CN101383545B

CN101383545B - 电动机的驱动控制电路

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Publication number: CN101383545B
Application number: CN2008101306593A
Authority: CN
Inventors: 竹内启佐敏; 瀬下勇; 铃木孝文
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Godo Kaisha IP Bridge 1
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP5733328B2; CN101383545A; DE602008000651D1; CN102801374A; TW200922103A; JP5733329B2; JP2009178016A; JP2013118816A; JP2013146187A; ATE458299T1

Abstract

本发明提供一种能够通过数字电路任意形成电动机的驱动信号的励磁区间的技术。本发明的电动机的驱动控制电路具有：生成原驱动信号的原驱动信号生成部；励磁区间设定部，其可按照原驱动信号的2π的励磁周期中每个长度为π的半周期，将应该对电动机的线圈进行励磁的励磁区间设定为任意区间；以及驱动信号形成电路，其使原驱动信号在励磁区间内有效，在励磁区间之外的非励磁区间无效，从而生成用于驱动电动机的驱动信号。

Description

电动机的驱动控制电路

技术领域

本发明涉及电动机的线圈的励磁区间的形成。

背景技术

作为对电动机的驱动信号施加掩蔽(mask)，以降低功耗等为目的的技术，具有如下的技术(例如参见专利文献1)。

[专利文献1]国际公开号WO2005/112230A1

在该技术中，通过采用使用了电阻的模拟电路来确定驱动信号的励磁区间。因此，当电阻值由于温度变化等而变化的情况下，会出现励磁区间也随之变化的问题。另外，还希望实现电动机的节电化。

发明内容

本发明正是为了解决上述现有的课题而提出的，提供一种能够通过数字电路任意形成电动机的驱动信号的励磁区间的技术。另外还提供一种能够实现电动机的节电化的技术。

本发明为了解决上述课题的至少一部分，可以采取如下方式。

[方式1]

一种半导体器件，其特征在于，

上述半导体器件具有生成用于驱动电动机的驱动信号的驱动控制电路，该电动机具有永久磁铁和线圈，

上述驱动控制电路根据表示第1驱动部件和第2驱动部件的位置的位置信号，生成上述驱动信号，

在第1期间内，上述驱动信号的信号电平为第1电压电平；

在第2期间内，上述驱动信号的信号电平为不同于上述第1电压电平的第2电压电平，

在上述第1期间内，不向上述电动机的线圈提供电流。

根据方式1所述的半导体器件，在第1期间内不对线圈提供电流，因此，能够实现电动机的节电化。

[方式2]

一种半导体器件，其特征在于，

在第1期间内，上述驱动信号的信号电平为第1电压电平；

在第2期间内，上述驱动信号的信号电平交替取不同于上述第1电压电平的第2电压电平和上述第1电压电平，

在上述第1期间内，不向上述电动机的线圈提供电流。

根据方式2所述的半导体器件，在第2期间内，驱动信号的信号电平交替取第2电压电平和第1电压电平，因此，能够实现电动机的节电化。

[方式3]

根据方式1或方式2的半导体器件，其特征在于，上述第2期间的长度短于根据上述位置信号生成的定时信号的信号电平从第3电平变化到第4电平再变化到上述第3电平为止的期间的长度。

根据方式3的半导体器件，第2期间的长度短于定时信号的信号电平从第3电平变化到第4电平再变化到第3电平为止的期间的长度，因此，能够实现电动机的节电化。

[方式4]

一种用于驱动电动机的半导体器件，上述半导体器件具有：

生成原驱动信号的原驱动信号生成部；

励磁区间设定部，其可按照上述原驱动信号的2π的励磁周期中每个长度为π的半周期，把应该对上述电动机的线圈进行励磁的励磁区间任意设定为多个区间中的任意一个，该多个区间包含以各半周期的中央为中心的对称区间和非对称区间中的至少一方；以及

驱动信号形成电路，其使上述原驱动信号在上述励磁区间内有效，在上述励磁区间之外的非励磁区间内无效，从而生成用于驱动上述电动机的驱动信号。

根据方式4的半导体器件，可按照原驱动信号的励磁周期中每个长度为π的半周期，把应该对上述电动机的线圈进行励磁的励磁区间任意设定为多个区间中的任意一个，该多个区间包含以各半周期的中央为中心的对称区间和非对称区间中的至少一方。由此，能够实现电动机的节电化、电动机的超前角控制、延迟角控制。

[方式5]

根据方式4所述的半导体器件，

上述半导体器件还具有生成时钟信号的时钟信号生成部，

上述励磁区间设定部通过使用上述时钟信号来设定上述励磁区间。

按照方式5所述的半导体器件，能够在1个芯片的半导体器件中设置时钟信号生成部。由此，能够通过1个芯片的半导体器件驱动电动机。

[方式6]

根据方式4或5所述的半导体器件，

上述半导体器件还具有将上述位置信号转换为数字值的模拟数字转换电路，

上述原驱动信号生成部根据被转换为上述数字值的位置信号，生成上述原驱动信号。

按照方式6的半导体器件，能够在1个芯片的半导体器件中设置模拟数字转换电路。由此，能够通过1个芯片的半导体器件驱动电动机。

[方式7]

根据方式6所述的半导体器件，

上述半导体器件还具有放大上述位置信号的放大电路，

上述模拟数字转换电路把上述放大后的位置信号转换为数字值。

按照方式7所述的半导体器件，能够在1个芯片的半导体器件中设置放大电路。由此，能够通过1个芯片的半导体器件驱动电动机。

[方式8]

一种电动机的驱动控制电路，上述驱动控制电路具有：

生成原驱动信号的原驱动信号生成部；

[方式9]

根据方式8所述的驱动控制电路，上述励磁区间设定部可把上述励磁区间任意设定为多个区间中的任意一个，该多个区间包括上述对称区间和上述非对称区间中的至少上述非对称区间。

根据方式8和方式9的驱动控制电路，能够通过数字电路任意形成电动机的驱动信号的励磁区间。另外，如果这样设定励磁区间，则还能够实现电动机的超前角控制和延迟角控制。

[方式10]

根据方式8或9所述的驱动控制电路，

上述原驱动信号生成部根据表示电动机的第1驱动部件和第2驱动部件的相对位置的位置信号，生成上述原驱动信号，

上述励磁区间设定部具有：

期间测定部，其测定作为与上述位置信号同步的周期性定时信号表示第1电平的时间长度的第1电平期间；

开始时期设定部，其将上述第1电平期间和作为小于1的正值的第1运算值相乘，得到第1期间；

结束时期设定部，其将上述第1电平期间和作为大于上述第1运算值且小于1的值的第2运算值相乘，得到第2期间；以及

励磁区间控制部，其按照如下方式控制上述励磁区间，比较第1电平经过期间和上述第1期间，在两者一致的定时开始上述励磁区间，比较上述第1电平经过期间和上述第2期间，在两者一致的定时开始上述非励磁区间，其中，上述第1电平经过期间是上述定时信号从第2电平转移到上述第1电平起经过的期间。

根据方式10的驱动控制电路，测定定时信号的第1电平期间，根据测定到的第1电平期间，确定励磁区间的开始时期和结束时期。因此，能够根据周期性的定时信号，通过数字电路任意形成电动机的驱动信号的励磁区间。

[方式11]

根据方式10所述的驱动控制电路，上述励磁区间控制部还按照如下方式控制上述励磁区间，比较第2电平经过期间和上述第1期间，在两者一致的定时开始上述励磁区间；比较上述第2电平经过期间和上述第2期间，在两者一致的定时开始上述非励磁区间，其中，上述第2电平经过期间是上述定时信号从上述第1电平转移到上述第2电平起经过的期间。

根据方式11的驱动控制电路，即使在定时信号表示第2电平的期间内，也能够基于测定到的第1电平期间，确定励磁区间的开始时期和结束时期。

[方式12]

根据方式10或11所述的驱动控制电路，上述励磁区间控制部使用根据进行上述比较之前的上述定时信号的上述第1电平期间而获得的上述第1期间和上述第2期间，进行上述比较。

根据方式12的驱动控制电路，根据生成励磁区间信号之前的周期中的定时信号的第1电平期间设定励磁区间，因此，能够设定周期带来的误差更小的励磁区间。

[方式13]

根据方式8或9所述的驱动控制电路，

上述励磁区间设定部具有：

期间测定部，其测定第1电平期间和第2电平期间，该第1电平期间是与上述位置信号同步的周期性定时信号表示第1电平的时间长度，该第2电平期间是上述定时信号表示第2电平的时间长度；

