專利名稱：能夠穩(wěn)定起動的無電刷直流電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無電刷DC(直流)電機，該無電刷DC電機起動時強制地給轉(zhuǎn)子加上旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，根據(jù)在各電樞繞組中感應的感應電壓進行電樞繞組電壓圖形(voltage pattern)的切換。
背景技術：
以往，作為無電刷DC電機，有記載于特公平5-72197號中的電機。這種無電刷DC電機如圖35所示，具有有多個磁極的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子70；有3相Y型連接的電樞繞組71a、71b、71c的定子71；在與上述電樞繞組71a、71b、71c并聯(lián)的狀態(tài)下由3相Y型連接的電阻72a、72b、72c構(gòu)成的電阻電路72；檢測轉(zhuǎn)子70相對于上述電樞繞組71a、71b、71c的相對轉(zhuǎn)動位置的轉(zhuǎn)動位置檢測器73；接受來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器73的表示轉(zhuǎn)子70的轉(zhuǎn)動位置的位置信號、輸出對電樞繞組71a、71b、71c切換電壓圖形的開關信號的微機74；接受來自上述微機74的開關信號、輸出切換控制電樞繞組71a、71b、71c的電壓圖形的整流控制信號的基極驅(qū)動電路75；接受來自上述基極驅(qū)動電路75的整流控制信號、切換電樞繞組71a、71b、71c的電壓圖形的換流單元80。
上述換流單元80由分別經(jīng)由開關77連接到直流電源76正極側(cè)的3個晶體管80a、80b、80c和分別連接到直流電源76負極側(cè)的3個晶體管80d、80e、80f構(gòu)成。上述晶體管80a和晶體管80d的集電極相互連接，上述晶體管80b和晶體管80e的集電極相互連接，上述晶體管80c和晶體管80f的集電極相互連接。在上述晶體管80a、80d的相互連接的部分上連接U相電樞繞組71a、在晶體管80b、80e的相互連接的部分上連接V相電樞繞組71b、在晶體管80c、80f的相互連接的部分上連接W相電樞繞組71c。而且，把來自上述基極驅(qū)動電路75的整流控制信號分別輸入到換流單元80的各個晶體管80a～80f的基極。
另外，上述轉(zhuǎn)動位置檢測器73具有輸入上述電阻電路72的中性點電壓VM和電樞繞組71a、71b、71c的中性點電壓VN并輸出表示電阻電路72的中性點和電樞繞組71a、71b、71c的中性點的電位差的電位差信號VMN的差動放大器81、接受來自上述差動放大器81的電位差信號VMN并積分該電位差信號VMN的積分器82以及接受來自上述積分器82的積分了電位差信號VMN而得到的積分信號并輸出位置信號的過零比較器83。還有，比較器84將其輸入端子分別連接到上述電樞繞組71c的兩端，把表示感應電壓EN的極性的信號輸出到微機74。
在上述結(jié)構(gòu)的無電刷DC電機中，若把來自換流單元80的各U相、V相、W相的電機端子電壓記為VU、VV、VW，把電樞繞組71a、71b、71c的U相、V相、W相的感應電壓分別記為EU、EV、EW，則電阻電路72的中性點電壓VM和電樞繞組71a、71b、71c的中性點電壓VN分別為VM＝(1/3)(Vu+Vv+Vw)VN＝(1/3)((Vu-Eu)+(Vv-Ev)+(Vw-Ew)}從而，上述電阻電路72的中性點和電樞繞組71a、71b、71c的中性點的電位差信號VMN為VMN＝VM-VN＝(1/3)(Eu+Ev+Ew)與電樞繞組71a、71b、71c的感應電壓EU、EV、EW之和成比例。
上述電樞繞組71a、71b、71c的感應電壓EU、EV、EW為每180度相位相異的梯形波，電位差信號VMN為具有相對于感應電壓EU、EV、EW的3倍基波頻率成分的近似三角波。該電位差信號VMN的三角波的峰點成為電壓圖形的切換點。上述積分器82積分來自差動放大器81的電位差信號VMN，輸出近似正弦波的積分信號∫VMNdt。而且，上述過零比較器83檢測積分信號∫VMNdt的過零點，向微機74輸出位置信號。即，由于該電位差信號VMN的峰點的振幅隨轉(zhuǎn)動速度而變動，故積分電位差信號VMN從而檢測出過零點。上述位置信號是表示轉(zhuǎn)子70相對于上述定子71的電樞繞組71a、71b、71c的相對位置的信號。接著，上述微機74接受來自過零比較器83的位置信號，向基極驅(qū)動電路75輸出開關信號，上述基極驅(qū)動電路75接受來自微機74的開關信號，向換流單元80的各晶體管80a～80f的基極輸出換流控制信號。而且，上述換流單元80的各晶體管80a～80f順序通斷，切換對于電樞繞組71a、71b、71c的電壓圖形。
這樣，上述無電刷DC電機從電樞繞組71a、71b、71c的感應電壓EU、EV、EW檢測出表示轉(zhuǎn)子70的轉(zhuǎn)動位置的位置信號，換流單元80根據(jù)該位置信號進行電樞繞組71a、71b、71c的電壓圖形的切換。
另外，該無電刷DC電機起動時，對于電樞繞組71a、71b、71c的特定相供給預定時間的勵磁電流，利用轉(zhuǎn)子70的永久磁鐵和定子71之間的吸引力，使轉(zhuǎn)子70產(chǎn)生以穩(wěn)定點為中心的衰減振動從而收斂于穩(wěn)定點。這時，如果振動著的轉(zhuǎn)子70具有和想轉(zhuǎn)動的方向相同方向的速度，則根據(jù)轉(zhuǎn)動位置檢測器73的位置信號切換電樞繞組71a、71b、71c的電壓圖形進行使轉(zhuǎn)子70轉(zhuǎn)動的位置檢測運轉(zhuǎn)。
然而，在驅(qū)動空調(diào)機等場合，由于電機繞組最大為200V電壓，故需要用電阻等進行分壓以減小輸入到比較器84的電樞線圈71c的感應電壓EW。由此，在起動時的低速轉(zhuǎn)動區(qū)域，因為感應電壓EN的電平很低，因此難于用比較器84判別感應電壓EW的極性。而且，因為在負載為壓縮機等的情況下起動時由于殘差壓和軸的摩擦而存在負載轉(zhuǎn)矩，或者因為由制冷液、潤滑油形成的粘性阻力，故轉(zhuǎn)子70不產(chǎn)生衰減振動的可能性較高，有時不能起動，在控制可靠性方面問題非常大。
于是，作為另一種無電刷DC電機，如圖36所示，在起動時，按預定的圖形增加換流單元輸出電壓和輸出頻率以便加大感應電壓直到能夠進行位置檢測運轉(zhuǎn)，從而進行同步運轉(zhuǎn)，如在圖37中所示，這需要充分地提高換流單元輸出的電壓去進行加速，使得即使在壓縮機的壓差和電源電壓變動的情況下也能夠獲得充分的轉(zhuǎn)矩從而可以穩(wěn)定地加速，并且需要電機運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)(參照特公平1-54960號公報)。
然而，上述技術僅在記載于上述特公平1-54960號公報的位置檢測裝置中有效，而在本發(fā)明的新技術所使用的位置檢測裝置中有以下所示的課題。
圖38示出在上述按預定的圖形增加換流單元輸出電壓和輸出頻率而進行同步運轉(zhuǎn)的無電刷DC電機中換流單元輸出頻率為12Hz且無負載時轉(zhuǎn)動位置檢測器73中積分器82的積分信號相對于換流單元輸出電壓的特性，圖39示出換流單元輸出頻率為20Hz且無負載時積分信號相對于換流器輸出電壓的特性。上述積分器82的積分信號隨換流單元輸出電壓的升高而減小，換流單元輸出電壓的范圍B1、B2成為積分了電位差信號而得到的積分信號電平的穩(wěn)定范圍，即，成為能夠根據(jù)該電位差信號進行位置檢測運轉(zhuǎn)的范圍A。另外，圖38、39的積分信號的電壓示出從峰值點到零點的電壓。還有換流單元輸出電壓分別比上述能夠進行位置檢測運轉(zhuǎn)的范圍B1、B2的下限低時，由于轉(zhuǎn)矩不足而失步。
另外，圖40示出圖38中換流單元輸出電壓10V時的電機電流和穩(wěn)定的積分信號的波形，圖41示出圖38中換流單元輸出電壓20V時的電機電流和不穩(wěn)定積分信號的波形。還有，圖42示出圖39中換流單元輸出電壓15V時的電機電流和穩(wěn)定的積分信號的波形，圖43示出圖39中換流單元輸出電壓27V時的電機電流和不穩(wěn)定積分信號的波形。另外，圖40、圖41、圖42、圖43的橫軸(時間軸)是20毫秒/格。這樣，上述無電刷DC電機存在這樣的缺點，即，若起動時為加大轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)穩(wěn)定加速而加大換流單元輸出的電壓，則電樞繞組71a、71b、71c和電阻電路72的中性點的電位差信號減小，成為不穩(wěn)定狀態(tài)，于是從同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)的切換失敗。
還有，如圖44所示，若負載從小向大變動則表示積分信號相對于換流單元輸出電壓的特性的近似直線將大致沿箭頭R的方向平行移動。從而，作為積分了電位差信號而得到的積分信號電平的穩(wěn)定范圍、即能夠根據(jù)該電位差信號進行位置檢測運轉(zhuǎn)的范圍A的換流單元輸出電壓的范圍從B3整體地變化到換流單元輸出電壓高的一側(cè)的B4，同時，轉(zhuǎn)矩不足的范圍從N1成為上限的換流單元輸出電壓較寬闊的N2。
還有，如圖45所示，在負載固定而電源電壓變動時，為得到預定的換流單元輸出電壓，而需要把整流控制信號作為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號并改變其占空比。即，若電源電壓大于標準電壓時要減小占空比，使換流單元輸出電壓不上升，另一方面，若電源電壓小于標準電壓時要加大占空比，使換流單元輸出電壓不下降。然而，在不具備用于根據(jù)電流電壓改變換流單元輸出電壓的裝置時，由于換流單元輸出電壓隨電源電壓的變動而變化，故積分信號的特性亦變化。
這樣，由于電位差信號隨負載轉(zhuǎn)矩、電源電壓變動而變化，因此存在必須按照其變化設定換流單元輸出電壓而不能夠預先設定換流單元輸出電壓使電位差信號成為穩(wěn)定狀態(tài)這樣的問題。
發(fā)明的公開于是，本發(fā)明的目的在于提供不受負載轉(zhuǎn)矩及電源電壓的變動的影響、能夠切實地從起動時的同步運轉(zhuǎn)切換到位置檢測運轉(zhuǎn)的無電刷DC電機。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種無電刷DC電機，它具備有多個磁極的磁鐵的轉(zhuǎn)子；有3相Y型連接的電樞繞組的定子；相對上述電樞繞組呈并聯(lián)狀態(tài)的3相Y型連接的電阻電路；根據(jù)上述電樞繞組中性點和上述電阻電路中性點的電位差檢測上述轉(zhuǎn)子和上述定子的相對轉(zhuǎn)動位置并輸出位置信號的轉(zhuǎn)動位置檢測裝置；根據(jù)來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的上述位置信號切換上述電樞繞組的電壓圖形的換流單元，其特征在于，該無電刷DC電機包括起動時根據(jù)預定的圖形輸出上述換流單元的換流器輸出的電壓及頻率的同步運轉(zhuǎn)控制裝置；根據(jù)來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的上述位置信號控制上述換流單元的換流器輸出的位置檢測運轉(zhuǎn)控制裝置；在上述換流單元由上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置控制為同步運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，判斷能否進行使用來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的上述位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)的判定裝置；若上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)則把對上述換流單元的控制從上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置切換為上述位置檢測運轉(zhuǎn)控制裝置的運轉(zhuǎn)切換裝置。
若根據(jù)該結(jié)構(gòu)，則起動開始時，由上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置根據(jù)預定的圖形輸出來自上述換流單元的換流器輸出的電壓及頻率，上述預定的圖形輸出結(jié)束后，在同步運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，上述判定裝置判斷能否進行基于來自轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)。例如，若表示上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點的電位差的電位差信號穩(wěn)定，則基于該電位差信號的位置信號也穩(wěn)定，因此，通過判斷上述電位差信號穩(wěn)定與否，判斷能否進行依據(jù)位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)。而且，若上述判定裝置判斷為能夠進行基于位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)，則運轉(zhuǎn)切換裝置從同步運轉(zhuǎn)控制裝置切換為位置檢測運轉(zhuǎn)控制裝置。而且，上述位置檢測運轉(zhuǎn)控制裝置根據(jù)來自轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的位置信號控制換流單元的換流器輸出。
從而，能夠切實地進行從起動時的同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)的切換，能夠防止起因于上述電位差信號不穩(wěn)定的失步。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，用上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置根據(jù)上述預定的圖形輸出上述換流單元的換流器輸出的電壓及頻率，在上述預定的圖形輸出后，若上述判定裝置判斷為不能進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)，則上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置降低上述換流單元的換流器輸出的電壓V和頻率F之比V/F直到上述判定裝置判斷為能夠進行基于上述位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)為止。
