專利名稱：電動機(jī)驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于驅(qū)動用在空調(diào)器、配備有燃燒風(fēng)扇電動機(jī)的熱水器、空氣清潔器和諸如復(fù)印機(jī)和打印機(jī)的信息裝置中的無刷直流電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動器。具體地說，涉及將連續(xù)變化的交流電(優(yōu)選地，近似為正弦波的電流)供給電動機(jī)驅(qū)動線圈的電動機(jī)驅(qū)動器。交流電的流動使得在這些線圈中感應(yīng)出的反電勢的相位與流經(jīng)這些線圈的交流電的相位之間的相位差一般為零。結(jié)果可以獲得具有更低轉(zhuǎn)矩脈動、更少振動以及更低噪聲的電動機(jī)。
背景技術(shù)：
由于直流無刷電動機(jī)的諸如長使用壽命、高可靠性以及容易控制速度的優(yōu)點(diǎn)，直流無刷電動機(jī)被廣泛用作內(nèi)置在例如空調(diào)器和包括復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等的信息裝置中的驅(qū)動電動機(jī)。
圖17是傳統(tǒng)電動機(jī)驅(qū)動器的電路圖。圖18示出了在電動機(jī)驅(qū)動器的各個部分處相對于該電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角(電氣角度)的波形。
如圖17所示，無刷直流電動機(jī)(此后簡稱為電動機(jī))的驅(qū)動器通常使用多個包含霍爾效應(yīng)器件的位置檢測器901、903和905來檢測轉(zhuǎn)子位置。三相分配器890接收位置信號Hu、Hv和Hw，并將三相分配信號UH0、UL0、VH0、VL0、WH0和WL0輸出到脈沖寬度調(diào)制器(PWM調(diào)制器)840，在脈沖寬度調(diào)制器840處，這些信號被調(diào)制成具有對速度設(shè)置器860設(shè)置的信號S敏感的脈沖寬度的信號。調(diào)制器840輸出信號，所述信號通過門驅(qū)動器830控制形成功率饋給器820的六個開關(guān)821-826順序地導(dǎo)通或截止。因此，提供給三相線圈811、813和815的電源響應(yīng)于轉(zhuǎn)子位置(例如圖18所示的信號U、V、W)順序地切換，以使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。
施加在各個相線圈中的每個相線圈的線圈端部與中性點(diǎn)N之間的電壓形成矩形波形，從而改變各個相線圈中的電流，引起急劇的ON-OFF切換以響應(yīng)該矩形波形信號。結(jié)果，產(chǎn)生了線圈振動，因此產(chǎn)生了機(jī)械噪聲和電子噪聲。各個相的切換頻率產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩脈動，其使采用電動機(jī)的裝置振動，該振動引起裝置的共振，從而產(chǎn)生了噪聲。
一種以正弦波驅(qū)動波形驅(qū)動各個相的電動機(jī)驅(qū)動線圈以降低前面所述的噪聲和電子噪聲的電動機(jī)驅(qū)動器是公知的。這種類型的電動機(jī)披露于日本待審查專利申請No.H06-233583、H06-233584、H06-233585和日本專利No.2658085。披露于上述申請中的那些電動機(jī)使用從檢測元件(檢測主磁場以便驅(qū)動)檢測到的輸出，并且使用檢測元件的輸出所形成的地址信號，由此讀出存儲在存儲器中的驅(qū)動波形以驅(qū)動電動機(jī)。
然而，在上述討論的傳統(tǒng)的電動機(jī)中，相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的驅(qū)動波形，即，施加在各個相的線圈上的電壓波形，唯一地由存儲在上述討論的存儲器中的數(shù)字-信號數(shù)據(jù)確定。因此，在驅(qū)動器驅(qū)動具有相當(dāng)大的電感(例如，定子鐵心纏繞有線圈)的電動機(jī)的情況下，當(dāng)所述驅(qū)動波形被施加到各個相上時，各個相的電流相對于施加在各個相上的電壓的相位延遲變得更大。這種各個相電流中的延遲放大了各個相中感應(yīng)的反電勢(BEMF)與相電流之間的相位差。結(jié)果，減小了電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，即，降低了電動機(jī)的效率。
通常，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩近似地與cosφ成比例，其中φ是各個相中感應(yīng)的BEMF與相電流之間的相位差。換言之，當(dāng)相電流與BEMF之間的相位差變成零(φ＝0)時，可以最佳地提供電動機(jī)轉(zhuǎn)矩。然而，驅(qū)動線圈的電感分量必定在相電流中產(chǎn)生相位延遲，從而產(chǎn)生了上述的相位差。預(yù)先對這種相位延遲加以考慮，以便機(jī)械地移動轉(zhuǎn)子的位置檢測器的安裝位置，使施加在各個相上的各個電壓被超前。這種方法是可以想象到的；然而，電流中相位延遲的數(shù)量不是恒定的，而是依據(jù)負(fù)載或每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)而變化的。因此，該方法只能在特定的負(fù)載下產(chǎn)生最佳的效率。
如上所述，相電流的相位延遲依據(jù)使用中的電動機(jī)的狀況(諸如負(fù)載或每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù))或電動機(jī)本身的特性(諸如BEMF、電感和電氣時間常數(shù))而改變。因此，上述相位差無法始終保持在零，以便以最佳效率驅(qū)動電動機(jī)。
然而，上面討論的傳統(tǒng)的電動機(jī)驅(qū)動器需要存儲有預(yù)定驅(qū)動波形的存儲器和在將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以便驅(qū)動電動機(jī)之前讀出所述驅(qū)動波形(數(shù)字信號)的數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器。因此傳統(tǒng)的電動機(jī)驅(qū)動器配備有復(fù)雜的電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述問題并且旨在提供一種可以以最佳效率在任何狀況下以更低的轉(zhuǎn)矩脈動、更少的振動和更低的噪音來驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動器。這種電動機(jī)驅(qū)動器結(jié)構(gòu)簡單，其中將近似正弦波形的交流電供給各個相的驅(qū)動線圈，并且所述交流電與所述線圈內(nèi)感應(yīng)的反電勢(BEMF)之間的相位差始終保持接近零。
所述電動機(jī)驅(qū)動器包括下面的部件(a)用于三個相的驅(qū)動線圈；(b)布置在第一饋給線和第二饋給線之間的直流電源；(c)以對應(yīng)于各個相線圈的電氣角度中的一個周期的間隔來產(chǎn)生驅(qū)動波形的驅(qū)動波形發(fā)生器；(d)用于控制驅(qū)動波形的相位的相位超前控制器；以及(e)用于根據(jù)由調(diào)制所述驅(qū)動波形的脈沖寬度產(chǎn)生的調(diào)制后的信號，將各個線圈連接到第一饋給線或第二饋給線，以連續(xù)變化的交流電驅(qū)動所述各個線圈的功率饋給器。
為了使上面討論的某些部件更具體，所述功率饋給器可以至少實(shí)現(xiàn)下面兩種連接狀態(tài)第一連接狀態(tài)第二相被連接到所述第一饋給線，并且第一和第三相被連接到所述第二饋給線，以及第二連接狀態(tài)所述第一和第二相被連接到所述第一饋給線，并且所述第三相被連接到所述第二饋給線。
所述相位超前控制器將在所述第一連接狀態(tài)中流經(jīng)所述第一或第二饋給線的公共電流的值與在所述第二連接狀態(tài)中流經(jīng)所述第一或第二饋給線的公共電流的值進(jìn)行比較，并控制所述驅(qū)動波形的相位，以使所述各個連接狀態(tài)的公共電流值在第一相線圈中感應(yīng)的BEMF的過零附近近似相同。這種通過相位超前控制器對驅(qū)動波形進(jìn)行的相位控制允許各個相線圈的BEMF的相位近似匹配流經(jīng)這些線圈的交流電的相位。
上面討論的結(jié)構(gòu)允許本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器以更小的轉(zhuǎn)矩脈動、更少的振動和更低的噪聲高效地驅(qū)動電動機(jī)。
本發(fā)明的裝置在其風(fēng)扇電動機(jī)中采用這種電動機(jī)驅(qū)動器。
本發(fā)明的裝置在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用這種電動機(jī)驅(qū)動器。
