电动机驱动方法以及电动机驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明的电动机驱动方法驱动具备转子、定子以及作为位置检测传感器的霍尔元件(38)的无刷电动机。在驱动该无刷电动机时，在基于位置检测信号执行转子的转速的校正处理时，将校正处理跳过规定次数。
【专利说明】电动机驱动方法以及电动机驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低电动机的旋转声音的电动机驱动方法以及电动机驱动装置。【背景技术】
[0002]混合动力汽车、电动汽车为了使车本身行驶而搭载有大型电池。混合动力汽车、电动汽车为了对包括大型电池的电路进行冷却而搭载有空冷风机。根据流过电路的电流值、车辆的行驶状态等，对于空冷风机决定了其时时所需的风量等冷却性能。空冷风机需要被控制成满足冷却性能。另外，该冷却性能的偏差依赖于空冷风机。特别是，冷却性能的偏差很大程度上依赖于叶轮(impeller)的转速的偏差。
[0003]为了稳定地冷却大型电池，驱动空冷风机的电动机需要稳定地进行旋转驱动。一般来说，作为使电动机相对于目标转速稳定地旋转的方法，存在以下的控制。即，使用检测电动机的旋转位置的位置检测传感器等来检测电动机的实际转速。以使所检测出的电动机的实际转速与电动机的目标转速之间的偏差最小的方式对电动机的转速进行控制。
[0004]另外，在以脉宽调制(Pulse Width Modulation。以下记为“PWM”。)驱动的方式被控制的三相无刷电动机的情况下，基于来自包括霍尔元件等的三个位置检测传感器的输出，来控制实现PWM驱动的元件的驱动开始定时。因而，如果安装三个位置检测传感器的位置有所偏移，则不能稳定地维持电动机的转速。
[0005]作为其对策，在专利文献I中例如提出了如下方案:具备位置偏移量存储单元和旋转位置信号校正单元，该位置偏移量存储单元存储与预先测量出的旋转位置检测传感器的标准位置之间的位置偏移，该旋转位置信号校正单元根据该位置偏移量存储单元中存储的位置偏移量来校正旋转位置检测传感器的旋转位置信号。
[0006]专利文献1:日本特开2005-110363号公报
【发明内容】
[0007]作为本发明的对象的无刷电动机具备转子、定子以及位置检测传感器。
[0008]转子具有旋转轴、在以该旋转轴为轴心的周向上等间隔地交替配置N极的磁极和S极的磁极而成的永磁体、以及以轴心为中心旋转自如地保持旋转轴的轴承。
[0009]定子包括具有多个凸极的定子铁芯，对该定子铁芯按每相缠绕有绕组。
[0010]位置检测传感器根据永磁体所产生的磁极的变化来检测转子的旋转位置并输出位置检测信号。
[0011]在驱动这种无刷电动机时，本发明所涉及的电动机驱动方法在基于位置检测信号执行转子的转速的校正处理时，将校正处理跳过规定次数。
[0012]另外，在驱动这种无刷电动机时，本发明所涉及的电动机驱动装置包括校正处理部、开关、驱动波形生成部、PWM电路以及逆变器。
[0013]校正处理部在位置检测信号输入的定时执行转子的转速的校正处理，并且输出用于传达执行校正处理的校正信号。[0014]开关连接于位置检测传感器与校正处理部之间，对向校正处理部输入的位置检测信号进行间隔剔除(日语:間引P ^ )使得将校正处理跳过规定次数。
[0015]驱动波形生成部基于校正信号生成用于驱动绕组的波形信号并提供。
[0016]PWM电路生成利用波形信号进行了脉宽调制的驱动脉冲信号并提供。
[0017]逆变器基于驱动脉冲信号向绕组通电。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的实施方式I中的无刷电动机的结构的截面图。
[0019]图2是该无刷电动机的2-2截面图。
[0020]图3是该无刷电动机的3-3截面图。
[0021]图4是本发明的实施方式I中的电动机驱动装置的框图。[0022]图5是本发明的实施方式I中的校正处理的跳过次数与由于校正而产生的振动频率的特性图。
[0023]图6是表示本发明的实施方式I中的电动机驱动方法的流程图。
[0024]图7A是表示与本发明的实施方式I进行比较的无刷电动机的转速的校正处理所引起的噪音的频率特性的特性图。
[0025]图7B是表示本发明的实施方式I中的无刷电动机的转速的校正处理所引起的噪音的频率特性的特性图。
