無傳感器電機的驅動裝置的製作方法
2023-07-17 20:38:41 2
專利名稱：無傳感器電機的驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無電刷DC電動機或者步進電機等那樣通過根據轉子的位置，切換勵磁相，進行換流控制，使其旋轉驅動的無傳感器電機的驅動裝置，特別是涉及利用用於進行無傳感器電機的驅動對象物的位置檢測器進行無傳感器電機的換流控制的驅動裝置。
背景技術：
作為檢測像無電刷DC電機或者HB型步進電機等那樣在轉子中使用了永久磁鐵的電機的轉子位置的技術，以往，有利用在定子繞組的開放相(不通電相)中發生的反電動勢的技術。即，檢測可以從勵磁線圈得到的反電動勢，求該檢測出的反電動勢與中性點電壓交叉的零交叉點，檢測轉子位置。這種情況的換流控制例如通過在從上述零交叉點把相位移動30度的點進行換流動作而實現。
因此，在電機停止時，由於不能夠從勵磁線圈得到反電動勢，不能夠進行無傳感器驅動，因此在從電機停止狀態開始進行旋轉驅動的電機起動時，進行所謂的強制換流，強制驅動轉子，由此，在成為可以從勵磁線圈獲得預定值以上的反電動勢的電機速度後，轉移到無傳感器驅動。
對於這樣的電機的無傳感器控制，已知有在電機中設置霍爾元件，使用該元件檢測轉子位置，根據檢測值驅動電機的方法等。
然而，在根據反電動勢進行無傳感器控制的情況下，如上述那樣由於在低速下不能夠進行換流控制，因此在進行反覆停止、起動這樣控制的情況下很不理想。另外，如果依據使用霍爾元件等進行控制的方法，則雖然在低速下能夠進行控制，然而轉子磁極的磁極分割寬度的分散性或者霍爾元件的設置位置的分散性等直接作為換流定時的誤差影響到控制精度，因此現狀是在能夠檢測反電動勢的速度範圍內的動作中，基於反電動勢的無傳感器控制不包括上述的誤差，動作才會穩定，故希望即使是低速也能夠進行控制，而且能夠更高精度地把電機進行無傳感器控制的驅動方法。
發明內容
因此，本發明是著眼於上述以往未解決的問題而產生的，目的在於提供即使在低速下也能夠可靠地進行換流控制，而且能夠以更高精度進行無傳感器電機的驅動控制的無傳感器電機的驅動裝置。
為了達到上述目的，本發明方案1的無傳感器電機的驅動裝置具有伴隨著無傳感器電機的驅動對象物的移動輸出脈衝信號的位置檢測器；計數來自該位置檢測器的脈衝信號，根據其計數值進行上述無傳感器電機的換流控制的換流控制裝置；設定成為上述脈衝信號的計數基準點的換流原點的換流原點設定裝置，該換流原點設定裝置在初次起動時把上述無傳感器電機的勵磁相順序切換到不是互差電角180度或者其整數倍的電角位置的2個牽引位置並且進行了2次勵磁以後，對於上述第2次的勵磁相，再一次切換到不是電角180度或者其整數倍的電角位置的牽引位置並進行勵磁，然後在轉子靜止的時刻，設定上述換流原點。
在方案1的發明中，如果無傳感器電機的驅動對象物移動，則與此相伴從位置傳感器輸出脈衝信號，根據該脈衝信號數的計數值進行換流控制。成為上述脈衝信號的計數基準點的換流原點由換流原點設定裝置設定，在換流原點設定裝置中，根據初次起動時勵磁了無傳感器電機的定子繞組時的靜止位置，即牽引位置設定換流原點。
這裡，雖然有時根據即將初次起動前的轉子的停止位置在1次勵磁中轉子沒有旋轉，但如果把勵磁相順序切換到不是互差電角180度或者其整數倍的電角位置的2個不同的牽引位置並且進行2次勵磁，則轉子通過正轉或者反轉可靠地旋轉，被牽引到第2次的牽引位置。而且，如果對於上述第2次的牽引位置，再一次切換到不是電角180度或者其整數倍的電角位置的牽引位置並進行勵磁，則能夠使轉子向作為目標的旋轉方向旋轉，並且被牽引到第3次的牽引位置。
而且，如果轉子移動到第3次的牽引位置，並且在靜止時的位置設定換流原點，則換流原點在預定的旋轉方向與轉子旋轉時要換流的位置一致。
從而，把換流原點作為計數基準點計數脈衝信號，如果在該計數值例如每次成為預先設定的一個換流區間的脈衝信號數的倍數時進行換流，則成為在轉子每次到達要換流的位置時進行換流，能夠以可靠的定時進行換流。
這裡，例如經過由齒輪機構或者驅動力傳送帶和皮帶輪構成的機構等通過無傳感器電動機把驅動對象物進行驅動時，有時實際上與轉子旋轉無關，由於齒輪機構的齒隙或者驅動力傳送帶的伸展等影響沒有把驅動對象物進行驅動，沒有從位置檢測器輸出脈衝信號。因此，將在來自靜止位置的轉子的實際旋轉量與基於伴隨該旋轉位置檢測器輸出的脈衝信號計數值的旋轉量之間產生偏移。
但是，如上述那樣進行3次勵磁，使轉子可靠地沿著所希望的旋轉方向旋轉，在靜止的位置設置換流原點，因此如果沿著與上述換流原點設定之前的轉子的旋轉方向相同的方向起動，則能夠去除齒隙等的影響，可靠地設定換流原點，從而能夠以可靠的定時進行換流。
另外，方案2的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案1中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流原點設定裝置在上述無傳感器電機的每個旋轉方向設定上述換流原點，上述換流控制裝置對應於旋轉方向，根據來自在每個旋轉方向設定的換流原點的上述脈衝信號數進行上述換流控制。
另外，方案3的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案2中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流原點設定裝置把相當於在上述每個無傳感器電機的旋轉方向設定的上述各換流原點的位置差的脈衝信號數檢測為偏置值，上述換流控制裝置把一方的換流原點作為基準計數脈衝信號，根據上述偏置值在每次改變旋轉方向時修正上述脈衝信號的計數值。
在方案2以及方案3的發明中，在無傳感器電機的每個旋轉方向設定換流原點。這裡，例如在由無傳感器電機通過齒輪機構或者驅動力傳送帶和皮帶輪構成的機構等把驅動對象物進行驅動時，有時由於由齒輪機構的齒隙或者驅動力傳送帶的延伸等引起並通過旋轉方向的切換，使轉子的位置與驅動對象物的絕對位置發生偏移。從而，在這樣產生偏移的狀態下，如果根據以對於一個旋轉方向設定的一個換流原點為基準的脈衝信號計數值進行換流控制，則根據旋轉方向，真正的轉子換流定時與基於脈衝信號計數值的換流定時之間將偏移。
然而，在上述方案2以及方案3的發明中，在無傳感器電機的每個旋轉方向設定換流原點，對應於旋轉方向，根據來自在各個旋轉方向設定的換流原點的脈衝信號數進行換流控制，因此能夠避免由旋轉方向的改變產生換流定時中的偏移。
這時，如方案3的發明那樣，把相當於在無傳感器電機的每個旋轉方向設定的各個換流原點的位置差的脈衝信號數檢測為偏置值，以任一方的換流原點為基準計數脈衝信號，如果根據偏置值在旋轉方向每次改變時修正脈衝信號的計數值，使得成為以對應於旋轉方向的換流原點為基準的計數值，則不需要在每個旋轉方向準備存儲上述脈衝信號計數值的計數變數，能夠省略在旋轉方向每次改變時切換參考的計數變數這樣的處理程序。
另外，方案4的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案1～方案3的任一項中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，具備檢測上述無傳感器電機的開放相中產生的反電動勢的反電動勢檢測裝置；根據由該反電動勢檢測裝置檢測出的反電動勢生成換流定時的換流定時生成裝置，上述換流原點設定裝置在由上述換流定時生成裝置生成的換流定時的時刻，更新、設定上述換流原點。
另外，方案5的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案4中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流定時檢測裝置根據上述無傳感器電機的任一相的反電動勢生成換流定時。
在該方案4以及方案5的發明中，由反電動勢檢測裝置檢測無傳感器電機的開放相即不通電相中發生的反電動勢。根據檢測出的反電動勢檢測轉子的位置，生成換流定時，在所生成的換流定時的時刻更新、設定換流原點。
