Ibは「0.8」であり、電流補正量Icは「0」であり、電流補正量Ic2は「2.0」である。したがって、電流設定値Iaは「1.0」と算出される。
Ia = Ib + Ic + Ic2
For example, it is assumed that the set value of the advance angle amount dθ is “1”, the measured resistance load Tr is “0.1”, and the paper 9 is “plain paper”. In this case, according to the tables 81a, 82b, 84, the current basic set value Ib is "0.8", the current correction amount Ic is "0", and the current correction amount Ic2 is "2.0". is there. Therefore, the current set value Ia is calculated as "1.0".

図16において、テーブル群80cは、2つのテーブル81c,83aからなる。このテーブル群80aは、抵抗負荷Trがほとんど変化せず、イナーシャJrが大幅に変化する可能性のある場合に好適に用いることができる。例えば、部品交換または設計変更などによりローラまたはギヤの材質が変わったときに、イナーシャJrが大幅に変化することがある。 In FIG. 16, the table group 80c consists of two tables 81c and 83a. This table group 80a can be suitably used when the resistance load Tr hardly changes and the inertia Jr may change significantly. For example, when the material of the roller or gear is changed due to parts replacement or design change, the inertia Jr may change significantly.

テーブル81cは、進角量dθの複数の範囲のそれぞれと電流基本設定値Ibとを対応づけている。進角量dθの範囲区分は、図14のテーブル81aと同様であるが、各範囲に対応する電流基本設定値Ibの値はテーブル81aにおける値と異なる。テーブル81cでは、例えば「普通紙」に対応する補正量を加味して電流基本設定値Ibが定められている。 In the table 81c, each of the plurality of ranges of the advance angle amount dθ is associated with the current basic set value Ib. The range division of the advance angle amount dθ is the same as that in the table 81a of FIG. 14, but the value of the current basic set value Ib corresponding to each range is different from the value in the table 81a. In the table 81c, for example, the current basic set value Ib is determined in consideration of the correction amount corresponding to "plain paper".

テーブル83aは、イナーシャJrと進角量dθとの複数の組合せのそれぞれと組合せ別設定値としての電流補正量Ibとを対応づけている。 Table 83a associates each of the plurality of combinations of the inertia Jr and the advance angle amount dθ with the current correction amount Ib as the set value for each combination.

テーブル83aにおいて、イナーシャJrは、所定のしきい値Jr1により2つの範囲に区分されている。しきい値Jr1未満の範囲およびしきい値Jr1以上の範囲のそれぞれについて、進角量dθが2つに区分されており、イナーシャJrと進角量dθとの組合せは4通りとされている。 In table 83a, the inertia Jr is divided into two ranges by a predetermined threshold Jr1. The advance angle dθ is divided into two for each of the range below the threshold value Jr1 and the range above the threshold value Jr1, and there are four combinations of the inertia Jr and the advance angle amount dθ.

イナーシャJrがしきい値Jr1未満である場合には、慣性負荷Tjが小さいので、回転子32が停止しやすい。進角量dθが比較的に小さいときには、電流基本設定値Ibのままで十分な引込み力Teが得られると考えられるので、電流補正量Ibは「0」とされている。進角量dθが比較的に大きいときには、引込み力Teを大きくするよう電流補正量Ibは「0.20」とされている。 When the inertia Jr is less than the threshold value Jr1, the inertial load Tj is small, so that the rotor 32 tends to stop. When the advance angle amount dθ is relatively small, it is considered that a sufficient pull-in force Te can be obtained with the current basic set value Ib, so the current correction amount Ib is set to “0”. When the advance angle dθ is relatively large, the current correction amount Ib is set to “0.20” so as to increase the pull-in force Te.

