特許 7550719 モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法

(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】2024-09-05

(45)【発行日】2024-09-13

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 8/14 20060101AFI20240906BHJP

【ＦＩ】

H02P8/14

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021089435

(22)【出願日】2021-05-27

(65)【公開番号】P2022182101

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-12-14

(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】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】和田 直之

(72)【発明者】

【氏名】菊池 敦

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０２７７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１７４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９１２１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ８／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２相ステッピングモータにおける２相のコイルのうち１相分の前記コイルを励磁する１相励磁と前記２相のコイルのうち２相分の前記コイルを励磁する２相励磁とを交互に繰り返すように、前記２相ステッピングモータの駆動を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号に基づいて、前記２相のコイルを駆動する駆動部と、を有し、
前記制御部には、一つの相の前記コイルを一方向に連続して通電する電気角の大きさを示す通電角が設定可能にされ、
前記制御部は、前記１相励磁中に非励磁の前記コイルに発生した逆起電圧に基づいて、前記１相励磁を行う期間を決定するとともに、前記２相ステッピングモータが励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と前記通電角とに基づいて、前記２相励磁を行う期間を決定する
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御部は、前記１相励磁の期間において非励磁の前記コイルに発生した逆起電圧のゼロクロス点の検出結果に応じて、前記２相ステッピングモータの励磁状態を前記１相励磁から前記２相励磁に切り替えるように前記制御信号を生成し、
前記制御部は、前記単位角度当たりの経過時間と前記通電角とに基づいて目標通電時間を決定するとともに、前記２相励磁の開始後、前記目標通電時間が経過した場合に、前記２相ステッピングモータの励磁状態を前記２相励磁から前記１相励磁に切り替えるように前記制御信号を生成する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御部は、前記１相励磁の期間を計測し、
前記単位角度当たりの経過時間は、前記１相励磁の期間の計測値を当該１相励磁の期間に対応する電気角の大きさで除算した値である
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載のモータ駆動制御装置において、
前記１相励磁の期間の計測値をＴ１ｎ、前記通電角をθ、前記目標通電時間をＴ２ｎとしたとき、前記目標通電時間は、下記式（Ａ）に基づいて算出される
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【数1】

【請求項5】

請求項３または４に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御部は、前記２相励磁の直前に行われた前記１相励磁の期間を計測し、その期間を前記１相励磁の期間の計測値とする
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項6】

請求項３または４に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御部は、前記２相励磁の前に行われた複数の前記１相励磁の期間を夫々計測し、計測した複数の期間の平均値を、前記１相励磁の期間の計測値とする
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項7】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御部は、前記逆起電圧のゼロクロス点間の時間を計測し、
前記単位角度当たりの経過時間は、前記ゼロクロス点間の時間の計測値を前記ゼロクロス点間の電気角の大きさで除算した値である
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項8】

請求項７に記載のモータ駆動制御装置において、
前記逆起電圧のゼロクロス点間の時間の計測値をＴｚ、計測した前記ゼロクロス点間の電気角の大きさをα、前記通電角をθ、前記目標通電時間をＴ２ｎとしたとき、前記制御部は、下記式（Ｂ）に基づいて前記目標通電時間を算出する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【数2】

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
前記通電角は、９０°以上、且つ１３５°以下の値である
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置と、
前記２相ステッピングモータと、を備える
ことを特徴とするモータユニット。

【請求項11】

モータ駆動制御装置によって２相ステッピングモータの駆動を制御するためのモータ駆動制御方法であって、
前記モータ駆動制御装置が、前記２相ステッピングモータにおける２相のコイルのうち１相分の前記コイルを励磁する１相励磁と前記２相のコイルのうち２相分の前記コイルを励磁する２相励磁とを交互に繰り返すように、前記２相ステッピングモータの駆動を制御するための制御信号を生成する第１ステップと、
前記モータ駆動制御装置が、前記制御信号に基づいて、前記２相のコイルを駆動する第２ステップと、を含み、
前記モータ駆動制御装置には、一つの相の前記コイルを一方向に連続して通電する電気角の大きさを示す通電角が設定され、
前記第１ステップは、
前記１相励磁中に非励磁の前記コイルに発生した逆起電圧に基づいて、前記１相励磁を行う期間を決定する第３ステップと、
前記２相ステッピングモータが励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と前記通電角とに基づいて、前記２相励磁を行う期間を決定する第４ステップと、を含む
モータ駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法に関し、例えば、ステッピングモータを駆動するためのモータ駆動制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ステッピングモータとして、２つの相を有する２相ステッピングモータが知られている。
２相ステッピングモータの駆動方式としては、１相励磁方式、２相励磁方式、１－２相励磁方式が知られている。

【0003】

１相励磁方式は、一つの相毎に励磁する相を切り替える方式である。１相励磁方式では、一つの相のコイルを一つの方向に連続して通電する電気角の大きさを表す通電角は９０度であり、９０度毎に２相ステッピングモータが転流する。

【0004】

２相励磁方式は、二つの相毎に励磁する相を切り替える方式である。２相励磁方式では、通電角は１８０度であり、９０度毎に２相ステッピングモータが転流する。

【0005】

１－２相励磁方式は、１相励磁と２相励磁を交互に切り替えて励磁する相を切り替える方式である。１－２相励磁方式では、一般に、通電角は１３５度であり、４５度毎に２相ステッピングモータが転流する。

【0006】

例えば、特許文献１には、２相ステッピングモータを１－２相励磁方式で駆動したときのステッピングモータの回転速度のばらつきを抑えるために、１相励磁期間中に、次の２相励磁期間と同じ相で２相励磁する期間を設けるモータ駆動制御技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１０－９３９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明者らは、所定のアプリケーションに採用する２相ステッピングモータの駆動を制御する方法として、１相励磁よりも発生するトルクが大きい１－２相励磁方式により、負荷に応じて２相ステッピングモータの回転速度を変動させる制御方法を検討した。具体的には、この制御方法は、１相励磁の期間に非励磁のコイルの逆起電圧がゼロになる点（ゼロクロス点）を検出して２相ステッピングモータのロータの位置を特定し、特定したロータの位置に基づいて転流タイミングを決定することで、負荷に対して適切なトルクを発生させる閉ループの制御方法である。

【0009】

本発明者らが検討した上記制御方法は、非励磁のコイルに発生する逆起電圧のゼロクロス点を検出する必要があり、逆起電圧のゼロクロス点を検出することができる期間は、１相励磁の期間のみである。しかしながら、一般的な通電角１３５度の１－２相励磁方式の場合、４５度毎に２相ステッピングモータが転流するため、１相励磁方式に比べて１相励磁の期間が短く、逆起電圧のゼロクロス点を検出するために十分な時間を確保できない虞がある。以下、この課題について、図を用いて詳細に説明する。

