專利名稱：交流電源直接耦合的無刷直流電動機和利用其的電氣設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動風扇的無刷直流(DC)電動機，還涉及利用這種電動機的電氣設備。
背景技術：
最近，應用永久磁鐵的無刷DC電動機已經(jīng)廣泛用于驅(qū)動通風設備的風扇。圖23示出了用于驅(qū)動風扇的與交流(AC)電源直接耦合的傳統(tǒng)無刷DC電動機的電路示意圖。該電路使用二相半波驅(qū)動方法和包括如下元件對商用AC電源整流的整流器101；濾波大容量鋁電解電容器109；驅(qū)動磁體轉(zhuǎn)子105的二相定子線圈103，104；和控制到定子線圈的電源、包括開關元件107，108和安裝在印刷電路板106上的控制器102。
將直接來自整流器101的高壓DC電源提供指定子線圈103，104，和將來自高壓DC電源降低的低壓提供給控制器102。通過二相半波驅(qū)動方法驅(qū)動的前述無刷DC電動機產(chǎn)生相當大的噪聲和振動，和需要大容量的濾波電容器。本發(fā)明的目的是提供克服了這些問題的與AC電源直接耦合的無刷DC電動機。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的與AC電源直接耦合的無刷DC電動機包含包括定子線圈的定子；包括轉(zhuǎn)子磁體的轉(zhuǎn)子；檢測轉(zhuǎn)子磁體的磁通密度分布的磁通傳感器；包括耦合在含有上臂和下臂的全波電橋中的多個開關元件的逆變器電路；AC電源耦合器；對AC電源全波整流的電壓的整流器；
DC電壓轉(zhuǎn)換器，用于將整流器提供的整流電壓轉(zhuǎn)換成平直低DC電壓，和將平直低DC電壓作為電源施加在逆變器電路上；和控制器，用于根據(jù)磁通傳感器提供的信號控制逆變器電路，以便用全波驅(qū)動方法將低DC電壓提供指定子線圈。
附圖簡述圖1示出了按照本發(fā)明第一示范性實施例的無刷DC電動機的斷面圖；圖2示出了如圖1所示的無刷DC電動機的電路圖；圖3示出了如圖1所示的無刷DC電動機的整流器的輸出電壓波形；圖4示出了如圖1所示的無刷DC電動機利用PWM(脈寬調(diào)制)方法的電路圖；圖5示出了按照本發(fā)明第二示范性實施例的無刷DC電動機的電路圖；圖6示出了如圖5所示的無刷DC電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))-轉(zhuǎn)矩特性；圖7示出了如圖5所示的無刷DC電動機利用脈寬調(diào)制方法的電路圖；圖8示出了按照本發(fā)明第三示范性實施例的無刷DC電動機的電路圖；圖9示出了如圖8所示的無刷DC電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)-電流特性；圖10示出了如圖8所示的無刷DC電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩特性；圖11示出了利用如圖8所示的無刷DC電動機的通風設備的空氣體積-靜壓特性；圖12示出了如圖8所示的無刷DC電動機利用脈寬調(diào)制方法的電路圖；圖13示出了按照本發(fā)明第四示范性實施例的無刷DC電動機的電路圖；圖14示出了如圖13所示的無刷DC電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩特性；圖15示出了利用如圖13所示的無刷DC電動機的通風設備的空氣體積-靜壓特性；圖16示出了如圖13所示的無刷DC電動機利用脈寬調(diào)制方法的電路圖；圖17示出了按照本發(fā)明第五示范性實施例的無刷DC電動機的電路圖；圖18示出了如圖17所示的無刷DC電動機利用脈寬調(diào)制方法的電路圖；圖19示出了按照本發(fā)明第六示范性實施例的無刷DC電動機的電路圖；圖20示出了按照本發(fā)明第七示范性實施例的無刷DC電動機的電路圖；圖21示出了如圖20所示的無刷DC電動機利用脈寬調(diào)制方法的電路圖；
圖22示出了利用本發(fā)明的無刷DC電動機的通風設備的側(cè)視圖、正視圖、和俯視圖；和圖23示出了傳統(tǒng)無刷DC電動機的電路圖。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式下文參照
本發(fā)明的示范性實施例。