這裡，根據反電動勢檢測轉子的位置可以比方案1～方案3中敘述的通過勵磁把轉子牽引到靜止位置所決定的轉子的位置得到更高的精度。即，這是因為在通過勵磁把轉子牽引到靜止位置的情況下，由於摩擦負荷等外力與電機發生的轉矩的平衡，轉子在從電穩定靜止點稍稍偏離的位置靜止，而與此不同，根據反電動勢檢測出的轉子位置不包括由摩擦負荷等產生的牽引偏移的因素。
從而，在成為根據反電動勢可以生成換流定時的狀態的時刻，根據能夠檢測轉子位置的反電動勢更高精度地檢測轉子的位置，生成換流定時並且更新、設定換流原點。以後，以該換流原點為基準計數脈衝信號，根據該計數值進行換流，因此能夠更高精度地進行換流控制。
這時，在以往的使用了反電動勢的無傳感器控制的情況下，需要順序地檢測所有相的反電動勢，生成與其對應的換流定時，而如方案5的發明那樣，在換流定時生成裝置中，不是根據無傳感器電機的所有的相，而是根據某一相的反電動勢生成換流定時，因此能夠減少檢測反電動勢的電路的數量，同時還能夠減去輕換流定時生成所需要的處理。
另外，方案6的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案4或者方案5中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流定時生成裝置在上述無傳感器電機的每個旋轉方向生成上述換流定時，上述換流原點設定裝置根據上述每個旋轉方向的換流定時在每個旋轉方向更新、設定上述換流原點。
另外，方案7的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案6中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流原點設定裝置把相當於根據在上述換流定時生成裝置中在每個旋轉方向生成的換流定時設定的各個換流原點的位置差的脈衝信號數檢測為偏置值，上述換流控制裝置以更新、設定了的一方的換流原點為基準計數脈衝信號，根據上述偏置值在旋轉方向每次改變時修正上述脈衝信號的計數值。
另外，方案8的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案7的無傳感器電機的驅動裝置中，具有存儲上述偏置值的存儲裝置，上述換流控制裝置根據在上述存儲裝置中存儲的上述偏置值修正上述脈衝信號數的計數值。
在該方案6～8的發明中，在換流原點設定裝置中，根據在各旋轉方向在換流定時生成裝置中生成的換流定時，在每個旋轉方向更新、設定換流原點。這裡，例如在由無傳感器電機通過齒輪機構或者驅動力傳送帶和皮帶輪構成的機構等把驅動對象物進行驅動時，有時由於由齒輪機構的齒隙或者驅動力傳送帶的延伸等影響，如果切換旋轉方向，則使轉子的位置與驅動對象物的絕對位置發生偏移。在這樣產生偏移的狀態下，如果根據以對於一個旋轉方向設定的一個換流原點為基準的脈衝信號計數值進行換流控制，則根據旋轉方向，真正的轉子的換流定時與基於脈衝信號計數值的換流定時之間將產生偏移。
然而，在上述方案6～8的發明中，在無傳感器電機的每個旋轉方向根據反電動勢生成換流定時，根據該換流定時在每個旋轉方向更新、設定各個換流原點，因此能夠避免由旋轉方向在換流定時中發生偏移。
這時，如方案7的發明那樣，把相當於在無傳感器電機的每個方向中更新、設定了的各換流原點的位置差的脈衝信號數檢測為偏置值，把更新、設定後的任一個換流原點作為基準計數脈衝信號的同時，在旋轉方向每次改變時根據上述偏置值修正脈衝信號數的計數值，使得成為把對應於旋轉方向的換流原點作為基準的計數值，則能夠省略在每個旋轉方向準備存儲上述脈衝信號計數值的計數變數，並且在旋轉方向每次改變時，切換參考的計數變數這樣的處理程序。
另外，如方案8的發明那樣，如果預先檢測偏置值並且進行存儲，則在每次根據基於反電動勢生成的換流定時更新、設定換流原點時不必檢測偏置值。
另外，方案9的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案4～8的任一項中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流控制裝置在開始上述無傳感器電機的控制時進行基於由上述換流定時生成裝置生成的換流定時的換流原點的更新。
另外，方案10的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案4～9的任一項中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流控制裝置從上述無傳感器電機的控制開始時刻經過預定時間後進行基於由上述換流定時生成裝置生成的換流定時的換流原點的更新。
另外，方案11的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案4～10的任一項中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流控制裝置從上述無傳感器電機的控制開始時刻每經過預定時間進行基於由上述換流定時生成裝置生成的換流定時的換流原點的更新。
進而，方案12的無傳感器電機的驅動裝置的特徵在於在方案4～11的任一項中記述的無傳感器電機的驅動裝置中，上述換流控制裝置在每次起動上述無傳感器電機時進行基於由上述換流定時生成裝置生成的換流定時的換流原點的更新。
在該方案9～12的發明中，在開始了上述無傳感器電機的控制時進行基於由換流定時生成裝置生成的換流定時的換流原點的更新，因此在開始無傳感器電機的控制，無傳感器電機旋轉，根據在其反電動勢能夠生成換流定時的時刻進行換流原點的更新、設定，由此，能夠比控制開始的初始階段設定更高精度的換流原點。另外，從控制開始時刻經過預定時間後進行換流原點的更新，例如在伴隨無傳感器電機驅動開始的溫度環境的變化成為平衡狀態的時刻更新、設定換流原點，由此能夠設定溫度環境穩定狀態下的換流原點。另外，在每次從無傳感器電機的控制開始時刻經過預定時間更新、設定換流原點，由此能夠根據溫度環境的變化設定換流原點。進而，在每次起動無傳感器電機，即無傳感器電機每次開始動作進行更新、設定，由此能夠設定對應於現狀的換流原點。
圖1是示出適用了本發明的無傳感器電機的驅動電路的概略結構的結構圖。
圖2是示出第1、第2、第3實施形態中的主程序的處理程序一例的流程圖。
圖3是示出圖2中的換流原點設定處理的處理程序一例的流程圖。
圖4是表示相對於轉子位置的變化，勵磁相與轉矩的關係的說明圖。
圖5是示出圖2中的起動處理的處理程序一例的流程圖。
圖6是示出作為圖2中的換流控制處理的換流計數處理以及圖8中的換流計數處理的處理程序一例的流程圖。
圖7是示出圖2的實施形態中的無電刷電機的驅動裝置的概略結構的結構圖。
圖8是示出圖2中的換流控制處理的處理程序一例的流程圖。
圖9是示出圖8以及圖12中的換流原點復位處理的處理程序一例的流程圖。
圖10是示出圖2中的換流原點設定處理的處理程序一例的流程圖。
圖11是示出圖10以及圖12中的換流計數處理的處理程序一例的流程圖。
圖12是示出圖2中的換流控制處理的處理程序一例的流程圖。
圖13是示出圖2中的起動處理的處理程序一例的流程圖。
以下，參照
本發明的本實施形態。
首先，說明本發明的第1實施形態。
圖1是示出使用了本發明的無電刷電機的驅動電路10的結構圖。
即，無電刷電機1是把U相、V相、W相三個定子繞組星形連接了的三相無電刷電機。驅動電路10具有換流器11，其換流器11的各輸出端子連接無電刷電機1的U相～W相的各端子。換流器11對應於U相～W相例如具備三組連接了電源側電晶體以及接地側電晶體的組的眾所周知的結構，通過從換流控制電路12供給的換流信號控制包括在換流器中的總計6個電晶體的通·斷，使得順序地激勵無電刷電機1的各相進行旋轉驅動。
在上述無電刷電機1的旋轉軸上，雖然沒有進行圖示，但是例如經過齒輪機構連接著印表機的送紙機構，通過驅動控制無電刷電機1，無電刷電機1的旋轉力經過齒輪機構傳遞到構成上述送紙機構的送紙用滾筒軸使得進行送紙控制。進而，在上述送紙用滾筒軸上，設置著用於檢測旋轉軸的旋轉角的例如旋轉編碼器等位置檢測器15。
該位置檢測器15構成為輸出相位不同的A相以及B相兩種脈衝信號，從這些兩種信號的相位關係能夠檢測旋轉方向。另外，該位置檢測器15在無電刷電機1的一個換流期間具有能夠發生多個脈衝信號的解析度。
