本實(shí)用新型專利技術(shù)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的特征為，轉(zhuǎn)子磁極部的各回轉(zhuǎn)磁極面分別形成外側(cè)膨脹凸曲面，且其在圓周方向的取定點(diǎn)上與固定磁極面之距離為最小。本實(shí)用新型專利技術(shù)的控制裝置的特征分別為：在換向定時(shí)信號(hào)與輸出圖形模式不重合時(shí)，再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)；比較電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和基準(zhǔn)信號(hào)，并改變限波頻率；對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)改變限波頻率；根據(jù)流入電動(dòng)機(jī)電流，使向電動(dòng)機(jī)１的換向后的轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)禁止；根據(jù)流入電動(dòng)機(jī)的電流波形檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。（*該技術(shù)在2001年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及由利用隨轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)而在定子的線圈中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的磁極部的位置而轉(zhuǎn)動(dòng)的無(wú)位置傳感器無(wú)刷的直流電動(dòng)機(jī)；本專利技術(shù)特別涉及這樣一種無(wú)位置傳感器無(wú)刷的直流電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子的形成使轉(zhuǎn)子的各個(gè)回轉(zhuǎn)磁極面在其園周方向上取定的一點(diǎn)上，最接近于定子磁極部的內(nèi)端面，并可正確地檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的磁極位置；本專利技術(shù)還涉及用于驅(qū)動(dòng)、控制這種無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的各種控制裝置。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)因其效率高、控制性能好，近年來被用于各種機(jī)器。又、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)因其轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與由永磁鐵構(gòu)成的同步電機(jī)的構(gòu)造一樣，為在驅(qū)動(dòng)時(shí)檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的位置，需有霍爾器件等的位置檢測(cè)器。然而，隨著電動(dòng)機(jī)小型化的發(fā)展，不能忽視位置檢測(cè)器占有的空間成為妨礙電動(dòng)機(jī)小型化的因素。因此，近年來，不設(shè)置位置傳感器的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)已投入實(shí)用。圖26所示為已知的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的部分?jǐn)U大截面圖。這種已有的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)81由定子82和轉(zhuǎn)子83構(gòu)成。定子82在其內(nèi)側(cè)有被支承著的、可自由回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子83，并有向內(nèi)突起的多個(gè)固定磁極部84。在固定磁極部84上繞卷未圖示的線圈U.V.W。因電流流入此線圈U.V.W，故固定磁極部84形成所定的磁極。固定磁極部84前端的固定磁極面85分別位于與電動(dòng)機(jī)81的轉(zhuǎn)軸86的軸心等距離的園柱面上。另一方面，轉(zhuǎn)子83由層疊多塊硅鋼板的軛鐵87和一對(duì)激磁用永久磁鐵88構(gòu)成。軛鐵87有向其外圓周面凸起的4個(gè)回轉(zhuǎn)磁極部89，在此回轉(zhuǎn)磁極部89的每相隔一個(gè)的基部上插入上述的激磁用永久磁鐵88，并使其N極互相對(duì)置。各回轉(zhuǎn)磁極部89的前端的回轉(zhuǎn)磁極面90形成與轉(zhuǎn)軸86之軸心等距離的曲面，回轉(zhuǎn)磁極面90上的所有的點(diǎn)均與上述固定磁極面85作等距離的相隔而對(duì)置。上述轉(zhuǎn)子83由于激磁用永久磁鐵88的N極互相排斥，如圖中所示，其磁通由未裝激磁用永久磁鐵的回轉(zhuǎn)磁極面產(chǎn)生，再?gòu)难b有激磁用永久磁鐵的回轉(zhuǎn)磁極進(jìn)入軛鐵內(nèi)部，因此，具有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子83的回轉(zhuǎn)磁極部成為S極，相反，不具有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子83的回轉(zhuǎn)磁極部成為N極。