白丝美女被狂躁免费视频网站,500av导航大全精品,yw.193.cnc爆乳尤物未满,97se亚洲综合色区,аⅴ天堂中文在线网官网

利用永久磁體和電磁線圈的電機(jī)是已知的，其例如已在 JP2001-298982A和JP2003-111483A中公開。
在電機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)中，使用來自數(shù)字磁傳感器的開/關(guān)信號(hào)來執(zhí)行電 機(jī)控制。具體地，使用來自數(shù)字磁傳感器的開/關(guān)信號(hào)來確定用于反轉(zhuǎn)施 加到電磁線圈的電壓的極性的時(shí)刻。
具有模擬輸出的磁傳感器(所謂的模擬磁傳感器)也是可得到的。 然而，在使用模擬磁傳感器來控制電機(jī)的情況下，由于電機(jī)中各種制造 錯(cuò)誤，傳感器輸出中可出現(xiàn)不容忽視的錯(cuò)誤，使得在某些情況下不能滿 意地執(zhí)行電機(jī)控制?？捎绊懩M磁傳感器輸出的電機(jī)的制造錯(cuò)誤示例有： 磁傳感器的安裝位置錯(cuò)誤；由于永久磁體的磁化錯(cuò)誤造成的N極/S極邊 界位置錯(cuò)誤；以及磁傳感器內(nèi)部元件的安裝位置錯(cuò)誤。然而，到目前為 止，還沒有提出令人滿意的技術(shù)，能使用模擬磁傳感器在考慮到這些錯(cuò) 誤的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制。該問題不限于使用模擬磁傳感器的情況， 在使用具有多值模擬輸出的數(shù)字磁傳感器的情況下，也會(huì)遇到該問題。
附帶地，使用多個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已在機(jī)器人、移動(dòng)物體(例如車 輛)等中實(shí)現(xiàn)。
然而，在過去，為了實(shí)現(xiàn)控制多個(gè)電機(jī)的目的，在各個(gè)電機(jī)和整個(gè) 系統(tǒng)控制器之間必須提供大量控制線。

本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)是提供一種在考慮到與磁傳感器的輸出相關(guān)的 錯(cuò)誤的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制的技術(shù)。
本發(fā)明的第二個(gè)目標(biāo)是提供用于簡(jiǎn)化使用多個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)和控制過程的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電機(jī)，該電機(jī)包括：具有多個(gè) 電磁線圈的線圈陣列；具有多個(gè)永久磁體的磁體陣列；多個(gè)磁傳感器， 各傳感器輸出根據(jù)磁體陣列和線圈陣列的相對(duì)位置以模擬方式變化的輸 出信號(hào)；驅(qū)動(dòng)控制電路，利用多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)中的模擬變化， 生成應(yīng)用電壓以應(yīng)用到線圈陣列；和輸出波形校正單元，配置為在電機(jī) 操作期間分別校正多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)的波形，使得磁傳感器的輸 出信號(hào)呈現(xiàn)指定的波形形狀。輸出波形校正單元具有用于存儲(chǔ)輸出波形 校正值的存儲(chǔ)器。分別將ID碼分配到多個(gè)磁傳感器。輸出波形校正單元 從外部設(shè)備接收用于各磁傳感器的輸出波形校正值以及用于各磁傳感器 的ID碼，并且將用于各磁傳感器的輸出波形校正值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
該電機(jī)裝備有輸出波形校正單元，該輸出波形校正單元用于執(zhí)行磁 傳感器的輸出波形的校正，以給出指定形狀的波形，從而所述驅(qū)動(dòng)控制 電路利用磁傳感器的輸出信號(hào)中的模擬變化將優(yōu)選波形的應(yīng)用電壓施加 到線圈陣列。結(jié)果，即使磁傳感器的輸出包括錯(cuò)誤，也可實(shí)現(xiàn)精確的電 機(jī)控制。而且，因?yàn)槎鄠€(gè)磁傳感器通過ID碼彼此標(biāo)識(shí)，并且從外部設(shè)備 接收輸出波形校正值和ID碼，所以多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)可分別校正 為它們的期望波形。
輸出波形校正單元可執(zhí)行各磁傳感器的輸出信號(hào)的增益校正和偏移 校正。
增益校正和偏移校正將容易地把磁傳感器的輸出波形校正為期望的 波形形狀。
輸出波形校正單元的存儲(chǔ)器可包括非易失性存儲(chǔ)器，該非易失性存 儲(chǔ)器用于將增益校正值和偏移校正值存儲(chǔ)為輸出波形校正值。
使用該設(shè)置，一旦確定了增益校正值和偏移校正值，在任何時(shí)候都 可獲得期望的傳感器輸出。
電機(jī)還可包括通信單元，該通信單元被配置為與外部設(shè)備交換磁傳 感器的輸出波形校正值和ID碼。
使用該設(shè)置，例如當(dāng)制造電機(jī)時(shí)，可將校正值從外部設(shè)備發(fā)送到電 機(jī)并且存儲(chǔ)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：多個(gè)電機(jī)，各電機(jī)均 包括驅(qū)動(dòng)控制電路；和經(jīng)由共享通信線耦合到所述多個(gè)電機(jī)的系統(tǒng)控制 器。各電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路具有存儲(chǔ)識(shí)別碼以標(biāo)識(shí)每個(gè)電機(jī)的識(shí)別碼寄 存器。系統(tǒng)控制器具有個(gè)別控制模式，在個(gè)別控制模式中，通過經(jīng)由共 享通信線向單個(gè)的電機(jī)發(fā)送命令和識(shí)別碼來控制單個(gè)電機(jī)的操作。
根據(jù)該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在個(gè)別控制模式中，系統(tǒng)控制器通過經(jīng)由共享通 信線向單個(gè)的電機(jī)發(fā)送命令和識(shí)別碼來控制單個(gè)電機(jī)的操作，因而不需 要提供大量控制線，從而可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)控制器還可具有同時(shí)控制模式，以通過經(jīng)由共享通信線發(fā)送共 享命令來同時(shí)地控制多個(gè)電機(jī)的操作，該共享命令由多個(gè)電機(jī)共享。
使用該結(jié)構(gòu)，可在同時(shí)控制模式中同時(shí)地操作多個(gè)電機(jī)，從而可在 相同時(shí)刻下協(xié)同地操作多個(gè)電機(jī)。
當(dāng)向多個(gè)電機(jī)發(fā)送共享命令時(shí)，系統(tǒng)控制器可以只發(fā)送共享命令， 而不必發(fā)送識(shí)別碼。
使用該結(jié)構(gòu)，可同時(shí)地控制多個(gè)電機(jī)的操作，并且簡(jiǎn)化了共享命令 的發(fā)送。
系統(tǒng)控制器能夠在發(fā)送共享命令之前經(jīng)由共享通信線向單個(gè)電機(jī)發(fā) 送命令和識(shí)別碼，從而在單個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路中建立由多個(gè)以時(shí)間 順序排列的控制步驟組成的同時(shí)控制序列。每次從系統(tǒng)控制器接收了共 享命令時(shí)，各電機(jī)可更新或增加同時(shí)控制序列的控制步驟，并且根據(jù)所 更新控制步驟執(zhí)行操作。
使用該結(jié)構(gòu)，可根據(jù)為每個(gè)電機(jī)預(yù)先建立的同時(shí)控制序列同時(shí)地修 改多個(gè)電機(jī)的操作狀態(tài)。
可在多個(gè)電機(jī)中建立相互不同的序列作為同時(shí)控制序列。
使用該結(jié)構(gòu)，可建立分別適于單個(gè)電機(jī)的控制序列。
通信線可以是在相同數(shù)據(jù)線上發(fā)送地址和命令的串行通信線。電機(jī) 的識(shí)別碼可一對(duì)一地與系統(tǒng)控制器經(jīng)由通信線發(fā)送的電機(jī)的地址相關(guān) 聯(lián)，由此電機(jī)的地址起到電機(jī)識(shí)別碼的作用。
使用該結(jié)構(gòu)，可用較少量的線路將命令發(fā)送到單個(gè)電機(jī)。
系統(tǒng)控制器能夠經(jīng)由通信線從單個(gè)電機(jī)獲得操作參數(shù)或設(shè)置。
使用該結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)控制器可能驗(yàn)證單個(gè)電機(jī)的操作狀態(tài)和設(shè)置狀態(tài)。
本發(fā)明可以針對(duì)不同形式的實(shí)踐而進(jìn)行簡(jiǎn)化，例如電機(jī)以及控制電 機(jī)的方法和電路；校正電機(jī)傳感器的方法和裝置；致動(dòng)器、電子裝置以 及采用該致動(dòng)器和該電子裝置的電器；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法；用于本 發(fā)明目的的計(jì)算機(jī)程序等。
附圖說明
圖1A到1D是示出了實(shí)施方式1中的電機(jī)的電機(jī)單元的結(jié)構(gòu)的截面圖；
圖2A和2B示出了實(shí)施方式1中線圈陣列和磁體陣列的位置關(guān)系；
圖3示出了磁傳感器波形；
圖4是描繪線圈應(yīng)用電壓和反電動(dòng)勢(shì)(back?electromotive?force)的 關(guān)系的示意圖；
圖5A和5B示出了線圈連接方法；
圖6A到6D示出了實(shí)施方式1中電機(jī)操作的基本原理；
圖7A和7B是描繪實(shí)施方式1的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖；
圖8是描繪驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖；
圖9是描繪磁傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖；
圖10A到10E示出了PWM控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作；
圖11A到11F示出了傳感器輸出波形和驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
圖12是描繪PWM單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；
圖13是描繪在電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)期間PWM單元的操作的時(shí)序圖；
圖14是描繪在電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)期間PWM單元的操作的時(shí)序圖；
圖15A和15B示出了勵(lì)磁間隔設(shè)置單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作；
圖16A到16C示出了傳感器輸出的偏移校正的細(xì)節(jié)；
圖17A到17C示出了傳感器輸出的增益校正的細(xì)節(jié)；
圖18是描繪傳感器輸出的校準(zhǔn)過程的流程圖；
圖19是詳細(xì)描繪偏移校正過程的流程圖；
圖20是詳細(xì)描繪增益校正過程的流程圖；
圖21是描繪用于校準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)控制電路的變型例的框圖；
圖22是描繪實(shí)施方式1的變型例中磁傳感器和驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路的 框圖；
圖23是描繪驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路的另一變型例的框圖；