由于本發(fā)明的這些裝置采用了這種電動機(jī)驅(qū)動器，所述裝置可以以更少的振動和更低的噪聲高效地工作。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的電動機(jī)驅(qū)動器的電路圖；圖2示出了如何由驅(qū)動波形發(fā)生器產(chǎn)生波形；圖3A、3B示出了當(dāng)電動機(jī)開始被驅(qū)動時的驅(qū)動波形信號；圖4示出了當(dāng)電動機(jī)正常運(yùn)行時的驅(qū)動波形信號；圖5示出了驅(qū)動波形信號是如何被脈沖寬度調(diào)制(PWM)的；圖6示出了在調(diào)整相位(相位超前控制)之前各個部分的波形之間的相位關(guān)系；圖7示出了相位調(diào)整(相位超前控制)時的操作；圖8示出了反電勢(BEMF)檢測器和相位差比較器的具體結(jié)構(gòu)；圖9示出了在相位調(diào)整(相位超前控制)之后各個部分的波形之間的相位關(guān)系；圖10示出了在第一和第二連接狀態(tài)中公共電流和相電流之間的關(guān)系；圖11示出了如何通過比較第一和第二連接狀態(tài)中的公共電流來檢測相電流的過零；圖12示出了當(dāng)相位超前的量較大時相位超前控制器的具體結(jié)構(gòu)；圖13示出了在第三連接狀態(tài)中公共電流和相電流之間的關(guān)系；圖14示出了如何通過比較第三連接狀態(tài)中的公共電流來檢測相電流的過零；圖15示出了在風(fēng)扇電動機(jī)中采用本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的空調(diào)器的室外單元的結(jié)構(gòu)；圖16示出了在驅(qū)動系統(tǒng)中采用本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的噴墨打印機(jī)的結(jié)構(gòu)；圖17示出了傳統(tǒng)的電動機(jī)驅(qū)動器的電路圖；以及圖18示出了圖17中示出的電動機(jī)驅(qū)動器的各個部分的信號的波形。
具體實(shí)施例方式
下面通過參考

本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
示例性實(shí)施例1在圖1中，三個相(U、V、W)的驅(qū)動線圈11、13和15被以下面的方式連接到功率饋給器20功率饋給器20使用場效應(yīng)晶體管(FET)21、23和25形成上臂，并且使用FET 22、24和26形成下臂。相U的線圈11的第一端子連接到FET 21和FET 22的連接點(diǎn)，相V的線圈13的第一端子連接到FET 23和FET 24的連接點(diǎn)，并且相W的線圈15的第一端子連接到FET 25和FET 26的連接點(diǎn)。相U、V和W的線圈11、13和15的第二端子相互連接，由此形成了中性點(diǎn)N。
直流電源10將其正饋給端子連接到電源饋給器20，由此通過電源饋給器20為三相線圈供電。在電源10的負(fù)饋給端子和電源饋給器20之間的連線上，放置有用于檢測流經(jīng)該連線的公共電流“Icom”的公共電流檢測電阻器27。
直接連接到直流電源10的正饋給端子的連線被稱為第一饋給線，并且直接連接到直流電源10的負(fù)饋給端子的連線被稱為第二饋給線。換言之，直流電源被連接在所述第一和第二饋給線之間。
位置檢測器101、103和105包括霍爾元件或霍爾集成電路，并且檢測運(yùn)動部件相對于各個相線圈11、13和15的位置。(所述運(yùn)動部件未在附圖中示出?！斑\(yùn)動部件”是一個通用術(shù)語，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的運(yùn)動部件被稱為轉(zhuǎn)子，而線性電動機(jī)的運(yùn)動部件被稱為運(yùn)動部件。以下所述運(yùn)動部件被稱為轉(zhuǎn)子。)位置檢測器101、103和105提供位置檢測信號Hu、Hv和Hw，并且信號Hu被提供給驅(qū)動波形發(fā)生器80。發(fā)生器80以信號Hu在電氣角度上的一個周期為間隔產(chǎn)生彼此在電氣角度上具有120度相位差的、對各個相驅(qū)動線圈11、13和15敏感的驅(qū)動波形信號U0、V0和W0。
驅(qū)動波形發(fā)生器80包括內(nèi)插器81、分頻器82、位置計數(shù)器83、解碼器84、選擇器85、直流電源86和串聯(lián)電阻器87。相U的上述位置檢測信號Hu被供給內(nèi)插器81。內(nèi)插器81將信號Hu在電氣角度上的一個周期劃分為更小的單元(例如，分為144個單元)，并輸出劃分后的信號DIV，劃分后的信號DIV由分頻器82分頻(例如，分為四分之一)，然后被提供給位置計數(shù)器83(例如，以36計數(shù)法系統(tǒng)計數(shù))。計數(shù)器83對信號DIV計數(shù)，從而產(chǎn)生更精細(xì)的轉(zhuǎn)子位置檢測信號，該信號被作為地址信號CSF提供給解碼器84。選擇器85包括模擬開關(guān)，并選擇由串聯(lián)電阻器87設(shè)置的電壓級別L0-L9中的任意級別以便分別輸出驅(qū)動波形信號U0、V0和W0。電壓級別L0-L9是由來自解碼器84的輸出信號選擇的。解碼器84輸出各個相的驅(qū)動波形信號，并且所述輸出信號是對應(yīng)于信號CSF的各個地址信號產(chǎn)生的。
驅(qū)動波形發(fā)生器80產(chǎn)生驅(qū)動波形信號U0、V0和W0。在這些信號中，圖2示出了信號U0是如何產(chǎn)生的。如圖2中所示，信號U0是具有電壓級別L0-L9的階梯形波形。信號V0和W0具有類似的形狀。如圖4所示，信號U0、V0和W0在電氣角度上彼此具有120度的相位差。這些信號的峰值(波形高度)是由來自速度設(shè)置器100的輸出信號Vsp確定的。
在另一方面，三相分配器90接收在電氣角度上彼此具有120度的相位差的位置檢測信號Hu、Hv和Hw，并且如圖3A或3B所示，輸出三相分配信號U1、V1和W1。雖然沒有示出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，在啟動電動機(jī)時，三相分配信號U1、V1和W1被用作驅(qū)動波形信號，直到由內(nèi)插器81進(jìn)行的信號分割操作穩(wěn)定為止。在電動機(jī)啟動之后，電動機(jī)由驅(qū)動波形信號U0、V0和W0驅(qū)動。
信號U0、V0和W0分別被提供給比較器41、43和45，在比較器41、43和45，將這些信號與從斬波發(fā)生器47提供的斬波信號CY進(jìn)行比較。斬波信號CY就脈沖寬度調(diào)制(PWM)而言是所謂的載波信號，其頻率范圍從幾kHz到幾百kHz，這比信號U0、V0和W0的頻率高得多。
布置了啟動延遲(on-delay)電路組塊40(以下簡稱為啟動延遲40)以便防止在PWM時上臂晶體管21、23、25和下臂晶體管22、24、26之間同時導(dǎo)通，其中上臂和下臂形成了功率饋給器20。門驅(qū)動器30包括緩沖器31、32、33、34、35和36。
從比較器41提供的輸出信號被作為信號G1H經(jīng)由啟動延遲40送入緩沖器31，同時，在被作為信號G1L經(jīng)由啟動延遲40提供給緩沖器32之前，由反相器37反轉(zhuǎn)。從比較器43提供的輸出信號被作為信號G2H經(jīng)由啟動延遲40送入緩沖器33，同時，在被作為信號G2L經(jīng)由啟動延遲40提供給緩沖器34之前，由反相器38反轉(zhuǎn)。以同樣的方式，來自比較器45的輸出信號被作為信號G3H經(jīng)由啟動延遲40送入緩沖器35，同時，在被作為信號G3L經(jīng)由啟動延遲40提供給緩沖器36之前，由反相器39反轉(zhuǎn)。來自緩沖器31、32、33、34、35和36的各個輸出被送入晶體管21、22、23、24、25和26的各個門。
流經(jīng)電阻器27的公共電流“Icom”被檢測為跨電阻器27的端到端電壓，并且此檢測到的電壓“VIcom”被送入相位超前控制器50，相位超前控制器50包括相電流比較器60和相位超前運(yùn)算器70。
相電流比較器60接收檢測到的電壓VIcom和輸出信號G1H、G1L、G2H、G2L、G3H、G3L，并且向相位超前運(yùn)算器70提供信號CPI。相位超前運(yùn)算器70接收信號CPI、位置檢測信號Hu和來自內(nèi)插器81的輸出信號DIV，并且向分頻器82以及位置計數(shù)器83的重置輸入端提供信號RST，其中分頻器82和計數(shù)器83被包括在驅(qū)動波形發(fā)生器80中。
以下將說明上面討論的電動機(jī)驅(qū)動器的運(yùn)行，首先參考圖2-圖5說明基本的運(yùn)行。
圖3A示出了當(dāng)電動機(jī)啟動時，相對于電動機(jī)旋轉(zhuǎn)角(電氣角度)，在圖1的各個部分處的信號波形。布置位置檢測器101、103和105以使位置檢測信號Hu、Hv和Hw在電氣角度上彼此具有120度的相位差。信號Hu、Hv和Hw由三相分配器90合成，并且如圖3A所示，分別形成三相分配信號U1、V1和W1。在電動機(jī)啟動時，對應(yīng)于三相分配信號U1、V1和W1的各個相的驅(qū)動信號被PWM調(diào)制，并且被施加到功率饋給器20。此時，三相線圈的中性點(diǎn)處的電壓成為圖3A中示出的“N”，并且跨相U的線圈的第一端子和其第二端子(即，中性點(diǎn)N)的電壓繪制出圖3A中示出的波形U-N。以相同的方式，雖然這在圖中沒有示出，可以為相V和相W繪制具有120度(電氣角度)相位差的類似波形。
位置檢測信號Hu、Hv和Hw正好被整形成圖3B中示出的三相分配信號U1、V1和W1，并且這些信號可以在啟動電動機(jī)時被用作驅(qū)動波形。在這種情況下，電路可以被簡化，并且相線圈的端子間的電壓U-N與圖3A中所示的相比，變得更類似正弦波形，從而可以減小電動機(jī)啟動時的噪聲。
圖4示出了在正常旋轉(zhuǎn)時，相對于電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角(電氣角度)的電動機(jī)驅(qū)動器中各個部分的信號波形。如果以電氣角度表示X軸中示出的旋轉(zhuǎn)角，信號Hu、Hv和Hw將繪制出與圖3A或3B中示出的波形類似的波形。信號Hu被提供給驅(qū)動波形發(fā)生器80，以形成為三個相繪制出如圖4所示的電壓波形的驅(qū)動波形信號U0、V0、W0。嚴(yán)格地說，信號U0、V0和W0繪制出如圖2中所示的階梯狀波形。在電動機(jī)正常旋轉(zhuǎn)過程中，相應(yīng)于信號U0、V0、W0的各個相驅(qū)動信號被施加到功率饋給器20。此時，三相線圈的中性點(diǎn)處的電壓繪制出圖4所示的曲線“N”。施加在相U的線圈11的第一端子和其第二端子(即，中性點(diǎn)N)之間的電壓繪制出類似于圖4中的正弦波的曲線“U-N”。在各個相V和W中，該電壓繪制出具有120度相位差的類似的近似正弦波的曲線(未示出)。這樣，各個連續(xù)地改變并且形狀為正弦波的交流電流經(jīng)三相線圈，由此驅(qū)動線圈。