【0010】

図８は、従来の通電角が１３５°に固定された１－２相励磁方式による２相ステッピングモータの通電切替制御を説明するための図である。

【0011】

同図において、参照符号８０１は、Ａ相のコイルの電圧を表し、参照符号８０２は、Ａ相のコイルの逆起電圧を表している。

【0012】

図８に示すように、１－２相励磁方式では、１相励磁と２相励磁を交互に繰り返して２相ステッピングモータの通電状態を切り替える。例えば、図８において、電気角１８０°から２２５°までの期間では、Ａ相のコイルに負の駆動電圧（－Ｖ）を印加してＡ相のコイルを負に励磁させるとともに、Ｂ相のコイルに負の駆動電圧（－Ｖ）を印加してＢ相のコイルを負に励磁させる。次の２２５°から２７０°までの期間では、引き続きＢ相のコイルに負の駆動電圧（－Ｖ）を印加してＢ相のコイルを負に励磁させる一方で、Ａ相のコイルの駆動電圧を“０”として、Ａ相のコイルを励磁させない。そして、２７０°から３１５°までの期間では、Ａ相のコイルの正の駆動電圧を印加してＡ相のコイルを正に励磁させ、引き続き、Ｂ相のコイルに負の駆動電圧を印加してＢ相のコイルを負に励磁させる。

【0013】

このように、一般的な従来の１－２相励磁方式では、一つの相のコイルを一つの方向に連続して通電する期間を表す通電角が１３５°であり、４５°毎に１相励磁と２相励磁とが交互に切り替わる。

【0014】

上述したように、１－２相励磁方式において、Ａ相またはＢ相のコイルの逆起電圧は、コイルに駆動電圧が印加されていない期間でなければ、検出することができない。例えば、図８に示すように、電気角１８０°から２２５°までの期間では、Ａ相のコイルに負の駆動電圧が印加されているため、Ａ相の逆起電圧を検出できない。一方、電気角２２５°から２７０°までの期間では、Ａ相のコイルに駆動電圧が印加されていないため、Ａ相の逆起電圧を検出することができる。このように、１－２相励磁方式では、１相励磁の期間内のみ、逆起電圧のゼロクロス点を検出することが可能となる。

【0015】

しかしながら、本願発明者らが検討している駆動制御方法に従来の通電角１３５°で固定された１－２相励磁方式を採用した場合、１相励磁の期間内に逆起電圧のゼロクロス点を検出することはできない虞がある。

【0016】

例えば、図８に示すように、１相励磁が行われる電気角２２５°から２７０°までの１相励磁の期間において、２相励磁から１相励磁に切り替わった直後に非励磁のＡ相のコイルにスパイク状の電圧が発生する。このスパイク状の電圧が安定するまでの時間は、コイルのインダクタンスや負荷の大きさ等に依存する。

【0017】

そのため、コイルのインダクタンスや負荷の大きさ等の条件によっては、図８に示すように、２相励磁から１相励磁に切り替わった後、非励磁のコイルに発生する逆起電圧が安定するまでに時間を要し、１相励磁の期間内に逆起電圧のゼロクロス点を検出できず、安定した通電切替を行うことができない虞がある。

【0018】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、２相ステッピングモータの１－２相励磁方式による安定した通電切替を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、２相ステッピングモータにおける２相のコイルのうち１相分の前記コイルを励磁する１相励磁と前記２相のコイルのうち２相分の前記コイルを励磁する２相励磁とを交互に繰り返すように、前記２相ステッピングモータの駆動を制御するための制御信号を生成する制御部と、前記制御信号に基づいて、前記２相のコイルを駆動する駆動部と、を有し、前記制御部には、一つの相の前記コイルを一方向に連続して通電する電気角の大きさを示す通電角が設定可能にされ、前記制御部は、前記１相励磁中に非励磁の前記コイルに発生した逆起電圧に基づいて、前記１相励磁を行う期間を決定するとともに、前記２相ステッピングモータが励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と前記通電角とに基づいて、前記２相励磁を行う期間を決定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係るモータ駆動制御装置によれば、２相ステッピングモータの１－２相励磁方式による安定した通電切替を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態に係るモータユニットの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るモータの構成を模式的に示す図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る１－２相励磁方式による２相ステッピングモータの通電切替制御の概要を説明するための図である。

【図4】本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置による２相ステッピングモータの通電切替制御を説明するための図である。

【図5】本実施の形態に係る第１の手法による２相励磁の目標通電時間の決定方法を説明するための図である。

【図6】本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置における制御部の機能ブロック構成を示す図である。

【図7】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置による２相ステッピングモータの通電切替制御の流れの具体例を示すフローチャートである。

【図8】従来の通電角が１３５°に固定された１－２相励磁方式による２相ステッピングモータの通電切替制御を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

【0023】

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置（１０）は、２相ステッピングモータ（２０）における２相のコイル（２１Ａ，２１Ｂ）のうち１相分の前記コイルを励磁する１相励磁と前記２相のコイルのうち２相分の前記コイルを励磁する２相励磁とを交互に繰り返すように、前記２相ステッピングモータの駆動を制御するための制御信号（Ｓｄ）を生成する制御部（１１）と、前記制御信号に基づいて、前記２相のコイルを駆動する駆動部（１２）とを有し、前記制御部には、一つの相の前記コイルを一方向に連続して通電する電気角の大きさを示す通電角（θ）が設定可能にされ、前記制御部は、前記１相励磁中に非励磁の前記コイルに発生した逆起電圧に基づいて、前記１相励磁を行う期間（Ｔ１ｎ）を決定するとともに、前記２相ステッピングモータが励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と前記通電角とに基づいて、前記２相励磁を行う期間（Ｔ２ｎ）を決定することを特徴とする。

【0024】

〔２〕上記〔１〕のモータ駆動制御装置において、前記制御部は、前記１相励磁の期間において非励磁の前記コイルに発生した逆起電圧のゼロクロス点の検出結果に応じて、前記２相ステッピングモータの励磁状態を前記１相励磁から前記２相励磁に切り替えるように前記制御信号を生成し、前記制御部は、前記単位角度当たりの経過時間と前記通電角とに基づいて目標通電時間（Ｔ２ｎ）を決定するとともに、前記２相励磁の開始後、前記目標通電時間が経過した場合に、前記２相ステッピングモータの励磁状態を前記２相励磁から前記１相励磁に切り替えるように前記制御信号を生成してもよい。

