專利名稱：三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，而更具體的涉及一種其中進(jìn)行伺服控制以控制轉(zhuǎn)速不易受干擾變化。
在三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)數(shù))隨擾動(dòng)而改變。因此，傳統(tǒng)三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是用一個(gè)轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器來(lái)檢測(cè)，并對(duì)施加在傳統(tǒng)三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)上的電動(dòng)機(jī)線圈電壓進(jìn)行控制以把轉(zhuǎn)速調(diào)定到常值。
圖1是傳統(tǒng)三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的立體圖。
如圖1所示，傳統(tǒng)三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10包括一個(gè)三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11；一個(gè)轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21，用以檢測(cè)表示三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11中的特定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sr；一個(gè)連接裝置31，用以連接三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11與轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21；一個(gè)頻率到電壓轉(zhuǎn)換單元32，用以將由轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21探測(cè)到的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sr的脈沖頻率轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc，該信號(hào)Sc表明不變電壓值取決于特定轉(zhuǎn)速的值；以及一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33用以將一個(gè)表示電動(dòng)機(jī)線圈電壓的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Sv施加到三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11以將特定的轉(zhuǎn)速控制到目標(biāo)轉(zhuǎn)速值，Sv的值按照由頻率到電壓轉(zhuǎn)換單元32傳輸來(lái)的轉(zhuǎn)換過(guò)的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc和由三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11傳輸來(lái)的定時(shí)信號(hào)St來(lái)決定。
三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11包括一個(gè)軸12通過(guò)連接裝置31連接到三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11與轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21；一個(gè)包括N極和S極在外側(cè)交錯(cuò)的若干磁鐵呈扇形安排在軸12周圍的磁鐵單元13；三個(gè)電動(dòng)機(jī)線圈14(14a、14b、14c)，圍繞軸12，互相間電氣角為120°，用以使磁鐵單元13按照從電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33輸出的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Sv所引起的電磁效應(yīng)繞軸12旋轉(zhuǎn)；一個(gè)背軛15罩住磁鐵單元13；以及三個(gè)霍耳裝置16(16a、16b、16c)圍繞軸12，互相間電氣角為120°，用以按照由霍耳裝置16和磁鐵單元13間的互相作用所引起的霍耳效應(yīng)感生出一個(gè)由相位互相錯(cuò)開電氣角為120°的第一個(gè)交流電壓信號(hào)、第二個(gè)交流電壓信號(hào)和第三個(gè)交流電壓信號(hào)所組成的三相交流電壓信號(hào)，并向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33輸出所述三相交流電壓信號(hào)作為定時(shí)信號(hào)St。
轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21包括通過(guò)軸12隨磁鐵單元13一起轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤22；轉(zhuǎn)盤22中圍繞軸12呈圓周安排的一組縫23；發(fā)光器件24，安排在轉(zhuǎn)盤22上，用以發(fā)光以通過(guò)各縫23間歇地傳出光線；受光裝置25，安排在轉(zhuǎn)盤22下，用以接收通過(guò)各縫23間歇地傳出的光線并產(chǎn)生來(lái)自光束許多有規(guī)則間歇的脈沖的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sr，脈沖的頻率表示由轉(zhuǎn)速信號(hào)Sr表明的特定的轉(zhuǎn)速。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)一個(gè)電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Sv從電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33施加到電動(dòng)機(jī)線圈14時(shí)，磁鐵單元13根據(jù)電磁效應(yīng)以對(duì)應(yīng)于由電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Sv所指示的電動(dòng)機(jī)線圈電壓的特定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。磁鐵單元13的旋轉(zhuǎn)通過(guò)軸12傳輸?shù)睫D(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21，而轉(zhuǎn)盤22以與磁鐵單元13同樣的特定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。因此，從發(fā)光器件24通過(guò)縫23發(fā)射到受光裝置25的光以預(yù)先規(guī)定的時(shí)間間隔遮斷，以規(guī)定的時(shí)間間隔產(chǎn)生許多通過(guò)縫23傳輸?shù)墓馐?，使在轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21得到如圖2(a)所示的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sr。在轉(zhuǎn)速信號(hào)Sr中，以相應(yīng)于特定轉(zhuǎn)速的特定頻率安排有許多脈沖。之后一個(gè)表示相應(yīng)于磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速的恒定電壓的轉(zhuǎn)換過(guò)的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc由轉(zhuǎn)速信號(hào)Sr產(chǎn)生在頻率到電壓轉(zhuǎn)換單元32中，并輸出到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33。轉(zhuǎn)換過(guò)的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc如圖2(b)所示。