上述換流控制電路12例如構成為包括微機，用於存儲後述的換流脈衝數P等的存儲裝置(存儲設備)等，輸入來自上述位置檢測器15的2種檢測信號。而且，進行無電刷電機1的初始勵磁牽引，作為生成無電刷電機1的換流定時時的基準的換流原點，在計數器數C中設定對應於旋轉方向的初始值。
而且，根據來自上述位置檢測器15的2種脈衝信號檢測無電刷電機1的旋轉方向的同時，檢測脈衝信號的邊緣(以下稱為脈衝沿)，根據該脈衝沿對應於旋轉方向計數脈衝數，在上述無電刷電機1正轉，通過送紙機構沿著進行送紙的方向驅動時加入脈衝，反之，在無電刷電機1反轉時減去脈衝，根據該脈衝的計數值與存儲在預定的存儲區中的換流脈衝數列P，決定上述無電刷電機1的換流定時。
另外，上述換流控制電路12具有在換流器11的未圖示的各電晶體中，把應該導通的電晶體的組合進行數值化管理的稱為換流模式的變數，構成為使得輸出與上述換流模式的值一對一對應的換流信號。上述換流信號由分別控制換流器11的各個電晶體的通·斷的信號序列構成，與生成的上述換流定時同步，把上述換流模式的值切換為應該使無電刷電機1沿著用來自未圖示的上級裝置的指令信號所指示的方向旋轉的適當的值(以下稱為換流模式切換)。通過把對應於該換流模式的換流信號到輸出換流器11，適當地進行無電刷電機1的定子繞組U相～W相的勵磁切換，實現無電刷電機1的旋轉。
進而，上述換流控制電路12與眾所周知的無電刷電機中的驅動控制處理相同，根據來自上述位置檢測器15的脈衝信號，實時計測送紙用滾筒軸的旋轉速度或者旋轉角，進行送紙用滾筒軸的旋轉速度控制或者旋轉角控制。
上述換流脈衝數列P設定如下。即，例如，檢測換流器11的各相反電動勢電壓的中間電壓，在從其偏移30度的位置根據作為換流定時的眾所周知的方法等使無電刷電機1驅動，例如，計數來自多個換流區間中的位置檢測器15的脈衝數，通過把該脈衝數用換流區間數進行相除運算，計算出一個換流區間中的來自位置檢測器15的脈衝數的區間脈衝數M。
這裡，例如，假設在5個換流區間的脈衝數是「102」時等，並且以分數記載區間脈衝數M(這時，102/5＝20.4)。這時，由於區間脈衝數是20.4，因此如表1的換流位置真值所示那樣，真正的換流定時是從無電刷電機1的轉子位於換流定時的位置的初始狀態開始的脈衝數為20.4，40.8，61.2，81.6，……的時刻。表1
但是，由於脈衝信號的累加值是整數，因此把表示真正的換流定時的脈衝數，即換流位置真值的小數點以下部分進行四捨五入，求與換流位置真值的誤差為最小的整數值，把該值作為表示換流定時的延伸信號數，把各個換流定時中的延伸信號數之間的差設定為換流間信號數。
即，在第1個換流定時中，換流位置真值是脈衝信號數的累加值成為「20.4」的時刻，由於與其最近的整數值是「20」，因此延伸信號數設定為「20」，換流間信號數也設定為「20」。這時，換流位置真值與延伸信號數的誤差成為「-0.4」。同樣，在第2個換流定時中換流位置真值由於是信號脈衝的累加值為「40.8」的時刻，因此延伸信號數設定為「41」，換流間信號數成為「21」，其誤差成為「+0.2」。而且，第3個以及第4個換流定時也同樣進行設定，在第5的換流定時的情況下，換流位置真值是「102」，由於是整數，因此把其設定為延伸信號數，換流間信號數成為「20」，在第5個換流定時中延伸信號數與換流位置真值的誤差成為「0」。
接著，在第6個換流定時中，換流位置真值由於成為「120.4」，因此延伸信號數成為「120」，換流間信號數成為「20」，其誤差成為「-0.4」，上述的換流間信號數以及其誤差與上述第1個定時相同。以後，與上述第2個定時以後相同，換流間信號數重複「21、20、21、20」。從而，把從第1個換流定時開始到換流位置真值與延伸信號數的誤差為0的第5個換流定時的換流間信號數構成的數列「20、21、20、21、20」設定為換流脈衝數列P，把它們預先存儲在預定的存儲區中。即，例如在由上述驅動電路10，無電刷電機1以及在作為該無電刷電機1的驅動對象物的送紙機構中設定的位置檢測器15等構成的系統在出廠時預先設定換流脈衝數列P，把其預先存儲在預定的存儲區中。
其次，根據表示換流控制電路12中的處理程序一例的流程圖說明上述第1實施形態的動作。
在換流控制電路12中，如果起動，則開始圖2所示的主程序，首先在步驟S101中進行換流原點設定處理，設定成為用於生成換流定時的基準的換流原點。具體地講，如圖3所示，首先在步驟S201中，初始化成預先設定了決定激勵無電刷電機1哪一相的換流模式的模式，與眾所周知的換流控制處理相同，生成對應於初始化了的換流模式的換流信號，把該信號輸出到構成換流器11的各個電晶體中，控制各個電晶體，把預定的相進行勵磁。由此，進行第1次的轉子牽引。
接著，轉移到步驟S202，例如根據是否檢測出了預定時間脈衝邊緣等，判斷轉子是否靜止，如果轉子靜止則轉移到步驟S203。在步驟S203中，對於在步驟S201中被牽引了的第1次的牽引位置，在不是電角180度或者其整數倍電角位置的不同的牽引位置切換換流模式並且進行勵磁。由此，進行第2次的轉子牽引。接著，轉移到步驟S204，待機到轉子靜止為止，從轉子靜止到牽引位置以後轉移到步驟S205，判斷從上級裝置指令的無電刷電機1起動時的旋轉方向。在起動時的旋轉方向是正轉方向時，從步驟S205轉移到步驟S206，沿著正轉方向切換換流模式進行勵磁。由此，進行第3次的轉子牽引。然後轉移到步驟S207，待機到轉子靜止為止，從轉子在牽引位置靜止後轉移到步驟S208，把該第3次的牽引位置作為換流原點把計數器數C設定為C＝0的同時，把變數n設定為n＝1，該變數n用於特定構成存儲在預先設定的預定存儲區中的上述換流脈衝數列PnMAX的換流間信號數Pn。
反之在步驟S205中，在來自上級裝置的旋轉指示方向是反轉方向時，從步驟S205轉移到步驟S209，沿著反轉方向切換換流模式進行勵磁，由此進行第3次的轉子牽引。然後轉移到步驟S210，待機到轉子靜止為止，如果轉子靜止在牽引位置則轉移到步驟S211，以該第3次的牽引位置作為換流原點把計數器數C設定為C＝PnMAX，把用於特定上述換流間信號數Pn的變數n設定為n＝nMAX。根據以上的動作結束換流原點設定處理。
另外，上述PnMAX是變數n為nMAX時的換流間信號數Pn的值。
這裡，說明進行換流原點設定處理時的轉子的動作。如在圖4的表示伴隨著無電刷電機1的轉子位置變化，勵磁相與轉矩的對應的說明圖中所示那樣，轉子例如在位於電角180度的位置時，作為換流模式初始值控制成使得從V相向W相流過電流時，轉子在圖4中沿著角度增加的方向旋轉移動到270度的位置。進而在切換換流模式控制成使得從V相向U向流過電流時，轉子沿著相同方向進一步旋轉移動到330度的位置。
這裡，考慮在第1次的勵磁中轉子不能移動的情況。可以考慮2種情況，首先第1種情況是轉子的停止位置在電角與由第1次勵磁產生的牽引位置錯開180度的相位關係。這種情況下，由於轉子通過勵磁在向右旋轉方向和左旋轉方向這2個方向受到相同大小的轉矩，因此旋轉力平衡成為不移動狀態。例如在圖4中，轉子在90度的位置靜止時，作為旋轉模式的初始值如果進行控制使得從V相向W相流過電流，則由於牽引位置成為270度的位置，因此成為電角錯開180度的相位關係，旋轉力平衡，成為不能夠移動的狀態。把該位置稱為「不穩定靜止點」，由於這是與本來應該通過第1次勵磁被牽引的「穩定靜止點」不同的位置，因此如果把該位置作為牽引位置設定換流原點，則以後將在錯誤的位置進行換流，不能夠進行正確地控制。但是，如果把勵磁相順序切換到不是互差電角180度或者其整倍數的電角位置的不同的2個牽引位置進行2次勵磁，則在第1次勵磁時即使在電角上處於從牽引位置牽引了180度的相位關係，轉子靜止不動的情況下，開始第2次勵磁時的轉子位置也一定成為與第2次勵磁產生的牽引位置180度以外的相位關係，轉子可靠地旋轉。例如轉子在上述90度的位置靜止，在第1次勵磁中不能夠移動時，控制第2次勵磁使得從V相向U相流過電流，則牽引位置由於成為330度的位置，因此轉子接受在圖4中沿著角度減少的方向移動的轉矩而旋轉，被牽引到預定的位置。另外，由於圖4的橫軸示出電角，因此90度的位置與450度和位置相同。
