特許 6585651 モータ制御装置及びステッピングモータの制御方法

(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】6585651

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】モータ制御装置及びステッピングモータの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 8/04 20060101AFI20190919BHJP

   H02P 8/38 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   H02P8/04

   H02P8/38

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-63803(P2017-63803)

(22)【出願日】2017年3月28日

(65)【公開番号】特開2018-166387(P2018-166387A)

(43)【公開日】2018年10月25日

【審査請求日】2018年10月5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】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100110788

【弁理士】

【氏名又は名称】椿 豊

(74)【代理人】

【識別番号】100124589

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 竜郎

(74)【代理人】

【識別番号】100166811

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 剛

(72)【発明者】

【氏名】島田 彩加

(72)【発明者】

【氏名】松井 隆之

(72)【発明者】

【氏名】高田 和夫

(72)【発明者】

【氏名】宮路 永

(72)【発明者】

【氏名】佐野 英生

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１４６０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２８０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３５９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０１１８９１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国登録特許第１０−１０９５３１９（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ８／０４

Ｈ０２Ｐ ８／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステッピングモータを駆動させるモータ制御装置であって、
前記ステッピングモータの起動動作が行われた後で、前記ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出部と、
前記脱調状態検出部により前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定部と、
前記再起動判定部により再起動動作を行うと判定されたとき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御部と、
前記ステッピングモータの起動動作が行われた後に、前記脱調状態検出部により前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出されたとき、前記ステッピングモータが脱調状態になった位置を算出する脱調位置算出部と、を備え、
前記再起動判定部の前記判定条件は、前記ステッピングモータの起動動作の初期位置から前記脱調位置算出部により算出された前記ステッピングモータが脱調状態になった位置までの距離が所定の距離以内であることを含む、モータ制御装置。

【請求項2】

ステッピングモータを駆動させるモータ制御装置であって、
前記ステッピングモータの起動動作が行われた後で、前記ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出部と、
前記脱調状態検出部により前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定部と、
前記再起動判定部により再起動動作を行うと判定されたとき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御部と、
前記ステッピングモータにより駆動される対象の温度又はそれに対応する温度を測定する温度計測部と、を備え、
前記再起動判定部の前記判定条件は、前記温度計測部により測定された前記温度が予め設定された温度よりも低いことを含む、モータ制御装置。

【請求項3】

ステッピングモータを駆動させるモータ制御装置であって、
前記ステッピングモータの起動動作が行われた後で、前記ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出部と、
前記脱調状態検出部により前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定部と、
前記再起動判定部により再起動動作を行うと判定されたとき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御部と、
前記モータ制御装置に入力される入力電圧を測定する入力電圧測定部と、を備え、
前記再起動判定部の前記判定条件は、前記入力電圧測定部により測定された前記モータ制御装置の前記入力電圧が、所定の電圧以下であることを含む、モータ制御装置。

【請求項4】

前記ステッピングモータの複数相のコイルのうち、通電が停止している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をさらに備え、
前記脱調状態検出部は、前記逆起電圧測定部による前記逆起電圧の測定結果に基づいて、前記ステッピングモータが脱調状態であることを検出する、請求項１から３のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記再起動判定部の前記判定条件は、前記再起動制御部により前記ステッピングモータの再起動動作が行われた回数が所定の回数以下であることを含む、請求項１から４のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記再起動制御部は、前記ステッピングモータの再起動動作を行う前に、予め決定した再起動位置に前記ステッピングモータが移動するように制御する、請求項１から５のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項7】

前記再起動位置は、前記ステッピングモータの起動動作の初期位置である、請求項６に記載のモータ制御装置。

【請求項8】

ステッピングモータの起動動作が行われた後で、前記ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出ステップと、
前記脱調状態検出ステップにより前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定ステップと、
前記再起動判定ステップにより再起動動作を行うと判定されたとき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御ステップと、
前記ステッピングモータの起動動作が行われた後に、前記脱調状態検出ステップにより前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出されたとき、前記ステッピングモータが脱調状態になった位置を算出する脱調位置算出ステップと、を備え、
前記再起動判定ステップの前記判定条件は、前記ステッピングモータの起動動作の初期位置から前記脱調位置算出ステップにより算出された前記ステッピングモータが脱調状態になった位置までの距離が所定の距離以内であることを含む、ステッピングモータの制御方法。

【請求項9】

ステッピングモータの起動動作が行われた後で、前記ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出ステップと、
前記脱調状態検出ステップにより前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定ステップと、
前記再起動判定ステップにより再起動動作を行うと判定されたとき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御ステップと、
前記ステッピングモータにより駆動される対象の温度又はそれに対応する温度を測定する温度計測ステップと、を備え、
前記再起動判定ステップの前記判定条件は、前記温度計測ステップにより測定された前記温度が予め設定された温度よりも低いことを含む、
ステッピングモータの制御方法。

