特許 7129802 モータ制御装置、ステッピングモータシステム及びモータ制御方法

(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】

(24)【登録日】2022-08-25

(45)【発行日】2022-09-02

(54)【発明の名称】モータ制御装置、ステッピングモータシステム及びモータ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 8/38 20060101AFI20220826BHJP

【ＦＩ】

H02P8/38

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018056484

(22)【出願日】2018-03-23

(65)【公開番号】P2019170081

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2021-03-16

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】荒川 洋平

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 圭

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特公平０７－０５０９９８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００９－２６１０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１６２２１（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の複数相のコイルの各々にパルス電圧を印加するモータ駆動部と、
前記複数相のコイルのうち、前記パルス電圧が一時的に印加されていない印加停止中のコイルに誘起される逆起電圧をＡＤコンバータにより測定する逆起電圧測定部と、
コイル電流が前記印加停止中に零となる第１の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第１測定値と、前記第１の期間の半周期前の期間であってコイル電流が前記印加停止中に零となる第２の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第２測定値との差を演算する演算部とを備え、
前記演算部により演算される前記差をVpp(k)、前記第１測定値をV1、前記第２測定値をV2、前記ＡＤコンバータのオフセット誤差をVoff、前記第１の期間における前記逆起電圧の実値をV1r、前記第２の期間における前記逆起電圧の実値をV2rとすると、
Vpp(k) = V1-V2 = (V1r+Voff)-(V2r+Voff) = V1r-V2r
という関係が成立し、V1r-V2rは、前記逆起電圧の振幅に対応する値である、モータ制御装置。

【請求項2】

前記演算部は、前記差の絶対値が所定の閾値未満であると判定した場合、前記ステッピングモータが脱調状態と判定する、請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記演算部は、所定の演算回数のうちの所定の回数以上で前記差の絶対値が前記所定の閾値未満であると判定した場合、前記ステッピングモータが脱調状態と判定する、請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記演算部は、前記差の絶対値が前記所定の閾値未満となる回数を前記複数相のコイルの各々について合わせた総回数が、前記所定の演算回数のうち前記所定の回数以上であると判定した場合、前記ステッピングモータが脱調状態と判定する、請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記所定の演算回数は、前記複数相のコイルの各々についての前記差を演算する連続した回数である、請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記演算部は、前記ステッピングモータが脱調状態と判定した場合、前記ステッピングモータを停止させる、請求項２から５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、前記ステッピングモータとを備える、ステッピングモータシステム。

【請求項8】

ステッピングモータの複数相のコイルの各々にパルス電圧を印加し、
前記複数相のコイルのうち、前記パルス電圧が一時的に印加されていない印加停止中のコイルに誘起される逆起電圧をＡＤコンバータにより測定し、
コイル電流が前記印加停止中に零となる第１の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第１測定値と、前記第１の期間の半周期前の期間であってコイル電流が前記印加停止中に零となる第２の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第２測定値との差を演算し、
演算される前記差をVpp(k)、前記第１測定値をV1、前記第２測定値をV2、前記ＡＤコンバータのオフセット誤差をVoff、前記第１の期間における前記逆起電圧の実値をV1r、前記第２の期間における前記逆起電圧の実値をV2rとすると、
Vpp(k) = V1-V2 = (V1r+Voff)-(V2r+Voff) = V1r-V2r
という関係が成立し、V1r-V2rは、前記逆起電圧の振幅に対応する値である、モータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置、ステッピングモータシステム及びモータ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ステッピングモータのコイルに電圧が印加されていない状態で当該コイルに発生する逆起電圧をＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータにより測定し、その測定結果に基づいてステッピングモータの脱調に関する状態を判断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２５９５２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ＡＤコンバータにより測定される逆起電圧の測定値には、ＡＤコンバータのオフセット誤差が含まれている。そのため、例えば、測定タイミングでコイルに誘起される逆起電圧が小さくなると、そのオフセット誤差が逆起電圧の測定値に対して無視できなくなり、逆起電圧の測定精度が低下する場合がある。

