JPH099669A - モータの回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの各磁極の配置誤差等、モータ固有の
誤差に起因して検出される回転速度の変動に対し、的確
な速度制御を行い回転速度を一定に保持する。 【構成】 モータ１の１回転内に生じる複数の回転検出
信号と基準信号との間の各位相誤差信号の値を予め各個
にメモリに格納し、モータが回転して位相比較器から各
位相誤差信号が出力されると、この各出力信号と各出力
信号に対応するメモリの各値とに基づきその回転速度を
制御する。この結果、モータ固有の誤差に起因した速度
変動により誤差信号が生じてもメモリに記憶された値に
よりその誤差信号を相殺でき、従って、モータに対して
は無用な加速，減速が行われないため、装置の消費電力
を低減でき、かつその回転を一定速度に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータの回転を一定速度
に制御するモータの回転制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータの回転速度を一定に保持するため
の制御装置として、図３に示すような装置がある。ま
た、図４はこのような制御装置の各部の動作波形を示し
ている。図３において、１はモータ、２はホールセン
サ、３はエッジ検出回路、４は位相比較器、５はモータ
１を駆動する駆動回路である。ここで、モータ１は４つ
の磁極（Ｓ，Ｎ，Ｓ，Ｎ）を有するロータが回転するよ
うに構成されている。モータ１に設けられたホールセン
サ２は、ロータが回転することによって通過する上記磁
極を検出するもので、磁極がＳ極からＮ極、或いはＮ極
からＳ極に切り替わると、これを検出して出力信号のレ
ベルを変化させる。図４（ａ）はこのようなホールセン
サ２の出力信号ａの状況を示している。

【０００３】ホールセンサ２の出力信号ａを入力するエ
ッジ検出回路３は、図４（ｂ）に示すように、この出力
信号ａの立ち上がり時点及び立ち下がり時点でそれぞれ
パルス信号ｂを出力して、このパルス信号ｂを位相比較
器４の一方の入力端子に送出する。ここで位相比較器４
の他方の入力端子には、図４（ｃ）に示す基準位相信号
ｃが与えられており、エッジ検出回路３から上述のパル
ス信号ｂが与えられると、位相比較器４は、図４（ｄ）
に示すような、両信号の位相の誤差を示す位相誤差信号
ｄを駆動回路５へ出力する。

【０００４】なお、エッジ検出回路３のパルス信号ｂの
位相と基準位相信号ｃの位相との間に位相差が生じない
ときでも、モータ１を駆動し続ける必要があるため、位
相比較器４は、図４（ｄ）に示す微小信号ｄ１，ｄ３を
駆動回路５に出力している。駆動回路５では、このよう
な位相誤差信号ｄをもとにして、位相誤差がゼロになる
ようにモータ１の回転速度を制御する。

【０００５】即ち、モータ１の回転が上昇して図４
（ａ）の出力信号ａのパルス幅が短くなると、例えば図
４（ｄ）に示す「０」レベルを基準値とした場合、位相
比較器４は、この基準値に対し負（「−」）レベルの位
相誤差信号ｄ２を駆動回路５へ出力しモータ１を減速さ
せる。また、モータ１の回転が下降し出力信号ａのパル
ス幅が長くなると、基準値に対する正（「＋」）レベル
の位相誤差信号ｄ４を駆動回路５へ出力しモータ１を加
速させる。このようにしてモータ回転制御装置では、モ
ータ１の回転を一定速度に制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、モータ１の
ロータにおいて各磁極が均等に分割されず、各磁極の分
割位置に誤差があると、上述のような速度制御を行って
も、モータ１の回転を一定に保つことができない。この
理由としては、モータ１が一定速度で回転していても、
上述の誤差があると、ホールセンサ２の出力信号ａは、
図４（ａ）のように、例えば各磁極Ｎ，Ｓ，Ｎに対応し
た各パルスの時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が異なるからであ
る。このため、エッジ検出回路３の出力信号ｂと基準位
相信号ｃとの位相差はゼロにならずに位相比較器４から
は図４（ｄ）に示す位相誤差信号ｄ２，ｄ４と同様な位
相誤差信号が発生する。

