專利名稱：直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法及電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種直流無(wú)刷電機(jī)的技術(shù)，更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法與使用其的電機(jī)。
背景技術(shù)：
直流電機(jī)由于具有非常良好的穩(wěn)定性及速應(yīng)性，同時(shí)其輸入及輸出間幾乎成線性關(guān)系的特性，使其可以有非常良好的控制性能，因此廣用于需要高精度控制的場(chǎng)所。但傳統(tǒng)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)上卻有下列幾種缺失，如:作為整流機(jī)構(gòu)的電刷及換向器是一種機(jī)械性接觸，易因滑動(dòng)而產(chǎn)生磨耗、火花、電氣噪聲等而導(dǎo)致電機(jī)的可靠性降低與需要電刷替換、檢查維護(hù)等缺點(diǎn)。而無(wú)刷電機(jī)是將傳統(tǒng)的直流電機(jī)的整流部份(電刷及換向器)以電子方式代替且保留直流電機(jī)可急遽加速，轉(zhuǎn)速和外加電壓成正比，轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比等優(yōu)點(diǎn)，為一特性非常優(yōu)良的電機(jī)。圖1以及圖2為無(wú)刷電機(jī)的剖面圖及結(jié)構(gòu)圖。由圖中可以知道無(wú)刷電機(jī)的激磁部份在轉(zhuǎn)子上由永久磁鐵構(gòu)成，電樞位于定子上，因此可以不需要電刷傳導(dǎo)電流。無(wú)刷電機(jī)依定子繞線分類，可分為2相、3相、5相等無(wú)刷電機(jī)。以3相無(wú)刷電機(jī)較為常見，其結(jié)構(gòu)和同步電機(jī)類似(定子的3個(gè)繞組各相差120度的相位角)。因此其驅(qū)動(dòng)電路一般均使用脈波寬度調(diào)變(PWM)型變流器，再配合霍爾元件或分解器等磁極檢測(cè)元件，可得圓滑且穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩，常用于需要高速及高精度控制的情況。直流無(wú)刷電機(jī)最大的特征為無(wú)刷構(gòu)造的關(guān)系，原理上不會(huì)產(chǎn)生噪聲。此為不只機(jī)械性的噪聲，也有使不會(huì)發(fā)生電氣性噪聲。更因無(wú)接觸部份，故較易制作高速旋轉(zhuǎn)型的電動(dòng)機(jī)。然而，在驅(qū)動(dòng)直流無(wú)刷電機(jī)時(shí)，多以霍爾元件輸出的霍爾信號(hào)作為弦波起始位置，而霍爾元件在安裝時(shí)或多或少與實(shí)際換相點(diǎn)都有誤差，而不同的電機(jī)有不同大小的誤差；因此，即使是用相同的驅(qū)動(dòng)電路，常常因電機(jī)不同，有優(yōu)劣不同的效果。公差大的電機(jī)因而耗費(fèi)較多的電流效率也變得較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，用以將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)整至最佳相位。本發(fā)明的另一目的在于提供一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，用以減少電機(jī)的功率消耗。本發(fā)明的再一目的在于提供一種直流無(wú)刷電機(jī)，用以補(bǔ)償安裝在其上的霍爾元件的安裝公差。本發(fā)明的又一目的在于提供一種直流無(wú)刷電機(jī)，用以找出最佳的弦波電壓驅(qū)動(dòng)相位使得電機(jī)趨動(dòng)時(shí)所耗的電流最小。有鑒于此，本發(fā)明提供一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其中，上述直流無(wú)刷電機(jī)上配置有N個(gè)霍爾元件，且該直流電機(jī)為N相直流電機(jī)，具有N個(gè)線圈，對(duì)應(yīng)N相，每一個(gè)線圈的第一端互相耦接，第I相線圈的第二端分別耦接一第I相第一開關(guān)的第二端以及一第I相第二開關(guān)的第一端，其中，第I相第一開關(guān)的第一端耦接一電源電壓，第I相第二開關(guān)的第二端耦接一回授電阻，其中，I為自然數(shù)且O < I ( N，此方法包括下列步驟:當(dāng)上述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，取樣上述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值，其中上述電流值是流過(guò)上述回授電阻的電流值；收集上述相位以及電流值的數(shù)據(jù)，并搜尋上述回授電阻的電流值的最小值，以及其對(duì)應(yīng)的一偏移相位；以及利用上述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。