馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制方法，其抑制在周期性地調(diào)制步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)頻率時(shí)所產(chǎn)生的異響、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置(100)具備：橋控制電路(110)，其控制在步進(jìn)馬達(dá)(120)流動(dòng)的交流電流；頻率調(diào)制表(106)，其用于在以規(guī)定速度驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)(120)時(shí)，對(duì)步進(jìn)馬達(dá)(120)的速度進(jìn)行頻率調(diào)制；以及電流增益表(105)，其用于以因頻率調(diào)制而帶來(lái)的步進(jìn)馬達(dá)(120)的速度越接近該步進(jìn)馬達(dá)(120)的共振頻率，越減小在步進(jìn)馬達(dá)(120)流動(dòng)的交流電流的有效值的方式進(jìn)行控制。
【專利說(shuō)明】
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I的段落0030中記載了“通過(guò)周期性地調(diào)制恒速旋轉(zhuǎn)期間的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)頻率，能夠大幅度地降低由脈沖馬達(dá)產(chǎn)生的噪音。”。
[0003]在專利文獻(xiàn)I的段落0006中記載了“其特征在于，在以正常速度(fo)驅(qū)動(dòng)脈沖馬達(dá)時(shí)，在該正常驅(qū)動(dòng)速度(fo)重疊以周期(Ι/fs)變動(dòng)的調(diào)制寬度(Af)的信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)?！?。另夕卜，在專利文獻(xiàn)I的段落0022?0027中記載了噪音降低效果適當(dāng)?shù)闹芷?Ι/fs)與調(diào)制寬度(Af)的設(shè)定范圍。
[0004]專利文獻(xiàn)I:日本特開平6-245590號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]步進(jìn)馬達(dá)在規(guī)定的驅(qū)動(dòng)速度下具有共振頻率，在以接近該共振頻率的速度驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的情況下，存在由于頻率調(diào)制而產(chǎn)生大的振動(dòng)脈動(dòng)，并且產(chǎn)生異響(蜂鳴音)的課題。并且存在由于頻率調(diào)制而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的課題。
[0006]因此，本發(fā)明的課題在于，提供能夠抑制在周期性地調(diào)制步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)頻率時(shí)所產(chǎn)生的異響、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制方法。
[0007]為了解決上述的課題，第I發(fā)明的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置具備:控制電路，其控制在馬達(dá)流動(dòng)的交流電流;頻率調(diào)制單元，其在以規(guī)定速度驅(qū)動(dòng)上述馬達(dá)時(shí)，對(duì)上述馬達(dá)的速度進(jìn)行頻率調(diào)制；以及電流有效值控制單元，其以上述馬達(dá)的速度因上述頻率調(diào)制單元而越接近該馬達(dá)的共振頻率，越減小在該馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值的方式進(jìn)行控制。
[0008]第2發(fā)明的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置具備:控制電路，其控制在馬達(dá)流動(dòng)的交流電流;頻率調(diào)制單元，其在以規(guī)定速度驅(qū)動(dòng)上述馬達(dá)時(shí)，對(duì)上述馬達(dá)的速度進(jìn)行頻率調(diào)制；以及電流有效值控制單元，其以與由上述頻率調(diào)制單元所調(diào)制的上述馬達(dá)的速度變化相同的相位對(duì)在該馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值進(jìn)行頻率調(diào)制控制。
[0009]對(duì)于其他單元，在用于實(shí)施發(fā)明的實(shí)施方式中進(jìn)行說(shuō)明。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制在周期性地調(diào)制步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)頻率時(shí)所產(chǎn)生的異響、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是表示本實(shí)施方式中的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置的概要的構(gòu)成圖。
