JP2019140724A - Motor control device and control method for motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モーター制御装置およびモーター制御装置の制御方法に関する。より特定的には、本発明は、センサーレス方式のモーターを制御するモーター制御装置およびモーター制御装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device and a control method for the motor control device. More specifically, the present invention relates to a motor control device for controlling a sensorless motor and a control method for the motor control device.
電子写真式の画像形成装置には、スキャナー機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンターとしての機能、データ通信機能、およびサーバー機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどがある。 The electrophotographic image forming apparatus includes a scanner function, a facsimile function, a copying function, a function as a printer, a data communication function, and a server function, an MFP (Multi Function Peripheral), a facsimile apparatus, a copying machine, a printer, and the like. is there.
画像形成装置は一般に、感光体上に形成した静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成し、このトナー像を用紙へ転写した後、定着器によってトナー像を用紙に定着させることにより、用紙に画像を形成する。また、画像形成装置の中には、感光体の表面の静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成し、一次転写ローラーを用いてトナー像を中間転写ベルトに転写し、二次転写ローラーを用いて中間転写ベルト上のトナー像を用紙へ二次転写するものも存在する。 In general, an image forming apparatus develops an electrostatic latent image formed on a photoreceptor by a developing device to form a toner image, transfers the toner image to a sheet, and then fixes the toner image on the sheet by a fixing device. Thus, an image is formed on the paper. In addition, in the image forming apparatus, the electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor is developed by a developing device to form a toner image, and the toner image is transferred to an intermediate transfer belt using a primary transfer roller. There is also a type in which a toner image on an intermediate transfer belt is secondarily transferred to a sheet using a transfer roller.
画像形成装置は、感光体、現像装置、中間転写ベルト、定着装置などの主な駆動源として、ＤＣ（直流）ブラシレスモーターなどのモーターを備えている。モーターの回転不良に起因する異常が画像形成装置に発生した場合には、サービスマンは、画像形成装置の異常の原因を特定し、その修理を行う。しかし、モーターの回転不良の原因は、コネクタ抜けや断線など多岐にわたるため、サービスマンが修理に要する時間が長引き、サービスコストが上昇する傾向にある。また、サービスマンが修理する間、ユーザーは画像形成装置を使用することができない。 The image forming apparatus includes a motor such as a DC (direct current) brushless motor as a main driving source for a photoreceptor, a developing device, an intermediate transfer belt, a fixing device, and the like. When an abnormality caused by the rotation failure of the motor occurs in the image forming apparatus, the service person identifies the cause of the abnormality of the image forming apparatus and repairs it. However, there are various causes of motor rotation failure, such as connector disconnection and disconnection, so that the time required for repair by service personnel is prolonged and service costs tend to increase. Further, the user cannot use the image forming apparatus while the service person repairs.
特に、画像形成装置には近年、コストダウンや小型化を目的として、センサーレス方式のモーターが採用されるケースが増えている。センサーレス方式のモーターにはローターの磁極位置を検出するホールセンサーが不要である。センサーレス方式のモーターを制御する制御回路は、画像形成装置のメイン基板上に実装され、モーターは３相コイルのみを含んでいる。このため、センサーレス方式のモーターに、コネクタ抜けや断線を検出するためのセンサーを付加すると、配線コストが増加し、装置が大型化する。 Particularly, in recent years, sensorless motors are increasingly used in image forming apparatuses for the purpose of cost reduction and miniaturization. A sensorless motor does not require a Hall sensor that detects the magnetic pole position of the rotor. A control circuit for controlling the sensorless motor is mounted on the main substrate of the image forming apparatus, and the motor includes only a three-phase coil. For this reason, if a sensor for detecting a connector disconnection or disconnection is added to a sensorless motor, the wiring cost increases and the apparatus becomes larger.
モーターにおけるコネクタ抜けや断線などの異常を検出する従来の技術として、モーターのコイルに通電し、電流が流れるか否かにより異常を検出する方法がある。しかし、モーターが３相モーターである場合には、通電パターンによっては異常が無くても電流が流れない相のコイルが存在するため、異常を検出することができない。 As a conventional technique for detecting an abnormality such as a connector disconnection or disconnection in a motor, there is a method of detecting an abnormality depending on whether or not a current flows by energizing a motor coil. However, when the motor is a three-phase motor, an abnormality cannot be detected because there is a coil in a phase in which no current flows even if there is no abnormality depending on the energization pattern.
そこで、下記特許文献１には、３つの相のコイルがいずれも正常であれば３つの相のコイル全てに電流が流れるタイミングで、異常を検出する技術が開示されている。下記特許文献１には、ＰＷＭ方式のインバーター回路により３相モーターを駆動制御し、３相モーターが発生させる回転駆動力により洗濯運転を行う洗濯機が開示されている。この洗濯機は、３相モーターの相電流を個別に検出する電流検出手段と、３相モーターの各相巻線の断線を判定する断線判定手段とを備え、断線判定手段は、３相モーターの各相間の線間電圧が基準値以上であるタイミングにおいて、電流検出手段による各相の検出電流値がしきい値以下の状態が、所定時間継続した場合に断線と判定する。
Therefore,
モーターの異常を検出する従来の技術は、下記特許文献２および３にも開示されている。下記特許文献２には、コイルの中性点から流れる電流を検出して出力された電圧値と、各相の端子電圧の分圧値とを比較し、欠相（断線）と判定した場合にモーターを停止する技術が開示されている。 Conventional techniques for detecting motor abnormality are also disclosed in Patent Documents 2 and 3 below. In Patent Document 2 below, the voltage value output by detecting the current flowing from the neutral point of the coil is compared with the divided voltage value of the terminal voltage of each phase. A technique for stopping the motor is disclosed.
下記特許文献３には、検出した電動機の電流値の回転周期以上の所定時間における最大値と電流基準値とを比較し電流異常を判定する電流異常判定手段と、推定した回転数の所定時間における平均値と回転数基準値とを比較し電動機の回転数異常を判定する回転数異常判定手段と、電流異常判定手段と回転数異常判定手段の少なくとも１つにて異常と判定した時に電動機の回転異常を判定する回転異常判定手段とを備えた電動機制御装置が開示されている。 In Patent Document 3 below, current abnormality determination means for comparing a maximum value in a predetermined time equal to or greater than the rotation period of the detected current value of the electric motor with a current reference value to determine current abnormality, and an estimated rotational speed at a predetermined time Rotation of the motor when it is determined that there is an abnormality in at least one of the rotation speed abnormality determination means for comparing the average value and the rotation speed reference value to determine the rotation speed abnormality of the motor, and the current abnormality determination means and the rotation speed abnormality determination means. An electric motor control device including a rotation abnormality determination unit that determines abnormality is disclosed.
しかしながら、従来の技術には利便性が低いという課題があった。 However, the conventional technique has a problem of low convenience.
モーターの起動前に異常検出のために３相のコイルに通電を行うと、モーターのローターが回転する。特にセンサーレス方式のモーターにおいて、初期磁極位置を検出した後に異常検出のための通電が行われると、通電時のローターの回転によりローターの初期磁極位置がずれ、モーターの起動に失敗するおそれがある。また、ローターの初期磁極位置のずれを防ぐために、通電の後で初期磁極位置の検出を再度行う方法も考えられるが、この方法ではモーターの起動時間が増加する。 If power is supplied to the three-phase coil to detect an abnormality before the motor is started, the rotor of the motor rotates. Especially in sensorless motors, if power is supplied to detect an abnormality after detecting the initial magnetic pole position, the initial magnetic pole position of the rotor may be shifted due to the rotation of the rotor during power supply, and the motor may fail to start. . In order to prevent the deviation of the initial magnetic pole position of the rotor, a method of re-detecting the initial magnetic pole position after energization is conceivable. However, this method increases the startup time of the motor.
また、モーターの起動時間のさらなる短縮のために、モーターが停止した時に初期磁極位置を検出し、モーターの次の起動前には初期磁極位置の検出を行わずに停止時に検出した初期磁極位置を用いる制御が存在している。しかし、この制御が行われる場合にも、通電時のローターの回転によりローターの初期磁極位置がずれ、モーターの起動に失敗するおそれや、モーターの起動時間が増加するおそれがある。 In order to further shorten the motor start time, the initial magnetic pole position is detected when the motor stops, and the initial magnetic pole position detected at the time of stop is not detected before the next start of the motor. There is a control to use. However, even when this control is performed, there is a possibility that the initial magnetic pole position of the rotor is shifted due to the rotation of the rotor during energization, so that the motor start-up may fail, or the motor start-up time may increase.
上記課題は、画像形成装置に限らず、センサーレス方式のモーターを制御するモーター制御装置に共通する問題である。 The above problem is not limited to image forming apparatuses, but is a problem common to motor control apparatuses that control sensorless motors.
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、利便性を向上することのできるモーター制御装置およびモーター制御装置の制御方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device and a motor control device control method capable of improving convenience.