本發(fā)明另外提供一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其中，上述直流無(wú)刷電機(jī)上配置有N個(gè)霍爾元件，且該直流電機(jī)為N相直流電機(jī)，具有N個(gè)線圈，對(duì)應(yīng)N相，每一個(gè)線圈的第一端互相耦接，第I相線圈的第二端分別耦接一第I相第一開關(guān)的第二端以及一第I相第二開關(guān)的第一端，其中，第I相第一開關(guān)的第一端稱接一電源電壓，第I相第二開關(guān)的第二端耦接一回授電阻，其中，I為自然數(shù)且O < I ( N，此方法包括下列步驟:當(dāng)上述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，取樣上述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值，其中上述電流值是流過(guò)上述回授電阻的電流值；收集上述相位以及電流值的數(shù)據(jù)，并通過(guò)一曲線近似法，計(jì)算出上述回授電阻的電流值與其對(duì)應(yīng)的相位的一元二次方程式；對(duì)上述一元二次方程式進(jìn)行微分獲得一極小值；以及將上述極小值作為一偏移相位，利用上述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，上述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)該穩(wěn)定負(fù)載的時(shí)間是該直流無(wú)刷電機(jī)在工廠進(jìn)行相位修正的時(shí)間。在另一實(shí)施例中，一使用者將該直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)定為一相位修正模式時(shí)，上述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)該穩(wěn)定負(fù)載。另外，在另一實(shí)施例中，上述曲線近似法為一最小平方誤差近似法。在另一實(shí)施例中，上述穩(wěn)定負(fù)載為空載。本發(fā)明另外提供一種直流無(wú)刷電機(jī)，此直流無(wú)刷電機(jī)包括N個(gè)霍爾元件、N個(gè)線圈、一回授電阻以及一相位修正電路。上述N個(gè)霍爾元件被配置在直流無(wú)刷電機(jī)。上述每一個(gè)線圈的第一端互相耦接。第I相線圈的第二端分別耦接一第I相第一開關(guān)的第二端以及一第I相第二開關(guān)的第一端，其中，上述第I相第一開關(guān)的第一端耦接一電源電壓?；厥陔娮桉罱由鲜龅贗相第二開關(guān)的第二端，其中，I為自然數(shù)且O < I < N。相位修正電路耦接上述回授電阻，當(dāng)直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，取樣直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的流過(guò)回授電阻的電流值，并收集所截取的相位與電流值等數(shù)據(jù)，通過(guò)一曲線近似法，計(jì)算出回授電阻的電流值與其對(duì)應(yīng)的相位的一元二次方程式，對(duì)一元二次方程式進(jìn)行微分獲得一極小值，之后，將上述極小值作為一偏移相位，利用上述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。本發(fā)明另外提供一種直流無(wú)刷電機(jī)，此直流無(wú)刷電機(jī)包括N個(gè)霍爾元件、N個(gè)線圈、一回授電阻以及一相位修正電路。上述N個(gè)霍爾元件被配置在上述直流無(wú)刷電機(jī)。上述每一個(gè)線圈的第一端互相耦接。第I相線圈的第二端分別耦接一第I相第一開關(guān)的第二端以及一第I相第二開關(guān)的第一端，其中，上述第I相第一開關(guān)的第一端稱接一電源電壓。回授電阻耦接第I相第二開關(guān)的第二端，其中，I為自然數(shù)且O < I SN。相位修正電路耦接回授電阻。當(dāng)上述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，取樣上述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的流過(guò)回授電阻的電流值，并收集所截取的相位與電流值等數(shù)據(jù)，搜尋出該回授電阻的電流值的最小值與其對(duì)應(yīng)的一偏移相位，之后，利用該偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。本發(fā)明的精神是在于利用收集電流值以及其所對(duì)應(yīng)的相位值，并利用此兩者之間的關(guān)系，找出霍爾元件安裝公差所造成的相位偏移。之后，藉由此相位偏移，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的相位做調(diào)整，找出最佳的弦波電壓驅(qū)動(dòng)相位使得電機(jī)趨動(dòng)時(shí)所耗的電流最小。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為先前技術(shù)的無(wú)刷電機(jī)的剖面圖。