專利名稱：直流無刷電動機的驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直流無刷電動機的驅動裝置，根據(jù)由具有多極永磁體的轉子的旋轉所得到的位置檢測信號來依次切換通電的定子線圈。


圖1是一般所使用的直流無刷電動機的驅動電路的代表性的一個例子。在該圖中，1是對交流電源進行整流而得到的直流電源，2是永磁轉子，3是給定子4供給用于產(chǎn)生旋轉磁場的功率的功率供給裝置，6是轉子位置檢測裝置。構成該功率供給裝置的元件由接受控制電路5的信號而能夠進行開關控制的6個晶體管Tr1至Tr6組成。
控制電路5是輸出用于以預定的順序通電控制構成該功率供給裝置的晶體管的信號的控制電路，由轉子位置檢測裝置6檢測永磁轉子的旋轉位置，設定向定子線圈的通電時序來進行向定子線圈的通電控制。
直流無刷電動機的驅動一般是對于各相重復進行這樣的狀態(tài)使電動機的每一相通電120°并具有60°的通電休止期間，由此，產(chǎn)生旋轉磁場。這樣的驅動形態(tài)是最普通的驅動方法，而對于負荷的種類不同，會引起與電動機振動的共振、與電動機噪聲的共鳴，而在直流無刷電動機的驅動時成為振動和噪聲，在冷藏庫用的壓縮機電動機等中，具有很大的問題。
因此，對于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種直流無刷電動機的驅動裝置，在根據(jù)由具有多極永磁體的轉子的旋轉所得到的位置檢測信號來依次切換通電的定子線圈的直流無刷電動機中，根據(jù)電動機運轉頻率，設置通過120°通電來運轉的區(qū)域和通過120°以上通電來運轉的區(qū)域，由此，來謀求電動機驅動時的低振動化和低噪聲化。
本發(fā)明的技術方案1所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號來依次切換通電的定子線圈，來得到旋轉磁場，其特征在于，根據(jù)電動機運轉頻率，設置通過120°通電來運轉的區(qū)域和通過120°以上通電來運轉的區(qū)域。
本發(fā)明的技術方案2所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號來依次切換通電的定子線圈，來得到旋轉磁場，其特征在于，根據(jù)電動機運轉頻率，把通過120°通電來運轉的區(qū)域設定為135°通電來運轉。
這樣，直流無刷電動機一轉中的通電切換次數(shù)與現(xiàn)有的僅進行120°通電相比，成為2倍，因此，可以使在通電切換時發(fā)生的電動機轉矩波動變小。由于隨電動機運轉頻率來切換通電切換次數(shù)，就能避免與電動機振動的共振、與電動機噪聲的共鳴，而謀求直流無刷電動機的低振動化和低噪聲化。
本發(fā)明的技術方案3所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號通過由半導體元件所構成的功率供給裝置以脈寬調制控制而使該多個定子線圈中的某幾個定子線圈通電，來得到旋轉磁場，同時，依次切換通電的定子線圈，并且由電流保護裝置進行過電流保護，其特征在于，在電動機運轉開始前施加比電動機的起動脈沖寬度更寬的脈沖寬度的檢查脈沖。
這樣，在電動機運轉開始之前，施加比起動脈沖寬度更寬的脈沖寬度的檢查脈沖，由此，通過該脈沖寬度下的電流值成為保護電流極限值以上，來使電流保護裝置動作，而判別在電動機本體中存在短路等負荷短路狀態(tài)，中止電動機運轉，因此，即使在負荷短路狀態(tài)下進行電動機運轉的起動的情況下，也能防止把半導體元件作為電路構成要素的正常的功率供給裝置的破壞。
本發(fā)明的技術方案4所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號通過由半導體元件所構成的功率供給裝置以脈寬調制控制而使該多個定子線圈中的某幾個定子線圈通電，來得到旋轉磁場，同時，依次切換通電的定子線圈，并且由電流保護裝置進行過電流保護，其特征在于，在電動機運轉開始前給直流無刷電動機的每相施加比電動機的起動脈沖寬度更寬的脈沖寬度的檢查脈沖。
這樣，例如在三相電動機中，不是僅對一相而是分別對三相的各相施加，由此，通過寬范圍正確地判別電動機的負荷短路狀態(tài)，即使在負荷短路狀態(tài)下進行電動機運轉的開始的情況下，也能防止把半導體元件作為電路構成要素的正常的功率供給裝置和控制電路的破壞。
本發(fā)明的技術方案5所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號通過由半導體元件所構成的功率供給裝置以脈寬調制控制而使該多個定子線圈中的某幾個定子線圈通電，來得到旋轉磁場，同時，依次切換通電的定子線圈，并且由電流保護裝置進行過電流保護，其特征在于，在電動機運轉開始前施加比電動機的起動脈沖寬度更寬的脈沖寬度的檢查脈沖，檢查脈沖的施加是在向直流無刷電動機的最初的電源接通時、控制用微型計算機的起動時或者電動機異常停止后的恢復時進行。
如果是正常運轉的直流無刷電動機，則在運轉停止后，電動機本體一般不會短路。因此，即使是進行反復運轉類型的直流無刷電動機，不必在每個運轉開始時進行檢查脈沖的施加，而僅限于在用于最初的運轉的電源接通時、微型計算機的動作開始時或者由異常發(fā)生所引起的停止后的運轉恢復時進行檢查脈沖的施加，因此，在進行反復運轉時，能夠實現(xiàn)快速的運轉起動。
本發(fā)明的技術方案6所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號通過由半導體元件所構成的功率供給裝置以脈寬調制控制而使該多個定子線圈中的某幾個定子線圈通電，來得到旋轉磁場，同時，用每相的比較器來比較在未通電的各相定子線圈中因轉子的旋轉而產(chǎn)生的感應電壓和作為基準的電壓，根據(jù)由此而檢測得到的位置檢測信號，依次切換通電的定子線圈，其特征在于，在上述各相比較器的負端子上輸入各相定子線圈經(jīng)過由電阻和電容器組成的各個第一組并聯(lián)電路所連接的模擬中性點的電壓，在上述各相比較器的正端子上輸入用由電阻和與其串聯(lián)連接的電阻以及電容器組成的第二組并聯(lián)電路來分割在未通電的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓的各相電壓，上述第一組并聯(lián)電路的各個電阻和電容器為相同的值，上述第二組并聯(lián)電路的各個電阻和電容器為相同的值，并且，上述第一組的各個并聯(lián)電路的時間常數(shù)與上述第二組的各個并聯(lián)電路的時間常數(shù)為相同的值。
本發(fā)明的技術方案7所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，在上述驅動裝置中，在比較器上連接滯后用反饋電阻。
本發(fā)明的技術方案8所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，在上述驅動裝置中，時間常數(shù)為上述脈寬調制的載波頻率周期的1/8～1倍。