本発明の一の局面に従うモーター制御装置は、３相のコイルと、３相のコイルを流れる電流の磁界により回転するローターとを含むセンサーレス方式のモーターを制御するモーター制御装置であって、３相のコイルの各々に電圧を印加するスイッチング回路と、３相のコイルのうち少なくとも２相のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、スイッチング回路を制御する制御手段とを備え、制御手段は、モーターの起動前に複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイルに印加し、複数の通電パターンを流すために必要な電圧の各々は、３相のコイルの各々に印加する電圧値の組合せであり、複数の通電パターンは、３相のコイルのうち第１の相のコイルが正常である場合に第１の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第１の通電パターンと、３相のコイルのうち第１の相とは異なる第２の相のコイルが正常である場合に第２の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第２の通電パターンと、３相のコイルのうち第１および第２の相とは異なる第３の相のコイルが正常である場合に第３のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第３の通電パターンとを含み、複数の通電パターンは、複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイルに印加した場合にローターを回転させない通電パターンの組合せよりなり、制御手段にて複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイルに印加した場合に電流検出手段にて検出した電流に基づいて、３相のコイルの各々とスイッチング回路との間のオープン状態、またはスイッチング回路の異常の有無を判断する異常判断手段をさらに備える。 A motor control device according to one aspect of the present invention is a motor control device that controls a sensorless motor including a three-phase coil and a rotor that rotates by a magnetic field of a current flowing through the three-phase coil. A switching circuit for applying a voltage to each of the phase coils, a current detection means for detecting a current flowing in at least two of the three-phase coils, and a control means for controlling the switching circuit. The voltage required to flow a plurality of energization patterns before starting the motor is sequentially applied to the three-phase coil, and each of the voltages required to flow the plurality of energization patterns is applied to each of the three-phase coils. A combination of voltage values to be applied, and a plurality of energization patterns are absolute values of the current flowing through the first phase coil when the first phase coil is normal among the three phase coils. Is larger than the detection error, and the current value that flows through the second phase coil when the second phase coil different from the first phase among the three phase coils is normal. The second coil when the absolute value of the third coil is larger than the detection error, and the third coil when the third phase coil different from the first and second phases among the three phase coils is normal. Including a third energization pattern in which the absolute value of the current value flowing through the coil is greater than the detection error, and the plurality of energization patterns sequentially apply voltages necessary for flowing the plurality of energization patterns to the three-phase coils. The current detected by the current detecting means when the voltage required for flowing a plurality of energized patterns by the control means is sequentially applied to the three-phase coil. Based on the three-phase Further comprising abnormality determination means for determining presence of an abnormality in the open state or the switching circuits, between each switching circuit Le.
上記モーター制御装置において好ましくは、複数の通電パターンの各々を流すために必要な電圧を３相のコイルに印加した場合にローターに発生するトルクの合計は、ローターを回転させるために必要な負荷トルクよりも小さい。 Preferably, in the motor control device, the total torque generated in the rotor when a voltage necessary for flowing each of the plurality of energization patterns is applied to the three-phase coil is a load torque required for rotating the rotor. Smaller than.
上記モーター制御装置において好ましくは、制御手段にて第１の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合において、第１の相のコイルに流れる電流値が検出誤差よりも小さいときは、異常判断手段は、第１の相のコイルと、第１の相のコイルに電圧を印加するスイッチング回路の部分との間がオープン状態である、または第１の相のコイルに電圧を印加するスイッチング回路の部分が異常であると判断する。 Preferably, in the motor control device, when a voltage necessary for flowing the first energization pattern is applied by the control means, if the current value flowing through the first phase coil is smaller than the detection error, an abnormality is detected. The determining means is an open state between the first phase coil and the portion of the switching circuit that applies the voltage to the first phase coil, or the switching circuit that applies the voltage to the first phase coil. Is determined to be abnormal.
上記モーター制御装置において好ましくは、複数の通電パターンの各々は、モーターを駆動する際に使用する電気角を有する。 Preferably in the motor control device, each of the plurality of energization patterns has an electrical angle used when driving the motor.
上記モーター制御装置において好ましくは、複数の通電パターンのうち制御手段にて１回目に電圧を印加する通電パターンの電気角と、複数の通電パターンのうち制御手段にて２回目に電圧を印加する通電パターンの電気角とは１８０度異なる。 Preferably, in the motor control device, an electrical angle of an energization pattern in which a voltage is first applied by a control unit among a plurality of energization patterns, and an energization in which a voltage is applied second by a control unit among the plurality of energization patterns. It differs from the electrical angle of the pattern by 180 degrees.
上記モーター制御装置において好ましくは、複数の通電パターンは３つ以上であり、複数の通電パターンの各々の電気角は等間隔である。 In the motor control device, preferably, there are three or more energization patterns, and the electrical angles of the plurality of energization patterns are equally spaced.
上記モーター制御装置において好ましくは、制御手段にて複数の通電パターンのうち少なくとも１つの通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合に電流検出手段にて検出した電流に基づいて、ローターの磁極位置を検出する磁極位置検出手段をさらに備える。 Preferably, in the motor control device, the magnetic poles of the rotor are controlled based on the current detected by the current detection means when the control means applies a voltage necessary for flowing at least one of the plurality of conduction patterns. Magnetic pole position detection means for detecting the position is further provided.
上記モーター制御装置において好ましくは、制御手段は、複数の通電パターンとは異なる磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイルにさらに印加し、磁極位置検出用の通電パターンは、磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイルに印加した場合にローターを回転させないものであり、磁極位置検出手段は、制御手段にて磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイルに印加した場合に電流検出手段にて検出した電流にさらに基づいて、ローターの磁極位置を検出する。 Preferably, in the motor control device, the control unit further applies a voltage necessary for flowing a magnetic pole position detection energization pattern different from the plurality of energization patterns to the three-phase coil, and the magnetic pole position detection energization pattern. Is a device that does not rotate the rotor when a voltage necessary for flowing the energization pattern for detecting the magnetic pole position is applied to the three-phase coil, and the magnetic pole position detecting means is energized for detecting the magnetic pole position by the control means. The magnetic pole position of the rotor is detected based on the current detected by the current detection means when a voltage necessary for flowing the pattern is applied to the three-phase coil.
上記モーター制御装置において好ましくは、モーター制御装置とモーターとの間を電気的に接続するワイヤーハーネスのコネクタが接続される少なくとも４つの装置側端子であって、直線状に配列した少なくとも４つの装置側端子を含む接続部をさらに備え、少なくとも４つの装置側端子のうち一方の端部に配置された第１の端子は、第１、第２、および第３の相のコイルのうち１つのコイルと電気的に接続される端子であり、少なくとも４つの装置側端子のうち他方の端部に配置された第２の端子は、第１、第２、および第３のコイルのうち１つのコイルであって、第１の端子と電気的に接続されたコイルとは異なるコイルと電気的に接続される端子である。 Preferably, in the motor control device, at least four device-side terminals to which connectors of a wire harness that electrically connect the motor control device and the motor are connected, and are arranged in a straight line. A first terminal disposed at one end of at least four device-side terminals; and one coil of the first, second, and third phase coils; The second terminal disposed at the other end of the at least four device-side terminals is one of the first, second, and third coils. Thus, the coil is electrically connected to a coil different from the coil electrically connected to the first terminal.
上記モーター制御装置において好ましくは、異常判断手段は、制御手段にて第１の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイルに印加した場合において、第１、第２、および第３の相のコイルに流れる電流値のうち１つのコイルに流れる電流値が検出誤差よりも小さいとき、コネクタの半差し、ワイヤーハーネスの断線、またはスイッチング回路の故障と判断する第１の異常判断手段と、制御手段にて第１の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイルに印加した場合において、第１、第２、および第３の相のコイルに流れる全ての電流値が検出誤差よりも小さいとき、コネクタの抜け、またはスイッチング回路内のヒューズの切れであると判断する第２の異常判断手段とを含む。 Preferably, in the above motor control device, the abnormality determining means applies the first, second, and third voltages when the control means applies a voltage necessary for flowing the first energization pattern to the three-phase coil. A first abnormality determining means for determining a half-insertion of a connector, a disconnection of a wire harness, or a failure of a switching circuit when a current value flowing through one coil among current values flowing through a phase coil is smaller than a detection error; When the voltage necessary for flowing the first energization pattern is applied to the three-phase coil by the control means, all current values flowing through the first, second, and third phase coils are detected from detection errors. And the second abnormality determining means for determining that the connector is disconnected or the fuse in the switching circuit is blown.
上記モーター制御装置において好ましくは、制御手段にて複数の通電パターンのうち少なくともいずれか１つの通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合に電流検出手段にて検出した電流に基づいて、３相のコイルの各々の抵抗値を測定する抵抗値測定手段をさらに備える。 In the motor control device, preferably, the control means applies 3 based on the current detected by the current detection means when a voltage necessary for flowing at least one of the plurality of energization patterns is applied. Resistance value measuring means for measuring the resistance value of each of the phase coils is further provided.
上記モーター制御装置において好ましくは、検出誤差は、電流検出手段の検出誤差、モーターに電力を供給する駆動電源回路の電圧値、およびスイッチング回路と３相のコイルの各々との間の抵抗値のばらつきのうち少なくとも１つを考慮して決定される。 In the motor control device, preferably, the detection error includes a detection error of the current detection means, a voltage value of a driving power supply circuit that supplies power to the motor, and a variation in resistance value between each of the switching circuit and the three-phase coils. Is determined in consideration of at least one of them.
