马达控制器制造技术

马达１００装备有磁通量检测器１０２，它从马达磁铁检测磁通量。位置信号转换器１１０使用由磁通量检测器１０２检测的值得到马达位置。速度控制器１０６使用所检测的马达位置以正弦波驱动来推动马达。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
马达控制器
本专利技术涉及一种驱动具有磁铁的同步马达的马达控制器。同步马达包括用于检测马达位置的磁通量检测器。即使在启动或过渡(transition)时，本专利技术的马达控制器也以正弦波驱动来推动(throw)同步马达。
技术介绍
下面参照图17和图18描述传统马达控制器。驱动同步马达涉及(a)检测马达磁极的位置，以及(b)响应于表示马达磁极的位置的磁极信号(CS信号)来控制施加于马达线圈的电流或电压。图17示出三相马达的矩形波驱动。基于三相的磁极信号CS1、CS2和CS3的逻辑，120度的矩形波驱动施加于马达的相U、V和W。通常在该120度周期内供电。图18示出了三相马达的正弦波驱动。正弦波驱动使用(a)CS信号的逻辑的变化点和(b)由单独安装的高分辨率位置检测器如编码器产生的距离变化点的位置信息施加于马达的相U、V和W。在该正弦波驱动中，在180度周期内供电。正弦波驱动由于能够以较少的振动高效地驱动马达而是理想的。然而，如上所述，CS信号简单地以矩形波驱动来推动马达，因此马达控制器需要用于获得位置信息以便以正弦波驱动来推动马达的位置检测器，如编码器。位置检测器应该单独安装，这从成本和尺寸的角度来看不利于马达控制器。在初始启动时，即使包括编码器的马达控制器也被迫以矩形波驱动马达，这是因为在从启动到CS信号的第一变化之间的时间段内不能检测绝对位置。在该时间段内，不能以正弦波驱动马达，并且矩形波驱动是唯一的选择。日本专利申请未审查公开号H10-201284公开了马达的恒速驱动通过划分CS信号的逻辑变化点之间的间隔来允许正弦波驱动。这些间隔由计时器测量，并且这些间隔通过测量值来划分。然而，该方法不能处理马达速度中的大变化或者过渡周期，从而正弦波不能继续。-->
技术实现思路
本专利技术解决上述问题，并且旨在提供一种包括以下单元的马达控制器：(a)马达；(b)磁通量检测装置，用于直接或间接地检测马达的磁通量；(c)位置检测装置，用于将所检测的磁通量的数量转换成马达位置；和(d)控制装置，用于使用由位置检测装置检测的位置以正弦波驱动马达。附图说明图1示出根据本专利技术的第一示例性实施例的马达控制器的结构。图2示出磁极信号的例子。图3示出磁极信号和马达驱动波形的例子。图4示出磁极信号的另一个例子。图5示出根据本专利技术的第二示例性实施例的马达控制器的结构。图6示出磁极信号的例子。图7示出磁极信号的另一个例子。图8示出根据本专利技术的第三示例性实施例的马达控制器的结构。图9示出磁极信号的例子。图10示出由磁通量映射装置校正的磁极信号的例子。图11示出从位置信号转换器提供的位置信息的误差的例子。图12示出根据本专利技术的第四示例性实施例的马达控制器的结构。图13示出根据本专利技术的第五示例性实施例的马达控制器的结构。图14示出由磁通量映射装置校正的磁极信号的例子。图15示出从位置信号转换器提供的位置信息的误差的例子。图16示出根据本专利技术的第六示例性实施例的马达控制器的结构。图17示出了现有技术的磁极信号位置传感器的波形和矩形波驱动。图18示出了现有技术的磁极信号位置传感器的波形和正弦波驱动。具体实施方式下面参照附图说明本专利技术的多个示例性实施例。示例性实施例1图1示出根据本专利技术的第一示例性实施例的马达控制器的结构。三相同-->步马达100装备有磁通量检测器102，它检测马达磁铁的磁通量，并且输出相互之间各自具有大约120度相差的三相正弦波磁极信号CS1、CS2和CS3。磁通量检测器102被固定至马达的定子线圈，使得磁极信号与马达100的线间感应电压(line-to-line induction voltage)同相。磁极信号CS1、CS2和CS3提供给位置信号转换器110，以便得到马达的位置。转换器110将磁极信号的模拟值转换成数字值，并且执行反三角函数计算，从而得到马达的位置。反三角函数计算可以使用磁极信号CS1、CS2和CS3中的任一个来执行；然而，如图2所示，使用小于各个信号相互交叉处的一半幅度的区域将产生更准确的计算。更具体地说，通过在一半幅度的阈值切换磁极信号，然后使用磁极信号的符号转换成磁极信号的一个循环的位置来执行计算。该方法有利地减少在反三角函数计算中使用的表的数量。来自位置信号转换器110的位置信息允许向三相(相U、V和W)提供如图3所示的正弦波驱动。如前所述，磁极信号与线间感应电压同相。因此，相U、V和W的相位如图所示与那些磁极信号的相位偏离30度，从而相U、V和W的电流波形可以与各相的感应电压的波形具有适当的相位关系。在电压驱动的情况下，响应于马达的速度或负载，提前(advance)电压的相位，以便使电流的相位可以与电压具有适当的相位关系。微分器108将位置信息转换成马达速度。速度控制器106输出指令到PWM(脉冲宽度调制)控制器104，以便马达速度可以遵循所指示的速度。不仅在此所述的速度控制，而且位置控制或转矩控制也是可用的。PWM控制器104以遵循控制指令的PWM驱动来推动马达100。没有必要一定是PWM驱动，采用功率运算放大器的线性驱动也是可用的。前述结构允许磁通量检测器检测磁通量的模拟量，从而可以从启动驱动马达的接通开始监测磁极位置。结果，从初始接通开始就可以以正弦波驱动马达。当马达的速度变化很大时，例如，过渡响应周期，可以保持以正弦波形驱动马达而不增加诸如编码器的位置检测器。在本实施例中，示范了三相同步旋转马达，然而，也可以以正弦波驱动其他马达包括两相马达、步进马达或者线性马达。本实施例证实，马达的相数不总是与磁通量检测器的数目一致。例如，如图4所示，可以使用两相磁通量检测器。该检测器输出具有90度相差的正弦波。在两相的情况下，可以采用信号CS1或CS2之一执行反三角函数计算；然而，使用0.5的平方根乘-->以各个磁极信号相互交叉处的幅度所得的乘积所对应的区域将产生更准确的计算。换句话说，将幅度与0.5的平方根相乘所得的乘积用作切换磁极信号以进行计算的阈值。磁通量检测器不总是直接检测马达的磁通量，而是它可以间接检测磁通量。换句话说，可以使用包括传感器磁铁和MR传感器的磁通量检测器。该检测器输出具有与马达的磁通量相同循环的正弦波。示例性实施例2根据第二实施例的马达控制器可以校正施加于三相磁极信号CS1、CS2和CS3的第三谐波分量的影响或者各个信号中的偏置(offset)的影响。图5示出了根据本专利技术的第二实施例的马达控制器的结构。马达100装备有磁通量检测器102，它检测马达磁铁的磁通量，并且输出相互之间各自具有大约120度相差的三相正弦波磁极信号CS1、CS2和CS3。然而，磁极信号的实际波形经常分别包含三相中相互类似的偏置，如图6所示，或者这些信号的实际波形经常由于包含在信号中的第三谐波分量而发生失真，如图7所示。磁极信号以下面方式由中性点校正器200校正：磁极信号CS1、CS2和CS3的理想形式为如下使用这些信号中的每一个的角度θ和幅度“A”表达的CS1r、CS2r和CS3r：CS1r＝A·sin(θ)                                    公式(1)CS2r＝A·sin(θ-2π/3)                              公式(2)CS3r＝A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达控制器，包括：（ａ）马达；（ｂ）磁通量检测装置，用于以直接方式和间接方式之一检测所述马达的磁通量；（ｃ）位置检测装置，用于根据由所述磁通量检测装置检测的磁通量的数量，检测所述马达的位置；以及（ｄ）控制 装置，用于使用由所述位置检测装置检测的位置驱动所述马达。