同樣，在磁鐵單元13以特定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，按照與磁鐵單元13交互作用引起的霍耳效應(yīng)在每個(gè)霍耳元件中感應(yīng)出一個(gè)電位差，每當(dāng)磁鐵單元13的N或S極經(jīng)過(guò)霍耳元件16時(shí)所述電位差的電平就發(fā)生變化，而且在霍耳元件16中產(chǎn)生相位相差各120°電氣角的三個(gè)交流電壓作為三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3，而且一個(gè)由這三個(gè)交流電壓信號(hào)構(gòu)成的三相交流電壓信號(hào)施加到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33作為定時(shí)設(shè)定信號(hào)St。定時(shí)設(shè)定信號(hào)St的波形圖如圖2(c)所示。
之后，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33中，要施加到電動(dòng)機(jī)線圈14的電動(dòng)機(jī)線圈電壓的定時(shí)按三相交流電壓調(diào)整，而電動(dòng)機(jī)線圈電壓的電平按轉(zhuǎn)換過(guò)的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc調(diào)整。表示電動(dòng)機(jī)線圈電壓的電動(dòng)機(jī)線圈電壓Sv信號(hào)如圖2(d)、2(e)、2(f)所示。如果轉(zhuǎn)換過(guò)的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc表示目標(biāo)轉(zhuǎn)速值，如圖2(d)所示，則表示標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)線圈電壓的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Sv由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33輸出到電動(dòng)機(jī)線圈14以使磁鐵單元13以同樣的特定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。然而，如果三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11中的轉(zhuǎn)速因擾動(dòng)而變化，則轉(zhuǎn)換過(guò)的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc不表示目標(biāo)轉(zhuǎn)速值。如果轉(zhuǎn)換過(guò)的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc表示高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速值的特定轉(zhuǎn)速，則需要將磁鐵單元13的轉(zhuǎn)速減低。因此，如圖2(e)所示，表示低于標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)線圈電壓的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Sv由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33輸出到電動(dòng)機(jī)線圈14以使磁鐵單元13以低于特定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。相反，如果轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)速信號(hào)Sc表示低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速值的特定轉(zhuǎn)速，則需要將磁鐵單元13的轉(zhuǎn)速提高。因此，如圖2(f)所示，表示高于標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)線圈電壓的電動(dòng)機(jī)線圈電壓Sv由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33輸出到電動(dòng)機(jī)線圈14以使磁鐵單元13以高于特定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
因而，因?yàn)榇盆F單元13的轉(zhuǎn)速通過(guò)用轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21、頻率到電壓轉(zhuǎn)換單元32與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33控制到目標(biāo)轉(zhuǎn)速值，故三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11中的轉(zhuǎn)速可以保持在常值。
然而，要控制磁鐵單元13的轉(zhuǎn)速，需要轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21。因而，因?yàn)檗D(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21很貴，就有一個(gè)傳統(tǒng)三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10不能廉價(jià)制造的問(wèn)題。此外，因?yàn)檗D(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21很重，就有一個(gè)傳統(tǒng)三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的問(wèn)題。而且，因?yàn)檗D(zhuǎn)速探測(cè)編碼器21尺寸大，就有一個(gè)傳統(tǒng)三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10不能制成小型的問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是適當(dāng)考慮這種傳統(tǒng)的三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，提供一種尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，以低價(jià)制造的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的目的通過(guò)提供一種三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)來(lái)達(dá)到，其中包括以特定速度進(jìn)行驅(qū)動(dòng)操作的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)；用以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到無(wú)刷電動(dòng)機(jī)以使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)操作的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；
用以按照無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的所述驅(qū)動(dòng)操作產(chǎn)生由相位錯(cuò)開各120°電氣角的第一交流電壓信號(hào)、第二交流電壓信號(hào)第三交流電壓信號(hào)組成的三相交流信號(hào)的三相交流信號(hào)產(chǎn)生裝置，該三相交流信號(hào)的一個(gè)特定的部分間接指示特定的速度；用以加工由三相交流信號(hào)產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的三相交流信號(hào)以從三相交流信號(hào)的特定部分生成經(jīng)加工的速度信號(hào)的波形處理裝置，經(jīng)加工的速度信號(hào)直接指示特定的速度；和用以控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置以便根據(jù)波形加工裝置所產(chǎn)生的經(jīng)加工的速度信號(hào)調(diào)整施加到無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的速度控制裝置，從而將無(wú)刷電動(dòng)機(jī)所進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)操作的特定速度調(diào)整到目標(biāo)速度；在以上的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)到元刷電動(dòng)機(jī)時(shí)，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)就在特定的速度進(jìn)行驅(qū)動(dòng)操作。在這種情況下，特定的速度非所希望地由擾動(dòng)改變而偏離目標(biāo)速度。因而需要在一個(gè)伺服控制裝置中把特定的速度調(diào)節(jié)到目標(biāo)速度。