【０００７】従って、実際にはモータ１の回転速度が安
定しているにもかかわらず、あたかもモータ１の回転速
度が変動しているかのような位相誤差信号ｄが駆動回路
５に送出されるため、駆動回路５からモータ１の回転速
度を変えるための図４（ｅ）に示す駆動信号ｅが出力さ
れることになり、この結果、モータ１の回転速度が図４
（ｆ）に示すように不安定になるという問題があった。
また、この場合、駆動回路５ではモータ１に対し無駄な
加速、或いは無駄な減速を行うため、無用な電力が消費
されるという問題もあった。従って本発明は、モータの
各磁極の配置誤差等、モータ固有の誤差に起因して検出
される回転変動に対し、的確に速度制御を行い回転速度
を一定に保持することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、モータが１回転する毎に複数個の検
出信号を所定の周期で出力する回転検出器と、検出信号
と基準信号との位相を比較し位相誤差信号を出力する位
相比較器と、予め位相誤差信号に応じた値が格納される
メモリと、位相比較器の出力信号とメモリに格納された
値とに基づきモータの回転速度を制御する駆動回路とを
設けたものである。また、複数個の検出信号と基準信号
との位相を各個に比較して複数個の位相誤差信号を出力
する位相比較器と、複数個の検出信号毎に位相誤差信号
の値が予め各個に格納されるメモリと、位相比較器の出
力信号とこの出力信号に対応するメモリの値とに基づい
てモータの回転速度を制御する駆動回路とを設けたもの
である。また、位相比較器に接続され位相比較器の出力
値を格納するメモリと、位相比較器から新たに出力され
る出力信号とメモリに格納された値とに基づきモータの
回転速度を制御する駆動回路とを設けたものである。ま
た、駆動回路の前段に、位相比較器の出力信号からメモ
リの値を減算する減算器を設け、駆動回路は減算器の減
算結果に応じてモータの回転速度を制御するようにした
ものである。

【０００９】

【作用】モータの回転検出信号と基準信号との間の位相
誤差信号の値を予めメモリに格納し、モータが回転して
位相比較器から位相誤差信号が出力されると、この出力
信号とメモリの値とに基づきその回転速度を制御する。
この結果、モータの各磁極の配置誤差等、モータ固有の
誤差に起因した回転速度の変動によって位相誤差信号が
生じてもメモリの値によりその誤差信号を相殺すること
ができ、従ってこのような場合はモータに対する無用な
加速或いは減速が行われないため、装置の消費電力を低
減できると共に、モータの回転を一定に制御できる。ま
た、モータの１回転内に生じる複数の各回転検出信号と
基準信号との間の各位相誤差信号の値を予め各個にメモ
リに格納し、モータが回転して位相比較器から各位相誤
差信号が出力されると、この各出力信号と各出力信号に
対応するメモリの各値とに基づきその回転速度を制御す
る。この結果、モータの回転速度を一定に制御する場合
に、各検出信号毎に回転制御が行えることから正確な制
御を行うことができる。また、位相比較器の出力信号の
値をメモリに格納し、位相比較器から新たに信号が出力
されると、この信号とメモリに格納された値とに基づい
てモータの回転速度を制御する。この結果、モータの経
年変化等により回転変動が生じた場合でも、メモリの値
を再設定することなく随時自動的にメモリ内容を更新す
ることにより的確な回転制御を行うことができる。ま
た、減算器は位相比較器の出力信号（位相誤差信号）か
らメモリの値を減算し、この減算結果を駆動回路に出力
する。この結果、駆動回路でモータの速度制御を簡単に
行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明に係るモータの回転制御装置の一実
施例を示すブロック図である。同図において、モータ
１、ホールセンサ２、エッジ検出回路３、位相比較器
４、及び駆動回路５は、図３に示す従来装置と同様構成
のものである。この他、本実施例装置には、メモリ６、
セレクタ７、選択回路８，減算器９及び重み付け回路１
０が設けられている。また、図２は本実施例装置の各部
の動作波形を示す図である。図１及び図２を参照して本
実施例装置の動作を詳細に説明する。

【００１１】モータ１は、上述したように、４つの磁極
（Ｓ，Ｎ，Ｓ，Ｎ）を有するロータが回転するように構
成されている。モータ１に設けられたホールセンサ２
は、ロータが回転することによりその磁極がＳ極からＮ
極、或いはＮ極からＳ極に切り替わると、この切り替わ
りに連動してその出力信号ａのレベルを図２（ａ）に示
すように変化させる。即ち、モータ１が１回転した場
合、ホールセンサ２から出力される信号ａは、各４つの
磁極に対応して、４回その出力レベルが変化し、例え
ば、Ｎ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極に対応して、「Ｈ」レベ
ル，「Ｌ」レベル，「Ｈ」レベル，「Ｌ」レベルとなる
ように変化する。

