永磁同步电机的控制装置、控制方法和图像形成装置与流程

本发明涉及永磁同步电机的控制装置、控制方法和图像形成装置。

背景技术：

一般地，永磁同步电机(pmsm：permanentmagnetsynchronousmotor)包括具有绕组的定子和使用了永久磁铁的转子，通过在绕组中流动交流电流而产生旋转磁场，使转子与该旋转磁场同步地旋转。若基于将交流电流作为d－q坐标系的向量的分量进行控制的向量控制，则可以高效平稳地旋转。

近年来，无传感器型的永磁同步电机已广泛使用。无传感器型没有用于检测磁极位置的磁传感器和编码器。因此，在无传感器型的永磁同步电机的向量控制中，采用基于绕组中流动的电流或电压，通过诸如d－q轴模型的算式等规定的运算式，估计转子的转速(角速度)和磁极位置(角度)的方法。一般地，根据基于转速的积分运算，估计磁极位置。

转速的估计值(估计速度)用于决定绕组中流动的电流的大小的电流指令值的设定。即，一般进行这样的设定：在估计速度小于目标速度时增加电流指令值，若估计速度大于目标速度则减小电流指令值，使得估计速度接近目标速度。关于这样的设定，例如在专利文献1中，记载了在将磁通方向的d轴电流设为零的驱动状态中，在估计速度脱离了规定的限速范围时，增减产生旋转驱动的转矩的q轴电流的电流指令值。

磁极位置的估计值(估计角度)，一般地被用于诸如基于设定的电流指令值生成提供给永磁同步电机的控制信号的坐标转换运算、以及在向量控制中反馈绕组中流动的电流的测量值的坐标转换运算等。

作为用于提高磁极位置的估计精度的现有技术，有专利文献2中记载的技术。在专利文献2中，记载了基于由从电机驱动的促动器输入的位置检测信号sa计算转速的实际值，基于该实际值和估计速度的差分来校正估计角度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－062909号公报

专利文献2：日本特开2015－133872号公报

技术实现要素：

以往，在永磁同步电机的控制中有时发生失步，特别是存在在使旋转加速的启动时容易发生失步的问题。

在旋转加速时，从估计转速至估计值被反映到驱动中为止转速增大。即，转速的估计相对转速的变化延迟。转速的估计的延迟在基于估计速度的磁极位置的估计中被累计。因此，在磁极位置的估计值即估计角度中容易产生较大的延迟。

在启动时，若估计角度的延迟较大，则转矩相对转子的实际的磁极位置减少。因此，转速下降而失步发生可能性升高。

作为补偿转矩的减少的方法，有加大绕组中流动的电流的方法。但是，在将电流的大小设定为按驱动电路的规格决定的可设定范围的上限的情况下，无法将电流加大到该上限以上。一般地，在启动时，由于被设定为接近可设定范围的上限，所以无法将电流加大到该上限以上。若变更驱动电路的部件而提高可设定范围的上限，则驱动电路的制造成本上升。

上述专利文献2的技术是，从在永磁同步电机的外部设置的传感器获取与转子的角度位置对应的位置检测信号sa而校正估计角度。即，即使永磁同步电机为无传感器型，永磁同步电机的控制装置也具有检测转子的位置的传感器，使用无传感器型的永磁同步电机的成本削减效果被损失。

再者，作为发生失步的其它要因，可认为是在用于估计转速和磁极位置的运算中采用的多个参数值(电机常数)和实际的参数值的偏差。作为参数，有绕组的电阻值、绕组的电感、以及感应电压常数等。若绕组和永久磁铁的温度因永磁同步电机的驱动或周围温度的变化而变化，则在为了估计而预先设定的参数值和实际的参数值之间产生偏差。因此，有时无法正确地进行磁极位置和转速的估计。

