專利名稱:無刷電動機的驅(qū)動電路的制作方法
本發(fā)明涉及一種無刷(BL)電動機的驅(qū)動電路，具體些說，本發(fā)明涉及一種利用霍爾元件以降低在相切換時的噪聲的BL電動機的驅(qū)動電路，更具體些說，本發(fā)明涉及一種常規(guī)BL電動機的驅(qū)動電路它采用霍爾元件產(chǎn)生具有預(yù)定的所需波形的輸出激勵信號，用于驅(qū)動BL電動機的定子線圈。
目前已有一些激勵常規(guī)BL電動機的開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)，這種開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)有時利用開關(guān)晶體管切換這類常規(guī)BL電動機的激勵或相。用這樣一種開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)時，由于相切換時的電流突變會引起B(yǎng)L電動機定子和轉(zhuǎn)子的高頻機械振動，產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲，發(fā)生在電動機驅(qū)動電流上升沿處的變化引起的噪聲最為明顯。通常采用電容器抑制噪聲的生成，將容量相當(dāng)大的電容器，諸如電介電容器，與定子線圈并聯(lián)連接以減緩相切換期間的電流變化。
這種采用電容器的常規(guī)方法有一些缺點。例如此法對轉(zhuǎn)數(shù)小的電動機無效，而當(dāng)電動機轉(zhuǎn)數(shù)大時，使用電容器會使所產(chǎn)生激勵電流發(fā)生相的滯后，從而引起無效電流流動，使電動機的效率降低。
目前還有一種采用正弦激勵電流的BL電動機的線性驅(qū)動系統(tǒng)，這種電路雖對降低噪聲有效，但與開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)相比，由這種線性驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動的電動機效率將明顯地降低。
因此，改進BL電動機的驅(qū)動電路，使電動機保留可與開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)相比的效率，而與此同時降低相切換期間的噪聲，是一個有待介決的問題。
這樣，本發(fā)明的總目的就是提供一種BL電動機的驅(qū)動電路，它具有可與開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)相比的電動機效率，同時降低相切換期間的噪聲。
本發(fā)明的另一個總目的是提供一種BL電動機的驅(qū)動電路，它通過更換驅(qū)動電路來達到上述要求，而不改變常規(guī)BL電動機的機械結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一個附加目的是提供一種BL電動機的驅(qū)動電路，它采用霍爾元件的輸出信號作位置檢測，產(chǎn)生具有預(yù)定特性的波形，以抑制切換期間的噪聲，同時保持開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)的效率。
從以下詳細的發(fā)明說明書及所附的權(quán)利要求
，參照附圖，即可明白本發(fā)明的這些和另外一些目的。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題和實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一個具有三相雙向、120°激勵系統(tǒng)的BL電動機作為例子。根據(jù)本發(fā)明，由一組霍爾元件提供檢測轉(zhuǎn)子位置的輸出信號，并通過伴隨電路提供一個邊沿部分與該輸出信號邊沿部分的傾斜波形相似的激勵信號。將這些激勵信號供給BL電動機的定子線圈，從而使切換期間產(chǎn)生的噪聲得到抑制，而效率與開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)相同。
