CN104079214A - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机驱动装置构成为以下结构：在包括电动机的电气设备中，该电动机驱动装置将地与上级控制基板的地连接在一起，并且经由开关元件对上级控制基板提供表示速度的旋转脉冲信号。本电动机驱动装置具备一端连接于地的电容器。而且，将电阻器的一端连接于开关元件的输出端子，将电阻器的另一端设为将旋转脉冲信号输出到上级控制基板的输出端子，并且将电阻器的另一端连接于电容器。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及一种驱动电动机的电动机驱动装置以及电动机组装设备，特别涉及从电动机驱动装置向组装设备的上级侧的信号传递。

背景技术

以往，作为电动机组装设备中的电动机控制，在电动机驱动装置中，通过由多个开关单元构成的逆变器向电动机绕组供给电力来对其进行驱动。上级侧控制基板的微型计算机根据从这种电动机驱动装置输出的旋转脉冲信号FG得到电动机的旋转信息，使对电动机绕组的供给电力可变来控制电动机。

作为旋转脉冲信号FG的电动机侧的输出端子，多数情况下都例如像图8所示的日本专利第4409663号公报所公开的结构中的晶体管Q1那样是开路集电极输出。来自晶体管Q1的开路集电极的旋转脉冲信号FG如图9所示那样从电动机驱动装置301被输入到组装设备101的上级控制基板2的微型计算机8。

图10是旋转脉冲信号FG的时间图。在图10的(a)中，信号FG是高电平(Hlevel)/低电平(L level)=50%的矩形波信号。而且，a、b、c、d的黑线是未图示的逆变器所产生的噪声。

图10的(b)是图10的(a)的噪声a、b、c、d的放大图。图9的微型计算机8测量信号FG的下降定时之间的时间、例如从时刻t=t1到t2的时间即周期T，反馈所测量出的信号FG的周期T，由此控制电动机。但是，该噪声a、b、c、d如图10的(b)所示那样，以时间t01为间隔从高电平的电压降低到微型计算机8的阈值电压(threshold voltage)Vth以下。因此。有可能错误地将噪声的产生间隔t01视为信号FG的周期的真值来控制电动机，从而使电动机组装设备误动作而导致故障。

特别是在上级控制基板2的地GND与电动机驱动装置301的地GND被连接在一起的情况下，这种噪声的影响显著。

本发明是为了抑制由于从电动机驱动装置输出的旋转脉冲信号上所叠加的噪声而引起的误动作等不良状况而完成的，提供一种构成为降低旋转脉冲信号上叠加的噪声的振幅的电动机驱动装置。

发明内容

本发明的电动机驱动装置经由开关元件对上级控制基板提供表示速度的旋转脉冲信号。

并且，本发明的电动机驱动装置构成为具备一端连接于地的电容器。而且，电阻器的一端连接于开关元件的输出端子，该电阻器的另一端形成将旋转脉冲信号输出到上级控制基板的输出端子，并且连接于电容器的另一端。

另外，本发明的电动机驱动装置也可以构成为具备将电阻器与电容器串联连接所得的串联电路。而且，开关元件的输出端子形成将旋转脉冲信号输出到上级控制基板的输出端子，并且串联电路的一端连接于开关元件的输出端子，该串联电路的另一端连接于地。

另外，本发明的电动机驱动装置也可以构成为具备一端连接于地的电容器。而且，电阻器的一端连接于作为开关元件的晶体管的集电极，该电阻器的另一端形成将旋转脉冲信号输出到上级控制单元的输出端子，并且连接于电容器的另一端。并且，由上级控制单元对本发明的电动机驱动装置进行控制，使得旋转脉冲信号所表示的电动机速度与预先决定的目标速度一致。

另外，本发明的电动机驱动装置也可以构成为具备将电阻器与电容器串联连接所得的串联电路。而且，作为开关元件的晶体管的集电极形成将旋转脉冲信号输出到上级控制单元的输出端子，并且串联电路的一端连接于作为开关元件的晶体管的集电极，该串联电路的另一端连接于地。并且，由上级控制单元对本发明的电动机驱动装置进行控制，使得旋转脉冲信号所表示的电动机速度与预先决定的目标速度一致。