增大或減小從速度設(shè)置器100提供的信號Vsp可以改變電動機(jī)的速度。換言之，增大或減小信號Vsp可以改變驅(qū)動波形信號U0、V0、W0的峰值(波形高度)。結(jié)果，可以改變要供給各個線圈的功率的量，從而可以改變電動機(jī)的速度。
圖5示出了如何對施加到三相線圈的各個相線圈的電壓進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)。在圖5中，比較器41、43、45以電壓的形式將由斬波振蕩器47產(chǎn)生的載波信號CY與由驅(qū)動波形發(fā)生器80產(chǎn)生的各個相的驅(qū)動波形信號U0、V0、W0進(jìn)行比較。如圖5所示的Vu、Vv、Vw的PWM電壓波形經(jīng)由啟動延遲40、門驅(qū)動器30和功率饋給器20被施加到輸出端Vu、Vv、Vw，即，三相線圈的各個第一端子。實(shí)際上，上述PWM電壓波形被施加到各個相線圈；然而，一般來說施加的是與驅(qū)動波形信號U0、V0、W0的波形類似的波形，從而三相線圈是由彼此具有120度相位差的正弦波交流電驅(qū)動的，即，由相電流Iu、Iv、Iw驅(qū)動。
如上所述，流經(jīng)三相線圈的各個相電流可以因此平滑地切換，并且不論旋轉(zhuǎn)角怎樣變化，所合成的三相轉(zhuǎn)矩是一樣的。結(jié)果，可以獲得一種產(chǎn)生更小轉(zhuǎn)矩脈動、更少振動和更低噪音的電動機(jī)驅(qū)動器。
可以通過簡單的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生用于獲得正弦波交流電的驅(qū)動波形信號U0、V0、W0，其中選擇器85從級別L0-L9中選擇一個電壓級別，所述級別L0-L9由圖1所示布置于驅(qū)動波形發(fā)生器80內(nèi)的串聯(lián)電阻器87設(shè)置。不需要諸如ROM之類的存儲器或D/A轉(zhuǎn)換器。因此，可以以低廉的成本獲得該驅(qū)動器。
在另一方面，相位超前控制器50接收流經(jīng)公共電流檢測電阻器27的公共電流“Icom”的檢測電壓“VIcom”?；诎ㄔ陔妷篤Icom中的信息，布置在控制器50中的相電流比較器60將流經(jīng)三相線圈中的兩個線圈的兩個相電流彼此進(jìn)行比較，并將結(jié)果信號CPI提供給相位超前運(yùn)算器70。運(yùn)算器70在相線圈中感應(yīng)出的反電勢(BEMF)的過零時刻，調(diào)整驅(qū)動波形信號U0、V0、W0的相位以響應(yīng)信號CPI的值。這種相位調(diào)整被稱為相位超前控制。
這種相位超前控制使得各個相線圈的BEMF的相位與流經(jīng)各個線圈的相電流的相位一致，從而在任意情況下可以始終以最佳效率驅(qū)動電動機(jī)。
上面說明了第一示例實(shí)施例的基本電路、其運(yùn)行和優(yōu)點(diǎn)。下面，將詳細(xì)說明相位超前控制器50的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。
如圖1所示，相位超前控制器50包括相電流比較器60和相位超前運(yùn)算器70。相電流比較器60包括結(jié)構(gòu)化部件61-67。在比較器60中，差分放大器61將檢測到的電壓“VIcom”放大為適合后續(xù)電路容易地處理信號的電壓。此時，流經(jīng)直流電源10負(fù)側(cè)的饋給線的公共電流“Icom”產(chǎn)生電壓“VIcom”。來自差分放大器61的輸出被提供給比較器65的第一輸入端，并且還通過由模擬開關(guān)63和電容器64形成的采樣保持電路67提供給第二輸入端。采樣保持電路67采樣從放大器61提供的電壓并借助于從采樣脈沖發(fā)生器62提供的脈沖信號SPL1將它們保持在電容器64內(nèi)。當(dāng)來自啟動延遲40的輸出信號G1H、G1L、G2H、G2L、G3H、G3L變成給定狀態(tài)(稍后說明)時，發(fā)生器62輸出信號SPL1。當(dāng)輸出信號G1H、G1L、G2H、G2L、G3H、G3L變成另一給定狀態(tài)而不是上述給定狀態(tài)時，發(fā)生器62輸出脈沖信號SPL2，脈沖信號SPL2被提供給D型觸發(fā)器66的時鐘輸入端(C)。來自比較器65的一個輸出被提供給觸發(fā)器66的數(shù)據(jù)輸入端(D)，并且D型觸發(fā)器66的輸出被作為從相電流比較器60提供的輸出信號CPI提供給相位超前運(yùn)算器70。
相位超前運(yùn)算器70包括結(jié)構(gòu)化部件71-75。在相位超前運(yùn)算器70中，信號CPI被提供給相差檢測器72的第一輸入端。BEMF過零檢測器71接收位置檢測信號Hu和來自內(nèi)插器81的輸出信號DIV，并且這些信號輸出各個相線圈的BEMF的過零時刻脈沖信號EZ。信號EZ被提供到相差檢測器72的第二輸入端。檢測器72輸出信號LR，信號LR基于信號CPI和EZ確定流經(jīng)相線圈的相電流的相位相對于相線圈的BEMF的相位是超前還是落后。同時，檢測器72輸出略落后于信號EZ的脈沖信號PL。計數(shù)器73是一個加減計數(shù)器，包括時鐘輸入端(CL)和加減控制端(U/D)，并且時鐘輸入端(CL)接收信號PL，加減控制端(U/D)接收信號LR。計數(shù)器74對信號DIV計數(shù)，并且其重置輸入端接收位置檢測信號Hu。來自計數(shù)器73和74的輸出信號CB和CA分別被提供給一致檢測器75，一致檢測器75在信號CA和CB彼此一致時輸出相位超前操作信號RST。信號RST形成了來自相位超前運(yùn)算器70的輸出信號，并且該輸出信號被提供給分頻器82和位置計數(shù)器83的重置輸入端。分頻器82和計數(shù)器83是驅(qū)動波形發(fā)生器80的部件。
相位超前控制器50的結(jié)構(gòu)及其部件，即，相電流比較器60和相位超前運(yùn)算器70已經(jīng)在前面具體地說明了。下面，將詳細(xì)說明通過相位超前控制器50調(diào)整流經(jīng)相線圈的相電流的相位。
圖6描述了相位調(diào)整之前在相U的線圈中產(chǎn)生的BEMF、位置檢測信號Hu、相位超前操作信號RST、驅(qū)動波形檢測信號U0(來自驅(qū)動波形發(fā)生器80的輸出信號)、施加在相U的線圈端部與中性點(diǎn)N之間的電壓的波形U-N以及流經(jīng)相U的線圈的相電流Iu之間的相位關(guān)系。
如圖6所示，相U的線圈的BEMF在電氣角度上相對于位置檢測信號Hu的下降唯一地超前30度。由于出于設(shè)計上的考慮，確定將位置檢測器101在定子中相對于相U的線圈放置，以使BEMF和信號Hu之間的相位差通常在電氣角度上為30度。相V的線圈的位置檢測器103和相W的線圈的檢測器105被以類似的方式放置，并且它們各自的BEMF和位置檢測信號之間的相位差與相U的相類似。
如圖1所示，信號RST分別用作分頻器82和位置計數(shù)器83的重置信號。因此，當(dāng)產(chǎn)生信號RST時(信號RST變?yōu)榈碗娖?，從計數(shù)器83提供的地址信號CSF變?yōu)?(零)，并且剛好在信號RST產(chǎn)生之后(在信號RST變?yōu)楦唠娖綍r)，信號CSF的地址值開始改變。驅(qū)動波形發(fā)生器80使用相應(yīng)于信號CSF的地址值產(chǎn)生的選擇信號，從由串聯(lián)電阻器87設(shè)置的級別L0-L9中選擇一個電壓級別。然后發(fā)生器80輸出驅(qū)動波形信號U0、V0、W0。這種機(jī)構(gòu)已經(jīng)說明過了。換言之，在任何時候，信號RST的產(chǎn)生重置了信號CSF的地址值，從而任意地控制信號U0、V0、W0的輸出時刻。具體地說，按照信號Hu控制產(chǎn)生信號RST的時刻，可以任意地調(diào)整相U的驅(qū)動波形信號U0相對于相U的BEMF的相位差。顯然，相U中的相位調(diào)整必然引起相V和相W中的BEMF和驅(qū)動波形信號間的相位差調(diào)整。
在完成上述相位調(diào)整之前的初始狀態(tài)中，如圖6所示，在第一實(shí)施例中，已經(jīng)預(yù)先以下面的條件設(shè)置了信號RST這樣設(shè)置信號RST，以使信號RST的產(chǎn)生在電氣角度上落后位置檢測信號Hu的上升120度(即，在電氣角度上超前信號Hu的下降60度，即超前相U的BEMF 30度)。
在此初始狀態(tài)中，施加在相U的線圈的第一端子與中性點(diǎn)N之間的電壓波形U-N具有與相U的BEMF的相位一致的相位。然而，由于驅(qū)動線圈的電感分量，相電流Iu具有落后波形U-N的相位。相V和W處于類似的狀態(tài)，因此在這種狀態(tài)下，電動機(jī)以低的效率產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
接著，調(diào)整此相位延遲并控制此相位延遲大致為零，即，以下將說明相位超前控制的操作。圖7示出了如何調(diào)整相位。相位主要是通過圖1中所示的相位超前運(yùn)算器70調(diào)整的。在相位超前運(yùn)算器70中，當(dāng)位置檢測信號Hu轉(zhuǎn)為“L”時計數(shù)器74被重置，并且計數(shù)器74使其輸出信號CA為零(0)。當(dāng)信號Hu轉(zhuǎn)為“H”，計數(shù)器74對由內(nèi)插器81精細(xì)劃分的信號DIV計數(shù)并輸出信號CA。圖7中以信號CA示出了計數(shù)器74的這種操作。一致檢測器75將以信號CA表示的計數(shù)值與來自計數(shù)器73的輸出信號CB進(jìn)行比較。當(dāng)信號CA的值與信號CB的值一致時，產(chǎn)生相位超前操作信號RST(信號RST轉(zhuǎn)為“L”)。如上所述，可借助信號RST的產(chǎn)生時刻來調(diào)整驅(qū)動波形相對于相線圈的BEMF的相位差。然而，在初始狀態(tài)中，預(yù)先設(shè)置計數(shù)器73的計數(shù)值，以使信號RST的產(chǎn)生在電氣角度上落后信號Hu的上升120度，該預(yù)先設(shè)置值以信號CB表示。