【具体实施方式】
[0026]作为本发明的实施方式的电动机驱动方法以及电动机驱动装置能够通过跳过转子的转速的校正处理来使由于校正处理而产生的振动频率分散。通过使由于校正处理而产生的振动频率分散，能够降低在电动机旋转时产生的特定频率下的噪音的峰值水平。
[0027]其结果，能够针对由于电动机所驱动的空冷风机进行动作而产生的声音改善听觉水平。另外，在进行校正处理时，不需要复杂的处理，因此能够用廉价的电路、例如8位左右的微型计算机容易地实现。
[0028]也就是说，以往的电动机驱动方法存在以下的待改善点。即，实现PWM驱动的元件的驱动开始定时是与从位置检测传感器输出的位置信号同步地被校正。因此，在与该校正处理的周期相当的特定频率下，电动机的旋转声音、即噪音增大。
[0029]因此，利用后述的作为本发明的实施方式的电动机驱动方法以及电动机驱动装置，以简单的结构来降低在电动机旋转时产生的特定频率的噪音。
[0030]下面，使用附图来说明本发明的实施方式。
[0031]此外，以下的实施方式是将本发明具体化的一例，不是对本发明的技术范围进行限定。
[0032](实施方式I)
[0033]图1是表示本发明的实施方式I中的无刷电动机的结构的截面图。在本实施方式中，列举转子旋转自如地配置于定子的内周侧的内转子(inner-rotor)型的无刷电动机的例子来进行说明。本实施方式中的无刷电动机10具备转子12、定子11以及作为位置检测传感器的霍尔元件38。[0034]转子12具有旋转轴20、在以该旋转轴20为轴心的周向上等间隔地交替配置N极的磁极和S极的磁极而成的永磁体18、以及以轴心为中心将旋转轴20旋转自如地保持的轴承19。
[0035]定子11包括具有多个凸极的定子铁芯15，对该定子铁芯15按每相缠绕有绕组
16。对脉宽进行了调制的信号流过形成各相的绕组16。其结果，以PWM驱动的方式控制本实施方式中的无刷电动机10来使其旋转。
[0036]作为位置检测传感器的霍尔元件38根据永磁体18所产生的磁极的变化来检测转子12的旋转位置并输出位置检测信号。
[0037]进一步详细地进行说明。如图1所示，无刷电动机10具备定子11、转子12、电路基板13以及电动机机壳14。电动机机壳14由密封的圆筒形状的金属形成。无刷电动机10在这种电动机机壳14内收纳定子11、转子12以及电路基板13。电动机机壳14由机壳主体14a和机壳盖14b构成。当将机壳盖14b安装于机壳主体14a时，电动机机壳14内大致呈密封的状态。
[0038]如图1所示，定子11中对定子铁芯15按每相缠绕有绕组16。在本实施方式中，例示尤其发挥显著效果的三相无刷电动机来进行说明。本实施方式中的无刷电动机10具有相位各相差120度的绕组16。绕组16被划分为三个相，将它们分别设为U相、V相、W相。定子铁芯15具有向内周侧突出的多个凸极。另外，定子铁芯15的外周侧大体为圆筒形状。定子铁芯15的外周被固定于机壳主体14a。
[0039]在定子11的内侧，隔着空隙地插入有转子12。转子12在转子架17的外周保持圆筒形状的永磁体18。转子12被配置成以由轴承19支承的旋转轴20为中心旋转自如。即，定子铁芯15所具有的凸极的顶端面与永磁体18的外周面相对置。
[0040]并且，在该无刷电动机10中，安装了各种电路部件31的电路基板13被安装在电动机机壳14的内部。由这些电路部件31构成用于控制电动机的驱动装置。另外，电路基板13上还安装有霍尔元件38作为位置检测传感器以检测转子12的旋转位置。此外，只要能够检测转子12的旋转位置，位置检测传感器也可以是霍尔元件38以外的部件。定子铁芯15上安装有支承构件21。电路基板13通过该支承构件21固定于电动机机壳14内。作为U相、V相、W相各自的绕组16的端部的引出线16a从定子11被引出。各个引出线16a的一端连接于电路基板13。
[0041]能够通过以下的过程来构成这种无刷电动机10。首先，定子11被插入机壳主体14a的内部。定子11被固定于机壳主体14a的内面。接着,转子12和电路基板13被收纳到机壳主体14a的内部。之后，机壳盖14b被固着于机壳主体14a。通过这样，形成了内置有霍尔元件38、驱动装置的无刷电动机10。