关于参数值的偏差，有例如对每次启动测量各参数值并更新用于运算的参数值的方法。但是，在这种情况下，各次启动需要的时间长，对启动指令的响应性下降。

本发明鉴于上述问题而完成，目的在于提供能够防止起因于磁极的实际位置和估计位置的偏差造成的失步的控制装置和控制方法。

本发明的实施方式的控制装置是，通过电枢中流动的电流产生的旋转磁场，使用了永久磁铁的转子旋转的永磁同步电机的控制装置，包括：驱动部，在所述电枢中流动电流而驱动所述转子；速度估计部，基于所述电枢中流动的电流，估计所述转子的转速；磁极位置估计部，基于估计出的所述转速即估计速度，估计所述转子的磁极位置；控制部，基于从所述磁极位置估计部输出的所述磁极位置的估计值即估计角度，控制所述驱动部，以生成按输入的速度指令表示的目标速度旋转的所述旋转磁场；失步预测部，基于所述目标速度和所述估计速度，预测是否发生失步；以及校正部，在由所述失步预测部预测为发生失步的情况下，校正所述估计角度，所述控制部在由所述校正部校正了所述估计角度的情况下，基于已校正的所述估计角度即校正完成估计角度，控制所述驱动部，使得生成与所述目标速度对应的所述旋转磁场。

根据本发明，可以提供能够防止起因于磁极的实际位置和估计位置的偏差造成的失步的控制装置和控制方法。

附图说明

图1是表示包括了本发明的一实施方式的电机控制装置的图像形成装置的结构概要的图。

图2是示意地表示无刷电机的结构的图。

图3是表示无刷电机的d－q轴模型的图。

图4是表示电机控制装置的功能性结构的一例的图。

图5是表示电机控制装置的功能性结构的变形例的图。

图6是表示电机驱动部和电流检测部的结构的例子的图。

图7是表示无刷电机的运转模式的例子的图。

图8(a)～图8(c)是表示估计角度的偏差和驱动转矩之间的关系的图。

图9(a)～图9(b)是表示失步的预测中使用的阈值的设定例子的图。

图10是表示估计角度的延迟量的上限的设定例子的图。

图11是表示对应于目标速度的阈值的表的例子的图。

图12(a)～图12(b)是表示估计角度的变迁的例子的图。

图13是表示对应于速度比的校正角度的表的例子的图。

图14是表示对应于速度比的校正速度的表的例子的图。

图15是表示估计角度的变迁的其他例子的图。

图16是表示电机控制装置中的处理的流程的图。

图17是表示失步预测的处理的流程的例子的图。

图18是表示失步预测的处理的流程的例子的图。

图19是表示角度校正的处理的流程的例子的图。

标号说明

1图像形成装置

3无刷电机(永磁同步电机)

9纸张

15b定位辊对(运送辊)

20高位控制部(速度指令部)

21电机控制装置(控制装置)

23向量控制部(控制部)

24，24b速度估计部

25磁极位置估计部

26电机驱动部(驱动部)

31定子(电枢)

32转子

45失步预测部

46、46b角度校正部(校正部)

dθ校正角度

dt1输出设定值(电流设定值)

dt2负载假定值(负载)

hω阈值

i电流

iu，iv，iw电流

ps磁极位置

rω速度比(比率)

s1速度指令

θm估计角度

θma校正完成估计角度

ω转速

ω*目标速度

ωm估计速度

ωk容许下限速度

δω速度偏差量

具体实施方式

图1中表示包括了本发明的一实施方式的电机控制装置21的图像形成装置1的结构概要，图2中示意地表示无刷电机3的结构。

在图1中，图像形成装置1是包括了电子照相式的打印机引擎1a的彩色打印机。打印机引擎1a具有4个影像站11、12、13、14，并行地形成黄色(y)、品红色(m)、青绿色(c)和黑色(k)这4色的调色剂像。影像站11、12、13、14各自具有筒状的感光体、带电充电器(charger)、显影器、清洁器、以及曝光用的光源等。

4色的调色剂像被一次转印在中间转印带16上，被二次转印在从纸张盒10通过供纸辊15a引出而经由定位辊对15b运送来的纸张9上。二次转印之后，纸张9通过定影器17的内部向上部的排纸托盘18送出。在通过定影器17时，调色剂像通过加热和加压定影在纸张9上。

图像形成装置1使用包含无刷电机3的多个无刷电机作为使定影器17、中间转印带16、供纸辊15a、定位辊15b、感光体、以及显影器的辊等旋转体旋转的驱动源。即，打印机引擎1a使用由这些无刷电机旋转驱动的旋转体运送纸张9，在该纸张9上形成图像。