這樣，由于輸入比較器的模擬中性點電壓和在各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓的兩個信號為平穩(wěn)的信號，則兩信號的波形部分重合，而不存在不需要的交叉點，并且，在脈寬調制控制的斬波的前沿部分中，在兩波形中沒有尖峰噪聲的發(fā)生，因此，比較器能夠穩(wěn)定地進行可靠的轉子位置信號的檢測。而且，在把直流無刷電動機用于以高的載波(斬波)頻率運轉的冷藏庫等的壓縮機驅動時，從低速旋轉到高速旋轉都能進行精度良好、穩(wěn)定的旋轉位置信號檢測。
本發(fā)明的技術方案9所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，包括使所輸入的原邊電源頻率變化來給副邊負荷供給功率的功率供給裝置(變換器)；當?shù)竭_預定的保護電平時控制向上述功率供給裝置的通電的保護裝置，該保護裝置包括檢測外部氣溫的外部氣溫檢測裝置和檢測上述功率供給裝置的原邊的輸入電流的電流檢測裝置，同時，當上述外部氣溫超過預定外部氣溫時，使上述預定的保護電平的值變化。
這樣，在夏季酷熱的外部氣溫時，處于散熱效果惡劣的環(huán)境中的功率供給裝置考慮到外部溫度的變化來使保護電平變化而進行設定，因此，能夠抑制構成功率供給裝置的半導體元件的溫度上升，來適當?shù)乇Ｗo以免受到熱損傷和破壞，同時，能夠延長半導體元件的壽命。
本發(fā)明的技術方案10所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，上述預定的保護電平至少包括使上述副邊頻率降低的第一保護電平和使上述功率供給裝置的運轉停止的第二保護電平，當所測定的外部氣溫超過上述預定外部氣溫時，使上述第一保護電平和上述第二保護電平分別變化。
本發(fā)明的技術方案11所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，上述預定的保護電平把上述功率供給裝置原邊電源的電流值作為要素來進行決定。
這樣，由于用于保護電平的要素是功率供給裝置的原邊交流電流，則該檢測裝置的安裝和檢測信號的處理能夠比較簡單地實現(xiàn)，同時，保護電平能夠進行細微設置第一和第二電平的保護控制。
本發(fā)明的技術方案12所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，上述功率供給裝置把冷藏庫的壓縮機用電動機作為負荷。
這樣，用于冷藏庫的電動機驅動用的功率供給裝置被設置為沒有冷卻風扇的冷藏庫的箱體內，散熱效果極差的狹窄場所內，近乎密閉的狀態(tài)下，根據(jù)本發(fā)明能夠壓低構成其的半導體元件的溫度上升，來適當?shù)乇Ｗo以免受到熱損傷和破壞，同時，能夠延長半導體元件的壽命。
本發(fā)明的技術方案13所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，包括具有多極永磁體的轉子和具有配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈的直流無刷電動機；用于給上述定子線圈供給電壓的直流電源；用于檢測上述轉子的旋轉位置的位置檢測電路；配置在上述直流電源與上述定子線圈之間，同時根據(jù)上述位置檢測電路的位置檢測信息進行控制以便于依次切換給上述定子線圈的通電來得到旋轉磁場的功率供給裝置，其特征在于，還包括在該直流無刷電動機起動前測定上述直流電源的電壓的直流電壓檢測電路，同時，僅在上述測定直流電壓處于預定電壓范圍內的情況下，起動上述直流無刷電動機。
這樣，能夠考慮電動機的基準直流電壓和電動機繞組的溫度，來在功率供給裝置等的極限電流的范圍內，在高的起動電壓下，有效地并且穩(wěn)定地進行驅動例如壓縮機等負荷的電動機的起動。
本發(fā)明的技術方案14所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，在上述驅動裝置中進一步包括直流電壓檢測電路，在直流無刷電動機起動前暫時切斷給連接在上述直流電源上的除直流無刷電動機之外的其他負荷的電壓供給，來測定上述直流電源的電壓，同時，僅在上述測定直流電壓處于預定電壓范圍內時，起動上述直流無刷電動機。
這樣，對于用較小容量的電源來起動與其他機器一起運轉的直流無刷電動機，在用直流電源檢測電路檢測整流器的輸出電壓時，除去由直流無刷電動機以外的負荷的運轉所引起的對檢測電壓的影響，而檢測正確的直流電壓，由此，考慮電動機的基準直流電壓和電動機繞組的溫度，并且，在功率供給裝置等極限電流的范圍內，能夠以高起動電壓有效并且穩(wěn)定地進行驅動例如壓縮機等負荷的電動機的起動。
本發(fā)明的技術方案15所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，在上述驅動裝置中進一步包括檢測上述定子線圈的溫度的溫度檢測裝置，如果該檢測溫度在預定溫度范圍外，則使上述功率供給裝置的占空比變化，來起動上述直流無刷電動機。
這樣，對于用較小容量的電源來起動與其他機器一起運轉的直流無刷電動機，在用直流電源檢測電路檢測整流器的輸出電壓時，除去由直流無刷電動機以外的負荷的運轉所引起的對檢測電壓的影響，而檢測正確的直流電壓，并且檢測定子線圈的溫度，由此，考慮電動機的基準直流電壓和電動機繞組的溫度，并且，在功率供給裝置等極限電流的范圍內，進行電動機起動電壓占空比的決定，能夠有效并且穩(wěn)定地進行驅動例如壓縮機等負荷的電動機的起動。
本發(fā)明的技術方案16所涉及的是直流無刷電動機的驅動裝置，是用于驅動壓縮冷卻媒質的壓縮部件和密閉在同一容器內的密閉型壓縮機的直流無刷電動機的驅動裝置，包括直流電源檢測電路，在該直流無刷電動機起動之前，測定上述直流電源的電壓，或者暫時切斷給連接在上述直流電源上的除直流無刷電動機之外的其他負荷的電壓供給，來測定上述直流電源的電壓，僅在上述測定直流電壓處于預定電壓范圍內的情況下，起動上述直流無刷電動機，同時，包括作為熱敏電阻的溫度檢測裝置，檢測由該密閉型壓縮機所壓縮的冷卻媒質的排出口的溫度，如果該檢測溫度在預定溫度范圍外，則使上述功率供給裝置的占空比變化，來起動上述直流無刷電動機。
這樣，對于用較小容量的電源來起動與風扇電動機、阻尼電動機等其他機器一起運轉的例如冷藏庫等壓縮機驅動用直流無刷電動機，在用直流電源檢測電路檢測整流器的輸出電壓時，除去由壓縮機驅動用直流無刷電動機以外的風扇電動機、阻尼電動機等的運轉所引起的對檢測電壓的影響，而檢測正確的直流電壓，并且用熱敏電阻檢測由密閉型壓縮機所壓縮的冷卻媒質的排出口的溫度，由此，考慮電動機的基準直流電壓和電動機繞組的溫度，并且，在功率供給裝置等極限電流的范圍內，進行電動機起動電壓占空比的決定，能夠有效并且穩(wěn)定地進行驅動例如壓縮機等負荷的電動機的起動。
