電機驅動裝置的製作方法

2023-06-05 06:59:06 2

專利名稱：電機驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電機的驅動裝置，它通過根據無刷DC電機或步進電機等的轉子的位置，對激磁相進行切換而進行換流控制，從而對電機旋轉驅動，特別涉及利用位置檢測器對電機的驅動對象進行位置檢測從而對電機進行換流控制的電機驅動裝置。
背景技術：
作為象無刷DC電機或步進電機那樣在轉子中使用永久磁鐵，檢測電機的轉子位置的技術，一直以來，利用產生在定子繞組的開相(無通電相)中的反電動勢電壓。即檢測出從激磁線圈得到的反電動勢電壓，將檢測出的反電動勢電壓求出與中性點電壓相交叉的過零點，檢測出轉子的位置。此時的換流控制例如通過從所述過零點將相位移位30度的點上進行換流動作而實現的。
因此，當電機停止時無法得到來自激磁線圈的反電動勢電壓，不能進行無傳感器驅動，因此在從電機停止狀態到進行旋轉驅動的啟動時，進行強制換流從而強制驅動轉子，由此從激磁線圈得到所定值以上的反電動勢電壓之後，換到無傳感器驅動。
對於所述電機的無傳感器控制，已知的方法有通過在電機中設置霍耳元件來檢測轉子的位置，從而驅動電機。
但是，因為在基於反電動勢電壓進行無傳感器控制的情況下，無法進行所述的低速控制，在反覆進行停止、啟動的驅動控制時效果不佳。而且，通過使用霍耳元件的控制方法，雖然也可進行低速控制，但因轉子磁極的磁極分布幅度的不均勻、霍耳元件的設置位置不均勻等作為換流時序的誤差影響控制的精確度，反電動勢電壓在可檢測的速度範圍內的動作，基於反電動勢電壓的無傳感器控制因不含所述誤差而呈現穩定的狀態，希望有一種驅動方法，在低速下也能進行控制，且能更精確地控制電機。

發明內容
因此，本發明的目的在於解決上述問題，提供一種即使在低速下也能確實進行控制，且可對電機進行高精確度的驅動控制的電機驅動裝置。
本發明第一方面的電機驅動裝置，具有隨著電機的驅動對象的移動而輸出脈衝信號的位置檢測器；以及根據來自該位置檢測器的脈衝信號對所述電機進行換流控制的換流控制手段。
在本發明第一方面中，例如從設置在電機的驅動對象中的位置檢測器等隨著驅動對象的移動的而輸出脈衝信號，基於該脈衝信號進行電機的換流控制。因為驅動對象被電機所驅動，驅動對象的移動量與電機的旋轉量成比例，可從驅動對象的移動狀況檢測出電機的旋轉狀況，即可檢測出轉子的位置。由此，通過基於來自位置檢測器的檢測信號進行電機的換流控制，即使電機在低旋轉區域也可確實地檢測出換流時序。
本發明第二方面的電機驅動裝置，具有隨著電機的驅動對象的移動而輸出脈衝信號並且在所述電機的每一換流區間至少可輸出1個以上脈衝的位置檢測器；以所述電機的轉子位於初始位置時的狀態為基準，基於所述電機的旋轉方向將來自所述位置檢測器的脈衝進行加法或減法運算的計數手段；對規定換流時序的換流圖形進行存儲的存儲手段，所述換流時序是根據所述電機的每一換流區間的脈衝數而設定的；以及當所述計算手段的計算值與所述換流圖形存儲手段所存儲的換流圖形相一致時，進行所述電機的換流的換流控制手段。
在本發明第二方面中，通過電機的旋轉而令驅動對象移動，例如來自設置在該驅動對象中的位置檢測器的脈衝信號的脈衝相應電機的旋轉方向進行計算，當該計算值以電機的轉子與換流時序相應的位置為基準，計算值與換流圖形存儲手段中所存儲的換流圖形一致時進行電機的換流，因為所述換流圖形是基於預先檢測的每一換流區間所接收的脈衝信號數而設定的，所以通過當所述計算值與換流圖形一致時進行換流，可在確切的換流時序中進行換流。
本發明第三方面的電機驅動裝置，其中，所述換流圖形將每一換流區間的區間脈衝數進行加法計算直到所述區間脈衝數的和為整數，將每次加法計算所得到的區間脈衝數的和從小數點以後進行四捨五入取整數值，將該整數值按上升順序排列，根據該值串所設定的換流時序值串構成所述換流圖形；所述換流控制手段是將所述換流時序值按所述換流圖形中的換流時序值的排列順序反覆進行切換，每當所述換流時序值與所述計算值一致時即進行換流。
在本發明第三方面中，在將每一換流區間的區間脈衝數按順序進行加法計算時，換流圖形由所述和為整數值之前的加法計算次數的數值串構成。因為所述區間脈衝數為每一換流區間的脈衝數，故每當計算值與區間脈衝數一致時進行換流較好，如在區間脈衝數不是整數時，則基於區間脈衝數的換流時序與基於計算值的實際換流時序錯位。
在此，當多次對區間脈衝數進行加法計算得到整數值時，因為得到整數值時基於區間脈衝數而確定的換流時序與相應轉子的位置而確定的真的換流時序相一致，所以在該時刻不發生錯位。從而，當對該區間脈衝數進行加法計算時以得到整數值的次數為一個循環，在該一個循環內，將基於區間脈衝數的各換流時序中的區間脈衝數的和從小數點以後四捨五入用整數值表示，例如將所述四捨五入的近似值作為換流時序值，將按上升順序排列的數值串或近似的整數值之間的差作為換流時序值，將按加法計算次數的上升順序排列的數值串作為換流圖形。於是，按換流圖形的排列順序對換流時序依次進行切換，如每當各換流時序值與計算值相一致時進行換流，則基於區間脈衝數的換流時序與基於計算值的換流時序之間的錯位，在進行一循環換流的時刻，即基於構成換流圖形的各換流時序值進行一次換流的時刻為零。由此，在每次進行換流時不累計誤差。
本發明第四方面的電機驅動裝置，具有隨著電機驅動對象的移動而輸出脈衝信號並且在所述電機的每一換流區間至少可輸出1個以上脈衝的位置檢測器；將預先檢測出的所述電機每一換流區間的、來自所述位置檢測器的區間脈衝數的倒數作為換流常數進行存儲的換流常數存儲手段；以及以所述電機的轉子位於初始位置時的狀態為基準，每次從所述位置檢測器接收脈衝信號時，將所述換流常數存儲手段所存儲的換流常數基於電機的旋轉方向進行加法或減法計算，當該換流常數的累積值為整數時或所述累積值的整數部分變化時或所述累積值的符號變化時，對所述電機進行換流的換流控制手段。
本發明第五方面的電機驅動裝置，其中所述換流常數為用使所述轉子旋轉一定量時應接收的脈衝數的設計值除以使所述轉子旋轉所述量時必需的換流次數所得到的值。
本發明第六方面的電機驅動裝置，其中所述換流常數為用使所述轉子旋轉一定量時接收的脈衝數的測量值除以使所述轉子旋轉所述量時必須的換流次數所得到的值。
本發明第七方面的電機驅動裝置，其中所述換流常數為用使所述轉子旋轉一次時接收的脈衝數的測量值除以使所述轉子旋轉一次時必須的換流次數所得到的值。
本發明第八方面的電機驅動裝置，當所述換流常數為T，其小數點以後的有效位數為n，所述驅動對象的移動量為L，所述位置檢測器的解析度(驅動對象的移動量/脈衝數)為B，根據所述脈衝信號而推測的所述轉子的推測位置與轉子實際位置之間的偏差允許值以電角度表示為σ，一次換流的電角度為F時，下述關係成立(T+(L/B)*(5/10n+1))*F＜σ)。
本發明第九方面的電機驅動裝置，其中所述驅動對象為噴墨印表機的噴墨頭，所述換流常數的小數點以後的有效位數為4至8位。
在本發明第四至第九方面中，通過旋轉電機而使驅動對象移動，隨著該移動從位置檢測器輸出脈衝信號，以電機的轉子相應換流時序位置而位於初始位置時為基準，相應每次輸入脈衝時的電機旋轉方向，對換流常數在順時針旋轉時進行加法計算、逆時針旋轉時進行減法計算。