通过构成为如上所述的结构，具有以下效果：能够减小旋转脉冲信号上所叠加的噪声的压降，防止该噪声的电压变得小于上级控制基板的微型计算机的阈值电压Vth。因此，根据本发明的电动机驱动装置，能够抑制由于旋转脉冲信号上叠加的噪声而引起的误动作等不良状况。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的电动机驱动装置和上级控制基板的结构图。

图2是本发明的实施方式1中的时间图。

图3是本发明的实施方式2中的电动机驱动装置和上级控制基板的结构图和时间图。

图4是本发明的实施方式3中的电动机驱动装置和上级控制基板的结构图。

图5是本发明的实施方式3中的时间图。

图6是本发明的实施方式4中的电动机驱动装置和上级控制基板的结构图。

图7是本发明的实施方式4中的时间图。

图8是以往的电动机驱动装置的旋转脉冲输出端子以及外围的结构图。

图9是以往的电动机驱动装置和上级控制基板的结构图。

图10是以往的电动机驱动装置和上级控制基板的时间图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是包括本发明的实施方式1中的电动机驱动装置3和上级控制基板2的电气设备1的结构图。

在图1中，用于驱动电动机31的电动机驱动装置3具备IC(集成电路)10、开关元件5(晶体管Q1)、第一电阻器6、电容器7以及其它未图示的结构要素。上级控制基板2具备微型计算机8、控制电源4以及其它未图示的结构要素。控制电源4的正侧输出端子Vcc和负侧输出端子的地GND连接于电动机驱动装置3，向IC10供给电力。这样，电动机驱动装置3将地GND与电气设备1的上级控制基板2的地GND连接在一起。

并且，在图1所示的电动机驱动装置3中，IC10具有速度信号产生器17，该速度信号产生器17用于生成表示电动机的实际转速的速度信号Vsg。另外，在本实施方式中，以晶体管Q1列举了实现开关元件5的一个例子。由速度信号产生器17生成的速度信号Vsg经由晶体管Q1从电动机驱动装置3的输出端子FGout作为表示速度的旋转脉冲信号FG被提供给上级控制基板2的微型计算机8。

在此，晶体管Q1的发射极E连接于地GND，基极B连接于IC10所包括的速度信号产生器17。由此，由速度信号产生器17生成的速度信号Vsg被提供到基极B。而且，集电极C作为开关元件5的输出端子VCout连接于第一电阻器6的一端。在该输出端子VCout处输出与被提供到基极B的速度信号Vsg对应的信号VC。第一电阻器6的另一端形成用于将速度信号产生器17所输出的信号传递给微型计算机8的输出端子FGout。并且，电容器7其一端连接于地GND。而且，电容器7的另一端连接于第一电阻器6的另一端、即输出端子FGout。

下面，使用图2的时间图来说明如上那样构成的实施方式1中的电动机驱动装置3的动作、作用。

图2的(a)是作为晶体管Q1的集电极C的输出端子VCout的信号VC，图2的(b)是信号VC的局部放大图，图2的(c)是输出端子FGout的旋转脉冲信号FG，图2的(d)是旋转脉冲信号FG的放大图。

首先，速度信号产生器17生成表示电动机31的转速的信号Vsg，并输入到晶体管Q1的基极B，生成如图2的(a)所示那样的周期T的矩形波的速度信号VC。在此，在图2的(a)中示出了在该速度信号VC上例如叠加有作为噪声a、b、c、d而示出的细脉冲状的噪声的例子。例如由于未图示的逆变器的开关动作而叠加这种噪声。如放大图(b)那样，这种噪声a、b、c、d与逆变器的动作周期t01同步地产生。

另一方面，上级控制基板2侧的微型计算机8构成为以下结构：接收基于速度信号VC的旋转脉冲信号FG。当旋转脉冲信号FG的从高电平下降到低电平时(例如图2的时刻t1)的电位低于预先决定的阈值电压Vth时，微型计算机8开始测量时间。然后，微型计算机8在下一次的下降电位低于阈值电压Vth的定时(例如图2的时刻t2)结束测量，将该时间(例如图2的时间T)识别为电动机31的转速。