其次，作為在第1次勵磁中轉子不轉動時的第2種情況，在圖4中進行控制使得從V相向W相流過電流時，轉子預先位於270度的附近，例如位於260度的位置，作用在轉子上牽引轉矩比作用在電機的旋轉軸的摩擦轉矩小，有時轉子不旋轉。但是，進行控制使得在第1次的勵磁中從V相向W相流過電流時，即使轉子不旋轉，但是如果在第2次的勵磁中切換換流模式，進行控制使得從V相向U相流過電流，則轉子接受圖4中角度增加方向的轉矩，被牽引到330度的位置。
即，在僅進行了一次勵磁，由於轉子的停止位置有時轉子不移動到希望被牽引到的位置，如果順序切換到不是互差電角180度或者其整數倍的電角位置的不同的2個牽引位置進行二次勵磁，則在第2次勵磁中轉子一定移動，被牽引到預定的位置。這裡，第1次勵磁與第2次勵磁可以是電角180度或者其整數倍以外的相位關係，例如如果是三相電機可以是60度，120度，240度，270度的任一種。
如上述那樣，根據第1次轉子牽引前的轉子的靜止位置，在第2次牽引轉子時，存在的轉子正轉牽引和反轉牽引2種情況。
這裡，在無電刷電機1的旋轉力經過齒輪機構傳送到送紙機構，由此位置檢測器15進行動作的情況下，如上述那樣進行基於勵磁的第2次轉子牽引，假設在這裡設定了換流原點，然後，例如沿著正轉方向起動的情況。這裡，在第2次沿著正轉方向旋轉牽引的情況下，基於來自起動後位置檢測器15的脈衝信號計數值的轉子位置與實際的轉子位置之間不產生偏移。另一方面，在第2次反轉牽引時，由於齒輪機構的齒隙等的影響，在剛起動後即使轉子旋轉，作為無電刷電機1的驅動對象的送紙機構也不旋轉，存在著不從位置檢測器15輸出脈衝信號的期間。由此在這樣的情況下，基於來自位置檢測器15的脈衝信號計數值的轉子位置與實際的轉子位置之間將產生偏移。即，至第2次轉子牽引為止，由於不能夠唯一地確定轉子旋轉方向的經歷，因此在換流原點設定時不能夠排除齒隙等的影響，有可能在實現正確定時下的換流方面帶來障礙。
但是，這裡進行上述第2次的轉子牽引，例如在轉子被牽引到圖4所示的電角330度的位置以後，進而沿著與希望起動的方向相同的方向，例如正轉方向(電角值加大的方向)再一次切換換流模式。這時，進行控制使得從W相向U相流過電流，這時如果進行控制使得從W相向U相流過電流，進行第3次轉子牽引，則轉子從作為第2次牽引位置的330度的位置沿著正轉方向旋轉被牽引到成為第3次牽引位置的390度的位置。在該位置設定了換流原點以後，如果沿著正轉方向進行起動，則不受到齒隙等的影響，從而基於來自位置檢測器15的脈衝信號計數值的轉子位置與實際的轉子位置之間不產生偏移。
如以上那樣，有時由於轉子的位置在一次勵磁中不旋轉，另外，即使在切換換流模式進一步進行勵磁但存在正轉情況與反轉情況，而通過進行第3次勵磁能夠使牽引時的轉子的旋轉方向與作為目標的起動方向一致。從而，能夠至少通過切換3次換流模式進行勵磁，把由齒輪機構的齒隙產生的影響限制為最小。
這樣，如果結束了在圖2的步驟S101中換流原點設定處理，則以後成為能夠進行無電刷電機1的換流控制。在步驟S102中如果從上級裝置輸入了指示無電刷電機1的起動的指令信號，則從步驟S102轉移到步驟S103，進行圖5的起動處理。
在該起動處理中，首先，在步驟S301中判斷從上級裝置指示的旋轉方向，在是正轉時轉移到步驟S302，沿著正轉方向切換一次應該起動的換流模式等，進行正轉時的起動處理。另一方面，在旋轉指示方向是反轉方向時，從步驟S301轉移到步驟S303，切換一次沿著反轉方向應起動的換流模式，進行反轉時的起動處理。由此結束起動處理，返回到圖2的主程序，轉移到步驟S104。
而且，在上述起動處理中，經過換流器11把對應於切換了的換流模式的勵磁相進行勵磁，這時，根據上述的旋轉速度控制等控制換流信號，由此如果無電刷電機1旋轉，則該旋轉力經過未圖示的齒輪機構傳送到送紙機構，驅動送紙機構進行送紙。
如果伴隨著送紙機構的驅動從位置檢測器15輸出脈衝信號，則在換流控制電路12中進行脈衝邊緣的檢測，在圖2的步驟S104中檢測出了脈衝邊緣時轉移到步驟S105，在進行了換流控制處理以後，轉移到步驟S106。另一方面，在步驟S104中沒有檢測出脈衝邊緣時直接轉移到步驟S106。
這裡，上述步驟S105中的換流控制電路處理按照圖6所示的換流計數處理程序進行。
首先，在步驟S401中，從來自位置檢測器15的2種脈衝信號判斷無電刷電機1是正轉還是反轉。在判斷為無電刷電機1例如正轉時轉移到步驟S402，把計數器數C增加「1」，接著，轉移到步驟S403，參考預先存儲在預定存儲區中的換流脈衝數列P，判斷其第n個換流間信號數Pn與計數器數C是否一致。
而且，在例如n＝1時，由於換流間信號數P1從上述表1成為「20」，因此結束換流計數處理，返回到圖2的主程序。以後，在無電刷電機1沿著正轉方向旋轉時，每次檢測出脈衝邊緣就從步驟S401經過步驟S402轉移到步驟S403，把計數器數C各增加「1」。而且，在計數器數C成為換流間信號數P1＝20時從步驟S403轉移到步驟S404，沿著正轉方向切換換流模式。由此切換勵磁相，無電刷電機1持續旋轉。
接著，轉移到步驟S405，在變數n與表示構成換流脈衝數列P的換流間信號數的數的nMAX相等時轉移到步驟S406，在把變數n復位為n＝1以後，轉移到步驟S408，在變數n不是n＝nMAX時轉移到步驟S407把變數n增加「1」以後，轉移到步驟S408。而且，在步驟S408中把計數器數C復位為C＝0以後，結束換流計數處理，返回到圖2的主程序。
這樣，在無電刷電機1正轉期間，在每次檢測出脈衝信號的邊緣時把計數器數C各增加「1」，在每次計數器數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。而且，換流脈衝數列P的最後換流間信號數P5的下一個又返回到P1，通過反覆進行這樣的動作，從換流間信號數Pn的排列順序的起始，順序地切換Pn的值，在計數器數C成為該換流間信號數Pn的時刻進行換流模式的切換。
從該狀態出發，例如為了進行送紙機構的調整等，停止了正轉的無電刷電機1以後，從上級裝置輸入使無電刷電機1反轉的起動指令時，在無電刷電機1停止的狀態下，由於沒有檢測出脈衝邊緣，因此反覆進行步驟S102，S104，S106的處理，不進行換流控制處理，維持等待來自上級裝置的指令信號的狀態，如果從上級裝置輸入起動指令，則從步驟S102轉移到步驟S103，進行圖5所示的起動處理。這種情況下，由於旋轉指示方向是反轉方向，因此從步驟S301轉移到步驟S303，切換一次應該使無電刷電機1沿著反轉方向旋轉的換流模式。由此，無電刷電機1反轉，如果檢測出脈衝邊緣則從步驟S104轉移到步驟S105進行圖6的換流計數處理。這時，由於無電刷電機1反轉，因此從步驟S401轉移到步驟S409，把計數器數C減去「1」。
接著，轉移到步驟S410，判斷計數器數C是否為C＝0，如果不是C＝0則結束換流計數處理返回到圖2的主程序。在是C＝0時轉移到步驟S411，作為換流定時沿著反轉方向切換換流模式。接著，轉移到步驟S412，在變數n是n＝1時轉移到步驟S413，在設定成n＝nMAX以後轉移到步驟S415，在變數n不是n＝1時轉移到步驟S414，把n減去「1」以後轉移到步驟S415。而且，在步驟S415中把計數器數C設定為C＝Pn以後，結束換流計數處理返回到圖2的主程序。
這樣，在無電刷電機1反轉期間，在每次檢測出脈衝邊緣時，就把計數器數C各減去「1」，在計數器數C成為C＝0的時刻進行換流模式的切換，把變數n各減去「1」，把計數器數C設定為C＝Pn。即，與正轉時相反，從換流間信號數Pn的排列順序的末端，順序地切換Pn的值。
而且，如果從上級裝置通知無電刷電機1的驅動結束，即停止圖2的主程序，則在步驟S106中檢測出該指令，結束處理。
這裡，由於一個換流期間中的脈衝數，即區間脈衝數M是「20.4」，因此例如在每次計數器數C成為「20」時，把該時刻作為換流定時設定的情況下，真正的換流定時是計數器數C成為「20.4」的位置，在每一次換流時，由於換流定時各超前「0.4」，因此在每次反覆進行換流時，把它們相加，與真正的換流定時位置的誤差增大，換流定時逐漸超前，不久將成為誤動作。反之，在計數器數C每次成為「21」時，把該時候設定為換流定時的情況下，在每一次換流時，換流定時各滯後「0.2」，每次進行換流都將它們相加，誤差增大，換流定時逐漸地滯後，將引起誤動作。