[0012]圖2是本實(shí)施方式中的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置的詳細(xì)框圖。
[0013]圖3是對(duì)在高于共振頻率的速度區(qū)域施加了頻率調(diào)制時(shí)的異響的抑制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0014]圖4是對(duì)在低于共振頻率的速度區(qū)域施加了頻率調(diào)制時(shí)的異響的抑制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0015]圖5是對(duì)扭矩變動(dòng)的抑制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0016]圖6是表示頻率調(diào)制與基準(zhǔn)電流值的關(guān)系的波形圖。
[0017]圖7是表示一個(gè)周期被分割為32個(gè)的基準(zhǔn)電流值的例子的圖。
[0018]圖8是表示本實(shí)施方式中的基準(zhǔn)電流值的控制處理與設(shè)定處理的流程圖。
[0019]圖9是對(duì)比較例中的振動(dòng)與異響的產(chǎn)生原因進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0020]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0021]20…H橋電路；100…馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置；101…CPU; 102…計(jì)時(shí)器；103."R0M; 10令..參照電流表;105…電流增益表(電流有效值控制單元)；106…頻率調(diào)制表(頻率調(diào)制單元)；107...乘法器；108…橋控制部；110…橋控制電路(控制電路)；111…P麗信號(hào)產(chǎn)生器；1仏..D/A轉(zhuǎn)換器；113…電流檢測(cè)部；114…比較器；120…步進(jìn)馬達(dá)(馬達(dá))；126...轉(zhuǎn)子；122…定子；124…定子繞組；130…上位裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，參照各圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0023]圖1是表示馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100的概要的構(gòu)成圖。
[0024]在圖1中，步進(jìn)馬達(dá)120為雙極型二相步進(jìn)馬達(dá)，具有:轉(zhuǎn)子126，其具有永久磁鐵并被設(shè)置為能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；和定子122XP、122XN、122YP、122YN，它們?cè)O(shè)置于上述轉(zhuǎn)子126的周圍的圓周方向4等分位置。上述定子122XP、122XN構(gòu)成X相。定子122YP、122YN構(gòu)成Y相。以下，在不特別區(qū)分各定子時(shí)，將它們簡(jiǎn)單地記載為定子122。
[0025]上述定子分別卷繞有繞組。卷繞于定子122YP、122YN的繞組以串聯(lián)的方式被連接，將兩繞組統(tǒng)稱為“定子繞組124Y”。同樣地，卷繞于定子122XP、122XN的繞組以串聯(lián)的方式被連接，將兩繞組統(tǒng)稱為“定子繞組124X”。
[0026]上位裝置130輸出指示步進(jìn)馬達(dá)120的旋轉(zhuǎn)速度的速度指令信號(hào)。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100按照該速度指令信號(hào)對(duì)步進(jìn)馬達(dá)120進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100設(shè)置有H橋電路20X、20Y，分別對(duì)定子繞組124X、124Y施加X(jué)相電壓VMX、Y相電壓VMY。
[0027]圖2是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100的詳細(xì)框圖。此外，雖然在圖1中示出了兩個(gè)系統(tǒng)的定子繞組124X、124Y與兩個(gè)系統(tǒng)的H橋電路20X、20Y，但是在圖2中示出了它們之中的一方的定子繞組124與一方的H橋電路20。
[0028]設(shè)置于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100的內(nèi)部的CPU(中央處理器:Central ProcessingUnitHOl，基于存儲(chǔ)于ROM(只讀存儲(chǔ)器:Read Only Memory) 103的各種表格、控制程序來(lái)控制各部分。計(jì)時(shí)器102在CPUlOl的控制下測(cè)定從重置的時(shí)刻起的經(jīng)過(guò)時(shí)間。橋控制部108基于來(lái)自CPUl OI的指令，控制橋控制電路110 (控制電路)的各部分，從而控制在步進(jìn)馬達(dá)120流動(dòng)的交流電流。乘法器107由CPUl OI控制，在參數(shù)上乘以增益，并輸出其運(yùn)算結(jié)果。