在此，換流常數為電機的每一換流區間的、來自位置檢測器的脈衝數的倒數，為小數點以後的值。從而，當換流常數的累積值的整數部分變化時，或累積值為含有零的整數值時，或累積值的符號發生變化時，即正值變為負值時或相反時，形成換流時序，在該換流時序中進行換流可在確切的時序中進行換流。
並且，所述換流常數可用使所述轉子旋轉一定量時應接收的脈衝數的設計值除以使所述轉子旋轉所述量時必需的換流次數所得到的值 簡單地計算出來。在使轉子旋轉一定量時測量實際接收的脈衝數，如基於此算出換流常數，可相應電機的驅動力的實際傳輸特性設定換流常數。特別是如測量轉子旋轉一周時接收的脈衝數，基於此算出換流常數，則由電機內部零件尺寸誤差所產生的各換流時序的參差不齊，可得到全部均勻化的換流常數，能防止換流時序誤差的累積。
另外，換流常數T在其小數點以後的有效位數為n，驅動對象的移動量為L，位置檢測器的解析度(驅動對象的移動量/脈衝數)為B，根據所述脈衝信號而推測的所述轉子的推測位置與轉子實際位置之間的偏差允許值以電角度表示為σ，一次換流的電角度為F時，設定為滿足下述關係(T+(L/B)*(5/10n+1))*F＜σ)。因此，即使驅動對象的移動量或位置檢測器的解析度等各變數發生變化時，也可進行滿足允許值σ的換流控制。
特別是當所述驅動對象為噴墨印表機的噴墨頭時，換流常數的小數點以後的有效位數設定為4至8位，則可適用於幾乎所有用紙尺寸的印表機。
本發明第十方面的電機驅動裝置，其中在根據本發明第四至第九方面之一所述的電機驅動裝置中所述換流控制手段在對所述換流常數進行加法計算時，每當所述換流常數的累積值為1或1以上時，從所述累積值減1，在對所述換流常數進行減法計算時，當所述累積值為0或0以下時，向所述累積值加1。
本發明第十一方面的電機驅動裝置，其中所述換流控制手段在所述換流常數的小數點以後的位數為m時，將所述換流常數乘以10m作為位數m的換流值，當所述換流常數的累積值的高階側第m+1位發生變化時或所述累積值為零時或所述累積值的符號變化時，進行換流。
本發明第十二方面的電機驅動裝置，其中所述換流控制手段對於所述換流常數的累積值，每當其高階側第m+1位發生變化時，即從所述累積值減去10m，並且當所述累積值為0或0以下時，向所述累積值加10m。
在本發明第十方面中，所述換流控制手段在對換流常數進行加法計算時，每當累積值為1以上時從換流常數減1，反之在對換流常數進行加法計算時，每當累積值在0以下時向累積值加1，因此可避免換流常數的累積值的位數增加。
在本發明第十一方面中，所述換流控制手段在換流常數的小數點以後的位數為m時，將所述換流常數乘以10m作為整數值，因此可簡化為只有整數值的計算。
並且，此時也可每當換流常數的高階側第m+1位發生變化時，從所述累積值減去10m，相反每當所述累積值為0以下時，向所述累積值加10m，由此可避免換流常數的累積值的位數增加。
下面參照


本發明的實施方式。

圖1為適用於本發明的無刷電機的驅動裝置的大致結構圖。
圖2為顯示換流控制處理的處理順序的流程圖。
圖3為顯示第1實施例中換流零點設定處理的處理順序的流程圖。
圖4為顯示圖2的換流處理中的啟動處理的處理順序流程圖。
圖5為顯示第1實施例中的換流計算處理的處理順序的流程圖。
圖6為顯示第2實施例中的換流零點設定處理的處理順序的流程圖。
圖7為顯示第2實施例中的換流計算處理的處理順序的流程圖。
圖8為驅動作為驅動對象的託架時的大致結構圖。
圖9為顯示第3實施例的換流零點設定處理的處理順序的流程圖。
圖10為第3實施例中的換流計算處理的處理順序的流程圖。
圖11為第4實施例中的換流零點設定處理的處理順序的流程圖。
圖12為第4實施例中的換流計算處理的處理順序的流程圖。
具體實施例方式
具體而言，無刷電機1為U相、V相、W相三個定子繞組星形互連的三相無刷電機，驅動裝置10具有換流器11，該換流器11的各輸出端子與無刷電機1的U相-W相的各端子相連。換流器11例如具備電源一側的電晶體及接地一側的電晶體相連接的組與U相-W相相對應的三組眾所周知的結構，換流器11中含有的總共6個電晶體的開、關由換流控制迴路12所供給的換流信號所控制，由此無刷電機1的各相按順序地被激磁從而被旋轉驅動。
所述無刷電機1的旋轉軸藉助未圖示的例如齒輪機構與印表機的送紙機構相連，通過對無刷電機1進行驅動控制，無刷電機1的旋轉力藉助齒輪機構被傳送到構成所述送紙機構的送紙用旋轉軸，從而進行送紙控制。在所述送紙用旋轉軸上設有用於檢測旋轉軸的旋轉角度的例如旋轉編碼器等位置檢測器15。
該位置檢測器15輸出相位不同的A相和B相兩種脈衝信號，從所述兩種信號的相位關係可檢測出旋轉方向。另外，該位置檢測器15具有可在無刷電機1的一換流區間產生多個脈衝的解析度。
所述換流控制迴路12由例如微型計算機、用於存儲後述的換流脈衝數串P等的ROM等存儲裝置構成，輸入來自所述位置檢測器15的兩種脈衝信號。換流控制迴路12基於來自所述位置檢測器15的兩種脈衝信號檢測出無刷電機1的旋轉方向，同時檢測出脈衝信號的邊緣(以下稱為脈衝邊緣)，基於該脈衝邊緣、相應旋轉方向計算脈衝數，在所述無刷電機1順時針旋轉，通過送紙機構向送紙方向驅動時，對脈衝進行加法計算，相反當無刷電機向逆時針方向旋轉時，對脈衝進行減法計算，基於該脈衝的計數和置於所定存儲區域的所述換流脈衝數串P，確定所述無刷電機1的換流時序。
並且，所述換流控制迴路12在換流器11的未圖示的各電晶體中，具有對應處於開啟狀態的電晶體的組合進行數值化管理的所謂換流模式的變數，將與該換流模式一對一相對應的換流信號輸出到換流器11中。該換流信號由個別控制換流器11中的各電晶體的開、關的信號串構成，應使無刷電機1向來自未圖示的主裝置的指令信號所指示的旋轉方向旋轉，使換流模式與所述換流時序同步、切換到適當的值。通過向換流器11輸出相應於該換流模式的換流信號，可適當地進行無刷電機1的定子繞組U相-W相的激磁切換，可實現無刷電機1的旋轉。並且，換流控制迴路12與眾所周知的無刷電機中的驅動控制處理一樣，基於來自位置檢測器15的脈衝信號實時測量送紙用旋轉軸的旋轉速度或旋轉角度，將例如PWM信號等控制信號與所述換流信號重疊，從而對送紙用旋轉軸的旋轉速度或旋轉角度進行控制。
所述換流脈衝數串P按下述方式設定。即，例如檢測出換流器11的各相的反電動勢電壓的中間電壓，根據在從此中間電壓錯開30度的位置，用作為換流時序等眾所周知的方法使無刷電機1驅動，例如在多個換流區間計算來自位置檢測器15的脈衝數，通過用換流區間數除以該脈衝數，算出一換流區間的、來自位置檢測器15的脈衝數，即區間脈衝數M。
在此，在5換流區間的脈衝數為102時，區間脈衝數M用分數(此時為102/5＝20.4)表示。在這種情況下，因為區間脈衝數M為20.4，如表1的換流位置實值所示，真的換流時序為無刷電機1的轉子從位於換流時序的初始狀態的脈衝數到20.4、40.8、61.2、81.6、......、的時刻。


