马达驱动设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括位置检测器的马达驱动设备。
【背景技术】
[0002]由于步进马达的诸如小型、高转矩和长寿命等的各种优点，因此步进马达可以通过开环控制来容易地进行数字定位操作。这一事实使得步进马达例如广泛应用于诸如照相机和光盘装置等的信息装置以及诸如打印机和投影仪等的办公自动化设备。
[0003]然而，步进马达存在诸如高速转动时或负荷大时发生失步、以及相比无刷马达或DC马达效率变低等的明显缺点。
[0004]用以解决这些缺点的一个已知技术是通过使配备有步进马达的编码器进行响应于转子的位置来切换通电的所谓的无刷马达的操作来防止发生失步(参见日本专利06-067259和日本特开2002-359997)。该技术使得能够通过利用内置于马达的非接触式传感器所生成的并且响应于马达的速度而相位超前的信号对流经各线圈的电流进行切换以补偿电流上升时间的延迟，来进行高速操作。
[0005]图8示出在使恒定电流流经马达的各线圈的情况下作用于日本专利06-067259和日本特开2002-359997所公开的马达的转矩。可以使正方向的电流和负方向的电流分别流经两个线圈，由此得到四个不同的转矩曲线。每个这样的转矩具有大致正弦波形和表示为90度的电角度的相位差。如这里所使用的电角度是指通过使用正弦波形的一个周期即360度所表示的角度。在转子的磁极数量为η的情况下，将机械角度表示为电角度Χ2/η。
[0006]在马达的转动期间理想地顺次切换马达的通电在所有情况下均可以实现诸如图8Α的粗线所示的Tl等的高转矩。在这种切换中，利用从各磁性传感器产生的信号来确定线圈的通电的切换时刻。按90度的电角度的间隔配置两个磁性传感器使得可以以最佳效率切换通电。
【发明内容】
_7] 发明要解决的问题
[0008]然而，磁性传感器的安装位置的误差导致诸如图SB的Τ2所示的转矩曲线的精度损失，这导致马达的效率下降。这一情况需要在组装马达时调整磁性传感器的安装位置的额外处理。这成为成本增加和质量下降的一个原因。
[0009]日本特开2002-359997公开了设置从磁性传感器检测转子转动位置开始的延迟时间以容纳传感器配置误差和磁化角度的偏差，由此进行向各线圈的通电的切换。
[0010]然而，在延迟时间内出现急剧的负荷变化会导致在预期的转子转动位置和实际的转子转动位置之间产生差异，这导致发生失步。另外，为了进行稳定的延迟时间设置，仅需要在若干步骤期间利用正常的时间控制来驱动转子。在这些若干步骤期间的急剧的负荷变化可能导致发生进一步失步。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]有鉴于这些问题，本发明的目的是提供一种马达驱动设备，其能够在无延迟时间的情况下设置多个超前角，因而不会导致发生失步。
[0013]作为本发明的方面的一种马达驱动设备，包括:转子，其包括磁体，所述磁体为圆筒形状，并且沿外周方向被分割成各自具有外周面的部分，其中各部分和邻接部分具有不同的极性；第一磁轭，其包括第一磁性部，其中所述第一磁轭与所述磁体的外周面相对；第一线圈，用于在通电的情况下，对所述第一磁性部进行励磁；第二磁轭，其包括第二磁性部，其中所述第二磁轭在相对于所述第一磁性部偏移了 90度的电角度的位置处与所述磁体的外周面相对；第二线圈，用于在通电的情况下，对所述第二磁性部进行励磁；检测部，其包括各自用于检测所述转子的转动位置的第一检测元件、第二检测元件、第三检测元件和第四检测元件；以及控制器，用于通过基于所述检测部的输出切换所述第一线圈和所述第二线圈的通电方向，来切换所述第一磁性部和所述第二磁性部所励磁的磁极，其中，所述第一检测元件配置在如下位置:在使所述转子沿第一转动方向转动、并且基于所述第一检测元件的输出来切换所述第一磁性部所励磁的磁极的情况下，在该位置处，相对于从各所述第一磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为O度的位置的超前角的量小于相对于从各所述第一磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为90度的位置的延迟角的量，所述第二检测元件配置在如下位置:在使所述转子沿所述第一转动方向转动、并且基于所述第二检测元件的输出来切换所述第二磁性部所励磁的磁极的情况下，在该位置处，相对于从各所述第二磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为O度的位置的超前角的量小于相对于从各所述第二磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为90度的位置的延迟角的量，所述第三检测元件配置在如下位置:在使所述转子沿所述第一转动方向转动、并且基于所述第三检测元件的输出来切换所述第一磁性部所励磁的磁极的情况下，在该位置处，相对于从各所述第一磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为O度的位置的超前角的量大于相对于从各所述第一磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为90度的位置的延迟角的量，以及所述第四检测元件配置在如下位置:在使所述转子沿所述第一转动方向转动、并且基于所述第四检测元件的输出来切换所述第二磁性部所励磁的磁极的情况下，在该位置处，相对于从各所述第二磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为O度的位置的超前角的量大于相对于从各所述第二磁性部的励磁切换时刻起的电超前角为90度的位置的延迟角的量。
