[发明专利]无刷直流电动机

说明书

本发明是关于无刷直流电动机，特别是关于，在电动机正常旋转时，为了得到转换受励磁相的旋转位置信号，而不使用专门的位置检测器的一种无刷直流电动机。

无刷直流电动机已经用在磁带录象机中驱动旋转头。在驱动磁带录象机旋转头的普通无刷直流电动机中，由于定子线圈的受励磁相是根据转子的旋转位置而被转换的，一组专门的位置检测器，如霍尔元件用来检测转子位置，而另一个位置检测器用来检测转子的标准旋转位置，这样，装在转子上的旋转头就能扫寻磁带上规定的位置。但是用这种位置检测器不利于减少电动机费用和尺寸。

为此，提出了不使用位置检测器的一些无刷直流电动机。在这些无刷直流电动机中，通过测量定子线圈中产生的反电动势，得到转换定子线圈受励磁相的旋转位置信号。由于使用反电动势是为了得到旋转位置信号，当转子不转时，就不可能得到旋转位置信号。因此，当启动电动机时，为了给转子定位，给一个特定的定子线圈通电，从而检测启动位置。这种技术现已公开，如在公开的日本专利申请55-160980中。

但是，这些无刷直流电动机，当在启动时给转子定位，永磁转子在所要求的位置停下来以前需要一定的时间，这是因为转子在所要求的位置周围摇摆所致。永磁转子停下来所需时间随负载或转子的惯性不同而有很大变化，当转子的惯性很大时，这个时间是相当长的。此外，如果转子处在与所要求的转子要被定位的位置相差180°，那么，转子也不可能转动，除非不出现任何扰动，这就引起启动故障。

本发明的一个目的是提供一种仅使用一个位置检测元件能准确地启动的无刷直流电动机。

本发明的另一目的是提供这样一种无刷直流电动机，它被应用于某种设备（如磁带录象机）为该设备产生基准位置信号。

根据本发明的无刷直流电动机，在启动时强行、顺次地给多个定子线圈激磁，启动永磁转子。当特定的定子线圈的相位转换位置由单个位置检测元件（如霍尔元件）检测时，特定的定子线圈被激励，据此，在定子线圈中产生的反电动势开始被检测，得到旋转位置信号，这样，定子线圈其后根据旋转位置信号被激励。

当转子在旋转一整周（即360°）中，位置检测元件产生多个位置信号，这些信号是脉冲信号，它们有相同的脉冲宽度，用于指示特定的定子线圈应被激励的位置（相位转换位置），可是最好是制造这种电动机，使得位置检测元件不产生多个位置信号中的一个信号，或使位置检测元件产生作为多个位置信号其中之一，它的脉冲宽度比其他的多个位置信号的窄。如果按这种方式制造，在没有位置信号的位置或有较窄脉冲宽度的位置能通过逻辑处理多个位置信号而辨别出来，由此得到转子每个旋转整周中的基准位置信号。

更好的是，当强行地激励顺次起动的多个定子线圈启动永磁转子时，通过减少每次励磁相位转换定时的激励电流，使电磁噪音减小，这样，激励晶体管就在安全运行范围内工作。

根据本发明的无刷直流电动机主要包括下述部分：一个被磁化成有2n磁极（n是正整数）的永磁转子;装在定子上的多个定子线圈;一个位置检测运算电路，通过处理在每个定子线圈组中产生的反电动势，得到永磁转子的旋转位置信号;一个线圈激励电路，用于激励所述的多个定子线圈;一个启动电路，在启动时，通过控制线圈的激励电路，强行、顺次地激励定子线圈，而使所述永磁转子旋转;一个位置检测器，用于至少检测转子的一个特定的旋转位置;一个激励状态转换电路，该电路直到位置检测器检测特定的旋转位置为止，使线圈激励电路对启动电路的输出信号响应，并且在位置检测器检测特定的旋转位置以后，对位置检测运算电路的输出信号响应。

本发明的如上所述的和其他目的、特点和优点，结合以下附图叙述就会很清楚：

图1是根据本发明的无刷直流电动机实施方案的电路图。

图2是一个波形图，用来解释位置检测运算电路（用在图1所示电动机中）。

图3是一个波形图，用来解释由位置检测器（用在图1中所示电动机中）检测旋转位置的相位。

图4是说明图，表示永磁转子（用在图1所示电动机中）的某些磁化图形。

图5是波形图，用来解释脉冲信号发生电路和基准位置检测电路（用在图1中所示电动机中）。

图6是一个波形图，用来解释启动电路和激励电流控制电路（用在图1所示电动机中）。

为了便于解释，描述一个磁化成有6个磁极（n＝3）的永磁转子作为例子，但应注意，转子不是仅限于这里提到的一种。