本發(fā)明的這些和其他的目的、優(yōu)點及特征將通過結合附圖對本發(fā)明的實施例的描述而得到進一步說明。在這些附圖中圖1是表示直流無刷電動機的驅動電路代表例子的圖；圖2是表示方式運轉頻率和通電角度的關系的圖；圖3是120°通電控制的時序圖；圖4是120°通電的轉矩的合成圖；圖5是120°以上通電控制的時序圖；圖6是120°以上通電的轉矩的合成圖；圖7是表示直流無刷電動機的驅動電路之一的圖；圖8是表示起動脈沖、檢查脈沖的關系的圖；圖9是表示脈沖寬度和保護電流值的保護特性的圖；圖10是表示另一個直流無刷電動機的驅動裝置的圖；圖11是表示與圖10相對應的現(xiàn)有的驅動裝置的圖；圖12是表示與圖10相對應的另一個現(xiàn)有驅動裝置的圖；圖13是轉子位置檢測的時序圖；圖14是表示功率供給裝置(變換器)的原邊交流電流與保護電平的關系的圖；圖15是表示另一個直流無刷電動機的驅動裝置的圖；圖16是圖15中的驅動裝置中的起動電壓占空比的決定流程；圖17是表示圖15的另一個實施例的圖；圖18是圖17中的驅動裝置中的起動電壓占空比的決定流程。
下面根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實施例。本發(fā)明，如圖2所示的那樣，當電動機運轉頻率不足1Hz時通過120°通電來運轉，當電動機運轉頻率在1Hz以上而不足2Hz時通過120°以上的通電來運轉，當電動機運轉頻率為2Hz以上時，通過120°通電來運轉，由此，就能避免與電動機振動的共振、與電動機噪聲的共鳴。
下面，根據(jù)圖1的直流無刷電動機的驅動電路，首先參照圖3的120°通電控制時序圖來對無刷電動機的運轉頻率不足1Hz時由120°通電所產(chǎn)生的運轉進行說明。控制電路5把從轉子位置檢測裝置6所得到的轉子2的旋轉位置的信號作為輸入，以圖3所示的那樣的定時來給由直流電源1供給電壓的功率供給裝置3的晶體管Tr1至Tr6提供信號。
即，在圖3(a)所示的第一方式下，當給各晶體管提供控制電壓以使晶體管Tr1、Tr6導通而其他的晶體管Tr2至Tr5截止時，在定子繞組UV之間流過電流，接著，在第二方式下，當控制各晶體管以使晶體管Tr1、Tr5導通而其他的晶體管Tr2至Tr4、Tr6截止時，在定子繞組UW之間流過電流，進而，在第三方式下，當控制各晶體管以使晶體管Tr3、Tr5導通而其他的晶體管截止時，在定子繞組VW之間流過電流。
同樣，按圖3(b)所示的那樣，以第三方式到第六方式來對晶體管Tr1至Tr5依次進行通電控制，重復進行這樣的第一方式至第六方式的循環(huán)。
當通過來自控制電路的這樣的通電控制的輸出而使定子繞組U、V、W中流通電流時，通過磁場的產(chǎn)生而產(chǎn)生圖4(A)所示的箭頭①～⑥方向的轉矩，根據(jù)旋轉磁場按圖4(B)那樣在定子中形成合成轉矩，因此，轉子的一轉對應于各通電方式而旋轉一轉，然后，對應于依次重復的方式，轉子轉動而持續(xù)進行電動機運轉。
下面參照圖5的135°通電控制時序圖來對無刷電動機的運轉頻率為1Hz以上并不足2Hz時的120°以上的通電即135°所產(chǎn)生的運轉進行說明。
即，在圖5(a)所示的第一方式下，當給各晶體管提供控制電壓以使晶體管Tr1、Tr6僅在45°區(qū)間內導通而其他的晶體管Tr2至Tr5截止時，在定子繞組UV之間流過電流，接著，在第A方式下，當控制各晶體管以使晶體管Tr1、Tr5、Tr6僅在15°區(qū)間內導通而其他的晶體管Tr2至Tr4截止時，在定子繞組UW之間、定子繞組UW之間的三相繞組中流過電流。
進而，在第二方式下，當控制各晶體管以使晶體管Tr1、Tr5僅在45°區(qū)間內導通而其他的晶體管截止時，在定子繞組VW之間流過電流。接著，在第B方式下，當控制各晶體管以使晶體管Tr1、Tr3、Tr5僅在15°區(qū)間內導通而其他的晶體管Tr2、Tr4、Tr6截止時，在定子繞組UW之間、定子繞組UW之間的三相繞組中流過電流。
接著，在第三方式下，當控制各晶體管以使晶體管Tr3、Tr5僅在45°區(qū)間內導通而其他的晶體管Tr1、Tr2、Tr4、Tr6截止時，在定子繞組VW之間流過電流。接著，在第C方式下，當控制各晶體管以使晶體管Tr3、Tr4、Tr5僅在15°區(qū)間內導通而其他的晶體管Tr1、Tr2、Tr6截止時，在定子繞組VU之間、定子繞組VW之間的三相繞組中流過電流。
同樣，按圖5(b)所示的那樣以第四方式至第F方式依次對晶體管Tr1至Tr6進行通電控制，重復這樣的第一方式至第六方式的循環(huán)。
當通過來自控制電路的這樣的通電控制的輸出而使定子繞組U、V、W中交替流過兩相、三相電流時，與120°通電的情況相比，成為2倍的通電切換，隨著這樣的磁場產(chǎn)生，而產(chǎn)生產(chǎn)生圖6(A)所示的箭頭①～⑥方向的轉矩。接著，根據(jù)旋轉磁場按圖6(B)那樣在定子中形成合成轉矩，因此，轉子的一轉對應于各通電方式而旋轉一轉，然后，對應于依次重復的方式，轉子轉動而持續(xù)進行電動機運轉。
如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明，由于直流無刷電動機一轉中的通電切換次數(shù)與現(xiàn)有的僅120°通電相比成為2倍，因此能夠減小在通電切換時發(fā)生的電動機轉矩波動。因而，由于通電切換次數(shù)通過電動機運轉頻率進行切換，就能避免與電動機振動的共振、與電動機噪聲的共鳴，而謀求直流無刷電動機的低振動化和低噪聲化。
接著，參照圖7～圖9來對本申請的技術方案3～技術方案5所涉及的發(fā)明的實施例進行說明。而且，在各圖中，與圖1相同的標號代表具有相同功能的部件。在圖7中，1是對交流電源進行整流而得到的直流電源，2是永磁轉子，3是給定子4供給用于產(chǎn)生旋轉磁場的功率的功率供給裝置，6是轉子位置檢測裝置。構成該功率供給裝置的元件由接受控制電路5的信號而能夠進行開關控制的6個晶體管Tr1至Tr6組成。
控制電路5是輸出用于以預定的順序通電控制構成該功率供給裝置的晶體管的信號的控制電路，由轉子位置檢測裝置6檢測永磁轉子的旋轉位置，設定向定子線圈的通電定時來進行向定子線圈的通電控制。
當在功率供給裝置3中流過一定值以上的過電流時，通過過電流檢測電路7來檢測之。當檢測到過電流時，控制電路5使晶體管Tr1至Tr6全部截止，而防止其損傷。
因此，如圖9所示的那樣，過電流檢測電路7的保護特性是這樣的狀態(tài)在大約0.8T以下的脈沖寬度下，即使流過過電流，保護也不動作。由此，僅在電動機本體中發(fā)生短路等事故的情況下，不判斷為是短路狀態(tài)，而繼續(xù)流過運轉電流，電流保護裝置不動作，因此，在沒有異常的構成功率供給裝置的半導體元件中長時間流過上述大約0.8T以下的脈沖寬度的電流，因半導體元件的局部發(fā)熱而使半導體元件被破壞，而發(fā)生使功率供給裝置被損傷的結果。
特別是，在直流無刷電動機這樣的用對定子繞組的感應電壓來檢測轉子位置信號的類型的驅動裝置中，為了強制性地確保起動，在相當長的時間內施加上述保護特性的保護電流極限值以下的起動脈沖，因此，在功率供給裝置的保護上存在重要的問題。