【００１２】ホールセンサ２の出力信号ａを入力するエ
ッジ検出回路３は、図２（ｂ）に示すように、この出力
信号ａの立ち上がり時点及び立ち下がり時点でそれぞれ
パルス信号ｂを出力する。そして、モータ１の１回転当
たり４回発生するこのパルス信号ｂを位相比較器４の一
方の入力端子に送出する。位相比較器４の他方の入力端
子には、図２（ｃ）に示す基準位相信号ｃが与えられて
おり、エッジ検出回路３から上述のパルス信号ｂが与え
られると、図２（ｄ）に示すような両信号の位相差を示
す位相誤差信号ｄを減算器９へ出力する。減算器９で
は、この位相誤差信号ｄからメモリ６に予め記憶されて
いる位相誤差信号の平均値を減算し、この減算結果を駆
動回路５に与えてモータ１の回転を制御させる。

【００１３】ところで、メモリ６には次のようにして位
相誤差信号の平均値が記憶される。即ち、モータ１を予
め一定期間回転させて、ホールセンサ２，エッジ検出回
路３及び位相比較器４を介する、モータ１の上記４つの
磁極に対応した各位相誤差信号毎の平均値を求め、求め
た４個の平均値データをメモリ６の対応する４つの領域
に各個に記憶する。なお、上述の一定期間は、最低限モ
ータの１回転に要する期間であればよいが、ある程度長
い期間（モータ１の複数回転に要する時間）とした方が
信頼性が高くなることは勿論である。

【００１４】ここで、メモリ６の各領域に記憶された各
平均値データを減算器９に与える場合は、モータ１の１
回転中に４回そのレベルが変動するホールセンサ２の上
記出力信号ａ及び基準位相信号ｃを選択回路８に出力す
る。選択回路８は、出力信号ａのレベルの切り替わり時
点、または基準位相信号ｃの立ち上がりの何れか一方
で、セレクタ７を切り替える。すると、メモリ６内の４
つの領域の平均値データが各個に取り出されて、図２
（ｅ）に示す差信号ｆとして重み付け回路１０を介し減
算器９側に出力される。

【００１５】即ち、予めモータ１を回転させた時に、ホ
ールセンサ２の出力信号ａの各レベルの切り替わり時点
または基準位相信号ｃの立上がりで、図２（ｄ）のよう
なモータ１の各磁極に対応する各位相誤差信号ｄ１〜ｄ
４が発生したものとすれば、これらの各信号毎にそのレ
ベルの平均値を求め、メモリ６の第１〜第４の各領域に
デジタル値として記憶する。この場合、位相誤差信号ｄ
１，ｄ３は微小信号であるため、第１及び第３の領域に
はその値はゼロとして記憶され、第２，第４の領域には
図２（ｅ）の信号ｆ２，ｆ４に対応する値（位相差パル
ス幅を含む値）とが記憶される。即ち、エッジ検出回路
３から出力されるパルス信号ｂに対して基準位相信号ｃ
が遅れる場合（位相誤差信号ｄ２の場合）は、両信号の
位相差と「−」の符号とからなるデジタル値がメモリ６
の第２の領域に記憶され、パルス信号ｂに対して基準位
相信号ｃが進む場合（位相誤差信号ｄ４の場合）は、両
信号の位相差と「＋」の符号とからなるデジタル値が第
４の領域に記憶される。

【００１６】そして、装置が実際に稼働しモータ１が回
転して図２（ｄ）に示すような位相比較器４からの各磁
極に対応する各位相誤差信号ｄ１〜ｄ４が順次出力され
たとすると、選択回路８の上述した制御により、各信号
ｄ１〜ｄ４に対応してメモリ６の第１〜第４の各領域か
ら、それぞれゼロ，信号ｆ２，ゼロ，信号ｆ４に対応す
る差信号の値が順次取り出され図２（ｅ）に示すアナロ
グ信号に変換されて減算器９へ出力される。減算器９で
は、この差信号と位相比較器４から実際に出力される位
相誤差信号との差をとって駆動回路５に与える。駆動回
路５では、この減算器９により減算された差信号をもと
にして、この差信号がゼロになるようにモータ１の回転
速度を制御する。