在此，对这种结构的微型计算机8施加叠加了如图2的(a)及其放大图(b)所示的噪声的速度信号VC。于是，如放大图(b)所示，信号VC的高电平上所叠加的噪声a、b、c、d的电压下降到比微型计算机8的阈值电压Vth还低，因此微型计算机8有可能会错误识别电动机31的转速。

在本实施方式中，为了防止这种不良状况，在电动机驱动装置3中设置了第一电阻器6和电容器7。即，利用基于第一电阻器6和电容器7的时间常数，如作为图2的(c)、图2的(d)的旋转脉冲信号FG而示出的那样，因噪声引起的压降减小。由此，如放大图(d)所示，旋转脉冲信号FG的高电平上所叠加的噪声a、b、c、d即使电压下降，也不会达到微型计算机8的阈值电压Vth。另外，如果适当选择该时间常数，则几乎不会对旋转脉冲信号FG的波形造成影响。

如以上所说明的那样，本实施方式中的电动机驱动装置3构成为以下结构：具备一端连接于地GND的电容器7。另外，电阻器6的一端连接于开关元件5的输出端子VCout。而且，该电阻器6的另一端形成将旋转脉冲信号FG输出到上级控制基板2的输出端子FGout，并且该电阻器6的另一端连接于电容器7的另一端。由此，能够得到微型计算机8不会由于噪声而弄错电动机的转速测量的作用、效果，能够抑制由于旋转脉冲信号FG上所叠加的噪声而引起的误动作等不良状况。

(实施方式2)

图3的(a)是包括本发明的实施方式2中的电动机驱动装置3和上级控制基板2的电气设备1的结构图。

与图1中示出的实施方式1相比，图3的(a)所示的实施方式2中的电动机驱动装置3中由第一电阻器6和电容器7形成的电路结构与实施方式1不同。其它结构与图1所示的实施方式1的结构相同，因此省略其它结构的详细说明。

在图3的(a)中，作为开关元件5的晶体管Q1的集电极C形成用于将速度信号产生器17所输出的信号传递给微型计算机8的输出端子FGout。即，在本实施方式中，由速度信号产生器17生成的速度信号Vsg从作为晶体管Q1的集电极C的输出端子FGout作为旋转脉冲信号FG被提供给上级控制基板2的微型计算机8。

另外，如图3的(a)所示，构成为以下结构：第一电阻器6与电容器7被串联连接，形成串联电路67。而且，该串联电路67的一端连接于输出端子FGout，串联电路67的另一端连接于地GND而被接地。即，输出端子FGout连接于第一电阻器6的一端，第一电阻器6的另一端连接于一端连接于地GND的电容器7的另一端。

下面，使用图3的(b)、(c)的时间图来说明如上那样构成的实施方式2中的电动机驱动装置3的动作、作用。图3的(b)是作为晶体管Q1的集电极C的输出端子FGout的旋转脉冲信号FG，图3的(c)是旋转脉冲信号FG的放大图。

速度信号产生器17生成表示电动机31的转速的信号Vsg，并输入到晶体管Q1的基极B，生成如图3的(b)所示那样的周期T的矩形波的速度信号VC。在此，也在图3的(b)中示出了在该速度信号VC上例如叠加有作为噪声a、b、c、d而示出的细脉冲状的噪声的例子。

另一方面，上级控制基板2侧的微型计算机8构成为以下结构：接收基于速度信号Vsg的旋转脉冲信号FG。当旋转脉冲信号FG的从高电平下降到低电平时的电位低于预先决定的阈值电压Vth时，微型计算机8开始测量时间。然后，微型计算机8在下一次的下降电位低于阈值电压Vth的定时结束测量，将该时间识别为电动机的转速。因此，如实施方式1中说明的那样，当叠加了电压下降到比阈值电压Vth还低的噪声时，微型计算机8有可能会错误识别电动机31的转速。