开始时期设定部，其获得第1期间和第3期间，该第1期间是将上述第1电平期间和作为小于1的正值的第1运算值相乘而得到的，该第3期间是将上述第2电平期间和上述第1运算值相乘得到的；

结束时期设定部，其获得第2期间和第4期间，该第2期间是将上述第1电平期间和作为大于上述第1运算值且小于1的值的第2运算值相乘而得到的，该第4期间是将上述第2电平期间和上述第2运算值相乘得到的；以及

励磁区间控制部，其按照如下方式控制上述励磁期间，比较第1电平经过期间和上述第1期间，在两者一致的定时开始上述励磁区间，比较上述第1电平经过期间和上述第2期间，在两者一致的定时开始上述非励磁区间，比较第2电平经过期间和上述第3期间，在两者一致的定时开始上述励磁区间，比较上述第2电平经过期间和上述第4期间，在两者一致的定时开始上述非励磁区间，其中，上述第1电平经过期间是上述定时信号从上述第2电平转移到上述第1电平起经过的期间，上述第2电平经过期间是上述定时信号从上述第1电平转移到上述第2电平起经过的期间。

根据方式13的驱动控制电路，测定定时信号的第1电平期间和第2电平期间，根据测定到的第1电平期间或第2电平期间，确定励磁区间的开始时期和结束时期。因此，能够根据周期性的定时信号，通过数字电路任意形成电动机的驱动信号的励磁区间。

[方式14]

根据方式13所述的驱动控制电路，上述励磁区间控制部使用根据进行上述比较之前的上述定时信号的上述第1电平期间或者上述第2电平期间而获得的上述第1～第4期间，进行上述比较。

根据方式14的驱动控制电路，根据生成励磁区间信号之前的周期中的定时信号的第1电平期间或者第2电平期间设定励磁区间，因此，能够设定周期带来的误差更小的励磁区间。

[方式15]

根据方式10～14中的任意一个方式所述的驱动控制电路，上述第1运算值与上述第2运算值之和是1。

根据方式15的驱动控制电路，能够将以定时信号的第1电平期间和第2电平期间的中点为中心的区域期间作为线圈的励磁区间。

[方式16]

根据方式8～15中的任意一个方式所述的驱动控制电路，上述原驱动信号生成部包括PWM信号生成部，该PWM信号生成部根据上述位置信号生成PWM信号，作为上述原驱动信号。

根据方式16的驱动控制电路，使用PWM信号作为原驱动信号，因此，能够生成最适于驱动电动机的驱动信号。

另外，本发明可以利用各种方式实现。例如，可以利用以下方式实现：电动机的驱动控制方法和装置、驱动控制半导体器件、驱动控制系统、用于实现上述方法或装置的功能的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质、具有包括该计算机程序在内的在载波中具体实现的数据信号和驱动控制电路的电动机、具有该电动机的投影仪、便携设备、机器人、移动体等等。

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施例的单相无刷电机的电机主体的结构的剖面图。

图2是表示磁铁组和线圈组的位置关系以及磁传感器输出和线圈的逆电动势波形的关系的说明图。

图3是表示线圈的施加电压与逆电动势的关系的示意图。

图4是表示电机主体的正转动作状态的说明图。

图5是表示电机主体的反转动作状态的说明图。

图6是表示电机的移动方向的控制步骤的流程图。

图7是表示本实施例的无刷电机的驱动控制电路的结构的框图。

图8表示驱动器电路的内部结构。

图9是表示驱动器电路的其他结构的说明图。

图10表示电磁线圈的各种绕线方式。

图11是表示驱动信号生成部的内部结构和动作的说明图。

图12是表示传感器输出的波形和PWM部中生成的驱动信号的波形的对应关系的说明图。

图13是表示PWM部的内部结构的一个例子的框图。

图14是表示电机正转时的PWM部的动作的时序图。

图15是表示电机反转时的PWM部的动作的时序图。

图16是表示励磁区间信号生成部的结构的框图。

图17是表示励磁区间信号生成部的动作的时序图。

图18是表示改变励磁区间时的效果的曲线图。

图19是表示第2实施例中励磁区间信号生成部的结构的说明图。

图20是表示第2实施例中励磁区间信号生成部的动作的时序图。

图21是表示第3实施例中励磁区间信号生成部的结构的说明图。

图22是表示第3实施例中励磁区间信号生成部的动作的时序图。

图23是表示第4实施例中驱动信号生成部的内部结构的说明图。

图24是表示磁铁组与线圈组的位置关系以及线圈的逆电动势波形、磁传感器输出和正弦波产生电路的输出的关系的说明图。

图25是表示正弦波产生电路的内部结构的说明图。

图26是表示第5实施例中励磁区间信号生成部的结构的说明图。

图27是表示第5实施例中励磁区间信号生成部的动作的时序图。

图28是表示第5实施例中励磁区间信号生成部的动作的其他例子的时序图。

图29是表示电机的转数与进行超前角控制时的超前角值的关系的曲线图。

图30是表示第6实施例中励磁区间信号生成部的结构的说明图。

图31是表示使用了本发明实施例涉及的电机的投影仪的说明图。

图32是表示使用了本发明实施例涉及的电机的燃料电池式手机的说明图。

图33是表示作为使用了本发明实施例涉及的电机/发电机的移动体的一个例子的电动自行车(电动助力自行车)的说明图。

图34是表示使用了本发明实施例涉及的电机的机器人的一个例子的说明图。

图35是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件和电机主体的结构的框图。

图36是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件和电机主体的结构的框图。

图37是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件和电机主体的结构的框图。

图38是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件和电机主体的结构的框图。

图39是表示其他实施例的驱动信号生成部的内部结构和动作的说明图。

图40是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件和电机主体的结构的框图。

图41是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件和电机主体的结构的框图。

图42是表示不进行PWM控制时的各种信号的波形的时序图。

图43是表示进行PWM控制时的各种信号的波形的时序图。

符号说明

10定子部；11～14电磁线圈；20磁轭(磁性部件)；21板状部分；22芯材部分；23b板状部分；30转子部；31～34永久磁铁；36磁轭(永久磁铁用)；40磁传感器；40d磁传感器；42霍尔元件；44偏置调节部；46增益调节部；100电机主体；100g电机主体；102壳体；112旋转轴；114轴承部；120电路基板；200驱动控制电路；200b驱动控制半导体器件；200c驱动控制半导体器件；200d驱动控制半导体器件；200e驱动控制半导体器件；200g驱动控制半导体器件；220CPU；240驱动信号生成部；240d驱动信号生成部；240f驱动信号生成部；250驱动器电路；250a第1电桥电路；250b第2电桥电路；251晶体管；252晶体管；253晶体管；254晶体管；311电平移位器；313电平移位器；510基础时钟生成电路；520分频器；530PWM部；531计数器；533EXOR电路；535驱动波形形成部；540正反方向指示值寄存器；550乘法器；560编码部；570AD转换部；575正弦波产生电路；580电压指令值寄存器；585电压比较器；590励磁区间信号生成部；590b励磁区间信号生成部；590c励磁区间信号生成部；590e励磁区间信号生成部；590f励磁区间信号生成部；592控制部；594第1计数器部；596第2计数器部；598计数值存储部；600运算值存储部；602运算值存储部；602e运算值存储部；604乘法电路；605乘法电路；606运算电路；608运算结果存储部；610运算结果存储部；612比较电路；620选择器；700正弦波产生电路；712相位比较部；714环路滤波器；716电压控制振荡器；718分频器；720波形表；1100投影仪；1110R光源；1140R液晶光阀；1150十字分色棱镜；1160投影透镜系统；1170冷却风扇；1180控制部；1200手机；1220风扇；1230燃料电池；1300自行车；1310电机；1320控制电路；1330充电电池；1400机器人；1410第1臂；1420第2臂；1430电机