逆に、イナーシャJrがしきい値Jr1以上である場合には、慣性負荷Tjが大きいので、回転子32が停止しにくい。進角量dθが比較的に小さいときには、停止位置Pxを通り過ぎようとする磁極を停止位置Pxに引き留めるために、引込み力Teを大きくするよう電流補正量Ibは「0.20」とされている。進角量dθが比較的に大きいときには、引込み力Teを大きくしなくても、磁極を停止位置Pxに到達すると考えられるので、電流補正量Ibは「0」とされている。 On the contrary, when the inertia Jr is equal to or higher than the threshold value Jr1, the inertial load Tj is large, so that the rotor 32 is unlikely to stop. When the advance angle dθ is relatively small, the current correction amount Ib is set to "0.20" so as to increase the pull-in force Te in order to keep the magnetic pole passing through the stop position Px at the stop position Px. .. When the advance angle dθ is relatively large, it is considered that the magnetic pole reaches the stop position Px without increasing the pull-in force Te, so the current correction amount Ib is set to “0”.

速度制御部41は、設定された進角量dθに対応する電流基本設定値Ibに、測定されたイナーシャJrに対応する電流補正量Icを加算することにより、電流設定値Iaを算出する。 The speed control unit 41 calculates the current set value Ia by adding the current correction amount Ic corresponding to the measured inertia Jr to the current basic set value Ib corresponding to the set advance angle amount dθ.

図17において、テーブル群80dは、2つのテーブル81d,83bからなる。このテーブル群80dは、イナーシャJrおよび抵抗負荷Trが共に変化する可能性のある場合に好適に用いることができる。 In FIG. 17, the table group 80d consists of two tables 81d and 83b. This table group 80d can be preferably used when both the inertia Jr and the resistance load Tr may change.

テーブル81dは、進角量dθの複数の範囲のそれぞれと電流基本設定値Ibとを対応づけている。テーブル83bは、イナーシャJrと進角量dθと負荷抵抗Trとの複数の組合せのそれぞれと、組合せ別設定値としての電流補正量Ibとを対応づけている。 Table 81d associates each of the plurality of ranges of the advance angle amount dθ with the current basic set value Ib. Table 83b associates each of the plurality of combinations of the inertia Jr, the advance angle amount dθ, and the load resistance Tr with the current correction amount Ib as a set value for each combination.

速度制御部41は、設定された進角量dθに対応する電流基本設定値Ibに、測定されたイナーシャJrおよび抵抗負荷Trに対応する電流補正量Icを加算することにより、電流設定値Iaを算出する。 The speed control unit 41 sets the current set value Ia by adding the current correction amount Ic corresponding to the measured inertia Jr and the resistance load Tr to the current basic set value Ib corresponding to the set advance angle amount dθ. calculate.

図18にはモータ制御装置21における処理の流れが、図19には固定励磁制御の処理の流れの例が、図20には固定励磁制御における電流基本設定値Ibを決定する処理の流れの例が、それぞれ示されている。 FIG. 18 shows an example of the processing flow in the motor control device 21, FIG. 19 shows an example of the processing flow of the fixed excitation control, and FIG. 20 shows an example of the processing flow for determining the current basic set value Ib in the fixed excitation control. However, each is shown.

図18に示すように、起動指令が上位制御部20から与えられるのを待つ(#101)。起動指令は、回転子32が停止している状態、減速制御中、または固定励磁制御中に発せられる速度指令S1であって、速度指令値ω*を用紙9の搬送速度に対応する所定の値としたものである。 As shown in FIG. 18, it waits for the activation command to be given from the host control unit 20 (# 101). The start command is a speed command S1 issued when the rotor 32 is stopped, during deceleration control, or during fixed excitation control, and the speed command value ω * is a predetermined value corresponding to the transport speed of the paper 9. It was.

起動指令が与えられると(#101でYES)、加速制御を開始し(#102)、加速中にイナーシャJrを測定して記憶する(#103)。 When a start command is given (YES at # 101), acceleration control is started (# 102), and inertia Jr is measured and stored during acceleration (# 103).

速度推定値ωmが起動指令の速度指令値ω*に達すると、加速制御を終了し、代わって速度推定値ωmを一定に保つ定速制御を行う(#104)。定速制御中に、レジストローラ対15Bにより用紙9を搬送している搬送状態の抵抗負荷Tr、または搬送していない無搬送状態の抵抗負荷Trを測定して記憶する(#105)。 When the speed estimation value ωm reaches the speed command value ω * of the start command, the acceleration control is terminated, and instead, constant speed control for keeping the speed estimation value ωm constant is performed (# 104). During constant speed control, the resistance load Tr in the conveyed state in which the paper 9 is conveyed by the resist roller pair 15B or the resistance load Tr in the non-conveyed state in which the paper 9 is not conveyed is measured and stored (# 105).