【0005】

そこで、本開示は、ＡＤコンバータにオフセット誤差があっても、逆起電圧の測定精度の低下を抑制できる、モータ制御装置、ステッピングモータシステム及びモータ制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、
ステッピングモータの複数相のコイルの各々にパルス電圧を印加するモータ駆動部と、
前記複数相のコイルのうち、前記パルス電圧が一時的に印加されていない印加停止中のコイルに誘起される逆起電圧をＡＤコンバータにより測定する逆起電圧測定部と、
コイル電流が前記印加停止中に零となる第１の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第１測定値と、前記第１の期間の半周期前の期間であってコイル電流が前記印加停止中に零となる第２の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第２測定値との差を演算する演算部とを備え、
前記演算部により演算される前記差をVpp(k)、前記第１測定値をV1、前記第２測定値をV2、前記ＡＤコンバータのオフセット誤差をVoff、前記第１の期間における前記逆起電圧の実値をV1r、前記第２の期間における前記逆起電圧の実値をV2rとすると、
Vpp(k) = V1-V2 = (V1r+Voff)-(V2r+Voff) = V1r-V2r
という関係が成立し、V1r-V2rは、前記逆起電圧の振幅に対応する値である、モータ制御装置を提供する。

【0007】

また、本開示は、当該モータ制御装置と、前記ステッピングモータとを備える、ステッピングモータシステムを提供する。

【0008】

また、本開示は、
ステッピングモータの複数相のコイルの各々にパルス電圧を印加し、
前記複数相のコイルのうち、前記パルス電圧が一時的に印加されていない印加停止中のコイルに誘起される逆起電圧をＡＤコンバータにより測定し、
コイル電流が前記印加停止中に零となる第１の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第１測定値と、前記第１の期間の半周期前の期間であってコイル電流が前記印加停止中に零となる第２の期間に前記ＡＤコンバータにより測定される前記逆起電圧の第２測定値との差を演算し、
演算される前記差をVpp(k)、前記第１測定値をV1、前記第２測定値をV2、前記ＡＤコンバータのオフセット誤差をVoff、前記第１の期間における前記逆起電圧の実値をV1r、前記第２の期間における前記逆起電圧の実値をV2rとすると、
Vpp(k) = V1-V2 = (V1r+Voff)-(V2r+Voff) = V1r-V2r
という関係が成立し、V1r-V2rは、前記逆起電圧の振幅に対応する値である、モータ制御方法を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ＡＤコンバータにオフセット誤差があっても、逆起電圧の測定精度の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【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回路構成を模式的に示す図である。

【図3】各コイルのコイル電流およびコイル電圧を示す概略の波形図である。

【図4】ステッピングモータの負荷が比較的小さな状態での逆起電圧（ＢＥＭＦ）とコイル電流との関係の一例を示す図である。

【図5】ステッピングモータの負荷が比較的大きくなった脱調寸前の状態での逆起電圧（ＢＥＭＦ）とコイル電流との関係の一例を示す図である。

【図6】各コイルにおけるコイル電流と逆起電圧を示す概略の波形図である。

【図7】脱調状態判定処理を含むモータ制御方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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２０とを備える。モータ制御装置１０は、ステッピングモータ２０を制御するモジュールである。ステッピングモータ２０は、Ａ相およびＢ相の２相励磁で駆動される２相ステッピングモータである。ステッピングモータ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。ステッピングモータ２０及びステッピングモータシステム１の用途は、これに限られない。

【0014】

モータ制御装置１０は、ステッピングモータ２０が有する各相のコイルに印加するパルス電圧を制御することによって、ステッピングモータ２０の駆動を制御する。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。

【0015】

制御回路１２は、駆動回路１４を制御する。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。制御回路１２は、例えば、集積回路によって構成される。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。

【0016】

駆動回路１４は、ステッピングモータ２０に電力を供給し、ステッピングモータ２０を駆動する。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。

【0017】

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、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ジュールである。本実施形態では、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、ＣＰＵ１２２によって生成される制御信号に応じて、これらの各ラインを介して、ステッピングモータ２０に電力を供給する。

