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JP7577519B2 - Motor driving device and motor driving method - Google Patents

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JP7577519B2
JP7577519B2 JP2020195725A JP2020195725A JP7577519B2 JP 7577519 B2 JP7577519 B2 JP 7577519B2 JP 2020195725 A JP2020195725 A JP 2020195725A JP 2020195725 A JP2020195725 A JP 2020195725A JP 7577519 B2 JP7577519 B2 JP 7577519B2
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Description

本発明は、モータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。 The present invention relates to a motor drive device and a motor drive method.

例えばカラー複写機等に使用されるモータには、回転むら(Wow flutter)を低減させることが厳しく要求されている。例えばカラー複写機において、モータの回転むらがあると、印刷時に色むらが発生する原因になる。 For example, motors used in color copiers and the like are strictly required to reduce rotational irregularities (Wow flutter). For example, in a color copier, motor rotation irregularities can cause color unevenness during printing.

上記のような課題に対して、例えば、下記特許文献1には、ホール素子の特性のばらつきに基づいて決定された進角情報を記憶する記憶手段を備え、制御手段が、記憶手段に記憶された情報に基づいてブラシレスモータを制御するブラシレスモータの駆動制御装置が開示されている。 To address the above-mentioned issues, for example, Patent Document 1 below discloses a drive control device for a brushless motor that includes a storage means for storing advance angle information determined based on the variation in the characteristics of the Hall elements, and in which a control means controls the brushless motor based on the information stored in the storage means.

特開2012-85370号公報JP 2012-85370 A

一般に、モータの回転むらには、1回転成分(回転1次成分)と複数の高調波成分が含まれている。例えば、カラー複写機の場合、回転1次成分と回転n次成分(nはモータの極数/2で決まる自然数)が、色むらに大きな影響を与える。 In general, motor rotation irregularities include a one-revolution component (first-order rotation component) and multiple harmonic components. For example, in the case of a color copier, the first-order rotation component and the nth-order rotation component (n is a natural number determined by dividing the number of poles of the motor by 2) have a large effect on color irregularities.

1回転成分、すなわち回転1次成分(W1)は、モータが1回転する毎に発生する周期的な斑(むら)であり、モータの組立精度等の影響により発生する。回転n次成分(を含む高調波成分)は、モータの磁極数に起因する成分であり、ホール素子等の位置検出素子の取り付け精度や、磁石の着磁の影響により発生する。 The one-revolution component, i.e., the first-order rotation component (W1), is a periodic unevenness that occurs every time the motor rotates once, and is caused by factors such as the assembly accuracy of the motor. The nth-order rotation component (including harmonic components) is a component caused by the number of magnetic poles in the motor, and is caused by the installation accuracy of position detection elements such as Hall elements, and the magnetization of the magnet.

また、近年では、回転むらの1回転成分や高調波成分が、目標回転速度に対するモータの回転速度の安定性を低下させる要因の一つと考えられており、モータの高精度な駆動を実現するためにも、回転むらを低減することが重要である。 In recent years, the single rotation component and harmonic components of rotational irregularities are thought to be one of the factors that reduce the stability of the motor's rotational speed relative to the target rotational speed, and reducing rotational irregularities is important in order to achieve high-precision motor operation.

上述した特許文献1の技術では、ホール素子の特性のばらつきに基づく進角情報を用いてブラシレスモータを制御しているため、ホール素子の特性のばらつきに基づく回転むらを低減することができたとしても、モータの組立精度等の他の要因によって発生する回転むらを低減することはできない。 The technology of Patent Document 1 mentioned above controls a brushless motor using advance angle information based on the variation in the characteristics of the Hall elements. Therefore, even if it is possible to reduce rotational irregularities based on the variation in the characteristics of the Hall elements, it is not possible to reduce rotational irregularities caused by other factors such as the assembly accuracy of the motor.

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、モータの回転むらを低減することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems and aims to reduce uneven rotation of the motor.

本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動装置は、モータのトルクを指示するトルク指令信号と前記モータの回転に応じて生成される信号とに基づいて、前記モータを駆動させるための駆動信号を出力する駆動信号生成回路と、前記駆動信号生成回路から出力された前記駆動信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動回路とを備え、前記駆動信号生成回路は、前記モータの回転が安定しているか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記モータの回転速度の値を取得する回転速度取得部と、前記回転速度取得部で取得した前記回転速度の値に基づいて、前記モータの理論上の回転位置に対応する第1ベース信号を生成する第1ベース信号生成部と、前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記第1ベース信号と前記トルク指令信号とに基づいて、前記駆動信号を生成する信号生成部と、を有することを特徴とする。 A motor drive device according to a representative embodiment of the present invention includes a drive signal generation circuit that outputs a drive signal for driving the motor based on a torque command signal indicating the torque of the motor and a signal generated according to the rotation of the motor, and a motor drive circuit that drives the motor based on the drive signal output from the drive signal generation circuit. The drive signal generation circuit includes a determination unit that determines whether the rotation of the motor is stable, a rotation speed acquisition unit that acquires the value of the rotation speed of the motor when the determination unit determines that the rotation of the motor is stable, a first base signal generation unit that generates a first base signal corresponding to the theoretical rotation position of the motor based on the value of the rotation speed acquired by the rotation speed acquisition unit, and a signal generation unit that generates the drive signal based on the first base signal and the torque command signal when the determination unit determines that the rotation of the motor is stable.

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a motor drive device according to an embodiment of the present invention; 駆動信号生成回路の内部構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an internal configuration of a drive signal generating circuit. FIG. モータの回転速度の時間的変化の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a change in the rotation speed of a motor over time. 駆動信号生成回路において生成される信号の一例を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating an example of a signal generated in a drive signal generating circuit. 本実施の形態に係るモータ駆動装置による、モータの回転速度が変化したときのモータの駆動方法を説明するための図である。5A to 5C are diagrams for explaining a method of driving a motor when the rotation speed of the motor changes, using the motor drive device according to the present embodiment. 本実施の形態に係るモータ駆動装置による処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of processing by the motor drive device according to the present embodiment.

1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
1. Overview of the embodiment First, an overview of a representative embodiment of the invention disclosed in this application will be described. Note that in the following description, as an example, reference numerals in the drawings corresponding to components of the invention are given in parentheses.

〔1〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動装置(1)は、モータ(20)のトルクを指示するトルク指令信号(St)と前記モータの回転に応じて生成される信号(Hu,Hv,Hw,Sr)とに基づいて、前記モータを駆動させるための駆動信号(Sd)を出力する駆動信号生成回路(3)と、前記駆動信号生成回路から出力された前記駆動信号(Sd)に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動回路(2)とを備え、前記駆動信号生成回路(3)は、前記モータの回転が安定しているか否かを判定する判定部(32)と、前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記モータの回転速度の値を取得する回転速度取得部(33)と、前記回転速度取得部で取得した前記回転速度の値に基づいて、前記モータの理論上の回転位置に対応する第1ベース信号(Sb1)を生成する第1ベース信号生成部(34)と、前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記第1ベース信号と前記トルク指令信号とに基づいて、前記駆動信号を生成する信号生成部(30(31,38,39))と、を有することを特徴とする。 [1] A motor drive device (1) according to a representative embodiment of the present invention includes a drive signal generation circuit (3) that outputs a drive signal (Sd) for driving a motor (20) based on a torque command signal (St) that indicates the torque of the motor and signals (Hu, Hv, Hw, Sr) that are generated in response to the rotation of the motor, and a motor drive circuit (2) that drives the motor based on the drive signal (Sd) output from the drive signal generation circuit, and the drive signal generation circuit (3) includes a determination unit (32) that determines whether the rotation of the motor is stable. , a rotation speed acquisition unit (33) that acquires the value of the rotation speed of the motor when the determination unit determines that the rotation of the motor is stable, a first base signal generation unit (34) that generates a first base signal (Sb1) corresponding to the theoretical rotation position of the motor based on the value of the rotation speed acquired by the rotation speed acquisition unit, and a signal generation unit (30 (31, 38, 39)) that generates the drive signal based on the first base signal and the torque command signal when the determination unit determines that the rotation of the motor is stable.

〔2〕上記〔1〕に記載のモータ駆動装置において、前記回転速度取得部(33)は、前記モータの回転が安定していない状態から前記モータの回転が安定した状態になったことを前記判定部(32)が検出した場合に、前記モータの回転速度の値を取得してもよい。 [2] In the motor drive device described in [1] above, the rotation speed acquisition unit (33) may acquire the value of the rotation speed of the motor when the determination unit (32) detects that the rotation of the motor has become stable from an unstable state.

〔3〕上記〔1〕または〔2〕に記載のモータ駆動装置において、前記判定部(32)は、所定の期間における前記モータ(20)の回転速度の変動が所定の範囲(R)内である場合に、前記モータの回転が安定していると判定してもよい。 [3] In the motor drive device described in [1] or [2] above, the determination unit (32) may determine that the rotation of the motor (20) is stable when the fluctuation in the rotation speed of the motor (20) during a predetermined period of time is within a predetermined range (R).

〔4〕上記〔1〕乃至〔3〕の何れかに記載のモータ駆動装置において、前記駆動信号生成回路(3)は、前記モータの回転に応じて生成される回転位置検出信号(Hu,Hv,Hw)に基づいて、前記モータの回転位置に対応する第2ベース信号(Sb2)を生成する第2ベース信号生成部(37)を更に有し、前記信号生成部(30(31,38,39))は、前記判定部が前記モータの回転が安定していないと判定した場合に、前記第2ベース信号と前記トルク指令信号(St)とに基づいて、前記駆動信号(Sd)を生成してもよい。 [4] In the motor drive device described in any one of [1] to [3] above, the drive signal generation circuit (3) further includes a second base signal generation unit (37) that generates a second base signal (Sb2) corresponding to the rotational position of the motor based on a rotational position detection signal (Hu, Hv, Hw) generated in response to the rotation of the motor, and the signal generation unit (30 (31, 38, 39)) may generate the drive signal (Sd) based on the second base signal and the torque command signal (St) when the determination unit determines that the rotation of the motor is unstable.

〔5〕上記〔4〕に記載のモータ駆動装置において、前記信号生成部(30(31,38,39))は、前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記第1ベース信号(Sb1)を選択して出力し、前記判定部が前記モータの回転が安定していないと判定した場合に、前記第2ベース信号(Sb2)を選択して出力するセレクタ(38)と、前記セレクタから出力された前記第1ベース信号または前記第2ベース信号と前記トルク指令信号(St)とに基づいて、前記モータを正弦波駆動するための信号を生成し、前記駆動信号(Sd)として出力する正弦波駆動部(39)とを含んでもよい。 [5] In the motor drive device described in [4] above, the signal generation unit (30 (31, 38, 39)) may include a selector (38) that selects and outputs the first base signal (Sb1) when the determination unit determines that the rotation of the motor is stable, and selects and outputs the second base signal (Sb2) when the determination unit determines that the rotation of the motor is unstable, and a sine wave drive unit (39) that generates a signal for sine wave driving the motor based on the first base signal or the second base signal output from the selector and the torque command signal (St), and outputs the signal as the drive signal (Sd).