[0042]此外，无刷电动机10也可以构成为与驱动装置一体化。特别是，如果使电动机机壳14为金属制，则能够得到屏蔽效果。因此，利用该屏蔽效果，能够抑制从电路基板13、定子11等向电动机机壳14的外部放射的电磁噪声。另外，定子铁芯15为直接固定于机壳主体14a的结构，因此能够使定子11中产生的热通过金属制的电动机机壳14向电动机机壳14的外部散出。
[0043]图2是图1所示的本实施方式中的无刷电动机的2-2截面图。图3是该无刷电动机的3-3截面图。图2和图3表示从上方观察本实施方式中的无刷电动机的电动机机壳14的内部的概要。此外，在图2和图3中，处于未缠绕图1所示的绕组16的状态，示出了定子铁芯15。特别是，图2表示定子铁芯15与永磁体18的配置关系。图3表示定子铁芯15与电路基板13的配置关系。
[0044]首先，如图2所示，定子铁芯15由环状的轭15a和作为凸极的各个齿15b构成。本实施方式中例示的定子铁芯15具有将凸极数设为12极的12个齿15b。这种定子铁芯15的外周被固着于机壳主体14a的内面。各个齿15b向内周侧延伸突出。各个齿15b以位于与相邻的齿15b之间的空间形成槽，并在以旋转轴20为轴心的周向上等间隔地配置。齿15b按顺序分别与U相、V相、W相中的某一个相对应。在U相的齿15b上缠绕U相的绕组。在V相的齿15b上缠绕V相的绕组。在W相的齿15b上缠绕W相的绕组。
[0045]另外，以与这样的12个齿15b的顶端部相对的方式将转子12配置于定子铁芯15的内周侧。转子12所保持的永磁体18在以旋转轴20为轴心的周向上以交替配置S极的磁极和N极的磁极的方式等间隔地被磁化。如图2所示，本实施方式中的永磁体18沿转子架17的外周具有五对由一对S极的磁极和N极的磁极构成的组合。即，沿着周向将永磁体18磁化成磁极数为10个。如上，无刷电动机10为10极12槽的结构。
[0046]接着，如图3所示，在电路基板13上与各种电路部件31 —起安装有三个霍尔元件38U、38V、38W。霍尔元件38U、38V、38W以与呈圆筒形状的永磁体的一个端面相向的方式配置在电路基板13上。在电路基板13上，霍尔元件38U、38V、38W分别被配置在将与U相、V相、W相对应的齿15b延伸的方向上。由此，霍尔元件38U、38V、38W能够分别与U相、V相、W对应地检测永磁体的磁极。
[0047]此外，在表示与各相的关系的情况下，使用标记38U、38V、38W来表示霍尔元件，在对霍尔元件进行统称的情况下，也有时使用标记38来表示霍尔元件。
[0048]在如本实施方式那样设为10极12槽的电动机结构的情况下，能够得到以下的效果。即，霍尔元件38U、38V、38W被配置成在机械角度上彼此间隔120度。其结果，能够从霍尔元件38U、38V、38W得到在电角度上相位彼此相差120度的U相、V相、W相的位置检测信号。即，如图3所示，霍尔元件38U沿u轴上配置，位于与U相的齿15b相对的位置。同样地，霍尔元件38V沿V轴上配置，位于与V相的齿15b相对的位置。霍尔元件38W沿w轴上配置，位于与W相的齿15b相对的位置。如图2和图3所示，根据本结构，霍尔元件38U、38V、38W相对于永磁体18的磁极被配置成在电角度上每隔120度地偏移。因此，霍尔元件38U.38V.38ff针对转子12能够检测U相、V相、W相的旋转位置。
[0049]从无刷电动机10的外部对如上那样构成的无刷电动机10提供电源电压、控制信号。基于所提供的电源电压、控制信号，设置于电路基板13上的电动机驱动装置等生成向绕组16流通的驱动电流。所生成的驱动电流流过绕组16，因此从定子铁芯15产生磁场。从定子铁芯15产生的磁场与从永磁体18产生的磁场相互推动，由此产生与磁场的极性相应的吸引力和与磁场的极性相应的排斥力。通过吸引力和排斥力的作用，转子12以旋转轴20为中心旋转。
[0050]接着，说明由安装于电路基板13上的作为位置检测传感器的霍尔元件38、电路部件31构成的电动机驱动装置。
[0051]图4是表示本实施方式中的无刷电动机的电动机驱动装置的结构的框图。
[0052]电动机驱动装置40包括与三个相分别对应的作为位置检测传感器的霍尔元件38、校正处理部50、驱动波形生成部42、PWM电路43、逆变器44以及开关60。
[0053]校正处理部50在位置检测信号输入的定时执行转子的转速的校正处理，并且输出用于传达执行校正处理的校正信号。