【0018】

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）をセンシングし、各相のコイル電流のセンシング結果を電流測定部１２４に出力するモジュールである。

【0019】

電流測定部１２４は、電流センサ１４４から供給される各相のコイル電流の電流センシング結果に基づいて、ステッピングモータ２０の各相のコイル電流を測定するモジュールである。電流測定部１２４は、各相のコイル電流の測定結果をＣＰＵ１２２に供給する。電流測定部１２４は、例えば、電流センサ１４４により測定される各相のアナログのコイル電流の測定値をデジタルのコイル電流の測定値に変換して、ＣＰＵ１２２に供給するＡＤコンバータを有する。

【0020】

逆起電圧測定部１２６は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに誘起される逆起電圧をＡＤコンバータにより測定し、各相の逆起電圧の測定結果をＣＰＵ１２２に供給するモジュールである。本実施形態では、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つのラインをモニタする。逆起電圧測定部１２６のＡＤコンバータは、各相のコイルに誘起される逆起電圧のアナログ測定値をデジタルの測定値に変換して、ＣＰＵ１２２に供給する。

【0021】

ＣＰＵ１２２は、演算部の一例であり、電流測定部１２４から供給される測定結果に基づいてステッピングモータ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には、電流測定部１２４から供給される各相のコイル電流の測定結果と、逆起電圧測定部１２６から供給される各相の逆起電圧の測定結果とが入力される。制御回路１２の各機能は、不図示のメモリに読み出し可能に記憶されるプログラムによってＣＰＵ１２２が動作することにより、実現される。

【0022】

図２は、本実施形態における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。図２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）とを備える。

【0023】

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に接続されている。コイル２１Ａ，２１Ｂには、それぞれ異なる位相のコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流される。

【0024】

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２において、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、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えられることで回転する。

【0025】

本実施形態において、モータ駆動部１４２は、コイル２１Ａ，２１Ａのそれぞれに、ＣＰＵ１２２によりパルス幅変調されたパルス電圧を印加することで、ステッピングモータ２０を駆動する。

【0026】

ステッピングモータ２０は、以下のようにして駆動される。すなわち、コイル２１Ａには、所定の周期でコイル電流Ｉａの極性（すなわち、コイル電流Ｉａの方向）が変わるように、パルス電圧がモータ駆動部１４２により印加される（コイル電圧ＶＡ）。他方、コイル２１Ｂには、コイル２１Ａと同一の周期で、パルス電圧がモータ駆動部１４２により印加される（コイル電圧ＶＢ）。コイル２１Ｂには、コイル電流Ｉａに対して所定の位相だけ遅れてコイル電流Ｉｂの極性（すなわち、コイル電流Ｉｂの方向）が変わるように、パルス電圧が印加される。

【0027】

コイル２１Ａ，２１Ｂにそれぞれコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れると、コイル電流Ｉａ，Ｉｂの極性に応じて、コイル２１Ａ，２１Ｂのステータヨークが励磁される。これにより、ロータ２２が所定のステップ単位で回転する。

【0028】

逆起電圧測定部１２６は、複数相のコイルのうち、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、当該コイルに誘起される逆起電圧を測定する。モータ駆動部１４２は、ＣＰＵ１２２から供給される制御信号に従って、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、当該コイルへのパルス電圧の印加を一時的に停止する。以下、コイルへのパルス電圧の印加を一時的に停止する期間を、「停止期間」又は「印加停止中」と記載する場合がある。

【0029】

図３は、図２のコイル２１Ａのコイル電流Ｉａおよびコイル電圧ＶＡ、並びにコイル２１Ｂのコイル電流Ｉｂおよびコイル電圧ＶＢを示す概略の波形図である。なお、図３に示されるように、停止期間を除いて、極めて微細なパルス幅を有するパルス電圧がコイル２１Ａ，２１Ｂに印加されている。Ｔ１～Ｔ６は、停止期間中の逆起電圧の測定タイミングを表す。Ｃは、コイル電流Ｉａが正から負に減少する期間を表す。

