JP2022016110A - Motor control device - Google Patents

Abstract

To solve the problem that accuracy of determining a rotational phase of a rotator of a motor deteriorates due to variations in the magnitude of a current supplied to a winding.SOLUTION: On the basis of a value of a current supplied to a winding, a rotational phase is corrected. As a result, it is possible to prevent decrease in the accuracy of determining the rotational phase of a rotator of a motor due to variations in the magnitude of the current supplied to the winding. That is, control of the motor can be kept from becoming unstable.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、モータ制御装置におけるモータの制御に関する。 The present invention relates to the control of a motor in a motor control device.

従来、モータを制御する方法として、モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系における電流値を制御することによってモータを制御するベクトル制御と称される制御方法が知られている。具体的には、回転子の指令位相と回転位相との偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法が知られている。なお、回転子の指令速度と回転速度との偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法も知られている。 Conventionally, as a method for controlling a motor, a control method called vector control is known in which the motor is controlled by controlling a current value in a rotating coordinate system based on the rotation phase of the rotor of the motor. Specifically, a control method for controlling a motor by performing phase feedback control for controlling a current value in a rotating coordinate system so that a deviation between a command phase of a rotor and a rotation phase becomes small is known. A control method for controlling the motor by performing speed feedback control for controlling the current value in the rotating coordinate system so that the deviation between the command speed of the rotor and the rotation speed becomes small is also known.

ベクトル制御において、モータの巻線に流れる駆動電流は、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分であるｑ軸成分（トルク電流成分）と、モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分であるｄ軸成分（励磁電流成分）とにより表される。回転子にかかる負荷トルクの変化に応じてトルク電流成分の値が制御されることによって、回転に必要なトルクが効率的に発生する。この結果、余剰トルクに起因したモータ音の増大や消費電力の増大が抑制される。 In vector control, the drive current flowing through the windings of the motor affects the q-axis component (torque current component), which is the current component that generates torque for the rotor to rotate, and the strength of the magnetic flux that penetrates the windings of the motor. It is represented by a d-axis component (excitation current component), which is a current component to be generated. By controlling the value of the torque current component according to the change in the load torque applied to the rotor, the torque required for rotation is efficiently generated. As a result, the increase in motor noise and the increase in power consumption due to the excess torque are suppressed.

ベクトル制御では、回転子の回転位相を決定する構成が必要となる。特許文献１では、巻線のレジスタンスＲ、巻線のインダクタンスＬ（以下、制御値と称する）の値を用いて、回転子の回転に起因して巻線に発生する誘起電圧を決定し、当該誘起電圧に基づいて回転子の回転位相を決定する構成が述べられている。 Vector control requires a configuration that determines the rotational phase of the rotor. In Patent Document 1, the induced voltage generated in the winding due to the rotation of the rotor is determined by using the values of the resistance R of the winding and the inductance L of the winding (hereinafter referred to as control values). A configuration is described in which the rotation phase of the rotor is determined based on the induced voltage.

特表２０１２－５０９０５６号公報Special Table 2012-50956 Publication No.

前記特許文献１の方法で誘起電圧を決定する際に用いられる制御値はモータに固有の値であり、モータ制御装置に取り付けられるモータの巻線のレジスタンスＲ、巻線のインダクタンスＬの値に基づいて予め設定されている。 The control value used when determining the induced voltage by the method of Patent Document 1 is a value peculiar to the motor, and is based on the resistance R of the winding of the motor attached to the motor control device and the inductance L of the winding. Is preset.

巻線に流れる電流の大きさが変動すると、巻線のインダクタンスの値は変動する。具体的には、ベクトル制御の実行中に、第１の大きさの電流が巻線に供給されたときの巻線のインダクタンスは、フィードバック制御に起因して第１の大きさとは異なる第２の大きさの電流が巻線に供給されたときの巻線のインダクタンスとは異なる値になる。即ち、巻線に供給される電流の大きさが変動することに起因して、誘起電圧を決定する際に用いられる制御値（インダクタンスの値）がモータの実際の制御値とは異なる値になってしまう。その結果、モータの回転子の回転位相や回転速度を決定する精度が低下し、モータの制御が不安定になってしまう可能性がある。 When the magnitude of the current flowing through the winding fluctuates, the value of the inductance of the winding fluctuates. Specifically, during execution of vector control, the inductance of the winding when a current of the first magnitude is applied to the winding is different from the first magnitude due to the feedback control. The value will be different from the inductance of the winding when a large amount of current is supplied to the winding. That is, the control value (inductance value) used when determining the induced voltage becomes a value different from the actual control value of the motor due to the fluctuation of the magnitude of the current supplied to the winding. It ends up. As a result, the accuracy of determining the rotation phase and rotation speed of the rotor of the motor is lowered, and the control of the motor may become unstable.

上記課題に鑑み、本発明は、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to prevent the control of the motor from becoming unstable.

上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ制御装置は、
モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流と予め設定された制御値とを用いて、前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分と、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分と、に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記検出手段によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値と、前記補正手段によって補正された回転位相と前記モータの回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように設定されたトルク電流成分の目標値と、の偏差が小さくなるように、前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記補正手段は、前記トルク電流成分の目標値と、前記励磁電流成分の目標値と、に基づいて、前記回転位相を補正することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the motor control device according to the present invention is
A detection means that detects the drive current flowing through the windings of the motor,
A phase determining means for determining the rotational phase of the rotor of the motor using the drive current detected by the detecting means and a preset control value, and
A correction means for correcting the rotational phase determined by the phase determining means, and a correction means.
The torque current component, which is a current component represented in the rotation coordinate system based on the rotation phase corrected by the correction means and is a current component that generates torque in the rotor, and is represented in the rotation coordinate system. It is a control means that controls the drive current flowing through the winding based on the exciting current component, which is a current component and is a current component that affects the strength of the magnetic flux penetrating the winding, and is detected by the detection means. The target value of the torque current component set so that the deviation between the value of the torque current component of the drive current and the command phase representing the target phase of the rotor of the motor between the rotation phase corrected by the correction means is small. A control means that controls the drive current flowing through the winding so that the deviation between the two is small.
Have,
The correction means is characterized in that the rotation phase is corrected based on the target value of the torque current component and the target value of the exciting current component.

