具体实施方式

下面，参照附图详细说明本公开的实施方式。

无刷电机是如下电机：将永磁体作为转子(也称作rotor)、将配置在转子的周围的多个线圈作为定子(也称作stator)，改变在各线圈中流过的电流，由此产生旋转磁场，使转子旋转。另外，无刷电机也可以是在定子的周围配置转子的结构。这里，说明为无刷电机在转子的周围配置有定子。

[第1实施方式]

图1是示出应用第1实施方式的无刷电机1的整体结构的一例的图。

无刷电机1具有电机10、编码器20和电机控制装置30。电机10具有转子、定子和旋转轴。旋转轴被固定于转子而与转子一起旋转。在旋转轴上安装有负载2。负载2例如是齿轮、凸轮和辊等机械要素，与旋转轴一起旋转来传递动力。编码器20是输出表示转子的旋转方向和旋转量的旋转信号的装置。

编码器20例如是透射型光学编码器，且具备有缝隙的圆板、光源、受光传感器。圆板具有沿着圆周等间隔地排列的缝隙。在编码器20中，来自光源的光通过圆板的缝隙而由受光传感器接收。即，圆板与转子一起旋转，由此受光传感器呈脉冲状地接收通过圆板的缝隙的光。通过设置A相和B相的双系统的缝隙列(称为通道。)，在A相的脉冲和B相的脉冲中先上升的脉冲表示旋转方向，每单位时间的脉冲数表示旋转量。这里，作为编码器20的输出的、表示旋转方向和旋转量的旋转信号是旋转信息的一例。

电机控制装置30是使用从编码器20输出的旋转信号来控制电机10的旋转(详细而言，是转子的旋转)的计算机。

图2是示出电机10的结构的一例的图。

电机10具有转子11、定子12和旋转轴14。在转子11上固定有旋转轴14。转子11是具有1组磁极(N极和S极)的永磁体。定子12具有3个线圈13(在各自区分的情况下，记述为线圈13u、13v、13w)。各线圈13配置在从旋转轴14朝向各线圈13的方向彼此各错开120°的位置处。各线圈13的绕组的一端部与后述的电机驱动器部(后述的图5的电机驱动器部311)连接，另一端部彼此连接。

以下，为了方便说明，将以旋转轴14为中心来配置线圈13u的方向记述为0°的方向(也称作朝上方向)，将其相反侧记述为180°的方向(也称作朝下方向)，将相对于它们成90°的角度的方向中的接近线圈13w的一方记述为270°的方向(也称作朝左方向)、接近线圈13v的一方记述为90°的方向(也称作朝右方向)。该情况下，线圈13u配置在270°的方向上，线圈13v配置在30°的方向上，线圈13w配置在150°的方向上。电机10是如下的3相电机：通过在这3个线圈13中分别流过相位各错开120°的3相(U相、V相、W相)的电流，使转子11旋转。

这里，作为一例，在电机10中，将转子11设为了具有1组磁极的永磁体，但转子11也可以是具有多组磁极的永磁体。同样，设为了定子12具有3个线圈13，但也可以具有超过3的3的倍数的线圈。

图3是示出在定子12的线圈13中流过的3相电流的一例的图。在图3中，纵轴表示电流(A)，横轴表示电角度(°)。电角度是指将正弦波电流的1个周期设为了360°(2π弧度)时的相位(周期中的位置)。这里，电角度是矢量控制中的相对于d轴方向的电角度。另外，d轴方向是指转子11的N极所朝的方向。

在该例中，U相电流(线圈13u中流过的电流)在电角度0°处为“-F1”、在90°处为“0”、在180°处为“F1”、在270°处为“0”、在360°处再次为“-F1”。V相电流(线圈13v中流过的电流)在电角度30°处为“0”、在120°处为“-F1”、在210°处为“0”、在300°处为“F1”、在390°处再次为“0”。W相电流(线圈13w中流过的电流)在电角度60°处为“F1”、在150°处为“0”、在240°处为“-F1”、在330°处为“0”、在450°再次为“F1”。

图4是示出转子11在电机10中旋转的情形的图。图4的(a)是流过了图3中的电角度0°的电流的状态，图4的(b)是转子11开始旋转的状态，图4的(c)是转子11开始了旋转的状态。在图4的(a)中，转子11的N极朝向图2中定义的电机10的0°方向，S极朝向电机10的180°方向。

如图4的(a)所示，在线圈13中流过图3的电角度90°的电流时，在V相和W相中流过电流。于是，V相的电流流过线圈13v，W相的电流流过线圈13w。另外，U相的电流为“0”，因此在线圈13u中不流过电流。因此，形成以电机10的270°侧为N极、90°侧为S极的磁场。于是，如图4的(b)所示，转子11的N极被所形成的磁场的S极吸引，转子11的S极被所形成的磁场的N极吸引。由此，转子11开始沿顺时针方向旋转。此处所说的顺时针方向是指从线圈13u经过线圈13v朝向线圈13w的方向(表示图2中所述的方向的角度逐渐增大的方向)。然后，如图4的(c)所示，当转子11开始旋转，并且如图3所示那样电角度发生变化从而线圈13中流过的电流发生变化时，通过电流形成的磁场的N极和S极也沿顺时针方向旋转。将进行旋转的磁场记述为旋转磁场。于是，转子11的N极和S极分别被旋转磁场的S极和N极吸引而旋转。即，通过流过线圈13的电流形成旋转磁场，转子11的N极和S极分别被旋转磁场持续吸引，由此电机10的转子11旋转。即，电机10旋转。在线圈13中流过的电流被电机控制装置30控制。

