專利名稱：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法以及半導(dǎo)體集成電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法以及半導(dǎo)體集成電
路裝置，尤其涉及一種適用于例如空調(diào)機(jī)(airconditioner)、熱水器等的 風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，及空調(diào)機(jī)(air conditioner)、冰箱的壓縮機(jī)(compressor)
電動(dòng)機(jī)以及適合于供給制冷劑用泵等的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法 以及半導(dǎo)體集成電路裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在空調(diào)、冰箱等的家電領(lǐng)域中，低噪音化的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。 在這些家電中使用的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)是 原因之一。即使在電動(dòng)機(jī)的噪音和振動(dòng)中，也有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的原因。
在上述技術(shù)領(lǐng)域中，普遍采用了對(duì)將商用電源整流后的整流電壓或者 與其相當(dāng)?shù)闹绷麟妷褐苯舆M(jìn)行逆變器驅(qū)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的方法。這種 方法的主要目的是使電動(dòng)機(jī)高效率化及小型化，通過(guò)用高電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)，減小消耗的電流，防止由于內(nèi)部電阻等產(chǎn)生的損失的增加。另外，因 為可以減小電動(dòng)機(jī)繞組的配線直徑，也有助于電動(dòng)機(jī)的小型化。
另一方面，在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)中，必須要有逆變器裝置，但特別是 在家電等的領(lǐng)域中，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，希望提供價(jià)格便宜的逆變器裝 置。因此，在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的逆變器驅(qū)動(dòng)裝置中，采用了電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且電 動(dòng)機(jī)效率比較高的價(jià)格便宜的120度通電方式。
在這種120度通電方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極 位置檢測(cè)器檢測(cè)出磁極位置，在轉(zhuǎn)子和定子的磁極一致的時(shí)刻，通過(guò)開關(guān) 控制逆變器裝置的各開關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。
轉(zhuǎn)子的磁極位置檢測(cè)， 一般采用應(yīng)用了霍爾效應(yīng)的霍爾元件，或者在 霍爾元件中內(nèi)置了放大器的霍爾IC。理論上使這種檢測(cè)信號(hào)打開用電角來(lái)
說(shuō)的180度中的120度而使電流通過(guò)。即，其余的60度進(jìn)行使逆變器輸 出關(guān)閉的動(dòng)作。因此，在電動(dòng)機(jī)電流i剛剛開、關(guān)之后，形成了具有非常 大的變化量(di/dt)的電流波形。通過(guò)該di/dt，由于定子產(chǎn)生的電磁力變 化，電動(dòng)機(jī)繞組振動(dòng)，變成電磁音釋放到外部。
另外，電磁音的頻率，因?yàn)榕c電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的極數(shù)成比例，所 以在電動(dòng)機(jī)實(shí)際使用的旋轉(zhuǎn)域中有數(shù)Hz到數(shù)100Hz。該頻率因?yàn)樵谌硕?可聽(tīng)頻率范圍內(nèi)，所以成為噪音。
另外，在電動(dòng)機(jī)電流波形中若含有較多的高調(diào)波分量，則一般電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩容易產(chǎn)生脈動(dòng)。由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩基本為電動(dòng)機(jī)固有的感應(yīng)電壓與電動(dòng) 機(jī)電流的乘積，所以對(duì)電動(dòng)機(jī)電流波形有很大的依賴性。由于這種轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)，電動(dòng)機(jī)本身振動(dòng)，從而使安裝電動(dòng)機(jī)的機(jī)架振動(dòng)，這種振動(dòng)變成了噪音。
有一種用于低噪音化的方法，即所謂的通過(guò)PWM (Pulse Width Modulatkm:脈沖寬度調(diào)制)控制將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)換成正弦波的方法。 具體來(lái)說(shuō)，是通過(guò)霍爾元件檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的定子磁極的磁通量，得到正弦 波狀的信號(hào)。通過(guò)比較器對(duì)該正弦波狀的信號(hào)和載波產(chǎn)生器的輸出信號(hào)即 載波信號(hào)進(jìn)行比較，得到PWM信號(hào)。通過(guò)PWM信號(hào)開啟、關(guān)閉控制逆 變器裝置，從而將電動(dòng)機(jī)電流控制為正弦波狀。
但是，在使用微型計(jì)算機(jī)等的情況下，因?yàn)楸仨氂信cPWM周期對(duì)應(yīng) 的高速的運(yùn)算處理，所以若與120度通電方式相比，系統(tǒng)就變得復(fù)雜且昂 貴。
日本特許第2721081號(hào)公報(bào)舉了這樣的例子在價(jià)格便宜的120度通 電方式中，為了緩和上述變化量大的電動(dòng)機(jī)電流，考慮了特別是在通電切 換時(shí)的通電方法的例子。
專利文獻(xiàn)1:日本特許第2721081號(hào)公報(bào)