圖24是描繪用于執(zhí)行偏移校正的另一過程的流程圖；
圖25是描繪用于執(zhí)行增益校正的另一過程的流程圖；
圖26是描繪用于執(zhí)行增益校正的又一過程的流程圖；
圖27是描繪實(shí)施方式2中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；
圖28是描繪各單個(gè)電機(jī)中提供的驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖；
圖29是示出了用于電機(jī)的個(gè)別控制的過程的流程圖；
圖30是示出了當(dāng)接收命令時(shí)單個(gè)電機(jī)中的控制過程的流程圖；
圖31是示出了個(gè)別控制模式中通信序列的時(shí)序圖；
圖32是示出了多個(gè)電機(jī)的同時(shí)控制的過程的流程圖；
圖33是詳細(xì)示出步驟S100的過程的流程圖；
圖34A和34B示出了示例性同時(shí)控制序列；
圖35是示出了同時(shí)控制模式中的通信序列的時(shí)序圖；
圖36是示出了當(dāng)接收同時(shí)控制命令時(shí)電機(jī)中的控制過程的流程圖；
圖37是描繪驅(qū)動(dòng)控制電路的另一結(jié)構(gòu)的框圖；
圖38是描繪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)的框圖；和
圖39是描繪圖38中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路結(jié)構(gòu)的框圖。

將以下面所示的順序來論述本發(fā)明的實(shí)施方式。
1.實(shí)施方式1
1-A.電機(jī)的結(jié)構(gòu)
1-B.驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)
1-C.傳感器輸出的校正
1-D.驅(qū)動(dòng)控制電路的變型例
1-E.用于實(shí)現(xiàn)傳感器輸出校正的其它過程
2.實(shí)施方式2
3.其它變型例
1.實(shí)施方式1
1-A.電機(jī)的結(jié)構(gòu)
圖1A是示出了本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電機(jī)的電機(jī)單元的結(jié)構(gòu)的 截面圖。該電機(jī)單元100具有定子單元10和轉(zhuǎn)子單元30，通常都為圓盤 形狀。轉(zhuǎn)子單元30具有由許多磁體組成的磁體陣列34M，并且附于旋轉(zhuǎn) 軸112。磁體陣列34M的磁化方向是垂直方向。定子單元10具有：位于 轉(zhuǎn)子單元30之上的相位A線圈陣列14A；以及位于轉(zhuǎn)子單元30之下的 相位B線圈陣列24B。
圖1B到圖1D以分立的形式分別描繪了定子單元10的第一線圈陣 列14A、轉(zhuǎn)子單元30，以及定子單元10的第二線圈陣列24B。在該示例 中，相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣列24B都具有六個(gè)線圈；同樣， 磁體陣列34M具有六個(gè)磁體。然而可將線圈和磁體的數(shù)量設(shè)置為任意值。
圖2A描繪了線圈陣列14A、24B和磁體陣列34M的位置關(guān)系。相 位A線圈陣列14A附于支持部件12A，而相位B線圈陣列24B附于支持 部件22B。相位A線圈陣列14A包括以相反方向勵(lì)磁并且以恒定節(jié)距 (pitch)Pc交替布置的兩類線圈14A1、14A2。在圖2A中示出的狀態(tài)下， 勵(lì)磁三個(gè)線圈14A1，使得它們的磁化方向(從N極到S極的方向)向下； 勵(lì)磁其它三個(gè)線圈14A2，使得它們的磁化方向向上。同樣，相位B線圈 陣列24B由以相反方向勵(lì)磁并且以恒定節(jié)距Pc交替布置的兩類線圈 24B1、24B2組成。在本文中，“線圈節(jié)距(coil?pitch)Pc”被定義為相位 A線圈陣列的線圈節(jié)距，或者相位B線圈陣列的線圈節(jié)距。
轉(zhuǎn)子單元30的磁體陣列34M附于支持部件32M。該磁體陣列34M 的永久磁體的磁化方向分別垂直于磁體陣列34M的放置方向；磁體陣列 34M的放置方向是圖2A中的左右方向。磁體陣列34M的磁體以恒定磁 極節(jié)距Pm來布置。在該示例中，磁極節(jié)距Pm等于線圈節(jié)距Pc，并且 在電角度方面等于π。2π的電角度與提供給線圈陣列的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位 改變2π時(shí)的機(jī)械角度或距離相關(guān)聯(lián)。在本實(shí)施方式中，當(dāng)相位A線圈陣 列14A和相位B線圈陣列24B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位改變2π時(shí)，磁體陣列 34M進(jìn)行兩倍于線圈節(jié)距Pc的位移。
相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣列24B位于電角度彼此相差 π/2的位置。相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣列24B僅在位置上不 同，而在其它方面具有基本上相同的結(jié)構(gòu)。因此，下面將僅論述相位A 線圈陣列14A的實(shí)施例，除非在論述線圈陣列期間存在特殊的需要。
圖2B描繪了提供給相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣列24B的 AC驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示例波形。分別向相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣 列24B提供兩相AC信號(hào)。相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣列24B 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)彼此相移π/2。圖2A的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于零相位或2π狀態(tài)。
如圖2A中所示，電機(jī)單元100還具有用于相位A線圈陣列14A的 模擬磁傳感器16A和用于相位B線圈陣列24B的模擬磁傳感器16B。以 下將它們稱為“相位A傳感器”和“相位B傳感器”。相位A傳感器16A 位于相位A線圈陣列14A的兩個(gè)線圈之間中心的位置；相位B傳感器26B 位于相位B線圈陣列24B的兩個(gè)線圈之間中心的位置。在本實(shí)施方式中， 利用這些傳感器16A、26B的模擬輸出來生成圖2B中描繪的AC驅(qū)動(dòng)信 號(hào)。例如，利用霍爾效應(yīng)的霍爾IC可以用作傳感器16A、26B。
圖3是描繪磁傳感器波形的圖。在該示例中，相位A傳感器輸出SSA 和相位B傳感器輸出SSB都是正弦波。這些傳感器輸出的波形形狀基本 上等同于相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣列24B的反電動(dòng)勢(shì)的波形 形狀。反電動(dòng)勢(shì)波形取決于線圈的形狀以及磁體和線圈的位置關(guān)系，但 是通常是正弦波或者非常接近于正弦波的形狀?！胺措妱?dòng)勢(shì)”還可稱為“感 生電壓”。
通常，電機(jī)起著在機(jī)械能和電能之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的作 用。線圈的反電動(dòng)勢(shì)代表轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)的機(jī)械能。因此，在將施加 到線圈的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的情況下(即在電機(jī)被驅(qū)動(dòng)的情況下)，可借 助于應(yīng)用具有與反電動(dòng)勢(shì)的波形相同的波形的電壓，用最大效率來驅(qū)動(dòng) 電機(jī)。如下面將論述的，“具有與反電動(dòng)勢(shì)的波形相同的波形的電壓”意 味著在與反電動(dòng)勢(shì)相反的方向中生成電流的電壓。
圖4是描繪線圈應(yīng)用電壓和反電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系的示意圖。這里，以反 電動(dòng)勢(shì)Ec和電阻來模擬線圈。在該電路中，伏特計(jì)V與應(yīng)用電壓E1和 線圈并聯(lián)。當(dāng)電壓E1施加到電機(jī)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，在與應(yīng)用電壓E1相反 的電流方向上生成反電動(dòng)勢(shì)Ec。當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同時(shí)打開開關(guān)SW時(shí)，可 用伏特計(jì)V測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)Ec。打開開關(guān)SW時(shí)測(cè)得的反電動(dòng)勢(shì)Ex的極 性將與閉合開關(guān)SW時(shí)測(cè)得的應(yīng)用電壓E1的極性相同。上文中短語“應(yīng) 用具有與反電動(dòng)勢(shì)的波形相同的波形的電壓”指應(yīng)用具有與伏特計(jì)V所 測(cè)量的反電動(dòng)勢(shì)Ec相同的極性和波形的電壓。
如上所述，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，可借助于應(yīng)用具有與反電動(dòng)勢(shì)的波形相 同的波形的電壓，而以最大效率來驅(qū)動(dòng)電機(jī)?？梢岳斫?，在接近于正弦 曲線反電動(dòng)勢(shì)波形的中間點(diǎn)處(在接近于0電壓處)，能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì) 低，并且相反地，在接近于反電動(dòng)勢(shì)波形的峰值處，能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì) 高。在通過施加具有與反電動(dòng)勢(shì)的波形相同的波形的電壓來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 情況下，在能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì)高的時(shí)段期間施加相對(duì)高的電壓，因而改 進(jìn)電機(jī)的效率。另一方面，如果用簡(jiǎn)單的矩形波形來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在接近 反電動(dòng)勢(shì)基本上為0的位置處(在它波形的中間點(diǎn)處)施加可觀的電壓， 從而電機(jī)的效率將較低。而且，當(dāng)在這種低能量轉(zhuǎn)換效率的時(shí)段期間施 加電壓時(shí)，將出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲的問題。
根據(jù)前面的論述可以理解，通過施加具有與反電動(dòng)勢(shì)的波形相同的 波形的電壓來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于能提高電機(jī)的效率，并且將減少振動(dòng) 和噪聲。
圖5A和5B是描繪相位A線圈陣列A1的兩類線圈14A1、12A2的 連接方法的圖。使用圖5A的連接方法，相位A線圈陣列A1中包括的所 有線圈串聯(lián)到驅(qū)動(dòng)控制電路300。另一方面，使用圖5B的連接方法，多 個(gè)串行連接的成對(duì)線圈14A1、12A2被并行連接。無論使用哪種方法， 將總是用相反的極性磁化兩類線圈14A1、12A2。