〔6〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動方法は、モータ(20)の回転が安定しているか否かを判定する第1ステップ(S13)と、前記第1ステップにおいて前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記モータの回転速度の値を取得する第2ステップ(S14)と、前記第2ステップにおいて取得した前記回転速度の値に基づいて、前記モータの理論上の回転位置に対応する第1ベース信号(Sb1)を生成する第3ステップ(S15)と、前記第2ステップにおいて前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記第3ステップで生成した前記第1ベース信号と前記モータのトルクを指示するトルク指令信号(St)とに基づいて、前記モータを駆動させるための駆動信号を生成する第4ステップ(S15)と、を含んでもよい。 [6] A motor driving method according to a representative embodiment of the present invention may include a first step (S13) of determining whether the rotation of the motor (20) is stable, a second step (S14) of acquiring a value of the rotation speed of the motor when it is determined in the first step that the rotation of the motor is stable, a third step (S15) of generating a first base signal (Sb1) corresponding to a theoretical rotation position of the motor based on the value of the rotation speed acquired in the second step, and a fourth step (S15) of generating a drive signal for driving the motor based on the first base signal generated in the third step and a torque command signal (St) indicating the torque of the motor when it is determined in the second step that the rotation of the motor is stable.

2.実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
2. Specific Examples of the Embodiments Specific examples of the embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components common to the respective embodiments are designated by the same reference numerals, and repeated description will be omitted.

≪実施の形態≫ <<Embodiment>>

図1は、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置1の構成を示す図である。 Figure 1 shows the configuration of a motor drive device 1 according to an embodiment of the present invention.

図1に示されるモータユニット100は、モータ20と、モータ20の駆動を行うモータ駆動装置1とを備えている。モータユニット100は、例えば、複写機(例えばカラー複写機)等に搭載される。 The motor unit 100 shown in FIG. 1 includes a motor 20 and a motor drive device 1 that drives the motor 20. The motor unit 100 is mounted, for example, in a copier (e.g., a color copier).

モータ20は、例えば、ブラシレスモータである。本実施の形態において、モータ20は、3相のブラシレスモータである。 The motor 20 is, for example, a brushless motor. In this embodiment, the motor 20 is a three-phase brushless motor.

モータ駆動装置1は、モータ20を例えば正弦波駆動により駆動させるように構成されている。モータ駆動装置1は、モータ20の電機子コイルLu,Lv,Lwに周期的に正弦波状の駆動電流を流すことで、モータ20を回転させる。 The motor drive device 1 is configured to drive the motor 20, for example, by sinusoidal drive. The motor drive device 1 rotates the motor 20 by periodically passing a sinusoidal drive current through the armature coils Lu, Lv, and Lw of the motor 20.

モータ駆動装置1は、モータ駆動回路2と、駆動信号生成回路3とを有している。なお、図1に示されているモータ駆動装置1の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動装置1は、図1に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。 The motor drive device 1 has a motor drive circuit 2 and a drive signal generation circuit 3. Note that the components of the motor drive device 1 shown in FIG. 1 are only a part of the whole, and the motor drive device 1 may have other components in addition to those shown in FIG. 1.

モータ駆動回路2は、後述する、駆動信号生成回路3から出力される駆動信号Sdに基づいて、モータ20に駆動信号を出力してモータ20を駆動する。モータ駆動回路2は、インバータ回路2a及びプリドライブ回路2bを有する。 The motor drive circuit 2 outputs a drive signal to the motor 20 based on a drive signal Sd output from the drive signal generation circuit 3, which will be described later, to drive the motor 20. The motor drive circuit 2 has an inverter circuit 2a and a pre-drive circuit 2b.

インバータ回路2aは、プリドライブ回路2bから出力された出力信号に基づいてモータ20に駆動信号を出力し、モータ20が備える電機子コイルLu,Lv,Lwに通電する。インバータ回路2aは、例えば、直流電源Vccの両端に設けられた2つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルLu,Lv,Lwの各相(U相、V相、W相)に対してそれぞれ配置されて構成されている。2つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ20の各相の端子が接続されている。 The inverter circuit 2a outputs a drive signal to the motor 20 based on the output signal output from the pre-drive circuit 2b, and energizes the armature coils Lu, Lv, and Lw of the motor 20. The inverter circuit 2a is configured, for example, by arranging a pair of series circuits of two switch elements provided at both ends of a DC power supply Vcc for each phase (U phase, V phase, and W phase) of the armature coils Lu, Lv, and Lw. In each pair of two switch elements, the terminals of each phase of the motor 20 are connected to the connection point between the switch elements.

プリドライブ回路2bは、駆動信号生成回路3からの駆動信号Sdに基づいて、インバータ回路2aを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路2aに出力する。 The pre-drive circuit 2b generates an output signal for driving the inverter circuit 2a based on the drive signal Sd from the drive signal generation circuit 3, and outputs it to the inverter circuit 2a.

駆動信号Sdは、例えばPWM(Pulse Width Modulation)信号である。具体的には、駆動信号Sdは、インバータ回路2aの各スイッチ素子に対応する6種類のPWM信号を含む。 The drive signal Sd is, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) signal. Specifically, the drive signal Sd includes six types of PWM signals corresponding to each switch element of the inverter circuit 2a.

プリドライブ回路2bは、例えば、駆動信号Sdに基づいて、インバータ回路2aの各スイッチ素子を駆動する6種類の駆動信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlを生成して出力する。これらの駆動信号がインバータ回路2aに入力されることにより、インバータ回路2aを構成するスイッチ素子がオン、オフ動作を行う。これにより、モータ20の各相に電力が供給される。 The pre-drive circuit 2b generates and outputs six types of drive signals Vuu, Vul, Vvu, Vvl, Vwu, and Vwl that drive each switch element of the inverter circuit 2a, for example, based on the drive signal Sd. When these drive signals are input to the inverter circuit 2a, the switch elements that make up the inverter circuit 2a perform on and off operations. This supplies power to each phase of the motor 20.

駆動信号生成回路3は、例えば、オープンループ方式のモータ駆動方式によってモータ20を駆動する。 The drive signal generating circuit 3 drives the motor 20, for example, using an open-loop motor drive method.

ここで、オープンループ方式とは、実回転速度と目標回転速度との誤差が小さくなるようにする制御を行わず、入力されたトルク指令信号と回転位置検出信号とに基づいて駆動信号を生成し、生成した駆動信号に基づいてモータの駆動を行う方式である。 The open loop method does not perform control to reduce the error between the actual rotation speed and the target rotation speed, but generates a drive signal based on the input torque command signal and rotation position detection signal, and drives the motor based on the generated drive signal.

駆動信号生成回路3は、例えば、モータ20の回転速度の目標値である目標回転速度を指示する目標回転速度信号が入力される代わりにモータ20のトルクを指定するトルク指令信号Stが入力され、入力されたトルク指令信号Stに基づいてモータ20を駆動する。 The drive signal generating circuit 3, for example, receives a torque command signal St that specifies the torque of the motor 20 instead of a target rotation speed signal that indicates a target rotation speed, which is a target value for the rotation speed of the motor 20, and drives the motor 20 based on the input torque command signal St.

トルク指令信号Stは、例えば、目標とするトルクの値に対応するデューティ比を指示する信号であり、例えばPWM信号である。 The torque command signal St is, for example, a signal that indicates a duty ratio corresponding to a target torque value, such as a PWM signal.

本実施の形態において、駆動信号生成回路3は、例えば、CPU等のプロセッサと、RAM,ROM等の各種記憶装置と、カウンタ(タイマ)、A/D変換回路、D/A変換回路、クロック発生回路、および入出力I/F回路等の周辺回路とがバス等を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置(例えば、マイクロコントローラ)である。 In this embodiment, the drive signal generating circuit 3 is a program processing device (e.g., a microcontroller) having a configuration in which a processor such as a CPU, various storage devices such as RAM and ROM, and peripheral circuits such as a counter (timer), an A/D conversion circuit, a D/A conversion circuit, a clock generation circuit, and an input/output I/F circuit are connected to each other via a bus or the like.

なお、モータ駆動装置1は、駆動信号生成回路3とモータ駆動回路2とが一つの集積回路装置(IC)としてパッケージ化された構成であってもよいし、駆動信号生成回路3とモータ駆動回路2とが個別の集積回路装置として夫々パッケージ化された構成であってもよい。 The motor drive device 1 may be configured such that the drive signal generation circuit 3 and the motor drive circuit 2 are packaged as a single integrated circuit device (IC), or the drive signal generation circuit 3 and the motor drive circuit 2 are each packaged as separate integrated circuit devices.

駆動信号生成回路3には、モータ20に取り付けられた位置検出装置から出力された、モータ20の回転に応じた回転位置検出信号が入力される。回転位置検出装置は、例えばホール(HALL)素子である。例えば、モータ20には、回転位置検出装置として、モータ20の各相(U相、V相、W相)にそれぞれ対応した3つのホール素子25u,25v,25wが設けられている。 The drive signal generating circuit 3 receives a rotational position detection signal corresponding to the rotation of the motor 20, which is output from a position detection device attached to the motor 20. The rotational position detection device is, for example, a Hall element. For example, the motor 20 is provided with three Hall elements 25u, 25v, and 25w, each corresponding to one of the phases (U-phase, V-phase, and W-phase) of the motor 20, as the rotational position detection device.

3つのホール素子25u,25v,25wは、例えば、互いに略等間隔(例えば、隣り合うものと120度の間隔で)でモータ20のロータ(回転子)の周囲に配置されている。以下の説明において、ホール素子25u,25v,25wを総称する場合には、「ホール素子25」と表記する場合がある。 The three Hall elements 25u, 25v, and 25w are arranged around the rotor of the motor 20 at approximately equal intervals (e.g., 120 degrees from adjacent elements). In the following description, the Hall elements 25u, 25v, and 25w may be collectively referred to as "Hall elements 25."