无刷电机3配置在例如影像站14的附近，旋转驱动定位辊对15b。该无刷电机3由电机控制装置21或电机控制装置21b控制。

在图2中，无刷电机3是无传感器型的永磁同步电机(pmsm:permanentmagnetsynchronousmotor)。无刷电机3包括产生旋转磁场的作为电枢的定子31、以及使用了永久磁铁的转子32。定子31具有以120度间隔配置的u相、v相、w相的磁心36、37、38、以及y接线的3个绕组(线圈)33、34、35。通过在绕组33～35中流动u相、v相和w相的3相交流电流来对磁心36、37、38顺序地励磁而产生旋转磁场。转子32与该旋转磁场同步地旋转。

图2所示的例子中转子32的磁极数为2。但是，转子32的磁极数不限于2，也可以是4、6或其以上。转子32可以是外部式，也可以是内部式。此外，定子31的槽数不限于3。无论如何，对于无刷电机3，由电机控制装置21、21b进行使用将d－q坐标系作为基本的控制模型进行磁极位置和转速的估计的向量控制(无传感器型向量控制)。

再者，在以下，将转子32的s极和n极之中的以黑圈所示的n极的旋转角度位置称为转子32的“磁极位置ps”。

图3中表示无刷电机3的d－q轴模型。在无刷电机3的向量控制中，将无刷电机3的绕组33～35中流动的3相的交流电流，转换为在与转子32即永久磁铁同步旋转的2相的绕组中流动的直流电流来简化控制。

假设永久磁铁的磁通方向(n极的方向)为d轴(无效电流轴)，从d轴电角超前了π/2[rad](90°)的方向为q轴(有效电流轴)。d轴和q轴是模型轴。将u相的绕组33设为基准，将d轴相对该基准的超前角定义为θ。该角度θ表示相对u相的绕组33的磁极的角度位置(磁极位置ps)。d－q坐标系位于将u相的绕组33作为基准而比该基准超前了角度θ的位置。

无刷电机3没有检测转子32的角度位置(磁极位置)的位置传感器，所以在电机控制装置21中需要估计转子32的磁极位置ps。对应于表示该估计出的磁极位置的估计角度θm而确定γ轴，将相比γ轴电角超前了π/2的位置确定为δ轴。γ－δ坐标系位于将u相的绕组33作为基准而比该基准超前了估计角度θm的位置。将相对角度θ的估计角度θm的延迟量定义为δθ。延迟量δθ为零时，γ－δ坐标系与d－q坐标系一致。

图4中表示电机控制装置21的功能性结构的一例，图5中表示电机控制装置21的功能性结构的变形例，图6中表示电机控制装置21、21b中的电机驱动部26和电流检测部27的结构的例子。

如图4所示，电机控制装置21具有电机驱动部26、电流检测部27、向量控制部23、速度估计部24、磁极位置估计部25、坐标转换部28、失步预测部45、以及角度校正部46等。这些要素之中，失步预测部45和角度校正部46涉及用于防止加速时的失步的处理。

电机驱动部26是用于在无刷电机3的绕组33～35中流动电流而驱动转子32的逆变器电路。如图6那样，电机驱动部26具有3个双元件261、262、263、以及预驱动电路265等。

各双元件261～263是将特性一致的2个晶体管(例如，场效应晶体管：fet)串联连接并收纳在封装(package)中的电路部件。

通过双元件261～263，控制从直流电源线211向地线经由绕组33～35流动的电流i。详细来说，通过双元件261的晶体管q1、q2，流动在绕组33中的电流iu被控制，通过双元件262的晶体管q3、q4，流动在绕组34中的电流iv被控制。而且，通过双元件263的晶体管q5、q6，流动在绕组35中的电流iw被控制。

在图6中，预驱动电路265将从向量控制部23输入的控制信号u+、u－、v+、v－、w+、w－转换为适合各晶体管q1～q6的电压电平。转换后的控制信号u+、u－、v+、v－、w+、w－被输入到晶体管q1～q6的控制端子(栅极)。