在上述日本特許第2721081號(hào)公報(bào)的方法中，對(duì)于電動(dòng)機(jī)電流的電流 變化量的控制，由于把相切換時(shí)的相間電壓近似取零來(lái)進(jìn)行PWM開關(guān)控 制，所以根據(jù)由電動(dòng)機(jī)繞組和開關(guān)元件組成的電路的阻抗來(lái)決定電流變化
雖然為進(jìn)一步控制變化量，盡量降低該阻抗為好，但是降低線圈的阻
抗會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能帶來(lái)影響，所以并不容易，另一方面，若降低開關(guān)元 件阻抗則由于必須提高元件的性能，所以價(jià)格變得昂貴。
因此，提供一種振動(dòng)更低，噪音更低的低價(jià)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置并不容易。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，鑒于上述情況，提供一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)方法以及半導(dǎo)體集成電路裝置，其可以抑制與電動(dòng)機(jī)電流成比例關(guān)系 的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，減少振動(dòng)和噪音。
在本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路或者驅(qū)動(dòng)方法中，有如下特征在相切 換中，有對(duì)應(yīng)第一通電側(cè)沒(méi)有進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制的通電狀態(tài)；且有切 換的第二通電側(cè)進(jìn)行了脈沖寬度調(diào)制的狀態(tài)；也有所述第一通電側(cè)和第二 通電側(cè)重疊的一定期間；并且，通過(guò)相對(duì)于在所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)中的 通電和斷電的比率，形成通電期間變短、斷電期間變長(zhǎng)的比率的脈沖寬度 調(diào)制信號(hào)，來(lái)對(duì)在該重疊期間的第一通電側(cè)進(jìn)行控制。
由此，因?yàn)橄嗲袚Q中的相間電壓不近似為零，而是斷續(xù)地施加正電壓， 所以可以使電流變化比相間電壓近似為零的情況時(shí)的緩和。
通過(guò)基于這些信號(hào)，對(duì)用于向電動(dòng)機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電力的電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn) 行脈沖寬度調(diào)制控制，由此可以由比較簡(jiǎn)單的電路或方法，降低電動(dòng)機(jī)產(chǎn) 生的噪音。作為電力轉(zhuǎn)換裝置，具有通過(guò)半導(dǎo)體開關(guān)元件的開啟、關(guān)閉將 直流電轉(zhuǎn)換成交流電的逆變器等。
根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，在不用怎么增大芯片尺寸的狀態(tài)下就 可以將以低噪音驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電路單片化成一個(gè)半導(dǎo)體芯片。單片化了的 半導(dǎo)體集成電路，可以和磁極位置檢測(cè)器一起內(nèi)置于電動(dòng)機(jī)的箱體內(nèi)。
并且，本發(fā)明中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，可以設(shè)置在電動(dòng)機(jī)的箱體的外部， 也可以收容在樹脂殼體內(nèi)而實(shí)現(xiàn)模塊化。另外，磁極的位置可以不用磁極 位置檢測(cè)器等檢測(cè)，可以通過(guò)所謂的無(wú)傳感器來(lái)推定。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，可以提供這樣一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法以 及半導(dǎo)體集成電路裝置，為了緩和相切換時(shí)產(chǎn)生的電流變化的傾斜，在不
用調(diào)整電動(dòng)機(jī)的性能以及開關(guān)元件的性能的狀態(tài)下，就可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路
進(jìn)行控制，因此，保持了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的通用性，并且，可以實(shí)現(xiàn)低價(jià) 格、且小型化的振動(dòng)更低、噪音更低的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、以及含有本電路
及電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的圖2是表示圖1中各部分的動(dòng)作波形圖3是表示圖2中從U相向V相的相切換產(chǎn)生時(shí)的各部分的動(dòng)作波 形圖4是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、以及含有本電路 及電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的圖5是表示內(nèi)置了本發(fā)明的單片半導(dǎo)體集成電路的電動(dòng)機(jī)的分解立體
圖6是表示形成本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的單片半導(dǎo)體集成電路的電 介質(zhì)分離襯底的截面圖7是表示本發(fā)明的單片半導(dǎo)體集成電路的平面圖案的圖。 圖中
l一商用電源；2 —整流器；3 —逆變器裝置；4一3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)；5 一磁極位置檢測(cè)器；6 —驅(qū)動(dòng)電路；7-內(nèi)置逆變器裝置及電動(dòng)機(jī)磁極位置 檢測(cè)器的電動(dòng)機(jī)；8 —逆變器輸出電路的驅(qū)動(dòng)裝置；9一波形選擇器；10— 比較器；ll一放大器；12 —邏輯積電路；13 —速度控制運(yùn)算處理裝置(微 型電子計(jì)算機(jī)) ， 14一載波產(chǎn)生器；15 —頻率一電壓轉(zhuǎn)換器(F/V) ; 16 —重疊期間生成電路；41一多晶硅襯底；42—硅氧化膜(Si02) ; 43—鋁 配線;44 —單結(jié)晶島;45 —單片集成電路芯片;46—高速二極管;47—IGBT; 48—IGBT驅(qū)動(dòng)電路及邏輯電路；51、 55 —電動(dòng)機(jī)箱體；52—定子；53 — 轉(zhuǎn)子；54—電路襯底；56—電動(dòng)機(jī)繞組的配線；57—電路襯底側(cè)電動(dòng)機(jī)的 輸出端子；58 —繞組輸入端子；59—電動(dòng)機(jī)輸入輸出配線