ホール素子25u,25v,25wは、それぞれ、ロータの磁極を検出し、ロータの回転に応じて電圧が変化するホール信号Hu,Hv,Hwを出力する。ホール信号Hu,Hv,Hwは、それぞれ回転位置検出信号として駆動信号生成回路3に入力される。 Hall elements 25u, 25v, and 25w each detect the magnetic poles of the rotor and output Hall signals Hu, Hv, and Hw whose voltages change according to the rotation of the rotor. The Hall signals Hu, Hv, and Hw are each input to the drive signal generation circuit 3 as rotational position detection signals.

なお、駆動信号生成回路3には、このようなホール信号Hu,Hv,Hwに代えて、モータ20のロータの回転位置に対応する他の信号が回転位置検出信号として入力されるように構成されていてもよい。例えば、エンコーダやレゾルバ、モータ電流検出回路などを設け、その検出信号が入力されるようにしてもよい。 In addition, the drive signal generating circuit 3 may be configured to input other signals corresponding to the rotational position of the rotor of the motor 20 as the rotational position detection signal instead of the Hall signals Hu, Hv, and Hw. For example, an encoder, resolver, motor current detection circuit, etc. may be provided and the detection signal may be input.

本実施の形態では、一例として、ホール信号Hu,Hv,Hwが回転位置検出信号として駆動信号生成回路3に入力されるものとし、以下の説明においては、「ホール信号Hu,Hv,Hw」を「回転位置検出信号Hu,Hv,Hw」とも称する。 In this embodiment, as an example, the Hall signals Hu, Hv, and Hw are input to the drive signal generation circuit 3 as rotational position detection signals, and in the following description, the "Hall signals Hu, Hv, and Hw" are also referred to as the "rotational position detection signals Hu, Hv, and Hw."

また、駆動信号生成回路3には、モータ20(ロータ)の回転速度の情報を含む回転速度検出信号Srが入力される。回転速度検出信号Srは、例えば、ロータの回転速度(回転数)に対応する周期(周波数)を有する周期信号(FG(Frequency Generator)信号)である。 The drive signal generating circuit 3 also receives a rotation speed detection signal Sr that includes information on the rotation speed of the motor 20 (rotor). The rotation speed detection signal Sr is, for example, a periodic signal (FG (Frequency Generator) signal) that has a period (frequency) that corresponds to the rotation speed (number of rotations) of the rotor.

本実施の形態において、回転速度検出信号SrとしてのFG信号は回転速度検出装置26によって生成される。回転速度検出装置26は、例えば、モータ基板上に配置されたFGパタンである。回転速度検出装置26としてのFGパタンは、モータ20の回転速度に対応する周期信号(FG信号)を発生させる。このFG信号は、回転速度検出信号Srとして駆動信号生成回路3に入力される。 In this embodiment, the FG signal serving as the rotation speed detection signal Sr is generated by the rotation speed detection device 26. The rotation speed detection device 26 is, for example, an FG pattern disposed on a motor board. The FG pattern serving as the rotation speed detection device 26 generates a periodic signal (FG signal) corresponding to the rotation speed of the motor 20. This FG signal is input to the drive signal generation circuit 3 as the rotation speed detection signal Sr.

ここで、回転速度検出信号Srは、モータ20の回転速度を示す情報を含む信号であればよく、FG信号に限定されない。例えば、本実施の形態では、回転速度検出装置26としてのFGパタンを用いて回転速度検出信号Srを生成する場合を説明するが、これに限らず、エンコーダやレゾルバ等その他の回転速度検出装置を用いて回転速度検出信号Srを生成してもよいし、駆動信号生成回路3自身が、ホール信号Hu,Hv,Hwに基づいて回転速度検出信号Srを生成してもよい。 The rotation speed detection signal Sr is not limited to the FG signal, and may be any signal that includes information indicating the rotation speed of the motor 20. For example, in this embodiment, a case is described in which the rotation speed detection signal Sr is generated using an FG pattern as the rotation speed detection device 26, but the present invention is not limited to this. The rotation speed detection signal Sr may be generated using other rotation speed detection devices such as an encoder or resolver, or the drive signal generation circuit 3 itself may generate the rotation speed detection signal Sr based on the Hall signals Hu, Hv, and Hw.

また、駆動信号生成回路3がホール素子25u,25v,25wを用いないセンサレスの駆動制御を行う場合には、駆動信号生成回路3が公知のセンサレス駆動制御に係る演算を実行することにより、モータ20の回転速度を算出して回転速度検出信号Sr(回転速度情報)を生成してもよい。 In addition, when the drive signal generating circuit 3 performs sensorless drive control without using the Hall elements 25u, 25v, and 25w, the drive signal generating circuit 3 may perform calculations related to known sensorless drive control to calculate the rotation speed of the motor 20 and generate the rotation speed detection signal Sr (rotation speed information).

上述したように、駆動信号生成回路3には、目標回転速度信号が入力される代わりに、トルク指令信号Stが入力される。例えば、モータ駆動装置1の外部に設けられた上位装置(複写機の制御ユニット等)から出力されたトルク指令信号Stが、駆動信号生成回路3に入力される。 As described above, instead of a target rotation speed signal, a torque command signal St is input to the drive signal generating circuit 3. For example, a torque command signal St output from a higher-level device (such as a control unit of a copier) provided outside the motor drive device 1 is input to the drive signal generating circuit 3.

駆動信号生成回路3は、トルク指令信号Stと、モータ20の回転に応じて生成される信号(Hu,Hv,Hw,Sr)とに基づいて、モータ20を駆動させるための駆動信号Sdを生成して出力する。詳細は後述するが、駆動信号生成回路3は、モータ20の回転が安定している場合において、モータ20の回転速度を取得(計測)し、取得した安定回転時の回転速度の値に基づいてモータ20(ロータ)の理論上の回転位置に対応するベース信号を生成し、生成したベース信号とトルク指令信号Stとに基づいて駆動信号Sdを生成する。
以下、駆動信号生成回路3の内部構成について、説明する。
The drive signal generation circuit 3 generates and outputs a drive signal Sd for driving the motor 20 based on the torque command signal St and signals (Hu, Hv, Hw, Sr) generated in response to the rotation of the motor 20. Although details will be described later, when the rotation of the motor 20 is stable, the drive signal generation circuit 3 acquires (measures) the rotation speed of the motor 20, generates a base signal corresponding to the theoretical rotation position of the motor 20 (rotor) based on the acquired value of the rotation speed during stable rotation, and generates the drive signal Sd based on the generated base signal and the torque command signal St.
The internal configuration of the drive signal generating circuit 3 will now be described.

図2は、駆動信号生成回路3の内部構成を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing the internal configuration of the drive signal generation circuit 3.

図2に示されるように、駆動信号生成回路3は、モータの正弦波駆動を実現するための機能ブロックとして、判定部32、回転速度取得部33、第1ベース信号生成部34、回転位置検出部36、および第2ベース信号生成部37と、信号生成部30としてのトルク指令値取得部31、セレクタ38、および正弦波駆動部39とを含んでいる。これらの機能ブロックは、上述したMCU内のCPUが各種演算を実行するとともに、入出力I/F回路等の周辺回路を制御することによって、実現される。 As shown in FIG. 2, the drive signal generation circuit 3 includes a judgment unit 32, a rotation speed acquisition unit 33, a first base signal generation unit 34, a rotation position detection unit 36, and a second base signal generation unit 37 as functional blocks for realizing sine wave drive of the motor, as well as a torque command value acquisition unit 31, a selector 38, and a sine wave drive unit 39 as the signal generation unit 30. These functional blocks are realized by the CPU in the above-mentioned MCU executing various calculations and controlling peripheral circuits such as input/output I/F circuits.

なお、図2において、各回路間での信号や情報等の送受は、駆動信号Sdの生成に関する説明に係るもののみが一例として示されている。 Note that in FIG. 2, the transmission and reception of signals, information, etc. between each circuit is shown as an example only for explaining the generation of the drive signal Sd.

トルク指令値取得部31は、例えば上位装置から駆動信号生成回路3に入力されたトルク指令信号Stからトルクの指令値(目標値)を取得する機能部である。例えば、トルク指令信号Stが、トルクの指令値をデューティ比で示すPWM信号である場合、トルク指令値取得部31は、トルク指令信号StとしてのPWM信号のデューティ比を解析して、解析した値をトルク指令値として正弦波駆動部39に与える。 The torque command value acquisition unit 31 is a functional unit that acquires a torque command value (target value) from the torque command signal St input to the drive signal generation circuit 3 from, for example, a higher-level device. For example, if the torque command signal St is a PWM signal that indicates the torque command value by a duty ratio, the torque command value acquisition unit 31 analyzes the duty ratio of the PWM signal as the torque command signal St and provides the analyzed value to the sine wave drive unit 39 as a torque command value.

判定部32は、モータ20の回転が安定しているか否かを判定する機能部である。判定部32は、回転速度検出信号Srに基づいてモータ20の回転速度を監視し、回転速度が安定回転判定条件を満たしているか否かを判定することにより、モータ20の回転が安定しているか否かを示す判定結果信号Seを出力する。 The determination unit 32 is a functional unit that determines whether the rotation of the motor 20 is stable. The determination unit 32 monitors the rotation speed of the motor 20 based on the rotation speed detection signal Sr, and outputs a determination result signal Se that indicates whether the rotation of the motor 20 is stable by determining whether the rotation speed satisfies the stable rotation determination condition.

図3は、モータ20の回転速度の時間的変化の一例を示す図である。
図3において、横軸は時間を表し、縦軸はモータ20の回転速度を表している。また、図3における参照符号300は、時刻t0に上位装置からトルク指令信号Stが入力されてモータ駆動装置1がモータ20の駆動を開始した場合における、モータ20の回転速度の時間的変化を示すグラフである。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a change in the rotation speed of the motor 20 over time.
In Fig. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the rotation speed of the motor 20. Reference numeral 300 in Fig. 3 is a graph showing the change over time in the rotation speed of the motor 20 when a torque command signal St is input from a higher-level device at time t0 and the motor drive device 1 starts driving the motor 20.

判定部32は、モータ20の回転が安定しているか否かを判定する判定処理を行う。例えば、判定部32は、定期的に(所定の期間T1で)判定処理を逐次実行する。所定の期間T1は、例えば、FGパタンの1周期(回転速度検出信号Srの1周期)である。例えば、判定部32は、FGパタンの1周期の出力ごと(回転速度検出信号Srの1周期ごと)に、判定処理を実行する。 The determination unit 32 performs a determination process to determine whether the rotation of the motor 20 is stable. For example, the determination unit 32 periodically (at a predetermined period T1) sequentially performs the determination process. The predetermined period T1 is, for example, one period of the FG pattern (one period of the rotation speed detection signal Sr). For example, the determination unit 32 performs the determination process every time one period of the FG pattern is output (every period of the rotation speed detection signal Sr).

