專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)的線圈的勵(lì)磁區(qū)間的形成。
背景技術(shù)：
作為對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加掩蔽(mask),以降低功耗等為目的的 技術(shù)，具有如下的技術(shù)(例如參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。 [專(zhuān)利文獻(xiàn)l]國(guó)際公開(kāi)號(hào)WO2005/112230 Al
在該技術(shù)中，通過(guò)采用使用了電阻的模擬電路來(lái)確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的勵(lì) 磁區(qū)間。因此，當(dāng)電阻值由于溫度變化等而變化的情況下，會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁 區(qū)間也隨之變化的問(wèn)題。另外，還希望實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)電化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述現(xiàn)有的課題而提出的，提供一種能夠通過(guò) 數(shù)字電路任意形成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的勵(lì)磁區(qū)間的技術(shù)。另外還提供一 種能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)電化的技術(shù)。
本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分，可以采取如下方式。
一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，
上述半導(dǎo)體器件具有生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制電 路，該電動(dòng)機(jī)具有永久磁鐵和線圈，
上述驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)表示第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng)部件的位置的 位置信號(hào)，生成上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，
在第1期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平為第1電壓電平；
在第2期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平為不同于上述第1電壓電 平的第2電壓電平，
在上述第l期間內(nèi)，不向上述電動(dòng)機(jī)的線圈提供電流。 根據(jù)方式1所述的半導(dǎo)體器件，在第1期間內(nèi)不對(duì)線圈提供電流， 因此，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)電化。 [方式2]
一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，
上述半導(dǎo)體器件具有生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制電 路，該電動(dòng)機(jī)具有永久磁鐵和線圈，
上述驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)表示第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng)部件的位置的 位置信號(hào)，生成上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，
在第1期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平為第1電壓電平； 在第2期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平交替取不同于上述第1電
壓電平的第2電壓電平和上述第1電壓電平，
在上述第l期間內(nèi)，不向上述電動(dòng)機(jī)的線圈提供電流。
根據(jù)方式2所述的半導(dǎo)體器件，在第2期間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電
平交替取第2電壓電平和第1電壓電平，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)電化。
根據(jù)方式1或方式2的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第2期間的 長(zhǎng)度短于根據(jù)上述位置信號(hào)生成的定時(shí)信號(hào)的信號(hào)電平從第3電平變化 到第4電平再變化到上述第3電平為止的期間的長(zhǎng)度。
根據(jù)方式3的半導(dǎo)體器件，第2期間的長(zhǎng)度短于定時(shí)信號(hào)的信號(hào)電 平從第3電平變化到第4電平再變化到第3電平為止的期間的長(zhǎng)度，因 此，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)電化。
根據(jù)方式4所述的半導(dǎo)體器件，
上述半導(dǎo)體器件還具有生成時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)生成部， 上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部通過(guò)使用上述時(shí)鐘信號(hào)來(lái)設(shè)定上述勵(lì)磁區(qū)間。 按照方式5所述的半導(dǎo)體器件，能夠在1個(gè)芯片的半導(dǎo)體器件中設(shè) 置時(shí)鐘信號(hào)生成部。由此，能夠通過(guò)l個(gè)芯片的半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)方式4或5所述的半導(dǎo)體器件，
上述半導(dǎo)體器件還具有將上述位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換電路，
上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部根據(jù)被轉(zhuǎn)換為上述數(shù)字值的位置信號(hào)，生成 上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
按照方式6的半導(dǎo)體器件，能夠在1個(gè)芯片的半導(dǎo)體器件中設(shè)置模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。由此，能夠通過(guò)l個(gè)芯片的半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
一種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述驅(qū)動(dòng)控制電路具有 生成原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部；
勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部，其可按照上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的2tc的勵(lì)磁周期中每個(gè) 長(zhǎng)度為71的半周期，把應(yīng)該對(duì)上述電動(dòng)機(jī)的線圈進(jìn)行勵(lì)磁的勵(lì)磁區(qū)間任 意設(shè)定為多個(gè)區(qū)間中的任意一個(gè)，該多個(gè)區(qū)間包含以各半周期的中央為 中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間和非對(duì)稱(chēng)區(qū)間中的至少一方；以及
驅(qū)動(dòng)信號(hào)形成電路，其使上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)在上述勵(lì)磁區(qū)間內(nèi)有效， 在上述勵(lì)磁區(qū)間之外的非勵(lì)磁區(qū)間內(nèi)無(wú)效，從而生成用于驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng) 機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
根據(jù)方式8所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部可把上述勵(lì) 磁區(qū)間任意設(shè)定為多個(gè)區(qū)間中的任意一個(gè)，該多個(gè)區(qū)間包括上述對(duì)稱(chēng)區(qū) 間和上述非對(duì)稱(chēng)區(qū)間中的至少上述非對(duì)稱(chēng)區(qū)間。
根據(jù)方式8和方式9的驅(qū)動(dòng)控制電路，能夠通過(guò)數(shù)字電路任意形成 電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的勵(lì)磁區(qū)間。另外，如果這樣設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間，則還能 夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的超前角控制和延遲角控制。
根據(jù)方式8或9所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，
上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部根據(jù)表示電動(dòng)機(jī)的第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng) 部件的相對(duì)位置的位置信號(hào)，生成上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部具有
期間測(cè)定部，其測(cè)定作為與上述位置信號(hào)同步的周期性定時(shí)信號(hào)表 示第1電平的時(shí)間長(zhǎng)度的第1電平期間；
開(kāi)始時(shí)期設(shè)定部，其將上述第1電平期間和作為小于1的正值的第 l運(yùn)算值相乘，得到第l期間；
結(jié)束時(shí)期設(shè)定部，其將上述第1電平期間和作為大于上述第1運(yùn)算 值且小于1的值的第2運(yùn)算值相乘，得到第2期間；以及
勵(lì)磁區(qū)間控制部，其按照如下方式控制上述勵(lì)磁區(qū)間，比較第1電 平經(jīng)過(guò)期間和上述第1期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間，比 較上述第1電平經(jīng)過(guò)期間和上述第2期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述
非勵(lì)磁區(qū)間，其中，上述第1電平經(jīng)過(guò)期間是上述定時(shí)信號(hào)從第2電平
轉(zhuǎn)移到上述第1電平起經(jīng)過(guò)的期間。
根據(jù)方式10的驅(qū)動(dòng)控制電路，測(cè)定定時(shí)信號(hào)的第1電平期間，根據(jù)
測(cè)定到的第1電平期間，確定勵(lì)磁區(qū)間的開(kāi)始時(shí)期和結(jié)束時(shí)期。因此， 能夠根據(jù)周期性的定時(shí)信號(hào)，通過(guò)數(shù)字電路任意形成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)
的勵(lì)磁區(qū)間。 [方式11]
根據(jù)方式IO所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間控制部還按照如下 方式控制上述勵(lì)磁區(qū)間，比較第2電平經(jīng)過(guò)期間和上述第1期間，在兩 者一致的定時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間；比較上述第2電平經(jīng)過(guò)期間和上述第2 期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述非勵(lì)磁區(qū)間，其中，上述第2電平經(jīng) 過(guò)期間是上述定時(shí)信號(hào)從上述第1電平轉(zhuǎn)移到上述第2電平起經(jīng)過(guò)的期 間。
根據(jù)方式11的驅(qū)動(dòng)控制電路，即使在定時(shí)信號(hào)表示第2電平的期間 內(nèi)，也能夠基于測(cè)定到的第1電平期間，確定勵(lì)磁區(qū)間的開(kāi)始時(shí)期和結(jié) 束時(shí)期。
根據(jù)方式10或11所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間控制部使用 根據(jù)進(jìn)行上述比較之前的上述定時(shí)信號(hào)的上述第1電平期間而獲得的上 述第1期間和上述第2期間，進(jìn)行上述比較。
根據(jù)方式12的驅(qū)動(dòng)控制電路，根據(jù)生成勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)之前的周期中 的定時(shí)信號(hào)的第1電平期間設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間，因此，能夠設(shè)定周期帶來(lái)的 誤差更小的勵(lì)磁區(qū)間。
根據(jù)方式8或9所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，
上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部根據(jù)表示電動(dòng)機(jī)的第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng) 部件的相對(duì)位置的位置信號(hào)，生成上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)，
上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部具有
期間測(cè)定部，其測(cè)定第1電平期間和第2電平期間，該第1電平期 間是與上述位置信號(hào)同步的周期性定時(shí)信號(hào)表示第1電平的時(shí)間長(zhǎng)度， 該第2電平期間是上述定時(shí)信號(hào)表示第2電平的時(shí)間長(zhǎng)度；
開(kāi)始時(shí)期設(shè)定部，其獲得第1期間和第3期間，該第1期間是將上 述第1電平期間和作為小于1的正值的第1運(yùn)算值相乘而得到的，該第3 期間是將上述第2電平期間和上述第1運(yùn)算值相乘得到的；
結(jié)束時(shí)期設(shè)定部，其獲得第2期間和第4期間，該第2期間是將上 述第1電平期間和作為大于上述第1運(yùn)算值且小于1的值的第2運(yùn)算值 相乘而得到的，該第4期間是將上述第2電平期間和上述第2運(yùn)算值相 乘得到的；以及
勵(lì)磁區(qū)間控制部，其按照如下方式控制上述勵(lì)磁期間，比較第1電 平經(jīng)過(guò)期間和上述第1期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間，比 較上述第1電平經(jīng)過(guò)期間和上述第2期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述 非勵(lì)磁區(qū)間，比較第2電平經(jīng)過(guò)期間和上述第3期間，在兩者一致的定 時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間，比較上述第2電平經(jīng)過(guò)期間和上述第4期間，在 兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述非勵(lì)磁區(qū)間，其中，上述第1電平經(jīng)過(guò)期間是 上述定時(shí)信號(hào)從上述第2電平轉(zhuǎn)移到上述第1電平起經(jīng)過(guò)的期間，上述 第2電平經(jīng)過(guò)期間是上述定時(shí)信號(hào)從上述第1電平轉(zhuǎn)移到上述第2電平 起經(jīng)過(guò)的期間。
根據(jù)方式13的驅(qū)動(dòng)控制電路，測(cè)定定時(shí)信號(hào)的第1電平期間和第2 電平期間，根據(jù)測(cè)定到的第1電平期間或第2電平期間，確定勵(lì)磁區(qū)間 的開(kāi)始時(shí)期和結(jié)束時(shí)期。因此，能夠根據(jù)周期性的定時(shí)信號(hào)，通過(guò)數(shù)字 電路任意形成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的勵(lì)磁區(qū)間。
