电机的控制装置、电子设备、记录装置以及机器人的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机的控制装置、电子设备、记录装置、机器人以及电机的控制方法。
【背景技术】
[0002] 步进电机是通过向设于定子上的线圈供给励磁电流而使其产生的磁通量来使转 子旋转的同步电机。步进电机由于转子的转动角度根据输入脉冲数决定，因此容易进行定 位控制，大多以开环控制进行驱动。
[0003] 但是，在高速驱动、过负荷驱动时，有时在转子的目标位置（指令位置）与实际位 置上产生偏离而失调。
[0004] 因此，在步进电机中，为了防止失调，有时执行基于转子位置的反馈控制。在专利 文献1中已公开有根据通过转子的旋转而在线圈上所感应的反电动势的值，算出设于该转 子上的磁极的位置（换而言之转子位置）的技术。
[0005]【现有技术文献】
[0006]【专利文献】
[0007] 专利文献1:国际公开第00/004632号
[0008] 可是，通过转子的旋转而在线圈上所感应的反电动势的大小（绝对值）依赖于转 子的速度。具体而言，如果转子的速度下降，则反电动势也下降。因此，当转子的旋转速度 变低时，有时反电动势变得过小而不能恰当地算出转子的位置。这样，基于反电动势值而算 出转子位置的精度不高。
[0009] 此外，能够通过设置检测转子位置的传感器而高精度地指定转子的位置。然而，从 装置的小型化和成本的观点来说，设置传感器的结构不优选。
【发明内容】
[0010] 本发明鉴于上述的情况而提出，其作为将能根据在电机的线圈上所产生的反电动 势而高精度地指定转子位置作为解决技术问题之一。
[0011] 为了解决上述的技术问题，本发明的一个方面所涉及的电机的控制装置通过向线 圈供给励磁电流而产生的磁通量来使转子旋转，所述电机的控制装置具备：检测部，检测通 过所述转子的旋转而在所述线圈上感应的反电动势的值；归一化部，使用对应于所述转子 的旋转的速度的归一化系数而将所述反电动势的值归一化；以及指定部，根据已归一化的 所述反电动势的值来指定所述转子的位置。
[0012] 根据该方面，根据通过归一化部对应于转子的旋转速度归一化后的反电动势来指 定转子位置。因此，即使不设置检测转子位置的传感器（编码器）等，也能够高精度地指定 转子位置，能够进行基于该转子位置的反馈控制。另外，通过由根据该方面的控制装置和电 机构成电机单元，从而能够实现所谓的无传感器电机单元。
[0013] 根据所述一个方面所涉及的电机的控制装置，本发明的另一方面所涉及的电机的 控制装置的特征在于，所述归一化部通过使所述归一化系数与在所述线圈上感应的反电动 势的值相乘而将所述反电动势值归一化，所述归一化系数的值在所述速度为规定值以上时 随所述速度的增加而减少，在所述速度小于所述规定值时为一定值。
[0014] 根据该方面，将正规化系数设置为在转子的旋转速度比规定值大时随速度的增加 而减少且在转子的旋转速度小于规定值时设置为一定值。在线圈上感应的反电动势与转子 的旋转速度成正比而变大，而根据该方面，能够从低速域至高速域根据反电动势恰当地算 出转子位置。另外，当转子的旋转速度渐近于零时，归一化系数原本无限大地发散，变为不 能控制。根据该方面，由于在转子的旋转速度小于规定值时设定为一定值，因此即使在转子 的旋转速度小于规定值的情况下，也能够进行控制。
[0015] 根据所述一个方面所涉及的电机的控制装置，本发明的其他方面所涉及的电机的 控制装置的特征在于，具有使已归一化的所述反电动势的值与所述转子的位置相关联存储 的表，所述指定部参照所述表来指定对应于所述已归一化的所述反电动势的所述转子的位 置。
[0016] 根据该方面，由于指定部参照使已归一化的反电动势的值与转子位置相关联而存 储的表来指定转子位置，因此可以从低速域至高速域高精度地指定转子位置。
[0017] 本发明的其他方面所涉及的电子设备具备上述各方面中任一方面记载的电机的 控制装置。根据该方面，可以提供产生与上述各方面中任一方面记载的电机的控制装置同 样的效果的电子设备。
[0018] 本发明的其他方面所涉及的记录装置具备上述各方面中任一方面记载的电机的 控制装置。根据该方面，可以提供产生与上述各方面中任一方面记载的电机的控制装置同 样的效果的记录装置。
[0019] 本发明的其他方面所涉及的机器人具备上述各方面中任一方面记载的电机的控 制装置。根据该方面，可以提供产生与上述各方面中任一方面记载的电机的控制装置同样 的效果的机器人。
[0020] 本发明的其他方面所涉及的电机的控制方法通过向线圈供给励磁电流而产生的 磁通量来使转子旋转，所述电机的控制方法包括：检测通过所述转子的旋转而在所述线圈 上感应的反电动势；使用对应于所述转子的旋转的速度的归一化系数而将所述反电动势的 值归一化；以及根据已归一化的所述反电动势的值来指定所述转子的位置。