本発明によれば、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the control of the motor from becoming unstable.

第１実施形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the image forming apparatus which concerns on 1st Embodiment. 前記画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the image forming apparatus. Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと回転座標系のｄ軸及びｑ軸との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the 2 phase motor which consists of A phase and B phase, and d-axis and q-axis of a rotating coordinate system. モータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a motor control device. 電流指令値と、モータの回転子の実際の回転位相と回転位相θ´との差分値（誤差）と、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the current command value, the difference value (error) between the actual rotation phase of the rotor of a motor, and the rotation phase θ'. 速度フィードバック制御を行うモータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control device which performs speed feedback control.

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。なお、以下の説明においては、モータ制御装置が画像形成装置に設けられる場合について説明するが、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、モータ制御装置は記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置にも用いられる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes of the components and their relative arrangements described in this embodiment should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions, and the scope of the present invention is the scope of the present invention. It is not limited to the following embodiments. In the following description, the case where the motor control device is provided in the image forming apparatus will be described, but the case where the motor control device is provided is not limited to the image forming apparatus. For example, the motor control device is also used as a sheet transfer device for transporting a sheet such as a recording medium or a document.

〔第１実施形態〕
［画像形成装置］
図１は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。 [First Embodiment]
[Image forming device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a monochrome electrophotographic copying machine (hereinafter referred to as an image forming apparatus) 100 having a sheet transporting apparatus used in the present embodiment. The image forming apparatus is not limited to the copying machine, and may be, for example, a facsimile apparatus, a printing machine, a printer, or the like. Further, the recording method is not limited to the electrophotographic method, and may be, for example, an inkjet method. Further, the format of the image forming apparatus may be either monochrome or color.

以下に、図１を用いて、画像形成装置１００の構成および機能について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００は、原稿給送装置２０１及び読取装置２０２を含む原稿読取装置２００及び画像印刷装置３０１を有する。原稿給送装置２０１は、読取装置２０２に対して回動可能である。 Hereinafter, the configuration and function of the image forming apparatus 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 includes a document reading device 200 and an image printing device 301 including a document feeding device 201 and a scanning device 202. The document feeding device 201 is rotatable with respect to the reading device 202.

＜原稿読取装置＞
原稿給送装置２０１の原稿積載部２に積載された原稿Ｐは、ピックアップローラ３によって１枚ずつ給送され、その後、給送ローラ４によって更に下流へと搬送される。給送ローラ４と対向する位置には、給送ローラ４に圧接する分離ローラ５が設けられている。分離ローラ５は、該分離ローラ５に所定のトルク以上の負荷トルクがかかると回転する構成となっており、２枚重なった状態で給送された原稿を分離する機能を有する。 <Original reader>
The documents P loaded on the document loading section 2 of the document feeding device 201 are fed one by one by the pickup roller 3, and then further downstream by the feeding roller 4. A separation roller 5 that is in pressure contact with the feeding roller 4 is provided at a position facing the feeding roller 4. The separation roller 5 is configured to rotate when a load torque equal to or higher than a predetermined torque is applied to the separation roller 5, and has a function of separating documents fed in a state where two sheets are overlapped.

ピックアップローラ３と給送ローラ４は揺動アーム１２によって連結されている。揺動アーム１２は、給送ローラ４の回転軸を中心にして回動できるように給紙ローラ４の回転軸によって支持されている。 The pickup roller 3 and the feeding roller 4 are connected by a swing arm 12. The swing arm 12 is supported by the rotation shaft of the paper feed roller 4 so that it can rotate about the rotation shaft of the feed roller 4.

原稿Ｐは、給送ローラ４、搬送ローラ６等の各種搬送ローラによって搬送されて、排紙ローラ１１によって排紙トレイ１０へ排出される。 The document P is conveyed by various transport rollers such as the feed roller 4 and the transport roller 6, and is discharged to the paper output tray 10 by the paper output roller 11.

読取装置２０２には、搬送される原稿の第１面の画像を読み取る原稿読取部１６が設けられている。原稿読取部１６に読み取られた画像情報は、画像印刷装置３０１へ出力される。 The reading device 202 is provided with a document reading unit 16 that reads an image on the first surface of the conveyed document. The image information read by the document reading unit 16 is output to the image printing device 301.

また、原稿給送装置２０１には、搬送される原稿の第２面の画像を読み取る原稿読取部１７が設けられている。原稿読取部１７に読み取られた画像情報は、原稿読取部１６において説明した方法と同様にして画像印刷装置３０１へ出力される。 Further, the document feeding device 201 is provided with a document reading unit 17 for reading an image on the second surface of the conveyed document. The image information read by the document reading unit 17 is output to the image printing device 301 in the same manner as the method described in the document reading unit 16.

前述の如くして、原稿の読取が行われる。 As described above, the original is read.

原稿の読取モードとして、第１読取モードと第２読取モードがある。第１読取モードは、上述した方法で搬送される原稿の画像を読み取るモードである。第２読取モードは、原稿ガラス２１４（透明部材）上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する原稿読取部１６によって読み取るモードである。なお、原稿は、原稿給送装置２０１が読取装置２０２に対して回動した状態において原稿ガラス２１４上に載置される。通常、シート状の原稿の画像は第１読取モードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿の画像は第２読取モードで読み取られる。 The document scanning mode includes a first scanning mode and a second scanning mode. The first scanning mode is a mode for scanning an image of a document conveyed by the method described above. The second scanning mode is a mode in which the image of the document placed on the document glass 214 (transparent member) is scanned by the document scanning unit 16 that moves at a constant speed. The document is placed on the document glass 214 in a state where the document feeding device 201 is rotated with respect to the reading device 202. Normally, the image of the sheet-shaped original is read in the first reading mode, and the image of the bound original such as a book or booklet is read in the second reading mode.

＜画像印刷装置＞
画像印刷装置３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。 <Image printing device>
Sheet storage trays 302 and 304 are provided inside the image printing apparatus 301. Different types of recording media can be stored in the sheet storage trays 302 and 304. For example, the sheet storage tray 302 stores A4 size plain paper, and the sheet storage tray 304 stores A4 size thick paper. The recording medium is one in which an image is formed by an image forming apparatus, and for example, paper, a resin sheet, a cloth, an OHP sheet, a label, and the like are included in the recording medium.

シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。また、シート収納トレイ３０４に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７及び３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。 The recording medium stored in the sheet storage tray 302 is fed by the pickup roller 303 and sent out to the registration roller 308 by the transport roller 306. Further, the recording medium stored in the sheet storage tray 304 is fed by the pickup roller 305 and sent out to the registration roller 308 by the transport rollers 307 and 306.

原稿読取装置２００から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置３１１に入力される。また、感光ドラム３０９は、帯電器３１０によって外周面が帯電される。感光ドラム３０９の外周面が帯電された後、原稿読取装置２００から光走査装置３１１に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置３１１からポリゴンミラー及びミラー３１２、３１３を経由し、感光ドラム３０９の外周面に照射される。この結果、感光ドラム３０９の外周面に静電潜像が形成される。 The image signal output from the document reader 200 is input to the optical scanning device 311 including the semiconductor laser and the polygon mirror. Further, the outer peripheral surface of the photosensitive drum 309 is charged by the charger 310. After the outer peripheral surface of the photosensitive drum 309 is charged, the laser beam corresponding to the image signal input from the document reader 200 to the optical scanning device 311 is transmitted from the optical scanning device 311 via the polygon mirror and the mirrors 312 and 313. The outer peripheral surface of the photosensitive drum 309 is irradiated. As a result, an electrostatic latent image is formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 309.

続いて、静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位置（転写位置）に設けられた転写帯電器３１５によって記録媒体に転写される。レジストレーションローラ３０８は、転写帯電器３１５によって記録媒体に画像が転写される転写タイミングに合わせて記録媒体を転写位置へ送り込む。 Subsequently, the electrostatic latent image is developed by the toner in the developer 314, and the toner image is formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 309. The toner image formed on the photosensitive drum 309 is transferred to a recording medium by a transfer charger 315 provided at a position (transfer position) facing the photosensitive drum 309. The registration roller 308 feeds the recording medium to the transfer position at the transfer timing at which the image is transferred to the recording medium by the transfer charger 315.

前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト３１７によって定着器３１８へ送り込まれ、定着器３１８によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置１００によって記録媒体に画像が形成される。 As described above, the recording medium on which the toner image is transferred is sent to the fixing device 318 by the transport belt 317, heated and pressurized by the fixing device 318, and the toner image is fixed on the recording medium. In this way, the image forming apparatus 100 forms an image on the recording medium.

片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８によって記録媒体の第１面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ３１９、搬送ローラ３２０、及び反転ローラ３２１によって、反転パス３２５へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ３２２、３２３によって再度レジストレーションローラ３０８へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第２面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって不図示の排紙トレイへ排紙される。 When image formation is performed in the single-sided printing mode, the recording medium that has passed through the fuser 318 is ejected to an output tray (not shown) by the output rollers 319 and 324. When image formation is performed in the double-sided printing mode, after the fixing process is performed on the first surface of the recording medium by the fixing device 318, the recording medium is the paper ejection roller 319, the transport roller 320, and the reversing roller 321. Is carried to the inversion path 325. After that, the recording medium is conveyed to the registration roller 308 again by the conveying rollers 322 and 323, and an image is formed on the second surface of the recording medium by the method described above. After that, the recording medium is ejected to an output tray (not shown) by the output rollers 319 and 324.

また、第１面に画像形成された記録媒体がフェースダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙される場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９を通って搬送ローラ３２０へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ３２０のニップ部を通過する直前に搬送ローラ３２０の回転が反転することによって、記録媒体の第１面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ３２４を経由して、画像形成装置１００の外部へ排出される。 When the recording medium on which the image is formed on the first surface is discharged face-down to the outside of the image forming apparatus 100, the recording medium that has passed through the fuser 318 passes through the paper ejection roller 319 and is conveyed to the roller 320. It is transported in the direction toward. After that, just before the rear end of the recording medium passes through the nip portion of the transport roller 320, the rotation of the transport roller 320 is reversed, so that the recording medium is a paper ejection roller with the first surface of the recording medium facing downward. It is discharged to the outside of the image forming apparatus 100 via 324.

本実施形態における画像形成装置１００には、搬送路を画像印刷装置３０１の外部へ露出させるために開閉可能な開閉部としての扉３２６が設けられている。ユーザは、扉３２６を開くことによって搬送路に残留したシートを取り除くことができる。なお、図１には、搬送路を画像印刷装置３０１の外部へ露出させるための扉３２６のみが記載されているが、画像印刷装置３０１には、画像印刷装置３０１の内部の構成（例えば、感光ドラム３０９、現像器３１４、定着器３１８等）を外部へ露出させるための扉が複数設けられている。 The image forming apparatus 100 in the present embodiment is provided with a door 326 as an opening / closing portion that can be opened / closed in order to expose the transport path to the outside of the image printing apparatus 301. The user can remove the sheet remaining in the transport path by opening the door 326. Note that FIG. 1 shows only the door 326 for exposing the transport path to the outside of the image printing device 301, but the image printing device 301 has an internal configuration (for example, photosensitive) of the image printing device 301. A plurality of doors for exposing the drum 309, the developer 314, the fuser 318, etc.) to the outside are provided.

以上が画像形成装置１００の構成および機能についての説明である。なお、例えば、ピックアップローラ３，３０３、３０５、レジストレーションローラ３０８等の各種ローラや感光ドラム３０９、現像器３１４、搬送ベルト３１７等は負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。 The above is a description of the configuration and function of the image forming apparatus 100. For example, various rollers such as pickup rollers 3, 303, 305 and registration rollers 308, a photosensitive drum 309, a developing device 314, a transport belt 317 and the like correspond to a load. The motor control device of the present embodiment can be applied to a motor that drives these loads.

＜画像形成装置の制御構成＞
図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。 <Control configuration of image forming device>
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a control configuration of the image forming apparatus 100. As shown in FIG. 2, the system controller 151 includes a CPU 151a, a ROM 151b, and a RAM 151c. Further, the system controller 151 is connected to an image processing unit 112, an operation unit 152, an analog-to-digital (A / D) converter 153, a high-voltage control unit 155, a motor control device 157, sensors 159, and an AC driver 160. .. The system controller 151 can send and receive data and commands to and from each connected unit.

ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。 The CPU 151a executes various sequences related to a predetermined image formation sequence by reading and executing various programs stored in the ROM 151b.

ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが格納される。 The RAM 151c is a storage device. The RAM 151c stores, for example, various data such as a set value for the high voltage control unit 155, a command value for the motor control device 157, and information received from the operation unit 152.

システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、センサ類１５９からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。 The system controller 151 transmits the set value data of various devices provided inside the image forming apparatus 100, which is necessary for the image processing in the image processing unit 112, to the image processing unit 112. Further, the system controller 151 receives the signal from the sensors 159 and sets the set value of the high voltage control unit 155 based on the received signal.

高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、転写帯電器３１５等）に必要な電圧を供給する。 The high-voltage control unit 155 supplies the voltage required for the high-voltage unit 156 (charger 310, developer 314, transfer charger 315, etc.) according to the set value set by the system controller 151.

モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じて、画像印刷装置３０１に設けられた負荷を駆動するモータ５０９を制御する。なお、図２においては、負荷を駆動するモータとして１個のモータが記載されているが、実際には、画像形成装置には２個以上のモータが設けられている。また、モータ制御装置１個で複数個のモータを制御する構成であっても良い。 The motor control device 157 controls the motor 509 for driving the load provided in the image printing device 301 in response to the command output from the CPU 151a. In FIG. 2, one motor is described as the motor for driving the load, but in reality, the image forming apparatus is provided with two or more motors. Further, a configuration may be configured in which a plurality of motors are controlled by one motor control device.

Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検出するためのサーミスタ１５４が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ１５１に送信する。システムコントローラ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１５３から受信したデジタル信号に基づいてＡＣドライバ１６０の制御を行う。ＡＣドライバ１６０は、定着ヒータ１６１の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ１６１を制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器３１８に含まれる。 The A / D converter 153 receives the detection signal detected by the thermistor 154 for detecting the temperature of the fixing heater 161, converts the detection signal from an analog signal to a digital signal, and transmits the detection signal to the system controller 151. The system controller 151 controls the AC driver 160 based on the digital signal received from the A / D converter 153. The AC driver 160 controls the fixing heater 161 so that the temperature of the fixing heater 161 becomes a temperature required for performing the fixing process. The fixing heater 161 is a heater used for the fixing process, and is included in the fixing device 318.

システムコントローラ１５１は、使用する記録媒体の種類（以下、紙種と称する）等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部１５２に設けられた表示部に表示するように、操作部１５２を制御する。システムコントローラ１５１は、ユーザが設定した情報を操作部１５２から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部１５２に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、画像印刷装置３０１及び原稿給送装置２０１におけるシートのジャムや重送等に関する情報である。操作部１５２は、システムコントローラ１５１から受信した情報を表示部に表示する。 The system controller 151 displays an operation screen for the user to set the type of recording medium to be used (hereinafter referred to as a paper type) on the display unit provided in the operation unit 152. To control. The system controller 151 receives the information set by the user from the operation unit 152, and controls the operation sequence of the image forming apparatus 100 based on the information set by the user. Further, the system controller 151 transmits information indicating the state of the image forming apparatus to the operation unit 152. The information indicating the state of the image forming apparatus is, for example, information regarding the number of images formed, the progress of the image forming operation, jams and double feeding of sheets in the image printing apparatus 301 and the document feeding apparatus 201. The operation unit 152 displays the information received from the system controller 151 on the display unit.

前述の如くして、システムコントローラ１５１は、画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。 As described above, the system controller 151 controls the operation sequence of the image forming apparatus 100.

［モータ制御装置］
次に、本実施形態におけるモータ制御装置１５７について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、ベクトル制御によってモータ５０９を制御する。 [Motor control device]
Next, the motor control device 157 in this embodiment will be described. The motor control device 157 in the present embodiment controls the motor 509 by vector control.

＜ベクトル制御＞
まず、図３及び図４を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置１５７がベクトル制御を行う方法について説明する。なお、以下の説明におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていない。 <Vector control>
First, a method in which the motor control device 157 in the present embodiment performs vector control will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The motor in the following description is not provided with a sensor such as a rotary encoder for detecting the rotation phase of the rotor of the motor.

図３は、Ａ相（第１相）とＢ相（第２相）との２相から成るステッピングモータ（以下、モータと称する）５０９と、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。図３では、静止座標系において、Ａ相の巻線に対応した軸であるα軸と、Ｂ相の巻線に対応した軸であるβ軸とが定義されている。また、図３では、回転子４０２に用いられている永久磁石の磁極によって作られる磁束の方向に沿ってｄ軸が定義され、ｄ軸から反時計回りに９０度進んだ方向（ｄ軸に直交する方向）に沿ってｑ軸が定義されている。α軸とｄ軸との成す角度はθと定義され、回転子４０２の回転位相は角度θによって表される。ベクトル制御では、回転子４０２の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。具体的には、ベクトル制御では、巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの、回転座標系における電流成分であって、回転子にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）と巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）とが用いられる。 FIG. 3 shows a stepping motor (hereinafter referred to as a motor) 509 composed of two phases, A phase (first phase) and B phase (second phase), and a rotating coordinate system represented by a d-axis and a q-axis. It is a figure which shows the relationship of. In FIG. 3, in the rest coordinate system, the α-axis, which is the axis corresponding to the A-phase winding, and the β-axis, which is the axis corresponding to the B-phase winding, are defined. Further, in FIG. 3, the d-axis is defined along the direction of the magnetic flux generated by the magnetic poles of the permanent magnet used in the rotor 402, and the direction is 90 degrees counterclockwise from the d-axis (perpendicular to the d-axis). The q-axis is defined along the direction of the magnet. The angle formed by the α-axis and the d-axis is defined as θ, and the rotation phase of the rotor 402 is represented by the angle θ. In vector control, a rotating coordinate system based on the rotation phase θ of the rotor 402 is used. Specifically, in vector control, the q-axis component (torque current component) and winding, which are the current components in the rotational coordinate system of the current vector corresponding to the drive current flowing in the winding, and generate torque in the rotor. A d-axis component (exciting current component) that affects the strength of the magnetic flux penetrating the is used.