但是，因為脈衝信號的積累值為整數，所以將累積值與真的換流時序即換流位置實值之間的誤差最小的整數值設定為從小數點以後四捨五入求出的表示換流時序的延遲信號數，將各換流時序中的延遲信號數的差設定為換流間信號數。總之，在第1次換流時序中，換流位置實值為脈衝信號的累積值達到「20.4」的時刻，距此最近的整數值為「20」所以延遲信號數設定為「20」，此時，換流位置實值與延遲信號數之間的誤差為「-0.4」。同樣，因為在第2次的換流時序中換流位置實值為脈衝信號的累積值達到「40.8」的時刻，所以延遲信號數設定在「41」，其誤差為「+0.2」，第1次和第2次的換流間信號數為「21」。第3次和第4次的換流時序同樣設定。在第5次換流時序的情況下，因為換流位置實值是「102」為整數，將其作為延遲信號數而設定，換流間信號數為「20」，在第5次的換流時序中延遲信號數與換流位置實值之間的誤差為「±0」。
接下來，在第6次換流時序中，因換流位置實際值為「122.4」，延遲信號為「122」，換流間信號數為「20」，其誤差為「-0.4」，所數換流間信號數及其誤差與所述第1次同樣。之後，與所述第2次以後同樣，換流間信號數反覆「21、20、21、20」。從而，將從第1次換流時序到換流位置實值與延遲信號數之間的誤差為零的第5次換流時序的換流間信號數構成的數串「20、21、20、21」設定為換流脈衝數串P。將其存儲在所定的存儲區域內。例如由所述驅動裝置10、無刷電機1和作為無刷電機1的驅動對象而設在送紙機構中的位置檢測器15組成的系統在出廠時預先設定換流脈衝數串P，將其存儲在所定的存儲區域內。
下面，參照換流控制迴路12的處理順序的流程圖說明所述第1
在換流控制迴路12中，啟動後即如圖2所示開始換流控制處理，首先，在步驟S101進行設定換流零點的處理，設定用於檢測換流時序的、作為基準的換流零點。具體地說，如圖3所示，先在步驟S201進行初步處理，與公知的處理一樣，引入初期激磁，使無刷電機1的轉子旋轉。
然後，如果基於在預定時間內是否沒有檢測出脈衝邊緣，檢測出轉子停止在引入位置則移到步驟S202。在該步驟基於來自主裝置的、指示無刷電機1啟動時的旋轉方向的指示信號，判別無刷電機1的啟動方向。當旋轉指示方向為順時針方向，移到步驟S203，將計數C設定為C＝0，同時，將用於特別確定nMAX個換流信號數Pn的變數n設定為n＝1，換流信號數Pn由預先設定的置於所定的存儲區域內的所述換流脈衝數串P構成。相反，在來自主裝置的旋轉指示方向為逆時針方向時，從步驟S202移到步驟S204，將計數C設定為C＝PnMAX，將用於特別設定所述換流間信號數Pn的變數n設定為n＝nMAX。由此結束換流零點設定處理。另外，所述PnMAX表示換流脈衝數串P的末尾的換流間信號數，即n為nMAX時的換流間信號數。
如此結束圖2的步驟S101中的換流零點設定處理，輸入來自主裝置的、指示無刷電機1啟動的啟動指令，則從步驟S101移到步驟S102，實行圖4的啟動處理。
在該啟動處理中，首先，在步驟S301中判定主裝置所指示的旋轉方向，為順時針方向時移到步驟S302，進行與應該向順時針方向啟動的換流模式切換一次相等的順時針旋轉時的啟動處理。當旋轉指示方向為逆時針方向時，從步驟S301移到步驟S303，進行與應該向逆時針方向啟動的換流模式切換一次相等的逆時針旋轉時的啟動處理。由此結束啟動處理。
與切換的換流模式相對應的激磁相藉助換流器11被激磁，此時，通過所述旋轉速度控制等控制換流信號，無刷電機1一旋轉，則該旋轉力藉助未圖示的齒輪機構傳送到送紙機構，送紙機構被驅動從而進行送紙。
如隨著送紙機構的驅動從位置檢測器15輸出脈衝信號，則在換流控制迴路12中進行脈衝信號的脈衝邊緣檢測，在圖2的步驟S104，當檢測出脈衝邊緣時移到步驟S105進行換流計算處理，之後移到步驟S106。如在步驟S104沒有檢測出脈衝邊緣則移到步驟S106。
在所述步驟S105的換流計算處理按照圖5所示的處理順序進行。
首先，在步驟S211，根據來自位置檢測器15的兩種脈衝信號判別無刷電機1是順時針旋轉還是逆時針旋轉。當判定無刷電機1是順時針旋轉時移到步驟S212，計數C只增加「1」，然後，移到步驟S213，參照預先存放於所定存儲區域的換流脈衝數串P，判別其第n次換流間信號數Pn是否與計數C一致。
例如，當n＝1時，因為換流間信號數P1從所述表1變為「20」，故結束換流計算處理，返回圖2。之後，當無刷電機1向順時針方向旋轉時，每次檢測出脈衝邊緣即從步驟S211經步驟S212移到步驟S213，計數每次增加「1」。當計數C達到換流間信號數P1＝20時，從步驟S213移到步驟S214，向順時針方向切換換流模式。由此切換勵磁相，無刷電機1繼續旋轉。
接著移到步驟S215，當變數n與表示構成換流脈衝數串P的換流間信號數的數nMAX相等時，移到步驟S216，當變數n回復到n＝1後，移到步驟S218，當變數n不是n＝nMAX時移到步驟S217，變數n只增加「1」，之後移到步驟S218，。在步驟S218計數C回復到C＝0後結束換流計算處理，回到圖2。
如此，在無刷電機1進行順時針旋轉期間，每檢測出脈衝信號的邊緣即向計數加「1」，每當計數C與換流間信號數Pn，即P1(＝20)，P2(＝21)，P3(＝20)，P4(＝21)，P5(＝20)一致時，進行換流模式的切換。於是，換流脈衝數串P的最後的換流間信號數P5之後再回到p1，通過如此反覆操作，從換流間信號數Pn的排列順序的開始按順序切換Pn的值。在計數C為該換流間信號數Pn時進行換流模式的切換。
例如為了對送紙機構進行調整，順時針旋轉的無刷電機1從該狀態停止後，從主裝置輸入使無刷電機1逆時針旋轉的啟動指令脈衝，則在無刷電機1停止的狀態下，由於沒有檢測出脈衝邊緣，故重複步驟S102，S104，S106的處理，保持不進行換流計算處理的狀態，等待來自主裝置的指令信號。如從主裝置輸入啟動指令，則從步驟S102移到步驟S103，進行圖4所示的啟動處理。在這種情況下，因為旋轉指示方向為逆時針方向，所以從步驟S301移到步驟S303，切換換向模式一次以使無刷電機1向逆時針方向旋轉。
如此使無刷電機1逆時針旋轉，如檢測出脈衝邊緣則從步驟S104移到步驟S105，進行圖5的換流計算處理。因為無刷電機1是逆時針旋轉，故從步驟S211移到步驟S221，計數隻衰減「1」。
接下來，移到步驟S222，判別計數C是否為C＝0，如不是C＝0則結束換流計算處理回到圖2。當C＝0時移到步驟S223，將作為換流時序的換流模式切換至反方向。然後，移到步驟S224，當變數n為n＝0時移到步驟S225，設定n＝nMAX後移到步驟S227。當變數n不是n＝0時移到步驟S226，n只衰減「1」之後移到步驟S227。在步驟S227設定計數C為C＝Pn後，結束換流計算處理回到圖2。
這樣，在無刷電機1逆旋轉期間，每檢測出脈衝邊緣即向計數增加「1」，在計數C達到C＝0時進行換流模式的切換，變數n每次衰減「1」，將計數C設定為C＝Pn。與順時針旋轉時相反，按換流間信號數Pn的排列順序從後面開始切換Pn的值。
於是，當從主裝置通知結束對無刷電機1的驅動，即圖2的換流控制處理停止時，在步驟S106將其檢測出並結束處理。