本発明の他の局面に従うモーター制御装置の制御方法は、３相のコイルと、３相のコイルを流れる電流の磁界により回転するローターとを含むセンサーレス方式のモーターを制御し、３相のコイルの各々に電圧を印加するスイッチング回路と、３相のコイルのうち少なくとも２相のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段とを備えたモーター制御装置の制御方法であって、制御方法は、スイッチング回路を制御する制御ステップを備え、制御ステップにおいて、モーターの起動前に複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイルに印加し、複数の通電パターンを流すために必要な電圧の各々は、３相のコイルの各々に印加する電圧値の組合せであり、複数の通電パターンは、３相のコイルのうち第１の相のコイルが正常である場合に第１の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第１の通電パターンと、３相のコイルのうち第１の相とは異なる第２の相のコイルが正常である場合に第２の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第２の通電パターンと、３相のコイルのうち第１および第２の相とは異なる第３の相のコイルが正常である場合に第３のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第３の通電パターンとを含み、複数の通電パターンは、複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイルに印加した場合にローターを回転させない通電パターンの組合せよりなり、制御ステップにて複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイルに印加した場合に電流検出手段にて検出した電流に基づいて、３相のコイルの各々とスイッチング回路との間のオープン状態、またはスイッチング回路の異常の有無を判断する異常判断ステップをさらに備える。 A control method of a motor control device according to another aspect of the present invention controls a sensorless motor including a three-phase coil and a rotor that rotates by a magnetic field of a current flowing through the three-phase coil, and controls the three-phase coil. A control method for a motor control device comprising a switching circuit for applying a voltage to each of the first and second current detection means for detecting a current flowing in at least two of the three-phase coils. A control step for controlling the circuit is provided. In the control step, a voltage necessary for flowing a plurality of energization patterns is sequentially applied to the three-phase coil before starting the motor, and a plurality of energization patterns are required to flow. Each of the voltages is a combination of voltage values applied to each of the three-phase coils, and the plurality of energization patterns are positive for the first phase coil among the three-phase coils. The first current pattern in which the absolute value of the current value flowing through the first phase coil is greater than the detection error, and the second phase different from the first phase among the three-phase coils. The second energization pattern in which the absolute value of the current value flowing through the second phase coil when the coil is normal is larger than the detection error, and the first and second phases of the three phase coils are A third energization pattern in which an absolute value of a current value flowing through the third coil is larger than a detection error when different third phase coils are normal, and the plurality of energization patterns include a plurality of energization patterns. It consists of a combination of energization patterns that do not rotate the rotor when the voltage necessary for flowing the pattern is applied to the three-phase coil in order, and the voltage necessary for flowing a plurality of energization patterns in the control step is Applied to phase coil Based on the detected current by the current detecting means if, further comprising an open state or abnormality determining step of determining the presence or absence of an abnormality of the switching circuits, between each switching circuit of three-phase coil.
本発明によれば、利便性を向上することのできるモーター制御装置およびモーター制御装置の制御方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the motor control apparatus and motor control apparatus which can improve the convenience can be provided.
以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
以下の実施の形態では、モーター制御装置が画像形成装置に搭載される場合について説明する。画像形成装置としては、たとえばＭＦＰ、プリンター、複写機、またはファクシミリなどが挙げられる。また記録材判別装置は、画像形成装置以外の機器に搭載されてもよい。 In the following embodiments, a case where a motor control device is mounted on an image forming apparatus will be described. Examples of the image forming apparatus include an MFP, a printer, a copier, and a facsimile. Further, the recording material determination device may be mounted on a device other than the image forming apparatus.
［画像形成装置の構成］ [Configuration of Image Forming Apparatus]
図１は、本発明の一実施の形態における画像形成装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１を参照して、本実施の形態における画像形成装置は、装置メイン基板１（モーター制御装置の一例）と、モーター４と、ワイヤーハーネス５と、操作パネル６とを備えている。装置メイン基板１は、センサーレス方式のモーター４を制御するモーター制御装置である。ワイヤーハーネス５は、装置メイン基板１とモーター４との間を電気的に接続している。モーター４は、センサーレス方式のモーターであり、たとえばＤＣブラシレスモーターよりなっている。モーター４は、画像形成装置内の各種ローラーや各種ベルトなどの負荷を駆動する役割を果たす。操作パネル６は、異常検出の結果などの各種情報を表示し、異常検出動作の実行指示などの各種操作を受け付ける。
Referring to FIG. 1, the image forming apparatus according to the present embodiment includes an apparatus main board 1 (an example of a motor control apparatus), a
装置メイン基板１は、上位制御部１０と、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０と、駆動回路３０とを含んでいる。
The apparatus
上位制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３とを含んでいる。ＣＰＵ１１は、制御プログラムに従って画像形成装置全体を制御する。ＲＯＭ１２は、制御プログラムなどの各種データを記憶する。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１のメインメモリである。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が制御プログラムを実行するときに必要なデータや画像データを一時的に記憶する。
The
ＡＳＩＣ２０は、上位制御部１０との間で通信を行い、上位制御部１０の制御の下で動作を行う。ＡＳＩＣ２０は、モーター制御部２１（制御手段、異常判断手段、磁極位置検出手段、および抵抗値測定手段の一例）と、電流検出部２２（電流検出手段の一例）とを含んでいる。モーター制御部２１は、駆動回路３０に制御信号を出力することにより、駆動回路３０（後述するスイッチング回路３１）を制御する。またモーター制御部２１は、モーター４の起動前に異常検出のための通電制御も行う。電流検出部２２は、駆動回路３０に流れた電流（言い換えれば、Ｕ相およびＶ相に流れた電流）を検出し、検出した電流をＡＤ（アナログ／デジタル）変換した後、モーター制御部２１に出力する。
The
電流検出部２２が検出する値は電流値（単位：アンペア）である場合の他、ＡＤ変換器から得られる値、ＡＤ変換器から得られる値に対してスケーリングまたはオフセットを施した値（一次式で関連付けられる値）、または絶対値に変換した値などであってもよい。
The value detected by the
駆動回路３０は、３相インバーター回路である。
The
図２は、図１の駆動回路３０周辺の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram around the
図２を参照して、装置メイン基板１は、接続部３７（接続部の一例）をさらに含んでいる。接続部３７は端子３７ｕ、３７ｖ、および３７ｗを含んでいる。接続部３７は他の端子をさらに含んでいてもよい。モーター４は、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗ（３相のコイルの一例）と、接続部４２と、ローター４３とを含んでいる。接続部４２は端子４２ｕ、４２ｖ、および４２ｗを含んでいる。接続部４２は他の端子をさらに含んでいてもよい。ワイヤーハーネス５は、コネクタ５１と、コネクタ５２と、ケーブル５３ｕ、５３ｖ、および５３ｗとを含んでいる。ワイヤーハーネス５は、他のケーブルをさらに含んでいてもよい。コネクタ５１は、接続部３７に対して着脱可能に嵌合されている。コネクタ５２は接続部４２に対して着脱可能に嵌合されている。
Referring to FIG. 2, apparatus
端子３７ｕは、コネクタ５１、ケーブル５３ｕ、およびコネクタ５２、ならびにモーター４の端子４２ｕを通じて、コイル４１ｕと電気的に接続されている。端子３７ｖは、コネクタ５１、ケーブル５３ｖ、およびコネクタ５２、ならびにモーター４の端子４２ｖを通じて、コイル４１ｖと電気的に接続されている。端子３７ｗは、コネクタ５１、ケーブル５３ｗ、およびコネクタ５２、ならびにモーター４の端子４２ｗを通じて、コイル４１ｗと電気的に接続されている。
The terminal 37u is electrically connected to the
駆動回路３０は、スイッチング回路３１と、電源３３（駆動電源回路の一例）と、ヒューズ３４と、プリドライブ回路３５と、電流計３６ｕおよび３６ｖとを含んでいる。
The
スイッチング回路３１は、モーター制御部２１からの制御信号によりモーター４の３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々に電圧を印加する。スイッチング回路３１は、ｎ型ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）よりなるスイッチング素子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ、３２ｕ、３２ｖ、および３２ｗを含んでいる。スイッチング素子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗの各々のドレインは、ヒューズ３４を介して電源３３に電気的に接続されている。スイッチング素子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗの各々のソースは、スイッチング素子３２ｕ、３２ｖ、３２ｗの各々のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子３２ｕおよび３２ｖの各々のソースは、電流計３６ｕおよび３６ｖの各々を介して接地されている。スイッチング素子３２ｗのソースは直接接地されている。スイッチング素子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ、３２ｕ、３２ｕ、および３２ｗの各々のゲートは、プリドライブ回路３５を介してＡＳＩＣ２０に電気的に接続されている。
The switching
スイッチング素子３１ｕのソースおよびスイッチング素子３２ｕのドレインは、端子３７ｕに電気的に接続されている。スイッチング素子３１ｖのソースおよびスイッチング素子３２ｖのドレインは、端子３７ｖに電気的に接続されている。スイッチング素子３１ｗのソースおよびスイッチング素子３２ｗのドレインは、端子３７ｗに電気的に接続されている。
The source of the
電源３３は、スイッチング回路３１を通じてモーター４に電力（たとえば２４Ｖの電圧）を供給する。ヒューズ３４は、モーター４に過大な電流が流れた場合に電流を遮断する。
The
モーター制御部２１は、制御信号Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、およびＷ−をスイッチング回路３１に出力する。モーター制御部２１は、制御信号Ｕ＋によりスイッチング素子３１ｕのオンオフを制御し、制御信号Ｕ−によりスイッチング素子３２ｕのオンオフを制御する。これにより、Ｕ相のコイル４１ｕに印加される電圧が制御される。モーター制御部２１は、制御信号Ｖ＋によりスイッチング素子３１ｖのオンオフを制御し、制御信号Ｖ−によりスイッチング素子３２ｖのオンオフを制御する。これにより、Ｖ相のコイル４１ｖに印加される電圧が制御される。モーター制御部２１は、制御信号Ｗ＋によりスイッチング素子３１ｗのオンオフを制御し、制御信号Ｗ−によりスイッチング素子３２ｗのオンオフを制御する。これにより、Ｗ相のコイル４１ｗに印加される電圧が制御される。ローター４３は、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗを流れる電流の磁界により回転する。
The
電流計３６ｕは、コイル４１ｕに流れる電流値Ｉｕに応じた信号を電流検出部２２に出力する。電流計３６ｖは、コイル４１ｖに流れる電流値Ｉｖに応じた信号を電流検出部２２に出力する。電流検出部２２は、電流計３６ｕおよび３６ｖの各々から出力された信号に基づいて、電流値ＩｕおよびＩｖの各々を検出する。また電流検出部２２は、電流計３６ｕおよび３６ｖの各々から出力された信号に基づいて、下記式（１）を用いてコイル４１ｗに流れる電流値Ｉｗを算出（検出）する。式（１）は、電流Ｉｕ、Ｉｖ、およびＩｗの和がゼロとなる事実を用いている。
The
電流値Ｉｗ＝−（電流値Ｉｕ＋電流値Ｉｖ） ・・・（１） Current value Iw = − (current value Iu + current value Iv) (1)
モーター制御部２１は、モーター４の起動前に次の異常検出動作を行う。モーター制御部２１は、モーター４を駆動する際に使用する通電パターンに基づいて異常検出用の複数の通電パターンを生成し、生成した複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに印加する。通電パターンを流すために必要な電圧とは、３相のコイルの各々に印加する電圧値の組合せである。
The
モーター制御部２１は、異常検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に印加した場合に電流検出部２２で検出した電流値に基づいて異常の有無を判断する。判断される異常は、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々とスイッチング回路３１との間のオープン状態、またはスイッチング回路３１の異常である。
The
以降の説明において、特に断りが無い限り、通電パターンとは異常検出用の通電パターンを指すものとする。 In the following description, unless otherwise specified, the energization pattern refers to an energization pattern for abnormality detection.
