特許 6548619 モータ制御装置および脱調状態検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6548619

(24)【登録日】2019年7月5日

(45)【発行日】2019年7月24日

(54)【発明の名称】モータ制御装置および脱調状態検出方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 8/38 20060101AFI20190711BHJP

【ＦＩ】

   H02P8/38

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-168879(P2016-168879)

(22)【出願日】2016年8月31日

(65)【公開番号】特開2018-38163(P2018-38163A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2018年4月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮地 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】土方 英俊

(72)【発明者】

【氏名】高田 和夫

【審査官】 ▲桑▼原 恭雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６１０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６４８９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ８／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステッピングモータが有する複数相のコイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加し、前記複数相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えるように制御する制御部と、
前記複数相のコイルのうちいずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に、一時的に当該相のコイルへの前記パルス電圧の印加を停止する停止期間を設け、当該停止期間中に当該コイルに誘起される逆起電圧を測定する逆起電圧測定部と、
前記ステッピングモータの共振領域ではなく、かつ前記逆起電圧測定部により測定された前記逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に脱調状態を検出し、前記ステッピングモータの加速中および／または減速中、かつ前記ステッピングモータの前記共振領域であったならば、脱調状態の検出を行わない脱調状態検出部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記ステッピングモータの前記共振領域とは、前記逆起電圧が、前記ステッピングモータの回転速度との比例関係から逸脱した値となる領域である、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ステッピングモータの回転速度が前記共振領域に達したならば、速やかに前記回転速度を変更する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記ステッピングモータの前記回転速度が前記共振領域に達したならば、前記共振領域を飛び越した回転速度となるように、速やかに前記回転速度を変更する、
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

ステッピングモータが有する複数相のコイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加し、前記複数相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えるように制御する制御部を備え、前記制御部が前記複数相のコイルのうちいずれか１つの相のコイルに誘起される逆起電圧に基づいて、前記ステッピングモータの脱調状態を検出するモータ制御装置の脱調状態検出方法であって、
前記制御部は、
速度指令情報に基づき、前記ステッピングモータの回転速度を可変する回転速度可変ステップと、
前記回転速度の可変中、前記ステッピングモータの共振領域にあるかどうかを判定する共振領域判定ステップと、
前記ステッピングモータが前記共振領域ではなく、かつ、前記逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に脱調状態を検出し、前記ステッピングモータの加速中および／または減速中、かつ前記ステッピングモータの前記共振領域であったならば、脱調状態の検出を行わない脱調状態検出ステップと、
を有することを特徴とするモータ制御装置の脱調状態検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステッピングモータのモータ制御装置および脱調状態検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、モータ制御装置として、モータを駆動する電流の位相を示すタイミング信号をもとに、脱調したかどうかを判定することが開示されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１の要約書には、「モータ制御装置６０は、ステッピングモータ７０を駆動する電流を出力し、電流の位相を示すタイミング信号を出力するドライバ６３と、ドライバ６３がタイミング信号を出力する予め定められた時刻を示す目標出力時刻と、ドライバ６３がタイミング信号を出力した時刻を示す実測出力時刻と、の差を算出する算出部６５と、算出部６５が算出した差が所定閾値以上であるか否かを判定し、当該差が所定閾値以上である場合、ステッピングモータ７０が脱調したと判定する判定部６６と、を備える。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータ電流のゼロクロス点にて逆起電圧を検出し、これを脱調検出に用いる制御方法において、共振（周波数）領域では逆起電圧が振れる。そのため、モータの回転を加減速する際に、このモータの共振（周波数）領域を跨ぐと、モータの脱調を誤検出するおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、モータ制御装置および脱調状態検出方法について、モータの回転を加減速する際にモータの共振（周波数）領域を跨ぐことがあっても、モータの脱調を誤って検出しないことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記した課題を解決するため、本発明のモータ制御装置は、ステッピングモータが有する複数相のコイルのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加し、前記複数相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えるように制御する制御部と、前記複数相のコイルのうちいずれか１つの相のコイルに流れるコイル電流の向きが切り替わる際に、一時的に当該相のコイルへの前記パルス電圧の印加を停止する停止期間を設け、当該停止期間中に当該コイルに誘起される逆起電圧を測定する逆起電圧測定部と、前記ステッピングモータの共振領域ではなく、かつ前記逆起電圧測定部により測定された前記逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に脱調状態を検出し、前記ステッピングモータの加速中および／または減速中、かつ前記ステッピングモータの前記共振領域であったならば、脱調状態の検出を行わない脱調状態検出部とを備えることを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、モータ制御装置および脱調状態検出方法について、モータの回転を加減速する際にモータの共振領域を跨ぐことがあっても、モータの脱調を誤って検出しなくなる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態におけるステッピングモータシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態におけるステッピングモータの構成を示す回路図である。