在此，因為一換流區間的脈衝數即區間脈衝數M為「20.4」，所以每當計數C達到「20」時開始換流的情況下，真的換流時序為計數C在「20.4」時的位置。每一次的換流的時序都快「0.4」，所以將每次換流早的時序相加就會與真的換流時序相差很大，慢慢地換流時序提早，不久就會發生誤操作。相反，在每當計數C達到「21」時開始換流的情況下，每一次的換流時序都慢「0.2」，將每次慢的值相加誤差會很大，慢慢地換流時序就晚了，就會引起誤操作。
但是，如上述表1所示，在每個換流時序對區間脈衝數M進行加法計算時，將其累積值變為整數值的期間作為1次循環，在該期間的各換流時序中，為了與真的換流時序的區間脈衝數M的累積值的誤差為最小，設定換流間信號數。所以經過1次循環時的真的換流時序位置與實際的換流時序之間的誤差一定為零。進而，為了在1次循環內的各換流時序與真的換流時序位置之間的誤差最小，設定1次循環內的換流間信號數。所以每次換流時不對誤差進行加法計算，誤差經常為脈衝計數的一半以下。可將誤差控制在最小。
此時，利用位置檢測器15的檢測信號進行換流控制的同時，進行送紙速度控制或送紙量控制等，所以沒有必要專門設置換流控制用的位置檢測器，可減少驅動裝置10的結構部件。
因為基於來自位置檢測器15的脈衝信號檢測出換流時序，所以如從位置檢測器輸出脈衝信號可進行換流控制。由此，在如現有技術的那樣基於反電動勢電力電壓進行換流控制時，如無刷電機1的旋轉速度不在一定程度以上則無法檢測出反電動勢電力電壓，無法進行換流控制，而在本發明中基於來自位置檢測器15的脈衝信號進行換流控制，與電機的旋轉速度無關，即使在低速下也可進行換流控制。
即使一旦無刷電機1處於停止狀態，因為基於脈衝信號進行換流時序的檢測，所以如存儲了脈衝數，在無刷電機1再次開始旋轉時，可從脈衝數直接確定通電相位。進而，因即使在低速下也能檢測出換流時序，與停止或旋轉開始時無關，可通過確切的時序進行換流控制。
另外，在所述第1實施方案中，雖對5換流區間的脈衝數為「102」，區間脈衝數M為「20.4」的情況進行了說明但不限於此。例如，一換流區間的脈衝數(區間脈衝數)511/25＝20.44時，同樣如表1那樣設定換流間信號數，真的換流時序與延遲信號數的誤差第25次換流時為零，所以每25次換流誤差變為零，換流脈衝數串P由25個換流間信號數構成。即如果是可用分數表示的區間脈衝數M，如進行與不可約分數的分母的值相同次數的換流，則真的換流時序與延遲信號數的誤差為零，所以本發明可適用於能用分數表示的區間脈衝數M。
在所述第一實施方案中，針對延遲信號數之差由換流間信號數構成的情況對換流脈衝數序列P作了敘述，但並不限於此，也可由延遲信號數構成換流脈衝數序列P。在這種情況下，每當計數C與各延遲信號數一致時進行換流，當計數C增加時，在延遲信號數為最大值時將計數C更新設定為零，反之當計數減少時，當計數C為零時將計數C更新設定為延遲信號數的最大值。
在此。圖2的步驟S105處理對應計算手段，所述換流控制迴路12的未圖示的存儲裝置對應換流圖形存儲手段，圖5的換流計算處理對應換流控制手段。
接下來，對本發明的第2實施方式進行說明。
在所述第1實施方式中，對用分數表示區間脈衝數M的情況進行了說明，在第2實施方式中，對用整數表示區間脈衝數M的情況進行說明。
另外，無刷電機1的驅動裝置10的全部結構與所述第1實施方式相同，在換流控制處理中，因為除了步驟S101的換流原點設定處理以及步驟S105的換流計算處理的內容不同以外均相同，所以省略了圖示及重複的說明，與所述第1實施方式相同的部分用同一符號表示，省略了重複的說明。
在所述第2實施方式中，與第1實施方式同樣算出的、一換流區間的脈衝數、即區間脈衝數M為整數。從而，該區間脈衝數M存儲在所定的存儲區域中，當脈衝數為區間脈衝數M時作為換流時序進行換流。
在換流控制迴路12中，一啟動即開始圖2所示的換流控制處理，在步驟S101進行換流原點設定處理，在所述第2實施方式中進行圖6所示的換流原點設定處理。即，首先在步驟S401進行初期處理，進行眾所周知的引入初期激磁，使無刷電機1的轉子旋轉。
例如，基於在所定時間是否檢測出脈衝邊緣，如檢測出轉子停止在引入位置則移到步驟S402，基於來自主裝置的、指示無刷電機1在啟動時的旋轉方向的指示信號來判別無刷電機1的旋轉方向，在旋轉指示方向為順時針旋轉方向時，移到步驟S403，將計數C設定為C＝0，反之，在旋轉指示方向為逆時針方向時，從步驟S402移到步驟S404，讀出事先存儲在所定區域內的區間脈衝數M，將計數C設定為C＝M。從而結束換流原點設定處理。
如此在圖2的步驟S101結束換流原點設定處理後，從主裝置輸入指示無刷電機1的啟動的啟動指令脈衝，從步驟S102移到步驟S103，實施圖4的啟動處理，與第1實施方式相同，相應於來自主裝置的旋轉指示方向通過換流模式切換一次而進行啟動處理。
於是，無刷電機1旋轉，隨著送紙機構的驅動輸出來自位置檢測器15的脈衝信號，在換流控制迴路12進行脈衝信號的脈衝邊緣檢測，在檢測出脈衝邊緣時從步驟S104移到步驟S105，如圖7所示進行換流計算處理。
即，在步驟S411從來自位置檢測器15的兩種脈衝信號判別無刷電機1是順時針旋轉還是逆時針旋轉，在判定無刷電機1例如是順時針旋轉時移到步驟S412，只向計數C增加「1」，然後移到步驟S413，判別計數C是否與區間脈衝數M一致，不一致時結束換流計算處理返回圖2。這樣，在無刷電機1在順時針旋轉期間，反覆進行步驟S411，步驟S412，步驟S413的處理，每當檢測出脈衝邊緣時即向計數C增加「1」。在步驟S413如計數C與區間脈衝數M一致，則移到步驟S414，作為換流時序向順時針方向切換換流模式。之後，移到步驟S415，將計數C設定為C＝0，結束換流計算處理。
為了從使無刷電機1從該狀態逆時針旋轉，在無刷電機1停止後，從主裝置輸入令無刷電機1向逆時針方向啟動的啟動指令，在圖2的步驟S102將其檢測出，移到步驟S103，在如圖4所示的啟動處理中進行向逆時針方向的啟動處理。於是無刷電機1逆時針旋轉，如在步驟S105檢測出來自位置檢測器15的脈衝信號的脈衝邊緣，則從步驟S104移到步驟S105，進行如圖7所示的換流計算處理，因為無刷電機1逆時針旋轉，所以從步驟S411移到步驟S421，只向計數C增加「1」。
然後，移到步驟S422，判別計數C是否為C＝0，如不是C＝0結束換六計算處理返回圖2。在計數C為C＝0時從步驟S422移到步驟S423，作為換流時序將換流模式向逆時針旋轉方向切換，在步驟S424將計數C設定為C＝M，結束換流計數處理。
以後，與上述同樣，每當檢測出脈衝邊緣時向計數C增加「1」，在計數C為零時進行換流模式的切換。
這樣，每當預先檢測出的一換流區間的脈衝數即區間脈衝數M與計數C一致時，即每當在一換流區間接收應接收的脈衝數時進行換流。所以可在確切的時序進行換流。同時，沒有必要專門設置用於換流控制的位置檢測器15，可獲得與上述第1實施方式相同的作用。
另外，在上述第1及第2實施方式中，對無刷電機1順時針旋轉及逆時針旋轉的情況進行了說明，但是在將無刷電機1隻限定在送紙方向而驅動的情況下當然也適用。
下面，對本發明的第3實施方式進行說明。
在第3實施方式中，通過無刷電機1，驅動噴墨印表機的噴墨頭固定於其中的託架21。如圖8所示，在跨在兩個滑輪22a，22b之間的帶23上安裝有託架21，通過將無刷電機1的旋轉力傳送給一邊的滑輪22b而使帶23移動，從而使託架21移動。