從而，起動時在用上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置進行預定的圖形輸出后，由于到能夠進行基于來自轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)之前，同步運轉(zhuǎn)控制裝置一直降低換流器輸出的電壓V和頻率F之比V/F，因此，即使起動時隨負載的大小和電源電壓的變動，電位差信號的穩(wěn)定范圍也變動，但也能夠切實地從同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)切換。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述判定裝置具有判斷上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點的上述電位差是否大于預定值的電平判定裝置，若上述電平判定裝置判斷為上述電位差大于上述預定值，則判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
從而，把上述預定值設定在上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點的電位差信號穩(wěn)定的值，當上述電位差大于上述預定值時，能夠判斷上述電位差信號穩(wěn)定，基于電位差信號的來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的位置信號也穩(wěn)定，由此能夠判斷可以進行基于上述位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述電平判定裝置具有對表示上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點之電位差的信號進行整流的整流裝置、把來自上述整流裝置的已整流了的信號進行平滑的平滑裝置以及把來自上述平滑裝置的已平滑了的信號和預定的基準值進行比較的平滑信號比較裝置。而且，上述平滑信號比較裝置比較來自上述平滑裝置的已平滑了的信號和上述基準值，若上述已平滑了的信號超過上述基準值，則判斷為上述電位差大于上述預定值。另外，上述整流裝置既可以把表示上述電位差的信號進行全波整流，也可以進行半波整流。
從而，應用上述電平判定裝置的整流裝置、平滑裝置及平滑信號比較裝置，在把表示上述電位差的信號整流平滑后的信號超過了上述基準基時，能夠判定上述電位差大于預定值，能夠判斷基于表示電位差的信號的位置信號穩(wěn)定。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述電平判定裝置具有把表示上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點的上述電位差的信號與預定的基準值進行比較的電位差信號比較裝置。而且，在上述電位差信號比較裝置比較上述電位差信號和上述基準值而得到的上述電位差信號比較裝置的輸出信號是預定的圖形時，判斷為上述電位差大于上述預定值。例如，上述電位差信號比較裝置的輸出信號的脈沖為以預定的間隔連續(xù)并大于預定脈沖數(shù)時，電平判定裝置判斷為上述電位差大于上述預定值。
從而，能夠判斷上述電位差大于上述預定值，能夠判斷基于表示電位差的信號的位置信號穩(wěn)定。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述電平判定裝置在把表示上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點的上述電位差的信號與基于滯后比較器的滯后特性的預定基準值進行比較而得到的上述滯后比較器的輸出信號是預定圖形時，判斷為上述電位差大于上述預定值。
從而，通過把基于上述滯后比較器的滯后特性的基準值取為與判定上述電位差的上述預定值相當?shù)闹?，上述電平判定裝置在上述滯后比較器的輸出信號是預定的圖形時，能夠判斷上述電位差大于上述預定值。另外，用上述滯后比較器能夠簡單地構(gòu)成電平判定裝置而不必使用全波整電路和多個比較器。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述判定裝置具有比較來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的位置信號與上述換流單元的換流器輸出是否有預定的關系的位置信號模式比較裝置。例如，上述位置信號模式比較裝置比較換流器輸出的電壓圖形的切換點與位置信號的H電平、C電平的對應是否多次連續(xù)一致，或者比較上述換流器輸出的電壓圖形的切換點和位置信號的切換點的相位是否在預定的范圍內(nèi)。而且，上述位置信號模式比較裝置比較上述位置信號和上述換流器輸出，在上述位置信號和上述換流器輸出有預定的關系時，判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
從而，用上述位置信號模式比較裝置，在上述位置信號和上述換流器輸出有預定的關系時，能夠判斷為來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的位置信號穩(wěn)定，可以進行位置檢測運轉(zhuǎn)。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述判定裝置具有比較上述位置信號的周期的值與和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值是否小于預定值的位置信號周期比較裝置。而且，上述位置信號周期比較裝置在上述位置信號的周期的值與和基于上述換流器輸出的頻率的位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值小于上述預定值時，判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。另一方面，上述判定裝置在位置信號的周期的值與和基于換流器輸出的頻率的位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值大于預定值時，判斷為不能進行位置檢測運轉(zhuǎn)。
從而，用上述位置信號周期比較裝置能夠判斷基于上述電位差信號的位置信號是否穩(wěn)定。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置具有檢測上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點的電位差并輸出電位差信號的電位差檢測裝置、積分來自上述電位差檢測裝置的上述電位差信號并輸出積分信號的積分裝置和比較來自上述積分裝置的上述積分信號和預定的基準值并輸出上述位置信號的具有滯后特性的滯后比較器。從而，上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置在檢測位置信號的同時，用滯后比較器能夠判定上述電位差大于預定值，能夠判斷基于電位差信號的位置信號穩(wěn)定。從而，由于在上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置中具有比較電位差是否大于預定值的裝置而不再需要其它判定電位差信號電平的裝置，故能夠降低成本。
在與一個實施例有關的無電刷DC電機中，上述判定裝置至少具有上述實施例的電平判定裝置、位置信號模式比較裝置和位置信號周期比較裝置中的2個。而且，在滿足上述電平判定裝置中上述電樞繞組的中性點和上述電阻電路的中性點的電位差大于預定值的條件、上述位置信號模式比較裝置中來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的位置信號和上述換流單元的換流器輸出具有預定的關系的條件、上述位置信號周期比較裝置中上述位置信號的周期的值與和基于換流器輸出的頻率的位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值小于預定值的條件之中的至少2個條件時，上述判定裝置判斷為能夠進行基于位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)。
從而，在有負載變動和電源電壓變動時，也能夠根據(jù)表示上述電位差的信號的變動，判斷可以進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)，能夠從同步運轉(zhuǎn)切實地切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明第1實施例的無電刷DC電機的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是上述無電刷DC電機的微機的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是上述無電刷DC電機的電平檢測器的電路圖。
圖4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H、4I、4J、4K、4L、4M、4N、4O、4P是表示上述無電刷DC電機各部分的信號的波形圖。
圖5A、5B、5C、5D是表示上述無電刷DC電機的僅依據(jù)電平判定進行位置檢測運轉(zhuǎn)切換的說明圖。
圖6A、6B、6C是表示上述無電刷DC電機的僅依據(jù)模式比較進行位置檢測運轉(zhuǎn)切換的說明圖。
圖7A、7B、7C、7D是表示上述無電刷DC電機的依據(jù)電平判定和模式比較進行位置檢測運轉(zhuǎn)切換的說明圖。
圖8是表示上述微機的同步運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖9是表示上述微機的位置檢測運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖10是表示上述微機的基于相位修正定時的定時中斷的中斷處理的流程。
圖11是表示上述無電刷DC電機起動時換流器輸出電壓、換流器頻率的變化的曲線圖。
圖12是表示上述無電刷DC電機起動時，在加速停止后使換流器輸出電壓降低時換流器輸出電壓、換流器頻率的變化的曲線圖。
圖13是本發(fā)明第2實施例的無電刷DC電機的結(jié)構(gòu)圖。
圖14是上述無電刷DC電機的微機的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是上述無電刷DC電機的電平判定器的電路圖。
圖16A、16B、16C、16D是表示使用了圖15的電平判定器時各部分信號的波形圖。
圖17是表示上述微機的同步運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖18是表示上述微機的位置檢測運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖19是表示上述微機的由相位修正定時的中斷進行的中斷處理的流程。
圖20是本發(fā)明第3實施例的元電刷DC電機的電平檢測器的電路圖。
圖21A、21B、21C、21D、21E是表示使用了圖20的電平判定器時各部分信號的波形圖。
圖22是本發(fā)明第4實施例的無電刷DC電機的電平檢測器的電路圖。
圖23是上述無電刷DC電機的微機的結(jié)構(gòu)圖。
圖24A、24B、24C、24D、24E、24F是表示上述無電刷DC電機的電平檢測器各部分信號的波形圖。
圖25A、25B、25C、25D、25E、25F、25G、25H是表示由上述無電刷DC電機的周期比較單元進行的位置信號的周期和波形定時的周期相比較的波形圖。
圖26是表示上述微機的同步運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖27是表示上述微機的位置檢測運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖28是表示上述微機的由相位修正定時的中斷進行的中斷處理的流程。
圖29是本發(fā)明第5實施例的無電刷DC電機的位置檢測電路的電路圖。
圖30是上述無電刷DC電機的微機的結(jié)構(gòu)圖。
圖31A、31B、31C、31D是表示上述位置檢測電路的各部分信號的波形圖。
圖32是表示上述微機的同步運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖33是表示上述微機的位置檢測運轉(zhuǎn)的中斷處理的流程。
圖34是表示上述微機的由相位修正定時的中斷進行的中斷處理的流程。
圖35是以往的無電刷DC電機的結(jié)構(gòu)圖。
圖36是表示上述無電刷DC電機起動時的換流器頻率和換流器輸出電壓的關系的曲線圖。
圖37是表示上述無電刷DC電機起動時的換流器輸出電壓、換流器頻率變化的曲線圖。
圖38是表示在上述無電刷DC電機中，換流器頻率為12Hz情況下積分信號對于無負載時的換流器輸出電壓的特性的曲線圖。
圖39是表示在上述無電刷DC電機中，換流器頻率為20Hz情況下積分信號對于無負載時的換流器輸出電壓的特性的曲線圖。
圖40是表示在上述無電刷DC電機中，換流器頻率為12Hz情況下，換流器輸出電壓10V時電機電流、積分信號的波形的波形圖。
圖41是表示在上述無電刷DC電機中，換流器頻率為12Hz情況下，換流器輸出電壓20V時電機電流、積分信號的波形的波形圖。
圖42是表示在上述無電刷DC電機中，換流器頻率為20Hz情況下，換流器輸出電壓15V時電機電流、積分信號的波形的波形圖。
圖43是表示在上述無電刷DC電機中，換流器頻率為20Hz情況下，換流器輸出電壓27V時電機電流、積分信號的波形的波形圖。
圖44是表示在上述無電刷DC電機中，根據(jù)負載大小，積分信號對于換流器輸出電壓的電壓特性之變化的曲線圖。
圖45是表示在上述無電刷DC電機中，積分信號對于換流器輸出電壓的電壓特性和電源電壓對應于該換流器輸出電壓而變動時開關信號的PWM的占空比的曲線圖。
實施發(fā)明的最佳方式以下，根據(jù)實施例詳細地說明本發(fā)明的無電刷DC電機。
