[发明专利]用于驱动三相半波驱动无刷电机的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于驱动三相半波驱动无刷电机的控制技术，特别涉及一种在电机停止位置的检测系统中和电机开始转动时的启动系统中有效的技术。例如，本发明涉及一种在诸如便携式AV(视听)设备等要求制造成本低的设备的主电机中的有效技术。

背景技术

用于驱动三相直流无刷电机的系统通常有全波驱动系统，用以从三相定子绕组之一对另两相定子绕组提供电流并驱动所述无刷电机，还有半波驱动系统，用于从一个中心抽头只对各相定子绕组中的任何一相提供电流，所述中心抽头共同连接各个三相定子绕组接线端并与电源接线端连接。

由于全波驱动系统可以控制无刷电机以高精度被驱动，所以全波驱动系统被用来驱动主轴电机，用以使诸如硬盘装置等磁盘类存储装置的存储介质旋转。

另一方面，虽然半波驱动系统不能向全波驱动系统那样控制无刷电机以高精度被驱动，半波驱动系统在降低制造成本方面是有效的，因为半波驱动系统所需的电路简单而且元件的数量少。

另外，直流无刷电机不只有上述三相直流无刷电机，还有两相直流无刷电机。用于驱动两相直流无刷电机的系统有像三相直流无刷电机那样的半波驱动系统。不过，由于三相半波驱动直流无刷电机并不像两相半波驱动直流无刷电机那样，没有转矩下降，所以三相半波驱动直流无刷电机在更容易改变和控制转换方向方面比两相半波驱动直流无刷电机更有效。

图1是表示一种早期开发的三相12极无刷电机的结构示意图。

图1中，参考标号“1”表示转子磁体，“2”表示转子铁芯，“3a”、“3b”和“3c”表示第一相绕组(如U-相绕组)，“4a”、“4b”和“4c”表示第二相绕组(如V-相绕组)，以及“5a”、“5b”和“5c”表示第三相绕组(如W-相绕组)。由于上述三相无刷电机能够高效率地用于驱动，而且转矩脉动小，所以，这种三相无刷电机多被用作各类与个人计算机关联的磁盘装置的主轴电机、其它OA(办公自动化)装置及AV(视听)装置等的主电机。

某些上面所述的三相无刷电机是灵敏型的，它包含位置检测元件，如霍尔元件等，用于检测转子的位置，以确定载流相位(负荷相位)，另外一些是所谓非灵敏型的，它不包含任何位置检测元件。作为两种类型之间相比，由于在制造方面、制造成本方面以及大小方面，非灵敏类型的都要好于灵敏类型的，所以，近年来对非灵敏型的需求有所增加。

另外，为了驱动非灵敏型三相电机，需要特殊技术，下面两种类型被认为是特殊技术。

第一种类型是一种方法，该法是在驱动电路中产生与转子停止位置无关的旋转场，并在转子按所述旋转场开始转动时，得到无载流相位的反电动势，同时保持转子随着载流相位改变而转动。按照这第一种类型的方法，由于当转子受到驱动时，总是按预先编程的顺序从预定相位开始励磁，而与转子的停止位置无关，所以有50％的几率发生所谓反向运动，其中转子按与所需方向相反的方向转动。于是，由于装置反向运动不仅能够影响电机的驱动时间，还有可能使电机自身或者其它与使用它的相关结构受到致命的伤害，所以必须尽可能避免发生这种反向运动。

第二种类型是一种方法，该法在转子受到驱动的情况下寻找转子停止部分，并根据这种停止部分确定开始励磁的相位。按照这种方法，可以避免发生所述的反向运动。

例如在日本(未审)专利申请公开特开昭63-69489(对应于美国专利US4,876,491)或日本(已审)专利申请公开特开平8-13196(对应于美国专利US5,001,405)中公开了不用检测位置的传感器作为霍尔传感器检测无刷电机转子之停止位置的方法。

按照所有这些方法，利于定子绕组的电感随转子的停止位置而灵敏变化的特点，在短时间内将脉冲电流依序加于定子绕组，而转子并无反应，并根据加给定子绕组电流的上升时间常数的变化确定转子的停止位置。

然而，由于所述电流上升时间常数的变化非常小，而且也不能直接读取这种电流，因此就须把电流转换成电压。但由于被转换的电压很小，从几十毫伏到几百毫伏，这个电压的缺点在于易受噪声的影响。另外，由于各种电路，比如测量时间的计数器、AD转换器或者用来比较电压的比较器等都需要比较电流上升时间常数的变化，所以就会产生使电路尺寸扩大的不利情况。

发明内容

鉴于上述问题而开发出本发明。

本发明的目的在于提供一种驱动三相半波无刷电机的控制技术，其结构简单、不易受噪声影响等，也不需要计数器、AD转换器等，而且能够准确地确定电机转子对定子的停止位置，确定载流开始的绕组，并且在电机受到驱动时沿所要的方向正确地转动转子。