在伺服控制裝置中，當(dāng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)操作時(shí)，相位相差各120°電氣角的三個(gè)交流信號(hào)在三相交流信號(hào)產(chǎn)生裝置中在三個(gè)交流電壓信號(hào)的一個(gè)特定的部分間接指示特定的速度條件下產(chǎn)生作為三個(gè)交流電壓信號(hào)，例如，第一交流信號(hào)的一個(gè)特定的部分的傾角、第二交流信號(hào)的一個(gè)特定的部分的傾角、第三交流信號(hào)的一個(gè)特定的部分的傾角分別表示特定的速度。
之后，三相交流信號(hào)由波形加工裝置加工以產(chǎn)生一個(gè)直接表示來(lái)自三個(gè)交流信號(hào)的特定部分的特定的速度的經(jīng)加工的速度信號(hào)。例如，第一交流信號(hào)的一個(gè)特定的部分、第二交流信號(hào)的一個(gè)特定的部分、第三交流信號(hào)的一個(gè)特定的部分從三相交流信號(hào)中抽取，而交流信號(hào)的特定的部分加以微分以直接表示特定的部分的傾角。
之后，施加到無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在速度控制裝置的控制下按照經(jīng)加工的速度信號(hào)調(diào)整，以將在驅(qū)動(dòng)操作中的特定速度調(diào)整到目標(biāo)速度。
因而，即使沒(méi)有安排任何速度探測(cè)編碼器，因?yàn)楸硎咎囟ㄋ俣鹊慕?jīng)加工的速度信號(hào)是在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)操作時(shí)產(chǎn)生的，驅(qū)動(dòng)操作中的特定速度可以按經(jīng)加工的速度信號(hào)調(diào)整到目標(biāo)速度，所以即使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)操作受到擾動(dòng)的不利影響，該特定速率也可以保持目標(biāo)速度。
此外，因?yàn)樵谌酂o(wú)刷電動(dòng)機(jī)中不需要任何速度探測(cè)編碼器，三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)可以廉價(jià)生產(chǎn)，三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)可以做到尺寸小，三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)可以做到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。
每個(gè)由三相交流信號(hào)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的組成三相交流信號(hào)的每個(gè)交流信號(hào)最好在三相交流信號(hào)的每個(gè)周期分成六個(gè)加工時(shí)間單元的六個(gè)子信號(hào)，而波形加工裝置包括算術(shù)邏輯裝置，用以對(duì)每個(gè)加工時(shí)間單元，作第一個(gè)判斷，判斷第一個(gè)交流信號(hào)的電平A是否高于第二個(gè)交流信號(hào)的電平B，作第二個(gè)判斷，判斷第二個(gè)交流信號(hào)的電平B是否高于第三個(gè)交流信號(hào)的電平C以及作第三個(gè)判斷，判斷第三個(gè)交流信號(hào)的電平C是否高于第一個(gè)交流信號(hào)的電平A，當(dāng)滿足A＞B與C＞A而不滿足B＞C時(shí)，抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，當(dāng)滿足A＞B而不滿足B＞C或C＞A時(shí)，抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，當(dāng)滿足A＞B與B＞C而不滿足C＞A時(shí)，抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，當(dāng)滿足B＞C而不滿足A＞B或C＞A時(shí)，抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，當(dāng)滿足B＞C與C＞A而不滿足A＞B時(shí)，抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，當(dāng)滿足C＞A而不滿足A＞B或B＞C時(shí)，抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，并且將抽出的子信號(hào)和抽出并倒相的子信號(hào)以三相交流信號(hào)的每個(gè)周期抽出的次序串聯(lián)以產(chǎn)生第一個(gè)波形加工信號(hào)，相應(yīng)于三相交流信號(hào)的的特定部分的抽出的子信號(hào)和抽出并倒相的子信號(hào)，以及表示特定的速度的抽出的子信號(hào)和抽出并倒相的子信號(hào)的傾角；以及微分裝置用以將算術(shù)邏輯裝置所產(chǎn)生的第一個(gè)波形加工的信號(hào)微分以產(chǎn)生加工的速度信號(hào)；在上述結(jié)構(gòu)中，每個(gè)相應(yīng)于交流信號(hào)直線上升(或直線下降)的直線部分的子信號(hào)表示特定的速度，而一個(gè)相應(yīng)于交流信號(hào)直線上升(或直線下降)的直線部分的子信號(hào)的電平位于三相交流信號(hào)的每個(gè)加工時(shí)間單元的其他兩個(gè)不相應(yīng)于交流信號(hào)直線上升(或直線下降)的直線部分的子信號(hào)之間。因此，在算術(shù)邏輯裝置中，要抽出每個(gè)加工時(shí)間單元的相應(yīng)于交流信號(hào)直線上升(或直線下降)的直線部分的子信號(hào)，就進(jìn)行下列算術(shù)邏輯運(yùn)算。具體地說(shuō)，當(dāng)滿足A＞B與C＞A而不滿足B＞C時(shí)，因?yàn)殡娖紸位于電平C和B之間，故抽出第一個(gè)交流信號(hào)相應(yīng)于電平A的第一子信號(hào)。當(dāng)滿足A＞B而不滿足B＞C或C＞A時(shí)，因?yàn)殡娖紺位于電平A和B之間，故抽出第三個(gè)交流信號(hào)相應(yīng)于C電平第二個(gè)子信號(hào)。當(dāng)滿足A＞B與B＞C而不滿足C＞A時(shí)，因?yàn)殡娖紹位于電平C和A之間，故抽出第二個(gè)交流信號(hào)相應(yīng)于電平B的第三個(gè)子信號(hào)。當(dāng)滿足B＞C而不滿足A＞B或C＞A時(shí)，因?yàn)殡娖紸位于電平C和B之間，故抽出第一個(gè)交流信號(hào)相應(yīng)于電平A的第四個(gè)子信號(hào)。當(dāng)滿足B＞C與C＞A而不滿足A＞B時(shí)，因?yàn)殡娖紺位于電平A和B之間，故抽出第三個(gè)交流信號(hào)相應(yīng)于電平C的第五個(gè)子信號(hào)。當(dāng)滿足C＞A而不滿足A＞B或B＞C時(shí)，因?yàn)殡娖紹位于電平C和A之間，故抽出第二個(gè)交流信號(hào)相應(yīng)于電平B的第六個(gè)子信號(hào)。而且，因?yàn)榈谝弧⑷?、五個(gè)子信號(hào)的相位與第二、四、六個(gè)子信號(hào)的相位相反，故第二、四、六個(gè)子信號(hào)是倒相的。
因此，第一個(gè)子信號(hào)、倒相的第二個(gè)子信號(hào)、第三個(gè)子信號(hào)、倒相的第四個(gè)子信號(hào)、第五個(gè)子信號(hào)、和倒相的第六個(gè)子信號(hào)按三相交流信號(hào)的每個(gè)周期的次序互相串聯(lián)而產(chǎn)生第一個(gè)波形加工的信號(hào)。