电流检测部27具有u相电流检测部271和v相电流检测部272，检测在绕组33、34中流动的电流iu、iv。由于iu+iv+iw＝0，所以可以从检测出的电流iu、iv的值通过计算来求电流iw。再者，也可以具有w相电流检测部。

u相电流检测部271和v相电流检测部272将插入在电流iu、iv的流路中的电阻值较小的值(1/10ω级)的分流电阻造成的电压降放大并进行a/d转换，作为电流iu、iv的检测值输出。即，进行2分流方式的检测。

再者，也可以采用将电机驱动部26和电流检测部27一体化的电路部件构成电机控制装置21。

返回到图4，向量控制部23根据来自高位控制部20的速度指令s1所示的目标速度(速度指令值)ω*，控制电机驱动部26。高位控制部20是担当图像形成装置1的整体控制的控制器，在将图像形成装置1预热时、执行打印任务时、转移到省电模式时等中发出速度指令s1。

在指令旋转驱动的开始的情况下，高位控制部20将包含启动指令的速度指令s1提供给向量控制部23。之后，根据在后要描述的运转模式，使加速那样的速度指令s1所示的目标速度ω*增大。但是，高位控制部20也可以将启动指令和最终目标速度提供给向量控制部23，在向量控制部23中生成用于按照运转模式加速的目标速度ω*。

向量控制部23基于从磁极位置估计部25输出的磁极位置ps的估计值即估计角度θm或校正了该角度的校正完成估计角度θma，控制电机驱动部26，使得生成以输入的速度指令s1所示的目标速度ω*旋转的旋转磁场。

向量控制部23具有速度控制部41、电流控制部42、以及电压模式生成部43。

速度控制部41进行用于将来自高位控制部20的目标速度ω*和来自速度估计部24的估计速度ωm之差接近零的比例积分控制(pi控制)的运算，决定γ－δ坐标系的电流指令值iγ*、iδ*。估计速度ωm被周期地输入。速度控制部41在每次输入估计速度ωm时，根据当时的目标速度ω*决定电流指令值iγ*、iδ*。

电流控制部42进行用于将电流指令值iγ*、iδ*和从坐标转换部28输入的估计电流值iγ、iδ之差接近零的比例积分控制的运算，决定γ－δ坐标系的电压指令值vγ*、vδ*。

电压模式生成部43基于从角度校正部46输入的估计角度θm或校正完成估计角度θma，将电压指令值vγ*、vδ*转换为u相、v相、以及w相的电压指令值vu*、vv*、vw*。然后，基于电压指令值vu*、vv*、vw*，生成控制信号u+、u－、v+、v－、w+、w－的模式，向电机驱动部26输出。

速度估计部24具有第1运算部241和第2运算部242等，基于转子32的绕组33～35中流动的电流iu、iv、iw估计转子32的转速。

第1运算部241基于由电压模式生成部43决定的电压指令值vu*、vv*、vw*，计算γ－δ坐标系的电流值iγb、iδb。作为变形，也可以基于由电流控制部42决定的电压指令值vγ*、vδ*，计算电流指令值iγb、iδb。无论如何，在电流指令值iγb、iδb的计算时，都使用第2运算部242在上次的估计中得到的估计速度ωm。

第2运算部242基于来自坐标转换部28的估计电流值iγ、iδ和第1运算部241的电流值iγb、iδb之差，根据所谓的电压电流方程式求估计速度(速度估计值)ωm。估计速度ωm是转子32的转速ω的估计值的例子。估计速度ωm被输入到速度控制部41、磁极位置估计部25和失步预测部45。

磁极位置估计部25基于估计速度ωm估计转子32的磁极位置ps。即，通过将估计速度ωm积分，计算估计角度θm作为磁极位置ps的估计值。

坐标转换部28从由电流检测部27检测出的u相的电流iu和v相的电流iv的各值中计算w相的电流iw的值。然后，基于估计角度θm或校正完成估计角度θma和3相的电流iu、iv、iw的值，计算γ－δ坐标系的估计电流值iγ、iδ。即，对于电流进行从3相向2相的转换。