第1示范性實施例圖1示出了按照第一示范性實施例的無刷DC電動機的斷面圖。定子10通過模壓例如不飽和聚酯那樣的熱固樹脂17而成。含有多個槽的定子鐵芯10a經(jīng)過絕緣材料11繞有定子線圈2。托架18固定軸承19，和磁體轉(zhuǎn)子3可旋轉(zhuǎn)地面對定子10。
磁體轉(zhuǎn)子3通過在帶有轉(zhuǎn)軸20的主體中注塑模壓磁鐵而成，和在模壓時使磁體轉(zhuǎn)子3擁有極性取向。因此，磁體轉(zhuǎn)子磁體3a是磁極各向異性的磁鐵。
霍耳(Hall)元件4用作檢測電動機磁極3a的磁通密度分布的磁通傳感器。設置霍耳元件4與磁體轉(zhuǎn)子磁體3a之間的空間以便霍耳元件4檢測的磁通密度分布的波形變成與由電動機磁極3a在定子線圈2中感應的電壓的波形相似的圖形。
圖2示出了本實施例的無刷DC電動機的電路。商用AC電源與AC電源耦合器15耦合，AC電源耦合器15存在兩個線端，即，強輸出端15a和弱輸出端15b，用于獲取分兩步的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩特性。更多的線端將產(chǎn)生更多步的特性。線端15c用作公共端。外開關24選擇線端15a和線端15b之一。
整流器9對商用AC電源進行全波整流。由步降斬波電路形成的DC電壓轉(zhuǎn)換器8將整流器9提供的高全波整流電壓降低成不超過45V的低DC電壓和輸出低DC電壓。這個低DC電壓作為電源施加在逆變器電壓6上。
由聚合物電容器形成和具有小容量的濾波電容器13位于整流器9和DC電壓轉(zhuǎn)換器8之間，以便電容器13在50Hz全波整流的AC 100V降低到不超過45V(參照圖3)的情況下，在相當短的周期，例如，大約2.1毫秒內(nèi)補充電壓。
連接傳感器16檢測由開關24選擇了線端15a還是15b。在選擇弱輸出端15b的情況下，DC電壓改變器14將轉(zhuǎn)換器8提供的低DC電壓降低成比在選擇強輸出端15a的情況下的那一個更低。在圖2中，由長短交替虛線圍成的電路形成除了濾波電容器和線圈之外和安裝在鋁基底上的單個芯片IC 21。
磁通密度合成器12從霍耳元件4的U相波形中扣除V相波形，以便消除電動機的U相電流的諧波成分。合成器12還從霍耳元件4的V相波形中扣除W相波形，以便消除電動機的V相電流的諧波成分。合成器12還從霍耳元件4的W相波形中扣除U相波形，以便消除電動機的W相電流的諧波成分。
處在上臂中的開關元件Q1、Q3和Q5和處在下臂中的開關元件Q2、Q4和Q6在全波電橋中耦合在一起，從而形成逆變器電路6。
控制器5根據(jù)霍耳元件4提供的信號控制逆變器電路6，以便可以按指定方向和按指定順序全波驅(qū)動定子線圈2。
電流波形控制器7調(diào)整輸出偏置電流，以便將電動機電流的波形整形成與由合成器12已經(jīng)從中消除了諧波成分的波形相似的圖形，同時將反饋信號提供給開關元件Q1-Q6，以便使開關元件保持在仍與飽和狀態(tài)接近的不飽和狀態(tài)。
在本發(fā)明的無刷DC電動機中，DC電壓轉(zhuǎn)換器8將經(jīng)過全波整流的高電壓轉(zhuǎn)換成不超過45V的預定低電壓和將這個低DC電壓提供指定子線圈2。因此，AC電流中的電壓波動不會改變電動機的特性。通過在通常平直的低DC電壓上全波驅(qū)動逆變器電路6對電動機供電，但仍要消除電動機電流的諧波成分，以便電動機產(chǎn)生較低的噪聲和振動。如圖3所示，濾波電容器13可以具有在電壓變得不足的情況下，在相當短的周期，例如，大約2.1毫秒內(nèi)剛好足夠補充電壓的小容量。因此，濾波電容器13可以應用較小的電容器，例如，以壽命較長和由環(huán)境溫度引起的特性變化較小為特征的固態(tài)電容器。固態(tài)電容器包括聚合物電容器、陶瓷電容器、和薄膜電容器。
如圖4所示，脈寬調(diào)制(PWM)控制可應用于本實施例的無刷DC電動機。PWM控制器25用PWM方法控制下臂的開關元件Q2、Q4和Q6，并且還根據(jù)霍耳元件4提供的信號控制逆變器電路6，以便按指定方向和順序全波驅(qū)動地將電源提供指定子線圈2。電流波形控制器7調(diào)整處在下臂中的開關元件的ON/OFF工作方式，以便控制波形。取代下臂的開關元件，可以PWM控制上臂的開關元件Q1、Q3和Q5。結(jié)果，可以減少調(diào)整設備技術要求的步數(shù)。
工作方式指令裝置26用降低由低DC電壓得到的電壓提供有關PWM的ON/OFF工作方式(duty)的指令。
