專利名稱：電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過調(diào)節(jié)加到定子線圈上的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的直流電動機(jī)。
作為這種先有的電動機(jī)，有特公平5-10039號公報(bào)所述的那樣的電動機(jī)。該公報(bào)所記載的電動機(jī)具有有多個磁極的轉(zhuǎn)子和對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場的多個定子線圈，它是一種是根據(jù)由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動在定子線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的變化而得到與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置對應(yīng)的信號、并根據(jù)該信號切換向定子線圈的通電模式的直流無刷電機(jī)。
在這種先有的電動機(jī)中，根據(jù)感應(yīng)電壓變化的時刻切換向定子線圈的通電定時。
因此，當(dāng)該感應(yīng)電壓的變化時刻發(fā)生誤差時，向定子線圈的通電切換也發(fā)生偏離，從而不能得到最佳的通電定時的切換，有時不能得到電動機(jī)本來的轉(zhuǎn)動力矩及輸出。
特別是當(dāng)利用電阻分壓而獲得感應(yīng)電壓及基準(zhǔn)電壓時，存在由于分壓所使用的電阻的誤差而引起該通電定時的切換微妙地偏離的問題，有時為了使電動機(jī)高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)，即使設(shè)定最佳的通電定時的切換也難以獲得電動機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
針對這些問題，本發(fā)明提供一種能抑制由電阻的誤差引起的通電定時的切換偏離的電動機(jī)。
本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、多個定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；多個定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小的狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間后的時刻輸出上述信號。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、三相定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；三相定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，呈星形連接；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和上述定子線圈的中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從將上述中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間后的時刻輸出上述信號。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、多個定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；多個定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在相對于上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、三相定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；三相定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，呈星形連接；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和上述定子線圈的中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從將上述中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和對上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在相對于上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)，在上述結(jié)構(gòu)中具有將星形連接的三相定子線圈的中性點(diǎn)電壓置換為加到上述定子線圈上的直流電的電壓的1/2的電路。
在如上構(gòu)成的電動機(jī)中，從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，通過由位置檢測器將由感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號置換為在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出的信號，便可抑制電阻分壓所使用的電阻的誤差的影響。
另外，在如上構(gòu)成的電動機(jī)中，從將上述中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和對上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，通過由位置檢測器將由感應(yīng)電壓和中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號置換為在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出的信號，便可抑制電阻分壓所使用的電阻的誤差的影響。
另外，在如上構(gòu)成的電動機(jī)中，通過由位置檢測器將由感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號置換為在相對于由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出的信號，便可抑制電阻分壓所使用的電阻的誤差的影響。
另外，在如上構(gòu)成的電動機(jī)中，通過由位置檢測器將由感應(yīng)電壓和中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號置換為在相對于將中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出的信號，便可抑制電阻分壓所使用的電阻的誤差的影響。
另外，在如上構(gòu)成的電動機(jī)中，在上述結(jié)構(gòu)中具有將星形連接的三相定子線圈的中性點(diǎn)電壓置換為加到上述定子線圈上的直流電的電壓的1/2的電路，可以模擬地生成定子線圈的中性點(diǎn)電壓。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的電動機(jī)的框圖。
圖2是用于向轉(zhuǎn)子提供旋轉(zhuǎn)磁場的具體的電路圖。
圖3是表示供給開關(guān)元件的信號和定子線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的說明圖。
圖4是表示圖2所示的例如端子U的電壓的變化。
圖5是表示向定子線圈進(jìn)行的通電切換動作的流程圖。
