JPH04222487A - モータの定速回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＤＣブラシレスモータ
のようにモータの駆動コイルに供給するモータ駆動電流
によってモータを定速回転させる場合のモータの定速回
転制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣブラシレスモータのような定速回転
制御されるモータにおいては、その駆動コイルにモータ
駆動電流を供給してモータを回転駆動している。次に図
７及び図８を参照して、従来のモータの定速回転制御方
式について説明する。図７に示すモータの定速回転制御
方式において、２１はマグネット形のモータであり、ロ
ータマグネット２１１、駆動コイル２１２１　〜２１２
３　、位置検出器２１３１　〜２１３３　を主要な構成
要素としている。

【０００３】ロータマグネット２１１は、ロータ部分が
マグネットで構成されている。駆動コイル２１２１　〜
２１２３　には、ロータマグネット２１１を駆動するモ
ータ駆動電流が周期的に供給される。位置検出器２１３
１　〜２１３３　は、例えばホール素子で構成され、ロ
ータマグネット２１１の磁極と駆動コイルの対向位置を
検出して、その位置検出信号を発生する。

【０００４】２２はスイッチング回路であり、図示しな
いスイッチング素子で直流をスイッチングして、駆動コ
イル２１２１　〜２１２３　に所定のモータ駆動電流を
周期的に供給する。２３はロジック回路であり、位置検
出器２１３１　〜２１３３　の発生する位置検出信号を
受けて、スイッチング回路２２の各スイッチング素子を
駆動する駆動パターンを発生する。２４はレベル変換回
路であり、ロジック回路２３が発生した駆動パターンの
レベルをスイッチング回路２２を駆動可能なレベルに変
換する。

【０００５】次に、図７のモータ制御装置におけるモー
タの定速回転制御方式を、図８の動作タイミングチャー
トを参照して説明する。図８は定速回転時、すなわち定
常状態における各駆動コイルの誘起電圧、モータ駆動電
流、位置検出信号等の関係を示す動作タイミングチャー
トである。

【０００６】図８において、Ｈ１　〜Ｈ６　は、モータ
が１回転する間の動作状態を６区分に分けて示したもの
であり、各区分は回転角にして６０度である。Ｖ１　、
Ｖ２　及びＶ３　は、駆動コイル２１２１　、２１２２
　及び２１２３　の端子電圧を示したもので、各駆動コ
イルの誘起電圧に等しい。他の符号の内容については、
次の動作説明において適宜説明する。

【０００７】■状態Ｈ１　状態Ｈ１　においては、ロー
タマグネット２１１は図示の位置にある。このとき位置
検出器２１３２　は位置検出信号ｃを発生し、位置検出
器２１３３　は位置検出信号ａを発生してロジック回路
２３に送る。ロジック回路２３は、この位置検出信号ｃ
及びａを受けると、位置検出信号に同期して図８に示す
駆動パターンＰ１　（ＡＨ＝ＣＬ＝１、その他０）を発
生し、レベル変換回路２４に供給する。

【０００８】レベル変換回路２４は、ロジック回路２３
から入力された駆動パターンＰ１　のレベルをスイッチ
ング回路２２を駆動可能なレベルに変換する。スイッチ
ング回路２２は、この高レベルに変換された駆動パター
ンＰ１　を受けると、図示しないスイッチング素子で直
流の電源電圧Ｖｃｃをスイッチングすることにより、対
応する駆動コイル２１２１　にモータ駆動電流ＡＨを供
給し、駆動コイル２１２３　にモータ駆動電流ＣＬが流
れるようにする。

【０００９】ここで、モータ駆動電流ＣＬの符号「ＣＬ
」において、最初の符号「Ｃ」は駆動コイル２１３３　
に供給するモータ駆動電流であることを示し、次の「Ｌ
」は駆動コイル２１３３　よりスイッチング回路２４側
に戻るモータ駆動電流が流れることを示す。スイッチン
グ回路２４より駆動コイル２１３３　に流れるモータ駆
動電流は「ＣＨ」によって示される。したがって、前記
動作状態の場合、モータ駆動電流ＣＬは、モータ駆動電
流ＡＨの戻り電流になる。このことは、以下に説明する
他の駆動コイルに供給される各モータ駆動電流について
も同様である。

【００１０】またモータ駆動電流は、駆動コイル２１３
３　に誘起される誘起電圧Ｖ３　と電源電圧Ｖｃｃとの
差（図に斜線で示す。このことは、他の駆動コイルにお
ける起動時のモータ駆動電流についても同様である）に
比例する。このモータ駆動電流ＡＨ及びＣＬを受けると
、ロータマグネット２１１は矢印の方向に回転して状態
Ｈ２　になる。

【００１１】■状態Ｈ２　状態Ｈ２　では、位置検出器
２１３３　は、ロータマグネット２１１が駆動コイル２
１２３　の対向位置にあることを検出して位置検出信号
ａを発生し、ロジック回路２３に送る。ロジック回路２
３は、この位置検出信号ａを受けると、位置検出信号ａ
に同期して図８に示す駆動パターンＰ２　（ＡＨ＝ＢＬ
＝１、その他０）を発生し、レベル変換回路２４に供給
する。

