[发明专利]电机的驱动电路

说明书

本申请是国际申请日为2005年3月2日、申请号为PCT/JP2005/004032(国家申请号为200580006871.3)，发明名称为“电机及电机的驱动系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将产生磁极的线圈排列成线状，通过依次切换流过线圈的电流，使由永久磁铁和强磁性体构成的转子旋转或者使滑动器移动的各种电机，并且涉及该电机所使用的磁性结构体，另外涉及把该电机用作驱动源的驱动体。本发明可以用于作为这种驱动体的电动汽车、电动二轮车、电动轮椅等、和其他电动玩具、电动飞机、小型电动设备、MEMS。

背景技术

如果对由交流等的频率信号驱动的AC电机大致进行划分，则具有同步(synchronous)电机和感应(induction)电机两种。同步电机是转子采用永久磁铁和铁等强磁性体的层压铁芯，并且以与电源频率所确定的旋转磁场的速度相同的旋转速度旋转的电机。

根据转子的不同，有使用永久磁铁的磁铁型和卷绕了线圈的绕组型、使用了铁等强磁性体的电抗型。其中，磁铁型的转子的永久磁铁被定子的旋转磁场吸引着旋转。另一方面，感应电机是在鼠笼型的转子上使导线根据电磁感应作用产生不同磁场而旋转的电机。

在这种电机中，也存在不旋转而呈直线状运动，或者在平面中自由运动的电机。这种电机被广泛地称为线性电机，将产生磁极的线圈排列成直线状，通过依次切换流过的电流，使放置在其上的永久磁铁和强磁性体移动。被配置成直线状的线圈组是定子，转子是扁平的并在其上面滑动，所以相当于滑动器。

作为所述磁铁型的同步电机，例如有日本特开平8-51745号公报(专利文献1)记载的小型同步电机。该小型同步电机具有专利文献1的图1所示的结构，即，具有：卷绕了励磁线圈7的定子铁芯6；以及转子3，其具有在内部内置了磁铁1并在圆周面上以相等间隔排列了NS极的转子铁芯2。

发明内容

但是，本申请的发明者新发现在向现有技术所说明的电机的线圈提供矩形波时，电机的运转效率大幅降低。因此，本发明的目的在于提供一种通过控制提供给电机线圈的励磁信号而使电机的运转效率良好的电机的驱动电路。并且，本发明的另一目的在于提供一种使电机产生良好转矩特性的电机的驱动电路。本发明的目的还在于提供使用了该电机的各种小型电动机器和驱动体。

为了达到上述目的，根据本发明的电机的驱动电路，该驱动电路所针对的电机包括以下结构：线圈组，其具有多个线圈；永久磁铁，其被配置为使多个磁极要素交替地成为异极，所述电机构成为利用所述线圈组和所述永久磁铁之间的磁性吸引和磁性排斥，使所述线圈组和所述永久磁铁相对移动，所述电机还具有霍尔传感器，检测伴随所述线圈组和所述永久磁铁的相对移动的所述永久磁铁的磁性变化，输出对应于该磁性变化、与产生在所述线圈的反电动势的图形的波形相当的模拟信号，该驱动电路将驱动信号提供给所述线圈组，所述驱动信号将所述多个线圈励磁为交替的异极；所述驱动电路还具有，第1单元，设定对于来自所述霍尔传感器的输出值的比较电平；第2单元，比较所述比较电平和来自所述霍尔传感器的输出值；第3单元，根据所述第2单元中的比较结果生成提供给所述线圈组的所述驱动信号。

本发明另一方面提供了一种小型电动机器，具有上述的电机的驱动电路，以及由所述电机的驱动电路驱动的电机。

本发明另一方面提供了一种驱动体，具有上述的电机的驱动电路，以及由所述电机的驱动电路驱动的电机。

附图说明

图1表示本发明的磁性体结构的示意图和动作原理。

图2表示承接图1的动作原理。

图3(1)是串联连接了多个线圈的线圈组的等效电路图，(2)是并联连接时的等效电路图。

图4是向线圈组提供励磁信号的驱动电路的方框图。

图5是电机的分解立体图。

图6是为了说明本发明的原理而向线圈提供矩形波时的特性图。

图7是表示线圈产生反电动势的状态的原理图。

图8是为了说明本发明的原理而向线圈提供与反电动势的正弦波形大致相同的波形作为驱动波形时的特性图。

图9是用于向线圈提供来自霍尔元件传感器的正弦波形的驱动电路的方框图。

图10是表示图9中的驱动电路的波形控制状态的各个波形图。

图11是驱动电路中可以进行磁滞控制的驱动电路方框图。

图12是表示其波形控制状态的各个波形图。

图13是表示直接向PWM转换控制部提供各相线圈的检测波形的状态的、驱动电路的功能方框图。

图14是表示其PWM控制动作的波形图。