[发明专利]电动机速度控制装置

说明书

本发明涉及用于无刷电机等的电动机速度控制装置，该控制装置由缠绕在定子上的驱动绕组中感应的感应电压产生速度信号，根据该速度信号进行控制使电动机转速达到目标值。

在无刷电机中，采用霍耳元件之类的磁极传感器检测转子的旋转角度位置，根据该检测结果对绕在定子上的驱动绕组进行通电控制，从而产生旋转磁场。用于这种类型电动机的速度控制装置通常检测随着转子的转动在缠绕在定子的各相驱动绕组上感应的感应电压，通过合成检测的感应电压，产生由矩形脉冲串构成的速度信号。然后，把速度信号的脉冲频率作电压变换得到的信号，与预先设定的基准电压比较，由此求得速度偏差。而且对施加于各相驱动绕组的电动机驱动电压进行修正，以消除该速度偏差。

这样，在电动机速度控制装置中，采用根据各相驱动绕组中感应的感应电压而生成的速度信号，进行电动机旋转速度的反馈控制。从而，为了进行高精度的速度控制，其前提是产生的速度信号正确反映电动机实际转速。

但是，在转子侧的驱动磁铁的磁化间距有误差时，就有产生的速度信号不能正确反映电动机实际转速的可能。即，转子侧环状驱动磁铁用磁化装置，在圆周方向以一定间距磁化。这时，例如若驱动磁铁中心与磁化装置侧的磁化头中心间存在偏差，则会在驱动磁铁侧形成磁化间距不同的部分。

又，在通过把带状磁铁材料两端部接合形成环状驱动磁铁时，会在接合部分和其它部分产生磁化间距的微小偏差。

在包含这种具有不同磁化间距处的驱动磁铁的无刷电机中，一旦合成各相驱动绕组中感应的感应电压产生速度信号(FG信号)，则上述磁化间距的变动表现为速度信号的脉冲周期变化。

例如，在示于图4(A)的三相无刷电机的场合，设在定子3侧，由3相的各驱动绕组U、V、W形成12极，包围该构成定子3的转子4侧的环状驱动磁铁7磁化成16极。这时，设斜线所示一对磁极部分的磁化间距与其它部分稍有不同。即，磁化间距的变动部分转子4每转一圈出现一次。

这时，由U、V、W各相驱动绕组的感应电压得到的U相信号、V相信号及W相信号如图4(C)所示。如图所示，若U相的驱动绕组首先通过磁化间距的变动部分(图4(A)的斜线部分)，则间距变动表现在感应电压中。在图4(C)中，虚线上升沿表示磁化间距没有变动的情况，实线箭头的上升沿表示磁化间距有变动的情况。同样地，磁化间距变动表现在各相驱动绕组产生的感应电压中。

结果，在由这些信号合成而得到的速度信号FG的脉冲周期中，含有因磁化间距变动而引起的误差。即，即使实际电动机的旋转是恒速旋转，速度信号的脉冲周期也不恒定，而成为变动的。根据该速度信号进行的电动机速度的反馈控制，是以速度信号的脉冲周期固定为方向进行控制，因而不能实现适当的控制。

为了消除上述弊端，例如可采用本申请相关的特开平6-165565号公报中记载的方法。在该公报所记载的速度控制方法中，着眼于下述观点：在m相电动机中，上述误差每隔m个速度信号的脉冲周期地出现。因此该方法把速度信号至少进行m分频，由此产生去除了带有误差的脉冲后的分频信号，根据该分频信号进行速度的反馈控制。

若采用这种方法，可根据高精度反映实际电动机旋转状态的信号进行速度控制。但是，一旦对速度信号分频，控制增益就降低。由此，在采用上述方法的场合，存在速度控制不稳定的可能性。

本发明鉴于上述已有技术的缺陷，其目的在于提供一种不分频速度信号而去除驱动磁铁磁化间距误差引起的速度信号的脉冲周期变动，从而可进行高精度速度控制的电动机速度控制装置。

为了解决上述课题，本发明的速度控制装置，随着备有驱动磁铁的转子的旋转，检测比绕在定子上的驱动磁铁磁极数少的m相驱动绕组上各自感应的感应电压；根据该感应电压每隔360度电气角产生含m个矩形脉冲的速度信号；根据所述速度信号，控制向所述各驱动磁铁分别提供的电动机驱动电压；该速度控制装置构成包括：在所述速度信号所含的脉冲中，检测每隔(P-1)个脉冲呈现的脉冲上升沿间的周期或下降沿间周期的周期检测装置；把检测的周期与预定的基准周期比较、产生速度误差信号的速度误差信号产生装置；根据所述速度误差信号，修正加至所述驱动绕组的所述电动机驱动电压，使所述转子的转速达到目标转速的驱动控制装置；设θ_p为m相驱动绕组中任意一相的驱动绕组相互形成的机械角，θ_m为与感应电压360度电气角相应的机械角，则p是满足式θ_p=p×θ_m的整数。