[0029]在本實(shí)施方式的R0M103儲(chǔ)存有參照電流表104、電流增益表105以及頻率調(diào)制表106。
[0030]在參照電流表104儲(chǔ)存有微步下的參照電流值的序列。此處，微步是指對(duì)步進(jìn)馬達(dá)120的90度的基本步距角更細(xì)分地控制的情況的控制單位。通過(guò)對(duì)步進(jìn)馬達(dá)120進(jìn)行微步驅(qū)動(dòng)，與全步驅(qū)動(dòng)的情況相比，能夠有效地降低低速度區(qū)域的振動(dòng)、噪音。此處，構(gòu)成為儲(chǔ)存有參照電流表104的各參照電流值，并整體形成為正弦波狀。
[0031]在電流增益表105儲(chǔ)存有乘以參照電流而計(jì)算基準(zhǔn)電流值Iref時(shí)的電流增益值的序列。該電流增益是使在馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值變化的數(shù)值，電流增益值的序列為與后述的頻率調(diào)制同步地正弦波狀地變動(dòng)的值。能夠利用該電流增益表105(電流有效值控制單元)控制在馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值。
[0032]在頻率調(diào)制表106儲(chǔ)存有微步期間的序列。此處，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100對(duì)馬達(dá)速度施加頻率調(diào)制，因此該微步期間的序列為正弦波狀地變動(dòng)的值。在以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)120時(shí)，能夠利用該頻率調(diào)制表106(頻率調(diào)制單元)對(duì)該旋轉(zhuǎn)速度施加頻率調(diào)制。由此，能夠大幅度地降低步進(jìn)馬達(dá)120的噪音。
[0033]以下，對(duì)比較例與本實(shí)施方式的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100的頻率調(diào)制進(jìn)行說(shuō)明。在比較例中，施加基于頻率調(diào)制表106的頻率調(diào)制，并且將微步的參照電流作為基準(zhǔn)電流值Iref輸出。在后述的圖9中示出了此時(shí)的波形例。
[0034]與此相對(duì)，本實(shí)施方式的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100同樣地施加基于頻率調(diào)制表106的頻率調(diào)制，并且在微步的參照電流上乘以與頻率調(diào)制同步的電流增益，并將其作為基準(zhǔn)電流值Iref輸出。
[0035]此處，橋控制電路110構(gòu)成為一體的集成電路。在其內(nèi)部，PWM(脈沖寬度調(diào)制:Pulse Width Modulat1n)信號(hào)產(chǎn)生器111基于橋控制部108所進(jìn)行的控制生成PffM信號(hào)并將其供給至H橋電路20。在H橋電路20橋接有FET(場(chǎng)效應(yīng)管:Field-Effect Transistor)，被供給至H橋電路20的PffM信號(hào)是作為柵級(jí)電壓被施加于上述FET的開/關(guān)信號(hào)。
[0036]基于該P(yáng)ffM信號(hào)，H橋電路20生成馬達(dá)電壓，并將其施加于步進(jìn)馬達(dá)120的定子繞組124。該馬達(dá)電壓實(shí)際上是圖1所示的X相電壓VMX以及Y相電壓VMY。
[0037]電流檢測(cè)部113通過(guò)按照電流方向測(cè)定在H橋電路20流動(dòng)的電流值，而輸出在定子繞組124流動(dòng)的電流的電流測(cè)定值Icoil。D/A轉(zhuǎn)換器112從橋控制部108接收基準(zhǔn)電流值Iref的數(shù)字值，并將其轉(zhuǎn)換為模擬值。比較器114對(duì)模擬值的電流測(cè)定值Icoil與基準(zhǔn)電流值Iref進(jìn)行比較，若前者為后者以上，則輸出“I”信號(hào)，并且在除此以外的情況下輸出“O”信號(hào)。該比較信號(hào)被輸入至橋控制部108。橋控制部108能夠基于該比較信號(hào)進(jìn)行控制以使電流測(cè)定值Icoi I接近基準(zhǔn)電流值Iref。
[0038]圖9(a)、圖9(b)是對(duì)比較例的振動(dòng)與異響的產(chǎn)生原因進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0039]圖9(a)是對(duì)比較例的頻率調(diào)制進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖9(a)的縱軸表示步進(jìn)馬達(dá)120的振動(dòng)，橫軸表示步進(jìn)馬達(dá)120的速度。在該步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率fr下，共振引起的振動(dòng)處于峰值。