耦合傳感器16檢測開關24選擇了AC電源耦合器15的線端15a還是15b。當選擇弱輸出端15b時，工作方式指令裝置26縮短PWM的ON工作方式，以便施加指定子線圈2的平均電壓變成比選擇強輸出端15a時的那個低。
第2示范性實施例圖5示出了按照本發(fā)明第二示范性實施例的無刷DC電動機的電路。與前一個實施例中的那些相似的元件具有相同的參考標記，這里省略對它們的描述。
電流傳感器30檢測逆變器電路6的電流。電流控制器31調(diào)整DC電壓轉(zhuǎn)換器8提供的低DC電壓，以便逆變器電路6的平均電流變成等于設置的電流。由于應該考慮開關元件的耐壓和反沖(kick-back)電壓，將電壓上限設置成要提供給逆變器電路6的低DC電壓。
耦合傳感器16檢測開關24選擇了AC電源耦合器15的線端15a還是15b。當選擇弱輸出端15b時，耦合傳感器16指令設置電流改變器32將逆變器電路6的設置電流降低得比選擇強輸出端15a時的那個低。
在本實施例的無刷DC電動機中，使逆變器電路6的平均電流保持恒定，以便如圖6所示，使輸出轉(zhuǎn)矩通常保持恒定。由于每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的差異相對于負載的變化因此很大，應用本實施例的無刷DC電動機的通風設備具有與應用感應電動機的通風設備的空氣體積-靜壓特性相似的空氣體積-靜壓特性。因此，前述結(jié)構(gòu)可以防止極端的低靜壓或在0(零)靜壓下的極端大空氣體積，還獲得低噪聲和低功耗的通風設備。
圖7告訴我們，與在前一個實施例中所述的一樣，PWM控制可應用于本實施例的無刷DC電動機。電流控制器31控制調(diào)整PWM的ON/OFF工作方式的工作方式指令裝置26，以便逆變器電路6的平均電流變得等于設置的電流。換句話說，調(diào)整DC電壓轉(zhuǎn)換器8提供的低DC電壓。
第3示范性實施例圖8示出了按照本發(fā)明第三示范性實施例的無刷DC電動機的電路。與前一個實施例中的那些相似的元件具有相同的參考標記，這里省略對它們的描述。
旋轉(zhuǎn)信號輸出裝置34輸出來自由磁通傳感器4檢測的波形的指示電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖。電流指令裝置33將這個脈沖從頻率轉(zhuǎn)換成電壓，和獲取電壓，即，電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。響應電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，電流指令裝置33指令逆變器電路6參照設置值增大電流。換句話說，電流指令裝置33向電路6發(fā)出指令在較大的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下增大電流。
電流控制器31調(diào)整DC電壓轉(zhuǎn)換器8提供的低DC電壓，以便逆變器電路6的平均電流變得等于電流指令裝置33指定的電流。由于應該考慮開關元件的耐壓和反沖電壓，將電壓上限設置得要提供給逆變器電路6的低DC電壓。結(jié)果，在某個周期內(nèi)，即使每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)升高，也不用控制電流，電動機可以在恒定電壓下運行。
耦合傳感器16檢測開關24選擇了AC電源耦合器15的線端15a還是15b。當選擇弱輸出端15b時，耦合傳感器16指令設置電流改變器32將逆變器電路6的設置電流降低得比選擇強輸出端15a時的那個低。
在本實施例的無刷DC電動機中，如圖9所示，rmp的升高使逆變器電路6的電流增大，和如圖10所示，轉(zhuǎn)矩也增大。換句話說，電流指令裝置33響應電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的升高，增大逆變器電路6的電流，以便轉(zhuǎn)矩曲線可以達到所希望的梯度。
因此，應用本實施例的無刷DC電動機的通風設備可以獲得如圖11所示的空氣體積-靜壓特性。即使外部風壓或?qū)Ч荛L度的差異使壓力損失發(fā)生改變，該特性也使空氣體積只改變一點點。
圖12告訴我們，與在前一個實施例中所述的一樣，PWM控制可應用于本實施例的無刷DC電動機。電流控制器31控制工作方式指令裝置26，從而調(diào)整PWM的ON/OFF工作方式，使得逆變器電路6的平均電流變得等于電流指令裝置33指令響應電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)改變的電流。