具体实施方式

下面，根据实施例按照以下顺序来说明本发明的实施方式。

A.第1实施例

A1.电机的结构和动作的概要

A2.驱动控制电路的结构

B.第2实施例

C.第3实施例

D.第4实施例

E.第5实施例

F.第6实施例

G.变形例

H.其他实施例

A.第1实施例

A1.电机的结构和动作的概要

图1(A)、1(B)是表示作为本发明的一个实施例的单相无刷电机的电机主体的结构的剖面图。该电机主体100具有外形分别大致呈圆筒状的定子部10和转子部30。定子部10具有大致呈十字状排列的4个线圈11～14和配置在2个线圈11、12之间的中央位置上的磁传感器40。磁传感器40用于检测转子部30的位置(即电机的相位)。各线圈11～14上设有通过磁性体材料形成的磁轭20。线圈11～14和磁传感器40固定在电路基板120(图1(B))上。电路基板120固定在壳体102上。并且，省略了壳体102的盖的图示。

转子部30具有4个永久磁铁31～34，转子部30的中心轴构成旋转轴112。该旋转轴112被轴承部114(图1(B))支撑。各磁铁的磁化方向为从旋转轴112呈放射状朝向外侧的方向。磁铁31～34的外周设有磁轭36。但是，也可以省略该磁轭36。

图2是表示磁铁组和线圈组的位置关系以及磁传感器输出和线圈的逆电动势波形的关系的说明图。如图2(A)所示，4个磁铁31～34以一定的磁极间距Pm配置，相邻的磁铁彼此在相反的方向被磁化。另外，线圈11～14以一定的间距Pc配置，相邻的线圈彼此在相反的方向被励磁。在本例子中，磁极间距Pm等于线圈间距Pc，相当于电气角π。并且，电气角的2π对应于驱动信号的相位变化2π时移动的机械角度或者距离。在本实施例中，如果驱动信号的相位变化2π，则转子部30移动磁极间距Pm的2倍。

4个线圈11～14中的第1线圈11、第3线圈13被相同相位的驱动信号驱动，第2线圈12、第4线圈14被相位从第1线圈11和第3线圈13的驱动信号偏移180度(＝π)的驱动信号驱动。通常的二相驱动是2个相(A相和B相)的驱动信号的相位偏移90度(＝π/2)，不存在相位偏移180度(＝π)的情况。另外，在电机的驱动方法中，相位偏移180度(＝π)的2个驱动信号大多被视作相同相位。因此，本实施例的电机的驱动方法可以认为是单相驱动。

图2(A)表示电机停止时的磁铁31～34与线圈11～14的位置关系。本实施例的电机中，设于各线圈11～14的磁轭20被设置在相比各线圈的中心在转子部30的正转方向略微偏移的位置上。因此，电机停止时，各线圈的磁轭20被磁铁31～34吸引，转子部30停止在磁轭20正对各磁铁31～34的中心的位置上。结果，电机停止在各线圈11～14的中心从各磁铁31～34的中心偏移的位置上。另外，此时磁传感器40也位于从相邻磁铁的边界略微偏移的位置上。该停止位置的相位为α。相位α虽然不是零，但是接近零的较小值(例如约5～10度)。

图2(B)表示产生于线圈的逆电动势的波形的例子，图2(C)表示磁传感器40的输出波形的例子。磁传感器40可以产生与电机运转时的线圈的逆电动势大致相似形状的传感器输出SSA。其中，磁传感器40的输出SSA表示电机停止时也不是0的值(相位为π的整数倍时除外)。并且，虽然线圈的逆电动势具有与电机的转数一起上升的趋势，但是波形形状(正弦波)被保持为大致相似形状。作为磁传感器40，例如可以采用利用霍尔效应的霍尔IC。在该例子中，传感器输出SSA与逆电动势Ec均是正弦波或接近正弦波的波形。如后所述，该电机的驱动控制电路利用传感器输出SSA，向各线圈11～14施加与逆电动势Ec大致相似波形的电压。

另外，电动电机用于发挥互相转换机械能和电能的能量转换装置的作用。并且，线圈的逆电动势用于将电动电机的机械能转换为电能。因此，在把施加给线圈的电能转换为机械能时(即驱动电机时)，通过施加与逆电动势相似波形的电压，能够以最好的效率驱动电机。另外，如以下说明的那样，“与逆电动势相似波形的电压”是指产生与逆电动势方向相反的电流的电压。

图3是表示线圈的施加电压与逆电动势的关系的示意图。在此，利用逆电动势Ec和电阻来模拟线圈。并且，在该电路中，电压表V与施加电压E1和线圈并联连接。在向线圈施加电压E1来驱动电机时，在流过与施加电压E1相反的电流的方向产生逆电动势Ec。如果在电机正在旋转的状态下断开开关SW，则可以利用电压表V测定逆电动势Ec。在断开开关SW的状态下测定的逆电动势Ec的极性，与在闭合开关SW的状态下测定的施加电压E1的极性相同。在上述的说明中，语句“施加与逆电动势大致相似波形的电压”，是指施加具有与利用这种电压表V测定出的逆电动势Ec相同的极性、而且具有大致相似形状的波形的电压。

如上所述，在驱动电机时，通过施加与逆电动势相似波形的电压，能够以最好的效率驱动电机。另外，可以理解为在正弦波状的逆电动势波形的中位点附近(电压0的附近)，能量转换效率比较低，相反，在逆电动势波形的峰值附近，能量转换效率比较高。在施加与逆电动势相似波形的电压来驱动电机时，在能量转换效率较高的期间施加比较高的电压，所以电机效率提高。另一方面，例如在利用单纯的矩形波驱动电机时，即使在逆电动势大致为0的位置(中位点)附近，也被施加相当大的电压，所以电机效率降低。并且，这样在能量转换效率较低的期间施加电压时，借助涡电流产生旋转方向以外的方向的振动，由此出现产生噪音的问题。

根据上述说明可以理解，在施加与逆电动势相似波形的电压来驱动电机时，具有可以提高电机效率，并且可以降低振动和噪音的优点。

图4(A)～(E)是表示电机主体100的正转动作状态的说明图。图4(A)表示停止时的磁铁31～34与线圈11～14的位置关系，是与图2(A)相同的图。在图4(A)的状态下励磁线圈11～14时，在线圈11～14与磁铁31～34之间产生利用虚线箭头表示的反作用力。结果，转子部30在正转方向(图中的右向)起动。

图4(B)表示相位前进到π/2的状态。在该状态下，产生吸引力(实线箭头)和反作用力(虚线箭头)，产生较大的驱动力。图4(C)表示相位前进到(π-α)的状态。在相位为π的定时，线圈的励磁方向反转，成为图4(D)的状态。在图4(D)的状态附近电机停止时，如图4(E)所示，转子部30停止在磁轭20被各磁铁31～34吸引的位置。该位置是相位为(π+α)的位置。这样，可以理解为本实施例的电机停止在相位为α±nπ(n为整数)的位置。

图5(A)～(E)是表示电机主体100的反转动作状态的说明图。图5(A)表示停止时的状态，是与图4(A)相同的图。为了从该停止状态反转，假设在与图4(A)相反的方向励磁线圈11～14时，吸引力(未图示)作用于磁铁31～34和线圈11～14之间。该吸引力在使转子部30反转的方向起作用。但是，由于该吸引力相当弱，所以有时不能克服磁铁31～34和磁轭20之间的吸引力而使转子部30反转。

在本实施例中，在进行反转动作时，在起动时如图5(A)所示，也会在正转方向动作。并且，在转子部30旋转预定量后(例如相位前进约π/2时)，按照图5(B)所示使驱动信号翻转而开始反转动作。这样，转子部30暂且开始反转，然后可以借助转子部30的惯性通过最初的停止位置(相位＝α)(图5(C))。然后，在相位为0的定时，线圈的励磁方向反转。图5(D)表示相位为-π/2的状态，图5(E)表示相位为-π+α的状态。在图5(E)的状态附近电机停止时，转子部30停止在磁轭20被各磁铁31～34吸引的位置(相位＝-π+α)。

图6是表示电机的移动方向的控制步骤的流程图。该步骤通过后面叙述的驱动控制电路执行。在步骤S10中，首先正向开始驱动控制。在步骤S20中，判定目标移动方向是否是正向。另外，移动方向由操作员在步骤S10之前输入驱动控制电路。在目标移动方向是正向时，仍旧继续正向的驱动控制。另一方面，在目标移动方向是反向时，在步骤S30中，待机到应该反转的预定定时为止。并且，在到达应该反转的定时后，在步骤S40中，开始反向的驱动控制。

如上所述，在本实施例的电机中，电机停止在相位为α±nπ(α为不是零和nπ的预定值，n为整数)的位置，所以不会产生死锁点。因此，不需要起动线圈即可正常起动。并且，在本实施例的电机中，在从停止状态正转预定量后反转，由此能够实现反转动作。