【請求項10】

ステッピングモータの起動動作が行われた後で、前記ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出ステップと、
前記脱調状態検出ステップにより前記ステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定ステップと、
前記再起動判定ステップにより再起動動作を行うと判定されたとき、前記ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御ステップと、
モータ制御装置に入力される入力電圧を測定する入力電圧測定ステップと、を備え、
前記再起動判定ステップの前記判定条件は、前記入力電圧測定ステップにより測定された前記モータ制御装置の前記入力電圧が、所定の電圧以下であることを含む、 ステッピングモータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータ制御装置及びステッピングモータの制御方法に関し、特に、アクチュエータに用いられるモータ制御装置及びステッピングモータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ステッピングモータは、その制御が容易であることなど種々の特長を有するものであり、各種アクチュエータなどに広く用いられている（例えば、下記特許文献１参照）。

【0003】

例えばステッピングモータなどのモータを用いたアクチュエータとしては、車載用途などのものなど、気温が低い場所などの低温環境下で用いられるものがある。このようにアクチュエータが低温環境下にあるとき、アクチュエータの駆動部に塗布された潤滑油が硬くなる。このような状態に陥ったアクチュエータを起動させるときに、アクチュエータを駆動するモータを定常運転時（低温環境下でアクチュエータの起動完了後において通常のモータ動作中である状態をいう）のトルクで動作させようとしても、アクチュエータを起動させることができず、脱調が検出される場合がある。

【0004】

このような問題に関連して、下記特許文献２には、モータ制御装置において、温度が低いとき、モータの起動開始後のブースト期間のみ、定常駆動時よりも大きな駆動電力がモータに供給されるように駆動電力のブースト制御を行い、低温環境下においても起動できるようにすることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７−１７０７９０号公報

【特許文献2】特開２０１４−１４３７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の特許文献２に記載されているような駆動方法では、ブースト期間に定常駆動時よりも大きな駆動電力を供給する必要がある。しかしながら、このような大きな駆動電力よりも小さい、所定の駆動電力で駆動することが要求される場合もある。

【0007】

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、所定の駆動電力が供給される場合であっても起動をより確実に行うことが可能なモータ制御装置及びステッピングモータの制御方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ステッピングモータを駆動させるモータ制御装置は、ステッピングモータの起動動作が行われた後で、ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出部と、脱調状態検出部によりステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定部と、再起動判定部により再起動動作を行うと判定されたとき、ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御部とを備える。

【0009】

好ましくは、モータ制御装置は、ステッピングモータの複数相のコイルのうち、通電が停止している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をさらに備え、脱調状態検出部は、逆起電圧測定部による逆起電圧の測定結果に基づいて、ステッピングモータが脱調状態であることを検出する。

【0010】

好ましくは、モータ制御装置は、ステッピングモータの起動動作が行われた後に、脱調状態検出部によりステッピングモータが脱調状態であることが検出されたとき、ステッピングモータが脱調状態になった位置を算出する脱調位置算出部をさらに備え、再起動判定部の判定条件は、ステッピングモータの起動動作の初期位置から脱調位置算出部により算出されたステッピングモータが脱調状態になった位置までの距離が所定の距離以内であることを含む。

【0011】

好ましくは、モータ制御装置は、ステッピングモータにより駆動される対象の温度又はそれに対応する温度を測定する温度計測部をさらに備え、再起動判定部の判定条件は、温度計測部により測定された温度が予め設定された温度よりも低いことを含む。

【0012】

好ましくは、モータ制御装置は、モータ制御装置に入力される入力電圧を測定する入力電圧測定部をさらに備え、再起動判定部の判定条件は、入力電圧測定部により測定されたモータ制御装置の入力電圧が、所定の電圧以下であることを含む。

【0013】

好ましくは、再起動判定部の判定条件は、再起動制御部によりステッピングモータの再起動動作が行われた回数が所定の回数以下であることを含む。

【0014】

好ましくは、再起動制御部は、ステッピングモータの再起動動作を行う前に、予め決定した再起動位置にステッピングモータが移動するように制御する。

【0015】

好ましくは、再起動位置は、ステッピングモータの起動動作の初期位置である。

【0016】

この発明の他の局面に従うと、ステッピングモータの制御方法は、ステッピングモータの起動動作が行われた後で、ステッピングモータが脱調状態であることを検出する脱調状態検出ステップと、脱調状態検出ステップによりステッピングモータが脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、ステッピングモータの再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定ステップと、再起動判定ステップにより再起動動作を行うと判定されたとき、ステッピングモータの再起動動作を行うように制御する再起動制御ステップとを備える。

【発明の効果】

【0017】

これらの発明に従うと、所定の駆動電力が供給される場合であっても起動をより確実に行うことが可能なモータ制御装置及びステッピングモータの制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施の形態におけるモータ制御装置が用いられるアクチュエータの一例を示す分解斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態の１つにおけるアクチュエータの構成をなすモータとモータ制御装置のブロック図である。

【図3】ステッピングモータの回路構成を模式的に示す図である。

【図4】ＣＰＵの動作を示すフローチャートである。

【図5】リトライ判定処理を示すフローチャートである。

【図6】再起動動作が行われる場合のモータ制御装置の動作を説明する図である。

【図7】再起動動作が行われない場合のモータ制御装置の動作を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ制御装置について説明する。

【0020】

モータ制御装置は、例えば、複数相のコイルを有するステッピングモータを駆動させるためのものである。モータ制御装置は、ステッピングモータを駆動させるために各相のコイルの通電状態を制御する。本実施の形態において、モータ制御装置は、ステッピングモータのコイルに通電する駆動回路と、駆動回路の制御を行うモータ制御装置とを有している。