逆變器電路6的電流的上限在考慮了逆變器電路6的容許功耗之后設置。將PWM的ON工作方式的上限設置成100％，以便每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的升高不會伴隨著電流的增大，和電動機在某個周期內(nèi)以100％的ON工作方式運行。
第4示范性實施例圖13示出了按照本發(fā)明第四示范性實施例的無刷DC電動機的電路。與前一個實施例中的那些相似的元件具有相同的參考標記，這里省略對它們的描述。
旋轉(zhuǎn)信號輸出裝置34輸出來自由磁通傳感器4檢測的波形的指示電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖。rmp范圍傳感器39將這個脈沖從頻率轉(zhuǎn)換成電壓，和獲取包括那時的電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的rmp范圍。
電流指令裝置40指令逆變器電路6響應每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)范圍改變電流。更具體地說，電流指令裝置40向逆變器電路6發(fā)出指令，以便較大的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)伴隨著電流與每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的每一個對應地逐步增大。
電流傳感器30檢測逆變器電路6的電流。電流控制器31調(diào)整DC電壓轉(zhuǎn)換器8提供的低DC電壓，以便逆變器電路6的平均電流變得等于電流指令裝置40指定的電流。由于應該考慮開關元件Q1-Q6的耐壓和反沖電壓，將電壓上限設置得要提供給逆變器電路6的低DC電壓。結(jié)果，在某個周期內(nèi)，即使每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)升高，也不用控制電流，電動機可以在恒定電壓下運行。
耦合傳感器16檢測開關24選擇了AC電源耦合器15的線端15a還是15b。當選擇弱輸出端15b時，耦合傳感器16指令設置電流改變器32將逆變器電路6的設置電流降低得比選擇強輸出端15a時的那個低。
如圖14所示，在本實施例的無刷DC電動機中，轉(zhuǎn)矩在電動機的較大每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下逐步增大。換句話說，電流指令裝置40響應電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的增大逐步增大逆變器電路6的電流，以便轉(zhuǎn)矩可以達到所希望的梯度。在如圖14所示的轉(zhuǎn)矩特性的虛線上，設置了每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下降和上升之間的滯后，和適當?shù)卦O置了滯后的寬度，以便不引起麻煩，例如，寄生振蕩。電流的逐步變化使具有較小動態(tài)范圍的頻率-電壓轉(zhuǎn)換器變成可用的。
應用本實施例的無刷DC電動機的通風設備具有如圖15所示的空氣體積-靜壓特性。即使外部風壓或?qū)Ч荛L度的差異使壓力損耗發(fā)生改變，該特性也使空氣體積只改變一點點。
圖16告訴我們，與在前一個實施例中所述的一樣，PWM控制可應用于本實施例的無刷DC電動機。電流控制器31控制工作方式指令裝置26，從而調(diào)整PWM的ON/OFF工作方式，使得逆變器電路6的平均電流變得等于電流指令裝置33指令響應電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)改變的電流。由于與在前一個實施例中所描述相同的理由，需要對逆變器電路6的電流加上上限。
第5示范性實施例圖17示出了按照本發(fā)明第五示范性實施例的無刷DC電動機的電路。與前一個實施例中的那些相似的元件具有相同的參考標記，這里省略對它們的描述。
電壓降低裝置46通過線端44和45處在電動機的外部。DC電壓轉(zhuǎn)換器8提供的低DC電壓通過電壓降低裝置46施加給逆變器電路6。