図３は、本発明の一実施の形態におけるモーター４のセンサレスベクトル制御に関する部分のＡＳＩＣ２０の機能的構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
図３を参照して、センサレスベクトル制御部としてのＡＳＩＣ２０は、速度制御部２１１と、電流制御部２１２と、座標変換部２１３と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変換部２１４と、座標変換部２１５と、初期位置推定部２１６と、磁極位置推定部２１７とを含んでいる。
Referring to FIG. 3,
上位制御部１０は速度制御部２１１に対して指令角速度ω＊を出力する。
The
速度制御部２１１は、指令角速度ω＊と実際の角速度ωＭとに基づいて、磁極に対して垂直な方向の電流成分である指令電流値Ｉｑ＊と、磁極に対して平行な方向の電流成分である指令電流値Ｉｄ＊とを決定し、電流制御部２１２に出力する。
Based on the command angular velocity ω * and the actual angular velocity ωM, the
電流制御部２１２は、指令電流値Ｉｑ＊およびＩｄ＊と、実際の電流値ＩｑおよびＩｄとを比較し、それらの間の誤差を無くすように、磁極に対して垂直な方向の電圧成分である指令電圧値Ｖｑ＊と、磁極に対して平行な方向の電圧成分である指令電圧値Ｖｄ＊とを決定し、座標変換部２１３と、初期位置推定部２１６および磁極位置推定部２１７とに出力する。
The
座標変換部２１３は、電気角θＭに基づいて、指令電圧値Ｖｑ＊およびＶｄ＊を３相の指令電圧値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、およびＶｗ＊に変換し、ＰＷＭ変換部２１４に出力する。
The coordinate
ＰＷＭ変換部２１４は、３相の指令電圧値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、およびＶｗ＊に基づいて、制御信号Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、およびＷ−を生成し、駆動回路３０に出力する。
The
座標変換部２１５は、駆動回路３０からの出力に基づいて、３相のコイルを流れる実際の電流値Ｉｕ、Ｉｖ、およびＩｗを決定する。座標変換部２１５は、電気角θＭに基づいて、電流値Ｉｕ、Ｉｖ、およびＩｗを、磁極に対して垂直な方向の電流成分である電流値Ｉｑと、磁極に対して平行な方向の電流成分である電流値Ｉｄとに変換し、電流制御部２１２と、初期位置推定部２１６および磁極位置推定部２１７とに出力する。
The coordinate
初期位置推定部２１６は、モーター４の起動前のローターの位置（初期磁極位置）の電気角θＭを推定し、座標変換部２１３および座標変換部２１５に出力する。
The initial
磁極位置推定部２１７は、モーター４の駆動中のローターの位置（磁極位置）の電気角θＭを推定し、座標変換部２１３および座標変換部２１５に出力する。また磁極位置推定部２１７は、ローターの実際の角速度ωＭを推定し、上位制御部１０および速度制御部２１１に出力する。
The magnetic pole
［画像形成装置の異常検出動作］ [Abnormality detection operation of image forming apparatus]
続いて、画像形成装置が行う異常検出動作について説明する。 Next, an abnormality detection operation performed by the image forming apparatus will be described.
図４は、本発明の一実施の形態におけるモーター４を駆動する際に使用するＶ相の通電パターンと異常検出用の通電パターンとの関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a V-phase energization pattern and an abnormality detection energization pattern used when driving the
図４を参照して、モーター制御部２１は、モーター４を駆動する際に、Ｕ相のコイル４１ｕ、Ｖ相のコイル４１ｖ、およびＷ相のコイル４１ｗの各々に、互いに１２０度だけ位相の異なる正弦波の電流Ｉｕ、Ｉｖ、およびＩｗの各々を流す。
Referring to FIG. 4, when driving
モーター制御部２１は、異常検出動作を行う場合に、モーター４を駆動する際に使用する通電パターンに基づいて異常検出用の複数の通電パターンを生成し、生成した複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに印加する。生成される複数の通電パターンの各々は、ここではモーター４の駆動時に使用する電気角を有しているが、モーター４の駆動時に使用する電気角を有するものに限られるものではない。
When the
モーター制御部２１は、複数の通電パターンが次の第１および第２の条件を満たすように、複数の通電パターンを生成する。
The
第１の条件：複数の通電パターンは、Ｕ相の有効パターンと、Ｖ相の有効パターンと、Ｗ相の有効パターンとを含む。 First condition: The plurality of energization patterns include a U-phase effective pattern, a V-phase effective pattern, and a W-phase effective pattern.
モーター４を駆動する際に使用する通電パターンは正弦波であるため、電流値がゼロとなる電気角が存在する。たとえばＶ相のコイル４１ｖに流れる電流値Ｉｖに着目した場合、電流値Ｉｖは電気角が３０度および２１０度の場合にゼロとなる。したがって、電気角が３０度付近または２１０度付近である場合には、Ｖ相がたとえ正常であっても電流値Ｉｖは検出誤差ＲＧ以下の大きさとなり、Ｖ相が異常であるか否かを判断することができない。そこで、Ｖ相の異常の検出には、３０度付近および２１０度付近を除く範囲内の電気角が採用される。
Since the energization pattern used when driving the
以降、ある相のコイルが正常である場合にその相のコイルに流れる電流値の絶対値が検出誤差ＲＧよりも大きくなる電気角を、その相の有効パターンと記すことがある。具体的には、Ｕ相の有効パターンＥｕは、９０度付近および２７０度付近を除く範囲内の電気角である。Ｖ相の有効パターンＥｖは、３０度付近および２１０度付近を除く範囲内の電気角である。Ｗ相の有効パターンＥｗは、１５０度付近および３３０度付近を除く範囲内の電気角である。 Hereinafter, when a certain phase coil is normal, an electrical angle at which the absolute value of the current value flowing through the phase coil is larger than the detection error RG may be referred to as an effective pattern for that phase. Specifically, the effective phase Eu of the U phase is an electrical angle within a range excluding the vicinity of 90 degrees and the vicinity of 270 degrees. The V-phase effective pattern Ev is an electrical angle within a range excluding the vicinity of 30 degrees and the vicinity of 210 degrees. The effective pattern Ew of the W phase is an electrical angle within a range excluding the vicinity of 150 degrees and the vicinity of 330 degrees.
第１の条件を言い換えると、複数の通電パターンは、Ｕ相のコイル４１ｕが正常である場合にＵ相のコイル４１ｕに流れる電流値Ｉｕの絶対値が検出誤差よりも大きくなる第１の通電パターンと、Ｖ相のコイル４１ｖが正常である場合にＶ相のコイル４１ｖに流れる電流値Ｉｖの絶対値が検出誤差よりも大きくなる第２の通電パターンと、Ｗ相のコイル４１ｗが正常である場合にＷ相のコイル４１ｗに流れる電流値Ｉｗの絶対値が検出誤差よりも大きくなる第３の通電パターンとを含んでいる。
In other words, the first energization pattern is such that the absolute value of the current value Iu flowing through the
第１の条件を満たす具体例として、複数の通電パターンのうち少なくとも１つの通電パターンが、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のいずれでも有効パターンとなる電気角（たとえば０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度）を有していてもよい。また、複数の通電パターンのうち１つがＵ相で有効パターンとならない電気角（たとえば３０度）を有しており、別の１つが、Ｕ相で有効パターンとなる電気角（たとえば９０度）を有していてもよい。 As a specific example satisfying the first condition, an electrical angle (for example, 0 degrees, 60 degrees, 120) in which at least one of the plurality of energization patterns is an effective pattern in any of the U phase, the V phase, and the W phase. Degrees, 180 degrees, 240 degrees, 300 degrees). In addition, one of the plurality of energization patterns has an electrical angle (for example, 30 degrees) that does not become an effective pattern in the U phase, and another one has an electrical angle (for example, 90 degrees) that becomes an effective pattern in the U phase. You may have.