霍爾元件的波形取決于BL電動機中轉(zhuǎn)子磁體的磁通的變化，因此霍爾元件的輸出信號波形幾乎呈梯形，它取決于轉(zhuǎn)子磁體與霍爾元件間的距離、轉(zhuǎn)子磁體上非磁性區(qū)的位置或尺寸以及其它因素。根據(jù)本發(fā)明，激勵信號邊沿部分的形成是通過電平移動或?qū)魻栐敵鲂盘柕倪呇夭糠旨右苑糯笠蕴峁┧璧牟ㄐ?。因此，激勵信號的邊沿部分不產(chǎn)生突變，從而抑制了噪聲的生成。因為輸出波形是根據(jù)本發(fā)明加以利用的，即使BL電動機的轉(zhuǎn)數(shù)變化，也不會發(fā)生相的改變。而且，因為采用的是梯形驅(qū)動信號，電動機的效率并不降低。
按照本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一種BL電動機驅(qū)動電路包括一組霍爾元件，用于檢測一個旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁體中磁通的變化。連接到霍爾元件的一個驅(qū)動信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生多相驅(qū)動信號，供給多相BL電動機的定子繞組。每一個多相驅(qū)動信號有一對傾斜的邊沿部分和一段介于這對直接由檢測到的磁通變化形成的傾斜的邊沿部分之間的相對平坦的部分，因此，驅(qū)動信號通常呈梯形。驅(qū)動信號產(chǎn)生電路最好包含一個信號箝位電路，以便形成一般為梯形的多相驅(qū)動信號的平坦部分。與此同時，多相驅(qū)動信號相鄰的一對對傾斜邊沿部分的一部分形成一個重疊的驅(qū)動區(qū)。多相驅(qū)動信號的傾斜的邊沿部分所對的電角度在2°el至30°el范圍以內(nèi)。
在一個典型的實施方案中，驅(qū)動信號產(chǎn)生電路包括一組順序相聯(lián)的與霍爾元件相連接的緩沖放大電路、箝位電路、非加法器混合電路、模擬開關(guān)電路和輸出放大器，一組這樣的串聯(lián)電路各自與一組霍爾元件并聯(lián)連接。每一個驅(qū)動信號產(chǎn)生電路進一步包括開關(guān)脈沖產(chǎn)生電路，它們根據(jù)檢測到的磁通變化產(chǎn)生控制模擬開關(guān)電路的開關(guān)脈沖。在另一個實施方案中，串聯(lián)電路中的非加法器混合電路為信號混合電路所代替。通過以下的本發(fā)明說明書，結(jié)合附圖，即可明白本發(fā)明的這些和另外一些特點。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，用于形成霍爾元件的輸出信號的波形形成電路的電路圖;
圖2A和2B為在圖1的電路中所標(biāo)出的各點上的波形圖，它們表明了各個霍爾元件的輸出波形;
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個電路的電路圖，該電路的作用是從圖1的輸出生成激勵信號;
圖4為一個開關(guān)脈沖發(fā)生器的電路圖，開關(guān)脈沖發(fā)生器提供開關(guān)信號，為圖3中的電路所用;
圖5的波形圖系用于說明圖4的開關(guān)脈沖發(fā)生電路的工作情況;
圖6，包括圖6A-H的波形圖，系用于說明圖3電路中激勵波形的生成;
圖7為根據(jù)本發(fā)明的電路的另一個實施方案的部分電路圖;
圖8為根據(jù)本發(fā)明的部分電路的另一個實施方案的電路圖;
圖9，包括圖9A-9E的波形圖，系用于說明在本發(fā)明的另一個實施方案中的一個激勵波形的生成;而圖10，包括圖10A-10G，則是另一個波形圖，用于說明本發(fā)明還有另外一個實施方案中激勵波形的生成。
按以下一般順序說明本發(fā)明諸實施方案。首先，結(jié)合圖1和圖2敘述霍爾元件輸出信號波形的形成。其次敘述用于生成激勵波形的圖3的電路，接著參照圖4說明產(chǎn)生開關(guān)脈沖的電路。然后結(jié)合圖5和6敘述生成激勵波形的工作情況，接著結(jié)合圖7和8說明另一個實施方案?；魻栐敵鲂盘柌ㄐ蔚某尚螌⑦M一步結(jié)合圖9和10予以敘述。