如以上所说明那样，在电机10具有由1组磁极构成的转子11、和流过3相的电流的3个线圈13的情况下，转子11的位置与电角度一致。

图5是说明电机控制装置30中的、向电机10的各相施加电压的电机驱动器部311(参照后述的图8)的图。这里，一并示出向电机10、编码器20、电机驱动器部311提供脉宽调制信号(以下，记述为PWM(Pulse Width Modulation)信号。)的PWM转换部317(参照后述的图8)。PWM信号是反复形成电压的接通/断开的脉冲信号，施加与接通的脉宽对应的电压。

电机驱动器部311具有分别向电机10的U相、V相、W相提供电压的半桥电路40(在各自区分的情况下，记述为半桥电路40u、40v、40w。)。各半桥电路40具有串联连接的p沟道FET41和n沟道FET42。并且，各半桥电路40中的p沟道FET41与n沟道FET42的连接点(p沟道FET41的漏极侧与n沟道FET42的漏极侧的连接点)和电机10的各相连接。即，半桥电路40u的连接点与电机10的U相连接，半桥电路40v的连接点与电机10的V相连接，半桥电路40w的连接点与电机10的W相连接。另外，在p沟道FET41上并联连接有反馈二极管43，在n沟道FET42上并联连接有反馈二极管44。并且，p沟道FET41的源极侧与电源连接，n沟道FET42的源极侧经由电阻R接地。通过电阻R，检测在各半桥电路40中流过的电流i(在各自区分的情况下，记述为电流iu、iv、iw。)。另外，设置反馈二极管43、44以将与半桥电路40连接的线圈13所蓄积的能量反馈至电源。另外，p沟道FET41是高侧开关元件的一例，n沟道FET42是低侧开关元件的一例。

PWM转换部317向各半桥电路40中的p沟道FET41的栅极和n沟道FET42的栅极提供PWM信号。即，PWM转换部317向p沟道FET41的栅极施加作为PWM信号的电压VH(在各自区分的情况下，记述为电压VHu、VHv、VHw。)，向n沟道FET42的栅极施加作为PWM信号的电压VL(在各自区分的情况下，记述为电压VLu、VLv、VLw。)。各半桥电路40中的p沟道FET41和n沟道FET42通过被提供的PWM信号来设定接通/断开。并且，通过接通的p沟道FET41和n沟道FET42，向电机10的各相施加电压，在定子12中的线圈13中流过电流。另外，针对各半桥电路40，切换设定接通的期间和断开的期间的比例(占空比)，由此作为平均值，在电机10的各相中流过图3所示的正弦波的电流。例如，在半桥电路40u的p沟道FET41接通、且半桥电路40v的n沟道FET42接通的情况下，电流经由半桥电路40u的p沟道FET41、线圈13u、线圈13v、半桥电路40v的n沟道FET42流过。此时，在线圈13u中，电流从一端部流向另一端部，在线圈13v中，电流从另一端部流向一端部。这里，对于流过线圈13的电流，将从一端部流向另一端部的电流设为正、从另一端部流向一端部的电流设为负。

在半桥电路40中，当串联连接的p沟道FET41和n沟道FET42同时接通时，电流从半桥电路40的电源流向接地。该电流有时被称作贯通电流。因此，为了抑制p沟道FET41和n沟道FET42同时接通(流过贯通电流)，在p沟道FET41接通的期间与n沟道FET42接通的期间之间，设有p沟道FET41和n沟道FET42均断开的期间、即所谓的死区时间。

图6是示出对电机10的各相设定的目标电压(Vv、Vu、Vw)、在电机10的各相流过的电流以及电机10的旋转轴14的旋转量之间的关系的一例的图。图6的(a)是对电机10的各相设定的目标电压，图6的(b)是在电机10的各相流过的电流，图6的(c)是电机10的旋转轴14的旋转量。这里，横轴为时间。另外，图6的(c)中的点划线表示电机10的旋转轴14的旋转量与时间成比例地变化的理想情况。

图6的(a)所示的、对电机10的各相设定的目标电压(Vv、Vu、Vw)以能够近似为正弦波的方式被阶梯状地设定。即，电机驱动器部311使分别施加到电机10的U相、V相、W相的电压随时间的经过而逐渐变化。由此，在电机10的U相、V相、W相中流过电流，电机10的转子11旋转。但是，在图6的(b)所示的电机10的各相(U、V、W)中流过的电流不近似为正弦波。特别是，在图6的(b)中，图6的(a)中的目标电压Vw与0V交叉的部分(记述为α)、目标电压Vu与0V交叉的部分(记述为β)以及目标电压Vv与0V交叉的部分(记述为γ)与正弦波的偏差较大。

因此，如图6的(c)所示，旋转轴14的旋转量相对于点划线所示的理想的旋转轴14的旋转量发生偏差。特别是，在图6的(c)中，图6的(a)中的目标电压Vw与0V交叉的部分(记述为α)、目标电压Vu与0V交叉的部分(记述为β)以及目标电压Vv与0V交叉的部分(记述为γ)与正弦波的偏差较大。另外，有时将目标电压与0V交叉的情况、或电流与0A交叉的情况记述为过零。

如以上所说明那样，如图6的(a)所示，即使将对电机10的各相设定的目标电压以近似为正弦波的方式阶梯状地进行设定，在电机10的各相也未流过近似为正弦波的电流。因此，在电机10中，转子11的位置控制可能产生误差，或者由于转子11未处于预先确定的位置而使得耗电增加、或转子11的旋转速度发生变动。该情况是由于防止高侧开关元件(p沟道FET41)和低侧开关元件(n沟道FET42)的同时接通的死区时间而产生的。

图7是示出电机控制装置30的硬件结构的图。电机控制装置30具有CPU 31、ROM32、RAM 33、输入输出接口(以下记述为输入输出IF。)34、通信接口(以下记述为通信IF。)35和总线36。CPU 31、ROM 32、RAM 33、输入输出IF 34以及通信IF 35通过总线36而被连接。另外，虽然未图示，但电机控制装置30也可以具有HDD。HDD也与总线36连接。