具體實(shí)施例方式
控制與電動(dòng)機(jī)電流成比例關(guān)系的脈動(dòng)，降低振動(dòng)和噪音的目的可以通
過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 [實(shí)施例1]
圖l所示為本發(fā)明的一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、以及包含本電路及 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
在圖1中，電動(dòng)機(jī)4是3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)4是一種轉(zhuǎn)子中有 永久磁鐵的電動(dòng)機(jī)，作為通過(guò)檢測(cè)永久磁鐵產(chǎn)生的磁通量來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極 位置的手段，準(zhǔn)備霍爾元件5?；魻栐?設(shè)置在每1相上，以使各相的 電角的相位差設(shè)置成120度。從霍爾元件5得到的疑似正弦波信號(hào)通過(guò)驅(qū) 動(dòng)電路6被轉(zhuǎn)換為邏輯信號(hào)(HU， HV， HW)。另外，為得到對(duì)應(yīng)于磁 極位置的規(guī)定的重疊期間，將霍爾信號(hào)的相間電壓由驅(qū)動(dòng)電路6進(jìn)行邏輯 信號(hào)化。得到電角大約為30度的重疊期間。
另一方面，電動(dòng)機(jī)的輸入端子、即電動(dòng)機(jī)4的定子繞組，與逆變器裝 置3連接。逆變器裝置3具有由6個(gè)開關(guān)元件組成的電路，所述開關(guān)元件 例如是功率MOSFFT、或絕緣柵極型雙極晶體管(IGBT)等。作為逆變 器裝置3的電源的直流電源，是將交流的商用電源1通過(guò)整流器2整流而 得到的。逆變器裝置3的各開關(guān)元件的開關(guān)，是通過(guò)逆變器驅(qū)動(dòng)裝置8來(lái) 控制的。
此外，在本實(shí)施例中，虛線包圍的框內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路6形成在單片半導(dǎo) 體集成電路裝置內(nèi)。另外，點(diǎn)劃線包圍的框內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路6及磁極位置檢 測(cè)器5被內(nèi)置于電動(dòng)機(jī)4，形成驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)置無(wú)刷電動(dòng)機(jī)并且進(jìn)行一體。
以下，對(duì)于圖l所示的逆變器裝置3對(duì)電動(dòng)機(jī)4的驅(qū)動(dòng)方法，結(jié)合圖 2的動(dòng)作波形圖迸行說(shuō)明。
圖1中的電動(dòng)機(jī)4在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)中的磁極的位置檢測(cè)信號(hào)群h (HU、 HV、 HW)，是像圖2中的位置檢測(cè)信號(hào)HU、 HV、 HW—樣的保持120 度電角的相位差的邏輯信號(hào)。
另一方面，位置檢測(cè)信號(hào)群h，因?yàn)榫哂信c電動(dòng)機(jī)4的速度有關(guān)的信 息(例如脈沖信號(hào)的周期等)，所以通過(guò)頻率一電壓轉(zhuǎn)換器(F/V) 15將 位置檢測(cè)信號(hào)HW轉(zhuǎn)換成電壓，從而得到與實(shí)際速度對(duì)應(yīng)的直流電壓分 量。并且，在本實(shí)施例中，雖然為檢測(cè)速度而使用了位置檢測(cè)信號(hào)HW， 但也可以使用HU或HV，或者HU、 HV、 HW中的多個(gè)信號(hào)。
速度控制運(yùn)算處理機(jī)構(gòu)13(例如微型電子計(jì)算機(jī)等的運(yùn)算處理裝置)， 對(duì)頻率一電壓轉(zhuǎn)換器15輸出的直流電壓分量、即速度信號(hào)和在速度控制 運(yùn)算處理機(jī)構(gòu)13內(nèi)設(shè)定的速度指令進(jìn)行比較，輸出它們之間的偏差。如 上所述，速度控制運(yùn)算處理機(jī)構(gòu)13輸出的輸出信號(hào)，是作為直流電壓信 號(hào)的電動(dòng)機(jī)4的電流指令信號(hào)a。
通過(guò)比較器10將電流指令信號(hào)a與由載波產(chǎn)生器14產(chǎn)生的三角波信 號(hào)進(jìn)行比較，得到dl的矩形波信號(hào)。該矩形波信號(hào)就是脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)。
另一方面，電流指令信號(hào)a，通過(guò)增益A的放大器11被放大，得到 第2電流指令信號(hào)b。這里，常數(shù)A小于l.O。且，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知在0.5附
近最合適。
通過(guò)比較器10將第2電流指令信號(hào)b與由載波產(chǎn)生器14產(chǎn)生的三角 波信號(hào)進(jìn)行比較，得到d2的矩形波信號(hào)。該矩形波信號(hào)就是脈沖寬度調(diào) 制信號(hào)。
在此，如果對(duì)在第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)dl和第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào) d2中的通電/斷電比率進(jìn)行比較，有dlxi2的關(guān)系。
對(duì)于先前得到的重疊信號(hào)，將3個(gè)相邏輯和而得到的信號(hào)是cl。進(jìn)而 將該cl和所述dl邏輯積而使第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)重疊的信號(hào)為c2。
上述dl、 c2及HU、 HV、 HW的信號(hào)群，通過(guò)波形選擇器9將信號(hào) 分配給6個(gè)開關(guān)元件的柵極，以成為如圖2所示的模式。
此時(shí)的分配規(guī)則是基于120度通電方式在每1/6周期，給予以下4個(gè) 條件
1) 相切換發(fā)生之后不久，給予第l脈沖調(diào)制信號(hào)dl。
2) 相切換開始經(jīng)過(guò)1/6周期后，給予基于位置檢測(cè)信號(hào)的滿通電的信號(hào)。
3) 向下一個(gè)相的相切換發(fā)生之后不久，在重疊期間中給予第2脈沖 調(diào)制信號(hào)d2。