a.霍爾元件輸出信號的波形的成形圖1給出了本發(fā)明中使用的一個電路，用于使來自霍爾元件的輸出信號波形成形。提供一組霍爾元件1a、1b和1c，用于產(chǎn)生與來自BL電動機轉(zhuǎn)子磁體的磁通成正比的輸出電壓。每個霍爾元件1a、1b和1c由一個驅(qū)動電壓所驅(qū)動，該驅(qū)動電壓取自一個外部電源Vs，它被加到電源端子2，經(jīng)過電阻3與每個霍爾元件的一個輸入端作公共連接。在圖1的實施方案中，電壓Vs與供給BL電動機定子線圈的電壓保持同一個電平。
每個霍爾元件1a、1b和1c的輸出由運算放大器對4a、5a;4b、5b和4c、5c分別加以放大。在放大器4a、4b和4c中差分信號被轉(zhuǎn)換成單端信號，以便由反相放大器5a、5b和5c予以反相。這樣，在放大器4a的輸出就得到一個檢測信號A而同時在放大器5a的輸出則得到一個互補的檢測信號
A，檢測信號A和
A的相位相反。
類似地，在放大器4b和4c的輸出分別提供了檢測信號B和C同時在放大器5b和5c的輸出則提供了其相位各與檢測信號B和C相反的互補檢測信號
B和
C。
圖2A給出了如圖1所示在放大器4a、4b和4c的輸出提供的各自的檢測信號A、B和C之間的相位關(guān)系。在圖2A中，實線所示的波形代表檢測信號A，點一劃線所示的波形代表檢測信號B，而用虛線表示的波形則代表檢測信號C。由圖1的電路所產(chǎn)生的檢測信號A、B和C通常均各呈梯形，具有一段平坦的中部，并在其上迭加了一個Vs/2的工作電平。各個檢測信號A、B和C相互間相位差120°電角度。每個檢測信號波形A、B和C的前后沿都發(fā)生傾斜提供一個與轉(zhuǎn)子磁體的非磁區(qū)尺寸，轉(zhuǎn)子磁體和霍爾元件之間的間隙和其它因素相對應(yīng)的波形。
如圖1所示，檢測信號A被送到二極管箝位電路6a，而其互補信號
A則被送到二極管箝位電路7a。與此類似，檢測信號B、
B、C和
C各自被送到二極管箝位電路6b、7b、6c和7c。二極管箝位電路6a、6b和6c的作用是使檢測信號A、B和C的最大電平標(biāo)準(zhǔn)化為一個箝位電壓，這個箝位電壓由外部的一個箝位電壓源經(jīng)端子8加到每個二極管箝位電路6a、6b和6c。加到端子8的箝位電壓大小由表達式(3Vs/4-VF)確定，其中VF為二極管的正向壓降。加到端子9的電壓量的表達式為(Vs/4+VF)。端子8與每個二極管箝位電路7a、7b和7c有電路聯(lián)系。
二極管箝位電路6a的輸出信號送至運放10a的一個輸入，該運放用作緩沖放大器，提供輸出信號a。與此類似，二極管箝位電路7a、6b、7b、6c和7c的輸出信號各自送至運放11a、10b、11b、10c和11c的一個輸入，每個運放均與緩沖放大器10a一樣，作緩沖放大器用。緩沖放大器10a、11a、10b、11b、10c和11c的輸出信號各用字母a、
a、b、
b、c和
c表示，作為例子，其中信號a與信號
a的相位相反。信號a、b和c如圖2B所示。
所以圖1的輸出信號通常都是梯形檢測信號，最大值為(3/4)·Vs，最小值為(1/4)Vs，中間電平為Vs/2，而信號a在圖2B中用實線表示。如圖2B所示，用字母b和c表示的運放10b和10c的輸出通常也呈梯形，具有與信號a類似的最大、最小和中間電平。與此類似，與檢測信號a、b和c相位相反的互補信號
a、
b和
c各為運放11a、11b和11c的輸出，不過在圖2B中并未明確畫出。
上述檢測信號a、b、c和
a、
b、
c被用于生成激勵BL電動機定子線圈的波形，這將可從本說明書后面對圖3和6的討論中更好地了介。檢測信號A、
A、B、
B、C和
C形成開關(guān)脈沖，將結(jié)合圖4和5加以討論。
b.激勵波形生成電路圖3給出了一個為圖1的實施方案產(chǎn)生激勵波形的電路。圖1提供的檢測信號a、b和c以及它們的互補檢測信號
a、
b和
c為圖3的電路提供輸入。圖3電路的輸出信號分別供給定子線圈L1、L2和L3。在圖3所示的實施方案中，給出了一個三相雙向激勵電路的結(jié)構(gòu)，其中每個定子線圈L1、L2和L3的一端連接在一起，而每個定子線圈的另一端則分別接到電路的輸出端30a、30b和30c。定子線圈L2和L3激勵波形的線路結(jié)構(gòu)，其電路說明實質(zhì)上與定子線圈L1的是相同的，且按同樣方式工作，故將只對定子線圈L1激勵波形的線路結(jié)構(gòu)作詳細的敘述。
霍爾元件1a的檢測信號a和與霍爾元件1b的檢測信號b反相的檢測信號
