发明名称 无电刷直流马达驱动控制方法及其装置以及电气机器
摘要 当以电压型变频器2﹐5﹐12﹐20来驱动无电刷DC马达3﹐13时﹐藉着将电压型变频器2﹐5﹐12﹐20之通电范围设定在较120°为大﹐且在180°以下之一定的范围﹐可以藉着简单且便宜的控制方式来达成无电刷直流马达的高效率化以及扩大运转范围。
申请公布号 TW297963 申请公布日期 1997.02.11
申请号 TW084103227 申请日期 1995.03.31
申请人 大金工业股份有限公司 发明人 大山和伸;山井 之;木村泰三
分类号 H02P11/04 主分类号 H02P11/04
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼;林敏生 台北巿南京东路二段一二五号七楼伟成第一大楼
主权项 1. 一种无电刷DC马达驱动控制方法,其主要系一藉着电压型变频器(2)来驱动无电刷DC马达(3)(13)的无电刷DC驱动控制方法,其特征在于:将电压型变频器(2)(5)(12)(20)之通电范围设定在电气角较120@bs3大,而在180@bs3以下的一定范围内。2. 如申请专利范围第1项之无电刷马达驱动控制方法,将电压型变频器(3)(5)(12)(20)的输出调变成可以沿着通电范围之全部范围输出脉宽彼此相等的脉冲信号。3. 如申请专利范围第1项或第2项之无电刷DC马达驱动控制方法,无电刷DC马达(3)(13)的转子(3e)系采用将永久磁铁(3f)配置在转子(3e)的内部者。4. 如申请专利范围第3项之无电刷DC马达驱动控制方法,乃控制电压型变频器,而使得变频器输出电压的相位能够较变频器相对于一可以使得无电刷DC马达电流与无电刷DC诱导电压成为同相之无电刷DC马达诱导电压之输出电压的相位为领先。5. 如申请专利范围第1项或第2项之任一项之无电刷DC马达驱动控制方法,电压型变频器(2)(5)(12)(20)之通电范围电气角度为180@bs3。6. 如申请专利范围第1项或第2项之无电刷DC马达驱动控制方法,将其中一个端部被连接在电压型变频器(2)(5)(12)(20)之各相的输出端子之电阻(14u)(14v)(14w)的另一端部彼此连接可获得第1中性点电压,又将无电刷DC马达(3)(13)之各相的定子绕线(13u)(13v)(13w)之其中一个端部彼此连接可获得第2中性点电压,根据第1中性点电压与第2中性点电压的差,可以检测出无电刷DC马达(3)(13)之转子(3a)(3e)的磁极位置。7. 如申请专利范围第6项之无电刷DC马达驱动控制方法,电压型变频器(2)(5)(12)(20)之通电范围,其中电电气角度较120@bs3为大,且未满180@bs3。8. 如申请专利范围第6项之无电刷DC驱动控制方法,电压型变频器(2)(5)(12)(20)的通电范围,其中电气角度在140@bs3以上,且在170@bs3以下。9. 一种无电刷DC马达驱动控制装置,其主要系一藉着电压型变频器(2)(5)(12)(20)来驱动无电刷DC马达(3)(13)的无电刷DC马达驱动控制装置,其特征在于:将电压型变频器(2)(5)(12)(20)之通电范围设定在电气角较120@bs3为大,而在180@bs3以下之一定范围。10. 如申请专利范围第9项之无电刷DC马达驱动控制装置,更备有可将电压型变频器(2)(5)(12)(20)的输出调变成可以沿着通电范围之全部范围输出脉宽彼此相等之脉冲信号的调变装置(18d)(18d')。11. 如申请专利范围第9项或第10项之无电刷DC马达驱动控制装置,无电刷DC马达(3)(13)的转子(3e)系采用将永久磁铁(3f)配置转子(3e)的内部者。12. 如申请专利范围第10项之无电刷DC马达驱动控制装置,更包括有可以控制电压型变频器(2)(5)(12)(20)的相位控制装置(18a)(18a')(18e),而使得变频器之输出电压的相位能够较变频器相对于一可以使得无电刷DC马达电流与无电刷诱导电流成为同相位之无电刷DC马达诱导电压之输出电压的相位为领先。13. 如申请专利范围第9项或第10项之任一项之无电刷DC马达驱动控制装置,通电范围设定机构(18)(19)系一可将电压型变频器(2)(5)(12)(20)之通电范围设定在电气角度为180@bs3者。14. 如申请专利范围第9项或第10项之任一项之无电刷DC马达驱动控制装置,更包括有:将其中一个端部被连接在电压型变频器(2)(5)(12)(20)之各相的输出端子之电阻(14u)(14v)(14w)的另一端部彼此连接可获得第1中性点电压,又将无电刷DC马达(3)(13)之各相的定子绕线(13u)(13v)(13w)之其中一个端部彼此连接可获得第2中性点电压,而将该些电压当作输出,且输出两中性点电压之电压差的电压差输出装置(15),以及根据电压差,而检测出无电刷DC马达(3)(13)之转子(3a)(3e)之磁极位置的转子位置检测装置。