[0054]开关60连接于作为位置检测传感器的霍尔元件38与校正处理部50之间，对向校正处理部50输入的位置检测信号进行间隔剔除使得将校正处理跳过规定次数。
[0055]驱动波形生成部42基于校正信号生成用于驱动绕组16的波形信号Wd并提供。
[0056]PWM电路43生成利用波形信号Wd进行了脉宽调制的驱动脉冲信号Pd并提供。
[0057]逆变器44基于驱动脉冲信号Pd向绕组16通电。
[0058]例如从作为外部的上级系统的上级器等对电动机驱动装置40通知旋转指令信号Rr，该旋转指令信号Rr指示作为与转子的目标转速相对应的转速的例如每分钟的转数(rpm) ο
[0059]校正处理部50由旋转控制部41、通电定时生成部45、位置信号生成部46以及超前角值表52构成。
[0060]位置信号生成部46根据位置检测信号来检测转子实际旋转的实际转速。
[0061]旋转控制部41根据从上级系统指示的目标转速与由位置信号生成部46检测出的实际转速之间的偏差来控制转子的转速。
[0062]通电定时生成部45以位置检测信号为基准定时来生成与所需的超前角量相应的相位的通电定时。另外，通电定时生成部45将表示该通电定时的通电相位信号提供给驱动波形生成部42。
[0063]超前角值表52预先存储所需的超前角量。
[0064]进一步使用附图来详细说明。旋转指令信号Rr被通知给旋转控制部41。另外，由位置信号生成部46生成的检测位置信号Rp被通知给旋转控制部41。基本上，检测位置信号Rp是基于检测转子的旋转位置所得的结果而生成的信号。表示对绕组16的驱动量的旋转控制信号Dd是由旋转控制部41基于旋转指令信号Rr和检测位置信号Rp来生成的。
[0065]具体地说，首先，旋转控制部41求出表示速度指令的旋转指令信号Rr与基于检测位置信号Rp计算出的检测速度之间的速度偏差。能够通过微分运算等根据检测位置信号Rp计算出检测速度。接着，旋转控制部41生成表示与速度偏差相应的转矩量的旋转控制信号Dd使得成为按照速度指令的实际速度。旋转控制部41将所生成的旋转控制信号Dd提供给驱动波形生成部42。
[0066]驱动波形生成部42按每相生成用于驱动绕组16的波形信号Wd。驱动波形生成部42将所生成的波形信号Wd提供给PWM电路43。在对绕组16进行正弦波驱动的情况下，波形信号Wd为正弦波信号。在对绕组16进行矩形波驱动的情况下，波形信号Wd为矩形波信号。根据旋转控制信号Dd来决定波形信号Wd的振幅。根据来自通电定时生成部45的通电相位信号Dp来决定波形信号Wd被提供到PWM电路43的定时。在与通电相位信号Dp相应的定时相对于作为基准的定时为超前方向的相位时，为所谓的超前角。在与通电相位信号Dp相应的定时相对于作为基准的定时为滞后方向的相位时,为所谓的滞后角。
[0067]PWM电路43以从驱动波形生成部42按每相提供的波形信号Wd为调制信号来对各个相进行脉宽调制。即，PWM电路43对所提供的波形信号Wd进行脉宽调制。PWM电路43将进行脉宽调制的结果所生成的作为脉冲列信号的驱动脉冲信号Pd提供给逆变器44。[0068]逆变器44基于驱动脉冲信号Pd按每相向绕组16进行通电，来驱动绕组16。逆变器44在U相、V相、W相的各相上分别具有连接于电源的正极侧的开关元件和连接于电源的负极侧的开关元件。连接于电源的正极侧的开关元件的反电源侧与连接于电源的负极侧的开关元件的反电源侧相互连接，形成连接部。该连接部为从逆变器44驱动绕组16的驱动输出端部。U相的驱动输出端部Uo经由引出线16a连接于绕组16U。V相的驱动输出端部Vo经由引出线16a连接于绕组16V。W相的驱动输出端部Wo经由引出线16a连接于绕组 16W。
[0069]在各个相中，开关元件基于驱动脉冲信号Pd进行接通断开。此时，驱动电流经由连接于电源的正极侧的开关元件中的被接通的开关元件从驱动输出端部流到绕组16。而且，经过其它绕组16流到驱动输出端部的驱动电流经由连接于电源的负极侧的开关元件中的被接通的开关元件流到电源。驱动脉冲信号Pd是对波形信号Wd进行脉宽调制所得的信号。因此，通过使各开关元件进行上述的接通断开动作，以与波形信号Wd相应的驱动电流向各个绕组16通电。
[0070]根据如上的结构，形成了按照旋转指令信号Rr来控制转子的转速、转子12的旋转位置的反馈控制环。
[0071]接着，说明用于生成检测位置信号Rp、通电相位信号Dp的结构。