【0021】

モータ制御装置と、それにより駆動されるステッピングモータとその他の機構部品とで、アクチュエータが構成される。アクチュエータにおいて、ステッピングモータは、駆動回路から駆動電力が供給されることで駆動される。アクチュエータにおいて、モータ制御装置によって駆動回路が制御されることにより、ステッピングモータの駆動が制御される。

【0022】

［実施の形態］

【0023】

図１は、本実施の形態におけるモータ制御装置が用いられるアクチュエータの一例を示す分解斜視図である。

【0024】

図１に示されるように、アクチュエータ１は、ケース５１とカバー５２とで覆われている。アクチュエータ１の内部には、モータ制御装置１０、ステッピングモータ２０、２次ギヤ３１、３次ギヤ３２、出力ギヤ３３などが収納されている。ケース５１の底面には、出力ギヤ３３に設けられている外部出力ギヤが露出し、この外部出力ギヤよりアクチュエータ１の駆動力が外部に伝達される。

【0025】

ステッピングモータ２０は、アクチュエータ１の駆動力を発生させる。ステッピングモータ２０の出力軸２５には、１次ギヤ２６が取り付けられている。ステッピングモータ２０の１次ギヤ２６は、２次ギヤ３１と噛み合う。２次ギヤ３１は、３次ギヤ３２と噛み合う。３次ギヤ３２は、出力ギヤ３３と噛み合う。

【0026】

モータ制御装置１０は、プリント基板４２や、プリント基板４２とステッピングモータ２０のモータ端子２９とを接続するフレキシブルプリント基板４３などを有している。プリント基板４２には、ステッピングモータ２０を駆動する駆動回路１４（図２に示す）や、その制御を行うモータ制御回路１２（図２に示す）などが設けられている。プリント基板４２には、ケース５１及びカバー５２の外側に露出する外部接続端子４１が設けられている。外部接続端子４１を介して外部からモータ制御装置１０に電圧が入力されたり、外部機器からの指示信号を受けたりすることで、モータ制御装置１０が動作する。

【0027】

モータ制御装置１０は、入力された入力電圧に基づいてステッピングモータ２０に駆動電力を供給し、ステッピングモータ２０を駆動させる。ステッピングモータ２０が駆動すると、出力軸２５とともに１次ギヤ２６が回転する。この回転の駆動力は、２次ギヤ３１、３次ギヤ３２、出力ギヤ３３、外部出力ギヤと順に伝達され、外部出力ギヤにより外部に出力される。

【0028】

なお、ケース５１及びカバー５２の内部に収納されている回路は、例えば駆動回路１４だけであってもよい。この場合、モータ制御装置１０は、ケース５１及びカバー５２の内部の駆動回路１４と、その駆動回路１４に接続された外部のモータ制御回路１２によって構成されるようにしてもよい。

【0029】

図２は、本発明の実施の形態の１つにおけるアクチュエータの構成をなすモータとモータ制御装置のブロック図である。

【0030】

図２に示されるように、アクチュエータ１は、モータ制御装置１０と、ステッピングモータ２０とを有している。ステッピングモータ２０は、例えば、Ａ相及びＢ相の２相励磁で駆動される。ステッピングモータ２０は、Ａ相のコイル及びＢ相のコイル（図３に示す。）を有している。ステッピングモータ２０は、モータ制御装置１０から各相のコイルに駆動電力が供給されて駆動される。アクチュエータ１は、例えば、車両に搭載される空調装置などに利用される。なお、ステッピングモータ２０及びアクチュエータ１の用途はこれに限られるものではない。

【0031】

モータ制御装置１０は、モータ制御回路１２と、駆動回路１４とを有している。後述するように、モータ制御装置１０は、ステッピングモータ２０の起動動作が行われた後で、ステッピングモータ２０が脱調状態であることを検出する脱調状態検出部と、脱調状態検出部によりステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、ステッピングモータ２０の再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定部と、再起動判定部により再起動動作を行うと判定がされたとき、ステッピングモータ２０の再起動動作を行うように制御する再起動制御部とを備えている。また、モータ制御装置１０は、ステッピングモータ２０の起動動作が行われた後に、脱調状態検出部によりステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出されたとき、ステッピングモータ２０が脱調状態になった位置を算出する脱調位置算出部をさらに備え、再起動判定部の判定条件は、ステッピングモータ２０の起動動作の初期位置から脱調位置算出部により算出されたステッピングモータ２０が脱調状態になった位置までの距離が所定の距離以内であることを含んでいる。また、再起動制御部は、ステッピングモータ２０の再起動動作を行う前に、予め決定した再起動位置にステッピングモータ２０が移動するように制御する。

【0032】

駆動回路１４は、モータ駆動部１４２と、電流センサ１４４とを有している。駆動回路１４は、ステッピングモータ２０に駆動電力を供給し、ステッピングモータ２０を駆動する。

【0033】

モータ制御回路１２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置；脱調状態検出部の一例、判定部の一例、再起動制御部の一例、脱調位置算出部の一例）１２２と、電流測定部１２４と、入力電圧測定部１２５と、逆起電圧測定部１２６と、温度計測部１２８とを有している。モータ制御回路１２は、駆動回路１４の制御を行うことで、ステッピングモータ２０の駆動を制御する。本実施の形態において、モータ制御回路１２は、ＩＣ（集積回路）としてパッケージ化されているが、これに限られるものではない。