失步预测部45基于目标速度ω*和估计速度ωm预测是否发生失步。对于预测的方法，在后面详述。

角度校正部46具有校正量设定部461和加法部462，在由失步预测部45预测为发生失步的情况下，将从磁极位置估计部25输出的估计角度θm校正为校正完成估计角度θma。在预测为没有发生失步的情况下，不校正估计角度θm。

角度校正部46通过加法部462对估计角度θm加上由校正量设定部461设定的校正角度dθ而输出校正完成估计角度θma。校正角度dθ的值为“0”时，加法部462将输入的估计角度θm直接输出。

图5所示的电机控制装置21b具有角度校正部46b和速度估计部24b，取代图4的电机控制装置21中的角度校正部46和速度估计部24。除这点外，电机控制装置21b的结构与电机控制装置21的结构是同样的。

图5的角度校正部46b在失步预测部45预测为发生失步的情况下，将从速度估计部24b对磁极位置估计部25输入的估计速度ωm校正为校正完成估计速度ωma，使得从磁极位置估计部25输出校正完成估计角度θma作为估计角度θm。在校正速度dω的值为“0”时，加法部462b将输入的估计速度ωm直接输出。

角度校正部46b具有校正量设定部461b和加法部462b，在加法部462b中对估计速度ωm加上由校正量设定部461b设定的校正速度dω。由此，角度校正部46b计算校正完成估计角度θma并提供给磁极位置估计部25。

与图4的速度估计部24同样，速度估计部24b具有第1运算部241和第2运算部242等。在速度估计部24b中，从角度校正部46b输出的估计角度θm或校正完成估计角度θma被输入到第1运算部241。

那么，本实施方式的电机控制装置21、21b具有防止起因于磁极位置的实际的角度θ和估计角度θm的偏差造成的失步的功能。以下，以这种功能为中心进一步说明电机控制装置21、21b的结构和动作。

图7中示出无刷电机3的运转模式的例子。在时间点t0，启动指令被提供给电机控制装置21、21b。启动指令是指令加速至最终目标速度ω1的速度指令s1。假设在时间点t0以前无刷电机3是停止的。

在时间点t0至时间点t1的期间进行使转速ω从0增大至最终目标速度ω1的加速控制。此时，由速度指令s1提供的目标速度(速度指令值)ω*时时刻刻被更新，使得例如以固定的比例增加。

若转速ω为最终目标速度ω1，则进行将转速ω保持为最终目标速度ω1的恒速控制。此时的目标速度ω*是最终目标速度ω1。若在时间点t2提供停止指令，则进行使转子32停止的停止控制。例如，通过向量控制使转速ω下降，在转速ω下降至可进行磁极位置ps的估计的下限速度ω3的时间点t3，切换为将磁极位置ps拉进停止位置的固定励磁，至时间点t4停止。

图8中表示估计角度θm的延迟量δθ和驱动转矩t1之间的关系。

在如启动时那样使转速ω较大地增大的加速控制中，如图8所示，确定由估计角度θm决定的δ轴方向或与其附近方向的磁场向量85。确定磁场向量85相当于确定与磁场向量85相同方向的电流向量95。电流向量95表示为了生成使转子32旋转的磁场而在绕组33～35中应流动的电流。电流向量95的大小与磁场向量85的大小成比例。图8中，为了简化图示，磁场向量85和电流向量95被表示为相同大小的向量。

确定电流向量95是在用于控制电机驱动部26的实际的处理之后，设定电流向量95的方向和大小。作为电流向量95的方向，设定电角相对估计角度θm超前了π/2的角度的方向(即，δ轴方向)。然后，作为电流向量95的大小，设定电流向量95的γ轴分量(电流指令值iγ*)和δ轴分量(电流指令值iδ*)。此时，为了尽量增大驱动转矩t1而缩短加速期间，设定电流指令值iγ*、iδ*，使得无刷电机3中流动的电流i为按照电机驱动部26的规格决定的可设定范围的上限或比上限稍小的值。再者，在如图8那样将电流向量95的方向设为δ轴方向的情况下，电流指令值iγ*的值是零(“0”)。