【0025】

〔３〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御部は、前記１相励磁の期間（Ｔ１ｎ）を計測し、前記単位角度当たりの経過時間は、前記１相励磁の期間の計測値を当該１相励磁の期間に対応する電気角の大きさで除算した値であってもよい。

【0026】

〔４〕上記〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記１相励磁の期間の計測値をＴ１ｎ、前記通電角をθ、前記目標通電時間をＴ２ｎとしたとき、前記目標通電時間は、後述する式（１）に基づいて算出されてもよい。

【0027】

〔５〕上記〔３〕または〔４〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御部は、前記２相励磁の直前に行われた前記１相励磁の期間を計測し、その期間を前記１相励磁の期間の計測値としてもよい。

【0028】

〔６〕上記〔３〕または〔４〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御部は、前記２相励磁の前に行われた複数の前記１相励磁の期間を夫々計測し、計測した複数の期間の平均値を、前記１相励磁の期間の計測値としてもよい。

【0029】

〔７〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御部は、前記逆起電圧のゼロクロス点間の時間を計測し、前記単位角度当たりの経過時間は、前記ゼロクロス点間の時間の計測値を前記ゼロクロス点間の電気角の大きさで除算した値であってもよい。

【0030】

〔８〕上記〔７〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記逆起電圧のゼロクロス点間の時間の計測値をＴｚ、計測した前記ゼロクロス点間の電気角の大きさをα、前記通電角θ、前記目標通電時間をＴ２ｎとしたとき、前記制御部は、後述する式（３）に基づいて前記目標通電時間を算出してもよい。

【0031】

〔９〕上記〔１〕乃至〔８〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記通電角は、９０°以上、且つ１３５°以下の値であってもよい。

【0032】

〔１０〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット（１）は、上記〔１〕乃至〔９〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置（１０）と、前記２相ステッピングモータ（２０）と、を備えることを特徴とする。

【0033】

〔１１〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、モータ駆動制御装置（１０）によって２相ステッピングモータ（２０）の駆動を制御するためのモータ駆動制御方法である。本方法は、前記モータ駆動制御装置が、前記２相ステッピングモータにおける２相のコイル（２１Ａ，２１Ｂ）のうち１相分の前記コイルを励磁する１相励磁と前記２相のコイルのうち２相分の前記コイルを励磁する２相励磁とを交互に繰り返すように、前記２相ステッピングモータの駆動を制御するための制御信号を生成する第１ステップ（Ｓ２，Ｓ４～Ｓ７，Ｓ９～Ｓ１２）と、前記モータ駆動制御装置が、前記制御信号に基づいて、前記２相のコイルを駆動する第２ステップ（Ｓ３，Ｓ８）と、を含み、前記モータ駆動制御装置には、一つの相の前記コイルを一方向に連続して通電する電気角の大きさを示す通電角（θ）が設定され、前記第１ステップは、前記１相励磁中に非励磁の前記コイルに発生した逆起電圧に基づいて、前記１相励磁を行う期間を決定する第３ステップ（Ｓ４～Ｓ７）と、前記２相ステッピングモータが励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と前記通電角とに基づいて、前記２相励磁を行う期間を決定する第４ステップ（Ｓ９～Ｓ１２）と、を含むことを特徴とする。

【0034】

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

【0035】

図１は、本発明の実施の形態に係るモータユニットの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、モータユニット１は、２相ステッピングモータ２０と、２相ステッピングモータ２０を駆動するモータ駆動制御装置１０とを備えている。モータユニット１は、例えば、車載用途の空調ユニットとしてのＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）で使用可能なアクチュエータ等のモータを動力源として用いる各種装置に適用可能である。

【0036】

図２は、本発明の実施の形態に係る２相ステッピングモータ２０の構成を模式的に示す図である。

【0037】

２相ステッピングモータ２０は、例えば、２相のコイルを有するステッピングモータである。図２に示されるように、２相ステッピングモータ２０は、Ａ相のコイル２１Ａと、Ｂ相のコイル２１Ｂと、ロータ２２と、２相のステータヨーク（図示せず）とを有している。

【0038】

コイル２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ、ステータヨーク（不図示）を励磁するコイルである。コイル２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ、後述する駆動部１２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電流（コイル電流）が流される。

【0039】

なお、本実施の形態において、コイル２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ区別しない場合には、単に、「コイル２１」と表記する場合がある。

【0040】

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ている。なお、図２では、ロータ２２が２極である場合が一例として示されている。

【0041】

ステータヨークは、ロータ２２の周囲に、ロータ２２の外周部に近接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により、回転する。ロータ２２には、出力軸（図示せず）が接続されており、ロータ２２の回転力により、出力軸が駆動される。

【0042】

モータ駆動制御装置１０は、２相ステッピングモータ２０を駆動させるための装置である。モータ駆動制御装置１０は、例えば上位装置（図示せず）からの駆動指令に基づいて、２相ステッピングモータ２０の各相のコイル２１Ａ，２１Ｂの通電状態を制御することにより、２相ステッピングモータ２０の回転および停止を制御する。

【0043】

図１に示すように、モータ駆動制御装置１０は、制御部１１と駆動部１２を有している。
駆動部１２は、２相ステッピングモータ２０のコイル２１Ａ，２１Ｂに通電して、２相ステッピングモータ２０を駆動する機能部である。駆動部１２は、モータ駆動部１２１を有している。

【0044】

モータ駆動部１２１は、制御部１１によって生成された制御信号Ｓｄに基づいて、２相ステッピングモータ２０に駆動電力を供給する。図２に示すように、モータ駆動部１２１は、コイル２１Ａの正極側の端子ＡＰ、コイル２１Ａの負極側の端子ＡＮ、コイル２１Ｂの正極側の端子ＢＰ、およびコイル２１Ｂの負極側の端子ＢＮにそれぞれ接続されており、各端子ＡＰ，ＡＮ，ＢＰ，ＢＮに電圧を印加することにより、コイル２１Ａ，２１Ｂを通電させる。

【0045】

モータ駆動部１２１は、例えば、４つのスイッチング素子（例えばトランジスタ）から構成されたＨブリッジ回路等によって構成されている。モータ駆動部１２１は、例えば、Ｈブリッジ回路を構成する各スイッチング素子を選択的にオン・オフさせることにより、コイル２１Ａ，２１Ｂの通電を切り替える。