但是，如上述表1所示那樣，在每個換流定時把區間脈衝數相加時，把其相加值成為整數值的期間作為一個周期，設定換流間信號數使得該期間中的各換流定時的與作為真正的換流定時的區間脈衝數M的相加值的誤差為最小，因此，經過了一個周期時刻的真正的換流定時位置與實際的換流定時的誤差一定為零。進而，一個周期內的各換流定時由於設定了一個周期內的換流間信號數使得與真正的換流定時位置誤差最小，因此在每次進行換流時並沒有把誤差相加，誤差始終成為脈衝信號的脈衝半個計數部分以下，能夠把誤差抑制為最小。
另外，在設定起動無電刷電機1時的換流原點時，即，在設定計數器數C的初始值時，在進行2次勵磁，使裝置可靠旋轉，把轉子牽引到作為目標的牽引位置以後，在第3次勵磁牽引時，使轉子旋轉牽引到與第3次牽引以後起動的旋轉方向相同的方向，把其牽引位置設定為換流原點，因此能夠把在齒輪機構中的齒隙的影響抑制為最小，設定換流原點。
從而，根據這樣設定的換流原點，根據來自位置檢測器15的脈衝信號進行換流控制，由此能夠以可靠的定時進行換流控制。
另外，由於根據來自位置檢測器15的脈衝信號生成換流定時，因此如果從位置檢測器15輸出脈衝信號則能夠進行換流控制。由此，如以往那樣，根據反電動勢電壓進行換流控制的情況下，如果無電刷電機1的旋轉速度沒有達到某種程度以上則不能夠檢測反電動勢電壓，不能夠進行換流控制，而在本發明中由於根據來自位置檢測器15的脈衝信號進行換流控制，因此與電機的旋轉速度無關，即使是低速也能夠進行換流控制。
另外，這時，利用位置檢測器15的檢測信號進行換流控制的同時，還進行送紙速度控制或者送紙量控制等，因此也能夠不專門設定換流控制用的位置檢測器，謀求減少驅動電路10的構成部件數。
進而，即使在無電刷電機1暫時成為停止狀態的情況下，由於根據脈衝信號生成換流定時，因此如果預先存儲脈衝信號計數值，則在無電刷電機1再次開始旋轉時能夠從脈衝信號計數值立即決定通電相位，進而，由於即使在低速下也能夠生成換流定時，因此與停止或者旋轉開始時無關，能夠以可靠的定時進行換流控制。
這裡，圖2的步驟S101的處理對應於換流原點設定處理，圖6的換流計數處理對應於換流控制裝置。
其次，說明本發明的第2實施形態。
該第2實施形態如圖7所示，在驅動電路10中添加作為反電動勢檢測裝置的零交叉檢測電路13。除去換流控制電路12中的處理程序不同以外，由於與上述第1實施形態相同因此在相同的部分上標註相同的符號並且省略其詳細的說明。
上述零交叉檢測電路13例如用比較器等構成，檢測換流器1中的某一相的反電動勢電壓，在檢測出了上述反電動勢電壓的中點電壓時刻即零交叉時刻，判斷上述零交叉之前的反電動勢電壓的極性，如果其極性是正則向上述換流控制電路12輸出「H」電平的信號，反之極性是負時向上述換流控制電路12輸出「L」電平的信號。
在上述換流控制電路12中，與上述第1實施形態相同根據計數器數C進行換流模式的切換的同時，在無電刷電機1成為能夠根據上述反電動勢電壓的零交叉點進行換流定時的生成的旋轉速度時，根據零交叉點生成換流定時，進行換流原點的更新、設定。
即，在該第2實施形態中，例如如果印表機的電源開關接通，起動上述控制電路10，則上述換流控制電路12與上述第1實施形態相同，起動圖2所示的主程序。而且首先在步驟S101中，與第1實施形態相同進行圖3所示的換流原點設定處理，在把計數器數C的值設定為0或者PnMAX，設定了換流原點以後，轉移到步驟S102。而且如果有來自上級裝置的無電刷電機1的起動指令，則轉移到步驟S103，與第1實施形態相同進行圖5所示的起動處理。由此，無電刷電機1旋轉，其旋轉力經過未圖示的齒輪機構傳送到送紙機構，伴隨著送紙機構的移動從位置檢測器15輸出相位不同的2種脈衝信號。
在步驟S104中，如果檢測出來自位置檢測器15的脈衝信號的邊緣，則轉移到步驟S105，進行圖8所示換流控制處理。在圖8的換流控制處理中，首先，在步驟S501中判斷換流原點復位標誌FRS是否為「0」，在FRS＝0時，轉移到步驟S502。另外，上述換流原點復位標誌FRS如果完成了換流原點的更新、設定則取「1」的值，如果沒有完成則取「0」的值，在初次起動時設定為FRS＝0。在步驟S502中，例如根據單位時間的脈衝信號數等判斷能否進行換流原點的復位，即無電刷電機1是否處於能夠根據反電動勢電壓生成換流定時的速度，在不能夠進行換流原點復位時，即，在無電刷電機1以低速旋轉的狀態下，從步驟S502轉移到步驟S505，進行上述圖6所示的換流計數處理。
即，例如在正轉時，從圖6的步驟S401轉移到步驟S402，在每次檢測出脈衝信號的邊緣時把計數器數C增加，在計數器數C的值成為與第n個換流間信號數Pn的值相等時從步驟S403轉移到步驟S404進行換流模式的切換，在更新了n的值(步驟S405～步驟S407)以後，把計數器數C的值復位為0(步驟S408)。
而且，如果無電刷電機1的旋轉速度上升，超過能夠檢測反電動勢電壓的速度，則從步驟S502轉移到步驟S503，進行圖9所示的作為換流定時生成裝置的換流原點復位處理。
在圖9的換流原點復位處理中，首先在步驟S601中，判斷是否用零交叉檢測電路13檢測出了反電動勢電壓的零交叉，在檢測出了零交叉時轉移到步驟S602。而且，作為計數器CT，設定來自一個換流器區間的位置檢測器15的脈衝信號數的1/2的值。例如，設定把上述一個換流器區間的區間脈衝數M的1/2四捨五入的整數值round(M/2)。
接著，轉移到步驟S603，如果檢測出從位置檢測器15輸出的脈衝信號的邊緣，則從步驟S603轉移到步驟S604，把計數器CT減去「1」。而且，如果計數器CT的值沒有成為「0」，則從步驟S605返回到步驟S603，等待檢測下一個脈衝邊緣，如果計數器CT成為CT＝0，則作為成為應該換流的定時轉移到步驟S606。即，在檢測出反電動勢電壓的零交叉以後，把具有一個換流區間的1/2的期間，即在電角上延遲30度相位的時刻作為換流定時。在步驟S606中，判斷實際旋轉的方向是否是正轉，如果是正轉則轉移到步驟S607沿著正轉方向切換了換流模式以後，轉移到步驟S608。反之，如果是反轉，則從步驟S606轉移到步驟S612，沿著反轉方向切換換流模式以後，轉移到步驟S613。而且與上述圖6的換流計數處理的情況相同，在更新了用於特定上述換流間信號數Pn的變數n的值(正轉時步驟S608～610，反轉時步驟S613～S615)以後，把計數器數C的值復位(正轉時步驟S611，反轉時步驟S616)，結束換流原點的更新設定。然後，從圖9返回到圖8，從步驟S503轉移到步驟S504，把換流原點復位標誌FRS置位為「1」。以後，由於把換流原點復位標誌FRS設定為FRS＝1，因此在圖2的主程序中在步驟S104中每次檢測出脈衝邊緣時，從圖8的步驟S501轉移到步驟S505，進行在上述第1實施形態中說明過的圖6的換流計數處理，根據順序被更新了的計數器數C的值進行換流模式的切換。
從而，在上述的2實施形態中，也能夠得到與上述第1實施形態相同的作用效果。進而，在上述第2實施形態中，在成為能夠檢測反電動勢的狀態時，從開放相中發生的反電動勢電壓的零交叉，以一個換流區間的1/2的期間即在電角上延遲30度相位時刻生成換流定時，在該瞬間復位計數器數C即更新設定換流原點，因此在起動前的步驟S101中設定的換流原點中即使產生比較大的誤差，在步驟S503中的換流原點更新設定以後，也能夠把對於轉子位置的換流原點位置的誤差即換流定時的精度收容在從位置檢測器15輸出的脈衝信號的一個脈衝間隔以內。由此，能夠進一步提高換流定時的精度，同時能夠保持非常高的精度。從而，能夠降低轉矩波動或者恆定旋轉下的速度變動。
其次，說明本發明的第3實施形態。
該第3實施形態是設置無電刷電機1正轉時的換流原點與反轉時的換流原點這2個換流原點的實施形態，在上述第2實施形態中，設置正轉時的計數器數CR和反轉時的計數器數CL，在沿著正轉方向旋轉時根據計數器數CR進行換流控制，在沿著反轉方向旋轉時根據計數器數CL進行換流控制，根據用上述零交叉檢測電路13檢測出的無電刷電機1的定子繞組的開放相中發生的反電動勢電壓的零交叉，更新、設定上述2個換流原點。另外，除去換流控制電路12中的處理程序不同以外與上述第2實施形態相同，因此在相同的部分上標註相同的符號並且省略詳細的說明。
在該第3實施形態中，如果起動，則執行上述圖2所示的主程序，在步驟S101的換流原點設定處理中，執行圖10所示的換流原點設定處理。