圖2為先前技術(shù)的無(wú)刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是一二相六步直流無(wú)刷電機(jī)的系統(tǒng)電路圖。圖4A、圖4B以及圖4C分別是當(dāng)霍爾元件無(wú)安裝公差時(shí)，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。圖5A、圖5B以及圖5C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)領(lǐng)先驅(qū)動(dòng)電壓10度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。圖6A、圖6B以及圖6C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)落后驅(qū)動(dòng)電壓10度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。圖7A、圖7B以及圖7C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)領(lǐng)先驅(qū)動(dòng)電壓30度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。圖8A、圖8B以及圖8C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)落后驅(qū)動(dòng)電壓30度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。圖9是直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法的流程圖。圖10是取樣后的驅(qū)動(dòng)電壓與電器角度的關(guān)系圖。圖11是直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法的流程圖。圖12是利用驅(qū)動(dòng)電壓與電器角度的關(guān)系所做出一元二次方程式的坐標(biāo)圖。圖13是本發(fā)明實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)集成電路系統(tǒng)方塊圖。附圖標(biāo)號(hào):S901 S906:本發(fā)明第一實(shí)施例的步驟SllOl S1107:本發(fā)明第二實(shí)施例的步驟HU:第一霍爾信號(hào)接收腳位HV:第二霍爾信號(hào)接收腳位HW:第三霍爾信號(hào)接收腳位PWMO:第一驅(qū)動(dòng)腳位PWMl:第二驅(qū)動(dòng)腳位
PWM2:第三驅(qū)動(dòng)腳位PWM3:第四驅(qū)動(dòng)腳位PWM4:第五驅(qū)動(dòng)腳位PWM5:第六驅(qū)動(dòng)腳位PCEN:相位修正使能接腳CS:電流回授接腳1301:取樣計(jì)算電路1302:相位修正電路1303:弦波脈沖寬度調(diào)變電路
具體實(shí)施例方式圖3是一二相六步直流無(wú)刷電機(jī)的系統(tǒng)電路圖。請(qǐng)參考圖3,此二相六步直流無(wú)刷電機(jī)包括一第一開關(guān)Q1、一第二開關(guān)Q2、一第三開關(guān)Q3、一第四開關(guān)Q4、一第五開關(guān)Q5、一第六開關(guān)Q6、一回授電阻R_Shunt以及一直流無(wú)刷電機(jī)，其中，此直流無(wú)刷電機(jī)包括一第一相線圈Winding U (U相線圈)、一第二相線圈Winding V(V相線圈)以及一第三相線圈Winding W(W相線圈)。圖4A、圖4B以及圖4C分別是當(dāng)霍爾元件無(wú)安裝公差時(shí)，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。請(qǐng)先參考圖4A，Hall U是霍爾信號(hào)(U相霍爾信號(hào))，Driving Voltage是驅(qū)動(dòng)電壓，Phase Bemf是反電動(dòng)勢(shì)。由上述波形,可以看出，當(dāng)霍爾元件無(wú)安裝公差時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)Phase Bemf與驅(qū)動(dòng)電壓Driving Voltage與霍爾信號(hào)Hall U是沒(méi)有相位差的。接下來(lái)請(qǐng)參考圖4B,Hall U是霍爾/[目號(hào),Phase Current是驅(qū)動(dòng)電流，由此圖也可以看出，當(dāng)霍爾元件無(wú)安裝公差時(shí),驅(qū)動(dòng)電流Phase Current與霍爾信號(hào)Hall U也沒(méi)有相位差。接下來(lái)，請(qǐng)參考圖4C，Hall U是霍爾信號(hào)，Shunt Current是回授電流。當(dāng)霍爾元件無(wú)安裝公差時(shí)，回授電流Shunt Current相對(duì)較小,表示電機(jī)所消耗的虛功率較小。