圖6A到6D描繪了本實(shí)施方式的電機(jī)的操作。在該示例中，描繪了 磁體陣列34M相對(duì)于線圈陣列14A、24B隨時(shí)間的向右位移。附圖中的 左右方向可理解為對(duì)應(yīng)于圖1A中示出的轉(zhuǎn)子單元30的旋轉(zhuǎn)方向。
圖6A描繪了當(dāng)相位正好在2π之前時(shí)刻的狀態(tài)。在線圈和磁體之間 繪制的實(shí)線箭頭表示吸引方向，并且虛線箭頭表示排斥方向。在該狀態(tài) 下，相位A線圈陣列14A不會(huì)在操作方向上(附圖中的左右方向)對(duì)磁 體34M施加驅(qū)動(dòng)力，并且磁力在將磁體陣列34M向相位A線圈陣列14A 拉動(dòng)的方向上起作用。因此，在與2π相位一致的時(shí)刻，施加給相位A線 圈陣列14A的電壓優(yōu)選地為零。另一方面，相位B線圈陣列24B不會(huì)在 操作方向上對(duì)磁體34M施加驅(qū)動(dòng)力。而且，因?yàn)橄辔籅線圈陣列24B不 僅向磁體陣列34M施加吸引力而且施加排斥力，因而，由相位B線圈陣 列24B在垂直方向上(垂直于磁體陣列34M的操作方向的方向)向磁體 陣列34M施加的合力(net?force)為零。因此，在與2π相位一致的時(shí)刻， 優(yōu)選的是，應(yīng)用到相位B線圈陣列24B的電壓將達(dá)到峰值。
如圖6B中所示，相位A線圈陣列14A在與2π相位一致的時(shí)刻反轉(zhuǎn) 極性。圖6B描繪了相位為π/4的狀態(tài)；此時(shí)相位A線圈陣列14A的極 性與圖6A中極性相反。在該狀態(tài)下，相位A線圈陣列14A和相位B線 圈陣列24B在操作方向上將相同的驅(qū)動(dòng)力施加給磁體陣列34M。圖6C 描繪了相位正好在π/2之前的狀態(tài)。在該狀態(tài)下(該狀態(tài)與圖6A狀態(tài)相 反)，僅相位A線圈陣列14A在操作方向上將驅(qū)動(dòng)力施加給磁體陣列 34M。在與π/2相位一致的時(shí)刻，反轉(zhuǎn)相位B線圈陣列24B的極性，產(chǎn) 生圖6D中描繪的極性。圖6D描繪了相位為3π/4的狀態(tài)。在該狀態(tài)下， 相位A線圈陣列14A和相位B線圈陣列24B在操作方向上將相同的驅(qū)動(dòng) 力施加給磁體陣列34M。
根據(jù)圖6A到6D，可以理解，在相位A線圈陣列14A的線圈與磁體 陣列34M的磁體相對(duì)的時(shí)刻，相位A線圈陣列14A的極性切換。相位B 線圈陣列以相同方式動(dòng)作。結(jié)果，將從所有線圈基本上不變地生成驅(qū)動(dòng) 力，從而可以生成高電平的轉(zhuǎn)矩。
在相位在π和2π之間的時(shí)段內(nèi)的操作基本上與圖6A到6D中示出 的相同，并且不需要詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)注意，相位A線圈陣列14A 的極性在與π相位一致的時(shí)刻再次反轉(zhuǎn)，并且相位B線圈陣列24B的極 性在與3π/2相位一致的時(shí)刻再次反轉(zhuǎn)。
根據(jù)前面的論述可以理解，本實(shí)施方式的電機(jī)通過利用磁體陣列 34M和線圈陣列14A、24B之間的吸引力和排斥力，在操作方向上提供 了磁體陣列34M的驅(qū)動(dòng)力。具體地，在本實(shí)施方式中，因?yàn)榫€圈陣列14A、 24B位于磁體陣列34M的相反側(cè)，到磁體陣列34M兩側(cè)的磁通量將用于 生成驅(qū)動(dòng)力。因此，相比于如在傳統(tǒng)電機(jī)中僅利用磁體一側(cè)生成驅(qū)動(dòng)力 的情況，磁通量的利用率更高，從而提供了具有良好效率和高轉(zhuǎn)矩的電 機(jī)。然而，省略兩個(gè)線圈陣列14A、24B中的一個(gè)也是可能的。
優(yōu)選地，在實(shí)踐中，支持部件12A、22B、32M將分別用非磁性材 料形成。此外，優(yōu)選地，在實(shí)踐中，在本實(shí)施方式的電機(jī)單元的各種元 件中，電布線(包括線圈和傳感器)、磁體、以及旋轉(zhuǎn)軸及其軸承以外的 所有元件將用非磁性和電絕緣的材料制成。通過省去磁體制造的磁心， 可能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和一致的操作，不會(huì)出現(xiàn)齒槽效應(yīng)(cogging)。通過省去作 為磁電路一部分的軛，勵(lì)磁損失(渦流損失)將保持在非常低的水平， 并且獲得具有良好效率的電機(jī)。
1-B.驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)
圖7A和圖7B示出了實(shí)施方式1的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)。圖 7A描繪了在傳感器波形校準(zhǔn)期間的結(jié)構(gòu)，圖7B描繪了在實(shí)際使用期間 的結(jié)構(gòu)。“傳感器波形校準(zhǔn)”與“傳感器輸出波形校正”同義地使用。
如圖7A中所示，在校準(zhǔn)期間，用于校準(zhǔn)目的的驅(qū)動(dòng)控制電路200 連接到電機(jī)單元100的連接器90。該驅(qū)動(dòng)控制電路200具有電源電路210、 CPU?220、I/O接口230、PWM控制器240、驅(qū)動(dòng)器電路250、和通信單 元260。電源電路210向驅(qū)動(dòng)控制電路200中的電路和電機(jī)單元100供電。 CPU?220通過在驅(qū)動(dòng)控制電路200中的各種電路中進(jìn)行設(shè)置來控制驅(qū)動(dòng) 控制電路200的操作。I/O接口230具有接收從電機(jī)單元100提供的傳感 器輸出SSA、SSB并且將它們提供到CPU?220的功能。CPU?220決定所 接收的傳感器輸出SSA、SSB是否具有期望的波形形狀，并且確定將給 出所述期望波形形狀的偏移校正值Poffset和增益校正值Pgain。于進(jìn)行該 確定的方法將隨后詳細(xì)論述。以下，偏移校正值將簡(jiǎn)稱為“偏移”，并且 增益校正值將簡(jiǎn)稱為校正值將簡(jiǎn)稱為“增益”。
PWM控制器240生成用于驅(qū)動(dòng)線圈的PWM信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器電路250 是用于驅(qū)動(dòng)線圈的橋接電路。PWM控制器240和驅(qū)動(dòng)器電路250的電路 設(shè)計(jì)和操作將隨后論述。通信單元260具有將通過校準(zhǔn)而確定的偏移校 正值Poffset和增益校正值Pgain呈現(xiàn)給傳感器16A、26B并且存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器中的功能。通信單元260還具有將傳感器16A、26B中存儲(chǔ)的校正 值Poffset、Pgain發(fā)送到外部設(shè)備的功能。為了區(qū)別用于相位A傳感器 16A的校正值和用于相位B傳感器26B的校正值，通信單元260連同校 正值發(fā)送和接收用于每個(gè)傳感器的ID碼(識(shí)別信號(hào))。在以該方式使用 ID碼發(fā)送校正值的情況下，可經(jīng)由單個(gè)通信總線發(fā)送用于多個(gè)傳感器的 校正值，同時(shí)相互區(qū)分它們。
如圖7B中所示，在電機(jī)的實(shí)際使用期間，不同于校準(zhǔn)期間使用的驅(qū) 動(dòng)控制電路的驅(qū)動(dòng)控制電路300被連接到電機(jī)單元100的連接器90。該 驅(qū)動(dòng)控制電路300對(duì)應(yīng)于用于校準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)控制電路200，只是省略了通信 單元260。在圖7A和7B中示出的結(jié)構(gòu)中可省略CPU?220。如果省略了 CPU?220，將通過其它電路(例如邏輯電路和/或非易失性存儲(chǔ)器)來執(zhí) 行本實(shí)施方式中描述的CPU?220的功能。另選的是，可用通信電路或接 口電路來代替CPU?220，該通信電路或接口電路從外部設(shè)備接收各種指 令并且將這些指令轉(zhuǎn)送到設(shè)備控制電路200或300內(nèi)的電路元件。
圖8是描繪驅(qū)動(dòng)器電路250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。相位A驅(qū)動(dòng)器電路252 是H橋接電路，其響應(yīng)于AC驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、DRVA2來驅(qū)動(dòng)相位A 線圈陣列14A。在描繪驅(qū)動(dòng)信號(hào)的框的末端部的白色圓圈表示負(fù)邏輯， 信號(hào)被反相。標(biāo)注為IA1、IA2的箭頭分別表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、DRVA2 的電流的方向。相位B驅(qū)動(dòng)器電路254的結(jié)構(gòu)與相位A驅(qū)動(dòng)器電路252 的相同；示出了驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVB1、DRVB2的電流IB1、IB2。
圖9是描繪實(shí)施方式1中使用的磁傳感器16A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。因 為相位A傳感器16A和相位B傳感器26B具有相同的結(jié)構(gòu)，下面將僅論 述相位A傳感器16A。
磁傳感器16A具有磁傳感器元件410、偏移校正電路420、增益校正 電路430、偏移存儲(chǔ)器440、增益存儲(chǔ)器450、放大器460、ID碼寄存器 470、和通信單元480。磁傳感器元件410例如是霍爾元件。
在校準(zhǔn)期間(圖7A)，通信單元480與驅(qū)動(dòng)控制電路200通信并且 連同傳感器ID一起接收用于傳感器輸出的偏移校正值Poffset和增益校正 值Pgain。對(duì)傳感器唯一的ID可記錄在傳感器內(nèi)部的ID碼寄存器470中， 或者可使用外部開關(guān)設(shè)置ID。在圖9的示例中，可使用外部開關(guān)472(例 如DIP開關(guān))設(shè)置ID。然而，可由DIP開關(guān)之外的各種其它裝置中的任 何一個(gè)來將ID碼記錄在電機(jī)中。例如，去除外部開關(guān)472并且代替地用 非易失性存儲(chǔ)器構(gòu)造ID碼寄存器470將是可能的。在驅(qū)動(dòng)控制電路200 提供的ID匹配ID碼寄存器470中的ID的情況下，通信單元480將分別 在存儲(chǔ)器440、450中存儲(chǔ)偏移校正值Poffset和增益校正值Pgain。偏移 校正電路420和增益校正電路430將根據(jù)這些校正值Poffset、Pgain來校 正磁傳感器元件410的波形。校正的傳感器輸出由放大器460放大，并 且輸出為傳感器輸出SSA。
根據(jù)前面的論述可以理解，圖9的電路元件420、430、440、450的 作用相當(dāng)于輸出波形校正單元，用于校正傳感器16A的輸出波形。優(yōu)選 地，在實(shí)踐中，存儲(chǔ)器440、450將由非易失性存儲(chǔ)器組成。
圖10A到圖10E示出了PWM控制器240(圖7A)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操 作。PWM控制器240具有基本時(shí)鐘生成電路510、1/N分頻器520、PWM 單元530、移動(dòng)方向寄存器540、乘法器550、552、編碼器560、562、 AD轉(zhuǎn)換器570、572、電壓控制值寄存器580和勵(lì)磁間隔設(shè)置單元590。
基本時(shí)鐘生成電路510是生成指定頻率的時(shí)鐘信號(hào)PCL的電路，并 且例如由PLL電路組成。分頻器520生成頻率為時(shí)鐘信號(hào)PCL的頻率的 1/N的時(shí)鐘信號(hào)SDC。N的值設(shè)置為指定常量。該N值已由CPU?220(圖 7A)在分頻器520中事先確定。PWM單元530響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)PCL、 SDC，乘法器550、552提供的乘法值，移動(dòng)方向值寄存器540提供的移 動(dòng)方向值RI、編碼器560、562提供的正/負(fù)號(hào)信號(hào)Pa、Pb，和勵(lì)磁間隔 設(shè)置單元590提供的勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea、Eb，來生成AC驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2、DRVB1、DRVB2(圖8)。該操作將隨后論述。