ベクトル制御とは、回転子の目標位相を表す指令位相と実際の回転位相との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法である。また、回転子の目標速度を表す指令速度と実際の回転速度との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する方法もある。 Vector control is a motor by performing phase feedback control that controls the value of the torque current component and the value of the exciting current component so that the deviation between the command phase representing the target phase of the rotor and the actual rotation phase becomes small. It is a control method to control. In addition, the motor is controlled by performing speed feedback control that controls the value of the torque current component and the value of the exciting current component so that the deviation between the command speed representing the target speed of the rotor and the actual rotation speed becomes small. There is also a method.

図４は、モータ５０９を制御するモータ制御装置６００の構成の例を示すブロック図である。モータ制御装置１５７は、少なくとも１つのＡＳＩＣで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the motor control device 600 that controls the motor 509. The motor control device 157 is composed of at least one ASIC, and performs each function described below.

モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１等を有する。座標変換器５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系から、ｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、巻線に流れる駆動電流は、回転座標系における電流値であるｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）とｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）とによって表される。なお、ｑ軸電流は、モータ５０９の回転子４０２にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、ｄ軸電流は、モータ５０９の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当する。モータ制御装置６００は、ｑ軸電流及びｄ軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。この結果、モータ制御部１５７は、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じてｑ軸電流を制御することによって、回転子４０２が回転するために必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、ベクトル制御においては、図４に示す電流ベクトルの大きさは、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。 The motor control device 157 includes a phase controller 502, a current controller 503, a coordinate inverse converter 505, a coordinate converter 511, and the like as circuits for performing vector control. The coordinate converter 511 represents the current vector corresponding to the drive current flowing through the windings of the A phase and the B phase of the motor 509 from the stationary coordinate system represented by the α axis and the β axis on the q axis and the d axis. Coordinates are converted to a rotating coordinate system. As a result, the drive current flowing through the winding is represented by the current value of the q-axis component (q-axis current) and the current value of the d-axis component (d-axis current), which are current values in the rotating coordinate system. The q-axis current corresponds to the torque current that generates torque in the rotor 402 of the motor 509. Further, the d-axis current corresponds to an exciting current that affects the strength of the magnetic flux penetrating the winding of the motor 509. The motor control device 600 can independently control the q-axis current and the d-axis current. As a result, the motor control unit 157 can efficiently generate the torque required for the rotor 402 to rotate by controlling the q-axis current according to the load torque applied to the rotor 402. That is, in the vector control, the magnitude of the current vector shown in FIG. 4 changes according to the load torque applied to the rotor 402.

モータ制御装置１５７は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θを後述する方法により決定し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。ＣＰＵ１５１ａは、モータ５０９の回転子４０２の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成し、指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。なお、実際には、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置６００に対してパルス信号を出力しており、パルスの数が指令位相に対応し、パルスの周波数が目標速度に対応する。指令位相θ＿ｒｅｆは、例えば、モータ５０９の目標速度に基づいて生成される。 The motor control device 157 determines the rotation phase θ of the rotor 402 of the motor 509 by a method described later, and performs vector control based on the determination result. The CPU 151a generates a command phase θ_ref representing the target phase of the rotor 402 of the motor 509, and outputs the command phase θ_ref to the motor control device 157. In reality, the CPU 151a outputs a pulse signal to the motor control device 600, the number of pulses corresponds to the command phase, and the frequency of the pulse corresponds to the target speed. The command phase θ_ref is generated, for example, based on the target speed of the motor 509.

減算器１０１は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差を演算し、該偏差を位相制御器５０２に出力する。 The subtractor 101 calculates the deviation between the rotation phase θ of the rotor 402 of the motor 509 and the command phase θ_ref, and outputs the deviation to the phase controller 502.

位相制御器５０２は、所定の時間周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で、減算器１０１から出力される偏差を取得する。位相制御器５０２は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）に基づいて、減算器１０１から出力される偏差が小さくなるように、目標値としてのｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御に基づいて減算器１０１から出力された偏差が０になるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。即ち、位相制御器５０２は、第１設定手段として機能する。なお、Ｐ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、Ｉ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間積分に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、Ｄ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間変化に比例する値に基づいて制御する制御方法である。本実施形態における位相制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、位相制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成しても良い。なお、本実施形態においては、巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは０に設定されるが、これに限定されるものではない。 The phase controller 502 acquires the deviation output from the subtractor 101 in a predetermined time period T (for example, 200 μs). The phase controller 502 is based on the proportional control (P), the integral control (I), and the differential control (D), and the q-axis current command value as a target value is set so that the deviation output from the subtractor 101 becomes small. iq_ref and d-axis current command value id_ref are generated and output. Specifically, the phase controller 502 has a q-axis current command value iq_ref and a d-axis current command value id_ref so that the deviation output from the subtractor 101 based on P control, I control, and D control becomes zero. Is generated and output. That is, the phase controller 502 functions as a first setting means. The P control is a control method in which the value of the object to be controlled is controlled based on a value proportional to the deviation between the command value and the estimated value. Further, the I control is a control method in which the value of the object to be controlled is controlled based on a value proportional to the time integral of the deviation between the command value and the estimated value. Further, the D control is a control method in which the value of the object to be controlled is controlled based on the value proportional to the time change of the deviation between the command value and the estimated value. The phase controller 502 in the present embodiment generates the q-axis current command value iq_ref and the d-axis current command value id_ref based on the PID control, but is not limited thereto. For example, the phase controller 502 may generate the q-axis current command value iq_ref and the d-axis current command value id_ref based on PI control. In the present embodiment, the d-axis current command value id_ref, which affects the strength of the magnetic flux penetrating the winding, is set to 0, but is not limited to this.

モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７、５０８によって検出され、検出された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、図３に示す電流ベクトルの位相θｅを用いて次式によって表される。なお、電流ベクトルの位相θｅは、α軸と電流ベクトルとの成す角度と定義される。また、Ｉは電流ベクトルの大きさを示す。 The drive currents flowing in the windings of the A phase and the B phase of the motor 509 are detected by the current detectors 507 and 508, and the detected current values of the drive currents are the current values iα and iβ in the quiescent coordinate system in FIG. It is expressed by the following equation using the phase θe of the current vector shown in. The phase θe of the current vector is defined as the angle formed by the α axis and the current vector. Further, I indicates the magnitude of the current vector.

ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθｅ （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθｅ （２）
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と誘起電圧決定器５１２とに入力される。 iα = I * cosθe (1)
iβ = I * sinθe (2)
These current values iα and iβ are input to the coordinate converter 511 and the induced voltage determinant 512.

座標変換器５１１は、次式によって、静止座標系における電流値ｉα及びｉβを回転座標系におけるｑ軸電流の電流値ｉｑ及びｄ軸電流の電流値ｉｄに変換する。 The coordinate converter 511 converts the current values iα and iβ in the stationary coordinate system into the current value iq of the q-axis current and the current value id of the d-axis current in the rotating coordinate system by the following equation.

ｉｄ＝ ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ （３）
ｉｑ＝－ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ （４）
減算器１０２には、位相制御器５０２から出力されたｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｑとが入力される。減算器１０２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと電流値ｉｑとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。 id = cosθ * iα + sinθ * iβ (3)
iq = -sinθ * iα + cosθ * iβ (4)
The q-axis current command value iq_ref output from the phase controller 502 and the current value iq output from the coordinate converter 511 are input to the subtractor 102. The subtractor 102 calculates the deviation between the q-axis current command value iq_ref and the current value iq, and outputs the deviation to the current controller 503.

また、減算器１０３には、位相制御器５０２から出力されたｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｄとが入力される。減算器１０３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと電流値ｉｄとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。 Further, the d-axis current command value id_ref output from the phase controller 502 and the current value id output from the coordinate converter 511 are input to the subtractor 103. The subtractor 103 calculates the deviation between the d-axis current command value id_ref and the current value id, and outputs the deviation to the current controller 503.

電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される偏差がそれぞれ小さくなるように駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差がそれぞれ０になるように駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成して座標逆変換器５０５に出力する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流制御器５０３は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しても良い。 The current controller 503 generates the drive voltages Vq and Vd so that the input deviations become smaller, respectively, based on the PID control. Specifically, the current controller 503 generates drive voltages Vq and Vd so that the input deviations become 0, respectively, and outputs them to the coordinate inverse converter 505. The current controller 503 in the present embodiment generates drive voltages Vq and Vd based on PID control, but the present invention is not limited to this. For example, the current controller 503 may generate drive voltages Vq and Vd based on PI control.

座標逆変換器５０５は、電流制御器５０３から出力された回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを、次式によって、静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに逆変換する。 The coordinate inverse converter 505 reversely converts the drive voltages Vq and Vd in the rotating coordinate system output from the current controller 503 into the drive voltages Vα and Vβ in the static coordinate system by the following equation.

Ｖα＝ｃｏｓθ＊Ｖｄ－ｓｉｎθ＊Ｖｑ （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ （６）
座標逆変換器５０５は、逆変換された駆動電圧Ｖα及びＶβを誘起電圧決定器５１２及びＰＷＭインバータ５０６に出力する。 Vα = cosθ * Vd-sinθ * Vq (5)
Vβ = sinθ * Vd + cosθ * Vq (6)
The coordinate inverse converter 505 outputs the inversely converted drive voltages Vα and Vβ to the induced voltage determinant 512 and the PWM inverter 506.

ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有する。フルブリッジ回路は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ（パルス幅変調）信号によって駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成し、駆動電流ｉα及びｉβをモータ５０９の各相の巻線に供給することによって、モータ５０９を駆動させる。なお、本実施形態においては、ＰＷＭインバータはフルブリッジ回路を有しているが、ＰＷＭインバータはハーフブリッジ回路等であっても良い。 The PWM inverter 506 has a full bridge circuit. The full bridge circuit is driven by a PWM (Pulse Width Modulation) signal based on the drive voltages Vα and Vβ input from the coordinate inverse converter 505. As a result, the PWM inverter 506 generates drive currents iα and iβ corresponding to the drive voltages Vα and Vβ, and supplies the drive currents iα and iβ to the windings of each phase of the motor 509 to drive the motor 509. .. In the present embodiment, the PWM inverter has a full bridge circuit, but the PWM inverter may be a half bridge circuit or the like.

次に、回転位相θの決定方法について説明する。回転子４０２の回転位相θの決定には、回転子４０２の回転によってモータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に誘起される誘起電圧Ｅα及びＥβの値が用いられる。誘起電圧の値は誘起電圧決定器５１２によって決定（算出）される。具体的には、誘起電圧Ｅα及びＥβは、Ａ／Ｄ変換器５１０から誘起電圧決定器５１２に入力された電流値ｉα及びｉβと、座標逆変換器５０５から誘起電圧決定器５１２に入力された駆動電圧Ｖα及びＶβとから、次式によって決定される。 Next, a method of determining the rotation phase θ will be described. In determining the rotation phase θ of the rotor 402, the values of the induced voltages Eα and Eβ induced in the windings of the A phase and the B phase of the motor 509 by the rotation of the rotor 402 are used. The value of the induced voltage is determined (calculated) by the induced voltage determinant 512. Specifically, the induced voltages Eα and Eβ are input to the current values iα and iβ input from the A / D converter 510 to the induced voltage determinant 512 and to the induced voltage determinant 512 from the coordinate inverse converter 505. It is determined by the following equation from the drive voltages Vα and Vβ.

Ｅα＝Ｖα－Ｒ＊ｉα－Ｌ＊ｄｉα／ｄｔ （７）
Ｅβ＝Ｖβ－Ｒ＊ｉβ－Ｌ＊ｄｉβ／ｄｔ （８）
ここで、Ｒは巻線レジスタンス、Ｌは巻線インダクタンスである。巻線レジスタンスＲ及び巻線インダクタンスＬの値（以下、制御値と称する）は使用されているモータ５０９に固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂに予め格納されている。 Eα = Vα-R * iα-L * diα / dt (7)
Eβ = Vβ-R * iβ-L * diβ / dt (8)
Here, R is the winding resistance and L is the winding inductance. The values of the winding resistance R and the winding inductance L (hereinafter referred to as control values) are values peculiar to the motor 509 used and are stored in advance in the ROM 151b.

誘起電圧決定器５１２によって決定された誘起電圧Ｅα及びＥβは位相決定器５１３に出力される。 The induced voltages Eα and Eβ determined by the induced voltage determinant 512 are output to the phase determinant 513.