【技术特征摘要】
JP 2001-11-16 351452/20011.一种马达控制器，包括：(a)马达；(b)磁通量检测装置，用于以直接方式和间接方式之一检测所述马达的磁通量；(c)位置检测装置，用于根据由所述磁通量检测装置检测的磁通量的数量，检测所述马达的位置；以及(d)控制装置，用于使用由所述位置检测装置检测的位置驱动所述马达。2.一种马达控制器，包括：(a)马达；(b)磁通量检测装置，用于以直接方式和间接方式之一从所述马达检测三相的磁通量，该三相相互之间各自具有大约120度相差；(c)位置检测装置，用于根据由所述磁通量检测装置检测的磁通量的数量，检测所述马达的位置，所述位置检测装置包括：(c-1)磁通量合计装置，用于合计由所述磁通量检测装置检测的三相的磁通量的数量；(c-2)磁通量中性点校正装置，用于从由所述磁通量检测装置检测的三相的各个磁通量数量中减去由所述磁通量合计装置合计的磁通量数量之和的平均值，以校正各个磁通量数量；(c-3)位置转换装置，用于根据由所述磁通量中性点校正装置校正的磁通量数量，得到所述马达的位置；以及(d)控制装置，用于使用由所述位置检测装置检测的位置驱动所述马达。3.一种马达控制器，包括：(a)马达；(b)磁通量检测装置，用于以直接方式和间接方式之一从所述马达检测三相的磁通量，该三相相互之间各自具有大约120度相差；(c)位置检测装置，用于根据由所述磁通量检测装置检测的磁通量的数量，检测所述马达的位置，所述位置检测装置包括：(c-1)平方磁通量合计装置，用于合计由所述磁通量检测装置检测的三相的磁通量的平方量；(c-2)磁通量映射装置，用于采用所述平方磁通量合计装置，将由所述磁通量检测装置检测的三相的各个磁通量数量校正成三相位置信号；(c-3)位置转换装置，用于根据由所述磁通量映射装置校正的三相位置信号，得到所述马达的位置；以及(d)控制装置，用于使用由所述位置检测装置检测的位置驱动所述马达。4.如权利要求3所述的马达控制器，其中所述磁通量映射装置将由所述磁通量检测装置检测的三相的各个磁通量的数量除以来自所述平方磁通量合计装置的输出的平方根，从而将各个磁通量的数量校正成三相位置信号。5.如权利要求3所述的马达控制器，其中所述磁通量映射装置将由所述磁通量检测装置检测的三相的各个磁通量的平方量除以来自所述平方磁通量合计装置的输出，从而将各个磁通量的数量校正成三相位置信号。6.一种马达控制器，包括：(a)马达；(b)磁通量检测装置，用于以直接方式和间接方式之一从所述马达检测三相的磁通量，该三相相互之间各自具有大约120度相差；(c)位置检测装置，用于根据由所述磁通量检测装置检测的磁通量的数量，检测所述马达的位置，所述位置检测装置包括：(c-1)磁通量合计装置，用于合计由所述磁通量检测装置检测的三相的磁通量的数量；(c-2)磁通量中性点校正装置，用于从由所述磁通量检测装置检测的三相的各个磁通量数量中减去由所述磁通量合计装置合计的磁通量数量之和的平均值，以校正各个磁通量数量；(c-3)平方磁通量合计装置，用于合计由所述磁通量中性点校正装置校正的磁通量的平方量；(c-4)磁通量映射装置，用于采用所述平方磁通量合计装置，将由所述磁通量检测装置检测的三相的各个磁通量数量校正成三相位置信号；(c-5)位置转换装置，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：松浦贞裕，加藤康司，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]