根據(jù)方式13所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間控制部使用根據(jù)進(jìn) 行上述比較之前的上述定時(shí)信號(hào)的上述第1電平期間或者上述第2電平 期間而獲得的上述第1 第4期間，進(jìn)行上述比較。
根據(jù)方式14的驅(qū)動(dòng)控制電路，根據(jù)生成勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)之前的周期中
的定時(shí)信號(hào)的第1電平期間或者第2電平期間設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間，因此，能 夠設(shè)定周期帶來(lái)的誤差更小的勵(lì)磁區(qū)間。
根據(jù)方式10 14中的任意一個(gè)方式所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述第1 運(yùn)算值與上述第2運(yùn)算值之和是1 。
根據(jù)方式15的驅(qū)動(dòng)控制電路，能夠?qū)⒁远〞r(shí)信號(hào)的第1電平期間和 第2電平期間的中點(diǎn)為中心的區(qū)域期間作為線圈的勵(lì)磁區(qū)間。
根據(jù)方式8 15中的任意一個(gè)方式所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述原驅(qū) 動(dòng)信號(hào)生成部包括PWM信號(hào)生成部，該P(yáng)WM信號(hào)生成部根據(jù)上述位置 信號(hào)生成PWM信號(hào)，作為上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
根據(jù)方式16的驅(qū)動(dòng)控制電路，使用PWM信號(hào)作為原驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因 此，能夠生成最適于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
另外，本發(fā)明可以利用各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，可以利用以下方式實(shí) 現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法和裝置、驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件、驅(qū)動(dòng)控制系 統(tǒng)、用于實(shí)現(xiàn)上述方法或裝置的功能的計(jì)算機(jī)程序、記錄有該計(jì)算機(jī)程 序的記錄介質(zhì)、具有包括該計(jì)算機(jī)程序在內(nèi)的在載波中具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù) 信號(hào)和驅(qū)動(dòng)控制電路的電動(dòng)機(jī)、具有該電動(dòng)機(jī)的投影儀、便攜設(shè)備、機(jī) 器人、移動(dòng)體等等。
圖1是表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的單相無(wú)刷電機(jī)的電機(jī)主體的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示磁鐵組和線圈組的位置關(guān)系以及磁傳感器輸出和線圈的 逆電動(dòng)勢(shì)波形的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖3是表示線圈的施加電壓與逆電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系的示意圖。 圖4是表示電機(jī)主體的正轉(zhuǎn)動(dòng)作狀態(tài)的說(shuō)明圖。 圖5是表示電機(jī)主體的反轉(zhuǎn)動(dòng)作狀態(tài)的說(shuō)明圖。 圖6是表示電機(jī)的移動(dòng)方向的控制步驟的流程圖。
圖7是表示本實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖8表示驅(qū)動(dòng)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖9是表示驅(qū)動(dòng)器電路的其他結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖io表示電磁線圈的各種繞線方式。
圖11是表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的說(shuō)明圖。
圖12是表示傳感器輸出的波形和PWM部中生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形
的對(duì)應(yīng)關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖13是表示PWM部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的框圖。
圖14是表示電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的PWM部的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖15是表示電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的PWM部的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖16是表示勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖17是表示勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖18是表示改變勵(lì)磁區(qū)間時(shí)的效果的曲線圖。
圖19是表示第2實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖20是表示第2實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖21是表示第3實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖22是表示第3實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖23是表示第4實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖24是表示磁鐵組與線圈組的位置關(guān)系以及線圈的逆電動(dòng)勢(shì)波形、
磁傳感器輸出和正弦波產(chǎn)生電路的輸出的關(guān)系的說(shuō)明圖。 圖25是表示正弦波產(chǎn)生電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。 圖26是表示第5實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。 圖27是表示第5實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的動(dòng)作的時(shí)序圖。 圖28是表示第5實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的動(dòng)作的其他例子的
時(shí)序圖。
圖29是表示電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)與進(jìn)行超前角控制時(shí)的超前角值的關(guān)系的 曲線圖。
圖30是表示第6實(shí)施例中勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。 圖31是表示使用了本發(fā)明實(shí)施例涉及的電機(jī)的投影儀的說(shuō)明圖。
圖32是表示使用了本發(fā)明實(shí)施例涉及的電機(jī)的燃料電池式手機(jī)的 說(shuō)明圖。
圖33是表示作為使用了本發(fā)明實(shí)施例涉及的電機(jī)/發(fā)電機(jī)的移動(dòng)體
的一個(gè)例子的電動(dòng)自行車(chē)(電動(dòng)助力自行車(chē))的說(shuō)明圖。
圖34是表示使用了本發(fā)明實(shí)施例涉及的電機(jī)的機(jī)器人的一個(gè)例子 的說(shuō)明圖。
圖35是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件和電機(jī) 主體的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖36是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件和電機(jī) 主體的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖37是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件和電機(jī) 主體的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖38是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件和電機(jī) 主體的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖39是表示其他實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的說(shuō) 明圖。
圖40是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件和電機(jī)
主體的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖41是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件和電機(jī)
主體的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖42是表示不進(jìn)行PWM控制時(shí)的各種信號(hào)的波形的時(shí)序圖。 圖43是表示進(jìn)行PWM控制時(shí)的各種信號(hào)的波形的時(shí)序圖。 符號(hào)說(shuō)明
IO定子部；11 14電磁線圈；20磁軛(磁性部件)；21板狀部分；
22芯材部分；23b板狀部分；30轉(zhuǎn)子部；31 34永久磁鐵；36磁軛(永 久磁鐵用)；40磁傳感器；40d磁傳感器；42霍爾元件；44偏置調(diào)節(jié)部； 46增益調(diào)節(jié)部；IOO電機(jī)主體；100g電機(jī)主體；102殼體；112旋轉(zhuǎn)軸；
114軸承部；120電路基板；200驅(qū)動(dòng)控制電路；200b驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器 件；200c驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件；200d驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件；200e驅(qū)動(dòng)控
制半導(dǎo)體器件；200g驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件；220CPU; 240驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成 部；240d驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部；240f驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部；250驅(qū)動(dòng)器電路；250a 第l電橋電路；250b第2電橋電路；251晶體管；252晶體管；253晶體 管；254晶體管；311電平移位器；313電平移位器；510基礎(chǔ)時(shí)鐘生成
電路；520分頻器；530PWM部；531計(jì)數(shù)器；533EXOR電路；535驅(qū)動(dòng) 波形形成部；540正反方向指示值寄存器；550乘法器；560編碼部；570AD 轉(zhuǎn)換部；575正弦波產(chǎn)生電路；580電壓指令值寄存器；585電壓比較器； 590勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部；590b勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部；590c勵(lì)磁區(qū)間信 號(hào)生成部；590e勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部；590f勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部；592 控制部；594第1計(jì)數(shù)器部；596第2計(jì)數(shù)器部；598計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部；600 運(yùn)算值存儲(chǔ)部；602運(yùn)算值存儲(chǔ)部；602e運(yùn)算值存儲(chǔ)部；604乘法電路； 605乘法電路；606運(yùn)算電路；608運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部；610運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)
部；612比較電路；620選擇器；700正弦波產(chǎn)生電路；712相位比較部； 714環(huán)路濾波器；716電壓控制振蕩器；718分頻器；720波形表；1100 投影儀；1110R光源；1140R液晶光閥；1150十字分色棱鏡；1160投影 透鏡系統(tǒng)；1170冷卻風(fēng)扇；1180控制部；1200手機(jī)；1220風(fēng)扇；1230 燃料電池；1300自行車(chē)；1310電機(jī)；1320控制電路；1330充電電池； 1400機(jī)器人；1410第l臂；1420第2臂；1430電機(jī)
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)實(shí)施例按照以下順序來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
A. 第1實(shí)施例
Al.電機(jī)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的概要 A2.驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)
B. 第2實(shí)施例
C. 第3實(shí)施例
D. 第4實(shí)施例
E. 第5實(shí)施例
F. 第6實(shí)施例
G. 變形例
H. 其他實(shí)施例 A.第1實(shí)施例
Al.電機(jī)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的概要
圖1 (A)、 1 (B)是表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的單相無(wú)刷電機(jī) 的電機(jī)主體的結(jié)構(gòu)的剖面圖。該電機(jī)主體100具有外形分別大致呈圓筒 狀的定子部10和轉(zhuǎn)子部30。定子部10具有大致呈十字狀排列的4個(gè)線 圈11 14和配置在2個(gè)線圈11、 12之間的中央位置上的磁傳感器40。 磁傳感器40用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子部30的位置(即電機(jī)的相位)。各線圈11 14 上設(shè)有通過(guò)磁性體材料形成的磁軛20。線圈11 14和磁傳感器40固定 在電路基板120(圖1 (B))上。電路基板120固定在殼體102上。并且， 省略了殼體102的蓋的圖示。
轉(zhuǎn)子部30具有4個(gè)永久磁鐵31 34，轉(zhuǎn)子部30的中心軸構(gòu)成旋轉(zhuǎn) 軸112。該旋轉(zhuǎn)軸112被軸承部114 (圖1 (B))支撐。各磁鐵的磁化方 向?yàn)閺男D(zhuǎn)軸112呈放射狀朝向外側(cè)的方向。磁鐵31 34的外周設(shè)有磁 軛36。但是，也可以省略該磁軛36。
圖2是表示磁鐵組和線圈組的位置關(guān)系以及磁傳感器輸出和線圈的 逆電動(dòng)勢(shì)波形的關(guān)系的說(shuō)明圖。如圖2 (A)所示，4個(gè)磁鐵31 34以一 定的磁極間距Pm配置，相鄰的磁鐵彼此在相反的方向被磁化。另外，線 圈11 14以一定的間距Pc配置，相鄰的線圈彼此在相反的方向被勵(lì)磁。 在本例子中，磁極間距Pm等于線圈間距Pc，相當(dāng)于電氣角；i。并且，電 氣角的2;c對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位變化2tt時(shí)移動(dòng)的機(jī)械角度或者距離。 在本實(shí)施例中，如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位變化2;c，則轉(zhuǎn)子部30移動(dòng)磁極間距 Pm的2倍。