【0046】

図２に示すように、Ａ相のコイル２１Ａに電流＋Ｉａを流す場合には、モータ駆動部１２１は、例えば、コイル２１Ａの端子ＡＮに対して端子ＡＰに“＋Ｖａ”の電圧を印加する。一方、Ａ相のコイル２１Ａに電流－Ｉａを流す場合には、モータ駆動部１２１は、コイル２１Ａの端子ＡＮに対して端子ＡＰに“－Ｖａ”の電圧を印加する。Ｂ相のコイル２１Ｂについても同様に、電流＋Ｉｂを流す場合には、モータ駆動部１２１は、例えば、コイル２１Ｂの端子ＢＮに対して端子ＢＰに“＋Ｖｂ”の電圧を印加し、Ｂ相のコイル２１Ｂに電流－Ｉｂを流す場合には、モータ駆動部１２１は、コイル２１Ｂの端子ＢＮに対して端子ＢＰに“－Ｖｂ”の電圧を印加する。

【0047】

モータ駆動部１２１は、制御部１１からの制御信号Ｓｄに基づいて、上述したように各コイル２１Ａ，２１Ｂの端子間に印加する電圧を切り替えることにより、各コイル２１Ａ，２１Ｂの通電状態を切り替える。

【0048】

制御部１１は、モータ駆動制御装置１０の統括的な制御を行う機能部である。制御部１１は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の各種記憶装置と、タイマ（カウンタ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とがバスを介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ）である。本実施の形態において、制御部１１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。

【0049】

制御部１１は、２相ステッピングモータ２０の駆動を制御するための制御信号Ｓｄを生成して、駆動部１２を介して２相ステッピングモータ２０の駆動を制御する。具体的には、制御部１１は、２相ステッピングモータ２０における２相のコイル２１Ａ，２１Ｂのうち１相分のコイル２１を励磁する１相励磁と、２相分のコイル２１を励磁する２相励磁とを交互に繰り返すように、２相ステッピングモータ２０の駆動を制御するための制御信号Ｓｄを生成する。すなわち、制御部１１は、１－２相励磁方式によって２相ステッピングモータ２０のコイル２１Ａ，２１Ｂの通電切替制御を行う。

【0050】

本実施の形態に係る１－２相励磁方式による通電切替制御では、一つの相のコイルを一つの方向に連続して通電する電気角の大きさを示す通電角θが固定ではなく、所望の値に設定することが可能となっている。以下、詳細に説明する。

【0051】

図３は、本発明の実施の形態に係る１－２相励磁方式による２相ステッピングモータの通電切替制御の概要を説明するための図である。

【0052】

図３において、横軸は電気角を表している。同図の上段には通電角θ＝１２０°としたときのＡ相のコイル２１ＡおよびＢ相のコイル２１Ｂの励磁状態がそれぞれ示され、同図の下段には通電角θ＝１３５°としたときのＡ相のコイル２１ＡおよびＢ相のコイル２１Ｂの励磁状態がそれぞれ示されている。なお、図中の符号ＡＰ，ＡＮ，ＢＰ，ＢＮで示された期間は、それらの符号に該当する各端子（例えば、Ａ相のコイル２１Ａの正極側の端子ＡＰ）に電圧が印加された状態であることを示している。

【0053】

図３の下段に示すように、従来の１－２相励磁方式と同様に通電角θを１３５°に設定した場合、１相励磁の期間および２相励磁の期間の電気角はそれぞれ４５°となり、電気角４５°の１相励磁の期間内に逆起電圧のゼロクロス点を検出する必要がある。

【0054】

一方、図３の上段に示すように、通電角θを１２０°に設定した場合、１相励磁の期間の電気角は６０°、２相励磁の期間の電気角は３０°となる。すなわち、通電角θを１２０°に設定した場合、通電角θを１３５°に設定した場合に比べて１相励磁の期間が電気角１５°分だけ長くなり、逆起電圧のゼロクロス点を検出し易くなる。

【0055】

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０は、１相励磁の期間内に逆起電圧のゼロクロス点を検出できるように、通電角θを９０°から１３５°の範囲（９０°≦θ≦１３５°）における任意の値に設定することが可能に構成されている。モータ駆動制御装置１０は、設定された通電角θの値に基づいて、１－２相励磁方式による２相ステッピングモータ２０の通電切替制御を行う。

【0056】

図４は、本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０による、２相ステッピングモータの通電切替制御を説明するための図である。

【0057】

同図において、参照符号４０１は、Ａ相のコイル２１Ａの端子ＡＮに対する端子ＡＰの電圧（以下、「Ａ相電圧」とも称する。）を表し、参照符号４０２は、Ａ相のコイル２１Ａの逆起電圧を表している。同図には、通電角θ＝１２０°に設定して１－２相励磁方式で２相ステッピングモータ２０の通電切替制御を行ったときのＡ相のコイル２１Ａの電圧波形が示されている。

【0058】

図４に示すように、制御部１１は、１相励磁と２相励磁とを交互に繰り返すように、２相ステッピングモータ２０の通電状態を切り替える。例えば、図４において、１８０°から２１０°までの２相励磁の期間（電気角３０°）では、Ａ相電圧を“－Ｖａ”としてＡ相のコイル２１Ａを負（－）に励磁させるとともに、Ｂ相電圧を“－Ｖｂ”としてＢ相のコイル２１Ｂを負に励磁させる。次の２１０°から２７０°までの２相励磁の期間（電気角６０°）では、Ａ相電圧を“０”としてＡ相のコイル２１Ａを励磁させない一方で、引き続き、Ｂ相電圧を“－Ｖｂ”としてＢ相のコイル２１Ｂを負に励磁させる。次の２７０°から３００°までの２相励磁の期間（電気角３０°）では、Ａ相電圧を“＋Ｖａ”としてＡ相のコイル２１Ａを正（＋）に励磁させるとともに、引き続き、Ｂ相電圧を“－Ｖｂ”としてＢ相のコイル２１Ｂを負に励磁させる。

【0059】

ここで、２相ステッピングモータ２０の１相励磁が行われる期間と２相励磁が行われる期間は、Ａ相のコイル２１ＡまたはＢ相のコイル２１Ｂに発生した逆起電圧と設定された通電角θの値に基づいて決定される。すなわち、モータユニット１において、２相ステッピングモータ２０の１相励磁の期間と２相励磁の期間は、固定期間ではなく、可変期間となる。

【0060】

先ず、２相ステッピングモータ２０の１相励磁の期間は、以下のように決定される。
２相ステッピングモータ２０の１相励磁の期間は、一方のコイル２１が励磁されているときに他方の非励磁のコイル２１に発生した逆起電圧に基づいて、決定される。

【0061】

具体的には、制御部１１は、１相励磁の期間おいて、非励磁のコイル２１に発生した逆起電圧のゼロクロス点の検出結果に応じて、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を１相励磁から２相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。

