無刷直流電動機的驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用干電池等直流電源的無刷直流電動機的驅動電路及無刷直流電動機，并涉及一種利用隨著帶永久磁鐵轉子的轉動產生的檢測線圈的感應電動勢，對驅動線圈進行通電控制的驅動電路。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有技術中，存在如下的無刷直流電動機，其使用霍爾元件磁傳感器進行轉子的磁鐵位置的檢測，并用電子電路對線圈進行通電控制，由此避免電刷的物理接觸。關于這種無刷直流電動機，在非專利文獻I的91頁記載有如圖15中的(a)所示的驅動電路的電路圖。這種兩相雙向通電驅動的無刷直流電動機的電路，在兩相用的兩個推挽電路的兩輸入部具備錯開相位位置而配設的兩個霍爾元件202，通過基于各個霍爾元件202的轉子的位置檢測，據(jù)此，對錯開相位而配設的各個驅動線圈201進行通電控制。
[0003]另外，在專利文獻I中，如圖15中的(b)所示，關于電路有如下記載:具備帶N磁極和S磁極被磁化的永久磁鐵的轉子1、檢測線圈3、驅動線圈2、及控制驅動電流的晶體管5，并根據(jù)檢測線圈3的電動勢，控制驅動線圈2的驅動電流。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]非專利文獻1:萩野弘司著《無刷直流電動機的使用方法》Ohmsha出版社，2003年7月
[0006]專利文獻1:特公昭39 — 20410號公報

【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明所要解決的問題
[0008]在非專利文獻I中記載的驅動電路(圖15中的(a))中，為了使霍爾元件202工作，需要圖中I h所示的電流(為了得到約I OOmV的霍爾元件輸出電壓，輸入電流為5mA至I OmA。因為是兩相，所以輸入電流變成2倍，為10-20mA)。該消耗電流，例如，由于遠遠超出作為室內用太陽能電池的實用發(fā)電電流的0.l-2mA，是不能用于使用這樣小的太陽能電池使無刷直流電動機驅動的課題的。
[0009]在專利文獻I所示的電路中，在其電源開啟時，通過連接于晶體管5的基極的啟動用電容器6使晶體管5啟動(參照圖15中的(b))。但是，如果啟動用電容器6的電容過大，持續(xù)所需以上的程度而使晶體管5開啟時，電流持續(xù)流過驅動線圈2，有可能阻礙轉子I的轉動(啟動失敗)。另外，相反地，如果啟動用電容器6的電容(或者充電量)小，轉子I的摩擦負荷或慣性負荷大，則有可能無法得到充分的轉動(啟動失敗)。
[0010]如果負荷的慣性力矩是固定的，則摩擦負荷也是固定的，使得電動機啟動時的加速度固定，則可以通過適當?shù)卦O置電容器電容來消除這些問題。但是，按照負荷一一改變電容器的電容，改變啟動時的驅動線圈通電時間的做法，作為常用電動機來說是不合適的，所以尋求一種能與負荷的輕重或慣性力矩的大小無關地普遍使用的啟動電路。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種在不使用霍爾元件等的情況下利用小功率也能工作的無刷直流電動機的驅動電路，并提供一種無論負荷輕重等均可普遍啟動的無刷直流電動機的驅動電路。
[0012]解決問題的手段
[0013](結構I)
[0014]—種無刷直流電動機驅動電路，其特征在于，所述無刷直流電動機驅動電路具備:驅動線圈，其配置于設置在轉子的永久磁鐵的磁場內；直流電源，其向所述驅動線圈供應驅動功率;第一晶體管，其發(fā)射極接地且集電極連接于所述驅動線圈；第二晶體管，其發(fā)射極接地且集電極連接于所述第一晶體管的基極;基極電流限制用電阻，其用于調節(jié)所述第二晶體管的基極電流;檢測線圈，其配置于所述永久磁鐵的磁場內，且設置于所述第二晶體管的基極與發(fā)射極之間；以及二極管，其在所述第二晶體管的基極與發(fā)射極間與所述檢測線圈串聯(lián)，且與所述第二晶體管的基極與發(fā)射極間的電流平行順向設置，并以如下方式控制調節(jié)所述第二晶體管的基極電流:通過產生于所述檢測線圈的感應電動勢施加反向電壓時，所述第二晶體管開啟，并且，通過所述檢測線圈的感應電動勢施加正向電壓時，所述第一■晶體管關閉。
[0015](結構2)
[0016]結構I所述的無刷直流電動機驅動電路，其特征在于，所述第一晶體管選擇PNP型，所述第二晶體管選擇NPN型，所述二極管的陽極連接于所述第二晶體管的基極，且所述二極管的陰極與所述檢測線圈的一端連接，該檢測線圈的另一端連接于所述第二晶體管的發(fā)射極。
[0017](結構3)
[0018]結構I所述的無刷直流電動機驅動電路，其特征在于，所述第一晶體管選擇NPN型，所述第二晶體管選擇PNP型，所述二極管的陰極連接于所述第二晶體管的基極，且所述二極管的陽極與所述檢測線圈的一端連接，該檢測線圈的另一端連接于所述第二晶體管的發(fā)射極。
[0019](結構4)