输入输出IF 34与电机驱动器部311连接。电机驱动器部311与电机10连接。并且，输入输出IF 34与编码器20连接。通信IF 35与未图示的其他控制装置(或CPU)等连接。另外，虚线包围的部分是控制部的一例。

在电源接通后，CPU 31读出ROM 32(或HDD)所存储的程序和数据，展开为能够在RAM 33上执行的状态并写入到RAM 33上。然后执行程序。伴随程序的执行，与RAM 33、输入输出IF 34、通信IF 35等进行数据的交换。

输入输出IF 34经由电机驱动器部311向电机10的各相提供电压，并且从编码器20取得A相、B相的各脉冲。通信IF 35从其他控制装置取得电机10的旋转开始/旋转停止的指令和与旋转速度、停止位置等的控制相关的指令(有时记述为指令值)。此外，通信IF 35向其他控制装置输出电机10的旋转开始/旋转停止的状态和与旋转速度、停止位置等的状态相关的信息(有时记述为数据)。

另外，ROM 32(或HDD)例如是EPROM、EEPROM、闪存等，存储程序、程序所使用的常数和变量的初始值等数据。此外，RAM 33也可以是闪存等可改写的非易失性存储器。

图8是示出应用第1实施方式的电机控制装置30的功能结构的一例的图。电机控制装置30具有定时器控制部301、指示信号取得部302、目标速度设定部303、编码器输出取得部304、旋转速度计算部305、速度控制部306、位置控制部307、PWM转换部317、电流检测部312、电流转换部313、q轴电流控制部314、d轴电流控制部315、坐标转换部316、控制切换部320、第1切换部321、第2切换部322、第3切换部323、第4切换部324。另外，将定时器控制部301等各部分记述为功能部。

无刷电机1通过使转子11按照预先确定的旋转速度进行旋转的旋转控制、以及通过电源接通使无刷电机1的旋转开始时或将转子11设定为停止位置时的励磁固定控制而被控制。特别是，无刷电机1不具有检测转子11的位置(这里，转子11的N极所朝的方向)的传感器。因此，在电源接通后，通过励磁固定控制，使转子11的位置与控制的电角度一致。将其记述为初始位置对准。在初始位置对准后，进行控制电机10的转子11的旋转的旋转控制。另外，在旋转后使转子11停止的情况下也进行励磁固定控制。即，无刷电机1通过切换旋转控制和励磁固定控制而被控制。这里，励磁固定控制是指将转子11固定在以电角度指定的位置，具体而言，是指通过在定子12的线圈13中流过电流而形成的磁场(称作励磁。)，将转子11的位置固定在预先确定的位置。

在矢量控制中，励磁固定控制通过指定电角度、并且将q轴电流设定为“0”A和设定d轴电流来进行。旋转控制通过设定q轴电流来进行。另外，在旋转控制中也可以设定d轴电流。q轴电流比d轴电流超前90°相位。

这里，控制切换部320根据指示信号取得部302所取得的指示信号，对第1切换部321、第2切换部322、第3切换部323以及第4切换部324进行切换，由此对旋转控制和励磁固定控制进行切换。另外，在图8中，用虚线表示控制切换部320进行的控制，并记载了在励磁固定控制的情况下设定的常数、这里为初始位置对准的情况下的常数。以下，首先说明进行旋转控制的功能部。

定时器控制部301生成确定的周期的信号并提供给指示信号取得部302和编码器输出取得部304。从其他控制装置向指示信号取得部302输入指示旋转方向和旋转速度、或旋转位置(使转子11停止的位置)的指示信号，指示信号取得部302取得在从定时器控制部301被提供信号至被提供下一信号的期间输入的指示信号。此处所说的其他控制装置例如是指控制负载2的动作的装置。

指示信号取得部302将所取得的表示旋转速度的指示信号提供给目标速度设定部303，并且将所取得的表示转子11的位置的指示信号经由第1切换部321提供给位置控制部307。并且，将所取得的表示d轴电流(将后述)的指示信号经由第3切换部323提供给d轴电流控制部315。进而，将所取得的表示电角度φe的指示信号经由第4切换部324提供给坐标转换部316。

目标速度设定部303将从指示信号取得部302提供的指示信号所表示的旋转速度设定为目标速度，并将所设定的目标速度提供给速度控制部306。

向编码器输出取得部304输入从图5所示的编码器20输出的旋转信号(A相的脉冲、B相的脉冲)，编码器输出取得部304取得在从定时器控制部301被提供信号至被提供下一信号的期间输入的旋转信号，并将所取得的旋转信号提供给旋转速度计算部305和位置控制部307。此外，编码器输出取得部304将所取得的旋转信号经由第4切换部324提供给坐标转换部316。编码器输出取得部304是取得编码器20输出的旋转信息的取得部的一例。

旋转速度计算部305使用从编码器输出取得部304提供的旋转信号，计算转子11的旋转速度。旋转速度计算部305例如根据旋转信号所表示的每单位时间的脉冲数，计算旋转速度。计算出的旋转速度与转子11的当前旋转速度的测量值相对应。旋转速度计算部305将计算出的旋转速度提供给速度控制部306。

速度控制部306进行速度控制，使从旋转速度计算部305提供的转子11的旋转速度接近由目标速度设定部303设定的目标速度。速度控制部306例如使用作为反馈控制之一的PI(Proportional-Integral：比例积分)控制的方法来进行速度控制。

速度控制部306经由第2切换部322将对在各线圈13中流过的3相的电流进行转换而得的2轴的电流(d轴电流和q轴电流)中的q轴电流的指令值(与计算出的旋转速度和目标速度对应的值)提供给后述的q轴电流控制部314，使q轴电流控制部314进行使测量的在各线圈13中流过的电流被转换为q轴电流而得的值(后述的iq)接近指令值的控制，由此使旋转速度接近目标速度。

