[发明专利]电动机控制装置、初始位置推定方法及图像形成装置

说明书

本发明涉及电动机控制装置、初始位置推定方法及图像形成装置。在电动机控制装置中，驱动电路(40)在推定电动机(30)的转子的磁极的初始位置时，依次变更多个通电角度并针对每个通电角度，以转子不旋转的电平的电压值以及通电电时间连续地或者间歇地向定子绕组(31)施加电压。初始位置推定部(57)基于对γ轴电流Iγ相对于多个通电角度的变化进行近似的三角函数曲线的相位角来计算转子的磁极的推定初始位置。上述的三角函数曲线具有与电动机的电角的1周期相等的周期。

技术领域

本发明涉及电动机控制装置、转子的磁极的初始位置推定方法以及图像形成装置，其用于无传感器方式的无刷DC电动机(也称为永磁铁同步电动机)等交流电动机的控制。

背景技术

在无传感器方式的无刷DC电动机中，不存在检测转子的永磁铁相对于定子的各相线圈的磁极位置的传感器。因此，一般进行基于在启动电动机前，以规定的电角对定子进行通电，将转子的磁极吸引到与通电的电角(以下，也称为通电角度)对应的位置之后再使电动机的旋转开始。

然而，在进行转子的吸引时，由于转子从最大偏离±180°的状态被吸引，所以转子有时较大地振动。在这样的情况下，需要等待直到振动到能够启动的电平为止。

另外，在启动电动机前不能允许转子运动的应用中，不能够采用转子的吸引的方法。例如在电子照相方式的图像形成装置中，纸张输送用的供纸电动机采用无刷DC电动机的情况下，为了用于磁极的初始位置推定,而不能够采用转子吸引的方法。是因为若在电动机启动前转子运动，则伴随于此送出纸张，成为卡纸的原因。

因此，作为不进行转子的吸引，而推定处于静止状态的转子的磁极位置的方法，已知电感式感测的方法(例如，参照专利第2547778号公报)。该初始位置推定方法利用在以多个电角向定子绕组施加转子不旋转的电平的电压时，根据转子的磁极位置与由定子绕组产生的电流磁场的位置关系，有效的电感微妙地变化的性质。具体地，根据专利第2547778号公报，在各电角下以一定的通电时间向定子绕组施加电压时，表示最高的电流值的情况下的通电角度显示出转子的磁极的位置。

基于电感式感测的初始位置推定方法例如利用磁饱和现象。在使定子电流流向与转子的磁极的方向对应的d轴向的情况下，由转子的永磁铁产生的磁通和由电流产生的磁通相加。由此，由于产生磁饱和，所以电感降低，能够通过定子电流的变化来检测电感的降低。另外，在永磁铁嵌入型(IPM：Interior Permanent Magnet)电动机的情况下，产生q轴向的电感大于d轴向的电感的凸极性。因此，此时，即使没有产生磁饱和，在d轴电流的情况下，有效的电感也降低。

上述的初始位置推定方法的问题点之一在于较大地取决于电动机的构造以及特性这点。这是因为根据电动机的构造，由于有效的电感的变化较小，所以定子电流基本不根据通电角度而变化，或检测定子电流的峰值的情况下的通电角度未显示出转子的磁极位置(详细而言，在实施方式中进行说明)。

具体地，在利用磁饱和现象的情况下，需要将施加电压以及施加时间设定为至少在使d轴电流流动的情况下产生磁饱和的电平。这是因为在几乎不产生磁饱和的电平下，获得最大的电流值的通电角度从磁极位置偏离，或无法获得足够的SN(Signal-to-Noise，信噪比)比。然而，近年来，为了电动机的效率提高，由于难以磁饱和的电动机变多，所以较难精度良好地进行初始位置推定。

另一方面，若为了显著地降低电感，而过度增大施加电压以及施加时间，则产生转子运动这个问题。其结果可能有产生检测误差、或启动失败的情况。

在这一点上特别成为问题是内转子型电动机的情况(但是本发明并不限于内转子型电动机)。内转子型电动机由于惯性较小所以在频繁地反复电动机的启动以及停止的用途等中是有利的。然而，在通过电感式感测方式进行初始位置推定的情况下，若如内转子型电动机那样惯性较小，则存在在初始位置推定时由于流向定子绕组的电流而转子容易运动这个问题。

发明内容