【図3】本実施形態の回転速度制御方法の概念を示す図である。

【図4】回転速度と逆起電圧との関係を示すグラフである。

【図5】加速時の脱調検出用逆起電圧値テーブルを示す図である。

【図6】加速時の回転速度制御の具体例を示す図である。

【図7】加速時の回転速度制御処理に係るフローチャートである。

【図8】減速時の脱調検出用逆起電圧値テーブルを示す図である。

【図9】減速時の回転速度制御の具体例を示す図である。

【図10】減速時の回転速度制御処理に係るフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態におけるステッピングモータシステム１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ステッピングモータシステム１は、モータ制御装置１０と、ステッピングモータ（以下、単にモータと呼ぶ）２０とを備える。モータ制御装置１０は、モータ２０を制御するモジュールである。モータ２０は、Ａ相およびＢ相の２相励磁で駆動する２相ステッピングモータである。モータ２０は、バイポーラ駆動され、例えば、車載エアコン用のアクチュエータとして利用される。

【0010】

モータ制御装置１０は、制御回路１２と、駆動回路１４とを備える。制御回路１２は、駆動回路１４を制御する回路である。制御回路１２は、中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ（Central Processing Unit）」という）１２２と、電流測定部１２４と、逆起電圧測定部１２６とを備える。駆動回路１４は、モータ２０を駆動する回路である。駆動回路１４は、モータ駆動部１４２と、電流センサ１４４とを備える。

【0011】

ＣＰＵ１２２は、電流測定部１２４から供給される測定結果（後記する）に基づいてモータ２０に印加する電圧を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号をモータ駆動部１４２に供給するプロセッサである。ＣＰＵ１２２は、各相のコイルに流す電流について、通常駆動時のターゲット電流および停止期間のターゲット電流の設定を記憶する。

【0012】

電流測定部１２４は、電流センサ１４４から供給される電流センシング結果（後記する）に基づいて、モータ２０の各相のコイルに流れる電流（以下、「コイル電流」という）を測定し、測定結果をＣＰＵ１２２に供給するモジュールである。
逆起電圧測定部１２６は、モータ２０の各相のコイルに誘起される逆起電圧を測定し、測定結果をＣＰＵ１２２に供給するモジュールである。

【0013】

モータ駆動部１４２は、ＣＰＵ１２２から供給される制御信号に基づいて、モータ２０の各相のコイルに電圧を印加するモジュールである。
電流センサ１４４は、モータ２０のコイル電流をセンシングし、電流センシング結果を電流測定部１２４に供給するモジュールである。

【0014】

図２は、本実施形態におけるモータ２０の構成を示す回路図である。
図２に示すように、モータ２０は、２つのコイル２１Ａ，２１Ｂと、ロータ２２と、複数のステータヨーク（図示せず）とを備える。
コイル２１Ａは、Ａ相のコイルである。コイル２１Ｂは、Ｂ相のコイルである。コイル２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ、不図示のステータヨークを励磁する。コイル２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ、駆動回路１４に接続される。コイル２１Ａ，２１Ｂには、それぞれ異なるコイル電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、それぞれ異なる位相のコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。

【0015】

ロータ２２は、円周方向に沿ってＳ極２２ＳとＮ極２２Ｎとが交互に反転するように多極着磁された永久磁石を備える。ロータ２２は、各相のコイル２１Ａ，２１Ｂに流れるコイル電流Ｉａ，Ｉｂの位相が周期的に切り替わることで回転する。
コイル２１Ａに流れるコイル電流Ｉａは、所定の周期で極性、すなわち、実線矢印で示す方向から破線矢印で示す方向に切り替わる。コイル２１Ｂに流れるコイル電流Ｉｂは、所定の周期で極性、すなわち、実線矢印で示す方向から破線矢印で示す方向に切り替わる。