[0040]并且在圖9(a)的圖表重疊有步進(jìn)馬達(dá)120的速度的頻率調(diào)制圖表。該圖表的下方向表示時(shí)間經(jīng)過(guò)，橫向表示速度。
[0041]在圖9(a)的比較例中，以比步進(jìn)馬達(dá)120(參照?qǐng)D2)的共振頻率fr快的速度使該步進(jìn)馬達(dá)120旋轉(zhuǎn)，并且施加頻率調(diào)制。此時(shí)，若步進(jìn)馬達(dá)120的旋轉(zhuǎn)速度變大，則共振引起的振動(dòng)變小，若旋轉(zhuǎn)速度變小，則共振引起的振動(dòng)變大。由于頻率調(diào)制的頻率為可聽區(qū)域，所以該振動(dòng)的變化作為異響(蜂鳴音)被聽到。
[0042]圖9(b)是對(duì)比較例的頻率調(diào)制進(jìn)行說(shuō)明的波形圖。圖9(b)的縱軸表示步進(jìn)馬達(dá)120的振動(dòng)，橫軸表示時(shí)間。
[0043]在該圖中示出了若步進(jìn)馬達(dá)120的速度變大，則共振引起的振動(dòng)變小，若步進(jìn)馬達(dá)120的速度變小，則共振引起的振動(dòng)變大。
[0044]以下，適當(dāng)?shù)貐⒄請(qǐng)D3?圖8對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100，與由頻率調(diào)制所帶來(lái)的步進(jìn)馬達(dá)120的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)地，對(duì)在該步進(jìn)馬達(dá)120流動(dòng)的電流進(jìn)行控制。由此，能夠抑制異響或者/以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0045]圖3(a)?圖3 (e)是對(duì)在大于共振頻率fr的區(qū)域施加了頻率調(diào)制時(shí)的異響的抑制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0046]圖3(a)是對(duì)頻率調(diào)制進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖3(a)的縱軸表示步進(jìn)馬達(dá)120的振動(dòng)，橫軸表示步進(jìn)馬達(dá)120的速度。在該步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率fr下，共振引起的振動(dòng)處于峰值。并且在圖3(a)的圖表重疊有步進(jìn)馬達(dá)120的速度的頻率調(diào)制圖表。該圖表的下方向表示時(shí)間經(jīng)過(guò)，橫向表示速度。
[0047]圖3(b)是伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的速度相對(duì)于時(shí)間變化的圖表。步進(jìn)馬達(dá)120的速度以規(guī)定速度為中心而正弦波狀地變化。此外，圖3(b)?圖3(e)的圖表的原點(diǎn)縱軸均表示頻率調(diào)制的中心值。
[0048]圖3(c)是馬達(dá)電流一定的情況下的伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的振動(dòng)整體相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表。該步進(jìn)馬達(dá)120的振動(dòng)因共振而以規(guī)定值為中心呈正弦波狀且相位與速度相反地變化。
[0049]圖3(d)是基于本實(shí)施方式的控制的馬達(dá)電流的有效值相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表。在本實(shí)施方式中，使步進(jìn)馬達(dá)120的馬達(dá)電流的有效值呈正弦波狀且相位與速度相同地變化。此處，馬達(dá)電流的有效值由基準(zhǔn)電流值I ref控制。通過(guò)使用于計(jì)算基準(zhǔn)電流值I ref的電流增益以規(guī)定值(例如1.0)為中心呈正弦波狀且相位與頻率調(diào)制相同地變化，能夠?qū)ⅠR達(dá)電流的有效值控制為正弦波狀且相位與速度相同。
[0050]扭矩與馬達(dá)電流的有效值成比例地變動(dòng)，該扭矩所引起的振動(dòng)變動(dòng)。因此，通過(guò)將馬達(dá)電流的有效值控制為正弦波狀且相位與速度相同，能夠使扭矩所引起的振動(dòng)正弦波狀且相位與速度相同地變化，從而能夠抵消伴隨著頻率調(diào)制所帶來(lái)的共振振動(dòng)的變化。
[0051]換句話說(shuō)，以由頻率調(diào)制所帶來(lái)的步進(jìn)馬達(dá)120的速度越接近該步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率，越減小電流增益表105的電流增益，越減小在該步進(jìn)馬達(dá)120流動(dòng)的交流電流的有效值的方式進(jìn)行控制。