之后，第一個(gè)波形加工的信號(hào)由微分裝置微分以產(chǎn)生加工的速度信號(hào)。
因?yàn)榈谝粋€(gè)子信號(hào)的傾角、倒相的第二個(gè)子信號(hào)的傾角、第三個(gè)子信號(hào)的傾角、倒相的第四個(gè)子信號(hào)的傾角、第五個(gè)子信號(hào)的傾角、倒相的第六個(gè)子信號(hào)的傾角分別表示特定的速度，傾角可以直接由經(jīng)加工的速度信號(hào)表示。
每個(gè)構(gòu)成由三相交流信號(hào)產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的三相交流信號(hào)的交流信號(hào)最好也在三相交流信號(hào)的每個(gè)周期分成六個(gè)加工時(shí)間單元的六個(gè)子信號(hào)，而波形加工裝置包括算學(xué)邏輯裝置，用以對(duì)每個(gè)加工時(shí)間單元，檢驗(yàn)在第一個(gè)交流信號(hào)的電平A、第二個(gè)交流信號(hào)的電平B、和第三個(gè)交流信號(hào)的電平C之間的大小關(guān)系，在C＞A＞B時(shí)，抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，在A＞C＞B時(shí)，抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，在A＞B＞C時(shí)，抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，在B＞A＞C時(shí)，抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，在B＞C＞A時(shí)，抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，在C＞B＞A時(shí)，抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，并且將抽出的子信號(hào)和抽出并倒相的子信號(hào)以三相交流信號(hào)的每個(gè)周期抽出的次序串聯(lián)以產(chǎn)生第一個(gè)波形加工信號(hào)，相應(yīng)于三相交流信號(hào)的的特定部分的抽出的子信號(hào)和抽出并倒相的子信號(hào)，以及表示特定的速度的抽出的子信號(hào)和抽出并倒相的子信號(hào)的傾角；以及微分裝置用以將算術(shù)邏輯裝置所產(chǎn)生的第一個(gè)波形加工的信號(hào)微分以產(chǎn)生加工的速度信號(hào)；在上述結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)于第一個(gè)交流信號(hào)的電平A的第一個(gè)子信號(hào)在C＞A＞B時(shí)抽出，相應(yīng)于第三個(gè)交流信號(hào)的電平C的第二個(gè)子信號(hào)在A＞C＞B時(shí)抽出并倒相，相應(yīng)于第二個(gè)交流信號(hào)的電平B的第三個(gè)子信號(hào)在A＞B＞C時(shí)抽出，相應(yīng)于第一個(gè)交流信號(hào)的電平A的第四個(gè)子信號(hào)在B＞A＞C時(shí)抽出并倒相，相應(yīng)于第三個(gè)交流信號(hào)的電平C的第五個(gè)子信號(hào)在B＞C＞A時(shí)抽出，相應(yīng)于第二個(gè)交流信號(hào)的電平A的第六個(gè)子信號(hào)在C＞B＞A時(shí)抽出并倒相，之后，第一個(gè)子信號(hào)、倒相的第二個(gè)子信號(hào)、第三個(gè)子信號(hào)、倒相的第四個(gè)子信號(hào)、第五個(gè)子信號(hào)、倒相的第六個(gè)子信號(hào)按三相交流信號(hào)的每個(gè)周期的次序互相串聯(lián)而由算學(xué)邏輯裝置產(chǎn)生第一個(gè)波形加工的信號(hào)。
之后，第一個(gè)波形加工的信號(hào)由微分裝置微分以產(chǎn)生加工的速度信號(hào)。
因?yàn)榈谝粋€(gè)子信號(hào)的傾角、倒相的第二個(gè)子信號(hào)的傾角、第三個(gè)子信號(hào)的傾角、倒相的第四個(gè)子信號(hào)的傾角、第五個(gè)子信號(hào)的傾角、倒相的第六個(gè)子信號(hào)的傾角分別表示特定的速度，故傾角可以直接由經(jīng)加工的速度信號(hào)表示。
其中圖1是已有三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的立體圖；圖2(a)是已有傳三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號(hào)的波形圖；圖2(b)是已有三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的頻率-電壓轉(zhuǎn)換裝置中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)速信號(hào)的波形圖；圖2(c)是表示已有三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的霍耳裝置中產(chǎn)生的表示三相交流電壓的定時(shí)設(shè)定信號(hào)波形圖；圖2(d)是當(dāng)磁鐵單元的轉(zhuǎn)速為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)已有三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路所產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)的波形圖；圖2(e)是當(dāng)磁鐵單元的轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路所產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)的波形圖；圖2(f)是當(dāng)磁鐵單元的轉(zhuǎn)速低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路所產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)的波形圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的立體圖；圖4(a)是三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的霍耳裝置中產(chǎn)生的霍耳裝置信號(hào)的波形圖；圖4(b)是按本發(fā)明的實(shí)施例的算術(shù)邏輯裝置從霍耳裝置信號(hào)中交替提取的一系列直線上升部分和直線下降部分的波形圖；圖4(c)是按本發(fā)明的實(shí)施例的算術(shù)邏輯裝置從霍耳裝置信號(hào)中產(chǎn)生的第一個(gè)波形加工的信號(hào)的波形圖；圖4(d)通過(guò)將第一個(gè)波形加工的信號(hào)微分而產(chǎn)生的第二個(gè)波形加工的信號(hào)的波形圖；圖4(e)表示由將第一個(gè)邏輯A＞B，第二個(gè)邏輯B＞C，第S3個(gè)邏輯A＞B組合而確定的抽出的電壓部分；圖5是按本發(fā)明的實(shí)施例的從霍耳裝置信號(hào)中產(chǎn)生第一個(gè)波形加工信號(hào)的算術(shù)邏輯裝置的流程圖；圖6表示抽出的子信號(hào)和抽出邏輯(BIT0,BIT1,BIT2)之間的關(guān)系；圖7表示磁極和三個(gè)霍耳裝置之間的位置關(guān)系；圖8是按本發(fā)明的實(shí)施例的修正，用以從霍耳裝置信號(hào)中產(chǎn)生第一個(gè)波形加工信號(hào)的算術(shù)邏輯的流程圖；圖9表示按本發(fā)明的實(shí)施例的修正，電壓電平次序和抽出的子信號(hào)之間的關(guān)系。
按本發(fā)明建議的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例參照


如下。
是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的立體圖。