如图8(a)那样，在估计角度θm和对应于实际的磁极位置ps的角度θ相等时，在通过电流向量95可产生的范围内最大的驱动转矩t1作用于转子32。

但是，如图8(b)和图8(c)那样，随着估计角度θm和角度θ的延迟量δθ在0～π/2的范围内变大，驱动转矩t1变小。若延迟量δθ为π/2，则驱动转矩t1为零。这种情况下几乎肯定发生失步。

在加速时，从估计转速ω至估计速度ωm反映到驱动中为止转速ω增大，所以转速ω的估计相对转速ω的变化延迟。转速的估计的延迟在基于估计速度ωm的估计角度θm的计算中被累计。因此，在加速时，相比恒速控制时，延迟量δθ容易增大。

若驱动转矩t1下降，则转速ω下降。如上述，在向量控制中，决定电流指令值iγ*、iδ*，使得目标速度ω*和估计速度ωm之差变小。但是，若转速ω大幅度地下降，则即使变更电流指令值iγ*、iδ*的设定，也无法抑制转速ω的下降，失步发生的风险增大。

因此，电机控制装置21、21b在基于目标速度ω*和估计速度ωm预测为发生失步的情况下，校正估计角度θm。

图9中表示失步的预测上使用的阈值hω的设定的例子，图10中表示估计角度θm的延迟量δθ的上限δθz的设定的例子，图11中表示对应目标速度ω*的阈值hω的表71的例子。

如图9(a)那样，对于目标速度ω*增大的加速时，确定假定失步速度ωz和容许下限速度ωk。

假定失步速度ωz是在加速时转子32上作用的旋转驱动力为零的、仅看作延迟量δθ产生的转速ω。如图10所示，旋转驱动力为零是，驱动转矩t1的大小的绝对值与作用的负载转矩t2的大小的绝对值相等，使得抑制旋转的情况。负载转矩t2涉及电阻负载和惯性负载。若将驱动转矩t1的大小的绝对值(输出设定值)设为dt1，将负载转矩t2的大小的绝对值(负载假定值)设为dt2，则dt1＝dt2时的延迟量δθ即临界延迟量δθz以式(1)表示。

δθz＝－arccos(dt2/dt1)[rad]…(1)

再者，输出设定值dt1是决定在作为电枢的定子31中流动的电流的值的电流设定值的例子。

相对δθ为“0”的状态下360度(2π[rad])为1周的情况下的转速ωx的、δθ为δθz时的转速ωz的比率即临界速度比rωz以式(2)表示。

rωz＝ωz/ωx＝(2π+δθz)/2π…(2)

使用该临界速度比rωz和目标速度ω*，假定失步速度ωz以式(3)表示。

ωz＝ω*·rωz…(3)

例如，在将输出设定值dt1设为“1”，将负载假定值dt2设为“0.5”的情况下，根据式(1)，为

δθz＝－arccos(0.5/1)＝－1.0472[rad](约－60度)。

根据式(2)，临界速度比rωz为

rωz＝(2π－－1.0472)/2π＝0.838。

然后，若将加速中的某个时间点的目标速度ω*设为例如“500”，则根据式(3)，假定失步速度ωz为

ωz＝500×0.838＝419。

图9(a)所示的容许下限速度ωk是在假定失步速度ωz中加入了余量值(余量)的值，为了在失步发生时间点前预测为发生失步而被确定。假定失步速度ωz基于负载假定值dt2算出，所以容许下限速度ωk根据无刷电机3的负载而确定。

例如，可以将负载假定值dt2增大来确定余量值。对目标速度ω*的每个获取的值，可以将比假定失步速度ωz大例如5～15％左右的值设为容许下限速度ωk。

如图9(b)所示，将加速时的各时间点的目标速度ω*和容许下限速度ωk之差确定作为阈值hω。然后，如图11所示，通过表71相关联存储目标速度ω*和阈值hω。

图12中表示估计角度ωm的变迁的例子，而图13中表示对应于速度比rω的校正角度dθ的表72的例子，图14中表示对应于速度比rω的校正速度dω的表72b的例子。

还参照图4、图5，若被输入最新的估计速度ωm，则失步预测部45从表71中读出对应于那时的目标速度ω*的阈值hω。然后，计算目标速度ω*和估计速度ωm之差即速度偏差量δω，在速度偏差量δω大于阈值hω的情况下，预测为发生失步。该预测相当于在估计速度ωm小于容许下限速度ωk的情况下预测为发生失步。细节如下。