位置控制部307将经由第1切换部321提供的指示信号所表示的转子11的位置作为目标位置，使用例如P(Proportional：比例)控制的方法进行使转子11的位置接近目标位置的位置控制。在旋转控制时，已经检测出转子11的初始位置。位置控制部307根据该检测出的初始位置、以及从编码器输出取得部304提供的旋转信号表示的旋转方向和旋转量，检测转子11的当前位置。

位置控制部307计算从指示信号取得部302经由第1切换部321提供的指示信号所表示的旋转位置(使转子11停止的位置)、与检测出的转子11的当前位置的误差。位置控制部307将计算出的误差反复提供给速度控制部306，例如如果该误差为“0”则使速度控制部306将速度控制为“0”，由此使转子11停止在旋转位置。

电流检测部312取得在图5所示的电机驱动器部311的半桥电路40u、40v、40w中分别流过的3相的电流iu、iv、iw，并提供给电流转换部313。然后，电流转换部313通过克拉克变换将3相的电流iu、iv、iw转换为2相正交固定坐标的电流iα、iβ。并且，电流转换部313通过帕克变换，得到将电流iα、iβ的固定坐标转换为旋转坐标而得的d轴电流id和q轴电流iq。电流转换部313经由第2切换部322将这样得到的q轴电流iq提供给q轴电流控制部314，并经由第3切换部323将d轴电流id提供给d轴电流控制部315。

q轴电流控制部314使用例如PI控制的方法，进行使从电流转换部313提供的q轴电流iq接近从速度控制部306提供的q轴电流的指令值的控制。q轴电流控制部314将根据q轴电流iq及其指令值求出的q轴电压Vq的指令值提供给坐标转换部316。d轴电流控制部315使用例如PI控制的方法，进行使从电流转换部313提供的d轴电流id接近从其他控制装置经由第3切换部323提供的d轴电流的指令值的控制。d轴电流控制部315将根据d轴电流id及其指令值求出的d轴电压的指令值Vd提供给坐标转换部316。

在已检测出转子11的初始位置的情况下，坐标转换部316根据从编码器输出取得部304提供的旋转信号所表示的旋转方向和旋转量、以及转子11的初始位置，求出当前的电角度。坐标转换部316使用求出的电角度，通过空间矢量转换，将从q轴电流控制部314提供的q轴电压的指令值、和从d轴电流控制部315提供的d轴电压的指令值转换为各相(U相、V相、W相)的目标电压值(Vu、Vv、Vw)的坐标。

并且，PWM转换部317将3相的电压值坐标转换为设为PWM信号的电压信号，并提供给电机驱动器部311。

接着，说明在初始位置对准中进行励磁固定控制的功能部。以下，与旋转控制对比来进行说明。如上所述，控制切换部320控制第1切换部321、第2切换部322、第3切换部323和第4切换部324，在旋转控制的情况和励磁固定控制的情况下对提供给各切换部的下游的功能部的信息进行切换。

控制切换部320控制第1切换部321，在旋转控制的情况下，将指示信号取得部302所取得的表示转子11的位置的指示信号提供给下游的位置控制部307，在初始位置检测中的励磁固定控制的情况下，将指示信号取得部302所取得的位置作为转子11的初始位置的目标位置而提供给下游的位置控制部307。

控制切换部320控制第2切换部322，在旋转控制的情况下，将来自速度控制部306的q轴电流的指令值和来自电流转换部313的q轴电流iq提供给下游的q轴电流控制部314，在初始位置检测中的励磁固定控制的情况下，将q轴电流的电流值设为“0”A的指令值被提供给下游的q轴电流控制部314。

控制切换部320控制第3切换部323，在旋转控制的情况下，将来自其他控制装置的d轴电流的指令值和来自电流转换部313的d轴电流id提供给下游的d轴电流控制部315，在初始位置检测中的励磁固定控制的情况下，将d轴电流的电流值设为确定的值(这里为“X”A)的指令值被提供给下游的d轴电流控制部315。

控制切换部320控制第4切换部324，在旋转控制的情况下，将来自编码器输出取得部304的旋转信号提供给下游的坐标转换部316，在初始位置检测中的励磁固定控制的情况下，将使电角度逐渐变化的指令值提供给下游的坐标转换部316。

指示信号取得部302通过图7中的通信IF 35来实现，PWM转换部317、编码器输出取得部304和电流检测部312通过图7中的输入输出IF来实现，除电机驱动器部311以外的其他功能部通过图7中的CPU 31、ROM 32、RAM 33来实现。另外，虚线包围的部分是控制部的一例。

(基于励磁固定控制的转子11的初始位置对准)

接着，说明第1实施方式中的转子11的初始位置对准。

无刷电机1所具有的编码器20将旋转信号(A相、B相)提供给电机控制装置30。根据旋转信号(A相、B相)得知电机10的旋转轴14的旋转方向和旋转速度。但是，如上所述，在电源接通时，不知道电机10中的转子11的位置。因此，在电源接通时，电机控制装置30为了控制电机10的旋转，使转子11的位置与用于控制的电角度一致。这就是初始位置对准。

初始位置对准如下那样进行：向图2所示的定子12的线圈13提供电流来形成磁场，使转子11停止在预先确定的位置。即，指定电角度，使与该电角度对应的电流在线圈13中流过，通过定子12形成磁场(励磁)。然后，使转子11旋转到以电角度指定的位置并停止，由此使转子11的位置与用于控制的电角度一致。但是，在将进行初始位置对准的电角度指定为电压的过零附近时，如图6所示，流过线圈13的电流容易产生误差。因此，转子11的停止位置容易产生误差。即，初始位置对准产生偏差。当初始位置对准产生偏差时，在电机10的驱动中，除了转子11的位置控制产生误差以外，还有可能产生耗电的增加和旋转速度的变动。