前述結(jié)構(gòu)可以獲得與AC電源直接耦合的無刷DC電動機，和可以平滑地調(diào)整電動機的速度，即，不是逐步調(diào)整，從而可以任意設置通風設備的空氣體積。圖18告訴我們，與在前一個實施例中討論的一樣，PWM控制可應用于本實施例的無刷DC電動機。
第6示范性實施例圖19示出了按照本發(fā)明第六示范性實施例的無刷DC電動機的電路。與前一個實施例中的那些相似的元件具有相同的參考標記，這里省略對它們的描述。
電壓降低裝置46通過線端53和54處在電動機的外部。PWM控制器25控制處在下臂中的開關元件Q2、Q4和Q6。電流波形控制器51調(diào)整下臂的開關元件的ON/OFF工作方式，以便電動機電流的波形整變得與由磁通密度合成器12已經(jīng)從中消除了諧波成分的波形相似的圖形。參考電壓生成電路52由降低DC電壓轉(zhuǎn)換器50提供的低DC電壓，從而生成恒定輸出的參考電壓。然后，參考電壓通過在電動機外部的電壓降低裝置46施加給PWM控制器25，作為指示PWM的ON/OFF工作方式的工作方式指令電壓。
前述結(jié)構(gòu)可以獲得與AC電源直接耦合的無刷DC電動機，和可以平滑地調(diào)整電動機的速度，即，不是逐步調(diào)整，從而可以任意設置通風設備的空氣體積。
第7示范性實施例圖20示出了按照本發(fā)明第七示范性實施例的無刷DC電動機的電路。與前一個實施例中的那些相似的元件具有相同的參考標記，這里省略對它們的描述。
電壓降低裝置46通過線端53和54處在電動機的外部。參考電壓生成電路52降低由DC電壓轉(zhuǎn)換器50提供的參考電壓，從而生成恒定輸出的參考電壓。然后，參考電壓通過在電動機外部的電壓降低裝置46施加給設置電流改變器32。
設置電流改變器32取決于施加的電壓改變參考值。電流指令裝置33響應由旋轉(zhuǎn)信號輸出裝置34提供的輸出信號指令逆變器電路6維持恒定電流，或參照參考值改變電流，或參照參考值逐步改變電流。此時，由于應該考慮開關元件的耐壓和反沖電壓，將電壓上限設置得要提供給逆變器電路6的低DC電壓。結(jié)果，在某個周期內(nèi)，即使每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)升高，也不用控制電流，電動機可以在恒定電壓下運行。
在本實施例中，逆變器電路6的電流在較大的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下增大，和相反，在較小的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下減小。結(jié)果，電動機的軸轉(zhuǎn)矩在較大的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下增大。應用本實施例的無刷DC電動機的通風設備獲得了即使外部風壓或?qū)Ч荛L度的差異使壓力損耗發(fā)生改變，也使空氣體積只改變一點點的特性。圖21告訴我們，與在前一個實施例中討論的一樣，PWM控制可應用于本實施例的無刷DC電動機。
下面說明應用本發(fā)明的無刷DC電動機的電氣設備。無刷DC電動機適用于像通風設備和鼓風機那樣的電氣設備。圖22示出了應用本發(fā)明的無刷DC電動機的通風設備的正視圖、側(cè)視圖、和俯視圖。
在圖22中，通風設備59包括無刷DC電動機58和離心式鼓風機60，其中，電動機58使鼓風機60的多葉片風扇旋轉(zhuǎn)以便吹風。在前面實施例中討論過的電動機可以用作電動機58，從而本發(fā)明的通風設備享受到電動機的優(yōu)點。
本發(fā)明與AC電源直接耦合的無刷DC電動機可以降低轉(zhuǎn)矩脈動和降低瞬時轉(zhuǎn)矩的變化率，從而抑制了噪聲和振動。這種電動機具有如下優(yōu)點電流?。回撦d轉(zhuǎn)矩的可用范圍寬；在高功率輸出范圍上功耗低；電路尺寸縮??；質(zhì)量高；服務壽命長；不均勻旋轉(zhuǎn)受到抑制；特性不隨電源電壓的變化而變化；和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩特性與感應電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩特性相當。并且，這種電動機可以減少調(diào)整其技術要求的步數(shù)，從而，將這種電動機常用于安裝在包含離心式鼓風機60的電氣設備例如通風設備、熱水器、空氣調(diào)節(jié)器、空氣過濾器、減濕器、干燥機、和風扇過濾器單元中。更進一步，由于這種電動機具有這樣的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩特性，軸轉(zhuǎn)矩在較大的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下增大，將這種電動機常用于安裝到包含離心式鼓風機和要求空氣體積幾乎不隨靜壓的變化而變化的空氣體積-靜壓特性的如下電氣設備通風設備、熱水器、空氣過濾器、空氣調(diào)節(jié)器、和用于清潔房間的鼓風機單元中。