b各自接到一個由一對二極管和一個電阻組成的非相加混合電路12a，其接法如圖中所示。因此非相加混合電路12a將產(chǎn)生一個信號，其大小等于信號a和
b兩者中較大的那個。非相加混合電路12a的輸出信號接到運放14a的一個輸入端，運放的作用是緩沖和抵銷二極管的正向壓降(VF)。
與檢測信號a反相的檢測信號
a和檢測信號b分別接到圖中所示的與混合電路12a類似的由二極管和電阻組成的非相加混合電路13a的輸入。非相加混合電路13a將產(chǎn)生一個信號，其大小等于檢測信號
a和b兩者之中較小的那個。非相加混合電路13a的輸出信號接到與運放14a類似的運放15a，以緩沖和抵銷二極管的正向壓降。
運放14a和15a的輸出信號分別接到運放16a和17a的反相輸入端。運放16a和17a用作反相放大器，以偏移直流工作電平。運放16a的反相端通過一個電阻與端子18相連接，在此端子上加了一個Vs/4的直流電壓，與運放16a的輸入信號相加。與此類似，加在端子19上的一個(3/4)Vs的直流電壓與運放17a的輸入信號相加。運放16a和17a各自的同相端接一個量值為Vs/2的電壓。
運放16a和17a的輸出端分別接到模擬開關(guān)20a和21a模擬開關(guān)各自由圖4電路所提供的加在端子31和32上的切換信號控制。
模擬開關(guān)20a的輸出信號經(jīng)過充當(dāng)緩沖放大器的運放22a送到模擬開關(guān)24a。模擬開關(guān)24a的輸出信號送到充當(dāng)本電路輸出級的一個npn型晶體管26a的基極。模擬開關(guān)21a的輸出信號以類似的方式經(jīng)運放23a和模擬開關(guān)25a送到輸出級的-pnp型晶體管28a的基極。當(dāng)從端子31來的開關(guān)脈沖為高電平時，模擬開關(guān)20a和24a各自導(dǎo)通。與此類似，當(dāng)在端子32上的開關(guān)脈沖為高電平時，模擬開關(guān)21a和25a各自導(dǎo)通。因此，模擬開關(guān)各自成對地由加在端子31和32上的信號控制。
晶體管26a的發(fā)射極接至一個npn型晶體管27a的基極，而晶體管28a的發(fā)射極則接至一個pnp型晶體管29a的基極。晶體管27a的集電極與加有電源電壓Vs的電源端相連接，而晶體管29a的集電極則接到一個參考電位源，例如地。晶體管27a和29a的發(fā)射極共同接到輸出端30a。從輸出端到運放22a和23a的輸入有一條反饋迴路，因此在輸出端30a產(chǎn)生的輸出電壓將不包含晶體管基極一發(fā)射極的壓降，而等于運放22a和23a的輸入電壓。
同樣，為輸出端30b和30c分別提供了類似于上述在輸出端30a生成輸出電壓的線路結(jié)構(gòu)。具體地說，為輸出端30b的線路提供了一個類似的電路，該電路有檢測信號b、
c和
b、c作輸入，而為輸出端30c提供的另一個電路則有c、
a和
c、a作輸入。因此，取自輸出端30b的輸出電壓是從圖1的電路輸出的檢測信號b、
c和
b、c形成的，而從輸出端30c引出的輸出電壓則是由信號c、
a、
c和a所形成。因此，在圖3的其余電路中所示的附上字母b和c的元件，其功能和操作均與上述有關(guān)的用相同數(shù)字標(biāo)注的元件相類似。應(yīng)當(dāng)指出的是提供了一個端子33，作為控制模擬開關(guān)20b和24b的開關(guān)脈沖的輸入端，而輸入端34則接收控制模擬開關(guān)21b和25b的開關(guān)脈沖。與此類似，為端子35提供了控制模擬開關(guān)20c和24c的開關(guān)脈沖，而為端子36則提供了控制模擬開關(guān)21c和25c的開關(guān)脈沖。
c.開關(guān)脈沖的生成圖4給出了一個加到圖3的端子31-36上的開關(guān)脈沖生成電路。如圖4所示，一組電平比較器41-46的同相端接在一起，它們的反相端分別與一組同樣的電平比較器51-56的同相端相連接比較器51-56的反相端接在一起。每個電平比較器41-46的一個輸入端加有(3/4)Vs的參考電壓。當(dāng)加在另一個輸入端的每個輸入電壓的電平低于(3/4)Vs時，電平比較器41-46產(chǎn)生高電平輸出，反之則產(chǎn)生低電平輸出。每個電平比較器51-56的另一個輸入端加有(1/4)Vs的參考電壓，它們在其每一個輸入端的輸入電壓電平高于(1/4)Vs時產(chǎn)生高電平輸出，反之則產(chǎn)生低電平輸出。