その後は、停止指令S1sが上位制御部20から与えられるのを待つ(#106)。停止指令S1sがが与えられると(#106でYES)、抵抗制御切替速度ω2を制御用のレジスタにセットし(#107)、減速制御を開始する(#108)。 After that, it waits for the stop command S1s to be given from the upper control unit 20 (# 106). When the stop command S1s is given (YES in # 106), the resistance control switching speed ω2 is set in the control register (# 107), and the deceleration control is started (# 108).

速度推定値ωmが制御切替速度ω2まで低下すると(#109でYES)、減速制御から固定励磁制御へ制御を切り替え、固定励磁制御によりブラシレスモータ3の回転を停止させる(#110)。 When the speed estimation value ωm drops to the control switching speed ω2 (YES in # 109), the control is switched from the deceleration control to the fixed excitation control, and the rotation of the brushless motor 3 is stopped by the fixed excitation control (# 110).

図19に示すように、固定励磁制御においては、最新の推定角度θmに基づいて磁極位置PSを判別し(#301)、進角量dθを決定する(#302)。例えば、停止位置Pxを磁極位置PSに対する相対的な位置とするモードにおいては、あらかじめ設定されている進角量dθを制御用のレジスタにセットする。 As shown in FIG. 19, in the fixed excitation control, the magnetic pole position PS is determined based on the latest estimated angle θm (# 301), and the advance angle dθ is determined (# 302). For example, in the mode in which the stop position Px is a position relative to the magnetic pole position PS, a preset advance angle amount dθ is set in the control register.

進角量dθに応じて電流基本設置値Ibを決定し(#303)、電流補正量Icを決定する(#304)。上に述べたようにテーブル群80bを用いる場合には、電流補正量Ic2をも決定する。続いて、電流基本設置値Ibおよび電流補正量Ic,Ic2に基づいて、電流設定値Iaを算出する(#305)。 The current basic installation value Ib is determined according to the advance amount dθ (# 303), and the current correction amount Ic is determined (# 304). When the table group 80b is used as described above, the current correction amount Ic2 is also determined. Subsequently, the current set value Ia is calculated based on the current basic installation value Ib and the current correction amounts Ic and Ic2 (# 305).

算出した電流設定値Iaを用いて電流ベクトル95のd軸成分Idおよびq軸成分Iqを求めて、電流指令値Id*,Iq*を決定する(#306)。 The d-axis component Id and the q-axis component Iq of the current vector 95 are obtained using the calculated current set value Ia, and the current command values Id * and Iq * are determined (# 306).

そして、電流指令値Id*,Iq*および最新の磁極位置PSに対応する推定角度θmを用いてモータ駆動部26を制御する(#307)。つまり、磁界ベクトル85に対応する電流をブラシレスモータ3に供給するようモータ駆動部26を制御する。 Then, the motor drive unit 26 is controlled using the current command values Id *, Iq * and the estimated angle θm corresponding to the latest magnetic pole position PS (# 307). That is, the motor drive unit 26 is controlled so as to supply the current corresponding to the magnetic field vector 85 to the brushless motor 3.

図20に示すように、電流基本設定値Ibを決定する処理においては、進角量dθが正の値であるか否かを判別する(#331)。ここで、状況の例として、図11に示した位置P3に用紙9を位置決めする場合を想定する。用紙9を第1の速度V1で搬送する通常モードでは、進角量dθが正の値となる。しかし、速度V1より速い第2の速度V2で搬送する高速モードでは、減速制御中に移動する距離D1が長くなるので、減速制御の終了時の位置P2が位置P3より下流になることがある。この場合には、進角量dθが負の値となる。 As shown in FIG. 20, in the process of determining the current basic set value Ib, it is determined whether or not the advance angle amount dθ is a positive value (# 331). Here, as an example of the situation, it is assumed that the paper 9 is positioned at the position P3 shown in FIG. In the normal mode in which the paper 9 is conveyed at the first speed V1, the advance angle amount dθ is a positive value. However, in the high-speed mode in which the vehicle is conveyed at the second speed V2, which is faster than the speed V1, the distance D1 moved during the deceleration control becomes long, so that the position P2 at the end of the deceleration control may be downstream from the position P3. In this case, the advance angle amount dθ has a negative value.