如圖3所示，三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40包括三相元刷電動(dòng)機(jī)11，包括軸12、磁鐵單元13、三個(gè)電動(dòng)機(jī)線圈14(14a、14b、14c)，背軛15和三個(gè)霍耳裝置16(16a、16b、16c)；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33；用以接收來(lái)自三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11的霍耳裝置16所輸出的霍耳裝置信號(hào)Sh并加工由霍耳裝置信號(hào)Sh所表示的三相交流電壓的波形的波形加工電路41，以產(chǎn)生表示磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速的第二個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp2；誤差檢測(cè)電路42，用以按照波形加工電路41中產(chǎn)生的第二個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp2檢測(cè)磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vt之差作為轉(zhuǎn)速誤差Er；
由中心加工單元構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)控制單元43，用以按照在誤差檢測(cè)電路42中檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速誤差Er來(lái)控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33使磁鐵單元13以目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vt旋轉(zhuǎn)。
波形加工電路41包括由算術(shù)邏輯裝置構(gòu)成的交流電壓抽出和倒相單元44，用以從每個(gè)組成三相交流電壓的交流電壓抽出直線上升部分和直線下降部分對(duì)每個(gè)抽出的直線下降部分的相位倒相，并通過(guò)串聯(lián)安排直線上升部分和直線下降部分產(chǎn)生具有鋸齒波形的第一波形加工信號(hào)Sp1；以及微分電路45，用以將在交流電壓抽出和倒相單元44中產(chǎn)生的第一波形加工信號(hào)Sp1微分，以產(chǎn)生第二波形加工信號(hào)Sp2。
在以上的結(jié)構(gòu)中，說(shuō)明三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40的運(yùn)行。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Smc從電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33施加到電動(dòng)機(jī)線圈14時(shí)，磁鐵單元13以相應(yīng)于由電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Smc按電磁效應(yīng)表示的電動(dòng)機(jī)線圈電壓的特定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，表示第一個(gè)交流電壓的第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1根據(jù)霍耳效應(yīng)感生在霍耳裝置16a中，表示第二個(gè)交流電壓的第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2根據(jù)霍耳效應(yīng)感生在霍耳裝置16b中，表示第三個(gè)交流電壓的第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3根據(jù)霍耳效應(yīng)感生在霍耳裝置16c中。這里，安放霍耳裝置16以將信號(hào)移相使信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3互相差各120°電氣角。信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3的組合作為霍耳裝置信號(hào)Sh傳輸?shù)讲ㄐ渭庸る娐?1。同樣，信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3的組合作為定時(shí)信號(hào)St傳輸?shù)诫妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33。這種霍爾裝置信號(hào)sh如圖4(a)所示。
如圖4(a)所示，每個(gè)周期中，霍耳裝置信號(hào)Sh有六個(gè)交叉點(diǎn)Pc，三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3中的兩個(gè)在此交叉，而兩個(gè)相鄰交叉點(diǎn)之間的時(shí)間段定義為一個(gè)加工時(shí)間單元Tu。因此，霍耳裝置信號(hào)Sh的每個(gè)周期分為六個(gè)加工時(shí)間單元Tu1到Tu6。因?yàn)榛舳b置信號(hào)Sh的每個(gè)交流電壓信號(hào)是由一系列正負(fù)電平交錯(cuò)變化的近乎是三角形的脈沖所組成，故每個(gè)交流電壓信號(hào)的每個(gè)周期有一個(gè)幾乎是直線的電平上升部分(以下稱直線上升部分)、一個(gè)曲線的頂部電平部分、一個(gè)幾乎是直線的電平下降部分(以下稱直線下降部分)、和一個(gè)曲線的底部電平部分、
在波形加工電路41的交流電壓抽出和倒相單元44，如圖4(b)所示，對(duì)每個(gè)霍耳裝置信號(hào)Sh的周期，從霍耳裝置信號(hào)Sh抽出在加工時(shí)間單元Tu1的第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1的第一個(gè)直線上升部分Lr1，在加工時(shí)間單元Tu2的第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3的第三個(gè)直線下降部分Lf3，在加工時(shí)間單元Tu3的第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2的第二個(gè)直線上升部分Lr2，在加工時(shí)間單元Tu4的第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1的第一個(gè)直線下降部分Lf1，在加工時(shí)間單元Tu5的第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3的第三個(gè)直線上升部分Lr3，在加工時(shí)間單元Tu6的第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2的第二個(gè)直線下降部分Lf2。之后，第三個(gè)直線下降部分Lf3的相位、第一個(gè)直線下降部分Lf1的相位和第二個(gè)直線下降部分Lf2的相位經(jīng)過(guò)倒相以產(chǎn)生一個(gè)倒相的第三個(gè)直線下降部分Lf3、倒相的第一個(gè)直線下降部分Lf1和倒相的第二個(gè)直線下降部分Lf2。第一個(gè)直線上升部分Lr1，倒相的第三個(gè)直線下降部分Lf3、第二個(gè)直線上升部分Lr2，倒相的第一個(gè)直線下降部分Lf1，第三個(gè)直線上升部分Lr3和倒相的第二個(gè)直線下降部分Lf2以霍爾裝置信號(hào)sh的每個(gè)周期的次序互相連接。因而，如圖4(c)所示，得到鋸齒波形的第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp1。這里，第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp1中每個(gè)直線上升部分(或直線下降部分)的傾角表示磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速。理由如下。
如圖7所示，譬如，在加工時(shí)間單元Tu3從時(shí)間T0到T1的過(guò)程中(參見(jiàn)圖4(a))，磁鐵單元13的N和S之間的邊界剛剛經(jīng)過(guò)第二個(gè)霍耳裝置16b。所以，在霍耳裝置16b中感生的霍耳電壓的變化程度(單位時(shí)間的電壓變化)相當(dāng)于磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速，所以每個(gè)直線上升部分(或直線下降部分)的傾角表示磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速。
在交流電壓抽出和倒相的單元44中對(duì)霍耳裝置信號(hào)Sh進(jìn)行抽出和倒相的算術(shù)邏輯參照?qǐng)D5而加以說(shuō)明。