[0020]—種無刷直流電動機驅動電路，其特征在于，所述無刷直流電動機驅動電路具備:串聯(lián)的第一直流電源及第二直流電源；驅動線圈，其配置于設置在轉子的永久磁鐵的磁場內，且其一端連接于所述第一直流電源和第二直流電源之間；第一晶體管，其為PNP型晶體管，且發(fā)射極連接于所述第一直流電源的正極側，集電極連接于所述驅動線圈的另一端;第二晶體管，其為NPN型晶體管，且發(fā)射極連接于所述第一直流電源和第二直流電源之間，集電極連接于所述第一晶體管的基極;第一基極電流限制用電阻，其用于調節(jié)所述第二晶體管的基極電流;檢測線圈，其配置于所述永久磁鐵的磁場內且設置于所述第二晶體管的基極與發(fā)射極之間；第一二極管，其陽極連接于所述第二晶體管的基極，且陰極連接于所述檢測線圈，并以如下方式控制調節(jié)所述第二晶體管的基極電流:通過產生于所述檢測線圈的感應電動勢施加反向電壓時，所述第二晶體管開啟，并且，通過所述檢測線圈的感應電動勢施加正向電壓時，所述第二晶體管關閉；第三晶體管，其為NPN型晶體管，且發(fā)射極連接于所述第二直流電源的負極側，集電極連接于所述驅動線圈的另一端;第四晶體管，其為PNP型晶體管，且發(fā)射極連接于所述第一直流電源和第二直流電源之間，且集電極連接于所述第三晶體管的基極;第二基極電流限制用電阻，其用于調節(jié)所述第四晶體管的基極電流;第二二極管，其陽極連接于所述檢測線圈及所述第一二極管的陰極，且陰極連接于所述第四晶體管的基極的二極管，并以如下方式控制調節(jié)所述第四晶體管的基極電流:通過產生于所述檢測線圈的感應電動勢施加反向電壓時，所述第四晶體管開啟，并且，通過所述檢測線圈的感應電動勢施加正向電壓時，所述第四晶體管關閉。
[0021](結構5)
[0022]結構I或結構4所述的無刷直流電動機驅動電路，其特征在于:在所述檢測線圈不產生感應電動勢的狀態(tài)下，以驅動電流流過所述驅動線圈的方式來確定各元件常數(shù)。
[0023](結構6)
[0024]結構5所述的無刷直流電動機驅動電路，其特征在于:通過賦予所述第一基極電流限制用電阻和所述第二基極電流限制用電阻的電阻值之間的差值，或者賦予所述第一直流電源的電源電壓和所述第二直流電源的電源電壓之間的差值，使驅動電流流過所述驅動線圈。
[0025](結構7)
[0026]—種軸向間隙型無刷直流電動機，其特征在于，所述軸向間隙型無刷直流電動機具備:所述轉子；由空心線圈構成的所述檢測線圈及所述驅動線圈；定子，其大致在同一平面上，以各空心線圈的有效線輪面和配置于所述轉子的多個所述永久磁鐵的磁極具有空隙而對置的方式，配設該檢測線圈及驅動線圈；以及結構I至結構6中的任一項所述的無刷直流電動機驅動電路。
[0027](結構8)
[0028]—種徑向型無刷直流電動機，其特征在于，所述徑向型無刷直流電動機具備:轉子，其在外周面交替配置有所述永久磁鐵N極S極;固定軛，其與該轉子的永久磁鐵具有空隙而對置設置，并且所述檢測線圈和所述驅動線圈卷繞設置于形成于內周面的多個凸狀的芯，以及結構I至結構6中的任一項所述的無刷直流電動機驅動電路。
[0029]發(fā)明的效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明的無刷直流電動機驅動電路(及無刷直流電動機)，在不使用霍爾元件等的情況下利用小功率能夠工作。
[0031]另外，由于不必根據(jù)負荷的輕重(慣性力矩的大小)等改變(調節(jié))電路結構，所以能夠普遍使用。
【附圖說明】
[0032]圖1是示出實施方案I的無刷直流電動機驅動電路的電路圖。
[0033]圖2是示出流過在實施方案I的無刷直流電動機驅動電路設置的驅動線圈的驅動電流及晶體管14的基極電壓、與轉子位置之間的關系的說明圖。
[0034]圖3中，(a)是示出在實施方案I的無刷直流電動機驅動電路設置的晶體管14的基極電壓的推移的圖表，(b)是示出流過晶體管13的集電極的驅動電流的推移的圖表。
[0035]圖4是示出具有和實施方案I的無刷直流電動機驅動電路同等功能的其他電路結構的電路圖。
[0036 ]圖5是示出實施方案2的無刷直流電動機驅動電路的電路圖。
[0037]在圖6中，(a)是示出在實施方案2的無刷直流電動機驅動電路設置的晶體管14的基極電壓的推移的圖表，(b)是示出晶體管24的基極電壓的推移的圖表，(C)是示出流過驅動線圈11的驅動電流的推移的圖表。
[0038]圖7是示出實施方案2的無刷直流電動機驅動電路的變形例的電路圖，(a)是示出直流電源12選用電荷栗電路的圖，(b)是示出直流電源使用太陽能電池的圖，(C)是示出通過對交流進行整流形成直流電源的圖。
[0039]圖8是對限制轉子的停止位置的小磁鐵的位置進行說明的圖。
[0040]圖9是示出實施方案3的轉盤的一部分的分解立體圖。
[0041]圖10中，(a)是示出在實施方案3的轉盤設置的軸向間隙型無刷直流電動機的分解立體圖，(b)是示出設置于定子體的印刷基板的圖。
[0042]圖11中，(a)是示出在實施方案3的轉盤設置的軸向間隙型無刷直流電動機的俯視圖，(b)是示出在實施方案3的轉盤設置的軸向間隙型無刷直流電動機的垂直剖面圖。
[0043]圖12是對實施方案3的轉換開關機構(限制