A2.驱动控制电路的结构

图7(A)是表示本实施例的无刷电机的驱动控制电路的结构的框图。驱动控制电路200包括CPU220、驱动信号生成部240和驱动器电路250。驱动信号生成部240根据电机主体100内的磁传感器40的输出信号SSA，生成单相驱动信号DRVA1、DRVA2。驱动器电路250按照该单相驱动信号DRVA1、DRVA2驱动电机主体100内的电磁线圈11～14。

图7(B)表示磁传感器40的内部结构的一例。该磁传感器40具有霍尔元件42、偏置调节部44和增益调节部46。霍尔元件42测定磁通密度X。偏置调节部44将偏置值b与霍尔元件42的输出X相加，增益调节部46用于乘以增益值a。磁传感器40的输出SSA(＝Y)例如由下面的式(1)或式(2)给出。

Y＝a·X+b ......(1)

Y＝a·(X+b) ......(2)

磁传感器40的增益值a和偏置值b通过CPU220在磁传感器40内设定。通过将增益值a和偏置值b设定为合适的值，可以将传感器输出SSA校正为优选的波形形状。

图8表示驱动器电路250的内部结构。该驱动器电路250具有构成H型电桥电路的4个晶体管251～254。在上臂的晶体管251、253的栅电极前设有电平移位器311、313。但是，也可以省略电平移位器。驱动器电路250的晶体管251～254根据发挥开关信号作用的驱动信号DRVA1、DRVA2而导通/截止，结果，向电磁线圈11～14断续地提供供给电压VSUP。被赋予符号IA1、IA2的箭头分别表示在驱动信号DRVA1、DRVA2为H电平时流过的电流方向。另外，关于驱动器电路，可以采用由多个开关元件构成的各种结构的电路。

图9是表示驱动器电路的其他结构的说明图。该驱动器电路由第1组电磁线圈11、13用的第1电桥电路250a、和第2组电磁线圈12、14用的第2电桥电路250b构成。电桥电路250a、250b分别由4个晶体管251～254构成，其结构与图8所示的结构相同。在晶体管251、253的栅电极前设有电平移位器311、313。但是，也可以省略电平移位器。在第1电桥电路250a中，向晶体管251、254提供第1驱动信号DRVA1，向其他晶体管252、253提供第2驱动信号DRVA2。另一方面，在第2电桥电路250b中，相反地向晶体管252、253提供第1驱动信号DRVA1，向晶体管251、254提供第2驱动信号DRVA2。结果，如图9(B)、(C)所示，在第1电桥电路250a和第2电桥电路250b中动作反转。因此，由第1电桥电路250a驱动的第1组线圈11、13与由第2电桥电路250b驱动的第2组线圈12、14相位相互偏移π。另一方面，在图8所示的电路中，第1组线圈11、13的绕线方法与第2组线圈12、14的绕线方法相反，利用该绕线方法使两组相位偏移π。这样，不管使用图8的驱动器电路和图9的驱动器电路的哪一个，两组线圈的相位都相互偏移π，在这一点上是相同的，而且两者均实现单相电机这一点相同。

图10表示电磁线圈11～14的各种绕线方式。如该例子所示，通过研究绕线方式，可以始终使相邻的线圈反向励磁。

图11是表示驱动信号生成部240(图7(A))的内部结构和动作的说明图。驱动信号生成部240具有基础时钟生成电路510、1/N分频器520、PWM部530、正反方向指示值寄存器540、乘法器550、编码部560、AD转换部570、电压指令值寄存器580、电压比较器585以及励磁区间信号生成部590。

基础时钟生成电路510是产生具有预定频率的时钟信号PCL的电路，例如由PLL电路构成。分频器520产生具有该时钟信号PCL的1/N频率的时钟信号SDC。N的值被设定为预定的一定值。该N的值预先通过CPU220对分频器520设定。PWM部530根据时钟信号PCL、SDC、由乘法器550提供的乘法值Ma、由正反方向指示值寄存器540提供的正反方向指示值RI、由编码部560提供的正负符号信号Pa、以及由励磁区间信号生成部590提供的励磁区间信号Ea，生成交流单相驱动信号DRVA1、DRVA2(图7(A))。该动作将在后面叙述。

在正反方向指示值寄存器540中，通过CPU220设定表示电机的旋转方向的值RI。在本实施例中，在正反方向指示值RI为低电平时电机正转，在高电平时反转。被提供给PWM部530的其他信号Pa、Ma、Ea按照下面所述确定。

磁传感器40的输出SSA被提供给AD转换部570。该传感器输出SSA的范围例如从GND(接地电位)到VDD(电源电压)，其中位点(＝VDD/2)是输出波形的中位点(通过正弦波原点的点)。AD转换部570对该传感器输出SSA进行AD转换，生成传感器输出的数字值。AD转换部570的输出范围例如是FFh～0h(末尾的“h”表示十六进制数)，中央值80h相当于传感器波形的中位点。

编码部560转换AD转换后的传感器输出值的范围，并且将传感器输出值的中位点的值设定为0。结果，由编码部560生成的传感器输出值Xa取正侧的预定范围(例如+127～0)和负侧的预定范围(例如0～-127)的值。但是，从编码部560提供给乘法器550的是传感器输出值Xa的绝对值，其正负符号作为正负符号信号Pa提供给PWM部530。

电压指令值寄存器580存储通过CPU220设定的电压指令值Ya。该电压指令值Ya与后面叙述的励磁区间信号Ea一起作为设定电机的施加电压的值而发挥作用，例如取0～1.0的值。假设在设定励磁区间信号Ea使得不设置非励磁区间而将全部区间设为励磁区间的情况下，Ya＝0意味着把施加电压设为零，Ya＝1.0意味着把施加电压设为最大值。乘法器550把从编码部560输出的传感器输出值Xa和电压指令值Ya相乘并取整，把该乘法值Ma提供给PWM部530。

图11(B)～11(E)表示乘法值Ma取各种值时的PWM部530的动作。在此，假设全部区间是励磁区间而没有非励磁区间。PWM部530是在时钟信号SDC的1周期期间内产生一个占空比为Ma/N的脉冲的电路。即，如图11(B)～11(E)所示，随着乘法值Ma增加，单相驱动信号DRVA1、DRVA2的脉冲的占空比增加。另外，第1驱动信号DRVA1是只在正负符号信号Pa为正时产生脉冲的信号，第2驱动信号DRVA2是只在正负符号信号Pa为负时产生脉冲的信号，但在图11(B)～11(E)中一并记述这些信号。并且，为了方便，把第2驱动信号DRVA2记述为负侧的脉冲。

图12(A)～12(C)是表示传感器输出的波形与PWM部530生成的驱动信号的波形的对应关系的说明图。图中，“Hiz”意味着把电磁线圈设为未励磁状态的高阻抗状态。如在图11中说明的那样，单相驱动信号DRVA1、DRVA2通过采用传感器输出SSA的模拟波形的PWM控制而生成。因此，使用这些单相驱动信号DRVA1、DRVA2，可以向各线圈提供表示与传感器输出SSA的变化对应的电平变化的有效电压。

PWM部530构成为只在由励磁区间信号生成部590提供的励磁区间信号Ea表示的励磁区间输出驱动信号DRVA1、DRVA2，在励磁区间以外的区间(非励磁区间)不输出驱动信号DRVA1、DRVA2。图12(C)表示根据励磁区间信号Ea设定励磁区间EP和非励磁区间NEP时的驱动信号DRVA1、DRVA2的波形。在励磁区间EP中，直接产生图12(B)所示的驱动信号DRVA1、DRVA2，在非励磁区间NEP中，不产生驱动信号DRVA1、DRVA2。这样，如果设定励磁区间EP和非励磁区间NEP，由于在逆电动势波形的中位点附近(即传感器输出的中位点附近)不向线圈施加电压，所以能够进一步提高电机的效率。另外，优选励磁区间EP设定为把逆电动势波形的峰值作为中心的对称区间，优选非励磁区间NEP设定为把逆电动势波形的中位点(中心点)作为中心的对称区间。