圖5是按照本發(fā)明的該實(shí)施例用以從霍耳裝置信號(hào)Sh產(chǎn)生第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp1的算術(shù)邏輯的流程圖。這里，每個(gè)加工時(shí)間單元中的第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1的電壓電平由A表示，每個(gè)加工時(shí)間單元中的第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2的電壓電平由B表示，而每個(gè)加工時(shí)間單元中的第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3的電壓電平由C表示。
如圖5所示，在步驟S1中判斷在一個(gè)加工時(shí)間單元內(nèi)是否符合第一個(gè)邏輯A＞B，如果符合A＞B則在步驟S2中設(shè)定BIT0=1，如果不符合A＞B則在步驟S3中設(shè)定BIT0=0。之后，在步驟S4中判斷在一個(gè)加工時(shí)間單元內(nèi)是否符合第二個(gè)邏輯B＞C，如果符合B＞C則在步驟S5中設(shè)定BIT1=1，如果不符合B＞C則在步驟S6中設(shè)定BIT1=0。之后，在步驟S7中判斷在一個(gè)加工時(shí)間單元內(nèi)是否符合第S3個(gè)邏輯C＞A，如果符合C＞A則在步驟S8中設(shè)定BIT2=1，如果不符合C＞A則在步驟S9中設(shè)定BIT2=0。之后，按照抽出邏輯(BIT0,BIT1,BIT2)確定抽出的子信號(hào)。抽出的子信號(hào)和抽出邏輯(BIT0,BIT1,BIT2)之間的關(guān)系如圖6所示。如果在步驟S10符合(BIT0,BIT1,BIT2)=101，相應(yīng)于第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1的電壓電平A的子信號(hào)(第一個(gè)直線上升部分Lr1)從步驟S11抽出。如果在步驟S12符合(BIT0,BIT1,BIT2)=100，相應(yīng)于第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3的電壓電平C的子信號(hào)(第三個(gè)直線下降部分Lf3)從步驟S13抽出并倒相。如果在步驟S14符合(BIT0,BIT1,BIT2)=110，相應(yīng)于第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2的電壓電平B的子信號(hào)(第二2個(gè)直線上升部分Lr2)從步驟S15抽出。如果在步驟S16符合(BIT0,BIT1,BIT2)=010，相應(yīng)于第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1的電壓電平A的子信號(hào)(第一個(gè)直線下降部分Lf1)從步驟S17抽出并倒相。如果在步驟S18符合(BIT0,BIT1,BIT2)=011，相應(yīng)于第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3的電壓電平C的子信號(hào)(第三個(gè)直線上升部分Lr3)從步驟S19抽出。如果在步驟S20符合(BIT0,BIT1,BIT2)=001，相應(yīng)于第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2的電壓電平B的子信號(hào)(第二個(gè)直線下降部分Lf2)從步驟S21抽出并倒相。步驟1到S21對(duì)霍爾裝置信號(hào)sh的每個(gè)加工的時(shí)間單元都重復(fù)。因此，如圖4(e)所示，對(duì)于每個(gè)霍爾裝置信號(hào)sh的周期得到一系列電壓部分A,C,B,A,C與B。
之后，為了得到第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp1中每個(gè)直線上升部分的傾角，將第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp1在微分電路45中微分，以得到如圖4(d)所示的第二個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp2。第二個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp2的電壓直接表示磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速。這里，由第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1表示的磁鐵單元13的轉(zhuǎn)速，由第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3表示的磁鐵單元13的轉(zhuǎn)速和由第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2表示的磁鐵單元13的轉(zhuǎn)速一般互相不同，因?yàn)榛舳b置16的霍耳效應(yīng)性能互相不同。所以，在本實(shí)施例中，磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速調(diào)定到由信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3所表示的轉(zhuǎn)速的平均轉(zhuǎn)速。
之后，第二個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp2傳輸?shù)秸`差探測(cè)電路42，而磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vt相比較以檢測(cè)磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vt之差。之后，其差作為轉(zhuǎn)速誤差Er傳送到控制單元43，而施加到電動(dòng)機(jī)線圈14的電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Smc的電平在控制單元43的控制下，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33中調(diào)整以盡量減少轉(zhuǎn)速誤差Er。這就是說(shuō)，三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40所進(jìn)行的伺服控制使磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速等于目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vt。同樣，在電動(dòng)機(jī)線圈電壓信號(hào)Smc中的電平變化定時(shí)在伺服控制中按照在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33中的的定時(shí)信號(hào)St調(diào)整。
因此，即使在三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40中不安排任何轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器，因?yàn)楸硎敬盆F單元13的特定轉(zhuǎn)速的第二個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp2是由三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)11中生成的霍耳裝置信號(hào)Sh產(chǎn)生的，所以磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速可以保持在目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vt。
而且，因?yàn)樵谌酂o(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40中不需要任何轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器，三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40可以以低成本生產(chǎn)，三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40可以制成小尺寸的，而且三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40可以制成小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的。
