能够稳定起动的无电刷直流电机制造技术

在起动时的使换流器输出的电压和频率增加的同步运转状态下，用电位差信号电平判定单元（４１）判定为电位差信号不是预定的电平或模式比较单元（４２）的比较结果为位置信号和换流器模式不具有一定的关系时，Ｖ／Ｆ图形设定单元（４４）对ＰＷＭ单元（５４）输出电压指令信号使换流器输出电压下降。另一方面，接受来自上述电位差信号电平判定单元（４１）的判定信号和来自模式比较单元（４２）的表示比较结果的信号，位置检测运转切换单元（４３）在电位差信号电平判定单元（４１）中判定为电位差信号是预定的电平且位置信号和换流器模式具有一定的关系时，把运转切换开关ＳＷ从同步运转一侧切换到位置检测运转一侧。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
能够稳定起动的无电刷直流电机
本专利技术涉及无电刷DC(直流)电机，该无电刷DC电机起动时强制地给转子加上旋转磁场，使转子转动后，根据在各电枢绕组中感应的感应电压进行电枢绕组电压图形(voltage pattern)的切换。
技术介绍
以往，作为无电刷DC电机，有记载于特公平5-72197号中的电机。这种无电刷DC电机如图35所示，具有：有多个磁极的永久磁铁的转子70；有3相Y型连接的电枢绕组71a、71b、71c的定子71；在与上述电枢绕组71a、71b、71c并联的状态下由3相Y型连接的电阻72a、72b、72c构成的电阻电路72；检测转子70相对于上述电枢绕组71a、71b、71c的相对转动位置的转动位置检测器73；接受来自上述转动位置检测器73的表示转子70的转动位置的位置信号、输出对电枢绕组71a、71b、71c切换电压图形的开关信号的微机74；接受来自上述微机74的开关信号、输出切换控制电枢绕组71a、71b、71c的电压图形的整流控制信号的基极驱动电路75；接受来自上述基极驱动电路75的整流控制信号、切换电枢绕组71a、71b、71c的电压图形的换流单元80。上述换流单元80由分别经由开关77连接到直流电源76正极侧的3个晶体管80a、80b、80c和分别连接到直流电源76负极侧的3个晶体管80d、80e、80f构成。上述晶体管80a和晶体管80d的集电极相互连接，上述晶体管80b和晶体管80e的集电极相互连接，上述晶体管80c和晶体管80f的集电极相互连接。在上述晶体管80a、80d的相互连接的部分上连接U相电枢绕组71a、在晶体管80b、80e的相互连接的部分上连接V相电枢绕组71b、在晶体管80c、80f的相互连接的部分上连接W相电枢绕组71c。而且，把来自上述基极驱动电路75的整流控制信号分别输入到换流单元80的各个晶体管80a～80f的基极。另外，上述转动位置检测器73具有输入上述电阻电路72的中性点电压VM和电枢绕组71a、71b、71c的中性点电压VN并输出表示电阻电路72的中性点和电枢绕组71a、71b、71c的中性点的电位差的电位差信号VMN的差动放大器81、接受来自上述差动放大器81的电位差信号VMN并积分该电位差信号VMN的积分器82以及接受来自上述积分器82的积分了电位差信号VMN而得到的积分信号并输出位置信号的过零比较器83。还有，比较器84将其输入端子分别连接到上述电枢绕组71c的两端，把表示感应电压EN的极性的信号输出到微机74。在上述结构的无电刷DC电机中，若把来自换流单元80的各U相、V相、-->W相的电机端子电压记为VU、VV、VW，把电枢绕组71a、71b、71c的U相、V相、W相的感应电压分别记为EU、EV、EW，则电阻电路72的中性点电压VM和电枢绕组71a、71b、71c的中性点电压VN分别为：    VM＝(1/3)(Vu+Vv+Vw)    VN＝(1/3)((Vu-Eu)+(Vv-Ev)+(Vw-Ew)}从而，上述电阻电路72的中性点和电枢绕组71a、71b、71c的中性点的电位差信号VMN为：VMN＝VM-VN＝(1/3)(Eu+Ev+Ew)与电枢绕组71a、71b、71c的感应电压EU、EV、EW之和成比例。上述电枢绕组71a、71b、71c的感应电压EU、EV、EW为每180度相位相异的梯形波，电位差信号VMN为具有相对于感应电压EU、EV、EW的3倍基波频率成分的近似三角波。该电位差信号VMN的三角波的峰点成为电压图形的切换点。上述积分器82积分来自差动放大器81的电位差信号VMN，输出近似正弦波的积分信号∫VMNdt。而且，上述过零比较器83检测积分信号∫VMNdt的过零点，向微机74输出位置信号。即，由于该电位差信号VMN的峰点的振幅随转动速度而变动，故积分电位差信号VMN从而检测出过零点。