在圖10的換流原點設定處理中，首先在步驟S701中把決定勵磁無電刷電機1某一相的換流模式初始化為預先設定的模式，與眾所周知的換流控制處理相同，生成對應於初始化的換流模式的換流信號，將其輸出到構成換流器1的各個電晶體中，控制各個電晶體把預定的相進行勵磁。由此，進行第1次的轉子牽引。
其次，轉移到步驟S702，判斷轉子是否靜止，如果轉子靜止則轉移到步驟S703。在步驟S703中，對於在步驟S701中牽引的第1次的牽引位置，把換流模式切換到不是電角180度或者其整倍數的不同的牽引位置進行勵磁。由此，進行第2次的轉子牽引。接著，轉移到步驟S704，待機到轉子靜止為止，如果轉子靜止在牽引位置則轉移到步驟S705，從在步驟S703中牽引的第2次的牽引位置沿著正轉方向切換換流模式進行勵磁。由此，進行第3次的轉子牽引。然後轉移到步驟S706待機到轉子靜止為止，如果在牽引位置靜止則轉移到步驟S707，把該第3次的牽引位置作為沿著正轉方向旋轉時的換流原點，把正轉時的計數器數CR設定為CR＝PnMAX，進而把反轉時的計數器數CL也設定為CL＝PnMAX。同時，把用於特定預先設定並存儲在預定存儲區中的構成上述換流脈衝數列P的nMAX個換流間信號數Pn的正轉時的變數nR設定為nR＝nMAX，反轉時的變數nL也設定為nL＝nMAX。接著轉移到步驟S708，在禁止了基於後述的圖11的計數器數CR、CL的值的換流模式的自動切換以後轉移到步驟S709。在步驟S709中，從在上述步驟S705中牽引的第3次的牽引位置強制地沿著反轉方向切換換流模式轉移到步驟S710。根據上述步驟S709的換流模式切換，進行第4次轉子牽引。在步驟S710中如果檢測出從位置檢測器15輸出的編碼脈衝邊緣，則轉移到步驟S711，在步驟S711中進行作為計數器數CR、CL的計數處理的圖11所示的計數處理。
在圖11的計數處理中，首先在步驟S801中，從2種脈衝信號判斷無電刷電機1是正轉還是反轉。在正轉的情況下，轉移到步驟S802，分別把正轉時的計數器數CR以及反正時的計數器數CL加「1」以後，轉移到步驟S803。在步驟S803中，判斷反轉時的計數器數CL是否為CL＝PnL，在是CL＝PnL時轉移到步驟S804，判斷反轉時的變數nL是否是nL＝nMAX，在是nL＝nMAX時轉移到步驟S805，設定為nL＝1，在不是nL＝nMAX時轉移到步驟S806，把nL的值加「1」以後，轉移到步驟S807。而且，在把計數器數CL設定為CL＝0以後，轉移到步驟S808。另一方面，在步驟S803中計數器數CL不是CL＝PnL時直接轉移到步驟S808，在步驟S808中，判斷正轉時的計數器數CR是否是CR＝PnR，在不是CR＝PnR時直接結束換流計數處理。另一方面，在是CR＝PnR時作為換流定時轉移到步驟S809。
在步驟S809中，為了與換流定時吻合，因此通常是沿著正轉方向切換換流模式，而在這裡說明的圖11的換流計數處理成為圖10的步驟S711中進行的處理，在其前面的步驟S708中由於禁止基於CR、CL的值的換流模式的自動切換，因此不進行步驟S809中的換流模式切換而轉移到步驟S810。在步驟S810中判斷正轉時的變數nR是否是n2＝nMAX，在是nR＝nMAX時，轉移到步驟S811，設定成nR＝1，在不是nR＝nMAX時，轉移到步驟S812，把nR的值加1以後，轉移到步驟S813，把正轉時的計數計數CR設定成CR＝0。然後結束換流模式處理。另一方面，在步驟S801中判斷為是反轉時，從步驟S801轉移到步驟S814，從計數器數CR以及CL分別減去「1」，轉移到步驟S815，判斷正轉時的計數器數CR是否為「0」。而且，在計數器數CR是「0」時轉移到步驟S816，判斷正轉時的變數nR是否是nR＝1，在是nR＝1時轉移到步驟S817，設定成nR＝nMAX，在不是nR＝1時轉移到步驟S818，把nR的值減去「1」以後，轉移到步驟S819。在該步驟S819中，把正轉時的計數器數CR設定為CR＝PnR以後，轉移到步驟S820。另一方面，在上述步驟S815中在正轉時的計數器數CR不是CR＝0時直接轉移到步驟S20。在步驟S20中判斷反轉時的計數器數CL是否是CL＝0。而且，在步驟S820中不是CL＝0時直接結束換流模式處理，在是CR＝0時轉移到步驟S821。
在步驟S821中，為了與換流定時吻合，通常沿著反轉方向切換換流模式，而這裡圖11的換流計數處理如上述那樣，由於禁止基於CR、CL的值的換流模式的自動切換，因此在步驟S821中不進行換流模式切換而轉移到步驟S822。在步驟S82中判斷反轉時的變數nL是否是nL＝1，在是nL＝1時轉移到步驟S823，設定為nL＝nMAX以後，轉移到步驟S825，在步驟S822中不是nL＝1時轉移到步驟S824，把nL的值減去「1」以後轉移到步驟S825。在步驟S825中，把反轉時的計數器數CL設定為CL＝PnL以後，結束換流模式處理。
如果結束了圖10的步驟S711即圖11的處理，則轉移到步驟S712，判斷轉子是否靜止在牽引位置。如果沒有靜止則返回到步驟S710，然後反覆進行步驟S710～S712的處理直到轉子靜止在牽引位置為止。即，在每次檢測出脈衝邊緣時，根據旋轉方向通過把上述計數器數CR、CL的值增加或者減少，進行CR、CL的計數處理。另外這時不依賴於CR、CL的值，不進行換流模式的切換。
在步驟S712中如果確認轉子靜止在牽引位置，則把該位置作為沿著反轉方向旋轉時的換流原點，更新、設定反轉時的計數器數CL的值。這裡根據從上級裝置指示的換流原點設定處理結束後的起動方向，在計數器數CL中設定不同的值。在步驟S713中上述旋轉方向被指示為正轉時，轉移到步驟S714，把計數器數CL設定為CL＝0。另一方面，在步驟S713中上述旋轉方向被指示為反轉時，轉移到步驟S715，把計數器數CL設定為CL＝PnL。然後轉移到步驟S716，允許基於計數器數CR、CL的值的換流模式的自動切換，結束圖10所示的換流原點設定處理。
如以上那樣，在圖10的換流原點設定處理中，進行2次勵磁可靠地使轉子旋轉把轉子牽引到作為目的的牽引位置以後，以第3次的勵磁牽引使轉子沿著正轉方向牽引，把排除了正轉方向中的齒輪機構的齒隙等影響的狀態下的牽引位置設定為正轉方向的換流原點，接著用第4次的勵磁牽引使轉子沿著反轉方向旋轉牽引，把排除了反轉方向中的齒隙等的影響的狀態下的牽引位置設定為反轉方向的換流原點，由此在正轉時以及反正時都能夠把齒輪機構中的齒隙的影響抑制為最小，設定換流原點。
如果結束圖10的換流原點設定處理，即圖2的步驟S101的處理，則從圖2的步驟S101轉移到步驟S102，如果從上級裝置輸入了起動指令，則轉移到步驟S103進行圖5的起動處理，與上述第1以及第2實施形態相同，與其旋轉方向相對應進行起動處理，然後轉移到步驟S104。
如果伴隨著未圖示的齒輪機構的驅動，從位置檢測器15輸出脈衝信號，在步驟S104中檢測出其脈衝邊緣，則從步驟S104轉移到步驟S105，進行圖12所示的換流控制處理。
在圖12的換流控制處理中，參考正轉方向的換流原點復位標誌FR和反轉方向的換流原點復位標誌FL。這裡，FR如果完成了沿著正轉方向旋轉時的換流原點的更新、設定則取「1」的值，如果沒有完成則取「0」的值，FL如果完成了沿著反轉方向旋轉時的換流原點的更新、設定則取「1」的值，沒有完成則取「0」的值。另外，在初次起動時，FR，FL都設定為「0」的值。另外，在步驟S901中，判斷無電刷電機1實際旋轉的方向是否為正轉。如果是正轉則轉移到步驟S902，如果是反轉則轉移到步驟S906。正轉時，在步驟S902中判斷FR的值是否為「0」，在FR是「0」時，即沒有完成正轉方向的換流原點的更新、設定時轉移到步驟S903。在步驟S903中，與在第2實施形態說明過的相同，判斷能否進行換流原點復位。在無電刷電機1的旋轉速度是低速，不能夠進行基於反電動勢電壓的換流原點復位時，從步驟S903轉移到步驟S910，進行上述圖11所示的換流計數處理。這裡，在步驟S910中執行的圖11的換流計數處理中，執行在上述圖10的步驟S711中執行的換流計數處理(圖11)中不執行的步驟S809以及步驟S821的換流模式切換處理。即，在每次檢測出脈衝邊緣時，根據實際的旋轉方向把上述計數器數CR、CL的值增加或者減少，在沿著正確正轉方向旋轉時在正轉時的計數器數CR的值每次成為「PnR」時切換換流模式，在沿著反轉方向旋轉時在反轉的計數器數CL的值每次成為「0」時切換換流模式，由此進行換流控制。除去步驟S809以及步驟S821的處理過程不同以外，由於與在圖10的步驟S711中執行的處理相同，因此在這裡省略重複圖11的詳細說明。