因此，僅在電動機本體中發(fā)生短路等事故的情況下，防止電流保護裝置不進行過電流保護而使正常的功率供給裝置受到損傷。以下，對該方法進行說明。即，在此情況下，在圖7的直流無刷電動機的驅動電路中，控制電路5通過脈寬調制控制以預定的順序對構成功率供給裝置3的晶體管Tr1至Tr6進行向定子線圈的通電控制，但是，電流保護裝置的脈沖寬度和保護電流值的保護特性，如圖8所示的那樣，在作為過電流保護動作的極限(最小)脈沖寬度的大約0.8T以下的脈沖寬度下，即使流過過電流，保護動作也不會動作。
在通過脈寬調制控制以高載波頻率對直流無刷電動機的驅動控制進行向定子線圈的通電控制的情況下，電動機的起動脈沖寬度Tα非常窄，當電動機本體中沒有短路等事故時，在過電流檢測電路7中流通的脈沖電流受到電動機繞組的電抗的影響，并且如圖8(A)所示的那樣，上升沿、其最大電流值被電動機繞組的電阻值限制為A1。但是，即使是電動機的起動脈沖寬度Tα，當在電動機本體中存在短路等負荷短路時，在電動機繞組中沒有電阻部分的電抗，因此，流通圖8(B)那樣的短路脈沖電流A2。
因此，圖8的最大電流A1與圖8的最大電流A2的關系為A1《A2。在該負荷短路狀態(tài)下，在用給定子線圈的感應電壓來檢測轉子位置信號的這類直流無刷電動機起動時，如果長時間持續(xù)施加保護電流極限值以下的起動脈沖，在該起動脈沖寬度的電流值下，電流保護裝置不動作，在半導體元件中產(chǎn)生局部發(fā)熱，而使半導體元件被破壞，直至正常的功率供給裝置被損傷、破壞。
因此，在電動機運轉起動之前，施加比起動脈沖的寬度Tα更寬的脈沖寬度Tβ的檢查脈沖(Tα＜Tβ)。其中，在電動機本體中沒有短路等事故的情況下，如圖8(C)所示的那樣，在過電流檢測電路7中僅流過較小的電流A3，保護不動作。(在圖9中，由于僅流過αβ以下的電流，保護不動作。A3＜αβ)。
另一方面，當在電動機本體中存在短路等負荷短路時，如圖8(D)所示的那樣，由于在過電流檢測電路7中以脈沖寬度Tβ流過保護電流值以上的電流，則保護動作(在圖9中，由于流過αβ以上的電流，保護動作。A4＞αβ)。由此，能夠判別出在電動機本體中存在短路等負荷短路狀態(tài)，例如，即使在負荷短路狀態(tài)下進行電動機運轉的起動的情況下，能夠防止把半導體元件作為電路構成部件的正常的功率供給裝置的破壞。
檢查脈沖的施加，例如在三相電動機中，可以按下述那樣僅施加給一相或者分別施加給三相的各相。首先，從W相到V相，施加一個脈沖的脈沖寬度Tβ的檢查脈沖(Tr3和Tr5導通)。接著，從U相到V相，施加一個脈沖的脈沖寬度Tβ的檢查脈沖(Tr1和Tr5導通)。最后，從U相到W相，施加一個脈沖的脈沖寬度Tβ的檢查脈沖(Tr1和Tr6導通)。此時，當在電動機本體中的任一個線圈中發(fā)生短路事故時，在過電流檢測電路中流過短路電流，過電流保護動作，因此，能夠檢測出全部電動機繞組的短路。
由此，能夠在寬范圍中正確地判別電動機的負荷短路狀態(tài)。并且，在進行反復運轉類型的直流無刷電動機中，可以每當運轉開始時進行檢查脈沖的施加，但是，檢查脈沖的施加也可以僅限于在用于最初的運轉的電源接通時、微型計算機的動作開始時或者由異常發(fā)生所引起的停止之后的運轉恢復時。
如上述那樣，在電動機運轉開始之前，施加比起動脈沖的寬度更寬的脈沖寬度的檢查脈沖，該檢查脈沖寬度使得在電動機本體中發(fā)生短路等負荷短路時的電流值成為保護電流極限值以上，由此，在電動機本體中發(fā)生短路等負荷短路時，使電流保護裝置動作，能夠判別出在電動機本體中存在短路等負荷短路狀態(tài)，例如，即使在負荷短路狀態(tài)下進行電動機運轉的起動的情況下，能夠防止把半導體元件作為電路構成部件的正常的功率供給裝置的破壞。
下面，參照圖10～圖13來對本申請的技術方案6～技術方案8所涉及的發(fā)明的實施例進行說明。而且，在各圖中，與圖1相同的標號代表具有相同功能的部件。
即，作為與直流無刷電動機的位置檢測電路相關的現(xiàn)有技術，使用通過電動機轉子的旋轉而在定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓來檢測轉子的旋轉位置的方案是公知的，作為其代表性的例子，(1)用比較器來比較產(chǎn)生提供給定子線圈的直流電源電壓的1/2電壓的假設中性點的電壓和在定子線圈的各相中產(chǎn)生的感應電壓，檢測出轉子的旋轉位置。(2)用比較器來比較在定子線圈的假設中性點上產(chǎn)生的電壓和在定子線圈的各相中產(chǎn)生的感應電壓，檢測出轉子的旋轉位置。
上述(1)的轉子的旋轉位置檢測裝置在這樣的直流無刷電動機中發(fā)揮有效的作用通過載波(斬波)頻率為2～6Khz程度的脈寬調制控制來依次切換通電的定子線圈。
但是，在上述(1)的轉子的旋轉位置檢測裝置中，在冷藏庫的壓縮機驅動那樣的，通過載波(斬波)頻率為15Khz程度的脈寬調制控制來依次切換通電的定子線圈的直流無刷電動機中，由于脈沖寬度過小，難于清楚地區(qū)別是檢測出了旋轉位置信號還是檢測出了由雜散電容所引起的噪聲，而不能穩(wěn)定地進行轉子的旋轉位置信號的檢測，因此，采用上述(2)的轉子的旋轉位置檢測裝置。
下面，使用上述(2)的模擬中性點電壓比較方式，作為通過載波(斬波)頻率為15Khz程度的脈寬調制控制來依次切換通電的定子線圈的直流無刷電動機(以下稱為電動機)的控制電路，來說明圖11，圖12的例子。
在圖11中，1是交流電源，2是整流電路，3是給三相電動機的定子4供給用于產(chǎn)生旋轉磁場的功率的功率供給裝置，5是永磁轉子，8是比較器，9是微型計算機，10是驅動電路。功率供給裝置3由接受驅動電路10的信號而能夠通過脈寬調制進行開關控制的6個晶體管Tr1至Tr6組成。
在比較器8的每相的比較器負端子上輸入各相定子線圈通過電阻Rb1、Rb2、Rb3所連接的模擬中性點N的電壓，在上述每相的比較器正端子上輸入用電阻R1、R2、R3和與其串聯(lián)連接的電阻Ra1、Ra2、Ra3分割在未通電的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓的各相電壓，通過這兩信號的交叉點來檢測永磁轉子的轉子位置信號。
這樣檢測的轉子位置信號由圖13的轉子位置檢測時序圖所表示。該圖(a)是轉子位置信號，在P點進行轉子位置信號的切換。該圖(b)表示由圖11的控制電路所產(chǎn)生的轉子位置檢測的時序，實線是在比較器8的負端子上所輸入的模擬中性點電壓，虛線是在比較器8的正端子上所輸入的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓。
在圖13(b)中表示了在載波(斬波)頻率為20KHz的實線信號和虛線信號的交叉點P點上檢測轉子位置信號的狀態(tài)。圖中的信號波形表示了不存在電路的雜散電容、雜散電抗的理想狀態(tài)，但是，實際上，這樣的理想波形是不存在的，并且波形重合的部分錯開若干波形來描繪以便于易于進行波形判別，因此，實際上，兩信號的波形部分重合而存在不需要的交叉點，用圖11的旋轉位置檢測裝置不能穩(wěn)定地進行可靠的轉子位置信號的檢測。