BEMF過零檢測器71檢測相U的線圈的BEMF的過零時刻。檢測器71接收位置檢測信號Hu和對信號Hu進(jìn)行更精細(xì)劃分所得到的信號DIV。檢測器71從信號Hu上升的時刻對信號DIV計數(shù)，并且當(dāng)計數(shù)值達(dá)到相應(yīng)于相U的BEMF的過零位置的電氣角度時，檢測器71輸出過零時刻脈沖信號EZ。
如圖7所示，在第一個實(shí)施例中，BEMF相位在電氣角度上超前信號Hu的上升30度，或者從前一周期的上升計數(shù)，落后330度(360-30＝330)。在此實(shí)施例中，脈沖信號EZ作為過零檢測信號在落后信號Hu的前一周期的上升330度的時刻被提供。如前所述，信號Hu和BEMF之間的相位關(guān)系被唯一地確定，顯然，可以借助位置檢測信號Hu檢測BEMF的過零。
相差檢測器72接收脈沖信號EZ和來自相電流比較器60的輸出信號CPI。如圖7所示，信號CPI包括在相電流Iu的過零處相互改變的電平“L”或“H”。下面將更詳細(xì)地說明信號CPI。檢測器72通過借助脈沖信號EZ鎖存信號CPI的電平來輸出信號LR。此時，信號LR還起確定相U的電流的相位是超前還是落后相U的BEMF的相位的作用。此功能將在以下詳細(xì)說明。
假設(shè)信號CPI在電流Iu的過零時刻將其電平從“L”改變?yōu)椤癏”。在相U的BEMF的過零時刻產(chǎn)生脈沖信號EZ。如果電流Iu在相位上落后于BEMF，信號CPI在信號EZ產(chǎn)生時不會將其電平從“L”改變?yōu)椤癏”，即，信號CPI仍停留在電平“L”。相反，如果電流Iu在相位上超前于相U的BEMF，信號CPI在信號EZ產(chǎn)生時已經(jīng)將其電平從“L”改變?yōu)椤癏”，即，信號CPI已停留在電平“H”。這樣，當(dāng)在BEMF的過零處產(chǎn)生信號EZ時，信號CPI的電平被鎖存，由此確定Iu的相位是超前還是落后。在圖7中，信號EZ鎖存信號CPI，并且鎖存信號LR顯示為“L”，即，其顯示電流Iu的相位落后于BEMF的相位。
當(dāng)信號LR停留在電平“L”時，計數(shù)器73被設(shè)置為逆計數(shù)，并且當(dāng)信號LR停留在電平“H”時，即，電流Iu的相位超前于BEMF，計數(shù)器73被設(shè)置為正計數(shù)。
相差檢測器72除了信號LR之外還輸出信號PL。信號PL是脈沖信號，它在時間上落后于脈沖信號EZ，用作計數(shù)器73的時鐘輸入信號并改變計數(shù)器73的計數(shù)值。信號PL的延遲時間被設(shè)置為足夠長，以便可以在由信號EZ鎖存信號CPI之后，使信號LR穩(wěn)定并提供信號LR。在計數(shù)器73結(jié)束根據(jù)信號LR的電平來逆計數(shù)或正計數(shù)后，信號PL開始改變計數(shù)器73的計數(shù)值。圖8示出了BEMF過零檢測器71和相差檢測器72的結(jié)構(gòu)。
前面所說明的操作可以總結(jié)如下當(dāng)相U的電流Iu在相位上落后于相U的BEMF時，BEMF的過零時刻的脈沖信號EZ的產(chǎn)生將信號LR轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖健癓”(這意味著電流Iu是落后的)并將計數(shù)器73設(shè)置為逆計數(shù)模式。在設(shè)置了此模式后，信號PL啟動計數(shù)器73逆計數(shù)。相反，當(dāng)電流Iu在相位上超前BEMF時，信號EZ的產(chǎn)生將信號LR轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖健癏”(這意味著電流Iu是超前的)并將計數(shù)器73設(shè)置為正計數(shù)模式。在設(shè)置了此模式后，信號PL啟動計數(shù)器73正計數(shù)。
計數(shù)器73的計數(shù)值被作為信號CB提供，并且如前所述，一致檢測器75將信號CB與來自計數(shù)器74的輸出信號CA進(jìn)行比較。信號CB與信號CA一致將產(chǎn)生相位超前操作信號RST。
如上所述，響應(yīng)于計數(shù)器73的計數(shù)值的上升和下降，由信號RST產(chǎn)生的時刻將改變。例如，如圖7所示，當(dāng)電流Iu在相位上落后時，信號CB的值下降，并且與信號CB沒有下降的情況相比，信號RST被更早地產(chǎn)生。這種機(jī)制必然更早地從驅(qū)動波形發(fā)生器80提供相U的驅(qū)動波形信號U0。換言之，信號U0的相位被超前，以便減少電流Iu的相位延遲。相反，當(dāng)電流Iu的相位是超前的，信號CB的值上升，并且信號RST的產(chǎn)生比信號CB沒有上升的情況要延遲。這種機(jī)制必然延遲從驅(qū)動波形發(fā)生器80提供相U的驅(qū)動波形信號U0。換言之，信號U0的相位被延遲，以便減少電流Iu的相位超前。
如上面討論的，計數(shù)器73的計數(shù)值(信號CB)將改變信號RST的產(chǎn)生時刻，從而可以控制驅(qū)動波形信號U0的相位。結(jié)果，相U的BEMF與相U的電流Iu之間的相位差可以被自動地并且最終調(diào)整成近似為零(0)。此時，圖7示出了計數(shù)器73的計數(shù)值下降了“3”；然而，這是為了方便寫作，不具有任何特定的含義。如果需要更精細(xì)的相位調(diào)整，計數(shù)器73可以被設(shè)置為以最小間隔“1”正或逆計數(shù)而不會有任何問題。
圖9示出了相位調(diào)整后的狀態(tài)。在圖9中，驅(qū)動波形信號U0以圖中標(biāo)出的“相位超前”的量(電氣角度)進(jìn)行相位調(diào)整。這種相位調(diào)整伴隨著跨相U的線圈的電壓U-N的相位的超前，以使電流Iu相對于相U的BEMF的相位延遲被調(diào)整為零(0)。顯然，相U中的相位調(diào)整為零自動地將相V和相W中的相位差調(diào)整為零(0)。
如上所述，各個相的BEMF與流經(jīng)各個相線圈的電流之間的相位差可以始終被調(diào)整成通常為零(0)，從而在任意情況下(包括改變負(fù)載和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))，相位差都變成零。結(jié)果，雖然電動機(jī)具有較大的電感分量和電氣時間常數(shù)，電動機(jī)還是可以以最高效率轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
前面已經(jīng)說明了信號CPI具有電平“L”或“H”，在相U的電流Iu的過零處，電平“L”和“H”彼此互換。下面詳細(xì)說明輸出此信號CPI的相電流比較器60的運(yùn)行。圖1示出了比較器60的結(jié)構(gòu)。采樣脈沖發(fā)生器62在相V被連接到直流電源10的正饋給線(第一饋給線)，并且相U、W被連接到負(fù)饋給線(第二饋給線)的時刻輸出第一脈沖信號SPL1。三個相的這種連接狀態(tài)被稱為第一連接狀態(tài)。發(fā)生器62在相U、V被連接到正饋給線并且相W被連接到負(fù)饋給線的時刻輸出第二脈沖信號SPL2。三個相的這種連接狀態(tài)被稱為第二連接狀態(tài)。
采樣脈沖發(fā)生器62使用來自啟動延遲40的輸出信號G1H、G1L、G2H、G2L、G3H、G3L識別當(dāng)前狀態(tài)是哪個狀態(tài)，即，是第一連接狀態(tài)還是第二連接狀態(tài)。這些信號被送入門驅(qū)動器30。例如，在第一連接狀態(tài)期間，功率饋給器20的晶體管21、22、23、24、25、26分別變成截止、導(dǎo)通、導(dǎo)通、截止、截止、導(dǎo)通。此時，提供給門驅(qū)動器30的信號G1H、G1L、G2H、G2L、G3H、G3L分別處于電平“L”、“H”、“H”、“L”、“L”、“H”。檢測這些信號的邏輯電平可以識別出第一連接狀態(tài)。在另一方面，在第二連接狀態(tài)期間，功率饋給器20的晶體管21、22、23、24、25、26分別變成導(dǎo)通、截止、導(dǎo)通、截止、截止、導(dǎo)通。此時，提供給門驅(qū)動器30的信號G1H、G1L、G2H、G2L、G3H、G3L分別處于電平“H”、“L”、“H”、“L”、“L”、“H”。檢測這些信號的邏輯電平可以識別出第二連接狀態(tài)。
在第一連接狀態(tài)中，來自采樣脈沖發(fā)生器62的脈沖信號SPL1的輸出導(dǎo)通模擬開關(guān)63，然后電容器64保持差分放大器61的輸出電壓。該輸出電壓是通過放大檢測到的流經(jīng)直流電源10負(fù)饋給線的公共電流Icom的電壓VIcom來產(chǎn)生的。因此，可以認(rèn)為電容器64保持了第一連接狀態(tài)中公共電流Icom的值。
比較器65將由電容器64保持的公共電流Icom的值SH與根據(jù)各種連接狀態(tài)(諸如第一和第二連接狀態(tài)以及由導(dǎo)通-截止功率饋給器20的各個晶體管產(chǎn)生的其它狀態(tài))而改變的公共電流Icom的各個值進(jìn)行比較。由比較器65進(jìn)行的這種比較的結(jié)果信號，在產(chǎn)生于第二連接狀態(tài)的脈沖信號SPL2的產(chǎn)生時刻，由D型觸發(fā)器66鎖存。換言之，比較器65僅從結(jié)果信號提取將第一連接狀態(tài)中的公共電流Icom與第二連接狀態(tài)中的公共電流Icom比較的結(jié)果，并且該提取的信號被提供給D型觸發(fā)器66。來自觸發(fā)器66的輸出信號是上面討論過的信號CPI。上面的說明可以總結(jié)如下將第一連接狀態(tài)中的公共電流Icom與第二連接狀態(tài)中的公共電流Icom進(jìn)行比較，結(jié)果信號是信號CPI。
通過上述討論的操作獲得的信號CPI是在相U的電流Iu過零處檢測到的信號，并且在電流Iu的過零時刻，其電平從“L”改變?yōu)椤癏”。這將在下面進(jìn)一步說明。