圖6是使圖1所示的旋轉(zhuǎn)控制部有效時供給晶體管的ON/OFF信號的波形圖。
圖7是表示導(dǎo)通負(fù)載的變更動作的流程圖，是只示出了調(diào)節(jié)時間Ton的部分的流程圖。
圖8是圖1所示的修正器的動作的流程圖。
圖9是圖2所示的電路CC的具體的電路圖。
圖10是感應(yīng)電壓變化的波形圖，是將感應(yīng)電壓與圖3(c)所示的外加電壓合成后的波形圖。
圖11是用于求時刻TX的流程圖。
圖12是用于求時刻TX的其他實(shí)施例的流程圖。
圖13是表示進(jìn)行斬波處理后的感應(yīng)電壓波形的波形圖。
圖14是表示由于感應(yīng)電壓的斬波引起的比較器的輸出變化位置的偏離的說明圖。
圖15是用于使斬波信號的相位發(fā)生偏離的流程圖。
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電動機(jī)的框圖。圖中，1是電動機(jī)的驅(qū)動部，由具有多個磁極的轉(zhuǎn)子和具有對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場的多個定子線圈的定子構(gòu)成。轉(zhuǎn)子由偶數(shù)磁極在圓周上交替地以相同的極寬配置而成，該磁極數(shù)例如為4極，但是，不限于該極數(shù)。
在定子上，多個定子線圈按U相、V相、W相的順序等間隔地進(jìn)行三相連接。該三相連接，不論是星形連接還是三角形連接，都不限定纏繞定子線圈的槽口的數(shù)量(齒數(shù))，可以使用一般的三相無刷電機(jī)，該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的負(fù)荷也不特別限定風(fēng)扇電機(jī)及壓縮機(jī)等。
2是三相逆變電路，是將6個開關(guān)元件(功率晶體管及EFT等)連接成三相橋路狀而成，各開關(guān)元件根據(jù)ON/OFF(通/斷)信號而進(jìn)行ON/OFF動作，將電源電路3供給的直流電變換為由方波組合而成的三相交流電。通過將由該方波形成的三相交流電供給定子線圈，將電流波形變換為由正弦波構(gòu)成的三相交流波形。
電源電路3是將工業(yè)電源4供給的交流電變換為直流電的電路，主要由倍壓整流電路、平滑電路和噪音濾波器構(gòu)成，從100V的單相交流電得到280V的直流電。從工業(yè)電源4得到280V的交流電時，如果不進(jìn)行倍壓整流而進(jìn)行一般的全波整流同樣可以得到280V的直流電。
5是直流電壓檢測電路，主要由電阻降壓電路和阻抗變換電路構(gòu)成。該直流電壓檢測電路5檢測的模擬電壓供給微機(jī)7的A/D(模/數(shù))變換輸入端子。該模擬電壓在微機(jī)7的內(nèi)部變換為表示直流電壓的數(shù)字值。
6是交流電壓檢測電路，主要由電阻降壓電路和阻抗變換電路構(gòu)成。該交流電壓檢測電路6檢測的模擬電壓供給微機(jī)7的A/D(模/數(shù))變換輸入端子。該模擬電壓在微機(jī)7的內(nèi)部變換為數(shù)字值后，通過運(yùn)算進(jìn)行全波整流和平滑，計(jì)算出交流電的有效值(交流電的電壓)。
微機(jī)7主要由判斷轉(zhuǎn)子已通過指定轉(zhuǎn)動位置并輸出信號的位置檢測器8(圖1中稱為位置檢測的方塊)、根據(jù)從位置檢測器8得到的信號生成切換向定子線圈的通電的定時信號的定時信號生成器9(圖1中稱為換流定時的方塊)、根據(jù)該定時信號生成確定三相逆變電路2的各開關(guān)元件的ON/OFF的ON/OFF信號(驅(qū)動信號)并向三相逆變電路2輸出的通電控制器10(圖1中稱為驅(qū)動信號的方塊)、根據(jù)從位置檢測器8得到的信號的周期或指定時間中的數(shù)值求轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速并輸出表示轉(zhuǎn)速的信號的速度檢測器11(圖1中稱為速度的方塊)、求從該速度檢測器11輸出的速度的信號與從外部供給的速度指定(表示速度的值)之差的差分運(yùn)算器12、根據(jù)該差分運(yùn)算器12的輸出向通電控制器10輸出控制ON負(fù)載的ON/OFF的斬波信號并對從通電控制器10向三相逆變電路2輸出的ON/OFF信號進(jìn)行斬波的斬波信號生成器13(圖1中稱為斬波的方塊)和根據(jù)從直流電壓檢測電路5及交流電壓檢測電路6得到的各個電壓和從速度檢測器11得到的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速修正從定時信號生成器9輸出的定時信號的生成時刻的修正器14(圖1中稱為修正器的方塊)構(gòu)成。
微機(jī)7中的速度檢測器11、差分運(yùn)算器12和斬波信號生成器13構(gòu)成轉(zhuǎn)速控制器，控制ON負(fù)載，從而實(shí)際上控制加到定子線圈上的直流電的電壓，以使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(速度)成為與速度指令對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
圖2是用于利用從電源電路3得到的直流電(DC280V)向轉(zhuǎn)子21供給旋轉(zhuǎn)磁場的具體的電路圖。
構(gòu)成三相逆變電路2的元件，只要是接收微機(jī)7的通電控制器10的ON/OFF信號后能進(jìn)行開關(guān)控制的元件，不論是半導(dǎo)體開關(guān)元件還是EFT或者其他元件都可以，在下面的說明中，以圖所示的那樣連接的6個晶體管Tr1～Tr6即22～27為代表例進(jìn)行說明。
微機(jī)7輸出如圖3(b)所示的那樣按照指定的順序觸發(fā)控制構(gòu)成該三相逆變電路2的晶體管用的信號，具有根據(jù)輸入圖1所示的位置檢測器8的信號確定三相逆變電路2的晶體管Tr1～Tr6的觸發(fā)順序的結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)子21上標(biāo)出的N、S表示在轉(zhuǎn)子21的表面上激勵的磁極。
下面，說明由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的直流電動機(jī)的動作概況。為了使說明簡單，先說明使用位置檢測器8、定時信號生成器9和通電控制器10的動作。即，后說明定時信號的修正和轉(zhuǎn)速控制。
從單相交流電源4經(jīng)電源電路3獲得直流電的三相逆變電路2根據(jù)轉(zhuǎn)子21的轉(zhuǎn)動位置的信號，將例如圖3(b)所示的信號供給三相逆變電路2的晶體管Tr1～Tr6。因此，從三相逆變電路2將圖3(c)所示的電壓加到驅(qū)動器1的定子線圈的端子U、V、W上。
即，在第1模式中將ON/OFF信號輸給各晶體管，使晶體管Tr1、Tr5導(dǎo)通、其他晶體管Tr2～Tr4、Tr6截止時，在定子線圈U、V之間流通圖中箭頭I所示電流，然后，(第2模式)控制各晶體管，當(dāng)使晶體管Tr1、Tr6導(dǎo)通、其他晶體管Tr2～Tr5截止時，在線圈U、W之間流通圖中箭頭II所示的電流，進(jìn)而，在第3模式中控制各晶體管，使晶體管Tr2、Tr6導(dǎo)通、其他晶體管截止時，在定子線圈V、W之間流通圖中箭頭III所示的電流。同樣，從第3模式到第6模式如圖3(b)所示，按順序控制晶體管Tr1～Tr6導(dǎo)通/截止，反復(fù)進(jìn)行第1～第6模式的循環(huán)。
通過從微機(jī)7的通電控制器10輸出這樣的NO/OFF信號，便在定子線圈中按照上述方向流通電流，若模式地表示與各模式的關(guān)系，便可得到圖3(c)所示的時間圖。
在圖中的U、V、W各相中，中心線上側(cè)的導(dǎo)通表示在圖2所示的定子線圈中電流從各相的入口向中性點(diǎn)N流通，同樣，中心線下側(cè)的導(dǎo)通表示電流從中性點(diǎn)N向各相的定子線圈的入口U、V、W流通。
