专利名称：电动机驱动装置以及电动机驱动方法
技术领域：
本发明，涉及一种不需要转子位置传感器，能够稳定迅速进行起动的三相无刷电动机驱动装置以及起动时的电动机驱动方法。
背景技术：
无刷电动机中，选择定子的适当绕组通以电流，来给电动机加载稳定的转矩，因此需要转子相对定子的电角相对位置的信息。为了得知转子相对定子的电角相对位置，需要使用多种多样的转子位置传感器。另一方面，出于可靠性、成本增加以及环境耐性的方面的考虑，也开发出来了不需要转子位置传感器的无传感器驱动技术。这样的无传感器驱动技术中，一般公知的是通过在转子旋转时读出定子相绕组中所产生的反电动势，来检测出转子位置。
但是，由于转子停止时不产生反电动势，因此通过上述方法无法检测出转子位置。所以提出了各种方法作为转子停止时的转子位置检测方法。例如，顺次选择定子相，根据加载转子位置探索脉冲时所流通的电流产生了最高振幅的定子相，检测出转子位置的方法(例如参照专利文献1)。另外，已知的方法还有，选择定子相，来顺次检测出顺向以及逆向加载电动机位置探索脉冲时的响应信号之差的极性，并根据该结果决定转子位置(例如参照专利文献2)。
专利文献1日本国特许第2547778号专利文献2特公平8-13196号公报但是，专利文献1的方法中，存在加载转子位置探索脉冲时所流通的脉冲电流的峰值的获取中的准确性的问题。另外，如图9所示，根据不同的转子位置，脉冲电流峰值中所出现的各相的差异极小，因此需要以定子或转子原有的各相的电磁特性的偏差较小为前提条件。因此，有时很难应用在各相的特性管理不充分的廉价电动机中。另外，在为了实现高速特性，绕组的电感较低的电动机的情况下，存在脉冲电流自身变大，用来得到脉冲电流峰值的差异的电流值自身过大的问题。另外，专利文献2的方法中，需要求出转子位置探索脉冲信号在加载极性的正逆间的响应信号的差异，从而需要参照各相的响应信号差异的极性组合的表。因此，为了实现上述方法，需要运算处理能力，在只通过电动机追求自律的控制性的情况下，以及廉价的电动机驱动系统的情况下，很难应用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够通过低成本来缩短从起动模式到切换成基于反电动势反馈模式的驱动的起动期间，并能提高起动速度的电动机驱动装置以及电动机驱动方法。
本发明的无转子位置传感器的多相电动机驱动装置，具有转子；多相的绕组；共通端子，由上述各个绕组的两端端子中一方端子被星形连线而得到；上侧驱动晶体管及下侧驱动晶体管，被分别对上述绕组的上述共通端子以外的每个端子连接；换向控制机构，其在上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中选择两个端子，并将对应的一对上侧驱动晶体管以及下侧驱动晶体管置为导通状态；转子位置探索脉冲加载机构，在上述所选择的两个端子间加载探索脉冲；以及，比较机构，其根据上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中未被选择的端子与上述共通端子之间所出现的对应上述探索脉冲加载的响应信号，检测出转子位置。
另外，上述比较机构，将上述响应信号与给定的阈值进行比较，来检测出转子位置。
另外，还可以具有给出正的阈值与负的阈值中的至少一方，作为上述阈值的机构。还可以具有上述阈值的可变机构。
另外，还可以具有用来将上述比较机构切换至上述各个绕组的端子来进行使用的端子线选择机构。
另外，还可以具有对起动时的极低旋转区域的起动模式中的起动旋转脉冲电流的峰值进行控制的指令机构。还可以具有控制起动模式中的转子位置探索脉冲电流的峰值的指令机构。
进而，还可以具有用来获知起动模式中的转子位置探索脉冲电流达到了给定值的电流指令机构；以及，在上述脉冲电流值超过了上述电流指令的时刻，将换向控制比较器的输出传递至换向控制块的传递机构。
上述比较机构，可具有将上述响应信号与正的阈值进行比较的第1比较机构；以及，将上述响应信号与负的阈值进行比较的第2比较机构。上述比较机构，可在上述起动模式、和能够检测出由上述转子的旋转所产生的反电动势来进行换向控制的反电动势反馈模式这双方中兼用。
另外，上述转子位置探索脉冲加载机构，可在所选择的第1组的2端子间，沿着第1方向加载第1次探索脉冲；在通过对应上述第1次探索脉冲的响应信号，无法检测出转子位置的情况下，在所选择的第2组的2端子间，沿着第1方向加载第2次探索脉冲；在通过对应上述第2次探索脉冲的响应信号，无法检测出转子位置的情况下，在上述第1组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次探索脉冲；在通过对应上述第3次探索脉冲的响应信号，无法检测出转子位置的情况下，在上述第2组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次探索脉冲；或者，取而代之，在通过对应上述第2次探索脉冲的响应信号无法检测出转子位置的情况下，在上述第2组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次探索脉冲；在通过对应上述第3次探索脉冲的响应信号无法检测出转子位置的情况下，在上述第1组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次探索脉冲。
再有，上述转子位置探索脉冲加载机构，可将加载第1次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第1组的两个相以及加载第2次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第2组的两个相之间彼此共同的相如下设定，在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点；在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点。
另外，转子位置探索脉冲加载机构，可在上述第1组的两端子以及上述第2组的两端子中，必定选择特定相的组合作为1个相的两个端子。
另外，本发明的盘驱动系统，其特征在于，具有上述电动机驱动装置；以及，由上述电动机驱动装置控制，对盘进行旋转驱动的电动机。
本发明的电动机驱动方法，用于无转子位置传感器的多相电动机驱动装置，该电动机驱动装置具有转子；多相的绕组；共通端子，由上述各个绕组的两端端子中一方端子被星形连线而得到；上侧驱动晶体管及下侧驱动晶体管，被分别对上述绕组的上述共通端子以外的每个端子连接；以及换向控制机构，将一对上述上侧驱动晶体管及上述下侧驱动晶体管置为导通状态，该电动机驱动方法，包括探索脉冲加载步骤，在上述转子的起动时，在上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中选择2个端子，并对上述所选择的上述2端子间加载用于探索转子位置的探索脉冲；转子位置检测步骤，根据上述探索脉冲加载步骤中，上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中未被选择的端子与上述共通端子之间所出现的响应信号，检测出转子位置；以及，起动旋转脉冲加载步骤，根据所检测出的上述转子位置加载起动旋转脉冲。
另外，上述转子位置检测步骤中，在无法检测出上述转子位置的情况下，可至少要反复进行上述探索脉冲加载步骤。
在上述转子位置检测步骤中，通过第1次的探索脉冲无法检测出上述转子位置的情况下，
上述探索脉冲加载步骤中，可对第1次的探索脉冲加载时所选择的两个端子间加载第2次的探索脉冲，该第2次的探索脉冲在上述第1次的相反方向上加载电流。
另外，在上述转子位置检测步骤中，通过上述第2次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，可选择与上述第1次及上述第2次的探索脉冲加载时不同的两个端子的组，并在上述所选择的两个端子间加载第3次的探索脉冲。
在上述转子位置检测步骤中，通过上述第3次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，可对上述第3次的探索脉冲加载时所选择的两个端子间加载第4次的探索脉冲，该第4次的探索脉冲在上述第3次的相反方向上加载电流。
另外，在上述转子位置检测步骤中，通过上述第4次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，可选择与上述第1次至上述第4次的探索脉冲加载时不同的两个端子的组，并在上述所选择的两个端子间加载第5次的探索脉冲。
在上述转子位置检测步骤中，通过上述第5次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，可对第5次的探索脉冲加载时所选择的两个端子间加载第6次的探索脉冲，该第6次的探索脉冲在上述第5次的相反方向上加载电流。
另外，在上述转子位置检测步骤中，检测出上述转子位置的情况下，可进行上述起动旋转脉冲加载步骤来将上述各个步骤执行一遍之后，执行第2遍的探索脉冲加载步骤、转子位置检测步骤、起动旋转脉冲加载步骤。
另外，第N遍(N为2以上的整数)的探索脉冲加载步骤中，对在第N-1遍能够检测出转子位置时的刚才的探索脉冲加载步骤的加载时所选择的两个端子，加载与在上述第N-1遍能够检测出转子位置时的刚才的探索脉冲相同的探索脉冲，来作为第1次的探索脉冲。
在上述第2遍的探索脉冲加载步骤中加载上述第1次的探索脉冲后，上述转子位置检测步骤中无法检测出转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，可将能够检测以下位置的探索脉冲作为第2次的探索脉冲加载，该位置为从上述第1遍的转子位置检测步骤检测出的转子位置起旋转60度电角后的位置。
另外，在不满足用来从起动模式切换成反电动势反馈模式的给定条件的情况下，在根据起动模式中生成的上述转子的正转间的间隔估算出的转速超过给定值时，在给定时间保持全相通电断开的状态，并设置根据至少1相的反电动势零交叉间的间隔估算出的转矩指令分布以及反电动势检测期间，来切换成反电动势反馈模式。
可以在不满足用来从起动模式切换成反电动势反馈模式的给定条件的情况下，降低探索脉冲的电流峰值水平。可以在不满足用来从起动模式切换成反电动势反馈模式的给定条件的情况下，缩短探索脉冲加载期间或探索脉冲PWM加载期间中的任一个。
另外，上述转子位置检测步骤中，可通过将上述探索脉冲的响应信号与给定的阈值进行比较，来判断转子位置。上述转子位置检测步骤中，可设定上述阈值。
上述转子位置检测步骤中，在无法检测出转子位置的情况下，可变更上述阈值，来再次从上述转子位置探索脉冲加载步骤起重复。另外，可以存储上述变更后的阈值。
另外，上述转子位置检测步骤中，可还包括突跳脉冲加载步骤，在无法检测出转子位置的情况下，判断为转子位置位于死点处，为了让转子位置从上述死点改变，加载给定次数的突跳脉冲，上述突跳脉冲加载步骤之后，再次从转子位置探索脉冲加载步骤起重复。
上述突跳脉冲加载步骤中的上述给定次数的突跳脉冲，可由彼此相差约90度相位的两种加载脉冲构成。或者，上述给定次数的突跳脉冲，可由彼此相差约60度或120度相位的两种或三种加载脉冲构成。
另外，上述起动旋转脉冲，可由将电流峰值控制为给定值的给定期间的连续PWM脉冲构成。
另外，上述转子位置探索脉冲，可由将电流峰值控制为给定值的给定期间的连续PWM脉冲构成。
另外，上述转子位置检测步骤中，可根据电流增加中的响应信号和电流减少中的响应信号的一方响应信号或双方响应信号，来判断转子位置。
在上述起动模式中检测到转子进行了给定次数的60度电角正转情况下，从上述起动模式切换到上述反电动势反馈模式。或者，在上述起动模式中检测到转速达到给定值的情况下，可从上述起动模式切换到上述反电动势反馈模式，其中上述转速基于转子的60度电角正转的间隔。