[0021] 根据该方面，根据通过归一化部而对应于转子的旋转速度进行归一化后的反电动 势来指定转子位置。因此，能够不使用检测转子位置的传感器（编码器）等而高精度地指 定转子位置，能够进行基于该转子位置的反馈控制。因此，通过采用利用基于该方面的控制 方法来驱动电机的结构，从而实现所谓的无传感器电机单元。
【附图说明】
[0022] 图1是示出本发明的实施方式所涉及的电机控制装置的一结构例的图。
[0023] 图2是说明归一化系数计算函数Calc_K的图。
[0024] 图3是示出已归一化的A相反电动势Va以及B相反电动势Vb的值、与转子位置 (电气角）的关系的一个例子的图。
[0025] 图4是示出第一范围所涉及的转换表的结构例的图。
[0026] 图5是示出第二范围所涉及的转换表的结构例的图。
[0027] 图6是示出第三范围所涉及的转换表的结构例的图。
[0028] 图7是示出第四范围所涉及的转换表的结构例的图。
[0029] 图8是示出作为适用了本发明的实施方式所涉及的电机控制装置的电子设备的 一例的激光扫描器装置的结构例的图。
[0030] 图9是示出作为适用了本发明的实施方式所涉及的电机控制装置的电子设备的 一例的垂直多关节（六轴）机器人的外观立体图。
[0031] 图10是概略性示出具有本发明的实施方式所涉及的电机控制装置的记录装置的 结构例1的外观主视图。
[0032] 图11是概略性示出具有本发明的实施方式所涉及的电机控制装置的记录装置的 结构例2的外观主视图。
[0033] 符号说明
[0034] 1控制装置 3步进电机
[0035] 3aA相线圈 3bB相线圈
[0036] 3r转子 7作为电子设备的激光扫描器装置
[0037] 8作为电子设备的机器人 12驱动部
[0038] 12AA相驱动部 12BB相驱动部
[0039] 14AA相反电动势检测部 14BB相反电动势检测部
[0040] 16角速度指定部 18反电动势归一化部
[0041] 20转子位置指定部 20TB转换表
[0042] 22AA相电流检测部 22BB相电流检测部
[0043] 30控制部 30-1位置指令部
[0044] 30-2角速度指令部 30-3AA相电流指令部
[0045] 30-3BB相电流指令部 30-4AA相PWM指令部
[0046] 30-4BB相PWM指令部 1〇〇作为记录装置的图像记录装置
[0047] 211作为记录装置的打印机 301、302、303、304、305减法器。
【具体实施方式】
[0048] 以下，对本发明的一实施方式涉及的电机控制装置（以下，仅称为"控制装置"）以 及控制方法进行说明。图1是示出本实施方式涉及的控制装置的一结构例的图。
[0049] 如该图所示，本实施方式涉及的控制装置1是控制作为电机的步进电机3的驱动 的装置。此外，将图1中所示的控制装置1和步进电机3 -体化而构成步进电机单元。
[0050] 步进电机3具备：A相定子线圈（以下，仅称为"A相线圈"）3a、B相定子线圈（以 下，仅称为"B相线圈"）3b以及安装有旋转轴（未图示）的转子3r。
[0051] 步进电机3是所谓的无刷电机。即，向A相线圈3a和B相线圈3b供给规定的驱 动电流而使它们产生磁力，通过该磁力而使例如作为永久磁铁的转子3r旋转。
[0052] 具体而言，在步进电机3中，通过切换流有驱动电流的线圈而切换励磁的相，使转 子3r旋转。而且，如果不切换励磁的相而使相同的保持用电流持续流到线圈3a、3b，则转子 3r就被固定在相同的位置并持续保持当前的位置。
[0053] 此外，在本实施方式中，虽然使用了由A相和B相组成的两相型的步进电机3,但是 关于步进电机3的结构，不限定于此。例如，步进电机3的相数不限定于两相，也可以为单 相、三相、四相、五相等。另外，作为转子的种类也没有特别的限制，能够使用PM(Permanent Magnet，永久磁铁）型、VR(VariableReluctance，可变磁阻）型、HB(Hybrid，混合）型等。
[0054] 控制装置1具备：驱动部12、A相反电动势检测部14A、B相反电动势检测部14B、 角速度指定部16、反电动势归一化部18、转子位置指定部20、反电动势-电气角转换表（以 下仅称为"转换表"）20TB、A相电流检测部22A、B相电流检测部22B以及控制部30。
[0055] 此外，在以下表述为"值输入、输出"等的情况下，其是"对应于该值的信号输入、输 出"的意思。
[0056] 驱动部12具备A相驱动部12A和B相驱动部12B。
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