圖5A、圖5B以及圖5C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)領(lǐng)先驅(qū)動(dòng)電壓10度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。請(qǐng)同時(shí)參考圖5A、圖5B以及圖5C，霍爾信號(hào)Hall U與驅(qū)動(dòng)電壓Driving Voltage是同相位,但由于霍爾元件的安裝公差造成反電動(dòng)勢(shì)PhaseBemf領(lǐng)先驅(qū)動(dòng)電壓Driving Voltage相位約10度,造成回授電流Shunt Current增加。圖6A、圖6B以及圖6C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)落后驅(qū)動(dòng)電壓10度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。請(qǐng)同時(shí)參考圖6A、圖6B以及圖6C，同樣的道理，霍爾信號(hào)Hall U與驅(qū)動(dòng)電壓Driving Voltage是同相位,但由于霍爾元件的安裝公差造成反電動(dòng)勢(shì)Phase Bemf落后驅(qū)動(dòng)電壓Driving Voltage相位約10度,造成回授電流Shunt Current增加。圖7A、圖7B以及圖7C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)領(lǐng)先驅(qū)動(dòng)電壓30度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。圖8A、圖8B以及圖8C分別是當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)落后驅(qū)動(dòng)電壓30度電氣角，上述三相六步直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖。由上述圖5A、圖5B、圖5C、圖6A、圖6B、圖6C、圖7A、7B圖、7C圖、8A圖、8B圖以及8C圖可以看出，只要霍爾元件有安裝公差，造成反電動(dòng)勢(shì)與驅(qū)動(dòng)電壓有相位差時(shí)，就會(huì)造成回授電流增加，并且造成直流無(wú)刷電機(jī)的功率消耗，使得直流無(wú)刷電機(jī)的效率變低。[第一實(shí)施例]
由上所述，霍爾元件在安裝時(shí)或多或少與實(shí)際換相點(diǎn)都有誤差，而造成直流無(wú)刷電機(jī)的功率消耗，使得直流無(wú)刷電機(jī)的效率變低。因此提出了直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法。圖9是直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法的流程圖。請(qǐng)參考圖9，此方法包括下列步驟:步驟S901:開始。步驟S902:將此直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)定為驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載。一般來(lái)說(shuō)，在開始進(jìn)行相位修正前，必須讓負(fù)載穩(wěn)定，取樣的結(jié)果才會(huì)準(zhǔn)確。通常為了方便起見，此直流無(wú)刷電機(jī)通常會(huì)被設(shè)定為空載狀態(tài)。步驟S903:取樣直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值。一般來(lái)說(shuō)，此步驟會(huì)對(duì)流過(guò)回授電阻的電流進(jìn)行取樣。由于流過(guò)回授電阻的電流與電機(jī)的功率消耗以及效率息息相關(guān)，因此，步驟S903取樣此電流，并且記錄流過(guò)回授電阻的電流值對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的相位之間的關(guān)系。步驟S904:對(duì)上述記錄的流過(guò)回授電阻的電流值對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的相位之間的關(guān)系進(jìn)行搜尋，以找出回授電阻的電流值的最小值，以及其對(duì)應(yīng)的一偏移相位。請(qǐng)參考圖10，圖10是取樣后的驅(qū)動(dòng)電壓與電器角度的關(guān)系圖。如圖10所示，電器角度約在10度時(shí)，電流是最小值，因此偏移相位約設(shè)定在10度。步驟S905:利用上述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。如此，便可以將相位領(lǐng)先10度，以提升直流無(wú)刷電機(jī)的效率并降低功率消耗。步驟S906:結(jié)束。[第二實(shí)施例]上述實(shí)施例是采用收集資料找出最小值的方法，此方法的缺陷是，當(dāng)取樣數(shù)目不夠多或不夠準(zhǔn)確時(shí)，仍會(huì)有些微的誤差，在此實(shí)施例，用另一種方式進(jìn)行相位修正，請(qǐng)參考圖11，圖11是直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法的流程圖。