而且，如果無電刷電機1的旋轉速度上升，超過了能夠檢測的反電動勢電壓的速度，則從步驟S903轉移到步驟S904，進行正轉時的換流原點復位處理。該換流原點復位處理與上述第2實施形態中說明過的圖9所示的換流原點復位處理相同，而在這裡，從反電動勢電壓的零交叉開始在延遲一個換流區間的1/2相位的時刻生成換流定時(步驟S601～S606)，根據該換流定時進行換流原點的更新設定時，在步驟S608～S610中，把用於特定上述換流間信號數Pn的變數n置換處理為正轉時的變數nR，在步驟S611中把計數器數C置換處理為正轉時的計數器數CR。然後，從圖12的步驟S904轉移到步驟S905，作為結束了正轉方向的換流原點更新設定，把FR的值置位為「1」。
另一方面，在步驟S901中判斷為反轉時，轉移到步驟S906，判斷FL的值是否為「0」。在FL的值是「0」時，即沒有完成反轉方向的換流原點的更新設定時轉移到步驟S907。在步驟S907中判斷能否與步驟S903同樣地進行換流原點復位。在不能夠進行基於反電動勢電壓的換流原點復位時，從步驟S907轉移到步驟S910，進行圖11所示的換流計數處理，在能夠進行換流原點復位時，從步驟S907轉移到步驟S908，與步驟S904的情況相同，進行圖9所示的換流原點復位處理。這裡，在圖9的步驟S613～S615中，把變數n置換處理為反轉時的變數nL，在步驟S616中把計數器數C置換處理為反轉時的計數器數CL。然後轉移到步驟S909，作為完成反轉方向的換流原點更新設定，把FL的值置位為「1」。
這樣，在正轉方向，反轉方向的每一個中，結束基於反電動勢電壓的換流原點的更新設定，FR，FL的值都被置位為「1」，則以後在圖2中每次檢測出脈衝邊緣時(步驟S104→S105)，從圖12的步驟S902或者步驟S906轉移到步驟S910，進行上述圖11的換流計數處理。
如以上所述那樣，在上述第3實施形態中，由於在正轉時和反正時單獨設定換流原點，而且通過根據反電動勢電壓生成的換流定時更新設定這些換流原點，因此能夠得到與上述第2實施形態相同的作用效果，同時，能夠去除由旋轉方向產生的滯後差或者旋轉方向切換時的齒隙等引起的，把相同的換流定時作為目標設定換流原點時所產生的換流原點的設定誤差。
另外，在上述第3實施形態中也可以把在上述圖10的步驟S714或者步驟S715的處理中，把反轉方向的計數器數CL設定為CL＝0時或者設定為CL＝PnL時的正轉方向的計數器數CR的值作為原點誤差ΔC，例如以計數器數CR為基準，在旋轉方向每次切換時，在上述計數器數CR上加入或者減去上述原點誤差ΔC，把換流原點進行偏置。
即，在圖2的步驟S103的起動處理中，這裡進行圖13所示的起動處理。在圖13的起動處理中，首先在步驟S1001中判斷從上級裝置指示的旋轉指示方向，在被指示為正轉時轉移到步驟S1002，判斷是否變更了旋轉方向。在沒有變更旋轉方向時，即在繼續以正轉起動時，從步驟S1002轉移到步驟S1009，進行正轉時的起動處理。在變更了旋轉方向時，即從反轉向正轉反轉時，從步驟S1002轉移到步驟S1003，在計數器數CR的值上加入原點誤差ΔC。接著轉移到步驟S1004，判斷計數器數CR的值是否為「PnR」以上，如果小於「PnR」則直接轉移到步驟S1009，如果是「PnR」以上，則轉移到步驟S1005，從CR的值減去「PnR」以後轉移到步驟S1006。在步驟S1006中判斷變數nR是否為nR＝nMAX，在是nR＝nMAX時轉移到步驟S1007，設定為nR＝1，在不是nR＝nMAX時轉移到步驟S1008，把nR的值增加以後，轉移到步驟S1009，進行正轉時的起動處理，結束圖13的起動處理。
另一方面，在步驟S1001中被上級裝置指示為反轉方向時，轉移到步驟S1010，同樣地判斷是否變更了旋轉方向。在沒有變更旋轉方向時，即繼續以反轉起動時，從步驟S1010轉移到步驟S1017，進行反轉時的起動處理。在變更了旋轉方向時，即從正轉反轉到反轉時，從步驟S1010轉移到步驟S1011，從計數器數CR的值減去原點誤差ΔC。接著轉移到步驟S1012，判斷計數器數CR的值是否為「0」以下，如果大於「0」則直接轉移到步驟S1017，如果是「0」以下，則轉移到步驟S1013，在CR的值中加上「PnR」以後轉移到步驟S1014。在步驟S1014中判斷變數nR的值是否為nR＝1，在是nR＝1時轉移到步驟S1015設定為nR＝nMAX，在不是nR＝1時轉移到步驟S1016把nR的值減少以後，轉移到步驟S1017，進行反轉時的起動處理，結束圖13的起動處理。
通過這樣做，以後進行的換流控制處理通過把圖6所示換流計數處理中的計數器數C置換為CR實現。即，在旋轉方向每次切換時，使用原點誤差ΔC修正計數器數CR的值，則能夠簡化換流計數處理。
另外，在上述各實施形態中，說明了根據來自設置在送紙機構的編碼系統的脈衝信號，檢測驅動這些機構的電機的換流定時的情況，然而並不限定於此，如果是伴隨著電機的驅動，從設置在其驅動對象的位置檢測器獲得脈衝信號的結構，則也能夠適用。另外，即使是檢測電勢計等驅動對象的位置的傳感器也能夠適用，在這樣的情況下，例如設置在根據電勢計的位置信息驅動對象移動了預定量時檢測脈衝信號的脈衝生成電路，根據該脈衝生成電路輸出的脈衝信號與上述各實施形態相同地進行控制，則能夠得到與上述各實施形態相同的作用效果。
另外，在上述各實施形態中，說明了根據來自位置檢測器15的檢測信號進行換流控制的情況，而也可以根據來自該位置檢測器15的檢測信號進行速度控制或者相位控制。另外，在上述各實施形態中，說明了適用DC無電刷電機的情況，然而並不限定於此，也能夠適用於步進電機等。另外，作為編碼器說明了適用線性編碼器或者旋轉編碼器等的情況，然而也不限定於此，即使是光學或者磁編碼器等也能夠適用。
另外，在上述各實施形態中，說明了使用三相無電刷電機的情況，然而並不限定於此，也能夠在一相或者兩相獲得四相以上的無電刷電機中適用。
另外，在上述各實施形態中，說明了5個換流區間脈衝數是「102」，區間脈衝數M是「20.4」的情況，然而並不限定於此。例如，如果在一個換流區間中的脈衝數(區間脈衝數M)是511/25＝20.44時，同樣地像上述表1那樣設定換流間信號數，則真正的換流定時與延伸信號數的誤差在第25次成為0，因此在每第25次換流時誤差成為0，換流脈衝數列P由25個換流間信號數構成。即，如果能夠用分數表示區間脈衝數M，則如果進行與簡分數的分母的值相同次數的換流，則由於真正的換流定時與延伸信號數的誤差成為0，因此只要是能夠用分數表示脈衝區間數M則就能夠適用。
另外，例如，在分割一個換流區間內的脈衝數時，也可以在計數器數C每次達到一個換流區間中的脈衝數時進行換流。
另外，在上述各實施形態中，說明了以延伸信號數從換流間信號數構成上述換流脈衝數列P的情況，當然並不限定於此，也能夠從延伸信號數構成，這種情況下，在每次計數器數C與各延伸信號數一致時進行換流，在計數器數C增加時當計數器數C成為延伸信號數的最大值時把計數器數C更新設定為0，反之在計數器數減少時當計數器數C成為0時把計數器數C更新設定為延伸信號數的最大值。
另外，在上述各實施形態中，說明了在零交叉檢測電路13中，檢測某一相的反電動勢，根據該反電動勢檢測零交叉的情況，然而並不限定於此，也能夠對於所有的相檢測零交叉。而僅對於一相檢測零交叉與對於全部三相檢測零交叉，在精度上幾乎相等，因此僅檢測一相能夠簡化結構以及處理。
另外，在上述各實施形態中說明了在無電刷電機1的旋轉速度加大成為能夠檢測零交叉的時刻進行換流原點更新設定的情況，例如，在起動驅動電路10時，為了進行換流原點的更新設定，使無電刷電機1旋轉，在更新設定了換流原點以後，根據來自上級裝置指令信號進行驅動控制。另外，不僅是在驅動電路10起動時，也可以為了去除伴隨著無電刷電機1驅動的溫度變化的影響，在開始了無電刷電機1的驅動控制以後，在每個預定時間進行換流原點的更新、設定，如果這樣做，則能夠去除由於溫度變化產生的換流原點誤差。另外，也可以不是在每個預定時間，而是在經過了溫度變化成為平衡狀態的預定時間的時刻進行換流原點的更新、設定。
