CN100533944C

CN100533944C - 无传感器型无刷直流电机起始驱动方法

Info

Publication number: CN100533944C
Application number: CNB2005100142450A
Authority: CN
Inventors: 金经勋; 姜桂龙; 张虎龙
Original assignee: LG Electronics Tianjin Appliances Co Ltd
Current assignee: LG Electronics Tianjin Appliances Co Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: CN1889353A

Abstract

本发明公开了一种无传感器型无刷直流电机的起始驱动方法，包括检测转子的初始位置的步骤；计算转子的初始位置和排列位置间的角度的步骤；决定转子的运转方向的步骤；电机控制部从转子位置检测部接收表示转子的初始位置的电动角信息，从而决定转子相对于定子获得最大旋转磁场的排列位置，上述初始位置及排列位置以电动角计，在计算步骤，初始位置减去排列位置得出角度差；而在决定步骤，角度差为正则运转方向为顺时针，而角度差为负数，运转方向为逆时针，本发明在大负荷的情况下，能稳定地启动电机，并利用重力的惯性提高电机的启动性能。

Description

无传感器型无刷直流电机起始驱动方法

技术领域

本发明涉及一种无传感器型无刷直流电机的起始驱动方法。

背景技术

一般而言，冰箱及空调的送风扇选用价格较低廉的单相感应式电机(induction machine)，但单相感应式电机的效率就较低，因此，如果希望达到冰箱及空调节电的目的，还是需要选用高效率的电机。

因此，通常选用比单相感应式电机效率较高的无刷直流电机。在无刷直流电机中，通过转子的永久磁铁和定子的线圈所产生的磁通的切割产生旋转扭矩，因此，为了决定接入定子线圈的电压或电流的极性，需时刻检测转子的位置。

如图1所示，其包括由永久磁铁构成的转子2和检测转子2的位置的霍尔传感器(hall sensor)3。

如图2所示，其包括将常用交流电源转换成直流电压的整流部11；将上述整流部11所输出的直流电压变换成所需大小及频率的电压，并根据转子(未图示)的位置接入到电机14的相应线圈的变极器部13；检测转子的位置的转子位置检测部15；将上述整流部11所输出的高压直流电压转换成低压直流电压，从而输出驱动变极器13的转换部件的驱动信号，与此同时，向转子位置检测部15的位置检测传感器供应低压直流电压的电源部12。

如图1所示，定子1的内侧面如同转子2一样呈圆形时，在不接入电源的情况下转子将处在某一个位置，即，给电机接入电源的起始阶段，根据转子2的初始位置，电机向着所希望的方向旋转或不旋转。例如，因为转子2的永久磁铁N、S界线附近的扭矩非常小，因此缺乏电机向所希望的方向旋转的动力。尤其是，给电机施加过大的负荷时，更难保证其稳定的启动。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有的技术存在的缺陷，而提供一种无传感器型无刷直流电机的起始驱动方法，它在大负荷的情况下，也能稳定地启动电机，并利用重力的惯性提高电机的启动性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无传感器型无刷直流电机的起始驱动方法，包括检测转子的初始位置的步骤；计算上述转子的初始位置和排列位置之间的角度的步骤；根据上述计算的结构决定上述转子的运转方向的步骤，电机控制部从转子位置检测部接收表示转子的初始位置的电动角信息，从而决定转子相对于定子能够获得最大旋转磁场的最近的排列位置，该方法中的初始位置及排列位置以电动角计，在上述计算步骤，上述初始位置减去上述排列位置得出上述角度差；而在上述决定步骤，如果上述角度差为正数，则将上述运转方向决定为顺时针方向，而如果上述角度差为负数，则将上述运转方向决定为逆时针方向。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为现有技术的两相无刷直流电机的概略结构示意图；

图2为现有技术的两相无刷直流电机的驱动装置结构框图；

图3为本发明的起始驱动方法的滚筒洗衣机剖面图；

图4为图3的重要部分放大图；

图5为图3所示的滚筒洗衣机的驱动装置框图；

图6a及6b为本发明的起始驱动方法的部分实施例。

图中标号说明：

401：电源部 402：整流部

403：变极器部(inverter) 404：电机

405：转子位置检测部 406：电机控制部

具体实施方式

如图3所示，滚筒洗衣机包括位于外壳20内并被减震器D和弹簧S支撑着的外槽30；位于上述外槽30内，并通过可旋转的方式设置于其中的圆筒形装的洗涤槽40；位于上述外槽30的下部一侧，并通过所接入的电源进行旋转的驱动装置。

为了给上述构成的洗衣机的洗涤槽40传递驱动力而形成有洗涤轴100。如图4所示，上述洗涤轴100的一端插入于形成在洗涤槽40后面的圈套(spider)50，而另一端与转子轴衬234a相齿合。驱动装置的旋转力通过洗涤轴100进行传递并带动旋转洗涤槽40。通过上述洗涤槽40的旋转，洗涤物被举起并通过重力的作用掉落，从而完成洗涤过程。