圖10示出了功率饋給器20的三相輸出端的電壓Vu、Vv、Vw與公共電流Icom和相電流Iu、Iv、Iw之間的關(guān)系。在第一連接狀態(tài)中，電壓Vu、Vv、Vw分別處于電平“L”、“H”和“L”。此時，晶體管21、22、23、24、25和26分別被“截止”、“導(dǎo)通”、“導(dǎo)通”、“截止”、“截止”和“導(dǎo)通”。在第一連接狀態(tài)中，第一電流從直流電源10的正極端子流出，經(jīng)過晶體管23、相V的線圈13、中性點(diǎn)N、相U的線圈11、晶體管22、公共電流檢測電阻器27，返回直流電源10的負(fù)極端子。第二電流從直流電源10的正極端子流出，經(jīng)過晶體管23、相V的線圈13、中性點(diǎn)N、相W的線圈15、晶體管26、公共電流檢測電阻器27，返回直流電源10的負(fù)極端子。因此，在第一連接狀態(tài)中，流經(jīng)相V的線圈的電流Iv是公共電流Icom，即，Icom＝Iv，這意味著可以檢測電流Iv。
在另一方面，在第二連接狀態(tài)中，電壓Vu、Vv和Vw分別處于電平“H”、“H”和“L”。此時，晶體管21、22、23、24、25、和26分別被“導(dǎo)通”、“截止”、“導(dǎo)通”、“截止”、“截止”和“導(dǎo)通”。在第二連接狀態(tài)中，第一電流從直流電源10的正極端子流出，經(jīng)過晶體管21、相U的線圈11、中性點(diǎn)N、相W的線圈15、晶體管26、公共電流檢測電阻器27，返回直流電源10的負(fù)極端子。第二電流從直流電源10的正極端子流出，經(jīng)過晶體管23、相V的線圈13、中性點(diǎn)N、相W的線圈15、晶體管26、公共電流檢測電阻器27，返回直流電源10的負(fù)極端子。假設(shè)從功率饋給器20的三相輸出端子流向中性點(diǎn)N的電流方向?yàn)檎?，并且反方向?yàn)樨?fù)。則在第二連接部分中，相W的線圈電流“-Iw”是公共電流Icom，即，Icom＝-Iw。因此在第二連接狀態(tài)中可以檢測Iw。
從圖10可以清楚地理解，第一和第二連接狀態(tài)在PWM載波信號CY的一個周期內(nèi)，在彼此接近的時刻出現(xiàn)。因此，在第一連接狀態(tài)中檢測到的相V的電流Iv和在第二連接狀態(tài)中檢測到的相W的電流Iw可以看作實(shí)際上具有相同時刻的電流。因?yàn)橛捎诿總€線圈的電感分量，流經(jīng)每個相線圈的電流不能在短時間內(nèi)改變。換言之，三個相的線圈電流中的相V和相W的相電流可以被幾乎同時地檢測。因?yàn)檫@樣的原理，即，三相電流的總和為零(0)，所以剩下的相U的電流Iu可以很容易地得到。
實(shí)際上，在當(dāng)相U的電流Iu成為零的過零時刻，關(guān)系Iv＝-Iw成立。這意味著將第一連接狀態(tài)中的公共電流(＝Iv)與第二連接狀態(tài)中的公共電流(公共電流＝-Iw)進(jìn)行比較，這兩個公共電流的一致可以檢測出相U的電流的過零時刻。
通過上述的討論可以清楚地了解到，通過將第一連接狀態(tài)中的公共電流Icom與第二連接狀態(tài)中的公共電流Icom進(jìn)行比較而得到的信號CPI是用于檢測相U的電流Iu的過零的信號。在電流Iu過零之前和之后，第一和第二連接狀態(tài)中的公共電流，即，Iv和-Iw之間的大小關(guān)系被切換了，從而信號CPI在電流Iu的過零處將其電平從“L”改變?yōu)椤癏”。圖11示出了這種情況。
在第一示例實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝贿B接狀態(tài)中的公共電流(＝Iv)小于第二連接狀態(tài)中的公共電流(公共電流＝-Iw)時，即，Iu＞0，信號CPI變成電平“L”。當(dāng)?shù)谝贿B接狀態(tài)中的公共電流(＝Iv)大于第二連接狀態(tài)中的公共電流(＝-Iw)時，即，Iu＜0，信號CPI變成電平“H”。相電流比較器60被構(gòu)造為按上述方式工作。
相電流比較器60僅從公共電流Icom的信息中提取有關(guān)流經(jīng)驅(qū)動線圈的相電流的信息，由此產(chǎn)生相U的過零信號CPI。廣為人知的是，諸如電流互感器之類的電流傳感器可以用于檢測相電流。然而，本實(shí)施例證明，檢測公共電流可以檢測相電流，從而公共電流檢測電阻器27可以檢測相電流。因此，本實(shí)施例可以簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。
如上所述，在第一實(shí)施例中，相電流比較器60將流經(jīng)第一連接狀態(tài)中的饋給線的公共電流Icom與流經(jīng)第二連接狀態(tài)中的饋給線的公共電流進(jìn)行比較，并且將結(jié)果信號作為信號CPI輸出到相位超前運(yùn)算器70。運(yùn)算器70借助在相U的線圈中的BEMF的過零處產(chǎn)生的脈沖信號EZ鎖存信號CPI，由此確定相U的電流Iu在相位上是超前還是落后于BEMF。然后相位超前運(yùn)算器70向驅(qū)動波形發(fā)生器80輸出相位超前操作信號RST，從而信號RST調(diào)整驅(qū)動波形信號U0、V0、W0各自的相位，以便減少相電流Iu的延遲量或超前量。結(jié)果，可以自動地調(diào)節(jié)相位，以使在各個相線圈中感應(yīng)出的BEMF的相位與流經(jīng)該線圈的交流電(正弦波電流)的相位一致。這種機(jī)制可使電動機(jī)始終高效地旋轉(zhuǎn)，即使例如電動機(jī)的負(fù)載發(fā)生了變化。
在此實(shí)施例中，在第一連接狀態(tài)中，相V被連接到直流電源10的正饋給線上，并且相U、W被連接到負(fù)饋給線。在第二連接狀態(tài)中，相U、V被連接到正饋給線，相W被連接到負(fù)饋給線。然而，與上述第一連接狀態(tài)不同，相V可以被連接到負(fù)饋給線，相U、W可以被連接到正饋給線。還可以與上述第二連接狀態(tài)不同，相U、V可以被連接到負(fù)饋給線，相W可以被連接到正饋給線。在這種情況下，雖然當(dāng)檢測電流時顛倒了極性，還是可以將相電流與公共電流進(jìn)行比較。換言之，還是可以得到用于檢測相U的過零的信號CPI。
同時，當(dāng)在各個相線圈中感應(yīng)的BEMF的相位與流經(jīng)線圈的交流電(正弦波電流)的相位一致，并且電動機(jī)被驅(qū)動時，驅(qū)動波形信號U0、V0、W0的相位，或施加在中性點(diǎn)與各個相的線圈端子間的電壓U-N、V-N、W-N的相位被在超前方向上正向地調(diào)整，即，相位超前。這是必然的，因?yàn)橛捎谙嗑€圈中所包括的電感分量而引起的交流電的延遲被向減少的方向調(diào)整了。
當(dāng)在超前方向上相位調(diào)整的量(此下稱為“相位超前量”)很大的情況下(例如，從調(diào)整之前的初始狀態(tài)起，在電氣角度上30度或更多)，將采取以下措施。相V和相W被連接到直流電源10的正饋給線，并且相U被連接到負(fù)饋給線。這被稱為第三連接狀態(tài)。將第三連接狀態(tài)中的公共電流Icom與零進(jìn)行比較，從而可以檢測相U的電流Iu的過零。此機(jī)制將參考圖12到圖14詳細(xì)說明。
圖12示出了在相位超前量較大的情況下的相位超前控制器50b的結(jié)構(gòu)，并且特別詳細(xì)說明了相電流比較器60b的結(jié)構(gòu)。在圖12示出的控制器50b中，相位超前量檢測器611、選擇器612、613以及“異或”(EX-OR)門614被添加到比較器60b中，并且采樣脈沖發(fā)生器62b被設(shè)置為在第三連接狀態(tài)中輸出脈沖信號SPL3。其它部件與圖1中示出的相位超前控制器50中的那些部件相比，基本上保持不變。相位超前檢測器611檢測相對于初始狀態(tài)，相位超前量在電氣角度上是否超過30度。當(dāng)超前量為30度或更多時，檢測器611將輸出信號SGR轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖健癏”?？梢越柚缭谙辔怀斑\(yùn)算器70中準(zhǔn)備好的計數(shù)器73的計數(shù)值信號CB來檢測相位超前量。驅(qū)動波形信號的相位調(diào)整量使用信號CB來控制，因此，從前面的說明中明顯可知，可以使用信號CB來檢測相位超前量。
首先，存在相位超前量小并且來自檢測器611的輸出信號SGR停留在電平“L”的情況。下面將對其進(jìn)行說明。在這種情況下，選擇器612從提供自采樣脈沖發(fā)生器62b的信號SPL2和SPL3中選擇信號SPL2，并且將其輸入D型觸發(fā)器66。信號SPL2與從圖1中示出的采樣脈沖發(fā)生器62提供的信號SPL2相同，并且它是在上面的第二連接狀態(tài)中產(chǎn)生的脈沖信號。選擇器613從零電平信號Z和信號SH中選擇提供自采樣保持電路67的信號SH，并將其輸入比較器65。由于信號SGR停留在電平“L”，EX-OR門614將與來自比較器65的輸出邏輯相同的邏輯電平輸入到D型觸發(fā)器66。最終，當(dāng)信號SGR停留在電平“L”，圖12中示出的相電流比較器60b借助選擇器612、613和EX-OR門614以與圖1中示出的相電流比較器60相同的方式處理信號。因?yàn)樵诒容^器60的情況下已經(jīng)說明了其操作，所以此處略去詳細(xì)的說明。
在另一方面，還存在相位超前量大并且提供自檢測器611的信號SGR停留在電平“H”的情況。下面將對其進(jìn)行說明。在這種情況下，選擇器612選擇信號SPL3并將其輸入D型觸發(fā)器66。選擇器613選擇信號Z并將其輸入比較器65。因?yàn)樾盘朣GR停留在電平“H”，EX-OR門614將與提供自比較器65的邏輯相反的邏輯電平輸入D型觸發(fā)器。通過這些操作，當(dāng)信號SGR停留在電平“H”時，相電流比較器60b將第三連接狀態(tài)中的公共電流Icom與零值的比較結(jié)果作為信號CPI輸出。這將詳細(xì)說明如下比較器65的反相輸入端接收由差分放大器61放大的、來自公共電流Icom的檢測出的電壓VIcom。換言之，對公共電流Icom(根據(jù)驅(qū)動線圈的各種連接狀態(tài)而變化)敏感的各個電壓被提供給比較器65的反相輸入端。同時，功率饋給器20中各個晶體管的PWM操作形成了上面的連接狀態(tài)。所提供的這些電壓中的每個電壓被與由選擇器613選擇的零電平信號Z相比較，并由比較器65反轉(zhuǎn)。然后，該電壓進(jìn)一步被EX-OR門614反轉(zhuǎn)以便進(jìn)行邏輯匹配，并被送入D型觸發(fā)器66的數(shù)據(jù)輸入端。當(dāng)公共電流Icom取零值時，信號Z具有與來自差分放大器61的輸出電壓相等的恒定電壓值。結(jié)果，D型觸發(fā)器66的數(shù)據(jù)輸入端接收通過將零值與公共電流Icom的值(根據(jù)驅(qū)動線圈的各種連接狀態(tài)而改變)相比較而產(chǎn)生的結(jié)果信號。