基於設置在該託架21上的、來自用於檢測輸送位置的線性編碼器等位置檢測器15的脈衝信號，進行換流控制。
另外，作為無刷電機1的驅動裝置10的整體結構與所述第1實施方式相同，省略圖示及重複的說明，同時與所述第1實施方式相同的部分用相同符號表示並省略重複的說明。
在第3實施方式中，將一換流區間的脈衝數即區間脈衝數M的倒數1/M設定為作為換流常數T，每當從位置檢測器15接收脈衝時，相應無刷電機1的旋轉方向對換流常數T進行加法或減法計算，基於其累積值S檢測換流時序。
因為在對換流常數T加上區間脈衝數M的次數時為一換流區間，所以每當接收脈衝信號時對換流常數T進行加法計算，當累積值S為「1」以上時，即經過一換流區間時，作為換流時序。另外，所述換流常數T的設定按下述方法進行。
首先例如在相當於引入初期激磁後，使無刷電機1旋轉，通過無刷電機1旋轉一周期間計量的來自位置檢測器15的脈衝數，檢測出無刷電機1的轉子轉一周時的來自位置檢測器15的脈衝數，用旋轉一周時轉子所需要的旋轉次數除以檢測的脈衝數，算出一旋轉區間的脈衝數M，將其倒數1/M作為換流常數T。此時換流常數T的小數點以後的有效位數設定為滿足下式(1)。
n＞log[(5·L)/(B·(1-T-asin(X)/F))]-1式中n為換流常數T的小數點以後的有效位數，L為設在託架21上的噴墨頭的移動量，B為位置檢測器15的解析度[頭移動量/脈衝數]，T為換流常數，X為無刷電機1的最高轉矩定義為「1」時的轉矩脈動的谷值，它是基於規定允許範圍的電氣角而設定的值，F為一換流區間值。
所述(1)式是如下導出的。
基於換流常數T而確定的轉子的位置與實際的轉子位置之間的誤差ε只要在允許範圍σ內即可，該換流常數T是基於來自作為託架21的位置檢測用的位置檢測器的編碼器的脈衝信號而定的。
所述換流常數T為表示每次計算來自編碼器的脈衝信號時的無刷電機1的旋轉量的值。例如，測量無刷電機1旋轉一周時來自編碼器的脈衝數，用所述脈衝數的測量值除以無刷電機1旋轉一周時所需要的換流次數得到該數值。
在所述無刷電機1為三相雙極結構的電機時，如用所述換流常數T乘以一次換流的電氣角60deg·E，則可算出脈衝信號的每次脈衝計算時的電氣角。
從而，在某換流時序在起點時對換流常數T從零開始加法計算，其合計值為「1」以上時轉到下一換流時序，即可知位於只前進60deg·E的位置。在此，因為所述脈衝數的計算為數字計數，所以原理上含有1個信號計數以內的誤差。
在通過無刷電機1驅動噴墨印表機的託架時，如圖8所示，無刷電機1的旋轉藉助滑輪22b被傳送到託架21，因此決定相應滑輪直徑的無刷電機1的電機旋轉量與安裝在託架上的噴墨頭的送墨量的關係。如所述滑輪直徑含有製造允許誤差的誤差，則電機旋轉一周的所計算的來自編碼器的脈衝數，相應所使用的滑輪22b的直徑尺寸的不同而有計算差異，在多次旋轉時所述誤差累加，成為換流誤操作的原因。
為了防止所述誤操作，在組裝後的各印表機中，將用於驅動託架的電機旋轉一周的、來自編碼器的脈衝數進行計算，基於該計數來決定換流常數T也可。
然而，在初期將無刷電機1引入換流時序的位置的情況下，在該時刻脈衝數的最大誤差為不到脈衝信號的一次計算(計數)，因此無刷電機1初期決定換流位置的位置時的誤差的最大值e1，如下式(2)所述，比換流常數T即一次計算的電機旋轉量小。
e1＜T (2)並且，隨著託架的移動對脈衝數進行計算，基於該脈衝數算出無刷電機1的旋轉量時的誤差，在換流常數T的小數點以後的有效位數為n位，即將最小位的第n+1位四捨五入作為n位數時，每計算脈衝信號的1脈衝時，最大為不到5*10-(n+1)[1/計算]，即5*10-(n+1)[電機旋轉量]，脈衝在Q次計算的時刻，相應脈衝的計算的最大誤差e2用下式(3)表示。
e2＜Q*5*10-(n+1)[電機旋轉量](3)當編碼器的解析度為B[頭移動量/脈衝數]時，在對脈衝Q次計算時的頭移動量L用下式(4)表示。
L＝B*Q由此，此時轉子的識別位置的誤差最大值ε基於所述(2)式至(4)式，用下式(5)表示。
ε＝e1+e2＜T+Q*5*10-(n+1)＜T+(L/B)*5*10-(n+1)(5)實際上，只要所述誤差ε在允許範圍σ內即可。
在此，允許範圍σ為在無刷電機1的最高轉矩為「1」時轉矩脈動的谷值為X以上的電氣角的範圍。三相電機的情況下，轉矩脈動的谷值理論上為31/2/2，因此所述X的可能選擇範圍為0＜X≤(31/2/2)。
在此，電機換流區間的電氣角F是三相電機時為60deg·E，所以允許範圍σ用下式(6)表示。
σ＝60-asin(X)[deg·E] (6)由此，當頭即託架只移動L時無刷電機1的轉子識別位置誤差位於允許範圍內的條件如下式(7)所述。
ε·60＜σ (7)從所述(5)式及(6)式到所述(7)式形成下式(8)，基於此算出有效位數n，如下式(9)所示。
(T+(L/B)*5*10-(n+1))*60＜60-asin(X) (8)n＞log[(5·L)/(B·(1-T-asin(X)/60))]-1 (9)在此，(9)式中的「60」為一換流區間的電氣角F，即導出所述(1)式。
從而，當換流常數T為1/(184/36)，編碼器的解析度為25.4/180，頭移動量L為350[mm]，轉矩脈動的谷值的允許值為21/2/2時，所述式(9)的有效位數n為n＝5，這意味著換流常數T的小數點以後的有效位數可為5位。
此時，若換流常數T的小數點以後的有效位數n為n＝5時將轉矩脈動的谷值X作為X0而進行逆運算，下式(10)成立，可確定在該條件下的轉矩脈動的最壞值。
X0＝sin(60*(1-T-(L/B)*5*10-(n+1))
＝0.737＞21/2/2 (10)例如將允許範圍σ作為σ0算出，下式(11)成立，在最壞時可確定邊允許σ0的電氣角誤差邊進行控制。
σ0＝60-asin(X0)＝12.5[deg·E] (11)並且，為了控制計算脈衝數時所涉及的轉子位置算出誤差在不到脈衝信號的一個脈衝計算時，可如下設定有效位數n。
即，只要在脈衝Q次計算的時刻相應信號計算的最大誤差不足換流常數T即可，從所述(3)式，使下式(12)成立即可。
e2＜Q*5*10-(n+1)＜T (12)因此，從所述(4)式和(12)式，只有求出滿足下式(13)的整數n即可。
n＞log[5*L/(B*T)]-1 (13)因此，當換流常數設定為T＝1/(184/36)，編碼器的解析度B為25.4/180，頭移動量L＝350[mm]時，所述式(13)中的T的小數點以後的有效位數n為n＝4，可知4位是必需的。
但是，此時轉矩脈動的最壞值在所述式(10)中為X0＝0.654，在實際應用中更壞一點。並且，所述(11)式中σ0＝19.2[deg·E]，所以可知控制中允許19.2[deg·E]的換流時序的偏斜。
在該例中，求最大誤差e2在處於不足T時的條件，所以轉子的識別位置的誤差最大值ε滿足ε＝e1+e2＜2*T。
例如換流常數T為1/(184/36)，其有效位數n為n＝5，編碼器的解析度為25.4/180，轉矩脈動的谷值X的允許值為21/2/2時，頭移動量L可有由所述(8)式變形的下式(14)求出。