此方法包括下列步驟:步驟SllOl:開始。步驟S1102:將此直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)定為驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載。一般來(lái)說(shuō)，在開始進(jìn)行相位修正前，必須讓負(fù)載穩(wěn)定，取樣的結(jié)果才會(huì)準(zhǔn)確。通常為了方便起見，此直流無(wú)刷電機(jī)通常會(huì)被設(shè)定為空載狀態(tài)。步驟S1103:取樣直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值。一般來(lái)說(shuō)，此步驟會(huì)對(duì)流過(guò)回授電阻的電流進(jìn)行取樣。由于流過(guò)回授電阻的電流與電機(jī)的功率消耗以及效率息息相關(guān)，因此，步驟S1103取樣此電流，并且記錄流過(guò)回授電阻的電流值對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的相位之間的關(guān)系。步驟S1104:對(duì)上述記錄的流過(guò)回授電阻的電流值對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的相位之間的關(guān)系，進(jìn)行一曲線近似法，計(jì)算出該回授電阻的電流值與其對(duì)應(yīng)的相位的一元二次方程式。步驟S1105:對(duì)上述一元二次方程式進(jìn)行微分獲得一極小值。圖12是利用驅(qū)動(dòng)電壓與電器角度的關(guān)系所做出一元二次方程式的坐標(biāo)圖。請(qǐng)參考圖12，利用曲線近似法可以獲得一個(gè)一元二次方程式1201如下:y = 0.0166x2+0.4561x+8.1282.........EQl
為了獲得極小值，對(duì)此曲線進(jìn)行微分dy/dx = 0.0332x+0.4561.........EQ2另dy/dx = O 可以得到 x = -13.74可以知道，霍爾信號(hào)正緣落后13.74度電氣角，因此，電器角度在13.74度時(shí)，電流是最小值，因此偏移相位設(shè)定在領(lǐng)先13.74度。步驟S1106:利用上述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。如此，便可以將相位領(lǐng)先13.74度，以提升直流無(wú)刷電機(jī)的效率并降低功率消耗。步驟SI 107:結(jié)束。上述第一實(shí)施例與第二時(shí)施例的方法，可以在電機(jī)出廠前先進(jìn)行最佳相位微調(diào)，或是使用者在使用時(shí)，進(jìn)行線上的最佳相位微調(diào)。較需要注意的是，上述最佳相位微調(diào)方法須在穩(wěn)定負(fù)載下，所調(diào)整的相位較為準(zhǔn)確。一般最方便的情況是空載。[第三實(shí)施例]由上述方法實(shí)施例，可以被實(shí)施成以下電路。圖13是本發(fā)明實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)集成電路系統(tǒng)方塊圖。請(qǐng)參考圖13，此直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)集成電路包括第一霍爾信號(hào)接收腳位HU、第二霍爾信號(hào)接收腳位HV、第三霍爾信號(hào)接收腳位HW、第一驅(qū)動(dòng)腳位PWM0、第二驅(qū)動(dòng)腳位PWM1、第三驅(qū)動(dòng)腳位PWM2、第四驅(qū)動(dòng)腳位PWM3、第五驅(qū)動(dòng)腳位PWM4、第六驅(qū)動(dòng)腳位PWM5、相位修正使能接腳PCEN、電流回授接腳CS、取樣計(jì)算電路1301、相位修正電路1302以及弦波脈沖寬度調(diào)變電路1303。取樣計(jì)算電路1301通過(guò)第一霍爾信號(hào)接收腳位HU、第二霍爾信號(hào)接收腳位HV以及第三霍爾信號(hào)接收腳位HW接收霍爾信號(hào)，并對(duì)霍爾信號(hào)進(jìn)行取樣。為了說(shuō)明方便，假設(shè)CAPTURE (擷取)O的取樣率為1024個(gè)點(diǎn)/每個(gè)周期(HMER為每周期1024個(gè)時(shí)脈)，除頻數(shù)DIV等于512。則取樣計(jì)算電路1301算出來(lái)的除頻后的N值等于2，因此，HMER除以2之后會(huì)送給上數(shù)單元(COUNT-U UP-C0UNT)以及下數(shù)單元(C0UNT-UD0WN-C0UNT)。另外，接收霍爾信號(hào)的第一霍爾信號(hào)接收腳位HU會(huì)將霍爾信號(hào)送給邊緣檢測(cè)器(EDGE DETECTOR)，當(dāng)上邊緣被檢測(cè)到時(shí)，則重新設(shè)定(RESET)上數(shù)單元(C0UNT-UUP-C0UNT)，當(dāng)下邊緣被檢測(cè)到時(shí)，則重新設(shè)定(RESET)下數(shù)單元(COUNT-U D0WN-C0UNT)。