在本實(shí)施例中，圖4(e)、圖5、圖6所示的算術(shù)邏輯用以抽出和倒相，以從霍耳裝置信號(hào)Sh產(chǎn)生有鋸齒波形的第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp1。然而，本發(fā)明并不限于這種算術(shù)邏輯。另一種用于抽出和倒相的算術(shù)邏輯作為本實(shí)施例的修改加以說(shuō)明。
圖8是另一種算術(shù)邏輯的流程圖，用以從霍耳裝置信號(hào)Sh按照本實(shí)施例的修改產(chǎn)生第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp1。
如圖8所示，在步驟31中判定電壓電平次序C＞A＞B是否符合，而如果是C＞A＞B，則在步驟32中抽出相應(yīng)于第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1的電壓A的子信號(hào)(或第一個(gè)直線上升部分Lr1)。當(dāng)不滿足C＞A＞B時(shí)，則在步驟33中判定電壓電平次序A＞C＞B是否符合，而如果A＞C＞B，則在步驟34中抽出相應(yīng)于第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3的電壓C的子信號(hào)(或第三個(gè)直線下降部分Lf3)并倒相。當(dāng)不滿足A＞C＞B時(shí)，則在步驟35中判定電壓電平次序A＞B＞C是否符合，而如果A＞B＞C，則在步驟36中抽出相應(yīng)于第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2的電壓B的子信號(hào)(或第二個(gè)直線上升部分Lr2)。當(dāng)不滿足A＞B＞C時(shí)，則在步驟37中判定電壓電平次序B＞A＞C是否符合，而如果B＞A＞C，則在步驟38中抽出相應(yīng)于第一個(gè)交流電壓信號(hào)Sav1的電壓A的子信號(hào)(即第一個(gè)直線下降部分Lf1)并倒相。當(dāng)不滿足B＞A＞C時(shí)，則在步驟39中判定電壓電平次序B＞C＞A是否符合，而如果B＞C＞A，則在步驟40中抽出相應(yīng)于第三個(gè)交流電壓信號(hào)Sav3的電壓C的子信號(hào)(或第三個(gè)直線上升部分Lr3)。當(dāng)不滿足B＞C＞A時(shí)，則在步驟41中判定電壓電平次序C＞B＞A是否符合，而如果C＞B＞A，則在步驟42中抽出相應(yīng)于第二個(gè)交流電壓信號(hào)Sav2的電壓B的子信號(hào)(或第二個(gè)直線下降部分Lf2)并倒相。抽出的子信號(hào)與電壓電平次序的關(guān)系如圖9所示。因此，對(duì)于每個(gè)霍爾裝置信號(hào)sh的周期得到一系列電壓部分A,C,B,A,C與B。
而且在本實(shí)施例中，磁鐵單元13的特定轉(zhuǎn)速調(diào)定到信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3所表示的轉(zhuǎn)速的平均轉(zhuǎn)速，而三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40的伺服控制按照霍爾裝置信號(hào)sh的每個(gè)周期的轉(zhuǎn)速誤差Er執(zhí)行。然而，可以對(duì)每個(gè)信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3執(zhí)行三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)40的伺服控制。這就是說(shuō)，對(duì)于每個(gè)加工時(shí)間單元從相應(yīng)的交流電壓信號(hào)Sav1、Sav2、Sav3產(chǎn)生第二個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)Sp2，對(duì)于每個(gè)時(shí)間單元調(diào)定轉(zhuǎn)速誤差Er，而對(duì)每個(gè)霍爾裝置信號(hào)sh的加工時(shí)間單元執(zhí)行伺服控制。
在較佳實(shí)施例中圖示并說(shuō)明了本發(fā)明的原理后，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)該顯然看出本發(fā)明可以在裝置和具體方面作修改而不離開這個(gè)原理。凡落入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的修改均應(yīng)受到本申請(qǐng)請(qǐng)求的專利保護(hù)。
權(quán)利要求
1．一種三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，包括一種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，用以執(zhí)行特定速度的驅(qū)動(dòng)操作；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，用以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到無(wú)刷電動(dòng)機(jī)以使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)操作；三相交流信號(hào)發(fā)生裝置，用以根據(jù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)操作產(chǎn)生相差各120°電氣角的第一個(gè)交流電壓信號(hào)、第二個(gè)交流電壓信號(hào)和第三個(gè)交流電壓信號(hào)組成的三相交流信號(hào)，三相交流信號(hào)的特定部分間接表示特定的速度；波形加工裝置，用以加工由三相交流信號(hào)發(fā)生裝置所產(chǎn)生的三相交流信號(hào)，以從三相交流信號(hào)的特定部分產(chǎn)生經(jīng)加工的速度信號(hào)，經(jīng)加工的速度信號(hào)直接表示特定的速度；以及速度控制裝置，用以控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，以便按照由波形加工裝置所產(chǎn)生的經(jīng)加工的速度信號(hào)調(diào)整施加到無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)從而把由無(wú)刷電動(dòng)機(jī)所執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中的特定速度調(diào)整到目標(biāo)速度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，其中組成由三相交流信號(hào)發(fā)生裝置所產(chǎn)生的三相交流信號(hào)的每個(gè)交流信號(hào)對(duì)三相交流信號(hào)的每個(gè)周期分成六個(gè)加工時(shí)間單元的六個(gè)子信號(hào)，所述波形加工裝置包括算術(shù)邏輯執(zhí)行裝置，用以在每個(gè)加工時(shí)間單元執(zhí)行如下判斷第一個(gè)判斷，判斷第一個(gè)交流信號(hào)的電平A是否高于第二個(gè)交流信號(hào)的電平B；第二個(gè)判斷，判斷第二個(gè)交流信號(hào)的電平B是否高于第三個(gè)交流信號(hào)的電平C，以及第三個(gè)判斷，判斷第三個(gè)交流信號(hào)的電平C是否高于第一個(gè)交流信號(hào)的電平A，如果符合A＞B和C＞A，而不符合B＞C，則抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，如果符合A＞B，而不符合B＞C或C＞A，則抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，如果符合A＞B和B＞C，而不符合C＞A，則抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，如果符合B＞C，而不符合A＞B或C＞A，則抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，如果符合B＞C和C＞A，而不符合A＞B，則抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，如果符合C＞A，而不符合A＞B或B＞C，則抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，并將抽出的和抽出并倒相的子信號(hào)以三相交流信號(hào)的每個(gè)周期抽出次序串聯(lián)以產(chǎn)生第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)，抽出的和抽出并倒相的子信號(hào)對(duì)應