L＝(1-T-asin(X)/60)·B·10(n+1)/5 (14)從該(14)式可知，在所述條件下的頭移動量L可對應0-1533[mm]。即當轉矩脈動的谷值X的允許值為21/2/2時，有效位數5位可與幾乎所有紙尺寸的印表機相對應。反之，在與上述同一條件下有效位數為4位時，頭移動距離可對應0-153[mm]，可與用紙尺寸在A5以下的相對應，不能對應B5尺寸以上的用紙。
當編碼器的解析度為四倍，有效位數為5位時，頭移動量L可與0-1418[mm]對應，可與幾乎全部用紙尺寸的印表機相對應。並且，當只有滑輪直徑為四倍時，有效位數為4位時對應於0-567[mm]，有效位數為5位時對應於5675[mm]。
當編碼器的解析度為四倍且滑輪直徑也為四倍，有效位數為5位時，頭移動量L可對應0-1677，幾乎可對應所有用紙尺寸。
如上所述，可知當轉矩脈動的谷值X的允許值為21/2/2時，換流常數T的有效位數n可設定在4以上。
接下來，說明將轉矩脈動的谷值X的允許值置於更精確的範圍內的方法。
如前所述，在三相電機的情況下，轉矩脈動的谷值理論上為31/2/2≈0.8660，如果在0.86轉矩脈動下控制，認為幾乎沒有因控制引起的轉矩脈動的劣化。
滿足X≥0.86的條件，可由所述(1)式求出，對於所討論的設定，如編碼器的解析度為九倍，滑輪直徑為兩倍時，得到X＝0.8602。此時，換流常數T的有效位數n設定為8位，所述頭移動量L在0-1632[mm]的範圍內可達到X≥0.86，可對應所有用紙尺寸的印表機。由此可知換流常數T的有效位數n為8位就足夠了。
如上所述，如換流常數T的有效位數設定在4位以上8位以下，可進行非常有效的控制。
下面說明具體的控制流程。基於上述設定的換流常數T檢測換流時序的情況下，按照圖2的流程圖所示的換流控制處理(換流控制手段)的處理順序進行。另外，事先檢測出所述換流常數T，並將其存儲在所定的存儲區域中。
首先，在步驟S101進行換流原點設定處理，在第3實施方式中，如圖9所示進行換流原點設定處理。
在步驟S501進行初期處理，與眾所周知的處理一樣引入初期激磁，使無刷電機1的轉子旋轉。並且，將存儲在所定的存儲區域中的所述換流常數T讀出。
基於在所定時間是否檢測出脈衝邊緣，如檢測出轉子停止在引入位置，則移到步驟步驟S502，基於來自主裝置的指示無刷電機1的啟動時的旋轉方向的指令信號，判別無刷電機1的旋轉方向，在旋轉指示方向為順時針方向時，移到步驟S503，設定累積值S為S＝0。反之，在旋轉指示方向為逆時針方向時，從步驟S502移到步驟S504，設定累積值S為S＝1。由此結束換流原點設定處理。
如此結束步驟S101的換流原點設定處理，接著從主裝置輸入指示無刷電機1的啟動的啟動指令脈衝，從步驟S102移到步驟S103，實行所述圖4的啟動處理，與所述第1實施方式同樣，相應來自主裝置旋轉指示方向，對換流模式進行一次切換。由此，輸出相應換流模式的換流信號，藉助換流器11使所定的相激磁，無刷電機1相應指令信號順時針旋轉或逆時針旋轉，該無刷電機1的旋轉力藉助滑輪22b傳送到帶23，使託架21移動。
隨著託架21的移動從位置檢測器15輸出脈衝信號，如檢測出該脈衝邊緣，則從步驟S104移到步驟S105，進行換流計算處理，在第3實施方式中，按照圖10所述的順序進行換流計算處理。首先，在步驟S511，從來自位置檢測器15的兩種脈衝信號判別無刷電機1是順時針旋轉還是逆時針旋轉，在判定無刷電機1是順時針旋轉時，移到步驟S512，向累積值S加上換流常數T。然後移到步驟S513，判別累積值是否在「1」以上，當累積值未到「1」時，結束換流計算處理返回圖2。每檢測出來自位置檢測器15的脈衝信號的脈衝邊緣時，從步驟S513移到步驟S514，判定換流時序將換流模式切換至順時針方向，在步驟S515從累積值S減去「1」後，結束換流計算處理。
以後，在無刷電機1順時針旋轉期間，重複進行步驟S511，步驟S512，步驟S513的處理。每檢測出來自位置檢測器15的脈衝信號的脈衝邊緣，就向累積值S加上換流常數T，每當累積值S為「1」以上時，進行換流模式的切換，同時從累積值S減去「1」。
從該狀態使應逆時針旋轉的無刷電機1停止後，從主裝置輸入指示向逆時針方向啟動的啟動指令，則在圖2的步驟S102將其檢測出，移到步驟S103，實行向逆時針方向的啟動處理。由此使無刷電機1逆時針旋轉，如檢測出脈衝信號的脈衝邊緣，則從步驟S104移到步驟S105，實行圖10的換流計算處理。因為無刷電機1是逆時針旋轉，所以從步驟S511移到步驟S521，從累積值S減去換流常數T。然後，移到步驟S522，判別累積值S是否在「0」以下，當累積值S不是S≤0，則結束換流計算處理。如在步驟S522累積值S為S≤0，則移到步驟S523。然後移到步驟S524，向累積值S加「1」後，結束換流計算處理。
之後，在無刷電機逆時針旋轉期間，移到步驟S511，步驟S521，步驟S522，每當檢測出來自位置檢測器15的脈衝信號的脈衝邊緣時從累積值減去換流常數T，每當累積值S在「0」以下時，作為換流時序進行換流模式的切換，向累積值S加「1」。
如此，在第3實施方式中，從脈衝信號的脈衝1計算的電機的旋轉量算出換流常數T，每當輸入脈衝時相應其旋轉方向向累積值加或減換流常數T，在向累積值S加換流常數T時，每當達到「1」以上時，或在對換流常數T進行減法計算時每當達到「0」以下時，作為換流時序進行換流，並且，將換流常數T的有效位數設定在換流時序的誤差允許範圍內，所以可以確切的時序進行換流。
特別是，如第1或第2實施方式中所示的使用齒輪機構的動力傳送機構時，電機與驅動對象的速度比由齒輪比決定，與此相對，上述第3實施方式中所述的使用帶與滑輪的動力傳送機構時，因電機與驅動對象的速度比依賴於滑輪直徑，故相應於滑輪直徑的製造允許誤差的不均勻，速度比也不均勻。由此，在電機多次旋轉時，來自編碼器的脈衝數的不均勻誤差的累積值，有增大換流誤操作的危險，在上述第3實施方式中，因為可進一步減少換流誤差所以較好。
而且在這種情況下，因為已對用於檢測託架21的位置檢測器15的脈衝信號進行換流控制，所以沒有必要重新設置換流控制用的專用位置檢測器，可減少部件。
並且，在算出換流常數T時，基於實際驅動無刷電機1時來自位置檢測器15的脈衝數，以及換流次數來設定換流常數T，也可基於計算等算出。但是，通過實際測量，可減少用於將無刷電機1的驅動力傳送給託架的、由滑輪的公差等引起的誤差分等影響。由此可檢測出更高精確度的換流時序。
如前式(1)所示，表示了換流常數T的有效位數n與換流時序的允許範圍σ的關係，以及頭移動量L與位置檢測器15的解析度B等的關係，所以相應印表機的頭移動量或位置檢測器15的解析度，通過設定滿足前式(1)的換流常數T，可容易地進行換流控制，使之達到所希望的允許範圍σ，即使頭移動量或位置檢測器5的解析度等各變數發生變化，也可滿足必要精確度地容易地進行換流控制。
在對累積值S加上換流常數T時，每當累積值達到「1」以上時從累積值S減去「1」，反之在對累積值S減去換流常數T時，每當累積值S達到「0」以下時，向累積值加「1」，所以可避免累積值S的位數增加，可節省計算存儲。