這樣，當(dāng)電流流過定子線圈U、V、W時，由于在定子中形成旋轉(zhuǎn)磁場，所以，例如轉(zhuǎn)子21便進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
一般說來，當(dāng)圖2所示的轉(zhuǎn)子21處于通常的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，由于采用有磁性的轉(zhuǎn)子21，所以，在電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，在各定子線圈U、V、W中感應(yīng)出反電動勢。
特別是在圖2所示的實(shí)施例中，在各觸發(fā)模式(模式1～6)中由于存在不通電的定子線圈，所以，在定子線圈的中性點(diǎn)N與不通電的定子線圈之間直接出現(xiàn)由反電動勢引起的電位。
在圖3(d)中用虛線所示的曲線u、v、w，就是模式地表示這樣在各定子線圈U、V、W與導(dǎo)線10之間感應(yīng)的電壓，其波形與向各定子線圈U、V、W通電的模式的關(guān)系在電動機(jī)為穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時就是圖示的狀態(tài)，在電動機(jī)起動時以及當(dāng)電動機(jī)的負(fù)荷增大時，由于轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)跟不上各定子線圈的導(dǎo)通而落后，所以，如果圖3的橫軸的寬度不變，則所感應(yīng)的電壓的波形將比圖3(d)中的虛線所示的波形落后。
本發(fā)明采用的通電切換方式，將這樣在定子線圈U、V、W中產(chǎn)生的反電動勢作為輸入，檢測轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)位置，根據(jù)與轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的關(guān)系將最佳的觸發(fā)輸出供給三相逆變電路2。
即，就表示電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖3中的U相來看，在第2觸發(fā)模式的結(jié)束點(diǎn)和第4觸發(fā)模式的開始點(diǎn)的中間點(diǎn)，換言之，就是在U相不通電的(第3)觸發(fā)模式的中點(diǎn)E(按圖中的標(biāo)度為150度的位置)反電動勢的電壓的方向反相，或者，同樣在第6觸發(fā)模式的中點(diǎn)F(330度的位置)反電動勢的電壓反相。并且，當(dāng)該E點(diǎn)、F點(diǎn)向轉(zhuǎn)子21加載時，便逐漸地向第2觸發(fā)模式(或者第5模式)移動，在電動機(jī)起動時，E點(diǎn)、F點(diǎn)在第2觸發(fā)模式(或者第5觸發(fā)模式)結(jié)束之前，由于例如按圖中的標(biāo)度在120度或者280度的位置反電動勢的電位的方向改變等而在觸發(fā)模式與轉(zhuǎn)子21的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)之間發(fā)生偏離，所以，由微機(jī)等控制裝置7使三相逆變電路2的觸發(fā)時間與轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)，必要時將最佳模式的信號提供給定子線圈。
反電動勢的電位的方向的變化點(diǎn)(以后，稱為電位方向變化點(diǎn))，除了U相的E點(diǎn)、F點(diǎn)外，在圖3所示的實(shí)施例中，還可以取與U相偏離120度設(shè)置在定子4上的V相的E1點(diǎn)、F1點(diǎn)進(jìn)行檢測，以及在偏離240度設(shè)置的W相中同樣也可以取E2點(diǎn)、F2點(diǎn)進(jìn)行檢測，根據(jù)各相的電位方向變化點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)其結(jié)果控制向各定子線圈的通電時間，換言之，就是控制各模式的切換和向三相逆變電路2的通電時間。
但是，只要沒有太重的負(fù)荷，由于轉(zhuǎn)子有慣性，不必每旋轉(zhuǎn)60度進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置的檢測，所以，在下面的說明中，將裝置簡化、采用以每120度的電位方向變化點(diǎn)為基準(zhǔn)確定向三相逆變電路2輸出觸發(fā)的時間的方式，在實(shí)用上也沒有影響。
加在電動機(jī)上的負(fù)荷更輕時，不論在U相、V相、W相的哪個線圈中可以每360度即轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)1周檢測一次電位方向變化點(diǎn)，并根據(jù)該信號進(jìn)行反相控制，在下面的說明中，說明根據(jù)每轉(zhuǎn)1/3周(每轉(zhuǎn)120度)的旋轉(zhuǎn)位置的檢測信號對構(gòu)成三相逆變電路2的各晶體管Tr1～Tr6進(jìn)行觸發(fā)控制的情況。
在圖2中，CC是根據(jù)各定子線圈U、V、W中產(chǎn)生的反電動勢檢測電壓方向變化點(diǎn)并作為轉(zhuǎn)子21的位置信號輸入微機(jī)7的輸入端子I1的電路，與圖1所示的位置檢測器8的輸入電路相當(dāng)。
28是利用定子線圈U、V、W通電時產(chǎn)生的反電動勢保護(hù)晶體管Tr1～Tr6用的保護(hù)電路，29、30、31是一端與晶體管Tr1、Tr2、Tr3的基極連接、另一端與微機(jī)7的輸出端子01、02、03連接的反相放大器。
32是向晶體管22、23、24供給基極偏置的電源輸入電阻器。33、34是微機(jī)7的輸入端子，分別與直流電壓檢測電路5及交流電壓檢測電路6連接。35、36是微機(jī)7的輸入端子。
圖4是圖2所示的例如端子U的電壓的變化。圖中，I是繼續(xù)維持圖3所示的第1模式與第2模式的期間，在該期間，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)120度。II是維持第3模式的期間，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動60度。III是繼續(xù)維持第4模式與第5模式接續(xù)并維持的期間，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)120度。IV是維持第6模式的期間，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動60度。因此，通過I→II→III→IV變化，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動1周(360度)。在IV之后，再次繼續(xù)進(jìn)行I，以后，便順序反復(fù)進(jìn)行I→II→III→IV→I。
在I期間，維持第1模式和第2模式。因此，在該期間，晶體管Tr1連續(xù)地導(dǎo)通，晶體管Tr4連續(xù)地截止，同時，晶體管Tr5、Tr6中的某一個導(dǎo)通，所以，電動機(jī)驅(qū)動用的直流電壓通過晶體管Tr1加到端子U上。即，在I期間，由于直流電壓加在端子U上，所以，不能檢測反電動勢的變化，端子U的電壓為直流電源的電壓電平。
在II期間，維持第3模式。因此，晶體管Tr1、晶體管Tr4連續(xù)地截止，所以，端子U實(shí)際上處于開放狀態(tài)，定子線圈U處于非導(dǎo)電狀態(tài)。即，圖2所示的電路CC的輸入阻抗非常大，所以，可以使在該定子線圈U中產(chǎn)生的反電動勢的變化與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)一致，從而可在端子U進(jìn)行檢測。