另一方面，D型觸發(fā)器66的時鐘輸入端接收由選擇器612選擇的脈沖信號SPL3。當(dāng)驅(qū)動線圈處于第三連接狀態(tài)時，信號SPL3被提供，并且將信號SPL3輸入到觸發(fā)器66的時鐘輸入端僅從上述結(jié)果信號(通過將零值與不斷改變的公共電流Icom的值相比較而產(chǎn)生)提取出第三連接狀態(tài)中的比較結(jié)果信號。然后從相電流比較器60b提供該提取的信號作為輸出信號CPI。
下面將說明第三連接狀態(tài)。在第三連接狀態(tài)中，相V和相W被連接到直流電源10的正饋給線，并且相U被連接到負(fù)饋給線。具體地說，在第三連接狀態(tài)中，功率饋給器20的三相輸出端子的電壓Vu、Vv、和Vw分別處于電平“L”、“H”和“H”。此時，晶體管21、22、23、24、25和26分別被“截止”、“導(dǎo)通”、“導(dǎo)通”、“截止”、“導(dǎo)通”和“截止”。在此第三連接狀態(tài)中，第一電流從直流電源10的正極端子流出，經(jīng)過晶體管23、相V的線圈13、中性點(diǎn)N、相U的線圈11、晶體管22、公共電流檢測電阻器27，返回直流電源10的負(fù)極端子。第二電流從直流電源10的正極端子流出，經(jīng)過晶體管25、相W的線圈15、中性點(diǎn)N、相U的線圈11、晶體管22、公共電流檢測電阻器27，返回直流電源10的負(fù)極端子。假設(shè)從功率饋給器20的三相輸出端子流向中性點(diǎn)N的方向?yàn)檎?，并且相反的流動方向?yàn)樨?fù)，則在第三連接狀態(tài)中，相U的線圈電流“-Iu”是公共電流Icom，即，Icom＝-Iu。因此，在第三連接狀態(tài)中可以檢測相U的電流Iu。將檢測到的相U的電流與零電平比較，從而可以容易地檢測相U的電流的過零。
圖13示出了功率饋給器20的三相輸出端子的電壓Vu、Vv、Vw與公共電流Icom以及相電流Iu、Iv、Iw之間的關(guān)系。所述關(guān)系在第三連接狀態(tài)發(fā)生的時刻附近出現(xiàn)。在圖13中，在第三連接狀態(tài)中可以識別出關(guān)系Icom＝-Iu。
圖14示出了相U的電流的過零檢測信號CPI是通過將Icom與零值進(jìn)行比較來提供的。同時，當(dāng)相位超前量較小時，所述第三連接狀態(tài)在相U的電流的過零時刻附近不會出現(xiàn)。因此圖1中示出的相電流比較器60通過將在第一連接狀態(tài)中檢測到的相V的電流與在第二連接狀態(tài)中檢測到的相W的電流進(jìn)行比較來檢測相U的過零。然而，在相位超前量較大的情況下，所述第三連接狀態(tài)發(fā)生在相U的電流的過零時刻附近。因此，可以直接從公共電流Icom來檢測相U的電流。然后，如圖12中示出的相電流比較器60b所做的，可以通過將零值與在第三連接狀態(tài)中檢測到的相U的電流進(jìn)行比較來檢測相U的過零。在檢測到相U的電流的過零之后，提供信號CPI，并且以與圖1中所示的情況相同的方式調(diào)整各相。
如上所述，在圖12中示出的實(shí)施例中，在具有較大電感分量(其增加了相位超前量)的電動機(jī)中進(jìn)行了驅(qū)動波形的相位調(diào)整，從而可以高效地驅(qū)動電動機(jī)。
在圖12示出的實(shí)施例中，在第三連接狀態(tài)，相V、W被連接到直流電源10的正饋給線，并且相U被連接到負(fù)饋給線。然而，與前面的第三連接狀態(tài)不同，相V、W可以被連接到負(fù)饋給線，并且相U可以連接到正饋給線。在這種情況下，雖然當(dāng)檢測到電流時極性反轉(zhuǎn)了，但還是可以將相電流與公共電流進(jìn)行比較。換言之，還是可以得到用于檢測相U過零的信號CPI。
在前面的實(shí)施例中，可以以電氣角度上“n”個周期(n＝一個等于1或大于1的整數(shù))為間隔進(jìn)行驅(qū)動波形的相位調(diào)整。這可以通過以下布置來輕易地實(shí)現(xiàn)過零時刻脈沖信號EZ被設(shè)置成以電氣角度上“n”個周期為間隔從相位超前運(yùn)算器70的BEMF過零檢測器71來提供。在這種情況下，磁化轉(zhuǎn)子磁鐵或安裝位置檢測器中的錯誤在電氣角度上的每個周期都大致相同，因此可以以穩(wěn)定的方式控制相位超前。
在上面的實(shí)施例中，可以以機(jī)械角度上“n”個周期(n＝一個等于1或大于1的整數(shù))為間隔進(jìn)行驅(qū)動波形的相位調(diào)整。這可以通過以下布置來輕易地實(shí)現(xiàn)脈沖信號EZ被設(shè)置成以機(jī)械角度上的“n”度為間隔來提供。在這種情況下，由于機(jī)械不平衡(諸如轉(zhuǎn)子的偏心)引起的錯誤以及磁化轉(zhuǎn)子磁鐵或安裝位置檢測器中的錯誤在機(jī)械角度上的每個間隔都大致相同，因此可以以更穩(wěn)定的方式控制相位超前。
在上面的實(shí)施例中，可以以電氣角度上“1/m”個周期(m＝2，3或6)為間隔進(jìn)行驅(qū)動波形的相位調(diào)整。使用此間隔具有如下含義在所述實(shí)施例中，僅使用與相U的一側(cè)過零時刻有關(guān)的信息進(jìn)行相位超前控制；然而，可以使用相U的雙側(cè)過零時刻以及與相V、W的過零時刻有關(guān)的信息進(jìn)行相位超前控制。在磁化轉(zhuǎn)子磁鐵或安裝位置檢測器中的錯誤或由于機(jī)械不平衡(諸如轉(zhuǎn)子的偏心)引起的錯誤足夠小的情況下，可以借助大量的這些信息完成相位超前控制，從而可以增大控制的敏感度。
在前面的實(shí)施例中，可以在下面的情況下進(jìn)行相位超前控制在對驅(qū)動波形進(jìn)行相位超前控制的時刻，公共電流的比較結(jié)果與在同樣時刻的過去兩個或更多結(jié)果一致。在這種情況下，如果由于噪聲引起的錯誤臨時出現(xiàn)在公共電流的比較結(jié)果中，可以以穩(wěn)定的方式控制相位超前。
在前面的實(shí)施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)子的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)超過所希望的速度時，可以調(diào)整驅(qū)動波形的相位。通常，電動機(jī)在較低的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)時承受較輕的負(fù)載，并且相電流以及流經(jīng)驅(qū)動線圈的公共電流很小。此時，由于驅(qū)動線圈的電感分量，相電流產(chǎn)生很小的相位延遲。因此，當(dāng)以低速驅(qū)動轉(zhuǎn)子時，有時最好禁止調(diào)整相位，而不是通過努力檢測很小的公共電流來調(diào)整相位。在這種情況下，當(dāng)以較高速度驅(qū)動轉(zhuǎn)子并且由電感分量引起的相位延遲開始影響電動機(jī)效率時，可以調(diào)整相位。較高的驅(qū)動速度增大了負(fù)載電流和公共電流，從而可以更準(zhǔn)確地檢測公共電流并可以更可靠地調(diào)整相位。
在上面的實(shí)施例中，可以當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩超出所希望的級別時調(diào)整驅(qū)動波形的相位。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小時，相電流和流經(jīng)驅(qū)動線圈的公共電流很小。此時，由于驅(qū)動線圈的電感分量，相電流產(chǎn)生很小的相位延遲。因此，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小時，有時最好禁止調(diào)整相位，而不是通過努力檢測很小的公共電流來調(diào)整相位。在這種情況下，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變得很大并且由電感分量引起的相位延遲開始影響電動機(jī)效率時，可以調(diào)整相位。較大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大了公共電流，從而可以更準(zhǔn)確地檢測公共電流并更可靠地調(diào)整相位。
在內(nèi)插位置信號、產(chǎn)生驅(qū)動波形以及控制相位超前時處理信號(無需再說)可以使用微處理器或軟件來完成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，基于由驅(qū)動波形發(fā)生器產(chǎn)生的各個相的驅(qū)動波形，功率饋給器將以正弦波連續(xù)變化的交流電送入各個相線圈。所述驅(qū)動波形通過相位超前控制器進(jìn)行相位調(diào)整，并且進(jìn)行相位超前控制，以使各個相線圈中的每個相線圈的BEMF的相位與流經(jīng)每個線圈的交流電的相位近似一致。在相位超前控制的情況下，將第一和第二連接狀態(tài)中的公共電流彼此進(jìn)行比較，由此檢測相電流的過零。
在相位超前量較大的情況下，將第三連接狀態(tài)中的公共電流與零值進(jìn)行比較，由此檢測相電流的過零。換言之，無需電流互感器來檢測相電流，而是可以借助公共電流來檢測相電流，從而可以得到簡單的結(jié)構(gòu)。用于將正弦波交流電送入各個相線圈的驅(qū)動波形的產(chǎn)生不需要ROM或D/A轉(zhuǎn)換器，而是可以由更簡單的結(jié)構(gòu)(諸如使用用于從由串聯(lián)電阻器確定的各個電壓級別中選擇一個電壓的選擇器)來產(chǎn)生。由于使用了正弦波形的交流電，此結(jié)構(gòu)可以使本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器以簡單的結(jié)構(gòu)和低廉的成本，以更低的轉(zhuǎn)矩脈動、更小的振動、更低的噪聲始終高效地驅(qū)動電動機(jī)，即使電動機(jī)的負(fù)載或每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生了改變。如果電動機(jī)具有較大的電感分量和電氣時間常數(shù)，所述電動機(jī)驅(qū)動器可以以與上述方式相同的方式驅(qū)動電動機(jī)并且不受相電流中的相位延遲的影響。