[0052]此時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)120的規(guī)定速度大于該步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率，所以電流增益表105以步進(jìn)馬達(dá)120的速度越大，越增大電流增益的方式構(gòu)成，換句話說(shuō)，電流增益表105構(gòu)成為包括相位與頻率調(diào)制相同地變化的電流增益的表。
[0053 ]圖3 (e)是基于本實(shí)施方式的控制的振動(dòng)整體的變化的抑制結(jié)果的圖表。虛線表示圖3(c)中的馬達(dá)電流一定的情況下的振動(dòng)的變化，實(shí)線表示通過(guò)本實(shí)施方式的控制抑制了振動(dòng)整體的變化的情況。根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)扭矩所引起的振動(dòng)的變化來(lái)抵消伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的共振振動(dòng)相對(duì)于時(shí)間的變化，因此能夠抑制異響。
[0054]圖4(a)?圖4 (e)是對(duì)在小于共振頻率fr的區(qū)域施加了頻率調(diào)制時(shí)的異響的抑制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0055]圖4(a)是對(duì)頻率調(diào)制進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖4(a)的縱軸表示步進(jìn)馬達(dá)120的振動(dòng)，橫軸表示步進(jìn)馬達(dá)120的速度。在該步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率fr下，共振所引起的振動(dòng)處于峰值。并且在圖4(a)的圖表重疊有步進(jìn)馬達(dá)120的速度的頻率調(diào)制圖表。該圖表的下方向表示時(shí)間經(jīng)過(guò)，橫向表示速度。
[0056]圖4(b)是伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的速度相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表。步進(jìn)馬達(dá)120的速度以規(guī)定速度為中心而正弦波狀地變化。此外，圖4(b)?圖4(e)的圖表的原點(diǎn)縱軸均表示頻率調(diào)制的中心值。
[0057]圖4(c)是馬達(dá)電流一定的情況下的伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的振動(dòng)相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表。該步進(jìn)馬達(dá)120的振動(dòng)因共振而以規(guī)定值為中心呈正弦波狀且相位與速度相同地變化。
[0058]圖4(d)是基于本實(shí)施方式的控制的馬達(dá)電流的有效值相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表。在本實(shí)施方式中，使步進(jìn)馬達(dá)120的馬達(dá)電流的有效值呈正弦波狀且相位與速度相反地變化。此處，馬達(dá)電流的有效值由基準(zhǔn)電流值I ref控制。通過(guò)使用于計(jì)算基準(zhǔn)電流值I ref的電流增益以規(guī)定值(例如1.0)為中心呈正弦波狀且相位與頻率調(diào)制相反地變化，能夠?qū)ⅠR達(dá)電流的有效值控制為正弦波狀且相位與速度相反。
[0059]扭矩與馬達(dá)電流的有效值成比例地變動(dòng)，該扭矩所引起的振動(dòng)變動(dòng)。因此，通過(guò)將馬達(dá)電流的有效值控制為正弦波狀且相位與速度相反，能夠使扭矩所引起的振動(dòng)呈正弦波狀且相位與速度相反地變化，從而能夠抵消伴隨著頻率調(diào)制而帶來(lái)的共振振動(dòng)的變化。
[0060]換句話說(shuō)，以由頻率調(diào)制所帶來(lái)的步進(jìn)馬達(dá)120的速度越接近該步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率，越減小電流增益表105的電流增益，越減小在該步進(jìn)馬達(dá)120流動(dòng)的交流電流的有效值的方式進(jìn)行控制。
[0061]此時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)120的規(guī)定速度小于該步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率，所以電流增益表105以步進(jìn)馬達(dá)120的速度越大，越減小電流增益的方式構(gòu)成，換句話說(shuō)電流增益表105構(gòu)成為包括相位與頻率調(diào)制相反地變化的電流增益的表。
[0062 ]圖4 (e)是基于本實(shí)施方式的控制的振動(dòng)整體的變化的抑制結(jié)果的圖表。虛線表示圖4(c)中的馬達(dá)電流一定的情況下的振動(dòng)的變化，實(shí)線表示通過(guò)本實(shí)施方式的控制抑制了振動(dòng)整體的變化的情況。根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)扭矩所引起的振動(dòng)的變化來(lái)抵消伴隨著頻率調(diào)制而帶來(lái)的振動(dòng)相對(duì)于時(shí)間的變化，因此能夠抑制異響。