該反電動勢與中性點(diǎn)電壓的交點(diǎn)是該期間的E點(diǎn)。如圖3所示，在該E點(diǎn)，電路CC的輸出即加到位置檢測器8上的電壓發(fā)生反相。
在III期間，維持第4模式和第5模式。因此，在該期間，晶體管Tr1連續(xù)地截止，晶體管Tr4連續(xù)地導(dǎo)通，同時，晶體管Tr2、Tr3中的某一個導(dǎo)通，所以，端子U通過晶體管Tr2或者Tr3與電動機(jī)的驅(qū)動用的直流電壓的負(fù)端連接。即，在III期間，由于直流電壓加到端子U上，所以，不能檢測反電動勢的變化，端子U的電壓為直流電源的負(fù)端電壓。
在IV期間，維持第6模式。因此，晶體管Tr1、晶體管Tr4連續(xù)地截止，所以，端子U實(shí)際上處于開放狀態(tài)，定子線圈U處于非導(dǎo)電狀態(tài)。即，電路CC的輸入阻抗非常大，所以，可以使在該定子線圈U中產(chǎn)生的反電動勢的變化與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)一致，從而可以在端子U進(jìn)行檢測。該反電動勢與中性點(diǎn)電壓的交點(diǎn)是該期間的F點(diǎn)。如圖3所示，在該F點(diǎn)，電路CC的輸出發(fā)生反相。
在II期間和IV期間，磁鐵的極性隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而改變，反電動勢的變化方向發(fā)生正負(fù)反相。
在該圖4中，T1、T2、T3分別稱為反相時間、再激勵時間、待機(jī)時間。由該圖可知，T1＋T3的時間是從II的期間的開始到E點(diǎn)的時間，T2是從E點(diǎn)到II的期間結(jié)束的時間。從該E點(diǎn)(電路CC的輸出發(fā)生反相時)開始經(jīng)過T2時間后，將向定子線圈的通電模式從第3模式改變?yōu)榈?模式。這樣，從電路CC的輸出發(fā)生反相時開始經(jīng)過T2時間后，改變向定子線圈的通電模式。
由圖3(d)可知，使用電路CC時，在各通電模式(第1模式～第6模式)中，反電動勢的輸出發(fā)生變化的時刻各有1次。即，在第1模式中是E2點(diǎn)，在第2模式中是F1點(diǎn)，在第3模式中是E點(diǎn)，在第4模式中是F2點(diǎn)，在第5模式中是E1點(diǎn)，在第6模式中是F點(diǎn)。
因此，在現(xiàn)在正在通電的模式中，從電路CC的輸出發(fā)生反相的時刻起經(jīng)過T2時間后，通過反復(fù)進(jìn)行將通電模式改變?yōu)橄乱粋€通電模式的動作，通電模式連續(xù)地變化，便可使電動機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
T1、T2、T3的時間，在邏輯上(無負(fù)荷時)是(T1＋T3)＝T2。即，由圖3可知，電路CC的輸出發(fā)生反相的時刻是各模式的中間時刻。
但是，實(shí)際上當(dāng)用電動機(jī)驅(qū)動負(fù)荷時，由圖4可知，(T1＋T3)＞T2。即，(T1＋T3)＝kT2。該k值根據(jù)與電動機(jī)連接的負(fù)荷的大小、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動機(jī)結(jié)構(gòu)上的運(yùn)轉(zhuǎn)效率等設(shè)定最佳值。
在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時，根據(jù)實(shí)際的轉(zhuǎn)速對根據(jù)負(fù)荷等的大小求出的值進(jìn)行修正后使用。這樣，便可提高電動機(jī)加速時或減速時的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。k是使T2與T1大致相同并設(shè)定小于T1的范圍的值。該T2的時間是根據(jù)T1＋T3的時間由微機(jī)7運(yùn)算求出的。
因此，只要求出T1＋T3的時間，即求出從現(xiàn)在模式的通電開始時刻到電路CC的輸出發(fā)生變化為止的時間，就可以求出T2的時間。從現(xiàn)在模式的開始時刻到電路CC的輸出發(fā)生變化為止的時間由微機(jī)7的內(nèi)裝定時器進(jìn)行計(jì)時。通電模式的變更是由微機(jī)7改變晶體管的ON/OFF組合而進(jìn)行的，通電模式的開始時刻由該微機(jī)存儲，電路CC的輸出的變化可以根據(jù)微機(jī)7的輸入端子11～12的電壓的變化得知，所以，微機(jī)7可以對上述時間進(jìn)行計(jì)時。
T3是待機(jī)時間，在電動機(jī)起動時使用，在電動機(jī)起動時設(shè)定初始值。電動機(jī)停止時轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生反電動勢。即，電路CC的輸出不發(fā)生變化，不能求出上述時間，所以，是虛擬設(shè)定值。因此，在電動機(jī)起動結(jié)束之后，該T3時間是0。即，在穩(wěn)定狀態(tài)下，T2＝kT1的關(guān)系成立。
下面，說明起動時的動作。電動機(jī)的功率越大，需要的T3時間越長，另外，起動時的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速越高，需要的T3時間越短。即，對每個電動機(jī)必須設(shè)定最佳值。在下面的說明中，假定將待機(jī)時間T3設(shè)定為1秒。
當(dāng)開始通電時，從通電模式的開始到電路CC的輸出發(fā)生變化的時間(T1＋T3)至少確保1秒以上。
另外，當(dāng)不能檢測電路CC的輸出的變化時，如果使用T1的上限值，則成為(T1＋T3)＝1＋α秒，在不能檢測電路CC的輸出的變化時，如前所述，也可通過計(jì)算求出T2時間。這時，T1時間的計(jì)時達(dá)到上限值時例如到達(dá)E點(diǎn)的時刻時，就開始T2時間的計(jì)時。
因此，在T2時間的計(jì)時結(jié)束的同時便可將通電模式改變?yōu)橄乱粋€模式。不能檢測該電路CC的輸出的變化的狀態(tài)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。這樣，電動機(jī)起動時即使轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)也可以改變通電模式。
該狀態(tài)持續(xù)到轉(zhuǎn)子的停止旋轉(zhuǎn)位置與通電模式一致時為止(最大在6個通電模式以內(nèi))。通常，在直流電動機(jī)中，對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度(永久磁鐵的磁場分布)，當(dāng)未與適當(dāng)?shù)耐娔Ｊ綄?yīng)時，轉(zhuǎn)子便不旋轉(zhuǎn)。
換言之，在電動機(jī)起動時，如果轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置與通電模式不一致，則轉(zhuǎn)子便不旋轉(zhuǎn)。強(qiáng)制地改變通電模式，直至轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置與通電模式一致為止，改變該通電模式所需要的時間根據(jù)T3設(shè)定。
下面，說明轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置與通電模式一致、從轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)后到變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)(起動結(jié)束)。從該模式的通電開始，首先開始進(jìn)行T3時間的計(jì)時，計(jì)數(shù)從T3時間的定時結(jié)束時刻到E點(diǎn)(電路CC的輸出發(fā)生變化)為止的時間T1。在E點(diǎn)的時刻開始進(jìn)行T2的計(jì)時，在T2時間的定時結(jié)束之后，將通電模式向下一個模式改變。以后，不斷減少T3的值反復(fù)進(jìn)行該動作。