進角量dθが正の値であると判別した場合には(#331でYES) 、図14および図15に示した第1のテーブル81aから進角量dθに対応する電流基本設定値Ibを読み出す(#332)。 When it is determined that the advance amount dθ is a positive value (YES in # 331), the current basic set value Ib corresponding to the advance amount dθ is obtained from the first table 81a shown in FIGS. 14 and 15. Read (# 332).

進角量dθが負の値であると判別した場合には(#331でNO) 、第2のテーブル81bから進角量dθに対応する電流基本設定値Ibを読み出す(#333)。 When it is determined that the advance angle amount dθ is a negative value (NO in # 331), the current basic set value Ib corresponding to the advance angle amount dθ is read out from the second table 81b (# 333).

以上の実施形態によると、永久磁石同期電動機の回転子を所望の位置に停止させることのできる制御装置および制御方法を提供することができる。例えば、上位制御部20から刻々と回転角度位置を指定する位置指令が与えられない場合であっても、回転子を所望の位置に停止させることができる。 According to the above embodiment, it is possible to provide a control device and a control method capable of stopping the rotor of the permanent magnet synchronous motor at a desired position. For example, the rotor can be stopped at a desired position even when the position command for specifying the rotation angle position is not given from the upper control unit 20 every moment.

加えて、進角量dθとブラシレスモータ3の負荷条件とに基づいて電流設定値Iaを決定するので、磁界ベクトル85の大きさを必要最小限またはそれに近い大きさとすることができる。つまり、所望の位置に到着する前に停止したり、所望の位置を通り過ぎて停止したりする回転の過不足の発生を低減することができる。停止間際の振動を低減してより早く円滑に停止させることができる。 In addition, since the current set value Ia is determined based on the advance angle amount dθ and the load condition of the brushless motor 3, the magnitude of the magnetic field vector 85 can be set to the minimum necessary or close to it. That is, it is possible to reduce the occurrence of excess or deficiency of rotation, such as stopping before reaching the desired position or stopping after passing the desired position. It is possible to reduce the vibration just before the stop and stop it more quickly and smoothly.

上に述べた実施形態によると、テーブル81a〜81d,82a,82b,83a,83b,84が記憶部28において記憶されるので、進角量dθ、イナーシャJr、および抵抗負荷Trのそれぞれが単一の値に限定されない。したがって、レジストローラ15B以外の搬送ローラ、転写用のローラ、または定着用のローラなどの各種の回転体を回転駆動するブラシレスモータの制御に、モータ制御装置21を使用することができる。画像形成装置1以外の画像形成装置または他の機器におけるブラシレスモータの制御に、モータ制御装置21を利用することができる。 According to the embodiment described above, since the tables 81a to 81d, 82a, 82b, 83a, 83b, 84 are stored in the storage unit 28, the advance angle amount dθ, the inertia Jr, and the resistance load Tr are each single. Not limited to the value of. Therefore, the motor control device 21 can be used to control a brushless motor that rotationally drives various rotating bodies such as a transfer roller other than the resist roller 15B, a transfer roller, or a fixing roller. The motor control device 21 can be used for controlling the brushless motor in an image forming device other than the image forming device 1 or other devices.

上に述べた実施形態によると、3相の交流電流を2相の捲線に直流を流すと見做すd−q座標系を基本とした制御モデルによる制御方法を利用して固定励磁制御を行うので、3相の各電流の値を他の方法により計算する場合と比べて、処理が簡単になる。回転駆動のためのベクトル制御に用いる構成要素の大部分を固定励磁制御のために流用することができるので、流用しない場合と比べてモータ制御装置21の構成を簡素化することができる。 According to the embodiment described above, fixed excitation control is performed by using a control method based on a control model based on a dq coordinate system, which is considered to pass a direct current through a two-phase winding with a three-phase alternating current. Therefore, the processing becomes simpler than the case where the value of each current of the three phases is calculated by another method. Since most of the components used for vector control for rotational drive can be diverted for fixed excitation control, the configuration of the motor control device 21 can be simplified as compared with the case where it is not diverted.

上に述べた実施形態においては、電流補正量Ic、Ic2を電流基本設定値Ibに加算した。しかし、これに限らず、電流補正量Ic、Ic2を係数として設定し、電流基本設定値Ibと電流補正量Ic、Ic2との積を電流設定値Iaとして算出してもよい。または、電流基本設定値Ibを大きめに設定するとともに、電流基本設定値Ibから電流補正量Ic、Ic2を減算した値が所望の電流設定値Iaとなるように、電流補正量Ic、Icを設定してもよい。 In the embodiment described above, the current correction amounts Ic and Ic2 are added to the current basic set value Ib. However, the present invention is not limited to this, and the current correction amounts Ic and Ic2 may be set as coefficients, and the product of the current basic set value Ib and the current correction amounts Ic and Ic2 may be calculated as the current set value Ia. Alternatively, the current basic set value Ib is set to be large, and the current correction amounts Ic and Ic are set so that the value obtained by subtracting the current correction amounts Ic and Ic2 from the current basic set value Ib becomes the desired current set value Ia. You may.

上に述べた実施形態においては、電流指令値Id*,Iq*および推定角度θmを保持して固定の励磁を行うようにしたが、これに限らない。電流指令値Id*,Iq*および推定角度θmに基づいて決定または生成した指令値または制御信号の値を記憶するようにしてもよい。すなわち、2相の電圧指令値Vd*,Vq*、3相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*、または捲線の電流Iu,Iv,Iwを記憶すれば、捲線33〜35に一定の電流を流し続けるようにモータ駆動部26を制御して回転子32を停止させることができる。 In the above-described embodiment, the current command values Id * and Iq * and the estimated angle θm are maintained to perform fixed excitation, but the present invention is not limited to this. The command value or control signal value determined or generated based on the current command values Id *, Iq * and the estimated angle θm may be stored. That is, if the two-phase voltage command values Vd *, Vq *, the three-phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw *, or the winding currents Iu, Iv, Iw are stored, the windings 33 to 35 are constant. The rotor 32 can be stopped by controlling the motor drive unit 26 so that the current continues to flow.

上に述べた実施形態においては、検出した電流Iu,Ivの値に基づいてイナーシャJrおよび抵抗負荷Trを測定したが、例えば電流指令値Id*,Iq*のように電流Iu,Ivと相関のある値に基づいてイナーシャJrおよび抵抗負荷Trを測定しまたは推定してもよい。 In the above-described embodiment, the inertia Jr and the resistive load Tr are measured based on the detected currents Iu and Iv, but the correlation with the currents Iu and Iv such as the current command values Id * and Iq *. The inertia Jr and the resistive load Tr may be measured or estimated based on a certain value.

上に述べた実施形態において、減速制御から固定励磁制御へ切り替える時点を、停止指令S1sが入力されてから所定の時間が経過した時点、または磁極位置PSを推定することができなくなった時点とすることができる。いずれにしても、減速制御中に周期的に推定角度θmを取得する。減速制御としてフリーラン制御を行う場合には、断続的にショートブレーキ制御を行って電流Iu,Ivを検出して推定角度θmを取得する。推定角度θmを取得することができなくなった時点で固定励磁制御に切り替える場合には、固定励磁制御に切り替える以前の最後に取得した推定角度θmを用いて電流指令値Id*,Iq*を得る。 In the above-described embodiment, the time point at which the deceleration control is switched to the fixed excitation control is the time point at which a predetermined time has elapsed from the input of the stop command S1s or the time point at which the magnetic pole position PS cannot be estimated. be able to. In any case, the estimated angle θm is periodically acquired during the deceleration control. When free-run control is performed as deceleration control, short brake control is performed intermittently to detect currents Iu and Iv and acquire an estimated angle θm. When switching to fixed excitation control when the estimated angle θm cannot be acquired, the current command values Id * and Iq * are obtained using the last estimated angle θm acquired before switching to fixed excitation control.

上に述べた実施形態において、イナーシャJrの値が確定している場合には、その確定している値をあらかじめ記憶しておき、イナーシャJrを測定する処理(図18のステップ#103)を省略することができる。また、抵抗負荷Trについても同様であり、確定している場合には、その確定している値をあらかじめ記憶しておき、抵抗負荷Trを測定する処理(ステップ#105)を省略することができる。 In the embodiment described above, when the value of inertia Jr is fixed, the fixed value is stored in advance, and the process of measuring the inertia Jr (step # 103 in FIG. 18) is omitted. can do. The same applies to the resistance load Tr, and if it is confirmed, the determined value can be stored in advance, and the process of measuring the resistance load Tr (step # 105) can be omitted. ..

上に述べた実施形態において、テーブル81〜84の構成およびデータ値などは例を示すものであり、図に示した以外の種々の構成またはデータ値とすることができる。また、記憶部28の構成などについても種々変更することができる。 In the above-described embodiment, the configurations and data values of the tables 81 to 84 are examples, and various configurations or data values other than those shown in the drawings can be used. Further, the configuration of the storage unit 28 and the like can be variously changed.

その他、画像形成装置1およびモータ制御装置21のそれぞれの全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。 In addition, the configuration, processing content, order, timing, etc. of the entire image forming device 1 and the motor control device 21 can be appropriately changed according to the gist of the present invention.

1 画像形成装置
3 ブラシレスモータ(永久磁石同期電動機)
9 用紙
15B レジストローラ対(搬送ローラ)
21 モータ制御装置(制御装置)
24 ベクトル制御部(制御部)
25 速度・位置推定部(推定部)
26 モータ駆動部(駆動部)
28 記憶部
28A 基本設定値記憶部(記憶部)
28B 負荷別設定値記憶部(記憶部)
28C 組合せ別設定値記憶部(記憶部)
28D 紙種別設定値記憶部(記憶部)
29 測定部
31 固定子(電機子)
32 回転子
33,34,35 捲線
41 速度制御部
42 電流制御部
85 磁界ベクトル
95 電流ベクトル
dθ 進角量
I 電流
Iu,Iv,Iw 電流
Ia 電流設定値
Ib 電流基本設定値(第1の電流基本設定値、第2の電流基本設定値)
Ic 電流補正量(補正量、設定値)
Id d軸成分
Iq q軸成分
Jr イナーシャ(負荷条件)
Tr 抵抗負荷(負荷条件)
PS 磁極位置
Px 停止位置
S1s 停止指令
θm 推定角度(推定された磁極位置)
ω 回転速度(速度)
1 Image forming device 3 Brushless motor (permanent magnet synchronous motor)
9 Paper 15B Resist roller pair (conveyor roller)
21 Motor control device (control device)
24 Vector control unit (control unit)
25 Velocity / position estimation unit (estimation unit)
26 Motor drive unit (drive unit)
28 Storage unit 28A Basic set value storage unit (storage unit)
28B Load-specific set value storage unit (storage unit)
28C Combination set value storage unit (storage unit)
28D Paper type setting value storage unit (storage unit)
29 Measuring unit 31 Stator (armature)
32 Rotor 33, 34, 35 Winding 41 Speed control 42 Current control 85 Magnetic field vector 95 Current vector dθ Advance amount I Current Iu, Iv, Iw Current Ia Current set value Ib Current basic set value (1st current basic) Set value, second basic current set value)
Ic current correction amount (correction amount, set value)
Id d-axis component Iq q-axis component Jr inertia (load condition)
Tr resistance load (load condition)
PS magnetic pole position Px stop position S1s stop command θm estimated angle (estimated magnetic pole position)
ω Rotation speed (speed)

Claims (6)

電機子に流れる電流による回転磁界によって永久磁石を用いた回転子が回転する永久磁石同期電動機の制御装置であって、
前記電機子に電流を流して前記回転子を駆動する駆動部と、
前記電機子に流れる電流に基づいて前記回転子の磁極位置を推定する推定部と、
推定された前記磁極位置に基づいた前記回転磁界が生成されるよう前記駆動部を制御するとともに、停止指令が入力されると前記回転子が停止するよう前記駆動部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記回転子を停止させる制御として、前記回転子の磁極位置を停止位置に引き込んで停止させる磁界ベクトルを生成する電流を、推定された最新の磁極位置と当該最新の磁極位置から前記停止位置までの回転角度である進角量と前記永久磁石同期電動機の負荷条件とに基づいて決定し、決定した電流を前記電機子に流し続けるよう前記駆動部を制御するものであり、前記進角量に対応した電流基本設定値と前記負荷条件に応じて定められた補正量とを用いて電流設定値を定め、前記磁界ベクトルの大きさが当該電流設定値に対応する大きさとなるよう前記電流を決定し、前記補正量として、イナーシャと前記進角量との組合せに応じた設定値を用いる
ことを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
A control device for a permanent magnet synchronous motor in which the rotor using a permanent magnet is rotated by a rotating magnetic field generated by an electric current flowing through the armature.
A drive unit that drives the rotor by passing an electric current through the armature,
An estimation unit that estimates the magnetic pole position of the rotor based on the current flowing through the armature,
A control unit that controls the drive unit so that the rotating magnetic field is generated based on the estimated magnetic pole position, and controls the drive unit so that the rotor stops when a stop command is input. Have and
As a control for stopping the rotor, the control unit draws the magnetic pole position of the rotor to the stop position and generates a current for generating a magnetic field vector to stop the rotor, from the estimated latest magnetic pole position and the latest magnetic pole position. wherein the rotation is the angle advance amount to the stop position determined based on the load condition of the permanent magnet synchronous motor, and the determined current and controls the drive unit to continue to flow in the armature, the The current set value is determined using the current basic set value corresponding to the advance angle amount and the correction amount determined according to the load condition so that the magnitude of the magnetic field vector becomes the magnitude corresponding to the current set value. The current is determined, and a set value corresponding to the combination of the inertia and the advance angle amount is used as the correction amount .
A control device for a permanent magnet synchronous motor.
前記電流基本設定値は、前記負荷条件が基準とする条件である場合における前記電流の最小値に余裕値を加えた電流値に対応するよう定められている、
請求項記載の永久磁石同期電動機の制御装置。
The current basic set value is defined to correspond to a current value obtained by adding a margin value to the minimum value of the current when the load condition is a reference condition.
The control device for a permanent magnet synchronous motor according to claim 1.
前記イナーシャと前記進角量との複数の組合せのそれぞれに対応する組合せ別設定値を
前記設定値として記憶する組合せ別設定値記憶部と、
前記回転子の回転が加速するよう前記駆動部が制御されているときに、前記電機子に流れる電流に基づいて前記イナーシャを測定するイナーシャ測定部とを有し、
前記制御部は、測定された前記イナーシャに対応する前記組合せ別設定値を前記補正量として用いる、
請求項記載の永久磁石同期電動機の制御装置。
A combination-specific setting value storage unit that stores a combination-specific setting value corresponding to each of a plurality of combinations of the inertia and the advance angle amount as the setting value.
It has an inertia measuring unit that measures the inertia based on the current flowing through the armature when the driving unit is controlled so that the rotation of the rotor is accelerated.
The control unit uses the set value for each combination corresponding to the measured inertia as the correction amount.
The control device for a permanent magnet synchronous motor according to claim 1.
前記制御部は、前記停止位置の前記磁界ベクトルに対応するd−q座標系における電流ベクトルのd軸成分およびq軸成分を用いて前記電流を決定する、
請求項1ないし3のいずれかに記載の永久磁石同期電動機の制御装置。
The control unit determines the current using the d-axis component and the q-axis component of the current vector in the dq coordinate system corresponding to the magnetic field vector at the stop position.
The control device for a permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 3.
用紙に画像を形成する画像形成装置であって、
電機子に流れる電流による回転磁界によって永久磁石を用いた回転子が回転する永久磁石同期電動機と、
前記永久磁石同期電動機により回転駆動されて前記用紙を搬送する搬送ローラと、
前記永久磁石同期電動機を制御する制御装置と、を有しており、
前記制御装置は、
前記電機子に電流を流して前記回転子を駆動する駆動部と、
前記電機子に流れる電流に基づいて前記回転子の磁極位置を推定する推定部と、