なお、検出誤差ＲＧは、電流検出部２２の検出誤差、モーター４に電力を供給する電源３３の電圧値、およびスイッチング回路３１と３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々との間の抵抗値のばらつきのうち少なくとも１つを考慮して決定されることが好ましい。
The detection error RG includes the detection error of the
第２の条件：複数の通電パターンは、複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに印加した場合にローター４３を回転させない通電パターンの組合せよりなっている。
Second condition: The plurality of energization patterns is based on a combination of energization patterns that do not rotate the
３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに電圧を印加すると、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに磁界が発生し、ローター４３を回転させるトルクが発生する。第２の条件は、このトルクによりローター４３が回転しないような複数の通電パターンを採用するというものである。
When a voltage is applied to the three-
第２の条件を満たす通電パターンの組合せの一例として、１回目に通電する通電パターンにより３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに流れる電流の各々と同一の絶対値でありかつ逆極性である電流が、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々に流れるように、２回目に通電する通電パターンが採用されてもよい。この場合には、１回目の通電の際に発生するトルクと同一の大きさでありかつ逆方向であるトルクが、２回目の通電の際に発生する。その結果、１回目の通電の際に発生するトルクと２回目に発生するトルクとが互いに打ち消し合い、ローター４３は回転しない。
As an example of a combination of energization patterns that satisfy the second condition, a current that has the same absolute value and reverse polarity as each of the currents flowing through the three-
通電パターンがモーター４の駆動時に使用する電気角で通電パターンを生成する場合には、下記式（２）で表されるように、１回目の通電パターンの電気角θと２回目の通電パターンの電気角とは１８０度離れていればよい（下記式（２）、（３）、および（４）では角度がラジアンで示されている）。たとえば１回目の通電パターンの電気角を６０度とした場合、２回目の通電パターンの電気角として２４０度が採用されればよい。
When the energization pattern is generated with the electrical angle used when the
ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋π）＝ｓｉｎθ−ｓｉｎθ＝０ ・・・（２） sin θ + sin (θ + π) = sin θ−sin θ = 0 (2)
また、複数の通電パターンが４つ以上である場合には、奇数回目の通電パターンとその直後の偶数回目の通電パターンとが、ローター４３が回転しないような組合せであればよい。
When there are four or more energization patterns, the odd-numbered energization pattern and the even-numbered energization pattern immediately thereafter may be a combination that does not cause the
第２の条件を満たす通電パターンの組合せの他の例として、複数の通電パターンが３つ以上である場合には、３つ以上の通電パターンの各々の電気角が等間隔となるような複数の通電パターンが採用されてもよい。具体的に、複数の通電パターンが３つである場合には、１回目の通電パターンの電気角を電気角θとすると、下記式（３）で表されるように、２回目の通電パターンの電気角として電気角（θ＋１２０度）が採用され、３回目の通電パターンの電気角として電気角（θ＋２４０度）または（θ−１２０度）が採用されればよい。 As another example of a combination of energization patterns that satisfy the second condition, when there are three or more energization patterns, a plurality of electrical angles of the three or more energization patterns are equally spaced. An energization pattern may be employed. Specifically, when there are three energization patterns, assuming that the electrical angle of the first energization pattern is the electrical angle θ, the second energization pattern is expressed by the following equation (3). The electrical angle (θ + 120 degrees) may be employed as the electrical angle, and the electrical angle (θ + 240 degrees) or (θ−120 degrees) may be employed as the electrical angle of the third energization pattern.
ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋２π／３）＋ｓｉｎ（θ−２π／３）
＝ｓｉｎθ＋｛ｓｉｎθｃｏｓ（２π／３）＋ｃｏｓθｓｉｎ（２π／３）｝＋｛ｓｉｎθｃｏｓ（２π／３）−ｃｏｓθｓｉｎ（２π／３）｝
＝ｓｉｎθ＋２ｓｉｎθｃｏｓ（２π／３）
＝ｓｉｎθ−ｓｉｎθ＝０ ・・・（３）
sin θ + sin (θ + 2π / 3) + sin (θ-2π / 3)
= Sin θ + {sin θ cos (2π / 3) + cos θ sin (2π / 3)} + {sin θ cos (2π / 3) −cos θ sin (2π / 3)}
= Sin θ + 2 sin θ cos (2π / 3)
= Sin θ−sin θ = 0 (3)
式（３）からは、１回目の通電パターンの電気角θとしてどのような角度を採用したとしても、３つの通電パターンにより流れる電流の平均値は０となり、発生するトルクは互いに打ち消し合うことがわかる。 From equation (3), no matter what angle is adopted as the electrical angle θ of the first energization pattern, the average value of the currents flowing through the three energization patterns is 0, and the generated torques cancel each other out. Recognize.
なお、複数の通電パターンが４つである場合には、１回目の通電パターンの電気角と２回目の通電パターンの電気角とが１８０度異なり、３回目の通電パターンの電気角と４回目の通電パターンの電気角とが１８０度異なる。その結果、４つの通電パターンにより流れる電流の平均値は０となり、発生するトルクは互いに打ち消し合う。 When there are four energization patterns, the electrical angle of the first energization pattern and the electrical angle of the second energization pattern are 180 degrees different from each other. The electrical angle of the energization pattern is 180 degrees different. As a result, the average value of the currents flowing through the four energization patterns is 0, and the generated torques cancel each other.
なお、第２の条件に関して、複数の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに印加した場合に発生するトルクの合計は、ゼロである必要はなく、ローター４３を回転させるために必要な負荷トルクよりも小さければよい。
Regarding the second condition, the total torque generated when a voltage necessary for flowing a plurality of energization patterns is applied to the three-
図５は、本発明の一実施の形態においてモーター制御部２１が生成する異常検出用の複数の通電パターンの組合せの例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a combination of a plurality of energization patterns for abnormality detection generated by the
図５を参照して、組合せ例Ｅ１〜Ｅ３は、複数の通電パターンが２つである場合の例である。組合せ例Ｅ１〜Ｅ３では、２つの通電パターンの電気角が１８０度だけ異なっている。また組合せ例Ｅ１〜Ｅ３では、異常が無ければ、それぞれの通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合に３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに流れる電流値は、いずれも検出誤差以上となる。
Referring to FIG. 5, combination examples E1 to E3 are examples in which there are two plural energization patterns. In combination examples E1 to E3, the electrical angles of the two energization patterns differ by 180 degrees. In the combination examples E1 to E3, if there is no abnormality, the current values flowing in the three-
組合せ例Ｅ４〜Ｅ６は、複数の通電パターンが４つである場合の例である。組合せ例Ｅ４〜Ｅ６では、１回目の通電パターンの電気角と２回目の通電パターンの電気角とが１８０度だけ異なっており、３回目の通電パターンの電気角と４回目の通電パターンの電気角とが１８０度だけ異なっている。また、組合せ例Ｅ４では、異常が無ければ、１回目および２回目の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合にコイル４１ｕおよび４１ｗに流れる電流値は、検出誤差以上となり、３回目および４回目の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合にコイル４１ｖおよび４１ｗに流れる電流値は、検出誤差以上となる。組合せ例Ｅ５では、異常が無ければ、１回目および２回目の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合にコイル４１ｖおよび４１ｗに流れる電流値は、検出誤差以上となり、３回目および４回目の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合にコイル４１ｕおよび４１ｖに流れる電流値は、検出誤差以上となる。組合せ例Ｅ６では、異常が無ければ、１回目および２回目の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合にコイル４１ｕおよび４１ｖに流れる電流値は、検出誤差以上となり、３回目および４回目の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合にコイル４１ｕおよび４１ｗに流れる電流値は、検出誤差以上となる。
Combination examples E4 to E6 are examples in which there are four energization patterns. In combination examples E4 to E6, the electrical angle of the first energization pattern and the electrical angle of the second energization pattern differ by 180 degrees, and the electrical angle of the third energization pattern and the electrical angle of the fourth energization pattern Is different by 180 degrees. In combination example E4, if there is no abnormality, the value of the current flowing through
組合せ例Ｅ７は、複数の通電パターンが３つである場合の例である。組合せ例Ｅ７では、１回目、２回目、および３回目の通電パターンの電気角が互いに１２０度だけ異なっている。 The combination example E7 is an example when there are three plural energization patterns. In combination example E7, the electrical angles of the first, second, and third energization patterns differ from each other by 120 degrees.