因此，在第1实施方式中，避开过零附近来指定为了进行初始位置对准而指定的电角度。由此，抑制死区时间的影响而造成的初始位置对准中的偏差。

图9是说明第1实施方式中的初始位置对准的图。图9的(a)是在电机10的各相流过的电流，图9的(b)是d轴电流，图9的(c)是转子11的位置。另外，在图9的(a)中，纵轴为电流(A)、横轴为电角度(°)，在图9的(b)中，纵轴为d轴电流(A)、横轴为时间，在图9的(c)中，纵轴为转子的位置(°)、横轴为时间。在图9的(a)、(b)的横轴，时间按时刻t0、t1、t2、…而经过。

如上所述，基于励磁固定控制的转子11的初始位置对准通过设定d轴电流来进行。在进行初始位置对准的情况下，首先，通过其他控制装置对转子11指定想设定的电角度。以下，将通过其他控制装置设定的转子11的电角度记述为指令电角度。电机控制装置30在从其他控制装置取得指令电角度时，为了将转子11设定在指令电角度的位置，使电流流过定子12的线圈13。此时，指令电角度是避开图9的(a)所示的虚线包围的部分的电角度来设定的。另外，所避开的电角度是U相、V相、W相中的任意相为过零附近的电角度。

在图9的(b)、(c)所示的时刻t0，作为一例，进行初始位置对准前的转子11的位置，设为了180°。并且，将来自其他控制装置的使转子11停止的指令电角度设为0°。但是，在电源接通时，电机控制装置30未掌握转子11的位置。另外，在指令电角度0°时，如图9的(a)所示，U相、V相、W相中的任意相的电流均不位于过零附近。即，指令电角度0°是避开过零附近的电角度的电角度。

并且，电机控制装置30在时刻t1，使用于设定转子11的旋转速度的d轴电流开始流过。这里，d轴电流为“X”A。于是，通过由“X”A的d轴电流形成的磁场，转子11的位置从180°开始朝向0°旋转。然后，转子11在时刻t2位置变为0°时，停止旋转而固定。然后，如图9的(a)所示，在时刻t3，d轴电流为0。另外，时刻t1＜时刻t2≤时刻t3。进而，电机控制装置30计算该转子11的位置(0°)作为用于控制的电角度(0°)。

即使在转子11为4极、6极、8极等不同于2极的情况下，或者定子12的线圈13的数为6个、9个、12个等不同于3个的情况下，转子11的位置也被固定(励磁固定)在与指令电角度对应的位置。

在以上说明的初始位置对准中，转子11是否已被固定于位置0°可以根据从开始流过d轴电流的时刻t1起经过了预先设定的时间(这里为t2-t1)来判断，也可以通过根据编码器20输出的转子11的旋转量检测旋转的停止来判断。

并且，也可以是，在转子11的初始位置对准结束后，按照电机控制装置30从编码器20取得的、初始位置对准的期间(从时刻t1至时刻t2的时间)内的转子11的旋转量朝反向旋转，使转子11返回到电源接通时(进行初始位置对准前)的位置。此时，根据指令电角度和转子11的旋转量来计算转子11的电源接通时(进行初始位置对准前)的位置的电角度。

如以上所说明那样，在第1实施方式中，避开使得U相、V相、W相中的任意相的电流为过零附近的电角度来设定了指令电角度。例如根据图9的(a)可知，d轴电流中的电角度30°、90°、150°、210°、270°、330°为使得U相、V相、W相中的任意相的电流过零的电角度。因此，避开它们附近的电角度来设定指令电角度即可。

另外，过零附近是指相对于使得过零的电角度例如小于±10°的范围。

[第2实施方式]

在第1实施方式中，避开使得U相、V相、W相中的任意电流成为过零附近的电角度来设定指令电角度，进行了初始位置对准。在第2实施方式中，作为指令电角度，将使得U相、V相、W相中的任意电流的绝对值成为最大的电角度设定为指令电角度，进行初始位置对准(参照后述的图10的(a))。其他结构与第1实施方式相同，因此省略说明。

如图9的(a)所示，对于使得U相、V相、W相中的任意电流的绝对值成为最大的电角度，使得U相电流在负侧为最大的是0°，使得W相电流在正侧为最大的是60°，使得V相电流在负侧为最大的是120°，使得U相电流在正侧为最大的是180°，使得W相电流在负侧为最大的是240°，使得V相电流在正侧为最大的是300°。如果是该电角度，则绝对值最大的相以外的相的电流均不处于过零附近。

[第3实施方式]

在第2实施方式中，设定指令电角度并将转子11励磁固定于该电角度。第3实施方式中，减少初始位置对准中的转子11的旋转量。其他结构与第1实施方式相同，因此省略说明。

图10是说明第3实施方式中的初始位置对准的图。图10的(a)是在电机10的各相流过的电流，图10的(b)是d轴电流，图10的(c)是转子11的位置。另外，在图10的(a)中，纵轴为电流(A)、横轴为电角度(°)，在图10的(b)中，纵轴为d轴电流(A)、横轴为时间，在图10的(c)中，纵轴为转子的位置(°)、横轴为时间。另外，对图10的(b)、(c)的横轴赋予的时刻t0、t1、t2、…与对图9的(b)、(c)的横轴赋予的时刻t0、t1、t2、…不同。

这里，将进行初始位置对准前(时刻t0)的转子11的位置设为140°。并且，将指令电角度设为0°。另外，如图10的(a)所示，指令电角度0°是使得U相电流在负侧(绝对值)为最大的电角度。