圖5是在實(shí)際的電動機(jī)中采用以上動作時的動作流程圖。在圖5左側(cè)的流程圖中，首先進(jìn)行初始設(shè)定(微處理器的初始設(shè)定)，然后，在模式1(第1通電模式)進(jìn)行晶體管的通電。
接著，進(jìn)行后面所述的定時處理，此后，在模式2(第2通電模式)進(jìn)行晶體管的通電。然后，進(jìn)行后面所述的定時處理，……在模式6(第6通電模式)進(jìn)行晶體管的通電?！＿@樣，在進(jìn)行定時處理之后，以后便反復(fù)進(jìn)行改變通電模式的動作。
在圖5右側(cè)所示的定時處理的流程圖中，首先開始進(jìn)行定時器T3的計(jì)時，確保T3時間，然后，當(dāng)經(jīng)過T3時間、結(jié)束定時器T3的計(jì)時時，接著便開始進(jìn)行定時器T1的計(jì)時，從而計(jì)數(shù)電路CC的輸入(到電路CC的輸出發(fā)生變化時為止)的時間T1。
這時，進(jìn)行T3＝(T3－1)的賦值處理，使T3的值減少。(設(shè)T3＝1秒＝1000毫秒。另外，減少量不限于1，也可以取為20～50位。)另外，對定時器T1的計(jì)時時間設(shè)定上限值(大約為T3時間的3倍的值)，在沒有電路CC的輸入時，在該上限值時結(jié)束定時器T1的計(jì)時進(jìn)入下一個步驟。
因此，根據(jù)電路CC的輸入或者定時器T1的計(jì)時結(jié)束而開始進(jìn)行定時器T2的計(jì)時。
該定時器T2的計(jì)時時間由微處理器計(jì)算將定時器T1計(jì)時的時間(或者定時T1的上限時間)乘以k倍的時間而求出并設(shè)定定時器T2。
在起動時，最好使T2時間比穩(wěn)定時短，從而使旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的位相超前。因此，通過使T2時間成為kT1(不是k(T1＋T3))，不改變k值便可在起動時和穩(wěn)定時改變位相的超前量。即，不加T3時間，使T2時間縮短，便可使旋轉(zhuǎn)磁場的位相超前。當(dāng)定時器T2的計(jì)時結(jié)束時，定時處理結(jié)束，將向晶體管的通電模式改變?yōu)橄乱粋€通電模式。
另外，在圖5所示的流程圖中，在轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)之前，也進(jìn)行T3時間的減法運(yùn)算，但是，對于T3的值，其減少量小，并且，該減法運(yùn)算最多進(jìn)行6次，在各通電模式中，指定的通電時間總是能夠確保，所以，在實(shí)際起動時沒有問題，可望使流程簡化。
由于這樣進(jìn)行通電模式的切換，所以，待機(jī)時間T3與起動一起逐漸地縮短，當(dāng)轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的速度時，待機(jī)時間T3就成為0。另外，在電動機(jī)起動之后到變?yōu)榉€(wěn)定的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子21的速度逐漸增大，所以，到達(dá)定子線圈中產(chǎn)生的反電動勢的方向發(fā)生變化的電位方向變化點(diǎn)E的時間T1、從而再激勵時間T2也逐漸縮短，結(jié)果，各模式中向線圈的通電時間(T1＋T2＋T3)便具有給出加在轉(zhuǎn)子上的負(fù)荷的大小與使線圈中流動的電流平衡的轉(zhuǎn)速的時間，反復(fù)進(jìn)行各相120度旋轉(zhuǎn)正向通電、60度旋轉(zhuǎn)停止通電、120度旋轉(zhuǎn)反方向通電和60度旋轉(zhuǎn)停止通電這樣的循環(huán)。
圖6是使圖1所示的旋轉(zhuǎn)控制部(速度檢測器11、差分運(yùn)算器12、斬波信號生成器13)有效時供給晶體管Tr1～Tr6的ON/OFF信號的波形。該圖與圖3(b)中的模式及晶體管對應(yīng)。
圖中，稱為ON的范圍是晶體管總是導(dǎo)通的范圍，稱為PWM的范圍是晶體管周期地導(dǎo)通/截止的范圍，其導(dǎo)通/截止的狀態(tài)如圖6的下方所示，按指定周期Tt反復(fù)導(dǎo)通/截止，導(dǎo)通時間Ton由速度檢測器11、差分運(yùn)算器12和斬波信號生成器13進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)延長時間Ton時，便增加向定子線圈通電的直流電，從而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增加；當(dāng)縮短時間Ton時，便減少向定子線圈通電的直流電，從而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速減少。因此，通過調(diào)節(jié)該時間Ton，便可控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
差分運(yùn)算器12根據(jù)從速度檢測器11輸出的表示轉(zhuǎn)速的信號與從外部供給的速度指令之差，向通電控制器10供給由斬波信號生成器13對時間Ton進(jìn)行過調(diào)節(jié)后的開關(guān)信號(在0～100％的范圍內(nèi)改變導(dǎo)通負(fù)載的例如5KHz的開關(guān)信號)。該通電控制器10如圖6所示，利用該開關(guān)信號在使晶體管處于導(dǎo)通期間(120度)內(nèi)的后半個60度期間的ON信號成為斷續(xù)狀態(tài)。
圖7是導(dǎo)通負(fù)載的變更動作的流程圖，是包括在微機(jī)7的整個動作內(nèi)的一部分動作，圖中只示出了調(diào)節(jié)時間Ton的部分。圖中，在步S1首先判斷有無速度指令的變更，當(dāng)有速度指令的變更時，就進(jìn)入步S2，重新設(shè)定速度設(shè)定值Ns。另外，假定Ns在開始時已設(shè)定初始值。
然后，進(jìn)入步S3，輸入速度檢測器11的轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速Nt，在步S4比較速度設(shè)定值Ns和實(shí)際轉(zhuǎn)速Nt的大小，當(dāng)Nt＞Ns時，在步S5判斷Nt－Ns＞10的條件，執(zhí)行步S6或者步S7的處理。在步S6將時間Ton的值減1，進(jìn)行Ton＝Ton－1的賦值處理，在步S7將時間Ton的值減10，進(jìn)行Ton＝Ton－10的賦值處理。
因此，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速Nt遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于速度設(shè)定值Ns時，就大大地減少時間Ton，從而減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。另外，時間Ton的修正所用的單位「1」，作為本發(fā)明的一個實(shí)施例設(shè)定為2微秒，但是，并不限于此。
然后，在步S8比較速度設(shè)定值Ns和實(shí)際轉(zhuǎn)速Nt的大小，當(dāng)Nt＜Ns時，進(jìn)而在步S9判斷Nt－Ns＜10的條件，執(zhí)行步S10或者步S11的處理。在步S10將時間Ton的值加1，進(jìn)行Ton＝Ton＋1的賦值處理，在步S11將時間Ton的值加10，進(jìn)行Ton＝Ton＋10的賦值處理。