[0014]通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
_5] 发明的效果
[0016]本发明提供能够在无延迟时间的情况下设置多个超前角因而不会导致发生失步的马达驱动设备。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明的实施例的马达驱动设备的框图。
[0018]图2是马达的外部立体图。
[0019]图3是马达转动角度和马达转矩的关系图。
[0020]图4A和4B是示出磁轭和磁体之间的相位关系的沿相对于马达轴成直角的方向的截面图。
[0021]图5A?5C示出在使恒定电流流经马达的线圈的情况下作用于马达的转矩。
[0022]图6A?61是示出磁轭、磁性传感器和磁体之间的相位关系的沿相对于马达轴成直角的方向的截面图。
[0023]图7是马达控制方法的流程图。
[0024]图8A和SB示出在使恒定电流流经马达的线圈的情况下作用于马达的转矩。
【具体实施方式】
[0025]以下将参考附图来详细说明本发明的优选实施例。
[0026]图1是根据本发明的实施例的马达驱动设备的框图，并且图2是马达的外部立体图。应当注意，将一些组件例示为剖面图以供说明。
[0027]转子3包括磁体2并且由控制电路(控制器)13进行转动控制。磁体2为圆筒形状，并且沿外周方向被分割成各自具有外周面的部分，其中各部分具有与邻接部分不同的极性。在本实施例中，磁体2被分割成八个部分、即八个磁化部分，但磁极数量例如可以为四个或十二个。
[0028]第一线圈4配置在磁体2的沿轴方向的一端。
[0029]包括软磁性材料的第一磁轭6与磁体2的外周面相对，在第一磁轭6和磁铁2的外周面之间具有间隙。第一磁轭6包括多个第一磁性部6a，该多个第一磁性部6a从圆柱状本体向轴方向延伸出并且按预定间隔配置在外周方向上。通过对第一线圈4通电来对第一磁性部6a进行励磁。
[0030]第一线圈4、第一磁轭6和与第一磁性部6a相对的磁体2共同构成第一定子单兀。
[0031]第二线圈5配置在轴方向上的磁体2的与安装有第一线圈4的一端相对的另一端。
[0032]包括软磁性材料的第二磁轭7与磁体2的外周面相对，在第二磁轭7和磁体2的外周面之间具有间隙。第二磁轭7包括多个第二磁性部7a，该多个第二磁性部7a从圆柱状本体向轴方向延伸出并且按预定间隔配置在外周方向上。通过对第二线圈5通电来对第二磁性部7a进行励磁。
[0033]第二线圈5、第二磁轭7和与第二磁性部7a相对的磁体2共同构成第二定子单元。
[0034]由第一磁性部6a和第二磁性部7a所励磁的磁极(N极/S极)的切换，使得能够改变提供至转子3的转矩。
[0035]第一磁性传感器(第一检测元件)8、第二磁性传感器(第二检测元件)9、第三磁性传感器(第三检测元件)10、和第四磁性传感器(第四检测元件)11共同构成检测器。各磁性传感器是用于检测磁体2的磁通量的霍尔元件并且固定至马达盖12。
[0036]马达盖12固定并保持第一磁轭6和第二磁轭7，以使得第一磁性部6a和第二磁性部7a以相对于磁体2的磁化相位成大致90度的电角度的方式配置。
[0037]如这里所使用的电角度是指通过使用磁体2的磁力的一个周期即360度所表示的角度。在转子3的磁极数量为M并且机械角度为Θ O的情况下，可以通过以下等式来表示电角度Θ。
[0038]Θ = θ 0XM/2
[0039]由于在本实施例中磁化后的磁极数量为8，因此90度的电角度等同于22.5度的机械角度。
[0040]以下将通过使用电角度来说明反馈通电切换模式的操作。
[0041]图3示出在使恒定电流流经马达I的线圈的情况下转子3的转动角度和马达I的转矩之间的关系。横轴表示电角度并且纵轴表示马达转矩。将使转子3顺时针地转动的转矩定义为正。
[0042]图4A和4B是沿相对于马达轴成直角的方向的截面图，其示出了各磁轭和磁体2之间的相位关系。
[0043]假设流经第一线圈4的正电流使第一磁性部6a磁化，并且流经第二线圈5的正电流使第二磁性部7a磁化。
[0044]利用图3中的符号“a”来表示如图4A所示的状态的相位。图4A示出从磁化后的磁极的中心到第一磁性部6a的距离和从这些磁极的中心到第二磁性部7a的距离相同的状态。在图4A所示的状态中，产生维持转动相位的力，但没有产生转动驱动力。这是因为，磁体2的S极被第一磁性部6a和第二磁性部7a吸引，因而保持处于这种状态。
[0045]第二磁性部7a从图4A所示的状态