并且，电机控制装置30在时刻t1，使用于设定转子11的旋转速度的d轴电流开始流过。这里，d轴电流为“X”A。于是，转子11开始朝向位置0°旋转。该情况下，转子11需要旋转140°。这里，图10的(a)所示的电角度与转子11的位置相同。因此，根据图10的(a)可知，在从位置140°朝向位置0°的方向上，使得V相电流的绝对值最大的电角度120°最接近位置140°。但是，在电源接通时，电机控制装置30未掌握转子11的位置，因此使转子11朝向指令电角度0°逐渐旋转。

电机控制装置30在根据来自编码器20的旋转信息检测到转子11的旋转量为60°以上时，将指令电角度0°加上60°而得的60°重新设定为新的指令电角度。此时，转子11的位置为80°。但是，指令电角度60°与之前的指令电角度0°处于相同侧。因此，转子11朝与到此之前相同的方向旋转，而朝向指令电角度60°。因此，电机控制装置30在根据来自编码器20的旋转信息检测到即使重新设定指令电角度转子11也朝相同方向旋转时，将指令电角度60°进一步加上60°而得的指令电角度120°重新设定为新的指令电角度。此时，转子11的位置朝进一步小于80°一侧移动。因此，指令电角度120°处于从转子11的位置朝反向旋转的方向。因此，转子11朝向指令电角度120°，开始朝与到此之前相反的方向旋转。并且，被励磁固定于指令电角度120°的位置。即，在最接近转子11的电源接通时(进行初始位置对准前)的位置(在该例中为140°)的位置(该例中，为120°)处，进行初始位置对准。进而，电机控制装置30计算该转子11的位置作为用于控制的电角度。

即，在3相的情况下，如图10的(a)所示，使得各相电流的绝对值最大的电角度为60°间隔。因此，在使转子11朝向指令电角度旋转的情况下，当转子11旋转60°以上时，越过最接近的使得电流的绝对值最大的电角度，进行转子11的初始位置对准。因此，在转子11超过60°旋转的情况下，电机控制装置30根据来自编码器20的旋转信息，将指令电角度减小60°。并且，判断转子11的旋转方向是否为反转。在转子11的旋转方向相同的情况下，即旋转方向不为反转的情况下，将指令电角度进一步减小60°。另一方面，在旋转方向为反转的情况下，维持该指令电角度，将转子11的位置固定于指令电角度。该情况下，转子11被固定为与初始的转子11的位置最接近的、使得电流的绝对值最大的电角度。另外，在电源接通时，编码器20未掌握电源接通时的转子11的位置，但检测转子11旋转的旋转速度和旋转方向。

由此，抑制与转子11连接的负载2成为与进行位置对准前的状态发生较大偏差的状态。

另外，以上为指令电角度小于电源接通时(进行初始位置对准前)的转子11的位置的情况。反之，在指令电角度大于电源接通时(进行初始位置对准前)的转子11的位置的情况下，旋转方向相反。

并且，上述的60°是转子11具有1组磁极、定子12为3个、电机10被3相驱动的情况。在其他结构的情况下，与结构对应地设定值即可。60°是旋转信息的旋转量中的预先确定的量的一例。

[第4实施方式]

在第1实施方式至第3实施方式中，在基于励磁固定控制的转子11的初始位置对准中，抑制了防止高侧开关元件(p沟道FET41)和低侧开关元件(n沟道FET42)的同时接通的死区时间的影响。在第4实施方式中，在图8中的坐标转换部316与PWM转换部317之间设置死区时间校正部318，校正坐标转换部316输出的各相的电压波形(Vu、Vv、Vw)并提供给PWM转换部317，由此抑制旋转控制和励磁固定控制中的死区时间的影响。

图11是示出应用第4实施方式的电机控制装置30A的功能结构的一例的图。在图8所示的应用第1实施方式的电机控制装置30的结构的基础上，电机控制装置30A在坐标转换部316与PWM转换部317之间具有死区时间校正部318。其他结构与第1实施方式相同，因此省略说明。

死区时间校正部318对从坐标转换部316提供的电压Vu、Vv、Vw进行校正，并作为电压Vu′、Vv′、Vw′提供给PWM转换部317。并且，向死区时间校正部318提供与输入到坐标转换部316的电角度φe相关的信号。

图12是示出坐标转换部316提供的目标电压的波形与死区时间校正部318校正后的校正电压的波形的图。图12的(a)是坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)的波形，图12的(b)是死区时间校正部318校正后的校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)的波形。在图12的(a)、(b)中，纵轴为电压(V)，横轴为电角度(°)。另外，在图12的(a)、(b)中，示出3相内的一相。

图12的(b)所示的死区时间校正部318校正后的校正电压的波形(Vu′、Vv′、Vw′)是将图12的(a)所示的目标电压(Vu、Vv、Vw)的波形以电压0V为边界而分离并朝+侧和-侧偏移后的波形。由此，过零附近的电压的绝对值特别大。由此，抑制死区时间的影响。

图13是示出对电机10的各相设定的校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)、在电机10的各相流过的电流以及电机10的旋转轴14的旋转量之间的关系的一例的图。图13的(a)是对电机10的各相(U相、V相、W相)设定的校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)，图13的(b)是在电机10的各相(U相、V相、W相)流过的电流，图13的(c)是电机10的旋转轴14的旋转量。这里，横轴为时间。另外，图13的(c)中的点划线表示电机10的旋转轴14的旋转量与时间成比例地变化的理想情况。

如图12的(b)所示，图13的(a)所示的、对电机10的各相(U相、V相、W相)设定的校正电压在过零附近，电压朝+侧和-侧偏移。即，与图6的(a)所示的不进行死区时间校正时的电压波形相比，过零附近的电压波形不同。由此，图13的(b)所示的、相对于上述目标电压而在电机10的各相(U相、V相、W相)流过的电流近似为正弦波。即，在图13的(b)中，抑制了图6的(a)中的电压Vw与0V交叉的α的部分、电压Vu与0V交叉的β的部分以及电压Vv与0V交叉的γ的部分与正弦波的偏差。