[0063]圖5(a)?圖5(d)是對(duì)伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的扭矩變動(dòng)的抑制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0064]圖5(a)是伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的速度相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表。步進(jìn)馬達(dá)120的速度以規(guī)定速度為中心而正弦波狀地變化。此外，圖5(a)?圖5(d)的圖表的原點(diǎn)縱軸均表示頻率調(diào)制的中心值。
[0065]圖5(b)是馬達(dá)電流一定的情況下的伴隨著頻率調(diào)制而產(chǎn)生的扭矩相對(duì)于時(shí)間的變化。步進(jìn)馬達(dá)120的速度越大，其扭矩越減小，步進(jìn)馬達(dá)120的速度越減小，其扭矩越增大。換句話說(shuō)，步進(jìn)馬達(dá)120的扭矩以規(guī)定值為中心呈正弦波狀且相位與速度相反地變化。
[0066]圖5(c)是基于本實(shí)施方式的控制的馬達(dá)電流的有效值相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表。在本實(shí)施方式中，使步進(jìn)馬達(dá)120的馬達(dá)電流的有效值呈正弦波狀且相位與速度相同地變化。通過(guò)使用于計(jì)算基準(zhǔn)電流值Iref的電流增益以規(guī)定值(例如1.0)為中心呈正弦波狀且相位與頻率調(diào)制相同地變化，能夠?qū)ⅠR達(dá)電流的有效值控制為正弦波狀且相位與速度相同。
[0067]扭矩與馬達(dá)電流的有效值成比例地變動(dòng)。因此，通過(guò)將馬達(dá)電流的有效值控制為正弦波狀且相位與速度相同，能夠使扭矩呈正弦波狀且相位與速度相反地變化，從而能夠抵消伴隨著頻率調(diào)制所帶來(lái)的扭矩變化。
[0068]換句話說(shuō)，電流增益表105構(gòu)成為包括相位與由頻率調(diào)制所帶來(lái)的步進(jìn)馬達(dá)120的速度變化相同地變化的電流增益的表，由此，能夠?qū)ⅠR達(dá)電流的有效值控制為正弦波狀且相位與速度相同。
[0069]圖5(d)是基于本實(shí)施方式的控制的扭矩變動(dòng)的抑制結(jié)果的圖表。虛線表示圖5(b)中的馬達(dá)電流一定的情況下的扭矩的變化，實(shí)線表示通過(guò)本實(shí)施方式的控制抑制了扭矩整體的變化的情況。根據(jù)本實(shí)施方式，由于通過(guò)馬達(dá)電流的有效值所引起的扭矩變動(dòng)來(lái)抵消伴隨著頻率調(diào)制所帶來(lái)的扭矩變動(dòng)，所以能夠抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0070]圖6(a)、圖6(b)是表示頻率調(diào)制與基準(zhǔn)電流值Iref的關(guān)系的波形圖。此時(shí)，步進(jìn)馬達(dá)120的速度大于共振頻率fr。
[0071]圖6(a)的縱軸表示速度，橫軸表示共用的時(shí)間。這樣，步進(jìn)馬達(dá)120的速度以規(guī)定值為中心調(diào)制為正弦波狀。
[0072]圖6(b)的縱軸表示基準(zhǔn)電流值Iref，橫軸表示共用的時(shí)間。這樣，步進(jìn)馬達(dá)120的基準(zhǔn)電流值Iref的包絡(luò)線呈正弦波狀且相位與速度相同地變化。此處，基準(zhǔn)電流值Iref的包絡(luò)線表示馬達(dá)電流的有效值。
[0073 ]在基準(zhǔn)電流值Ir ef的包絡(luò)線的振幅小時(shí)，基準(zhǔn)電流值Ir ef的頻率變小，在基準(zhǔn)電流值Iref的包絡(luò)線的振幅大時(shí)，基準(zhǔn)電流值Iref的頻率變大。通過(guò)如這樣控制，能夠抑制振動(dòng)的變化。
[0074]圖7是表示I周期被分割為32個(gè)的各微步中的基準(zhǔn)電流值Iref的例子的圖。圖7的縱軸表示基準(zhǔn)電流值Iref，橫軸表示時(shí)間。I周期被分割為32微步。該基準(zhǔn)電流值Iref為正弦波狀。
[0075]每一個(gè)微步的周期Tm，為一個(gè)細(xì)箭頭所示的電流設(shè)定時(shí)機(jī)。每一個(gè)周期，為一個(gè)粗箭頭所示的頻率調(diào)制時(shí)機(jī)。
[0076]圖8(a)、圖8(b)是表示本實(shí)施方式中的基準(zhǔn)電流值Iref的控制處理與設(shè)定處理的流程圖。
[0077]圖8(a)表示主程序中的基準(zhǔn)電流值Iref的控制處理。
[0078]與該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100啟動(dòng)的同時(shí)該主程序開始進(jìn)行。
[0079]馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置100的CPUlOl在步驟SlO進(jìn)行各部分的初始設(shè)定，在步驟Sll允許計(jì)時(shí)器102的中斷。在計(jì)時(shí)器102設(shè)定有頻率調(diào)制表106的最初的微步周期。由此，圖8(b)所示的計(jì)時(shí)器中斷啟動(dòng)。