(yīng)于三相交流信號(hào)的特定部分，而抽出的和抽出并倒相的子信號(hào)的傾角表示特定的速度；以及微分裝置，用以將由算術(shù)邏輯執(zhí)行裝置所產(chǎn)生的第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)微分以產(chǎn)生經(jīng)加工的速度信號(hào)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，其中組成由三相交流信號(hào)發(fā)生裝置所產(chǎn)生的三相交流信號(hào)的每個(gè)交流信號(hào)對(duì)三相交流信號(hào)的每個(gè)周期分成六個(gè)加工時(shí)間單元的六個(gè)子信號(hào)，而波形加工裝置包括算術(shù)邏輯執(zhí)行裝置，用以在每個(gè)加工時(shí)間單元檢驗(yàn)第一個(gè)交流信號(hào)的電平A，第二個(gè)交流信號(hào)的電平B和第三個(gè)交流信號(hào)的電平C之間的大小關(guān)系，如果C＞A＞B，則抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，如果A＞C＞B，則抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，如果A＞B＞C，則抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，如果B＞A＞C，則抽出第一個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，如果B＞C＞A，則抽出第三個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)，如果C＞B＞A，則抽出第二個(gè)交流信號(hào)的子信號(hào)并倒相，并將抽出的和抽出并倒相的子信號(hào)以三相交流信號(hào)的每個(gè)周期的抽出次序串聯(lián)以產(chǎn)生第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)，抽出的和抽出并倒相的子信號(hào)對(duì)應(yīng)于三相交流信號(hào)的特定部分，而抽出的和抽出并倒相的子信號(hào)的傾角表示特定的速度；以及微分裝置，用以將由算術(shù)邏輯執(zhí)行裝置所產(chǎn)生的第一個(gè)波形經(jīng)加工的信號(hào)微分以產(chǎn)生經(jīng)加工的速度信號(hào)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，其中速度控制裝置包括一個(gè)誤差探測(cè)裝置。用以探測(cè)目標(biāo)速度與由波形加工裝置所產(chǎn)生的經(jīng)加工的速度信號(hào)所表明的特定速度之間的差作為誤差；以及一個(gè)控制裝置用以控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，以調(diào)整施加到無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并使誤差探測(cè)裝置所探測(cè)到的誤差為零。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，其中無(wú)刷電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)N與S極交錯(cuò)排列的磁鐵單元；和三個(gè)電動(dòng)機(jī)線圈，驅(qū)動(dòng)信號(hào)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置施加在其上，以使磁鐵單元按照由驅(qū)動(dòng)信號(hào)和磁鐵單元的磁場(chǎng)所引起的電磁效應(yīng)以特定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，三相交流信號(hào)發(fā)生裝置，包括第一個(gè)霍耳裝置，用以感生一個(gè)電位差，其電平根據(jù)由與旋轉(zhuǎn)的磁鐵單元的相互作用所引起的霍耳效應(yīng)每當(dāng)磁鐵單元的N或S極經(jīng)過(guò)第一個(gè)霍耳裝置時(shí)改變，并向波形加工裝置輸出該電位差的變化電平作為三相交流信號(hào)的第一個(gè)交流信號(hào)；第二個(gè)霍耳裝置，用以感生一個(gè)電位差，其電平根據(jù)由與旋轉(zhuǎn)的磁鐵單元的相互作用所引起的霍耳效應(yīng)每當(dāng)磁鐵單元的N或S極經(jīng)過(guò)第二個(gè)霍耳裝置時(shí)改變，并向波形加工裝置輸出該電位差的變化電平作為三相交流信號(hào)的第二個(gè)交流信號(hào)；第三個(gè)霍耳裝置，用以感生一個(gè)電位差，其電平根據(jù)由與旋轉(zhuǎn)的磁鐵單元的相互作用所引起的霍耳效應(yīng)每當(dāng)磁鐵單元的N或S極經(jīng)過(guò)第三個(gè)霍耳裝置時(shí)改變，并向波形加工裝置輸出該電位差的變化電平作為三相交流信號(hào)的第三個(gè)交流信號(hào)；和無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中的磁鐵單元的特定旋轉(zhuǎn)速度，在速度控制裝置的控制下調(diào)整到目標(biāo)速度。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，其中組成由三相交流信號(hào)發(fā)生裝置所產(chǎn)生的三相交流信號(hào)的每個(gè)交流信號(hào)對(duì)三相交流信號(hào)的每個(gè)周期分成六個(gè)加工時(shí)間單元的六個(gè)子信號(hào)，而對(duì)于三相交流信號(hào)的每個(gè)周期經(jīng)加工的速度信號(hào)由波形加工裝置產(chǎn)生，而且由無(wú)刷電動(dòng)機(jī)所完成的驅(qū)動(dòng)操作的特定速度在每個(gè)周期由速度控制裝置調(diào)整到目標(biāo)速度。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，其中組成由三相交流信號(hào)發(fā)生裝置所產(chǎn)生的三相交流信號(hào)的每個(gè)交流信號(hào)對(duì)三相交流信號(hào)的每個(gè)周期分成六個(gè)加工時(shí)間單元的六個(gè)子信號(hào)，對(duì)于三相交流信號(hào)的每個(gè)加工時(shí)間單元，經(jīng)加工的子信號(hào)由波形加工裝置從第一交流信號(hào)，第二交流信號(hào)和第三交流信號(hào)中循環(huán)選中的一個(gè)交流信號(hào)產(chǎn)生，而由無(wú)刷電動(dòng)機(jī)進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)操作中的特定的速度通過(guò)速度控制裝置按照每個(gè)加工時(shí)間單元的經(jīng)加工的速度信號(hào)調(diào)整到目標(biāo)速度。
全文摘要
一種三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)，其特征是，磁鐵單元在三相無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)中以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，按照霍耳效應(yīng)在三個(gè)霍耳裝置中產(chǎn)生三相交流電信號(hào)。每個(gè)交流電信號(hào)中的直線上升部分和直線下降部分的傾角表示磁鐵單元的轉(zhuǎn)速，直線上升部分和直線下降部分從三相交流電信號(hào)抽出，產(chǎn)生間接表示轉(zhuǎn)速的第一波形經(jīng)加工的信號(hào)，第一波形經(jīng)加工的信號(hào)經(jīng)過(guò)微分產(chǎn)生直接表示轉(zhuǎn)速的第二波形經(jīng)加工的信號(hào)。因而，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以保持在目標(biāo)轉(zhuǎn)速無(wú)需任何轉(zhuǎn)速探測(cè)編碼器。
文檔編號(hào)H02P6/14GK1238591SQ99108410
公開日1999年12月15日 申請(qǐng)日期1999年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月8日
發(fā)明者和田穰二, 田村一成, 川又忠雄, 脇山浩二, 樋口和貴 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社