【0016】

コイル２１Ａに印加されるコイル電圧ＶＡは、パルス幅変調されたパルス電圧であり、所定の周期で極性、すなわち、実線矢印で示す方向から破線矢印で示す方向に切り替わる。コイル電圧ＶＡが実線矢印の方向に印加されているとき、コイル電流Ｉａは実線矢印の方向に流れる。コイル電圧ＶＡが破線矢印の方向に印加されているとき、コイル電流Ｉａは破線矢印の方向に流れる。コイル２１Ｂに印加されるコイル電圧ＶＢも、コイル電圧ＶＡと同様である。

【0017】

制御回路１２のＣＰＵ１２２および駆動回路１４のモータ駆動部１４２（図１参照）は、モータ２０のコイル２１Ａ，２１Ｂのそれぞれにパルス幅変調されたパルス電圧を印加し、複数相のコイルに流れるコイル電流の位相を周期的に切り替えるように制御する制御部として動作する。以下、ＣＰＵ１２２およびモータ駆動部１４２を総称して「制御部」と記載する場合がある。

【0018】

制御部は、いずれか１つの相のコイル（コイル２１Ａ，２１Ｂ）に流れるコイル電流の向きが切り替わる際に、このコイルへのパルス電圧の印加を停止する。以下、コイルへのパルス電圧の印加を停止する期間を、「停止期間」と記載する場合がある。
逆起電圧測定部１２６（図１参照）は、いずれか１つの相のコイル（コイル２１Ａ，２１Ｂ）に流れるコイル電流の向きが切り替わる停止期間中に、このコイルに誘起される逆起電圧を測定する。

【0019】

ＣＰＵ１２２は、逆起電圧測定部１２６が計測した逆起電圧を閾値と比較して、脱調を検出する。逆起電圧が閾値よりも小さくなったならば、ＣＰＵ１２２は、モータ２０が脱調したことを検出する。この逆起電圧については、後記する図４で詳細に説明する。ＣＰＵ１２２は、逆起電圧測定部１２６により測定された逆起電圧が所定の脱調状態判定基準を充足した場合に脱調状態を検出する脱調状態検出部として機能する。

【0020】

図３は、本実施形態の回転速度制御方法の概念を示す図である。
本実施形態のモータ制御装置１０は、モータ２０を定電流制御し、このモータ電流のゼロクロス点において逆起電圧を検出し、これを脱調検出に用いている。更にモータ制御装置１０は、脱調検出のための最適な閾値（逆起電圧値）を回転速度に応じて設定している。図３（ａ）のグラフの縦軸は回転速度を示し、横軸は時間を示している。図３（ｂ）のグラフの縦軸は共通する回転速度を示し、横軸は振動（加速度）を示している。

【0021】

図３（ａ）において、モータ制御装置１０は、モータ２０を回転速度Ｖ０で回転させたのち、目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔに加速している。その後モータ制御装置１０は、モータ２０を最終回転速度Ｖ＿ｅｎｄに減速している。
これらの前提条件のもとでモータ２０を制御すると、図３（ｂ）に示す共振領域（共振周波数領域）では、逆起電圧が振れることにより、脱調の誤検出が発生する虞がある。本実施形態の制御部は、共振領域では、速やかに、モータ２０の回転速度を変更するように制御する。図３（ａ）においては、下限回転速度Ｖ＿Ｌｏ〜上限回転速度Ｖ＿Ｈｉの間が、共振領域である。
制御部は、モータ２０の回転の加速時に共振領域の下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに到達すると、この共振領域を飛び越した回転速度となるように、速やかに上限回転速度Ｖ＿Ｈｉに変更するように制御する。また、制御部は、モータ２０の回転の減速時に共振領域の上限回転速度Ｖ＿Ｈｉに到達すると、この共振領域を飛び越した回転速度となるように、速やかに下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに変更するように制御する。

【0022】

また、図３（ｂ）のグラフで示すように、共振領域では、他の領域と比べて振動（加速度）が増加する。制御部は、モータ２０の回転の加速時と減速時において、この共振領域を避けて速やかに、モータ２０の回転速度を変更することにより、モータ２０の振動を抑止可能である。