示例性實(shí)施例2圖15示出了使用采用了本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的風(fēng)扇電動機(jī)的空調(diào)器的室外單元。在圖15中，垂直布置在底板202上的分隔部分204將室外單元201分成壓縮機(jī)室206和熱交換室209。壓縮機(jī)205置于室206內(nèi)，并且熱交換器207以及送風(fēng)風(fēng)扇電動機(jī)208置于室209內(nèi)。包含電氣設(shè)備的箱210置于分隔部分204上。
通過在無刷直流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上安裝送風(fēng)風(fēng)扇來構(gòu)造風(fēng)扇電動機(jī)208。風(fēng)扇電動機(jī)208由安裝在箱210中的電動機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動。風(fēng)扇電動機(jī)208旋轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動送風(fēng)風(fēng)扇，并且來自風(fēng)扇的風(fēng)冷卻熱交換室209。
根據(jù)第一實(shí)施例的電動機(jī)驅(qū)動器203可以被用于第二實(shí)施例中。因此，連續(xù)改變的交流電(優(yōu)選地，正弦波電流)流經(jīng)電動機(jī)驅(qū)動線圈，從而可以減小驅(qū)動電動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩脈動、振動和噪聲，并且進(jìn)一步地，可以實(shí)現(xiàn)高效的電動機(jī)驅(qū)動。結(jié)果，根據(jù)此第二示例實(shí)施例的空調(diào)器的室外單元有利地實(shí)現(xiàn)了更低的噪聲、更少的振動和更高的效率。
如上所述，當(dāng)本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器被用于風(fēng)扇電動機(jī)中時，使用該風(fēng)扇電動機(jī)的裝置可以降低其噪聲和振動，并實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行。此處給出了適于采用具有本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的風(fēng)扇電動機(jī)的裝置的幾個實(shí)例。
首先，在空調(diào)器的情況下，本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于室外單元，還可以應(yīng)用于向室內(nèi)吹冷風(fēng)或熱風(fēng)的室內(nèi)單元。使用具有本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的風(fēng)扇電動機(jī)的室內(nèi)單元可以以更小的振動實(shí)現(xiàn)非常平穩(wěn)的運(yùn)行。
接著，本發(fā)明還可以應(yīng)用于空氣清潔器。采用具有本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的風(fēng)扇電動機(jī)的空氣清潔器可以以更小的振動實(shí)現(xiàn)非常平穩(wěn)的運(yùn)行。特別是晚上在臥室中，這種空氣清潔器可以有利地實(shí)現(xiàn)這些特征。
本發(fā)明還可以應(yīng)用于諸如燃?xì)鉄崴骱腿加蜔崴鞯臒崴?。采用具有本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的燃燒風(fēng)扇電動機(jī)的熱水器可以以更低的噪聲實(shí)現(xiàn)非常平穩(wěn)且高效的運(yùn)行。
示例實(shí)施例3圖16示出了在驅(qū)動系統(tǒng)中采用了本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的噴墨打印機(jī)的結(jié)構(gòu)。在圖16中，噴墨打印機(jī)(以下簡稱為打印機(jī))310在驅(qū)動系統(tǒng)中采用了用于掃描安裝在托架上的打印頭307的托架電動機(jī)301和用于走紙的走紙電動機(jī)306。托架電動機(jī)301是無刷直流電動機(jī)并由電動機(jī)驅(qū)動器300驅(qū)動。走紙電動機(jī)306是步進(jìn)電動機(jī)。
當(dāng)走紙電動機(jī)306旋轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)矩被傳遞到走紙滾筒305，走紙滾筒305將打印紙308送入圖16中的這一側(cè)。在另一方面，滑輪302安裝在托架電動機(jī)301的旋轉(zhuǎn)軸上，同步帶303繞滑輪302被帶動并且打印頭307安裝在帶303上。頭307通過噴嘴(未示出)將液態(tài)墨水噴射到打印紙308上。托架電動機(jī)正向和反向的旋轉(zhuǎn)(通過所述滑輪和帶)可以使打印頭307掃描圖16中的兩個方向。掃描打印頭307、從頭307噴射墨水以及走紙308可以在紙張308上形成圖像。
托架電動機(jī)301的性能決定性地影響諸如高圖像質(zhì)量和高速打印之類的打印性能。特別地，在彩色打印時，基色(黃、品紅、青和黑)墨水被混合以便產(chǎn)生各種顏色，因此打印頭的掃描性能是極其重要的。結(jié)果，市場上需要具有優(yōu)越性能的托架電動機(jī)301。
根據(jù)第一實(shí)施例的電動機(jī)驅(qū)動器可應(yīng)用于此實(shí)施例中的電動機(jī)驅(qū)動器300。因此，連續(xù)變化的交流電(優(yōu)選地，正弦波電流)流經(jīng)電動機(jī)驅(qū)動線圈，從而可以減小驅(qū)動電動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩脈動、振動和噪聲，并且進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)高效的電動機(jī)驅(qū)動。結(jié)果，根據(jù)第三實(shí)施例的打印機(jī)可以以更低的噪聲、更小的振動被高效地驅(qū)動，并且有利地還可以以高打印速度產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。
在此第三實(shí)施例中，采用噴墨打印機(jī)作為一個例子；然而，棱鏡掃描器電動機(jī)(激光打印機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)中的一種電動機(jī)，用于掃描激光束)可以采用本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器。其不僅可使激光打印機(jī)以更低的噪聲和更小的振動高效地運(yùn)行，而且還可以有利地以高打印速度產(chǎn)生高質(zhì)量圖像。
此處還列舉了幾種其它裝置作為適于采用本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器的例子。首先，在復(fù)印機(jī)中用于驅(qū)動光敏鼓的無刷直流電動機(jī)可以采用所述電動機(jī)驅(qū)動器，以使復(fù)印機(jī)不僅可以以更低噪聲、更小振動高效地運(yùn)行，還可以有利地以高復(fù)印速度產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。在硬盤裝置或光學(xué)介質(zhì)裝置中，用于驅(qū)動盤的主軸電動機(jī)可以采用所述電動機(jī)驅(qū)動器，從而可以以更低的噪聲、更小的振動高效地運(yùn)行這些裝置。
工業(yè)實(shí)用性在本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器中，基于由驅(qū)動波形發(fā)生器產(chǎn)生的各個相的驅(qū)動波形，功率饋給器將以正弦波連續(xù)變化的交流電送入各個相線圈。進(jìn)而，通過相位超前控制對所述驅(qū)動波形進(jìn)行相位調(diào)整，從而各個相線圈的BEMF的相位近似與流經(jīng)所述線圈的交流電的相位一致。在相位超前控制中，借助公共電流檢測相電流，從而減小了轉(zhuǎn)矩脈動、振動和噪聲，并且可以以高效率驅(qū)動電動機(jī)。在裝置的風(fēng)扇電動機(jī)或驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)采用本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動器，可以使所述裝置以更低的噪聲和更少的振動高效運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)驅(qū)動器，包括(a)三個相中的每個相的驅(qū)動線圈；(b)布置在第一饋給線和第二饋給線之間的直流電源；(c)用于對應(yīng)于所述驅(qū)動線圈以電氣角度上的一個周期為間隔產(chǎn)生驅(qū)動波形的驅(qū)動波形發(fā)生器；(d)用于控制所述驅(qū)動波形的相位的相位超前控制器；以及(e)功率饋給器，所述功率饋給器用于基于從所述驅(qū)動波形調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號將所述線圈連接到所述第一饋給線和所述第二饋給線中的一個饋給線，并且用于以連續(xù)變化的交流電(ac)驅(qū)動所述線圈，其中所述功率饋給器形成第一連接狀態(tài)，其中第二相線圈被連接到所述第一饋給線并且第一相線圈和第三相線圈被連接到所述第二饋給線，并且所述功率饋給器形成第二連接狀態(tài)，其中所述第一相線圈和所述第二相線圈被連接到所述第一饋給線并且所述第三相線圈被連接到所述第二饋給線，其中所述相位超前控制器將所述第一連接狀態(tài)中的公共電流與所述第二連接狀態(tài)中的公共電流進(jìn)行比較，所述公共電流流經(jīng)所述第一饋給線和所述第二饋給線中的一個饋給線，并且控制所述驅(qū)動波形的相位，使得所述各個連接狀態(tài)中的公共電流值在所述第一相線圈中感應(yīng)的反電勢(BEMF)的過零處附近變成近似相同，并且其中所述相位控制由所述相位超前控制器來控制，使得所述各個相線圈的每個BEMF的相位與流經(jīng)所述各個線圈的交流電的相位一致。