【００１２】スイッチング回路２２は、レベル変換回路
２４を介してこの駆動パターンＰ２　を受けると、図示
しないスイッチング素子で電源電圧Ｖｃｃをスイッチン
グすることにより、対応する駆動コイル２１２１　にモ
ータ駆動電流ＡＨを供給し、駆動コイル２１２２　に戻
りのモータ駆動電流ＢＬが流れるようにする。このモー
タ駆動電流ＡＨ及びＢＬを受けると、ロータマグネット
２１１は回転して状態Ｈ３　になる。

【００１３】■状態Ｈ３　状態Ｈ３　では、位置検出器
２１３３　は位置検出信号ａを発生し、位置検出器２１
３１　は位置検出信号ｂを発生してロジック回路２３に
送る。ロジック回路２３は、この位置検出信号ａ及びｂ
を受けると、位置検出信号に同期して図８に示す駆動パ
ターンＰ３　（ＢＬ＝ＣＨ＝１、その他は０）を発生し
てレベル変換回路２４に供給する。

【００１４】スイッチング回路２２は、レベル変換回路
２４を介してこの駆動パターンＰ３　を受けると、対応
する駆動コイル２１２３　にモータ駆動電流ＣＨを供給
し、駆動コイル２１２２　に戻りのモータ駆動電流ＢＬ
が流れるようにする。このモータ駆動電流ＣＨ及びＢＬ
を受けると、ロータマグネット２１１は回転して状態Ｈ
４　になる。

【００１５】■状態Ｈ４　状態Ｈ４　では、位置検出器
２１３１　は、位置検出信号ｂを発生してロジック回路
２３に送る。ロジック回路２３は、この位置検出信号ｂ
を受けると、図８に示す駆動パターンＰ４（ＡＬ＝ＣＨ
＝１、その他は０）を発生してレベル変換回路２４に供
給する。

【００１６】スイッチング回路２２は、レベル変換回路
２４を介してこの駆動パターンＰ４　を受けると、対応
する駆動コイル２１２３　にモータ駆動電流ＣＨを供給
し、駆動コイル２１２１　に戻りのモータ駆動電流ＡＬ
が流れるようにする。このモータ駆動電流ＣＨ及びＡＬ
を受けると、ロータマグネット２１１は回転して状態Ｈ
５　になる。

【００１７】■状態Ｈ５　状態Ｈ５　では、位置検出器
２１３１　は位置検出信号ｂを発生し、位置検出器２１
３２　は位置検出信号ｃを発生してロジック回路２３に
送る。ロジック回路２３は、この位置検出信号に同期し
て、図８に示す駆動パターンＰ５　（ＡＬ＝ＢＨ＝１、
その他は０）を発生してレベル変換回路２４に供給する
。

【００１８】スイッチング回路２２は、レベル変換回路
２４を介してこの駆動パターンＰ５　を受けると、対応
する駆動コイル２１２２　にモータ駆動電流ＢＨを供給
し、駆動コイル２１２１　に戻りのモータ駆動電流ＡＬ
が流れるようにする。このモータ駆動電流ＢＨ及びＡＬ
を受けると、ロータマグネット２１１は回転して状態Ｈ
６　になる。

【００１９】■状態Ｈ６　状態Ｈ６　では、位置検出器
２１３２　は位置検出信号ｃを発生してロジック回路２
３に送る。ロジック回路２３は、この位置検出信号ｃに
同期して図８に示す駆動パターンＰ６　（ＢＨ＝ＣＬ＝
１、その他は０）を発生してレベル変換回路２４に供給
する。

【００２０】スイッチング回路２２は、レベル変換回路
２４を介してこの駆動パターンＰ６　を受けると、対応
する駆動コイル２１２２　にモータ駆動電流ＢＨを供給
する。このモータ駆動電流ＢＨを受けると、ロータマグ
ネット２１１は回転して、最初の動作状態Ｈ１　に戻る
。以下前述の■〜■の動作が繰り返されて、ロータマグ
ネット２１１は図８に示す定速回転を行う。これがモー
タの定常回転状態である。

【００２１】定速回転、すなわち定常回転状態において
は、モータ（ロータマグネット２１１）の回転速度は十
分大きいので、各駆動コイル２１２１　〜２１１２３　
に誘起される起電圧Ｖ１　〜Ｖ３　の振幅は図示のよう
に大きくなり、各モータ駆動電流（第９図で斜線で示す
部分）は小レベルとなる。したがって、定常回転状態に
おける消費電力は小さくなり、効率良く回転させること
ができる。

【００２２】このように、モータ制御装置では、位置検
出器（ホール素子）の位置検出信号に同期してモータ駆
動電流を切り換えるタイミングを、定常回転時における
モータ効率が最も良くなるタイミングに選定していた。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来のモータの定速回
転制御方式では、前述のように、ホール素子等の位置検
出器からのモータ位置検出信号に同期して，駆動コイル
に供給するモータ駆動電流を切り換え、この切り替える
タイミングを定速回転（定常回転）時におけるモータ消
費電力が最も少なくなるように，すなわち、モータ効率
が最も良くなるように（図８の斜線部分の面積が最小に
なるように）選定していた。