【0023】

図４は、回転速度と逆起電圧との関係を示すグラフの一例であり、模擬的に示したものである。
グラフの縦軸は逆起電圧を示し、横軸は回転速度を示している。回転速度Ｖ０は加速時の初速を示し、目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔはモータ２０の回転の加速時の最終的な目標速度を示している。モータ２０は、加速が終了すると、目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔで回転する。
目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔは、減速時における初速でもあり、最終回転速度Ｖ＿ｅｎｄは減速時の最終的な目標速度であり、かつ回転速度Ｖ０と等しい。モータ２０は、減速が終了すると、最終回転速度Ｖ＿ｅｎｄで回転する。

【0024】

グラフの細実線は、コイル２１Ａの逆起電圧Ｂｅｍｆ１の平均値である。グラフの太実線は、コイル２１Ｂの逆起電圧Ｂｅｍｆ２の平均値である。
逆起電圧Ｂｅｍｆ１は、回転速度Ｖ０から下限回転速度Ｖ＿Ｌｏまで線形に増加し、下限回転速度Ｖ＿Ｌｏから上限回転速度Ｖ＿Ｈｉまで線形の関係から逸脱して増加したのち、上限回転速度Ｖ＿Ｈｉから目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔまで再び線形に増加する。逆起電圧Ｂｅｍｆ２は、回転速度Ｖ０から下限回転速度Ｖ＿Ｌｏまで線形に増加し、下限回転速度Ｖ＿Ｌｏから上限回転速度Ｖ＿Ｈｉまで線形の関係から逸脱して減少したのち、上限回転速度Ｖ＿Ｈｉから目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔまで再び線形に増加する。ここで回転速度範囲Ｖｆは、共振領域を示している。

【0025】

回転速度範囲Ｖｆにおいて、逆起電圧Ｂｅｍｆ１，Ｂｅｍｆ２は共に、線形の関係から逸脱している。そのため、ＣＰＵ１２２は、正しくモータ２０の脱調を検出できなくなる。よって本実施形態の制御部は、回転速度範囲Ｖｆにおいては、脱調を判定しないように制御している。

【0026】

図５は、モータ２０の回転の加速時の脱調検出用逆起電圧値テーブルを示す図である。
この脱調検出用逆起電圧値テーブルは、加速領域項目と、加速開始時の回転速度の項目と、脱調検出用逆起電圧値の項目とを含んでいる。
（指令）回転速度Ｖ０から（指令）回転速度Ｖ１までの加速領域において、加速開始時の（実）回転速度はＶ０であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿０である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿０は、（指令）回転速度Ｖ０における脱調検出用の逆起電圧値である。
（指令）回転速度Ｖ１から（指令）回転速度Ｖ２までの加速領域において、加速開始時の（実）回転速度はＶ１であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿１である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿１は、（指令）回転速度Ｖ１における脱調検出用の逆起電圧値である。

【0027】

（指令）回転速度Ｖ２から（指令）回転速度Ｖ３までの加速領域において、加速開始時の（実）回転速度はＶ２であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿２である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿２は、（指令）回転速度Ｖ２における脱調検出用の逆起電圧値である。
（指令）回転速度Ｖ３から（指令）回転速度Ｖ４までの加速領域において、加速開始時の（実）回転速度はＶ３であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿３である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿３は、（指令）回転速度Ｖ３における脱調検出用の逆起電圧値である。

【0028】

（指令）回転速度Ｖ４から（指令）回転速度Ｖ５までの加速領域は、図４に示した回転速度範囲Ｖｆに相当し、加速開始時の（実）回転速度はＶ４である。（指令）回転速度Ｖ４は、下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに相当する。（指令）回転速度Ｖ５は、上限回転速度Ｖ＿Ｈｉに相当する。脱調検出用逆起電圧値は定義されていない。
（指令）回転速度Ｖ５から（指令）回転速度Ｖ６までの加速領域において、加速開始時の（実）回転速度はＶ５であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿５である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿５は、（指令）回転速度Ｖ５における脱調検出用の逆起電圧値である。

【0029】

（指令）回転速度Ｖ６から（指令）回転速度Ｖ７までの加速領域において、加速開始時の（実）回転速度はＶ６であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿６である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿６は、（指令）回転速度Ｖ６における脱調検出用の逆起電圧値である。
（指令）回転速度Ｖ７から目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔまでの加速領域において、加速開始時の（実）回転速度はＶ７であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿７である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿７は、（指令）回転速度Ｖ７における脱調検出用の逆起電圧値である。
目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔの定常領域において、（指令）回転速度はＶ８＝Ｖ＿ｔａｒｇｅｔであり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿８である。なお、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿８は、（指令）回転速度Ｖ８＝Ｖ＿ｔａｒｇｅｔにおける脱調検出用の逆起電圧値である。