4) 在上述l) 3)的期間，給予斷電信號(hào)。
將以上被分配的6個(gè)信號(hào)輸入逆變器驅(qū)動(dòng)裝置8，從而對(duì)逆變器裝置 3的各開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)控制。
圖3為在根據(jù)上述模式向電動(dòng)機(jī)線圈施加的電壓和電流中，表示相切 換前后的動(dòng)作的圖。
這里表示了從U相向V相的切換產(chǎn)生的狀態(tài)。由于U相上臂的信號(hào) 高，所以從電源向U相線圈提供直流電壓。此時(shí)，W相下臂的信號(hào)處于 脈沖寬度調(diào)制狀態(tài)，反復(fù)進(jìn)行通電/斷電。由此，在U相線圈中流通電流， 處于電流達(dá)到規(guī)定的電平的狀態(tài)。
接下來(lái)，發(fā)生從U相向V相的切換。U相由第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào) 控制。 一方面，V相上臂由第l脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制，不會(huì)有助于U相 的線圈電流。影響U相電流的是在U相和W相間的線圈施加的電壓。這 里，因?yàn)閁W相間電壓只是第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的電壓重疊，所以U 相電流重復(fù)在UW相間電壓近似為零時(shí)電流下降、通電時(shí)電流上升的狀 態(tài)。這里，由于設(shè)定的通電比率低于第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的通電/斷電比 率，所以電流最后變?yōu)榱恪Ｍㄟ^(guò)對(duì)該第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的通電比率進(jìn) 行控制，可以改變電動(dòng)機(jī)電流的衰減的趨勢(shì)。即，若使放大器ll的增益A 接近于零，則電流的傾斜以相間電壓近似為零時(shí)的傾斜推移，另一方面， 若增益接近于l.O，則可以緩和電流的衰減趨勢(shì)。
這里，雖然若將電流的傾斜設(shè)定得較緩和則轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)一步平坦化， 向抑制振動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)，但是有時(shí)電流為零的交叉點(diǎn)滯后，相對(duì)于電流相 位和電動(dòng)機(jī)的逆起電壓的相位會(huì)產(chǎn)生較大的偏差。由此產(chǎn)生無(wú)效電力，電 動(dòng)機(jī)的效率降低。因此，與電動(dòng)機(jī)效率有折衷的關(guān)系。由經(jīng)驗(yàn)確認(rèn)，通過(guò) 使放大器11的增益A在0.5前后可以得到平衡的性能。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度以與速度控制運(yùn)算處理機(jī)構(gòu)13 的速度指令一致。即，若電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度比速度指令值小，則提高電流指 令信號(hào)a的大小。由此，脈沖寬度調(diào)制信號(hào)中的通電占空比增加。結(jié)果是 由于逆變器裝置3的輸出電流增大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩增加，從而電動(dòng)機(jī)加速， 旋轉(zhuǎn)速度與速度指令值一致。在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度變得大于速度指令值的情 況下，使電流指令信號(hào)a的大小減少，通過(guò)與上述相反的動(dòng)作使電動(dòng)機(jī)減 速，使旋轉(zhuǎn)速度與速度指令值一致。
根據(jù)本實(shí)施例，以1個(gè)放大器、2個(gè)比較器、1個(gè)載波產(chǎn)生器及信號(hào) 選擇機(jī)構(gòu)的多個(gè)邏輯電路的方式，可以不用復(fù)雜的運(yùn)算方法，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)
單的控制裝置的結(jié)構(gòu)。因此，可以使驅(qū)動(dòng)電路變得簡(jiǎn)單，使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的 驅(qū)動(dòng)裝置小型化。另外，由于電路變得簡(jiǎn)單，所以可以通過(guò)在形成逆變器
裝置3的驅(qū)動(dòng)電路6上一體形成的控制電路，進(jìn)行以前由速度控制運(yùn)算處 理機(jī)構(gòu)(微型電子計(jì)算機(jī)等)進(jìn)行的PWM信號(hào)的產(chǎn)生。即，可以使PWM 控制電路、逆變器驅(qū)動(dòng)裝置(開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路)，逆變器主電路進(jìn)行 單片IC化。
由此，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行各種控制或者狀態(tài)監(jiān)視的微型電子計(jì)算 機(jī)等運(yùn)算處理裝置的負(fù)荷減輕。因此，可以使用小型且價(jià)格便宜的運(yùn)算處 理裝置。另外，如果在驅(qū)動(dòng)電路6內(nèi)內(nèi)置速度指令值設(shè)定電路及上述那樣 的具有生成電流指令信號(hào)a的功能的電路，則不需要速度控制運(yùn)算處理機(jī) 構(gòu)13。
并且，在本實(shí)施例中，虛線包圍的框內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路6，雖然只表示了 在單片半導(dǎo)體集成電路裝置內(nèi)形成的情況，但除逆變器裝置3外也可進(jìn)行 單片化。在這種情況下，因?yàn)榭梢宰杂蛇x擇逆變器裝置容量，所以具有可 以處理多種容量的電動(dòng)機(jī)的便利性。
接下來(lái)，對(duì)于其他的實(shí)施例結(jié)合圖4進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例，相對(duì)于實(shí) 施例1，得到重疊期間的方法不同。重疊期間不對(duì)應(yīng)磁極的位置而是設(shè)定 一定的時(shí)間。
在所述實(shí)施例l中，為得到磁極的位置，必須得到由霍爾元件輸出的 數(shù)百mV的微弱的正弦波狀的信號(hào)。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其對(duì)于如下情況有 效電動(dòng)機(jī)和控制裝置的設(shè)置位置很近，由于拉引微弱的信號(hào)的配線，容 易受到噪音的影響。