在本实施方式中，也为了防止这种不良状况而在电动机驱动装置3中设置了第一电阻器6和电容器7。即，利用基于第一电阻器6和电容器7的时间常数，减小因噪声引起的压降。由此，旋转脉冲信号FG的高电平上所叠加的噪声不会低于阈值电压Vth。

如以上所说明的那样，本实施方式中的电动机驱动装置3构成为以下结构：具备将电阻器6与电容器7串联连接所得的串联电路67。另外，开关元件5的输出端子形成将旋转脉冲信号FG输出到上级控制基板2的输出端子FGout，并且串联电路67的一端连接于开关元件5的输出端子。而且，该串联电路67的另一端连接于地GND。由此，能够得到微型计算机8不会由于噪声而弄错电动机的转速测量的作用、效果，能够抑制由于旋转脉冲信号FG上所叠加的噪声而引起的误动作等不良状况。

(实施方式3)

图4是包括具备本发明的实施方式3中的电动机驱动装置3的无刷电动机30和作为上级控制单元的上级控制基板2的电气设备1的结构图。

如图4所示，在本实施方式中，构成为包括无刷电动机30以及控制该无刷电动机30的上级控制基板2的结构。另外，在本实施方式中，无刷电动机30构成为安装有作为电动机驱动装置3而发挥功能的电路部件。即，如图4所示，在无刷电动机30中，由电动机驱动装置3对电动机31进行旋转驱动。

另外，如图4所示，电动机31具备定子12和转子13，该定子12具备绕组L1、L2、L3，该转子13具备永磁体。

并且，在本实施方式中，在电动机31内内置作为电动机驱动装置3而发挥功能的逆变器11、IC10等电路部件来构成无刷电动机30。这些电路部件安装于电路基板，例如，用于检测转子13的旋转位置、速度的磁极位置传感器14、15、16也安装于电路基板。在这种构造中，通过利用交流电力对绕组L1、L2、L3进行通电驱动，以旋转自如的方式被支承的转子13旋转。

接着，在图4中，电动机驱动装置3具备逆变器11、作为电流检测用的第二电阻器19、IC10、NPN晶体管Q1、第一电阻器6、电容器7。另外，上级控制基板2具备微型计算机8、控制电源4、主电源9、其它未图示的结构要素。

主电源9的正侧输出端子VDC连接于逆变器11。逆变器11由多个开关单元构成。逆变器11通过基于来自PWM信号产生器18的开关信号的开关作用，向电动机31的定子12的绕组L1、L2、L3供给电力。控制电源4的正侧输出端子Vcc连接于IC10，向IC10供给电力。主电源9、控制电源4的负侧输出端子都连接于地GND。用于检测转子13的位置的磁极位置传感器14、15、16的各输出信号被输入到IC10的速度信号产生器17。速度信号产生器17使用磁极位置传感器14、15、16的各输出信号来生成表示电动机31的实际转速的速度信号Vsg。

并且，晶体管Q1的发射极E连接于地GND，基极B连接于IC10所包括的速度信号产生器17。由此，由速度信号产生器17生成的速度信号Vsg被提供给基极B。而且，作为晶体管Q1的输出端子VCout，集电极C连接于第一电阻器6的一端。第一电阻器6的另一端形成用于将速度信号产生器17所输出的信号传递给微型计算机8的输出端子FGout。并且，电容器7其一端连接于地GND。而且，电容器7的另一端连接于第一电阻器6的另一端、即输出端子FGout。

而且，为了控制速度而从微型计算机8输出的指令信号VSP被输入到IC10的PWM信号产生器18。通过该结构，由作为上级控制单元的微型计算机8利用指令信号VSP对电动机驱动装置3进行控制，使得旋转脉冲信号FG所表示的电动机速度与预先决定的目标速度一致。

下面，使用图5的时间图来说明如上那样构成的实施方式3中的电动机驱动装置3的动作、作用。

图5的(a)是主电源电流IDC的波形，图5的(b)是作为晶体管Q1的集电极C的输出端子VCout的信号VC，图5的(c)是信号VC的局部放大图，图5的(d)是输出端子FGout的旋转脉冲信号FG，图5的(e)是旋转脉冲信号FG的放大图。