【0030】

ここでは、加速中に、加速開始時の脱調検出用の逆起電圧値を用いて脱調を検出している。この加速開始時の（実）回転速度は、加速終了時の（実）回転速度に比べて低速なので、低速側ともいう。
ステッピングモータを定電流制御して、モータ電流のゼロクロス点において逆起電圧を検出し、これを脱調検出に用いるステッピングモータ制御方法において、加減速中は脱調検出ミス防止のため、脱調検出機能をオフしていた。本実施形態では、加減速中であっても、共振領域でなければ、脱調を検出している。
逆起電圧はモータの回転速度と比例関係があり、正しく脱調を検出するには各回転速度に対し最適な閾値を設定する必要がある。しかし、最適な閾値より高い値を設定すると脱調検出ミスが発生する。また、最適な閾値より低い値を設定すると、脱調検出感度が下がる。本実施形態では、加減速中は、低速側における脱調検出用の逆起電圧値を用いることで、脱調検出ミス発生を防止している。

【0031】

図６は、制御部によるモータ２０の回転の加速時の回転速度制御の具体例を示す図である。上段のグラフにおいて、縦軸はモータ２０の指令回転速度を示し、横軸は時間を示している。下段のグラフにおいて、縦軸は脱調検出用逆起電圧値を示し、横軸は時間を示している。
最初、モータ２０は回転速度Ｖ０で回転しており、脱調検出用逆起電圧値（閾値）はＶｏｌ＿０である。
時刻ｔ１０において、制御部は、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ１で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ０から（指令）回転速度Ｖ１に加速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の加速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿０とを比較して、脱調を検出する。

【0032】

時刻ｔ１１において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ１に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ２で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ１から（指令）回転速度Ｖ２に加速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の加速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿１とを比較して、脱調を検出する。

【0033】

時刻ｔ１２において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ２に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ３で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ２から（指令）回転速度Ｖ３に加速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の加速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿２とを比較して、脱調を検出する。

【0034】

時刻ｔ１３において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ３に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ４で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ３から（指令）回転速度Ｖ４に加速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の加速中にモータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿３とを比較して、脱調を検出する。

【0035】

時刻ｔ１４において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ４に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ５で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ４から（指令）回転速度Ｖ５に加速する。ＣＰＵ１２２は、このモータ２０の回転の加速中に、脱調検出を実施しない。

【0036】

時刻ｔ１５において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ５に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ６で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ５から（指令）回転速度Ｖ６に加速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の加速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿５とを比較して、脱調を検出する。

【0037】

時刻ｔ１６において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ６に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ７で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ６から（指令）回転速度Ｖ７に加速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の加速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿６とを比較して、脱調を検出する。

【0038】

時刻ｔ１７において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ７に到達したと判定し、コイル電流の位相の切替周期を変更して、モータ２０を目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔで回転させるように制御する。よって、モータ２０は、（指令）回転速度Ｖ７から目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔに加速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の加速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿７とを比較して、脱調を検出する。

【0039】

時刻ｔ１８において、制御部は、モータ２０の（実）回転速度が目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔに到達したと判定し、以降もモータ２０を目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔで回転させるように制御する。このとき、ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿８とを比較して、脱調を検出する。

【0040】

図７は、制御部によるモータ２０の回転の加速時の回転速度制御処理に係るフローチャートである。
最初、制御部は、最終的な指令回転速度Ｖｓに目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔを代入して回転速度変更指令を実施する（ステップＳ１０）。これにより、モータ２０の最終的な指令回転速度Ｖｓは、回転速度Ｖ０から目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔに変化する。更に制御部は、変数ｉに０を設定する（ステップＳ１１）。以下、変数ｉが指し示す加速開始時の回転速度を、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）と呼ぶ。この（指令）回転速度Ｖ（ｉ）は、モータ２０の実回転速度とほぼ一致している。また、変数ｉが指し示す脱調検出用の逆起電圧値を、逆起電圧値Ｖｏｌ（ｉ）と呼ぶ。

