[发明专利]直流无刷电机的驱动电压的最佳相位微调方法及电机

说明书

技术领域

本发明是关于一种直流无刷电机的技术，更进一步来说，本发明是关于一种直流无刷电机的驱动电压的最佳相位微调方法与使用其的电机。

背景技术

直流电机由于具有非常良好的稳定性及速应性，同时其输入及输出间几乎成线性关系的特性，使其可以有非常良好的控制性能，因此广用于需要高精度控制的场所。但传统直流电机结构上却有下列几种缺失，如：作为整流机构的电刷及换向器是一种机械性接触，易因滑动而产生磨耗、火花、电气噪声等而导致电机的可靠性降低与需要电刷替换、检查维护等缺点。

而无刷电机是将传统的直流电机的整流部份(电刷及换向器)以电子方式代替且保留直流电机可急遽加速，转速和外加电压成正比，转矩和电枢电流成正比等优点，为一特性非常优良的电机。

图1以及图2为无刷电机的剖面图及结构图。由图中可以知道无刷电机的激磁部份在转子上由永久磁铁构成，电枢位于定子上，因此可以不需要电刷传导电流。无刷电机依定子绕线分类，可分为2相、3相、5相等无刷电机。以3相无刷电机较为常见，其结构和同步电机类似(定子的3个绕组各相差120度的相位角)。因此其驱动电路一般均使用脉波宽度调变(PWM)型变流器，再配合霍尔元件或分解器等磁极检测元件，可得圆滑且稳定的转矩，常用于需要高速及高精度控制的情况。

直流无刷电机最大的特征为无刷构造的关系，原理上不会产生噪声。此为不只机械性的噪声，也有使不会发生电气性噪声。更因无接触部份，故较易制作高速旋转型的电动机。然而，在驱动直流无刷电机时，多以霍尔元件输出的霍尔信号作为弦波起始位置，而霍尔元件在安装时或多或少与实际换相点都有误差，而不同的电机有不同大小的误差；因此，即使是用相同的驱动电路，常常因电机不同，有优劣不同的效果。公差大的电机因而耗费较多的电流效率也变得较差。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种直流无刷电机的驱动电压的最佳相位微调方法，用以将电机的驱动电压调整至最佳相位。

本发明的另一目的在于提供一种直流无刷电机的驱动电压的最佳相位微调方法，用以减少电机的功率消耗。

本发明的再一目的在于提供一种直流无刷电机，用以补偿安装在其上的霍尔元件的安装公差。

本发明的又一目的在于提供一种直流无刷电机，用以找出最佳的弦波电压驱动相位使得电机趋动时所耗的电流最小。

有鉴于此，本发明提供一种直流无刷电机的驱动电压的最佳相位微调方法，其中，上述直流无刷电机上配置有N个霍尔元件，且该直流电机为N相直流电机，具有N个线圈，对应N相，每一个线圈的第一端互相耦接，第I相线圈的第二端分别耦接一第I相第一开关的第二端以及一第I相第二开关的第一端，其中，第I相第一开关的第一端耦接一电源电压，第I相第二开关的第二端耦接一回授电阻，其中，I为自然数且0＜I≤N，此方法包括下列步骤：当上述直流无刷电机驱动一稳定负载时，取样上述直流无刷电机的相位及其所对应的一电流值，其中上述电流值是流过上述回授电阻的电流值；收集上述相位以及电流值的数据，并搜寻上述回授电阻的电流值的最小值，以及其对应的一偏移相位；以及利用上述偏移相位，调整并修正第1～第N相第一开关以及第1～第N相第二开关的导通与截止时间。

本发明另外提供一种直流无刷电机的驱动电压的最佳相位微调方法，其中，上述直流无刷电机上配置有N个霍尔元件，且该直流电机为N相直流电机，具有N个线圈，对应N相，每一个线圈的第一端互相耦接，第I相线圈的第二端分别耦接一第I相第一开关的第二端以及一第I相第二开关的第一端，其中，第I相第一开关的第一端耦接一电源电压，第I相第二开关的第二端耦接一回授电阻，其中，I为自然数且0＜I≤N，此方法包括下列步骤：当上述直流无刷电机驱动一稳定负载时，取样上述直流无刷电机的相位及其所对应的一电流值，其中上述电流值是流过上述回授电阻的电流值；收集上述相位以及电流值的数据，并通过一曲线近似法，计算出上述回授电阻的电流值与其对应的相位的一元二次方程式；对上述一元二次方程式进行微分获得一极小值；以及将上述极小值作为一偏移相位，利用上述偏移相位，调整并修正第1～第N相第一开关以及第1～第N相第二开关的导通与截止时间。

依照本发明较佳实施例所述的直流无刷电机的驱动电压的最佳相位微调方法，上述直流无刷电机驱动该稳定负载的时间是该直流无刷电机在工厂进行相位修正的时间。在另一实施例中，一使用者将该直流无刷电机设定为一相位修正模式时，上述直流无刷电机驱动该稳定负载。另外，在另一实施例中，上述曲线近似法为一最小平方误差近似法。在另一实施例中，上述稳定负载为空载。