[0072]如图4所示，首先，安装于电路基板上的霍尔元件38检测从旋转的转子所保持的永磁体产生的磁极变化，输出位置传感器信号Det作为位置检测信号。位置传感器信号Det经由开关60被提供给通电定时生成部45，并且还被提供给位置信号生成部46。位置信号生成部46使用位置传感器信号Det生成检测位置信号Rp。位置信号生成部46将所生成的检测位置信号Rp提供给旋转控制部41。
[0073]通电定时生成部45以位置传感器信号Det的定时为基准定时,生成相位与基准定时偏离某个超前角量的定时。从超前角值表52向通电定时生成部45提供超前角值P，该超前角值P是最适于此时的无刷电动机的旋转状况的超前角量。通电定时生成部45生成表示从基准定时超前了超前角值P的定时的通电相位信号Dp。所生成的通电相位信号Dp被提供给驱动波形生成部42。通过这样，驱动波形生成部42在从基于位置传感器信号Det的基准定时超前了通电相位信号Dp的定时输出波形信号Wd。超前角值表52与转速(rpm)相对应地存储有在该转速下最佳的超前角值P。在本实施方式中，将在各转速下使电动机电流最小的超前角值P存储为保存超前角值。
[0074]旋转指令信号Rr被通知给超前角值表52。超前角值表52读出与所通知的旋转指令信号Rr所表示的转速对应的超前角值P。超前角值表52将所读出的超前角值P提供给通电定时生成部45。这样，在校正处理部50中，通过对通电定时生成部45输入位置传感器信号Det，来进行校正以使转子的转速与目标转速一致。
[0075]在此，说明开关60的动作及其作用。首先，说明开关60被连接的状态、即始终接通的状态的动作。
[0076]在本实施方式中，例示校正处理部50由微型计算机(Microcomputer,以下记为“微机”。)构成的情况，来进行以下的说明。此外，校正处理部50也可以不使用微机而以形成同样功能的结构来实现。
[0077]从霍尔元件38输出的位置传感器信号Det被输入到由微机构成的校正处理部50。在校正处理部50中，每当位置传感器信号Det被输入到校正处理部50时进行中断处理，从通电定时生成部45向驱动波形生成部42输出通电相位信号Dp。基于所输出的通电相位信号Dp，来执行转子的转速的校正处理。
[0078]另一方面，当开关60被断开时，位置传感器信号Det不被输入到由微机构成的校正处理部50。由于没有向校正处理部50输入位置传感器信号Det，因此在校正处理部50中不进行中断处理。由于不进行中断处理而不会生成并输出通电相位信号Dp，因此不执行转子的转速的校正处理。这样，利用开关60对与转子的旋转相应地周期性地产生的位置传感器信号Det向校正处理部50的输入进行间隔剔除。也就是说，只要使用开关60，就能够跳过转子的转速的校正处理。
[0079]霍尔元件38检测从旋转的转子所保持的永磁体产生的磁极变化，并将其作为位置传感器信号Det输出。如上所述,在本实施方式的无刷电动机的转子中，作为永磁体将五对N极的磁极与S极的磁极彼此交替地配置而保持合计10极的磁极。因而，转子每转一圈，就从各霍尔元件38分别以相等时间间隔输出各10个、合计30个位置传感器信号Det。
[0080]也就是说，在开关60始终被接通的状态下，不跳过校正处理，因此转子每转一圈，在微机中就产生30次中断处理。每进行一次该中断处理就执行一次校正处理，因此转子每转一圈，就执行30次对转速的校正处理。
[0081]与此相对，只要按照规定的规则对开关60进行接通断开，就能够按照规定的规则对周期性地产生的位置传感器信号Det向校正处理部50的输入进行间隔剔除。因此，本实施方式的电动机驱动装置40能够跳过校正处理。
[0082]此外，开关60只要能够控制位置传感器信号Det对校正处理部50的输入即可。开关60既可以是机械式开关，也可以是电开关。
[0083]另外，如上所述，当周期性地执行转子的转速的校正处理时，转子以与该校正处理的周期相当的特定的振动频率振动。由于转子振动，因此从转子以该特定的振动频率产生噪音。
[0084]在此，将转子的每转一圈的校正次数设为Ne，将转子的磁极数设为Np，将作为位置检测传感器的霍尔元件38的数量设为S，将转子的转速设为Nr (rpm)。由于校正处理而产生的振动频率fv如式(I)。
[0085]fv=Nc X Nr/60=Np XsX Nr/60 (I)
