[发明专利]无刷电机的驱动装置和无刷电机的启动方法及无刷电机的转子停止位置检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无刷电机的驱动装置和无刷电机的启动方法及无刷电机的转子停止位置检测方法。

背景技术

转子具有永久磁铁的无刷电机有时不设置检测转子的检测位置的位置传感器，而进行无位置传感器的驱动控制。这时，将出现在开路区(非通电相)的电机端子上的感应电压和等效中性点电位输入到比较器，得到脉冲信号的边沿间隔，根据该脉冲信号的边沿间隔检测转子的旋转位置。但是，在无刷电机启动等时，转数为0或转数极其小的情况下，不产生感应电压或者感应电压极小，故得不到足够的信号来检测旋转位置。

作为现有的检测转子的停止位置的方法，例如，对施加到3相线圈的电压进行检测，并根据电压上升的时间差来检测线圈的电感，再判断与永久磁铁的磁极相对置的线圈的方法(参照专利文献1)。再有，当线圈产生的磁通的方向和铁芯磁通的方向不一致时，因电流流过时铁芯的剩余磁化而导致电感在电流流过前后发生变化。因此，在专利文献1公开的驱动装置中，向相同的相连续流过2次以上的电流，并检测出第2次之后的电压的上升时间最小的线圈。

作为另一转子停止位置的检测方法，有从1个线圈向另外2个线圈同时流过不足以使转子转动的短脉冲电流并进行3相通电，通过检测电流切断时2个线圈上产生的方波脉冲电压的脉冲宽度来判定转子停止位置的方法(例如，参照专利文献2)。2个线圈上同时产生的2个方波脉冲电压的脉冲宽度因转子停止位置的不同而有微妙的变化，故通过对两者进行比较，可以确定转子停止位置。

此外，作为现有的启动无刷电机的方法，有不检测转子位置而实施强制地进行通电切换的开环强制通电，若能够检测出转子位置，则根据上述脉冲信号来控制通电切换的方法(例如，参照专利文献3)。

此外，还有按照将转子定位在特定位置上的第1通电模式进行通电，将转子位置锁定在特定位置上，在按照超前了60°的第2通电模式经过极短时间的通电之后，按照从第2通电模式进一步超前了60°的第3通电模式进行通电，由此来启动无刷电机的方法(例如，参照专利文献4)。

这里，作为利用外部负载使无刷电机反转时的启动方法，例如有专利文献5公开的方法。首先，利用3相通电使转子的转数下降，然后，在3相通电中反复进行通电的ON/OFF，检查相电流为0时的位置和相位差。根据电流的相位差判断旋转方向，当在反转状态下判定时，可以根据各相的零点发生的周期求出反转频率。当供给反转频率的交流电并对其进行牵引之后，使该频率从反转方向慢慢向正转方向的频率变化，将转子的转数提高到所希望的转数后再进行启动。

【专利文献1】特开2004-40943号公报

【专利文献2】特开2002-335691号公报

【专利文献3】实开平6-25224号公报

【专利文献4】特开2001-211684号公报

【专利文献5】特开2001-128485号公报

但是，当检测转子的停止位置时，在专利文献1公开的方法中，必须增加构成检测转子停止位置的停止位置检测电路的晶体管、电阻和比较器等，导致装置的构成复杂化。此外，因电压上升的时间差很小，故电感的差也很小，难以进行精确判定。

专利文献2公开的方法具有不需要特别的电路的优点，但是，由于在3相通电中施加电压所引起的电感的差很小，故方波脉冲电压的脉冲宽度的差变小，难以进行高精度检测。

此外，在现有的启动无刷电机的方法中，当进行开环强制通电时，因外界扰动弱、无刷电机的参数依存性大，故参数的设定较困难。此外，由于通过持续进行强制通电来使转子慢慢开始旋转，故启动需要的时间长，启动时的转矩小。再有，当多次进行强制的通电切换时，反而容易受外界扰动的影响。

当按照规定的通电模式使转子处于锁定状态、或在测定电感的情况下，由于在从无刷电机开始旋转到能够检测出转子位置的期间需要进行开环强制通电，故存在同样的问题。进而，当使转子处于锁定状态时，对于转动惯量大的电机，需要很长时间才能使转子定位。

当从反转状态开始进行启动时，通过检查相电流为0的位置，算出旋转方向或旋转频率，故需要进行复杂的处理。此外，由于从反转方向慢慢变化到正转方向的频率，故启动时需要很长的时间。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于以较简单的方法在短时间内使电机启动，而且在启动时能够得到较大的转矩。