〔第一實施例〕圖1示出本發(fā)明第1實施例的無電刷DC電機的結(jié)構(gòu)，1是把電樞繞組1a、1b、1c Y型連接的、通過旋轉(zhuǎn)磁場使具有多個永久磁鐵的轉(zhuǎn)子10轉(zhuǎn)動的定子、2是以并聯(lián)狀態(tài)連接到上述電樞繞組1a、1b、1c上并把電阻2a、2b、2c Y型連接的電阻電路，3是根據(jù)上述電阻電路2的中性點電壓VM和電機繞組1a、1b、1c的中性點電壓VN檢測轉(zhuǎn)子10的相對位置并輸出位置信號的作為轉(zhuǎn)動位置檢測裝置的轉(zhuǎn)動位置檢測器，4是接受來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號并輸出開關信號的微機，5是接受來自上述微機4的開關信號并輸出換流控制信號的基極驅(qū)動電路。來自上述基極驅(qū)動電路5的換流控制信號分別連接換流單元20。另外，用上述定子1和上述轉(zhuǎn)子10構(gòu)成電機部分11。
上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3具有差動放大器31、積分器32和過零比較器33，其中，差動放大器31的放大器IC1的同相輸入端子輸入電阻電路2的中性點電壓VM，同時，放大器IC1的反相輸入端子經(jīng)電阻R1到接地GND點，在放大器IC1的的輸出和反相輸入端子之間的連接電阻R2，積分器32由一端連接上述差動放大器31的輸出的電阻R3和連接在該電阻R3的另一端與接地點GND之間的電容C1構(gòu)成，過零比較器33由其同相輸入端子連接上述積分器32的電阻R2的另一端、反相輸入端子連接接地點GND的放大器IC2構(gòu)成。而且，由于上述電樞繞組1a、1b、1c的中性點經(jīng)接地點GND和電阻R1連接到差動放大器31的反相輸入端子。因此，差動放大器31檢測出電阻電路2的中性點電壓VM和電樞繞組1a、1b、1c的中性點電壓VN的電位差信號VMN。另外，上述無電刷DC電機具有接受來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號并把電平檢測信號輸出到微機4的電平檢測器。
還有，上述換流單元20由分別連接到直流電源9的正極一端的3個晶體管20a、20b、20c和分別連接到直流電源9的負極一端的3個晶體管20d、20e、20f構(gòu)成，上述晶體管20a的發(fā)射極和晶體管20d的集電極相互連接，晶體管20b的發(fā)射極和晶體管20e的集電極相互連接，晶體管20c的發(fā)射極和晶體管20f的集電極相互連接。還有，在上述晶體管20a、20d相互連接的部分上連接U相電樞繞組1a，晶體管20b、20e相互連接的部分上連接V相電樞繞組1b、晶體管20c、20f相互連接的部分上連接W相電樞繞組1c。而且，上述各晶體管20a～20f的集電極和發(fā)射極之間分別反向并聯(lián)著二極管。
另外，上述微機4如圖2所示，具有接受來自電平檢測器34(圖1所示)的電平檢測信號并判斷電位差信號VMN的電平是否大于預定值的電位差信號電平判定單元41；接受來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3(圖1所示)的位置信號并比較位置信號和后述換流器模式的作為位置信號模式比較裝置的模式比較單元42；根據(jù)來自上述電位差信號電平判定單元41的判定結(jié)果和來自模式比較器42的比較結(jié)果輸出位置檢測運轉(zhuǎn)切換信號的作為運轉(zhuǎn)切換裝置的位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43；根據(jù)來自上述電位差信號電平判定單元41的判定結(jié)果和來自模式比較器42的比較結(jié)果，若從外部輸入運轉(zhuǎn)信號則輸出用于起動的電壓指令信號和頻率指令信號的V/F圖形設定單元44；接受來自上述V/F圖形設定單元44的頻率指令信號并輸出中斷信號IRQ1的波形定時器T1。用V/F圖形設定單元44和波形定時器T1構(gòu)成作為同步運轉(zhuǎn)控制裝置的同步運轉(zhuǎn)控制單元51。還有，用上述電位差信號判定單元41和電平檢測器34構(gòu)成電平判定裝置。另外，上述模式比較單元42具有計數(shù)單元42a和計數(shù)判別單元42b。
另外，上述微機4具有經(jīng)外部中斷端子連接來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3(圖1所示)的位置信號；依據(jù)該位置信號起動的相位修正定時器T2接受上述位置信號并測定電樞繞組1a、1b、1c的電壓圖形的周期的周期測定定時器T3；接受來自上述周期測定定時器T3的已測定的定時值、從該定時值運算電樞繞組1a、1b、1c的電壓圖形的周期并輸出表示周期的周期信號的位置信號周期運算單元45；接受來自上述位置信號周期運算單元45的周期信號和來自外部的相位量指令信號、從該周期計算相當于相位量的定時值并向相位修正定時器T2輸出定時值設定信號的定時值運算單元46；接受來自上述位置信號周期運算單元45的周期信號運算轉(zhuǎn)動速度并輸出當前速度信號的速度運算單元47；接受來自上述速度運算單元47的當前速度信號和來自外部的速度指令信號并輸出電壓指令信號的速度控制單元48。用相位修正定時器T2、周期測定定時器T3、位置信號周期運算單元45、定時值運算單元46、速度運算單元47及速度控制單元48構(gòu)成作為位置檢測運轉(zhuǎn)控制裝置的位置檢測運轉(zhuǎn)控制單元52。
進而，上述微機4還具有經(jīng)運轉(zhuǎn)切換開關SW接受來自波形定時器T1的中斷信號IRQ1并輸出電壓圖形信號的換流器模式選擇單元53、在接收來自上述換流器模式選擇單元53的電壓圖形信號的同時經(jīng)運轉(zhuǎn)切換開關SW接受來自V/F圖形設定單元44的電壓指令信號并輸出開關信號的PWM單元54。
圖3示出上述電平檢測器34的電路圖，把來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號經(jīng)電阻R4連接到放大器IC3的反相輸入端子，同時，放大器IC3的同相輸入端子連接接地點GND。
而且，上述放大器IC3的輸出端子和反相輸入端子之間連接著其陽極接在輸出端子一側(cè)的二極管D1，同時，從放大器IC3的反相輸入端子側(cè)連接串聯(lián)的電阻R5和二極管D2。另外，上述二極管D2的陰極連接放大器IC3的輸出端子。上述串聯(lián)的電阻R5和二極管D2的連接點經(jīng)電阻R6連接到放大器IC4的反相輸入端子。而且，上述電阻R4的與放大器IC3相連端的另一端和放大器IC4的反相輸入端子之間連接著電阻R7。上述放大器IC4的同相輸入端子連接接地點GND的同時，反相輸入端子和輸出端子之間連接著電阻R8。經(jīng)電阻R9把上述放大器IC4的輸出端子連接到比較器IC5的反相輸入端子，該電阻R9連接比較器IC5的一端和接地點GND之間連接著電容器C2。而且，上述比較器IC5的同相輸入端經(jīng)電阻R10連接接地點GND，同時，該同相輸入端經(jīng)電阻R11連接電源+VCC。
用上述電阻R4～R8、二極管D1、D2及放大器IC3、IC4構(gòu)成作為整流裝置一例的全波整流電路15，用電阻R9和電容器C2構(gòu)成作為平滑裝置一例的平滑電路16，同時，用電阻R10、R11及比較器IC5構(gòu)成作為平滑信號比較裝置一例的比較電路17。
在上述結(jié)構(gòu)的無電刷DC電機中，當運轉(zhuǎn)切換開關SW被選擇到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)，電機遵從位置信號被驅(qū)動時，電樞繞組1a、1b、1c的U相、V相、W相的感應電壓EU、EV、EN如圖4A、4B、4C所示，成為每120°相位相異的梯形波。而且，圖1所示的轉(zhuǎn)動位置檢測器3的差動放大器31檢測從放大器IC1的同相輸入端子輸入的電阻電路2的中性點電壓VM和經(jīng)電阻R1輸入到放大器IC1的反相輸入端子的電樞繞組1a、1b、1c的中性點電壓VN的電位差信號VMN。而且，積分器32接受來自上述差動放大器31的電位差信號VMN，積分該電位差信號VMN并輸出積分信號∫VMNdt(示于圖4b)。上述積分信號∫VMNdt是頻率為轉(zhuǎn)動頻率3倍的近似正弦波。而且，上述過零比較器33比較輸入到同相輸入端子的積分信號∫VMNdt和連接到反相輸入端子的接地點GND的基準電壓，輸出位置信號(示于圖4E)。
另一方面，上述積分信號∫VMNdt經(jīng)電阻R4輸入到電平檢測器34的放大器IC3的反相輸入端子，由電平檢測器34的全波整流電路15全波整流后，從放大器IC4的輸出端子輸出表示全波整流波形的信號(示于圖4G)。而且，上述表示全波整流波形的信號被由電阻R9和電容器C2組成的平滑電路16平滑，表示該平滑波形的平滑信號(示于圖4H)輸入到比較器IC5的反相輸入端子。而且，與用上述電阻R10、R11設定的基準電壓E0比較，當上述平滑信號比基準電壓E0還高時，比較器IC5的輸出即電平檢測信號(示于圖4I)為L電平。
接著，來自上述過零比較器33的位置信號被輸入到周期測定定時器T3，周期測定定時器T3測定位置信號的從上升沿到下降沿的時間間隔和從下降沿到上升沿的時間間隔，輸出被測定的定時值。位置信號周期運算單元45接受來自上述周期測定定時器T3的表示定時值的信號，求位置信號的周期。即，上述位置信號從下降沿到上升沿的時間間隔和從上升沿到下降沿的時間間隔每60°重復一次，通過把被測定的各時間間隔的定時值取6倍，計算上述電壓圖形一個周期的定時值。
而且，定時值運算單元46接受來自上述位置信號周期運算單元45的表示周期的周期信號和來自外部的相位量指令信號，輸出定時值設定信號。相位修正定時器T2接受來自上述定時值運算單元46的定時值設定信號，計時從位置信號到切換電壓圖形的時間。即，上述相位修正定時器T2一旦計數(shù)終止，則向換流器模式選擇單元53輸出中斷信號IRQ2，換流器模式選擇單元53把相位修正過的電壓圖形信號(示于圖4J～4O)輸出到PWM單元54。而且，上述PWM單元54把開關信號輸出到圖1所示的基極驅(qū)動電路5，一旦基極驅(qū)動電路5把換流控制信號輸出到換流單元20，則換流單元20的各晶體管20a～20f就分別通斷。另外，圖4f的位置信號編號為易于說明而對一個周期劃分為0～5的編號。還有，示于圖4P的換流器模式為與圖4J～4O所示的電壓圖形信號相對應，也劃分為0～5的編號。
接著，上述無電刷DC電機起動時，運轉(zhuǎn)切換開關SW被選擇在同步運轉(zhuǎn)一側(cè)，由同步運轉(zhuǎn)控制單元51按預定的圖形增加換流器輸出的電壓和頻率。而且，當用上述電平檢測器34、電位差信號電平判定單元41及模式比較單元42判斷為來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號大于預定值并且轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號和換流器模式選擇單元53的換流器模式具有預定的關系時，位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43把運轉(zhuǎn)切換開關SW從同步運轉(zhuǎn)側(cè)切換到位置檢測運轉(zhuǎn)側(cè)。
下面，根據(jù)圖5A～5D、圖6A～6C、圖7A～7D說明上述微機4的同步運轉(zhuǎn)控制單元51從同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)的切換動作。圖5A～5D示出根據(jù)來自上述電平檢測器34的電平檢測信號由電位差信號電平判定單元41從同步運轉(zhuǎn)切換到位置檢測運轉(zhuǎn)時各部分的信號，圖6A～6C示出根據(jù)來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號和換流器模式選擇單元53的換流器模式由模式比較單元42從同步運轉(zhuǎn)切換到位置檢測運轉(zhuǎn)時各部分的信號。圖7A～7D示出根據(jù)來自上述電平檢測器34的電平檢測信號和來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號由電位差信號電平判定單元41和模式比較單元42從同步運轉(zhuǎn)切換到位置檢測運轉(zhuǎn)時各部分的信號。
圖5A～5D中，在上述位置信號編號(示于圖5A)為5之點，電平檢測信號(示于圖5B)從H電平變?yōu)長電平，在接著的位置信號編號的從5切換到0之點切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。即，由上述位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43把運轉(zhuǎn)切換開關SW切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)，然后，在每個位置信號編號切換點都使相位修正定時器T2起動(示于圖5C)。而且，每次上述相位修正定時器T2的計數(shù)終止時都輸出中斷信號IRQ2，把換流器模式選擇單元53的換流器模式(示于圖5D)步進1。
還有，在圖6A～6C中，若在由上述換流器模式選擇單元53選擇的換流器模式(示于圖6C)從“2”到“3”的切換點上取位置信號編號(示于圖6A)2的位置信號為H電平，則在下一個換流器模式從“3”到“4”的切換點上位置信號編號3的位置信號為L電平。這樣，若換流器模式為奇數(shù)時位置信號為H電平的條件和換流器模式為偶數(shù)時位置信號為L電平的條件連續(xù)4次成立，則認為切換條件成立，在下一個位置信號編號從5到0的切換點上由上述位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43把運轉(zhuǎn)切換開關SW切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)，在每個位置信號編號的切換點上使相位修正定時器T2起動(示于圖6B)。即，在上述位置信號和換流器模式具有預定的關系以及根據(jù)穩(wěn)定的位置信號能夠進行位置檢測運轉(zhuǎn)的情況下，從同步運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。而且，每當上述相位修正定時器T2的計數(shù)結(jié)束就輸出中斷信號IRQ2，使換流器模式選擇單元53的換流器模式(示于圖6C)步進1。