位相決定器５１３は、誘起電圧決定器５１２から出力された誘起電圧Ｅαと誘起電圧Ｅβとの比に基づいて、次式によってモータ５０９の回転子４０２の回転位相θ´を決定する。 The phase determinant 513 determines the rotation phase θ'of the rotor 402 of the motor 509 by the following equation based on the ratio of the induced voltage Eα and the induced voltage Eβ output from the induced voltage determinant 512.

θ´＝ｔａｎ＾－１（－Ｅβ／Ｅα） （９）
なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（９）に基づく演算を行うことによって回転位相θ´を決定したが、この限りではない。例えば、位相決定器５１３は、ＲＯＭ１５１ｂ等に記憶されている、誘起電圧Ｅα及び誘起電圧Ｅβと誘起電圧Ｅα及び誘起電圧Ｅβとに対応する回転位相θ´との関係を示すテーブルを参照することによって回転位相θ´を決定してもよい。 θ'= tan ^ -1 (-Eβ / Eα) (9)
In the present embodiment, the phase determinant 513 determines the rotation phase θ'by performing an operation based on the equation (9), but this is not the case. For example, the phase determinant 513 refers to a table stored in ROM 151b or the like showing the relationship between the induced voltage Eα and the induced voltage Eβ and the rotation phase θ ′ corresponding to the induced voltage Eα and the induced voltage Eβ. The rotation phase θ'may be determined.

前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θ´は、位相補正器５２０に入力される。位相補正器５２０は、後述する方法により回転位相θ´を補正し、補正後の回転位相θを減算器１０１、座標逆変換器５０５及び座標変換器５１１に出力する。 The rotation phase θ'of the rotor 402 obtained as described above is input to the phase corrector 520. The phase corrector 520 corrects the rotation phase θ'by a method described later, and outputs the corrected rotation phase θ to the subtractor 101, the coordinate inverse converter 505, and the coordinate converter 511.

モータ制御装置１５７は上述の制御を繰り返し行う。 The motor control device 157 repeatedly performs the above-mentioned control.

以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。 As described above, the motor control device 157 in the present embodiment performs vector control using phase feedback control that controls the current value in the rotating coordinate system so that the deviation between the command phase θ_ref and the rotation phase θ becomes small. By performing vector control, it is possible to suppress the motor from being out of step, the increase in motor noise due to excess torque, and the increase in power consumption.

＜位相補正器＞
以下に、位相補正器５２０について説明する。図５は、巻線に供給すべき電流値（電流指令値）と、モータ５０９の回転子の実際の回転位相と回転位相θ´との差分値（位相誤差）と、の関係を示す図である。図５（ａ）は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと位相誤差との関係を示す図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）における関係を例えば線形近似することにより得られた図である。図５（ｃ）は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと位相誤差との関係を示す図である。図５（ｄ）は、図５（ｃ）における関係を例えば線形近似することにより得られた図である。なお、図５に示す関係は本実施形態における一例であり、実験により得られたものである。モータ５０９の回転子の実際の回転位相は、モータ５０９にエンコーダを取り付けることにより得られたものである。 <Phase corrector>
The phase corrector 520 will be described below. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the current value to be supplied to the winding (current command value) and the difference value (phase error) between the actual rotation phase of the rotor of the motor 509 and the rotation phase θ'. be. FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the q-axis current command value iq_ref and the phase error. FIG. 5B is a diagram obtained by, for example, linearly approximating the relationship in FIG. 5A. FIG. 5C is a diagram showing the relationship between the d-axis current command value id_ref and the phase error. FIG. 5D is a diagram obtained by, for example, linearly approximating the relationship in FIG. 5C. The relationship shown in FIG. 5 is an example of this embodiment and was obtained by an experiment. The actual rotation phase of the rotor of the motor 509 is obtained by attaching an encoder to the motor 509.

図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆやｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆが変わると、位相誤差は変動する。また、図５（ｂ）に示すように、ｉｄ＿ｒｅｆが０Ａであるときのｉｑ＿ｒｅｆに対する位相誤差を表す直線は、ｉｄ＿ｒｅｆが－０．２Ａであるときのｉｑ＿ｒｅｆに対する位相誤差を表す直線をオフセットさせたグラフになっている。 As shown in FIGS. 5A and 5C, the phase error fluctuates when the q-axis current command value iq_ref or the d-axis current command value id_ref changes. Further, as shown in FIG. 5B, the straight line representing the phase error with respect to iq_ref when id_ref is 0A is a graph obtained by offsetting the straight line representing the phase error with respect to iq_ref when id_ref is −0.2A. It has become.

図４に示すように、電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｉｄ＿ｒｅｆは、位相補正器５２０にも入力される。 As shown in FIG. 4, the current command values iq_ref and id_ref are also input to the phase corrector 520.

位相補正器５２０は、以下の式（１０）～（１４）に基づいて、回転位相θ´を補正し、補正後の回転位相θを生成する。 The phase corrector 520 corrects the rotation phase θ'based on the following equations (10) to (14) and generates the corrected rotation phase θ.

θ＝θ´＋α （１０）
α＝ａ１＊ｉｑ＿ｒｅｆ＋ｉｑ０ （１１）
ａ１＝Δｅｒｒ１／Δｉｑ＿ｒｅｆ （１２）
ここで、ａ１は、図５（ｂ）における直線の傾きに対応する値であり、ｉｑ０は図５（ｂ）におけるｙ軸切片に対応する値である。ｉｑ０は、如何に示すように、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの関数で表される。 θ = θ'+ α (10)
α = a1 * iq_ref + iq0 (11)
a1 = Δerr1 / Δiq_ref (12)
Here, a1 is a value corresponding to the slope of the straight line in FIG. 5 (b), and iq0 is a value corresponding to the y-axis intercept in FIG. 5 (b). iq0 is represented by a function of the d-axis current command value id_ref, as shown.

ｉｑ０＝ａ２＊ｉｄ＿ｒｅｆ＋ａ３ （１３）
ａ２＝Δｅｒｒ２／Δｉｄ＿ｒｅｆ （１４）
ここで、ａ２は、図５（ｄ）における直線の傾きに対応する値であり、ａ３は図５（ｄ）におけるｙ軸切片に対応する値である。 iq0 = a2 * id_ref + a3 (13)
a2 = Δerr2 / Δid_ref (14)
Here, a2 is a value corresponding to the slope of the straight line in FIG. 5 (d), and a3 is a value corresponding to the y-axis section in FIG. 5 (d).