判定部32は、判定処理において、回転速度検出信号Srに基づいて、モータ20の回転速度を逐次計測する。例えば、判定部32は、回転速度検出信号Srの周期(周波数)を計測することにより、モータ20の回転速度を計測する。 In the determination process, the determination unit 32 sequentially measures the rotation speed of the motor 20 based on the rotation speed detection signal Sr. For example, the determination unit 32 measures the rotation speed of the motor 20 by measuring the period (frequency) of the rotation speed detection signal Sr.

次に、判定部32は、回転速度の変動が所定の範囲R(以下、「許容変動範囲R」とも称する)内にあるか否かを判定する。具体的には、判定部32は、計測したモータ20の回転速度の値と前回の計測時のモータ20の回転速度と比較した時の回転速度の変動(例えば、変動率、または変動量)が許容変動範囲R内にあるか否かを判定する。例えば、判定部32は、回転速度の計測値の変動率が許容変動範囲R内(例えば、±3%以内)であるか否かを判定する。 Next, the determination unit 32 determines whether the fluctuation in the rotation speed is within a predetermined range R (hereinafter also referred to as the "allowable fluctuation range R"). Specifically, the determination unit 32 determines whether the fluctuation in the rotation speed (e.g., the rate of fluctuation or the amount of fluctuation) when comparing the measured value of the rotation speed of the motor 20 with the rotation speed of the motor 20 at the time of the previous measurement is within the allowable fluctuation range R. For example, the determination unit 32 determines whether the rate of fluctuation of the measured value of the rotation speed is within the allowable fluctuation range R (e.g., within ±3%).

そして、判定部32は、所定の期間T1で判定した複数の回転速度の計測値の変動率が所定の回数以上、許容変動範囲R内である場合には、モータ20の回転が安定している状態(以下、「安定回転状態」とも称する。)であることを示す判定結果信号Seを出力し、複数の回転速度の計測値の変動率が許容変動範囲R内で所定の回数以上継続しない場合には、モータ20の回転が安定していない状態(以下、「不安定回転状態」とも称する。)であることを示す判定結果信号Seを出力する。 Then, if the rate of fluctuation of the measured values of the multiple rotation speeds determined in a predetermined period T1 is within the allowable fluctuation range R for a predetermined number of times or more, the determination unit 32 outputs a determination result signal Se indicating that the rotation of the motor 20 is in a stable state (hereinafter also referred to as a "stable rotation state"). If the rate of fluctuation of the measured values of the multiple rotation speeds does not continue within the allowable fluctuation range R for a predetermined number of times or more, the determination unit 32 outputs a determination result signal Se indicating that the rotation of the motor 20 is in an unstable state (hereinafter also referred to as an "unstable rotation state").

なお、判定部32による判定は、回転速度の計測値の変動率が許容変動範囲R内で持続的に変動していることを検知できればよく、具体的な判定方法は、上述した内容に限定されない。例えば、所定の期間T1を回転速度検出信号Srの複数の周期や一定の期間とし、判定部32は、所定の期間T1における回転速度の平均値を算出し、所定の期間T1よりも長い第二の所定の期間T2において上記平均値が許容変動範囲R内である場合に、安定回転状態と判定してもよい。 The determination by the determination unit 32 is sufficient as long as it can detect that the rate of fluctuation of the measured value of the rotation speed is continuously fluctuating within the allowable fluctuation range R, and the specific determination method is not limited to the above. For example, the predetermined period T1 may be multiple periods or a fixed period of the rotation speed detection signal Sr, and the determination unit 32 may calculate the average value of the rotation speed in the predetermined period T1, and determine that the rotation state is stable if the average value is within the allowable fluctuation range R in a second predetermined period T2 that is longer than the predetermined period T1.

図3に示す例の場合、時刻t0から時刻t1までモータ20の回転速度が上昇し続け、回転速度の変動率が許容変動範囲R(例えば、±3%)を超えている。このとき、判定部32は、モータ20の回転速度が安定していない状態(不安定回転状態)であることを示す判定結果信号Seを出力する。 In the example shown in FIG. 3, the rotation speed of the motor 20 continues to increase from time t0 to time t1, and the fluctuation rate of the rotation speed exceeds the allowable fluctuation range R (e.g., ±3%). At this time, the determination unit 32 outputs a determination result signal Se indicating that the rotation speed of the motor 20 is in an unstable state (unstable rotation state).

その後、モータ20の回転速度の上昇が停止し、一定の値に近づくことにより、回転速度の変動率が許容変動範囲R内に収束する。例えば、時刻t2において、回転速度の変動率が許容変動範囲R内にある状態が所定の期間T2継続した場合には、判定部32は、モータ20が安定回転状態であることを示す判定結果信号Seを出力する。 Thereafter, the rotation speed of the motor 20 stops increasing and approaches a constant value, causing the fluctuation rate of the rotation speed to converge within the allowable fluctuation range R. For example, if at time t2 the state in which the fluctuation rate of the rotation speed is within the allowable fluctuation range R continues for a predetermined period T2, the determination unit 32 outputs a determination result signal Se indicating that the motor 20 is in a stable rotation state.

回転速度取得部33は、判定部32がモータ20が安定回転状態であると判定した場合に、モータ20の回転速度の値を取得する機能部である。具体的に、回転速度取得部33は、モータ20が安定回転状態であることを示す判定結果信号Seが判定部32から出力されたことに応じて、回転速度検出信号Srに基づいてモータ20の回転速度を計測し、その計測値を取得する。例えば、図3に示す例において、時刻t2において判定部32からモータ20が安定回転状態であることを示す判定結果信号Seが出力されたとき、回転速度取得部33は、回転速度検出信号Srに基づいてモータ20の回転速度を計測し、その計測値を、例えば一定値として、取得する。 The rotation speed acquisition unit 33 is a functional unit that acquires the value of the rotation speed of the motor 20 when the judgment unit 32 judges that the motor 20 is in a stable rotation state. Specifically, the rotation speed acquisition unit 33 measures the rotation speed of the motor 20 based on the rotation speed detection signal Sr in response to the judgment unit 32 outputting a judgment result signal Se indicating that the motor 20 is in a stable rotation state, and acquires the measured value. For example, in the example shown in FIG. 3, when the judgment unit 32 outputs a judgment result signal Se indicating that the motor 20 is in a stable rotation state at time t2, the rotation speed acquisition unit 33 measures the rotation speed of the motor 20 based on the rotation speed detection signal Sr, and acquires the measured value, for example, as a constant value.

ここで、回転速度取得部33は、モータ20が安定回転状態である場合に、定期的に回転速度の値を取得するのではなく、モータ20の回転が安定していない状態(不安定回転状態)からモータ20の回転が安定した状態(安定回転状態)になったことを判定部32が検出した場合に、回転速度の値を取得することが好ましい。例えば、判定部32による各判定処理において、モータ20が安定回転状態であると判定される度にモータ20の回転速度の値を取得するのではなく、モータ20が不安定回転状態から安定回転状態に遷移したときのみ、モータ20の回転速度の値を一定値として取得することが好ましい。 Here, when the motor 20 is in a stable rotation state, it is preferable that the rotation speed acquisition unit 33 does not periodically acquire the value of the rotation speed, but rather acquires the value of the rotation speed when the determination unit 32 detects that the rotation of the motor 20 has changed from an unstable rotation state (unstable rotation state) to a stable rotation state (stable rotation state). For example, in each determination process by the determination unit 32, it is preferable to acquire the value of the rotation speed of the motor 20 as a constant value only when the motor 20 transitions from an unstable rotation state to a stable rotation state, rather than acquiring the value of the rotation speed of the motor 20 every time it is determined that the motor 20 is in a stable rotation state.

なお、回転速度取得部33が取得した回転速度の値は、例えば、所定の期間T2内に取得した回転速度の計測値の一つであってもよいし、所定の期間T2内に取得した複数の回転速度の計測値の平均値であってもよい。すなわち、回転速度取得部33が取得した回転速度の値は、安定回転状態におけるモータ20の回転速度の計測値に基づく値であればよい。 The value of the rotation speed acquired by the rotation speed acquisition unit 33 may be, for example, one of the measured values of the rotation speed acquired within a predetermined period T2, or may be the average value of a plurality of measured values of the rotation speed acquired within a predetermined period T2. In other words, the value of the rotation speed acquired by the rotation speed acquisition unit 33 may be a value based on the measured value of the rotation speed of the motor 20 in a stable rotation state.

回転位置検出部36は、回転位置検出信号Hu,Hv,Hwに基づいて、モータ20の回転位置を示す信号を生成する機能部である。例えば、回転位置検出部36は、3相のホール信号Hu,Hv,Hwを合成した3相合成信号Sfを生成する。例えば、3相合成信号は、電気角60°毎に信号レベルが切り替わる信号である。 The rotational position detection unit 36 is a functional unit that generates a signal indicating the rotational position of the motor 20 based on the rotational position detection signals Hu, Hv, and Hw. For example, the rotational position detection unit 36 generates a three-phase composite signal Sf that combines the three-phase hall signals Hu, Hv, and Hw. For example, the three-phase composite signal is a signal whose signal level changes every 60° electrical angle.

第1ベース信号生成部34および第2ベース信号生成部37は、後述する駆動信号Sdとしての正弦波駆動信号を生成するための基準(例えば144ステップの正弦波であれば、1ステップ幅=2.5°)となるベース信号を生成する機能部である。ここで、ベース信号は、モータ20(ロータ)の回転位置に対応する信号(パルス信号)であり、ベース信号の周期は、モータ20の回転速度に対応している。 The first base signal generating unit 34 and the second base signal generating unit 37 are functional units that generate a base signal that serves as a reference (for example, for a 144-step sine wave, one step width = 2.5°) for generating a sine wave drive signal as the drive signal Sd described below. Here, the base signal is a signal (pulse signal) that corresponds to the rotational position of the motor 20 (rotor), and the period of the base signal corresponds to the rotational speed of the motor 20.

本実施の形態では、第1ベース信号生成部34によって生成されるベース信号を「第1ベース信号Sb1」、第2ベース信号生成部37によって生成されるベース信号を「第2ベース信号Sb2」と称する。 In this embodiment, the base signal generated by the first base signal generating unit 34 is referred to as the "first base signal Sb1," and the base signal generated by the second base signal generating unit 37 is referred to as the "second base signal Sb2."

図4は、駆動信号生成回路3において生成される信号の一例を示す図である。 Figure 4 shows an example of a signal generated by the drive signal generation circuit 3.