另外，圖7A～7D中，在上述位置信號編號(示于圖7A)為1的時點，用電位差信號電平判定單元41判別電平檢測信號(示于圖7B)從H電平變化為L電平。其次，在上述換流器模式比較單元42中，若設由換流器模式選擇單元53選擇了的換流器模式(示于圖7D)在從“2”到“3”的切換點上位置信號編號(示于圖7A)2的位置信號為H電平，則在接著的換流器模式從“3”到“4”的切換點上位置信號編號3的位置信號成為L電平。這樣，如果換流器模式為奇數(shù)時位置信號為H電平的條件和換流器模式為偶數(shù)時位置信號為L電平的條件連續(xù)4次成立，則認為切換條件成立，在接著的從位置信號編號5到0的切換點上上述位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43把運轉(zhuǎn)切換開關SW切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)后，在位置信號編號的每個切換點都使相位修正定時器T2起動(示于圖7C)。而且，每當上述相位修正定時器T2的計數(shù)結(jié)束就輸出中斷信號IRQ2，使換流器模式選擇單元53的換流器模式(示于圖7D)步進1。另外，圖6A～6C、圖7A～7D中，若在換流器模式的奇數(shù)、偶數(shù)的切換點位置信號的H、L電平的條件連續(xù)4次成立，則認為切換條件成立，但連續(xù)次數(shù)并不限制為4次，這是不言而喻的。
下面，根據(jù)圖8、圖9、圖10的流程說明示于圖7A～圖7D的該無電刷DC電機起動時微機4的動作。另外，起動前的運轉(zhuǎn)切換開關SW被選擇成在把波形定時器下的中斷信號IRQ1連接到換流器模式選擇單元53的同時把V/F圖形設定單元44的電壓指令信號連接到PWM單元54的同步運轉(zhuǎn)一側(cè)。
首先，若從外部向上述微機4的V/F圖形設定單元44輸入運轉(zhuǎn)信號，則從V/F圖形設定單元44輸出頻率指令信號，波形定時器T1起動。而且，若該波形定時器T1的計數(shù)結(jié)束，從波形定時器T1輸出中斷信號IRQ1，在該波形定時器T1的中斷信號IRQ1的每個發(fā)生間隔，進行中斷處理1。
而且，圖8中，在步驟S101判斷換流器輸出的頻率是否增加到了一定的值，若判斷為頻率已增加到一定值，則進入步驟S111，另一方面，若判斷為頻率未增加到一定值，則進入步驟S113。接著，在步驟S113中讀入預先存儲在表格中的V/F圖形的數(shù)據(jù)(電壓指令信號用和頻率指令信號用)，進入到步驟S102。其次，在步驟S111中，判斷是否不允許外部中斷，若判斷為不允許外部中斷，則進入步驟S114，在步驟S114中允許外部中斷，進入步驟S112。另一方面，在步驟S111中允許外部中斷時，進入步驟S112。另外，若在步驟S114中允許外部中斷，則在位置信號的每個上升沿及下降沿進行后述的中斷處理2。
接著，在步驟S112中判斷來自電平檢測器34的電平檢測信號是否為L電平。即，判斷來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號是否穩(wěn)定。而且，若在步驟S112中判斷電平檢測信號為L電平，則進入步驟S115，另一方面，若判斷電平檢測信號不是L電平，則進入步驟S116。接著，在步驟S116是變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S102。
其次，在步驟S115中判斷位置信號和換流器模式是否有一定的關系。即，如圖7A～7D所示，判斷在換流器模式的奇數(shù)切換(如從2到3、從4到5)點上位置信號是否為H電平，或在換流器模式的偶數(shù)切換(如從3到4，從5到0)點上位置信號是否為L電平。而且，在步驟S115中位置信號和換流器模式存在一定的關系時，進入步驟S117，另一方面，在位置信號和換流器模式不存在一定的關系時，進入步驟S118。而且，在步驟S118中變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S102。
其次，在步驟S117中，用模式比較單元42的計數(shù)單元42a計數(shù)上述換流器模式和位置信號的H、L電平的對應連續(xù)重復出現(xiàn)的次數(shù)，用模式比較單元42的計數(shù)判別單元42b判斷是否計數(shù)了一定次數(shù)。即，判斷是否如圖7A～7D所示，在換流器模式的奇數(shù)切換(如從2到3、從4到5)點上位置信號為H電平且在換流器模式的偶數(shù)切換(如從3到4，從5到0)點上位置信號為L電平這樣的條件連續(xù)計數(shù)了一定的次數(shù)(圖7A～7D中4次)。而且，當在步驟S117中判斷為計數(shù)了一定次數(shù)時，進入步驟S119，請求位置檢測運轉(zhuǎn)切換，進入步驟S102。另一方面，在步驟S117中判斷為未計數(shù)一定次數(shù)時，進入步驟S102。
接著，在步驟S102中，根據(jù)電壓指令輸出電壓指令信號。然后，進入步驟S102，用在V/F圖形設定單元44中設定的頻率指令即預先存在表中的頻率數(shù)據(jù)運算波形定時器T1用的定時值。接著，進入步驟S104，把在步驟S103中求出的定時值設置在波形定時器T1中并起動，結(jié)束該中斷處理1。
接著，根據(jù)上述中斷處理1的步驟S119的位置信號運轉(zhuǎn)切換請求，運轉(zhuǎn)切換開關SW切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)，在輸入到微機4的外部中斷端子的位置信號的每個上升沿和下降沿進行圖9所示的中斷處理2。
首先，圖9中，在步驟S121判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，若有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S131，另一方面，若沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S122。而且，在步驟S131中根據(jù)來自外部的相位量指令信號，在定時值運算單元46運算相位修正定時器T2用的相位修正定時值。接著，進入步驟S132，把在步驟S131中求出的定時值設置在相位修正定時器T2中。而且，在步驟S133中起動相位修正定時器T2，進入步驟S134，停止同步運轉(zhuǎn)控制單元51的波形定時器T1。
接著，在步驟S122中停止周期測定定時器T3，進入步驟S123，讀入周期測定定時器T3的定時值。然后，進入步驟S124，使周期測定定時器T3起動。而且，在步驟S125中，位置信號周期運算單元45從周期測定定時器T3的定時值運算位置信號的周期。接著，在步驟S126中，速度運算單元47根據(jù)在步驟S125中求出的位置信號的周期運算電機的轉(zhuǎn)速。
接著，進入步驟S127，判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，在有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求時，進入步驟S128，根據(jù)來自外部的速度指令信號進行速度控制，輸出電壓指令信號，結(jié)束中斷處理2。另一方面，在步驟S127中沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求時，結(jié)束中斷處理2。
而且，一旦在上述中斷處理2中起動的相位修正定時器T2的計數(shù)結(jié)束，則相位修正定時器T2輸出中斷信號IRQ2，在該中斷信號IRQ2的每個發(fā)生間隔進行圖10所示的中斷處理2。
即，若上述相位修正計數(shù)器T2的計數(shù)結(jié)束并輸出中斷信號IRQ2，則中斷處理3起動，在步驟S141中換流器模式選擇單元53把換流器模式步進1，在步驟S142中輸出電壓圖形，結(jié)束中斷處理3。
這樣，在起動時的同步運轉(zhuǎn)中，如圖11所示，沿基于預先存在表中的電壓、頻率數(shù)據(jù)的預定的近似直線圖形，漸漸增加換流器輸出電壓和換流器頻率，加速轉(zhuǎn)子10。而且，在上述轉(zhuǎn)子10加速到預定轉(zhuǎn)數(shù)后，用電平檢測器34、電位差信號電平判定單元41及模式比較單元42檢測電位差信號是否穩(wěn)定，當電位差信號穩(wěn)定時，位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43從同步運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。
還有，如圖12所示，在起動時的同步運轉(zhuǎn)中，上述轉(zhuǎn)子10加速到預定轉(zhuǎn)數(shù)后，用電平檢測器43、電位差信號電平判定單元41及模式比較單元42檢測電位差信號是否穩(wěn)定，在電位差信號不穩(wěn)定時，V/F圖形設定單元44逐漸降低換流器輸出電壓直到電位差信號穩(wěn)定。而且，一旦上述電位差信號穩(wěn)定，則位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43從同步運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。另外，圖12中，加速停止后的換流器輸出取為一定的頻率，然而也可以使之增加或減少。
從而，起動時，在由上述同步運轉(zhuǎn)控制單元51加速轉(zhuǎn)子10后，由于同步運轉(zhuǎn)控制單元51降低換流器輸出的電壓直到能夠進行依據(jù)來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)，因此，即使起動時由于負載大小和電源電壓的變動電位差信號穩(wěn)定的范圍變化，也能夠切實地從同步運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。
另外，V/F圖形設定單元44降低換流器輸出電壓直到上述電位差信號電平判定單元41判斷為電樞繞組1a、1b、1c的中性點和電阻電路2的中性點的電位差大于預定值，而且模式比較單元42判斷為位置信號和換流器輸出具有預定的關系，若來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號穩(wěn)定，則位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元43判斷為能夠進行位置檢測運轉(zhuǎn)，并切實地從同步運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。從而，即使在因負載變動及電源電壓變動上述電位差信號的特性發(fā)生變化的情況下，也能夠切實地從同步運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。
進而，通過上述電平檢測器34的全波整流電路15、平滑電路16及比較電路17，當來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號的平均值超過與上述預定值相當?shù)幕鶞手礒0時，電位差信號電平判定單元41能夠判定為上述電位差大于預定值，能夠判斷基于電位差信號的位置信號穩(wěn)定。
〔第2實施例〕圖13示出本發(fā)明第2實施例的無電刷DC電機的結(jié)構(gòu)，除去電平檢測器35和微機14之外，其余部分取與第1實施例相同的結(jié)構(gòu)，省略其說明。
還有，圖14示出上述微機14的結(jié)構(gòu)，它具有接受來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3(示于圖13)的位置信號和來自電平檢測器35(示于圖13)的電平檢測信號、輸出復位信號的電平檢測器控制單元60；從上述電平檢測器控制單元60接受表示電平判定標志的信號判定電位差信號VMN的電平是否大于預定值的電位差信號電平判定單元61；連接上述位置信號、作為比較該位置信號和換流器模式的位置信號模式比較裝置的模式比較單元62；根據(jù)來自上述電位差信號電平判定單元61的判定結(jié)果和來自模式比較單元62的比較結(jié)果輸出位置檢測運轉(zhuǎn)切換信號的作為運轉(zhuǎn)切換裝置的位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元63；根據(jù)來自上述電位差信號電平判定單元61的判定結(jié)果和來自模式比較單元62的比較結(jié)果、若輸入來自外部的運轉(zhuǎn)信號則輸出用于起動的電壓指令信號和頻率指令信號的V/F圖形設定單元64；接受來自上述V/F圖形設定單元64的頻率指令信號輸出中斷信號IRQ3的波形定時器T4。用V/F圖形設定單元64和波形定時器T4構(gòu)成作為同步運轉(zhuǎn)控制裝置的同步運轉(zhuǎn)控制單元55。還有，用上述電平檢測器控制單元60、電位差電平判定單元61和電平檢測器35構(gòu)成電平判定裝置。還有，上述電位差信號電平判定單元61中具有作為計數(shù)裝置的計數(shù)單元61a和作為計數(shù)判定裝置的計數(shù)判斷單元61b，同時，上述模式比較單元62中具有計數(shù)單元62a和計數(shù)判斷單元62b。另外，除上述同步運轉(zhuǎn)控制單元55、電平檢測器控制單元60、電位差信號電平判定單元61、模式比較單元62及位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元63外，微機14取和第1實施例的微機4相同的結(jié)構(gòu)，相同結(jié)構(gòu)部分標注相同參考編號并省略說明。
圖15示出圖13的電平檢測器35的電路圖，經(jīng)電阻R21把來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt連接到比較器IC11的同相輸入端子，同時，經(jīng)電阻R22把電源-VCC連接到比較器IC11的反相輸入端子，經(jīng)電阻R23把電源+VCC連接到比較器IC11的反相輸入端子。另一方面，經(jīng)電阻R24把來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt連接到比較器IC12的反相輸入端子，同時，經(jīng)電阻R25把電源-VCC連接到比較器IC12的同相輸入端子，經(jīng)電阻R26把電源+VCC連接到比較器IC12的同相輸入端子。而且，把上述比較器IC11、IC12的各輸出端子分別連接到邏輯和電路OR1的輸入端子，把邏輯和電路OR1的輸出端子連接到D觸發(fā)器FF1的時鐘輸入端子CLK。上述D觸發(fā)器FF1的輸入端子D和輸入端子PR上連接電源VDD，從輸出端子Q輸出電平檢測信號。還有，上述D觸發(fā)器FF1的輸入端子R上連接來自圖13所示微機14的復位信號。另外，用上述電阻R21～R26和比較器IC11、IC12構(gòu)成作為電位差信號比較裝置一例的比較電路18。