在圖4中，霍爾元件5的信號(hào)通過(guò)比較器10進(jìn)行進(jìn)一步邏輯信號(hào)化 (HU、 HV、 HW)。從各相的霍爾信號(hào)，轉(zhuǎn)換為與上升及下降邊緣同步 的邏輯信號(hào)。這相當(dāng)于1/6周期的高低(high-low)信號(hào)。若與這個(gè)信號(hào) 的邊緣同步，產(chǎn)生具有一定時(shí)間的一次脈沖信號(hào)，則得到與圖2—樣的重 疊信號(hào)cl。但是，因?yàn)檫@個(gè)信號(hào)與磁極的位置無(wú)關(guān)，所以電角不一定，艮P， 有不受電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速的影響的特征。
因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速足夠低時(shí)，很難受到重疊期間的影響，得不到足夠的使
轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)平坦的效果。另一方面，在轉(zhuǎn)速足夠高時(shí)，成為重疊期間連續(xù)的 狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)電流和感應(yīng)電壓的相位產(chǎn)生偏差，有效率不足的影響。
所以，在本實(shí)施例2中，需要的條件是對(duì)于電動(dòng)機(jī)4的額定轉(zhuǎn)速，必 須設(shè)定最合適的重疊期間。但是，在泵、風(fēng)扇等特定的負(fù)荷中，該條件不 會(huì)成為較大的障礙。另外，由于電路組成零件減少，也有利于降低成本。
使逆變器裝置單片化有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)
(1) 由于逆變器裝置變小，可以內(nèi)置于電動(dòng)機(jī)內(nèi)。
(2) 因?yàn)槟孀兤餮b置可以內(nèi)置于電動(dòng)機(jī)內(nèi)，所以不需要將位置檢測(cè) 信號(hào)引出到電動(dòng)機(jī)的外部，可以省略引出配線。
(3) 因?yàn)槲恢脵z測(cè)電路和逆變器裝置的距離很短，另外，位置檢測(cè) 信號(hào)是邏輯信號(hào)，所以相對(duì)于逆變器裝置的輸出電壓的dv/dt噪音，可以 提高噪音耐量。
(4) 通過(guò)逆變器裝置的單片化，由于對(duì)電動(dòng)機(jī)電流指令進(jìn)行放大的 放大器的分散精度提高，所以可以很容易地提高第l脈沖寬度調(diào)制信號(hào)與 第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的導(dǎo)通比率的分散精度。
(5) 由于電動(dòng)機(jī)的電流指令可以通過(guò)1個(gè)直流電壓信號(hào)控制，所以 可以簡(jiǎn)化從電動(dòng)機(jī)引出的配線。
圖5表示考慮了上述優(yōu)點(diǎn)的、內(nèi)置了具有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電路 6的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例。
在圖5中，在電路襯底54上設(shè)置了本發(fā)明的內(nèi)置了逆變器裝置的驅(qū) 動(dòng)電路6、轉(zhuǎn)子的磁極位置檢測(cè)器(霍爾元件)5以及周圍電路。并且， 在圖5中，雖然為方便起見(jiàn)將位置檢測(cè)器5向上表示，但是實(shí)際上其設(shè)置 在襯底的背側(cè)，設(shè)置在容易檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置上。對(duì)于具備繞組輸入端 子58的由電動(dòng)機(jī)繞組構(gòu)成的定子52，通過(guò)利用絕緣的電動(dòng)機(jī)繞組的配線 56連接繞組輸入端子58和電路襯底側(cè)電動(dòng)機(jī)輸出端子57,從而固定襯底 和定子。
將這些部件嵌入電動(dòng)機(jī)的箱體55內(nèi)，從電路襯底54向箱體外引出電 動(dòng)機(jī)輸入輸出配線59。為使永久磁鐵轉(zhuǎn)子53不與定子52接觸，設(shè)置了適 當(dāng)?shù)拈g隙，將永久磁鐵轉(zhuǎn)子53設(shè)置在定子的內(nèi)部。進(jìn)而，嵌入電動(dòng)機(jī)4
的箱體51，固定轉(zhuǎn)子的軸。而且，箱體55也可以用樹脂等封裝材料置換。 在向箱體55外引出的電動(dòng)機(jī)輸入輸出配線59中，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4所必
須的最低限度的配線數(shù)，有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的高壓電源+側(cè)、 一側(cè)(接地)、
單片集成電路用控制電源+側(cè)、電動(dòng)機(jī)電流控制用輸入信號(hào)和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)
輸出信號(hào)這合計(jì)5個(gè)。因此，與將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在箱體55外部的
情況相比，配線數(shù)大大減少了。
通過(guò)使用上述各實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)了小型、價(jià)格便宜且低噪音的無(wú)刷電
動(dòng)機(jī)，在熱水器、空氣清潔器、洗衣機(jī)、泵等家用電器或工業(yè)用設(shè)備中，
有以下效果。
(1) 由于降低了電動(dòng)機(jī)噪音，所以可以省去防振動(dòng)裝置(防振橡膠等)。
(2) 通過(guò)省去防振動(dòng)裝置，可以使裝置小型化。
(3) 不需要擔(dān)心防振動(dòng)裝置的可靠性，可靠性提高。 [實(shí)施例4]
圖6是表示形成本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的單片半導(dǎo)體集成電路的斷 面圖。本集成電路形成在電介質(zhì)分離襯底上。
如該圖所示，在由作為電介質(zhì)(絕緣體)的硅氧化膜(Si02) 42覆蓋 的單結(jié)晶島44中形成電氣元件，該電氣元件構(gòu)成在圖1中構(gòu)成逆變器裝 置3的半導(dǎo)體開關(guān)元件(IGBT)或高速二極管、逆變器驅(qū)動(dòng)裝置8或用于 產(chǎn)生PWM信號(hào)的其他電路等。元件間通過(guò)鋁等導(dǎo)體配線43接線。各單 結(jié)晶島44被硅氧化膜42電絕緣分離，并且通過(guò)覆蓋單結(jié)晶島44以及硅 氧化膜42的外側(cè)的多結(jié)晶硅支承。