另外，如前所述，如果将电压指令值Ya设定为小于1的值，则乘法值Ma与电压指令值Ya成比例地减小。因此，也可以根据电压指令值Ya来调节执行的施加电压。

根据上述说明可以理解，在本实施例的电机中，可以利用电压指令值Ya和励磁区间信号Ea双方来调节施加电压。关于期望的施加电压与电压指令值Ya和励磁区间信号Ea的关系，优选预先把其作为表存储在驱动控制电路200(图7(A))内的存储器中。这样，在驱动控制电路200从外部接收到期望的施加电压的目标值时，CPU220可以根据该目标值把电压指令值Ya和励磁区间信号Ea设定在驱动信号生成部240中。另外，施加电压的调节也可以不需要采用电压指令值Ya和励磁区间信号Ea双方，而只采用其中任意一方。

图13是表示PWM部530(图11)的内部结构的一例的框图。PWM部530具有计数器531、EXOR电路533、PWM信号生成部535和掩蔽电路537。它们按照下面所述动作。

图14是表示电机正转时的PWM部530的动作的时序图。在该图14中示出了两个时钟信号PCL和SDC、乘法值Ma、计数器531内的计数值CM1、计数器531的输出S1、正负符号信号Pa、正反方向指示值RI、EXOR电路533的输出S2、PWM信号生成部535的输出信号PWM1和PWM2、励磁区间信号Ea、掩蔽电路537的输出信号DRVA1和DRVA2。计数器531在时钟信号SDC的每一个期间，与时钟信号PCL同步地重复将计数值CM1递减到0的动作。计数值CM1的初始值被设定为乘法值Ma。另外，在图14中，为了便于图示，作为乘法值Ma也记述了负值，但在计数器531中使用的是其绝对值|Ma|。计数器531的输出S1在计数值CM1不是0时被设定为高电平，在计数值CM1成为0时下降为低电平。

EXOR电路533输出表示正负符号信号Pa和正反方向指示值RI的异或值的信号S2。在电机正转时，正反方向指示值RI为低电平。因此，EXOR电路533的输出S2是与正负符号信号Pa相同的信号。PWM信号生成部535根据计数器531的输出S1和EXOR电路533的输出S2，生成PWM信号PWM1、PWM2。即，在计数器531的输出S1中，把EXOR电路533的输出S2为低电平期间的信号作为第1PWM信号PWM1输出，把输出S2为高电平期间的信号作为第2PWM信号PWM2输出。掩蔽电路537具有两个AND电路，输出表示励磁区间信号Ea和PWM信号PWM1的逻辑积的驱动信号DRVA1，并输出表示励磁区间信号Ea和PWM信号PWM2的逻辑积的驱动信号DRVA2。另外，在图14的右端部附近，励磁区间信号Ea下降为低电平，由此设定非励磁区间NEP。因此，在该非励磁区间NEP中，不输出驱动信号DRVA1、DRVA2任何一方而维持高阻抗状态。

另外，PWM信号生成部535(图13)相当于本发明的原驱动信号生成部，掩蔽电路537(图13)具有作为根据励磁区间信号Ea形成原驱动信号即PWM信号PWM1、PWM2的驱动信号形成电路的功能。

图15是表示电机反转时的PWM部530的动作的时序图。在电机反转时，正反方向指示值RI被设定为高电平。结果，与图14相比两个驱动信号DRVA1、DRVA2相替换，结果，可以理解为电机反转。

图16是表示励磁区间信号生成部590的结构的框图。在该图16中除了励磁区间信号生成部590之外，还示出了磁传感器40、电压比较器585、PLL电路510、CPU220(图11(A))。励磁区间信号生成部590具有控制部592、第1计数器部594、第2计数器部596、计数值存储部598、2个运算值存储部600、602。励磁区间信号生成部590还具有2个乘法电路604、605、运算电路606、2个运算结果存储部608、610、比较电路612。PLL电路510生成在励磁区间信号生成部590内使用的时钟信号PCL。控制部592将该时钟信号PCL提供给计数器部594、596，并且将适当的保持定时(锁存定时)提供给计数值存储部598和运算结果存储部608、610。它们按照下面所述动作。

图17是表示励磁区间信号生成部590的动作的时序图。首先，电压比较器585比较来自磁传感器40的信号SSA(模拟)和基准信号(未图示)，生成作为数字信号的电压比较器信号SC。优选该基准信号的电平被设定为传感器信号SSA可取的电平的中央值。第1计数器部594根据从控制部592提供的时钟信号PCL，对电压比较器信号SC表示高电平的期间内的时钟数进行计数。即，第1计数器部594在电压比较器信号SC从低电平变为高电平的定时开始计数，在电压比较器信号SC表示低电平的定时，把此时的计数值Ni(i是周期序号)存储在计数值存储部598中。之后，第1计数器部594在下一个周期中，在电压比较器信号SC再次表示高电平的定时，将内部的计数值Ni重新设定为0，将电压比较器信号SC表示高电平的期间内的时钟数再次计数为计数值N(i+1)。然后，第1计数器部594在电压比较器信号SC表示低电平的定时，将此时的计数值N(i+1)覆写在计数值存储部598中。

第1运算值存储部600(图16)存储通过CPU200设定的运算值ST。在图16和图17的例子中，运算值ST＝0.2。运算电路606从1减去存储在运算值ST存储部600中的运算值ST，将获得的运算结果(运算值ED＝1-ST)存储在第2运算值存储部602中。第1乘法电路604使存储在计数值存储部598中的计数值Ni与存储在第1运算值存储部600中的运算值ST相乘，将获得的运算结果(＝Ni×ST)存储在第1运算结果存储部608中。第2乘法电路605使存储在计数值存储部598中的计数值Ni与存储在第2运算值存储部602中的运算值ED相乘，将获得的运算结果(＝Ni×ED)存储在第2运算结果存储部610中。

第2计数器部596根据从控制部592提供的时钟信号PCL，从电压比较器信号SC表示高电平的定时起开始对时钟数进行计数，在表示低电平的定时结束计数。然后，把计数器重新设定为0，并且从电压比较器信号SC表示低电平的定时起开始对时钟数进行计数，在表示高电平的定时结束计数。这些计数值M被依次输入到比较电路612。

比较电路612是生成励磁区间信号Ea进行输出的窗口比较器。即，比较存储在第1运算结果存储部608中的运算结果(＝Ni×ST)与从第2计数器部596依次输入的第2计数值M，在它们一致的定时使励磁区间信号Ea为高电平。然后，比较存储在第2运算结果存储部610中的运算结果(＝Ni×ED)与从第2计数器部596依次输入的第2计数值M，在它们一致的定时使励磁区间信号Ea为低电平。即使在电压比较器信号SC表示低电平的期间内，也以与上述相同的方法输出励磁区间信号Ea。

由图17可知，励磁区间信号生成部590对电压比较器信号SC的高电平期间进行计数，以该高电平期间为基准，在下一个周期中，确定励磁区间信号Ea表示高电平的开始时期和结束时期。例如，在运算值ST＝0.2的情况下，励磁区间信号Ea为高电平的开始点是从电压比较器信号SC的上升沿和下降沿分别开始起算，经过上一个周期的电压比较器信号SC的高电平期间的0.2倍后的时点。而且，励磁区间信号Ea从高电平变为低电平的结束点是从电压比较器信号SC的下降沿和上升沿分别开始起算，经过上一个周期的电压比较器信号SC的高电平期间的0.8倍后的时点。因此，如果设上一个周期的电压比较器信号SC的高电平信号期间的长度为1，则下一个周期的励磁区间信号Ea的高电平信号期间为0.6(＝0.8-0.2)。

并且，励磁区间信号生成部590(图16)相当于本发明的励磁区间设定部，第1计数器部594和第2计数器部596相当于本发明的期间测定部。而且，乘法电路604相当于本发明的开始时期设定部，乘法电路605相当于本发明的结束时期设定部，比较电路612相当于本发明的励磁区间控制部。另外，传感器信号SSA相当于本发明的位置信号，电压比较器信号SC相当于本发明的定时信号。

如上所述，当电压比较器信号SC正确地在同一周期重复接通/断开的情况下，电压比较器信号SC的高电平信号期间的中心位置与励磁区间信号Ea的高电平信号期间的中心位置大致一致。而且，电压比较器信号SC的低电平信号期间的中心位置与励磁区间信号Ea的高电平信号期间的中心位置也大致一致。也就是说，可以把励磁区间EP设定为以逆电动势波形的峰值为中心的对称区间，可以把非励磁区间NEP设定为以逆电动势波形的中位点为中心的对称区间。另外，如果通过CPU220任意设定运算值ST的值，则可以任意设定励磁区间EP的宽度。