在上述無電刷DC電機遵從位置信號被驅(qū)動時，如圖16A～16D所示，來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt(示于圖16A)經(jīng)電阻R21輸入到電平檢測器35的比較器IC11的同相輸入端子，同時，經(jīng)電阻R24輸入到電平檢測器35的比較器IC12的反相輸入端子。而且，上述比較器IC11將其與由電阻R22、R23設定的基準值E1進行比較，在積分信號∫VMNdt大于基準值E1時，輸出為H電平，另一方面，積分信號∫VMNdt小于基準值E1時，輸出為L電平。還有，上述比較器IC12將其與由電阻R25、R26設定的基準值E2進行比較，在積分信號∫VMNdt小于基準值E2時，輸出為H電平，另一方面，在積分信號∫VMNdt大于基準值E2時，輸出為L電平。而且，若上述比較器IC11、IC12的任一方的輸出為H電平，則邏輯和電路OR1的輸出(示于圖16C)為H電平。若上述邏輯和電路OR1的輸出為H電平，則D觸發(fā)器FF1的時鐘輸入端子CLK上輸入H電平，用其從L電平到H電平的上升沿置位D觸發(fā)器FF1，從輸出端子Q輸出的電平檢測信號(示于圖16D)從L電平變成H電平。
其次，上述微機14的電平檢測控制單元60接受來自電平檢測器35的H電平的電平檢測信號，根據(jù)下一個位置信號(示于圖16B)的上升沿或下降沿，輸出復位信號(L電平)。而且，接受來自上述電平檢測器控制單元60的復位信號，D觸發(fā)器FF1復位，從D觸發(fā)器FF1的輸出端子Q輸出的電平檢測信號(示于圖16D)成為L電平。
這樣，上述電平檢測器35把來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt在其每個半波與預定的基準值E1、E2進行比較，輸出電平檢測信號。
下面，按照圖17、圖18、圖19的流程說明起動時微機14的動作。另外，起動前的運轉(zhuǎn)切換開關SW選擇到同步運轉(zhuǎn)一側(cè)，即把波形定時器T4的中斷信號IRQ3連接到換流器模式選擇單元53，同時，把V/F圖形設定單元64的電壓指令信號連接到PWM單元54。
首先，一旦從外部向上述微機14輸入運轉(zhuǎn)信號，則從V/F圖形設定單元64輸出頻率指令信號，波形定時器T4起動。而且，若該波形定時器T4的計數(shù)結(jié)束，則從波形計數(shù)器T4輸出中斷信號IRQ3，在該中斷信號IRQ3的每個發(fā)生間隔進行中斷處理11。
圖17中，在步驟S201判斷頻率是否增加到一定值，若判斷為頻率增加到一定值，則進入步驟S211，另一方面，若判斷為頻率未增加到一定值，則進入步驟S213。而且，在步驟S213中讀入預先存在表格中的V/F圖形的數(shù)據(jù)(電壓指令信號用和頻率指令信號用)，進入步驟S202。其次，在步驟S211中，判斷是否未允許外部中斷，若判斷為未允許外部中斷，則進入步驟S214，允許外部中斷。另一方面，若在步驟S211中允許外部中斷，則進入步驟S212，另外，若在步驟S214中允許外部中斷，則在位置信號的每個上升沿和下降沿進行后述的中斷處理12。
接著，在步驟S212中判斷電平判定標志的設置次數(shù)是否大于一定次數(shù)。即，上述電位差電平判定單元61的計數(shù)單元61a計數(shù)在電平檢測器控制單元60中連續(xù)設置電平判定標志的次數(shù)，用計數(shù)判定單元61b判斷是否計數(shù)了一定次數(shù)。而且，在步驟S212中電平判定標志的設置次數(shù)大于一定次數(shù)時，進入步驟S215，另一方面，電平判定標志的設置次數(shù)不足一定次數(shù)時，進入步驟S216。而且，在步驟S216中變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S202。
其次，在步驟S215中判斷位置信號和換流器模式是否有一定的關系。即，判斷是否如上述第1實施例的圖7A～7D所示，在換流器模式的奇數(shù)切換點上位置信號是H電平，并且在換流器模式的偶數(shù)切換點上位置信號是L電平。而且，在步驟S215中位置信號和換流器模式存在一定關系時進入步驟S217，另一方面，位置信號和換流器模式不存在一定關系時，進入步驟S218。
在步驟S217中，用模式比較單元62的計數(shù)單元62a計數(shù)上述換流器模式和位置信號的H、L電平的連續(xù)重復對應的次數(shù)，用模式比較單元62的計數(shù)判斷單元62b判斷是否計數(shù)了一定次數(shù)。即，判斷是否如第1實施例的圖7A～7D所示在換流器模式的奇數(shù)切換(如從2到3、從4到5)點上位置信號為H電平，且換流器模式的偶數(shù)切換(如從3到4，從5到O)點上位置信號為L電平的條件連續(xù)計數(shù)了一定次數(shù)(圖7A～7D為4次)。而且，在步驟S217中判斷為計數(shù)了一定次數(shù)時，進入步驟S219，請求位置檢測運轉(zhuǎn)切換，進入步驟S202。另一方面，在步驟S217中判斷為未計數(shù)一定次數(shù)時，進入步驟S202。
接著，在步驟S202中根據(jù)電壓指令輸出電壓指令信號。然后，進入步驟S203，依據(jù)在V/F圖形設定單元64中設定的頻率指令，即預先存在表中的頻率數(shù)據(jù)運算波形定時器T4用的定時值。而且，進入步驟S204，把在步驟S203中求出的定時值設置在波形定時器T4中并起動，終止該中斷處理11。
而且，依據(jù)上述中斷處理11的步驟S219的位置檢測運轉(zhuǎn)請求，運轉(zhuǎn)切換開關SW切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)，在輸入到上述微機14的外部中斷端子的位置信號的每個上升沿和下降沿進行圖18所示的中斷處理12。
首先，圖18中，在步驟S221判斷有無位置檢測切換請求，沒有位置檢測切換請求時，進入步驟S231，電平檢測器控制單元60判定來自電平檢測器35的電平檢測信號的邏輯。而且，如果在步驟S231中電平檢測信號為H電平則進入步驟S241，設置電平判定標志后進入步驟S232。另一方面，如果在步驟S231中電平檢測信號不是H電平則進入步驟S242，設置電平判定標志后進入步驟S232。另外，上述電位差信號電平判定單元61的計數(shù)單元61a計數(shù)電平檢測器控制單元60的連續(xù)設置電平判定標志的次數(shù)。還有，上述電平判定標志的初始狀態(tài)是復位。
接著，在步驟S232中從電平檢測器控制單元60輸出復位信號。而且，若上述電平檢測器35的D觸發(fā)器FF1的輸入端子R上輸入了L電平的復位信號，則復位D觸發(fā)器FF1，使從輸出端子Q輸出的電平檢測信號變?yōu)長電平。
接著，在步驟S222中判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，若判斷為有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S233，另一方面，若判斷為沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S223。而且，在步驟S233根據(jù)來自外部的相位量指令在定時值運算單元46運算相位修正定時器T2用的相位修正定時值。接著，進入步驟S234，把在步驟S233求出的相位修正定時值設置在相位修正定時器T2中。而且，在步驟S235中起動相位修正定時器T2后進入步驟S236，停止波形定時器T4后進入步驟S223。
接著，在步驟S223中停止周期測定定時器T3，進入步驟S224，讀入周期測定定時器T3的定時值。接著，進入步驟S225，使周期測定定時器T3起動。而且，在步驟S226中位置信號周期運算單元45從周期測定定時器T3的定時值運算位置信號的周期。接著，在步驟S227中速度運算單元47根據(jù)在步驟S226中求出的位置信號的周期運算電機的轉(zhuǎn)動速度。
接著，進入步驟S228，判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，若判斷為有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S237，根據(jù)速度指令信號進行速度控制，輸出電壓指令信號，結(jié)束中斷處理12。另一方面，若在步驟S228中判斷為沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則結(jié)束中斷處理12。
而且，一旦結(jié)束在上述中斷處理12中起動的相位修正定時器T2的計數(shù)，則相位修正定時器T2輸出中斷信號IRQ2，在該中斷信號IRQ2的每個發(fā)生間隔進行圖19所示的中斷處理13。
即，如果上述相位修正定時器T2的計數(shù)結(jié)束，輸出中斷信號IRQ2，則中斷處理13起動，在步驟S251中換流器模式選擇單元53把換流器模式步進1，在步驟S252中輸出電壓圖形，結(jié)束中斷處理13。
這樣，在起動時的同步運轉(zhuǎn)中，根據(jù)上述電平檢測器35的電平檢測信號，電平檢測器控制單元60和電位差信號電平判定單元61判定上述電位差是否大于預定值，由此能夠判斷基于電位差信號的位置信號是否穩(wěn)定。從而，該無電刷DC電機在起動時能夠判斷能否進行依據(jù)位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)，能夠切實地進行起動時從同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)的切換。另外，由于在來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號的每個半波進行判定，因此能夠加速從同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)切換的響應時間。
〔第3實施例〕圖20示出本發(fā)明第3實施例的無電刷DC電機的電平檢測器的電路圖，除該電平檢測器外和第2實施例的無電刷DC電機結(jié)構(gòu)相同，故省略說明。
如圖20所示，經(jīng)電阻R3把來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt連接到放大器IC13的反相輸入端子，同時，放大器IC13的同相輸入端子連接接地點GND。而且，在上述放大器IC13的輸出端子和反相輸入端子之間，連接著其陽極位于輸出端子一側(cè)的二極管D3，同時，連接著從放大器IC13的反相輸入端子側(cè)串連的電阻R32和二極管D4。另外，上述二極管D4的陰極側(cè)連接著放大器IC13的輸出端子。經(jīng)電阻R33把上述串聯(lián)的電阻R32和二極管D4的連接點連接在放大器IC14的反相輸入端子。而且，上述電阻R31的連接放大器IC13的另一端和放大器IC14的反相輸入端子之間連接著電阻R34。上述放大器IC14的同相輸入端子連接接地點GND的同時，在反相輸入端子和輸出端子之間連接著電阻R35。而且，經(jīng)電阻R36把上述放大器IC14的輸出端子連接到比較器IC15的同相輸入端子。經(jīng)電阻R37把上述比較器IC15的反相輸入端子連接接地點GND的同時，經(jīng)電阻R38連接電源+VCC。上述比較器IC15的輸出端子連接著D觸發(fā)器FF2的時鐘輸入端子CLK。上述D觸發(fā)器FF2的輸入端子D和輸入端子PR上連接電源VDD，從輸入端子Q輸出電平檢測信號。還有，上述D觸發(fā)器FF2的輸入端子R上連接著來自圖13所示的微機14的電平檢測器控制單元60的復位信號。另外，用上述電阻R37、R38和比較器IC15構(gòu)成作為電位差信號比較裝置一例的比較電路19。
在上述無電刷DC電機根據(jù)位置信號被驅(qū)動時，如圖21A～21E所示，來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt(示于圖21A)經(jīng)電阻R31輸入到電平檢測器36的放大器IC13的反相輸入端子。而且，用由電阻R31～R35、二極管D3、D4及放大器IC13、IC14構(gòu)成的全波整流電路對上述積分信號∫VMNdt全波整流，使其成為全波整流波形(示于圖21C)。然后，上述比較器IC15把該全波整流波形與由電阻R37、R38設定的基準值E3相比較，在全波整流波形比基準值E3大時，比較器IC15的輸出成為H電平，另一方面，在全波整流波形比基準值E3小時，比較器IC15的輸出成為L電平。而且，若上述比較器IC15的輸出信號(示于圖21D)成為H電平，則D觸發(fā)器FF2的時鐘輸入端子CLK被輸入H電平，用從其L電平到H電平的上升沿置位D觸發(fā)器FF2，從輸出端子Q輸出H電平的電平檢測信號(示于圖21E)。
接著，圖14所示的微機14的電平檢測器控制單元60接受來自電平檢測器36的H電平的電平檢測信號，根據(jù)下一個位置信號(示于圖21B)的上升沿或下降沿，輸出復位信號(L電平)。而且，接受來自上述電平檢測器控制單元60的復位信號，D觸發(fā)器FF2被復位，從輸出端子Q輸出的電平檢測信號(示于圖21E)成為L電平。這樣，上述電平檢測器36把來自圖13所示的轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt在其每半波與預定的基準值E3進行比較，輸出電平檢測信號。
這樣，在起動時的同步運轉(zhuǎn)中，根據(jù)上述電平檢測器36的電平檢測信號，電平檢測器控制單元60和電位差信號電平判定單元61判定上述電位差是否大于預定值，由此，能夠判斷基于電位差信號的位置信號是否穩(wěn)定。從而，該無電刷DC電機能夠判斷起動時基于來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)能否進行，能夠切實地進行從同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)的切換。另外，由于在上述積分信號的每個半波進行判定，因此能夠加速從同步運轉(zhuǎn)向位置檢測運轉(zhuǎn)切換的響應時間。
〔第4實施例〕圖22示出本發(fā)明第4實施例的無電刷DC電機的電平檢測器的電路圖，除去該電平檢測器和后述的微機外，其余部分取與第1實施例的無電刷DC電機相同的結(jié)構(gòu)，故省略其說明。