并且，被電絕緣分離的單結(jié)晶島的形成也可以使用SOI (Silicon On Insulator)技術(shù)。
圖7表示圖6的單片半導(dǎo)體集成電路的平面圖案。有6個(gè)高速二極管 46鄰接設(shè)置的區(qū)域、和6個(gè)IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 47 鄰接設(shè)置的區(qū)域，通過(guò)這些半導(dǎo)體元件構(gòu)成逆變器裝置。與設(shè)有IGBT的 區(qū)域鄰接，在區(qū)域中還形成有用于開關(guān)控制這些IGBT的逆變器驅(qū)動(dòng)裝置 或產(chǎn)生PWM信號(hào)的IGBT驅(qū)動(dòng)電路以及邏輯電路48。上述實(shí)施例，適用 于IGBT驅(qū)動(dòng)電路以及邏輯電路48。因此，IGBT驅(qū)動(dòng)電路以及邏輯電路48盡管含有逆變器驅(qū)動(dòng)裝置及產(chǎn)生PWM信號(hào)的電路，但因?yàn)橛杀容^簡(jiǎn)單 的電路構(gòu)成，所以可以減少IGBT驅(qū)動(dòng)電路以及邏輯電路48的面積。因此， 可以以小芯片尺寸，將逆變器裝置、逆變器驅(qū)動(dòng)裝置以及用于產(chǎn)生PWM 信號(hào)的電路進(jìn)行單片化。 工業(yè)實(shí)用性
通過(guò)使用上述各實(shí)施例中的小型、價(jià)格便宜且可以實(shí)現(xiàn)低噪音的無(wú)刷 電動(dòng)機(jī)，可以利用在熱水器、空氣清潔器、洗衣機(jī)、泵等家用電器或工業(yè) 用設(shè)備中。
另外，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法也有可能利用在硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、 光磁盤驅(qū)動(dòng)器、CD—ROM驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字影碟盤驅(qū)動(dòng)器、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、 傳真機(jī)、攝像機(jī)裝置等中使用的小型電動(dòng)機(jī)中。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，具備電力轉(zhuǎn)換裝置，其對(duì)電動(dòng)機(jī)的多個(gè)相的線圈供給進(jìn)行了脈沖寬度調(diào)制控制的驅(qū)動(dòng)電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和速度指令值的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì)第1通電相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，作為選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
2. 如權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于 用電角固定所述重疊期間。
3. 如權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于 用一定的時(shí)間固定所述重疊期間。
4. 一種半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，具備 半導(dǎo)體芯片；多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件，其在該半導(dǎo)體芯片上形成，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制控制而開啟、關(guān)閉，向電動(dòng)機(jī)提供電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和速度指令值 的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī) 構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的磁極 位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì)第1通電 相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)， 對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，作為 選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
5. —種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，具備 電動(dòng)機(jī)；電力轉(zhuǎn)換裝置，其對(duì)該電動(dòng)機(jī)供給進(jìn)行了脈沖寬度調(diào)制控制的驅(qū)動(dòng)電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和速度指令值 的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī) 構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的磁極 位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì)第l通電 相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)， 對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，作為 選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