由CPU?220在移動(dòng)方向值寄存器540中確定表示電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向的 值RI。在本實(shí)施方式中，當(dāng)移動(dòng)方向值RI是L電平時(shí)，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)， 而當(dāng)它是H電平時(shí)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。
以如下所述的方式確定提供給PWM單元530的其它信號(hào)Ma、Mb、 Pa、Pb、Ea、Eb。乘法器550、編碼器560、和AD轉(zhuǎn)換器570是相位A 中使用的電路；乘法器552、編碼器562、和AD轉(zhuǎn)換器572是相位B中 使用的電路。因?yàn)檫@些電路組具有相同的操作，以下的論述將主要集中 于相位A電路的操作。
磁傳感器輸出SSA被提供給AD轉(zhuǎn)換器570。該傳感器輸出SSA具 有一定范圍，例如從GND(接地電勢(shì))到VDD(電源電壓)，中間點(diǎn) (＝VDD/2)是輸出波形的中間點(diǎn)(正弦波在該點(diǎn)通過原點(diǎn))。AD轉(zhuǎn)換器 570對(duì)該傳感器輸出SSA執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換以生成傳感器輸出的數(shù)字值。DA 轉(zhuǎn)換器570的輸出具有一定范圍，例如從FFh到0h(“h”后綴表示十六 進(jìn)制)，80h的中值對(duì)應(yīng)于輸出波形的中間點(diǎn)。
編碼器560對(duì)AD轉(zhuǎn)換之后的傳感器輸出值的范圍進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且 將輸出波形的中間點(diǎn)的值設(shè)置為0。結(jié)果，由編碼器560生成的傳感器輸 出值Xa具有正側(cè)的指定范圍(例如+127到0)和負(fù)側(cè)的指定范圍(例如 0到-127)。然而，由編碼器560提供給乘法器560的值是傳感器輸出值 Xa的絕對(duì)值；其正/負(fù)號(hào)作為正/負(fù)號(hào)信號(hào)Pa提供給PWM單元530。
電壓控制值寄存器580存儲(chǔ)CPU?220確定的電壓控制值Ya。該電壓 控制值Ya，連同隨后論述的勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea，起著設(shè)置電機(jī)的應(yīng)用電壓 的值的作用；例如Ya可取0到1.0的值。假設(shè)以所有時(shí)間間隔都是勵(lì)磁 間隔、沒有提供非勵(lì)磁間隔的方式設(shè)置了勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea，則Ya＝0意 味著應(yīng)用電壓為零，并且Ya＝1.0意味著應(yīng)用電壓是最大值。乘法器550 執(zhí)行電壓控制值Ya和從編碼器560輸出的傳感器輸出值Xa的乘法，并 且轉(zhuǎn)換為整數(shù)；其乘法值Ma提供給PWM單元530。
圖10B到圖10E描繪了在乘法值Ma為各種不同值的情況下PWM 單元530的操作。這里，假設(shè)所有時(shí)間間隔都是勵(lì)磁間隔，沒有非勵(lì)磁 間隔。PWM單元530是在時(shí)鐘信號(hào)SDC的每個(gè)周期內(nèi)生成占空因數(shù)為 Ma/N的一個(gè)脈沖的電路。具體地，如圖10B到圖10E中所示，與乘法值 Ma的增加相關(guān)聯(lián)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、DRVA2的脈沖占空因數(shù)也增加。 第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1是僅當(dāng)傳感器輸出SSA為正時(shí)生成脈沖的信號(hào)， 而第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2是僅當(dāng)傳感器輸出SSA為負(fù)時(shí)生成脈沖的信號(hào)； 在圖10B到10E中，這些被一起示出。為了方便，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2 示出為負(fù)脈沖。
圖11A到圖11D描繪了傳感器輸出波形和PWM單元530所生成的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在圖中，“Hiz”表示高阻抗。如圖10A 到圖10E所示，由PWM控制器不加改變地使用相位A傳感器輸出的模 擬波形生成相位A驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、DRVA2。這對(duì)于相位B驅(qū)動(dòng)信號(hào) DRVB1、DRVB2也是成立的。因此，可向相位A線圈和相位B線圈提 供有效電壓，該有效電壓表現(xiàn)了與傳感器輸出SSA、SSB中的變化相對(duì) 應(yīng)的電平變化。
PWM單元530還被設(shè)計(jì)為在由勵(lì)磁間隔設(shè)置單元590提供的勵(lì)磁間 隔信號(hào)Ea、Eb所表示的勵(lì)磁間隔期間輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且使得在勵(lì)磁間 隔之外的時(shí)間間隔(非勵(lì)磁間隔)期間不輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖11E和11F 描繪了在已由勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea、Eb確定了勵(lì)磁間隔EP和非勵(lì)磁間隔NEP 的情況下所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。在勵(lì)磁間隔EP中，圖11C和11D的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖不予改變地生成；在非勵(lì)磁間隔NEP中，不生成脈沖。通 過以這樣的方式確定勵(lì)磁間隔EP和非勵(lì)磁間隔NEP，在接近反電動(dòng)勢(shì)波 形的中間點(diǎn)處(即，在接近傳感器輸出的中間點(diǎn)處)不會(huì)有施加到線圈 的電壓，因而使得電機(jī)效率可能進(jìn)一步提高。優(yōu)選地，在實(shí)踐中，將在 關(guān)于反電動(dòng)勢(shì)波形(感生電壓波形)的峰值對(duì)稱的時(shí)間間隔中確定勵(lì)磁 間隔EP，并且將在關(guān)于反電動(dòng)勢(shì)波形的中間點(diǎn)對(duì)稱的時(shí)間間隔中確定非 勵(lì)磁間隔NEP。
如前所述，如果電壓控制值Ya被設(shè)置為小于1，乘法值Ma將小于 電壓控制值Ya。因此，通過電壓控制值Ya對(duì)應(yīng)用電壓進(jìn)行有效調(diào)節(jié)也是 可能的。
根據(jù)前面的論述可以理解，使用本實(shí)施方式的電機(jī)，可能使用電壓 控制值Ya和勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea兩者來調(diào)節(jié)應(yīng)用電壓。這對(duì)于相位B也是 成立的。優(yōu)選地，在實(shí)踐中，優(yōu)選的應(yīng)用電壓與電壓控制值Ya、勵(lì)磁間 隔信號(hào)Ea之間的關(guān)系將預(yù)先以表格的形式存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)控制電路300的存 儲(chǔ)器中。通過這么做，在驅(qū)動(dòng)控制電路300從外部接收了優(yōu)選應(yīng)用電壓 時(shí)，CPU?220可能響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)來設(shè)置PWM控制器240中的電壓控制 值Ya和勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea。調(diào)節(jié)應(yīng)用電壓將不再需要同時(shí)使用電壓控制值 Ya和勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea，任意使用兩者之一即可。
圖12是描繪PWM單元530(圖10A)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。PWM單 元530具有計(jì)數(shù)器531、532，EXOR電路533、534，和驅(qū)動(dòng)波形成形單 元535、536。計(jì)數(shù)器531、EXOR電路533、和驅(qū)動(dòng)波形成形單元535是 用于相位A的電路；計(jì)數(shù)器532、EXOR電路534、和驅(qū)動(dòng)波形成形單元 536是用于相位B的電路。下面將描述它們的操作。
圖13是描繪在電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)期間PWM單元530的操作的時(shí)序圖。 圖13示出了兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)PCL和SDC、移動(dòng)方向值RI、勵(lì)磁間隔信號(hào) Ea、乘法值Ma、正/負(fù)號(hào)信號(hào)Pa、計(jì)數(shù)器531中的計(jì)數(shù)器值CM1、計(jì)數(shù) 器531的輸出SI、EXOR電路533的輸出S2、和驅(qū)動(dòng)波形成形單元535 的輸出信號(hào)DRVA1、DRVA2。對(duì)時(shí)鐘信號(hào)SDC的每個(gè)周期，計(jì)數(shù)器531 與時(shí)鐘信號(hào)PCL同步地重復(fù)將計(jì)數(shù)值CM1遞減到0的操作。計(jì)數(shù)值CM1 的初始值設(shè)置為乘法值Ma。為了圖示的方便，在圖13中也示出了負(fù)乘 法值Ma；但是計(jì)數(shù)器531使用其絕對(duì)值|Ma|。當(dāng)計(jì)數(shù)值CM1不為0時(shí)， 計(jì)數(shù)器531的輸出S1被設(shè)置為H電平，而當(dāng)計(jì)數(shù)值CM1為0時(shí)，降為 L電平。
EXOR電路533輸出表示正/負(fù)號(hào)信號(hào)Pa和移動(dòng)方向值RI的異或的 信號(hào)S2。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，移動(dòng)方向值RI是L電平。因此，EXOR電路 533的輸出S2將為與正/負(fù)號(hào)信號(hào)Pa相同的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)波形成形單元535 依據(jù)計(jì)數(shù)器531的輸出S1和EXOR電路533的輸出S2生成驅(qū)動(dòng)信號(hào) DRVA1、DRVA2。特定地，在計(jì)數(shù)器531的輸出S1中，在EXOR電路 533的輸出S2為L(zhǎng)電平的時(shí)間間隔期間的信號(hào)被輸出為驅(qū)動(dòng)信號(hào) DRVA1，并且在EXOR電路533的輸出S2為H電平的時(shí)間間隔期間的 信號(hào)被輸出為驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2。勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea下降到L電平，接近 圖13中的右端，因而建立了非勵(lì)磁間隔NEP。因此在該非勵(lì)磁間隔NEP 期間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、DRVA2兩者都不輸出，并且維持了高阻抗?fàn)顟B(tài)。