另外，在滚筒洗衣机的前面，形成有能够开闭洗涤槽40的开口部的门R，而在上述门R和洗涤槽40之间设置有垫圈G。另外，在上述门R的上部，形成有接收使用者的操作命令并控制整个洗衣机工作的控制部C。

如图4所示，能够产生上述洗涤轴100的旋转力的旋转装置包括直接连接于上述洗涤轴100的，作为转子的转子组合体200和结合于洗涤槽40的后方并产生旋转磁场的，作为定子的定子组装体300。上述转子组装体200呈与上述定子组装体300的外周面保持一定间隔，并围住上述定子组装体300的形态。

上述转子组装体200包括设置磁铁210的侧壁和底部234。上述底部234包括与洗涤轴100a的下部相结合的转子轴衬234a和结合于上述转子轴衬234a的上部的转子轴衬杆234b。

上述定子组装体300包括由多个铁片层叠而成的铁心320；缠绕于上述铁心320外周面的线圈340；防止上述铁心320和线圈340的接触的绝缘体(未图示)。

另外，在定子组装体300的外周面，设置有利用定子组装体300所产生的旋转磁场产生感应电流和旋转力的转子组装体200。

如图5所示，其包括接入外部常用交流电源的电源部401；将所输入的常用交流电源转换成直流电压的整流部402；根据变极器的驱动信号将上述整流部402所输出的直流电压转换成所希望的大小及频率的电压，并接入到电机404的相应的线圈的变极器部403；检测处于停止状态的转子的位置的转子位置检测部405；根据转子的位置(停止位置)产生变极器驱动信号并输出到变极器部403的电机控制部406。

图5中的电源部401、整流部402、变极器部403及电机404为通常用于无传感器型无刷直流电机(404)的部件，因此省略对其进行的详细说明。另外，转子位置检测部405检测停止状态下的电机404的转子(图4所示的转子组装体200)和定子(图4所示的定子组装体)之间的相对电动角，通常是给电机404接入不足以旋转电机404的位置检测信号，从而检测出其位置。即，上述转子位置检测部405非现有技术的霍尔传感器3，而是利用远小于驱动电机404所需的电压的高频电压(位置检测信号)计算转子200和定子300之间的相对位置。因此，在如图5所示的驱动装置中不具备有霍尔传感器3等传感器。此时，设上述电动角向顺时针方向增加。

图6a及6b为本发明的起始驱动方法的部分实施例。

如图6a所示，电机控制部406从转子位置检测部405接收表示转子200的初始位置A的电动角信息，从而决定转子200相对于定子300能够获得最大旋转磁场的排列位置B。例如，上述排列位置B为定子300的线圈340和转子200的磁铁210离得最近，从而使达到线圈340的磁通最大的位置。另外，因为各线圈340之间的间隔相同，而且各磁铁210之间的间隔也相同，因此当检测出初始位置A，则出现多个排列位置，从中，我们可以选择与当前的初始位置A最近的排列位置B。

如图所示，如果初始位置A的电动角大于排列位置B的电动角(即，相减初始位置和排列位置的差为正数)，则电机控制部406决定转子200的旋转方向为顺时针方向CW，从而以上述顺时针方向CW开始起始驱动。因为上述顺时针方向CW为转子200能够利用重力的方向(沿着重力的惯性方向)，因此，在起始驱动时，即使初始位置A上的起动力稍小，也能借助重力旋转至排列位置B和初始位置A相一致的位置，从而形成最大的旋转磁场并驱动电机。

如图6b所示，如果初始位置A的电动角小于排列位置B的电动角(即，相减初始位置和排列位置的差为负数)，则电机控制部406决定转子200的旋转方向为逆时针方向CCW，从而以上述逆时针方向CCW开始起始驱动。因为上述逆时针方向CCW为转子200能够利用重力的方向(沿着重力的惯性方向)，因此，在起始驱动时，即使初始位置A上的起动力稍小，也能借助重力旋转至排列位置C和初始位置A相一致的位置，从而形成最大的旋转磁场并驱动电机。

尤其是，即使在与转子200相连的洗涤槽40内部放入较重的洗涤物(超负荷)时，本发明也能利用重力，在启动力较小的情况下开始旋转。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

发明的效果：

本发明具有在超负荷时稳定启动电机的效果。

另外，本发明还具有利用重力的惯性提高电机的启动性能的效果。

Claims

1、一种无传感器型无刷直流电机的起始驱动方法，包括检测转子的初始位置的步骤；计算上述转子的初始位置和排列位置之间的角度的步骤；根据上述计算的结构决定上述转子的运转方向的步骤，电机控制部从转子位置检测部接收表示转子的初始位置的电动角信息，从而决定转子相对于定子能够获得最大旋转磁场的最近的排列位置，其特征在于：上述方法中的初始位置及排列位置以电动角计，在上述计算步骤，上述初始位置减去上述排列位置得出角度差；而在上述决定步骤，如果上述角度差为正数，则将上述运转方向决定为顺时针方向，而如果上述角度差为负数，则将上述运转方向决定为逆时针方向。