第2ベース信号生成部37は、図4に示すように、モータ20の回転に応じて生成される回転位置検出信号(ホール信号)Hu,Hv,Hwを用いて、第2ベース信号Sb2を生成する。具体的には、第2ベース信号生成部37は、例えば、回転位置検出部36によって3相のホール信号Hu,Hv,Hwに基づいて生成された3相合成信号Sfを所定の数で分割することにより、第2ベース信号Sb2を生成する。 4, the second base signal generating unit 37 generates the second base signal Sb2 using the rotational position detection signals (Hall signals) Hu, Hv, and Hw generated in response to the rotation of the motor 20. Specifically, the second base signal generating unit 37 generates the second base signal Sb2 by, for example, dividing the three-phase composite signal Sf generated by the rotational position detecting unit 36 based on the three-phase Hall signals Hu, Hv, and Hw by a predetermined number.

例えば、第2ベース信号生成部37は、電気角360°の3相合成信号Sfを144ステップで分割して、1ステップ2.5°の第2ベース信号Sb2を生成する。この場合、第2ベース信号Sb2の1周期は、モータ20の電気角2.5°に対応している。 For example, the second base signal generating unit 37 divides the three-phase composite signal Sf, which has an electrical angle of 360°, into 144 steps to generate the second base signal Sb2, which has one step of 2.5°. In this case, one period of the second base signal Sb2 corresponds to the electrical angle of the motor 20 of 2.5°.

ここで、第2ベース信号Sb2は、上述したように、モータ20の実際の回転に応じて生成される回転位置検出信号Hu,Hv,Hwを用いて生成されるので、ホール素子25u,25v,25wの特性のばらつきやモータ20の組立精度等の影響を受ける。 As described above, the second base signal Sb2 is generated using the rotational position detection signals Hu, Hv, and Hw that are generated in response to the actual rotation of the motor 20, and is therefore affected by the variation in the characteristics of the Hall elements 25u, 25v, and 25w, the assembly accuracy of the motor 20, etc.

第1ベース信号生成部34は、モータ20の回転が安定しているときのモータ20の回転速度に基づいて、第1ベース信号Sb1を生成する。具体的には、第1ベース信号生成部34は、回転速度取得部33が、例えば一定値として取得した回転速度の値に基づいて、生成すべき第1ベース信号Sb1の周期Tb1を算出し、算出した周期Tb1を有する周期信号を生成して、第1ベース信号Sb1として出力する。 The first base signal generating unit 34 generates the first base signal Sb1 based on the rotation speed of the motor 20 when the rotation of the motor 20 is stable. Specifically, the first base signal generating unit 34 calculates the period Tb1 of the first base signal Sb1 to be generated based on the value of the rotation speed acquired by the rotation speed acquiring unit 33 as, for example, a constant value, generates a periodic signal having the calculated period Tb1, and outputs it as the first base signal Sb1.

ここで、第1ベース信号Sb1の周期Tb1は、例えば、以下に示されるように、モータ20の安定回転状態における回転速度(周波数)と、モータ20が所定角度だけ回転する期間に対応する回転速度検出信号Sr(FG信号)のパルス数とに基づいて算出することができる。以下に、第1ベース信号Sb1の周期の算出方法の一例を示す。 Here, the period Tb1 of the first base signal Sb1 can be calculated based on the rotation speed (frequency) of the motor 20 in a stable rotation state and the number of pulses of the rotation speed detection signal Sr (FG signal) corresponding to the period in which the motor 20 rotates by a predetermined angle, for example, as shown below. An example of a method for calculating the period of the first base signal Sb1 is shown below.

例えば、モータ20が安定回転状態にあるときに取得したモータ20の回転速度が500〔Hz〕であり、ロータの1回転当たりの回転速度検出信号Sr(FG信号)のパルス数が45〔pulse/rev〕であり、モータ20が10極モータである(N極とS極とが5組設けられている)場合について考える。 For example, consider the case where the rotation speed of motor 20 acquired when motor 20 is in a stable rotation state is 500 [Hz], the number of pulses of the rotation speed detection signal Sr (FG signal) per rotor rotation is 45 [pulse/rev], and motor 20 is a 10-pole motor (having five pairs of north and south poles).

このとき、モータ20の回転速度に対応する周期は、次式のようになる。 At this time, the period corresponding to the rotation speed of the motor 20 is given by the following formula:

1/500(Hz)=2(ms) 1/500 (Hz) = 2 (ms)

また、電気角360度の期間、すなわちそれぞれのホール信号Hu,Hv,Hwの周期は、クロック信号の周期と、ロータの1回転当たりのFG信号のパルス数と、モータ20の磁極の数と基づいて求められる。具体的には、次式のようになる。 The period of 360 electrical degrees, i.e., the period of each of the Hall signals Hu, Hv, and Hw, is calculated based on the period of the clock signal, the number of pulses of the FG signal per rotation of the rotor, and the number of magnetic poles of the motor 20. Specifically, it is expressed by the following formula.

2(ms)*45(pulse/rev)/5(組)=18(ms) 2 (ms) * 45 (pulse/rev) / 5 (pairs) = 18 (ms)

ここで、モータ20に流れる正弦波電流の滑らかさを決定するステップ数が例えば144ステップである場合、第1ベース信号Sb1の周期Tb1は、次式から算出できる。 Here, if the number of steps that determines the smoothness of the sinusoidal current flowing through the motor 20 is, for example, 144 steps, the period Tb1 of the first base signal Sb1 can be calculated from the following formula.

Tb1=18(ms)/144(ステップ)=125(μs) Tb1 = 18 (ms) / 144 (steps) = 125 (μs)

この場合、第1ベース信号Sb1の1周期(Tb1)は、モータ20の電気角2.5°に対応している。 In this case, one period (Tb1) of the first base signal Sb1 corresponds to an electrical angle of 2.5° of the motor 20.

第1ベース信号生成部34は、例えば、駆動信号生成回路3としてのプログラム処理装置が備えているカウンタ(不図示)を用いて、駆動信号生成回路3内の基準クロック信号から第1ベース信号Sb1を生成する。具体的には、第1ベース信号生成部34が、回転速度取得部33が、例えば一定値として取得したモータ20の安定回転時の回転速度の値を用いて、上述した手法により、周期Tb1を算出する。そして、第1ベース信号生成部34が、算出した周期Tb1に対応する指定カウント値を設定し、カウンタを用いて指定カウント値まで基準クロック信号をカウントすることにより、第1ベース信号Sb1としてのパルス信号を生成する。 The first base signal generating unit 34 generates the first base signal Sb1 from the reference clock signal in the drive signal generating circuit 3, for example, using a counter (not shown) provided in the program processing device as the drive signal generating circuit 3. Specifically, the first base signal generating unit 34 calculates the period Tb1 by the above-mentioned method using the value of the rotation speed during stable rotation of the motor 20 acquired as a constant value by the rotation speed acquisition unit 33, for example. The first base signal generating unit 34 then sets a designated count value corresponding to the calculated period Tb1, and generates a pulse signal as the first base signal Sb1 by counting the reference clock signal up to the designated count value using the counter.

例えば、駆動信号生成回路3内部で生成されている基準クロック信号の周波数が10MHz(周期が100ns)であり、指定カウント値が“1250”である場合、第1ベース信号生成部34は、クロック信号を“1250回”カウントすることにより、周期Tb1が125μs(=100ns×1250)の周期信号(パルス信号)を生成し、第1ベース信号Sb1として出力する(図4参照)。 For example, if the frequency of the reference clock signal generated inside the drive signal generation circuit 3 is 10 MHz (with a period of 100 ns) and the specified count value is "1250", the first base signal generation unit 34 counts the clock signal "1250 times" to generate a periodic signal (pulse signal) with a period Tb1 of 125 μs (= 100 ns x 1250) and outputs it as the first base signal Sb1 (see Figure 4).

このように、第1ベース信号Sb1は、回転速度取得部33で取得した回転速度でモータ20が回転していると仮定した場合の、モータ20(ロータ)の理論上の回転位置に対応する信号であり、第2ベース信号Sb2のように、モータ20の実際の回転に応じて生成される回転位置検出信号Hu,Hv,Hwを用いて生成していないので、ホール素子25u,25v,25wの特性のばらつきやモータ20の組立精度等の影響を受けない。 In this way, the first base signal Sb1 is a signal corresponding to the theoretical rotational position of the motor 20 (rotor) when it is assumed that the motor 20 is rotating at the rotational speed acquired by the rotational speed acquisition unit 33, and unlike the second base signal Sb2, it is not generated using the rotational position detection signals Hu, Hv, Hw which are generated according to the actual rotation of the motor 20, and is therefore not affected by the variation in the characteristics of the Hall elements 25u, 25v, 25w or the assembly accuracy of the motor 20.

セレクタ38は、判定部32からの判定結果信号Seに基づいて、第1ベース信号生成部34から出力された第1ベース信号Sb1と第2ベース信号生成部37から出力された第2ベース信号Sb2のいずれか一方を選択して出力する機能部である。 The selector 38 is a functional unit that selects and outputs either the first base signal Sb1 output from the first base signal generating unit 34 or the second base signal Sb2 output from the second base signal generating unit 37 based on the judgment result signal Se from the judgment unit 32.

具体的に、セレクタ38は、判定部32による判定結果信号Seが、モータ20が不安定回転状態であることを示す値である場合に、第2ベース信号Sb2を選択して出力し、判定部32による判定結果信号Seが、モータ20が安定回転状態であることを示す値である場合に、第1ベース信号Sb1を選択して出力する。 Specifically, the selector 38 selects and outputs the second base signal Sb2 when the judgment result signal Se by the judgment unit 32 is a value indicating that the motor 20 is in an unstable rotation state, and selects and outputs the first base signal Sb1 when the judgment result signal Se by the judgment unit 32 is a value indicating that the motor 20 is in a stable rotation state.

正弦波駆動部39は、トルク指令信号Stと、ベース信号としてのセレクタ38から出力された第1ベース信号Sb1または第2ベース信号Sb2とに基づいて、モータ駆動回路2を駆動させるための駆動信号Sdを生成する機能部である。 The sine wave drive unit 39 is a functional unit that generates a drive signal Sd for driving the motor drive circuit 2 based on the torque command signal St and the first base signal Sb1 or the second base signal Sb2 output from the selector 38 as a base signal.

具体的に、正弦波駆動部39は、トルク指令値取得部31から出力されたトルク指令値(トルク指令信号St)で指定されたトルクでモータ20が動作するように、セレクタ38から出力された第1ベース信号Sb1または第2ベース信号Sb2を用いて、パルス幅を調整した6種類のPWM信号を生成し、駆動信号Sdとして出力する。駆動信号Sdがモータ駆動回路2に入力されることにより、モータ駆動回路2は、モータ20を正弦波駆動する。 Specifically, the sine wave drive unit 39 generates six types of PWM signals with adjusted pulse widths using the first base signal Sb1 or the second base signal Sb2 output from the selector 38 so that the motor 20 operates at the torque specified by the torque command value (torque command signal St) output from the torque command value acquisition unit 31, and outputs the PWM signals as drive signals Sd. When the drive signal Sd is input to the motor drive circuit 2, the motor drive circuit 2 drives the motor 20 in a sine wave manner.

