[发明专利]无刷电动机的驱动电路

说明书

本发明涉及无刷电动机的驱动电路。

在现有技术中，无刷电动机的旋转驱动控制可以大致分为两种控制功能。一种是控制通入各相电枢线圈的电流的通电时间的换向控制，另一种是用于使转速保持恒定的速度控制。对于换向控制，需要有表示电枢线圈同转子相对位置的转子位置信号，另一方面，对于速度控制，需要有表示转子转速的速度信号。

在现有的典型无刷电动机的换向转换控制中，使用了霍尔元件等转子位置检测元件。但是，由于转子位置检测元件并不便宜而且还需要很多的引线，就有因为复杂而引起成本增加的缺点。

而且，由于安装了转子位置检测元件，就限制了电动机的小型薄型化。由于转子位置检测元件的输出会随温度湿度而变化，因而在可靠性上也存在问题。

为了克服上述缺点，提出了几种由电枢线圈中所感应的反应电压信号来检测转子位置的无刷电动机驱动方式。作为由反应电压信号进行位置检测的驱动方式的典型方案是如在特公昭58-25038中所记载的那样。其中披露了两种方案：通过比较端电压相互的大小来进行位置检测；和通过比较电枢线圈的中点电压与端电压的大小来进行位置检测。

其中通过比较中点电压和端电压的大小来进行位置检测方式的全部结构由图120所表示。在图120中，12、13、14是星形接法的无刷电动机电枢线圈，11是切换流通在电枢线圈12、13、14中的通电电流的电桥电路。比较器500分别对不在电枢线圈中点上的各相端电压U、V、W同中点电压M进行比较，从而检测转子位置。换向控制装置501根据由比较器500所检测的转子位置来控制电桥电路11，通过使预定相的电枢线圈通电来使转子旋转。

而且，作为补偿在该端电压比较时产生的相位滞后，在特开昭51-100216中揭示了一种把电枢线圈中的电阻降程度看作为恒定值而由分压电阻来补偿相位滞后的方法。

但是，在利用电枢线圈中所感应的反应电压而检测转子位置的驱动方式中，当转子的转速达到预定值以上而在电枢线圈端上不产生预定反应电压时，就不能检测转子的位置。由此，在起动时不能得到转子位置，因而就需要从外部强制地施加旋转磁场的装置。但是，在从外部强制施加旋转磁场的情况下，转子和电枢线圈的相对位置并不一定会停在能够向正转方向旋转的位置上，则由于转子的位置会使转矩在起动开始时向反转方向作用，就有不能正常起动的问题。

为了解决这个问题，在例如特开昭57-173385和特开平2-237490等中提出了改进方案。在特开昭57-173385中揭示了这种起动方式：设置有在起动时使电枢线圈的特定相以预定时间通电的装置和从外部强制地给电枢线圈施加旋转磁场的装置，在起动时把转子固定在预定位置上，然后才使转子开始旋转。用图121来对特开昭57-173385的方式进行说明。在图121(a)中，固定计时电路512和3相DC无刷电动机的电枢线圈12(U相)、13(V相)、14(W相)通过电源开关511被连接到电源510上。电枢线圈12、13、14分别同三极管515、516、517的集电极相连接，这些三极管的发射极接地，而构成驱动电路518。

切换计时电路513和旋转磁场发生电路514同固定计时电路512相连接，而且该切换计时电路513同切换电路519相连接。切换电路519把从旋转磁场发生电路514所输出的驱动电路518的驱动电流同根据从电枢线圈12、13、14所检测的感应电压而得到的驱动电流进行切换以提供给驱动电路518。各相的三极管515、516、517的基极连接在该切换电路519的输出端上。感应电压检测电路520连接在切换电路519的输入端上。电枢线圈12、13、14连接在该感应电压检测电路520的输入端上。3相输出信号从旋转磁场发生电路514分别输入该切换电路519的输入端。