[0086]将跳过校正处理的跳过次数设为Ns。由于校正处理而产生的振动频率fv如式⑵。
[0087]fv=Np X s/ (1+Ns) X Nr/60 (2)
[0088]图5是表示本实施方式中的无刷电动机的校正处理的跳过次数Ns与由于校正处理而产生的振动频率fv之间的关系的特性图。
[0089]本实施方式中的无刷电动机的Np=IO, s=3。在此，当设Nr=600rpm时，随着跳过次数Ns变为O次、I次、2次、...29次，振动频率fv分别变为300Hz、150Hz、IOOHz、...1OHz。在本实施方式中，在跳过次数变为29次时，转子的机械角度每转一圈，进行一次校正。在转子的机械角度为一圈以上的情况下，即使校正处理的跳过次数增加，由于校正处理而产生的振动频率也不怎么变化。因此，将校正处理的跳过次数设为最大29次。
[0090]图6是表示本实施方式中的电动机驱动装置的驱动方法的流程图。[0091]本实施方式中的电动机驱动方法在基于位置检测信号来执行转子的转速的校正处理时将校正处理跳过规定次数。
[0092]具体地说，进行判定转子是否达到目标转速且转子的转速已稳定的步骤(步骤S102)。
[0093]在转速已稳定的情况下，进行判定跳过的次数是否达到最大跳过次数的步骤(步骤 S104)。
[0094]在跳过的次数未达到最大跳过次数的情况下，跳过校正处理(步骤S105)。
[0095]在跳过的次数已达到最大跳过次数的情况下，进行执行校正处理并且变更最大跳过次数的步骤(步骤S106、S107)。
[0096]在将转子的磁极数设为Np、将位置检测传感器的数量设为s的情况下，在I次以上且(NpXs-1)次以下的范围内变更最大跳过次数。
[0097]使最大跳过次数变更的方法为，每当跳过的次数达到最大跳过次数时，在从(NpXs-1)次到I次的范围内将该最大跳过次数每次减少I次。
[0098]或者，使最大跳过次数变更的方法为，每当跳过的次数达到最大跳过次数时，在从I次到(NpXs-1)次的范围内将该最大跳过次数每次增加I次。
[0099]或者，使最大跳过次数变更的方法为，每当跳过的次数达到最大跳过次数时，在从I次到(NpXs-1)次的范围内随机地变更该最大跳过次数。
[0100]下面，与附图一起详细说明。如图6所示，首先，在无刷电动机开始动作之前，跳过最大次数Nsmax (O至29的整数)被设定为初始值，跳过次数ns被复位(ns=0)。
[0101]在构成校正处理部的微机中，当传感器中断开始时(步骤S101)，判定转子是否达到目标转速且其转速已稳定(步骤S102)。在不是转子达到目标转速且其转速已稳定的情况下(步骤S102的“否”)，执行转速的校正处理(步骤S103)，校正处理部的校正处理结束(步骤 S108)。
[0102]另一方面，在转子达到目标转速且其转速已稳定的情况下(步骤S102的“是”)，判定跳过次数ns是否达到跳过最大次数Nsmax (步骤S104)。在跳过次数ns未达到跳过最大次数Nsmax的情况下(步骤S104的“否”)，跳过转速的校正处理，且跳过次数ns递增(步骤S105)，校正处理部的校正处理结束(步骤S108)。
[0103]另一方面，在跳过次数ns已达到跳过最大次数Nsmax的情况下(步骤S104的“是”)，执行转速的校正处理(步骤S106)。之后，进入步骤S107，对跳过次数ns进行复位，并且变更跳过最大次数Nsmax的值。
[0104]该跳过最大次数Nsmax的变更的方法既可以是从29次起每次减少I次，也可以是从O次起每次增加I次。另外，在转子的转速稳定之后，也可以在从O次到29次之间随机地变更。例如，若考虑使跳过最大次数Nsmax的值从O次到29次每次增加I次的情况,则会如下那样执行转速的校正处理。
[0105]当转子的转速稳定时，首先，针对I次传感器中断执行I次校正处理(跳过次数为O次)。接着，针对第2次传感器中断执行I次校正处理(跳过次数为I次)。接着，针对第3次传感器中断执行I次校正处理(跳过次数为2次)。像这样跳过次数每次增加I次，最后针对第30次传感器中断执行I次校正处理(跳过次数为29次)。然后，重复该校正处理的跳过动作。[0106]使用图7A、图7B来说明使用图6说明的校正处理的跳过动作的效果。图7A、图7B是示出了转子的转速的校正处理所引起的振动频率、即噪音的频率特性的特性图。图7A表示利用以往的电动机驱动方法进行驱动的情况下的例子。图7B表示利用本实施方式的电动机驱动方法进行驱动的情况下的例子。如图7A所示，以往针对对构成校正处理部的微机输入的所有传感器中断均执行校正处理。因而，如根据上述的式(I)计算的那样，校正处理所引起的振动频率集中于300Hz。其结果，当无刷电动机的转子旋转时，由于该校正处理而在频率300Hz下产生了超过阈值的大的峰值噪音。
