[其他]无刷直流电动机驱动电路

说明书

本发明是有关驱动无刷直流电动机的驱动电路的发明。

近年来，具有被励磁的多相电枢的无刷直流电动机已用于声像设备。其中各相电枢是由半导体元件（比如三极管）按照从转子位置检测器（比如霍尔效应元件）传来的信号进行切换的。通常，一只无刷直流电动机需要一个转子位置检测器和一个为电枢各相励磁的电枢励磁控制电路。如果电动机相数增加，则控制电路的复杂程度也增加，这导致电动机更加昂贵和加大体积，因此，相数多的方案是不实用的。通常采用两相或三相电枢。这一般使转矩有15%到20%峰-峰的波动，使电动机转速变化增大，从而加大使用这类电动机的声像设备的失真和图像跳动。

近代无刷直流电动机多用霍尔效应元件作为转子位置检测器。众所周知，霍尔效应元件的灵敏度在很宽范围内变化，为此，应用了多种电路技术来适应这种灵敏度变化，并作了许多努力以减小无刷直流电动机的力矩波动。

日本公开专利说明书59-35585号（下文作为“文献1”）透露一种有代表性的技术，即使用三只霍尔效应元件作为转子位置检测器。文献1所透露的驱动电路方案在此不详细描述。它的驱动电路运行的特征在于线圈的切换定在由霍尔效应元件传来的信号为零的时候，这就减小了各元件间灵敏度变化的影响。另外，供给线圈的电流部分地被调制，去响应一个与电动机的旋转同步的信号，借以消除转矩波动。

上述文献1所透露的驱动装置其运行系以从霍尔效应元件传来的信号变为零就进行切换的原则为基础，其好处是驱动电路不受霍尔元件之间灵敏度变化的影响。不过，由于电枢线圈交替地获得和放出能量，故需要在接至线圈的电源端头处加上包含较大电容器的滤波电路，以减小因切换线圈而产生的尖峰电压。此外，驱动电路还有因电流在线圈中突然消失和出现而可能产生振动和噪音的缺点。

本发明的目的是为元刷直流电动机提供几乎不受转子位置检测元件之间灵敏度变化以及检测元件失调的影响的驱动电路。从而使得该电动机振动小、噪音低和力矩波动小。

为达到上述目的，按照本发明，一个用于无刷直流电动机的驱动电路包括下述部分：

磁极位置检测电路，用以检测电动机转动磁体的磁极位置并发送表明磁极位置的多相信号;

检波加法器电路，用于产生来自磁极位置检测电路的多相信号的为正或为负部分的和;

给定信号发生电路，用于产生电动机应发出的力矩的力矩给定信号;

第一误差放大器，用于调节磁极位置检测电路的增益，使检波加法器电路的输出信号正比于力矩给定信号;

响应多相信号以向多相电枢线圈供电的电源电路;

检测加给电枢线圈电流值的电流检测装置;

调制信号产生电路，用于调制馈给电枢线圈的电流;

第二误差放大器，用于调节电源电路的增益，使电流检测装置的输出信号等于调制信号产生电路的输出信号。

磁极位置检测电路可以包括一些转子位置检测装置，一些缓冲放大器和一些减法器。这些缓冲放大器放大来自检测装置的输出信号，而这些减法器产生上述缓冲放大器两个输出信号之间的差值信号。

检波加法器电路把来自各减法器的差值信号按为正或为负求和，检波加法器电路的输出信号被控制为比例于力矩给定信号的常数。力矩给定信号可以是一个外部给定信号。结果，即使各检测元件的灵敏度变化或失调，也几乎不发生转矩波动。因此，既毋需通过测量去调节各检测元件间灵敏度的变化，也不必调节它们的偏差。

馈给多相电枢线圈的电流变换为电压，此电压这样来控制，即让它与同步于电动机转动的调制信号相一致。更准确地说，馈给电枢线圈的电流按其相位与保留在电动机内的力矩波动的相位相反的原则来调制，这将能消除力矩波动的低位分量，这样，便可得到力矩波动小的直流无刷电动机驱动电路。

从位置检测电路来的位置信号经电源电路放大而加给多相电枢线圈。因此，各线圈电流为正弦波形。因而，线圈贮能过程不靠突然切换动作来控制，这就不会产生尖峰电压（通常，电流突然切换将产生尖峰电压）。这就可以省去滤波电路，该滤波电路有一个用来降低这种尖峰电压的较大的电容器。

结合附图审读下面的说明，则以上谈到的和未提到的有关本发明的目的、特点和优点将是明显的。

图1为按照本发明画出的一个驱动电路实施例的电路简图。

图2优选用于本发明的电动机主要部分透视图。

图3为出现于图1所示驱动电路指定部位的波形图。

图4为当加到三相电枢线圈的电流之和未被调制时得到的波形图。

图5为当加到三相电枢线圈的电流之和被调制时得到的波形图。

图6是一个电路图为可用于图1所示驱动电路的调制信号产生电路的另一个例子的电路图。