因此，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速Nt遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于速度設(shè)定值Ns時，就大大地減少時間Ton，從而減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。另外，時間Ton的修正所用的單位「1」，和Nt＞Ns時一樣，設(shè)定為2微秒。
通過步S4～步S11的動作進(jìn)行的時間Ton的修正與差分運(yùn)算器12相當(dāng)。
因此，當(dāng)Nt＞Ns、Nt＜Ns時，在各步驟修正時間Ton，當(dāng)Nt＝Ns時，不改變時間Ton，然后，進(jìn)入步S12，由斬波信號生成器13生成具有時間Ton的導(dǎo)通負(fù)載的開關(guān)信號。該開關(guān)信號供給通電控制器10，將轉(zhuǎn)子21的轉(zhuǎn)速控制為與速度指令對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
圖8是圖1所示的修正器14的動作的流程圖，是包括在微機(jī)7的整個動作內(nèi)的一部分動作，圖中只示出了調(diào)節(jié)定時信號生成器9(圖1中稱為輪流定時的方塊)的k值的部分。該k值得到定時信號時的上述說明中，是使用令(T1＋T3)＝kT2的值，根據(jù)與電動機(jī)連接的負(fù)荷的大小、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動機(jī)結(jié)構(gòu)上的運(yùn)轉(zhuǎn)效率等設(shè)定最佳值。
圖中，在S20從速度檢測器11輸入實(shí)際轉(zhuǎn)速Nt，與前次輸入的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，求轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的降低速度。轉(zhuǎn)速的降低速度(向負(fù)方向的變化速度)，可以使用每一指定時間的轉(zhuǎn)速的降低速度，或者使用每次輸入圖8所示的流程圖的執(zhí)行循環(huán)時間固定時的實(shí)際轉(zhuǎn)速Nt時的轉(zhuǎn)速值。例如，示出一個實(shí)施例，判斷對于每隔指定周期輸入20次轉(zhuǎn)速Nt而得到的該期間轉(zhuǎn)速Nt的一次近似式的梯度是否大于指定值。
另外，該指定值根據(jù)改變圖7所示的時間Ton的流程圖中的1個循環(huán)的執(zhí)行時間來決定，設(shè)定為比轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速控制的循環(huán)短的期間的轉(zhuǎn)子的速度。
在步S22輸入從直流電壓檢測電路5得到的直流電壓，在步S23和步S21一樣判斷直流電壓的降低速度是否大于指定值。
同樣，在步S24輸入從交流電壓檢測電路6得到的交流電壓，在步S24和步S21一樣判斷交流電壓的降低速度是否大于指定值。
然后，當(dāng)滿足步S21、步S23、步S25的條件時，就進(jìn)入步S26、步S27，首先將現(xiàn)在的k值存儲到存儲器KM內(nèi)后，將k值改變?yōu)閗＝k×0.9，使定時信號生成器11的定時信號的生成時刻提前10％。
當(dāng)不滿足步S21、步S23、步S25的條件時，就進(jìn)入步S28，令k值為k＝KM，恢復(fù)為存儲在存儲器KM內(nèi)的值。另外，由于KM是開始時設(shè)定KM＝k的值，所以，在不滿足步S21、步S23、步S25的期間內(nèi)，k值不改變，只在滿足步S21、步S23、步S25的條件期間才將k值改變?yōu)閗＝k×0.9。
因此，當(dāng)滿足步S21、步S23、步S25時，定時信號的生成時刻便提前，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速向加快的方向修正，然后，當(dāng)由轉(zhuǎn)速控制器控制開關(guān)信號的時間Ton延長，向使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增加的方向控制時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的降低速度便減小，所以，k的值恢復(fù)為原來的值。
即，通過修正該k值，可以提高轉(zhuǎn)速控制的初始應(yīng)答特性，從而可以抑制成為起伏噪音根源的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化。
圖9是圖2所示的電路CC的具體的電路圖。圖中，41～43是電阻值相同的電阻，它們的一端分別與向定子線圈供電的端子U、V、W連接，另一端通過電阻44與地電平連接。因此，加到各定子線圈U、V、W上的電壓便由這些電阻41～44按指定的比例進(jìn)行分壓，并設(shè)定在非通電的定子線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓以D C2.5V為界正負(fù)變化。
45、46是生成基準(zhǔn)電壓的分壓電阻，其分壓比和電阻44與電阻41的分壓比相同。例如，電阻45的電阻值和電阻44相同，電阻46的電阻值和電阻41相同，由于從電源電路3供給的直流280V加在該電阻45、46的分壓電路上，所以，生成的基準(zhǔn)電壓為DC2.5V。
47是比較器，由電阻41～44進(jìn)行分壓的感應(yīng)電壓和由電阻45、46生成的基準(zhǔn)電壓加到該比較器47上。該比較器47比較這些電壓的大小，并向微機(jī)7輸出高電平(DC5V)或者低電平(0V)信號。另外，48是比較器的輸出電阻，與DC5V的直流電源連接。利用電阻進(jìn)行分壓的感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓分別輸給微機(jī)7。
圖10是表示感應(yīng)電壓的變化的波形圖，是將感應(yīng)電壓與圖3所示的外加電壓合成后的波形圖。即，是定子線圈所連接的端子U、V、W的端電壓的波形，各個U、V、W所示的實(shí)線是以DC140V為中心正負(fù)變化的外加電壓的波形，虛線所示的波形是感應(yīng)電壓的波形，當(dāng)電壓未加到定子線圈上時，不會被外加電壓埋沒。
VV是加到比較器47上的非反相輸入端子上的電壓的波形。由于正140V的外加電壓和負(fù)140V的外加電壓相互抵消，所以，只有感應(yīng)電壓部分可連續(xù)地得到。
設(shè)加到比較器47的非反相輸入端子上的感應(yīng)電壓的波形為符號50、加到比較器47的反相輸入端子上的基準(zhǔn)電壓為符號52、不考慮電阻41～56的誤差的理論上的基準(zhǔn)電壓為符號51，則供給定時信號生成器9的正確的信號就是根據(jù)對感應(yīng)電壓的波形50和基準(zhǔn)電壓51的大小進(jìn)行比較的結(jié)果而得到的信號。即，它是在用TX表示的時刻輸出的信號。
但是，由于實(shí)際的基準(zhǔn)電壓是考慮了電阻的誤差后的基準(zhǔn)電壓52，信號在T2的時刻輸出，所以，將進(jìn)行以下修正后得到的正確的信號的時刻供給定時信號生成器9。即，實(shí)際上將表示信號的時刻的信號供給定時信號生成器9。定時信號生成器9是與該時刻對應(yīng)地如上述那樣生成切換向定子線圈的通電的定時時鐘。
在圖10中，TS、T0、T2是從比較器47輸出的信號的大小發(fā)生變化的時刻。因此，該感應(yīng)電壓的波形的1周期的時間是t0＋t1。另外，時刻T1是時刻T0和T2的中間的時刻，只要前后通電模式的維持時間不發(fā)生太大的變化，就與感應(yīng)電壓的最大振幅時刻一致，所以，TX是從T1時刻經(jīng)過感應(yīng)電壓的1/4周期的時間后的時刻。