[0107]另一方面，在本实施方式中的电动机驱动方法中，如图7B所示，校正处理所引起的振动频率与校正处理的跳过次数相应地被分散到多个频率。例如，在图7B中，作为“不跳过时的噪音”示出的未跳过校正处理的情况下的噪音在频率300Hz下产生。同样地，在图7B中，作为“跳过I次时的噪音”示出的跳过I次校正处理的情况下的噪音在频率150Hz下产生。在图7B中，作为“跳过2次时的噪音”示出的跳过2次校正处理的情况下的噪音在频率IOOHz下产生。校正处理的跳过次数增加的结果，跳过29次校正处理的情况下的噪音在频率IOHz下产生。
[0108]通过这样，由于转子的转速的校正处理而产生的振动频率不会集中于特定的频率，而是分散到30个不同的频率。所分散的各振动频率下的噪音水平在所有频率下均为阈值以下。
[0109]如以上所说明的那样，作为本发明的对象的无刷电动机具备转子、定子以及位置检测传感器。
[0110]转子具有旋转轴、在以该旋转轴为轴心的周向上等间隔地交替配置N极的磁极和S极的磁极而成的永磁体、以及以轴心为中心旋转自如地保持旋转轴的轴承。
[0111]定子包括具有多个凸极的定子铁芯，对该定子铁芯按每相缠绕有绕组。
[0112]位置检测传感器根据永磁体所产生的磁极的变化来检测转子的旋转位置并输出位置检测信号。
[0113]在驱动这种无刷电动机时，本发明所涉及的电动机驱动方法在基于位置检测信号执行转子的转速的校正处理时，将校正处理跳过规定次数。
[0114]另外，在驱动这种无刷电动机时，本发明所涉及的电动机驱动装置包括校正处理部、开关、驱动波形生成部、PWM电路以及逆变器。
[0115]校正处理部在位置检测信号输入的定时执行转子的转速的校正处理，并且输出用于传达执行校正处理的校正信号。
[0116]开关连接于位置检测传感器与校正处理部之间，对向校正处理部输入的位置检测信号进行间隔剔除使得将校正处理跳过规定次数。
[0117]驱动波形生成部基于校正信号生成用于驱动绕组的波形信号并提供。
[0118]PWM电路生成利用波形信号进行了脉宽调制的驱动脉冲信号并提供。
[0119]逆变器基于驱动脉冲信号向绕组通电。
[0120]通过使用这种装置来跳过转子的转速的校正处理，能够使由于校正处理而产生的振动频率分散。其结果，能够降低以往在电动机旋转时在特定的频率下产生的噪音的峰值水平。
[0121]如果将本实施方式中的电动机驱动方法用于空冷风机的控制，能够针对空冷风机的动作声音改善听觉水平。
[0122]而且，本实施方式中的校正处理不需要复杂的处理，因此能够用廉价的电路、例如8位左右的微机来容易地实现。
[0123]此外，在上述实施方式中，使用开关这样的硬件来对作为位置检测传感器的霍尔元件的输出即位置传感器信号Det (位置检测信号)进行间隔剔除，由此跳过校正处理。
[0124]根据下面的方法，使用软件能够得到同样的作用效果。即，将所有位置传感器信号Det输入到构成校正处理部的微机。只要在进行校正处理部的校正处理时以软件方式跳过校正处理即可。
[0125]产业h的可利用件
[0126]本发明的电动机驱动方法以及电动机驱动装置能够以简单的结构来实现电动机的稳定的旋转控制以及噪音的降低。本发明的电动机驱动方法以及电动机驱动装置尤其适用于要求低噪音的风扇电动机、鼓风机。除此以外，本发明的电动机驱动方法以及电动机驱动装置在要求低噪音的电设备中使用的电动机中也有用。
[0127]附图标记说明
[0128]10:无刷电动机;11:定子；12:转子；13:电路基板；14:电动机机壳；14a:机壳主体；14b:机壳盖；15:定子铁芯；15a:轭；15b:齿(凸极)；16、16U、16V、16W:绕组；16a:引出线；17:转子架；18:永磁体；19:轴承；20:旋转轴；21:支承构件；31:电路部件；38、38U、38V、38W:霍尔元件(位置检测传感器)；40:电动机驱动装置；41:旋转控制部；42:驱动波形生成部；43 =PWM电路；44:逆变器；45:通电定时生成部；46:位置信号生成部；50:校正处理部；52:超前角值表；60:开关。