從霍爾元件1a、1b和1c來的檢測信號A、B和C由圖1的電路加到每一個電平比較器41、42和43的另一個輸入端和每一個電平比較器51、52和53的一個輸入端。與此類似，為每一個電平比較器44、45和46的另一個輸入端和每一個電平比較器54、55和56的一個輸入端提供了反相檢測信號
A、
B和
C。電平比較器51和電平比較器55的輸出提供給與門61，而比較器52和56的輸出提供給與門63。比較器53和54的輸出則提供給與門65。與此類似，電平比較器41和45的輸出接到與門62電平比較器42和46的輸出接到與門64，而比較器43和44的輸出則提供給與門66。與門61、63和65分別在對應(yīng)于圖3的開關(guān)脈沖端子31、33和35提供輸出，與此類似，與門62、64和66在端子32、34和36提供輸出脈沖，它們分別向圖3所示的相應(yīng)的輸入端提供開關(guān)脈沖。作為例子，將參照圖5敘述為在端子31和32產(chǎn)生開關(guān)脈沖的圖4電路的工作情況。
如圖5所示，根據(jù)實線所示的信號A和虛線所示的信號
B，以及前面指出的參考電壓為(1/4)Vs和(3/4)Vs的電平關(guān)系當(dāng)A小于(3/4)Vs時，電平比較器41的輸出呈高電平，當(dāng)
B小于(3/4)Vs時，電平比較器45的輸出呈高電平。當(dāng)檢測信號A大于(1/4)Vs時，電平比較器51的輸出呈高電平，而當(dāng)
B大于(1/4)Vs時，電平比較器55的輸出呈高電平。因此，由與門61在端子31產(chǎn)生的開關(guān)脈沖和由與門62在端子32所形成的開關(guān)脈沖將如圖5中用相應(yīng)的數(shù)字標(biāo)注的開關(guān)脈沖所示。這樣，如同前面所述，模擬開關(guān)20a、24a和模擬開關(guān)21a和25a將在這些開關(guān)脈沖為高電平的期間導(dǎo)通。
類似的分析同樣適用于加到與門62和63的為在端子33、34、35和36產(chǎn)生開關(guān)脈沖的有關(guān)信號電平。
d.激勵波形的生成圖6，包括圖6A-H，提供了一個圖解，通過例子來說明采用圖4的開關(guān)電路在圖3的輸出端30a生成輸出電壓或激勵波形的過程。當(dāng)信號a和
b送到非相加混合電路12a時，在運放14a的輸出將產(chǎn)生一個信號，其大小取兩個輸入信號之中較大的值，如圖6A所示。與此類似，當(dāng)信號
a和b送到非相加混合電路13a時，在運放15a的輸出將產(chǎn)生一個信號，其大小取兩個輸入信號電平之中較小的值，如圖6B所示。如圖6A所示，運放14a的輸出信號是一個中間電平為(1/2)Vs，最大值為(3/4)Vs和最小值為(1/4)Vs的信號，如前所述。如圖6B所示，運放15a的輸出信號是一個具有類似電平系列的信號。由于圖6A所示的(1/4)Vs電平向上移動和隨后的倒相，在放大器16a的輸出產(chǎn)生了一個電平為〔(1/2)Vs～Vs〕的信號，如圖6C所示。由于圖6B所示的(1/4)Vs向下移動和倒相，在運放17a的輸出產(chǎn)生了一個電平為〔0～(1/2)Vs〕的信號，如圖6D所示。
在圖6E所示的來自端子31的開關(guān)脈沖控制下，圖6C中所示信號中幾乎全部的高電平周期提供給了模擬開關(guān)20a和24a的輸出，在圖6F所示的來自端子32的開關(guān)脈沖控制下，圖6D所示信號中幾乎全部的低電平周期提供給了模擬開關(guān)21a和25a的輸出所以，在輸出端30a產(chǎn)生了由兩個信號波形在模擬開關(guān)24a和25a控制下合并得到的輸出電壓，如圖6G所示。
利用來自圖4電路中適當(dāng)?shù)拈T控電壓信號，可以用類似上述的在端子30a形成輸出信號的方式，各自形成輸出電壓，驅(qū)動輸出端30b和30c。因此如圖6H所示用實線畫出的波形表示在輸出端30a產(chǎn)生的輸出電壓，用虛線畫出的波形表示輸出端30b產(chǎn)生的輸出電壓，而用點-劃線畫出的波形則表示出現(xiàn)在輸出端30C的輸出電壓。在圖6H中可以看到，每個定子線圈L1、L2和L3的激勵是順序完成的，激勵范圍稍大于120°。