圖14是描繪在電機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)期間PWM單元530的操作的時(shí)序圖。 當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，移動(dòng)方向值RI是H電平。結(jié)果，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào) DRVA1、DRVA2的位置與圖13中的位置相切換，并且將會(huì)觀察到電機(jī) 反向運(yùn)行的結(jié)果。PWM單元530的相位B電路532、534、536的操作與 上面論述的相同。
圖15A和15B示出了勵(lì)磁間隔設(shè)置單元590的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作。勵(lì) 磁間隔設(shè)置單元590具有電子可變電阻器592、電壓比較器594、596和 OR電路598。由CPU?220設(shè)置電子可變電阻器592的電阻Rv。電子可 變電阻器592的兩個(gè)接線端處的電壓V1、V2提供給電壓比較器594、596 的每一個(gè)的一個(gè)輸入接線端。傳感器輸出SSA提供給電壓比較器594、 596的另一個(gè)輸入接線端。在圖15A中，為了方便，已經(jīng)從圖示中去除 了相位B電路。電壓比較器594、596的輸出信號(hào)Sp、Sn被輸入到OR 電路598。OR電路598的輸出為勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea，用于區(qū)別勵(lì)磁間隔與 非勵(lì)磁間隔。
圖15B描繪了勵(lì)磁間隔設(shè)置單元590的操作。通過調(diào)節(jié)電阻Rv改 變電子可變電阻器592的接線端處的電壓V1、V2。特定地，將接線端電 壓V1、V2設(shè)置為與電壓范圍的中值(＝VDD/2)等差的值。如果傳感器 輸出SSA高于第一電壓V1，那么第一電壓比較器594的輸出Sp轉(zhuǎn)到H 電平，而如果傳感器輸出SSA低于第二電壓V2，那么第二電壓比較器 596的輸出Sn轉(zhuǎn)到H電平。勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea假定為這些輸出信號(hào)Sp、 Sn的邏輯和。因此，如圖15B中底部所示，勵(lì)磁間隔信號(hào)Ea可以用作 指示勵(lì)磁間隔EP和非勵(lì)磁間隔NEP的信號(hào)。通過借助CPU?220調(diào)節(jié)可 變電阻Rv來建立勵(lì)磁間隔EP和非勵(lì)磁間隔NEP。
1-C.傳感器輸出的校正
圖16A到16C示出了傳感器輸出的偏移校正的細(xì)節(jié)。圖16A示出了 傳感器輸出的期望波形SSideal。圖16B描繪了從期望波形SSideal上移 的傳感器輸出SSup和下移的傳感器輸出SSdown的示例。在這種情況中， 通過將垂直偏移Poffset1應(yīng)用到移動(dòng)的傳感器輸出(例如SSup)，它可被 校正為近似期望波形SSideal的波形。以這樣的方式來實(shí)現(xiàn)該校正：例如， 輸出波形的中間點(diǎn)(輸出電平呈現(xiàn)其中值的位置)從傳感器輸出電壓范 圍(GND到VDD)的中值VDD/2落入指定的可允許范圍內(nèi)。
圖16C描繪了從期望波形SSideal右移的傳感器輸出SSright和左移 的傳感器輸出SSleft的示例。在這種情況下，通過將側(cè)向偏移Poffset2 應(yīng)用到移動(dòng)的傳感器輸出(例如SSright)，它可被校正為近似于期望波形 SSideal的波形。以這樣的方式來實(shí)現(xiàn)該校正：輸出波形的中間點(diǎn)(輸出 電平呈現(xiàn)其中值的位置)的相位從傳感器輸出電壓范圍(GND到VDD) 的中值VDD/2的相位落入所指定的可允許范圍內(nèi)。通過在指定的基準(zhǔn)位 置(適當(dāng)?shù)貞?yīng)該是輸出波形的中間點(diǎn)的位置)處停止電機(jī)的轉(zhuǎn)子，并且 檢查傳感器輸出是否等于傳感器輸出電壓范圍的中值VDD/2，可確定是 否將傳感器輸出向側(cè)向偏移。
通過該方式，可校正垂直偏移Poffset1和側(cè)向偏移Poffset2兩者。但 是，在許多情況下，為實(shí)用目的校正這兩類偏移中的僅僅一種就足夠了。 因此，在下面描述的過程中，假定在兩類偏移中，僅僅垂直偏移Poffset1 需要被校正。
圖17A到17C示出了傳感器輸出的增益校正的細(xì)節(jié)。圖17A描繪了 傳感器輸出的期望輸出波形SSideal；它與圖16A中的相同。圖17B描繪 了具有比期望輸出波形SSideal小的峰值的傳感器輸出波形SSmall。在這 種情況下，通過將傳感器輸出波形SSmall乘以大于1的增益Pgain，它 可被校正為近似于期望波形SSideal的波形。更具體地，以這樣的一種方 式來實(shí)現(xiàn)該增益校正：校正后傳感器輸出的峰值落入指定的可允許范圍 內(nèi)。圖17C描繪了具有比期望輸出波形SSideal的峰值大的傳感器輸出波 形SSlarge。利用這種傳感器輸出波形SSlarge，因?yàn)閷?huì)超過電壓范圍的 最大值VDD(即電源電壓)的點(diǎn)在VDD處停下來，所以觀測(cè)到峰值具 有如由點(diǎn)劃線所表示的變平的波形。在這種情況下，通過將傳感器輸出 波形SSlarge乘以小于1的增益Pgain，可以將其校正為近似于期望波形 SSideal的波形。
圖18是描繪傳感器輸出的校準(zhǔn)過程的流程圖。在步驟S100中，在 電機(jī)單元100(圖7A)中安裝了用于校準(zhǔn)目的的驅(qū)動(dòng)控制電路200。在 步驟S200中，執(zhí)行如圖16B中所述的偏移校正，并且在步驟S300中執(zhí) 行如圖17B和17C中所述的增益校正。在步驟S400中，采用用于實(shí)際 使用的電路300(圖7B)來替換驅(qū)動(dòng)控制電路。
圖19是詳細(xì)描繪偏移校正過程的流程圖。盡管下面的描述適合于相 位A傳感器的偏移校正，但將會(huì)以相同的方式為相位B傳感器執(zhí)行校正。 當(dāng)為一個(gè)磁傳感器執(zhí)行偏移校正時(shí)，由CPU?220來初始指定作為校正目 標(biāo)的磁傳感器的ID，并且為所指定的磁傳感器發(fā)起校正過程。
在步驟S210中，在磁傳感器16A處于磁體N/S極邊界的位置的地 方旋轉(zhuǎn)和停止轉(zhuǎn)子單元30(圖1A)。例如，在電機(jī)單元蓋打開的情況下 可人工實(shí)現(xiàn)該操作。在步驟S220中，將偏移Poffset的初始值從驅(qū)動(dòng)控制 電路200發(fā)送到磁傳感器16A并存儲(chǔ)在磁傳感器16A中的偏移存儲(chǔ)器440 (圖9)中。Poffset的初始值可為任意值。但是優(yōu)選地，在實(shí)踐中，初始 值將被設(shè)置為正的非零值，以便允許借助偏移校正增加或減少偏移 Poffset。
在步驟S230中，測(cè)量由磁傳感器16A輸出的輸出信號(hào)SSA的電壓 Ebc。在步驟S240中，判定所測(cè)出的電壓Ebc是否等于或大于可允許范 圍的最小值E1min(見圖16B)。如果電壓Ebc小于可允許范圍的最小值 E1min，那么既然電壓Ebc落入可允許范圍外，所以例程移動(dòng)到步驟S250、 偏移值Poffset加一，并且接著在步驟S280中，將偏移值Poffset寫入到 磁傳感器16A。另一方面，如果在步驟S240中電壓Ebc等于或大于可允 許范圍的最小值E1min，那么接著在步驟S260中判定電壓Ebc是否等于 或小于可允許范圍的最大值E1max。如果電壓Ebc大于可允許范圍的最 大值E1max，那么既然電壓Ebc落入可允許范圍外，所以例程移動(dòng)到步 驟S270、偏移值Poffset減一，并且接著在步驟S280中，將偏移值Poffset 寫入到磁傳感器16A。另一方面，如果在步驟S260中，電壓Ebc等于或 小于可允許范圍的最大值E1max，那么電壓Ebc落入可允許范圍內(nèi)，并 且因此圖19的過程終止。
圖20是詳細(xì)描繪步驟S300中的增益校正過程的流程圖。關(guān)于增益 校正，也將僅討論相位A傳感器的校正。當(dāng)為一個(gè)磁傳感器執(zhí)行增益校 正時(shí)，由CPU?220來初始指定作為校正目標(biāo)的磁傳感器的ID，并且為所 指定的磁傳感器發(fā)起校正過程。
在步驟S310中，在磁傳感器16A處于與磁體S極或N極直接相對(duì) 的位置旋轉(zhuǎn)和停止轉(zhuǎn)子單元30(圖1A)。這個(gè)位置是磁傳感器16A具有 最大磁通量密度的位置。例如，可在電機(jī)單元蓋打開的情況下人工實(shí)現(xiàn) 此操作。在步驟S320中，將增益Pgain的初始值從驅(qū)動(dòng)控制電路200發(fā) 送到磁傳感器16A并存儲(chǔ)在磁傳感器16A中的增益存儲(chǔ)器450(圖9) 中。盡管任何值都可用作為增益Pgain的初始值，但是在優(yōu)選實(shí)踐中它將 被設(shè)置為正的非零值。
在步驟S330中，測(cè)量磁傳感器16A的輸出信號(hào)SSA的電壓Ebm。 在步驟S340中，判定所測(cè)出的電壓Ebm是否等于或大于可允許范圍的 最小值E2min(見圖17B)。如果電壓Ebm小于可允許范圍的最小值 E2min，那么電壓Ebm落入可允許范圍外，所以例程移動(dòng)到步驟S350、 增益值Pgain加一，并且接著在步驟S380中，將增益值Pgain寫入到磁 傳感器16A。另一方面，如果在步驟S340中電壓Ebm等于或大于可允 許范圍的最小值E2min，那么接著在步驟S360中判定電壓Ebm是否等于 或小于可允許范圍的最大值E2max。如果電壓Ebm大于可允許范圍的最 大值E2max，那么電壓Ebm落入可允許范圍外，所以例程移動(dòng)到步驟 S370、增益值Pgain減一，并且接著在步驟S380中，將增益值Pgain寫 入到磁傳感器16A。另一方面，如果在步驟S360中，電壓Ebm等于或 小于可允許范圍的最大值E2max，那么電壓Ebm落入可允許范圍內(nèi)，并 且因此圖20的過程終止。
優(yōu)選地，在實(shí)踐中，在增益校正期間可允許范圍的最大值E2max將 會(huì)是稍微小于傳感器輸出的最大可能值(即電源電壓VDD)的值。因?yàn)?傳感器輸出電壓不可能超過電源電壓VDD，所以如果將可允許范圍的最 大值E2max設(shè)置為電源電壓VDD，那么存在不能確定校正之前的傳感器 輸出SSA的峰值是否如由圖17C中的點(diǎn)劃線所描繪的變平的可能性。
這樣，利用本發(fā)明的電機(jī)，為各個(gè)磁傳感器16A、26B分別實(shí)現(xiàn)輸 出波形的偏移校正和增益校正是可能的。而且，驅(qū)動(dòng)控制電路300利用 傳感器模擬輸出中的連續(xù)變化生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。因此，通過將磁傳感器16A、 26B的輸出校正為指定的波形形狀，可實(shí)現(xiàn)承受最小噪聲和振動(dòng)的高效 率電機(jī)。
1-D.驅(qū)動(dòng)控制電路的變型例
圖21是描繪用于校準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)控制電路的變型例的框圖。該驅(qū)動(dòng)控制 電路200a類似于圖7A中描繪的驅(qū)動(dòng)控制電路200，但是省略了電源電 路210、PWM控制器240、和驅(qū)動(dòng)器電路250。到電機(jī)單元100a的電力 經(jīng)由連接器90直接提供到電機(jī)單元100a。PWM控制器240和驅(qū)動(dòng)器電 路250在電機(jī)單元100a的內(nèi)部提供。使用該布置，也可校正傳感器波形 并且以高效率操作電機(jī)，與圖7A和7B中描繪的電機(jī)方式相同。