另外，上述起动模式中，可反映出转子的60度电角正转的间隔，来进行上述反电动势模式的最初的通电分布控制。
上述转子位置检测步骤中，可将上述转子位置探索脉冲电流达到给定值时的响应信号的比较结果，用于转子位置的判断。
另外，上述转子位置检测步骤中，可在以上述转子位置探索脉冲所对应的中性点电位为基准的响应信号，大于给定的正的阈值、或小于给定的负的阈值的情况下，判断转子位置。
上述起动模式中，作为刚通过确认到转子旋转到下个60度电角期间而立刻从起动模式切换到反电动势反馈模式后的反电动势，等待上述60度期间的中间期间中所产生的给定相绕组的反电动势零交叉。
另外，可只在第1遍的转子位置探索脉冲加载步骤中，最多进行4次的转子位置探索脉冲加载。或者，可只在第1遍的转子位置探索脉冲加载步骤中，最多进行6次的转子位置探索脉冲加载。
上述转子位置探索脉冲加载步骤中，可将特定的两相顺序作为响应信号的检测相。上述转子位置探索脉冲加载步骤中，可将特定的1相以及此外的未特定的1相，顺序作为响应信号的检测相。
另外，上述转子位置探索脉冲加载步骤中，可选择上述两相的响应信号的检测相中的第1检测相时，对上述第1检测相之外的两相间，沿着第1方向加载第1次的转子位置探索脉冲；接下来，在选择第2检测相时，对上述第2检测相之外的两相间，沿着第1方向加载第2次的转子位置探索脉冲；进而，在选择上述第2检测相时，对上述第2检测相之外的两相间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次的转子位置探索脉冲；进而，在选择上述第1检测相时，对上述第1检测相之外的两相间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次的转子位置探索脉冲。
或者，可选择上述第1检测相，来对上述第1检测相之外的两相间沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次的转子位置探索脉冲；接下来，选择上述第2检测相，来对上述第2检测相之外的两相间沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次的转子位置探索脉冲。
上述转子位置探索脉冲加载步骤中，可将加载第1次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第1检测相以外的第1组的两个相、以及加载第2次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第2检测相以外的第2组的两个相之间彼此共同的相如下设定，在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点；在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点。
另外，上述转子位置探索脉冲加载步骤中，可通过所输入的转矩指令控制上述转子位置探索脉冲电流的峰值。
上述起动旋转脉冲加载步骤中，可通过所输入的转矩指令控制上述起动旋转脉冲电流的峰值。
另外，作为上述转子位置探索步骤的结果，可将加载起动旋转脉冲的上述起动旋转脉冲加载步骤，兼作下一遍的转子位置探索脉冲加载步骤。
上述起动旋转脉冲，可由将电流峰值控制为给定值的给定期间的连续PWM驱动脉冲构成。
通过本发明的电动机驱动装置以及电动机驱动方法，将对应所加载的转子位置探索脉冲的响应信号与给定的阈值进行比较，来判断转子位置。这种情况下，存在一定比率的能够立刻判断出转子位置的情况。因此在能够判断转子位置的情况下，能够立刻给理想的通电相进行用来起动转子的起动旋转脉冲的通电。也即，本发明中，不一定要进行在执行过一回给定的相选择之后判断转子位置这一步骤，就能够进行用于起动的转矩信号加载。因此，能够缩短从起动模式到切换为基于反电动势反馈模式的驱动的起动期间，提高起动速度。另外，由于对转子位置探索脉冲位于给定范围内的响应信号进行监控，因此响应信号的品质良好且能够进行准确的转子位置的判断。另外，上述控制能够以较低成本实现。
图1为表示本发明的实施方式1的电动机驱动装置的构成的方框图。
图2为表示在U相绕组与V相绕组之间加载了转子探索脉冲的情况下的W相绕组间的响应电压的转子位置所对应的特性的图。
图3为表示本发明的转子位置探索脉冲与起动旋转脉冲的加载的情形的时序图之一例，(a)、(b)、(c)分别为U相绕组电流、V相绕组电流以及W相绕组电流，(d)为比较器的输出结果，(e)为转子位置判断结果。
图4(a)为检测反电动势零交叉时序的示意图，(b)以及(c)分别为表示变为反电动势反馈模式之后的转子位置分别在不同时序中的情况下的电流分布的图。
图5为表示转子位置探索脉冲的电平不同的情况下的响应电压的转子位置的依赖特性的图。
图6为说明本发明的实施方式2中的根据转子位置探索脉冲的电流阈值实施的比较时序的控制的图，(a)、(b)以及(c)分别表示转子位置探索电流、比较器的输出信号以及换向控制块内的保存信号。
图7为表示从三相绕组中选择两相来加载转子位置探索脉冲，通过没有选择的1相与中性端子之间的响应电压所能够检测出的转子位置的区域的图。
图8(a)为实施方式1～3中的转子位置探索脉冲以及起动旋转脉冲之一例，(b)为实施方式4中的转子位置探索脉冲以及起动旋转脉冲之一例。
图9为表示以往例中的脉冲电流的概要图。
图10为实施方式8的转子位置探索脉冲与起动旋转脉冲的加载的时序图之一例，(a)、(b)、(c)分别为U相绕组电流、V相绕组电流以及W相绕组电流，(d)为比较器的输出结果，(e)为转子位置判断结果。
图11为实施方式9的转子位置探索脉冲与起动旋转脉冲的加载的时序图之一例，(a)、(b)、(c)分别为U相绕组电流、V相绕组电流以及W相绕组电流，(d)为比较器的输出结果，(e)为转子位置判断结果。
图12(a)、(b)以及(c)为表示相比较控制块的具体构成例的图。
图13为表示转子位置探索脉冲电流的变化的极性不同的情况下的响应电压的转子位置依赖特性的图。
图14为本发明的实施方式1的电动机驱动方法中的转子位置探索步骤的流程图。
图15为本发明的实施方式1的电动机驱动方法中的转子位置探索步骤之另一例的流程图。
图16为本发明的实施方式1的电动机驱动方法中，在起动模式下的第1次起动旋转转矩加载步骤以后的流程图。
图17为实施方式8以及9的起动模式下的第1次起动旋转转矩加载步骤以后的流程图。
图18为本发明的实施方式5的电动机驱动方法中的包含阈值的自调整的上述电动机驱动方法的流程图。
图中1-高电位侧电源线，2-低电位侧电源线，3-U相高电位侧驱动晶体管，4-V相高电位侧驱动晶体管，5-W相高电位侧驱动晶体管，6-U相低电位侧驱动晶体管，7-V相低电位侧驱动晶体管，8-W相低电位侧驱动晶体管，9-电动机，10-U相电动机绕组，11-V相电动机绕组，12-W相电动机绕组，13-U相端子线，14-V相端子线，15-W相端子线，16-中性点端子线，17-相比较控制块，18-电流检测电阻，19-电流检测放大器，20-预驱动器，21-外部指令信号，22-成分转矩生成块，23-转矩比较块，24-PWM导通脉冲产生块，25-PWM闭锁块，26-换向控制块，27-端子线选择块，28-第1换向控制比较器，29-第2换向控制比较器，30-比较器偏移设定器，31-转子位置探索脉冲指令发生器，32-起动脉冲指令发生器，41、42-响应电压相对转子位置的特性，43-正的阈值电平，44-负的阈值电平，45、46、47、48-转子位置检测区域，51-转子位置探索脉冲电流较高的情况下的响应电压特性，52、53、54、55-响应特性51的峰值、谷值、副峰值以及副谷值，56-转子位置探索脉冲电流比较低的情况下的响应电压特性，57、58、59、60-响应特性56的峰值、谷值、副峰值以及副谷值，61-电角60度期间之一，62、63、64-电角60度期间61的中心角位置、初始位置以及最终位置，65a、65b-反电动势零交叉检测期间，66a、66b-反电动势零交叉检测期间65的延长，67a、67b-反电动势零交叉检测期间67的开始时刻，68a、68b-反电动势零交叉检测期间67的结束时刻，71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82-可检测的转子位置、86-换向控制块26保存比较器输出的时刻，91-转子位置探索脉冲，92-转子起动旋转脉冲，93-转子位置探索脉冲，94-转子起动旋转脉冲。
具体实施例方式
下面对照附图，对本发明的实施方式的电动机驱动装置以及电动机驱动方法进行说明。另外，图中给实质上相同的部件标注相同的符号。
(实施方式1)图1为表示本发明的实施方式1的电动机驱动装置的电路结构的方框图。图1中，该电动机驱动装置具有高电位侧电源线1、低电位侧电源线2、U相高电位侧驱动晶体管3、V相高电位侧驱动晶体管4、W相高电位侧驱动晶体管5、U相低电位侧驱动晶体管6、V相低电位侧驱动晶体管7、W相低电位侧驱动晶体管8、电动机9、U相电动机绕组10、V相电动机绕组11、W相电动机绕组12、U相端子线13、V相端子线14、W相端子线15、中性点端子线16、相比较控制块17、电流检测电阻18、电流检测放大器19、预驱动器20、外部指令信号21、成分转矩生成块22、转矩比较块23、PWM导通脉冲产生块24、PWM锁定块(latch block)25、换向(commutation)控制块26、转子位置探索脉冲指令发生器31、起动脉冲指令发生器32。另外，相比较控制块17中，具有端子线选择块27、第1换向控制比较器28、第2换向控制比较器29、比较器阈值设定器30。
该电动机驱动装置，在包括电动机9的起动时的极低旋转区域中，作为起动模式进行动作，在能够稳定检测出因电动机旋转所产生的反电动势来进行换向控制的区域中，在本领域公知的反电动势反馈模式下进行动作。对换向控制块26与相比较控制块17的功能进行概括，则是两者联合起来进行工作。下面以此为前提，对图1的电动机驱动装置的动作进行说明。
首先，对反电动势反馈模式的转矩控制进行说明。本模式中，不使用转子位置探索脉冲指令发生器31以及起动脉冲指令发生器32。接收所给出的转矩指令信号21，成分转矩生成块22生成对应于来自换向控制块26的时序与驱动晶体管3～8的导通状态的组合的多个成分转矩指令信号。PWM导通脉冲发生块24，向换向控制块26所选择的相输出PWM导通时序。转矩比较块23，通过从换向控制块26接收处于导通状态的相信息，来从多个成分转矩指令信号中选择并与放大器19的输出进行比较，或选择放大器19的输出与各个成分转矩指令信号的多个比较结果的任一个，并在电流检测放大器19的输出大于比较对象的成分转矩指令信号时，产生PWM截止脉冲。通过将上述PWM导通脉冲与PWM截止脉冲输入至锁定块25，对换向控制块26所选择的相的脉冲宽度进行控制。另外，上述方法的详细内容如专利文献(特开2003-174789号公报)所示，在三相绕组中都存在电流时也能够进行电流控制。另外，在进行120度通电的情况下，不需要成分转矩生成块22，为了表示多个信号并列传递，图1中所使用的空心箭头，与用于表示1个信号的传递的细的箭头标记相应。
接下来，对反电动势反馈模式的通电相控制进行说明。如前所述，本方法是本领域公知的方法。换向控制块26，在对三相绕组的各个绕组预测为各自的反电动势的极性发生变化的期间中，进行通电控制，使该绕组的电流为零。电流为零的绕组中，电流的时间变化成分也在短时间后变为零，该绕组的两端子间，也即U相端子线13与中性点端子线16之间或V相端子线14与中性点端子线16之间，或W相端子线15与中性点端子线16之间，出现因该绕组与旋转的转子磁通之间的相互作用所引起的反电动势，因此能够检测出该反电动势的极性变化的时序(零交叉时序)，准确识别转子位置。该反电动势反馈模式中，比较器阈值设定器30，在比较第1换向控制比较器28及第2换向控制比较器29双方或单方的差动输入信号时，设有若干的偏移(offset)。该偏移，根据差动输入信号间的电位差是否达到给定值，来改变比较器28、29的输出。换而言之，该偏移作为比较器的差动输入信号所对应的阈值发挥作用，防止零交叉时序的振动所产生的影响。通过换向控制块26，电流及其时间变化为零的绕组电位差的零交叉时序经端子线选择块27选择，并经第1换向控制比较器28以及第2换向控制比较器29，反馈给换向控制块26，通过这样能够持续维持准确的换向时序的控制。