【0034】

モータ駆動部１４２は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに電圧を印加する。モータ駆動部１４２には、ＣＰＵ１２２から制御信号が送られる。モータ駆動部１４２は、制御信号に基づいて、電圧を印加する。本実施の形態では、駆動回路１４とステッピングモータ２０とは、Ａ相の正極（＋）、Ａ相の負極（−）、Ｂ相の正極（＋）、Ｂ相の負極（−）の４つのラインで接続されている。モータ駆動部１４２は、制御信号に応じて、これらの各ラインを介して、ステッピングモータ２０に駆動電力を供給する。制御信号は、ＰＷＭ信号であり、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて駆動電力が変化する。

【0035】

電流センサ１４４は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに流れる電流（コイル電流）を検出する。電流センサ１４４は、コイル電流の検出結果を、電流測定部１２４に出力する。

【0036】

電流測定部１２４は、ステッピングモータ２０のコイル電流を測定する。電流測定部１２４には、電流センサ１４４から出力されたコイル電流の検出結果が入力される。電流測定部１２４は、入力されたコイル電流の検出結果に基づいて、コイル電流を測定する。電流測定部１２４は、コイル電流の測定結果を、ＣＰＵ１２２に出力する。

【0037】

入力電圧測定部１２５は、モータ制御装置１０に入力される入力電圧を測定する。入力電圧測定部１２５は、入力電圧の測定結果を、ＣＰＵ１２２に出力する。

【0038】

逆起電圧測定部１２６は、ステッピングモータ２０の複数相のコイルのうち、通電が停止しているコイルに誘起される逆起電圧を測定する。本実施の形態において、逆起電圧測定部１２６は、駆動回路１４とステッピングモータ２０とを接続する４つのラインのそれぞれに接続されている。逆起電圧測定部１２６は、逆起電圧の測定結果を、ＣＰＵ１２２に出力する。

【0039】

温度計測部１２８は、ステッピングモータ２０により駆動される対象、すなわちアクチュエータ１の温度又はそれに対応する温度を測定する。温度計測部１２８は、例えば、モータ制御回路１２のＩＣ内部温度を測定する温度センサである。モータ制御回路１２のＩＣ内部温度は、アクチュエータ１に対応する温度である。温度計測部１２８は、モータ制御回路１２の温度を示す温度情報をＣＰＵ１２２に出力する。

【0040】

ＣＰＵ１２２には、電流測定部１２４から出力されたコイル電流の測定結果と、入力電圧測定部１２５から出力された入力電圧の測定結果と、温度計測部１２８から出力された温度の計測結果と、逆起電圧測定部１２６から出力された逆起電圧の測定結果とが入力される。

【0041】

ＣＰＵ１２２は、本実施の形態において、ステッピングモータ２０の起動動作が行われた後で、脱調状態検出部として、逆起電圧測定部１２６による逆起電圧の測定結果に基づいて、ステッピングモータ２０が脱調状態であることを検出する。すなわち、ＣＰＵ１２２は、所定の検出閾値と逆起電圧測定部１２６から出力された逆起電圧の値とを比較することにより、ステッピングモータ２０が脱調状態であるとき、それを検出する。ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０が脱調状態であることを検出すると、その検出結果に応じて、制御信号を生成し、生成した制御信号をモータ駆動部１４２に出力する。ステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出された場合は、ＣＰＵ１２２は、例えば、モータ駆動部１４２からステッピングモータ２０への駆動信号の出力を停止してステッピングモータ２０を停止させるなどの制御を行う。なお、ステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出された場合のＣＰＵ１２２の動作の詳細については後述する。

【0042】

図３は、ステッピングモータ２０の回路構成を模式的に示す図である。

【0043】

図３に示されるように、ステッピングモータ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）とを有している。

【0044】

コイル２１ａ，２１ｂは、それぞれ、ステータヨークを励磁するコイルである。コイル２１ａ，２１ｂは、それぞれ、駆動回路１４に接続されている。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には、それぞれ異なる位相のコイル電流が流される。

【0045】

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。なお、図３においては、ロータ２２は、Ｓ極２２ｓとＮ極２２ｎとが１つずつ設けられているように簡略化されて示されている。ステータヨークは、ロータ２２の周囲に、ロータ２２の外周部に接近して配置されている。ロータ２２は、コイル２１ａ，２１ｂのそれぞれに流れるコイル電流の位相が周期的に切り替えられることで回転する。

【0046】

ここで、本実施の形態において、逆起電圧は、例えば次のようにして測定される。ＣＰＵ１２２は、Ａ相及びＢ相のうちいずれか１つの相のコイル２１ａ，２１ｂに流れるコイル電流Ｉａ，Ｉｂの向きが切り替わる際に、一時的に、そのコイル２１ａ，２１ｂへのパルス電圧の印加を停止させる（停止期間）。そして、逆起電圧測定部１２６は、このような停止期間中に、パルス電圧の印加が停止されている相のコイル２１ａ，２１ｂに誘起される逆起電圧を、個別に（相毎に、又はコイル毎に）測定する。

【0047】

すなわち、コイル電流Ｉａの極性が変わるときには、コイル電流Ｉａがゼロになるように、コイル２１ａへのパルス電圧の印加が停止される。この停止期間においては、コイル２１ａに逆起電圧が誘起される。また、コイル電流Ｉｂの極性が変わるときには、コイル電流Ｉｂがゼロになるように、コイル２１ｂへのパルス電圧の印加が停止される。この停止期間においては、コイル２１ｂに逆起電圧が誘起される。逆起電圧測定部１２６は、これらの逆起電圧を測定する。

【0048】

より具体的には、ステッピングモータ２０の駆動時において、ＣＰＵ１２２の制御により、コイル２１ａ，２１ｂにパルス電圧が印加される（ＰＷＭ制御）。これにより、コイル２１ａ，２１ｂにそれぞれコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。

【0049】

ＰＷＭ制御が行われると、その後、通電停止処理及び定電圧制御が実行される。例えばコイル２１ａの通電停止処理が行われる場合には、所定の停止期間だけコイル２１ａへのパルス電圧の印加が停止される。これにより、コイル電流Ｉａがゼロになる。停止期間は、ＣＰＵ１２２により任意に設定される。例えば、ＣＰＵ１２２は、予め決められた停止期間を設定してもよいし、モータ駆動装置１の外部から停止期間の設定を受け付けてもよい。このような停止期間中に、逆起電圧測定部１２６は、コイル２１ａに誘起される逆起電圧を測定する。逆起電圧の測定結果は、ＣＰＵ１２２に出力される。

【0050】

なお、本実施の形態において、このようにコイル２１ａについて通電停止処理が行われる場合、ＣＰＵ１２２は、定電圧制御として、その停止期間中においてコイル２１ｂのコイル電圧Ｖｂを固定電圧に設定する。すなわち、ＣＰＵ１２２は、停止期間中に、逆起電圧を測定するコイル以外のすべてのコイルを固定電圧に設定する。固定電圧の電圧レベルは、直前のコイル電圧と同じ電圧レベル（例えば、電源電圧レベル又はグラウンド（ＧＮＤ）レベルなど）であってもよいし、所定の基準電圧レベルであってもよい。これにより、例えばコイル２１ａについて通電停止処理が行われる場合には、コイル２１ｂのコイル電圧Ｖｂが一定（本実施の形態では、例えば、入力電圧のレベル）になる。

【0051】

固定電圧の電圧レベルが入力電圧のレベルであるとき、コイル２１ａについて通電停止処理が行われる場合におけるコイル２１ｂのコイル電流Ｉｂは、上述のＰＷＭ制御が行われている期間におけるコイル電流Ｉｂに比べて多少上昇する。停止期間中のコイル電圧Ｖｂは一定であるので、コイル電圧Ｖｂの印加に伴うノイズは発生しない。その結果、停止期間中のコイル２１ａのコイル電圧Ｖａにはノイズが重畳されない。すなわち、停止期間中のコイル電圧Ｖａを測定することにより、コイル２１ａに誘起される逆起電圧が正確に測定される。これにより、脱調状態の誤検出を防ぐことができる。

【0052】

上述のようにして逆起電圧測定部１２６で逆起電圧が測定されると、ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、逆起電圧の測定結果に応じて、ステッピングモータ２０が脱調状態であるか否かを検出する。

【0053】

具体的には、ＣＰＵ１２２は、逆起電圧測定部１２６で測定された逆起電圧の値と、予め設定された判定閾値とを比較することで、ステッピングモータ２０が脱調状態であるか否かが検出可能である。例えば、ＣＰＵ１２２は、測定された逆起電圧の値が判定閾値に達しているとき、ステッピングモータ２０が脱調状態であると判定する。

【0054】

本実施の形態において、ステッピングモータ２０の制御方法として、以下に記述するように、ステッピングモータ２０の起動動作が行われた後で、ステッピングモータ２０が脱調状態であることを検出する脱調状態検出ステップと、脱調状態検出ステップによりステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出された場合において、所定の判定条件に基づき、ステッピングモータ２０の再起動動作を行うか否かを判定する再起動判定ステップと、再起動判定ステップにより再起動動作を行うと判定されたとき、ステッピングモータ２０の再起動動作を行うように制御する再起動制御ステップとを備えている。ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０の起動動作が行われた後、ステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出する（脱調状態検出ステップ）。そして、脱調状態検出ステップによりステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出された場合には、ＣＰＵ１２２は、所定の判定条件に基づき、ステッピングモータ２０の再起動動作を行う（起動動作を再度行う）か否かを判定する(再起動判定ステップ）。そして、ＣＰＵ１２２は、再起動判定ステップにより再起動動作を行うと判定されたとき、ステッピングモータ２０の再起動動作を行うように制御する（再起動制御ステップ）。

【0055】

なお、ＣＰＵ１２２が再起動判定部として判定に用いる所定の判定条件には、以下のものが含まれる。

【0056】

判定条件は、温度計測部１２８により測定された温度が予め設定された温度（例えば、摂氏マイナス３０度）よりも低いことを含む。すなわち、判定条件は、アクチュエータ１の温度又はそれに対応する温度が低温（ここでは、予め設定された温度よりも低いことをいう）であることを含む。

【0057】

また、判定条件は、入力電圧測定部１２５により測定されたモータ制御装置１０の入力電圧が、所定の電圧（設定閾値ＶＲＴ；例えば、１０ボルト）以下であることを含む。

【0058】

また、判定条件は、ステッピングモータ２０の起動動作の初期位置から、ステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出された位置（以下、脱調位置ということがある）までの距離が、所定の距離ＤＳ以内であることを含む。ここで、本実施の形態において、ＣＰＵ１２２は、脱調位置算出部として、ステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出されたとき、ステッピングモータ２０が脱調状態になった位置を算出する。脱調位置の算出は、例えば、起動開始から脱調状態であることを検出するまでの制御ステップ数や、経過した時間等に基づいて行われるが、これに限られるものではない。

【0059】

また、判定条件は、ＣＰＵ１２２によりステッピングモータ２０の再起動動作が行われた回数が所定の回数ＲＮ（例えば、３回）以下であることを含む。

【0060】

所定の判定条件が満たされるか否かは、ＣＰＵ１２２が判断を行う。本実施の形態においては、ＣＰＵ１２２は、これらの所定の判定条件に含まれる条件のすべてが満たされるときに、再起動動作を行うとの判定を行う。

【0061】

なお、ＣＰＵ１２２は、これらの所定の判定条件に含まれる条件のいずれかが満たされるときに再起動動作を行うとの判定を行ったり、特定の１つ又は複数の条件が満たされるときに再起動動作を行うとの判定を行うようにしてもよい。

【0062】

判定条件は、以上のものに限られない。判定条件に他の条件が含まれていてもよいし、上述の条件のいずれかが含まれなくてもよい。

【0063】

図４は、ＣＰＵ１２２の動作を示すフローチャートである。

【0064】

図４に示されるように、ステップＳ１１において、ＣＰＵ１２２は、駆動開始命令を受け付ける。ＣＰＵ１２２は、リトライカウンタをリセットする。リトライカウンタは、再起動動作を行う回数を係数するためのカウンタである。

【0065】

ステップＳ１２において、ＣＰＵ１２２は、駆動開始命令に応じて、ステッピングモータ２０が駆動を開始する（起動動作をする）ように駆動回路１４に制御信号を出力する。

【0066】

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１２２は、脱調状態検出部として、ステッピングモータ２０が脱調状態であるか否かを検出する。ステッピングモータ２０が脱調状態でなければ（ステップＳ１３でＮＯ）、そのままステッピングモータ２０の駆動を行う。

【0067】

ステッピングモータ２０が脱調状態であることが検出されると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４において、ＣＰＵ１２２は、再起動判定部として、リトライ判定処理を行う。すなわち、ＣＰＵ１２２は、所定の判定条件が満たされるか否かを判定する。リトライ判定処理については、後述する。

【0068】

ステップＳ１５において、ＣＰＵ１２２は、リトライ判定処理においてリトライすると判定されたか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０の再起動動作を行うと判定されたか否かを判断する。リトライする（再起動動作を行う）と判定されたとき（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。他方、リトライすると判定されなかったとき（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

【0069】

ステップＳ１６において、ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０を停止させる制御を行う。すなわち、ＣＰＵ１２２は、脱調状態であることが検出され、再起動動作を行うと判定しなかったとき、ステッピングモータ２０を停止させる。

【0070】

他方、ステップＳ１７において、ＣＰＵ１２２は、リトライカウンタをインクリメントする（リトライカウンタに１を加算する）。

【0071】

ステップＳ１８において、ＣＰＵ１２２は、再起動制御部として、ステッピングモータ２０を、予め決定した再起動位置として、起動動作を開始した初期位置へ移動させる。すなわち、ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０を逆転させ、ステッピングモータ２０のロータの回転位置を初期位置に戻す。その後、ステップＳ１２に戻り、ＣＰＵ１２２は、再起動制御部として、再起動動作が行われるように制御する。

【0072】

なお、ステッピングモータ２０の回転位置を移動させる位置は、初期位置に限られない。本実施の形態において、ＣＰＵ１２２は、再起動動作を行う前に、再起動位置を決定し、決定した再起動位置にステッピングモータ２０が移動するように制御を行う。ＣＰＵ１２２は、通常は、起動動作を開始した初期位置を再起動位置に決定するが、例えば、再起動動作を行った回数（リトライカウンタの値）や、計測された温度、入力電圧の値などに応じて、例えば初期位置よりも回転方向とは反対側の方向に戻った位置を再起動位置とするようにしてもよい。なお、再起動位置は、常に初期位置に設定されていてもよい。

【0073】

再起動動作が行われた後に（２回目以降のステップＳ１２）、脱調状態であることが検出された場合にも（ステップＳ１３でＹＥＳ）、同様の処理が行われる。以下のように、リトライ判定において各種の条件が満たされる場合、リトライ回数が所定回数ＲＮ以下と判定されなくなるまで（図５のステップＳ２４でＮＯとなるまで）、再起動動作が繰り返される。すなわち、１回ステッピングモータ２０の駆動開始命令が行われる度、再起動動作は、最大で所定回数ＲＮだけ行われる。

【0074】

図５は、リトライ判定処理を示すフローチャートである。

【0075】

リトライ判定処理では、再起動判定部としてのＣＰＵ１２２によって、上述の所定の判定条件が満たされるか否かが判定され、すべての条件が満たされる場合に、再起動動作を行う（リトライする）と判定される。

【0076】

図５に示されるように、ステップＳ２１において、ＣＰＵ１２２によって、アクチュエータ１の温度またはこれに対応する温度が低温であるか否かが判定される。すなわち、ＣＰＵ１２２により、温度計測部１２８により測定された温度が予め設定された温度よりも低いか否かが判定される。アクチュエータ１の温度またはこれに対応する温度が低温であると判定されない場合には、再起動動作を行うと判定（ステップＳ２５）せずに、リトライ判定が終了する（ステップＳ２１でＮＯ）。

【0077】

アクチュエータ１の温度またはこれに対応する温度が低温であると判定された場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２において、ＣＰＵ１２２により、入力電圧測定部１２５により測定されたモータ制御装置１０の入力電圧が所定の電圧（設定閾値ＶＲＴ）以下であるか否かが判定される。入力電圧が所定の電圧以下であると判定されない場合には、再起動動作を行うと判定（ステップＳ２５）せずに、リトライ判定が終了する（ステップＳ２２でＮＯ）。

【0078】

入力電圧が所定の電圧以下であると判定された場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３において、ＣＰＵ１２２により、起動動作の初期位置から脱調位置までの距離が、所定の距離ＤＳ以内であるか否かが判定される。起動動作の初期位置から脱調位置までの距離が所定の距離ＤＳ以下であると判定されない場合には、再起動動作を行うと判定（ステップＳ２５）せずに、リトライ判定が終了する（ステップＳ２３でＮＯ）。

【0079】

起動動作の初期位置から脱調位置までの距離が所定の距離ＤＳ以内であると判定された場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４において、ＣＰＵ１２２により、再起動動作が行われたリトライ回数が所定回数ＲＮ以下であるか否かが判定される。すなわち、リトライカウンタの値が、所定回数ＥＮ以下であるか否かが判定される。リトライカウンタの値が所定回数ＲＮ以下であると判定されない場合には、再起動動作を行うと判定（ステップＳ２５）せずに、リトライ判定が終了する（ステップＳ２４でＮＯ）。

【0080】

リトライ回数が所定回数ＲＮ以下であると判定された場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ２５において、ＣＰＵ１２２は、リトライすると判定する（再起動動作を行うと判定する）。すなわち、このようなステップＳ２１からステップＳ２４の各条件がすべて満たされる場合に、再起動動作を行うと判定し、リトライ判定が終了する。

【0081】

なお、リトライ判定において、ステップＳ２１からステップＳ２４の判定の順番はこれに限られるものではなく、適宜順番が入れ替わっていてもよい。また、各判定が並行して行われてもよい。

【0082】

以上のように、本実施の形態においては、ステッピングモータ２０の起動動作が行われた後に、脱調状態であることが検出されたとき、所定の判定条件が満たされるか否かに応じて、ステッピングモータ２０の再起動動作が行われる。

【0083】

ステッピングモータ２０が用いられるアクチュエータ１において、アクチュエータ１の温度が低温であることにより潤滑油が固くなる場合（低温時不良が発生している場合）に、これに起因して起動動作後に脱調状態が検出されることがある。このような低温時不良が発生している可能性がある場合に、低温時不良を解消するために再起動動作を行うことができる。再起動動作は、ステッピングモータ２０の回転位置を初期位置等に移動させてから行われる。したがって、大きなブースト電力等を使用せず、再起動動作により、潤滑油が固くなった状態でも、ステッピングモータ２０が脱調状態に陥らないようにして駆動を行うことができる。すなわち、このように低温時の特定の場合において、再起動動作を行うことにより、低温時不良を解消して起動に成功する可能性を高めることができる。大きなブースト電力等は使用しないので、入力電圧の大きさなどに制限が設けられているような用途においても、ステッピングモータ２０の起動をより確実に行うことができる。

【0084】

再起動動作は、アクチュエータ１の温度またはこれに対応する温度が低温時にのみ行われる。低温時にのみ再起動動作が行われるので、無駄な動作を省くことができる。

【0085】

再起動動作は、入力電圧が所定の電圧よりも低いときにのみ行われる。入力電圧が高い場合、低温時不良の発生を原因とした脱調状態が発生しない可能性が比較的高いため、入力電圧が所定の電圧よりも低いときにのみ再起動動作が行われるので、無駄な動作を省くことができる。

【0086】

再起動動作は、所定回数ＲＮを超えて行われることがない。所定回数ＲＮは、例えば、低温時不良が発生していることに起因して脱調状態が発生する状況下において、低温時不良の改善に有効であると考えられる再起動動作の回数が設定されている。そのため、再起動動作を繰り返すことで解消できる可能性がある程度の低温時不良が発生しているときには、所定回数ＲＮ以内の再起動動作によって起動動作を完了させることができる。他方、再起動動作を繰り返しても解消できないような重度の低温時不良が発生していたり他の要因で脱調状態が発生したりしている場合には、所定回数ＲＮより多くの再起動動作を行うことを防止することで、無駄な動作を省くことができる。

【0087】

本実施の形態においては、脱調位置が初期位置から所定の距離ＤＳを超えない場合に、再起動動作が行われる。脱調位置が初期位置から所定の距離ＤＳを超えた場合は、低温時不良による脱調状態ではない可能性が高い。したがって、低温時不良に起因して脱調状態となっている可能性が高い場合に、再起動動作を行って、確実にステッピングモータ２０を起動させることができる。

【0088】

本実施の形態においては、再起動動作を行う前に、再起動位置を決定し、決定した再起動位置にステッピングモータ２０が移動してから、再起動動作を行う。再起動位置を脱調した位置より初期位置の方向に戻すようにすることで、戻した位置から加速を付けて再起動することができ、ステッピングモータ２０の再起動をより確実に行うことができる。

【0089】

なお、所定の距離ＤＳは、例えば、アクチュエータ１におけるギヤの減速比等に応じて、適宜設定すればよい。

【0090】

図６は、再起動動作が行われる場合のモータ制御装置１０の動作を説明する図である。

【0091】

図６において、横軸はステッピングモータ２０のロータの回転位置を示す。図において左側の破線が初期位置を示し、右側の破線が初期位置から所定の距離ＤＳだけ離れた位置を示す。

【0092】

起動動作が行われると、初期位置から右側にステッピングモータ２０の回転位置が移動する（ステップＳ５１）。ここで、初期位置からの移動距離が所定の距離ＤＳに達するより前に脱調状態であることが検出された場合を想定する。このとき、温度、入力電圧、リトライ回数の各条件が満たされる場合には、再起動動作を行うとの判定が行われる。そのため、ステッピングモータ２０を初期位置まで逆転させる制御が行われる（ステップＳ５２）。ステッピングモータ２０の回転位置が初期位置まで戻ると、再起動が行われ、再びステッピングモータ２０の回転位置が右側に移動する。

【0093】

図７は、再起動動作が行われない場合のモータ制御装置１０の動作を説明する図である。

【0094】

図７においても、図６と同様に、破線で初期位置及び初期位置から所定の距離ＤＳだけ離れた位置が示されている。

【0095】

図７に示されるように、起動動作が行われ、初期位置から右側にステッピングモータ２０の回転位置が移動し、初期位置からの移動距離が所定の距離ＤＳを超えてから脱調状態であることが検出された場合を想定する（ステップＳ６１）。このとき、温度、入力電圧、リトライ回数の各条件が満たされる場合であっても、再起動動作を行うとの判定は行われない。そのため、再起動動作も行われず、上述の図６に示されるような、ステッピングモータ２０を初期位置まで逆転させる制御も行われない。ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０を停止させる制御を行う。

【0096】

なお、図７に示されるように、このように脱調状態であることが検出されてステッピングモータ２０を停止させるとき、ＣＰＵ１２２は、いわゆるストールリバース動作を行ってもよい（ステップＳ６２）。すなわち、脱調位置から逆方向に若干量だけ戻った位置でステッピングモータ２０を停止させることにより、ステッピングモータ２０等に負荷等がかかったままになることを防止することができる。

【0097】

［その他］

【0098】

上述のアクチュエータの構成、ステッピングモータの構成、モータ制御装置の構成等は一例であり、上述とは異なる構成であってもよい。

【0099】

温度計測部により計測する温度は、ＩＣの内部温度に限定されない。ステッピングモータ付近の温度を計測するようにしてもよいし、アクチュエータの他の部位にセンサを設けて温度を計測するようにしてもよい。

【0100】

再起動動作を開始する位置は、初期位置に限定されない。任意の位置であってもよい。また、前回の起動動作が行われたときの脱調位置から再起動動作が行われるようにしてもよい。

【0101】

制御回路の一部分のみが集積回路として構成されていてもよい。また、モータ制御装置のうち、制御回路とは異なる部分の一部が集積回路として構成されていてもよい。モータ制御装置の全部が集積回路として構成されていてもよい。

【0102】

上記実施の形態において、逆起電圧の測定は、各相のコイルの制御電流の停止中において、他のコイルを固定電圧に設定して行われるが、これに限られるものではない。当該他のコイルについては固定電圧に設定するか否かにかかわらず、ある相のコイルの制御電流の停止期間において、そのコイルについての逆起電圧を測定するようにすればよい。また、逆起電圧は、種々のタイミングで適宜測定するようにすればよい。

【0103】

脱調状態の検出方法は、逆起電圧による方法に限られない。例えば、電流や電圧に基づいて検出するようにしてもよい。

【0104】

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

【0105】

上述のフローチャートにおいて、特定の処理の削除や、処理の順番変更や、他の処理の挿入などがあってもよい。

【0106】

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に提供することにしてもよい。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。上記のフローチャート及び文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。

【0107】

上記実施の形態は、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及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。

【符号の説明】

【0108】

１ アクチュエータ
１０ モータ制御装置
１２ モータ制御回路
１４ 駆動回路
２０ ステッピングモータ
２１ａ，２１ｂ コイル
１２２ ＣＰＵ（中央演算処理装置；脱調状態検出部の一例、再起動判定部の一例、再起動制御部の一例、脱調位置算出部の一例）
１２４ 電流測定部
１２５ 入力電圧測定部
１２６ 逆起電圧測定部
１２８ 温度計測部
１４２ モータ駆動部
１４４ 電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】