【0062】

例えば、図４に示すように、１相励磁の電気角２１０°から２７０°までの期間において、非励磁のＡ相のコイル２１Ａには、正方向のスパイク状の電圧が発生した後、２相ステッピングモータ２０のロータの回転に同期した逆起電圧が発生する。その後、制御部１１は、時刻ｔａにおいてＡ相のコイル２１Ａの逆起電圧が０Ｖになる点（ゼロクロス点）を検出したとき、１相励磁から２相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。

【0063】

次に、２相ステッピングモータ２０の２相励磁の期間は、以下のように決定される。
上述したように、２相ステッピングモータ２０の１相励磁が行われる期間では、非励磁のコイル２１に逆起電圧が発生する。一方、２相ステッピングモータ２０の２相励磁が行われる期間（例えば、図３の電気角１８０°～２１０°および２７０°～３００°の期間等）では、Ａ相のコイル２１ＡとＢ相のコイル２１Ｂがともに励磁されているので、Ａ相のコイル２１Ａ，Ｂ相のコイル２１Ｂのいずれの逆起電圧も測定することはできない。そのため、２相励磁から１相励磁に切り替えるタイミングは、１相励磁から２相励磁への切り替えの時のように、コイル２１の逆起電圧に基づいて決定することはできない。

【0064】

そこで、制御部１１は、２相ステッピングモータ２０が励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と予め設定された通電角θとに基づいて、２相励磁を行う期間を決定する。

【0065】

具体的には、制御部１１は、２相ステッピングモータ２０が励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と通電角θとに基づいて、２相励磁を行う期間、すなわち２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを決定する。２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎは、例えば、以下に示す第１の手法または第２の手法によって決定することができる。

【0066】

第１の手法は、１相励磁の期間を計測し、計測した期間を用いて目標通電時間Ｔ２ｎを算出する手法である。

【0067】

図５は、本実施の形態に係る第１の手法による２相励磁の目標通電時間の決定方法を説明するための図である。

【0068】

図５において、横軸は時間および電気角を表している。また、同図の上段にはＡ相の通電状態が示され、同図の下段にはＢ相の通電状態が示されている。図５において、Ｔ１ｎはｎ（ｎは１以上の整数）番目の１相励磁の期間を表し、Ｔ１ｎ－１は（ｎ－１）番目の１相励磁の期間を表し、Ｔ２ｎはｎ番目の２相励磁の期間を表し、Ｔ２ｎ－１は（ｎ－１）番目の２相励磁の期間を表している。

【0069】

図５において、通電角をθとしたとき、１相励磁の期間Ｔ１ｎ－１，Ｔ１ｎに対応する電気角の大きさは、それぞれ、（１８０°－θ）と表せる。また、２相励磁の期間Ｔ２ｎ－１，Ｔ２ｎに対応する電気角の大きさは、それぞれ、（θ－９０°）と表せる。

【0070】

図５に示すように、制御部１１は、先ず、１相励磁の期間Ｔ１ｎを計測する。次に、制御部１１は、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測値と当該１相励磁の期間Ｔ１ｎに対応する電気角の大きさ（１８０°－θ）とに基づいて単位角度当たりの経過時間を算出し、算出した経過時間と設定された通電角θに基づいて、次の２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する。

【0071】

例えば、制御部１１は、下記式（１）に基づいて目標通電時間Ｔ２ｎを算出する。

【0072】

【数1】

【0073】

上記式（１）において、“Ｔ１ｎ／（１８０°－θ）”は、２相ステッピングモータ２０が１相励磁されているときの単位角度当たりの経過時間、すなわち、１相励磁の期間Ｔ１ｎにおいて電気角が単位角度（１°）だけ進むために必要な時間を表している。また、（θ－９０°）は、２相励磁の期間に対応する電気角である。

【0074】

例えば、通電角θが１２０°であるとき、式（１）は下記式（２）で書き表すことができる。

【0075】

【数2】

【0076】

式（２）から理解されるように、目標通電時間（２相励磁の期間）Ｔ２ｎは、電気角３０°分だけ通電させるために必要な時間である。

【0077】

なお、制御部１１は、上記式（１）に基づいて２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する際に、当該２相励磁の直前に行われた１相励磁の期間を計測し、その期間を１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測値として用いても良い。あるいは、当該２相励磁の前に行われた複数の１相励磁の期間を夫々計測し、計測した複数の期間の平均値を、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測値として用いてもよい。

【0078】

ここで、複数の１相励磁の期間の平均値は、単純平均値であってもよいし、２相励磁の前に行われた複数の１相励磁の期間に重み付けをして平均値を算出し、その平均値に基づいて目標通電時間Ｔ２ｎを設定してもよい。例えば、目標通電時間Ｔ２ｎの算出目的の２相励磁に時間的に近いものほど比重が大きくなるように、各１相励磁の期間に重み付けをして平均値を算出してもよい。

【0079】

第２の手法は、逆起電圧のゼロクロス点間の時間を計測し、計測した時間を用いて２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する手法である。

【0080】

制御部１１は、先ず、コイル２１の逆起電圧のゼロクロス点間の時間を計測する。制御部１１は、逆起電圧のゼロクロス点間の時間の計測値と当該ゼロクロス点間に対応する電気角の大きさとに基づいて、単位角度当たりの経過時間を算出し、算出した経過時間と設定された通電角θに基づいて、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する。

【0081】

例えば、逆起電圧のゼロクロス点間の時間の計測値をＴ０ｎ、計測したゼロクロス点間に対応する電気角をα、通電角をθ、２相励磁の目標通電時間をＴ２ｎとしたとき、制御部１１は、下記式（３）に基づいて、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する。

【0082】

【数3】

【0083】

上記式（３）において、Ｔ０ｎ／αは、２相ステッピングモータ２０が励磁されているときの単位角度当たりの経過時間を表している。また、（θ－９０°）は、２相励磁の期間に対応する電気角を表している。

【0084】

例えば、２極の２相ステッピングモータ２０の場合、Ａ相のコイル２１Ａの逆起電圧のゼロクロス点とＢ相のコイル２１Ｂの逆起電圧のゼロクロス点との間の電気角αは９０°である。ここで、通電角θを１２０°としたとき、式（３）は下記式（４）で書き表すことができる。

【0085】

【数4】

【0086】

式（４）から理解されるように、目標通電時間（２相励磁の期間）Ｔ２ｎは、電気角３０°分だけ通電させるために必要な時間である。

【0087】

制御部１１は、上述した第１の手法または第２の手法に基づいて、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを決定する。そして、制御部１１は、２相励磁の開始後、目標通電時間Ｔ２ｎが経過した場合に、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を２相励磁から１相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。