另外，上述振动防止目的中，可以不设置偏移(阈值)，可将锁定电路设置在换向控制块26的内部，这种情况下不需要第2换向控制比较器29以及比较器阈值设定器30。另外，如果预先为每一相绕组准备第1换向控制比较器28与第2换向控制比较器29的一方或双方，便不需要端子线选择块27。通过设置端子线选择块27，起动模式与反电动势反馈模式这双方能够兼用比较器。
接下来，对起动模式进行说明。在转子刚起动后处于极低旋转区域的情况下，作为起动模式进行工作。起动模式中，通过交替重复探索脉冲加载步骤、转子位置探索步骤、以及为了给判明转子位置的转子施以起动旋转转矩而给适当的定子相加载转矩电流脉冲的起动旋转转矩加载步骤，来进行起动加速。起动模式中，换向控制块26选择三相绕组的U相端子、V相端子以及W相端子中的两个端子，来在两端子间加载转子位置探索脉冲。下面使用图2，对转子位置探索脉冲加载所对应的响应信号进行说明。另外，图2的横轴中所表示的电角显示，将从U相端子向V向端子流通固定电流时转子被锁定的位置表示为150度，以后的说明中的图3、图5以及图7的电角表示也一样。
图2为表示预先所得到的转子位置的电角、与在U相绕组与V相绕组之间加载探索脉冲的情况下的响应电压之间的关系的图。图2的表示转子位置的电角与响应电压之间的关系的曲线41，如下来得到。
(a)首先，每隔给定的间隔变化转子位置的电角，将转子设置在每给定间隔的各个电角的位置上。
(b)接下来，通过换向控制块26有选择地导通截止图1中的驱动晶体管3以及驱动晶体管7，让转子位置探索脉冲电流，在高电位侧电源线1、驱动晶体管3、U相绕组10、中性点端子(共通端子)、V相绕组11、驱动晶体管7、电流检测电阻18、以及低电位侧电源线2的路线中流通。
(c)测定零电流的W相绕组的W相端子线15与中性点端子线16之间所产生的响应电压，作为与所设定的转子位置的电角相对应的响应电压得到。
(d)再通过上述(a)让转子位置的电角每次变化给定间隔，重复(b)以及(c)的步骤，能够将转子位置的电角所对应的响应电压变化作为图2的曲线41得到。另外，虽然图2中转子位置的电角所对应的响应电压的变化表现为连续的曲线41，但实际上如上所述，是将对预先所设定的每一个电角得到的响应电压的点连接起来得到的。
另外，对于图2中的虚线42将在后面说明。
接下来，使用图2的表示响应电压相对转子位置的电角的关系的曲线41，对根据所测定的响应电压检测出转子位置的方法进行说明。如图2所示，表示响应电压相对转子位置的电角的关系的曲线41，在电角120度附近(区域46)以及电角180度附近(区域45)中其绝对值最大，而此外的区域中几乎检测不出来。因此可知，根据所测定的响应电压，在转子位置为电角120度附近或电角180度附近的情况下能够确定出来。但是，由于相对响应电压，转子位置的电角不一定一一对应，因此必须要能够只对给定的绝对值以上的响应电压确定转子位置。因此，预先设定正的阈值43与负的阈值44，通过这样，在响应电压为正的阈值43以上的情况下(H电平信号)，判断为电角180度附近，在响应电压为负的阈值44以下的情况下(L电平信号)，判断为电角120度附近。
另外，图2的表示转子位置的电角与响应电压之间的关系的曲线42，如下来得到。
(a)首先，每隔给定的间隔变化转子位置的电角，将转子设置在每给定间隔的各个电角的位置上。
(b)接下来，通过换向控制块26有选择地导通驱动晶体管4以及驱动晶体管6，让转子位置探索脉冲电流，在高电位侧电源线1、驱动晶体管4、V相绕组11、中性点端子、U相绕组10、驱动晶体管6、电流检测电阻18、以及低电位侧电源线2的路线中流通。
(c)测定零电流的W相绕组的W相端子线15与中性点端子线16之间所产生的响应电压，作为与所设定的转子位置的电角相对应的响应电压得到。
(d)再通过上述(a)让转子位置的电角每次变化给定间隔，重复(b)以及(c)的步骤，能够将转子位置的电角所对应的响应电压变化作为图2的曲线42得到。另外，虽然图2中转子位置的电角所对应的响应电压的变化表现为连续的曲线42，但实际上如上所述，是将对预先所设定的每一个电角得到的响应电压的点连接起来得到的。
接下来，使用图2的表示响应电压相对转子位置的电角的关系的曲线42，对根据所测定的响应电压检测出转子位置的方法进行说明。如图2所示，表示响应电压相对转子位置的电角的关系的曲线42，在电角0度附近(区域48)以及电角300度附近(区域47)中其绝对值较大，而此外的区域中几乎检测不出来。因此可知，根据所测定的响应电压，在转子位置为电角0度附近或电角300附近的情况下能够确定出来。这种情况下与上述曲线41一样，必须要能够只对给定的绝对值以上的响应电压确定转子位置。这里，设定与上述曲线41相同的正的阈值43与负的阈值44。通过这样，在响应电压为正的阈值43以上的情况下(H电平信号)，判断为电角300度附近，在响应电压为负的阈值44以下的情况下(L电平信号)，判断为电角0度附近。
图7表示的是，在三相的绕组中选择2相加载转子位置探索脉冲，并通过没有选择的1相与中性点端子之间的响应电压所能够检测出的转子位置的区域的图。具体的说，将在U相绕组与V相绕组之间加载转子位置探索脉冲的情况下(图2)所能够检测出的转子位置，表示为上部的区域71～74。另外，将在V相绕组与W相绕组之间加载转子位置探索脉冲的情况下所能够检测出的转子位置，表示为中部的区域75～78。进而，将在W相绕组与U相绕组之间加载转子位置探索脉冲的情况下所能够检测出的转子位置，表示为下部的区域79～82。由于图7的71～82的区域，分别表示约60度的电角区域，因此分别称作电角60度期间。
图14为本发明的实施方式1的转子驱动方法中的转子位置探索步骤的流程图。
下面，使用图14的流程图对根据所测定的响应电压检测出转子位置的具体步骤进行说明。
(a)首先，由换向控制块26导通驱动晶体管3以及驱动晶体管7，通过这样，将转子位置探索脉冲电流，从U相绕组10经中性点端子通给V相绕组11(S01)。
(b)接下来，比较器阈值设定器30，将给定的正的阈值43供给第1换向控制比较器28，将给定的负的阈值44供给第2换向控制比较器29。此时端子线选择块27，通过换向控制块26将W相端子线15与中性点端子线16输入至比较器28及比较器29的同相输入端子与反相输入端子。
(c)此时，将比较器28的输出与正的阈值43进行比较，判断是否为正的阈值43以上(S02)。在输出为正的阈值43以上的情况下，也即输出H电平信号的情况下，得知转子位置处于图2的区域45所示的电角180度附近(S03)。
(d)另外，将比较器29的输出与负的阈值44进行比较，判断是否为负的阈值44以下(S04)。在输出为负的阈值44以下的情况下，也即输出L电平信号的情况下，得知转子位置处于图2的区域46所示的电角120度附近(S05)。
(e)在比较器28以及29的输出不是上述的H电平信号或L电平信号的情况下，推定为转子位于其他角度位置。
(f)这里，对于位于电角180度位置上的转子，通过导通驱动晶体管4以及8，能够提供良好的起动旋转转矩，对于位于电角120度位置上的转子，通过导通驱动晶体管3以及8，能够提供良好的起动旋转转矩。
根据上述的要点，选择其他的两端子的组合，加载转子位置探索脉冲，能够检测出位于另一个角度的情况下的转子位置。下面，对从V相绕组11向U相绕组10通电的情况进行说明。
(a)首先，由换向控制块26导通驱动晶体管4以及驱动晶体管6，通过这样，将转子位置探索脉冲电流，从V相绕组11经中性点端子通给U相绕组10(S06)。
(b)接下来，比较器阈值设定器30，将给定的正的阈值43供给第1换向控制比较器28，将给定的负的阈值44供给第2换向控制比较器29。这种情况下，端子线选择块27，通过换向控制块26将W相端子线15与中性点端子线16输入至比较器28及比较器29的同相输入端子与反相输入端子。
(c)此时，将比较器28的输出与正的阈值43进行比较，判断是否为正的阈值43以上(S07)。在输出为正的阈值43以上的情况下，也即输出H电平信号的情况下，得知转子位置处于图2的区域47所示的电角300度附近(S08)。
(d)另外，将比较器29的输出与负的阈值44进行比较，判断是否为负的阈值以下(S09)。在输出为负的阈值44以下的情况下，也即输出L电平信号的情况下，得知转子位置处于图2的区域48所示的电角0度附近(S10)。
(e)在比较器28以及29的输出不是上述的H电平信号或L电平信号的情况下，推定为转子位于其他角度位置。这种情况下，选择U相端子与V相端子的组合以外的其他的两端子的组，给所选择的两个端子加载转子位置探索脉冲。
(f)另外，对于步骤S08中判断为位于电角300度位置上的转子，通过导通驱动晶体管5以及6，能够提供良好的起动旋转转矩。另外，对于步骤S10中判断为位于电角0度位置上的转子，通过导通驱动晶体管5以及7，能够提供良好的起动旋转转矩。
接下来，对从V相绕组11向W相绕组12通电的情况进行说明。
(a)首先，在由换向控制块26导通驱动晶体管4以及驱动晶体管8的情况下，将转子位置探索脉冲电流，从V相绕组11经中性点端子通给W相绕组12(S11)。
(b)接下来，控制端子线选择块27，将U相端子线13与中性点端子线16输入至比较器28以及比较器29的同相输入端子与反相输入端子。
(c)将比较器28的输出与正的阈值43进行比较，判断是否为正的阈值43以上(S12)。在输出为正的阈值43以上的情况下，也即输出H电平信号的情况下，判断为转子位置为300度附近(S13)。
(d)另外，将比较器29的输出与负的阈值44进行比较，判断是否为负的阈值44以下(S14)。在输出为负的阈值44以下的情况下，也即输出L电平信号的情况下，判断为转子位置为240度附近(S15)。
(e)在比较器28以及29的输出不是上述的H电平信号或L电平信号的情况下，推定转子位于其他角度位置。这种情况下，由换向控制块26导通高电位侧驱动晶体管与低电位侧驱动晶体管的其他的组合，选择另外的两端子的组合，继续实施探索脉冲加载步骤以及转子位置探索步骤。
接下来，对从W相绕组12向V相绕组11通电的情况进行说明。
(a)首先，在由换向控制块26导通驱动晶体管5以及驱动晶体管7的情况下，将转子位置探索脉冲电流，从W相绕组12经中性点端子通给V相绕组11(S16)。
(b)接下来，控制端子线选择块27，将U相端子线13与中性点端子线16输入至比较器28以及比较器29的同相输入端子与反相输入端子。
(c)将比较器28的输出与正的阈值43进行比较，判断是否为正的阈值43以上(S17)。在输出为正的阈值43以上的情况下，也即输出H电平信号的情况下，判断转子位置为60度附近(S18)。
(d)另外，将比较器29的输出与负的阈值44进行比较，判断是否为负的阈值以下(S19)。在输出为负的阈值44以下的情况下，也即输出L电平信号的情况下，判断转子位置为120度附近(S20)。
(e)在比较器28以及29的输出不是上述的H电平信号或L电平信号的情况下，推定转子位于其他角度位置。这种情况下，由换向控制块26导通高电位侧驱动晶体管与低电位侧驱动晶体管的其他组合，继续实施转子位置探索。
接下来，对从W相绕组12向U相绕组10通电的情况进行说明。
(a)首先，在由换向控制块26导通驱动晶体管5以及驱动晶体管6的情况下，将转子位置探索脉冲电流，从W相绕组12经中性点端子通给U相绕组10(S21)。
(b)接下来，控制端子线选择块27，将V相端子线14与中性点端子线16输入至比较器28以及比较器29的同相输入端子与反相输入端子。