相位指示器(PHASE DIRECT)則用來(lái)切換上數(shù)單元(COUNT-U UP-C0UNT)或下數(shù)單元(COUNT-U D0WN-C0UNT)的數(shù)據(jù)是否輸出給資料匯流排。上述每一個(gè)上數(shù)單元(C0UNT-UUP-C0UNT)與下數(shù)單元(COUNT-U D0WN-C0UNT)分別都耦接了一個(gè)相位調(diào)整器，分別用以將上數(shù)單元(COUNT-U UP-C0UNT)與下數(shù)單元(COUNT-U D0WN-C0UNT)所輸出的數(shù)據(jù)加上DIV/3(171)以及2DIV/3(341)。這些數(shù)據(jù)分別代表了驅(qū)動(dòng)第一相的數(shù)據(jù)(驅(qū)動(dòng)U相的數(shù)據(jù))、驅(qū)動(dòng)第二相的數(shù)據(jù)(加上DIV/3 =驅(qū)動(dòng)V相的數(shù)據(jù))以及驅(qū)動(dòng)第三相的數(shù)據(jù)(加上2DIV/3 =驅(qū)動(dòng)W相的數(shù)據(jù))。若未進(jìn)行相位修正時(shí)，上述三個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)被送到弦波脈沖寬度調(diào)變電路1303以進(jìn)行SVPWM調(diào)變，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)腳位PWMO PWM5所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。相位修正使能接腳PCEN使能時(shí)，表示要進(jìn)行相位修正，此時(shí)，電機(jī)一般是配置在空載狀態(tài)，相位修正電路1302擷取上述第一相的數(shù)據(jù)(驅(qū)動(dòng)U相的數(shù)據(jù))、驅(qū)動(dòng)第二相的數(shù)據(jù)(加上DIV/3 =驅(qū)動(dòng)V相的數(shù)據(jù))、驅(qū)動(dòng)第三相的數(shù)據(jù)(加上2DIV/3 =驅(qū)動(dòng)W相的數(shù)據(jù))以及電流回授接腳CS所接收到的回授電流大小信息，以找出一電流最小值所對(duì)應(yīng)的一偏移相位。另外，相位修正電路1302也可以利用上述接收的數(shù)據(jù)以及電流回授接腳CS所接收到的回授電流大小信息，計(jì)算出回授電阻的電流值與其對(duì)應(yīng)的相位的一元二次方程式，并對(duì)上述一元二次方程式進(jìn)行微分獲得一極小值，之后將上述極小值作為一偏移相位。接下來(lái)，相位修正電路1302會(huì)利用此偏移相位，對(duì)上述驅(qū)動(dòng)第一相的數(shù)據(jù)(驅(qū)動(dòng)U相的數(shù)據(jù))、驅(qū)動(dòng)第二相的數(shù)據(jù)(加上DIV/3 =驅(qū)動(dòng)V相的數(shù)據(jù))、驅(qū)動(dòng)第三相的數(shù)據(jù)(加上2DIV/3=驅(qū)動(dòng)W相的數(shù)據(jù))做補(bǔ)償。上述補(bǔ)償后的三個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)被送到弦波脈沖寬度調(diào)變電路1303以進(jìn)行SVPWM調(diào)變，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)腳位PWMO PWM5所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。綜上所述，本發(fā)明的精神是在于利用收集電流值以及其所對(duì)應(yīng)的相位值，并利用此兩者之間的關(guān)系，找出霍爾元件安裝公差所造成的相位偏移。之后，藉由此相位偏移，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的相位做調(diào)整，找出最佳的弦波電壓驅(qū)動(dòng)相位使得電機(jī)趨動(dòng)時(shí)所耗的電流最小。在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中所提出的具體實(shí)施例僅用以方便說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而非將本發(fā)明狹義地限制于上述實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的精神及權(quán)利要求的情況，所做的種種變化實(shí)施，皆屬于本發(fā)明的范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，所述直流無(wú)刷電機(jī)上配置有N個(gè)霍爾元件，且所述直流電機(jī)為N相直流電機(jī)，具有N個(gè)線圈，對(duì)應(yīng)N相，每一個(gè)線圈的第一端互相耦接，第I相線圈的第二端分別耦接一第I相第一開關(guān)的第二端以及一第I相第二開關(guān)的第一端，其中，所述第I相第一開關(guān)的第一端耦接一電源電壓，所述第I相第二開關(guān)的第二端耦接一回授電阻，其中，I為自然數(shù)且O < I SN，此方法包括: 當(dāng)所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，取樣所述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值，其中所述電流值是流過(guò)所述回授電阻的電流值； 收集所述相位以及電流值的數(shù)據(jù)，并搜尋所述回授電阻的電流值的最小值，以及其對(duì)應(yīng)的一偏移相位；以及 利用所述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述穩(wěn)定負(fù)載的時(shí)間是所述直流無(wú)刷電機(jī)在工廠進(jìn)行相位修正的時(shí)間。
3.如權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，一使用者將所述直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)定為一相位修正模式時(shí)，所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載，并開始取樣所述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值。
4.如權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，所述穩(wěn)定負(fù)載為空載。
5.直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，所述直流無(wú)刷電機(jī)上配置有N個(gè)霍爾元件，且所述直流電機(jī)為N相直流電機(jī)，具有N個(gè)線圈，對(duì)應(yīng)N相，每一個(gè)線圈的第一端互相耦接，第I相線圈的第二端分別耦接一第I相第一開關(guān)的第二端以及一第I相第二開關(guān)的第一端，其中，所述第I相第一開關(guān)的第一端耦接一電源電壓，所述第I相第二開關(guān)的第二端耦接一回授電阻，其中，I為自然數(shù)且O < I < N，此方法包括: 當(dāng)所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，取樣所述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值，其中所述電流值是流過(guò)所述回授電阻的電流值； 收集所述相位以及電流值的數(shù)據(jù)，通過(guò)一曲線近似法，計(jì)算出所述回授電阻的電流值與其對(duì)應(yīng)的相位的一元二次方程式； 對(duì)所述一元二次方程式進(jìn)行微分獲得一極小值；以及 將所述極小值作為一偏移相位，利用所述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5所述的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述穩(wěn)定負(fù)載的時(shí)間是所述直流無(wú)刷電機(jī)在工廠進(jìn)行相位修正的時(shí)間。
7.如權(quán)利要求5所述的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，一使用者將所述直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)定為一相位修正模式時(shí)，所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述穩(wěn)定負(fù)載，并開始取樣所述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值。
8.如權(quán)利要求5所述的 直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，所述曲線近似法為一最小平方誤差近似法。
9.如權(quán)利要求5所述的直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法，其特征在于，所述穩(wěn)定負(fù)載為空載。
10.直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述的直流無(wú)刷電機(jī)包括: N個(gè)霍爾元件，配置在所述直流無(wú)刷電機(jī)； N個(gè)第一開關(guān)； N個(gè)第二開關(guān)； N個(gè)線圈，每一個(gè)線圈的第一端互相耦接，第I相線圈的第二端分別耦接第I相第一開關(guān)的第二端以及第I相第二開關(guān)的第一端，其中，所述第I相第一開關(guān)的第一端耦接一電源電壓； 一回授電阻，每一個(gè)第I相第二開關(guān)的第二端耦接所述回授電阻的第一端，所述回授電阻的第二端耦接一共接電壓，其中，I為自然數(shù)且O < I彡N ;以及一電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，包括: 一相位修正電路，耦接所述回授電阻； 當(dāng)所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載，且進(jìn)行一相位修正模式時(shí)，取樣所述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的流 過(guò)所述回授電阻的電流值，并收集所截取的相位與電流值等數(shù)據(jù)，以找出一電流最小值所對(duì)應(yīng)的一偏移相位，之后，利用所述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。