なお、発生するトルクが互いに打ち消されてモーター４が回転しないようにするために、複数の通電パターンを流すために必要な電圧は、モーターや負荷の応答性に対して十分短い時間（たとえば数ｍｓ以内）で印加される必要がある。
In order to prevent the generated torques from canceling each other and the
モーター制御部２１は、異常検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合に電流検出部２２で検出した電流値に基づいて、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々とスイッチング回路３１との間がオープン状態である異常またはスイッチング回路３１の異常の有無を判断することができる。
Based on the current value detected by the
図６は、モーター４、ワイヤーハーネス５、およびスイッチング回路３１で発生し得る主な異常の種類を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the types of main abnormalities that can occur in the
図６を参照して、モーター４では、過負荷または導電不良などの異常が起こり得る。過負荷とは、ローターを回転させる際の負荷が過大な状態である。導電不良とは、過昇温などによりコイルがショートした状態であり、比較的希な異常である。
Referring to FIG. 6, in
ワイヤーハーネス５では、ハーネス断線、コネクタ半差し、またはコネクタ抜けなどの異常が起こり得る。ハーネス断線とは、ワイヤーハーネス５のケーブル５３ｕ、５３ｖ、および５３ｗの一部が断線した状態である（なお、ワイヤーハーネス５のケーブル５３ｕ、５３ｖ、および５３ｗの全てが断線する可能性が低いので、ケーブル５３ｕ、５３ｖ、および５３ｗの全てが断線した状態についてはここでは省略している）。コネクタ半差しとは、装置メイン基板１またはモーター４からコネクタ５１または５２の一部が抜けた状態である。コネクタ抜けとは、装置メイン基板１またはモーター４からコネクタ５１または５２が完全に抜けた状態である。
In the wire harness 5, abnormality such as harness disconnection, connector half-insertion, or connector disconnection may occur. The harness disconnection is a state in which a part of the
スイッチング回路３１では、駆動電源供給不良、ヒューズ切れ、または回路故障などの異常が起こり得る。駆動電源供給不良とは、電源３３からの電力が供給されない状態である。ヒューズ切れとは、ヒューズ３４が切れた状態である。回路故障とは、スイッチング回路３１の素子（スイッチング素子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ、３２ｕ、３２ｖ、または３２ｗなど）が故障した状態である。
In the switching
過負荷、導電不良、および駆動電源供給不良の異常は、上述の異常検出動作で検出不可能であり、サービスマンなどが個別に点検する必要がある。 Abnormalities such as overload, conduction failure, and drive power supply failure cannot be detected by the above-described abnormality detection operation, and it is necessary for a serviceman or the like to individually check.
ハーネス断線、コネクタ半差し、および回路故障の異常は、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗのうち１つの相のコイルに流れる電流値が検出誤差よりも小さい（導通がない）場合に、第１の異常ケースとして検出される。第１の異常ケースとは、１つの相のコイルと、そのコイルに電圧を印加するスイッチング回路３１の部分との間がオープン状態である（ハーネス断線もしくはコネクタ半差し）、またはその相のコイルに電圧を印加するスイッチング回路３１の部分が異常である（回路故障）というケースである。
Harness disconnection, connector half-insertion, and circuit fault abnormality occur when the current value flowing through one phase coil among the three-
コネクタ抜けおよびヒューズ切れの異常は、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗに流れる電流値が全て検出誤差よりも小さい（導通がない）場合に、第２の異常ケースとして検出される。第２の異常ケースは、コネクタ抜けまたはヒューズ切れが発生したケースである。
The abnormality of connector disconnection and blown fuse is detected as a second abnormality case when the current values flowing through the three-
なお、上述の異常の種類の他に、ワイヤーハーネス５が接地電位に接触するハーネス地絡という異常も存在する。ハーネス地絡は、ヒューズ切れまたは回路故障を引き起こすため、上述の異常検出動作ではヒューズ切れまたは回路故障として検出される。一方、モーター４については出荷検査が既に行われているため、モーター４の特性不良や制御パラメータ間違いに起因する異常はここでは除外されている。
In addition to the types of abnormalities described above, there is also an abnormality called a harness ground fault in which the wire harness 5 contacts the ground potential. Since the harness ground fault causes a fuse blow or a circuit failure, it is detected as a fuse blow or a circuit failure in the above-described abnormality detection operation. On the other hand, since the shipping inspection of the
［接続部における端子の好ましい配列］ [Preferred arrangement of terminals in connection part]
図７は、図２における接続部３７付近の構成の第１の例を示す拡大図である。図８は、図２における接続部３７付近の構成の第２の例を示す拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged view showing a first example of the configuration in the vicinity of the connecting
図７（ａ）を参照して、第１の例の接続部３７は、接続される５つの端子３７ｕ、３７ｖ、３７ｗ、３７ｘ、および３７ｙ（装置側端子の一例）を含んでいる。端子３７ｕ、３７ｖ、３７ｗ、３７ｘ、および３７ｙは図７中直線状に配列しており、図７中下側から上側に向かってこの順序で直線状に配列している。端子３７ｕ、３７ｖ、３７ｗ、３７ｘ、および３７ｙの各々は、ワイヤーハーネス５のケーブル５３ｕ、５３ｖ、５３ｗ、５３ｘ、および５３ｙの各々を通じてモーター４と電気的に接続されている。端子３７ｕ、３７ｖ、および３７ｗの各々は、ワイヤーハーネス５のケーブル５３ｕ、５３ｖ、および５３ｗの各々を通じてＵ相のコイル４１ｕ、Ｖ相のコイル４１ｖ、Ｗ相のコイル４１ｗの各々と電気的に接続される。端子３７ｘおよび３７ｙは任意の端子であり、装置メイン基板１とモーター４との間の信号の送受信などに使用される。なお、接続部３７の端子は少なくとも４つあればよい。
With reference to Fig.7 (a), the
第１の例の接続部３７においては、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々と電気的に接続される端子３７ｕ、３７ｖ、および３７ｗの各々は、互いに隣接した位置に配置されている。接続部３７の上端部に配置された端子は、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々と電気的に接続されない端子３７ｙとなっている。このため、図７（ｂ）に示すように、仮にコネクタ５１が接続部３７に対して半差しになっており、端子３７ｘおよび３７ｙの導通がオープン状態になっている場合であっても、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々と端子３７ｕ、３７ｖ、および３７ｗの各々との導通は確保される。この場合、上述の異常検出動作ではコネクタ５１の半差しが検出されないおそれがある。
In the
図８（ａ）を参照して、そこで、第２の例の接続部３７のように、両端部に配置された端子は、いずれも３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗのうちいずれかと電気的に接続される端子であることが好ましい。
Referring to FIG. 8 (a), the terminals arranged at both ends are electrically connected to any one of the three-
第２の例の接続部３７において、端子３７ｕ、３７ｖ、３７ｘ、３７ｙ、および３７ｗは図８中直線状に配列しており、図８中下側から上側に向かってこの順序で直線状に配列している。
In the
第２の例の接続部３７において、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々と電気的に接続される端子３７ｕ、３７ｖ、および３７ｗの各々は、両端部に配置されている。第２の例の接続部３７の下端部に配置された端子は、Ｕ相のコイル４１ｕと電気的に接続される端子３７ｕとなっており、第２の例の接続部３７の上端部に配置された端子は、Ｗ相のコイル４１ｗと電気的に接続される端子３７ｗとなっている。このため、図８（ｂ）に示すように、仮にコネクタ５１が接続部３７に対して半差しになっていた場合には、上述の異常検出動作により端子３７ｕ、３７ｖ、および３７ｗのうち少なくともいずれか１つの端子（ここでは端子３７ｗ）の導通無しが検出され、コネクタ５１の半差しを精度良く検出することができる。
In the
［異常検出動作のフローチャート］ [Flowchart of abnormality detection operation]
図９は、本発明の一実施の形態においてモーター４の起動前にモーター制御部２１が行う異常検出動作を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing an abnormality detection operation performed by the
図９を参照して、モーター制御部２１は、ｄ軸の指令電流値Ｉｄ＊および通電回数（複数の通電パターンの数）ｎを決定し、変数ｉをゼロに設定する（Ｓ１）。次にモーター制御部２１は、変数ｉをインクリメントし、通電パターンの電気角θＭを下記式（４）を用いて決定する（Ｓ３）。
Referring to FIG. 9,
通電パターンの電気角θＭ＝２π×（変数ｉ−１）／通電回数ｎ ・・・（４） Electrical angle θM = 2π × (variable i−1) / number of energizations n (4)
次にモーター制御部２１は、指令電流値Ｉｄ＊およびＩｑ＊（Ｉｑ＊は、ここではゼロ）に基づいて、指令電圧値Ｖｑ＊およびＶｄ＊を算出し、指令電圧値Ｖｑ＊およびＶｄ＊を３相の指令電圧値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、およびＶｗ＊に変換する。指令電圧値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、およびＶｗ＊は、出力すべきＰＷＭ信号のデューティー比に相当する。続いてモーター制御部２１は、指令電圧値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、およびＶｗ＊をＰＷＭ変換部２１４（たとえば空間ベクトル変調によるＰＷＭ信号生成器）に入力することにより、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々に電圧を印加（通電）する（Ｓ７）。モーター制御部２１は、指令電流値Ｉｑ＊およびＩｄ＊と、実際の電流値ＩｑおよびＩｄとの誤差を無くすように、指令電圧値Ｖｑ＊およびＶｄ＊をフィードバック制御する。
Next, the
続いてモーター制御部２１は、電流が安定する所定の時間が経過したか否かを繰り返し判別する（Ｓ９）。ステップＳ９において、所定の時間が経過したと判別した場合（Ｓ９でＹＥＳ）、モーター制御部２１は、Ｕ相およびＶ相のコイル４１ｕおよび４１ｖの各々に流れる電流値を測定し、Ｗ相のコイル４１ｗに流れる電流値を算出する（Ｓ１１）。得られた電流値は、ｉ回目の通電パターンを流すために必要な電圧を印加した場合にコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々に流れる電流値に相当する。
Subsequently, the
次にモーター制御部２１は、通電を停止し（Ｓ１３）、変数ｉが通電回数ｎ以上であるか否かを判別する（Ｓ１５）。
Next, the
ステップＳ１５において、変数ｉが通電回数ｎ以上であると判別した場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、モーター制御部２１は、検出した３相の電流値をチェックし（Ｓ１７）、複数の通電パターンを流すために必要な電圧の印加時に一度も導通しなかった相（電流値が一度も検出誤差以上の値とならなかった相）が存在するか否かを判別する（Ｓ１９）。
If it is determined in step S15 that the variable i is equal to or greater than the number of energizations n (YES in S15), the
ステップＳ１９において、複数の通電パターンを流すために必要な電圧の印加時に一度も導通しなかった相が存在すると判別した場合（Ｓ１９でＹＥＳ）、モーター制御部２１は異常を通知し（Ｓ２１）、処理を終了する。
In step S19, when it is determined that there is a phase that has never been conducted at the time of applying a voltage necessary for flowing a plurality of energization patterns (YES in S19), the
ステップＳ２１において、モーター制御部２１は、複数の通電パターンを流すために必要な電圧の印加時に一度も導通しなかった相が少なくとも１つ存在する場合に、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々とスイッチング回路３１との間がオープン状態である異常またはスイッチング回路３１の異常があることを検出する。
In step S21, the
またステップＳ２１において、モーター制御部２１は、第１の異常ケースを検出した場合に、コネクタ半差し、ハーネス断線、または回路故障と判断し、第２の異常ケースを検出した場合に、コネクタ抜けまたはヒューズ切れを検出してもよい。
In step S21, when the
ステップＳ１９において、複数の通電パターンを流すために必要な電圧の印加時に一度も導通しなかった相が存在しないと判別した場合（Ｓ１９でＮＯ）、モーター制御部２１は異常を検出せずに処理を終了する。
In step S19, when it is determined that there is no phase that has never been conducted when a voltage necessary for flowing a plurality of energization patterns is applied (NO in S19), the
［サービスマンによる作業］ [Work by service person]
図１０は、本発明の一実施の形態において画像形成装置のサービスマンが行うモーター４の回転不良の原因を調査する作業のフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart of the work for investigating the cause of the rotation failure of the
図１０を参照して、モーター４の回転不良が発生すると（Ｓ１０１）、サービスマンは、画像形成装置において上述の異常検出動作を実行する（Ｓ１０３）。モーター４の回転不良とは、モーター４が所定時間以内に目標回転数付近に到達しない状態や、モーター４が回転中に所定時間以上目標回転数から大きく外れる状態を意味している。
Referring to FIG. 10, when rotation failure of
上述の異常検出動作の結果、第１の異常ケースが検出された場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、サービスマンは、ハーネス断線、コネクタ半差し、およびスイッチング回路故障の異常のうちいずれの異常が発生したのかをさらに調査する（Ｓ１０７）。 If the first abnormality case is detected as a result of the above-described abnormality detection operation (YES in S105), the service person has detected any abnormality among harness disconnection, connector half-insertion, and switching circuit failure abnormality. Are further investigated (S107).