圖22是描繪實(shí)施方式1的另一變型例中磁傳感器和驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電 路的框圖。在該變型例中，磁傳感器16A、26B僅包含磁傳感器元件； 圖9中描繪的磁傳感器內(nèi)的其它電路元件420到480不包括在這些磁傳 感器中。驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路600具有放大器610、620，AD轉(zhuǎn)換器612、 622，偏移校正電路614、624，增益校正電路616、626，PWM控制器 240，校正值存儲(chǔ)器660，和通信單元670。偏移校正電路614、624與圖 9中示出的偏移校正電路420相同，并且增益校正電路616、626與圖9 中示出的增益校正電路430相同。校正值存儲(chǔ)器660存儲(chǔ)涉及相位A傳 感器16A和相位B傳感器26B兩者的偏移校正值和增益校正值，這些值 與各自的ID碼相關(guān)聯(lián)。PWM控制器240與圖10A中示出的相同。通信 單元670經(jīng)由I/O接口230耦合到CPU?220。在校準(zhǔn)期間，傳感器16A、 26B的輸出由放大器610、620放大，由AD轉(zhuǎn)換器232轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 并且經(jīng)由I/O接口230提供給CPU?220。
使用圖22的電路設(shè)計(jì)，例如可能在電機(jī)單元中安裝驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電 路600和驅(qū)動(dòng)器電路250，并且包括CPU?220、I/O接口230、和AD轉(zhuǎn) 換器232的電路可與電機(jī)單元的連接器90(圖7A)連接。使用該電路設(shè) 計(jì)，如同使用之前論述的實(shí)施方式一樣，可校正傳感器波形并且高效率 地操作電機(jī)。
圖23是描繪驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路的變型例的框圖。在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成 電路600a中，用前置放大器630和放大器640代替圖22中示出的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)生成電路600的PWM控制器240。而其他結(jié)構(gòu)與圖22中示出的相 同。前置放大器630和放大器640通過不予改變地放大校正后模擬傳感 器輸出來生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通過該方式，即使在使用模擬電路來放大傳感 器輸出并且不進(jìn)行PWM控制的情況下，通過執(zhí)行上述傳感器波形的校 正，仍可高效率地操作電機(jī)。
1-E.用于實(shí)現(xiàn)傳感器輸出校正的其它過程
圖24是描繪用于執(zhí)行偏移校正的另一過程的流程圖。在步驟S1200 中，CPU?220旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子30。在圖24的過程中，在轉(zhuǎn)子30連續(xù)旋轉(zhuǎn)的情 況下，CPU?220執(zhí)行從步驟S1210開始的偏移校正。在步驟S1210中， 偏移Poffset的初始值從驅(qū)動(dòng)控制電路200發(fā)送到磁傳感器16A，并且存 儲(chǔ)在磁傳感器16A的偏移存儲(chǔ)器440(圖9)中。該過程與圖19的步驟 S220相同。
在步驟S1220，獲得傳感器輸出的最大電壓Ebcmax和最小電壓 Ebcmin。這些電壓Ebcmax、Ebcmin例如對(duì)應(yīng)于圖16B中示出的傳感器 輸出SSup(或SSdown)的上峰值和下峰值。在步驟S1230中，計(jì)算最 大電壓Ebcmax和最小電壓Ebcmin的平均值Ebctyp。該平均值Ebctyp 是對(duì)應(yīng)于傳感器輸出波形的中間點(diǎn)的電壓值。
步驟S1240到S1280基本上等同于圖19的步驟S240到S280，但是 用上述的平均值Ebctyp代替了圖19的電壓值Ebc。特定地，在步驟S1240 到步驟S1280中，調(diào)節(jié)偏移值Poffset，使得平均值Ebctyp位于圖16B中 所示的可允許范圍內(nèi)。
根據(jù)該示例可以理解，還可能利用傳感器電壓的峰值電壓來執(zhí)行偏移 校正。在圖24的過程中，不需要如在圖19的過程中那樣在對(duì)應(yīng)于傳感器 輸出波形的興趣點(diǎn)的位置處定位轉(zhuǎn)子，并且其優(yōu)點(diǎn)在于校正操作更容易。
圖25是描繪用于執(zhí)行增益校正的另一過程的流程圖。在步驟S1300， CPU?220旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子30。在圖25的過程中，在轉(zhuǎn)子30連續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下， CPU?220執(zhí)行從步驟S1310開始的偏移校正。在步驟S1310中，增益Pgain 的初始值從驅(qū)動(dòng)控制電路200發(fā)送到磁傳感器16A，并且存儲(chǔ)在磁傳感 器16A的增益存儲(chǔ)器450(圖9)中。該過程與圖20的步驟S320相同。
在步驟S1320中，獲得傳感器輸出的最大電壓Ebmmax指定的次數(shù)。 該最大電壓Ebmmax例如對(duì)應(yīng)于圖17B中示出的傳感器輸出SSsmall(或 圖17C的SSlarge)的上峰值。另選地，代替上峰值，可獲得下峰值指定 的次數(shù)。上峰值出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子的一次旋轉(zhuǎn)的過程中的次數(shù)等于電機(jī)的極數(shù) 量P的一半。使用圖1A到1D中描繪的6極電機(jī)，上峰值將在一次旋轉(zhuǎn) 的過程中出現(xiàn)三次。在步驟S1320中，優(yōu)選地，在實(shí)踐中，將對(duì)最大電 壓Ebmmax采樣(P×N)/2次。這里，N是指定的等于或大于1的整數(shù)， 優(yōu)選為2或更大。在步驟S1230中，為(P×N)/2個(gè)采樣的最大電壓 Ebmmax計(jì)算平均值Ebmave。
步驟S1340到S1380基本上等同于圖20的步驟S340到S380，但是 用上述的平均值Ebmave代替圖20的電壓值Ebm。特定地，在步驟S1340 到S1380中，調(diào)節(jié)增益值Pgain，使得平均值Ebmave位于圖17B中示出 的可允許范圍內(nèi)。
在圖25的過程中，不需要如在圖20的過程中那樣在對(duì)應(yīng)于傳感器 輸出波形的興趣點(diǎn)的位置處定位轉(zhuǎn)子，并且其優(yōu)點(diǎn)在于校正操作更容易。 而且，因?yàn)槭褂脦讉€(gè)峰值電壓的平均值執(zhí)行增益校正，可總體考慮多個(gè) 磁體以確定理想增益。
圖26是描繪用于執(zhí)行增益校正的又另一過程的流程圖。在圖26的 過程中，由步驟S1335、S1345、和S1365代替圖25的步驟S1330、S1340、 和S1360，其他過程與圖25中的相同。
在步驟S1335中，從(P×N)/2個(gè)最大電壓Ebmmax中選擇最大電 壓Ebmpk。在步驟S1345和S1365中，使用該最大電壓Ebmpk執(zhí)行增益 校正。也有可能以該方式導(dǎo)出適當(dāng)?shù)脑鲆嫘Ｕ礟gain。
圖26的步驟S1345和S1365中使用的閾值E2min和E2max的值可 不同于圖25的步驟S1340和S1360中使用的閾值E2min和E2max的值。
2.實(shí)施方式2
圖27是描繪實(shí)施方式2中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝備 有多個(gè)電機(jī)100b。這里，由M表示電機(jī)的數(shù)量，其中M是等于或大于2 的整數(shù)。多個(gè)電機(jī)100b經(jīng)由電源線PL連接到驅(qū)動(dòng)電壓1200，并且還經(jīng) 由控制線CL連接到系統(tǒng)控制器1300。電源線PL和控制線CL由多個(gè)電 機(jī)100b共享。另選地，電源線PL可單獨(dú)地連接到電機(jī)。
向每個(gè)電機(jī)100b分配唯一ID碼(識(shí)別碼)，以將其從其它電機(jī)中識(shí) 別出。如隨后所述，系統(tǒng)控制器1300使用該ID碼以經(jīng)由控制線CL向單 個(gè)電機(jī)100b發(fā)送命令。
圖28是描繪每個(gè)單個(gè)電機(jī)100b中提供的驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)的框 圖。該驅(qū)動(dòng)控制電路1600使用電機(jī)100b中的模擬磁傳感器16A、26B 的傳感器輸出以生成AC驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)磁體線圈14A、24B。在實(shí) 施方式2中，兩相無刷DC電機(jī)用作為電機(jī)100b；附加到傳感器16A、 26B和線圈14A、14B的符號(hào)末端的后綴“A”和“B”分別表示用于相 位A和相位B。電機(jī)單元的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方法可以與之前參考圖1A到6D 所描述的實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方法相同。
驅(qū)動(dòng)控制電路1600具有放大器1610、1620，AD轉(zhuǎn)換器1612、1622， 偏移校正電路1614、1624，增益校正電路1616、1626，PWM控制器1630， 驅(qū)動(dòng)器電路1640，存儲(chǔ)器1660，電路電源1650，通信單元1670，和ID 碼寄存器1680。偏移校正電路1614、1624是用于執(zhí)行傳感器輸出SSA、 SSB的偏移校正的電路；增益校正電路1616、1626是用于執(zhí)行傳感器輸 出SSA、SSB的增益校正的電路。這里，傳感器輸出的偏移校正和增益 校正與實(shí)施方式1中描述的相同。有可能借助于執(zhí)行這些校正操作來增 加電機(jī)的效率。在用于確定偏移校正值和增益校正值(稱為“校準(zhǔn)”)的 過程期間，傳感器16A、16B的輸出SSA、SSB由放大器1610、1620放 大，由AD轉(zhuǎn)換器1612、1622轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后臨時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器 1660中并且經(jīng)由通信單元1670提供給系統(tǒng)控制器1300。
PWM控制器1630是利用經(jīng)偏移校正和增益校正的傳感器輸出執(zhí)行 PWM控制、并且生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電路。提供給PWM控制器1630的電 機(jī)速度控制器1631為使電機(jī)速度與目標(biāo)速度一致，執(zhí)行速度優(yōu)先控制。 轉(zhuǎn)矩控制器1632為使電機(jī)轉(zhuǎn)矩與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩一致，執(zhí)行轉(zhuǎn)矩優(yōu)先控制。旋 轉(zhuǎn)方向控制器1632為將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置為正常旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)中任 何一個(gè)的方向，執(zhí)行控制。驅(qū)動(dòng)器電路1640是所謂的H橋接電路?？墒?用測(cè)量線圈電壓和電流的傳感器(未示出)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。可使用根據(jù) 傳感器16A、26B的輸出信號(hào)檢測(cè)速度和旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路(未 示出)來檢測(cè)電機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)方向。作為PWM控制器1630，可使用等 同于實(shí)施方式1的PWM控制器240的PWM控制器。