【００２４】しかしながら、この従来のモータの定速回
転制御方式は、モータ効率が最良になるという特長があ
る反面、モータ駆動電流が最小に、すなわち、図８の斜
線部分の面積が最小になるようにしていたために、次の
ような不都合が生じるという問題があった。

【００２５】すなわち、定常回転時におけるトルクの余
裕が十分でなく、何らかの原因で電源電圧の低下が生じ
た場合、駆動コイルの誘起電圧が規定値よりも高くなっ
た場合、常温から低温環境といった使用環境の変化によ
りモータ回転時の摩擦が増大し、大きいトルクが必要と
なる場合等、モータのトルクが低下する事態や逆に大き
いトルクを必要とする事態が生じた場合には、定速回転
、すなわち定常回転を維持できなくなる場合が生じると
いう危険があった。

【００２６】本発明は、モータのトルクが低下する事態
や逆に大きいトルクを必要とする事態が生じた場合にも
、定速回転すなわち定常回転を良好に維持できるととも
に、モータ効率も良好に維持するように改良したモータ
の定速回転制御方式を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】モータのトルクは、電源
電圧が一定の場合、駆動コイルに供給する電流量に比例
する。この電流量は、図１の（Ｂ）に示すように、電源
電圧Ｖｃｃ、駆動コイルの誘起電圧Ｖ及び電流通電時間
ＴＣによって囲まれる面積に比例する。そうすると、こ
の面積を広げれるようすれば、モータのトルクを増大さ
せることが可能である。

【００２８】この面積の増大は、例えば図１の（Ｃ）に
示すように、位置検出手段の切替えタイミングＴＨと駆
動コイルに供給するモータ駆動電流の切替えタイミング
を早くすることにより実現することができる。以下、こ
の両タイミングの間隔を電気角と呼ぶ。しかしながら、
図１（Ｃ）に示すようにこの電気角を常時進んだ角度状
態に保持すると、モータ駆動電流すなわち消費電力が大
きくなって、モータ効率が低下する。

【００２９】したがって、定常回転を維持することが困
難な場合と容易な場合とを常時判定して、電気角を図１
（Ｂ）の状態と同図（Ｃ）の状態を適宜切り替えるよう
にすれば、モータのトルクが低下する事態や逆に大きい
トルクを必要とする事態が生じた場合にも、定速回転を
良好に維持できるとともに、モータ効率も良好に維持す
ることが可能である。

【００３０】本発明は、このような着想に基づいてなさ
れたもので、以下、前述の課題を解決するために本発明
が採用した手段を図１を参照して説明する。図１（Ａ）
は、本発明の原理構成の説明図である。図１（Ａ）にお
いて、１０はモータであり、ロータマグネット１１、駆
動コイル１２１　〜１２３　及び位置検出手段１３１　
〜１３３　を備えている。ロータマグネット１１はロー
タ部分がマグネットで構成され、駆動コイル１２１〜１
２３　に周期的に供給されるモータ駆動電流によって回
転駆動される。

【００３１】位置検出手段１３１　〜１３３　は、例え
ばホール素子で構成され、モータの回転位置、すなわち
、ロータマグネット１１の磁極と対応する駆動コイルの
対向位置を検出して、その位置検出信号を発生する。１
４は回転時間情報計測手段であり、位置検出手段１３１
　〜１３３の発生した位置検出信号に基づいてモータの
回転時間に関係する情報（回転時間情報）を計測する処
理を行う。

【００３２】１５は電流量決定手段であり、回転時間計
測手段１４の計測したモータの回転時間情報とモータの
目標回転数に関係する情報（目標回転数情報）に基づい
て、駆動コイル１３１　〜１３３　に供給する電流量を
決定する。この電流量は、例えばモータ駆動電流の電流
通電時間によって決定することができる。

【００３３】１６は電気角決定手段であり、電流量決定
手段１５の決定した電流量に基づいて、モータ駆動電流
の電気角を決定する処理を行う。なお、電気角は、前述
のように、位置検出手段の切替えタイミングと駆動コイ
ルに供給するモータ駆動電流の切替えタイミングの間隔
を示す量であり、回転角角度、時間、位相等で表される
。

【００３４】１７はモータ駆動電流供給手段であり、位
置検出手段１３１　〜１３３　の検出したモータの回転
位置に対して電気角決定手段１６の決定した電気角をも
って、電流量決定手段１５の決定した電流量のモータ駆
動電流を次の駆動コイルに供給する処理を行う。なお、
図１には３相の場合が例示してあるが、本発明はこの３
相の場合に限定されるものではなく、３層以外の多相の
場合に適用されるものである。

【００３５】

【作用】モータ駆動電流供給手段１７から、駆動コイル
１２１　〜１２３　に周期的にモータ駆動電流が供給さ
れる。これにより、モータ（ロータマグネット１１）は
回転駆動されて回転速度をあげ、定常回転状態に到達す
る。位置検出手段１３１　〜１３３　は、モータの回転
位置、すなわち、ロータマグネット１１の磁極と対応す
る駆動コイルの対向位置を検出して、回転時間情報計測
手段１４に送る。