另外，近年來，也有人提出了為驅(qū)動(dòng)無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，通過利用隨轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)而在定子線圈上發(fā)生的反電動(dòng)勢(shì)，無(wú)須位置檢測(cè)器的、無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式(鈴木、小笠原、赤木、難波江、長(zhǎng)竹、奧山“無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成法”昭和63年電氣學(xué)會(huì)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用部門全國(guó)大會(huì)34號(hào))。以此驅(qū)動(dòng)方式，如圖27所示，可將120°通電形的電壓形交換電路91用于主電路，由限波控制進(jìn)行速度控制。圖中，81表示電動(dòng)機(jī)，82表示定子，83表示轉(zhuǎn)子，U.V.W表示各相的定子線圈，Ta＋、Tb＋、Tc＋、Ta－、Tb－、Tc－表示晶體管，Da＋、Db＋、Dc＋、Da－、Db－、Dc－表示回流二極管。此外，以此驅(qū)動(dòng)方式，各相的反電動(dòng)勢(shì)ea、eb、ec和附加于一對(duì)晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以如圖28所示的關(guān)系通過試驗(yàn)被得到，在各U.V.W相上具有在電氣角360°期間60°×2次的開路周期(驅(qū)動(dòng)信號(hào)未附加于晶體管的期間)。此開路狀態(tài)相稱為開路相。還有，在此驅(qū)動(dòng)方式中，為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，根據(jù)圖29所示的起動(dòng)程序，首先由任意的激磁圖形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)激磁一定時(shí)間(步驟T31)，使轉(zhuǎn)子在相對(duì)于勵(lì)磁圖形的位置上移動(dòng)并確定(T32)，接著轉(zhuǎn)換為前移120°的勵(lì)磁圖形((T33)，這樣，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(T34)。而且，因此時(shí)隨電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)而在定子線圈上產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，檢知開路相的回流二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，從而可間接地檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的磁極部，形成換向信號(hào)(T35)。即，當(dāng)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)在定子線圈上發(fā)生反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，則因反電動(dòng)勢(shì)，使開路相的端電壓發(fā)生變化。若P側(cè)的回流二極管的正極電位遠(yuǎn)高于Ed＋，或者，N側(cè)的回流二極管的負(fù)極電位遠(yuǎn)低于Ed－，則回流二極管成導(dǎo)通狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)出開路相的二極管導(dǎo)通狀態(tài)，可檢測(cè)出現(xiàn)在的勵(lì)磁圖形模式，結(jié)果可得知轉(zhuǎn)子的磁極部位置。實(shí)際上，在圖27所示的圖形檢測(cè)電路92中，通過比較基準(zhǔn)電壓Ed和各二極管的端電壓，即可檢測(cè)出各二極管的導(dǎo)通狀態(tài)。另外，其結(jié)構(gòu)是開路相的二極管的導(dǎo)通狀態(tài)在60°開路期間，可在30°附近檢測(cè)出。即，導(dǎo)通狀態(tài)可在約30°的超前相位上檢測(cè)出。為此，在控制回路93中，為進(jìn)行下一次的換向，使各相皆同樣地滯后30°相位(此相位滯后稱為移相)，形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由此驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行限波控制。然而，上述的已有的位置傳感器無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)子各回轉(zhuǎn)磁極面上的回轉(zhuǎn)磁極面與固定磁極面間的距離，在回轉(zhuǎn)磁極上所有的點(diǎn)上都是一定的。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)的位置關(guān)系，激磁用永久磁鐵的磁通集中于從回轉(zhuǎn)磁極部的圓周方向偏向回轉(zhuǎn)方向的位置上。因磁通從回轉(zhuǎn)磁極面的中心偏于回轉(zhuǎn)方向，由此磁通所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)在早于實(shí)際的回轉(zhuǎn)磁極部的位置被檢測(cè)，固定磁極部早于規(guī)定時(shí)間被激磁，使轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)不正常。又，在已有的將激磁用永久磁鐵插入軛鐵的無(wú)位置傳感器無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中，由于激磁用永久磁鐵的橫截面大致為矩形，激磁用永久磁鐵的外側(cè)磁極面形成一寬平面，易產(chǎn)生上述激磁用永久磁鐵磁通的偏移。另外，由上述軛鐵和激磁用永久磁鐵組成的轉(zhuǎn)子，其問題是，在其各回轉(zhuǎn)磁極的基部插入了具有幅寬比回轉(zhuǎn)磁極部幅寬略小的矩形截面的激磁用永久磁鐵，所以連接各回轉(zhuǎn)磁極部的基端部與前端部的軛鐵的電橋部呈細(xì)長(zhǎng)形狀，而且軛鐵的強(qiáng)度不夠。