【0088】

例えば、図４に示すように、２相励磁が行われる電気角２７０°から３００°までの期間では、Ａ相のコイル２１ＡとＢ相のコイル２１Ｂはともに励磁されているので、逆起電圧の測定はできない。そこで、制御部１１は、時刻ｔａ（電気角２７０°）において２相励磁を開始してから、電気角３０°分の目標通電時間Ｔ２ｎが経過した時刻ｔｂ（電気角３００°）において、２相励磁から１相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。

【0089】

以下の説明では、一例として、制御部１１が、第１の手法によって２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを決定する場合について説明する。

【0090】

図６は、本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置における制御部１１の機能ブロック構成を示す図である。

【0091】

図６に示すように、制御部１１は、上述した２相ステッピングモータ２０のコイル２１Ａ，２１Ｂの通電切替制御を実現するための機能部として、逆起電圧監視部１１１、ゼロクロス点検出部１１２、１相励磁期間計時部１１３、２相励磁期間算出部１１４、２相励磁期間計時部１１５、記憶部１１６、および制御信号生成部１１７を有している。

【0092】

これらの機能部は、例えば、上述した制御部１１としてのプログラム処理装置（マイクロコントローラ）において、プロセッサが記憶装置に記憶されたプログラムに従って各種演算を実行し、Ａ／Ｄ変換回路やタイマ等の周辺回路を制御することによって、実現される。

【0093】

逆起電圧監視部１１１は、各相のコイル２１Ａ，２１Ｂに発生する逆起電圧を監視する機能部である。

【0094】

ゼロクロス点検出部１１２は、逆起電圧監視部１１１の監視結果に基づいて、２相ステッピングモータ２０のコイル２１Ａ，２１Ｂに発生する逆起電圧のゼロクロス点を検出するための機能部である。ゼロクロス点検出部１１２は、非励磁のコイル２１の逆起電圧のゼロクロス点を検出した場合に、ゼロクロス点が検出されたことを示す検出信号Ｓｚを出力する。

【0095】

１相励磁期間計時部１１３は、２相ステッピングモータ２０の１相励磁の期間を計測するための機能部である。１相励磁期間計時部１１３は、例えば、上述したマイクロコントローラを構成するタイマ（カウンタ）等によって実現することができる。

【0096】

１相励磁期間計時部１１３は、２相ステッピングモータ２０の励磁状態が２相励磁から１相励磁へ切り替わったことに応じて、計時を開始する。例えば、１相励磁期間計時部１１３は、後述する２相励磁期間計時部１１５から出力される２相励磁の期間の終了を通知する信号に応じて、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測を開始する。

【0097】

１相励磁期間計時部１１３は、逆起電圧のゼロクロス点が検出された場合に、計時を停止する。例えば、１相励磁期間計時部１１３は、ゼロクロス点検出部１１２から出力されるゼロクロス点が検出されたことを示す検出信号Ｓｚに応じて、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測を停止し、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測値を記憶部１１６に記憶するとともに、２相励磁期間算出部１１４に対して１相励磁の期間の終了を示す通知信号を出力する。

【0098】

ここで、記憶部１１６には、１相励磁期間計時部１１３によって計測された、複数の１相励磁の期間の情報が記憶されてもよいし、最新の１相励磁の期間の情報のみが記憶されてもよい。

【0099】

記憶部１１６は、２相励磁の通電切替制御を行うために必要な各種データを記憶するための機能部である。記憶部１１６には、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出するためのデータが記憶される。例えば、上述した１相励磁期間計時部１１３によって計測された１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測値と、通電角θと、上記式（１）の情報とが記憶部１１６に記憶される。

【0100】

２相励磁期間算出部１１４は、２相ステッピングモータ２０の２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出するための機能部である。２相励磁期間算出部１１４は、２相ステッピングモータ２０の励磁状態が１相励磁から２相励磁へ切り替わったことに応じて、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する。

【0101】

２相励磁期間算出部１１４は、１相励磁期間計時部１１３から出力された１相励磁の期間の終了を示す信号に応じて、記憶部１１６から２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出するために必要なデータを読み出し、目標通電時間Ｔ２ｎを算出する。例えば、２相励磁期間算出部１１４は、記憶部１１６から、通電角θの値と、１相励磁の期間の計測値（Ｔ１ｎ）と、上記式（１）の情報とを読み出し、上記式（１）に基づく計算を行って目標通電時間Ｔ２ｎを算出して記憶部１１６に記憶する。

【0102】

２相励磁期間算出部１１４は、目標通電時間Ｔ２ｎの算出後、２相励磁期間計時部１１５に対して２相励磁の期間の計測の開始を指示する。

【0103】

２相励磁期間計時部１１５は、２相ステッピングモータ２０の２相励磁の期間を計測するための機能部である。２相励磁期間計時部１１５は、例えば、上述したマイクロコントローラを構成するタイマ（カウンタ）等によって実現することができる。

【0104】

２相励磁期間計時部１１５は、２相励磁期間算出部１１４からの計測開始を指示に応じて、２相励磁の期間の計測を開始する。例えば、２相励磁期間計時部１１５は、２相励磁期間算出部１１４からの計測開始を指示に応じて、記憶部１１６から目標通電時間Ｔ２ｎを読み出して自らのタイマにセットして計測を開始し、計測時間が目標通電時間Ｔ２ｎに到達した場合に２相励磁の終了を示す信号を出力する。

【0105】

なお、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎの決定手法として前述した第１の手法を用いる場合、１相励磁期間計時部１１３が備えるタイマと２相励磁期間計時部１１５が備えるタイマが同時に用いられることはない。したがって、この場合には、タイマを一つだけ設け、１相励磁期間計時部１１３と２相励磁期間計時部１１５とがその一つのタイマを共用するようにしてもよい。

【0106】

一方、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎの決定手法として前述した第２の手法を用いる場合、１相励磁期間計時部１１３が備えるタイマが逆起電圧のゼロクロス点間の時間の計測を行い、２相励磁期間計時部１１５が備えるタイマが２相励磁の期間の計測を行う。そのため、１相励磁期間計時部１１３と２相励磁期間計時部１１５のそれぞれのタイマが同時に用いられる期間が発生する。したがって、この場合には、１相励磁期間計時部１１３と２相励磁期間計時部１１５が一つのタイマを共用することができないため、１相励磁期間計時部１１３と２相励磁期間計時部１１５は、それぞれタイマを備えている必要がある。

【0107】

制御信号生成部１１７は、２相ステッピングモータ２０の駆動を制御するための制御信号Ｓｄを生成する機能部である。制御信号生成部１１７は、例えば、上述したマイクロコントローラを構成するプロセッサによるプログラム処理と入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路によって実現することができる。