【００１７】ここで、実際にモータ１の回転速度が安定
しているにもかかわらず、モータ１のロータの各磁極の
分割位置の誤差に起因して、あたかもモータ１の回転速
度が変動しているかのような位相誤差信号ｄが、図２
（ｄ）のように出力された場合は、この位相誤差信号ｄ
はメモリ６に予め記憶されている図２（ｅ）の差信号ｆ
と同一である。従って、減算器９でこの位相誤差信号ｄ
から図２（ｅ）の差信号ｆを差し引くと、ゼロになりこ
のゼロの差分信号が駆動回路５に与えられる（ただし、
例えば図２（ｄ）のｄ１，ｄ３等のような微小信号は与
える）ため、駆動回路５では図２（ｆ）に示すような一
定の駆動信号ｇを出力し続ければ良く、モータ１に対し
て無駄な加速や減速を行う必要が無いことから、無用な
電力の消費が回避されると共に、モータ１の回転速度は
図２（ｇ）に示すように一定の速度に保持される。

【００１８】なお、本実施例では、メモリ６に予め差信
号ｆを記憶し、モータ１の回転時に位相比較器４から位
相誤差信号ｄが出力されると、この位相誤差信号ｄから
差信号ｆを減算しているが、位相比較器４から前回（例
えば１回転前）に出力された位相誤差信号ｄをメモリ６
に記憶するようにして、位相比較器４の今回出力された
位相誤差信号から、メモリ６の前回の位相誤差信号を減
算するように構成することもできる。即ち、図１のメモ
リ６の入力側にセレクタ（図示しないが、セレクタ１１
とする）を付加し、セレクタ１１の入力として位相比較
器４の出力を接続する。そしてセレクタ１１を選択回路
８の制御で切替できるように構成する。

【００１９】ここで、選択回路８は、出力信号ａの各レ
ベルの切り替わり時点または基準位相信号ｃの何れかに
より、まずセレクタ７を上述のように切替制御してメモ
リ６から１回転前の差信号ｆの値を取り出し減算器９へ
送出する。同時に選択回路８はセレクタ１１を切替制御
してメモリ６の該当領域に位相比較器４の今回の出力
（位相誤差信号）を記憶させる。即ち、選択回路８のセ
レクタ１１に対するこのような切替制御が行われると、
位相比較器４から今回出力された位相誤差信号が例えば
図２（ｄ）のような場合は、位相誤差信号ｄ１，ｄ３は
微小信号であるため、メモリ６の第１及び第３の領域に
はその値はゼロとして記憶され、位相誤差信号ｄ２，ｄ
４に関しては図２（ｅ）の差信号ｆ２，ｆ４に対応する
値として第２，第４の領域にそれぞれ記憶される。

【００２０】こうしてメモリ６の各領域に記憶された位
相誤差信号の値は、モータ１の次の回転時に読み出さ
れ、その回転により発生する位相誤差信号から減算され
駆動回路５へ与えられる。以上のように構成することに
より、モータ１の経年変化等により回転変動が生じて
も、メモリ６の値を再設定することなく随時自動的にこ
の経年変化等に合わせてメモリ内容が更新されることに
より的確な回転制御を行うことができる。

【００２１】次に、モータ１のロータの各磁極の分割位
置の誤差に起因して図（ｄ）に示すような位相誤差信号
ｄが出力されている時に、実際にモータ１の回転速度が
変動した場合は、位相誤差信号ｄは図２（ｄ）に示す波
形がさらに変化する。従ってこの場合は、メモリ６に記
憶されている図２（ｅ）の差信号ｆとの差分だけが駆動
回路５に伝達され、駆動回路５ではこの差分に応じた加
速或いは減速制御をモータ１に対して行う。

【００２２】また、モータ１のロータの各磁極の分割位
置が正常である時にモータ１の回転速度が変動してその
位相誤差信号ｄが例えば図２（ｄ）に示すような信号と
して出力された場合は、メモリ６の各領域に予め記憶さ
れている差信号ｆの値はゼロであり図２（ｅ）のような
波形の信号にはならない。従って、減算器１２でこれら
の両信号の差分をとり駆動回路５へ出力すると、図２
（ｄ）の位相誤差信号がそのまま駆動回路５に与えられ
ることになる。従って、この場合は、駆動回路５は図２
（ｄ）の位相誤差信号に応じた加速或いは減速制御をモ
ータ１に対して行う。