在图12(a)中，从时间点t0起开始加速。从时间点t0至时间点t11，估计速度ωm跟踪目标速度ω*的增加。从时间点t11起估计速度ωm开始小于目标速度ω*。

时间点t11之后的时间点t12中，目标速度ω*(t12)和估计速度ωm(t12)中产生速度偏差量δω(t12)的偏差。该速度偏差量δω(t12)小于对应于目标速度ω*(t12)的阈值hω(t12)，所以失步预测部45预测为不发生失步。这种情况下，不进行角度校正部46、46b的校正。

在图12(b)中，在时间点t12之后的时间点t13中，目标速度ω*(t13)和估计速度ωm(t13)中产生速度偏差量δω(t13)的偏差。该速度偏差量δω(t13)大于对应于目标速度ω*(t13)的阈值hω(t13)。因此，失步预测部45预测为发生失步。

由于被预测为发生失步，所以由角度校正部46、46b进行估计角度θm的校正。角度校正部46、46b中，从失步预测部45输入校正指令和速度比rω。

速度比rω是估计速度ωm与目标速度ω*的比率，以式(4)表示。

rω＝ωm/ω*…(4)

图4所示的角度校正部46的校正量设定部461将对应于输入的速度比rω的校正角度dθ从图13所示的表72中读出并传送到加法部462。加法部462将估计角度θm和校正角度dθ之和作为校正完成估计角度θma输出。

表72被预先创建并由校正量设定部461的可存取的非易失存储器存储。在表72中，对速度比rω的获取的多个值的每一个，与校正角度dθ相关联。

校正角度dθ是对应于估计角度θm的延迟δθ的校正量，用速度比rω以式(5)表示。

dθ＝2π－(2π·rω)[rad]…(5)

例如，若目标速度ω*为“1000”时估计速度ωm为“900”，则根据式(4)，速度比rω为rω＝900/1000＝0.90。根据式(5)，校正角度dθ为dθ＝2π－(2π·0.90)＝0.6283[rad]≒36.0度。

通过相加校正角度dθ，估计角度θm被校正为磁极的实际的角度θ或接近它的值。即，通过将估计角度θm校正为校正完成估计角度θma，相比校正前，电流向量95产生的驱动转矩t1恢复到大于校正前的状态(参照图8(a))。因此，实际的转速ω变大，与此相伴，如图12(b)中点划线所示，估计速度ωm增加。在图12(b)中，在按运转模式假定的时间点t1之后的时间点t14，估计速度θm为最终目标速度ω1。

再者，在表72中没有与从失步预测部45输入的速度比rω的值一致的速度比rω的值的情况下，读出在表72所示的速度比rω的值之中、与输入的速度比rω的值最接近的值相关联的校正角度dθ即可。通过式(5)的运算、或基于接近输入的速度比rω的值的多个值的插值运算，也可以计算校正角度dθ。

图5所示的角度校正部46b的校正量设定部461b将对应于输入的速度比rω的校正速度dω从图14所示的表72b中读出并传送到加法部462b。加法部462b将估计速度ωm和校正速度dω之和作为校正完成估计速度ωma输出到磁极位置估计部25。

由此，如上述，从磁极位置估计部25输出校正完成估计角度θma。即，角度校正部46b进行相当将对应于估计速度θm与目标速度ω*的比率rω的校正角度dθ加到估计角度θm中的运算的处理，作为校正估计角度θm的处理。

表72b被预先创建并由校正量设定部461的可存取的非易失存储器存储。在表72b中，对速度比rω的获取的多个值的每一个，与校正速度dω相关联。校正速度dω的值以对应于校正角度dθ而确定。

接着，参照图15说明失步预测部45的预测方法的其他例子。图15中表示估计角度θm的变迁的其他例子。

失步预测部45在被电机驱动部26控制以使如加速控制时那样定子31的绕组33～35中流动的电流i为可设定范围的上限的状态中，在估计速度θm下降的情况下，预测为发生失步。可设定范围按电机驱动部26的规格决定。