(c)将比较器28的输出与正的阈值43进行比较，判断是否为正的阈值43以上(S22)。在输出为正的阈值43以上的情况下，也即输出H电平信号的情况下，判断转子位置为60度附近(S23)。
(d)另外，将比较器29的输出与负的阈值44进行比较，判断是否为负的阈值44以下(S24)。在输出为负的阈值44以下的情况下，也即输出L电平信号的情况下，判断转子位置为0度附近(S25)。
(e)在比较器28以及比较器29的输出不是上述的H电平信号或L电平信号的情况下，推定转子位于其他角度位置。这种情况下，由换向控制块26导通高电位侧驱动晶体管与低电位侧驱动晶体管的其他组合，继续实施转子位置探索。
接下来，对从U相绕组10向W相绕组12通电的情况进行说明。
(a)首先，在由换向控制块26导通驱动晶体管3以及驱动晶体管8的情况下，将转子位置探索脉冲电流，从U相绕组10经中性点端子通给W相绕组12(S26)。
(b)接下来，控制端子线选择块27，将V相端子线14与中性点端子线16输入至比较器28以及比较器29的同相输入端子与反相输入端子。
(c)将比较器28的输出与正的阈值43进行比较，判断是否为正的阈值43以上(S27)。在输出为正的阈值43以上的情况下，也即输出H电平信号的情况下，判断转子位置为180度附近(S28)。
(d)另外，将比较器29的输出与负的阈值44进行比较，判断是否为负的阈值以下(S29)。在输出为负的阈值44以下的情况下，也即输出L电平信号的情况下，判断转子位置为240度附近(S30)。
(e)在比较器28以及29的输出不是上述的H电平信号或L电平信号的情况下，推定转子位于其他角度位置。这种情况下，由换向控制块26导通高电位侧驱动晶体管与低电位侧驱动晶体管的其他组合，继续实施转子位置探索。
以上，虽然对包括加载极性加载6种转子位置探索脉冲，来检测出转子位置的情况进行了说明，但基本上通过这6种转子位置探索脉冲加载时的响应信号电平，能够以足够的精度来进行转子位置判断。另外，图14中的第1相、第2相、第3相，并不仅限于上述例子，只要从U相、V相、W相这三相中适当地不重复选择就可以。虽然图14所示的转子位置探索步骤包括6次转子位置探索步骤，但转子位置一旦被判定，则立刻结束。另外，虽然还可以将图14的流程用作第2次以后的转子位置探索步骤，但根据后述的效率化的观点，只在第1次转子位置探索脉冲加载步骤中使用，这样更有效率。
另外，如图15的流程图所示，如果排除冗长性，则能够根据4种转子位置探索脉冲加载时的响应信号电平，进行转子位置判断。图15为本发明的实施方式1的电动机驱动方法中的转子位置探索步骤之另一例的流程图。该图15中的流程图的各个步骤S31～S50，实质上与图14的流程图的步骤S01～S20相对应，因此省略说明。图15中的第1相、第2相以及第3相，可以从U相、V相、W相这3相中适当地无重复选择。虽然图15所示的转子位置探索步骤，包括4次转子位置探索步骤，但转子位置一旦判定，则立刻结束。虽然还可以将图15的流程用作第2次以后的转子位置探索步骤，但根据后述的效率化的观点，只作为第1次的转子位置探索步骤使用，这样更有效率。图15的流程结束之后，开始图16的流程。另外，图16的结束步骤以后，进入公知的反电动势模式下的动作。
图16为到满足从第1次的起动旋转脉冲加载步骤切换到反电动势反馈模式的条件为止的流程图。图14的流程结束之后，开始图16的流程。
(a)首先，根据由上一次转子位置探索步骤得到的转子位置的判断结果，对相应的相加载起动旋转脉冲(S51)。
(b)接下来，加载与判断出上一次转子位置的情况下加载的转子位置探索脉冲相同条件的探索脉冲(S52)。
(c)判断没有加载探索脉冲电流的相的绕组端子的响应信号，是否为给定阈值之外(也即，为既非H电平信号又非L电平信号的状态0)(S53)。在响应信号与上一次相同的情况下(否状态P或状态N)，判断转子存在于上次判断的电角60度期间(S54)。之后返回步骤S51。
(c)另一方面，步骤S53中，在响应信号为状态0的情况下(是)，判断为转子旋转到下一个电角60度期间(S55)，并判断是否满足反电动势反馈模式切换条件(S56)。在满足反电动势反馈模式切换条件的情况下结束，之后进入公知的反电动势反馈模式下的动作。另外，在不满足切换条件的情况下，返回步骤S51。
以上，对转子位置处于电角0度、120度、180度以及300度的情况下的起动旋转脉冲的通电相进行了说明。在判断转子位置的电角为60度附近的情况下，通过导通驱动晶体管3与驱动晶体管7，能够提供良好的起动旋转转矩。另外，在判断转子位置的电角为240度附近的情况下，通过导通驱动晶体管4与驱动晶体管6，能够提供良好的起动旋转转矩。本发明中，若最初的转子位置探索脉冲所对应的响应结果，是比较器28的输出为H电平信号、或比较器29的输出为L电平信号，则即使不等待对其他绕组加载的转子位置探索脉冲的响应，也能够立即得知转子位置。因此，能够省略无助于转子起动转矩的多余的探索脉冲加载，只提供给定的起动脉冲，并能够在总体上进行迅速的起动加速。
图3为示意表示转子位置探索脉冲与起动旋转脉冲的加载的情形的时序图之一例。图3中，横轴为时间轴，(a)、(b)、(c)分别在其纵轴中表示U相绕组电流、V相绕组电流以及W相绕组电流，(d)表示比较器28或比较器29的输出结果，(e)表示转子位置判断结果。图3的(d)中的符号P，表示比较器28的输出为H电平信号的状态，N表示比较器29的输出为L电平信号的状态，0表示比较器28的输出不为H电平信号，并且比较器29的输出不为L电平信号。另外，图3的(e)中，各个数值240、300、0以及60，表示转子位置的判断结果分别为电角240度前后、300度前后、0度前后以及60度前后。
图3中，作为第1次的转子位置探索所需要的转子位置探索脉冲加载步骤DS1，示出了需要3次脉冲加载的例子。该转子位置探索脉冲加载步骤DS1中，第1次从U相绕组10向V相绕组11通转子位置探索脉冲，第2次从V相绕组11向U相绕组10通电，第3次从V相绕组11向W相绕组12通电。第1次、第2次的转子位置探索脉冲的通电中，转子位置探索失败，但通过第3次的转子位置探索脉冲通电，第2换向控制比较器29的输出变为L电平信号(状态N)，判断转子位置处于240度。保存此时的转子位置探索脉冲条件，同时为了给转子施加适当的转矩，导通驱动晶体管4以及6，在起动旋转脉冲加载步骤SP1中加载起动旋转脉冲。
图3的第2次转子位置探索脉冲加载步骤DS2中，加载与上一次所保存的探索脉冲条件相同的探索脉冲。由于起动时一般转速较低，因此转子旋转到下一个电角60度期间的频度，与转子位置探索次数相比足够低。因此，转子位置探索脉冲加载步骤DS2中，能够立即再次得到L电平信号(状态N)作为第2换向控制比较器29的输出，判断为与刚才的转子位置相同的电角240度。保存此时的探索脉冲条件，同时为了给转子施加适当的转矩，导通驱动晶体管4和6，在起动旋转脉冲加载步骤SP2中加载起动旋转脉冲。
图3的第3次以及第4次转子位置探索脉冲加载步骤DS3以及DS4，也根据该转子位置判断结果，导通驱动晶体管4和6，加载第3次以及第4次起动旋转脉冲步骤SP3以及SP4所示的起动旋转脉冲。
图3的第5次转子位置探索脉冲加载步骤DS5中，加载两次转子位置探索脉冲。首先，第1次转子位置探索脉冲加载中，作为上一次所保存的探索脉冲条件，加载与转子位置探索脉冲加载步骤DS4相同的转子位置探索脉冲，但此时作为第2换向控制比较器29的输出没有得到L电平信号。因此，作为第2次转子位置探索脉冲，为了能够探索出转子位于从刚才所检测出的转子位置的电角240度旋转了60度的位置300度上，导通驱动晶体管4以及6。这种情况下，从V相绕组11向U相绕组10通电。此时第1旋转控制比较器28的输出变为H电平信号(状态P)，判断转子位置位于300度。保存此时的探索脉冲条件，同时为了给转子施加适当的转矩，导通驱动晶体管5和6，在起动旋转脉冲加载步骤SP5中加载起动旋转脉冲。
图3的第6次以及第7次转子位置探索脉冲加载步骤DS6以及DS7，也加载与转子探索脉冲加载步骤DS5的第2次转子位置探索脉冲相同的探索脉冲，判断转子位置同样位于电角300度。因此，第6次以及第7次起动旋转脉冲加载步骤SP6以及SP7中，也加载与起动旋转脉冲加载步骤SP5相同的起动旋转脉冲。
图3的第8次转子位置探索脉冲加载步骤DS8中，结果也由两次转子位置探索脉冲构成。首先，第1次转子位置探索脉冲加载中，作为上一次所保存的探索脉冲条件，加载与转子位置探索脉冲加载步骤DS7相同的探索脉冲，但此时作为第1换向控制比较器28的输出没有得到H电平信号。因此，作为第2次转子位置探索脉冲，为了能够探索出转子位于从刚才所检测出的转子位置的电角300度旋转了60度的位置360度也即0度上，导通驱动晶体管5以及6。这种情况下，从W相绕组12向U相绕组10通电。此时第2换向控制比较器29的输出变为L电平信号(状态N)，判断转子位置位于0度。保存此时的探索脉冲条件，同时为了给转子施加适当的转矩，导通驱动晶体管5和7，来在起动旋转脉冲加载步骤SP8中加载起动旋转脉冲。
图3的第9次转子位置探索脉冲加载步骤DS9，也加载与转子探索脉冲加载步骤DS8的第2次转子位置探索脉冲相同的探索脉冲，判断转子位置同样位于电角300度。因此，第9次起动旋转脉冲加载步骤SP9中，也加载与起动旋转脉冲加载步骤SP8相同的起动旋转脉冲。
图3的第10次转子探索脉冲加载步骤DS10中，结果加载两次转子位置探索脉冲。首先，第1次转子位置探索脉冲加载中，作为上一次所保存的探索脉冲条件，加载与转子位置探索脉冲加载步骤DS9相同的转子位置探索脉冲，但此时作为第2换向控制比较器29的输出没有得到L电平信号。因此，作为第2次转子位置探索脉冲，为了能够探索出转子位于从刚才所检测出的转子位置的电角0度旋转了60度的位置60度上，导通驱动晶体管5以及7。这种情况下，从W相绕组12向V相绕组11通电。此时第1换向控制比较器28的输出变为H电平信号(状态P)，判断转子位置位于60度附近。
这里，从最初的转子位置探索脉冲加载步骤DS1起，经过确认到转子的第1次电角60度正转的第5次转子位置探索脉冲加载步骤DS5、以及第2次确认到电角60度正转的第8次转子位置探索脉冲加载步骤DS8，在第10次的转子位置探索脉冲加载步骤DS10中确认到第3次电角60度正转。如果通过3次电角60度正转判断为旋转起动成功，并在以后加载通常的加速转矩，作为转子位置的检测方法就能够使用反电动势。如AP1的电流波形所示，能够导通驱动晶体管3和7，对电流进行PWM控制来进行驱动。以后由于转子旋转，因此如前所述，能够通过公知的基于反电动势的转子位置检测，来进行电动机驱动。
另外，虽然上述情况下，通过3次转子的电角60度正转判断为旋转起动成功，但也可以通过3次以外的次数的电角60度正转来判断为旋转起动成功。另外，还可以根据关于起动旋转脉冲电流的电角60度的正转的间隔所得到的转速达到给定值这一事件，来判断旋转起动成功。
另外，在从起动模式刚变成反电动势反馈模式后的加速转矩加载中，将用于检测其分布(profile)形成以及反电动势的零交叉的电流零期间，以根据起动模式中的电角每60度的电动机正转周期预先预测到的反电动势的零交叉的时刻设置。图3中，检测出AP1之后的零交叉。接收到电角60度区域被判断为转子位置后，例如，对应当在电角60度区域的中心时刻产生的W相绕组的反电动势从正到负的零交叉进行检测。在零交叉检测期间的开始时，若尚没有产生上述给定的零交叉则等待该零交叉的产生，根据它的产生来检测出转子的电角60度正转。
换而言之，在等待W相绕组的反电动势从正到负的零交叉的情况下，在反电动势检测期间开始时，如果W相绕组的反电动势仍为正，则继续零交叉检测期间，直到产生给定的零交叉，在产生了给定的零交叉的时刻，认为产生了的的确确的零交叉。在反电动势零交叉检测期间的开始时，根据反电动势信号的极性判明已经产生了给定的零交叉的情况下，在反电动势的零交叉检测期间的开始时刻，设为零交叉时刻。也即，例如在等待W相绕组的反电动势从正到负的零交叉的情况下，如果在检测期间开始时W相绕组的反电动势已经为负，则认为立刻产生了零交叉。