【００３６】回転時間情報計測手段１４は、位置検出手
段１３１　〜１３３　の検出した位置検出信号に基づい
てモータの回転時間に関係する回転時間情報を計測して
電流量決定手段１５に送る。電流量決定手段１５は、回
転時間計測手段１４の計測したモータの回転時間情報と
モータの目標回転数に関係する目標回転数情報に基づい
て、駆動コイル１３１　〜１３３　に供給する電流量を
決定する。この電流量は、例えばモータ駆動電流のデュ
ーティ比や電流通電時間等によって決定することができ
る。

【００３７】一方、電気角決定手段１６は、電流量決定
手段１５の決定した電流量に基づいて、モータ駆動電流
の電気角を決定する処理を行う（電気角を決定する具体
的な方法の詳細については、実施例の項で説明する）。 モータ駆動電流供給手段１７は、位置検出手段の検出し
たモータの回転位置に対し、電気角決定手段１６の決定
した電気角をもって、電流量決定手段の決定した電流量
のモータ駆動電流を、次の駆動コイルに供給する処理を
行う。

【００３８】この場合、モータ駆動電流のデューティ比
が連続して規定の下限値以下である回数の下限回数とデ
ューティ比が連続して規定の上限値以下である回数の上
限回数に基づいて、電気角を制御するようにすれば、安
定な定速回転制御を行うことができる（電気角を切り替
える具体的な方法の詳細については、実施例の項で説明
する）。

【００３９】以上のように、本発明は位置検出手段の検
出したモータの回転位置に対し、電流量決定手段の決定
した電流量のモータ駆動電流を、電気角決定手段の決定
した電気角で対応する駆動コイルに供給するようにした
ので、モータのトルクが低下する事態や逆に大きいトル
クを必要とする事態が生じた場合にも良好に定速回転を
維持できるとともに、モータ効率も良好に維持すること
ができる。

【００４０】また、モータ駆動電流のデューティ比が連
続して規定の下限値以下である回数の下限回数と、デュ
ーティ比が連続して規定の上限値以下である回数の上限
回数に基づいて電気角を制御することにより、安定な定
速回転制御を行うことができる。

【００４１】

【実施例】本発明の一実施例を、図２乃至図６を参照し
て説明する。図２は本発明の一実施例に係るモータ定速
回転制御方式の説明図、図３は本発明の一実施例の電気
角制御時の動作フローチャート、図４は本発明の一実施
例の動作波形図、図５は同実施例で電気角制御を行わな
い場合の動作タイミングチャート、図６は同実施例で電
気角制御を行った場合の動作タイミングチャートである
。

【００４２】（実施例の構成）図２において、同期モー
タ１０、ロータマグネット１１、駆動コイル１２１　〜
１２３　、位置検出手段１３１　〜１３３　、回転時間
情報計測手段１４、電流量決定手段１５、電気角決定手
段１６、モータ駆動電流供給手段１７については、図１
で説明したとおりである。回転時間情報計測手段１４は
、内部に入力レジスタ１４１を備えており、この入力レ
ジスタ１４１には、位置検出手段１３１　〜１３３　の
発生した各位置検出信号が入力されて保持される。

【００４３】モータ駆動電流供給手段１７において、１
７０はレベル変換回路であり、１７１〜１７６は直流の
電源電圧Ｖｃｃをスイッチングして、各駆動コイル１２
１　〜１２３　に所定のモータ駆動電流を周期的に供給
するスイッチング素子である。レベル変換回路１７０は
、次に説明するロジック回路１９が発生する駆動パター
ンのレベルをスイッチング回路１２を駆動可能なレベル
に変換する処理を行う。

【００４４】スイッチング素子１７１は駆動コイル１２
１　にモータ駆動電流ＡＨを供給し、スイッチング素子
１７２は駆動コイル１２１　にモータ駆動電流ＡＬを供
給する。スイッチング素子１７３は駆動コイル１２２　
にモータ駆動電流ＢＨを供給し、スイッチング素子１７
４は駆動コイル１２２　にモータ駆動電流ＢＬを供給す
る。スイッチング素子１７５は駆動コイル１２３　はモ
ータ駆動電流ＣＨを供給し、スイッチング素子１７６は
駆動コイル１２３　にモータ駆動電流ＣＬを供給する。

【００４５】１９はロジック回路であり、回転時間情報
計測手段１４、電流量決定手段１５、電気角決定手段１
６及び制御プロセッサ１８によって構成され、位置検出
手段１３１　〜１３３　の発生する位置検出信号を受け
て、モータ駆動電流供給手段１７を駆動する駆動パター
ンを発生する。

【００４６】制御プロセッサ１８は、出力レジスタ１８
１を備えており、位置検出手段１３１　〜１３３　の検
出したモータの回転位置に対して電気角決定手段１６の
決定した電気角をもって、電流量決定手段１５の決定し
た電流量のモータ駆動電流を次の駆動コイルに供給する
ための駆動パターンを生成して出力レジスタ１８１に書
き込む処理を行うとともに、装置全体の制御を行う。