【0108】

制御信号生成部１１７は、制御信号Ｓｄにより、２相ステッピングモータ２０の１相励磁と２相励磁の切り替えを指示する。

【0109】

制御信号生成部１１７は、１相励磁中に、ゼロクロス点検出部１１２による逆起電圧のゼロクロス点の検出結果に応じて、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を１相励磁から２相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。例えば、制御信号生成部１１７は、ゼロクロス点検出部１１２の検出信号Ｓｚに応じて、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を１相励磁から２相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。

【0110】

なお、制御信号生成部１１７は、ゼロクロス点検出部１１２の検出信号Ｓｚではなく、１相励磁期間計時部１１３から出力された１相励磁の終了を示す信号に応じて、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を１相励磁から２相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成してもよい。

【0111】

また、制御信号生成部１１７は、２相励磁中に、２相励磁期間計時部１１５による計測時間が目標通電時間Ｔ２ｎに到達した場合に、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を２相励磁から１相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。例えば、制御信号生成部１１７は、２相励磁期間計時部１１５から出力された２相励磁の終了を示す信号に応じて、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を２相励磁から１相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。

【0112】

駆動部１２（モータ駆動部１２１）は、制御信号生成部１１７から出力された制御信号Ｓｄに基づいて、上述した手法により、２相ステッピングモータ２０の通電切替を行う。

【0113】

図７は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０による２相ステッピングモータ２０の通電切替制御の流れの具体例を示すフローチャートである。

【0114】

モータ駆動制御装置１０は、例えば、電源投入後、外部の上位装置から２相ステッピングモータ２０の駆動指令が入力されているか否かを判定する（ステップＳ１）。駆動指令が入力されていない場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、駆動指令が入力されるまで、モータ駆動制御装置１０は待機する。

【0115】

一方、駆動指令が入力されている場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、モータ駆動制御装置１０は、２相ステッピングモータ２０の駆動を開始する。先ず、モータ駆動制御装置１０は、２相ステッピングモータ２０の次に移行すべき励磁状態が１相励磁であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここでは、一例として、電源投入後、最初にＡ相の１相励磁を行う場合について説明する。

【0116】

ステップＳ２において、次に移行すべき励磁状態がＡ相の１相励磁である（ステップＳ２：ＹＥＳ）ので、モータ駆動制御装置１０は、２相ステッピングモータ２０を１相励磁によって駆動する（ステップＳ３）。例えば、制御信号生成部１１７が、２相ステッピングモータ２０のＡ相のコイル２１ＡにＡ相電圧“＋Ｖａ”を印加し、Ｂ相のコイル２１ＢのＢ相電圧は“０”となるように制御信号Ｓｄを生成し、駆動部１２に与える。

【0117】

また、モータ駆動制御装置１０は、１相励磁が行われている期間の計時を開始する（ステップＳ４）。具体的には、１相励磁期間計時部１１３が、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測を開始する。

【0118】

次に、モータ駆動制御装置１０は、２相ステッピングモータ２０の非励磁のコイル２１の逆起電圧を監視する（ステップＳ５）。

【0119】

次に、モータ駆動制御装置１０は、非励磁のコイル２１の逆起電圧のゼロクロス点が検出されたか否かを判定する（ステップＳ６）。例えば、ゼロクロス点検出部１１２が、逆起電圧監視部１１１の監視結果に基づいて、非励磁のコイル２１の逆起電圧のゼロクロス点の発生の有無を判定する。

【0120】

なお、ステップＳ３～Ｓ５の各処理は、上述した順序で行われる場合に限られず、同時に行われてもよい。

【0121】

逆起電圧のゼロクロス点が検出されていない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ゼロクロス点検出部１１２は、引き続き、逆起電圧のゼロクロス点の発生を監視する。逆起電圧のゼロクロス点が検出された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、モータ駆動制御装置１０は、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測を停止する（ステップＳ７）。具体的には、ゼロクロス点検出部１１２が、逆起電圧のゼロクロス点が検出されたことを示す検出信号Ｓｚを出力し、１相励磁期間計時部１１３が、検出信号Ｓｚに応じて１相励磁の期間Ｔ１ｎの計時を停止するとともに、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測値を記憶部１１６に記憶し、１相励磁が終了したことを示す信号を出力する。

【0122】

次に、モータ駆動制御装置１０は、再びステップＳ２に戻り、次に移行すべき励磁状態が１相励磁であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
ここでは、直前の励磁状態が１相励磁であったため、モータ駆動制御装置１０は、次に移行すべき励磁状態が２相励磁であると判定し（ステップＳ２：ＮＯ）、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を１相励磁から２相励磁に切り替える（ステップＳ８）。例えば、制御信号生成部１１７が、ゼロクロス点検出部１１２から出力された検出信号Ｓｚに応じて、Ａ相のコイル２１ＡにＡ相電圧“＋Ｖａ”を、Ｂ相のコイル２１ＢにＢ相電圧“＋Ｖｂ”を印加するように制御信号Ｓｄを生成し、駆動部１２に与える。

【0123】

次に、モータ駆動制御装置１０は、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する（ステップＳ９）。具体的には、上述したように、２相励磁期間計時部１１５が、１相励磁期間計時部１１３から出力された１相励磁の期間Ｔ１ｎの終了を示す通知信号に応じて、記憶部１１６から、通電角θの値と、１相励磁の期間の計測値（Ｔ１ｎ）と、上記式（１）の情報とを読み出し、上記式（１）に基づいて目標通電時間Ｔ２ｎを算出して記憶部１１６に記憶する。

【0124】

次に、モータ駆動制御装置１０は、ステップＳ９で算出した目標通電時間Ｔ２ｎに基づいて、２相励磁の期間の計測を行う（ステップＳ１０）。例えば、２相励磁期間計時部１１５が、２相励磁期間算出部１１４からの計測開始の指示に応じて、記憶部１１６から目標通電時間Ｔ２ｎを読み出して自らのタイマにセットし、計時を開始する。

【0125】

なお、ステップＳ８～Ｓ１０の各処理は、上述した順序で行われる場合に限られず、同時に行われてもよい。

【0126】

次に、モータ駆動制御装置１０は、２相励磁を開始してから目標通電時間Ｔ２ｎが経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。目標通電時間Ｔ２ｎが経過していない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、モータ駆動制御装置１０は、２相励磁の期間の計測を継続する。

【0127】

一方、目標通電時間Ｔ２ｎが経過した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、モータ駆動制御装置１０は、２相励磁の期間の計測を停止する（ステップＳ１２）。具体的には、２相励磁期間計時部１１５が、計測時間が目標通電時間Ｔ２ｎに到達したことを検出した場合に、２相励磁の期間の計時を停止するとともに２相励磁が終了したことを示す信号を出力する。