首先，在图5的(a)中，在主电源电流IDC中，产生了通过逆变器11的开关动作所引起的脉冲电流。然后，速度信号产生器17生成表示电动机的转速的信号Vsg，并输入到晶体管Q1的基极B，生成如图5的(b)所示那样的矩形波的速度信号VC。在此，也在图5的(b)中示出了在该速度信号VC上例如叠加有作为噪声a、b、c、d而示出的细脉冲状的噪声的例子。

另一方面，微型计算机8与实施方式1、2同样地构成为以下结构：接收基于速度信号Vsg的旋转脉冲信号FG，利用旋转脉冲信号FG的下降的定时来识别电动机31的转速。另外，微型计算机8基于使用旋转脉冲信号FG像这样检测出的转速与预先决定的目标转速之间的误差值，生成指令信号VSP。然后，微型计算机8将所生成的指令信号VSP输入到电动机驱动装置3的IC10内部的PWM信号产生器18。

在此，噪声与IDC的脉冲电流的下降同步地叠加于信号VC。而且，在该噪声如图5的(c)的噪声a、b、c、d那样其电压下降到比阈值电压Vth低的情况下，微型计算机8有可能会错误识别电动机的转速。

在本实施方式中，也为了防止这种不良状况而在电动机驱动装置3中设置了第一电阻器6和电容器7。即，利用基于第一电阻器6和电容器7的时间常数，如作为图5的(d)、图5的(e)的旋转脉冲信号FG而示出的那样，噪声的压降减小。由此，如图5的(e)所示，旋转脉冲信号FG的高电平上所叠加的噪声a、b、c、d在电压下降时也不会达到微型计算机8的阈值电压Vth。另外，如果适当选择该时间常数，则几乎不会对旋转脉冲信号FG的波形造成影响。

如以上所说明的那样，本实施方式中的电动机驱动装置3构成为具备一端连接于地GND的电容器7。另外，电阻器6的一端连接于作为开关元件5的晶体管Q1的集电极C。另外，该电阻器6的另一端形成将旋转脉冲信号FG输出到上级控制单元2的输出端子FGout，并且连接于电容器7的另一端。而且，由上级控制单元2对本实施方式的电动机驱动装置3进行控制，使得旋转脉冲信号FG所表示的电动机速度与预先决定的目标速度一致。由此，能够得到微型计算机8不会由于噪声而弄错电动机的转速测量的作用、效果，能够抑制由于旋转脉冲信号FG上所叠加的噪声而引起的误动作等不良状况。

(实施方式4)

图6是包括具备本发明的实施方式4中的电动机驱动装置3的无刷电动机30和作为上级控制单元的上级控制基板2的电气设备1的结构图。

与图4所示的实施方式3相比，图6所示的实施方式4中的电动机驱动装置3中由第一电阻器6和电容器7形成的电路结构与实施方式3不同。其它结构与图4所示的实施方式3的结构相同，因此省略其它结构的详细说明。

本实施方式中的由第一电阻器6和电容器7形成的电路结构与图3的实施方式2相同，晶体管Q1的集电极C形成用于将速度信号产生器17所输出的信号传递给微型计算机8的输出端子FGout。即，在本实施方式中，由速度信号产生器17生成的速度信号Vsg从作为晶体管Q1的集电极C的输出端子FGout作为旋转脉冲信号FG被提供给上级控制基板2的微型计算机8。

另外，如图6所示，构成为以下结构：第一电阻器6与电容器7被串联连接，形成串联电路67。而且，该串联电路67的一端连接于输出端子FGout，串联电路67的另一端连接于地GND而接地。即，输出端子FGout连接于第一电阻器6的一端，第一电阻器6的另一端连接于一端连接于地GND的电容器7的另一端。