4個(gè)線圈11 14中的第1線圈11、第3線圈13被相同相位的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)驅(qū)動(dòng)，第2線圈12、第4線圈14被相位從第1線圈11和第3線圈 13的驅(qū)動(dòng)信號(hào)偏移180度(=7t)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。通常的二相驅(qū)動(dòng)是2 個(gè)相(A相和B相)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位偏移90度(=兀/2)，不存在相位 偏移180度(=兀)的情況。另夕卜，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法中，相位偏移180
度(=71)的2個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)大多被視作相同相位。因此，本實(shí)施例的電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)方法可以認(rèn)為是單相驅(qū)動(dòng)。
圖2(A)表示電機(jī)停止時(shí)的磁鐵31 34與線圈11 14的位置關(guān)系。 本實(shí)施例的電機(jī)中，設(shè)于各線圈11 14的磁軛20被設(shè)置在相比各線圈 的中心在轉(zhuǎn)子部30的正轉(zhuǎn)方向略微偏移的位置上。因此，電機(jī)停止時(shí)， 各線圈的磁軛20被磁鐵31 34吸引，轉(zhuǎn)子部30停止在磁軛20正對(duì)各 磁鐵31 34的中心的位置上。結(jié)果，電機(jī)停止在各線圈11 14的中心 從各磁鐵31 34的中心偏移的位置上。另外，此時(shí)磁傳感器40也位于 從相鄰磁鐵的邊界略微偏移的位置上。該停止位置的相位為ou相位ot 雖然不是零，但是接近零的較小值(例如約5 10度)。
圖2 (B)表示產(chǎn)生于線圈的逆電動(dòng)勢(shì)的波形的例子，圖2 (C)表 示磁傳感器40的輸出波形的例子。磁傳感器40可以產(chǎn)生與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 的線圈的逆電動(dòng)勢(shì)大致相似形狀的傳感器輸出SSA。其中，磁傳感器40 的輸出SSA表示電機(jī)停止時(shí)也不是0的值(相位為7c的整數(shù)倍時(shí)除外)。 并且，雖然線圈的逆電動(dòng)勢(shì)具有與電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)一起上升的趨勢(shì)，但是波 形形狀(正弦波)被保持為大致相似形狀。作為磁傳感器40,例如可以 采用利用霍爾效應(yīng)的霍爾IC。在該例子中，傳感器輸出SSA與逆電動(dòng)勢(shì) Ec均是正弦波或接近正弦波的波形。如后所述，該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路 利用傳感器輸出SSA，向各線圈11 14施加與逆電動(dòng)勢(shì)Ec大致相似波形的電壓。
另外，電動(dòng)電機(jī)用于發(fā)揮互相轉(zhuǎn)換機(jī)械能和電能的能量轉(zhuǎn)換裝置的 作用。并且，線圈的逆電動(dòng)勢(shì)用于將電動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。因 此，在把施加給線圈的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能時(shí)(即驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí))，通過(guò)施加 與逆電動(dòng)勢(shì)相似波形的電壓，能夠以最好的效率驅(qū)動(dòng)電機(jī)。另外，如以 下說(shuō)明的那樣，"與逆電動(dòng)勢(shì)相似波形的電壓"是指產(chǎn)生與逆電動(dòng)勢(shì)方向 相反的電流的電壓。
圖3是表示線圈的施加電壓與逆電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系的示意圖。在此，利 用逆電動(dòng)勢(shì)Ec和電阻來(lái)模擬線圈。并且，在該電路中，電壓表V與施加 電壓E1和線圈并聯(lián)連接。在向線圈施加電壓E1來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，在流過(guò)
與施加電壓El相反的電流的方向產(chǎn)生逆電動(dòng)勢(shì)Ec。如果在電機(jī)正在旋
轉(zhuǎn)的狀態(tài)下斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SW，則可以利用電壓表V測(cè)定逆電動(dòng)勢(shì)Ec。在斷 開(kāi)開(kāi)關(guān)SW的狀態(tài)下測(cè)定的逆電動(dòng)勢(shì)Ec的極性，與在閉合開(kāi)關(guān)SW的狀 態(tài)下測(cè)定的施加電壓E1的極性相同。在上述的說(shuō)明中，語(yǔ)句"施加與逆 電動(dòng)勢(shì)大致相似波形的電壓"，是指施加具有與利用這種電壓表V測(cè)定出 的逆電動(dòng)勢(shì)Ec相同的極性、而且具有大致相似形狀的波形的電壓。
如上所述，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過(guò)施加與逆電動(dòng)勢(shì)相似波形的電壓， 能夠以最好的效率驅(qū)動(dòng)電機(jī)。另外，可以理解為在正弦波狀的逆電動(dòng)勢(shì) 波形的中位點(diǎn)附近(電壓0的附近)，能量轉(zhuǎn)換效率比較低，相反，在逆 電動(dòng)勢(shì)波形的峰值附近，能量轉(zhuǎn)換效率比較高。在施加與逆電動(dòng)勢(shì)相似 波形的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，在能量轉(zhuǎn)換效率較高的期間施加比較高的電 壓，所以電機(jī)效率提高。另一方面，例如在利用單純的矩形波驅(qū)動(dòng)電機(jī) 時(shí)，即使在逆電動(dòng)勢(shì)大致為0的位置(中位點(diǎn))附近，也被施加相當(dāng)大 的電壓，所以電機(jī)效率降低。并且，這樣在能量轉(zhuǎn)換效率較低的期間施 加電壓時(shí)，借助渦電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向以外的方向的振動(dòng)，由此出現(xiàn)產(chǎn)生 噪音的問(wèn)題。
根據(jù)上述說(shuō)明可以理解，在施加與逆電動(dòng)勢(shì)相似波形的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng) 電機(jī)時(shí)，具有可以提高電機(jī)效率，并且可以降低振動(dòng)和噪音的優(yōu)點(diǎn)。
圖4 (A) (E)是表示電機(jī)主體100的正轉(zhuǎn)動(dòng)作狀態(tài)的說(shuō)明圖。 圖4 (A)表示停止時(shí)的磁鐵31 34與線圈11 14的位置關(guān)系，是與圖 2 (A)相同的圖。在圖4 (A)的狀態(tài)下勵(lì)磁線圈11 14時(shí)，在線圈11 14與磁鐵31 34之間產(chǎn)生利用虛線箭頭表示的反作用力。結(jié)果，轉(zhuǎn)子部 30在正轉(zhuǎn)方向(圖中的右向)起動(dòng)。
圖4 (B)表示相位前進(jìn)到兀/2的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，產(chǎn)生吸引力(實(shí) 線箭頭)和反作用力(虛線箭頭)，產(chǎn)生較大的驅(qū)動(dòng)力。圖4 (C)表示 相位前進(jìn)到(7T—a)的狀態(tài)。在相位為7U的定時(shí)，線圈的勵(lì)磁方向反轉(zhuǎn)， 成為圖4 (D)的狀態(tài)。在圖4 (D)的狀態(tài)附近電機(jī)停止時(shí)，如圖4 (E) 所示，轉(zhuǎn)子部30停止在磁軛20被各磁鐵31 34吸引的位置。該位置是 相位為(Ti+a)的位置。這樣，可以理解為本實(shí)施例的電機(jī)停止在相位
為a士n兀(n為整數(shù))的位置。
圖5 (A) (E)是表示電機(jī)主體100的反轉(zhuǎn)動(dòng)作狀態(tài)的說(shuō)明圖。 圖5 (A)表示停止時(shí)的狀態(tài)，是與圖4 (A)相同的圖。為了從該停止 狀態(tài)反轉(zhuǎn)，假設(shè)在與圖4 (A)相反的方向勵(lì)磁線圈11 14時(shí)，吸引力 (未圖示)作用于磁鐵31 34和線圈11 14之間。該吸引力在使轉(zhuǎn)子 部30反轉(zhuǎn)的方向起作用。但是，由于該吸引力相當(dāng)弱，所以有時(shí)不能克 服磁鐵31 34和磁軛20之間的吸引力而使轉(zhuǎn)子部30反轉(zhuǎn)。
在本實(shí)施例中，在進(jìn)行反轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，在起動(dòng)時(shí)如圖5 (A)所示，也 會(huì)在正轉(zhuǎn)方向動(dòng)作。并且，在轉(zhuǎn)子部30旋轉(zhuǎn)預(yù)定量后(例如相位前進(jìn)約 71/2時(shí))，按照?qǐng)D5 (B)所示使驅(qū)動(dòng)信號(hào)翻轉(zhuǎn)而開(kāi)始反轉(zhuǎn)動(dòng)作。這樣，轉(zhuǎn) 子部30暫且開(kāi)始反轉(zhuǎn)，然后可以借助轉(zhuǎn)子部30的慣性通過(guò)最初的停止 位置(相位二a)(圖5 (C))。然后，在相位為O的定時(shí)，線圈的勵(lì)磁方 向反轉(zhuǎn)。圖5 (D)表示相位為一兀/2的狀態(tài)，圖5 (E)表示相位為一兀 十a(chǎn)的狀態(tài)。在圖5 (E)的狀態(tài)附近電機(jī)停止時(shí)，轉(zhuǎn)子部30停止在磁軛 20被各磁鐵31 34吸引的位置(相位-一7i+a)。
圖6是表示電機(jī)的移動(dòng)方向的控制步驟的流程圖。該步驟通過(guò)后面 敘述的驅(qū)動(dòng)控制電路執(zhí)行。在步驟S10中，首先正向開(kāi)始驅(qū)動(dòng)控制。在 步驟S20中，判定目標(biāo)移動(dòng)方向是否是正向。另外，移動(dòng)方向由操作員 在步驟S10之前輸入驅(qū)動(dòng)控制電路。在目標(biāo)移動(dòng)方向是正向時(shí)，仍舊繼 續(xù)正向的驅(qū)動(dòng)控制。另一方面，在目標(biāo)移動(dòng)方向是反向時(shí)，在步驟S30 中，待機(jī)到應(yīng)該反轉(zhuǎn)的預(yù)定定時(shí)為止。并且，在到達(dá)應(yīng)該反轉(zhuǎn)的定時(shí)后， 在步驟S40中，開(kāi)始反向的驅(qū)動(dòng)控制。
如上所述，在本實(shí)施例的電機(jī)中，電機(jī)停止在相位為a士mu (a為不 是零和n7t的預(yù)定值，n為整數(shù))的位置，所以不會(huì)產(chǎn)生死鎖點(diǎn)。因此， 不需要起動(dòng)線圈即可正常起動(dòng)。并且，在本實(shí)施例的電機(jī)中，在從停止 狀態(tài)正轉(zhuǎn)預(yù)定量后反轉(zhuǎn)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)反轉(zhuǎn)動(dòng)作。
A2.驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)
圖7(A)是表示本實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖。 驅(qū)動(dòng)控制電路200包括CPU220、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240和驅(qū)動(dòng)器電路250。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240根據(jù)電機(jī)主體100內(nèi)的磁傳感器40的輸出信號(hào)SSA， 生成單相驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2。驅(qū)動(dòng)器電路250按照該單相驅(qū)動(dòng)信 號(hào)DRVA1、 DRVA2驅(qū)動(dòng)電機(jī)主體100內(nèi)的電磁線圈11 14。
圖7 (B)表示磁傳感器40的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例。該磁傳感器40具有 霍爾元件42、偏置調(diào)節(jié)部44和增益調(diào)節(jié)部46?；魻栐?2測(cè)定磁通密 度X。偏置調(diào)節(jié)部44將偏置值b與霍爾元件42的輸出X相加，增益調(diào) 節(jié)部46用于乘以增益值a。磁傳感器40的輸出SSA (=Y)例如由下面 的式(1)或式(2)給出。
Y=a.X+b ...... (1)
Y=a. (X+b) ……(2)
磁傳感器40的增益值a和偏置值b通過(guò)CPU220在磁傳感器40內(nèi) 設(shè)定。通過(guò)將增益值a和偏置值b設(shè)定為合適的值，可以將傳感器輸出 SSA校正為優(yōu)選的波形形狀。
圖8表示驅(qū)動(dòng)器電路250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該驅(qū)動(dòng)器電路250具有構(gòu)成 H型電橋電路的4個(gè)晶體管251 254。在上臂的晶體管251、 253的柵電 極前設(shè)有電平移位器311、 313。但是，也可以省略電平移位器。驅(qū)動(dòng)器 電路250的晶體管251 254根據(jù)發(fā)揮開(kāi)關(guān)信號(hào)作用的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2而導(dǎo)通/截止，結(jié)果，向電磁線圈11 14斷續(xù)地提供供給電壓 VSUP。被賦予符號(hào)IA1 、 IA2的箭頭分別表示在驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1 、 DRVA2 為H電平時(shí)流過(guò)的電流方向。另外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)器電路，可以采用由多個(gè) 開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的各種結(jié)構(gòu)的電路。
圖9是表示驅(qū)動(dòng)器電路的其他結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。該驅(qū)動(dòng)器電路由第1 組電磁線圈11、 13用的第1電橋電路250a、和第2組電磁線圈12、 14 用的第2電橋電路250b構(gòu)成。電橋電路250a、 250b分別由4個(gè)晶體管 251 254構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)與圖8所示的結(jié)構(gòu)相同。在晶體管251、 253的柵 電極前設(shè)有電平移位器311、 313。但是，也可以省略電平移位器。在第 l電橋電路250a中，向晶體管251、 254提供第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1，向 其他晶體管252、 253提供第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2。另一方面，在第2電橋 電路250b中，相反地向晶體管252、 253提供第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1 ，向
晶體管251、 254提供第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2。結(jié)果，如圖9 (B)、 (C) 所示，在第1電橋電路250a和第2電橋電路250b中動(dòng)作反轉(zhuǎn)。因此， 由第l電橋電路250a驅(qū)動(dòng)的第1組線圈11、 13與由第2電橋電路250b 驅(qū)動(dòng)的第2組線圈12、 14相位相互偏移Ti。另一方面，在圖8所示的電 路中，第1組線圈11、 13的繞線方法與第2組線圈12、 14的繞線方法 相反，利用該繞線方法使兩組相位偏移兀。這樣，不管使用圖8的驅(qū)動(dòng)器 電路和圖9的驅(qū)動(dòng)器電路的哪一個(gè)，兩組線圈的相位都相互偏移Tl，在這 一點(diǎn)上是相同的，而且兩者均實(shí)現(xiàn)單相電機(jī)這一點(diǎn)相同。