6. —種電動(dòng)機(jī)，具有轉(zhuǎn)子、定子以及收容該轉(zhuǎn)子和定子的箱體，其 特征在于在所述箱體內(nèi)內(nèi)置有用于檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的磁極位置的磁極位置檢測(cè) 器及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有電力轉(zhuǎn)換裝置，其對(duì)所述電動(dòng)機(jī)供給進(jìn)行了脈沖寬度調(diào)制控制的驅(qū)動(dòng) 電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和速度指令值 的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第l脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī) 構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的磁極 位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì)第l通電 相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)， 對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，作為選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
7. 如權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于 內(nèi)置于所述箱體內(nèi)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有半導(dǎo)體電路裝置， 該半導(dǎo)體電路裝置具有多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件，其形成在半導(dǎo)體芯片上，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制控制而開啟、關(guān)閉，向所述電動(dòng)機(jī)供給電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和速度指令值 的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第l脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成所述第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的磁極 位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì)第l通電 相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)， 對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，作為 選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
8. —種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，通過(guò)被脈沖寬度調(diào)制控制的電力轉(zhuǎn)換裝置 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于生成基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和速度指令值的偏差計(jì)算出的電流 指令信號(hào)；根據(jù)該電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；根據(jù)對(duì)該電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度 調(diào)制信號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間； 輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行了邏輯積之后的信 號(hào)、所述第l脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置信號(hào)，生成選 擇信號(hào)，該選擇信號(hào)是在基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)， 對(duì)第1通電相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬 度調(diào)制信號(hào)，對(duì)在所述重疊期間中的第l通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào) 制信號(hào)而成的；基于該選擇信號(hào)，對(duì)所述電力轉(zhuǎn)換裝置迸行脈沖寬度調(diào)制控制。
9. 一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，具有電力轉(zhuǎn)換裝置，其對(duì)電動(dòng)機(jī)的多個(gè)相的線圈供給進(jìn)行了脈沖寬度調(diào)制 控制的驅(qū)動(dòng)電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的推定旋轉(zhuǎn)速度和速度指 令值的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī) 構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間 的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的推定 磁極位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì) 第1通電相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度 調(diào)制信號(hào)，對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制 信號(hào)，作為選擇信號(hào)而輸出;脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
10. 如權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于 用推定電角固定所述重疊期間。
11. 如權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于 用 一定的時(shí)間固定所述重疊期間。