工業(yè)可應用性本發(fā)明的無刷DC電動機適合安裝在通風設備和鼓風機中。
權利要求
1.一種與交流電源直接耦合的無刷直流電動機，該電動機包含(a)包括定子線圈的定子；(b)包括轉(zhuǎn)子磁體的轉(zhuǎn)子；(c)檢測轉(zhuǎn)子磁體的磁通密度分布的磁通傳感器；(d)包括耦合在含有上臂和下臂的全波電橋中的多個開關元件的逆變器電路；(e)交流電源耦合器；(f)對交流電源的電壓全波整流的整流器；(g)直流電壓轉(zhuǎn)換器，用于將整流器提供的整流電壓轉(zhuǎn)換成平直低直流電壓，和將平直低直流電壓作為電源施加在逆變器電路上；和(h)控制器，用于根據(jù)磁通傳感器提供的信號控制逆變器電路，以便用全波驅(qū)動方法將低直流電壓提供指定子線圈。
2.一種與交流電源直接耦合的無刷直流電動機，該電動機包含(a)包括定子線圈的定子；(b)包括轉(zhuǎn)子磁體的轉(zhuǎn)子；(c)檢測轉(zhuǎn)子磁體的磁通密度分布的磁通傳感器；(d)包括耦合在含有上臂和下臂的全波電橋中的多個開關元件的逆變器電路；(e)交流電源耦合器；(f)對交流電源的電壓全波整流的整流器；(g)直流電壓轉(zhuǎn)換器，用于將整流器提供的整流電壓轉(zhuǎn)換成平直低直流電壓，和將平直低直流電壓作為電源施加在逆變器電路上；(h)控制器，用于脈寬調(diào)制控制處在逆變器電路的上臂和下臂之一上的一些開關元件，和根據(jù)磁通傳感器提供的信號控制逆變器電路，以便用全波驅(qū)動方法將低直流電壓提供指定子線圈；和(i)工作方式指令裝置，用于向逆變器電路發(fā)出有關脈寬調(diào)制的ON/OFF工作方式的指令。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，其中，磁通傳感器是這樣放置的，使磁通密度分布的波形變成與由轉(zhuǎn)子磁體在定子線圈中感應的電壓波形相似，和其中，控制器進一步包括電流波形控制器，用于將定子線圈的電流波形整形成與磁通傳感器檢測的波形相似。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，其中，磁通傳感器進一步包括合成器，用于合成磁通傳感器檢測的波形當中兩相的波形；和其中，控制器進一步包括電流波形控制器，用于將定子線圈的電流波形整形成與合成波形相似的波形。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，其中，轉(zhuǎn)子磁體是磁極各向異性的磁鐵。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，進一步包含電流控制器，用于不斷地調(diào)節(jié)逆變器電路的平均電流在設置電流下。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，進一步包含電流指令裝置，用于指令逆變器電路的平均電流；電流控制器，用于調(diào)節(jié)逆變器電路的平均電流在指令的值下；輸出裝置，用于根據(jù)磁通傳感器提供的信號輸出電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的信號，其中，電流指令裝置指令逆變器電路響應電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)改變平均電流。