圖IO表示電磁線圈11 14的各種繞線方式。如該例子所示，通過(guò) 研究繞線方式，可以始終使相鄰的線圈反向勵(lì)磁。
圖11是表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240 (圖7 (A))的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的 說(shuō)明圖。驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240具有基礎(chǔ)時(shí)鐘生成電路510、 1/N分頻器520、 PWM部530、正反方向指示值寄存器540、乘法器550、編碼部560、 AD 轉(zhuǎn)換部570、電壓指令值寄存器580、電壓比較器585以及勵(lì)磁區(qū)間信號(hào) 生成部590。
基礎(chǔ)時(shí)鐘生成電路510是產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)PCL的電 路，例如由PLL電路構(gòu)成。分頻器520產(chǎn)生具有該時(shí)鐘信號(hào)PCL的1/N 頻率的時(shí)鐘信號(hào)SDC。 N的值被設(shè)定為預(yù)定的一定值。該N的值預(yù)先通 過(guò)CPU220對(duì)分頻器520設(shè)定。PWM部530根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)PCL、 SDC、 由乘法器550提供的乘法值Ma、由正反方向指示值寄存器540提供的正 反方向指示值RI、由編碼部560提供的正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa、以及由勵(lì)磁區(qū) 間信號(hào)生成部590提供的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea，生成交流單相驅(qū)動(dòng)信號(hào) DRVA1、 DRVA2 (圖7 (A))。該動(dòng)作將在后面敘述。
在正反方向指示值寄存器540中，通過(guò)CPU220設(shè)定表示電機(jī)的旋 轉(zhuǎn)方向的值RI。在本實(shí)施例中，在正反方向指示值RI為低電平時(shí)電機(jī)正 轉(zhuǎn)，在高電平時(shí)反轉(zhuǎn)。被提供給PWM部530的其他信號(hào)Pa、 Ma、 Ea 按照下面所述確定。
磁傳感器40的輸出SSA被提供給AD轉(zhuǎn)換部570。該傳感器輸出 SSA的范圍例如從GND(接地電位)到VDD(電源電壓)，其中位點(diǎn)(=
VDD/2)是輸出波形的中位點(diǎn)(通過(guò)正弦波原點(diǎn)的點(diǎn))。AD轉(zhuǎn)換部570 對(duì)該傳感器輸出SSA進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，生成傳感器輸出的數(shù)字值。AD轉(zhuǎn) 換部570的輸出范圍例如是FFh Oh (末尾的"h"表示十六進(jìn)制數(shù))，中央 值80h相當(dāng)于傳感器波形的中位點(diǎn)。
編碼部560轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換后的傳感器輸出值的范圍，并且將傳感器 輸出值的中位點(diǎn)的值設(shè)定為O。結(jié)果，由編碼部560生成的傳感器輸出值 Xa取正側(cè)的預(yù)定范圍(例如+ 127 0)和負(fù)側(cè)的預(yù)定范圍(例如0 一 127)的值。但是，從編碼部560提供給乘法器550的是傳感器輸出值 Xa的絕對(duì)值，其正負(fù)符號(hào)作為正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa提供給PWM部530。
電壓指令值寄存器580存儲(chǔ)通過(guò)CPU220設(shè)定的電壓指令值Ya。該 電壓指令值Ya與后面敘述的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea —起作為設(shè)定電機(jī)的施加 電壓的值而發(fā)揮作用，例如取0 1.0的值。假設(shè)在設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea 使得不設(shè)置非勵(lì)磁區(qū)間而將全部區(qū)間設(shè)為勵(lì)磁區(qū)間的情況下，Ya=0意味 著把施加電壓設(shè)為零，Ya= 1.0意味著把施加電壓設(shè)為最大值。乘法器550 把從編碼部560輸出的傳感器輸出值Xa和電壓指令值Ya相乘并取整， 把該乘法值Ma提供給PWM部530。
圖11 (B) 11 (E)表示乘法值Ma取各種值時(shí)的PWM部530的 動(dòng)作。在此，假設(shè)全部區(qū)間是勵(lì)磁區(qū)間而沒(méi)有非勵(lì)磁區(qū)間。PWM部530 是在時(shí)鐘信號(hào)SDC的1周期期間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)占空比為Ma/N的脈沖的電 路。g卩，如圖ll (B) 11 (E)所示，隨著乘法值Ma增加，單相驅(qū)動(dòng) 信號(hào)DRVA1、 DRVA2的脈沖的占空比增加。另夕卜，第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1 是只在正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa為正時(shí)產(chǎn)生脈沖的信號(hào)，第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2 是只在正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa為負(fù)時(shí)產(chǎn)生脈沖的信號(hào)，但在圖11 (B) 11 (E) 中一并記述這些信號(hào)。并且，為了方便，把第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2記述為 負(fù)側(cè)的脈沖。
圖12 (A) 12 (C)是表示傳感器輸出的波形與PWM部530生成 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系的說(shuō)明圖。圖中，"Hiz"意味著把電磁線圈 設(shè)為未勵(lì)磁狀態(tài)的高阻抗?fàn)顟B(tài)。如在圖11中說(shuō)明的那樣，單相驅(qū)動(dòng)信號(hào) DRVA1、 DRVA2通過(guò)采用傳感器輸出SSA的模擬波形的PWM控制而生
成。因此，使用這些單相驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2，可以向各線圈提供 表示與傳感器輸出SSA的變化對(duì)應(yīng)的電平變化的有效電壓。
PWM部530構(gòu)成為只在由勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590提供的勵(lì)磁區(qū)間 信號(hào)Ea表示的勵(lì)磁區(qū)間輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2，在勵(lì)磁區(qū)間以 外的區(qū)間(非勵(lì)磁區(qū)間)不輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2。圖12 (C) 表示根據(jù)勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間EP和非勵(lì)磁區(qū)間NEP時(shí)的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)DRVA1、 DRVA2的波形。在勵(lì)磁區(qū)間EP中，直接產(chǎn)生圖12 (B) 所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2，在非勵(lì)磁區(qū)間NEP中，不產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 信號(hào)DRVA1、 DRVA2。這樣，如果設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間EP和非勵(lì)磁區(qū)間NEP， 由于在逆電動(dòng)勢(shì)波形的中位點(diǎn)附近(即傳感器輸出的中位點(diǎn)附近)不向 線圈施加電壓，所以能夠進(jìn)一步提高電機(jī)的效率。另外，優(yōu)選勵(lì)磁區(qū)間 EP設(shè)定為把逆電動(dòng)勢(shì)波形的峰值作為中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間，優(yōu)選非勵(lì)磁區(qū)間 NEP設(shè)定為把逆電動(dòng)勢(shì)波形的中位點(diǎn)(中心點(diǎn))作為中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間。
另外，如前所述，如果將電壓指令值Ya設(shè)定為小于l的值，則乘法 值Ma與電壓指令值Ya成比例地減小。因此，也可以根據(jù)電壓指令值Ya 來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行的施加電壓。
根據(jù)上述說(shuō)明可以理解，在本實(shí)施例的電機(jī)中，可以利用電壓指令 值Ya和勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea雙方來(lái)調(diào)節(jié)施加電壓。關(guān)于期望的施加電壓與 電壓指令值Ya和勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea的關(guān)系，優(yōu)選預(yù)先把其作為表存儲(chǔ)在 驅(qū)動(dòng)控制電路200 (圖7 (A))內(nèi)的存儲(chǔ)器中。這樣，在驅(qū)動(dòng)控制電路 200從外部接收到期望的施加電壓的目標(biāo)值時(shí)，CPU220可以根據(jù)該目標(biāo) 值把電壓指令值Ya和勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea設(shè)定在驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240中。 另外，施加電壓的調(diào)節(jié)也可以不需要采用電壓指令值Ya和勵(lì)磁區(qū)間信號(hào) Ea雙方，而只采用其中任意一方。
圖13是表示PWM部530 (圖11)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的框圖。PWM 部530具有計(jì)數(shù)器531、 EXOR電路533、 PWM信號(hào)生成部535和掩蔽 電路537。它們按照下面所述動(dòng)作。
圖14是表示電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的PWM部530的動(dòng)作的時(shí)序圖。在該圖14 中示出了兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)PCL和SDC、乘法值Ma、計(jì)數(shù)器531內(nèi)的計(jì)數(shù)
值CM1、計(jì)數(shù)器531的輸出S1、正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa、正反方向指示值RI、 EXOR電路533的輸出S2、 PWM信號(hào)生成部535的輸出信號(hào)PWM1和 PWM2、勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea、掩蔽電路537的輸出信號(hào)DRVA1和DRVA2。 計(jì)數(shù)器531在時(shí)鐘信號(hào)SDC的每一個(gè)期間，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的動(dòng)作。計(jì)數(shù)值CM1的初始值被設(shè)定為乘法值 Ma。另外，在圖14中，為了便于圖示，作為乘法值Ma也記述了負(fù)值， 但在計(jì)數(shù)器531中使用的是其絕對(duì)值IMal。計(jì)數(shù)器531的輸出Sl在計(jì)數(shù) 值CM1不是0時(shí)被設(shè)定為高電平，在計(jì)數(shù)值CM1成為0時(shí)下降為低電 平。
EXOR電路533輸出表示正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa和正反方向指示值RI的 異或值的信號(hào)S2。在電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，正反方向指示值RI為低電平。因此， EXOR電路533的輸出S2是與正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa相同的信號(hào)。PWM信號(hào) 生成部535根據(jù)計(jì)數(shù)器531的輸出Sl和EXOR電路533的輸出S2，生 成PWM信號(hào)PWM1、PWM2。艮P，在計(jì)數(shù)器531的輸出Sl中，把EXOR 電路533的輸出S2為低電平期間的信號(hào)作為第1PWM信號(hào)PWM1輸出， 把輸出S2為高電平期間的信號(hào)作為第2PWM信號(hào)PWM2輸出。掩蔽電 路537具有兩個(gè)AND電路，輸出表示勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea和PWM信號(hào) PWM1的邏輯積的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1，并輸出表示勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea和 PWM信號(hào)PWM2的邏輯積的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2。另外，在圖14的右端 部附近，勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea下降為低電平，由此設(shè)定非勵(lì)磁區(qū)間NEP。因 此，在該非勵(lì)磁區(qū)間NEP中，不輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2任何一 方而維持高阻抗?fàn)顟B(tài)。
另外，PWM信號(hào)生成部535 (圖13)相當(dāng)于本發(fā)明的原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生 成部，掩蔽電路537 (圖13)具有作為根據(jù)勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea形成原驅(qū)動(dòng) 信號(hào)即PWM信號(hào)PWM1、 PWM2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)形成電路的功能。
圖15是表示電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的PWM部530的動(dòng)作的時(shí)序圖。在電機(jī)反 轉(zhuǎn)時(shí)，正反方向指示值RI被設(shè)定為高電平。結(jié)果，與圖14相比兩個(gè)驅(qū) 動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2相替換，結(jié)果，可以理解為電機(jī)反轉(zhuǎn)。
圖16是表示勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590的結(jié)構(gòu)的框圖。在該圖16中
除了勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590之外，還示出了磁傳感器40、電壓比較器 585、 PLL電路510、 CPU220 (圖11 (A))。勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590具 有控制部592、第1計(jì)數(shù)器部594、第2計(jì)數(shù)器部596、計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598、 2個(gè)運(yùn)算值存儲(chǔ)部600、 602。勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590還具有2個(gè)乘法 電路604、 605、運(yùn)算電路606、 2個(gè)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部608、 610、比較電 路612。PLL電路510生成在勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590內(nèi)使用的時(shí)鐘信號(hào) PCL?？刂撇?92將該時(shí)鐘信號(hào)PCL提供給計(jì)數(shù)器部594、 596，并且將 適當(dāng)?shù)谋３侄〞r(shí)(鎖存定時(shí))提供給計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598和運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ) 部608、 610。它們按照下面所述動(dòng)作。