11.如權(quán)利要求10所述的直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載是通過(guò)一使用者將所述直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)定為一相位修正模式。
12.如權(quán)利要求10所述的直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路包括: 一相位修正接腳，其中，當(dāng)所述相位修正接腳為一特定邏輯狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行所述相位修正模式。
13.如權(quán)利要求10所述的直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述的穩(wěn)定負(fù)載為空載。
14.直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述的直流無(wú)刷電機(jī)包括: N個(gè)霍爾元件，配置在所述直流無(wú)刷電機(jī)； N個(gè)第一開關(guān)； N個(gè)第二開關(guān)； N個(gè)線圈，每一個(gè)線圈的第一端互相耦接，第I相線圈的第二端分別耦接第I相第一開關(guān)的第二端以及第I相第二開關(guān)的第一端，其中，所述第I相第一開關(guān)的第一端耦接一電源電壓； 一回授電阻，每一個(gè)第I相第二開關(guān)的第二端耦接所述回授電阻的第一端，所述回授電阻的第二端耦接一共接電壓，其中，I為自然數(shù)且O < I彡N;以及一電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，包括: 一相位修正電路，耦接所述回授電阻； 當(dāng)所述直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載，且進(jìn)行一相位修正模式時(shí)，取樣所述直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的流過(guò)所述回授電阻的電流值，并收集所截取的相位與電流值等數(shù)據(jù)，通過(guò)一曲線近似法，計(jì)算出所述回授電阻的電流值與其對(duì)應(yīng)的相位的一元二次方程式，對(duì)所述一元二次方程式進(jìn)行微分獲得一極小值，之后，將所述極小值作為一偏移相位，利用所述偏移相位，調(diào)整并修正第I 第N相第一開關(guān)以及第I 第N相第二開關(guān)的導(dǎo)通與截止時(shí)間。
15.如權(quán)利要求14所述的直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載是通過(guò)一使用者將所述的直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)定為一相位修正模式。
16.如權(quán)利要求14所述的直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路包括: 一相位修正接腳，其中，當(dāng)所述相位修正接腳為一特定邏輯狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行所述相位修正模式。
17.如權(quán)利要求14所述的直流無(wú)刷電機(jī)，其特征在于，所述的穩(wěn)定負(fù)載為空載。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓的最佳相位微調(diào)方法及電機(jī)。此方法包括下列步驟當(dāng)直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)一穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，取樣直流無(wú)刷電機(jī)的相位及其所對(duì)應(yīng)的一電流值；收集上述相位以及電流值的數(shù)據(jù)，并搜尋回授電阻的電流值的最小值，以及其對(duì)應(yīng)的一偏移相位；以及利用偏移相位，調(diào)整并修正直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓。
文檔編號(hào)H02P7/28GK103219934SQ201210015780
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者魏道炎 申請(qǐng)人:凌通科技股份有限公司