[0080]之后，CPUlOl利用橋控制部108反復(fù)進(jìn)行以基準(zhǔn)電流值Iref為目標(biāo)值的電流控制。該基準(zhǔn)電流值Iref通過(guò)計(jì)時(shí)器中斷來(lái)設(shè)定。
[0081 ]圖8(b)表示基于計(jì)時(shí)器中斷的基準(zhǔn)電流值Iref的設(shè)定處理。通過(guò)該計(jì)時(shí)器中斷，設(shè)定基準(zhǔn)電流值Iref，微步開始。
[0082]若計(jì)時(shí)器中斷啟動(dòng)，則CPUlOl在步驟S20判斷是否為頻率調(diào)制時(shí)機(jī)。本實(shí)施方式的頻率調(diào)制時(shí)機(jī)如圖7所示一個(gè)周期存在一次，并且32微步存在一次。若判斷為頻率調(diào)制時(shí)機(jī)(步驟S20—是)，則CPUl OI進(jìn)入頻率調(diào)制時(shí)機(jī)所涉及的步驟S21、S22的處理。
[0083]在頻率調(diào)制時(shí)機(jī)所涉及的步驟S21，CPU101根據(jù)頻率調(diào)制表106在計(jì)時(shí)器102設(shè)定接下來(lái)的微步的周期，根據(jù)電流增益表105，設(shè)定本次的微步的電流增益之后(步驟S22)，進(jìn)入電流設(shè)定時(shí)機(jī)所涉及的步驟S23、S24的處理。
[0084]若在步驟S20判斷為并非為頻率調(diào)制時(shí)機(jī)(步驟S20—否)，則CPUlOl進(jìn)入電流設(shè)定時(shí)機(jī)所涉及的步驟S23、S24的處理。
[0085]在電流設(shè)定時(shí)機(jī)所涉及的步驟S23，CPU101設(shè)定參照電流表104的本次的微步的參照電流值，在參照電流值上乘以電流增益值，計(jì)算基準(zhǔn)電流值Iref (步驟S24)，恢復(fù)至原處理。
[0086]在本實(shí)施方式中，在以快于馬達(dá)的共振頻率fr的速度使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的情況下，以隨著旋轉(zhuǎn)速度因頻率調(diào)制而變快，馬達(dá)電流變得大于參照電流值的方式進(jìn)行控制。并且以隨著旋轉(zhuǎn)速度變慢，馬達(dá)電流變得小于參照電流值的方式進(jìn)行控制。
[0087]另外，在以慢于馬達(dá)的共振頻率fr的速度使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的情況下，以隨著旋轉(zhuǎn)速度因頻率調(diào)制而變快，使馬達(dá)電流變得小于參照電流值的方式進(jìn)行控制。并且以隨著旋轉(zhuǎn)速度變慢，使馬達(dá)電流變得大于參照電流值的方式進(jìn)行控制。
[0088]S卩，以隨著旋轉(zhuǎn)速度因頻率調(diào)制而接近共振頻率fr，馬達(dá)電流與旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)地變得小于參照電流值的方式進(jìn)行控制，以隨著旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)離共振頻率fr，馬達(dá)電流與旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)地變得大于參照電流值的方式進(jìn)行控制。由此，能夠抑制振動(dòng)脈動(dòng)，降低異響(蜂鳴音)。由于能夠抑制馬達(dá)的振動(dòng)脈動(dòng)，所以能夠抑制安裝有馬達(dá)的促動(dòng)器的振動(dòng)以及噪
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[0089]另外，以隨著旋轉(zhuǎn)速度因頻率調(diào)制而變快，馬達(dá)電流的大小與旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)地變得大于參照電流值的方式進(jìn)行控制，以隨著旋轉(zhuǎn)速度變慢，馬達(dá)電流與旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)地變得小于參照電流值的方式進(jìn)行控制。
[0090]通過(guò)本控制能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。由于抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，所以能夠使安裝于馬達(dá)的負(fù)載穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0091](變形例)
[0092]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠變更實(shí)施，例如，存在如下的(a)?(e)的變更。
[0093](a)在上述實(shí)施方式中，雖然在與馬達(dá)的速度的頻率調(diào)制的設(shè)定相同的時(shí)機(jī)實(shí)施馬達(dá)的電流設(shè)定，但是也可以為其他時(shí)機(jī)。