圖17是表示勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590的動(dòng)作的時(shí)序圖。首先，電壓 比較器585比較來(lái)自磁傳感器40的信號(hào)SSA (模擬)和基準(zhǔn)信號(hào)(未圖 示)，生成作為數(shù)字信號(hào)的電壓比較器信號(hào)SC。優(yōu)選該基準(zhǔn)信號(hào)的電平 被設(shè)定為傳感器信號(hào)SSA可取的電平的中央值。第1計(jì)數(shù)器部594根據(jù) 從控制部592提供的時(shí)鐘信號(hào)PCL，對(duì)電壓比較器信號(hào)SC表示高電平的 期間內(nèi)的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。即，第1計(jì)數(shù)器部594在電壓比較器信號(hào)SC 從低電平變?yōu)楦唠娖降亩〞r(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，在電壓比較器信號(hào)SC表示低電平 的定時(shí)，把此時(shí)的計(jì)數(shù)值Ni (i是周期序號(hào))存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598 中。之后，第1計(jì)數(shù)器部594在下一個(gè)周期中，在電壓比較器信號(hào)SC再 次表示高電平的定時(shí)，將內(nèi)部的計(jì)數(shù)值Ni重新設(shè)定為O，將電壓比較器 信號(hào)SC表示高電平的期間內(nèi)的時(shí)鐘數(shù)再次計(jì)數(shù)為計(jì)數(shù)值N(i+l)。然后， 第1計(jì)數(shù)器部594在電壓比較器信號(hào)SC表示低電平的定時(shí)，將此時(shí)的計(jì) 數(shù)值N (i+l)覆寫(xiě)在計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598中。
第1運(yùn)算值存儲(chǔ)部600 (圖16)存儲(chǔ)通過(guò)CPU200設(shè)定的運(yùn)算值ST。 在圖16和圖17的例子中，運(yùn)算值ST=0.2。運(yùn)算電路606從1減去存儲(chǔ) 在運(yùn)算值ST存儲(chǔ)部600中的運(yùn)算值ST，將獲得的運(yùn)算結(jié)果(運(yùn)算值ED=1 一ST)存儲(chǔ)在第2運(yùn)算值存儲(chǔ)部602中。第1乘法電路604使存儲(chǔ)在計(jì) 數(shù)值存儲(chǔ)部598中的計(jì)數(shù)值Ni與存儲(chǔ)在第1運(yùn)算值存儲(chǔ)部600中的運(yùn)算 值ST相乘，將獲得的運(yùn)算結(jié)果(=NixST)存儲(chǔ)在第1運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部 608中。第2乘法電路605使存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598中的計(jì)數(shù)值Ni與
存儲(chǔ)在第2運(yùn)算值存儲(chǔ)部602中的運(yùn)算值ED相乘，將獲得的運(yùn)算結(jié)果 (=NixED)存儲(chǔ)在第2運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部610中。
第2計(jì)數(shù)器部596根據(jù)從控制部592提供的時(shí)鐘信號(hào)PCL，從電壓 比較器信號(hào)SC表示高電平的定時(shí)起開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在表示低電 平的定時(shí)結(jié)束計(jì)數(shù)。然后，把計(jì)數(shù)器重新設(shè)定為O，并且從電壓比較器信 號(hào)SC表示低電平的定時(shí)起開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在表示高電平的定時(shí) 結(jié)束計(jì)數(shù)。這些計(jì)數(shù)值M被依次輸入到比較電路612。
比較電路612是生成勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea進(jìn)行輸出的窗口比較器。艮卩， 比較存儲(chǔ)在第1運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部608中的運(yùn)算結(jié)果(=NixST)與從第2 計(jì)數(shù)器部596依次輸入的第2計(jì)數(shù)值M，在它們一致的定時(shí)使勵(lì)磁區(qū)間 信號(hào)Ea為高電平。然后，比較存儲(chǔ)在第2運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部610中的運(yùn)算 結(jié)果(=NixED)與從第2計(jì)數(shù)器部596依次輸入的第2計(jì)數(shù)值M，在它 們一致的定時(shí)使勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea為低電平。即使在電壓比較器信號(hào)SC 表示低電平的期間內(nèi)，也以與上述相同的方法輸出勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea。
由圖17可知，勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590對(duì)電壓比較器信號(hào)SC的高 電平期間進(jìn)行計(jì)數(shù)，以該高電平期間為基準(zhǔn)，在下一個(gè)周期中，確定勵(lì) 磁區(qū)間信號(hào)Ea表示高電平的開(kāi)始時(shí)期和結(jié)束時(shí)期。例如，在運(yùn)算值 ST=0.2的情況下，勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea為高電平的開(kāi)始點(diǎn)是從電壓比較器信 號(hào)SC的上升沿和下降沿分別開(kāi)始起算，經(jīng)過(guò)上一個(gè)周期的電壓比較器信 號(hào)SC的高電平期間的0.2倍后的時(shí)點(diǎn)。而且，勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea從高電 平變?yōu)榈碗娖降慕Y(jié)束點(diǎn)是從電壓比較器信號(hào)SC的下降沿和上升沿分別 開(kāi)始起算，經(jīng)過(guò)上一個(gè)周期的電壓比較器信號(hào)SC的高電平期間的0.8倍 后的時(shí)點(diǎn)。因此，如果設(shè)上一個(gè)周期的電壓比較器信號(hào)SC的高電平信號(hào) 期間的長(zhǎng)度為1，則下一個(gè)周期的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea的高電平信號(hào)期間為 0.6 (=0.8—0.2)。
并且，勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590 (圖16)相當(dāng)于本發(fā)明的勵(lì)磁區(qū)間 設(shè)定部，第1計(jì)數(shù)器部594和第2計(jì)數(shù)器部596相當(dāng)于本發(fā)明的期間測(cè) 定部。而且，乘法電路604相當(dāng)于本發(fā)明的開(kāi)始時(shí)期設(shè)定部，乘法電路 605相當(dāng)于本發(fā)明的結(jié)束時(shí)期設(shè)定部，比較電路612相當(dāng)于本發(fā)明的勵(lì)磁
區(qū)間控制部。另外，傳感器信號(hào)SSA相當(dāng)于本發(fā)明的位置信號(hào)，電壓比 較器信號(hào)SC相當(dāng)于本發(fā)明的定時(shí)信號(hào)。
如上所述，當(dāng)電壓比較器信號(hào)sc正確地在同一周期重復(fù)接通/斷開(kāi) 的情況下，電壓比較器信號(hào)SC的高電平信號(hào)期間的中心位置與勵(lì)磁區(qū)間 信號(hào)Ea的高電平信號(hào)期間的中心位置大致一致。而且，電壓比較器信號(hào) SC的低電平信號(hào)期間的中心位置與勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea的高電平信號(hào)期間 的中心位置也大致一致。也就是說(shuō)，可以把勵(lì)磁區(qū)間EP設(shè)定為以逆電動(dòng) 勢(shì)波形的峰值為中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間，可以把非勵(lì)磁區(qū)間NEP設(shè)定為以逆電 動(dòng)勢(shì)波形的中位點(diǎn)為中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間。另外，如果通過(guò)CPU220任意設(shè) 定運(yùn)算值ST的值，則可以任意設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間EP的寬度。
圖18是表示改變勵(lì)磁區(qū)間時(shí)的效果的曲線圖。圖中所示的勵(lì)磁區(qū)間 比表示勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea的高電平期間相對(duì)于電壓比較器信號(hào)SC的高電 平期間的比例。例如，上述運(yùn)算值ST-0.2的情況下，勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)相對(duì) 于電壓比較器信號(hào)SC的高電平期間成為高電平的期間為0.6倍，因而勵(lì) 磁區(qū)間比為60%。 15[V]時(shí)、12[V]時(shí)、IO[V]時(shí)表示施加給線圈的PWM 信號(hào)的峰值電壓(圖8的驅(qū)動(dòng)器電路250的電源電壓VSUP)。另外，圖 18的各種數(shù)值是在對(duì)電機(jī)施加相同負(fù)荷、扭矩恒定、轉(zhuǎn)數(shù)恒定的正常狀 態(tài)下測(cè)定得到的。圖18 (A)表示勵(lì)磁區(qū)間比和功耗的關(guān)系?？芍绻?減小勵(lì)磁區(qū)間比，則可以減小功耗。圖18 (B)表示勵(lì)磁區(qū)間比和轉(zhuǎn)數(shù) 的關(guān)系?？芍绻麥p小勵(lì)磁區(qū)間比，則正常狀態(tài)下的轉(zhuǎn)數(shù)也會(huì)變小。其 中，在勵(lì)磁區(qū)間比為70%的附近，即使減小勵(lì)磁區(qū)間比也可以維持轉(zhuǎn)數(shù)。 圖18 (C)表示當(dāng)使設(shè)置勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590來(lái)任意設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間 比的電機(jī)和將全部區(qū)間作為勵(lì)磁區(qū)間的電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)相同的情況下進(jìn)行比 較，設(shè)定有勵(lì)磁區(qū)間比的電機(jī)相對(duì)于將全部區(qū)間作為勵(lì)磁區(qū)間的電機(jī)， 具有何種程度的電力削減效果。根據(jù)該圖18 (C)可知，在勵(lì)磁區(qū)間比 70%至90%的區(qū)域中，電力削減率變高。
這樣，在第1實(shí)施例中，通過(guò)作為數(shù)字電路的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部 590，可以任意生成勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea。另外，由于通過(guò)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)勵(lì) 磁區(qū)間信號(hào)生成部590，所以易于進(jìn)行IC化。B.第2實(shí)施例
圖19是表示第2實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590b的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明 圖。其與圖16所示的第1實(shí)施例的不同之處僅在于，省略了第2計(jì)數(shù)器 部596、第1計(jì)數(shù)器部594b的動(dòng)作不同、追加了計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598和2 個(gè)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部608、 610的鎖存定時(shí)，其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同。 它們按照下面所述動(dòng)作。
圖20是表示第2實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590b的動(dòng)作的時(shí)序 圖。第1計(jì)數(shù)器部594b根據(jù)從控制部592提供的時(shí)鐘信號(hào)PCL，對(duì)電壓 比較器信號(hào)SC表示高電平的期間內(nèi)的時(shí)鐘數(shù)和表示低電平的期間內(nèi)的 時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。即，第1計(jì)數(shù)器部594b在電壓比較器信號(hào)SC從低電 平變?yōu)楦唠娖降亩〞r(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，在電壓比較器信號(hào)SC表示低電平的定 時(shí)，把此時(shí)的計(jì)數(shù)值Ni (i是周期序號(hào))存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598中。之 后，第l計(jì)數(shù)器部594b將內(nèi)部的計(jì)數(shù)值Ni重新設(shè)定為0，將電壓比較器 信號(hào)表示低電平的期間內(nèi)的時(shí)鐘數(shù)計(jì)數(shù)為計(jì)數(shù)值N (i+l)。然后，第1 計(jì)數(shù)器部594b在電壓比較器信號(hào)SC表示高電平的定時(shí)，將此時(shí)的計(jì)數(shù) 值N (i+l)覆寫(xiě)在計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598中。另外，計(jì)數(shù)中變動(dòng)的計(jì)數(shù)值N 被依次輸入到比較電路612b。
第1乘法電路604使存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598中的計(jì)數(shù)值Ni與存儲(chǔ) 在第1運(yùn)算值存儲(chǔ)部600中的運(yùn)算值ST相乘，將獲得的運(yùn)算結(jié)果 (=NixST)存儲(chǔ)在第1運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部608中。第2乘法電路605使存 儲(chǔ)在計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)部598中的計(jì)數(shù)值Ni與存儲(chǔ)在第2運(yùn)算值存儲(chǔ)部602中 的運(yùn)算值ED相乘，將獲得的運(yùn)算結(jié)果(=NixED)存儲(chǔ)在第2運(yùn)算結(jié)果 存儲(chǔ)部610中。在該第2實(shí)施例中，2個(gè)乘法電路604、 605不僅在電壓 比較器信號(hào)SC從高電平變?yōu)榈碗娖降亩〞r(shí)，還在從低電平變?yōu)楦唠娖降?定時(shí)進(jìn)行運(yùn)算，把運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部608、 610中。
比較電路612b與第1實(shí)施例的不同之處僅在于，將從第1計(jì)數(shù)器部 594依次輸入的第1計(jì)數(shù)值N用于與運(yùn)算結(jié)果(NixST、 NixED)的比較。 其他動(dòng)作與第1實(shí)施例相同。
這樣，對(duì)電壓比較器信號(hào)SC的高電平信號(hào)期間和低電平信號(hào)期間進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)它們也可以與第1實(shí)施例同樣地任意生成勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea。