存儲(chǔ)器1660存儲(chǔ)涉及相位A傳感器16A和相位B傳感器26B兩者 的偏移校正值和增益校正值，以及PWM控制器1630使用的各種設(shè)置。 因?yàn)閮?yōu)選地是即使當(dāng)關(guān)掉電源時(shí)，也存儲(chǔ)偏移校正值和增益校正值，所 以用于存儲(chǔ)這些值的存儲(chǔ)器的部分將優(yōu)選地構(gòu)成為非易失性存儲(chǔ)器。
通信單元1670經(jīng)由通信線CL耦合到系統(tǒng)控制器1300的I/O接口 1330。除了該接口1330之外，系統(tǒng)控制器1300還包括CPU?1320和存儲(chǔ) 器(未示出)?；谟?jì)算機(jī)程序，CPU?1320執(zhí)行后述各種控制過程。
在ID碼寄存器1680中，記錄標(biāo)識(shí)單個(gè)電機(jī)的ID碼，或者借助于外 部開關(guān)設(shè)置ID碼。在圖28的示例中，可能使用DIP開關(guān)1682設(shè)置ID 碼。然而，可能通過DIP開關(guān)之外的各種其它裝置在電機(jī)中記錄或設(shè)置 ID碼。例如，可能去除DIP開關(guān)而代替地從非易失性存儲(chǔ)器構(gòu)造ID碼 寄存器1680。使用該ID碼，有可能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制器1300和每個(gè)電機(jī)的 通信單元1670之間的單獨(dú)通信。該特定通信方法將在隨后論述。
圖29是示出了實(shí)施方式2中用于電機(jī)的個(gè)別控制(individual?control) 的過程的流程圖。在步驟S10中，由用戶接通到整個(gè)系統(tǒng)的電源，因此 在步驟S20中系統(tǒng)控制器1300進(jìn)行單個(gè)電機(jī)的初始設(shè)置。例如，可經(jīng)由 這些初始設(shè)置來設(shè)置用于每個(gè)電機(jī)內(nèi)的控制的各種系數(shù)或常數(shù)(例如上 限電機(jī)速度等)，以及初始操作參數(shù)(表示目標(biāo)電機(jī)速度、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、旋 轉(zhuǎn)方向等的參數(shù))。在初始設(shè)置過程期間，系統(tǒng)控制器1300連同單個(gè)電 機(jī)的ID發(fā)送初始設(shè)置，從而為單個(gè)電機(jī)確定初始設(shè)置。
在步驟S30和S40中，系統(tǒng)控制器1300選擇M個(gè)電機(jī)中的任何一 個(gè)，并且通過向所選電機(jī)發(fā)送控制命令或控制指令來執(zhí)行該電機(jī)的控制。 作為控制命令，可能使用指示目標(biāo)電機(jī)速度變化、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩變化、旋轉(zhuǎn) 方向變化、制動(dòng)或恢復(fù)的開始/停止、電機(jī)停止等等的命令。在步驟S30 中，系統(tǒng)控制器1300確定要控制M個(gè)電機(jī)中的哪一個(gè)，并且在步驟S40 中向該電機(jī)發(fā)送控制命令。在此時(shí)每個(gè)電機(jī)內(nèi)的控制過程將在隨后論述。
在步驟S50中，當(dāng)完成與所選電機(jī)的通信時(shí)，例程返回到步驟S30， 并且再次執(zhí)行步驟S30和S40。在要停止驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況下，在步驟S60 中系統(tǒng)控制器1300向電機(jī)發(fā)送命令以停止驅(qū)動(dòng)所有電機(jī)。然后，在步驟 S70，由用戶關(guān)掉系統(tǒng)電源。
圖30是示出當(dāng)接收了命令時(shí)單個(gè)電機(jī)中的控制過程的流程圖。在步 驟T101到T107中，電機(jī)中的通信單元1670(圖28)確定已接收的命令 的類型；并且在步驟T111到T117中，通信單元1670或PWM控制器1630 執(zhí)行命令所指定的控制或設(shè)置。各種設(shè)置存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1660中。
對(duì)于電機(jī)的個(gè)別控制，可將命令(例如下面作為示例列出的七個(gè)命 令)從系統(tǒng)控制器1300發(fā)送到單個(gè)電機(jī)。
(1)初始化命令：確定單個(gè)電機(jī)內(nèi)的用于控制的各種系數(shù)或常數(shù)(例 如上限電機(jī)速度等)、以及初始操作參數(shù)(表示目標(biāo)電機(jī)速度、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、 旋轉(zhuǎn)方向等的參數(shù))的命令。
(2)電機(jī)速度命令：在執(zhí)行速度優(yōu)先控制的情況下，用于改變目標(biāo) 電機(jī)速度的命令。
(3)轉(zhuǎn)矩命令：在執(zhí)行轉(zhuǎn)矩優(yōu)先控制的情況下，用于改變目標(biāo)轉(zhuǎn)矩 的命令。
(4)中斷條件命令：規(guī)定事件(例如超出上限電流)的命令，與該 事件相關(guān)聯(lián)的是單個(gè)電機(jī)將向系統(tǒng)控制器1300發(fā)出中斷請(qǐng)求。
(5)同時(shí)控制條件命令：用于為單個(gè)電機(jī)建立在多個(gè)電機(jī)的同時(shí)控 制模式中使用的控制序列的命令，隨后論述。
(6)移動(dòng)方向命令：用于改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的命令。
(7)停止命令：用于停止電機(jī)的命令。
圖31是示出使用通信線CL的通信序列的時(shí)序圖。在單個(gè)電機(jī)控制 模式中利用該通信序列。在本實(shí)施方式中，通信線CL是由串行數(shù)據(jù)線 SDA和串行時(shí)鐘線SCL組成的兩線串行通信線。例如可使用I2C總線 (Phillips的商標(biāo))實(shí)現(xiàn)這種串行通信線。然而，因?yàn)殡S后要論述的同時(shí) 控制模式未在I2C總線規(guī)范中指定，因而要修改該部分的協(xié)議。在經(jīng)由通 信線CL通信期間，系統(tǒng)控制器1300起主設(shè)備的作用，并且單個(gè)電機(jī)起 從屬設(shè)備的作用。
在系統(tǒng)控制器1300和單個(gè)電機(jī)之間發(fā)送數(shù)據(jù)期間，電機(jī)地址和數(shù)據(jù) 在Start命令ST和End命令ED之間與串行時(shí)鐘SCL同步地發(fā)送。通過 將串行數(shù)據(jù)SDA降為L(zhǎng)ow同時(shí)串行時(shí)鐘SCL為High來發(fā)出Start命令 ST。通過將串行數(shù)據(jù)SDA降為L(zhǎng)ow同時(shí)串行時(shí)鐘SCL為L(zhǎng)ow，并且隨 后當(dāng)串行時(shí)鐘SCL為High時(shí)，將串行數(shù)據(jù)SDA升為High，來發(fā)出End 命令ED。
在發(fā)出Start命令ST之后，發(fā)送7位從屬地址SLAD和1位發(fā)送方 向R/W。尋址從屬地址SLAD以標(biāo)識(shí)單個(gè)電機(jī)，并且一對(duì)一地將從屬地 址SLAD與電機(jī)中確定的ID碼相關(guān)聯(lián)?？墒褂酶鞣N方法進(jìn)行這些關(guān)聯(lián)， 例如可將整個(gè)從屬地址SLAD設(shè)置成與單個(gè)電機(jī)的ID碼相同的值；或者 將從屬地址SLAD的幾個(gè)較低位設(shè)置成與單個(gè)電機(jī)的ID碼相同的值。在 整個(gè)從屬地址SLAD不等于ID碼的情況下，兩者之間的關(guān)聯(lián)將預(yù)先存儲(chǔ) 在電機(jī)中的存儲(chǔ)器1660中?？烧J(rèn)為從屬地址SLAD基本上等同于ID碼。 這里使用的“識(shí)別碼”在某種意義上包括一對(duì)一地與電機(jī)中的ID碼關(guān)聯(lián) (如使用該從屬地址SLAD的情況一樣)的識(shí)別碼和可被視為與電機(jī)中 的ID碼相同的識(shí)別碼。
在實(shí)施方式2中，從屬地址SLAD的初始位設(shè)置為值1。這是用于 實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制的目的，將在隨后描述。
在數(shù)據(jù)要從系統(tǒng)控制器1300(主)發(fā)送到單個(gè)電機(jī)(從)的情況下， 在從地址SLAD之后發(fā)送的發(fā)送方向R/W設(shè)置為L(zhǎng)ow(WRITE)；并且 相反地，當(dāng)數(shù)據(jù)從電機(jī)向系統(tǒng)控制器1300發(fā)送時(shí)設(shè)置為High(READ)。 在發(fā)送方向R/W之后，用應(yīng)答ACK響應(yīng)從地址SLAD指定的電機(jī)。
在圖31的示例中，在發(fā)送方向R/W之后的應(yīng)答ACK之后發(fā)送8位 子地址SBAD。該子地址SBAD例如可能用于標(biāo)識(shí)電機(jī)的存儲(chǔ)器1660中 存儲(chǔ)的各個(gè)種類的數(shù)據(jù)。然而，可省略該子地址SBAD。在子地址SBAD 之后，用另一應(yīng)答ACK響應(yīng)該電機(jī)。
一旦以該方式指定了電機(jī)的地址，則數(shù)據(jù)DT隨后在電機(jī)和系統(tǒng)控 制器1300之間發(fā)送，隨之又是另一個(gè)應(yīng)答ACK。從系統(tǒng)控制器1300發(fā) 送到單個(gè)電機(jī)的數(shù)據(jù)DT可包含圖30中所描述的各種命令。另一方面， 從單個(gè)電機(jī)發(fā)送到系統(tǒng)控制器1300的數(shù)據(jù)DT可包含已為各電機(jī)作出的 設(shè)置，由各電機(jī)中的傳感器所檢測(cè)的操作參數(shù)(速度、旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩 等)中斷到系統(tǒng)控制器1300。
在實(shí)施方式2中，在以該方式由系統(tǒng)控制器1300向單個(gè)電機(jī)發(fā)送命 令的情況下，因?yàn)槊钸B同用于單個(gè)電機(jī)的識(shí)別碼(從地址)一起發(fā)送， 因而可經(jīng)由共享通信線CL單獨(dú)地控制多個(gè)電機(jī)。而且，因?yàn)橄到y(tǒng)控制器 1300可從單個(gè)電機(jī)獲得數(shù)據(jù)，因而可檢查單個(gè)電機(jī)的操作狀態(tài)和設(shè)置。
圖32是示出了多個(gè)電機(jī)的同時(shí)控制的過程的流程圖。在步驟S2100 中，系統(tǒng)控制器1300以同時(shí)控制模式建立用于電機(jī)的控制序列。
圖33是詳細(xì)示出了步驟S2100的過程的流程圖。在步驟S2101— 2103中，系統(tǒng)控制器1300一次一個(gè)地順序選擇M個(gè)電機(jī)并且發(fā)送同時(shí) 控制條件命令，建立同時(shí)控制模式中用于電機(jī)的控制序列。
圖34A和圖34B示出了示例性同時(shí)控制序列。同時(shí)控制模式也稱為 “公共控制模式”。在圖34A中示出的示例1中，為M個(gè)電機(jī)中的每一 個(gè)電機(jī)建立由N+1個(gè)命令步驟STEDN組成的控制序列。這里，“命令步 驟STEDN”指當(dāng)執(zhí)行同時(shí)控制時(shí)，用于按時(shí)間序列的順序執(zhí)行的控制步 驟。在同時(shí)控制模式中，電機(jī)控制從STEDN＝0開始并且在STEDN＝N結(jié) 束。這里，N表示1或更大的整數(shù)。M個(gè)電機(jī)同時(shí)地執(zhí)行給定命令步驟 STEDN所指定的操作。例如，當(dāng)STEDN＝0時(shí)，電機(jī)1經(jīng)受反向旋轉(zhuǎn)， 電機(jī)2經(jīng)受正向旋轉(zhuǎn)，并且其它電機(jī)保持停止。當(dāng)STEDN＝1時(shí)，電機(jī)1 保持反向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)2制動(dòng)(或恢復(fù))，電機(jī)3開始正向旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī) M執(zhí)行制動(dòng)(或恢復(fù))。每次由系統(tǒng)控制器1300發(fā)出同時(shí)命令或共享命 令時(shí)(隨后論述)，在每個(gè)電機(jī)中更新或增加命令步驟STEDN。