【0041】

次いでＣＰＵ１２２は、加速開始時の（指令）回転速度Ｖ（ｉ）が下限回転速度Ｖ＿Ｌｏ（＝回転速度Ｖ４）に達したか否かを判定する（ステップＳ１２；共振領域判定ステップ）。制御部は、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）が下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに達していない場合（ステップＳ１２→Ｎｏ）、モータ２０を次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ＋１）へと加速する（ステップＳ１３；回転速度可変ステップ）。なお、変数ｉが０のとき、次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ＋１）は、（指令）回転速度Ｖ１である。

【0042】

モータ２０の回転の加速中において、ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ（ｉ）で脱調を検出する（ステップＳ１４；脱調状態検出ステップ）。なお、変数ｉが０のとき、変数ｉが指し示す脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ（ｉ）は、Ｖｏｌ＿０である。

【0043】

ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ＋１）に達するまで（ステップＳ１５→Ｎｏ）、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ（ｉ）で脱調を検出する（ステップＳ１４）。またＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ＋１）に達すると（ステップＳ１５→Ｙｅｓ）、変数ｉに１を加算する（ステップＳ１９）。これにより、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）は、モータ２０の実際の回転速度と一致する。

【0044】

ＣＰＵ１２２は、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）が目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔに達していないならば（ステップＳ２０→Ｎｏ）、ステップＳ１２の処理に戻り、これらステップＳ１３〜Ｓ１５，Ｓ１９の処理を４回繰り返す。これにより、変数ｉの値は４となる。

【0045】

ステップＳ１２で変数ｉの値が４のとき、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）は下限回転速度Ｖ＿Ｌｏと等しくなる（ステップＳ１２→Ｙｅｓ）。このとき、制御部は、モータ２０の（指令）回転速度を共振領域の上限回転速度Ｖ＿Ｈｉへと加速し（ステップＳ１６；回転速度可変ステップ）、上限回転速度Ｖ＿Ｈｉに達するまで（ステップＳ１８→Ｎｏ；共振領域判定ステップ）、加速中の脱調を検出しない（ステップＳ１７）。
ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（指令）回転速度が上限回転速度Ｖ＿Ｈｉに達したならば、ステップＳ１９の処理に進む（ステップＳ１８→Ｙｅｓ：共振領域判定ステップ）。

【0046】

以降、制御部は、ステップＳ１３〜Ｓ１５，Ｓ１９の処理を３回繰り返してモータ２０の回転を加速したのち、（指令）回転速度が目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔに達すると（ステップＳ２０→Ｙｅｓ）、最終的な指令回転速度Ｖｓに達したため、図７の処理を終了する。

【0047】

図８は、モータ２０の回転の減速時の脱調検出用逆起電圧値テーブルを示す図である。
この脱調検出用逆起電圧値テーブルは、減速領域項目と、減速開始時の回転速度の項目と、脱調検出用逆起電圧値の項目とを含んでいる。
目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔから（指令）回転速度Ｖ７までの減速領域において、減速開始時の（指令）回転速度Ｖ８＝Ｖ＿ｔａｒｇｅｔであり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿７である。
（指令）回転速度Ｖ７から（指令）回転速度Ｖ６までの減速領域において、減速開始時の（実）回転速度はＶ７であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿６である。

【0048】

（指令）回転速度Ｖ６から（指令）回転速度Ｖ５までの減速領域において、減速開始時の（実）回転速度はＶ６であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿５である。

【0049】

（指令）回転速度Ｖ５から（指令）回転速度Ｖ４までの減速領域は、図４に示した回転速度範囲Ｖｆに相当し、減速開始時の（実）回転速度はＶ５である。（指令）回転速度Ｖ５は、上限回転速度Ｖ＿Ｈｉに相当する。（指令）回転速度Ｖ４は、下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに相当する。脱調検出用逆起電圧値は定義されていない。
（指令）回転速度Ｖ４から（指令）回転速度Ｖ３までの減速領域において、減速開始時の（実）回転速度はＶ４であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿３である。
（指令）回転速度Ｖ３から（指令）回転速度Ｖ２までの減速領域において、減速開始時の（実）回転速度はＶ３であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿２である。