下面對圖12進行說明。在該圖中，對于與圖11相同的元件和部件使用相同的標號，與圖11不同之處是在比較器8的每相的比較器負端子上輸入各相定子線圈通過由電阻Rb1、Rb2、Rb3和電容器Cb1、Cb2、Cb3組成的各個第一組并聯(lián)電路11所連接的模擬中性點N的電壓。
這樣檢測的轉子位置信號作為圖13(C)的轉子位置檢測的時序被表示，實線是在比較器8的負端子上所輸入的模擬中性點電壓，虛線是在比較器8的正端子上所輸入的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓。在載波(斬波)頻率為20KHz的實線信號和虛線信號的交叉點P點上檢測轉子位置信號。
在該旋轉位置檢測裝置中，如從圖中所看到的那樣，在脈寬調制控制的斬波的上升沿部分，在兩波形中發(fā)生了尖峰噪聲，比較器8的輸出成為不穩(wěn)定的，用圖12的旋轉位置檢測裝置不能穩(wěn)定地進行確實的旋轉位置信號的檢測。
因此，在直流無刷電動機的驅動裝置中，根據(jù)能夠檢測由具有多極永磁體的轉子的旋轉產(chǎn)生的定子線圈的感應電壓的位置檢測信號，通過脈寬調制控制來依次切換通電的定子線圈，即使是較高的載波(斬波)頻率，也能從低速旋轉到高速旋轉進行精度高的、穩(wěn)定的轉子位置信號檢測。
即，圖10是該情況下的實施例的直流無刷電動機的驅動裝置的例子。在該圖中，對于與圖11和圖12相同的元件和部件使用相同的標號，而省略其說明。
與圖11的電路的不同之處是在比較器8的每相的比較器負端子上輸入各相定子線圈通過由電阻Rb1、Rb2、Rb3和電容器Cb1、Cb2、Cb3組成的各個第一組并聯(lián)電路11所連接的模擬中性點N的電壓，在比較器8的每相的比較器正端子上輸入用電阻R1、R2、R3和由與其串聯(lián)連接的電阻Ra1、Ra2、Ra3和電容器Ca1、Ca2、Ca3組成的第二組并聯(lián)電路分割在未通電的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓的各相電壓。
在此，簡要說明這樣構成的直流無刷電動機的驅動動作。把由比較器8所得到的永磁轉子5的旋轉位置的信號作為輸入，在微型計算機9中形成為脈寬調制信號的控制信號經(jīng)過驅動電路10提供給晶體管Tr1至Tr6，用于進行功率供給裝置3的通電控制。
即，當在第一方式下給各晶體管提供控制信號以使晶體管Tr1、Tr5導通并且其他的晶體管Tr2至Tr4、Tr6截止時，在定子線圈UV之間流過電流，接著，當在第二方式下給各晶體管提供控制信號以使晶體管Tr1、Tr6導通并且其他的晶體管Tr2至Tr5截止時，在定子線圈UW之間流過電流，進而，當在第三方式下給各晶體管提供控制信號以使晶體管Tr2、Tr6導通并且其他的晶體管截止時，在定子線圈VW之間流過電流。
同樣，從第三方式到第六方式依次通電控制晶體管Tr1至Tr6，重復進行這樣的第一方式至第六方式的循環(huán)。通過來自驅動電路10的這樣的通電控制的輸出，在定子4的線圈中流過上述那樣的電流，而在定子中形成旋轉磁場，因此，對應于各通電方式而旋轉一轉，接著，對應于依次重復的方式，轉子轉動，而作為電動機持續(xù)運轉。
如上述那樣，在具有永磁體的轉子等、具有磁性的轉子旋轉的電動機中，在定子繞組U、V、W中產(chǎn)生感應電壓。在向定子繞組U、V、W通電時難于檢測到該感應電壓，但是，當在各通電方式下進行存在未通電的定子線圈這樣的給定子線圈的通電時，在定子線圈的中性點與未通電的相的定子線圈之間，會出現(xiàn)與轉子的旋轉位置相對應的特定方向的感應電壓。
因此，對圖10的電路進行說明。在比較器8的每相的比較器負端子上輸入各相定子線圈通過由電阻Rb1、Rb2、Rb3和電容器Cb1、Cb2、Cb3組成的各個第一組并聯(lián)電路11所連接的模擬中性點N的電壓。
并且，在比較器8的每相的比較器正端子上輸入用電阻R1、R2、R3和由與其串聯(lián)連接的電阻Ra1、Ra2、Ra3和電容器Ca1、Ca2、Ca3組成的第二組并聯(lián)電路分割在未通電的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓的各相電壓。通過這兩信號的交叉點來檢測出永磁轉子的轉子位置信號。
此時，按下列關系來設定電阻Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb2、Rb3的值、電容器Ca1、Ca2、Ca3、Cb1、Cb2、Cb3的值和時間常數(shù)tRa1=Ra2=Ra3(1)Rb1=Rb2=Rb3(2)Ca1=Ca2=Ca3(3)Cb1=Cb2=Cb3(4)t=Ca×Ra=Cb×Rb(5)即，使第一組并聯(lián)電路6的各個電阻Rb1、Rb2、Rb3的值相等，使電容器Cb1、Cb2、Cb3的值相等。而且，使第二組的并聯(lián)電路12的各個電阻Ra1、Ra2、Ra3的值相等，使電容器Ca1、Ca2、Ca3的值相等。而且，使第一組的各個并聯(lián)電路的時間常數(shù)t=Cb×Rb與第二組的各個并聯(lián)電路的時間常數(shù)t=Ca×Ra相等。
并且，在比較器8的輸出輸入端上連接滯后用反饋電阻Rf1、Rf2、Rf3而具有滯后功能，由此，就能沒有誤動作并且穩(wěn)定地進行轉子位置信號的檢測。
而且，在實驗中，對于20KHz的載波(斬波)頻率下的一個脈沖的載波周期(50μsec)，時間常數(shù)為6μsec～50μsec程度最好，因此，時間常數(shù)最好對應于載波周期的中心設定為1/8～1倍的程度。
這樣檢測的轉子位置信號作為圖13(D)的轉子位置檢測的定時被表示，實線是在比較器8的負端子上所輸入的模擬中性點電壓，虛線是在比較器8的正端子上所輸入的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓。由于兩信號成為平滑的波形，兩信號的波形部分重合，不存在交叉點，并且，在脈寬調制控制的斬波的上升沿部分，由于在兩波形中沒有尖峰噪聲的發(fā)生，則比較器8在實線信號和虛線信號的交叉點P點上檢測轉子位置信號，因此，能夠穩(wěn)定地進行確實的轉子位置信號的檢測。
如以上那樣，由于在比較器中所輸入的模擬中性點電壓和在各相的定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓的兩信號成為平滑的波形，則兩信號的波形部分地重合或者不存在不需要的交叉點，并且，在脈寬調制控制的斬波的上升沿部分，由于在兩波形中沒有尖峰噪聲的發(fā)生，則比較器能夠穩(wěn)定地進行確實的轉子位置信號的檢測。
而且，在把直流無刷電動機用于以高載波(斬波)頻率運轉的冷藏庫等的壓縮機驅動的情況下，能夠得到可以從低速旋轉到高速旋轉高精度地穩(wěn)定地進行轉子位置信號檢測的直流無刷電動機的驅動裝置。