[0094](b)在頻率調(diào)制時(shí)機(jī)執(zhí)行的步驟S21、S22的處理并不局限于每一個(gè)周期，也可以按照規(guī)定的周期執(zhí)行。例如，也可以按照每?jī)蓚€(gè)周期執(zhí)行步驟S21、S22的處理。另外電流設(shè)定時(shí)機(jī)并不局限于I周期32次。上述次數(shù)能夠任意設(shè)定。
[0095](c)在上述實(shí)施方式中，雖然利用頻率調(diào)制表106與電流增益表105進(jìn)行控制，但是也可以通過(guò)運(yùn)算導(dǎo)出頻率調(diào)制、電流增益的數(shù)值。
[0096](d)在上述實(shí)施方式中，根據(jù)速度是否大于步進(jìn)馬達(dá)120的共振頻率fr而進(jìn)行不同的動(dòng)作。但是并不局限于此，也可以判斷步進(jìn)馬達(dá)120的速度是否大于共振頻率fr，并切換為對(duì)應(yīng)的電流增益表105進(jìn)行控制。
[0097](e)在上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)馬達(dá)速度施加正弦波狀的頻率調(diào)制，并實(shí)施與其同步的正弦波狀的電流設(shè)定，但是只要馬達(dá)速度與馬達(dá)電流同步便可以為任意的振動(dòng)波形，而并不局限于正弦波狀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，具備: 控制電路，其控制在馬達(dá)流動(dòng)的交流電流； 頻率調(diào)制單元，其在以規(guī)定速度驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)時(shí)，對(duì)所述馬達(dá)的速度進(jìn)行頻率調(diào)制；以及 電流有效值控制單元，其以如下方式進(jìn)行控制:由所述頻率調(diào)制單元所調(diào)制的所述馬達(dá)的速度越接近該馬達(dá)的共振頻率，越減小在該馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述電流有效值控制單元以如下方式進(jìn)行控制:若驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)的規(guī)定速度大于該馬達(dá)的共振頻率，則所述馬達(dá)的速度越減小，越減小在該馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值以抑制該馬達(dá)的振動(dòng)的變化。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述頻率調(diào)制單元構(gòu)成為包括頻率的表格， 所述電流有效值控制單元構(gòu)成為包括相位與所述頻率調(diào)制單元相同地變化的電流增益的表格。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述電流有效值控制單元以如下方式進(jìn)行控制:若驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)的規(guī)定速度小于該馬達(dá)的共振頻率，則所述馬達(dá)的速度越減小，越增大在該馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值以抑制該馬達(dá)的振動(dòng)的變化。5.一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，具備: 控制電路，其控制在馬達(dá)流動(dòng)的交流電流； 頻率調(diào)制單元，其在以規(guī)定速度驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)時(shí)，對(duì)所述馬達(dá)的速度進(jìn)行頻率調(diào)制；以及 電流有效值控制單元，其以與由所述頻率調(diào)制單元所調(diào)制的所述馬達(dá)的速度變化相同的相位對(duì)在該馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值進(jìn)行頻率調(diào)制控制。6.—種驅(qū)動(dòng)控制方法，其為具備對(duì)在馬達(dá)流動(dòng)的交流電流進(jìn)行控制的控制電路的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于， 所述控制電路執(zhí)行如下步驟: 在以規(guī)定速度驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)時(shí)，對(duì)所述馬達(dá)的速度進(jìn)行頻率調(diào)制的步驟;和以由頻率調(diào)制而帶來(lái)的所述馬達(dá)的速度越接近該馬達(dá)的共振頻率，越減小在該馬達(dá)流動(dòng)的交流電流的有效值的方式進(jìn)行控制的步驟。
【文檔編號(hào)】H02P8/18GK105991074SQ201610140017
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】宮地茂樹, 松井隆之, 關(guān)徹也
【申請(qǐng)人】美蓓亞株式會(huì)社