ａ１、ａ２、ａ３は、例えば、ＲＯＭ１５１ｂに格納されている。 The a1, a2, and a3 are stored in, for example, the ROM 151b.

本実施形態では、位相補正器５２０は、入力される電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｉｄ＿ｒｅｆと、式（１０）～（１４）と、に基づいて、回転位相θ´を補正する。 In the present embodiment, the phase corrector 520 corrects the rotation phase θ'based on the input current command values iq_ref and id_ref and the equations (10) to (14).

以上のように、本実施形態では、巻線に供給される電流の値に基づいて、回転位相を補正する。具体的には、ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値に基づいて、回転位相を補正する。この結果、巻線に供給される電流の大きさが変動することに起因してモータの回転子の回転位相を決定する精度が低下してしまうことを抑制することができる。即ち、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the rotation phase is corrected based on the value of the current supplied to the winding. Specifically, the rotation phase is corrected based on the q-axis current command value and the d-axis current command value. As a result, it is possible to prevent the accuracy of determining the rotation phase of the rotor of the motor from being lowered due to the fluctuation of the magnitude of the current supplied to the winding. That is, it is possible to prevent the control of the motor from becoming unstable.

なお、本実施形態では、ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値に基づいて回転位相が補正されたが、この限りではない。例えば、座標変換器５１１から出力されるｑ軸電流及びｄ軸電流に基づいて回転位相が補正されてもよい。 In this embodiment, the rotation phase is corrected based on the q-axis current command value and the d-axis current command value, but this is not the case. For example, the rotation phase may be corrected based on the q-axis current and the d-axis current output from the coordinate converter 511.

なお、第１実施形態、第２実施形態におけるベクトル制御では、位相フィードバック制御を行うことによってモータ５０９を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子４０２の回転速度ωをフィードバックしてモータ５０９を制御する構成であっても良い。具体的には、図６に示すように、モータ制御装置の内部に速度制御器５００を設け、ＣＰＵ１５１ａが回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。また、モータ制御装置の内部に速度決定器５１４を設け、速度決定器５１４が位相補正器５２０から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転速度ωを決定する。速度制御器５００は回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する構成とする。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータ５０９を制御する構成であっても良い。 In the vector control in the first embodiment and the second embodiment, the motor 509 is controlled by performing the phase feedback control, but the present invention is not limited to this. For example, the motor 509 may be controlled by feeding back the rotation speed ω of the rotor 402. Specifically, as shown in FIG. 6, a speed controller 500 is provided inside the motor control device, and the CPU 151a outputs a command speed ω_ref indicating the target speed of the rotor. Further, a speed determinant 514 is provided inside the motor control device, and the speed determinant 514 determines the rotation speed ω based on the time change of the rotation phase θ output from the phase corrector 520. The speed controller 500 is configured to generate and output the q-axis current command value iq_ref and the d-axis current command value id_ref so that the deviation between the rotation speed ω and the command speed ω_ref becomes small. The motor 509 may be controlled by performing such speed feedback control.

また、第１実施形態、第２実施形態においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、ＤＣモータ等の他のモータであっても良い。また、モータは２相モータである場合に限らず、３相モータ等の他のモータであってもよい。 Further, in the first embodiment and the second embodiment, the stepping motor is used as the motor for driving the load, but other motors such as a DC motor may be used. Further, the motor is not limited to the case of a two-phase motor, and may be another motor such as a three-phase motor.

また、第１実施形態、第２実施形態回転子として永久磁石が用いられているが、これに限定されるものではない。 Further, permanent magnets are used as the rotors of the first embodiment and the second embodiment, but the present invention is not limited to these.

１５１ａ ＣＰＵ
１５７ モータ制御装置
４０２ 回転子
５０２ 位相制御器
５０７、５０８ 電流検出器
５０９ ステッピングモータ
５１３ 位相決定器
５２０ 位相補正器 151a CPU
157 Motor controller 402 Rotor 502 Phase controller 507, 508 Current detector 509 Stepping motor 513 Phase determiner 520 Phase corrector

Claims (3)

モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流と予め設定された制御値とを用いて、前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分と、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分と、に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記検出手段によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値と、前記補正手段によって補正された回転位相と前記モータの回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように設定されたトルク電流成分の目標値と、の偏差が小さくなるように、前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記補正手段は、前記トルク電流成分の目標値と、前記励磁電流成分の目標値と、に基づいて、前記回転位相を補正することを特徴とするモータ制御装置。 A detection means that detects the drive current flowing through the windings of the motor,
A phase determining means for determining the rotational phase of the rotor of the motor using the drive current detected by the detecting means and a preset control value, and
A correction means for correcting the rotational phase determined by the phase determining means, and a correction means.
The torque current component, which is a current component represented in the rotation coordinate system based on the rotation phase corrected by the correction means and is a current component that generates torque in the rotor, and is represented in the rotation coordinate system. It is a control means that controls the drive current flowing through the winding based on the exciting current component, which is a current component and is a current component that affects the strength of the magnetic flux penetrating the winding, and is detected by the detection means. The target value of the torque current component set so that the deviation between the value of the torque current component of the drive current and the command phase representing the target phase of the rotor of the motor between the rotation phase corrected by the correction means is small. A control means that controls the drive current flowing through the winding so that the deviation between the two is small.
Have,
The correction means is a motor control device that corrects the rotation phase based on the target value of the torque current component and the target value of the excitation current component. 前記制御値は、前記モータの巻線のインダクタンスに対応する値であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein the control value is a value corresponding to the inductance of the winding of the motor. 前記補正手段は、前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記回転子の実際の回転位相との差分値と、前記トルク電流成分の目標値と、の関係、及び、前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記回転子の実際の回転位相との差分値と、前記励磁電流成分の目標値と、の関係、に基づいて、前記回転位相を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。 The correction means is determined by the relationship between the difference value between the rotation phase determined by the phase determining means and the actual rotation phase of the rotor and the target value of the torque current component, and the phase determining means. 1. 2. The motor control device according to 2.

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