【００４７】（実施例の動作）本発明の一実施例の詳細
な動作説明の前に、本実施例の動作の概要について説明
すると、モータ１０のロータマグネット１１の位置は位
置検出手段１３１　〜１３３　により検出され、その位
置検出信号は、回転時間情報計測手段１４の入力レジス
タ１４１に入力され、ロジック回路１９でモータ駆動電
流を発生するための駆動パターンが生成されて出力レジ
スタ１８１に書き込まれる。

【００４８】駆動コイル１３１　〜１３３　に供給する
モータ駆動電流の電流量を調整する方法は各種あるが、
本実施例では、電流通電時間、すなわちデューティ比を
変えることと、電気角を変えることによって行われる。 すなわち、ホール素子等の位置検出手段１３１　〜１３
３　の発生する位置検出信号の周期により、モータの１
回転の周期を計測し、目標回転数との間で制御計算を行
い、駆動コイルに供給するモータ駆動電流のデューティ
比を決定する。このデューティ比の演算は、モータの各
回転毎に行われる。

【００４９】電気角が一定の場合、もし定常回転に対す
るトルクの余裕が少なければ、デューティ比は大きく選
定され、逆にトルクの余裕が少ないときはデューティ比
は小さく選定される。トルクの余裕が少ないときは、電
気角を遅らせるように調整し、逆にトルクの余裕が多い
ときは電気角を進める（又は０度に戻す）ように調整す
る。このように、デューティ比をもとに電気角を決定す
るようにした点が本発明の一つの特徴であり、これによ
り、効率のよい制御と、省電力設計されたモータの定常
回転維持の両者を両立させることができる。

【００５０】以上の電気角制御と電流通電時間（デュー
ティ比）制御は、位置検出手段１３１　〜１３３　の位
置検出信号に基づいて、スイッチング素子の駆動タイミ
ングと電流通電時間を制御することにより行われ、その
ための駆動パターンがモータ駆動電流供給手段１７の各
スイッチング素子に供給される。

【００５１】ところで、モータのトルクＴは供給電力の
関数であるので、デューティ比（ＤＵＴで示す）と電気
角（ＤＥＬで示す）の関数になり、Ｔ＝Ｔ（ＤＵＴ，Ｄ
ＥＬ）で表される。なお、電気角ＤＥＬは、駆動コイル
の誘起電圧の１周期（モータの１回転時間）を３６０度
とした場合の角度で表される。

【００５２】このことは、デューティ比をもとに電気角
を制御した場合には、トルクＴが不安定になる可能性が
あることを示している。そこで、本実施例では、デュー
ティ比ＤＵＴがモータの一回転毎に決定されるのに対し
、電気角ＤＥＬは数十回転のデューティ比ＤＵＴの値を
もとに、非常にゆっくりと変化させ、しかも、電気角Ｄ
ｅｌを落ち着きやすくするために、あるデューティ比Ｄ
ＵＴの範囲に対して電気角制御を行わない不感帯を設け
て制御するようにする。

【００５３】以下の実施例では、この電気角制御は下限
回数ＤＴＬ及び上限回数ＤＴＧに基づいて行われるが、
下限回数ＤＴＬとは、デューティ比が連続してある値以
下である回数であり、上限回数ＤＴＧとは、：デューテ
ィ比が連続してある値以下である回数である。

【００５４】下限回数ＤＴＬと上限回数ＤＴＧの値及び
その場合の各デューティ比の値は、安定性及びモータ効
率等を考慮して選定されるが、本実施例では、下限回数
ＤＴＬの値は７０回（モータの１回転で１カウント）で
、その場合のデューティ比は９５％に選定される。これ
に対し、条件回数ＤＴＬの値も同じく７０回で、その場
合のデューティ比は９８％に選定される。

【００５５】したがって、本実施例では、デューティ比
ＤＵＴが９５〜９８％の間では、電気角ＤＥＬが変化せ
ず不感帯になる。また、電気角ＤＥＬは、モータが発電
機とならない範囲で電流量を効率よく制御するために、
０度から２０度の範囲で可変制御される。

【００５６】以下、実施例の動作を、図３の動作フロー
チャート、図４の動作波形図並びに図５及び図６の動作
タイミングチャートを参照し、図３の動作フローチャー
トの各処理ステップに従って説明する。以下の各処理は
、モータの１回転毎に行われる。なお、動作開始に先立
って、電気角ＤＥＬ＝２０度、下限回数ＤＴＬ＝０、上
限回数ＤＴＧ＝０に、それぞれ初期設定される。

【００５７】（１）ステップＳ１　位置検出手段１３１
　〜１３３　は、ロータマグネット１１の位置を検出し
、その位置検出信号を、回転時間情報計測手段１４の入
力レジスタ１４１に入力する。回転時間情報計測手段１
４は、入力レジスタ１４１に入力された位置検出信号に
基づいてモータの回転時間に関係する回転時間情報を計
測して電流量決定手段１５に送る。回転時間情報として
、本実施例では、モータが１回転する時間（１回転時間
）が計測される。

【００５８】電流量決定手段１５は、回転時間計測手段
１４の計測したモータの１回転時間とモータの目標回転
数に関係する目標回転数情報に基づいて、駆動コイル１
３１　〜１３３　に供給するモータ駆動電流の電流量を
決定する。目標回転数情報として、本実施例では正常な
定常回転状態におけるモータの１回転時間（目標１回転
時間）が用いられ、また、電流量は、モータ駆動電流の
電流通電時間を示すデューティ比ＤＵＴによって決定さ
れる。