【００２３】なお、本実施例では、メモリ６に記憶され
た差信号ｆの値をそのまま減算器９に与えるようにして
いるが、実際には、その値が大きい場合は重み付け回路
１０により、その値を分割して複数回のタイミングで与
えるようにしている。即ち、図２（ｅ）の例えば差信号
ｆ２を減算器９に与える場合は、１回目（１回転目）の
タイミングでは例えばｆ２／２を与え、２回目（２回転
目）には差信号ｆのｆ２／４を与え、最後の３回目（３
回転目）に差信号のｆ２／４を与えるようにする。この
結果、モータ１の回転制御上、急激な加速或いは減速が
行われなくなって回転数の変化量が小さくなり、制御を
円滑に行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータの回転検出信号と基準信号との間の位相誤差信号の
値を予めメモリに格納し、モータが回転して位相比較器
から位相誤差信号が出力されると、この出力信号とメモ
リの値とに基づきその回転速度を制御するようにしたの
で、モータの各磁極の配置誤差等、モータ固有の誤差に
起因した回転速度の変動によって位相誤差信号が生じて
もメモリの値によりその誤差信号を相殺することがで
き、従ってこのような場合はモータに対する無用な加速
或いは減速が行われないため、装置の消費電力を低減で
きると共に、モータの回転を一定に制御できる。また、
モータの１回転内に生じる複数の各回転検出信号と基準
信号との間の各位相誤差信号の値を予め各個にメモリに
格納し、モータが回転して位相比較器から各位相誤差信
号が出力されると、この各出力信号と各出力信号に対応
するメモリの各値とに基づきその回転速度を制御するよ
うにしたので、モータの回転速度を一定に制御する場合
に、各検出信号毎に回転制御が行えることから正確な制
御を行うことができる。また、位相比較器の出力信号の
値をメモリに格納し、位相比較器から新たに信号が出力
されると、この信号とメモリに格納された値とに基づき
モータの回転速度を制御するようにしたので、モータの
経年変化等により回転変動が生じた場合でも、メモリの
値を再設定することなく随時自動的に経年変化等に合わ
せてメモリ内容を更新することにより的確な回転制御を
行うことができる。また、減算器は位相比較器の出力信
号（位相誤差信号）からメモリの値を減算し、この減算
結果を駆動回路に出力するようにしたので、駆動回路側
でのモータの速度制御が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】 上記実施例装置の各部の動作を示す信号波形
図である。

【図３】 従来装置の構成を示すブロック図である。

【図４】 従来装置の各部の動作を示す信号波形図であ
る。

【符号の説明】

１…モータ、２…ホールセンサ、３…エッジ検出回路、
４…位相比較器、５…駆動回路、６…メモリ、７…セレ
クタ、８…選択回路、９…減算器、１０…重み付け回
路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転速度を一定に制御するモー
   タの回転制御装置において、 モータが１回転する毎に複数個の検出信号を所定の周期
   で出力する回転検出器と、前記検出信号と基準信号との
   位相を比較し位相誤差信号を出力する位相比較器と、予
   め前記位相誤差信号に応じた値が格納されるメモリと、
   前記位相比較器の出力信号と前記メモリに格納された値
   とに基づき前記モータの回転速度を制御する駆動回路と
   を備えたことを特徴とするモータの回転制御装置。
2. 【請求項２】 モータの回転速度を一定に制御するモー
   タの回転制御装置において、 モータが１回転する毎に複数個の検出信号を所定の周期
   で出力する回転検出器と、前記複数個の検出信号と基準
   信号との位相を各個に比較し複数個の位相誤差信号を出
   力する位相比較器と、前記複数個の検出信号毎に位相誤
   差信号の値が予め各個に格納されるメモリと、前記位相
   比較器の出力信号とこの出力信号に対応する前記メモリ
   の値とに基づいて前記モータの回転速度を制御する駆動
   回路とを備えたことを特徴とするモータの回転制御装
   置。
3. 【請求項３】 モータの回転速度を一定に制御するモー
   タの回転制御装置において、 モータが１回転する毎に複数個の検出信号を所定の周期
   で出力する回転検出器と、前記検出信号と基準信号との
   位相を比較し位相誤差信号を出力する位相比較器と、前
   記位相比較器と接続されこの位相比較器の出力信号の値
   を格納するメモリと、前記位相比較器から新たに出力さ
   れる出力信号と前記メモリに格納された値とに基づき前
   記モータの回転速度を制御する駆動回路とを備えたこと
   を特徴とするモータの回転制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項３
   記載のモータの回転制御装置において、 前記駆動回路の前段に、前記位相比較器の出力信号から
   前記メモリの値を減算する減算器を設け、前記駆動回路
   は前記減算器の減算結果に応じてモータの回転速度を制
   御することを特徴とするモータの回転制御装置。