因此，只要根據(jù)時刻TS和時刻T2求出感應(yīng)電壓的1周期的時間，并根據(jù)時刻T0和時刻T2求出時刻T1，就可以利用TX＝(T2－(1/2)×(T2－T0))＋(1/4)×(T2－TS)求時刻TX，另外，利用TX＝(T0＋(1/2)×(T2－T0))＋(1/4)×(T2－TS)求TX，實(shí)際上也是相同的。進(jìn)而，如果求出感應(yīng)電壓的最大振幅對應(yīng)的時刻T1和感應(yīng)電壓的1周期的時間(t0＋t1)，也可以利用TX＝T1＋(1/4)×(t0＋t1)求時刻TX。
圖11是用于求時刻TX的流程圖，是包括在微機(jī)7的整個動作內(nèi)的一部分動作，但是，只示出了求時刻TX的部分。
首先，在S30判斷比較器47的輸出是否發(fā)生大小變化。即，判斷根據(jù)加到比較器47的非反相輸入端子及反相輸入端子上的電壓的大小比較結(jié)果而得到的輸出(高電平電壓、低電平電壓)是否發(fā)生高電平電壓→低電平電壓或者低電平電壓→高電平電壓的變化。
當(dāng)滿足步S30的判斷時，就進(jìn)入步S31，順序傳送時刻TS、T0、T2。即，對于T0→TS，將T0時刻存儲到TS，然后，對于T2→T0，將T2時刻存儲到T0。，另外，消去先前存儲的時刻TS。接著，將現(xiàn)在時刻(步S30判斷的時刻)存儲到時刻T2。
然后，在步S32利用時刻TS、T0、T2進(jìn)行由(TX＝(T2－(1/2)×(T2－T0)＋(1/4)×(T2－TS))所示的運(yùn)算，求時刻TX。接著，在步S33將該時刻TX向定時信號生成器9輸出。定時信號生成器9根據(jù)該時刻TX，如上述那樣求向定子線圈的通電切換時刻。
圖12是用于求時刻TX的其他實(shí)施例的流程圖，和圖11所示的流程圖一樣，是包括在微機(jī)7的整個動作內(nèi)的一部分動作，但是，只示出了求時刻TX的部分。
首先，在步S40判斷是否檢測到了感應(yīng)電壓的最大振幅值。根據(jù)由圖9所示的電阻分壓時感應(yīng)電壓的變化求感應(yīng)電壓的變化。加到微機(jī)7上的感應(yīng)電壓的變化每隔指定周期(約100微秒)進(jìn)行A/D變換，記錄感應(yīng)電壓的變化，求感應(yīng)電壓的最大值和最小值。
當(dāng)斷定為最大振幅(最大值或最小值)時，就進(jìn)入步S41，順序傳送時刻TM、T1。即，對于T1→TM，將T1時刻存儲到TM，并消去先前存儲的時刻TM。然后，將現(xiàn)在時刻(步S40判斷的時刻)存儲到時刻T1。
接著，在步S42利用時刻TM、T1進(jìn)行由(TX＝T1＋(1/4)×(t0＋t1))所示的運(yùn)算，求時刻TX。
然后，在步S43將該時刻TX向定時信號生成器9輸出。定時信號生成器9根據(jù)該時刻TX如上述那樣求向定子線圈的通電切換時刻。
這樣，在位置檢測器中，便可消除位置檢測電路使用的分壓電阻的電阻誤差，使位置檢測的判斷更正確，從而可以抑制由于向定子線圈的通電切換的偏離所引起的振動及噪音。
另外，在本實(shí)施例中，如圖6所示，由于在120度的通電期間后半個60度的期間進(jìn)行斬波，所以，當(dāng)該斬波與圖10的感應(yīng)電壓的波形一致時，例如，在模式2中，由于只有U相進(jìn)行斬波，所以，U相和W相的外加電壓不會相互抵消，感應(yīng)電壓被上述斬波波形所斬波。
圖13是表示進(jìn)行該斬波后的感應(yīng)電壓波形的波形圖。如該圖所示，由于感應(yīng)電壓斷續(xù)地出現(xiàn)，所以，當(dāng)不出現(xiàn)感應(yīng)電壓時，就檢測不到感應(yīng)電壓。因此，由于比較器47的輸出的變化只在出現(xiàn)感應(yīng)電壓時才發(fā)生變化，所以，當(dāng)不出現(xiàn)感應(yīng)電壓時，即使比較器47的輸出本來發(fā)生變化，但在出現(xiàn)感應(yīng)電壓之前的期間比較器47的輸出變化滯后。
感應(yīng)電壓的斬波周期如上所述與斬波信號同步，所以，比較器47的輸出變化的滯后時間最大也只不過短到約為200微秒(設(shè)斬波信號的頻率為5KHz)，例如，由于并不是比較器47的所有輸出都發(fā)生延遲，所以，對通常的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來說沒有問題。
圖14是表示由于感應(yīng)電壓的斬波引起的比較器47的輸出變化位置的偏離的說明圖。在該圖中，YS1是周期為(時刻TS2-時刻TS0)時間的斬波信號，從時刻TS0到時刻TS1為高電平電壓，從時刻TS1到時刻TS2為低電平電壓，以后，高電平電壓和低電平電壓按此周期交替地反復(fù)變化。
Y1是感應(yīng)電壓的波形，是斬波信號YS1時的波形，在斬波信號YS1為高電平電壓時出現(xiàn)感應(yīng)電壓。另外，使用反相電路等使斬波信號反相時，高電平電壓和低電平電壓發(fā)生對應(yīng)的反相。
對于基準(zhǔn)電壓，比較器47的輸出發(fā)生反相的正確的檢測位置與時刻S0對應(yīng)，相反，實(shí)際上比較器47的輸出發(fā)生變化的時刻是在時刻S1，對于正確的時刻S0，滯后了(時刻S1-時刻S0)的一段時間。
這樣，比較器47的檢測信號延遲，便使斬波信號YS1和轉(zhuǎn)子的周期(感應(yīng)電壓的周期)一致，并且，在不出現(xiàn)感應(yīng)電壓的期間就是正確的檢測位置S0輸入的時候。
YS2是使位相相對于斬波信號YS1偏離180度(斬波信號的高電平電壓期間和低電平電壓期間各占50％的導(dǎo)通負(fù)載時)的斬波信號，除了位相發(fā)生偏離外，和斬波信號YS1相同，用Y2表示與該斬波信號YS2對應(yīng)的感應(yīng)電壓的波形。利用感應(yīng)電壓Y2的波形，在正確的時刻S0比較器47可以改變其輸出。
因此，在不出現(xiàn)感應(yīng)電壓的期間，如果使斬波信號的位相發(fā)生偏離，就會出現(xiàn)感應(yīng)電壓，所以，可以進(jìn)行正確的位置檢測。
圖15是用于使斬波信號的相位發(fā)生偏離的流程圖，與轉(zhuǎn)子的電角(向定子線圈的通電模式的切換定時時刻)一致后使斬波信號的相位發(fā)生偏離。這樣，通過轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動1周或數(shù)周使相位發(fā)生偏離，可使比較器47正確地使輸出發(fā)生變化的時刻(或者比較器47的輸出變化延遲的時刻)平均地分散，便可抑制由于在長周期內(nèi)的輸出延遲的偏離所引起的控制電路的寄生振蕩以及轉(zhuǎn)子的異常振動等。
該流程圖是在圖5所示的流程圖的“模式4”的步驟和“定時處理”的步驟之間增加了步驟S50而成的。在該步S50中向斬波信號生成器13輸出信號，強(qiáng)制地使斬波信號的相位成為“0”。因此，從“模式4”(電角偏離180度的位置)開始，斬波信號的相位以電角偏離180度。
另外，使相位發(fā)生偏離的位置不限于180度的位置，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，其效果不變。