对照图4对反电动势的零交叉检测进行详细说明。图4的(a)为检测反电动势的零交叉的时序的示意图，图4(b)以及(c)分别示出了刚变化为反电动势反馈模式之后的转子位置位于时刻69以及时刻70处的情况下的电流分布。图中的横轴表示转子位置或时间轴。该图4(a)中，分别示出了上述电角60度期间61的中心角度位置62、初始位置63、以及最终位置64。另外，图4的(a)中，示出了反电动势零交叉检测期间的进相成分65a以及65b，同时，反电动势零交叉检测期间，表示一直延长到反电动势零交叉到来为止的区间66a以及66b。另外，分别示出了反电动势零交叉检测期间的开始时刻67a、67b以及结束时刻68a、68b。
另外，无传感驱动中，需要对每一相形成用来检测反电动势的给定的零电流区间。将上述零电流区间中的给定的期间作为上述零交叉检测期间，在比考虑识别为上述电角60度相当期间的期间而预测到的下一个反电动势零交叉时刻，早图5中通过期间65a或期间65b所示的期间的时刻67a或67b，开始零交叉检测期间。通过这样在所预测的周期较长的情况下，也即所预测的转速较低的情况下，逐次前进些许相位来渐渐修正预测值。另外，由于在所预测的周期较短的情况下，也即所预测的转速较高的情况下，如上所述在给定的相中持续等待产生给定的反电动势零交叉，因此结果相位延迟并在时刻68a或68b检测出正确的反电动势零交叉，来修正预测时刻。
通常，切换为反电动势反馈模式的最近的起动模式中的电角60度正转期间中的起动旋转脉冲的次数足够多，且变化为反电动势反馈模式之后的转子位置，位于该电角60度期间中的初期阶段、例如时刻69中。此时，通电电流分布，如图4(b)所示。接收刚才的转子位置信息后，U相电流83a较为急剧地上升，V相电流84a较为急剧地下降，W相电流85a以比较平缓的斜率上升。之后，U相电流83a开始以比较平缓的斜率开始下降。这里的U相电流83a与W相电流85a等的平缓变化率，用来构成在降低电动机振动以及噪声中有效的斜坡状电流。之后，U相电流83a变为零，到U相电流83a稳定为零为止的短时间的零电流区间经过之后，马上开始用来检测U相中所出现的反电动势的从正到负的零交叉的零交叉检测期间。之后，在时刻62中检测上述零交叉的结果是，U相电流进一步向负方向以较平缓的斜率开始下降。如上所述，变化为反电动势反馈模式之后所产生的反电动势的零交叉，可检测出该电角60度期间的中间时刻62中产生的反电动势零交叉，可以在电角约30度期间后的时刻62的附近，设定零交叉检测期间。这种情况下，零交叉检测期间，持续到检测出零交叉为止，可正确检测出零交叉时刻。
另外，设刚才的起动模式中的电角60度正转期间中的起动旋转脉冲的次数较少，且变化为反电动势反馈模式之后的转子位置位于该电角60度期间中的终点，例如时刻70处。此时，通电电流分布如图4(c)所示。接收刚才的转子位置信息后，U相电流83b较为急剧地上升，V相电流84b较为急剧地下降，W相电流85b以比较平缓的斜率上升。之后，U相电流83b开始以比较平缓的斜率开始下降。这里的U相电流83b与W相电流85b等的平缓变化率，用来构成在降低电动机振动以及噪声中有效的斜坡状电流。之后，U相电流83b变为零，到U相电流83b稳定为零为止的短时间的零电流区间经过之后，马上开始用来检测U相中所出现的反电动势的从正到负的零交叉的零交叉检测期间。这种情况发生在时刻62已经产生了反电动势零交叉之后，乍一看好像检测出接下来到来的电角60度期间的中间时刻的零交叉较好，但相反，在起动模式中的电角60度正转期间中的起动旋转脉冲的次数足够多的情况下，零交叉检测期间会在电角90度相当期间持续，会产生转矩降低的问题。因此优选即使在刚切换到反电动势反馈模式后的转子位置位于时刻70的这种情况下，也等待该电角60度期间的反电动势零交叉。此时，由于是已经在时刻62产生反电动势零交叉之后，因此一直到电角180度相当期间后为止极性一定，根据该极性能够判断在反电动势零交叉检测开始时刻67b已经产生反电动势零交叉，而看作立刻检测出了零交叉，形成下一个电角60度的分布。另外，这种情况下不会产生转矩降低。如前所述，通过将预测周期信息逐次缩短期间65b，终究能够检测出准确的零交叉时刻。
另外，这里对相比较控制块17进行说明。相比较控制块17的具体例子，考虑图12(a)、(b)、(c)中所示的电路结构等。图7中的区域71～78的转子位置探索脉冲如果能够被加载，则可以没有区域79～82的转子位置探索脉冲。因此，由于不将总流通探索脉冲加载电流的V相端子用作响应信号检测端子，因此图12(a)中U相端子以及W相端子经端子线选择块27与比较器28及比较器29相连接，能够判断转子位置。另外，反电动势反馈模式中，比较器28与比较器29的阈值回到零，或减小其绝对值，并分别与U相端子以及W相端子相连接，另外，只在反电动势反馈模式中使用的比较器99与V相端子相连接。上述3个比较器的输出传递给换向控制块26。
另外，图12(b)中，不使用端子线选择块27，各相各具有两个输入对专用转子位置探索脉冲信号加载的响应信号的比较器28U、28V、28W、29U、29V以及29W。反电动势反馈模式中，对于上述比较器的阈值，将其绝对值降低或将其去除，来用作反电动势比较用的比较器。
另外，图12(c)中，只有1组比较器28及比较器29经端子线选择块27，将对转子位置探索脉冲的响应信号，从没有加载上述探索脉冲的绕组端子读出。反电动势反馈模式中，对于上述比较器的阈值，将其绝对值降低或将其去除，来用作反电动势比较用的比较器。此时反电动势的零交叉，在预测到的其出现的时刻，经端子线选择块27从给定的绕组端子检测出来。
(实施方式2)本发明的实施方式2的电动机驱动方法，特征在于利用由转子位置探索脉冲的电流为给定值时的感应作用产生的响应信号值。图5为表示在转子位置探索脉冲的电流水平互不相同的两个情况下，从U相绕组端子往V相绕组端子加载了转子位置探索脉冲时，零电流的W相绕组的W相端子线15与中性点端子线16之间所产生的响应信号相对转子位置的特性的图。图5中，转子位置探索脉冲电流较高的情况下的响应信号的特性表示为曲线51，示出了响应信号特性51的主峰值52、主谷值53、副峰值54及副谷值55。另外，转子位置探索脉冲电流较低的情况下的响应信号的特性表示为曲线56，示出了响应信号特性56的主峰值57、主谷值58、副峰值59、副谷值60。根据其结果，由于将转子位置探索脉冲电流设定得较高的情况下的副峰值54与副谷值55，比将转子位置探索脉冲电流设定得较低的情况下的副峰值59与副谷值60小，因此能够将正的阈值43以及副的阈值44的绝对值的下限余量确保得较大。因此上述转子位置检测中，对给定的转子位置探索脉冲电流值进行控制，通过这样减小零电流的绕组两端所出现的响应电压信号形状的副峰值以及副谷值的大小，从而能够更加准确地判断转子位置。也即，转子位置探索脉冲的加载方法，基本上来说，是通过所选择的高电位侧驱动晶体管与低电位侧驱动晶体管的导通，在绕组端子间将给定电压加载给定时间，而根据使用图5的上述讨论的结果，本实施方式中如下来进行。
图1中的转子位置探索脉冲指令发生器31，为了决定上述响应信号的读取时刻设定转子位置探索脉冲的阈值电流值。起动模式中的换向控制块26，将为了加载转子位置探索脉冲而选择的驱动晶体管，通过来自PWM导通脉冲产生块24的脉冲来PWM导通。使用图6对该情形进行说明。图6(a)、(b)以及(c)，分别表示转子位置探索电流、比较器29的输出信号以及换向控制块内的保存信号。通过加载而开始流通的转子位置探索脉冲电流，如图6(a)所示，由电流检测电阻18监控，其经过放大器19之后的信号，在转矩比较块23中与转子位置探索脉冲指令发生器31所设定的值进行比较，如果转子位置探索脉冲电流值达到了给定值Ith，则换向控制块26将该瞬间86的时刻中的比较器28以及比较器29的输出结果读取，之后转子位置探索脉冲电流被PWM断开。假设转子位置位于0度处。此时如图6(b)所示，考虑到伴随着转子位置探索脉冲电流的增加，比较器28的输出误检测出图5所示的副峰值59，产生振动。根据电流水平会产生振动的期间87与88中所示的输出，存在稳定的期间。在相当于比较器输出稳定的电流区域的期间88中所包括的时刻86，换向控制块26保存比较器输出，通过这样能够防止误判断转子位置。
(实施方式3)本发明的实施方式3的电动机驱动方法中，特征在于在加载转子位置探索脉冲时，从哪一相绕组向哪一相绕组通电，以及优先选择哪两相的绕组组合，按照给定的顺序进行。在加载转子位置探索脉冲时，从哪一相绕组向哪一相绕组通电，通过选择高电位侧驱动晶体管与低电位侧驱动晶体管来决定。图7为表示在三相绕组中选择两相的串联绕组来加载转子位置探索脉冲的情况下，能够检测出转子位置的电角的角度位置的图。
(i)从U相绕组向V相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下所能够检测出的转子位置，表示为区域71和72。
(ii)另外，从V相绕组向U相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下所能够检测出的转子位置，表示为区域73和74。
(iii)从V相绕组向W相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下所能够检测出的转子位置，表示为区域75和76。
(iv)从W相绕组向V相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下所能够检测出的转子位置，表示为区域77和78。
(v)从W相绕组向U相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下所能够检测出的转子位置，表示为区域79和80。
(vi)从U相绕组向W相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下所能够检测出的转子位置，表示为区域81和82。
从图7可以得知，不需要进行上述所有模式的探索脉冲加载。区域71～74、区域75～78或区域79～82的任一个中，由于4个能够检测出的转子位置，彼此之间位置的重复较少因此效率较高。因此，最好选择这3种组合中的1个，在第1遍的转子位置探索步骤中的第1次的探索脉冲、以及通过第1次的探索脉冲无法判断转子位置的情况下的第2次的探索脉冲的加载中使用。如果第2次的探索脉冲加载中仍然无法完成转子位置的判断，可以将其他组合的探索脉冲，在第3次的探索脉冲以及通过第3次的探索脉冲无法判断转子位置的情况下的第4次的探索脉冲的加载中使用。但如前所述，在第2遍以后的转子位置探索步骤中，第1次的探索脉冲，使用与在第1遍的最后转子位置探索步骤中能够判断转子位置的探索脉冲相等的探索脉冲，在它不能判断转子位置的情况下，第2次的探索脉冲，使用能够对转子正转了60度电角的情况下的转子位置进行判断的探索脉冲。