【００５９】定常時のモータの１回転時間は、トルクが
大きいと長くなり、トルクが小さいと短くなる。そこで
、定常時におけるモータの各種の１回転時間に対応する
最適のデューティ比ＤＵＴを、実験等により予め求めて
テーブルにしておけば、このテーブルを参照することに
より、定常時のモータの１回転時間から対応する最適の
デューティ比ＤＵＴを簡単に求めることができる。

【００６０】一方、電気角決定手段１６は、電流量決定
手段１５の決定したデューティ比ＤＵＴに基づいてモー
タ駆動電流の電気角を決定するために、下限回数ＤＴＬ
が設定値７０より大きいか否かを判定する（ステップＳ
１　）。下限回数ＤＴＬが７０より小さい場合は、モー
タ回転速度は下限より大きいので後述するステップＳ５
　以下の処理に移る。

【００６１】（２）ステップＳ２　下限回数ＤＴＬが設
定値７０より大きい場合、すなわち、デューティ比ＤＵ
Ｔが９５％以下の状態が７１回転以上続いた場合は、モ
ータのトルクは定常回転を維持する余裕が十分にあるの
で、電気角決定手段１６は、電気角ＤＥＬを１度だけ減
らすとともに、図示しない下限回数ＤＴＬのカウンタを
０にリセットする。電気角ＤＥＬは最初は２０度に初期
設定されているので、１９度に更新される。これにより
、モータのトルクに余裕を持たせるとともに、モータ効
率を改善することができる。

【００６２】（３）ステップＳ３　電気角ＤＥＬが０度
より小さくなると、逆に電流量が増大させる結果になる
ので、電気角決定手段１６は、電気角ＤＥＬが０度以下
であるか否かを判定する。もし、０度以下である場合は
、後述するステップＳ５　以降の処理に移る。

【００６３】（４）ステップＳ４　電気角ＤＥＬが０度
より小さい場合は、電気角ＤＥＬを減らすと逆に電流量
が増大してモータ効率が低下するので、電気角決定手段
１６は、電気角ＤＥＬを０度にする。これにより、トル
クに余裕を持ち、かつ、最もモータ効率が良い電気角Ｄ
ＥＬが０度の状態で定常回転が行われる。

【００６４】（５）ステップＳ５　ステップＳ１　でデ
ューティ比ＤＵＴが９５％以下の状態が７０回転以下で
ある場合又はデューティ比ＤＵＴが９５％以上の状態が
７１回転以上で電気角ＤＥＬを減らした場合は、モータ
のトルクに余裕がなくなる場合が考えられるので、電気
角決定手段１６は、上限回数ＤＴＧの値が設定値７０よ
り大きいか否か判定する。上限回数ＤＴＧの値が設定値
７０以下である場合はモータのトルクに十分余裕がある
ので、後述するステップＳ８　以下の処理に移る。

【００６５】（６）ステップＳ６　ＤＴＧが設定値７０
より大きい場合、すなわち、デューティ比ＤＵＴが９８
％以上の状態が７１回転以上続いた場合は、モータのト
ルクは定常回転を維持する余裕がないと考えられるので
、電気角決定手段１６は、電気角ＤＥＬを１度だけ増す
とともに、図示しない上限回数ＤＴＧのカウンタを０に
リセットする。これにより、モータ駆動電流の電流量が
増大してモータのトルクに余裕が生じるようにすること
ができる。

【００６６】（７）ステップＳ７　電気角ＤＥＬが余り
おおきくなると、モータは発電機として機能するように
なるので、電気角決定手段１６は電気角ＤＥＬが余り大
きくならないように監視する。本実施例では、余裕をみ
て電気角ＤＥＬが２０以上になったか否かを判定する。 もし２０度以下である場合は、後述するステップＳ９　
以下の処理に移る。

【００６７】（８）ステップＳ８　電気角ＤＥＬが２０
度より大きい場合は、モータが発電機として機能するよ
うになるのを防止するために、電気角決定手段１６は、
電気角ＤＥＬを２０度にする。

【００６８】（９）ステップＳ９　ステップＳ５　でデ
ューティ比ＤＵＴが９８％以上の状態が７０回転以下で
ある場合又はデューティ比ＤＵＴが９８％以上の状態が
７１回転以上である場合でも電気角ＤＥＬが２０度以下
の場合は、モータのトルクに定常回転を維持する余裕が
ある場合が考えられるので、電気角決定手段１６は、デ
ューティ比ＤＵＴが９５％以下であるか否かを判定する
。デューティ比ＤＵＴが下限設定値９５％より大きい場
合は、モータのトルクの余裕の有無を判定するために、
後述するステップＳ１１以下の処理に移る。

【００６９】（１０）ステップＳ１０ステップＳ９　で
デューティ比ＤＵＴが９５％以下である場合は、電気角
決定手段１６は、デューティ比ＤＵＴが９５％以下の状
態が繰り返される回数をカウントするカウンタ（図示せ
ず）を１だけカウントアップする。