【0128】

その後、モータ駆動制御装置１０は、ステップＳ２に戻り、上記装置等から２相ステッピングモータ２０の停止指令が入力されるまで、上述したステップＳ２～Ｓ１２の処理を繰り返し実行することにより、１相励磁と２相励磁を交互に切り替えて、２相ステッピングモータ２０を駆動する。

【0129】

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０は、２相ステッピングモータ２０の一つの相のコイル２１を一方向に連続して通電する電気角の大きさを示す通電角θが設定可能にされている。モータ駆動制御装置１０は、２相ステッピングモータ２０を１－２相励磁方式で通電制御するとき、１相励磁中に非励磁のコイル２１に発生した逆起電圧に基づいて、１相励磁を行う期間を決定し、２相ステッピングモータ２０が励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と、設定された通電角θとに基づいて、２相励磁を行う期間を決定する。

【0130】

従来の１－２相励磁方式の場合、通電角θは１３５°に固定され、１相励磁および２相励磁の夫々の期間に相当する電気角の大きさは４５°である。これに対し、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０は、通電角θを例えば、９０°≦θ１３５°の範囲における所望の値に設定することが可能となっている。

【0131】

これによれば、１相励磁の期間内に逆起電圧のゼロクロス点を検出できるように、２相ステッピングモータ２０のコイル２１のインダクタンスや負荷の大きさ等に応じて適切な通電角θを選択することが可能となる。例えば、上述したように通電角θ＝１２０°に設定することにより、１相励磁の期間に相当する電気角が６０°になるので、従来のように通電角θを１３５°に固定した場合に比べて、１相励磁の期間を電気角１５°（＝６０°―４５°）分だけ長くすることができ、逆起電圧のゼロクロス点の検出がより容易となる。

【0132】

したがって、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０によれば、２相ステッピングモータ２０の１－２相励磁方式による安定した通電切替を実現することが可能となる。

【0133】

また、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、制御部１１は、１相励磁の期間において非励磁のコイル２１に発生した逆起電圧のゼロクロス点の検出結果に応じて、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を１相励磁から２相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成し、単位角度当たりの経過時間と通電角θとに基づいて目標通電時間Ｔ２ｎを決定するとともに、２相励磁の開始後、目標通電時間Ｔ２ｎが経過した場合に、２相ステッピングモータ２０の励磁状態を２相励磁から１相励磁に切り替えるように制御信号Ｓｄを生成する。

【0134】

これによれば、１相励磁の期間において、２相ステッピングモータ２０の負荷の変動に対して追従するように２相ステッピングモータ２０を駆動することができる。また、２相励磁の期間は、２相ステッピングモータ２０が励磁されているときの単位角度当たりの経過時間と通電角θに基づいて決定されるので、２相励磁の期間においても、負荷の変動に対して追従するように２相ステッピングモータ２０を駆動することができる。すなわち、モータ駆動制御装置１０によれば、２相ステッピングモータ２０の負荷に応じた適切なトルクが発生するように２相ステッピングモータ２０の回転速度を変動させる制御を実現することができる。

【0135】

また、モータ駆動制御装置１０において、制御部１１は、１相励磁の期間Ｔ１ｎを計測し、単位角度当たりの経過時間は、１相励磁の期間Ｔ１ｎの計測値を当該１相励磁の期間Ｔ１ｎに対応する電気角の大きさで除算した値である。より具体的には、制御部１１は、上記式（１）に基づいて、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出する。

【0136】

これによれば、実際の１相励磁の期間における２相ステッピングモータ２０のロータの回転速度に応じて単位角度当たりの経過時間を算出することができるので、２相ステッピングモータ２０の負荷の状態（回転速度）に応じた適切な２相励磁の期間を設定することが可能となり、より安定した通電切替を実現することが可能となる。

【0137】

また、モータ駆動制御装置１０において、制御部１１が、１相励磁の期間Ｔ１ｎを計測する代わりに、逆起電圧のゼロクロス点間の時間を計測し、単位角度当たりの経過時間は、ゼロクロス点間の時間の計測値をゼロクロス点間の電気角の大きさで除算した値であってもよい。すなわち、制御部１１は、上記式（３）に基づいて、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出してもよい。

【0138】

これによれば、１相励磁の期間Ｔ１ｎを測定して単位角度当たりの経過時間を算出する場合と同様に、実際の２相ステッピングモータ２０の負荷の状態に応じた適切な２相励磁の期間を設定することが可能となり、より安定した通電切替を実現することが可能となる。

【0139】

また、モータ駆動制御装置１０において、制御部１１は、２相励磁の直前に行われた１相励磁の期間を計測し、その期間を１相励磁の期間の計測値として用いて、２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出してもよい。これによれば、２相励磁の期間を、２相ステッピングモータ２０の負荷の変動に対して速やかに追従させることができる。

【0140】

また、モータ駆動制御装置１０において、制御部１１は、２相励磁の前に行われた複数の１相励磁の期間を夫々計測し、計測した複数の期間の平均値を、１相励磁の期間の計測値として用いて２相励磁の目標通電時間Ｔ２ｎを算出してもよい。これによれば、２相励磁の期間を、２相ステッピングモータ２０の負荷の変動に対して緩やかに追従させることができる。

【0141】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0142】

例えば、上記実施の形態において、２相ステッピングモータ２０が２極のロータを有している場合を例示したが、ロータの極数は特に限定されない。

【0143】

上記実施の形態に係るモータユニット１は、図１に開示した構成に限定されない。例えば、駆動部１２は、上述したモータ駆動部１２１の他に、コイル２１Ａ，２１Ｂのコイル電流を検出するための電流検出回路等の他の回路を有していてもよい。

【0144】

また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。

【符号の説明】

【0145】

１…モータユニット、１０…モータ駆動制御装置、１１…制御部、１２…駆動部、２０…２相ステッピングモータ、２１…コイル、２１Ａ…Ａ相のコイル、２１Ｂ…Ｂ相のコイル、２２…ロータ、２２Ｎ…Ｎ極、２２Ｓ…Ｓ極、１１１…逆起電圧監視部、１１２…ゼロクロス点検出部、１１３…１相励磁期間計時部、１１４…２相励磁期間算出部、１１５…２相励磁期間計時部、１１６…記憶部、１１７…制御信号生成部、１２１…モータ駆動部、Ｓｄ…制御信号、Ｓｚ…検出信号、Ｔ１ｎ…１相励磁の期間、Ｔ２ｎ…目標通電時間（２相励磁の期間）、ＡＰ…Ａ相のコイルの正極側の端子、ＡＮ…Ａ相のコイルの負極側の端子、ＢＰ…Ｂ相のコイルの正極側の端子、ＢＮ…Ｂ相のコイルの負極側の端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】