【0050】

（指令）回転速度Ｖ２から（指令）回転速度Ｖ１までの減速領域において、減速開始時の（実）回転速度はＶ２であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿１である。
（指令）回転速度Ｖ１から（指令）回転速度Ｖ０までの減速領域において、減速開始時の（実）回転速度はＶ１であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿０である。
（指令）回転速度Ｖ０の定常領域において、（実）回転速度はＶ０であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿０である。

【0051】

図９は、制御部によるモータ２０の回転の減速時の回転速度制御の具体例を示す図である。上段のグラフにおいて、縦軸はモータ２０の指令回転速度を示し、横軸は時間を示している。下段のグラフにおいて、縦軸は脱調検出用逆起電圧値を示し、横軸は時間を示している。
最初、モータ２０は目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔ＝（指令）回転速度Ｖ８であり、脱調検出用逆起電圧値はＶｏｌ＿８である。
時刻ｔ２０において、制御部は、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ７で回転させるように制御する。よって、モータ２０は、目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔから（指令）回転速度Ｖ７に減速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の減速中にモータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿７とを比較して、脱調を検出する。

【0052】

時刻ｔ２１において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ７に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ６で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ７から（指令）回転速度Ｖ６に減速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の減速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿６とを比較して、脱調を検出する。

【0053】

時刻ｔ２２において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ６に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ５で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ６から（指令）回転速度Ｖ５に減速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の減速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿５とを比較して、脱調を検出する。

【0054】

時刻ｔ２３において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ５に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ４で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ５から（指令）回転速度Ｖ４に減速する。ＣＰＵ１２２は、モータ２０の回転の減速中に脱調検出を実施しない。

【0055】

時刻ｔ２４において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ４に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ３で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ４から（指令）回転速度Ｖ３に減速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の減速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿３とを比較して、脱調を検出する。

【0056】

時刻ｔ２５において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ３に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ２で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ３から（指令）回転速度Ｖ２に減速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の減速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿２とを比較して、脱調を検出する。

【0057】

時刻ｔ２６において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ２に到達したと判定し、モータ２０を（指令）回転速度Ｖ１で回転させるように制御する。よって、モータ２０の（実）回転速度は、（指令）回転速度Ｖ２から（指令）回転速度Ｖ１に減速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の減速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿１とを比較して、脱調を検出する。

【0058】

時刻ｔ２７において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ１に到達したと判定し、コイル電流の位相の切替周期を変更して、モータ２０を回転速度Ｖ０で回転させるように制御する。よって、モータ２０は、（指令）回転速度Ｖ１から（指令）回転速度Ｖ０に減速する。ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、モータ２０の回転の減速中に、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿０とを比較して、脱調を検出する。

【0059】

時刻ｔ２８において、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が（指令）回転速度Ｖ０（Ｖ＿ｅｎｄ）に到達したと判定し、以降もモータ２０を（指令）回転速度Ｖ０で回転させるように制御する。このとき、ＣＰＵ１２２は、モータ２０の逆起電圧と脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ＿０とを比較して、脱調を検出する。

【0060】

図１０は、制御部によるモータ２０の回転の減速時の回転速度制御処理に係るフローチャートである。
最初、制御部は、最終的な指令回転速度Ｖｓに回転速度Ｖ０を代入して回転速度変更指令を実施する（ステップＳ３０）。これにより、モータ２０の最終的な指令回転速度Ｖｓは、目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔから回転速度Ｖ０に変化する。更にＣＰＵ１２２は、変数ｉに８を設定する（ステップＳ３１）。これにより変数ｉは、減速開始時の（指令）回転速度Ｖ８（＝目標回転速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔ）を指し示すようになる。以下、変数ｉが指し示す加速開始時の（指令）回転速度を、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）と呼ぶ。この（指令）回転速度Ｖ（ｉ）は、モータ２０の実回転速度とほぼ一致している。また、変数ｉが指し示す脱調検出用の逆起電圧値を、逆起電圧値Ｖｏｌ（ｉ）と呼ぶ。

【0061】

次にＣＰＵ１２２は、モータ２０の回転の減速開始時の（指令）回転速度Ｖ（ｉ）が上限回転速度Ｖ＿Ｈｉ（＝回転速度Ｖ５）まで減速したか否かを判定する（ステップＳ３２）。ＣＰＵ１２２は、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）が上限回転速度Ｖ＿Ｈｉとなっていない場合（ステップＳ３２→Ｎｏ）、モータ２０を次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ−１）へと減速する（ステップＳ３３；回転速度可変ステップ）。なお、変数ｉが８のとき、次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ−１）は、（指令）回転速度Ｖ７である。