本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、多個定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；多個定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小的狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號，所以，可以抑制由于電阻分壓所用的電阻的誤差引起的信號的生成時刻的偏離。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、三相定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；三相定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，呈星形連接；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和上述定子線圈的中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從將上述中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號，所以，可以抑制由于電阻分壓所用的電阻的誤差引起的信號的生成時刻的偏離。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、多個定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；多個定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在相對于上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號，所以，可以抑制由于電阻分壓所用的電阻的誤差引起的信號的生成時刻的偏離。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、三相定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；三相定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，呈星形連接；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和上述定子線圈的中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電。在該電動機(jī)中，具有位置檢測器，該位置檢測器從將上述中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和對上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在相對于上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號，所以，可以抑制由于電阻分壓所用的電阻的誤差引起的信號的生成時刻的偏離。
另外，本發(fā)明的電動機(jī)，在上述結(jié)構(gòu)中具有將星形連接的三相定子線圈的中性點(diǎn)電壓置換為加到上述定子線圈上的直流電的電壓的1/2的電路，所以，不必從定子線圈直接引出中性點(diǎn)電壓便可很容易地生成基準(zhǔn)電壓。
權(quán)利要求
1.電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、多個定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；多個定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電，該電動機(jī)的特征在于具有位置檢測器，該位置檢測器從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小的狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號。
2.電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、三相定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；三相定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，呈星形連接；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和上述定子線圈的中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電，該電動機(jī)的特征在于具有位置檢測器，該位置檢測器從將上述中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號。
3.電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、多個定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；多個定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和基準(zhǔn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電，該電動機(jī)的特征在于具有位置檢測器，該位置檢測器從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在相對于上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號。
4.電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、三相定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；三相定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，呈星形連接；通電控制器根據(jù)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在上述定子線圈中周期性地產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和上述定子線圈的中性點(diǎn)電壓的大小變化而生成的信號，按照預(yù)先確定的模式順序切換向上述定子線圈進(jìn)行的直流電的通電，該電動機(jī)的特征在于具有位置檢測器，該位置檢測器從將上述中性點(diǎn)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和對上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在相對于上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小狀態(tài)期間的上述基準(zhǔn)電壓的上述修正電壓最大振幅時的時刻加上上述修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號。
5.按權(quán)利要求2或4所述的電動機(jī)，其特征在于具有將星形連接的三相定子線圈的中性點(diǎn)電壓置換為加到上述定子線圈上的直流電的電壓的1/2的電路。
全文摘要
電動機(jī)具有轉(zhuǎn)子、多個定子線圈和通電控制器，轉(zhuǎn)子具有多個磁極；多個定子線圈對該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場；該電動機(jī)具有位置檢測器，該位置檢測器從由電阻分壓而得到的基準(zhǔn)電壓和將上述感應(yīng)電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的修正電壓的大小發(fā)生變化的時刻開始，在上述修正電壓大小變化之前保持的某個大小的狀態(tài)的時間的1/2前的時刻加上修正電壓的1/4周期的時間的時刻輸出上述信號，所以，可以抑制分壓電阻的電阻誤差引起的信號的偏離。
文檔編號H02P6/16GK1134623SQ9512113
公開日1996年10月30日 申請日期1995年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月26日
發(fā)明者部知典, 石原學(xué) 申請人:三洋電機(jī)株式會社