另外，图7中，通过从U相绕组向V相绕组进行转子位置探索脉冲电流的加载所能够检测出的转子位置的区域71和72、通过从V相绕组向W相绕组进行转子位置探索脉冲电流的加载所能够检测出的转子位置的区域75和76、以及通过从W相绕组向U相绕组进行转子位置探索脉冲电流的加载所能够检测出的转子位置的区域79和80，互相之间能够检测出的转子位置的重复较少。因此，如果将其中的两种探索脉冲电流的加载，各进行一次并总共进行两次，此时的转子位置掌握率，与像上述那样在一对端子间在正方向以及反方向上加载转子位置探索脉冲电流的情况相比，也可以说是同样的程度。接下来，如果用于转子位置检测的第3次探索脉冲电流加载，在上述两个种类中的一方的电流加载相间，进行反方向的电流脉冲加载，第4次电流加载，在上述两个种类中的另一方的电流加载相间，进行反方向的电流脉冲加载，则能够掌握所有的转子位置。也即，如图15的流程图所示，作为一例，如果转子位置探索脉冲电流的加载，首先从U相绕组向V相绕组进行，接下来从V相绕组向W相绕组进行，进而从V相绕组向U相绕组进行，之后从W相绕组向U相绕组进行，便能够早期掌握转子位置。另外，如果将该步骤变更一部分，将转子位置探索脉冲电流的加载，首先从U相绕组向V相绕组进行、接着从V相绕组向W相绕组进行、再从W相绕组向U相绕组进行、从V相绕组向U相绕组进行，也能够掌握转子位置。这种情况下，V相在第1次的转子位置探索脉冲电流加载中是起源点(source)，在第2次的转子位置探索脉冲电流加载中是吸入点(sink)。如果第2次的探索脉冲电流加载中，V相也还是起源点，则第1次的电流加载与第2次的电流加载中能够检测出转子位置的电角的区域，为图7的区域71、72、77、78，重复较大且转子位置的早期检测率降低。
同样，通过从V相绕组向U相绕组进行转子位置探索脉冲电流的加载所能够检测出的转子位置的区域73和74、通过从W相绕组向V相绕组进行转子位置探索脉冲电流的加载所能够检测出的转子位置的区域77和78、以及通过从U相绕组向W相绕组进行转子位置探索脉冲电流的加载所能够检测出的转子位置的区域81和82，彼此之间能够检测出的转子位置的重复较少。因此，如果将其中的两种探索脉冲电流的加载各进行一次并合计进行两次，此时的转子位置掌握率，与像上述那样在一对端子间加载正方向以及反方向的转子位置探索脉冲电流的情况相比，可以说毫不逊色。接下来，如果用于转子位置检测的第3次探索脉冲电流加载，在上述两个种类中的一方的电流加载相间，进行反方向的电流脉冲加载，第4次探索脉冲电流加载，在上述两个种类中的另一方的电流加载相间，进行反方向的电流脉冲加载，就能够掌握所有的转子位置。
(实施方式4)本发明的实施方式4的电动机驱动方法，特征在于起动旋转脉冲的加载方法。根据转子位置判断的结果，给应当通电的相加载起动旋转脉冲。使用图8对起动旋转脉冲的加载方法进行说明。至此的说明中，转子位置探索脉冲以及起动旋转脉冲如图8(a)所示，分别由1个脉冲91以及92构成。但是，特别是存在加载起动旋转脉冲的期间增长，伴随有过大的电流上升的情况，有时可靠性上会发生问题。因此，该电动机驱动方法中，特征在于，如图8(b)的脉冲94所示的那样，进行PWM驱动。通过这样的PWM脉冲，根据来自起动脉冲指令发生器32的转矩指令值，若达到了电流峰值将PWM关断(off)，经过给定时间之后再将PWM导通(on)，通过这样能够保持几乎恒定的电流水平，维持可靠性。至于转子位置探索脉冲，也可以如图8(b)的脉冲93所示，对电流值进行PWM控制，在转子位置的误检测防止中很有效。
另外，以上基本讨论的是探索脉冲电流的大小存在增大倾向的情况下的响应信号，这里对在探索脉冲电流的大小存在减小倾向的情况下也能够进行转子位置检测进行说明。图13为表示探索脉冲的响应信号的特性相对转子位置的电角的图。图中的横轴表示转子位置的电角，纵轴为响应信号。图13与图2的情况相同，表示在从U相绕组向V相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下，该脉冲电流存在增加倾向时没有加载电流的W相的绕组中所出现的响应信号41，同时，表示出了在从U相绕组向V相绕组通转子位置探索脉冲电流的情况下，该脉冲电流存在减少倾向时没有加载电流的W相的绕组中所出现的响应信号41*。
由于响应信号作为电感与电流变化的乘积检测出来，因此在转子位于同一个位置时所出现的响应信号41*与响应信号41极性相反。也即，对于响应信号41*与响应信号41的阈值设定，如果一方采用正的阈值设定，便对另一方采用负的阈值设定。因此，例如图8(b)的脉冲93中，PWM导通后PWM被关断的期间中，能够检测出极性相反的响应信号。也即，如果设图8(b)为转子位置位于240度处时，从V相端子向W相端子方向流通转子位置探索脉冲的情况的话，则此时作为U相绕组10的响应信号，在期间95中比较器29的输出变为L电平信号，这一点已经说明过，但由于期间96中比较器28的输出变为H电平信号，因此也可对此进行利用。
(实施方式5)本发明的实施方式5的电动机驱动方法的特征在于，对用来与转子位置探索步骤中的响应信号进行比较的阈值进行设定。由于用来与响应信号进行比较的适当的阈值电平域，因电动机的不同而变动，因此需要对每一个电动机调整为适当的值。如果阈值过高，由于例如图2所示的能够检测的转子位置的区域45～48的各个角度范围变窄，因此产生了无法判断的转子位置的范围(判断死点)，另一方面如果阈值过低，就有可能将副峰值或副谷值误判断为主峰值或主谷值。因此，实施方式5的电动机驱动方法中，将初始阈值的绝对值设定得大些。在即使进行图14所示的6种转子位置探索脉冲的加载，比较器28以及比较器29的输出也既非H电平信号又非L电平信号的情况下，即无法判断转子位置的情况下，对阈值进行自调整。例如，将阈值的绝对值降低给定值之后，再次回到转子位置探索步骤。这样，识别出了死点的存在的结果是，是能够消除死点。更新自己调整过的阈值电平。在内部具有非易失性存储器的情况下，能够将适当化了的阈值保存在内部，以后则能够迅速进行转子位置探索。该阈值电平更新的步骤，可以插入到图14的路线97以及图15的路线98的途中。
图18为包含阈值的自调整的上述电动机驱动方法的流程图。该图18，将图14～图17所示的转子位置探索步骤一般化，同时加入了对转子位置探索脉冲的响应信号所对应的上述阈值的绝对值水平的减小步骤。另外，在无论上述阈值的可变结果如何，都没有提高转子位置检测精度的情况下，增加往通过同步运转来起动的同步起动模式的迁移步骤，以及往基于检测与电动机旋转相伴的反电动势得到的转子位置信息的反电动势反馈模式下的运转切换的切换步骤。
(a)判断转速是否为给定值以上(S71)。在转速不是给定值以上的情况下，判断为转速为零或极低的速度，即为起动模式，进入下个步骤S72。另外，在转速为给定值以上的情况下，判断为能够通过反电动势反馈模式来驱动，进入步骤S79。另外，图16以及图17中，虽然只是说“反电动势反馈模式切换条件”，但这里，将更为具体的转速作为切换条件。
(b)接下来，将所加载的转子位置探索脉冲的模式数P初始化。具体的说，将0代入到P(P＝0)(S72)。
(c)接下来，递增所加载的转子位置探索脉冲的模式数P。具体的说，将P自身加1之后得到的值，代入到P(P＝P+1)(S73)。
(d)加载第P个模式的探索脉冲(S74)。
(e)判断检测相输出是否是能够确定转子位置的水平(S75)。在输出是H电平信号或L电平信号的情况下，能够判断转子位置，加载与所判断的转子位置相应的起动旋转脉冲(S81)。重复转子位置探索脉冲加载步骤与起动脉冲加载步骤，直到转速达到给定值(起动模式)。之后返回步骤S71。
(f)判断是否实施了所有模式的脉冲加载(P＝Po？)(S76)。这里的Po是所有模式的数目。另外，图14的情况相当于Po＝6，图15的情况相当于Po＝4。
(g)判断比较器阈值的绝对值是否达到了下限值(S77)。在阈值的绝对值达到了下限值的情况下，由于阈值的绝对值无法进一步降低，因此通过在定子中产生给定转速的旋转磁场来进行电动机起动的同步起动模式进行起动(S82)。该同步起动模式中，虽然起动速度较慢，但即使转子位置不明也能够实现可靠的起动。之后，回到步骤S71。另外，在没有达到下限值的情况下，进入步骤S78。
(h)将阈值的绝对值降低给定值(S78)。如果就算将比较器阈值的绝对值降低了给定值，经过一轮的模式加载也无法判断转子位置，便再次将比较器阈值的绝对值不断逐次降低给定值。该比较器阈值的绝对值的降低步骤只要没有判断出转子位置便进行重复，直到S77中判断比较器阈值的绝对值达到下限值为止。之后返回步骤S71。
(i)如果步骤S71中判断转速达到了给定值，便将比较器阈值的绝对值设为与反电动势反馈模式相适的给定值(S79)。接下来，进行反电动势反馈模式下的运转(S80)。之后返回步骤S71。
通过以上，能够一边对阈值实施自调整，一边消除转子位置的判断死点，来进行电动机驱动。
(实施方式6)本发明的实施方式6的电动机驱动方法，特征在于，在即使进行给定的转子位置判断，也无法判断转子位置的情况下，加载突跳脉冲(kickpulse)来让转子变位。上述转子位置判断中的死点，从全部电角来看是非常少的，因此该电动机驱动方法中，在即使进行给定的转子位置判断，也无法完成转子位置判断的情况下，加载给定的突跳脉冲来将转子稍稍从现状位置稍稍变位。通过这样，由于转子从死点脱离，因此之后能够判断到转子位置。这种情况下的突跳脉冲，由一组包括至少1个加载给定值以上的转矩的脉冲的多个脉冲构成。例如，如果加载彼此相差90度的相位的两种脉冲，在设最大转矩为1时，至少能够加载0.71的转矩。或者，如果加载彼此相差60或120度相位的3种脉冲，在设最大转矩为1时，至少能够加载0.87的转矩。另一例是，如果加载彼此相差60度或120度相位的两种脉冲，在设最大转矩为1时，至少能够加载0.50的转矩。以上，彼此相差60度或120度相位的脉冲的组合，可以通过在图1的3个相绕组端子中任选的两个端子间加载电流脉冲的组合来准备。另外，相差90度相位的脉冲，可以通过第1次在3个相绕组端子中任选的两个端子间加载电流脉冲，同时第2次在将上述两个端子捆束后得到的端子、与剩下的1端子间加载电流脉冲来准备。该突跳脉冲加载步骤，可以插入到图14的路线97或图15的路线98中。
(实施方式7)本发明的实施方式7的电动机驱动方法，特征在于，通过估计转速来进行从起动模式往反电动势反馈模式的切换。上述实施方式中，对起动模式中通常，转子的60度电角的正转顺次进行的情况进行了说明。这在电动机负荷为通常的大小，且对其加载标准化了的起动旋转转矩的情况下得到满足。除了这样的通常大小的负荷，在对应更轻的负荷的情况下，同样的起动旋转脉冲中转子转速变高，一下子会产生120度或180度的转子正转，不满足电角60度的转子正转确认条件，无法进行平滑的加速。这种情况下，先测定每60度电角的转子正转间的周期，如果检测到据此估计的转速为给定值以上，便得知转子转速较快。这种情况下，作出给定时间的全相通电断开状态，测量至少1相的零交叉间隔或多相的零交叉间隔，通过这样能够估算准确的转速。根据所估算的转速，设定转矩指令分布及反电动势检测期间，以后置为反电动势反馈模式。通过这样，不但在通常负荷时，在轻负荷时也能够进行稳定的电动机起动以及加速驱动。
另外，与上述同样，在负荷较轻等情况下，在起动模式中无法进行平滑的加速时，由于探索脉冲有时也会供给旋转转矩，因此如果限定其电流值及持续时间或脉冲宽度，便能够在轻负荷时的探索脉冲中不产生起动转矩。另外，限定起动旋转脉冲的电流值及持续时间或脉冲宽度，对防止产生120度或180度的转子正转，满足电角60度的转子正转确认条件也很有效。这如实施方式4所述，能够通过控制起动旋转脉冲的电流值来实现。
(实施方式8)本发明的实施方式8的电动机驱动方法，特征在于起动旋转脉冲加载步骤兼作转子位置探索脉冲加载步骤。图10为示意表示将图3中的转子位置探索脉冲加载步骤合理化的时序图之一例。图10中，横轴为时间轴，(a)、(b)、(c)中，其纵轴分别表示U相绕组电流、V相绕组电流以及W相绕组电流，(d)表示比较器28或比较器29的输出结果，(e)表示转子位置判断结果。实施方式8的电动机驱动方法中，第1次的起动旋转脉冲加载步骤SD1中，从V相端子向U相端子方向的起动旋转脉冲电流加载，兼作第2次的转子位置探索脉冲加载步骤。
起动旋转脉冲加载步骤SD1～SD3中，虽然来自W相的响应信号的大小较小，可认为转子位置位于对应电角60度的位置、对应120度的位置、对应180度的位置、以及对应240度的位置的任意一处，但判断为转子没有旋转、位于与以前相同的电角240的位置。该转子位置的判断方法，虽然所能够检测出的电角的精度较粗，但按照通过1次的起动旋转脉冲加载转子正转给定的电角这一条件，能够正确进行。