【0062】

モータ２０の回転の減速中において、ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ（ｉ−１）で脱調を検出する（ステップＳ３４）。変数ｉが８のとき、変数ｉが指し示す脱調検出用逆起電圧値は、Ｖｏｌ＿７である。
ＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ−１）に減速するまで（ステップＳ３５→Ｎｏ）、脱調検出用逆起電圧値Ｖｏｌ（ｉ−１）で脱調を検出する（ステップＳ３４；脱調状態検出ステップ）。またＣＰＵ１２２は、モータ２０の（実）回転速度が次の（指令）回転速度Ｖ（ｉ−１）まで減速すると（ステップＳ３５→Ｙｅｓ）、変数ｉから１を減算する（ステップＳ３９）。これにより、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）は、モータ２０の実際の回転速度と一致する。

【0063】

ＣＰＵ１２２は、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）が（指令）回転速度Ｖ０に減速していないならば（ステップＳ４０→Ｎｏ）、ステップＳ３２の処理に戻り、これらステップＳ３３〜Ｓ３５，Ｓ３９の処理を３回繰り返す。これにより、変数ｉの値は５となる。

【0064】

ステップＳ３２で変数ｉの値が５のとき、（指令）回転速度Ｖ（ｉ）は上限回転速度Ｖ＿Ｈｉと等しくなる（ステップＳ３２→Ｙｅｓ）。このとき、制御部は、共振領域の下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに減速し（ステップＳ３６；回転速度可変ステップ）、モータ２０の（指令）回転速度が下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに減速するまで（ステップＳ３８→Ｎｏ；共振領域判定ステップ）、加速中の脱調を検出しない（ステップＳ３７）。
ＣＰＵ１２２は、モータ２０の回転速度が下限回転速度Ｖ＿Ｌｏに減速したならば、ステップＳ３９の処理に進む（ステップＳ３８→Ｙｅｓ；共振領域判定ステップ）。

【0065】

以降、制御部は、ステップＳ３３〜Ｓ３５，Ｓ３９の処理を４回繰り返してモータ２０の回転を減速したのち、（指令）回転速度がＶ０に減速すると（ステップＳ４０→Ｙｅｓ）、最終的な指令回転速度Ｖｓに達したため、図１０の処理を終了する。

【0066】

《効果》
本実施形態のモータ制御装置１０によれば、モータ２０の回転の加減速時の共振領域での脱調の誤検出を防止できると共に、共振領域以外の領域では加減速時に脱調が検出できる。更に、通常の加減速制御よりも早く目的の回転速度に到達可能である。

【0067】

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｆ）のようなものがある。
（ａ） 共振領域において、逆起電圧の測定有無は問わず、脱調判定をしなければ本発明の効果は得られる。
（ｂ） 脱調検出を行わない回転速度範囲は、共振領域に限定されず、共振領域を含んでいればよい。
（ｃ） 速やかに回転速度変更を行う範囲は、共振領域に限定されず、共振領域を含んでいればよい。
（ｄ） 回転速度の制御方法やフローチャートは具体例であって、これに限定されない。
（ｅ） 加速時・減速時の制御値はテーブルデータとしたが、数式により算出してもよい。
（ｆ） 加減速カーブは、必ずしも線形でなくてもよい（Ｓ字カーブなど、領域内すべてが等加速度でなくてもよい）。

【符号の説明】

【0068】

１ ステッピングモータシステム
１０ モータ制御装置
１２ 制御回路 （制御部の一部）
１２２ ＣＰＵ （制御部の一部；脱調状態検出部の一例）
１２４ 電流測定部
１２６ 逆起電圧測定部
１４ 駆動回路
１４２ モータ駆動部
１４４ 電流センサ
２０ ステッピングモータ （モータ）
２１Ａ，２１Ｂ コイル
２２ ロータ
２２Ｎ Ｎ極
２２Ｓ Ｓ極
Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｂ０ コイル電流
Ｉｂ１ 電流測定値
Ｉａｔ，Ｉｂｔ ターゲット電流
Ｖ＿Ｌｏ 下限回転速度
Ｖ＿Ｈｉ 上限回転速度
Ｖｓ 指令回転速度
Ｖ＿ｔａｒｇｅｔ 目標回転速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】