另外，因為所述換流常數T是1以下的值，將10的有效位數n(10n)乘以換流常數T，取換流常數T的整數值，每當累積值S的高階側第n+1位發生變化時，或每當累積值S為「0」以下時可進行換流，並且，在這種情況下，在對累積值S加上換流常數T時，每當累積值S的高階側第n+1位發生變化時從累積值S減去10n，反之在對累積值S減去換流常數T時，每當累積值S達到「0」以下時對累積值加上10n。這樣，可簡化整數值演算的演算處理。
下面，說明本發明第4實施方式。
所述第4實施方式，在所述第3實施方式中，設置在所述託架21向右方移動時的累積值SR，以及向左方移動時的累積值SL。在託架21向右方移動時基於累積值SR進行換流控制，在向左方移動時基於累積值SL進行換流控制。
另外，除了在換流控制迴路12中換流控制處理的處理順序不同以外，與所述第3實施方式同樣，同一部件用同一符號表示，其說明省略。
在所述第4實施方式中，啟動後進行所述圖2的換流控制處理，在步驟S101的換流原點設定處理中，進行圖11所示的換流原點設定處理。在此，例如將託架21在所述滑輪22a，22b之間的中央附近時作為換流原點設定位置，在所述換流原點設定位置設定換流原點，即所述累積值SR，SL初期值。具體地說，首先，在步驟S601，設定為了使託架21移動到所述換流原點設定位置而使用的臨時換流原點。在步驟S601作為臨時換流原點設定處理，與所述第3實施方式同樣，進行圖9所示的換流原點設定處理。接著移到步驟S602，向所述換流原點設定方向啟動無刷電機1。無刷電機1啟動，從而託架21移動，當檢測出從位置檢測器輸出的脈衝邊緣時，移到步驟S604，進行圖10所示的換流計算處理。於是在步驟S605判別託架21是否到達換流原點設定位置，如沒有到達，返回步驟S603，反覆進行步驟S603-S605，直到到達換流原點設定位置。
將託架21移動到換流原點設定位置的方法不限於第三實施例中執行換流控制處理以將託架21送到換流原點設定位置的方法。替代方案是，可以由主裝置指示一個換流時序和旋轉方向以強制切換換流模式從而將託架21移動到換向原點設定的先前位置。
如此使託架21移動，當託架21到達換流原點設定位置時，從步驟S605移到步驟S606。另外，通過每檢測出脈衝邊緣時相應旋轉方向計算脈衝邊緣，基於該計算數推定託架21現在的位置，來判定託架21是否到達換流原點設定位置。
在步驟S606，在所定的存儲區域存儲此時的換流模式，禁止在後述圖12中進行的換流模式的切換(以下，稱為換流模式自動切換)。
接著，移到步驟S607，例如所定時間內不檢測出來自位置檢測器15的脈衝信號的脈衝邊緣，當檢測出在轉子的轉矩均勻平均位置，即引入位置停止時，移到步驟S608，基於在所述步驟S606存儲在所定存儲區域中的換流模式，將換流模式向順時針旋轉方向(在此為託架21向右移動的方向)強制切換1次。
接著，移到步驟S609，當檢測出轉子在引入位置停止時，移到步驟S610，該引入停止位置在託架21向右方移動時作為換流原點設定SR為SR＝1。並且，作為累積值SL的初期值設定SL＝1。
移到步驟S611，這次將換流模式向逆時針旋轉方向(在此為託架21向左方移動的方向)強制切換1次，然後，移到步驟S613，進行圖12所示的換流計算處理。圖12的換流計算處理的詳細說明如後所述。之後，移到步驟S614，判別轉子是否停在引入位置，如沒有停在引入位置，移到步驟S612，判斷是否檢測出脈衝邊緣，當檢測出脈衝邊緣時，移到步驟S613，進行換流計算處理，沒檢測出脈衝邊緣時移到步驟S614。
在步驟S614如檢測出轉子停止在引入位置，則從步驟S614移到步驟S615，判斷主裝置所通知的無刷電機1的啟動時的旋轉方向是否為順時針旋轉，當判定啟動方向為順時針旋轉方向時，從步驟S615移到步驟S616，將該引入停止位置作為在託架21向左方移動時的換流原點設定累積值SL為SL＝0。當旋轉方向為逆時針旋轉方向時，從步驟S615移到步驟S617，將該引入停止位置作為在託架21向左方移動時的換流原點設定累積值SL為SL＝1。於是，移到步驟S618，進行換流的自動切換許可，結束換流原點設定處理。
如此結束換流原點設定處理，從圖2的步驟S101移到步驟S102，從主裝置輸入啟動指令脈衝，則相應旋轉方向進行啟動處理，隨之輸出脈衝信號檢測出脈衝邊緣，則從步驟S104移到步驟S105，在步驟S611進行圖12所示的換流計算處理。
在該換流計算處理中，首先在步驟S621從來自位置檢測器15的兩種脈衝信號判斷無刷電機1是否為順時針旋轉，當順時針旋轉時移到步驟S622，分別向累積值SR和SL加上換流常數T，之後移到步驟S623。
在該步驟S623中，判斷累積值SL是否為「1」以上，當為「1」以上時即移到步驟S624，從SL減「1」後移到步驟S625，當不為「1」以上時即移到步驟S625。在步驟S625中，判斷累積值SR是否為「1」以上，當SR≥1時即移到步驟S626，作為換流時序，將換流模式切換到順時針方向，移到步驟S627，從SR減「1」後，結束換流計算處理返回圖2。在步驟S625當累積值SR不在「1」以上時，結束該換流計算返回圖2。
在旋轉方向為逆時針方向時，從步驟S621移到步驟S631，從累積值SR和SL減去換流常數T，然後移到步驟S632，判斷累積值SR是否在「0」以下。所以，當累積值SR在「0」以下時，移到步驟S633，向累積值SR加「1」，之後移到步驟S634，當累積值SR不在「0」以下時，即移到步驟S634。
在步驟S634中，判斷累積值SL是否在「0」以下，當SL≤0時即移到步驟S635，作為換流時序進行向逆時針方向的換流模式的切換，移到步驟S636，向累積值SL加「1」後，結束換流計算處理返回圖2。在步驟S634中，當累積值SL不在「0」以下時結束換流計算處理返回圖2。
如圖12所示，在圖11的換流原點設定的步驟S613的處理中，進行換流計算處理的情況下，在圖11的步驟S606的處理中禁止換流模式的自動切換，所以即使在步驟S625中SR≥1時，或在步驟S634中SL≤0時，在步驟S626和步驟S635中也不進行換流模式的切換。即，在圖11所示的步驟S101中的換流原點設定處理中，通過進行圖12的換流計算處理進行累積值SR和SL的更新。
如上所述，在所述第4實施方式中，通過步驟S101的換流原點設定處理進行換流原點的設定。從設定右方和左方的換流原點的時刻進行累積值SR和SL的更新，輸入來自主裝置的啟動指令脈衝則進行向指定旋轉方向的啟動處理，並啟動無刷電機1(步驟S103)，由此檢測出來自位置檢測器15的脈衝信號的脈衝邊緣，則相應進行累積值SR和SL的更新，並基於該累積值SR和SL進行換流模式的切換。
當無刷電機1處於順時針旋轉時，每當檢測出脈衝邊緣時向右方的累積值SR加上換流常數T，並基於此生成換流時序，同時每當檢測出脈衝邊緣時也向左方的累積值SL加上換流常數T。反之，當無刷電機1處於逆時針旋轉時，每當檢測出脈衝邊緣時從右方的累積值SR減去換流常數T，並基於此生成換流時序，同時每當檢測出脈衝邊緣時也從左方的累積值SL減去換流常數T。