再次參看圖3，并設(shè)在輸出端30a的電壓信號為Vs，輸出端30b的電壓為(1/2)Vs，以及輸出端30c的電壓為零期間建立了流經(jīng)定子線圈L1和L2的電流為I1，流經(jīng)定子線圈L1和L3的電流為I2(其中I1＞I2)。然后I1逐漸減小，伴隨著I2逐漸增加，輸出端30b的電壓和輸出端30c的電壓均等于(1/2)Vs，以提供(I1＝I2)的關(guān)系。I1的進一步減小伴隨著I2的進一步增加，建立了(I1＜I2)的情況。換句話說，相的切換是逐漸進行的，抑制了相切換時由于突然的電流變化產(chǎn)生的噪聲。此外，相切換時遇到的力矩衰減可以在一個電周波的每120°相切換時間用重疊的激勵段加以消除。
雖然在圖6H中激勵波形在(3/4)Vs和(1/4)Vs點相交，但可修改設(shè)計使交點高于(3/4)Vs，低于(1/4)Vs。而且，在激勵波形為不變的(1/2)Vs電平期間，定子線圈L1、L2和L3中之一無電流流過，使電動機的效率改善，并防止產(chǎn)生不平衡力矩。
上述實施方案的檢測信號a、b和c的幅值(1/2)Vs是參照加在定子線圈L1、L2和L3的電壓Vs形成的，但當(dāng)檢測信號a、b和c的幅值為V1時，可通過把幅值為(V1＝Vs/2n)(式中n為一個整數(shù))的檢測信號放大，提供激勵所需的信號。還可以指出，已制作了一個實際的電路，使激勵波形傾斜部分的傾角可變從而使圖6H中所示的陰影線區(qū)域可在電角度約為2°到30°的范圍內(nèi)變化。
e.可供選擇的實施方案圖7和8給出了本發(fā)明的另一個實施方案，這個可供選擇的方案在生成激勵波形時利用了圖9A中所示的α、β和γ信號，它們是由圖2中所示的三個霍爾元件的檢測信號A、B和C中取二個檢測信號相減得到的。具體些說，信號α是由檢測信號A減去檢測信號B得到的，即(A-B)，信號β由(B-C)產(chǎn)生，而信號γ則由(C-A)所產(chǎn)生。以下以一相為例說明用信號α、β和γ如何生成激勵波形。
圖7給出了一個用于產(chǎn)生信號α的加法電路的例子。加法電路含有一個運放70，加給它的輸入信號是檢測信號A和與檢測信號B反相的檢測信號
B，從而通過加法電路產(chǎn)生等于(A+
B＝A-B)的信號α，信號α的中間電平為(1/2)Vs，與信號β和γ相類似。
如圖8所示，輸入端71上的信號α接到運放72和運放73的反相端。運放72產(chǎn)生一個電壓值為(+V2/2)的電平偏移和反相的信號α2，運放73產(chǎn)生一個電壓值為(-V2/2)的電平偏移和反相信號α1。因此在圖9B所示的信號α1和α2的波形相差一個V2的量。
信號α2接到一個模擬開關(guān)74和一個電平比較器76，信號α1接到一個模擬開關(guān)75和一個電平比較器77。電平比較器76產(chǎn)生如圖9c中所示的開關(guān)脈沖，它在信號α2的電平大于(1/2)Vs參考電平期間呈高電平，另一方面，電平比較器77產(chǎn)生如圖9D所示的開關(guān)脈沖，它在信號α1的電平小于(1/2)Vs參考電平期間呈高電平。因此，模擬開關(guān)74在來自電平比較器76的開關(guān)脈沖保持高電平期間導(dǎo)通，把一個周期中電平大于(1/2)Vs的一段信號α2的波形送到輸出端78。模擬開關(guān)75在來自電平比較器77的開關(guān)脈沖保持高電平期間導(dǎo)通，從而把一個周期中電平小于(1/2)Vs的一段信號α1的波形送到輸出端79。
定子線圈通過類似于上述實施方案中的輸出電路分別與輸出端78和79相連接。由輸出電路在輸出端78和79產(chǎn)生的輸出電壓被合并在一起提供如圖9E中所示的電壓波形。圖9E中所示的激勵波形與圖6G中所示的波形是類似的，其結(jié)果是避免了相切換時電流的突變，而且在形成定子線圈中無電流流動的間隔時激勵電平是重疊的。因此，在這個可供選擇的實施方案中激勵波形的傾角和激勵角是根據(jù)如上所述的一個偏量，一個電平比較器的參考電壓等而設(shè)定的。
f。改型本發(fā)明不僅適用于三相雙向激勵系統(tǒng)的BL電動機，而且也適用于具有三相120°和單向激勵系統(tǒng)、二相90°激勵系統(tǒng)、和四相90°激勵系統(tǒng)的BL電動機。