上述位置信号是表示转子70相对于上述定子71的电枢绕组71a、71b、71c的相对位置的信号。接着，上述微机74接受来自过零比较器83的位置信号，向基极驱动电路75输出开关信号，上述基极驱动电路75接受来自微机74的开关信号，向换流单元80的各晶体管80a～80f的基极输出换流控制信号。而且，上述换流单元80的各晶体管80a～80f顺序通断，切换对于电枢绕组71a、71b、71c的电压图形。这样，上述无电刷DC电机从电枢绕组71a、71b、71c的感应电压EU、EV、EW检测出表示转子70的转动位置的位置信号，换流单元80根据该位置信号进行电枢绕组71a、71b、71c的电压图形的切换。另外，该无电刷DC电机起动时，对于电枢绕组71a、71b、71c的特定相供给预定时间的励磁电流，利用转子70的永久磁铁和定子71之间的吸引力，使转子70产生以稳定点为中心的衰减振动从而收敛于稳定点。这时，如果振动着的转子70具有和想转动的方向相同方向的速度，则根据转动位置检测器73的位置信号切换电枢绕组71a、71b、71c的电压图形进行使转子70转动的位置检测运转。然而，在驱动空调机等场合，由于电机绕组最大为200V电压，故需要用-->电阻等进行分压以减小输入到比较器84的电枢线圈71c的感应电压EW。由此，在起动时的低速转动区域，因为感应电压EN的电平很低，因此难于用比较器84判别感应电压EW的极性。而且，因为在负载为压缩机等的情况下起动时由于残差压和轴的摩擦而存在负载转矩，或者因为由制冷液、润滑油形成的粘性阻力，故转子70不产生衰减振动的可能性较高，有时不能起动，在控制可靠性方面问题非常大。于是，作为另一种无电刷DC电机，如图36所示，在起动时，按预定的图形增加换流单元输出电压和输出频率以便加大感应电压直到能够进行位置检测运转，从而进行同步运转，如在图37中所示，这需要充分地提高换流单元输出的电压去进行加速，使得即使在压缩机的压差和电源电压变动的情况下也能够获得充分的转矩从而可以稳定地加速，并且需要电机运转切换为位置检测运转(参照特公平1-54960号公报)。然而，上述技术仅在记载于上述特公平1-54960号公报的位置检测装置中有效，而在本专利技术的新技术所使用的位置检测装置中有以下所示的课题。图38示出在上述按预定的图形增加换流单元输出电压和输出频率而进行同步运转的无电刷DC电机中换流单元输出频率为12Hz且无负载时转动位置检测器73中积分器82的积分信号相对于换流单元输出电压的特性，图39示出换流单元输出频率为20Hz且无负载时积分信号相对于换流器输出电压的特性。上述积分器82的积分信号随换流单元输出电压的升高而减小，换流单元输出电压的范围B1、B2成为积分了电位差信号而得到的积分信号电平的稳定范围，即，成为能够根据该电位差信号进行位置检测运转的范围A。另外，图38、39的积分信号的电压示出从峰值点到零点的电压。还有换流单元输出电压分别比上述能够进行位置检测运转的范围B1、B2的下限低时，由于转矩不足而失步。另外，图40示出图38中换流单元输出电压10V时的电机电流和稳定的积分信号的波形，图41示出图38中换流单元输出电压20V时的电机电流和不稳定积分信号的波形。还有，图42示出图39中换流单元输出电压15V时的电机电流和稳定的积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电刷ＤＣ电机，具有：有多个磁极的磁铁的转子（１０）；有３相Ｙ型连接的电枢绕组（１ａ、１ｂ、１ｃ）的定子（１）；相对上述电枢绕组（１ａ、１ｂ、１ｃ）呈并联状态的３相Ｙ型接线的电阻电路（２）；根据上述电枢绕组（１ａ、１ｂ、１ｃ）的中性 点和上述电阻电路（２）的中性点的电位差检测上述转子（１０）和上述定子（１）的相对转动位置并输出位置信号的转动位置检测装置（３）；根据来自上述转动位置检测装置（３）的上述位置信号切换上述电枢绕组（１ａ、１ｂ、１ｃ）的电压图形的换流单元（２０）；其特征在于，具有：起动时根据预定的图形输出上述换流单元（２０）的换流器输出的电压及频率的同步运转控制装置（５１、５５、５６、５７）；根据来自上述转动位置检测装置（３）的上述位置信号控制上述换流单元（２０）的换流器输出的位置 检测运转控制装置（５２）；在上述换流单元（２０）由上述同步运转控制装置（５１、５５、５６、５７）控制为同步运转状态时，判断能否进行使用来自上述转动位置检测装置（３）的上述位置信号的位置检测运转的判定装置；若上述判定装置判断为能够进行 位置检测运转，则把对上述换流单元（２０）的控制从上述同步运转控制装置（５１、５５、５６、５７）切换为上述位置检测运转控制装置（５２）的运转切换装置（４３、６３、１０４、１１３）。...