下面，參照圖14來對本申請的技術方案9～技術方案12所涉及的本發(fā)明的實施例進行說明。在由功率晶體管等半導體元件所構成的變換器(功率供給裝置)中，對溫度的措施需要充分考慮。即使是把冷凍循環(huán)的壓縮機作為負荷的制冷機，在空調機中變換器由冷卻風扇進行一些冷卻，但是，在用于驅動冷藏庫的電動機等的變換器中，在沒有冷卻風扇的情況下，變換器即使在冷藏庫的箱體內，由于在接近密閉的狀態(tài)下設置在散熱效果極差的場所中，因而對其溫度的措施必須進行細致的注意。
由此，在冷藏庫的箱體內的變換器附近配置溫度傳感器，比較該溫度傳感器的輸出和保護電平，當溫度傳感器的輸出超過第一保護電平時，就減少向變換器的輸入，接著，當超過第二保護電平時，切斷向變換器的輸入，使變換器停止工作。
在該保護裝置中，當在夏季的酷暑的室外溫度時，不管冷藏庫內的變換器是否放置在溫度極其嚴酷的狀態(tài)下，把第一和第二保護電平設定為與室外溫度無關，因此，完全沒有考慮室外溫度的變化，則在冷藏庫內的變換器的保護面上存在很大的問題。
因此，為了解決上述問題，增加考慮了在散熱效果惡劣的環(huán)境中所使用的變換器(功率供給裝置)的室外溫度，來進行構成變換器的半導體元件的適當?shù)谋Ｗo。
其中，變換器的原邊側交流電流與變換器的損耗成比例，變換器的損耗完全作為其中的發(fā)熱所消耗了，因此，如果檢測到變換器的原邊側交流電流，就能檢測電源用變換器的發(fā)熱溫度。
圖14表示通過原邊側交流電流的電平設定來進行圖1的功率供給裝置3(變換器)的保護電平的情況，在圖14(A)中，表示室外溫度未到預定溫度時的保護電平的設定的情況。在該圖中，原邊側交流電流I1是第一保護電平，代表功率供給裝置3的可進行正常運轉的保護電平。原邊側交流電流I2是第二保護電平，代表允許降低功率供給裝置3的輸入而運轉的保護電平。
這樣，如果室外溫度未到預定溫度，在到達功率供給裝置3的原邊側交流電流I1的第一保護電平之前，功率供給裝置3以正常的輸出狀態(tài)運轉，當超過原邊側交流電流I1時，降低運轉頻率而使功率供給裝置3的輸入被降低，來繼續(xù)運轉。接著，當輸入電流到達作為第二保護電平的原邊側交流電流I2時，判斷為功率供給裝置3的溫度上升的極限，而停止功率供給裝置3。
在圖14(B)中，表示了室外溫度到達預定溫度以上時的保護電平的設定的情況。在該圖中，原邊側交流電流I3是第一保護電平，代表功率供給裝置3的可進行正常運轉的保護電平。原邊側交流電流I4是第二保護電平，代表允許降低功率供給裝置3的輸入而運轉的保護電平。
室外溫度到達預定溫度以上時的保護電平考慮了室外溫度上升的影響，低于室外溫度未到預定溫度時的保護電平來進行設定。即，在作為第一保護電平的原邊側交流電流I1與I3之間，以I3＜I1的關系來進行設定。同樣，在作為第二保護電平的原邊側交流電流I2與I4之間，以I4＜I2的關系來進行設定。
這樣，如果室外溫度在預定溫度以上，在到達功率供給裝置3的原邊側交流電流I3的第一保護電平之前，功率供給裝置3以正常的輸出狀態(tài)運轉，當超過原邊側交流電流I3時，降低運轉頻率而使功率供給裝置3的輸入被降低，來繼續(xù)運轉。接著，當輸入電流到達作為第二保護電平的原邊側交流電流I4時，判斷為功率供給裝置3的溫度上升的極限，而停止功率供給裝置3。
這樣，本發(fā)明的實施例，利用功率供給裝置3的原邊側交流電流作為檢測功率供給裝置3的發(fā)熱溫度的裝置，但是，本發(fā)明并不僅限于此，可以直接使用用溫度傳感器檢測出的信號來進行保護電平的設定，也可以使用其他的檢測功率供給裝置3的發(fā)熱溫度的裝置。而且，為了降低功率供給裝置3的輸入，可以減少驅動脈沖的占空比。
如上述那樣，即使在夏季的酷暑的室外溫度時，放置在散熱效果惡劣環(huán)境中的功率供給裝置3考慮了室外溫度的變化來改變設定保護電平，因此，能夠壓低構成功率供給裝置3的半導體元件的溫度上升，來適當?shù)乇Ｗo半導體元件不受熱的損傷和破壞，同時，能夠延長半導體元件的壽命。
保護電平設置第一和第二電平，用于保護電平的要素是功率供給裝置3的原邊側交流電流，因此，能夠進行細致的保護控制，同時，由于電流檢測裝置的信號的處理變得比較簡單，則從電路的構成上看是有利的。特別是，適合與在沒有冷卻風扇的情況下，在接近密閉的狀態(tài)下設置在散熱效果極差的場所中的冷藏庫的電動機驅動用的功率供給裝置3的保護。
下面，參照圖15～圖18來對本申請的技術方案13～技術方案16所涉及的發(fā)明的實施例進行說明。以下所示的裝置具有與圖1所示的驅動裝置相同的功能，下面僅對此時的追加功能進行說明。
當壓縮機驅動用的直流無刷電動機起動時，在現(xiàn)有技術中，不考慮作為組成通電元件的變換器組件的輸入電壓的直流電壓(與交流電源電壓成比例)和電動機繞組的溫度，與之無關地使起動電壓的占空比恒定地進行起動。
但是，在該方法中，作為變換器組件的輸入電壓的直流電壓隨原邊交流電源電壓的變動而變動，在存在室外溫度變動、壓縮機驅動用電動機的溫度變動時，不能進行高效率的起動和穩(wěn)定的起動。
因此，在直流無刷電動機的驅動裝置中，根據(jù)能夠檢測由具有多極永磁體的轉子的旋轉產(chǎn)生的定子線圈的感應電壓的位置檢測信號，依次切換通電的定子線圈，考慮到電動機的基準直流電壓和電動機繞組的溫度，并且，在功率供給裝置等的限制電流的范圍內，來決定直流無刷電動機的起動電壓占空比，用于在高的起動電壓下有效地并且穩(wěn)定地進行驅動例如壓縮機等的負荷的電動機的起動。
即，在圖15中表示了在此情況下的驅動裝置。在該圖中，21是交流電源，22是整流電路，構成直流電源。23是由三相橋式連接的晶體管等通電元件組成的功率供給裝置(變換器電路)，24是三相直流無刷電動機的定子線圈(以下稱為電動機),25是永磁轉子，26是平滑電容器，27是直流電壓檢測電路，28是信號運算用微型計算機，29是驅動電路，30是熱敏電阻等的溫度檢測電路，34是位置檢測電路。
在這樣構成的直流無刷電動機中，一般的起動和驅動這樣進行即，在第一方式下，當給兩相的晶體管提供控制電壓時，在定子線圈UV之間流過電流，接著，在第二方式下，當控制后續(xù)的晶體管時，線圈UW之間流過電流，進而，在第三方式下，當控制后續(xù)的晶體管時，線圈VW之間流過電流。
同樣，從第三方式到第六方式依次對晶體管進行通電控制，來重復進行第一方式至第六方式的循環(huán)。這樣，當在定子繞組U、V、W中流過電流時，由于在定子中形成旋轉磁場，轉子起動而作為電動機持續(xù)運轉。
用整流電路22來對交流電源21的交流進行整流，用平滑電容器26來進行平滑。用電阻來對平滑電容器26的端子間的電壓進行分壓，用直流電壓檢測電路27檢測而提供給微型計算機28。其中，為了檢測電動機繞組的溫度，不是把熱敏電阻30直接配置在電動機繞組附近，而是配置在呈現(xiàn)與電動機繞組的溫度大致對應的溫度的壓縮機的排出口上，由此，就能實現(xiàn)該目的。