C. 第3實(shí)施例
圖21是表示第3實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590c的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明 圖。其與圖16所示的第1實(shí)施例的不同之處僅在于，追加了選擇器620、 省略了第2計(jì)數(shù)器部596，其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同。選擇器620在電 機(jī)開(kāi)始起動(dòng)時(shí)始終把勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea作為高電平信號(hào)輸出。而且，在電 機(jī)達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速的時(shí)點(diǎn)或者經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間的時(shí)點(diǎn)，將勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea的 輸出切換為來(lái)自比較電路612的信號(hào)。該切換的定時(shí)預(yù)先通過(guò)CPU220 設(shè)定在選擇器620中。它們按照下面所述動(dòng)作。
圖22是表示第3實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590c的動(dòng)作的時(shí)序 圖。其與圖17所示的第1實(shí)施例的不同之處僅在于，比較電路612使用 從第1計(jì)數(shù)器部594輸入的計(jì)數(shù)值N設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea的高電平期間； 僅在電壓比較器信號(hào)SC表示高電平的期間內(nèi)，勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea表示高 電平，其他動(dòng)作與第1實(shí)施例相同。
這樣，也可以在對(duì)電機(jī)施加負(fù)荷的開(kāi)始起動(dòng)時(shí)等把全部區(qū)間作為勵(lì) 磁區(qū)間EP，在負(fù)荷較小的穩(wěn)定時(shí)等通過(guò)勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590c設(shè)定勵(lì) 磁區(qū)間EP和非勵(lì)磁區(qū)間NEP。
D. 第4實(shí)施例
圖23是表示第4實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240d的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說(shuō)明 圖。其與圖11所示的第1實(shí)施例的不同之處在于，省略了電壓比較器585、 磁傳感器40d的輸出SSD為數(shù)字信號(hào)、設(shè)有根據(jù)磁傳感器輸出SSD生成 正弦波的正弦波產(chǎn)生電路700，其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例至第3實(shí)施例相同。
勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590將磁傳感器40d的輸出SSD (數(shù)字二值信 號(hào))作為輸入。該磁傳感器輸出SSD和在第1實(shí)施例至第3實(shí)施例中使 用的電壓比較器信號(hào)SC都是與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作同步產(chǎn)生的周期性的數(shù)字 信號(hào)，這一點(diǎn)是相同的。這種情況下，磁傳感器輸出SSD相當(dāng)于本發(fā)明 的位置信號(hào)和定時(shí)信號(hào)。作為第4實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590，可 采用第1實(shí)施例至第3實(shí)施例的任何結(jié)構(gòu)。
圖24是表示磁鐵組和線圈組的位置關(guān)系以及線圈的逆電動(dòng)勢(shì)波形、
磁傳感器輸出和正弦波產(chǎn)生電路700的輸出的關(guān)系的說(shuō)明圖。如圖24(C) 所示，磁傳感器40d可以輸出與線圈的逆電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，例如 可以通過(guò)數(shù)字輸出的霍爾IC來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖24 (D)所示，正弦波產(chǎn)生電 路700輸出與傳感器輸出SSD同步的數(shù)字的正弦波。
圖25是表示正弦波產(chǎn)生電路700的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。正弦波產(chǎn)生 電路700具有PLL電路710、波形表720。 PLL電路710具有相位比較部 712、環(huán)路濾波器714、電壓控制振蕩器716、分頻器718。分頻器718存 儲(chǔ)有分頻值Na。傳感器輸出SSD被輸入到相位比較部712。另一方面， 通過(guò)分頻器718生成的分頻信號(hào)DVSSD作為比較信號(hào)被輸入到相位比較 部712。相位比較部712生成表示這2個(gè)信號(hào)SSD、 DVSSD的相位差的 誤差信號(hào)CPS。該誤差信號(hào)CPS被發(fā)送給內(nèi)置電荷泵電路的環(huán)路濾波器 714。環(huán)路濾波器714生成具有與誤差信號(hào)CPS的脈沖電平和脈沖數(shù)對(duì)應(yīng) 的電壓電平的電壓控制信號(hào)LPS進(jìn)行輸出。
電壓控制信號(hào)LPS被提供給電壓控制振蕩器(VCO) 716。電壓控 制振蕩器716輸出具有與電壓控制信號(hào)LPS的電壓電平對(duì)應(yīng)的頻率的可 變時(shí)鐘信號(hào)VSSD。該可變時(shí)鐘信號(hào)VSSD被分頻器718分頻為1/Na， 生成分頻信號(hào)DVSSD。如上所述，該分頻信號(hào)DVSSD被發(fā)送給相位比 較部712而與傳感器輸出SSD進(jìn)行相位比較。結(jié)果，可變時(shí)鐘信號(hào)VSSD 的頻率收斂，使得2個(gè)信號(hào)SSD、 DVSSD的相位差為0。收斂后的可變 時(shí)鐘信號(hào)VSSD的頻率是對(duì)傳感器輸出SSD的頻率乘以分頻值Na而得 到的值。
波形表720的地址按照分頻信號(hào)DVSSD的脈沖而在0到(Na— 1) 的范圍內(nèi)循環(huán)變化，依次輸出存儲(chǔ)在各個(gè)地址中的波形值信號(hào)WD。該 波形值被設(shè)定為產(chǎn)生Na個(gè)脈沖期間內(nèi)生成1個(gè)正弦波的值。在本實(shí)施例 中，波形值的范圍是+127到一127。編碼部560 (圖23)根據(jù)波形值信號(hào) WD，生成乘法值Ma和正負(fù)符號(hào)信號(hào)Pa。
由此，代替輸出模擬信號(hào)的磁傳感器40，使用輸出數(shù)字信號(hào)的磁傳 感器40d，也可與第1實(shí)施例至第3實(shí)施例同樣地任意生成勵(lì)磁區(qū)間信號(hào) Ea。
E. 第5實(shí)施例
圖26是表示第5實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590e的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明 圖。其與圖16所示的第1實(shí)施例的不同之處僅在于，存儲(chǔ)在運(yùn)算值存儲(chǔ) 部602e中的運(yùn)算值ED的值被設(shè)定成獨(dú)立于運(yùn)算值ST的值，其他結(jié)構(gòu) 與第1實(shí)施例相同。
圖27是表示第5實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590e的動(dòng)作的時(shí)序 圖。其與圖17所示的第1實(shí)施例的不同之處僅在于，運(yùn)算值ED的值通 過(guò)CPU220設(shè)定為0.6、通過(guò)把運(yùn)算值ED設(shè)定為0.6而使勵(lì)磁區(qū)間信號(hào) Ea的勵(lì)磁區(qū)間EP的中心位置成為在時(shí)間上早于電壓比較器信號(hào)SC的高 電平信號(hào)期間的中心位置的位置，其他動(dòng)作與第1實(shí)施例相同。
圖28是表示第5實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590e的動(dòng)作的其他 例子的時(shí)序圖。其與圖27的不同之處僅在于，運(yùn)算值ST被設(shè)定為0.4、 運(yùn)算值ED被設(shè)定為0.8、勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)Ea的勵(lì)磁區(qū)間EP的中心位置成 為在時(shí)間上晚于電壓比較器信號(hào)SC的高電平信號(hào)期間的中心位置的位 置，其他動(dòng)作與圖27相同。
如上所述，如果通過(guò)CPU220任意設(shè)定運(yùn)算值ST的值和運(yùn)算值ED 的值，則可以任意設(shè)定勵(lì)磁區(qū)間EP的相位(時(shí)間上的寬度和時(shí)間上的位 置)。例如，由于阻抗的影響而按照電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)在電流相位上產(chǎn)生延遲的情 況下，為了校正該延遲而優(yōu)選將運(yùn)算值ST的值和運(yùn)算值ED的值設(shè)定為 勵(lì)磁區(qū)間EP的中心位置在時(shí)間上超前的位置。由此，即便不使第1PWM 信號(hào)PWM1和第2PWM信號(hào)PWM2的相位超前，僅通過(guò)使勵(lì)磁區(qū)間EP 在時(shí)間上的位置超前，就可以進(jìn)行使第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1和第2驅(qū)動(dòng)信 號(hào)DRVA2的相位超前的超前角控制。另外，與超前角控制相同地，也可 以實(shí)現(xiàn)延遲角控制。
圖29是表示電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與進(jìn)行超前角控制時(shí)的超前角值的關(guān)系的曲 線圖。這樣，優(yōu)選CPU220按照電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)確定勵(lì)磁區(qū)間EP的超前角值， 按照可實(shí)現(xiàn)該超前角值的方式設(shè)定運(yùn)算值ST的值和運(yùn)算值ED的值。
F. 第6實(shí)施例
圖30是表示第6實(shí)施例的勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590f的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明
圖。其與圖21所示的第3實(shí)施例的不同之處僅在于，存儲(chǔ)在運(yùn)算值存儲(chǔ)
部602f中的運(yùn)算值ED的值是通過(guò)CPU220來(lái)設(shè)定的，其他都與第3實(shí) 施例相同。在該第6實(shí)施例中，也能與第5實(shí)施例相同地任意調(diào)節(jié)勵(lì)磁 區(qū)間EP的相位。 G變形例
并且，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例和實(shí)施方式，可以在不脫離其主旨 的范圍內(nèi)按照各種方式實(shí)施，例如可以進(jìn)行以下變形。 Gl.變形例1
在上述實(shí)施例中，可以通過(guò)改變運(yùn)算值ST的值和運(yùn)算值ED的值將 應(yīng)該對(duì)電動(dòng)機(jī)的線圈進(jìn)行勵(lì)磁的勵(lì)磁區(qū)間EP設(shè)定成任意區(qū)間，但只要可 以設(shè)定成包含以勵(lì)磁周期的各半周期的中央為中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間和非對(duì)稱(chēng) 區(qū)間的多個(gè)區(qū)間中的任意一個(gè)即可。例如，第1實(shí)施例至第6實(shí)施例中 的運(yùn)算值ST的值和運(yùn)算值ED的值可以是固定值，也可以?xún)H采用預(yù)先確 定的規(guī)定的值。
G2.變形例2
在上述實(shí)施例中，使用PWM信號(hào)生成部535作為原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成 部，使用PWM信號(hào)PWM1、 2作為原驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但也可以取而代之地， 使用根據(jù)表示電動(dòng)機(jī)的第1和第2驅(qū)動(dòng)部件的相對(duì)位置的位置信號(hào)而生 成矩形信號(hào)的矩形信號(hào)生成部，使用矩形信號(hào)作為原驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
G3.變形例3
在第2實(shí)施例中，運(yùn)算值ED的值是通過(guò)運(yùn)算電路606 (圖19)來(lái) 設(shè)定的，但也可以取而代之地，與第5實(shí)施例(圖26)和第6實(shí)施例(圖 30)同樣地，省略運(yùn)算電路606，通過(guò)控制總線來(lái)連接運(yùn)算值存儲(chǔ)部602 和CPU220，從而通過(guò)CPU220將運(yùn)算值ED的值設(shè)定成獨(dú)立于運(yùn)算值ST 的值。并且，在第4實(shí)施例中省略了關(guān)于勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590 (圖 23)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖，但在該第4實(shí)施例中也可以通過(guò)采用與第5、 第6實(shí)施例同樣的結(jié)構(gòu)，將運(yùn)算值ED的值設(shè)定成獨(dú)立于運(yùn)算值ST的值。
G4.變形例4
在第1實(shí)施例至第3實(shí)施例中，運(yùn)算電路606 (圖16、圖19、圖21)
通過(guò)從1減去運(yùn)算值ST的值來(lái)求出運(yùn)算值ED的值，但也可以取而代之 地，使用運(yùn)算值ED的值大于運(yùn)算值ST的值且小于等于1.0的其他運(yùn)算 式。例如可以使用如下的(1)式。
ED=ST+0.2 (0《ST《0.8) ... (1)
根據(jù)該(1)式，可以在把勵(lì)磁區(qū)間EP的時(shí)間寬度保持恒定(此時(shí) 為0.2)的同時(shí)，按照運(yùn)算值ST的值移動(dòng)勵(lì)磁區(qū)間EP的時(shí)間位置。因此， 該(1)式也可以用于上述那樣的按照電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行的超前角控制。并且， 在第4實(shí)施例中省略了關(guān)于勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590 (圖23)的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)的說(shuō)明圖，但在該第4實(shí)施例中也可以采用(1)式那樣的其他運(yùn)算式 作為運(yùn)算電路。
G5.變形例5
在上述實(shí)施例中，單相無(wú)刷電機(jī)具有勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590，但 也可以取而代之地，由2相或3相以上的無(wú)刷電機(jī)具有勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生 成部590。這種情況下，如果把在某一個(gè)相中得到的運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)部608、 610 (圖16)的結(jié)果應(yīng)用在其他相的比較部612中，則可以省略其他相的 乘法電路604、 605等。
G6.變形例6
在上述實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)式電機(jī)具有勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590，但也 可以取而代之地，由線性電機(jī)具有勵(lì)磁區(qū)間信號(hào)生成部590。 G7.變形例7
作為上述實(shí)施例的使高電平和低電平相反的電路，也可以構(gòu)成勵(lì)磁 區(qū)間信號(hào)生成部590。 G8.變形例8