图18是表示改变励磁区间时的效果的曲线图。图中所示的励磁区间比表示励磁区间信号Ea的高电平期间相对于电压比较器信号SC的高电平期间的比例。例如，上述运算值ST＝0.2的情况下，励磁区间信号相对于电压比较器信号SC的高电平期间成为高电平的期间为0.6倍，因而励磁区间比为60％。15[V]时、12[V]时、10[V]时表示施加给线圈的PWM信号的峰值电压(图8的驱动器电路250的电源电压VSUP)。另外，图18的各种数值是在对电机施加相同负荷、扭矩恒定、转数恒定的正常状态下测定得到的。图18(A)表示励磁区间比和功耗的关系。可知如果减小励磁区间比，则可以减小功耗。图18(B)表示励磁区间比和转数的关系。可知如果减小励磁区间比，则正常状态下的转数也会变小。其中，在励磁区间比为70％的附近，即使减小励磁区间比也可以维持转数。图18(C)表示当使设置励磁区间信号生成部590来任意设定励磁区间比的电机和将全部区间作为励磁区间的电机的转数相同的情况下进行比较，设定有励磁区间比的电机相对于将全部区间作为励磁区间的电机，具有何种程度的电力削减效果。根据该图18(C)可知，在励磁区间比70％至90％的区域中，电力削减率变高。

这样，在第1实施例中，通过作为数字电路的励磁区间信号生成部590，可以任意生成励磁区间信号Ea。另外，由于通过数字电路来实现励磁区间信号生成部590，所以易于进行IC化。

B.第2实施例

图19是表示第2实施例的励磁区间信号生成部590b的结构的说明图。其与图16所示的第1实施例的不同之处仅在于，省略了第2计数器部596、第1计数器部594b的动作不同、追加了计数值存储部598和2个运算结果存储部608、610的锁存定时，其他结构与第1实施例相同。它们按照下面所述动作。

图20是表示第2实施例的励磁区间信号生成部590b的动作的时序图。第1计数器部594b根据从控制部592提供的时钟信号PCL，对电压比较器信号SC表示高电平的期间内的时钟数和表示低电平的期间内的时钟数进行计数。即，第1计数器部594b在电压比较器信号SC从低电平变为高电平的定时开始计数，在电压比较器信号SC表示低电平的定时，把此时的计数值Ni(i是周期序号)存储在计数值存储部598中。之后，第1计数器部594b将内部的计数值Ni重新设定为0，将电压比较器信号表示低电平的期间内的时钟数计数为计数值N(i+1)。然后，第1计数器部594b在电压比较器信号SC表示高电平的定时，将此时的计数值N(i+1)覆写在计数值存储部598中。另外，计数中变动的计数值N被依次输入到比较电路612b。

第1乘法电路604使存储在计数值存储部598中的计数值Ni与存储在第1运算值存储部600中的运算值ST相乘，将获得的运算结果(＝Ni×ST)存储在第1运算结果存储部608中。第2乘法电路605使存储在计数值存储部598中的计数值Ni与存储在第2运算值存储部602中的运算值ED相乘，将获得的运算结果(＝Ni×ED)存储在第2运算结果存储部610中。在该第2实施例中，2个乘法电路604、605不仅在电压比较器信号SC从高电平变为低电平的定时，还在从低电平变为高电平的定时进行运算，把运算结果存储在运算结果存储部608、610中。

比较电路612b与第1实施例的不同之处仅在于，将从第1计数器部594依次输入的第1计数值N用于与运算结果(Ni×ST、Ni×ED)的比较。其他动作与第1实施例相同。

这样，对电压比较器信号SC的高电平信号期间和低电平信号期间进行计数，根据它们也可以与第1实施例同样地任意生成励磁区间信号Ea。

C.第3实施例

图21是表示第3实施例的励磁区间信号生成部590c的结构的说明图。其与图16所示的第1实施例的不同之处仅在于，追加了选择器620、省略了第2计数器部596，其他结构与第1实施例相同。选择器620在电机开始起动时始终把励磁区间信号Ea作为高电平信号输出。而且，在电机达到规定转速的时点或者经过规定时间的时点，将励磁区间信号Ea的输出切换为来自比较电路612的信号。该切换的定时预先通过CPU220设定在选择器620中。它们按照下面所述动作。

图22是表示第3实施例的励磁区间信号生成部590c的动作的时序图。其与图17所示的第1实施例的不同之处仅在于，比较电路612使用从第1计数器部594输入的计数值N设定励磁区间信号Ea的高电平期间；仅在电压比较器信号SC表示高电平的期间内，励磁区间信号Ea表示高电平，其他动作与第1实施例相同。

这样，也可以在对电机施加负荷的开始起动时等把全部区间作为励磁区间EP，在负荷较小的稳定时等通过励磁区间信号生成部590c设定励磁区间EP和非励磁区间NEP。

D.第4实施例

图23是表示第4实施例的驱动信号生成部240d的内部结构的说明图。其与图11所示的第1实施例的不同之处在于，省略了电压比较器585、磁传感器40d的输出SSD为数字信号、设有根据磁传感器输出SSD生成正弦波的正弦波产生电路700，其他结构与第1实施例至第3实施例相同。

励磁区间信号生成部590将磁传感器40d的输出SSD(数字二值信号)作为输入。该磁传感器输出SSD和在第1实施例至第3实施例中使用的电压比较器信号SC都是与电动机的动作同步产生的周期性的数字信号，这一点是相同的。这种情况下，磁传感器输出SSD相当于本发明的位置信号和定时信号。作为第4实施例的励磁区间信号生成部590，可采用第1实施例至第3实施例的任何结构。

图24是表示磁铁组和线圈组的位置关系以及线圈的逆电动势波形、磁传感器输出和正弦波产生电路700的输出的关系的说明图。如图24(C)所示，磁传感器40d可以输出与线圈的逆电动势对应的数字信号，例如可以通过数字输出的霍尔IC来实现。如图24(D)所示，正弦波产生电路700输出与传感器输出SSD同步的数字的正弦波。

图25是表示正弦波产生电路700的内部结构的说明图。正弦波产生电路700具有PLL电路710、波形表720。PLL电路710具有相位比较部712、环路滤波器714、电压控制振荡器716、分频器718。分频器718存储有分频值Na。传感器输出SSD被输入到相位比较部712。另一方面，通过分频器718生成的分频信号DVSSD作为比较信号被输入到相位比较部712。相位比较部712生成表示这2个信号SSD、DVSSD的相位差的误差信号CPS。该误差信号CPS被发送给内置电荷泵电路的环路滤波器714。环路滤波器714生成具有与误差信号CPS的脉冲电平和脉冲数对应的电压电平的电压控制信号LPS进行输出。

电压控制信号LPS被提供给电压控制振荡器(VCO)716。电压控制振荡器716输出具有与电压控制信号LPS的电压电平对应的频率的可变时钟信号VSSD。该可变时钟信号VSSD被分频器718分频为1/Na，生成分频信号DVSSD。如上所述，该分频信号DVSSD被发送给相位比较部712而与传感器输出SSD进行相位比较。结果，可变时钟信号VSSD的频率收敛，使得2个信号SSD、DVSSD的相位差为0。收敛后的可变时钟信号VSSD的频率是对传感器输出SSD的频率乘以分频值Na而得到的值。

波形表720的地址按照分频信号DVSSD的脉冲而在0到(Na-1)的范围内循环变化，依次输出存储在各个地址中的波形值信号WD。该波形值被设定为产生Na个脉冲期间内生成1个正弦波的值。在本实施例中，波形值的范围是+127到-127。编码部560(图23)根据波形值信号WD，生成乘法值Ma和正负符号信号Pa。

由此，代替输出模拟信号的磁传感器40，使用输出数字信号的磁传感器40d，也可与第1实施例至第3实施例同样地任意生成励磁区间信号Ea。

E.第5实施例

图26是表示第5实施例的励磁区间信号生成部590e的结构的说明图。其与图16所示的第1实施例的不同之处仅在于，存储在运算值存储部602e中的运算值ED的值被设定成独立于运算值ST的值，其他结构与第1实施例相同。

图27是表示第5实施例的励磁区间信号生成部590e的动作的时序图。其与图17所示的第1实施例的不同之处仅在于，运算值ED的值通过CPU220设定为0.6、通过把运算值ED设定为0.6而使励磁区间信号Ea的励磁区间EP的中心位置成为在时间上早于电压比较器信号SC的高电平信号期间的中心位置的位置，其他动作与第1实施例相同。

