[发明专利]电动机的励磁位置检测方法

说明书

本发明目的在于，提供一种通过简单的硬件及软件来实现低成本化、并能瞬时地对永磁体励磁位置进行检测的电动机的励磁位置检测的方法。作为解决方法，MPU(51)将三相线圈中、在中性点处成为无分支的一相通电的相作为测定对象相，从6种通电模式依次选择一种对三相线圈进行感测通电，利用计时器(56)来测定电流传感器(53)检测出的线圈电流到达电流阀值为止的脉冲宽度时间，并作为测定数据进行存储。接着对于测定对象相的正向通电模式之后选择反向通电模式来通电，对剩余的二相也通过重复同样的通电模式从而对合计6种通电模式进行通电，并将通电时间作为测定数据进行存储，根据6种通电模式所对应的通电时间的测定数据中成为最小值的通电模式所对应的励磁位置信息来确定永磁体励磁位置。

技术领域

本发明涉及对无传感器电动机、线性致动器等的电动机的励磁位置进行检测的方法。

背景技术

以往，现有的小型直流电动机使用带电刷的DC电动机，由于存在电刷音、电噪声、耐久性等问题，出现了无刷DC电动机。并且，最近处于小型轻量化、坚固、低成本化等目的，不带有位置传感器的无传感器电动机正受到瞩目，首先由于信息设备领域的硬盘驱动器等所采用的矢量控制技术的发展，使得家电、车载领域也开始采用。

图8中示出作为不具备位置传感器的无传感器电动机的一个示例的3相无刷直流(DC)电动机的结构。以转子轴1为中心进行旋转的转子2设置有一对S极和N极的永磁体3。永磁体励磁的磁极结构(IPM,SPM)或者极数等为多种多样。电枢绕组(线圈)U,V,W配置在以120°相位差设置在定子4的极齿，经由中性点(共模)C进行星形连接。

图9中示出现有的无传感器驱动电路例的框图。电动机(MOTOR)为3相无传感器电动机。MPU51为微控制器(控制单元)。INV52为3相半桥结构的逆变器电路(输出单元)。RS53为电流传感器。ADC54为将电流值转换为数字值的A/D转换器。另外，实际的电路中除了这些以外还需要有电源部、位置传感器输入部或者过零比较器与假共模(dummy common)生成部、主接口部等，但为了避免复杂化而省略。

图10中示出3相无刷DC电动机的驱动方式的代表示例的120°通电的时序图。区间1从U相向V相，区间2从U相向W相，区间3从V相向W相，区间4从V相向U相，区间5从W相向U相，进行方波通电。虚线为感应电压波形。HU～HW为内藏在电动机内的霍尔传感器的输出波形，现有的带位置传感器的无刷DC电动机基于该信号来对励磁进行切换。

无传感器驱动为通过感应电压对转子位置进行检测，但是速度为零时由于不产生感应电压，因此无法判断定子位置从而无法启动。为了对静止时的转子位置进行检测存在有如下方法：如图9所示那样设置有线圈电流传感器与电流检测电路，利用逆变器通过PWM驱动使得线圈中流过正弦波状的线圈电流，从而根据电流响应来推定位置。作为包括电流传感器以及电流检测电路以对线圈电流进行检测的现有技术可知有以下的文献。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006－254626号公报

专利文献2：日本专利特开2014－503170号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

由于无传感器驱动下无法对静止时以及低速旋转时的转子位置进行检测，因此广泛采用如下方法：利用固定励磁强制性地定位定子后，以开环的方式使转速上升的设置(setup)启动法。但是该方法必须以大电流进行定位，另外，定位需要过长的时间，从而存在启动缓慢的缺点。另外，由于根据停止位置的不同，在定位时会发生较大的反转，因此用途受限，在往返运动机构或者通过外力来进行旋转的用途下大多无法使用。并且对粘性负载、负载变动较弱，从而存在容易失步的问题。