在微型計算機28中，根據(jù)用于基準直流電壓與測定直流電源之比和用于檢測基準直流電壓及電動機繞組的溫度的熱敏電阻30的基準溫度時的最佳輸出電壓，來算出啟動輸出電壓。由此來決定功率供給裝置(變換器電路)23的起動電壓的占空比，給驅動電路29提供信號。驅動電路29根據(jù)所決定的起動電壓的占空比和微型計算機28通過位置檢測電路34的信號算出的永磁轉子25的旋轉位置信息，來以預定的順序對功率供給裝置23的晶體管進行通電控制，來進行向定子線圈的通電。
通過圖16的流程來更詳細地說明此時的動作。在圖中，在步驟S1中，當驅動空調機或冷藏庫等的壓縮機的條件得到滿足時，在步驟S2中，直流電壓檢測電路27用電阻對平滑電容器26的端子間的電壓進行分壓并進行檢測，提供給微型計算機28。
在微型計算機中，在步驟S3中，判定檢測出的直流電壓是否在正常的預定電壓的范圍內，如果不在預定電壓的范圍內，在步驟S4中，進行處于異常狀態(tài)的顯示，中止壓縮機的驅動。如果在預定電壓的范圍內，則在步驟S5中，微型計算機28根據(jù)下式來進行起動輸出電壓的計算起動輸出電壓=[基準直流電壓、基準熱敏電阻溫度時的最佳輸出電壓]×[基準直流電壓/測定直流電壓]接著，在步驟S6中，為了檢測電動機繞組的溫度，判定配置在壓縮機所壓縮的冷卻媒質的排出口處的熱敏電阻30的檢測溫度是否在預定溫度T1以下。如果處于預定溫度T1以下，進到步驟S7，決定功率供給裝置23的占空比以便于成為按根據(jù)上式所算出的起動輸出電壓，由驅動電路29來起動壓縮機電動機。
即，如果電動機繞組的溫度在預定溫度T1以下，由于電動機繞組的阻抗較小，當考慮功率供給裝置23的極限電流時，作為起動輸出而由上式求出的值是最佳值。
如果判定為是預定溫度T1以上，則進到步驟S8，決定功率供給裝置23的占空比，以便于使根據(jù)上式所算出的起動輸出電壓成為增加χ％的值的起動輸出電壓，用驅動電路29來起動壓縮機電動機。該χ％的值可以根據(jù)檢測溫度所決定。
即，如果電動機繞組的溫度在預定溫度T1以上，由于電動機繞組的阻抗較大，則即使考慮功率供給裝置23的極限電流，能夠用使根據(jù)上式所算出的起動輸出電壓增加χ％的值的起動輸出電壓來驅動壓縮機電動機，由此，能夠確保高效并且穩(wěn)定的起動。
在圖17中表示該情況下的其他實施例。圖17所示的實施例是與用容量較小的電源來使風扇電動機、阻尼電動機等其他機器一起運轉，例如，冷藏庫等壓縮機驅動用直流無刷電動機的起動相關的例子。在該圖中，由于與圖15相同的部分使用相同的標號，而省略了其說明。31是變壓器，32是風扇電動機33的驅動電路。
圖17的實施例的基本起動輸出電壓占空比的決定動作與圖15所示的實施例相同，因此省略其說明。圖17的方案是對用容量較小的電源與阻尼電動機等其他機器一起運轉的例如冷藏庫用壓縮機驅動用直流無刷電動機進行起動的方案，因此，在由直流電壓檢測電路27檢測了整流電路22的輸出電壓時，除去由壓縮機驅動用直流無刷電動機之外的風扇電動機、阻尼電動機等的運轉對檢測電壓的影響，來檢測出正確的直流電壓。
用電阻對平滑電容器26端子間的電壓進行分壓，用直流電壓檢測電路27進行檢測并提供給微型計算機28，此時，平滑電容器26的輸出經(jīng)過變壓器31而兼用做微型計算機28和風扇電動機驅動電路32等的電源，因此，由風扇電動機、阻尼電動機等其他機器的消耗功率對直流電壓的電壓效果的影響大到不能忽略的程度。由此，不能正確地得到直流電壓檢測電路27的測定直流電壓的值，而給上式的計算結果產(chǎn)生影響。
因此，在本發(fā)明中，當壓縮機接通條件成立而使壓縮機驅動用直流無刷電動機起動時，停止風扇電動機、阻尼電動機等來防止直流電壓的變動，進行直流電源電壓的測定，根據(jù)檢測基準直流電壓與該測定直流電壓之比、基準直流電壓以及用于檢測電動機繞組的溫度而設在壓縮機的排出口的熱敏電阻的檢測溫度與基準溫度時的最佳輸出電壓來算出起動輸出電壓，使用給起動輸出電壓來決定上述功率供給裝置的輸出電壓的占空比，在壓縮機驅動用直流無刷電動機起動之后，開始進行上述風扇電動機、阻尼電動機等的運轉。
下面通過圖18的流程來更詳細地說明本發(fā)明的直流電壓檢測電路27中的測定直流電壓的檢測動作。在圖中，在步驟S1中，當驅動冷藏庫等的壓縮機的條件得到滿足時，在步驟S2中，微型計算機28停止風扇電動機驅動電路32的動作，停止風扇電動機33等來除去直流電壓的變動因素。
接著，在步驟S3中，由直流電壓檢測電路27進行直流電壓沒有變動的正確的測定直流電壓的檢測。接著，在步驟S4中，根據(jù)上式來計算起動輸出電壓，決定功率供給裝置23的占空比以便于成為所算出的起動輸出電壓，在步驟S5中，通過驅動電路29來起動壓縮機電動機。由于考慮電動機繞組的溫度的起動輸出電壓的設定和與之相對的占空比的決定方法與圖16的流程相同，則省略其說明。
當壓縮機電動機起動結束時，在步驟S6中，微型計算機28使風扇電動機驅動電路32的動作開始，而開始進行停止的風扇電動機33等的起動運轉。由此，就能除去由風扇電動機、阻尼電動機等其他機器的消耗功率對直流電壓的電壓效果的影響，而能夠正確地得到直流電壓檢測電路27的測定直流電壓的值，能夠以高效率確保穩(wěn)定的起動。
如上述那樣，根據(jù)該情況下的驅動裝置，考慮電動機的基準直流電壓和電動機繞組的溫度，并且，在功率供給裝置等極限電流的范圍內，進行電動機的起動電壓占空比的決定，能夠以較高的起動電壓有效并且穩(wěn)定地進行直流無刷電動機的起動。
為了檢測電動機繞組的溫度，不是把熱敏電阻直接配置在電動機繞組的附近，而是配置在呈現(xiàn)與電動機繞組的溫度大致對應的溫度的壓縮機的排出口處，就能使溫度的檢測變得容易。
而且，在對用容量較小的電源與阻尼電動機等其他機器一起運轉的例如冷藏庫用壓縮機驅動用直流無刷電動機進行起動的方案中，當用直流電壓檢測電路檢測整流器的輸出電壓時，能夠除去由壓縮機驅動用直流無刷電動機之外的風扇電動機、阻尼電動機等的運轉對檢測電壓的影響，來檢測出正確的直流電壓，就能有效并且穩(wěn)定地進行壓縮機的起動。
附圖中的標號說明在圖1中1直流電源5控制電路6轉子位置檢測裝置在圖2中
在圖7中1直流電源5控制電路6轉子位置檢測裝置在圖10中9微型計算機10驅動電路在圖11中9微型計算機10驅動電路在圖12中9微型計算機10驅動電路在圖15中27直流電壓檢測電路28微型計算機29驅動電路34轉子位置檢測電路在圖16中
S1壓縮機通電條件成立S2直流電壓測定S3直流電壓在預定電壓范圍內S4異常顯示壓縮機通電停止S5由式1算出起動電壓S6排出口熱敏電阻溫度在T1以下S7用從式1算出的起動電壓來起動壓縮機S8用把從式1算出的起動電壓增加χ％的電壓來起動壓縮機※式1起動輸出電壓=[基準直流電壓、基準熱敏電阻溫度時的最佳輸出電壓]×[基準直流電壓/測定直流電源]在圖17中27直流電壓檢測電路8微型計算機29驅動電路32風扇電動機驅動電路34轉子位置檢測電路在圖18中S1壓縮機通電條件成立S2停止風扇電動機等來除去直流電壓變動因素S3直流電壓測定S4起動電壓占空比的決定S5壓縮機的起動S6風扇電動機的運轉
權利要求