如圖22所示，把來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt連接到放大器IC16的反相輸入端子，同時，把放大器IC16的同相輸入端子經(jīng)電阻R41連接接地點GND。而且，經(jīng)電阻R42把上述放大器IC16的輸出端子和同相輸入端子連接在一起，用上述電阻R41、R42和放大器IC16構(gòu)成具有滯后特性的作為滯后比較器的電平檢測器37。
還有，圖23示出微機24的結(jié)構(gòu)，它具有接受來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號和來自電平檢測器37(示于圖22)的電平檢測信號的電平判定標志設定單元100；從上述電平判定標志設定單元100接受表示電平判定標志的信號、判定電位差信號VMN的電平是否大于預定值的電位差信號電平判定單元101；連接上述位置信號并比較該位置信號和換流器模式的作為位置信號模式比較裝置的模式比較單元102；接受來自位置信號周期運算單元45的表示位置信號周期的周期信號、把位置信號周期的值和基于換流器輸出頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹颠M行比較的作為位置信號周期比較裝置的周期比較單元103；根據(jù)來自上述電位差信號電平判定單元101的判定結(jié)果、來自模式比較單元102的比較結(jié)果和來自周期比較單元103的比較結(jié)果輸出位置檢測運轉(zhuǎn)切換信號的作為運轉(zhuǎn)切換裝置的位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元104；根據(jù)來自上述電位差信號電平判定單元101的判定結(jié)果、來自模式比較單元102的比較結(jié)果和來自周期比較單元103的比較結(jié)果、若輸入來自外部的運轉(zhuǎn)信號則輸出用于起動的電壓指令信號和頻率指令信號的V/F圖形設定單元105；接受來自上述V/F圖形設定單元105的頻率指令信號、輸出中斷信號IRQ3的波形定時器T4。用上述V/F圖形設定單元105和波形定時器T4構(gòu)成作為同步運轉(zhuǎn)控制裝置的同步運轉(zhuǎn)控制單元56。還有，用上述電平檢測器37、電平判定標志設定單元100和電位差信號電平判定單元101構(gòu)成電平判定裝置。還有，上述電位差信號電平判定單元101中，具有計數(shù)單元101a和計數(shù)判斷單元101b，同時，上述模式比較單元102中具有計數(shù)單元102a和計數(shù)判斷單元102b。
另外，把來自上述V/F圖形設定單元105的頻率指令信號連接到周期比較單元103。該頻率指令信號是表示在波形定時器T4中設定的定時值的信號，能夠根據(jù)換流器輸出的頻率求出與位置信號的周期相當?shù)闹怠＜?，設定在上述波形定時器T4的定時值是相當于換流器輸出頻率的6倍頻率的值，能夠根據(jù)該定時值求出相當于位置信號的周期的值。另外，從設定在上述波形定時器T4的定時值求出了相當于位置信號的周期的值，但也可以根據(jù)V/F圖形設定單元105的換流器輸出的頻率求出。
上述無電刷DC電機根據(jù)位置信號被驅(qū)動，如圖24A～24F所示，在來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt(示于圖24A)穩(wěn)定時，若輸入到電平檢測器37的放大器IC16的反相輸入端子的積分信號∫VMNdt超過基準值E4，則放大器IC16的輸出端子成為L電平，若不足基準值E5，則放大器IC16的輸出端子成為H電平。即，上述電平檢測器37的電平檢測信號(示于圖24C)成為和位置信號(示于圖24B)的相位相異而周期相同的信號。相反，在上述積分信號∫VMNdt如圖24D所示那樣不穩(wěn)定時，若積分信號∫VMNdt沒有超過基準值E4或不足基準值E5，則電平檢測信號(示于圖24F)與位置信號(示于圖24E)相比頻率降低，占空比相異。即，上述積分信號的不穩(wěn)定狀態(tài)表現(xiàn)為電平檢測信號的頻率和占空比的變化，根據(jù)該變化能夠檢測基于積分信號的位置信號的穩(wěn)定/不穩(wěn)定。
還有，如圖25A～25H所示，在來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt(示于圖25A)穩(wěn)定時，若周期測定定時器T3(示于圖25C)的定時值和波形定時器T4(示于圖25D)的定時值之差的絕對值小于預定值，則根據(jù)位置信號(示于圖25B)能夠進行位置檢測運轉(zhuǎn)。與此相反，在上述積分信號∫VMNdt如圖25E所示那樣不穩(wěn)定時，若周期測定定時器T3(示于圖25G)的定時值和波形定時器T4(示于圖25H)的定時值之差的絕對值超過預定值，則不能夠根據(jù)位置信號(示于圖25F)進行位置檢測運轉(zhuǎn)。另外，上述周期測定定時器T3的定時值，以表示來自位置信號周期運算單元45的位置信號的周期的周期信號表示，波形定時器T4的定時值以來自V/F圖形設定單元105的頻率指令信號表示。而且，上述周期比較單元103根據(jù)該周期信號和頻率指令信號判斷周期測定定時器T3的定時值和波形定時器T4的定時值之差的絕對值是否小于預定值。
下面，按照圖26、圖27、圖28的流程說明起動時微機24的動作。另外，起動前的運轉(zhuǎn)切換開關SW選擇在把波形定時器T4的中斷信號IRQ3連接到換流器模式選擇單元53的同時，把V/F圖形設定單元105的電壓指令信號連接到PWM單元54的同步運轉(zhuǎn)一側(cè)。
首先，若從外部把運轉(zhuǎn)信號輸入到上述微機24，則從V/F圖形設定單元105輸出頻率指令信號，波形定時器T4起動。而且，若上述波形計數(shù)器T4的計數(shù)結(jié)束，則從波形定時器T4輸出中斷信號IRQ3，在該中斷信號IRQ3的每個發(fā)生間隔進行中斷處理21。
圖26中，在步驟S301中判斷頻率是否增加到一定值，若判斷為頻率已增加到一定值，則進入步驟S311，另一方面，若判斷為頻率未增加到一定值，則進入步驟S313。而且，在步驟S313中讀入預先存在表中的V/F圖形的數(shù)據(jù)(電壓指令信號用和頻率指令信號用)，進入步驟S302。
在步驟S311中判斷是否未允許外部中斷，若判斷為未允許外部中斷，則進入步驟S314，在允許外部中斷后，進入步驟S312。另一方面，在步驟S311中允許外部中斷時，進入步驟S312。另外，在步驟S314中，若允許外部中斷，則在位置信號的每個上升沿及下降沿進行后述的中斷處理22。
接著，在步驟312中判斷被設置在波形定時器T4中的波形定時值和位置信號周期之差的絕對值是否小于預定值。即，在上述周期比較單元103中，判斷作為來自V/F圖形設定單元105的頻率指令信號的、與基于換流器輸出頻率的位置信號周期相當?shù)牟ㄐ味〞r器值和基于來自位置信號周期運算單元45的周期信號的位置信號周期值之差的絕對值是否小于預定值。而且，若判斷為上述波形定時值和位置信號周期之差小于預定值，則進入步驟S315，另一方面，若判斷為波形定時值和位置信號周期之差超過預定值，則進入步驟S316，變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S302。
其次，在步驟S315中判斷電平判定標志的設置次數(shù)是否大于一定次數(shù)。即，上述電位差電平判定單元101的計數(shù)單元101a計數(shù)在電平判定標志設定單元100中電平判定標志被連續(xù)設置的次數(shù)，用計數(shù)判定單元101b判斷是否計數(shù)了一定次數(shù)。而且，在電平判定標志的設置次數(shù)被設置為一定次數(shù)以上時，上述電平檢測信號作為預定的圖形，進入到步驟S317，另一方面，電平判定標志的設置次數(shù)不足一定次數(shù)時，進入步驟S318。而且在步驟S318中變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S302。
在步驟S317中，判斷位置信號和換流器模式是否存在一定的關系。即，判斷是否如圖7A～7D所示，在換流器模式的奇數(shù)切換點上位置信號為H電平，而且在換流器模式的偶數(shù)切換點上位置信號為L電平。而且，在步驟S317中位置信號和換流器模式存在一定關系時，進入步驟S319，另一方面，位置信號和換流器模式不存在一定關系時進入步驟S320。而且，在步驟S320中變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S302。
在步驟S319中，用模式比較單元102的計數(shù)單元102a計數(shù)上述換流器模式和位置信號的H、L電平的對應連續(xù)重復的次數(shù)，用模式比較單元102的計數(shù)判斷單元102b判斷是否計數(shù)了一定次數(shù)。即，判斷是否如第1實施例的圖7A～7D所示那樣，換流器模式的奇數(shù)切換(如從2到3、從4到5)點上位置信號為H電平，而且換流器模式的偶數(shù)切換(如從3到4，從5到0)點上位置信號為L電平這樣的條件連續(xù)計數(shù)了一定次數(shù)。而且，在步驟S319中判斷為計數(shù)了一定次數(shù)時，進入步驟S321，請求位置檢測運轉(zhuǎn)切換后進入步驟S302。另一方面，在步驟S319中判斷為沒有計數(shù)一定次數(shù)時，進入步驟S302。
接著，在步驟S302中根據(jù)電壓指令輸出電壓指令信號。然后，進入步驟S303，依據(jù)在V/F圖形設定單元105中設定的頻率指令即預先存在表中的頻率數(shù)據(jù)運算波形定時器T4用的定時值。接著，進入步驟S304，把在步驟S303中求出的定時值設置在波形定時器T4中并起動，結(jié)束該中斷處理21。
而且，依據(jù)上述中斷處理21的步驟S321的位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，運轉(zhuǎn)切換開關SW切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)，在上述微機24的外部中斷端子上所輸入的位置信號的每個上升沿及下降沿進行圖27所示的中斷處理22。
首先，圖27中，在步驟S331判斷有沒有位置檢測切換請求，在沒有位置檢測切換請求時，進入步驟S341，電平判定標志設定單元100判定來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號是否為上升沿。而且，若在步驟S341中判斷為位置信號是上升沿，則進入步驟S351，另一方面，若判斷為位置信號不是上升沿，則進入步驟S352。而且，在步驟S351中電平判定標志設定單元100判斷來自電平檢測器37的電平檢測信號是否為H電平，若判斷為電平檢測信號為H電平，則進入步驟S353，設置電平判定標志。另一方面，若在步驟S351中判斷為電平檢測信號不是H電平，則進入步驟S354，復位電平判定標志。
還有，若進入步驟S352，則電平判定標志設定單元100判斷來自電平檢測器37的電平檢測信號是否為L電平，若判斷為電平檢測信號是L電平，則進入步驟S355，置位電平判定標志。另一方面，若在步驟S352中判斷為電平檢測信號不是L電平，則進入步驟S356，復位電平判定標志。另外，上述電位差信號電平判定單元101的計數(shù)單元101a計數(shù)在電平判定標志設定單元100中連續(xù)置位電平判定標志的次數(shù)。還有，上述電平判定標志的初始狀態(tài)復位。
其次，在步驟S332判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，若判斷為有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S342，另一方面，若判斷為沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換要求，則進入步驟S333。而且，在步驟S342中，根據(jù)來自外部的相位量指令，在定時值運算單元46中運算相位修正定時器T2用的相位修正定時值。接著，進入步驟S343，把在步驟S342中求出的相位修正定時值設置在相位修正定時器T2中。而且，在步驟S344中起動相位修正定時器T2后進入步驟S345，停止波形定時器T4后，進入步驟S333。
接著，在步驟S333中停止周期測定定時器T3，進入步驟S334，讀入周期測定定時器T3的定時值。接著，進入步驟S335，使周期測定定時器T3起動。而且，在步驟S336中位置信號周期運算單元45從周期測定定時器T3的定時值運算位置信號的周期。接著，在步驟S337中速度運算單元47根據(jù)在步驟S336中求出的位置信號的周期，運算電機的轉(zhuǎn)速。
接著，進入步驟S338，判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，若判斷為有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S346，根據(jù)速度指令信號進行速度控制，輸出電壓指令信號，結(jié)束中斷處理22。另一方面，若在步驟S388中判斷為沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則結(jié)束中斷處理22。
而且，一旦在上述中斷處理22中起動的相位修正定時器T2的計數(shù)結(jié)束，則相位修正定時器T2輸出中斷信號IRQ2，在該中斷信號IRQ2的每個發(fā)生間隔進行圖28所示的中斷處理23。
即，若上述相位修正定時器T2的計數(shù)結(jié)束，輸出中斷信號IRQ2，則起動中斷處理23，在步驟S361中換流器模式選擇單元53使換流器模式步進1，在步驟S362中輸出電壓圖形，結(jié)束中斷處理23。
這樣，用上述電位差信號電平判定單元101、模式比較單元102和周期比較單元103，即使起動時因負載變動和電源電壓變動，電位差信號的特性發(fā)生變化，也能夠判斷能否進行基于來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)，能夠切實地從同步運轉(zhuǎn)切換為位置檢測運轉(zhuǎn)。
還有，當用上述電平檢測器37比較來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號∫VMNdt和基于滯后特性的基準值E4、E5而得到的電平檢測信號是預定的圖形時，能夠判定為上述電位差是大于上述預定值。從而，能夠不用全波整流電路和多個比較器而通過上述電平檢測器37簡單地構(gòu)成電平判定裝置。