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，進一步包含電流指令裝置，用于指令逆變器電路的平均電流；電流控制器，用于調(diào)節(jié)逆變器電路的平均電流在指令的值下；輸出裝置，用于根據(jù)磁通傳感器提供的信號輸出電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的信號；和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)范圍傳感器，用于檢測每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的范圍，該范圍覆蓋電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，其中，電流指令裝置指令逆變器電路響應每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的范圍改變平均電流。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，進一步包含直流電壓改變器，用于改變直流電壓轉(zhuǎn)換器提供的低直流電壓，其中，交流電源耦合器包括多個線端，和其中，直流電壓改變器響應交流電源耦合器的哪個線端與交流電源耦合改變低直流電壓。
10.根據(jù)權利要求6所述的無刷直流電動機，進一步包含設置電流改變器，用于改變設置電流，其中，交流電源耦合器包括多個線端，和其中，電流改變器響應交流電源耦合器的哪個線端與交流電源耦合改變設置電流。
11.根據(jù)權利要求7所述的無刷直流電動機，其中，交流電源耦合器包括多個線端，其中，電流指令裝置取決于交流電源耦合器的哪個線端與交流電源耦合，響應電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)改變逆變器電路的平均電流。
12.根據(jù)權利要求8所述的無刷直流電動機，其中，交流電源耦合器包括多個線端，其中，電流指令裝置取決于交流電源耦合器的哪個線端與交流電源耦合，響應每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的范圍改變逆變器電路的平均電流。
13.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，進一步包含通過線端處在電動機外部的電壓降低裝置，其中，直流電壓轉(zhuǎn)換器提供的低直流電壓作為電源，通過處在電動機外部的電壓降低裝置施加在逆變器電路上。
14.根據(jù)權利要求2所述的無刷直流電動機，進一步包含通過線端處在電動機外部的電壓降低裝置，其中，從直流電壓轉(zhuǎn)換器提供的低直流電壓降低的電壓通過處在電動機外部的電壓降低裝置施加在控制器上，作為向逆變器電路發(fā)出有關脈寬調(diào)制的ON/OFF工作方式的指令的信號電壓。
15.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機，進一步包含電流指令裝置，用于指令逆變器電路的平均電流；電流控制器，用于調(diào)節(jié)逆變器電路的平均電流在指令的值下；線端，用于將電壓降低裝置與電動機的外部耦合，其中，向逆變器電路發(fā)出有關平均電流的指令的信號電壓通過處在電動機外部的電壓降低裝置施加在電流指令裝置上。
16.根據(jù)權利要求15所述的無刷直流電動機，其中，信號電壓指令逆變器電路執(zhí)行如下操作之一維持恒定電流，響應電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)改變電流，或電動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的范圍改變電流。
17.一種安裝了根據(jù)權利要求1或2所述的無刷直流電動機的電氣設備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無刷直流電動機，其中，商用AC電源由整流器(9)全波整流，然后，由直流電壓轉(zhuǎn)換器(8)轉(zhuǎn)換成不超過45V的通常平直的低直流電壓。低直流電壓通過電橋配置中由開關元件形成的逆變器電路(6)，用全波驅(qū)動方法施加在定子線圈(2)上。這種結(jié)構(gòu)可以獲得與AC電源直接耦合的無刷直流電動機，和電動機的轉(zhuǎn)矩脈動和不均勻旋轉(zhuǎn)受到抑制。
文檔編號H02P6/08GK1864320SQ20048002922
公開日2006年11月15日 申請日期2004年7月26日 優(yōu)先權日2003年10月9日
發(fā)明者高田昌亨 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社