图28是表示第5实施例的励磁区间信号生成部590e的动作的其他例子的时序图。其与图27的不同之处仅在于，运算值ST被设定为0.4、运算值ED被设定为0.8、励磁区间信号Ea的励磁区间EP的中心位置成为在时间上晚于电压比较器信号SC的高电平信号期间的中心位置的位置，其他动作与图27相同。

如上所述，如果通过CPU220任意设定运算值ST的值和运算值ED的值，则可以任意设定励磁区间EP的相位(时间上的宽度和时间上的位置)。例如，由于阻抗的影响而按照电机转数在电流相位上产生延迟的情况下，为了校正该延迟而优选将运算值ST的值和运算值ED的值设定为励磁区间EP的中心位置在时间上超前的位置。由此，即便不使第1PWM信号PWM1和第2PWM信号PWM2的相位超前，仅通过使励磁区间EP在时间上的位置超前，就可以进行使第1驱动信号DRVA1和第2驱动信号DRVA2的相位超前的超前角控制。另外，与超前角控制相同地，也可以实现延迟角控制。

图29是表示电机转数与进行超前角控制时的超前角值的关系的曲线图。这样，优选CPU220按照电机转数确定励磁区间EP的超前角值，按照可实现该超前角值的方式设定运算值ST的值和运算值ED的值。

F.第6实施例

图30是表示第6实施例的励磁区间信号生成部590f的结构的说明图。其与图21所示的第3实施例的不同之处仅在于，存储在运算值存储部602f中的运算值ED的值是通过CPU220来设定的，其他都与第3实施例相同。在该第6实施例中，也能与第5实施例相同地任意调节励磁区间EP的相位。

G.变形例

并且，本发明不限于上述实施例和实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内按照各种方式实施，例如可以进行以下变形。

G1.变形例1

在上述实施例中，可以通过改变运算值ST的值和运算值ED的值将应该对电动机的线圈进行励磁的励磁区间EP设定成任意区间，但只要可以设定成包含以励磁周期的各半周期的中央为中心的对称区间和非对称区间的多个区间中的任意一个即可。例如，第1实施例至第6实施例中的运算值ST的值和运算值ED的值可以是固定值，也可以仅采用预先确定的规定的值。

G2.变形例2

在上述实施例中，使用PWM信号生成部535作为原驱动信号生成部，使用PWM信号PWM1、2作为原驱动信号，但也可以取而代之地，使用根据表示电动机的第1和第2驱动部件的相对位置的位置信号而生成矩形信号的矩形信号生成部，使用矩形信号作为原驱动信号。

G3.变形例3

在第2实施例中，运算值ED的值是通过运算电路606(图19)来设定的，但也可以取而代之地，与第5实施例(图26)和第6实施例(图30)同样地，省略运算电路606，通过控制总线来连接运算值存储部602和CPU220，从而通过CPU220将运算值ED的值设定成独立于运算值ST的值。并且，在第4实施例中省略了关于励磁区间信号生成部590(图23)的内部结构的说明图，但在该第4实施例中也可以通过采用与第5、第6实施例同样的结构，将运算值ED的值设定成独立于运算值ST的值。

G4.变形例4

在第1实施例至第3实施例中，运算电路606(图16、图19、图21)通过从1减去运算值ST的值来求出运算值ED的值，但也可以取而代之地，使用运算值ED的值大于运算值ST的值且小于等于1.0的其他运算式。例如可以使用如下的(1)式。

ED＝ST+0.2(0≤ST≤0.8)...(1)

根据该(1)式，可以在把励磁区间EP的时间宽度保持恒定(此时为0.2)的同时，按照运算值ST的值移动励磁区间EP的时间位置。因此，该(1)式也可以用于上述那样的按照电机转速进行的超前角控制。并且，在第4实施例中省略了关于励磁区间信号生成部590(图23)的内部结构的说明图，但在该第4实施例中也可以采用(1)式那样的其他运算式作为运算电路。

G5.变形例5

在上述实施例中，单相无刷电机具有励磁区间信号生成部590，但也可以取而代之地，由2相或3相以上的无刷电机具有励磁区间信号生成部590。这种情况下，如果把在某一个相中得到的运算结果存储部608、610(图16)的结果应用在其他相的比较部612中，则可以省略其他相的乘法电路604、605等。

G6.变形例6

在上述实施例中，旋转式电机具有励磁区间信号生成部590，但也可以取而代之地，由线性电机具有励磁区间信号生成部590。

G7.变形例7

作为上述实施例的使高电平和低电平相反的电路，也可以构成励磁区间信号生成部590。

G8.变形例8

本发明可以适用于各种装置。例如，本发明可以适用于风扇电机、钟表(指针驱动)、滚筒式洗衣机(单一旋转)、滑行车、振动电机等各种装置的电机。在把本发明适用于风扇电机时，上述的各种效果(低功耗、低振动、低噪音、低旋转不均、低发热、高寿命)特别显著。这种风扇电机例如可以用作数字显示装置、车载设备、燃料电池式电脑、燃料电池式数码照相机、燃料电池式摄像机、燃料电池式手机等使用燃料电池的设备、以及投影仪等各种装置的风扇电机。本发明的电机还可以用作各种家电设备和电子设备的电机。例如，在光存储装置、磁存储装置、多面反射体驱动装置等中，可以把本发明的电机用作旋转电机。并且，本发明的电机也可以用作移动体和机器人用的电机。

图31是表示采用本发明实施例的电机的投影仪的说明图。该投影仪1100具有：发出红、绿、蓝三种颜色光的3个光源1110R、1110G、1110B；分别调制这三种颜色光的3个液晶光阀1140R、1140G、1140B；合成所调制的三种颜色光的十字分色棱镜1150；将所合成的三种颜色光投影在屏幕SC上的投影透镜系统1160；用于冷却投影仪内部的冷却风扇1170；以及控制整个投影仪1100的控制部1180。作为驱动冷却风扇1170的电机，可以采用上述的各种无刷电机。

图32(A)～(C)是表示采用本发明实施例的电机的燃料电池式手机的说明图。图32(A)表示手机1200的外观，图32(B)表示内部结构的例子。手机1200具有控制手机1200动作的MPU1210、风扇1220和燃料电池1230。燃料电池1230向MPU1210和风扇1220提供电源。风扇1220用于从手机1200外部向其内部送风，以便向燃料电池1230提供空气，或者将燃料电池1230生成的水分从手机1200内部排出到外部。另外，也可以按照图32(C)所示将风扇1220配置在MPU1210上，以便冷却MPU1210。作为驱动风扇1220的电机，可以采用上述的各种无刷电机。

图33是表示作为采用本发明实施例的电机/发电机的移动体的一例的电动自行车(电动助力自行车)的说明图。该自行车1300在前轮上设有电机1310，在车座下方的框架上设有控制电路1320和充电电池1330。电机1310利用来自充电电池1330的电力驱动前轮，由此对行驶进行助力。并且，在制动时，通过电机1310再生的电力被充电给充电电池1330。控制电路1320是控制电机的驱动和再生的电路。作为该电机1310，可以采用上述的各种无刷电机。

图34是表示采用本发明实施例的电机的机器人的一例的说明图。该机器人1400具有第1臂1410、第2臂1420以及电机1430。该电机1430在使作为被驱动部件的第2臂1420水平旋转时使用。作为该电机1430，可以采用上述的各种无刷电机。

H.其他实施例

图35是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件200b和电机主体100的结构的框图。该驱动控制半导体器件200b具有驱动信号生成部240、驱动器电路250、CPU220以及保护电路210。驱动信号生成部240、驱动器电路250以及CPU220与图7所示的相同符号的部件相同。保护电路210是用于检测使用驱动控制半导体器件200b的电动机的异常情况而进行保护的电路。作为保护电路210的例子，有用于保护电源系统的电路的过热保护电路、过电压保护电路、过电流保护电路等以及用于保护控制系统的电路的低电压动作保护电路等。如上所述，用于驱动无刷电机的半导体器件可以是图35所示的驱动控制半导体器件200b那样包括驱动信号生成部240、驱动器电路250、CPU220以及保护电路210的结构。但是，也可以省略保护电路210。