使用图7的时间图来说明如上那样构成的实施方式4中的电动机驱动装置3的动作、作用。

首先，在图7的(a)中，在主电源电流IDC中，产生了通过逆变器11的开关动作所引起的脉冲电流。因此，与实施方式1～3同样地，如图7的(b)所示那样的与主电源电流IDC的脉冲电流的下降同步的噪声叠加于旋转脉冲信号FG。由于这种噪声，旋转脉冲信号FG的电位下降，但是利用基于第一电阻器6和电容器7的时间常数，减小因噪声引起的压降。因此，如图7的(c)所示，虽然电压以时间t01为间隔略微下降，但是不会达到微型计算机8的阈值电压Vth。

如以上所说明的那样，本实施方式的电动机驱动装置3构成为以下结构：具备将电阻器6与电容器7串联连接所得的串联电路67。另外，作为开关元件5的晶体管Q1的集电极C形成将旋转脉冲信号FG输出到上级控制单元2的输出端子FGout，并且串联电路67的一端连接于晶体管Q1的集电极C。另外，该串联电路67的另一端连接于地GND。而且，由上级控制单元2对本电动机驱动装置3进行控制，使得旋转脉冲信号FG所表示的电动机速度与预先决定的目标速度一致。由此，能够得到微型计算机8不会由于噪声而弄错电动机的转速测量的作用、效果，能够抑制由于旋转脉冲信号FG上所叠加的噪声而引起的误动作等不良状况。

如上，本发明所涉及的电动机驱动装置有以下效果：能够减小旋转脉冲信号上所叠加的噪声的压降，防止噪声的电压变得小于上级控制基板的微型计算机的阈值电压Vth。因此，不仅能够应用于搭载了包括逆变器的电动机驱动装置的各种电机设备，还能够应用于对电感负载进行逆变器控制的各种设备。

Claims (4)

1.一种电动机驱动装置，在包括电动机和电动机驱动装置的电气设备中，该电动机驱动装置将地与上述电气设备的上级控制基板的地连接在一起，并且经由开关元件和电阻器对上述上级控制基板提供表示速度的旋转脉冲信号，

该电动机驱动装置具备一端连接于上述地的电容器，

上述电阻器的一端连接于上述开关元件的输出端子，

上述电阻器的另一端形成将上述旋转脉冲信号输出到上述上级控制基板的输出端子，并且连接于上述电容器的另一端。

2.一种电动机驱动装置，在包括电动机和电动机驱动装置的电气设备中，该电动机驱动装置将地与上述电气设备的上级控制基板的地连接在一起，并且经由开关元件对上述上级控制基板提供表示速度的旋转脉冲信号，

该电动机驱动装置具备将电阻器与电容器串联连接所得的串联电路，

上述开关元件的输出端子形成将上述旋转脉冲信号输出到上述上级控制基板的输出端子，并且上述串联电路的一端连接于上述开关元件的输出端子，上述串联电路的另一端连接于地。

3.一种电动机驱动装置，在组装有内置电动机驱动装置的无刷电动机的电气设备中，经由晶体管向上级控制单元提供表示上述无刷电动机的速度的旋转脉冲信号，

该电动机驱动装置具备一端连接于地的电容器，

电阻器的一端连接于上述晶体管的集电极，

上述电阻器的另一端形成将上述旋转脉冲信号输出到上述上级控制单元的输出端子，并且连接于上述电容器的另一端，

由上述上级控制单元对该电动机驱动装置进行控制，使得上述旋转脉冲信号所表示的电动机速度与预先决定的目标速度一致。

4.一种电动机驱动装置，在组装有内置电动机驱动装置的无刷电动机的电气设备中，经由晶体管向上级控制单元提供表示上述电动机的速度的旋转脉冲信号，

该电动机驱动装置具备将电阻器与电容器串联连接所得的串联电路，

上述晶体管的集电极形成将上述旋转脉冲信号输出到上述上级控制单元的输出端子，并且上述串联电路的一端连接于上述晶体管的集电极，上述串联电路的另一端连接于地，由上述上级控制单元对该电动机驱动装置进行控制，使得上述旋转脉冲信号所表示的电动机速度与预先决定的目标速度一致。