本發(fā)明可以適用于各種裝置。例如，本發(fā)明可以適用于風(fēng)扇電機(jī)、 鐘表(指針驅(qū)動(dòng))、滾筒式洗衣機(jī)(單一旋轉(zhuǎn))、滑行車(chē)、振動(dòng)電機(jī)等各 種裝置的電機(jī)。在把本發(fā)明適用于風(fēng)扇電機(jī)時(shí)，上述的各種效果(低功 耗、低振動(dòng)、低噪音、低旋轉(zhuǎn)不均、低發(fā)熱、高壽命)特別顯著。這種 風(fēng)扇電機(jī)例如可以用作數(shù)字顯示裝置、車(chē)載設(shè)備、燃料電池式電腦、燃 料電池式數(shù)碼照相機(jī)、燃料電池式攝像機(jī)、燃料電池式手機(jī)等使用燃料
電池的設(shè)備、以及投影儀等各種裝置的風(fēng)扇電機(jī)。本發(fā)明的電機(jī)還可以 用作各種家電設(shè)備和電子設(shè)備的電機(jī)。例如，在光存儲(chǔ)裝置、磁存儲(chǔ)裝 置、多面反射體驅(qū)動(dòng)裝置等中，可以把本發(fā)明的電機(jī)用作旋轉(zhuǎn)電機(jī)。并 且，本發(fā)明的電機(jī)也可以用作移動(dòng)體和機(jī)器人用的電機(jī)。
圖31是表示采用本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)的投影儀的說(shuō)明圖。該投影儀
1100具有發(fā)出紅、綠、藍(lán)三種顏色光的3個(gè)光源1110R、 1110G、 1110B; 分別調(diào)制這三種顏色光的3個(gè)液晶光閥1140R、 1140G、 1140B;合成所 調(diào)制的三種顏色光的十字分色棱鏡1150;將所合成的三種顏色光投影在 屏幕SC上的投影透鏡系統(tǒng)1160;用于冷卻投影儀內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇1170; 以及控制整個(gè)投影儀1100的控制部1180。作為驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇1170的電 機(jī)，可以采用上述的各種無(wú)刷電機(jī)。
圖32 (A) (C)是表示采用本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)的燃料電池式手 機(jī)的說(shuō)明圖。圖32 (A)表示手機(jī)1200的外觀，圖32 (B)表示內(nèi)部結(jié) 構(gòu)的例子。手機(jī)1200具有控制手機(jī)1200動(dòng)作的MPU1210、風(fēng)扇1220 和燃料電池1230。燃料電池1230向MPU1210和風(fēng)扇1220提供電源。 風(fēng)扇1220用于從手機(jī)1200外部向其內(nèi)部送風(fēng)，以便向燃料電池1230提 供空氣，或者將燃料電池1230生成的水分從手機(jī)1200內(nèi)部排出到外部。 另外，也可以按照?qǐng)D32 (C)所示將風(fēng)扇1220配置在MPU1210上，以 便冷卻MPU1210。作為驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇1220的電機(jī)，可以采用上述的各種無(wú) 刷電機(jī)。
圖33是表示作為采用本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)/發(fā)電機(jī)的移動(dòng)體的一例 的電動(dòng)自行車(chē)(電動(dòng)助力自行車(chē))的說(shuō)明圖。該自行車(chē)1300在前輪上設(shè) 有電機(jī)1310，在車(chē)座下方的框架上設(shè)有控制電路1320和充電電池1330。 電機(jī)1310利用來(lái)自充電電池1330的電力驅(qū)動(dòng)前輪，由此對(duì)行駛進(jìn)行助 力。并且，在制動(dòng)時(shí)，通過(guò)電機(jī)1310再生的電力被充電給充電電池1330。 控制電路1320是控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和再生的電路。作為該電機(jī)1310，可以 采用上述的各種無(wú)刷電機(jī)。
圖34是表示采用本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)的機(jī)器人的一例的說(shuō)明圖。該 機(jī)器人1400具有第1臂1410、第2臂1420以及電機(jī)1430。該電機(jī)1430
在使作為被驅(qū)動(dòng)部件的第2臂1420水平旋轉(zhuǎn)時(shí)使用。作為該電機(jī)1430， 可以采用上述的各種無(wú)刷電機(jī)。 H.其他實(shí)施例
圖35是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b和 電機(jī)主體100的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b具有驅(qū)動(dòng)信號(hào) 生成部240、驅(qū)動(dòng)器電路250、 CPU220以及保護(hù)電路210。驅(qū)動(dòng)信號(hào)生 成部240、驅(qū)動(dòng)器電路250以及CPU220與圖7所示的相同符號(hào)的部件相 同。保護(hù)電路210是用于檢測(cè)使用驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b的電動(dòng)機(jī)的 異常情況而進(jìn)行保護(hù)的電路。作為保護(hù)電路210的例子，有用于保護(hù)電 源系統(tǒng)的電路的過(guò)熱保護(hù)電路、過(guò)電壓保護(hù)電路、過(guò)電流保護(hù)電路等以 及用于保護(hù)控制系統(tǒng)的電路的低電壓動(dòng)作保護(hù)電路等。如上所述，用于 驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的半導(dǎo)體器件可以是圖35所示的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b 那樣包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240、驅(qū)動(dòng)器電路250、 CPU220以及保護(hù)電路 210的結(jié)構(gòu)。但是，也可以省略保護(hù)電路210。
圖36是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200c和 電機(jī)主體100的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200c與圖35所示 的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b的不同之處是，CPU220不包含于驅(qū)動(dòng)控制 半導(dǎo)體器件200c中。如上所述，用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的半導(dǎo)體器件可以是 圖36所示的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200c那樣不包含CPU220的結(jié)構(gòu)。并 且，也可以省略保護(hù)電路210。
圖37是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200d和 電機(jī)主體100的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200d與圖35所示 的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b的不同之處是，驅(qū)動(dòng)器電路250不包含于驅(qū) 動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200d中。如上所述，用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的半導(dǎo)體器件 可以是圖37所示的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200d那樣不包含驅(qū)動(dòng)器電路250 的結(jié)構(gòu)。該情況下，優(yōu)選保護(hù)電路210由低電壓動(dòng)作保護(hù)電路等保護(hù)控 制系統(tǒng)的電路的保護(hù)電路構(gòu)成。但是，也可以省略保護(hù)電路210。
圖38是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200e和 電機(jī)主體100的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200e與圖35所示
的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b的不同之處是，CPU220和驅(qū)動(dòng)器電路250 不包含于驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200e中。如上所述，用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的 半導(dǎo)體器件可以是圖38所示的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200e那樣不包含 CPU220和驅(qū)動(dòng)器電路250的結(jié)構(gòu)。g卩，也可以將驅(qū)動(dòng)器電路250構(gòu)成為 其他IC。該情況下，可以使用通用的驅(qū)動(dòng)器IC來(lái)取代驅(qū)動(dòng)器電路250。 并且，與圖37的情況相同，優(yōu)選保護(hù)電路210由低電壓動(dòng)作保護(hù)電路等 保護(hù)控制系統(tǒng)的電路的保護(hù)電路構(gòu)成。但是，也可以省略保護(hù)電路210。
圖39 (A) (E)是表示其他實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240f的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)與動(dòng)作的說(shuō)明圖。驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240f與圖11所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生 成部240的不同之處是，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240f內(nèi)，在基礎(chǔ)時(shí)鐘生成電 路510 (PLL電路)的前級(jí)設(shè)有自由振蕩電路508。自由振蕩電路508生 成提供給基礎(chǔ)時(shí)鐘生成電路510的基礎(chǔ)時(shí)鐘信號(hào)FCLK?；A(chǔ)時(shí)鐘生成電 路510根據(jù)該基礎(chǔ)時(shí)鐘信號(hào)FCLK，生成時(shí)鐘信號(hào)PCL。自由振蕩電路 508例如可以利用環(huán)形振蕩器等各種振蕩電路實(shí)現(xiàn)。如上所述，可以使用 驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240f (圖39)來(lái)取代驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部240 (圖11)。艮卩， 可以在用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的半導(dǎo)體器件內(nèi)設(shè)置自由振蕩電路508。
圖40是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200g和 電機(jī)主體100g的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200g與圖35所示 的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b的不同之處是，在驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200g 內(nèi)設(shè)有放大電路212。該情況下，在電機(jī)主體100g內(nèi)設(shè)有霍爾元件42。 從霍爾元件42輸出的信號(hào)被驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200g內(nèi)的放大電路212 放大，成為傳感器信號(hào)SSA。如上所述，用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的半導(dǎo)體器 件可以是圖40所示的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200g那樣包含放大電路212 的結(jié)構(gòu)。
圖41是表示其他實(shí)施例的無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b和 電機(jī)主體100g的結(jié)構(gòu)的框圖。在該圖41的結(jié)構(gòu)中，放大電路212設(shè)置 在驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體器件200b的外側(cè)。如上所述，用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的半 導(dǎo)體器件可以是圖41所示那樣不包含放大電路212的結(jié)構(gòu)。
另外，上述各種實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)僅表示一例，作為半
導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)可以采用其他各種結(jié)構(gòu)。
例如，作為半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，可以采用包含圖23所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)
生成部240d、驅(qū)動(dòng)器電路250、 CPU220中的至少一個(gè)的結(jié)構(gòu)。這種情況 下，可以使用數(shù)字輸出的磁傳感器40d作為位置傳感器。
圖42是表示不進(jìn)行PWM控制時(shí)的各種信號(hào)的波形的時(shí)序圖。該圖 42描繪出傳感器信號(hào)SSA、電壓比較器信號(hào)SC、不進(jìn)行PWM控制時(shí)的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2。另外，還描繪出將第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1和 第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2疊加而成的信號(hào)。這種情況下，為了方便起見(jiàn)，把 第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2描繪為負(fù)側(cè)的脈沖。
電壓比較器信號(hào)SC是交替表示第3電壓電平和第4電壓電平的二值 的數(shù)字信號(hào)，與傳感器信號(hào)SSA同步。驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2在第1 期間為第1電壓電平，在第1期間之外的第2期間為不同于第1電壓電 平的第2電壓電平。在此，第1期間相當(dāng)于非勵(lì)磁期間NEP (圖12)， 第2期間相當(dāng)于勵(lì)磁期間EP。第1期間和第2期間是通過(guò)勵(lì)磁區(qū)間信號(hào) 生成部590 (圖16)設(shè)定的。并且，不進(jìn)行PWM控制的情況下，乘法 值Ma (圖11)被設(shè)定為最大值(-分頻值N)。
圖43是表示進(jìn)行PWM控制時(shí)的各種信號(hào)的波形的時(shí)序圖。該圖43 中描繪出傳感器信號(hào)SSA、電壓比較器信號(hào)SC、進(jìn)行PWM控制時(shí)的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2。另外，還描繪出將第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1和第2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2疊加而成的信號(hào)。這種情況下，為了方便起見(jiàn)，把第2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA2描繪為負(fù)側(cè)的脈沖。
進(jìn)行PWM控制時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2在第1期間為第1 電壓電平，在第1期間之外的第2期間交替取第1電壓電平和第2電壓 電平。該P(yáng)WM控制是通過(guò)PWM部530 (圖13)進(jìn)行的。