【００７０】（１１）ステップＳ１１電気角決定手段１
６は、モータのトルクの余裕の有無を判定するために、
更にデューティ比ＤＵＴが９８％以上であるか否かを判
定する。デューティ比ＤＵＴが上限設定値９８％より小
さい場合は、今回の回転における処理を終了する。

【００７１】（１２）ステップＳ１２ステップＳ１１で
デューティ比ＤＵＴが９８％以上である場合は、電気角
決定手段１６は、デューティ比ＤＵＴが９８％以上の状
態が繰り返される回数をカウントするカウンタ（図示せ
ず）を１だけカウントアップする。以上のようにして、
電気角決定手段１６における電気角ＤＥＬを決定する処
理が終了る。

【００７２】制御プロセッサ１８は、位置検出手段の検
出したモータの回転位置に対し、電気角決定手段１６の
決定した電気角をもって、電流量決定手段の決定したデ
ューティ比ＤＵＴのモータ駆動電流に基づいて、次の駆
動コイルに供給するための駆動パターンを生成して出力
レジスタ１８１にセットする。

【００７３】図４は、定常回転状態時の各電気角におけ
るモータ駆動電流及び各駆動コイルの誘起電圧の説明図
であり、同図（Ａ）は電気角ＤＥＬが９０度の場合を示
し、同図（Ｂ）は電気角ＤＥＬが１５度の場合を示した
ものである。

【００７４】図４において、Ｈ１　〜Ｈ６　は、モータ
が１回転する間の動作状態を６区分に分けて示したもの
であり、各区分は回転角にして６０度である。Ｖ１　、
Ｖ２　及びＶ３　は、駆動コイル１２１　、１２２　及
び１２３　の端子電圧を示したもので、これらは各駆動
コイルの誘起電圧に等しい。図４（Ａ）及び（Ｂ）を対
比すれば、電気角ＤＥＬを遅らせることにより、同じデ
ューティ比ＤＵＴでも電流量（斜線で示す部分）が増加
して、モータトルクが増大することが分かる。

【００７５】図５は電気角０度における位置検出信号と
モータ駆動電流のタイミングチャートであり、図６は電
気角３０度における位置検出信号とモータ駆動電流のタ
イミングチャートである（実施例の電気角は２０度以下
であるが、分かりやすく図示するため３０度の場合を示
したが、電気角制御及びモータ電流通電制御動作は同じ
である）。

【００７６】図５及び図６において、状態Ｈ１　〜Ｈ６
　の意味は図４と同じである。ＡＨ、ＢＨ及びＣＨは、
対応する駆動コイル１２１、１２２　及び１２３　に供
給する電流であるモータ駆動電流を示し、ＡＬ、ＢＬ及
びＣＬは、対応する駆動コイル１２１　、１２２　及び
１２３　からの戻りの電流であるモータ駆動電流を示す
。

【００７７】Ｐ１　〜Ｐ６　は、各状態Ｈ１　〜Ｈ６　
における駆動パターンを示す。例えば、図５に示す電気
角ＤＥＬ＝０度の場合の駆動パターンＰ１　は、ＡＨ＝
１（所定デューティ区間）、ＢＬ＝１（全区間）でその
他のモータ駆動電流レベルは０のパターンである。

【００７８】以下、説明を簡単にするため、Ｈ１　の動
作状態から説明する。また、電気角ＤＥＬが０度の場合
もそれ以外の場合もモータの駆動制御動作は共通である
ので、以下電気角ＤＥＬが０度の場合の制御動作を説明
する。

【００７９】出力レジスタ１８１に駆動パターンＰ１　
が書き込まれると、モータ駆動電流供給手段１７のレベ
ル変換回路１７０は、この駆動パターンＰ１　をレベル
変換して対応するスイッチング素子に加える。

【００８０】モータ駆動電流供給手段１７は、この駆動
パターンＰ１　を受けると、スイッチング素子１７１で
電源電圧Ｖｃｃをスイッチングして、対応する駆動コイ
ル１２１　にモータ駆動電流ＡＨを供給するとともに、
スイッチング素子１７６で電源電圧Ｖｃｃをスイッチン
グして、対応する駆動コイル１２３　からの戻りのモー
タ駆動電流ＣＬが流れるようにする。これにより、モー
タは矢印の方向に回転して、状態Ｈ２　になる。

【００８１】この駆動パターンによるモータの回転制御
動作自体は、図７及び図８で説明した従来のモータの定
速回転制御方式における駆動パターンによるモータの回
転制御動作と同じである。したがって、駆動パターンに
よるモータの回転制御動作は簡単に説明する。状態Ｈ２
　になると、位置検出器手段１３１　〜１３３　はそれ
ぞれの位置検出信号を発生し、ロジック回路１９のモー
タ回転時間情報計測手段１４にある入力レジスタ１４１
にセットする。

【００８２】制御プロセッサ１８は、入力レジスタ１４
１の内容をチェックして、位置検出信号が新たにセット
されたことを検知すると、出力レジスタ１８１の駆動パ
ターンを、図５に示す駆動パターンＰ２　（ＢＬ＝ＣＨ
＝１、その他０、説明を簡単にするために各モータ駆動
電流のデューティ比には言及しない。以下同様である）
に更新する。