2.一種電動機(jī)驅(qū)動器，包括(a)三個相中的每個相的驅(qū)動線圈；(b)布置在第一饋給線和第二饋給線之間的直流電源；(c)用于對應(yīng)于所述驅(qū)動線圈以電氣角度上一個周期為間隔產(chǎn)生驅(qū)動波形的驅(qū)動波形發(fā)生器；(d)用于控制所述驅(qū)動波形的相位的相位超前控制器；以及(e)功率饋給器，所述功率饋給器用于基于從所述驅(qū)動波形調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號將所述線圈連接到所述第一饋給線和所述第二饋給線中的一個饋給線，并且用于以連續(xù)變化的交流電(ac)驅(qū)動所述線圈，其中所述功率饋給器形成第三連接狀態(tài)，其中第二相線圈和第三相線圈被連接到所述第一饋給線并且第一相線圈被連接到所述第二饋給線，其中所述相位超前控制器將零值與在所述第三連接狀態(tài)中流經(jīng)所述第一饋給線和所述第二饋給線中的一個饋給線的公共電流進(jìn)行比較，并且控制所述驅(qū)動波形的相位，使得所述第三連接狀態(tài)中的所述公共電流值在所述第一相線圈中感應(yīng)的反電勢(BEMF)的過零處變成近似為零，并且其中所述相位控制由所述相位超前控制器來控制，使得所述各個相線圈的每個BEMF的相位與流經(jīng)所述各個線圈的交流電的相位一致。
3.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中以電氣角度上“n”(“n”等于1或大于1的整數(shù))個周期為間隔由所述相位超前控制器進(jìn)行所述相位控制。
4.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中以電氣角度上“n”(“n”等于1或大于1的整數(shù))個周期為間隔由所述相位超前控制器進(jìn)行所述相位控制。
5.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中以機(jī)械角度上“n”(“n”等于1或大于1的整數(shù))個周期為間隔由所述相位超前控制器進(jìn)行所述相位控制。
6.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中以機(jī)械角度上“n”(“n”等于1或大于1的整數(shù))個周期為間隔由所述相位超前控制器進(jìn)行所述相位控制。
7.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中以電氣角度上“1/m”(“m”2、3或6)周期為間隔由所述相位超前控制器進(jìn)行所述相位控制。
8.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中以電氣角度上“1/m”(“m”2、3或6)周期為間隔由所述相位超前控制器進(jìn)行所述相位控制。
9.如權(quán)利要求3所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行相位超前控制時比較公共電流值的結(jié)果與在相同時刻的過去兩個或更多連續(xù)結(jié)果一致時，可以對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
10.如權(quán)利要求4所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行相位超前控制時比較公共電流值的結(jié)果與在相同時刻的過去兩個或更多連續(xù)結(jié)果一致時，可以對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
11.如權(quán)利要求5所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行相位超前控制時比較公共電流值的結(jié)果與在相同時刻的過去兩個或更多連續(xù)結(jié)果一致時，可以對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
12.如權(quán)利要求6所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行相位超前控制時比較公共電流值的結(jié)果與在相同時刻的過去兩個或更多連續(xù)結(jié)果一致時，可以對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
13.如權(quán)利要求7所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行相位超前控制時比較公共電流值的結(jié)果與在相同時刻的過去兩個或更多連續(xù)結(jié)果一致時，可以對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
14.如權(quán)利要求8所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行相位超前控制時比較公共電流值的結(jié)果與在相同時刻的過去兩個或更多連續(xù)結(jié)果一致時，可以對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
15.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)運(yùn)動部件被驅(qū)動為快于所希望的速度時，由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
16.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)運(yùn)動部件被驅(qū)動為快于所希望的速度時，由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
17.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不小于所希望的值時，由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
18.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動器，其中當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不小于所希望的值時，由所述相位超前控制器對所述驅(qū)動波形進(jìn)行所述相位控制。
19.一種空調(diào)器，所述空調(diào)器的吹風(fēng)風(fēng)扇電動機(jī)采用如權(quán)利要求1到18中任一權(quán)利要求所定義的所述電動機(jī)驅(qū)動器。
20.一種空氣清潔器，所述空氣清潔器的吹風(fēng)風(fēng)扇電動機(jī)采用如權(quán)利要求1到18中任一權(quán)利要求所定義的所述電動機(jī)驅(qū)動器。
21.一種熱水器，所述熱水器的燃燒風(fēng)扇電動機(jī)采用如權(quán)利要求1到18中任一權(quán)利要求所定義的所述電動機(jī)驅(qū)動器。
22.一種打印機(jī)，所述打印機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)采用如權(quán)利要求1到18中任一權(quán)利要求所定義的所述電動機(jī)驅(qū)動器。
23.一種復(fù)印機(jī)，所述復(fù)印機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)采用如權(quán)利要求1到18中任一權(quán)利要求所定義的所述電動機(jī)驅(qū)動器。
24.一種硬盤裝置，所述硬盤裝置的驅(qū)動系統(tǒng)采用如權(quán)利要求1到18中任一權(quán)利要求所定義的所述電動機(jī)驅(qū)動器。
25.一種光學(xué)介質(zhì)裝置，所述光學(xué)介質(zhì)裝置的驅(qū)動系統(tǒng)采用如權(quán)利要求1到18中任一權(quán)利要求所定義的所述電動機(jī)驅(qū)動器。
全文摘要
在電動機(jī)驅(qū)動器中，基于由驅(qū)動波形發(fā)生器(80)產(chǎn)生的各個相的驅(qū)動波形，功率饋給器(20)將以正弦波連續(xù)變化的交流電流送入各個相線圈(11、13、15)。進(jìn)而，相位超前控制器(50)調(diào)整所述驅(qū)動波形的相位并且執(zhí)行相位超前控制，以使各個相線圈中感應(yīng)的反電勢的各個相位與流經(jīng)所述線圈的交流電的相位總體上一致。在相位超前控制中，借助公共電流檢測相電流。上述結(jié)構(gòu)可以減少轉(zhuǎn)矩脈動、振動和噪聲，因此可以高效地驅(qū)動電動機(jī)。
文檔編號H02P6/14GK1650509SQ0380959
公開日2005年8月3日 申請日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月15日
發(fā)明者八十原正浩, 杉浦賢治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社