[发明专利]感应电机与步进电机的结合系统与运作方法

说明书

本发明涉及一种感应电机与步进电机的结合系统与其运作切换方法，特别是指运用步进电机的结构，用以架构可执行感应电机的操作的系统与方法。

随着电子技术的日新月异，电脑所能提供的功能也不断地增加，于是更需要一些周边设备的支援，以对用户提供良好的服务。举例而言，当用户欲输入影像至电脑中做更进一步的处理或运用时，可通过扫描器对图片或文件进行扫描，并将所扫描的影像以影像档的方式储存在电脑中。以传统技术中的扫描器而言，大多利用步进电机(Stepping motor)来控制扫描器的扫描操作，因为步进电机具有低转速、高转距的特性，所以特别适用于扫描操作中，用以控制每条扫描线所需的移动等操作。

对于扫描器的技术人员而言，在如何提高扫描解析度(Resolution)，或使扫描器整体机构更小、更稳固以外，也注意如何减少扫描前的预先扫描(Preview)程序所需的执行时间。然而在传统技术中大多是针对不同的扫描范围进行标示，并在扫描前对标示区进行扫描，以得知被扫描物的大小，而控制扫描机制移动的动力源仍是由步进电机所提供，所以仍受限于步进电机低转速的限制。此外，当扫描器进行低解析度的扫描操作时，由于所需的扫描线数较少，因此可以用较快的扫描速度来进行。再者，当扫描机需还原(Fly back)至原点时，由于此时只需移动扫描装置而不需进行任何扫描操作，所以在速度上也有提升的空间。另一方面，虽然直流电机(DC motor)与感应电机(Induction motor)都具有高转速的特性，但是直流电机因需要换向片而影响寿命；感应电机则因为启动转矩(Torque)不够而产生限制。此外，在扫描器中，因为成本的缘故，往往只运用单一的步进电机来提供所有的动力，因此若以架构两个电机以增加上述应用的速度时，又会发生不符合成本效益的情形。

本发明的主要目的是提供一种感应电机与步进电机两者的操作模式结合的系统与其切换方法。

本发明的次要目的是提供一种运用步进电机结构，用以架构感应电机操作模式的系统与方法。

本发明的另一目的是提供一种架构于需要高/低速切换的应用中，用以在步进电机与感应电机操作模式之间进行切换，以提供不同转速的系统与方法。

本发明的再一目的是提供一种通用于扫描器中用以进行高/低转速的切换，用以增进不同应用情形的执行速度的系统与方法。

本发明的系统是这样实现的：该结合系统至少包含有：电机，具有多条导线，该导线以缠绕成线圈的方式以产生电机转动所需的磁场；感应电机控制模组，用以产生一感应模式驱动信号，其中该感应模式驱动信号是驱动该电机以感应电机的运转方式产生运转；步进电机控制模组，用以产生一步进模式驱动信号，其中该步进模式驱动信号是驱动该电机以步进电机的运转方式产生运转；切换装置，对应于一模式选择信号与一电机转矩监测信号，用以决定操控该电机运转方式是该感应模式驱动信号或该步进模式驱动信号。

上述的多条该导线与该切换装置耦合，且受控于该多条导线的耦合与否是受控于该模式选择信号。

更包含：电机转矩监测装置，用以监测该电机的转矩，以产生该电机转矩监测信号，其中该电机是在该电机转矩监测信号指出该转矩到达一临界值、且该模式选择信号是指出该电机需以感应模式运转时，受该感应模式驱动信号的驱动而运转。

上述的临界值是由该电机转动的静摩擦力所定义的。

上述的感应电机控制模组至少包含：相位解码器，对应于该电机的运转情形，用于该电机运转的相位信号；误差计算器，用以对应于该相位信号与该电机在感应电机的运转方式的波形信号，以产生该电机运转的误差值信号；脉冲宽度调制产生器，对应于该误差值信号，用以产生调整该电机运转所需的脉冲信号；以及感应模式驱动电路，对应于该脉冲信号，用以产生该感应模式驱动信号。

上述的脉冲宽度调制产生器是对应于一控制信号，用以控制该电机前进、后退、加速、或减速，以符合该结合系统的需求。

更包含一微处理器，其中该微处理器是对应于该误差值信号，用以产生该控制信号，且该微处理器是用于产生该模式选择信号、该电机以感应电机的运转方式来运转所需的波形信号、以及该电机以步进电机的运转方式来运转所需的波形信号。

上述的步进电机控制模组包含一步进模式驱动电路，其中该步进模式驱动电路是对应于一步进模式输入信号，用以产生该步进模式驱动信号。