并且，傳感器信號(hào)SSA相當(dāng)于本發(fā)明的位置信號(hào)，電壓比較器信號(hào) SC相當(dāng)于本發(fā)明的定時(shí)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRVA1、 DRVA2相當(dāng)于本發(fā)明 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述半導(dǎo)體器件具有生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制電路，該電動(dòng)機(jī)具有永久磁鐵和線圈，上述驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)表示第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng)部件的位置的位置信號(hào)，生成上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在第1期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平為第1電壓電平；在第2期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平為不同于上述第1電壓電平的第2電壓電平，在上述第1期間內(nèi)，不向上述電動(dòng)機(jī)的線圈提供電流。
2. —種半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述半導(dǎo)體器件具有生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制電 路，該電動(dòng)機(jī)具有永久磁鐵和線圈，上述驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)表示第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng)部件的位置的 位置信號(hào)，生成上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在第1期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平為第1電壓電平；在第2期間內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平交替取不同于上述第1電 壓電平的第2電壓電平和上述第1電壓電平，在上述第l期間內(nèi)，不向上述電動(dòng)機(jī)的線圈提供電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第2 期間的長(zhǎng)度短于根據(jù)上述位置信號(hào)生成的定時(shí)信號(hào)的信號(hào)電平從第3電 平變化到第4電平再變化到上述第3電平為止的期間的長(zhǎng)度。
4. 一種用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的半導(dǎo)體器件，上述半導(dǎo)體器件具有 生成原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部；勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部，其可按照上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的2兀的勵(lì)磁周期中每個(gè) 長(zhǎng)度為7U的半周期，把應(yīng)該對(duì)上述電動(dòng)機(jī)的線圈進(jìn)行勵(lì)磁的勵(lì)磁區(qū)間任 意設(shè)定為多個(gè)區(qū)間中的任意一個(gè)，該多個(gè)區(qū)間包含以各半周期的中央為 中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間和非對(duì)稱(chēng)區(qū)間中的至少一方；以及 驅(qū)動(dòng)信號(hào)形成電路，其使上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)在上述勵(lì)磁區(qū)間內(nèi)有效， 在上述勵(lì)磁區(qū)間之外的非勵(lì)磁區(qū)間內(nèi)無(wú)效，從而生成用于驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng) 機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件， 上述半導(dǎo)體器件還具有生成時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)生成部， 上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部通過(guò)使用上述時(shí)鐘信號(hào)來(lái)設(shè)定上述勵(lì)磁區(qū)間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體器件，上述半導(dǎo)體器件還具有將上述位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換電路，上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部根據(jù)被轉(zhuǎn)換為上述數(shù)字值的位置信號(hào)，生成 上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件， 上述半導(dǎo)體器件還具有放大上述位置信號(hào)的放大電路， 上述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路把上述放大后的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
8. —種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述驅(qū)動(dòng)控制電路具有 生成原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部；勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部，其可按照上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的2兀的勵(lì)磁周期中每個(gè) 長(zhǎng)度為7U的半周期，把應(yīng)該對(duì)上述電動(dòng)機(jī)的線圈進(jìn)行勵(lì)磁的勵(lì)磁區(qū)間任 意設(shè)定為多個(gè)區(qū)間中的任意一個(gè)，該多個(gè)區(qū)間包含以各半周期的中央為 中心的對(duì)稱(chēng)區(qū)間和非對(duì)稱(chēng)區(qū)間中的至少一方；以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)形成電路，其使上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)在上述勵(lì)磁區(qū)間內(nèi)有效， 在上述勵(lì)磁區(qū)間之外的非勵(lì)磁區(qū)間內(nèi)無(wú)效，從而生成用于驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng) 機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部可把 上述勵(lì)磁區(qū)間任意設(shè)定為多個(gè)區(qū)間中的任意一個(gè)，該多個(gè)區(qū)間包括上述 對(duì)稱(chēng)區(qū)間和上述非對(duì)稱(chēng)區(qū)間中的至少上述非對(duì)稱(chēng)區(qū)間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部根據(jù)表示電動(dòng)機(jī)的第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng) 部件的相對(duì)位置的位置信號(hào)，生成上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部具有期間測(cè)定部，其測(cè)定作為與上述位置信號(hào)同步的周期性定時(shí)信號(hào)表 示第1電平的時(shí)間長(zhǎng)度的第1電平期間；開(kāi)始時(shí)期設(shè)定部，其將上述第1電平期間和作為小于1的正值的第 l運(yùn)算值相乘，得到第l期間；結(jié)束時(shí)期設(shè)定部，其將上述第1電平期間和作為大于上述第1運(yùn)算 值且小于1的值的第2運(yùn)算值相乘，得到第2期間；以及勵(lì)磁區(qū)間控制部，其按照如下方式控制上述勵(lì)磁區(qū)間，比較第1電 平經(jīng)過(guò)期間和上述第1期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間，比 較上述第1電平經(jīng)過(guò)期間和上述第2期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述 非勵(lì)磁區(qū)間，其中，上述第1電平經(jīng)過(guò)期間是上述定時(shí)信號(hào)從第2電平 轉(zhuǎn)移到上述第1電平起經(jīng)過(guò)的期間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間控制部還按照如下方式控制上述勵(lì)磁區(qū)間，比較第2電平經(jīng)過(guò)期間和上述第1期間， 在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間；比較上述第2電平經(jīng)過(guò)期間和上 述第2期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述非勵(lì)磁區(qū)間，其中，上述第2 電平經(jīng)過(guò)期間是上述定時(shí)信號(hào)從上述第1電平轉(zhuǎn)移到上述第2電平起經(jīng) 過(guò)的期間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間控制 部使用根據(jù)進(jìn)行上述比較之前的上述定時(shí)信號(hào)的上述第1電平期間而獲 得的上述第1期間和上述第2期間，進(jìn)行上述比較。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部根據(jù)表示電動(dòng)機(jī)的第1驅(qū)動(dòng)部件和第2驅(qū)動(dòng) 部件的相對(duì)位置的位置信號(hào)，生成上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 上述勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部具有期間測(cè)定部，其測(cè)定第1電平期間和第2電平期間，該第1電平期 間是與上述位置信號(hào)同步的周期性定時(shí)信號(hào)表示第1電平的時(shí)間長(zhǎng)度， 該第2電平期間是上述定時(shí)信號(hào)表示第2電平的時(shí)間長(zhǎng)度；開(kāi)始時(shí)期設(shè)定部，其獲得第1期間和第3期間，該第l期間是將上 述第1電平期間和作為小于1的正值的第1運(yùn)算值相乘而得到的，該第3 期間是將上述第2電平期間和上述第1運(yùn)算值相乘得到的；結(jié)束時(shí)期設(shè)定部，其獲得第2期間和第4期間，該第2期間是將上 述第1電平期間和作為大于上述第1運(yùn)算值且小于1的值的第2運(yùn)算值 相乘而得到的，該第4期間是將上述第2電平期間和上述第2運(yùn)算值相 乘得到的；以及勵(lì)磁區(qū)間控制部，其按照如下方式控制上述勵(lì)磁期間，比較第1電 平經(jīng)過(guò)期間和上述第1期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間，比 較上述第1電平經(jīng)過(guò)期間和上述第2期間，在兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述 非勵(lì)磁區(qū)間，比較第2電平經(jīng)過(guò)期間和上述第3期間，在兩者一致的定 時(shí)開(kāi)始上述勵(lì)磁區(qū)間，比較上述第2電平經(jīng)過(guò)期間和上述第4期間，在 兩者一致的定時(shí)開(kāi)始上述非勵(lì)磁區(qū)間，其中，上述第1電平經(jīng)過(guò)期間是 上述定時(shí)信號(hào)從上述第2電平轉(zhuǎn)移到上述第1電平起經(jīng)過(guò)的期間，上述 第2電平經(jīng)過(guò)期間是上述定時(shí)信號(hào)從上述第1電平轉(zhuǎn)移到上述第2電平 起經(jīng)過(guò)的期間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述勵(lì)磁區(qū)間控制部使 用根據(jù)進(jìn)行上述比較之前的上述定時(shí)信號(hào)的上述第1電平期間或者上述 第2電平期間而獲得的上述第1 第4期間，進(jìn)行上述比較。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10 14中的任意一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述 第1運(yùn)算值與上述第2運(yùn)算值之和是1 。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8 15中的任意一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)控制電路，上述原 驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部包括PWM信號(hào)生成部，該P(yáng)WM信號(hào)生成部根據(jù)上述位 置信號(hào)生成PWM信號(hào)，作為上述原驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
17. —種電動(dòng)機(jī)，上述電動(dòng)機(jī)具有權(quán)利要求8 16中的任意一項(xiàng)所述 的驅(qū)動(dòng)控制電路。
18. —種裝置，上述裝置具有權(quán)利要求17所述的電動(dòng)機(jī)和被上述電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)部件。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，上述裝置是投影儀。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，上述裝置是便攜設(shè)備。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，上述裝置是機(jī)器人。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，上述裝置是移動(dòng)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠通過(guò)數(shù)字電路任意形成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的勵(lì)磁區(qū)間的技術(shù)。本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路具有生成原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的原驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部；勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定部，其可按照原驅(qū)動(dòng)信號(hào)的2π的勵(lì)磁周期中每個(gè)長(zhǎng)度為π的半周期，將應(yīng)該對(duì)電動(dòng)機(jī)的線圈進(jìn)行勵(lì)磁的勵(lì)磁區(qū)間設(shè)定為任意區(qū)間；以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)形成電路，其使原驅(qū)動(dòng)信號(hào)在勵(lì)磁區(qū)間內(nèi)有效，在勵(lì)磁區(qū)間之外的非勵(lì)磁區(qū)間無(wú)效，從而生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
文檔編號(hào)H02K21/00GK101383545SQ200810130659
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者瀬下勇, 竹內(nèi)啟佐敏, 鈴木孝文 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社