【权利要求】
1.一种电动机驱动方法,驱动无刷电动机,该无刷电动机具备: 转子，其具有旋转轴、在以该旋转轴为轴心的周向上等间隔地交替配置N极的磁极和S极的磁极而成的永磁体、以及以上述轴心为中心旋转自如地保持上述旋转轴的轴承； 定子，其包括具有多个凸极的定子铁芯，对该定子铁芯按每相缠绕有绕组；以及位置检测传感器，其根据上述永磁体所产生的磁极的变化来检测上述转子的旋转位置并输出位置检测信号， 该电动机驱动方法的特征在于， 在基于上述位置检测信号执行上述转子的转速的校正处理时，将上述校正处理跳过规定次数。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动方法，其特征在于，具有以下步骤: 判定上述转子是否达到目标转速且上述转子的转速已稳定； 在上述转速已稳定的情况下，判定跳过的次数是否达到最大跳过次数；以及在上述跳过的次数未达到上述最大跳过次数的情况下，跳过上述校正处理，在上述跳过的次数已达到上述最大跳过次数的情况下，执行上述校正处理，并且变更上述最大跳过次数。
3.根据权利要求2 所述的电动机驱动方法，其特征在于， 在将上述转子的磁极数设为Np、将上述位置检测传感器的数量设为s的情况下，上述最大跳过次数在I次以上且(NpXs-1)次以下的范围内变更。
4.根据权利要求3所述的电动机驱动方法，其特征在于， 每当上述跳过的次数达到上述最大跳过次数时，上述最大跳过次数在从(NpXs-1)次到I次的范围内每次减少I次。
5.根据权利要求3所述的电动机驱动方法，其特征在于， 每当上述跳过的次数达到上述最大跳过次数时，上述最大跳过次数在从I次到(NpXs-1)次的范围内每次增加I次。
6.根据权利要求3所述的电动机驱动方法，其特征在于， 每当上述跳过的次数达到上述最大跳过次数时，上述最大跳过次数在从I次到(NpXs-1)次的范围内随机地变更。
7.—种电动机驱动装置,驱动无刷电动机,该无刷电动机具备: 转子，其具有旋转轴、在以该旋转轴为轴心的周向上等间隔地交替配置N极的磁极和S极的磁极而成的永磁体、以及以上述轴心为中心旋转自如地保持上述旋转轴的轴承； 定子，其包括具有多个凸极的定子铁芯，对该定子铁芯按每相缠绕有绕组；以及位置检测传感器，其根据上述永磁体所产生的磁极的变化来检测上述转子的旋转位置并输出位置检测信号， 该电动机驱动装置的特征在于，包括: 校正处理部，其在上述位置检测信号输入的定时执行上述转子的转速的校正处理，并且输出用于传达执行上述校正处理的校正信号； 开关，其连接于上述位置检测传感器与上述校正处理部之间，对向上述校正处理部输入的上述位置检测信号进行间隔剔除使得将上述校正处理跳过规定次数； 驱动波形生成部，其基于上述校正信号生成用于驱动上述绕组的波形信号并提供；PWM电路，其生成利用上述波形信号进行了脉宽调制的驱动脉冲信号并提供；以及 逆变器，其基于上述驱动脉冲信号向上述绕组通电。
8.根据权利要求7所述的电动机驱动装置，其特征在于， 还包括上级系统，该上级系统指示上述无刷电动机所具备的上述转子的目标转速， 上述校正处理部具备: 位置信号生成部，其根据上述位置检测信号来检测上述转子实际旋转的实际转速；旋转控制部，其根据从上述上级系统指示的上述目标转速与由上述位置信号生成部检测出的上述实际转速之间的偏差来控制上述转子的转速；以及 通电定时生成部，其以上述位置检测信号为基准定时来生成与所需的超前角量相应的相位的通电定时，并且将表示该通电定时的通电相位信号提供给上述驱动波形生成部。
9.根据权利要求8所述的电动机驱动装置，其特征在于， 具备预先存储上述所需的超前角量的超前角值表。
10.根据权利要求7所述的电动机驱动装置，其特征在于， 在将上述转子的磁极数设为Np、将上述位置检测传感器的数量设为s的情况下，上述规定次数在I次以上且(NpXs-1)次以下的范围内变更。
【文档编号】H02P6/06GK103843243SQ201380003216
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2012年3月12日
【发明者】佐藤大资 申请人:松下电器产业株式会社