第4次的起动旋转脉冲加载步骤SD4中，来自W相的响应信号变为正的阈值以上，判断为转子正转60度电角到300度位置，从W相端子向U相端子通电，作为第5次的起动旋转脉冲加载步骤SD5。虽然起动旋转脉冲加载步骤SD5、SD6中，可认为转子位置位于对应电角120度的位置、对应180度的位置、对应240度的位置、以及对应300度的位置的任意一处，但通过与起动旋转脉冲加载步骤SD1～SD3中的判断相同的要领，判断为没有发生电角60的正转，转子位于电角300度的位置上。
第7次的起动旋转脉冲加载步骤SD7中，来自V相的响应信号变为负的阈值以下，判断为转子正转60度电角到电角0度位置。接下来，第8次的起动旋转脉冲加载步骤SD8中，从W相端子向V相端子方向加载电流。图10中例示了最终通过起动旋转脉冲加载步骤DS9确认第3次的电角60度正转，以后切换到反电动势反馈模式。
图17为该电动机驱动方法的流程图。
(a)首先，对由上次转子位置探索步骤得到的转子位置的判断结果所对应的相，加载起动旋转脉冲(S61)。另外，由于该起动旋转脉冲加载步骤兼作转子位置探索脉冲加载步骤，因此省略了图16中的探索脉冲加载的步骤。
(b)判断没有加载起动旋转脉冲电流的相的绕组端子的响应信号是否为给定阈值以外(也即既非H电平信号又非L电平信号的状态0)(S62)。在响应信号与上一次相同的情况下(否状态P或状态N)，判断转子存在于上一次判断的电角60度期间(S63)。之后返回步骤S61。
(c)另一方面，步骤S62中，在响应信号为状态0的情况下(是)，判断为转子正转到了下一个电角60度期间(S64)，判断是否满足反电动势反馈模式切换条件(S65)。在满足反电动势反馈模式切换条件的情况下，结束，之后进入公知的反电动势反馈模式下的动作。另外，在不满足切换条件的情况下，回到步骤S61。
通过本实施方式8的电动机驱动方法，由于取代无助于转矩的转子位置探索脉冲，使用起动旋转脉冲，因此能够提高起动时的加速度。
(实施方式9)本发明的实施方式9的电动机驱动方法，其特征在于，在起动旋转脉冲加载步骤中，加载控制峰值电流值的PWM驱动脉冲。图11为表示实施方式9的电动机驱动方法中的起动旋转脉冲加载步骤的时序图之一例。该图11与图10一样，对图3中的转子位置探索脉冲加载步骤进行了合理化。图11中横轴为时间轴，(a)、(b)、(c)中，其纵轴分别表示U相绕组电流、V相绕组电流以及W相绕组电流，(d)表示比较器28或比较器29的输出结果，(e)表示转子位置判断结果。图10中，起动旋转脉冲加载步骤SD1～SD4的起动旋转脉冲，是分别孤立的脉冲列，而图11中，如起动旋转脉冲加载步骤SD11～SD13各自的电流波形所示，为峰值电流值得到控制的PWM驱动期间。实施方式9中，图11(d)的实线箭头表示脉冲电流的绝对值的增加区间。如果起动旋转脉冲加载步骤SD11中的上述增加期间中所出现的响应信号为正的阈值以上，表示转子处于300度的位置上。同样，如果起动旋转脉冲加载步骤SD12以及SD13中的上述增加期间中所出现的响应信号为负的阈值以下以及正的阈值以上，就分别表示转子处于0度的位置以及60度的位置上。另外，图11(d)的虚线箭头表示脉冲电流的绝对值的减少区间。如果起动旋转脉冲加载步骤SD11中的上述减少期间中所出现的响应信号为负的阈值以下，表示转子处于300度的位置上。同样，如果起动旋转脉冲加载步骤SD12以及SD13中的上述减少期间中所出现的响应信号为正的阈值以上以及负的阈值以下，就分别表示转子处于0度的位置以及60度的位置上。另外，可以使用上述脉冲电流的增加期间中所出现的响应信号以及减少期间中所出现的响应信号中的任意一方响应信号，或者也可以使用双方的响应信号，来进行转子位置的判断。本实施方式9的电动机驱动方法中，加载用于起动旋转的转矩的脉冲电流连续，能够比图10所示的实施方式8进一步提高起动时的加速度。
以上，虽然根据各个实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不仅限于上述具体例子，还包括基于本发明的要点的其他具体例子，本发明的要点通过各个权利要求来表示。
本发明的电动机驱动装置以及电动机驱动方法，通过实现准确的转子位置判断，来实现稳定且高速的起动速度，有助于系统的高速起动。另外，即使在起动时负荷变动的情况下，也能够极大地提高起动速度。另外，这些控制能够通过低成本来容易地实现，在廉价、稳定且高性能的无传感器电动机驱动装置中非常有用。
权利要求
1.一种电动机驱动装置，是无转子位置传感器的多相电动机驱动装置，具有转子；多相的绕组；共通端子，由上述各个绕组的两端端子中一方端子被星形连线而得到；上侧驱动晶体管及下侧驱动晶体管，被分别对上述绕组的上述共通端子以外的每个端子连接；换向控制机构，其在上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中选择两个端子，并将对应的一对上侧驱动晶体管以及下侧驱动晶体管置为导通状态；转子位置探索脉冲加载机构，在上述所选择的两个端子间加载探索脉冲；以及，比较机构，其根据上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中未被选择的端子与上述共通端子之间所出现的对应上述探索脉冲加载的响应信号，检测出转子位置。
2.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于上述比较机构，将上述响应信号与给定的阈值进行比较，来检测出转子位置。
3.如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于还具有给出正的阈值与负的阈值中的至少一方，作为上述阈值的机构。
4.如权利要求3所述的电动机驱动装置，其特征在于还具有上述阈值的可变机构。
5.如权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于还具有用来将上述比较机构切换至上述各个绕组的端子来进行使用的端子线选择机构。
6.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于还具有对起动时的极低旋转区域的起动模式中的起动旋转脉冲电流的峰值进行控制的指令机构。
7.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于还具有对起动模式中的转子位置探索脉冲电流的峰值进行控制的指令机构。
8.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于还具有用来获知起动模式中的转子位置探索脉冲电流达到了给定值的电流指令机构；以及，在上述脉冲电流值超过了上述电流指令的时刻，将换向控制比较器的输出传递至换向控制块的传递机构。
9.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于上述比较机构，具有将上述响应信号与正的阈值进行比较的第1比较机构；以及，将上述响应信号与负的阈值进行比较的第2比较机构。
10.如权利要求9所述的电动机驱动装置，其特征在于上述比较机构，可在上述起动模式、和能够检测出由上述转子的旋转所产生的反电动势来进行换向控制的反电动势反馈模式这双方中兼用。
11.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于上述转子位置探索脉冲加载机构，在所选择的第1组的2端子间，沿着第1方向加载第1次探索脉冲；在通过对应上述第1次探索脉冲的响应信号，无法检测出转子位置的情况下，在所选择的第2组的2端子间，沿着第1方向加载第2次探索脉冲；在通过对应上述第2次探索脉冲的响应信号，无法检测出转子位置的情况下，在上述第1组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次探索脉冲；在通过对应上述第3次探索脉冲的响应信号，无法检测出转子位置的情况下，在上述第2组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次探索脉冲；或者，在通过对应上述第2次探索脉冲的响应信号无法检测出转子位置的情况下，在上述第2组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次探索脉冲；在通过对应上述第3次探索脉冲的响应信号无法检测出转子位置的情况下，在上述第1组的2端子间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次探索脉冲。
12.如权利要求11所述的电动机驱动装置，其特征在于上述转子位置探索脉冲加载机构，将加载第1次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第1组的两个相以及加载第2次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第2组的两个相之间彼此共同的相如下设定，在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点；在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点。
13.如权利要求12所述的电动机驱动装置，其特征在于转子位置探索脉冲加载机构，在上述第1组的两端子以及上述第2组的两端子中，必定选择特定相的组合作为1个相的两个端子。
14.一种盘驱动系统，其特征在于，具有如权利要求1～13中的任一项所述的电动机驱动装置；以及，由上述电动机驱动装置控制，对盘进行旋转驱动的电动机。
15.一种电动机驱动方法，用于无转子位置传感器的多相电动机驱动装置，该电动机驱动装置具有转子；多相的绕组；共通端子，由上述各个绕组的两端端子中一方端子被星形连线而得到；上侧驱动晶体管及下侧驱动晶体管，被分别对上述绕组的上述共通端子以外的每个端子连接；以及换向控制机构，将一对上述上侧驱动晶体管及上述下侧驱动晶体管置为导通状态，该电动机驱动方法，包括探索脉冲加载步骤，在上述转子的起动时，在上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中选择2个端子，并对上述所选择的上述2个端子间加载用于探索转子位置的探索脉冲；转子位置检测步骤，根据上述探索脉冲加载步骤中，上述各个绕组的上述共通端子以外的上述端子中未被选择的端子与上述共通端子之间所出现的响应信号，检测出转子位置；以及，起动旋转脉冲加载步骤，根据所检测出的上述转子位置加载起动旋转脉冲。
16.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，在无法检测出上述转子位置的情况下，至少要反复进行上述探索脉冲加载步骤。
17.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述转子位置检测步骤中，通过第1次的探索脉冲无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，对第1次的探索脉冲加载时所选择的两个端子间加载第2次的探索脉冲，该第2次的探索脉冲在上述第1次的相反方向上加载电流。
18.如权利要求17所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述转子位置检测步骤中，通过上述第2次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，选择与上述第1次及上述第2次的探索脉冲加载时不同的两个端子的组，并在上述所选择的两个端子间加载第3次的探索脉冲。