【0030】

前記のとおり、コイル２１Ａ，２１Ｂ（図２参照）の各々には、ＣＰＵ１２２からの制御信号に従って、モータ駆動部１４２によりパルス電圧が印加される。停止期間中にコイル２１Ａ，２１Ｂに誘起される逆起電圧は、逆起電圧測定部１２６（図１参照）により測定される。

【0031】

図３に示すように、コイル２１Ａ（図２参照）には、パルス状の電圧（パルス電圧）が印加されてコイル電流Ｉａが流れる。印加されるパルス電圧は、所定の周期で正と負とを繰り返す。コイル電流Ｉａの極性、すなわち、コイル電流Ｉａが流れる方向は、パルス電圧が印加される向きに応じて所定の周期で変化する。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停止期間が設けられる。この停止期間には、コイル２１Ａに逆起電圧が誘起される。

【0032】

一方、コイル２１Ｂ（図２参照）には、パルス状の電圧（パルス電圧）が印加されてコイル電流Ｉｂが流れる。印加されるパルス電圧は、コイル２１Ａと同一の周期かつコイル２１Ａに対して所定の位相だけ遅れて正と負とを繰り返す。コイル電流Ｉｂが流れる方向は、パルス電圧が印加される向きに応じて所定の周期で変化する。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停止期間が設けられる。この停止期間には、コイル２１Ｂに逆起電圧が誘起される。

【0033】

ここで、モータ制御装置１０には、後述のような脱調状態判定方法により、ステッピングモータ２０で脱調が発生したか否か（脱調状態であるか否か）を判定する機能が設けられている。この機能は、制御回路１２の各部を用いてＣＰＵ１２２が処理を行うことで実現されている。

【0034】

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、パルス電圧が一時的に印加されていない印加停止中のコイルに誘起される逆起電圧をＡＤコンバータにより測定する。

【0035】

ＣＰＵ１２２は、パルス電圧が一時的に印加されていない印加停止中にコイル電流が零となる期間に逆起電圧測定部１２６のＡＤコンバータにより測定される逆起電圧の測定値に基づいて、ステッピングモータ２０の脱調を判定する。

【0036】

ステッピングモータ２０が脱調寸前の状態になると、ロータ２２の位相が遅れることにより、ＡＤコンバータが測定するタイミングで発生する逆起電圧が小さくなり、ＡＤコンバータのオフセット誤差が逆起電圧の測定誤差に大きく影響することがある。

【0037】

例えば、図４は、ステッピングモータ２０の負荷が比較的小さな状態での逆起電圧（ＢＥＭＦ）とコイル電流との関係の一例を示す図である。図４に示すように、負荷が比較的小さい場合、コイル電流がゼロクロスしている付近で一番大きな逆起電圧が発生する。これに対し、図５は、ステッピングモータ２０の負荷が比較的大きくなった脱調寸前の状態での逆起電圧（ＢＥＭＦ）とコイル電流との関係の一例を示す図である。図５に示すように、負荷が大きくなって脱調状態に近くなることにより、ロータ２２の回転の位相が遅れると、逆起電圧が一番大きくなるタイミングにも遅れが生じる。この場合、ＡＤコンバータがコイル電流のゼロクロス期間に測定するタイミングで発生している逆起電圧が、小さくなることがある。その結果、ＡＤコンバータのオフセット誤差が逆起電圧の測定値に対して無視できなくなり、逆起電圧の測定精度が低下することがある。

【0038】

そこで、コイルの両端に発生する逆起電圧は正弦波状に変化することに着目し、１８０°ごとの２点の測定点から逆起電圧の振幅を測定することで、ＡＤコンバータにオフセット誤差があっても、そのオフセット誤差をキャンセルすることができる。