図5は、本実施の形態に係るモータ駆動装置1による、モータの回転速度が変化したときのモータの駆動方法を説明するための図である。 Figure 5 is a diagram for explaining the method of driving a motor when the rotation speed of the motor changes, using the motor drive device 1 according to this embodiment.

図5には、先に説明した図3の時刻t2以降における、モータ20の回転速度の時間的変化が参照符号301で表されている。 In FIG. 5, the change over time in the rotation speed of the motor 20 from time t2 onward in FIG. 3 described above is indicated by reference numeral 301.

図5に示すように、時刻t2以降においてモータ20の回転速度が安定し、モータ20が安定回転状態であったとする。このとき、判定部32が、モータ20が安定回転状態であることを示す判定結果信号Seを出力しているため、セレクタ38は、時刻t2において取得したモータ20の回転速度の測定値に基づいて生成された第1ベース信号Sb1を選択して出力している。正弦波駆動部39は、セレクタ38から出力されている第1ベース信号Sb1を用いて駆動信号Sdを生成し、モータ20を駆動している。 As shown in FIG. 5, assume that the rotation speed of the motor 20 stabilizes after time t2, and the motor 20 is in a stable rotation state. At this time, the judgment unit 32 outputs a judgment result signal Se indicating that the motor 20 is in a stable rotation state, so the selector 38 selects and outputs the first base signal Sb1 generated based on the measured value of the rotation speed of the motor 20 acquired at time t2. The sine wave driver 39 generates a drive signal Sd using the first base signal Sb1 output from the selector 38, and drives the motor 20.

その後、例えば、モータユニット100を搭載している複写機内において紙詰まり等のモータ20の負荷が変動する事象が発生し、図5における時刻t3から時刻t4までの期間においてモータ20の回転速度が大きく変動したとする。 After that, for example, an event occurs in a copier equipped with the motor unit 100, such as a paper jam, that causes a change in the load on the motor 20, and the rotation speed of the motor 20 changes significantly during the period from time t3 to time t4 in FIG. 5.

時刻t3から時刻t4までの期間では、回転速度の変動率が所定の範囲R(例えば、±3%)を超えるため、判定部32は、モータ20が不安定回転状態であると判定し、そのことを示す判定結果信号Seを出力する。セレクタ38は、モータ20が不安定回転状態であることを示す判定結果信号Seが判定部32から出力されたことに応じて、出力するベース信号を、第1ベース信号Sb1から、モータ20の実際の回転に応じた回転位置検出信号Hu,Hv,Hwに基づく第2ベース信号Sb2に切り替える。正弦波駆動部39は、セレクタ38から出力される第2ベース信号Sb2を用いて駆動信号Sdを生成し、モータ20を駆動する。 During the period from time t3 to time t4, the fluctuation rate of the rotation speed exceeds a predetermined range R (e.g., ±3%), so the judgment unit 32 judges that the motor 20 is in an unstable rotation state and outputs a judgment result signal Se indicating this. In response to the judgment result signal Se indicating that the motor 20 is in an unstable rotation state being output from the judgment unit 32, the selector 38 switches the base signal to be output from the first base signal Sb1 to a second base signal Sb2 based on the rotation position detection signals Hu, Hv, and Hw corresponding to the actual rotation of the motor 20. The sine wave drive unit 39 generates a drive signal Sd using the second base signal Sb2 output from the selector 38, and drives the motor 20.

その後、紙詰まり等が解消されて、モータ20の回転速度が安定し、時刻t5において、回転速度の変動率が所定の範囲R内にある状態が所定の期間T2経過したとする。このとき、判定部32は、判定結果信号Seを、モータ20が不安定回転状態であることを示す値からモータ20が安定回転状態であることを示す値に切り替える。 Then, the paper jam or the like is cleared, the rotation speed of the motor 20 stabilizes, and at time t5, the state in which the fluctuation rate of the rotation speed is within a predetermined range R has elapsed for a predetermined period T2. At this time, the determination unit 32 switches the determination result signal Se from a value indicating that the motor 20 is in an unstable rotation state to a value indicating that the motor 20 is in a stable rotation state.

回転速度取得部33は、判定結果信号Seがモータ20が不安定回転状態であることを示す値からモータ20が安定回転状態であることを示す値に切り替わったことに応じて、モータ20の回転速度の値を新たな一定値として取得する。これにより、第1ベース信号生成部34は、新たに取得された回転速度の値を用いて、第1ベース信号Sb1を生成する。 The rotation speed acquisition unit 33 acquires the value of the rotation speed of the motor 20 as a new constant value in response to the determination result signal Se switching from a value indicating that the motor 20 is in an unstable rotation state to a value indicating that the motor 20 is in a stable rotation state. As a result, the first base signal generation unit 34 generates the first base signal Sb1 using the newly acquired rotation speed value.

また、セレクタ38は、モータ20が安定回転状態であることを示す判定結果信号Seが出力されたことに応じて、選択するベース信号を、第2ベース信号Sb2から第1ベース信号Sb1に切り替えて出力する。これにより、時刻t5以降において、正弦波駆動部39は、再び、第1ベース信号Sb1を用いて駆動信号Sdを生成し、モータ20を駆動する。 In response to the output of the determination result signal Se indicating that the motor 20 is in a stable rotation state, the selector 38 switches the selected base signal from the second base signal Sb2 to the first base signal Sb1 and outputs it. As a result, from time t5 onwards, the sine wave drive unit 39 again generates the drive signal Sd using the first base signal Sb1 and drives the motor 20.

次に、モータ駆動装置1における処理の流れについて説明する。
図6は、本実施の形態に係るモータ駆動装置1による処理の流れを示すフローチャートである。
Next, the flow of processing in the motor drive device 1 will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing by the motor drive device 1 according to the present embodiment.

図6に示されるように、先ず、モータ20の駆動が行われていない状態において、モータ駆動装置1にトルク指令信号Stが入力されたとき、駆動信号生成回路3が、トルク指令信号Stを検知する(ステップS11)。駆動信号生成回路3は、トルク指令信号Stの検知に応じてモータ駆動を開始する。 As shown in FIG. 6, first, when the torque command signal St is input to the motor drive device 1 while the motor 20 is not being driven, the drive signal generation circuit 3 detects the torque command signal St (step S11). The drive signal generation circuit 3 starts motor drive in response to the detection of the torque command signal St.

先ず、駆動信号生成回路3は、モータ20の実際の回転に応じた回転位置検出信号(ホール信号)Hu,Hv,Hwに基づいて第2ベース信号Sb2を生成し、第2ベース信号Sb2を用いて、モータ20の駆動を開始する(ステップS12)。
具体的には、例えば、モータ20の起動時にはモータ20の動作が停止している状態から回転を始めるため、モータ20は安定回転状態ではない。そのため、判定部32は、モータ20が不安定回転状態であることを示す判定結果信号Seを出力する。セレクタ38は、その判定結果信号Seに応じて、第2ベース信号生成部37が回転位置検出信号Hu,Hv,Hwに基づいて生成した第2ベース信号Sb2を選択して出力する。そして、正弦波駆動部39が第2ベース信号Sb2とトルク指令信号Stとに基づいて駆動信号Sdを生成して出力することにより、モータ20が回転を始める。
First, the drive signal generating circuit 3 generates a second base signal Sb2 based on the rotational position detection signals (Hall signals) Hu, Hv, and Hw corresponding to the actual rotation of the motor 20, and starts driving the motor 20 using the second base signal Sb2 (step S12).
Specifically, for example, when the motor 20 is started, the motor 20 starts rotating from a stopped state, and therefore the motor 20 is not in a stable rotation state. Therefore, the determination unit 32 outputs a determination result signal Se indicating that the motor 20 is in an unstable rotation state. In response to the determination result signal Se, the selector 38 selects and outputs the second base signal Sb2 generated by the second base signal generation unit 37 based on the rotation position detection signals Hu, Hv, and Hw. Then, the sine wave drive unit 39 generates and outputs the drive signal Sd based on the second base signal Sb2 and the torque command signal St, and the motor 20 starts rotating.

次に、駆動信号生成回路3が、モータ20の回転が安定しているか否かを判定する(ステップS13)。具体的には、判定部32が、回転速度検出信号Srに基づいてモータの回転速度を計測し、上述した手法により、モータ20が安定回転状態であるか否かを定期的に判定する。 Next, the drive signal generating circuit 3 determines whether the rotation of the motor 20 is stable (step S13). Specifically, the determination unit 32 measures the rotation speed of the motor based on the rotation speed detection signal Sr, and periodically determines whether the motor 20 is in a stable rotation state using the method described above.

モータ20が不安定回転状態である場合(ステップS13:NO)、駆動信号生成回路3は、モータ20の実際の回転に応じた回転位置検出信号Hu,Hv,Hwに基づく第2ベース信号Sb2を用いたモータ駆動を継続する(ステップS12)。 If the motor 20 is in an unstable rotation state (step S13: NO), the drive signal generation circuit 3 continues to drive the motor using the second base signal Sb2 based on the rotation position detection signals Hu, Hv, and Hw corresponding to the actual rotation of the motor 20 (step S12).

一方、モータ20が安定回転状態である場合(ステップS13:YES)、駆動信号生成回路3は、安定回転状態にあるモータ20の回転速度の値を取得する(ステップS14)。例えば、判定部32から出力されている判定結果信号Seが、モータ20が不安定回転状態であることを示す値からモータ20が安定回転状態であることを示す値に切り替わったとき、回転速度取得部33が、上述の手法により、モータ20の回転速度の値を一定値として取得する。 On the other hand, if the motor 20 is in a stable rotation state (step S13: YES), the drive signal generation circuit 3 acquires the value of the rotation speed of the motor 20 in the stable rotation state (step S14). For example, when the judgment result signal Se output from the judgment unit 32 switches from a value indicating that the motor 20 is in an unstable rotation state to a value indicating that the motor 20 is in a stable rotation state, the rotation speed acquisition unit 33 acquires the value of the rotation speed of the motor 20 as a constant value using the above-mentioned method.

次に、駆動信号生成回路3は、ステップS14において取得した回転速度の値に基づく第1ベース信号Sb1を用いて、モータ20を駆動する(ステップS15)。具体的には、セレクタ38が、ステップS13において判定部32からモータ20が安定回転状態であることを示す判定結果信号Seが出力されたことに応じて、ステップS14で回転速度取得部33が取得した回転速度の値に基づく第1ベース信号Sb1を選択して出力する。そして、正弦波駆動部39が第1ベース信号Sb1とトルク指令信号Stとに基づいて駆動信号Sdを生成して出力することにより、モータ20が回転をする。 Next, the drive signal generating circuit 3 drives the motor 20 using the first base signal Sb1 based on the rotation speed value acquired in step S14 (step S15). Specifically, in response to the output of the judgment result signal Se from the judgment unit 32 in step S13 indicating that the motor 20 is in a stable rotation state, the selector 38 selects and outputs the first base signal Sb1 based on the rotation speed value acquired by the rotation speed acquisition unit 33 in step S14. Then, the sine wave drive unit 39 generates and outputs the drive signal Sd based on the first base signal Sb1 and the torque command signal St, causing the motor 20 to rotate.

次に、駆動信号生成回路3が、モータ20の安定回転状態が継続しているか否かを判定する(ステップS16)。モータ20が安定回転状態ではなく不安定状態である場合(ステップS16:NO)には、駆動信号生成回路3は、第1ベース信号Sb1を用いたモータ駆動から、第2ベース信号Sb2(ホール信号)を用いたモータ駆動に切り替える(ステップS12)。その後、駆動信号生成回路3は、上述したステップS13~ステップS16を再度実行する。 Then, the drive signal generating circuit 3 determines whether the motor 20 continues to rotate stably (step S16). If the motor 20 is not in a stable rotation state but in an unstable state (step S16: NO), the drive signal generating circuit 3 switches the motor drive from using the first base signal Sb1 to using the second base signal Sb2 (Hall signal) (step S12). After that, the drive signal generating circuit 3 executes the above-mentioned steps S13 to S16 again.

モータ20の安定回転状態が継続している場合(ステップS16:YES)には、駆動信号生成回路3が、トルク指令信号Stの入力が停止したか否かを検知する(ステップS17)。 If the motor 20 continues to rotate stably (step S16: YES), the drive signal generating circuit 3 detects whether the input of the torque command signal St has stopped (step S17).

トルク指令信号Stの入力が停止していない場合には(ステップS17:NO)、駆動信号生成回路3は、ステップS14で取得した回転速度に基づく第1ベース信号Sb1を用いたモータ駆動を継続する(ステップS15)。 If the input of the torque command signal St has not stopped (step S17: NO), the drive signal generating circuit 3 continues to drive the motor using the first base signal Sb1 based on the rotation speed obtained in step S14 (step S15).

一方、トルク指令信号Stの入力の停止が検知された場合には(ステップS17:YES)、駆動信号生成回路3が、モータ20のフリーラン停止処理を開始する(ステップS18)。すなわち、駆動信号生成回路3が、モータ20の全相をオフするように駆動信号Sdを生成する。これにより、モータ20がフリーラン停止する。なお、停止する際、ショートブレーキ等を行うようにしてもよい。 On the other hand, if the input of the torque command signal St is stopped (step S17: YES), the drive signal generating circuit 3 starts the free-run stop process for the motor 20 (step S18). That is, the drive signal generating circuit 3 generates the drive signal Sd to turn off all phases of the motor 20. This causes the motor 20 to free-run to a stop. When stopping, a short brake or the like may be performed.

モータ20の回転むらの特徴として、モータ20の組立精度やマグネットの着磁むらによるばらつきは、モータ20が1回転する毎に周期的に生じる回転むらとなる。また、ホール素子25の取り付け精度によるばらつきは、モータ20が1回転する間に周期的に生じる高調波成分の回転むらとなる。 The characteristics of the rotational irregularities of the motor 20 are that the variations due to the assembly accuracy of the motor 20 and the uneven magnetization of the magnets result in rotational irregularities that occur periodically every time the motor 20 rotates once. In addition, the variations due to the installation accuracy of the Hall element 25 result in rotational irregularities of harmonic components that occur periodically during one rotation of the motor 20.

これに対して、本実施の形態に係るモータ駆動装置1においては、モータ20が安定して回転している状態において、正弦波駆動部39が駆動信号Sd(PWM信号)を生成するために用いるベース信号は、モータ20が安定回転状態にあるときに取得したモータ20の回転速度に基づく第1ベース信号Sb1である。すなわち、第1ベース信号Sb1は、実際のモータ20の回転に応じてばらつきが発生するホール信号Hu,Hv,Hwに基づいて生成される信号ではなく、モータ20が取得した一定の回転速度で変動することなく回転していると仮定し、その回転速度の値から理論的に算出した信号である。したがって、第1ベース信号Sb1には、モータ20のマグネットの着磁むらによるばらつき、ホール素子25の取り付け精度によるばらつき等に起因した変動が生じない。 In contrast, in the motor drive device 1 according to the present embodiment, when the motor 20 is rotating stably, the base signal used by the sine wave drive unit 39 to generate the drive signal Sd (PWM signal) is the first base signal Sb1 based on the rotation speed of the motor 20 acquired when the motor 20 is in a stable rotation state. In other words, the first base signal Sb1 is not a signal generated based on the Hall signals Hu, Hv, and Hw, which vary depending on the actual rotation of the motor 20, but is a signal theoretically calculated from the value of the rotation speed, assuming that the motor 20 rotates at a constant rotation speed without fluctuation. Therefore, the first base signal Sb1 does not vary due to variations caused by uneven magnetization of the magnet of the motor 20, variations due to the installation accuracy of the Hall element 25, etc.

したがって、モータ20の安定回転時には、第1ベース信号Sb1に基づいて生成された駆動信号Sdによってモータ20を駆動するので、上記のような、モータ20の組立精度やマグネットの着磁むらや、ホール素子25の取り付け精度によるばらつきが要因となって生じる回転むらを抑制することができる。 Therefore, when the motor 20 is rotating stably, the motor 20 is driven by the drive signal Sd generated based on the first base signal Sb1, so that the rotational irregularities caused by the above-mentioned assembly accuracy of the motor 20, uneven magnetization of the magnet, and variations due to the installation accuracy of the Hall element 25 can be suppressed.

また、本実施の形態に係るモータ駆動装置1は、モータ20が安定回転状態にあるか否かを判定し、安定回転状態であるときのモータ20の回転速度を取得して、駆動信号Sdを生成するので、オープンループ方式のように上位装置から目標回転速度が指定されない場合のみならず、クローズドループ方式のように上位装置から指定される目標回転速度が変化する場合であっても、回転むらを抑制したモータ駆動が可能となる。 In addition, the motor drive device 1 according to this embodiment determines whether the motor 20 is in a stable rotation state, obtains the rotation speed of the motor 20 when it is in a stable rotation state, and generates the drive signal Sd. This makes it possible to drive the motor with reduced rotational irregularities not only when the target rotation speed is not specified by a higher-level device, as in the open-loop method, but also when the target rotation speed specified by the higher-level device changes, as in the closed-loop method.

ここで、クローズドループ方式とは、外部(例えば上位装置)からモータの目標の回転速度を指定する目標回転速度信号が入力される場合において、計測したモータの実回転速度と目標回転速度信号との誤差が小さくなるように駆動信号を生成し、生成した駆動信号に基づいてモータ駆動する方式を言う。 Here, the closed-loop method refers to a method in which, when a target rotation speed signal that specifies the target rotation speed of the motor is input from an external device (e.g., a higher-level device), a drive signal is generated so as to reduce the error between the measured actual rotation speed of the motor and the target rotation speed signal, and the motor is driven based on the generated drive signal.

また、本実施の形態に係るモータ駆動装置1は、モータ20の回転が安定していない状態からモータ20の回転が安定した状態になったことを検出した場合に、モータ20の回転速度の値を取得するので、回転むらを効果的に抑制することが可能となる。 In addition, the motor drive device 1 according to this embodiment acquires the value of the rotation speed of the motor 20 when it detects that the rotation of the motor 20 has become stable from an unstable state, thereby making it possible to effectively suppress rotation unevenness.

例えば、モータ20の回転速度が所定の範囲R内で変動している場合において、連続的にモータ20の回転速度を取得すると、取得した回転速度の値がばらつくため、それに基づいて生成される第1ベース信号Sb1にもばらつきが生じる。その結果、モータ20の回転むらを効果的に抑制できない可能性がある。 For example, when the rotation speed of the motor 20 fluctuates within a predetermined range R, if the rotation speed of the motor 20 is continuously acquired, the acquired rotation speed value will vary, and the first base signal Sb1 generated based on it will also vary. As a result, there is a possibility that the rotation unevenness of the motor 20 cannot be effectively suppressed.

これに対して、本実施の形態に係るモータ駆動装置1は、モータ20の回転が安定していない状態からモータ20の回転が安定した状態になったことを検出したことを契機としてモータ20の回転速度の値を取得し、その取得した値を例えば一定値として用いる。安定回転状態が継続している場合には、モータ駆動装置1は、取得した回転速度の値(一定値)を用いて、第1ベース信号Sb1を生成する。
これによれば、モータ20が安定回転状態ではあるが、モータ20の回転速度が所定の範囲R内で変動していた場合において、回転速度の微小な変動の影響を受けることなく、安定した第1ベース信号Sb1を生成することができるので、モータ20の回転むらを効果的に抑制することが可能となる。
In contrast, the motor drive device 1 according to the present embodiment acquires the value of the rotation speed of the motor 20 upon detecting that the rotation of the motor 20 has stabilized from an unstable state, and uses the acquired value as, for example, a constant value. If the stable rotation state continues, the motor drive device 1 generates the first base signal Sb1 using the acquired rotation speed value (constant value).
According to this, even if the motor 20 is in a stable rotation state but the rotation speed of the motor 20 fluctuates within a predetermined range R, a stable first base signal Sb1 can be generated without being affected by minute fluctuations in the rotation speed, making it possible to effectively suppress rotation unevenness of the motor 20.

また、モータ駆動装置1は、モータ20の回転が安定している場合に、取得したモータ20の回転速度に基づく第1ベース信号Sb1を用いてモータ20を駆動し、モータ20の回転が安定していない場合に、モータ20の実際の回転に応じた回転位置検出信号(ホール信号)Hu,Hv,Hwに基づく第2ベース信号Sb2を用いてモータ20を駆動する。 When the rotation of the motor 20 is stable, the motor drive device 1 drives the motor 20 using a first base signal Sb1 based on the acquired rotation speed of the motor 20, and when the rotation of the motor 20 is unstable, the motor drive device 1 drives the motor 20 using a second base signal Sb2 based on the rotation position detection signals (Hall signals) Hu, Hv, and Hw corresponding to the actual rotation of the motor 20.