1．一種直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號依次切換通電的定子線圈，來得到旋轉磁場，其特征在于，具有根據(jù)電動機運轉頻率而通過120°通電來運轉的區(qū)域和通過120°以上通電來運轉的區(qū)域。
2．根據(jù)權利要求1所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，把通過120°以上通電來運轉的區(qū)域設定為135°通電來運轉。
3．根據(jù)權利要求1所述的直流無刷電動機的驅動裝置，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和多個定子線圈，根據(jù)轉子位置檢測信號通過由半導體元件所構成的功率供給裝置給該多個定子線圈中的某幾個定子線圈通電，來得到旋轉磁場，同時，依次切換通電的定子線圈，并且由電流保護裝置進行過電流保護，其特征在于，在電動機運轉開始前施加比電動機的起動脈沖寬度更寬的脈沖寬度的檢查脈沖。
4．根據(jù)權利要求3所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，檢查脈沖的施加對直流無刷電動機每相進行。
5．根據(jù)權利要求3或4所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，檢查脈沖的施加是在向直流無刷電動機的最初的電源接通時、控制用微型計算機的起動時或者電動機異常停止后的恢復時進行。
6．根據(jù)權利要求1所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，所述直流無刷電動機包括具有多極永磁體的轉子和配置成在通電時給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈，以脈寬調制控制而使該多個定子線圈中的某幾個定子線圈通電，來得到旋轉磁場，同時，用每相的比較器來比較在未通電的各相定子線圈中因轉子的旋轉而產(chǎn)生的感應電壓和作為基準的電壓，根據(jù)由此而檢測得到的位置檢測信號，依次切換通電的定子線圈，在上述各相比較器的負端子上輸入各相定子線圈經(jīng)過由電阻和電容器組成的各個第一組并聯(lián)電路所連接的模擬中性點的電壓，在上述各相比較器的正端子上輸入用由電阻和與其串聯(lián)連接的電阻以及電容器組成的第二組并聯(lián)電路來分割在未通電的各相定子線圈中產(chǎn)生的感應電壓的各相電壓，上述第一組并聯(lián)電路的各個電阻和電容器為相同的值，上述第二組并聯(lián)電路的各個電阻和電容器為相同的值，并且，上述第一組的各個并聯(lián)電路的時間常數(shù)與上述第二組的各個并聯(lián)電路的時間常數(shù)為相同的值。
7．根據(jù)權利要求6所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，在上述比較器上連接滯后用反饋電阻。
8．根據(jù)權利要求6或7所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，上述時間常數(shù)為上述脈寬調制的載波頻率周期的1/8～1倍。
9．根據(jù)權利要求1所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，包括使所輸入的原邊電源頻率變化來給副邊負荷供給功率的功率供給裝置；當?shù)竭_預定的保護電平時控制向上述功率供給裝置的通電的保護裝置，該保護裝置包括檢測外部氣溫的外部氣溫檢測裝置和檢測上述功率供給裝置的原邊的輸入電流的電流檢測裝置，同時，當上述外部氣溫超過預定外部氣溫時，使上述預定的保護電平的值變化。
10．根據(jù)權利要求9所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，上述預定的保護電平至少包括使上述副邊頻率降低的第一保護電平和使上述功率供給裝置的運轉停止的第二保護電平，當所測定的外部氣溫超過上述預定外部氣溫時，使上述第一保護電平和上述第二保護電平分別變化。
11．根據(jù)權利要求9或10所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，上述預定的保護電平把上述功率供給裝置原邊電源的電流值作為要素來進行決定。
12．根據(jù)權利要求9至11任一項所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，上述功率供給裝置把冷藏庫的壓縮機用電動機作為負荷。
13．根據(jù)權利要求1所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，包括具有多極永磁體的轉子和具有配置成給該轉子提供旋轉磁場的多個定子線圈的直流無刷電動機；用于給上述定子線圈供給電壓的直流電源；用于檢測上述轉子的旋轉位置的位置檢測電路；配置在上述直流電源與上述定子線圈之間，同時根據(jù)上述位置檢測電路的位置檢測信息進行控制以便于依次切換給上述定子線圈的通電來得到旋轉磁場的功率供給裝置，還包括在該直流無刷電動機起動前測定上述直流電壓的電壓的直流電源檢測電路，同時，僅在上述測定直流電壓處于預定電壓范圍內的情況下，起動上述直流無刷電動機。
14．根據(jù)權利要求13所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，上述直流電壓檢測電路，暫時切斷給連接在上述直流電源上的除直流無刷電動機之外的其他負荷的電壓供給，來測定上述直流電源的電壓。
15．根據(jù)權利要求13或14所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，包括檢測上述定子線圈的溫度的溫度檢測裝置，同時，如果該檢測溫度在預定溫度范圍外，則使上述功率供給裝置的占空比變化，來起動上述直流無刷電動機。
16．根據(jù)權利要求15所述的直流無刷電動機的驅動裝置，其特征在于，上述直流無刷電動機是用于驅動壓縮冷卻媒質的壓縮部件和密閉在同一容器內的密閉型壓縮機的電動機，上述溫度檢測裝置是設在由該密閉型壓縮機所壓縮的冷卻媒質的排出口的熱敏電阻。
全文摘要
一種直流無刷電動機的驅動裝置,謀求電機驅動時的低振動化和低噪音化,直流電源1通過由半導體開關元件組成的功率供給裝置3而連接在三相直流無刷電動機的定子4上。控制電路5以預定的順序對晶體管進行導通控制,用轉子位置檢測裝置6檢測永磁轉子2的旋轉位置,設定向定子線圈的通電時序,進行向定子線圈的通電控制。當電動機運轉頻率未到1Hz時,進行120°通電運轉,未到2Hz時,進行120°以上通電運轉,2Hz以上時,進行120°通電運轉。
文檔編號H02P6/00GK1215944SQ9812050
公開日1999年5月5日 申請日期1998年9月25日 優(yōu)先權日1997年9月26日
發(fā)明者加藤秀明, 伊澤雄一, 野本哲男, 小川高志 申請人:三洋電機株式會社