【0039】

例えば、ＣＰＵ１２２は、コイル電流が印加停止中に零となる第１の期間にＡＤコンバータにより測定される逆起電圧の測定値と、第１の期間の半周期前の期間であってコイル電流が印加停止中に零となる第２の期間にＡＤコンバータにより測定される逆起電圧の測定値との差Vpp(k)を演算する。差Vpp(k)を演算することで、第１の期間に発生する逆起電圧の測定値V1に含まれるオフセット誤差Voffと、第２の期間に発生する逆起電圧の測定値V2に含まれるオフセット誤差Voffとが相殺される。例えば、第１の期間における逆起電圧の実値をV1r、第２の期間における逆起電圧の実値をV2rとすると、
Vpp(k) = V1-V2 = (V1r+Voff)-(V2r+Voff) = V1r-V2r
という関係が成立する。V1r-V2rは、逆起電圧の振幅に対応する値である。したがって、差Vpp(k)を演算することで、オフセット誤差Voffがあっても、逆起電圧の測定精度の低下を抑制することができる。

【0040】

図６を参照して、差Vpp(k)の演算についてより詳細に説明する。図６は、各コイルにおけるコイル電流と逆起電圧を示す概略の波形図である。

【0041】

モータ駆動部１４２は、Ａ相のコイル２１ＡとＢ相のコイル２１Ｂとのそれぞれに正弦波状の電流を９０°位相差で流す。逆起電圧測定部１２６は、いずれかのコイルのコイル電流が９０°ごとに零となる期間に、パルス電圧が印加されていないコイルに発生する逆起電圧をＡＤコンバータにより測定する。コイル電流は、電流センサ１４４によってモニタされ、そのモニタ結果に基づいてＣＰＵ１２２によりコントロールされている。Ａ相のコイル電流ＩａとＢ相のコイル電流Ｉｂとは、９０°ごとに交互に零となっている。

【0042】

逆起電圧測定部１２６は、パルス電圧が一時的に印加されていない印加停止期間Pk中のコイルに誘起される逆起電圧をＡＤコンバータにより測定する。kは自然数を表す。ＣＰＵ１２２は、コイル２１Ａ，２１Ｂのうち、コイル電流が印加停止期間Pk中に零となる一方のコイルに誘起される逆起電圧の測定値V(k)をＡＤコンバータから取得する。そして、ＣＰＵ１２２は、１８０°前の印加停止期間Pk-2中にコイル電流が零となる期間にＡＤコンバータにより測定された当該一方のコイルの逆起電圧の測定値V(k-2)をメモリから読み出して、差Vpp(k)（＝V(k)-V(k-2)）を算出する。これにより、ＡＤコンバータのオフセットの影響がキャンセルされるので、逆起電圧の測定精度の低下を抑制することができる。

【0043】

ＣＰＵ１２２は、例えば、算出された差Vpp(k)の絶対値が所定の閾値Vth未満であるか否かを判定し、差Vpp(k)の絶対値が閾値Vth未満であると判定した場合、ステッピングモータ２０は脱調状態と判定する。差Vpp(k)の算出精度が高いので、脱調状態の判定精度を向上させることができる。

【0044】

脱調状態の判定方法は、これに限られない。例えば、ＣＰＵ１２２は、所定の演算回数のうちの所定の回数以上で差Vpp(k)の絶対値が所定の閾値Vth未満であるか否かを判定する。ＣＰＵ１２２は、所定の演算回数Nのうちの所定の回数X以上で差Vpp(k)の絶対値が所定の閾値Vth未満であると判定した場合、ステッピングモータ２０は脱調状態と判定する。この判定方法によれば、差Vpp(k)の絶対値が閾値Vth未満となる回数が考慮されるので、脱調状態の誤判定を抑制することができる。

【0045】

図７は、脱調状態判定処理を含むモータ制御方法の一例を示すフローチャートである。kの初期値は、１である。

【0046】

ステップＳ１１にて、ＣＰＵ１２２は、Ａ相とＢ相のいずれの逆起電圧を測定するか否かを判断する。関数modは、数値を除数で割ったときの余りを算出する計算式を表す。ＣＰＵ１２２は、kを２で割ったときの余りが零であるか否か、つまり、kが偶数であるか否かを判定する。ＣＰＵ１２２は、kが偶数である場合、Ｂ相のコイル２１Ｂに印加停止期間Pk中に発生する逆起電圧の測定値V(k)をＡＤコンバータから取得し、メモリに格納する（ステップＳ１３）。一方、ＣＰＵ１２２は、kが奇数である場合、Ａ相のコイル２１Ａに印加停止期間Pk中に発生する逆起電圧の測定値V(k)をＡＤコンバータから取得し、メモリに格納する（ステップＳ１５）。