對本發(fā)明應(yīng)用于一個二相雙向90°激勵系統(tǒng)的BL電動機的情況，激勵波形的生成如圖10的波形圖所示。圖10A給出了兩個霍爾元件的檢測信號A和B。例如，設(shè)檢測信號A和B的幅值為Vs，用類似于上述最初的實施方案的方式檢測出檢測信號A和B兩者的最大值，以形成如圖10B所示的信號，檢測出兩個檢測信號A和B的最小值，得到如圖10C的信號。
如圖10D和10E所示的這些開關(guān)脈沖是由霍爾元件的檢測信號A和B產(chǎn)生的，這樣，圖10B所示的信號被反相和電平偏移，并在一個周期中圖10E所示的開關(guān)脈沖保持高電平期間提供信號的波形。把由開關(guān)控制的兩個波形合并在一起，就得到了圖10F所示的激勵波形。這樣，供給定子線圈的激勵電壓就如圖10G中用實線和虛線表示的波形所示。圖10F和10G所示的激勵波形因而在相切換時具有一個緩慢的電流變化和類似于以前所述的兩個實施方案的特點。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，因為在相切換時的電流變化是緩慢的，在開關(guān)系統(tǒng)中產(chǎn)生的噪聲得到了抑制。因為本發(fā)明用霍爾元件檢測信號的傾斜波形作為激勵波形的傾斜部分，所以無需電容器，從而降低了造價。此外，即使是電動機轉(zhuǎn)數(shù)小，諸如在啟動的時候，噪聲仍然受到抑制。再者，本發(fā)明的優(yōu)點是不會如線性驅(qū)動系統(tǒng)中出現(xiàn)的那樣，使電動機的效率降低。而且本發(fā)明可以提供這樣一種系統(tǒng)，它僅需替換驅(qū)動電路而不改變無刷電動機的機械結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明并不只限于上述實施方案，因為在附后的本發(fā)明的權(quán)利要求
的精神和范圍以內(nèi)可能做很多修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種BL電動機的驅(qū)動電路，其特征在于包括；用于檢測旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁體磁通變化的一組霍爾元件，以及；接到所述霍爾元件的一個驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生加到一個N相BL電動機定子繞組的N相驅(qū)動信號，其中每一個所述的N相驅(qū)動信號直接由所述的檢測到的磁通變化所形成，該信號有一對傾斜的邊沿部分和一個介于該一對傾斜的邊沿部分之間的相對平坦的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的一種BL電動機的驅(qū)動電路，其中所述的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路包括一個信號箝位電路，它形成N相驅(qū)動信號中所述的平坦部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2中所述的一種BL電動機的驅(qū)動電路，其中相鄰的兩個N相驅(qū)動信號的每個所述的傾斜邊沿部分形成了一個重疊的驅(qū)動區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3中所述的一種BL電動機的驅(qū)動電路，其中每個N相驅(qū)動信號的每個所述的傾斜的邊沿部分的電角度在2°el至30°el范圍以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的一種Bl電動機的驅(qū)動電路，其中所述的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路包括一組順序串聯(lián)連接的接到所述的霍爾元件的緩沖放大器電路、箝位電路、非相加混合電路、模擬開關(guān)電路和輸出放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5中所述的一種BL電動機的驅(qū)動電路，其中所述的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路進一步包括開關(guān)脈沖產(chǎn)生電路，用于根據(jù)檢測到的磁通變化產(chǎn)生開關(guān