推定された前記磁極位置に基づいた前記回転磁界が生成されるよう前記駆動部を制御するとともに、停止指令が入力されると前記回転子が停止するよう前記駆動部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記回転子を停止させる制御として、前記回転子の磁極位置を停止位置に引き込んで停止させる磁界ベクトルを生成する電流を、推定された最新の磁極位置と当該最新の磁極位置から前記停止位置までの回転角度である進角量と前記永久磁石同期電動機の負荷条件とに基づいて決定し、決定した電流を前記電機子に流し続けるよう前記駆動部を制御するものであり、前記進角量に対応した電流基本設定値と前記負荷条件に応じて定められた補正量とを用いて電流設定値を定め、前記磁界ベクトルの大きさが当該電流設定値に対応する大きさとなるよう前記電流を決定し、前記補正量として、イナーシャと前記進角量との組合せに応じた設定値を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
An image forming device that forms an image on paper.
A permanent magnet synchronous motor in which the rotor using a permanent magnet rotates due to the rotating magnetic field generated by the current flowing through the armature.
A transport roller that is rotationally driven by the permanent magnet synchronous motor to transport the paper,
It has a control device for controlling the permanent magnet synchronous motor, and
The control device is
A drive unit that drives the rotor by passing an electric current through the armature,
An estimation unit that estimates the magnetic pole position of the rotor based on the current flowing through the armature,
A control unit that controls the drive unit so that the rotating magnetic field is generated based on the estimated magnetic pole position, and controls the drive unit so that the rotor stops when a stop command is input. Have and
As a control for stopping the rotor, the control unit draws the magnetic pole position of the rotor to the stop position and generates a current for generating a magnetic field vector to stop the rotor, from the estimated latest magnetic pole position and the latest magnetic pole position. wherein the rotation is the angle advance amount to the stop position determined based on the load condition of the permanent magnet synchronous motor, and the determined current and controls the drive unit to continue to flow in the armature, the The current set value is determined using the current basic set value corresponding to the advance angle amount and the correction amount determined according to the load condition so that the magnitude of the magnetic field vector becomes the magnitude corresponding to the current set value. The current is determined, and a set value corresponding to the combination of the inertia and the advance angle amount is used as the correction amount .
An image forming apparatus characterized in that.
電機子に流れる電流による回転磁界によって永久磁石を用いた回転子が回転する永久磁石同期電動機の制御方法であって、
前記回転子を停止させる制御として、前記回転子の磁極位置を停止位置に引き込んで停止させる磁界ベクトルを生成する電流をそのときの前記磁極位置と当該磁極位置から前記停止位置までの回転角度である進角量と前記永久磁石同期電動機の負荷条件とに基づいて決定し、決定した電流を前記電機子に流し続ける固定励磁制御を行うものであり、前記進角量に対応した電流基本設定値と前記負荷条件に応じて定められた補正量とを用いて電流設定値を定め、前記磁界ベクトルの大きさが当該電流設定値に対応する大きさとなるよう前記電流を決定し、前記補正量として、イナーシャと前記進角量との組合せに応じた設定値を用いる
ことを特徴とする永久磁石同期電動機の制御方法。
This is a control method for a permanent magnet synchronous motor in which the rotor uses a permanent magnet to rotate due to the rotating magnetic field generated by the current flowing through the armature.
As a control for stopping the rotor, the current that generates a magnetic field vector that draws the magnetic pole position of the rotor to the stop position and stops the rotor is the magnetic pole position at that time and the rotation angle from the magnetic pole position to the stop position. It is determined based on the amount of advance and the load condition of the permanent magnet synchronous electric motor, and fixed excitation control is performed to keep the determined current flowing through the armature, and the basic current set value corresponding to the amount of advance is used. The current set value is determined using the correction amount determined according to the load condition, the current is determined so that the magnitude of the magnetic field vector corresponds to the current set value, and the correction amount is set as the correction amount. Use the set value according to the combination of the inertia and the advance amount .
A method of controlling a permanent magnet synchronous motor, which is characterized in that.
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