【技术特征摘要】
JP 1994-9-20 224657/941.一种无电刷DC电机，具有：有多个磁极的磁铁的转子(10)；有3相Y型连接的电枢绕组(1a、1b、1c)的定子(1)；相对上述电枢绕组(1a、1b、1c)呈并联状态的3相Y型接线的电阻电路(2)；根据上述电枢绕组(1a、1b、1c)的中性点和上述电阻电路(2)的中性点的电位差检测上述转子(10)和上述定子(1)的相对转动位置并输出位置信号的转动位置检测装置(3)；根据来自上述转动位置检测装置(3)的上述位置信号切换上述电枢绕组(1a、1b、1c)的电压图形的换流单元(20)；其特征在于，具有：起动时根据预定的图形输出上述换流单元(20)的换流器输出的电压及频率的同步运转控制装置(51、55、56、57)；根据来自上述转动位置检测装置(3)的上述位置信号控制上述换流单元(20)的换流器输出的位置检测运转控制装置(52)；在上述换流单元(20)由上述同步运转控制装置(51、55、56、57)控制为同步运转状态时，判断能否进行使用来自上述转动位置检测装置(3)的上述位置信号的位置检测运转的判定装置；若上述判定装置判断为能够进行上述位置检测运转，则把对上述换流单元(20)的控制从上述同步运转控制装置(51、55、56、57)切换为上述位置检测运转控制装置(52)的运转切换装置(43、63、104、113)。2.权利要求1中记述的无电刷DC电机，其特征在于：用上述同步运转控制装置(51、55、56、57)根据上述预定的图形输出上述换流单元(20)的换流器输出的电压及频率，上述预定的图形输出后，若上述判定装置判断为不能进行上述位置检测运转，则上述同步运转控制装置(51、55、56、57)降低上述换流单元(20)的换流器输出的电压V和频率F之比V/F直到上述判定装置判断为能够进行基于上述位置信号的位置检测运转为止。3.权利要求1中记述的无电刷DC电机，其特征在于：上述判定装置具有判定上述电枢绕组(1a、1b、1c)的中性点和上述电阻电路(2)的中性点的上述电位差是否大于预定值的电平判定装置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)，若上述电平判定装置(34、35、36、37、41、60、61、100、101)判定为上述电位差大于上述预定值，则判断为能够进行上述位置检测运转。4.权利要求3中记述的无电刷DC电机，其特征在于：上述电平判定装置(34、41)具有：对表示上述电枢绕组(1a、1b、1c)的中性点和上述电阻电路(2)的中性点之电位差的信号进行整流的整流装置(15)、把来自上述整流装置(15)的已整流过的信号进行平滑的平滑装置(16)以及把来自上述平滑装置(16)的已平滑过的信号和预定的基准值(E0)进行比较的平滑信号比较装置(17)，上述平滑信号比较装置(17)比较来自上述平滑装置(16)的已平滑过的信号和上述基准值(E0)，若上述被平滑过的信号超过上述基准值(E0)，则判定为上述电位差大于上述预定值。5.权利要求3中记述的无电刷DC电机，其特征在于：上述电平判定装置(35、36、60、61)具有把表示上述电枢绕组(1a、1b、1c)的中性点和上述电阻电路(2)的中性点之上述电位差的信号和预定的基准值(E1、E2、E3)进行比较的电位差信号比较装置(18，19)，在上述电位差信号比较装置(18，19)比较上述电位差信号和上述基准值(E1、E2、E3)而得到的上述电位差信号比较装置(18，19)的输出信号是预定的图形时，判定为上述电位差大于上述预定值。6.权利要求3中记述的无电刷DC电机，其特征在于：上述电平判定装置(37，100，101)在把表示上述电枢绕组(1a、1b、1c)的中性点与上述电阻电路(2)的中性点之电位差的信号和基于滞后比较器(37)的滞后特性的预定的基准值(E4、E5)进行比较而得到的上述滞后比较器(37)的输出信号是预定的图形时，判定为上述电位差大于上述预定值。7.权利要求1中记述的无电刷DC电机，其特征在于：上述判定装置具有比较来自上述转动位置检测装置(3)的位置信号和上述换流单元(20)的换流器输出是否具有预定关系的位置信号模式比较装置(42、62、102、111)，上述位置信号模式比较装置(42、62、102、111)比较上述位置信号和上述换流器输出，在上述位置信号和上述换流器输出有预定的关系时判断为能够进行上述位置检测运转。8.权利要求1中记述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村泰三，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]