无刷直流电动机制造技术

无刷直流电动机包括多极转子；相对转子布置在气隙的多相定子绕组；根据转子旋转产生表示转子转态的多相传感器信号的传感器；从传感器信号检测转子转向发出方向信号的方向检测器；根据方向信号发出第一相位信号产生对应转子位置的初始计数值的初始相位检测器；赋以相对初始计数值的初始值，根据传感器信号和方向信号增减计数值发出第二相位信号的计数器；根据第一或第二相位信号产生多相位置信号的波形发生器，根据位置信号给定子绕组供电的电源。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无刷直流电动机，特别是涉及不需要用于检测永磁转子的旋转位置的位置传感器的无刷直流电动机。由于无刷直流电动机没有机械接触，同带有电刷的直流电动机相比，它具有较长的寿命和较低的电噪声水平。从而近来它被广泛地应用在需要高可靠性的工业设备和视频、音频装置中。通常，这种类型的无刷直流电动机使用一个位置传感器（例如，霍尔器件），与电刷相对应，来变换定子绕组的各相导通状态。位置传感器本身不便宜，而且在传感器的安装位置的调节中它要求很复杂并增加布线量，与有刷电动机相比它导致了无刷直流电动机的很高的成本。另外，由于位置传感器必须安置在电动机内，通常使电动机的结构被限制。近来，在设备的缩减（体积）的趋势下，电动机变得更小和更薄，并且不能得到足够的用于安置位置传感器（如霍尔器件）的位置。从而，就提出使用一些没有位置传感器的无刷直流电动机。作为没有位置传感器的无刷直流电动机，例如，一种利用频率发生器的输出信号附加到电动机上的方式是公知的。即：用于根据转子的旋转产生脉冲的频率发生器的输出脉冲，由一个计数器进行计数，根据计数值使预定电流图形的驱动电流顺序地通过三相定子绕组，由此使永磁转子旋转（例如，日本专利公开号63-2662088）。但是，在这种构成中，由于在接通电源时不能确定转子的初始位-->置，如上述现有技术所述，在无刷直流电动机中就设置一个专门的置位信号发生电路，则当电源接通时由置位信号使计数器置位，当专门的置位电流加到定子绕组上时就使转子与定子绕组能够初步地处于一个特定的位置关系上。然而，当专门置位电流被加到定子绕组上以便于决定初始位置时，转子开始转动，并且转子的位置在该特定位置附近振荡，在短时间内不会停在该特定位置上。结果，由于不能在短时间内转换到运行状态则起动时间是长的，因为从当接通电源时用于把专门置位电流加到定子绕组的置位式从而把转子停到特定位置上，到用于根据转子旋转而对频率发生器的输出脉冲进行计数的正常位置检测模式的操作，不能在短时内完成。因而这就不能被用于需要短起动时间的情况（例如频繁反复旋转和停止的机器）。在上述现有技术中的无刷直流电动机中，由于转子在置位模式中被强制地转到一个特定位置上，转子经常反转，这取决于转子的初始位置。因此，它只能被用于允许有宽的反转的机器中，使得使用范围被大大地限制了。进而，在上述现有技术中所述的无刷直流电动机，在置位模式中如果转子与定子绕组的相对位置处于特定关系中，如果转子被加载，根据负载的大小转子和定子绕组的相对位置可能发生非常大的变化。因此，在置位模式中转子不能固定在特定位置上。因而，在上述现有技术所述的无刷直流电动机中，当置位模式变换到正常位置检测模式以根据转子的旋转对频率发生器的输出脉冲进行计数的时候，加到定子绕组的电流相位大大偏离正常相位，就不能-->实现高效率的驱动。因而，现有技术中的无刷直流电动机只能被用于接通电源时电源时电动机是空载的情况。本专利技术的主要目的就是提供一种无刷直流电动机，该电动机能够当电源接通时在短时间内检测出转子与定子绕组之间的位置关系，并且从电源接通时的相位配合模式迅速地变换到正常位置检测模式以根据转子的旋转而对所产生的输出脉冲进行计数。本专利技术的目的也在于精确地检测出转子的位置而不论负载的大小，如果当电源接通时电动机已经带载的话;本专利技术进一步的目的在于在转子的转动在非常小的范围内检测转子的位置。本专利技术的另一个目的在于提供一种无刷直流电动机，该电动机虽然不需要位置传感器也能够以高效率驱动，从而能够在广泛的范围内应用。为了实现上述目的，本专利技术提供一种无刷直流电动机，包括：具有多个磁极的转子;带有多相以特定气隙相对转子布置的定子绕组;用于发生根据转子的旋转而表示转子转动状态的多相传感信号的传感器装置;用于从多相传感器信号检测出转子的旋转方向并产生一个方向信号的方向检测装置;用于根据方向信号产生第一相位信号并且用于检测与转子位置相对应的初始计数值的初始相位检测装置，用于设置与初始计数值相对应的初始值的计数器装置，根据至少一个传感信号和方向信号增加或缩小计数值，并产生第二相位信号;用于根据第一相位信号或第二相位信号产生一个多相位置信号的波形发生装置;以及用于根据多相位置信号给定子绕组供电的电源装置。通过上述构成，本专利技术的无刷直流电动机由计数器装置对根据转子的旋转而产生的传感器装置的输出信号进行计数。由于以该计数值-->为基础产生位置信号，就不需要传统无刷直流电动机所具有的位置传感器。因而，与传统无刷直流电动机不同，不需要位置传感器，并能降低传感器的安置位置的调节的复杂程度并减少布线量，以此能够有效地节约成本。