另外一個(gè)問題是，根據(jù)采用上述已有的驅(qū)動(dòng)方式，若以基于起動(dòng)程序的一次換向即可檢測(cè)出反電動(dòng)勢(shì)，則判斷為可正常起動(dòng)，因從開路回路轉(zhuǎn)換為無(wú)傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)，所以在負(fù)荷上有扭矩變化等時(shí)，轉(zhuǎn)子位置不能充分固定而發(fā)生轉(zhuǎn)子振動(dòng)。再有，在反轉(zhuǎn)方向上發(fā)生扭矩的狀態(tài)下，若進(jìn)行下一次的換向，則沒有從所需位置移動(dòng)，而是在以電氣角60°或120°之前反電動(dòng)勢(shì)被檢測(cè)出，轉(zhuǎn)子的位置轉(zhuǎn)換為無(wú)傳感器的運(yùn)轉(zhuǎn)。而且當(dāng)所定的勵(lì)磁圖形被輸出時(shí)，和根據(jù)轉(zhuǎn)子位置定義的本來的勵(lì)磁圖形不同，故電動(dòng)機(jī)往往不能進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)生振動(dòng)。如果即使發(fā)生振動(dòng)，仍可從電動(dòng)機(jī)檢測(cè)出反電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)，且其信號(hào)超過無(wú)傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)所需范圍，則所定的勵(lì)磁圖形仍在繼續(xù)輸出，所以其結(jié)果是，電動(dòng)機(jī)既無(wú)法進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又不能再度起動(dòng)。再者，在采用上述的驅(qū)動(dòng)方式中，存在的問題是，電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)頻率范圍寬時(shí)，即使在最高回轉(zhuǎn)頻率也須設(shè)定限波頻率，以使檢測(cè)定時(shí)的時(shí)間滯后不影響換向的定時(shí)。例如，在四極電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)每分鐘轉(zhuǎn)速達(dá)1萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)，電氣角60°，相當(dāng)于時(shí)間0.5m／sec，須設(shè)定限波頻率在10KHz以上。但是提高限波頻率，則反相器的開關(guān)損耗增大，同時(shí)，反相器器件產(chǎn)生高熱。再有，在采用上述的驅(qū)動(dòng)方式中，存在的問題是，緊接著在從通電狀態(tài)過渡至非通電狀態(tài)之后，由于蓄存于定子線圈的電能被釋放出來，因此在開路相上出現(xiàn)電壓。此電能被釋放的時(shí)間變化，取決于定子線圈的電流值即加給電機(jī)的負(fù)荷。在此電能被釋放出的期間，若不禁止檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)，則得不到正確的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的位置信息，電動(dòng)機(jī)就不轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，在采用上述的驅(qū)動(dòng)方式中，存在的問題是，通過檢測(cè)出現(xiàn)在不通電的定子線圈(以下稱開路相)上的反電動(dòng)勢(shì)，來檢測(cè)定子線圈和永久磁鐵轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置。但是，根據(jù)永久磁鐵轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)在開路相上的反電動(dòng)勢(shì)不是直線變化時(shí)，則無(wú)法檢測(cè)出正確的相對(duì)位置。于是，本技術(shù)的目的是提供一種無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，它形成一轉(zhuǎn)子本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)由固定于電動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)側(cè)的定子和支承于所述電動(dòng)機(jī)機(jī)體、通過一轉(zhuǎn)軸可在定子內(nèi)側(cè)作自由回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成；所述定子具有多個(gè)向內(nèi)突出的固定磁極部；固定磁極部的內(nèi)側(cè)前端的固定磁極面位于距上述轉(zhuǎn)軸大致等距離的圓柱面上；所述的轉(zhuǎn)子在其外周面上具有成偶數(shù)的向外突出的回轉(zhuǎn)磁極部；該回轉(zhuǎn)磁極部的外側(cè)前端面形成回轉(zhuǎn)磁極面，所述回轉(zhuǎn)磁極面具有在轉(zhuǎn)子圓周方向上交錯(cuò)不同的磁極；上述固定磁極面和上述回轉(zhuǎn)磁極面僅稍隔距離互為對(duì)置，其特征在于：所述回轉(zhuǎn)磁極面分別形成外側(cè)為膨脹的凸曲面，各回轉(zhuǎn)磁極面在其圓周方向的取定一點(diǎn)上，形成為使所述的回轉(zhuǎn)磁極面和固定磁極面間的距離為最小。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：長(zhǎng)手隆，植竹昭仁，小池良和，田端邦夫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：精工愛普生股份有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：JP[日本]
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