19.如权利要求18所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述转子位置检测步骤中，通过上述第3次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，对上述第3次的探索脉冲加载时所选择的两个端子间加载第4次的探索脉冲，该第4次的探索脉冲在上述第3次的相反方向上加载电流。
20.如权利要求19所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述转子位置检测步骤中，通过上述第4次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，选择与上述第1次至上述第4次的探索脉冲加载时不同的两个端子的组，并在上述所选择的两个端子间加载第5次的探索脉冲。
21.如权利要求20所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述转子位置检测步骤中，通过上述第5次的探索脉冲也无法检测出上述转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，对第5次的探索脉冲加载时所选择的两个端子间加载第6次的探索脉冲，该第6次的探索脉冲在上述第5次的相反方向上加载电流。
22.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述转子位置检测步骤中，检测出上述转子位置的情况下，进行上述起动旋转脉冲加载步骤来将上述各个步骤执行一遍之后，执行第2遍的探索脉冲加载步骤、转子位置检测步骤、起动旋转脉冲加载步骤。
23.如权利要求22所述的电动机驱动方法，其特征在于第N遍的探索脉冲加载步骤中，对在第N-1遍能够检测出转子位置时的刚才的探索脉冲加载步骤的加载时所选择的两个端子，加载与在上述第N-1遍能够检测出转子位置时的刚才的探索脉冲相同的探索脉冲，来作为第1次的探索脉冲，其中N为2以上的整数。
24.如权利要求23所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述第2遍的探索脉冲加载步骤中加载上述第1次的探索脉冲后，上述转子位置检测步骤中无法检测出转子位置的情况下，上述探索脉冲加载步骤中，将能够检测以下位置的探索脉冲作为第2次的探索脉冲加载，该位置为从上述第1遍的转子位置检测步骤检测出的转子位置起旋转60度电角后的位置。
25.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于在不满足用来从起动模式切换成反电动势反馈模式的给定条件的情况下，在根据起动模式中生成的上述转子的正转间的间隔估算出的转速超过给定值时，在给定时间保持全相通电断开的状态，并设置根据至少1相的反电动势零交叉间的间隔估算出的转矩指令分布以及反电动势检测期间，来切换成反电动势反馈模式。
26.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于在不满足用来从起动模式切换成反电动势反馈模式的给定条件的情况下，降低探索脉冲的电流峰值水平。
27.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于在不满足用来从起动模式切换成反电动势反馈模式的给定条件的情况下，缩短探索脉冲加载期间或探索脉冲PWM加载期间之一。
28.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，通过将上述探索脉冲的响应信号与给定的阈值进行比较，来判断转子位置。
29.如权利要求28所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，设定上述阈值。
30.如权利要求29所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，在无法检测出转子位置的情况下，变更上述阈值，来再次从上述转子位置探索脉冲加载步骤起重复。
31.如权利要求30所述的电动机驱动方法，其特征在于存储上述变更后的阈值。
32.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，还包括突跳脉冲加载步骤，在无法检测出转子位置的情况下，判断为转子位置位于死点处，为了让转子位置从上述死点改变，加载给定次数的突跳脉冲，上述突跳脉冲加载步骤之后，再次从转子位置探索脉冲加载步骤起重复。
33.如权利要求32所述的电动机驱动方法，其特征在于上述突跳脉冲加载步骤中的上述给定次数的突跳脉冲，由彼此相差约90度相位的两种加载脉冲构成。
34.如权利要求32所述的电动机驱动方法，其特征在于上述给定次数的突跳脉冲，由彼此相差约60度或120度相位的两种或三种加载脉冲构成。
35.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述起动旋转脉冲，由将电流峰值控制为给定值的给定期间的连续PWM脉冲构成。
36.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置探索脉冲，由将电流峰值控制为给定值的给定期间的连续PWM脉冲构成。
37.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，根据电流增加中的响应信号和电流减少中的响应信号的一方响应信号或双方响应信号，来判断转子位置。
38.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述起动模式中检测到上述转子的给定正转次数的情况下，从上述起动模式切换到上述反电动势反馈模式。
39.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于在上述起动模式中检测到转速达到给定值的情况下，从上述起动模式切换到上述反电动势反馈模式，其中上述转速基于上述转子的60度电角正转的间隔。
40.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述起动模式中，反映出上述转子的60度电角正转的间隔，来进行上述反电动势模式的最初的通电分布控制。
41.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，将上述转子位置探索脉冲电流达到给定值时的响应信号的比较结果，用于转子位置的判断。
42.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置检测步骤中，在以上述转子位置探索脉冲所对应的中性点电位为基准的响应信号，大于给定的正的阈值、或小于给定的负的阈值的情况下，判断转子位置。
43.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述起动模式中，作为刚通过确认到转子旋转到下个60度电角期间而立刻从起动模式切换到反电动势反馈模式后的反电动势，等待上述60度期间的中间期间中所产生的给定相绕组的反电动势零交叉。
44.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于只在第1遍的转子位置探索脉冲加载步骤中，最多进行4次的转子位置探索脉冲加载。
45.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于只在第1遍的转子位置探索脉冲加载步骤中，最多进行6次的转子位置探索脉冲加载。
46.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置探索脉冲加载步骤中，将特定的两相顺序作为响应信号的检测相。
47.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置探索脉冲加载步骤中，将特定的1相以及此外的未特定的1相，顺序作为响应信号的检测相。
48.如权利要求46或47所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置探索脉冲加载步骤中，选择上述两相的响应信号的检测相中的第1检测相时，对上述第1检测相之外的两相间，沿着第1方向加载第1次的转子位置探索脉冲；接下来，在选择第2检测相时，对上述第2检测相之外的两相间，沿着第1方向加载第2次的转子位置探索脉冲；进而，在选择上述第2检测相时，对上述第2检测相之外的两相间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次的转子位置探索脉冲；进而，在选择上述第1检测相时，对上述第1检测相之外的两相间，沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次的转子位置探索脉冲；或者，选择上述第1检测相，来对上述第1检测相之外的两相间沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第3次的转子位置探索脉冲；接下来，选择上述第2检测相，来对上述第2检测相之外的两相间沿着与上述第1方向反方向的第2方向，加载第4次的转子位置探索脉冲。
49.如权利要求48所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置探索脉冲加载步骤中，将加载第1次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第1检测相以外的第1组的两个相、以及加载第2次的转子位置探索脉冲的情况下所选择的第2检测相以外的第2组的两个相之间彼此共同的相如下设定，在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点；在上述第1次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流吸入点的情况下，在上述第2次的转子位置探索脉冲加载时将其设为电流起源点。
50.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述转子位置探索脉冲加载步骤中，通过所输入的转矩指令控制上述转子位置探索脉冲电流的峰值。
51.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于上述起动旋转脉冲加载步骤中，通过所输入的转矩指令控制上述起动旋转脉冲电流的峰值。
52.如权利要求15所述的电动机驱动方法，其特征在于作为上述转子位置探索步骤的结果，将加载起动旋转脉冲的上述起动旋转脉冲加载步骤，兼作下一遍的转子位置探索脉冲加载步骤。
53.如权利要求52所述的电动机驱动方法，其特征在于上述起动旋转脉冲，由将电流峰值控制为给定值的给定期间的连续PWM驱动脉冲构成。
全文摘要
本发明提供一种能够以较低成本来缩短从起动模式到切换成反电动势反馈模式的起动期间，并提高起动速度的电动机驱动装置以及电动机驱动方法。无转子位置传感器的多相电动机驱动装置具有转子；多相的绕组；共通端子，由各个绕组的两端端子中一方端子被星形连线而得到；上侧及下侧驱动晶体管，被分别对绕组的共通端子以外的每个端子连接；换向控制机构，其在各个绕组的共通端子以外的端子中选择两个端子，并导通对应的一对上侧及下侧驱动晶体管；转子位置探索脉冲加载机构，在所选择的两个端子间加载探索脉冲；比较机构，其根据各个绕组的共通端子以外的端子中未被选择的端子与共通端子之间所出现的对应探索脉冲加载的响应信号，检测出转子位置。
文档编号H02P6/18GK1901359SQ200610107779
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者山本泰永, 森英明, 黑岛伸一, 五十岚祥晃 申请人:松下电器产业株式会社