上述の異常検出動作の結果、第２の異常ケースが検出された場合（Ｓ１０５でＮＯ、Ｓ１０９でＹＥＳ）、サービスマンは、コネクタ抜けおよびヒューズ切れの異常のうちいずれの異常が発生したのかをさらに調査する（Ｓ１１１）。 When the second abnormality case is detected as a result of the above-described abnormality detection operation (NO in S105, YES in S109), the service person further determines which abnormality has occurred among the connector disconnection and the fuse blown abnormality. Investigate (S111).
なお、ヒューズ３４よりも下流側で電源３３の電力を検出可能な構成である場合において、第２の異常ケースであるときは、サービスマンは、コネクタ抜けの確認のみを行ってもよい。
In the case where the power of the
一方、上述の異常検出動作の結果、異常が検出されなければ（Ｓ１０９でＮＯ）。サービスマンは、過負荷、導通不良、または駆動電源不良などの他の異常の有無を調査する（Ｓ１１３）。 On the other hand, if no abnormality is detected as a result of the above-described abnormality detection operation (NO in S109). The service person investigates the presence or absence of other abnormalities such as overload, conduction failure, or drive power supply failure (S113).
［実施の形態の効果］ [Effect of the embodiment]
上述の実施の形態によれば、利便性を向上することができる。第１に、ローター４３の位置を移動させることなく異常検出が行われるため、モーター４の起動の失敗やモーター４の起動時間の増加を防止することができる。第２に、サービスマンが修理に要する時間を短縮することができ、画像形成装置のダウンタイムを短縮することができる。すなわち、異常検出動作により３相全ての導通の有無が得られるので、サービスマンは、モーター４の回転不良の原因が、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの各々とスイッチング回路３１との間のオープン状態、またはスイッチング回路３１の異常を原因とするものか、それ以外の異常を原因とするものかを区別することができる。その結果、サービスマンは、図６に示す種類の異常の発生の有無を１つずつ順番に検査する従来の作業と比較して、モーター４の回転不良の原因を容易に絞り込むことができる。
According to the above-described embodiment, convenience can be improved. First, since abnormality detection is performed without moving the position of the
［その他］ [Others]
（１） モーター制御部２１は、異常検出用の複数の通電パターンのうち少なくとも１つの通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、４１ｗに印加した場合に電流検出部２２で検出した電流に基づいて、ローター４３の磁極位置（初期磁極位置）を推定（検出）してもよい。この場合、モーター制御部２１は、異常検出用の複数の通電パターンのみを用いてローター４３の磁極位置を推定してもよいし、異常検出用の通電パターンとは異なる磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、４１ｗに追加で印加し、磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、４１ｗに印加した場合に電流検出部２２で検出した電流にさらに基づいて、ローター４３の磁極位置を推定してもよい。磁極位置検出用の通電パターンは、磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、４１ｗに印加した場合にローター４３を回転させないものである必要がある。
(1) When the
異常検出用の複数の通電パターンを流すために必要な電圧を利用して初期磁極位置を検出することにより、異常検出動作と初期磁極位置の推定動作とを並行して行うことができ、処理時間の短縮を図ることができる。 By detecting the initial magnetic pole position using the voltage necessary to flow multiple energization patterns for abnormality detection, the abnormality detection operation and the initial magnetic pole position estimation operation can be performed in parallel. Can be shortened.
（２） モーター制御部２１は、異常検出用の複数の通電パターンのうち少なくともいずれか１つの通電パターンを流すために必要な電圧を３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、４１ｗに印加した場合に電流検出部２２で検出した電流に基づいて、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、４１ｗの各々の抵抗値を測定してもよい。
(2) The
モーター制御部２１は、モーター４の起動中や起動後の定常回転速度での駆動中に、ローター４３の磁極位置を推定する演算を行う。コイルの温度が上昇した場合には、コイルの抵抗値が変化し、パラメータとして保持している抵抗値と実際のコイルの抵抗値とが乖離する。その結果、推定される磁極位置に誤差が生じるおそれがある。上述の方法で実際の抵抗値を測定し、測定した抵抗値を用いてローター４３の磁極位置を推定することで、磁極位置の誤差を補正することができる。
The
（３） 電流検出部２２は、２相のコイル４１ｕおよび４１ｗに流れる電流を計測し、その計測結果に基づいて他の１相のコイル４１ｗに流れる電流を算出する２シャント方式を採用する代わりに、３相のコイル４１ｕ、４１ｖ、および４１ｗの全てにおいて電流を計測してもよい。
(3) The
（４） 異常検出用の通電パターンをモーター制御部２１が生成する代わりに、異常検出用の通電パターンを上位制御部１０が生成しモーター制御部２１に指示してもよい。モーター制御部２１が異常を検出する代わりに、上位制御部１０（ＣＰＵ１１）が電流検出部２２の検出結果を読み出して異常を検出してもよい。
(4) Instead of the
（５） モーター制御部２１、電流検出部２２、および上位制御部１０（ＣＰＵ１１）は、それぞれ別デバイスであってもよいし、１つのデバイス（ＡＳＩＣなど）であってもよい。
(5) The
上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアにより行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザーに提供することにしてもよい。プログラムは、ＣＰＵなどのコンピューターにより実行される。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。 The processing in the above-described embodiment may be performed by software or by using a hardware circuit. It is also possible to provide a program for executing the processing in the above-described embodiment, and record the program on a recording medium such as a CD-ROM, a flexible disk, a hard disk, a ROM, a RAM, or a memory card and provide it to the user. You may decide to do it. The program is executed by a computer such as a CPU. The program may be downloaded to the apparatus via a communication line such as the Internet.