另外，由于电动机不需要位置传感器，电动机在结构上不受限制，从而可进一步减小尺寸和厚度。进而，初始相位检测装置根据转子的转动方向产生第一相位信号，同时波形发生装置根据第一相位信号产生位置信号，由此检测转子的位置。因此，转子的位置能被很小程度的转动检测，而不依赖于转子的初始位置。即使转子带载也能精确地检测出转子的位置。图1    是表示本专利技术的无刷直流电动机的一个实施例构成的方框图;图2    是表示本专利技术的方向检测器电路的一个实施例的电路构成图;图3    是图2中的方向检测器电路的部分的信号波形图;图4    是本专利技术的无刷直流电动机的正常旋转时的部分的信号波形图;图5    是表示本专利技术的无刷直流电动机的正常旋转时永磁转子的磁极矢量φ和由定子绕组产生的磁通势矢量I的关系的矢量图;图6    是表示由方向检测器电路，计数器单元，初始相位检测器和波形发生器所构成的以组成本专利技术的无刷直流电动机的方框图;图7    是在一个实施例中本专利技术的选择器的工作的流程图;图8    是在一个实施例中在正常旋转时位置检测模式的处理过程的流程图;图9    是在一个实施例中用于相位配合运行的流程图;-->图10    是为了说明在相位配合运行转动量的磁极矢量φ和磁通势矢量I的矢量图;图11    是为了说明相位配合运行的磁极矢量φ和磁通势矢量I的矢量图;图12    是为了说明相位配合运行的磁极矢量φ和磁通势矢量I的矢量图;图13    是表示永磁转子和定子绕组形状的示图。参照附图，本专利技术的无刷直流电动机的一些实施例将在下面详细说明。图1是表示在本专利技术的一个实施例中无刷直流电动机的构成的方框图。图1中的永磁转子19和三相定子绕组181，182，183象图13所示那样布置。在图13（a）中，同转轴1302一起旋转的永磁转子19相对定子1301放置。在永磁转子19上，如图13（b）所示，多极（在此是8极）沿圆周方向以相等间隔布置成一个盘形。在定子1301上，如图13（c）所示，许多平绕组（在此是6个）181a，182a，183a，181b，182b，183b在一面上绕转轴1302以相等间隔布置成一个盘形。相互相隔180度的平绕组被相互连接以构成三相定子绕组181，182，183。图1中的频率发生器（传感器装置）11产生相互间具有不同相位的两相频率信号m1，m2，与永磁转子19的旋转成比例。两相频率信号m1、m2馈入波形整形电路12以变换方波信号s1、s2，然后进入方向检测电路（方向检测装置）13。方向检测电路13根据永磁转子19的正向或反向旋转方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷直流电动机，包括：一个具有多个磁极的转子；具有放置在相对转子的特定气隙中的多相定子绕组；用于根据转子的旋转而产生表示转子旋转状态的多相传感器信号的传感器装置；用于从多相传感器信号来检测转子旋转方向并产生方向信号的方向检测装置；用于根据方向信号发出一个第一相位信号，并用于检测与转子位置相对应的初始计数值的初始相位检测装置；用于在其中赋以对应于初始计数值的初始值，根据至少一个传感器信号和方向信号增加或减少计数数值，并产生一个第二相位信号的计数器装置；用于根据第一相位信号或第二相位信号产生多相位置信号的波形发生装置；以及用于根据多相位置信号来给定子绕组供电的电源装置。

【技术特征摘要】
JP 1992-2-10 23491/92;JP 1992-4-10 90546/921、一种无刷直流电动机，包括：一个具有多个磁极的转子；具有放置在相对转子的特定气隙中的多相定子绕组；用于根据转子的旋转而产生表示转子旋转状态的多相传感器信号的传感器装置；用于从多相传感器信号来检测转子旋转方向并产生方向信号的方向检测装置；用于根据方向信号发出一个第一相位信号，并用于检测与转子位置相对应的初始计数值的初始相位检测装置；用于在其中赋以对应于初始计数值的初始值，根据至少一个传感器信号和方向信号增加或减少计数数值，并产生一个第二相位信号的计数器装置；用于根据第一相位信号或第二相位信号产生多相位置信号的波形发生装置；以及用于根据多相位置信号来给定子绕组供电的电源装置。2、根据权利要求1的无刷直流电动机，其中初始相位检测装置包括：用于根据方向信号增加或减少第一相位信号的相位信号增加或减少装置;用于根据方向信号的变化存贮多个第一相位信号的相位信号存贮装置;以及用于从至少两个存贮在相位值存贮装置中的第一相位信号来计算初始计数值的初始相位计算装置;3、根据权利要求1的无刷直流电动机，其中波形发生装置包括：用于选择第一相位信号或第二相信号以得到被选择的相位信号的选择装置;和用于根据被选择的相位信号来产生多相位置信号的位置信号产生装置。4、根据权利要求3的无刷直流电动机，其中位置信号产生装置包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田英司，稻治利夫，
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]