〔第5實施例〕圖29示出本發(fā)明第5實施例的無電刷DC電機的轉(zhuǎn)動位置檢測器的電路圖，除去該轉(zhuǎn)動位置檢測器和后述的微機以外，其余部分與第1實施例的無電平檢測器的無電刷DC電機結(jié)構(gòu)相同，省略其說明。
如圖29所示，轉(zhuǎn)動位置檢測器110由圖1所示第1實施例的轉(zhuǎn)動位置檢測器3的作為電位差檢測裝置的差動放大器31、作為積分裝置的積分器32和滯后比較器38構(gòu)成。上述滯后比較器38由把來自積分器32的積分信號∫VMNdt連接到反相輸入端子的放大器IC17、把該放大器IC17的同相輸入端子連接到接地點GND的電阻R44、連接放大器IC17的輸出端子和同相輸入端子的電阻R45構(gòu)成，具有滯后特性。
還有，圖30示出上述微機120的結(jié)構(gòu)，它具有連接來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器110的“位置信號+電平檢測信號”、比較該“位置信號+電平檢測信號”和換流器模式的作為位置信號模式比較裝置的模式比較單元111；接受來自位置信號周期運算單元45的表示位置信號的周期的周期信號、比較位置信號的周期值和基于換流器輸出頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹档淖鳛槲恢眯盘栔芷诒容^裝置的周期比較單元112；根據(jù)來自上述模式比較單元111的比較結(jié)果和來自周期比較單元112的比較結(jié)果、輸出位置檢測運轉(zhuǎn)切換信號的位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元113；根據(jù)來自上述模式比較單元111的比較結(jié)果和來自周期比較單元112的比較結(jié)果、若輸入來自外部的運轉(zhuǎn)信號則輸出用于起動的電壓指令信號和頻率指令信號的V/F圖形設定單元114；接受來自上述V/F圖形設定單元114的頻率指令信號輸出中斷信號IRQ3的波形定時器T4。用上述V/F圖形設定單元114和波形定時器T4構(gòu)成作為同步運轉(zhuǎn)控制裝置的同步運轉(zhuǎn)控制單元57。還有，上述模式比較單元111中，具有計數(shù)單元111a和計數(shù)判斷單元111b。
另外，把來自上述V/F圖形設定單元114的頻率指令信號連接到周期比較單元112。該頻率指令信號是表示在波形定時器T4中設定的定時值的信號，能夠求出與基于換流器輸出的頻率的位置信號的周期相當?shù)闹怠?br> 上述無電刷DC電機按照位置信號被驅(qū)動，如圖31A～31D所示，來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測器110的積分器32的積分信號∫VMNdt(示于圖31A)穩(wěn)定時，輸入到滯后比較器38的放大器IC17的反相輸入端子，若超過基準值E6，則放大器IC17的輸出端子為L電平，若不足基準值E7，則放大器IC17的輸出端子為H電平。而且，上述轉(zhuǎn)動位置檢測器110根據(jù)基準值E6、E7輸出“位置信號+電平檢測信號”(示于圖31B)。與此相對，在上述積分信號∫VMNdt如圖31C所示那樣不穩(wěn)定、且未超過基準值E6或不小于基準值E7時，“位置信號+電平檢測信號”(示于圖31D)與圖31B相比頻率降低，占空比相異。即，上述積分信號的不穩(wěn)定狀態(tài)表現(xiàn)為該“位置信號+電平檢測信號”的頻率和占空比的變化，根據(jù)該變化，能夠檢測基于積分信號的位置信號的穩(wěn)定/不穩(wěn)定。
下面，按照圖32、圖33、圖34的流程說明起動時微機120的動作。另外，起動前的運轉(zhuǎn)切換開關SW選擇到把波形定時器T4的中斷信號IRQ3連接到換流器模式選擇單元53的同時把V/F圖形設定單元114的電壓指令信號連接PWM單元54的同步運轉(zhuǎn)一側(cè)。
首先，若從外部把運轉(zhuǎn)信號輸入到上述微機120，則從V/F圖形設定單元114輸出頻率指令信號，波形定時器T4起動。而且，一旦該波形定時器T4的計數(shù)結(jié)束，則從波形定時器T4輸出中斷信號IRQ3，在該中斷信號IRQ3的每個發(fā)生間隔進行中斷處理31。
圖32中，在步驟S401中判斷頻率是否增加到一定值，若判斷為頻率增加到一定值，則進入步驟S411，另一方面，若判斷為頻率未增加到一定值，則進入步驟S413。而且，在步驟S413中讀入預定存在表中的V/F圖形的數(shù)據(jù)(電壓指令信號用和頻率指令信號用)，進入步驟S402。其次，在步驟S411中判斷是否不允許外部中斷。若判斷為不允許外部中斷，則進入步驟S414，在允許外部中斷后，進入步驟S412。另一方面，在步驟S411中允許外部中斷時，進入步驟S412。另外，若在步驟S414允許外部中斷，則在位置信號的每個上升沿和下降沿進行后述的中斷處理32。
接著，在步驟S412中判斷波形定時值和位置信號周期之差是否小于預定值。即，在上述周期比較單元112中判斷作為來自V/F圖形設定單元114的頻率指令信號的、與基于換流器輸出頻率的位置信號周期相當?shù)亩〞r值和基于來自位置信號周期運算單元45的周期信號的位置信號周期值之差的絕對值是否小于預定值。而且，若判斷為波形定時值和位置信號周期之差小于預定值，則進入步驟S416，另一方面，若判斷為波形定時值和位置信號周期之差不小于預定值，則進入步驟S415，變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S402。
其次，在步驟S416中判斷位置信號和換流器模式是否存在一定關系。即，判斷是否如上述第1實施例的圖7A～7D所示那樣，在換流器模式的奇數(shù)切換點上位置信號為H電平，而且在換流器模式的偶數(shù)切換點上位置信號為L電平。而且，在步驟S416中位置信號和換流器模式存在一定關系時，進入步驟S417，另一方面，在位置信號和換流器模式不存在一定關系時，進入步驟S418，變更電壓指令，降低換流器輸出電壓，進入步驟S402。
其次，在步驟S417中，用模式比較單元111的計數(shù)單元111a計數(shù)上述換流器模式和位置信號的H、L電平的對應連續(xù)重復的次數(shù)，用模式比較單元111的計數(shù)判斷單元111b判斷是否計數(shù)了一定次數(shù)。即，判斷是否如第1實施例的圖7A～7D所示那樣在換流器模式的奇數(shù)切換(如從2到3，從4到5)點上位置信號為H電平，而且在換流器模式的偶數(shù)切換(如從3到4，從5到0)點上位置信號為L電平的條件連續(xù)計數(shù)了一定次數(shù)。而且，在步驟S417中判斷為計數(shù)了一定次數(shù)時，進入步驟S419，請求位置檢測運轉(zhuǎn)切換后進入步驟S402。另一方面，在步驟S417中判斷為沒有計數(shù)一定次數(shù)時，進入步驟S402。
接著，在步驟S402中，根據(jù)電壓指令輸出電壓指令信號。然后，進入步驟S403，依據(jù)在V/F圖形設定單元114中設定的頻率指令即預先存在表中的頻率數(shù)據(jù)運算波形定時器T4用的定時值。接著，進入步驟S304，把在步驟S403中求出的定時值設置在波形定時器T4中并起動，結(jié)束該中斷處理31。
而且，根據(jù)上述中斷處理31的步驟S419的位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，運轉(zhuǎn)切換開關SW切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)，在上述微機120的外部中斷端子上所輸入的位置信號的每個上升沿及下降沿進行圖33所示的中斷處理32。
首先，圖33中，在步驟S421判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，若判斷為有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S341，另一方面，若判斷為沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S422。而且，在步驟S341中根據(jù)來自外部的相位量指令，在定時值運算單元46運算相位修正定時器T2用的相位修正定時值。然后，進入步驟S432，把在步驟S431中求出的相位修正定時值設置在相位修正定時器T2中。而且，在步驟S433中起動相位修正定時器T2后進入步驟S434中，停止波形定時器T4后進入步驟S422。
接著，在步驟S422中，停止周期測定定時器T3，進入步驟S423，讀入周期測定定時器T3的定時值。接著，進入步驟S424，使周期測定定時器T3起動。而且，在步驟S425中位置信號周期運算單元45從周期測定定時器T3的定時值運算位置信號的周期。接著，在步驟S426中，速度運算單元47根據(jù)在步驟S425中求出的位置信號的周期，運算電機的轉(zhuǎn)速。
然后，進入步驟S427，判斷有沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，若判斷為有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則進入步驟S435，根據(jù)速度指令信號進行速度控制，輸出電壓指令信號，結(jié)束中斷處理。另一方面，若在步驟S427中判斷為沒有位置檢測運轉(zhuǎn)切換請求，則結(jié)束中斷處理32。
而且，若結(jié)束在上述中斷處理32中起動的相位修正定時器T2的計數(shù)，則相位修正定時器T2輸出中斷信號IRQ2，在該中斷信號IRQ2的每個發(fā)生間隔進行圖34所示的中斷處理33。
即，若上述相位修正定時器T2的計數(shù)結(jié)束并輸出中斷信號IRQ2，則中斷處理33起動，在步驟S441中換流器模式選擇單元53把換流器模式步進1，在步驟S442中輸出電壓圖形，結(jié)束中斷處理33。
這樣，用上述轉(zhuǎn)動位置檢測器110的滯后比較器38，在檢測位置信號的同時，比較來自積分器32的積分信號∫VMNdt和基于滯后比較器38的滯后特性的基準值E6、E7，輸出“位置信號+電平檢測信號”。而且，在“位置信號+電平檢測信號”的周期值(基于來自位置信號周期運算單元45的周期信號的值)和與基于換流器輸出的頻率的位置信號的周期相當?shù)闹?波形定時器T4中設定的定時值)之差的絕對值小于預定值時，能夠判定為上述電位差信號VMN大于預定值，能夠判斷為基于電位差信號VMN的位置信號穩(wěn)定。還有，由于上述轉(zhuǎn)動位置檢測器110具有滯后比較器38，而該滯后比較器38具有上述第1、2、3、4實施例的電平比較器的功能，因此，不必特別地具備電平檢測器，能夠減少成本。
在上述第1、2、3、4、5實施例中，把上述電樞繞組1a、1b、1c的電壓圖形切換方式取為180度通電，而電壓圖形的切換方式不限于180度，也可以是120～180度的通電方式。
還有，作為測定上述位置信號的周期的裝置，使用周期測定定時器T3和位置信號周期運算單元45，計數(shù)從位置信號的上升沿到下降沿或從下降沿到上升沿的時間(相位角60度)，從該定時值測定電壓圖形的周期，但不限于此，也可以計數(shù)從位置信號的上升沿到下一個上升沿或從下降沿到下一個下降沿的時間(相位角120度)，測定電壓圖形的周期。
還有，使用了上述微機4、14、24、120，而也可以用邏輯電路等構(gòu)成去代替微機。
還有，使起動時的上述換流單元20的換流器輸出的電壓、頻率增加的同步運轉(zhuǎn)是使用如圖11、圖12所示的直線圖形進行的，但也可以使用曲線圖形使換流器輸出的電壓、頻率增加。還有，換流器輸出的電壓、頻率也可以恒定。進而，還可以在換流器輸出的電壓、頻率中使某一方增加，另一方恒定。
還有，上述V/F圖形設定單元44、64、105、114使用了預先存在表中的V/F圖形的數(shù)據(jù)，但也可以使用運算式運算該情況下的V/F圖形的數(shù)據(jù)。
還有，使換流器電壓下降直到判定為電位差信號穩(wěn)定，但也可以降低換流器輸出的電壓V和頻率F之比V/F，即換流器電壓恒定而使頻率增加。另外，也可以降低電壓，提高頻率。
還有，上述電平檢測器34、35、36接受來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分器32的積分信號輸出電平檢測信號，但也可以用電平判定裝置判定電樞繞組中性點和電阻電路中性點的電位差是否大于預定值。
還有，上述第1實施例中，在比較上述轉(zhuǎn)動位置檢測器3的位置信號和換流器模式選擇單元53的換流器模式的作為位置信號模式比較裝置的模式比較單元42中，比較換流器模式的切換點和位置信號的H、L電平的對應是否連續(xù)一致，但作為位置信號比較裝置不限于此，也可以比較換流器模式的切換點和位置信號的切換點的相位是否為預定的范圍。
還有，上述第1實施例中，使用了作為整流裝置的全波整流電路15，但整流裝置不限于此，也可以使用半波整流電路。
還有，使用了作為整流裝置的全波整流電路15、作為平滑裝置的平滑電路16和作為平滑信號比較裝置的比較電路17，然而不限于此，也可以用數(shù)字電路構(gòu)成整流裝置、平滑裝置及平滑信號比較裝置，在把上述積分信號A/D變換后，通過數(shù)字運算求電平檢測信號。
還有，在上述第2、第3實施例中，在來自轉(zhuǎn)動位置檢測器3的積分信號∫VMNdt的每個半波判斷是否超過基準值E1、E2或E3，但也可以把積分信號半波整流，判斷該被半波整流了的積分信號的僅半波部分是否越過了基準值E3。還有，也可以僅設置基準值E1或E2之一，判斷積分信號∫VMNdt是否越過基準值E1或E2的某一個。
還有，上述第2、第3實施例中，根據(jù)作為電位差信號比較裝置的比較電路18、19的電平檢測信號，在電平檢測器控制單元60中設定電平判定標志，電位差信號電平判定單元61的計數(shù)單元61a計數(shù)連續(xù)設置電平判定標志的次數(shù)，然而不限于此，電平判定裝置也可以在電位差信號比較裝置的輸出信號的脈沖幅度或頻率等是預定的圖形時，判定上述電位差是否大于預定值。
還有，積分器32設為由電容器和電阻組成的積分器，也可以使用應用運算放大器構(gòu)成了一階延遲電路的積分器放大積分信號，這種情況下，由于積分信號被充分放大，故提高了抗噪聲能力，進一步得到改善。
還有，轉(zhuǎn)動位置檢測器3在第1級配設差動放大器31，在第2級配設了積分器32，然而，結(jié)構(gòu)不限于此，也可以在第1級配設積分器32，第2級配設放大器31，若在第1級的積分器32使用運算放大器則也可以不配設第2級的放大器31。