12. —種半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，具有 半導(dǎo)體芯片；多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件，其在該半導(dǎo)體芯片上形成，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制 控制而開啟、關(guān)閉，向電動(dòng)機(jī)提供電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的推定旋轉(zhuǎn)速度和速度指 令值的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī) 構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間 的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的推定 磁極位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì) 第1通電相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度 調(diào)制信號(hào)，對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制 信號(hào)，作為選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
13. —種電動(dòng)機(jī)，具有轉(zhuǎn)子、定子以及收容該轉(zhuǎn)子和定子的箱體，其 特征在于，在所述箱體內(nèi)內(nèi)置有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有 電力轉(zhuǎn)換裝置，其對(duì)電動(dòng)機(jī)供給進(jìn)行了脈沖寬度調(diào)制控制的驅(qū)動(dòng)電力； 速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的磁極旋轉(zhuǎn)速度和速度指令值的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī) 構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間 的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的推定 磁極位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì) 第1通電相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度 調(diào)制信號(hào)，對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制 信號(hào)，作為選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
14.如權(quán)利要求13所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于內(nèi)置于所述箱體內(nèi)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有半導(dǎo)體電路裝置，該半導(dǎo)體電路裝置具有多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件，其形成在半導(dǎo)體芯片上，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制控 制而開啟、關(guān)閉，向所述電動(dòng)機(jī)供給電力；速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其輸出基于所述電動(dòng)機(jī)的推定旋轉(zhuǎn)速度和速度指 令值的偏差運(yùn)算出的電流指令信號(hào)；第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自該速度控制運(yùn)算機(jī)構(gòu)的 電流指令信號(hào)和載波，生成第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其根據(jù)對(duì)來(lái)自所述速度控制運(yùn)算機(jī) 構(gòu)的電流指令信號(hào)進(jìn)行了放大后的信號(hào)和載波，生成第2脈沖寬度調(diào)制信 號(hào)；基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置，在相的切換時(shí)生成規(guī)定的重疊期間 的機(jī)構(gòu)；信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)，其輸入對(duì)所述第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和重疊期間進(jìn)行 了邏輯積之后的信號(hào)、所述第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)以及所述電動(dòng)機(jī)的推定 磁極位置信號(hào)，在基于所述電動(dòng)機(jī)的推定磁極位置產(chǎn)生的相的切換時(shí)，對(duì) 第1通電相選擇滿通電狀態(tài)，對(duì)切換的第2通電相選擇所述第1脈沖寬度 調(diào)制信號(hào)，對(duì)在所述重疊期間中的第1通電相選擇所述第2脈沖寬度調(diào)制 信號(hào)，作為選擇信號(hào)而輸出；脈沖寬度調(diào)制控制機(jī)構(gòu)，其基于來(lái)自該信號(hào)選擇機(jī)構(gòu)的選擇信號(hào)對(duì)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法以及半導(dǎo)體集成電路裝置，用比較簡(jiǎn)單的電路低噪音地驅(qū)動(dòng)空調(diào)、冰箱等的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及泵電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的特征在于在電動(dòng)機(jī)的相切換中，使第1通電相為滿通電狀態(tài)，通過(guò)第1脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制切換的第2通電相，通過(guò)第2脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制重疊期間的第1通電相。通過(guò)緩和相切換時(shí)的急劇的電動(dòng)機(jī)電流的變化，降低電動(dòng)機(jī)的噪音及振動(dòng)。
文檔編號(hào)H02P6/06GK101179247SQ200710184850
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者大浦仁, 安島俊幸, 櫻井健司, 長(zhǎng)谷川裕之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所;日立原町電子工業(yè)株式會(huì)社