在圖34B中示出的示例2中，M個(gè)電機(jī)在各命令步驟中執(zhí)行相同的 操作。根據(jù)這些示例可以理解，可針對(duì)單個(gè)電機(jī)進(jìn)行相互獨(dú)立的序列編 程，也可針對(duì)所有電機(jī)進(jìn)行相同序列的編程。在每個(gè)電機(jī)的存儲(chǔ)器1660 中建立諸如這些序列的同時(shí)控制序列。用于M個(gè)電機(jī)的同時(shí)控制序列稱 為“同時(shí)控制序列集”。優(yōu)選地，在實(shí)踐中，系統(tǒng)控制器1300將在其存 儲(chǔ)器中(未示出)存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)同時(shí)控制序列集。在存儲(chǔ)了多個(gè)同時(shí) 控制序列集的情況下，可選擇性地實(shí)現(xiàn)各種類型的同時(shí)控制。
同時(shí)控制序列可存儲(chǔ)在每個(gè)電機(jī)中的存儲(chǔ)器中，而不是存儲(chǔ)在系統(tǒng) 控制器1300中。使用該設(shè)置，系統(tǒng)控制器1300可通過在同時(shí)控制模式 的開端處指定要使用多個(gè)序列集中的哪一個(gè)，來容易地選擇要使用的控 制序列。
一旦已為單個(gè)電機(jī)分別建立了同時(shí)控制序列，將根據(jù)下面所述的命 令執(zhí)行同時(shí)控制模式中的控制。
圖35是示出了同時(shí)控制模式中的通信序列的時(shí)序圖。當(dāng)要執(zhí)行同時(shí) 控制時(shí)，系統(tǒng)控制器1300發(fā)出開始(Start)命令ST，隨后發(fā)出結(jié)束(End) 命令ED。與圖31中示出的在開始命令ST和結(jié)束命令ED之間發(fā)出地址 和數(shù)據(jù)的普通通信序列不同，在執(zhí)行同時(shí)控制期間，在開始命令ST和結(jié) 束命令ED之間不發(fā)出地址和數(shù)據(jù)。以下這種不伴有地址和數(shù)據(jù)的一組命 令ST和ED將稱為“ST/ED命令”，或在某些情況下稱為“同時(shí)控制命 令”或“共享命令”。當(dāng)電機(jī)初始地接收ST/ED命令時(shí)，每個(gè)電機(jī)中的命 令步驟STEDN設(shè)置為0，并且執(zhí)行由STEDN＝0建立的控制(參見圖34A 或34B)。隨后，每次系統(tǒng)控制器1300發(fā)出ST/ED命令時(shí)，多個(gè)電機(jī)分 別增加命令步驟STEDN，并且執(zhí)行命令步驟STEDN所建立的控制。
圖35描繪了同時(shí)控制在STEDN＝2終止，之后執(zhí)行電機(jī)的個(gè)別控制 的示例情況。在實(shí)施方式2中，因?yàn)樗须姍C(jī)的從屬地址的初始位被設(shè) 置為1，所以在從地址在Start命令ST之后發(fā)出的情況下，每個(gè)電機(jī)將立 即知道當(dāng)前模式不再是同時(shí)控制模式。因此，每個(gè)電機(jī)可立即區(qū)別個(gè)別 控制模式和同時(shí)控制模式。而且，系統(tǒng)控制器1300可清楚地區(qū)別個(gè)別控 制模式和同時(shí)控制模式，并且容易地執(zhí)行它們。
還可使用作為用于區(qū)別個(gè)別控制模式和同時(shí)控制模式的方法的任何 其它方法。然而優(yōu)選地，在實(shí)踐中，在同時(shí)控制模式期間將不會(huì)發(fā)送用 于單個(gè)電機(jī)的識(shí)別碼。例如，在同時(shí)控制模式中，可連同所謂的共享識(shí) 別碼(電機(jī)可識(shí)別為發(fā)送到所有電機(jī)的碼)一起發(fā)送同時(shí)控制命令，代 替發(fā)送單個(gè)電機(jī)的識(shí)別碼。
圖36是示出了當(dāng)接收同時(shí)控制命令(ST/ED命令)時(shí)電機(jī)中的控制 過程的流程圖。一旦在步驟T200中初始接收了ST/ED命令，命令步驟 STEDN在步驟S210中將被設(shè)置為0。隨后，當(dāng)在步驟T220中接收了同 時(shí)控制命令(ST/ED命令)時(shí)，確定各電機(jī)中的命令步驟STEDN是否已 達(dá)到最大值N；如果尚未達(dá)到最大值N，在步驟T240中增加命令步驟 STEDN。另一方面，如果達(dá)到最大值N，立即終止同時(shí)控制模式。在步 驟T210和T240中，電機(jī)中的PWM控制器1630分別執(zhí)行由命令步驟 STEDN所建立的控制內(nèi)容。
如上所示，在實(shí)施方式2中，可借助于使用共享通信線CL從系統(tǒng) 控制器1300向多個(gè)電機(jī)發(fā)送的命令實(shí)現(xiàn)電機(jī)的個(gè)別控制和多個(gè)電機(jī)的同 時(shí)控制兩者。在電機(jī)個(gè)別控制期間，可能僅選擇需要改變操作狀態(tài)的電 機(jī)，并且僅改變?cè)撎囟姍C(jī)的操作。另一方面，在電機(jī)同時(shí)控制期間， 因?yàn)榭赏瑫r(shí)改變多個(gè)電機(jī)的操作(即在相同時(shí)刻)，可能容易地實(shí)現(xiàn)多個(gè) 電機(jī)的協(xié)同控制。
圖37是描繪實(shí)施方式2中的驅(qū)動(dòng)控制電路的另一結(jié)構(gòu)的框圖。在該 驅(qū)動(dòng)控制電路1600a中，圖28中示出的電路1600的PWM控制器1630 和驅(qū)動(dòng)器電路1640(H橋接電路)被前置放大器1630a和放大器1640a 代替；其余結(jié)構(gòu)與圖28中相同。前置放大器1630a和放大器1640a不經(jīng) 修改地放大經(jīng)校正的模擬傳感器輸出來生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在以該方式使用 沒有PWM控制的模擬電路來放大傳感器輸出的情況下，可通過執(zhí)行之 前論述的傳感器波形的校正來高效率地運(yùn)行電機(jī)。
圖38是描繪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)的框圖。在該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，多個(gè)電 機(jī)100c經(jīng)由共享通信線PL連接到系統(tǒng)控制器1300a。系統(tǒng)控制器1300a 還裝備有電力線調(diào)制解調(diào)器1310，以使用電力線PL執(zhí)行通信。
圖39是描繪圖38中示出的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)的 框圖。該驅(qū)動(dòng)控制電路1600b具有與圖28中相同的結(jié)構(gòu)，只是將電力線 調(diào)制解調(diào)器1672添加到圖28中示出的電路1600。通過該方式，可使用 作為共享通信線的電力線PL構(gòu)造驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
3.變型例
本發(fā)明不限于以上描述的實(shí)施方式，并且可通過各種其它方式簡(jiǎn)化 進(jìn)行應(yīng)用，而不會(huì)偏離其精神。例如，諸如下列的修改將是可能的。
變型例1
在前述實(shí)施方式中，假設(shè)經(jīng)由傳感器輸出波形的校正執(zhí)行增益校正 和偏移校正兩者；然而也可僅校正其中之一。另選地，可使用一些其它 類型的校正將傳感器輸出波形校正為期望的波形形狀。在前述實(shí)施方式 中，假設(shè)傳感器輸出和反電動(dòng)勢(shì)波形是正弦波；然而，本發(fā)明還可能在 這些波形稍微不同于正弦波的情況下實(shí)現(xiàn)。
在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用的電機(jī)還可能是不執(zhí)行傳感器輸出的偏移校正和 增益校正的電機(jī)。
變型例2
盡管在前述實(shí)施方式中使用了模擬磁傳感器，但可以使用具有多值 模擬輸出的數(shù)字磁傳感器，代替模擬傳感器。與模擬磁傳感器類似，具 有多值模擬輸出的數(shù)字磁傳感器也具有以模擬方式變化的輸出信號(hào)。這 里，“以模擬方式變化的輸出信號(hào)”在廣泛的意義上包括模擬輸出信號(hào)和 具有三個(gè)或更多電平、不是On/Off二元輸出的多電平數(shù)字輸出信號(hào)。
變型例3
在實(shí)施方式1中，分別使用用于校準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)控制電路和用于實(shí)際使 用的驅(qū)動(dòng)控制電路，但是也可在校準(zhǔn)期間使用實(shí)際使用的驅(qū)動(dòng)控制電路， 而不加改變，并且將校準(zhǔn)電路連接到連接器90。具有在電機(jī)中登記傳感 器輸出波形的校正值的功能的任何電路都用作為該校準(zhǔn)電路。
變型例4
可為PWM電路或PWM控制器使用圖10中所示電路之外的各種電 路結(jié)構(gòu)。例如，可使用通過將傳感器輸出與三角參考波相比較而執(zhí)行 PWM控制的電路。在該情況下，在PWM控制期間，將根據(jù)優(yōu)選的應(yīng)用 電壓調(diào)節(jié)傳感器輸出的增益；該增益調(diào)節(jié)不同于圖17中描述的增益校正。 換言之，圖17中描述的增益校正用于將傳感器輸出調(diào)節(jié)為期望的波形， 而不管所期望的應(yīng)用電壓電平如何。
變型例5
在之前論述的實(shí)施方式2中，論述了能夠獨(dú)立控制電機(jī)和同時(shí)控制 多個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；然而，本發(fā)明可在能夠執(zhí)行獨(dú)立控制或同時(shí)控制 中任何一個(gè)或者這兩者的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
變型例6
在之前論述的實(shí)施方式2中，在發(fā)起同時(shí)控制之前，在每個(gè)電機(jī)中 建立用于同時(shí)控制的序列；然而，可能通過一些其它方法執(zhí)行同時(shí)控制。 例如，可通過同時(shí)向多個(gè)電機(jī)發(fā)送給定的操作參數(shù)使用共享命令來執(zhí)行 同時(shí)控制。借助于這種結(jié)構(gòu)，將使得多個(gè)電機(jī)同時(shí)執(zhí)行相同操作。
而且，在執(zhí)行多個(gè)電機(jī)的同時(shí)控制的情況下，不需要同時(shí)控制系統(tǒng) 中包含的所有電機(jī)，而僅需控制從它們中選擇的特定的多個(gè)電機(jī)。使用 該結(jié)構(gòu)，可同時(shí)控制和操作多個(gè)特定電機(jī)，同時(shí)使得其它電機(jī)繼續(xù)各自 的操作。因此可總體上在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)。
變型例7
在前述實(shí)施方式中，描述了六極兩相無刷DC電機(jī)，但是可能用除 此之外的各種種類的電機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，極數(shù)量和相位數(shù)量可以是 任何任意選擇的整數(shù)。還可混合使用不同類型的電機(jī)作為組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的多個(gè)電機(jī)。
工業(yè)適用性
本發(fā)明可適用于電機(jī)、使用電機(jī)的致動(dòng)器、和裝備有多個(gè)電機(jī)或致 動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。