在順時針旋轉時，基於將右方的換流原點作為基準時的累積值SR，累積值SR每當在「1」以上時，即進行換流模式的切換，逆時針旋轉時，基於將左方的換流原點作為基準時的累積值SL每當在「0」以下時，即進行換流模式的切換。
在此，如圖8所示，無刷電機1的旋轉運動通過滑輪22a，22b變為帶23的直線運動，在通過所述帶23驅動託架21時，因為無刷電機1的旋轉力傳達到託架21之前的路徑，即帶的長度在順時針旋轉時和逆時針旋轉時不同。所以如切換旋轉方向則根據帶23的伸出量，轉子位置與託架21的絕對位置錯開。
然而，在所述第4實施方式中，因為對順時針旋轉時和逆時針旋轉時個別設置換流原點位置，基於順時針旋轉時的累積值SR和逆時針旋轉時的累積值SL，檢測出換流時序，所以在設定換流原點的時刻，除去相應帶的伸出量的誤差，可避免因無刷電機1的旋轉方向不同而引起的換流時序的錯位，可在確切的時序下進行換流。
從而，例如由經時變化引起託架的運動加重時，或帶全體伸長時也可進行可靠的換流。
並且，在這種情況下，每當累積值SR和累積值SL的最高價位向前提，就從累積值SR和累積值SL減去「1」，所以可避免累積值SR或SL的位數增加，可節約演算用的存儲。
進而，通過換流原點設定結束後的旋轉方向，因為將累積值SL的初期值設定為不同的值，所以不會發生根據驅動狀況，累積值SR或SL的值總是比「1」大，或不到「0」的、換流不能永久進行的情況。
並且，在第4實施方式中，將10的有效位數n(10n)乘以換流常數T，作為整數值進行處理，此時，每當最高價位向前提時，也可從10n減去累積值SL或SR值。
在所述第4實施方式中，將換流原點設定在帶中央附近，但不限定於此，例如可在帶的兩端等任意位置設置換流原點。但是帶的伸出量作為帶中心附近的平均伸出量，所以在中央附近設置換流原點可確實減小因帶的伸出而導致的誤差的影響。
另外，在所述各實施方式中，基於來自設置於印表機的託架或送紙機構的編碼器等的脈衝信號，對檢測出驅動送紙機構的電機的換流時序的情況進行說明。但是，本發明不限於此。如隨著電機的驅動，相應該驅動對象的移動量可得到來自位置檢測器的脈衝信號的一種構成，也可適用。
對檢測電位計等驅動對象位置的傳感器也可適用，在這種情況下，例如基於電位計的位置信息驅動對象移動所定量時，設置輸出脈衝信號的脈衝生成迴路，基於脈衝生成迴路輸出的脈衝信號進行與上述同樣的控制，如這樣便可獲得與上述同等的作用效果。
在上述各實施方式中，基於來自位置檢測器15的檢測信號，對進行換流控制的情況進行了說明。但是基於來自位置檢測器15的檢測信號，不僅可進行換流控制，也可同時進行速度控制或相位控制。
在上述各實施方式中，對適用DC無刷電機的情況進行了說明，但並不限於此，也可適用於步進電機等。另外，作為編碼器對線性編碼器和旋轉編碼器進行了說明，但也並不限於此，也可適用於光學式或磁式編碼器。
在上述實施方式中，對適用於三相無刷電機的情況進行了說明，但並不限於此，也可適用於一相、二相或四相無刷電機。
在上述第3或第4實施方式中，對藉助滑輪22b傳送無刷電機1的旋轉力的輸出裝置21的驅動控制進行了說明，但也可如上述第1或第2實施方式所述，在也適用於驅動送紙機構的情況，該送紙機構藉助齒輪機構等傳送無刷電機1的旋轉力。
如上所述，通過本發明第一方面的電機驅動裝置，基於隨著驅動對象的移動而輸出的來自位置檢測器的脈衝信號，進行對電機的換流控制，所以即使電機在低旋轉區域也能確切地檢測出換流時序，進行高精確度地換流控制。
並且，通過本發明第二方面的電機驅動裝置，相應電機的旋轉方向對來自位置檢測器的脈衝信號的脈衝數進行計算，該計算值與基於事先檢測出的在一換流區間所接受的脈衝數而設定的換流圖形中的特定的整數值一致時，進行電機的換流，所以可在確切的換流時序進行換流。
通過本發明第三方面的電機驅動裝置，在對每一換流區間的所述區間脈衝數依次進行加法計算時，其和成為整數值之前的加法計算次數的換流時序值構成換流圖形，並且換流時序值是基於每次加法計算時對所述區間脈衝數的和的小數點以後進行四捨五入取整數值而設定的，所以不累加每次換流時換流時序的錯位，能抑制換流時序的錯位，可進行高精確度的換流控制。
通過本發明第四方面至第九方面的驅動裝置，每次輸入隨著驅動對象的移動而輸出的來自位置檢測器的脈衝時，相應電機的旋轉方向，對電機的每一換流區間的脈衝數的倒數的換流常數進行加法或減法計算，在換流常數的累計值的整數部分變化時，並且累計值為整數時，進行高精確度的換流控制。
通過本發明第五至第七方面，在令轉子旋轉一定量時，用進行所述旋轉時應接受的脈衝數的設計值除以所必需的換流次數，可容易地計算出換流常數。並且通過基於測量轉子旋轉一定量時實際接收的脈衝數算出的換流常數，可相應實際電機的旋轉力傳達係數來設定換流常數。
通過本發明第七方面，因為基於測量轉子旋轉一周時接收的脈衝數來算出換流常數，所以可得到使電機內部部件的尺寸誤差引起的各換流時序的不均勻全部平均化的換流常數，可防止累積換流時序的誤差。
通過本發明第八方面，在換流常數T的小數點以後的有效位數為n，驅動對象的移動量為L，位置檢測器的解析度(驅動對象的移動量/脈衝數)為B，基於所述脈衝信號而推定的轉子的推定位置與實際位置的差的允許值用電氣角表示為σ，一換流間的電氣角為F時，設定為滿足(T+(L/B)*(5/10n+1))*F＜σ，所以驅動對象的移動量或位置檢測器的解析度等各變數變化時，可容易地進行滿足允許值σ的換流控制。
通過本發明第九方面，在所述驅動對象為噴墨式印表機的噴墨頭時，如換流常數的小數點以後的有效位數n為4至8位，則可使用幾乎所有用紙尺寸的印表機。
通過本發明第十方面所述的電機的驅動裝置，在換流控制裝置中，在對換流常數進行加法計算時，每當累積值為「1」以上時，從累積值減「1」，相反，對換流常數進行減法計算時，每當累積值為「0」以下時，向累積值加「1」，所以可避免換流常數的累積值的位數增加。
通過本發明第十一或十二方面所述的電機的驅動裝置，在換流控制裝置中，在換流常數的小數點以後的位數為m時，使換流常數10m倍取整數值，所以只進行整數值的演算，可使演算簡便化，並且，此時在對換流常數進行加法計算時，每當累積值的高價側第m+1位變化時，從累積值減去10m，在對換流常數進行減法計算時，每當累積值為「0」以下時，向累積值加10m，所以可避免換流常數的累積值的位數增加。
權利要求
1.一種電機驅動裝置，其特徵在於包括安裝在電機的驅動對象上，並隨著電機的驅動對象的移動而輸出脈衝信號的位置檢測器；根據來自該位置檢測器的脈衝信號對所述電機進行換流控制的換流控制裝置；以及從電機到電機的驅動對象傳送動力的動力傳送部。
全文摘要
本發明的電機驅動裝置，它通過根據無刷DC電機或步進電機等的轉子的位置，對激磁相進行切換而進行換流控制，從而對電機旋轉驅動。作為本發明一實施例的電機驅動裝置，具有隨著電機的驅動對象的移動而輸出脈衝信號的位置檢測器；以及根據來自該位置檢測器的脈衝信號對所述電機進行換流控制的換流控制手段。從而實現在低速下也能進行控制，且能更精確地控制電機的目的。
文檔編號H02P6/20GK1630180SQ20041008219
公開日2005年6月22日 申請日期2001年7月6日 優先權日2000年7月7日
發明者池上昭彥, 宮崎新一 申請人:精工愛普生株式會社