【００８３】モータ駆動電流供給手段１７は、レベル変
換回路１７０を介してこの駆動パターンＰ２　を受ける
と、スイッチング素子１７１で電源電圧Ｖｃｃをスイッ
チングして、対応する駆動コイル１２３　にモータ駆動
電流ＣＨを供給するとともに、スイッチング素子１７４
で電源電圧Ｖｃｃをスイッチングして、対応する駆動コ
イル１２２　からの戻りのモータ駆動電流ＢＬが流れる
ようにする。これによりモータは矢印の方向に回転して
状態Ｈ３　の動作状態になる。

【００８４】以下同様にして、状態Ｈ３　〜Ｈ６　にお
けるモータ駆動制御が行われ、モータの１回転に対する
定速回転制御が終了する。この１回転に対する定速回転
制御が終了すると、２回転目に対するモータの定速回転
制御が、これまで説明した１回転目と同様にして繰り返
される。

【００８５】以上、デューティ比９５％の下限回数ＤＴ
Ｌ及びデューティ比が９８％以上の上限回数ＤＴＧをと
もに７０に選定した場合を例にとって、本発明の一実施
例について説明したが、本発明のこの実施例に限定され
るものではなく、その発明の主旨に従った各種の変形が
可能である。

【００８６】例えば、モータを３相以外の多相で駆動す
ることができる。また、実施例ではデューティ比ＤＵＴ
が９５〜９８％の範囲では電気角制御を行わずに不感帯
としたが、このような不感帯は本発明においては必須の
要件ではないので、これを設けないようにしてもよい。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は位置検出
手段の検出したモータの回転位置に対し、電流量決定手
段の決定した電流量のモータ駆動電流を、電気角決定手
段の決定した電気角で対応する駆動コイルに供給するよ
うにしたので、モータのトルクが低下する事態や逆に大
きいトルクを必要とする事態が生じた場合にも良好に定
速回転を維持できるとともに、モータ効率も良好に維持
することができる。

【００８８】また、モータ駆動電流のデューティ比が連
続して規定の下限値以下である回数の下限回数と、デュ
ーティ比が連続して規定の上限値以下である回数の上限
回数に基づいて電気角を制御することにより、安定な定
速回転制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図で、（Ａ）は本発明の原理
構成の説明図、（Ｂ）は電気角制御を行わない場合の動
作波形図、（Ｃ）は電気角制御を行った場合の動作波形
図である。

【図２】本発明の一実施例に係るモータ定速回転制御方
式の説明図である。

【図３】本発明の一実施例の電気角制御時の動作フロー
チャートである。

【図４】本発明の一実施例の動作波形図であり、（Ａ）
は電気角制御を行わない場合の動作波形図、（Ｂ）は電
気角制御を行った場合の動作波形図である。

【図５】本発明の一実施例で電気角制御を行わない場合
の動作タイミングチャートである。

【図６】本発明の一実施例で電気角制御を行った場合の
動作タイミングチャートである。

【図７】従来のモータの定速回転制御方式の説明図であ
る。

【図８】従来のモータの定速回転制御方式の動作波形図
である。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　　　　　モータ １１　　　　　　　　　　　　ロータマグネット１２１
　〜１２３　　　駆動コイル １３１　〜１３３　　　位置検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　駆動コイル（１２１　〜１２３　）に
   供給するモータ駆動電流によって回転駆動されるモータ
   の定速回転制御方式において、モータの回転位置を検出
   して位置検出信号を発生する位置検出手段（１３１　〜
   １３３　）と、位置検出手段（１３１　〜１３３　）の
   発生した位置検出信号に基づいてモータの回転時間に関
   係するモータ回転時間情報を計測する回転時間情報計測
   手段（１４）と、回転時間情報計測手段（１４）の計測
   したモータの回転時間情報とモータの目標回転時間に関
   係する情報に基づいて、駆動コイル（１２１　〜１２３
   　）に供給するモータ駆動電流の電流量を決定する電流
   量決定手段（１５）と、電流量決定手段（１５）の決定
   した電流量に基づいて、モータ駆動電流の電気角を決定
   する電気角決定手段（１６）と、位置検出手段（１３１
   　〜１３３　）の検出した位置に対して電気角決定手段
   （１６）の決定した電気角をもって、電流量決定手段（
   １５）の決定した電流量のモータ駆動電流を対応する駆
   動コイル（１２１　〜１２３　）に供給するモータ駆動
   電流供給手段（１７）と、を備えたことを特徴とするモ
   ータの定速回転制御方式。
2. 【請求項２】　　電流量決定手段（１５）が、電流通電
   時間に関係する量で電流量を決定する事を特徴とする請
   求項１記載のモータの定速回転制御方式。
3. 【請求項３】　　電気角決定手段（１６）が、モータ駆
   動電流のデューティ比が連続して規定の下限値以下であ
   る回数の下限回数とデューティ比が連続して規定の上限
   値以下である回数の上限回数に基づいて、電気角を制御
   することを特徴とする請求項１又は２記載のモータの定
   速回転制御方式。