)脈沖，供給所述模擬開關(guān)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的一種BL電動機的驅(qū)動電路，其中所述的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路包括一組串聯(lián)的接到所述的霍爾元件的緩沖放大器電路、信號混合電路、模擬開關(guān)電路和輸出放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7中所述的一種BL電動機的驅(qū)動電路，其中所述的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路包括根據(jù)來自所述的信號混合電路輸出產(chǎn)生開關(guān)信號供給所述的模擬開關(guān)電路的裝置。
9.一種BL電動機的驅(qū)動電路，其特征在于包括具有一組霍爾元件的裝置，該裝置用于檢測BL電動機的轉(zhuǎn)子位置和提供表明該位置的激勵信號;形成所述的激勵信號波形的電路裝置，使其形成的激勵信號的邊沿部分沒有突變，和把上述形成的激勵信號供給BL電動機定子線圈，從而抑制噪聲產(chǎn)生的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9中所述的電路，其中所述的波形形成電路裝置形成所述的激勵波形，該波形含有一對傾斜的邊沿部分和一個介于這對傾斜的邊沿部分之間的相對平坦的部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10中所述的電路，其中所述的波形形成電路裝置含有一個信號箝位電路以形成所述的形成波形中平坦部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11中所述的電路，其中所述的波形形成電路裝置包含在相鄰的一對由上述形成的波形提供的傾斜區(qū)之間形成一個重疊驅(qū)動區(qū)的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12中所述的電路，其中所述的傾斜邊沿部分所對的電角度在2°el至30°el范圍以內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求
9中所述的電路，其中所述的波形形成電路裝置包括一組順序串聯(lián)連接的接至霍爾元件的緩沖放大電路、箝位電路、非相加混合電路、模擬開關(guān)電路和輸出放大器，一組這樣的串聯(lián)電路各自與一組霍爾元件并聯(lián)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14中所述的電路，其中所述的波形形成電路裝置還包括根據(jù)由所述的霍爾元件檢測到的磁通變化用于產(chǎn)生開關(guān)脈沖供給模擬開關(guān)電路的開關(guān)脈沖產(chǎn)生電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求
9中所述的電路，其中所述的波形形成電路包括一組順序串聯(lián)連接的接到霍爾元件的緩沖放大電路、箝位電路、混合電路、模擬開關(guān)電路和輸出放大器，一組這樣的串聯(lián)電路各自與一組霍爾元件并聯(lián)連接。
專利摘要
一種無刷電動機的驅(qū)動電路包括一組用于檢測旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁體磁通變化的霍爾元件。一個驅(qū)動信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生適合電動機定子繞組的驅(qū)動信號。每一個驅(qū)動信號直接由檢測到的磁通變化所形成，具有一對傾斜的邊沿部分和一個介于傾斜的邊沿部分之間的相對平坦的部分。電路能有效地抑制相切換期間的噪聲。
文檔編號H02P6/14GK86106600SQ86106600
公開日1987年3月18日 申請日期1986年9月20日
發(fā)明者新倉英生, 名苗裕一 申請人:索尼公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan