电机驱动装置及电机驱动方法制造方法及图纸

形成可分别调整三相的绕组电流的驱动电路的结构，通过以规定的公式为基准形成令三相轴方向力之和为零的绕组电流波形，可使三相的绕组电流轮廓独立，通过调整其他相的电流轮廓，来补偿因某相处于非通电状态形成的振动要因，能够减小振动及噪音。从而，实现伴随无传感器驱动的电机的振动及噪音的降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多相电机的驱动控制技术，尤其涉及不具有检测转子位置的霍耳元件等的转子位置传感器的无转子位置传感器电机的驱动装置及驱动方法。
技术介绍
近年来，小型三相电机的无传感器驱动中，设置令Y字接线(也称为“星接线”或者“星形接线”)的绕组(电机驱动线圈)之中、一相绕组电流为零的非通电期间(通电中断期间)，来控制通电相的切换时刻。即，通过检测出在非通电期间的该相绕组的通电端子和中性点端子这两端子间的电位差中发生的、伴随转子旋转的反电动势的零交叉，来控制通电相的切换时刻。以往，若在通电相的切换中急剧地改变电流，则会产生振动或噪音等的不良情况。例如，在专利文献1中，为了减小振动和噪音，公开了一种令电流变化平滑的方法。图11表示其基本电路构成。在该图中，16为转子位置检测部，内部包括3相(U相、V相、W相)的三个比较器24和相位处理用的逻辑电路23。各电机绕组的非通电期间中的两端电位差被由比较器24比较，并由相位处理逻辑电路23变换为转子相位信息信号。图12表示的是，图11的结构下、由相切换梯形波合成部21得到的无传感器电机的三相驱动电流波形101、102、103。这些三相驱动电流波形平滑地形成为梯形波形，同时为了检测出转子位置，具有用于读取绕组端子的反电动势的非通电期间Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf。此外，在专利文献2中，公开了如下技术具备PWM控制部，生成互相独立的PWM控制脉冲信号，并将对通电切换部决定的通电相的通电两相并列地进行PWM控制；并具备比较部，其对表示电机线圈中的电流电平的电流检测信号、和转矩指令信号产生部生成的各种转矩指令信号进行比较，通过决定PWM控制脉冲信号的导通期间，从低转矩到高转矩、相电流的切换变得平滑，减小因相电流的急剧的变化而引起的电机的振动以及噪音。即，专利文献2中，除去中性点4，将一相的绕组端子固定为高电位或低电位，令剩余两相绕组端子的驱动晶体管交替分时形成导通状态，来控制两相的绕组电流值使其达到各自的及其总计电流的目标电流值，并将该两相合计的逆号的电流，作为所述被电位固定的绕组的电流。然而，在这些现有技术中，例如图11所示，Y字接线的三相电机绕组中，没有设置对其中性点4直接连接的驱动晶体管。此外，没有公开任何有关如下技术的内容，即减小在作为无传感器电机来驱动时、在作为任一相的绕组为非通电的区间Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf中、其他通电状态的两相绕组的电流波形控制中的电机的振动及噪音。即使如图11及图12中所示的现有例那样，仅令各相的绕组电流分布为设置了非通电区间的梯形波状，也会产生相当的振动及噪音。其理由在于，电机的振动及噪音中，与转子和定子间在电机轴方向上作用的力的成分相关性较大，而上述那种电流波形中，包含较多作用于此轴方向上的振动成分。当电机的转子相对电机的定子在轴方向上虚拟变位时，与各相绕组交叉的磁通改变，一般来说此磁通的变化率与交叉于该相绕组的总磁通为相同波形。之后，将此磁通的变化率称作“电机轴方向的磁通变化率”或“轴方向力常数”。电机轴方向的磁通变化率，作为作用于电机轴方向上的力来发挥作用，并与作用于旋转方向上的力(转矩)不同，作用于轴方向上的力，在电流零交叉的时间区域中对电流变化的影响变得显著。因此，如果存在绕组的非通电期间，则会残留振幅程度无法忽略的轴方向的振动成分，从而无法充分抑制振动或噪音。以下，对不能充分抑制绕组电流具有非通电期间的无传感器电机的振动及噪音的原因，以三相驱动电机为例，采用图13进行说明。图13(a)包含与图12相同的三相驱动电流波形101、102、103，这些三相驱动电流波形，表示具有梯形波状的电流波形的第一相(U相)、第二相(V相)及第三相(W相)的绕组电流波形。这里，三相驱动电流波形101、102、103，在各电流的零交叉附近的期间具有绕组电流为零、即成为非通电状态的期间。Ta表示第一相的绕组电流所具有的电流增加区域中的非通电期间，Tb表示第二相的绕组电流所具有的电流增加区域中的非通电期间，Tc表示第三相的绕组电流所具有的电流增加区域中的非通电期间，Td表示第三相的绕组电流所具有的电流减少区域中的非通电期间，Te表示第一相的绕组电流所具有的电流减少区域中的非通电期间，Tf表示第二相的绕组电流所具有的电流减少区域中的非通电期间。若将各相的绕组电流101、102、103相加，则电流为零根据图13(a)容易理解。这是在不存在直接驱动中性点的驱动模块的情况下必然的结果。104表示对应电机轴方向变位的第一相的磁通变化率(轴方向力常数)的波形，该磁通变化率的波形104近似表现为与和第一相的绕组电流波形101的基波的正弦波成分相差90度电角相位的正弦波成比例的波形。一般认为，对应电机轴方向的变位的磁通变化率，与相位与对应电机旋转方向的变位的磁通变化率相差90度的正弦波形成比例。这里，由于对应电机旋转方向变位的磁通变化率也称作转矩常数，因此将作为对应上述的电机的轴方向变位的磁通变化率区别为轴方向力常数。从而，各相绕组电流的每一个的转矩常数波形，表现为相位与各相绕组电流的基波一致的正弦波，各相绕组电流的每一个的轴方向力常数波形，表现为从各转矩常数波形起延迟90度相位的正弦波。第一相的绕组电流101和对应电机轴方向变位的第一相的磁通变化率(轴方向力常数)104之积，表示对应第一相的绕组电流的电机轴方向的力。虽然图中未示出，但与第一相的情况相同，对应电机轴方向变位的第二相的磁通变化率，近似表现为与和第二相的绕组电流102相差90度电角相位的正弦波成比例，这二者的积表示对应第二相的电机轴方向的力。同样，对应电机轴方向的变位的第三相的磁通变化率，近似表现为与和第三相的绕组电流103相差90度电角相位的正弦波成比例，这二者的积表示对应第三相的电机轴方向的力。图13(b)的105、106及107，表示第一相、第二相及第三相这各个相的绕组电流的电机轴方向的力。图13(c)的108，表示将这三相的电机轴方向的力105、106及107合成后的合成电机轴方向力。如图13(c)的合成电机轴方向力108所示，可知在Ta、Tb、Tc、Td、Te及Tf表示的非通电期间内，轴方向的力的振动成分并没有抵消、仍有残留。这导致振动及噪音的残留。再有在图13的示例中，在上述非通电期间以外也还残存轴方向的力。其原因在于，图13(a)的109代表表示的电流峰值期间(或者电流谷值期间)长、与此梯形波形的正弦波的偏差较大。这也同样导致残存振动及噪音。从而，若电流峰值期间以及电流谷值期间109错开60度左右电角，则能减小非通电期间以外的轴方向的力。上述现有技术中所记载的电机驱动电路中，由于在Y字接线的三相电机的绕组中没有连接直接驱动中性点的驱动晶体管，因此三相的绕组电流的总和为零，绕组电流的自由度为2。即，若令一相绕组电流为零形成非驱动，则剩余的两相的自由度只为1。现有的驱动方法，通常为限制这种自由度的形式。从而，三相自由度仅为2的电机驱动中，在第一相的非通电期间Ta中，第二相的绕组电流102和第三相的绕组电流103的电流值必须大小相等且极性相反。这个制约使得要想充分减小具有非通电期间的电机的振动及噪音非常困难。如上所述在现有结构中，由于没有连接直接驱动Y字接线的电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动装置，通过控制对多相电机驱动绕组的通电来驱动多相电机，其特征在于，具备：转子位置检测部，其通过检测出在非通电相的电机驱动绕组中感生的反电动势，获得转子位置信息；半桥电路群，其具备分别连接在所述电机驱动绕组的两端子 上的高电位侧驱动晶体管及低电位侧驱动晶体管；转矩指令信号产生部，其根据从外部输入的原转矩指令信号和来自所述转子位置检测部的输出信号，产生电机驱动用的转矩指令信号；通电控制信号生成部，其根据从所述转矩指令信号产生部产生的各转矩 指令信号，生成各相驱动用的通电控制信号；以及，通电控制部，其输入所述通电控制信号，并根据该输入的通电控制信号，以规定的周期对所述多相的电机驱动绕组的通电进行通电控制，所述通电控制部，设定仅令所述多相的电机驱动绕组的一个电机驱 动绕组处于非通电状态的非通电期间，并在该非通电期间中进行各相的绕组电流的总和不为零的驱动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本泰永，森英明，黑岛伸一，西野英树，岩永太志，
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]