15. 如申请专利范围第14项之无电刷DC马达驱动控制装置,通电范围设定装置(18)(19)系一将电压型变频器(2)(5)(12)(20)的通电范围设定在电气角度较120@bs3为大,且末满180@bs3者。16. 如申请专利范围第14项之无电刷DC马达驱动控制装置,通电范围设定装置(18)(19)系一将电压型变频器(2)(5)(12)(20)之通电范围设定在电气角度在140@bs3以上,且170@bs3以下者。17. 一种电气机器,其特征在于:将由如申请专利范围第9项之第14项之任一项之无电刷DC马达驱动控制装置所驱动控制的无电刷DC马达当作驱动源。图示简单说明:图1系表以120@bs3通电饮电压型变频器来驱动无电刷DC马达之情况下之理想的电流波形与所产生的转矩的说明图。图2系表以180@bs3通电之电压型变频器来驱动无电刷DC马达之情况下之电流波形与所产生之转矩的模拟结果。图3系表以120@bs3通电之电压型变频器来驱动无电刷DC马达之情况下之电流波形以及所产生之转矩的说明图。图4系表本发明之无电刷DC马达驱动控制装置之一实施例的概略图。图5系表概略地表示表面磁铁构造型之无电刷DC马达之构造图。图6系表概略地表示埋入磁铁构造型之无电刷DC马达之构造图。图7系表以电压型变频器来驱动图5之构造之无电刷DC马达,而将通电范围分别设定在120@bs3、180@bs3之情况下之效率一旋转数特性,负载转矩一旋转数特性图。图8系表示电压型变频器来驱动图6之构造之无电刷DC马达,而将通电范围分别设定在120@bs3、150@bs3、180@bs3之情况下之效率一旋转数特性、负载转矩一旋转数特性图。图9系表以电压型变频器来驱动图6之构造之无电刷DC马达,而藉控制电路对变频器实施等幅调变之情形与实施不等幅调变之情况下之效率一旋转数特性、负载转矩一旋转数特性图。图10系表不等幅调变与等幅调变的说明图。图11系表以180@bs3通电、等幅调变波形之电压型变频器来驱动表面磁铁构造型之无电刷DC马达之情况下的电流波形图。图12系表以180@bs3通电,等幅调变波形之电压型变频器来驱动埋入磁铁构造型之无电刷DC马达之情况下的电流波形图。图13系表使变频器输出电压的相位较一能够使无电刷DC马达电流与无电刷DC马达诱导电压成为同相位之变频器输出电压的相位为(前进),而将变频器输出电压外加到埋入磁铁构造型之无电刷DC马达之情况下的电压、电流波形图。图14系表概略地表示进行180@bs3通电之无电刷DC马达驱动控制装置之构造图。图15系表图14之微处理器之内部构造图。图16系表详细地说明中断处理1之处理内容的流程图。图17系表详细地说明中断处理2之处理内容的流程图。图18系表图14之无电刷DC马达驱动控制装置之各部分之信号波形,处理内容的说明图。图19系表进行150@bs3通电之无电刷DC马达驱动控制装置中之微处理器之内部构造图。图20系表详细地说明中断处理2'之处堙内容的流程图。图21系表详细地说明中断处理3之处堙内容的流程图。图22系表图19之无电刷DC马达驱动控制装置之各部分之信号波形,处理内容的说明图。图23系表用于说明图14之无电刷DC马达驱动控制装置中之放大器,积分器以及根据零交越比较器(zerocrosscomparator)之位置检测动作之各部分的信号波形图。图24系表在采用180@bs3通电之情况下之马达电流与位置检测器之积分信号的说明图。图25系表在采用120@bs3通电之情况下之马达电流与位置检测器之积分信号的说明图。图26系表在采用130@bs3通电之情况下之马达电流与位置检测器之积分信号的说明图。图27系表在采用140@bs3通电之情况下之马达电流与位置检测器之积分信号的说明图。图28系表在采用150@bs3通电之情况下之马达电流与位置检测器之积分信号的说明图。图29系表在采用160@bs3通电之情况下之马达电流与位置检测器之积分信号的说明图。图30系表在采用170@bs3通电之情况下之马达电流与位置检测器之积分信号的说明图。图31系表将输入电流彼此设定成相同,而将通电范围分别设定在120@bs3、130@bs3、140@bs3、150@bs3、180@bs3之情况下之无电刷DC马达之运转区域图。图32系表将输入电流彼此设定成相同,而将通电范围分别设定在120@bs3、130@bs3、140@bs3、150@bs3、180@bs3之情况下之无电刷DC马达之马达效率图。
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