[发明专利]无刷直流电动机

说明书

本发明涉及一种无刷直流电动机，特别是涉及不需要用于检测永磁转子的旋转位置的位置传感器的无刷直流电动机。

由于无刷直流电动机没有机械接触，同带有电刷的直流电动机相比，它具有较长的寿命和较低的电噪声水平。从而近来它被广泛地应用在需要高可靠性的工业设备和视频、音频装置中。

通常，这种类型的无刷直流电动机使用一个位置传感器(例如，霍尔器件)，与电刷相对应，来变换定子绕组的各相导通状态。位置传感器本身不便宜，而且在传感器的安装位置的调节中它要求很复杂并增加布线量，与有刷电动机相比它导致了无刷直流电动机的很高的成本。另外，由于位置传感器必须安置在电动机内，通常使电动机的结构被限制。近来，在设备的缩减(体积)的趋势下，电动机变得更小和更薄，并且不能得到足够的用于安置位置传感器(如霍尔器件)的位置。从而，就提出使用一些没有位置传感器的无刷直流电动机。

作为没有位置传感器的无刷直流电动机，例如，一种利用频率发生器的输出信号附加到电动机上的方式是公知的。即：用于根据转子的旋转产生脉冲的频率发生器的输出脉冲，由一个计数器进行计数，根据计数值使预定电流图形的驱动电流顺序地通过三相定子绕组，由此使永磁转子旋转(例如，日本专利公开号63—2662088)。

但是，在这种构成中，由于在接通电源时不能确定转子的初始位量，如上述现有技术所述，在无刷直流电动机中就设置一个专门的置位信号发生电路，则当电源接通时由置位信号使计数器置位，当专门的置位电流加到定子绕组上时就使转子与定子绕组能够初步地处于一个特定的位置关系上。

然而，当专门置位电流被加到定子绕组上以便于决定初始位置时，转子开始转动，并且转子的位置在该特定位置附近振荡，在短对间内不会停在该特定位置上。结果，由于不能在短时间内转换到运行状态则起动时间是长的，因为从当接通电源时用于把专门置位电流加到定子绕组的置位式从而把转子停到特定位置上，到用于根据转子旋转而对频率发生器的输出脉冲进行计数的正常位置检测模式的操作，不能在短时内完成。

因而这就不能被用于需要短起动时间的情况(例如频繁反复旋转和停止的机器)。

在上述现有技术中的无刷直流电动机中，由于转子在置位模式中被强制地转到一个特定位置上，转子经常反转，这取决于转子的初始位置。因此，它只能被用于允许有宽的反转的机器中，使得使用范围被大大地限制了。

进而，在上述现有技术中所述的无刷直流电动机，在置位模式中如果转子与定子绕组的相对位置处于特定关系中，如果转子被加载，根据负载的大小转子和定子绕组的相对位置可能发生非常大的变化。因此，在置位模式中转子不能固定在特定位置上。

因而，在上述现有技术所述的无刷直流电动机中，当置位模式变换到正常位置检测模式以根据转子的旋转对频率发生器的输出脉冲进行计数的时候，加到定子绕组的电流相位大大偏离正常相位，就不能实现高效率的驱动。因而，现有技术中的无刷直流电动机只能被用于接通电源时电源时电动机是空载的情况。

本发明的主要目的就是提供一种无刷直流电动机，该电动机能够当电源接通时在短时间内检测出转子与定子绕组之间的位置关系，并且从电源接通时的相位配合模式迅速地变换到正常位置检测模式以根据转子的旋转而对所产生的输出脉冲进行计数。

本发明的目的也在于精确地检测出转子的位置而不论负载的大小，如果当电源接通时电动机已经带载的话；本发明进一步的目的在于在转子的转动在非常小的范围内检测转子的位置。

本发明的另一个目的在于提供一种无刷直流电动机，该电动机虽然不需要位置传感器也能够以高效率驱动，从而能够在广泛的范围内应用。

为了实现上速目的，本发明提供一种无刷直流电动机，包括：具有多个磁极的转子；带有多相以特定气隙相对转子布置的定子绕组；用于发生根据转子的旋转而表示转子转动状态的多相传感信号的传感器装置；用于从多相传感器信号检测出转子的旋转方向并产生一个方向信号的方向检测装置；用于根据方向信号产生第一相位信号并且用于检测与转子位置相对应的初始计数值的初始相位检测装置，用于设置与初始计数值相对应的初始值的计数器装置，根据至少一个传感信号和方向信号增加或缩小计数值，并产生第二相位信号；用于根据第一相位信号或第二相位信号产生一个多相位置信号的波形发生装置；以及用于根据多相位置信号给定子绕组供电的电源装置。