在图15中，从时间点t21起估计速度ωm开始小于目标速度ω*。但是，至时间点t22为止，估计速度ωm在增加。在时间点t22之后的时间点t23，估计速度ωm(t23)小于时间点t22的估计速度ωm(t22)。

失步预测部45在每次输入最新的估计速度ωm时，与以前输入的估计速度ωm比较。在最新的估计速度ωm小于上次的估计速度ωm的情况连续了规定次数以上的情况下，或在本次的值小于以前的估计速度ωm的最大值并且它们的差为阈值以上的情况下，失步预测部45预测为发生失步。

在图15所示的例子中，在时间点t23中，预测为发生失步，进行角度校正部46b的估计角度θm的校正。通过进行了估计角度θm的校正，如点划线所示，估计速度ωm从减少转变为增加，在时间点t24为最终目标速度ω1。

图16中表示电机控制装置21、21b中的处理的流程，而图17和图18中表示失步预测的处理的流程的例子，图19中表示角度校正的处理的流程的例子。

如图16所示，等待从高位控制部20提供启动指令(#101)。启动指令在转子32停止的状态、或在停止控制中发出。

若提供启动指令(#101中为“是”)，则开始使旋转跟踪逐渐增加的目标速度ω*的加速控制(#102)，在加速中执行失步预测的处理(#103)。

仅在预测为发生失步的情况下(#104中为“是”)，执行角度校正的处理(#105)。在加速未完成的期间(#106中为“否”)，继续加速控制，同时执行失步预测的处理(#102、#103)。然后，在预测为发生失步的情况下，再次执行角度校正的处理(#104、#105)。

若加速完成，即若估计速度ωm达到加速时的最终目标速度ω1(#106中为“是”)，则结束加速控制而进行恒速控制(#107)。

之后，等待从高位控制部20提供停止指令(#108)。若提供停止指令(#108中为“是”)，则执行停止控制(#109)。

如图17所示，作为失步预测的处理，获取最新的目标速度ω*和估计速度ωm(#311)，计算速度偏差量δω(#312)。

接着，判定速度偏差量δω是否在对应于目标速度ω*的阈值hω以上(#313)。在判定为速度偏差量δω为阈值hω以上的情况下(#313中为“是”)，预测为发生失步(#314)。即，存储“发生失步”作为预测的结果。在判定为速度偏差量δω未在阈值hω以上的情况下(#313中为“否”)，预测为没有发生失步(#315)。

或者，如图18所示，作为失步预测的处理，获取最新的估计速度ωm(#321)，与以前获取的估计速度ωm比较(#322)。

接着，基于比较的结果，判定估计速度ωm是否下降(#323)。在判定为估计速度ωm下降的情况下(#323中为“是”)，预测为发生失步(#324)。在判定为估计速度ωm未下降的情况下(#323中为“否”)，预测为没有发生失步(#325)。

如图19所示，作为角度校正的处理，计算速度比rω(#501)。根据算出的速度比rω，设定校正角度dθ或校正速度dω作为校正量(#502)。然后，通过对估计角度θm加上校正角度dθ，或对估计角度θm的估计上使用的估计速度ωm加上校正速度dω，校正估计角度θm。

根据以上的实施方式，能够提供可以防止起因于磁极的实际位置和估计位置的偏差造成的失步的控制装置和控制方法。例如，可以防止从停止状态转移到恒速旋转状态的启动时的加速阶段中的失步。

在上述的实施方式中，将校正角度dθ相加在估计角度θm中。但是，不限于此，也可以将校正角度dθ设定作为系数，计算估计角度θm和校正角度dθ之积作为校正完成校正角度θma。同样地，也可以设定校正速度dω作为系数，计算估计速度ωm和校正速度dω之积作为校正完成估计校正速度ωma来校正估计角度θm。

在上述的实施方式中，表71、72、72b的结构和数据值等是表示例子的结构和数据值，可以设为图示以外的各种结构或数据值。

另外，图像形成装置1和电机控制装置21各自的全体或各部的结构、处理的内容、顺序、或定时(timing)等，可以根据本发明的宗旨而适当变更。