图36是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件200c和电机主体100的结构的框图。该驱动控制半导体器件200c与图35所示的驱动控制半导体器件200b的不同之处是，CPU220不包含于驱动控制半导体器件200c中。如上所述，用于驱动无刷电机的半导体器件可以是图36所示的驱动控制半导体器件200c那样不包含CPU220的结构。并且，也可以省略保护电路210。

图37是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件200d和电机主体100的结构的框图。该驱动控制半导体器件200d与图35所示的驱动控制半导体器件200b的不同之处是，驱动器电路250不包含于驱动控制半导体器件200d中。如上所述，用于驱动无刷电机的半导体器件可以是图37所示的驱动控制半导体器件200d那样不包含驱动器电路250的结构。该情况下，优选保护电路210由低电压动作保护电路等保护控制系统的电路的保护电路构成。但是，也可以省略保护电路210。

图38是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件200e和电机主体100的结构的框图。该驱动控制半导体器件200e与图35所示的驱动控制半导体器件200b的不同之处是，CPU220和驱动器电路250不包含于驱动控制半导体器件200e中。如上所述，用于驱动无刷电机的半导体器件可以是图38所示的驱动控制半导体器件200e那样不包含CPU220和驱动器电路250的结构。即，也可以将驱动器电路250构成为其他IC。该情况下，可以使用通用的驱动器IC来取代驱动器电路250。并且，与图37的情况相同，优选保护电路210由低电压动作保护电路等保护控制系统的电路的保护电路构成。但是，也可以省略保护电路210。

图39(A)～(E)是表示其他实施例的驱动信号生成部240f的内部结构与动作的说明图。驱动信号生成部240f与图11所示的驱动信号生成部240的不同之处是，在驱动信号生成部240f内，在基础时钟生成电路510(PLL电路)的前级设有自由振荡电路508。自由振荡电路508生成提供给基础时钟生成电路510的基础时钟信号FCLK。基础时钟生成电路510根据该基础时钟信号FCLK，生成时钟信号PCL。自由振荡电路508例如可以利用环形振荡器等各种振荡电路实现。如上所述，可以使用驱动信号生成部240f(图39)来取代驱动信号生成部240(图11)。即，可以在用于驱动无刷电机的半导体器件内设置自由振荡电路508。

图40是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件200g和电机主体100g的结构的框图。该驱动控制半导体器件200g与图35所示的驱动控制半导体器件200b的不同之处是，在驱动控制半导体器件200g内设有放大电路212。该情况下，在电机主体100g内设有霍尔元件42。从霍尔元件42输出的信号被驱动控制半导体器件200g内的放大电路212放大，成为传感器信号SSA。如上所述，用于驱动无刷电机的半导体器件可以是图40所示的驱动控制半导体器件200g那样包含放大电路212的结构。

图41是表示其他实施例的无刷电机的驱动控制半导体器件200b和电机主体100g的结构的框图。在该图41的结构中，放大电路212设置在驱动控制半导体器件200b的外侧。如上所述，用于驱动无刷电机的半导体器件可以是图41所示那样不包含放大电路212的结构。

另外，上述各种实施例中的半导体器件的结构仅表示一例，作为半导体器件的结构可以采用其他各种结构。

例如，作为半导体器件的结构，可以采用包含图23所示的驱动信号生成部240d、驱动器电路250、CPU220中的至少一个的结构。这种情况下，可以使用数字输出的磁传感器40d作为位置传感器。

图42是表示不进行PWM控制时的各种信号的波形的时序图。该图42描绘出传感器信号SSA、电压比较器信号SC、不进行PWM控制时的驱动信号DRVA1、DRVA2。另外，还描绘出将第1驱动信号DRVA1和第2驱动信号DRVA2叠加而成的信号。这种情况下，为了方便起见，把第2驱动信号DRVA2描绘为负侧的脉冲。

电压比较器信号SC是交替表示第3电压电平和第4电压电平的二值的数字信号，与传感器信号SSA同步。驱动信号DRVA1、DRVA2在第1期间为第1电压电平，在第1期间之外的第2期间为不同于第1电压电平的第2电压电平。在此，第1期间相当于非励磁期间NEP(图12)，第2期间相当于励磁期间EP。第1期间和第2期间是通过励磁区间信号生成部590(图16)设定的。并且，不进行PWM控制的情况下，乘法值Ma(图11)被设定为最大值(＝分频值N)。

图43是表示进行PWM控制时的各种信号的波形的时序图。该图43中描绘出传感器信号SSA、电压比较器信号SC、进行PWM控制时的驱动信号DRVA1、DRVA2。另外，还描绘出将第1驱动信号DRVA1和第2驱动信号DRVA2叠加而成的信号。这种情况下，为了方便起见，把第2驱动信号DRVA2描绘为负侧的脉冲。

进行PWM控制时的驱动信号DRVA1、DRVA2在第1期间为第1电压电平，在第1期间之外的第2期间交替取第1电压电平和第2电压电平。该PWM控制是通过PWM部530(图13)进行的。

并且，传感器信号SSA相当于本发明的位置信号，电压比较器信号SC相当于本发明的定时信号，驱动信号DRVA1、DRVA2相当于本发明的驱动信号。

Claims

1.一种半导体器件，其特征在于，

在第1期间内，上述驱动信号的信号电平为第1电压电平；

在上述第1期间内，不向上述电动机的线圈提供电流，

上述第2期间的长度短于根据上述位置信号生成的定时信号的信号电平从第3电平变化到第4电平再变化到上述第3电平为止的期间的长度。

2.一种半导体器件，其特征在于，

在第1期间内，上述驱动信号的信号电平为第1电压电平；

在上述第1期间内，不向上述电动机的线圈提供电流，

3.一种用于驱动电动机的半导体器件，上述半导体器件具有：

生成原驱动信号的原驱动信号生成部；

驱动信号形成电路，其使上述原驱动信号在上述励磁区间内有效，在上述励磁区间之外的非励磁区间内无效，从而生成用于驱动上述电动机的驱动信号；

上述半导体器件还具有生成时钟信号的时钟信号生成部，上述励磁区间设定部通过使用上述时钟信号来设定上述励磁区间。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，

5.根据权利要求4所述的半导体器件，

上述半导体器件还具有放大上述位置信号的放大电路，

6.一种电动机的驱动控制电路，上述驱动控制电路具有：

生成原驱动信号的原驱动信号生成部；

上述励磁区间设定部具有：

7.根据权利要求6所述的驱动控制电路，上述励磁区间设定部可把上述励磁区间任意设定为多个区间中的任意一个，该多个区间包括上述对称区间和上述非对称区间中的至少上述非对称区间。

8.根据权利要求6所述的驱动控制电路，上述励磁区间控制部还按照如下方式控制上述励磁区间，比较第2电平经过期间和上述第1期间，在两者一致的定时开始上述励磁区间；比较上述第2电平经过期间和上述第2期间，在两者一致的定时开始上述非励磁区间，其中，上述第2电平经过期间是上述定时信号从上述第1电平转移到上述第2电平起经过的期间。

9.根据权利要求6所述的驱动控制电路，上述励磁区间控制部使用根据进行上述比较之前的上述定时信号的上述第1电平期间而获得的上述第1期间和上述第2期间，进行上述比较。

10.一种电动机的驱动控制电路，上述驱动控制电路具有：

生成原驱动信号的原驱动信号生成部；

上述励磁区间设定部具有：

11.根据权利要求10所述的驱动控制电路，上述励磁区间控制部使用上述第1～第4期间，进行上述比较，其中，上述第1期间和上述第2期间根据进行上述比较之前的上述定时信号的上述第1电平期间而获得，上述第3期间和上述第4期间根据进行上述比较之前的上述定时信号的上述第2电平期间而获得。

12.根据权利要求6～11中的任意一项所述的驱动控制电路，上述第1运算值与上述第2运算值之和是1。

13.根据权利要求6～11中的任意一项所述的驱动控制电路，上述原驱动信号生成部包括PWM信号生成部，该PWM信号生成部根据上述位置信号生成PWM信号，作为上述原驱动信号。

14.一种电动机，上述电动机具有权利要求6～11中的任意一项所述的驱动控制电路。

15.一种电动装置，上述电动装置具有权利要求14所述的电动机和被上述电动机驱动的被驱动部件。

16.根据权利要求15所述的电动装置，上述电动装置是投影仪。

17.根据权利要求15所述的电动装置，上述电动装置是便携设备。

18.根据权利要求15所述的电动装置，上述电动装置是机器人。

19.根据权利要求15所述的电动装置，上述电动装置是移动体。