これによれば、モータ20の起動時や負荷が変動したとき等のモータ20の回転が安定していない状況において、モータ20の負荷に応じた適切なトルクでモータ20を回転させることができ、且つ、モータ20の回転が安定している状況では、モータ20の回転むらを抑制することができる。すなわち、負荷に応じた適切なモータ駆動と回転むらの抑制を両立することが可能となる。 This allows the motor 20 to rotate with an appropriate torque according to the load of the motor 20 in situations where the rotation of the motor 20 is unstable, such as when the motor 20 is started or when the load fluctuates, and also allows the rotation unevenness of the motor 20 to be suppressed in situations where the rotation of the motor 20 is stable. In other words, it is possible to achieve both appropriate motor driving according to the load and suppression of rotation unevenness.

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
<<Extension of the embodiment>>
The invention made by the inventor has been specifically described above based on an embodiment, but it goes without saying that the invention is not limited thereto and can be modified in various ways without departing from the spirit of the invention.

例えば、上記実施の形態において、駆動信号生成回路3は、上述に示されるような回路構成に限定されない。駆動信号生成回路3は、本発明の目的にあうように構成された、様々な回路構成を適用することができる。 For example, in the above embodiment, the drive signal generation circuit 3 is not limited to the circuit configuration shown above. The drive signal generation circuit 3 can be configured in a variety of circuit configurations that are suited to the purpose of the present invention.

上述のフローチャートは具体例であって、このフローチャートに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されていてもよいし、処理が並列化されていてもよい。 The above-mentioned flowchart is a specific example, and the present invention is not limited to this flowchart. For example, other processes may be inserted between each step, or the processes may be parallelized.

上述の実施の形態のモータ駆動装置により駆動されるモータの相数は、3相に限られない。また、ホール素子の数は、3個に限られない。 The number of phases of the motor driven by the motor drive device of the above embodiment is not limited to three. Also, the number of Hall elements is not limited to three.

モータの回転位置および回転速度の検出方法は特に限定されない。例えば、ホール素子やFGパタンを用いず、その他の回転位置検出装置を用いて回転位置を検出してもよいし、その他の回転速度検出装置や、モータ電流やモータの逆起電力等に基づく演算によって回転速度を検出してもよい。 The method of detecting the rotational position and rotational speed of the motor is not particularly limited. For example, instead of using a Hall element or FG pattern, the rotational position may be detected using another rotational position detection device, and the rotational speed may be detected by another rotational speed detection device or by calculation based on the motor current, the back electromotive force of the motor, etc.

モータの駆動方式は、正弦波駆動方式に限定されない。例えば、台形波、あるいは、正弦波に特殊な変調をかけた駆動方式に適用することもできる。 The motor drive method is not limited to the sine wave drive method. For example, it can be applied to a trapezoidal wave or a drive method that applies special modulation to a sine wave.

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウェア回路を用いて行われるようにしてもよい。すなわち、モータ駆動装置1の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウエアによる処理により実現されるように構成されていてもよい。 A part or all of the processing in the above-described embodiment may be performed by software or by using hardware circuits. In other words, each component of the motor drive device 1 may be configured so that at least a part of it is realized by software processing rather than hardware processing.

1…モータ駆動装置、2…モータ駆動回路、2a…インバータ回路、2b…プリドライブ回路、3…駆動信号生成回路、20…モータ、25u,25v,25w…ホール素子、26…回転速度検出装置、30…信号生成部、31…トルク指令値取得部、32…判定部、33…回転速度取得部、34…第1ベース信号生成部、36…回転位置検出部、37…第2ベース信号生成部、38…セレクタ、39…正弦波駆動部、100…モータユニット、Hu,Hv,Hw…回転位置検出信号(ホール信号)、Sb1…第1ベース信号、Sb2…第2ベース信号、Sd…駆動信号、Se…判定結果信号、Sr…回転速度検出信号、St…トルク指令信号。
1...motor drive device, 2...motor drive circuit, 2a...inverter circuit, 2b...pre-drive circuit, 3...drive signal generation circuit, 20...motor, 25u, 25v, 25w...hall elements, 26...rotational speed detection device, 30...signal generation unit, 31...torque command value acquisition unit, 32...judgment unit, 33...rotational speed acquisition unit, 34...first base signal generation unit, 36...rotational position detection unit, 37...second base signal generation unit, 38...selector, 39...sine wave drive unit, 100...motor unit, Hu, Hv, Hw...rotational position detection signal (hall signal), Sb1...first base signal, Sb2...second base signal, Sd...drive signal, Se...judgment result signal, Sr...rotational speed detection signal, St...torque command signal.

Claims (6)

モータのトルクを指示するトルク指令信号と前記モータの回転に応じて生成される信号とに基づいて、前記モータを駆動させるための駆動信号を出力する駆動信号生成回路と、
前記駆動信号生成回路から出力された前記駆動信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動回路とを備え、
前記駆動信号生成回路は、
前記モータの回転が安定しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記モータの回転速度の値を計測し、計測した前記回転速度の値を一定値として取得する回転速度取得部と、
前記回転速度取得部で取得した前記一定値に基づいて、前記モータの理論上の回転位置に対応する第1ベース信号を生成する第1ベース信号生成部と、
前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記第1ベース信号と前記トルク指令信号とに基づいて、前記駆動信号を生成する信号生成部と、を有する
モータ駆動装置。
a drive signal generating circuit that outputs a drive signal for driving the motor based on a torque command signal that indicates a torque of the motor and a signal that is generated in response to the rotation of the motor;
a motor drive circuit that drives the motor based on the drive signal output from the drive signal generation circuit;
The drive signal generating circuit includes:
a determination unit that determines whether the rotation of the motor is stable;
a rotation speed acquisition unit that measures a value of a rotation speed of the motor when the determination unit determines that the rotation of the motor is stable, and acquires the measured value of the rotation speed as a constant value ;
a first base signal generating unit that generates a first base signal corresponding to a theoretical rotational position of the motor based on the constant value acquired by the rotation speed acquiring unit;
a signal generating unit configured to generate the drive signal based on the first base signal and the torque command signal when the determining unit determines that rotation of the motor is stable.
請求項1に記載のモータ駆動装置において、
前記判定部は、所定の期間毎に、前記回転速度を計測し、前記回転速度の計測値に基づいて前記モータの回転が安定しているか否かを判定するとともに、前記モータの回転が安定している状態であることを示す値、または前記モータの回転が安定していない状態であることを示す値を示す判定結果信号を出力し、
前記回転速度取得部は、前記判定結果信号が前記モータの回転が安定していない状態であることを示す値から前記モータの回転が安定している状態であることを示す値に切り替わったことに応じて、記回転速度の値を計測し、計測した前記回転速度の値を前記一定値として取得する
モータ駆動装置。
2. The motor drive device according to claim 1,
the determination unit measures the rotation speed at predetermined intervals, determines whether or not rotation of the motor is stable based on the measured value of the rotation speed, and outputs a determination result signal indicating a value indicating that rotation of the motor is stable or a value indicating that rotation of the motor is unstable;
The motor drive device, wherein the rotation speed acquisition unit measures the value of the rotation speed in response to the determination result signal switching from a value indicating that the rotation of the motor is unstable to a value indicating that the rotation of the motor is stable , and acquires the measured value of the rotation speed as the constant value .
請求項1または2に記載のモータ駆動装置において、
前記判定部は、所定の期間における前記回転速度の変動が所定の範囲内である場合に、前記モータの回転が安定していると判定する
モータ駆動装置。
3. The motor drive device according to claim 1,
The motor drive device, wherein the determination unit determines that rotation of the motor is stable when a fluctuation in the rotation speed over a predetermined period of time is within a predetermined range.
請求項1乃至3の何れか一項に記載のモータ駆動装置において、
前記駆動信号生成回路は、
前記モータの回転に応じて生成される回転位置検出信号に基づいて、前記モータの回転位置に対応する第2ベース信号を生成する第2ベース信号生成部を更に有し、
前記信号生成部は、前記判定部が前記モータの回転が安定していないと判定した場合に、前記第2ベース信号と前記トルク指令信号とに基づいて、前記駆動信号を生成する
モータ駆動装置。
4. The motor drive device according to claim 1,
The drive signal generating circuit includes:
a second base signal generating unit configured to generate a second base signal corresponding to a rotational position of the motor based on a rotational position detection signal generated in response to rotation of the motor,
The signal generating unit generates the drive signal based on the second base signal and the torque command signal when the determining unit determines that rotation of the motor is not stable.
請求項4に記載のモータ駆動装置において、
前記信号生成部は、
前記判定部が前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記第1ベース信号を選択して出力し、前記判定部が前記モータの回転が安定していないと判定した場合に、前記第2ベース信号を選択して出力するセレクタと、
前記セレクタから出力された前記第1ベース信号または前記第2ベース信号と前記トルク指令信号とに基づいて、前記モータを正弦波駆動するための信号を生成し、前記駆動信号として出力する正弦波駆動部とを含む
モータ駆動装置。
5. The motor drive device according to claim 4,
The signal generating unit
a selector that selects and outputs the first base signal when the determination unit determines that the rotation of the motor is stable, and selects and outputs the second base signal when the determination unit determines that the rotation of the motor is unstable;
a sine wave driving unit that generates a signal for sinusoidally driving the motor based on the first base signal or the second base signal output from the selector and the torque command signal, and outputs the signal as the drive signal.
モータの回転が安定しているか否かを判定する第1ステップと、
前記第1ステップにおいて前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記モータの回転速度の値を計測し、計測した前記回転速度の値を一定値として取得する第2ステップと、
前記第2ステップにおいて取得した前記一定値に基づいて、前記モータの理論上の回転位置に対応する第1ベース信号を生成する第3ステップと、
前記第2ステップにおいて前記モータの回転が安定していると判定した場合に、前記第3ステップで生成した前記第1ベース信号と前記モータのトルクを指示するトルク指令信号とに基づいて、前記モータを駆動させるための駆動信号を生成する第4ステップと、を含む
モータ駆動方法。
A first step of determining whether or not the rotation of the motor is stable;
a second step of measuring a rotation speed of the motor when it is determined in the first step that the rotation of the motor is stable, and acquiring the measured rotation speed value as a constant value ;
a third step of generating a first base signal corresponding to a theoretical rotational position of the motor based on the constant value obtained in the second step;
a fourth step of generating a drive signal for driving the motor based on the first base signal generated in the third step and a torque command signal that indicates a torque of the motor when it is determined in the second step that the rotation of the motor is stable.
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