【0047】

ＣＰＵ１２２は、kが３以上の自然数か否かを判定する。kが３以上の自然数の場合、ステップＳ１９の処理が実行される。kが３未満の自然数の場合、ステップＳ１９の処理ができないので、ステップＳ１９～Ｓ２５の処理がスキップされて、ステップＳ２７の処理が実行される。

【0048】

ステップＳ１９にて、ＣＰＵ１２２は、今回の演算周期のステップＳ１３又はＳ１５で測定されたV(k)と前々回の演算周期のステップＳ１３又はＳ１５で測定されてメモリに格納されたV(k-2)とを用いて、差Vpp(k)（＝V(k)-V(k-2)）を算出する。

【0049】

ステップＳ２１にて、ＣＰＵ１２２は、算出されたVpp(k)の絶対値が閾値Vth未満であるか否かを判定する。ＣＰＵ１２２は、算出されたVpp(k)の絶対値が閾値Vth未満であると判定した場合、回数フラグNg(k)を１に設定する（ステップＳ２３）。一方、算出されたVpp(k)の絶対値が閾値Vth以上であると判定した場合、回数フラグNg(k)を０に設定する（ステップＳ２５）。

【0050】

ＣＰＵ１２２は、Vpp(k)の絶対値が所定の閾値Vth未満となる回数を複数相のコイルの各々について合わせた総回数Naが、所定の演算回数Nのうちの所定の回数X以上であると判定した場合、ステッピングモータ２０は脱調状態と判定する。この判定方法によれば、複数相のコイルの各々について差Vpp(k)の絶対値が閾値Vth未満となる回数が考慮されるので、脱調状態の誤判定をさらに抑制することができる。

【0051】

例えばステップＳ２７に示されるように、ＣＰＵ１２２は、連続する過去N回中の回数フラグNg(k)の積算値（つまり、連続する過去N回のNg(k)のうち、１が設定されているNg(k)の総数）が閾値X以上であるか否かを判定する。

【0052】

ＣＰＵ１２２は、連続する過去N回中の回数フラグNg(k)の積算値が閾値X以上であると判定した場合、ステッピングモータ２０は脱調状態と判定する（ステップＳ２９）し、kを１つインクリメントして（ステップＳ３１）、ステップＳ１１の処理に戻る。一方、ＣＰＵ１２２は、連続する過去N回中の回数フラグNg(k)の積算値が閾値X以上ではないと判定した場合、ステッピングモータ２０は脱調状態と判定せずに、kを１つインクリメントして（ステップＳ３１）、ステップＳ１１の処理に戻る。

【0053】

ＣＰＵ１２２は、ステッピングモータ２０は脱調状態と判定した場合、ステッピングモータ２０をモータ駆動部１４２により停止させてもよい。

【0054】

以上、モータ制御装置、ステッピングモータシステム及びモータ制御方法を実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

【0055】

上記実施形態では、コイル電流Ｉａ，Ｉｂが矩形波である例について説明したが、本発明の範囲はこれに限られるものではない。本発明は、コイル電流Ｉａ，Ｉｂが正弦波などの非直線波である場合においても適用可能である。

【0056】

また、ＣＰＵ１２２およびモータ駆動部１４２が論理回路により実現される場合についても適用可能である。

【0057】

上記実施形態に係るモータ制御装置１０の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。本発明は、２相モータに対する２相励磁に限られず、２相モータに対する１相励磁や１－２相励磁や、３相モータに対する２－３相励磁に適用してもよい。

【符号の説明】

【0058】

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
１４ 駆動回路
２０ ステッピングモータ
２１Ａ，２１Ｂ コイル
２２ ロータ
２２Ｎ Ｎ極
２２Ｓ Ｓ極
１２２ ＣＰＵ
１２４ 電流測定部
１２６ 逆起電圧測定部
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】