因此，如图13的(c)所示，抑制了旋转轴14的旋转量相对于点划线所示的理想的旋转轴14的旋转量发生偏差。即，设置死区时间校正部318，将从坐标转换部316提供的目标电压Vu、Vv、Vw校正为校正电压Vu′、Vv′、Vw′，由此抑制由于死区时间而使得转子11的位置控制产生误差、或者由于转子11未处于预先确定的位置而使得耗电增加或转子11的旋转速度发生变动的可能性。

图14是示出通过应用第4实施方式的电机控制装置30A来控制电机10的旋转的时序图的图。横轴为时间，假设时间按照时刻a、b、c、…的顺序经过。这里，假设在第1实施方式中说明的基于励磁固定控制的转子11的初始位置对准结束，在时刻a，通过其他控制装置指示了电机10的旋转开始(电机ON)。在图14中，从上侧起记述了从其他控制装置指示转子11的旋转速度的指令速度、指示电机10的旋转开始的电机ON信号、转子11的位置误差、指示电机10的停止的电机停止(STOP)信号、目标q轴电流、目标d轴电流和电机10的电角度φe。

电机10通过从其他控制装置指示的电机ON信号被控制旋转。另一方面，从其他控制装置指示将指令速度设定为“0”，由此电机10停止。此时，速度控制部306将电机STOP信号提供给坐标转换部316。即，电机10的停止通过指令速度被设定为“0”、并且q轴电流被设定为“0”A、d轴电流被设定为“X”A的励磁控制来进行。另外，“0”的指令速度是停止的指令信号的一例，由其他控制装置将指令速度设定为“0”是接收到停止的指令速度的一例。

在时刻a通过电机ON信号指示电机10的旋转时，设定为指令速度从“0”起逐渐增大。在时刻a紧后，转子11的位置误差立即成为慢于指令速度地进行旋转的旋转不足。伴随转子11的旋转，位置误差减小。此时，通过将目标q轴电流设定得较大，控制成旋转速度增大而容易到达指令速度。因此，当接近指令速度被设定为恒定值的时刻b时，反之成为快于指令速度地进行旋转的过度旋转。另外，目标d轴电流被设定为“0”A。

在时刻b指令速度被设定为恒定值时，控制成减小目标q轴电流而使得过度旋转容易到达指令速度。

在时刻c位置误差为“0”，转子11按照指令速度进行旋转。并且，目标q轴电流被维持为恒定的值，使得转子11维持指令速度下的旋转。

在时刻d，朝向从时刻e开始的停止状态，指令速度被设定为逐渐减小。于是，转子11的位置误差在暂时成为过度旋转后，再次成为旋转不足。此时，为了抑制过度旋转，目标q轴电流在暂时朝-侧被设定后，再次朝+侧被设定。

在时刻e指令速度为“0”时，目标q轴电流被设定为“0”A，目标d轴电流成为预先设定的值。即，进行励磁固定控制。这里，转子11的位置误差从旋转不足的状态起被停止并固定在预先设定的电角度φe。

在时刻f将指令速度再次设定为逐渐增大时，与时刻a同样，开始转子11的旋转。从时刻f到时刻k与从时刻a到时刻k相同，因此省略说明。

如以上所说明那样，通过指令速度来控制转子11的旋转。这里，如时刻a至时刻b所示，目标q轴电流根据转子11的位置误差而被调整，从而控制成转子11的旋转速度快速收敛至指令速度。另外，虽然转子11的旋转速度收敛至指令速度的时间变长，但也可以将目标q轴电流设为恒定的值。

[第5实施方式]

在第4实施方式中，死区时间校正部318将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)始终校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)并提供给PWM转换部317。在第5实施方式中，死区时间校正部318仅在被提供电机STOP信号的情况下，将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)并提供给PWM转换部317。

图15是示出应用第5实施方式的电机控制装置30B的功能结构的一例的图。在图11所示的应用第4实施方式的电机控制装置30A的结构的基础上，电机控制装置30B从速度控制部306向死区时间校正部318提供电机STOP信号。其他结构与第4实施方式相同，因此省略说明。

由此，在旋转控制的情况下，死区时间校正部318不进行电压的校正，而将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)提供给PWM转换部317。并且，在从速度控制部306被提供电机STOP信号的情况下，将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)并提供给PWM转换部317。由此，电机控制装置30中的CPU 31的负荷减小。即，不论有无电机STOP信号都要进行死区时间校正时，追随目标电压(Vu、Vv、Vw)的时间变化而生成校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)。但是，在使被提供电机STOP信号的电机10停止的情况下，目标电压(Vu、Vv、Vw)被固定，因此容易校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)。即，即使不使用高速工作的高价的CPU 31，也能够进行死区时间校正。

[第6实施方式]

在第5实施方式中，仅在被提供电机STOP信号的情况下，死区时间校正部318将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)并提供给PWM转换部317。在第6实施方式中，仅在电机10的旋转速度为预先确定的速度以下的情况下，死区时间校正部318将从坐标转换部316提供的电压(Vu、Vv、Vw)校正为电压(Vu′、Vv′、Vw′)并提供给PWM转换部317。

图16是示出应用第6实施方式的电机控制装置30C的功能结构的一例的图。在图15所示的应用第5实施方式的电机控制装置30B的结构的基础上，电机控制装置30C具有旋转速度判定部308。旋转速度判定部308将表示从旋转速度计算部305提供的转子11的旋转速度(这里，设为R。)为预先确定的旋转速度(这里，设为Rth。)以下(R≤Rth)的旋转速度信号提供给死区时间校正部318。死区时间校正部318仅在被提供旋转速度信号的情况下，将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)并提供给PWM转换部317。另外，旋转速度信号也可以在转子11的旋转速度(R)小于预先确定的旋转速度(Rth)(R＜Rth)的情况下被提供。