另外，換流原點的更新、設定也可以在每次起動無電刷電機1，成為能夠檢測換流定時的旋轉速度時進行。
另外，如果計測原點誤差ΔC並且預先存儲在ROM等存儲區中，設定一個旋轉方向中的換流原點，則在旋轉方向每次切換時，以該換流原點為基準，根據存儲的原點誤差ΔC，修正計數器數C。
如以上所說明的那樣，如果依據本發明方案1的無傳感器電機的驅動裝置，則進行3次勵磁，在使轉子可靠地沿著所希望的旋轉方向旋轉、靜止的位置設定換流原點，因此如果沿著與上述換流原點設定之前的轉子的旋轉方向相同的方向進行起動，則能夠去除齒隙等的影響，可靠地設定換流原點，從而以可靠的定時進行換流。
另外，如果依據方案2以及3的無傳感器電機的驅動裝置，則由於在每個旋轉方向設定換流原點，因此能夠避免發生旋轉方向切換時引起的換流定時的偏移。這時，把與旋轉方向切換時引起的換流定時的偏移相當的脈衝信號數檢測為偏置值，以某一方的旋轉方向為基準在旋轉方向每次切換時根據偏置值修正脈衝信號計數值，因此在每個旋轉方向準備存儲上述脈衝信號計數值的計數變數，在旋轉方向每次切換時，能夠省略切換所參考的計數變數的處理程序。
另外，如果依據方案4以及5的無傳感器電機的驅動裝置，則在成為根據開放相中發生的反電動勢能夠生成換流定時的狀態的時刻，根據能夠以更高的精度檢測轉子位置的反電動勢檢測轉子位置，生成換流定時更新設定換流原點，因此能夠更高精度地進行換流控制。這時，由於不是根據無傳感器電機的所有相而是某一相的反電動勢生成換流定時因此能夠減少檢測反電動勢的電路的數量，同時還能夠減去輕換流定時的生成所需要的處理。
另外，如果依據方案6～8的無傳感器電機的驅動裝置，則由於在無傳感器電機的每個旋轉方向，用換流定時生成裝置生成的換流定時，在上述各個換流定時的時刻，在每個旋轉方向分別更新設定新的換流原點，因此能夠避免發生由旋轉方向的不同引起的換流定時的偏移。這時，把與在無傳感器電機的每個旋轉方向更新設定的各個換流原點的位置的差相當的脈衝信號數檢測為偏置值，把更新設定後的某一個換流原點作為基準計數脈衝信號的同時，根據上述偏置值修正在旋轉方向每次切換時脈衝信號的計數值，使得成為以對應於旋轉方向的換流原點為基準的計數值，因此在每個旋轉方向預先準備存儲上述脈衝信號計數值的計數變數，在旋轉方向每次切換時，能夠省略切換所參考的計數變數的處理程序。另外，如果預先檢測偏置值並且進行存儲，則在每次根據用換流定時生成裝置生成的換流定時更新設定換流原點時，不需要檢測偏置值。
另外，如果依據方案9～方案12的無傳感器電機的驅動裝置，則能夠把基於用換流定時生成裝置生成的換流定時的換流原點的更新設定在開始了無傳感器電機的控制時進行的控制開始的初始階段高精度地進行換流控制。另外，通過在從控制開始時刻經過預定時間後進行換流原點的更新設定，能夠設定不受溫度環境變化影響的換流原點。另外，通過從無傳感器電機的控制開始時刻每次經過預定時間進行換流原點的更新設定，能夠根據環境溫度的變化設定可靠的換流原點，進而通過在每次起動無傳感器電機時進行換流原點的更新設定，能夠設定對應於現狀的換流原點。
權利要求
1.一種無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於具備伴隨著無傳感器電機的驅動對象物的移動輸出脈衝信號的位置檢測器；計數來自該位置檢測器的脈衝信號，根據其計數值進行上述無傳感器電機的換流控制的換流控制裝置；設定成為上述脈衝信號的計數基準點的換流原點的換流原點設定裝置，該換流原點設定裝置在初次起動時不是向互差電角180度或者其整數倍的電角位置，而是向2個牽引位置順序切換上述無傳感器電機的勵磁相併且進行了2次勵磁以後，對於上述第2次勵磁相，再次向不是互差電角180度或者其整數倍的電角位置的牽引位置切換1次並且進行勵磁，然後在轉子靜止的時刻，設定上述換流原點。
2.如權利要求1中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流原點設定裝置在上述無傳感器電機的每個旋轉方向設定上述換流原點，上述換流控制裝置對應於旋轉方向，根據來自在每個旋轉方向設定的換流原點的脈衝信號數進行上述換流控制。
3.如權利要求2中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流原點設定裝置把相當於在上述無傳感器電機的每個旋轉方向設定的上述換流原點的位置差的脈衝信號數檢測為偏置值，上述換流控制裝置以一方的換流原點為基準計數脈衝信號，在旋轉方向每次改變時根據上述偏置值修正上述脈衝信號的計數值。
4.如權利要求1～3的任一項中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於具備檢測上述無傳感器電機的開放相中產生的反電動勢的反電動勢檢測裝置以及根據由該反電動勢檢測裝置檢測出的反電動勢生成換流時序的換流時序生成裝置，上述換流原點設定裝置在由上述換流時序生成裝置生成的換流時序的時刻，更新並設定上述換流原點。
5.如權利要求4中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流時序生成裝置根據上述無傳感器電機的任一相的反電動勢生成換流時序。
6.如權利要求4或者5中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流時序生成裝置在上述無傳感器電機的每個旋轉方向生成上述換流時序，上述換流原點設定裝置根據上述每個旋轉方向的換流時序在每個旋轉方向分別更新並設定上述換流原點。
7.如權利要求6中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流原點設定裝置把相當於根據由上述換流時序生成裝置在每個旋轉方向生成的換流時序更新並設定了的各個換流原點的位置差的脈衝信號數檢測為偏置值，上述換流控制裝置以更新並設定了的一方的換流原點為基準計數脈衝信號，在旋轉方向每次改變時根據上述偏置值修正上述脈衝信號的計數值。
8.如權利要求7中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於具有存儲上述偏置值的存儲裝置，上述換流控制裝置根據在上述存儲裝置中存儲的上述偏置值修正上述脈衝信號的計數值。
9.如權利要求4～8的任一項中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流控制裝置在開始了上述無傳感器電機的控制時進行基於由上述換流時序生成裝置生成的換流時序的換流原點的更新。
10.如權利要求4～9的任一項中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流控制裝置從上述無傳感器電機的控制開始時刻經過預定時間後進行基於由上述換流時序生成裝置生成的換流時序的換流原點的更新。
11.如權利要求4～10的任一項中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流控制裝置從上述無傳感器電機的控制開始時刻每經過預定時間進行基於由上述換流時序生成裝置生成的換流時序的換流原點的更新。
12.如權利要求4～11的任一項中所述的無傳感器電機的驅動裝置，其特徵在於上述換流控制裝置在每次起動上述無傳感器電機時進行基於由上述換流時序生成裝置生成的換流時序的換流原點的更新。
全文摘要
一種無傳感器電機的驅動裝置,本發明即使在低旋轉速度區也能夠容易而且可靠地驅動無傳感器的無電刷電機。從無電刷電機1停止的狀態出發切換勵磁相進行三次勵磁,由此轉子旋轉,然後在靜止時刻設定換流原點。而且,檢測來自伴隨著無電刷電機1的驅動對象物的移動輸出脈衝信號位置檢測器的脈衝信號,根據來自該換流原點的脈衝信號數進行換流控制,例如,預先檢測與換流定時相當的換流原點的脈衝信號數,在來自換流原點的脈衝信號數與預先設定的脈衝信號數一致時作為換流定時進行換流。
文檔編號H02P6/20GK1377130SQ0113934
公開日2002年10月30日 申請日期2001年11月26日 優先權日2001年3月26日
發明者宮崎新一, 池上昭彥 申請人:精工愛普生株式會社