還有，差動放大器3 1為簡化電路，故使用同相放大電路，把電樞繞組1a、1b、1c的中性點作為接地點GND，把3相Y型接線的電阻電路2的中性點電位輸入到IC1的同相輸入端子，而也可以把換流器單元20的晶體管20d、20e、20f的發(fā)射極作為接地點GND，把電樞繞組1a、1b、1c的中性點電位VN及3相Y型接線的電阻電路2的中性點電位VM分別輸入到差動輸入減法電路的輸入端。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的無電刷DC電機適用于換流空調(diào)等空調(diào)機、洗衣機、吸塵器等家用電器中。
權利要求
1.一種無電刷DC電機，具有有多個磁極的磁鐵的轉(zhuǎn)子(10)；有3相Y型連接的電樞繞組(1a、1b、1c)的定子(1)；相對上述電樞繞組(1a、1b、1c)呈并聯(lián)狀態(tài)的3相Y型接線的電阻電路(2)；根據(jù)上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和上述電阻電路(2)的中性點的電位差檢測上述轉(zhuǎn)子(10)和上述定子(1)的相對轉(zhuǎn)動位置并輸出位置信號的轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)；根據(jù)來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)的上述位置信號切換上述電樞繞組(1a、1b、1c)的電壓圖形的換流單元(20)；其特征在于，具有起動時根據(jù)預定的圖形輸出上述換流單元(20)的換流器輸出的電壓及頻率的同步運轉(zhuǎn)控制裝置(51、55、56、57)；根據(jù)來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)的上述位置信號控制上述換流單元(20)的換流器輸出的位置檢測運轉(zhuǎn)控制裝置(52)；在上述換流單元(20)由上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置(51、55、56、57)控制為同步運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，判斷能否進行使用來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)的上述位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)的判定裝置；若上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)，則把對上述換流單元(20)的控制從上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置(51、55、56、57)切換為上述位置檢測運轉(zhuǎn)控制裝置(52)的運轉(zhuǎn)切換裝置(43、63、104、113)。
2.權利要求1中記述的無電刷DC電機，其特征在于用上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置(51、55、56、57)根據(jù)上述預定的圖形輸出上述換流單元(20)的換流器輸出的電壓及頻率，上述預定的圖形輸出后，若上述判定裝置判斷為不能進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)，則上述同步運轉(zhuǎn)控制裝置(51、55、56、57)降低上述換流單元(20)的換流器輸出的電壓V和頻率F之比V/F直到上述判定裝置判斷為能夠進行基于上述位置信號的位置檢測運轉(zhuǎn)為止。
3.權利要求1中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有判定上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和上述電阻電路(2)的中性點的上述電位差是否大于預定值的電平判定裝置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)，若上述電平判定裝置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)判定為上述電位差大于上述預定值，則判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
4.權利要求3中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述電平判定裝置(34、41)具有對表示上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和上述電阻電路(2)的中性點之電位差的信號進行整流的整流裝置(15)、把來自上述整流裝置(15)的已整流過的信號進行平滑的平滑裝置(16)以及把來自上述平滑裝置(16)的已平滑過的信號和預定的基準值(E0)進行比較的平滑信號比較裝置(17)，上述平滑信號比較裝置(17)比較來自上述平滑裝置(16)的已平滑過的信號和上述基準值(E0)，若上述被平滑過的信號超過上述基準值(E0)，則判定為上述電位差大于上述預定值。
5.權利要求3中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述電平判定裝置(35、36、60、61)具有把表示上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和上述電阻電路(2)的中性點之上述電位差的信號和預定的基準值(E1、E2、E3)進行比較的電位差信號比較裝置(18，19)，在上述電位差信號比較裝置(18，19)比較上述電位差信號和上述基準值(E1、E2、E3)而得到的上述電位差信號比較裝置(18，19)的輸出信號是預定的圖形時，判定為上述電位差大于上述預定值。
6.權利要求3中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述電平判定裝置(37，100，101)在把表示上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點與上述電阻電路(2)的中性點之電位差的信號和基于滯后比較器(37)的滯后特性的預定的基準值(E4、E5)進行比較而得到的上述滯后比較器(37)的輸出信號是預定的圖形時，判定為上述電位差大于上述預定值。
7.權利要求1中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有比較來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)的位置信號和上述換流單元(20)的換流器輸出是否具有預定關系的位置信號模式比較裝置(42、62、102、111)，上述位置信號模式比較裝置(42、62、102、111)比較上述位置信號和上述換流器輸出，在上述位置信號和上述換流器輸出有預定的關系時判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
8.權利要求1中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有比較上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值是否小于預定值的位置信號周期比較裝置(103、112)，在上述位置信號周期比較裝置(103、112)比較為上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值小于上述預定值時，判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
9.權利要求8中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(110)具有檢測上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和電阻電路(2)的中性點之電位差并輸出電位差信號的電位差檢測裝置(31)、積分來自上述電位差檢測裝置(31)的上述電位差信號并輸出積分信號的積分裝置(32)和比較來自上述積分裝置(32)的上述積分信號和預定的基準值(E6、E7)并輸出上述位置信號的具有滯后特性的滯后比較器(38)。
10.權利要求1中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有下述裝置之中的至少兩個裝置，這些裝置是判定上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和上述電阻電路(2)的中性點之上述電位差是否大于預定值、若判定為上述電位差大于上述預定值則上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)的電平判定裝置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)；比較來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)的位置信號和上述換流單元(20)的換流器輸出是否有預定的關系、在上述位置信號和上述換流器輸出有預定的關系時，上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)的位置信號模式比較裝置(42、62、102、111)；比較上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值是否小于預定值、在上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值小于上述預定值時、上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)的位置信號周期比較裝置(103、102)。
11.權利要求2中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有判定上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和上述電阻電路(2)的中性點的上述電位差是否大于預定值的電平判定裝置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)，若上述電平判定裝置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)判定為上述電位差大于上述預定值，則判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
12.權利要求2中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有比較來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)的位置信號和上述換流單元(20)的換流器輸出是否有預定的關系的位置信號模式比較裝置(42、62、102、111)，上述位置信號模式比較裝置(42、62、102、111)比較上述位置信號和上述換流器輸出，在上述位置信號和上述換流器輸出有預定的關系時，判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
13.權利要求2中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有比較上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值是否小于預定值的位置信號周期比較裝置(103、112)，在上述位置信號周期比較裝置(103、112)比較出上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值小于上述預定值時，判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)。
14.權利要求2中記述的無電刷DC電機，其特征在于上述判定裝置具有下述裝置中的至少兩個裝置，這些裝置是判定上述電樞繞組(1a、1b、1c)的中性點和上述電阻電路(2)的中性點之上述電位差是否大于預定值、若判定為上述電位差大于上述預定值，則上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)的電平判定裝置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)；比較來自上述轉(zhuǎn)動位置檢測裝置(3)的位置信號和上述換流單元(20)的換流器輸出是否有預定的關系、在上述位置信號和上述換流器輸出有預定的關系時、上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)的位置信號模式比較裝置(42、62、102、111)；比較上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值是否小于預定值、在上述位置信號的周期的值和基于上述換流器輸出的頻率的與位置信號的周期相當?shù)闹抵畹慕^對值小于上述預定值時、上述判定裝置判斷為能夠進行上述位置檢測運轉(zhuǎn)的位置信號周期比較裝置(103、112)。
全文摘要
在起動時的使換流器輸出的電壓和頻率增加的同步運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，用電位差信號電平判定單元(41)判定為電位差信號不是預定的電平或模式比較單元(42)的比較結(jié)果為位置信號和換流器模式不具有一定的關系時，V/F圖形設定單元(44)對PWM單元(54)輸出電壓指令信號使換流器輸出電壓下降。另一方面，接受來自上述電位差信號電平判定單元(41)的判定信號和來自模式比較單元(42)的表示比較結(jié)果的信號，位置檢測運轉(zhuǎn)切換單元(43)在電位差信號電平判定單元(41)中判定為電位差信號是預定的電平且位置信號和換流器模式具有一定的關系時，把運轉(zhuǎn)切換開關SW從同步運轉(zhuǎn)一側(cè)切換到位置檢測運轉(zhuǎn)一側(cè)。
文檔編號H02P6/20GK1138392SQ9519112
公開日1996年12月18日 申請日期1995年9月11日 優(yōu)先權日1994年9月20日
發(fā)明者木村泰三 申請人:大金工業(yè)株式會社