由此，在转子11的旋转速度(R)超过预先确定的旋转速度(Rth)的情况下，死区时间校正部318不进行电压的校正，而将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)提供给PWM转换部317。并且，在转子11的旋转速度(R)为预先确定的旋转速度(Rth)以下或小于预先确定的旋转速度(Rth)的情况下，将从坐标转换部316提供的目标电压(Vu、Vv、Vw)校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)并提供给PWM转换部317。由此，电机控制装置30C中的CPU 31的负荷减小。即，在旋转速度较低的情况下，与较高时相比，目标电压(Vu、Vv、Vw)的时间变化减缓。因此，如果目标电压(Vu、Vv、Vw)的时间变化缓慢，则容易校正为校正电压(Vu′、Vv′、Vw′)。即，作为CPU 31，即使不使用高速工作的高价的CPU，也能够进行死区时间校正。

[第7实施方式]

在第4实施方式中，转子11在停止状态下固定于预先设定的电角度φe的位置处。但是，由于负载2等的影响，停止的位置有时与所设定的电角度φe的位置不同。在第7实施方式中，在转子11停止的位置与电角度φe的位置不同的情况下，校正电角度。

图17是示出应用第7实施方式的电机控制装置30D的功能结构的一例的图。在图11所示的应用第4实施方式的电机控制装置30A的结构的基础上，电机控制装置30D具有校正电角度计算部309。校正电角度计算部309在从编码器输出取得部304得到的转子11的停止位置存在偏差(设为Δφe。)的情况下，将对电角度的偏差(Δφe)进行校正(-Δφe)后的校正电角度φe′提供给死区时间校正部318。于是，死区时间校正部318将电角度置换为校正电角度φe′。

图18是示出通过应用第7实施方式的电机控制装置30D来控制电机10的旋转的时序图的图。横轴为时间。图18的时序图除了时刻e与时刻f之间以外，与图14的时序图相同。因此，对时刻e与时刻f之间进行说明，省略其他部分的说明。这里，在时刻e与时刻f之间设置了时刻e1。

在时刻e指令速度变为“0”时，转子11转移到停止状态。于是，假设转子11停止的位置与指定位置之间偏差了电角度Δφe。即，停止位置的电角度产生了Δφe的误差。因此，校正电角度计算部309计算对电角度φe进行了-Δφe校正后的电角度φe′，并提供给死区时间校正部318。由此，电角度φe被校正为电角度φe′，抑制对之后的转子11的旋转控制产生影响。另外，在停止位置存在误差的状态下进行从时刻f起的旋转控制时，在转子11的位置仍产生误差的状态下进行控制。

[第8实施方式]

在第5实施方式至第7实施方式中，在转子11的停止状态下，持续流过d轴电流。但是，如果维持转子11的停止状态，则不需要持续流过d轴电流。在第8实施方式中，在转子11变为停止状态后，减小d轴电流。

图19是示出应用第8实施方式的电机控制装置30E的功能结构的一例的图。在图11所示的应用第4实施方式的电机控制装置30A的结构的基础上，电机控制装置30E具有d轴电流调整部310。d轴电流调整部310经由第3切换部323被提供d轴电流，并且经由第4切换部324被提供电角度φe。因此，在停止状态下的转子11的位置处于以电角度φe指定的位置的情况下，将减小后的d轴电流提供给死区时间校正部318。转子11的位置处于以电角度φe指定的位置的情况包含位置误差为预先确定的范围以下、或小于预先确定的范围的情况。

图20是示出通过应用第8实施方式的电机控制装置30E来控制电机10的旋转的时序图的图。横轴为时间。图20的时序图除了时刻e与时刻f之间以及时刻j与时刻k之间以外，与图14的时序图相同。因此，对时刻e与时刻f之间以及时刻j与时刻k之间进行说明，省略其他部分的说明。这里，在时刻e与时刻f之间设置了时刻e1、e2、e3、e4，在时刻j与时刻k之间设置了时刻j1、j2。

在时刻e指令速度变为“0”时，转子11转移到停止状态。在时刻e1，转子11存在位置误差，因此d轴电流调整部310维持使转子11转移到了停止状态的d轴电流。在时刻e2，当位置误差变为预先确定的范围以下或小于预先确定的范围时，d轴电流调整部310逐渐减小(减少)d轴电流。但是，在时刻e3位置误差超过预先确定的范围或变为预先确定的范围以上时，d轴电流调整部310逐渐增大(增加)d轴电流。由此，位置误差减小。然后，在时刻e4，d轴电流调整部310维持此时的d轴电流。

同样，在时刻j指令速度变为“0”时，转子11也转移到停止状态。在时刻j1，当转子11的位置误差变为预先确定的范围以下或小于预先确定的范围时，d轴电流调整部310逐渐减小(减少)d轴电流。此时，在时刻j2未产生位置误差，因此d轴电流调整部310将d轴电流设定为“0”A。

如以上所说明那样，d轴电流调整部310在使转子11转移到停止状态时，根据转子11的位置误差(电角度φe的偏差)来改变d轴电流。例如，也可以是，如果转子11的位置误差为预先确定的范围以下或小于预先确定的范围，则d轴电流调整部310将d轴电流设为“0”A。此外，还可以是，如果在停止状态下转子11的位置误差超过预先确定的范围或变为预先确定的范围以上，则增大d轴电流来使转子11的位置误差减小。并且，还可以是，如果转子11的位置误差为预先确定的范围以下或小于预先确定的范围，则可以从转移到停止状态时的d轴电流起进一步减小d轴电流。由此，抑制电机控制装置30的消耗电流。另外，位置误差的预先确定的范围不一定必须为“0”，是指允许的误差范围。

也可以组合以上说明的第5实施方式至第8实施方式中的几个实施方式来使用。