上述の実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above-described embodiment is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 装置メイン基板（モーター制御装置の一例）
４ モーター
５ ワイヤーハーネス
６ 操作パネル
１０ 上位制御部
１１ ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）
１２ ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）
１３ ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）
２０ ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）
２１ モーター制御部（制御手段、異常判断手段、磁極位置検出手段、および抵抗値測定手段の一例）
２２ 電流検出部（電流検出手段の一例）
３０ 駆動回路
３１ スイッチング回路
３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ，３２ｕ，３２ｖ，３２ｗ スイッチング素子
３３ 電源（駆動電源回路の一例）
３４ ヒューズ
３５ プリドライブ回路
３６ｕ，３６ｖ 電流計
３７，４２ 接続部（接続部の一例）
３７ｕ，３７ｖ，３７ｗ，３７ｘ，３７ｙ 端子（装置側端子の一例）
４１ｕ，４１ｖ，４１ｗ コイル（３相のコイルの一例）
４２ｕ，４２ｖ，４２ｗ 端子
４３ ローター
５１，５２ コネクタ
５３ｕ，５３ｖ，５３ｗ，５３ｘ，５３ｙ ケーブル
２１１ 速度制御部
２１２ 電流制御部
２１３，２１５ 座標変換部
２１４ ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変換部
２１６ 初期位置推定部
２１７ 磁極位置推定部
ＲＧ 検出誤差
Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗ 有効パターン
1 Device main board (an example of a motor control device)
4 Motor 5 Wire harness 6
12 ROM (Read Only Memory)
13 RAM (Random Access Memory)
20 ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
21 Motor control unit (an example of control means, abnormality determination means, magnetic pole position detection means, and resistance value measurement means)
22 Current detection part (an example of current detection means)
30
34
37u, 37v, 37w, 37x, 37y terminal (an example of device side terminal)
41u, 41v, 41w coil (an example of a three-phase coil)
42u, 42v,
Claims (13)
前記３相のコイルの各々に電圧を印加するスイッチング回路と、
前記３相のコイルのうち少なくとも２相のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記スイッチング回路を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記モーターの起動前に複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に前記３相のコイルに印加し、前記複数の通電パターンを流すために必要な電圧の各々は、前記３相のコイルの各々に印加する電圧値の組合せであり、
前記複数の通電パターンは、
前記３相のコイルのうち第１の相のコイルが正常である場合に前記第１の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第１の通電パターンと、
前記３相のコイルのうち前記第１の相とは異なる第２の相のコイルが正常である場合に前記第２の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、前記検出誤差よりも大きくなる第２の通電パターンと、
前記３相のコイルのうち前記第１および第２の相とは異なる第３の相のコイルが正常である場合に前記第３のコイルに流れる電流値の絶対値が、前記検出誤差よりも大きくなる第３の通電パターンとを含み、
前記複数の通電パターンは、前記複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に前記３相のコイルに印加した場合に前記ローターを回転させない通電パターンの組合せよりなり、
前記制御手段にて前記複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に前記３相のコイルに印加した場合に前記電流検出手段にて検出した電流に基づいて、前記３相のコイルの各々と前記スイッチング回路との間のオープン状態、または前記スイッチング回路の異常の有無を判断する異常判断手段をさらに備えた、モーター制御装置。 A motor control device for controlling a sensorless motor including a three-phase coil and a rotor rotating by a magnetic field of a current flowing through the three-phase coil,
A switching circuit for applying a voltage to each of the three-phase coils;
Current detecting means for detecting a current flowing in at least two of the three-phase coils;
Control means for controlling the switching circuit,
The control means sequentially applies a voltage necessary for flowing a plurality of energization patterns to the three-phase coil before starting the motor, and each of the voltages necessary for flowing the plurality of energization patterns is: A combination of voltage values applied to each of the three-phase coils;
The plurality of energization patterns are:
A first energization pattern in which an absolute value of a current flowing through the first-phase coil when the first-phase coil is normal among the three-phase coils is larger than a detection error;
When the second phase coil different from the first phase is normal among the three phase coils, the absolute value of the current value flowing through the second phase coil is larger than the detection error. A second energization pattern;
When the third phase coil different from the first and second phases among the three phase coils is normal, the absolute value of the current value flowing through the third coil is larger than the detection error. A third energization pattern
The plurality of energization patterns are a combination of energization patterns that do not rotate the rotor when the voltages necessary for flowing the plurality of energization patterns are sequentially applied to the three-phase coils,
Each of the three-phase coils is based on the current detected by the current detection means when a voltage necessary for flowing the plurality of energization patterns by the control means is sequentially applied to the three-phase coils. A motor control device further comprising an abnormality determining means for determining whether the switching circuit is in an open state or whether the switching circuit is abnormal.
前記磁極位置検出用の通電パターンは、前記磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を前記３相のコイルに印加した場合に前記ローターを回転させないものであり、
前記磁極位置検出手段は、前記制御手段にて前記磁極位置検出用の通電パターンを流すために必要な電圧を前記３相のコイルに印加した場合に前記電流検出手段にて検出した電流にさらに基づいて、前記ローターの磁極位置を検出する、請求項７に記載のモーター制御装置。 The control means further applies a voltage necessary for flowing a current-carrying pattern for magnetic pole position detection different from the plurality of current-carrying patterns to the three-phase coil,
The energization pattern for detecting the magnetic pole position is one that does not rotate the rotor when a voltage necessary for flowing the energization pattern for detecting the magnetic pole position is applied to the three-phase coil,
The magnetic pole position detecting means is further based on the current detected by the current detecting means when a voltage necessary for flowing the energization pattern for detecting the magnetic pole position is applied to the three-phase coil by the control means. The motor control device according to claim 7, wherein the magnetic pole position of the rotor is detected.
前記少なくとも４つの装置側端子のうち一方の端部に配置された第１の端子は、前記第１、第２、および第３の相のコイルのうち１つのコイルと電気的に接続される端子であり、
前記少なくとも４つの装置側端子のうち他方の端部に配置された第２の端子は、前記第１、第２、および第３のコイルのうち１つのコイルであって、前記第１の端子と電気的に接続されたコイルとは異なるコイルと電気的に接続される端子である、請求項３〜８のいずれかに記載のモーター制御装置。 A connection portion including at least four device-side terminals to which a connector of a wire harness that electrically connects the motor control device and the motor is connected, and including at least four device-side terminals arranged in a straight line; In addition,
The first terminal disposed at one end of the at least four device-side terminals is a terminal electrically connected to one of the first, second, and third phase coils. And
The second terminal disposed at the other end of the at least four device-side terminals is one coil of the first, second, and third coils, and the first terminal The motor control device according to claim 3, wherein the motor control device is a terminal electrically connected to a coil different from the electrically connected coil.
前記制御手段にて前記第１の通電パターンを流すために必要な電圧を前記３相のコイルに印加した場合において、前記第１、第２、および第３の相のコイルに流れる電流値のうち１つのコイルに流れる電流値が前記検出誤差よりも小さいとき、前記コネクタの半差し、前記ワイヤーハーネスの断線、または前記スイッチング回路の故障と判断する第１の異常判断手段と、
前記制御手段にて前記第１の通電パターンを流すために必要な電圧を前記３相のコイルに印加した場合において、前記第１、第２、および第３の相のコイルに流れる全ての電流値が前記検出誤差よりも小さいとき、前記コネクタの抜け、または前記スイッチング回路内のヒューズの切れであると判断する第２の異常判断手段とを含む、請求項９に記載のモーター制御装置。 The abnormality determining means is
Of the current values flowing through the first, second, and third phase coils when the control means applies a voltage necessary for flowing the first energization pattern to the three-phase coils. A first abnormality determining means for determining when the value of a current flowing through one coil is smaller than the detection error, half-insertion of the connector, disconnection of the wire harness, or failure of the switching circuit;
All current values that flow through the first, second, and third phase coils when the control means applies a voltage necessary for flowing the first energization pattern to the three phase coils. 10. The motor control device according to claim 9, further comprising: a second abnormality determination unit that determines that the connector is disconnected or a fuse in the switching circuit is blown when the detection error is smaller than the detection error.
前記制御方法は、
前記スイッチング回路を制御する制御ステップを備え、
前記制御ステップにおいて、前記モーターの起動前に複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に前記３相のコイルに印加し、前記複数の通電パターンを流すために必要な電圧の各々は、前記３相のコイルの各々に印加する電圧値の組合せであり、
前記複数の通電パターンは、
前記３相のコイルのうち第１の相のコイルが正常である場合に前記第１の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、検出誤差よりも大きくなる第１の通電パターンと、
前記３相のコイルのうち前記第１の相とは異なる第２の相のコイルが正常である場合に前記第２の相のコイルに流れる電流値の絶対値が、前記検出誤差よりも大きくなる第２の通電パターンと、
前記３相のコイルのうち前記第１および第２の相とは異なる第３の相のコイルが正常である場合に前記第３のコイルに流れる電流値の絶対値が、前記検出誤差よりも大きくなる第３の通電パターンとを含み、
前記複数の通電パターンは、前記複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に前記３相のコイルに印加した場合に前記ローターを回転させない通電パターンの組合せよりなり、
前記制御ステップにて前記複数の通電パターンを流すために必要な電圧を順番に前記３相のコイルに印加した場合に前記電流検出手段にて検出した電流に基づいて、前記３相のコイルの各々と前記スイッチング回路との間のオープン状態、または前記スイッチング回路の異常の有無を判断する異常判断ステップをさらに備えた、モーター制御装置の制御方法。 A switching circuit that controls a sensorless motor including a three-phase coil and a rotor that is rotated by a magnetic field of a current flowing through the three-phase coil, and applies a voltage to each of the three-phase coils; A control method for a motor control device comprising current detection means for detecting a current flowing in at least two phase coils of the phase coils,
The control method is:
A control step for controlling the switching circuit;
In the control step, voltages necessary for flowing a plurality of energization patterns before starting the motor are sequentially applied to the three-phase coils, and each of the voltages necessary for flowing the plurality of energization patterns is: A combination of voltage values applied to each of the three-phase coils;
The plurality of energization patterns are:
A first energization pattern in which an absolute value of a current flowing through the first-phase coil when the first-phase coil is normal among the three-phase coils is larger than a detection error;
When the second phase coil different from the first phase is normal among the three phase coils, the absolute value of the current value flowing through the second phase coil is larger than the detection error. A second energization pattern;
When the third phase coil different from the first and second phases among the three phase coils is normal, the absolute value of the current value flowing through the third coil is larger than the detection error. A third energization pattern
The plurality of energization patterns are a combination of energization patterns that do not rotate the rotor when the voltages necessary for flowing the plurality of energization patterns are sequentially applied to the three-phase coils,
Each of the three-phase coils is based on the current detected by the current detection means when the voltage required for flowing the plurality of energization patterns in the control step is sequentially applied to the three-phase coils. A control method for a motor control device, further comprising an abnormality determination step for determining whether the switching circuit is open or whether the switching circuit is abnormal.
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