CN109379901B - 无刷电动机以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的无刷电动机包括：具有三相绕组的定子；具有永磁体的转子；通过使多个开关元件导通或截止从而对三相绕组通交流电流的逆变器；以及控制部，该控制部将表示与转子的旋转对应的三相绕组的各相通电状态的变化的通电模式切换为低速通电控制用的低速通电模式或高速通电控制用的高速通电模式，控制多个开关元件的导通或截止的状态，所述控制部在转子的转速小于规定的阈值的情况下，将通电模式切换为低速通电模式，在转子的转速为阈值以上的情况下且转子的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间时，将通电模式切换为高速通电模式。

Description

无刷电动机以及控制方法

技术领域

本发明涉及无刷电动机以及控制方法。

本申请以2016年9月1日在日本提出申请的日本专利申请2016-170801号为基础主张优先权，在这里援引其内容。

背景技术

无刷电动机中，通过霍尔传感器等位置检测部检测转子的位置和转速，控制针对定子的通电波形的提前角、通电角。提前角对应于位置检测部检测出的位置与使通电状态变化的位置之间以电气角表示的差分。通电角是使相同的通电状态持续的以电气角所表示的期间。使通电状态变化的时刻根据基于位置检测部的输出检测到的位置和转速来计算。即，在提前角、通电角的控制中，基于根据过去的检测结果推测出的时刻来控制提前角、通电角。

然而，负载变动较大的情况下，时刻的推测精度降低，有时无法获得充分的驱动转矩(例如专利文献1)。对此，专利文献1中记载的电动机控制装置中，对于低速旋转时负载变动较大的情况，通过下述结构来解决由于推测精度降低造成的驱动转矩降低这一课题。即，专利文献1所记载的电动机控制装置中，通过根据转速来切换通常的提前角控制和对位置检测部检测出的位置与使通电状态变化的位置之间的差分大小进行抑制的控制，从而解决低速旋转时的负载变动造成的驱动转矩降低这一课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特开2002-142496号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1所记载的电动机控制装置中，根据转子的转速，切换对所述差分的大小进行抑制的控制和通常的提前角控制。即，在小于规定的转速的情况下选择抑制差分大小的控制，在达到规定的转速以上的情况下选择通常的提前角控制。然而，负载会发生变动的转速范围因外部条件而有很大变化的情况下，难以适当地设定作为判定条件的阈值的规定的转速。即，若将判定条件的阈值设定得较高，则认为通常的提前角控制的有效范围被限制，从而无法获得充分的动作特性。另一方面，若将判定条件的阈值设定得较低，则认为在负载较大等的情况下无法获得充分的推测精度，导致例如会重复进行电动机停止和重启。

本发明的方式的目的在于提供一种能适当地切换低速用控制和高速用控制的无刷电动机以及控制方法。

解决技术问题的技术方案

本发明的一个方式涉及的无刷电动机包括：定子，该定子具有三相绕组；转子，该转子具有永磁体，以与所述定子相向的状态进行旋转；逆变器，该逆变器具有多个开关元件，通过使所述多个开关元件导通或截止向所述三相绕组导通交流电流；以及控制部，该控制部将表示与所述转子的旋转对应的所述三相绕组的各相的通电状态的变化的通电模式切换为低速通电控制用的低速通电模式或高速通电控制用的高速通电模式，控制所述多个开关元件的导通或截止的状态，所述控制部在所述转子的转速小于规定的阈值的情况下，将所述通电模式切换为所述低速通电模式，在所述转子的转速为所述阈值以上的情况下，当所述转子的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间时，将所述通电模式切换为所述高速通电模式。

上述无刷电动机中，所述控制部将所述多个开关元件控制为导通或截止状态时，利用脉宽调制将占空比控制在规定的限制值以下，使得所述转子的转速达到规定的目标值，在用于使所述转子的转速达到所述目标值的所述占空比小于所述限制值的情况下，所述控制部判定是所述转子的负载处于所述规定范围内的状态。

所述无刷电动机包括检测所述转子的旋转位置的位置检测部，所述低速通电模式在所述位置检测部的输出信号变化的时刻使所述各相的通电状态立即变化，所述高速通电模式从所述位置检测部的输出信号变化的时刻起错开与所述转速对应变化的规定时间量而使所述各相的通电状态变化，所述高速通电模式的通电角可以大于所述低速通电模式的通电角。

本发明的另一个方式涉及的控制方法利用无刷电动机，该无刷电动机包括：定子，该定子具有三相绕组；转子，该转子具有永磁体，以与所述定子相向的状态进行旋转；逆变器，该逆变器具有多个开关元件，通过使所述多个开关元件导通或截止向所述三相绕组导通交流电流；以及控制部，该控制部将表示与所述转子的旋转对应的所述三相绕组的各相的通电状态的变化的通电模式切换为低速通电控制用的低速通电模式或高速通电控制用的高速通电模式，控制所述多个开关元件的导通或截止的状态，所述控制方法包括：利用所述控制部在所述转子的转速小于规定的阈值的情况下，将所述通电模式切换为所述低速通电模式，在所述转子的转速为所述阈值以上的情况下，当所述转子的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间时，将所述通电模式切换为所述高速通电模式。

发明效果

根据本发明的方式，能适当地切换低速用控制和高速用控制。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式涉及的雨刮装置的示意图。

图2是示出图1所示的无刷电动机的结构例的结构图。

图3是用于说明图2所示的无刷电动机的动作例的示意图。

图4是用于说明图2所示的无刷电动机的动作例的示意图。

图5是示出图2所示的控制部的动作例的流程图。

图6是示出比较例的动作的流程图。

图7是示出图1所示的无刷电动机的动作例的波形图。

图8是示出比较例的动作的波形图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式涉及的雨刮装置10的整体结构的示意图。图1所示的雨刮装置10具有以自由摆动的方式设于车身的驾驶座一侧的雨刮臂3a和副驾驶座一侧的雨刮臂3b。驾驶座一侧的雨刮臂3a上安装有驾驶座一侧的雨刮片4a。副驾驶座一侧的雨刮臂3b上安装有副驾驶座一侧的雨刮片4b。雨刮片4a通过设于雨刮臂3a内的弹簧构件(未图示)等在被按压至前挡风玻璃300上的状态下与前挡风玻璃300接触。雨刮片4b通过设于雨刮臂3b内的弹簧构件(未图示)等在被按压至前挡风玻璃300上的状态下与前挡风玻璃300接触。在车身设有两个雨刮轴(雨刮轴9a和雨刮轴9b)。雨刮臂3a的基端部安装至雨刮轴9a。雨刮臂3b的基端部安装至雨刮轴9b。

在雨刮装置10中设有两个电动机装置(电动机装置100a和电动机装置100b)。电动机装置100a使雨刮臂3a作摆动运动。电动机装置100b使雨刮臂3b作摆动运动。雨刮装置10使两个电动机装置100a和100b同步进行正反转控制，从而雨刮片4a在点划线所示的擦拭范围5a中作摆动运动，雨刮片4b在点划线所示的擦拭范围5b中作摆动运动。电动机装置100a由无刷电动机(以下有时简称为电动机)1a和减速机构2a构成。电动机装置100b由无刷电动机1b和减速机构2b构成。无刷电动机1a与车辆侧的控制器即ECU200经由车载LAN(本地局域网)400相连。从ECU200经由车载LAN400对无刷电动机1a输入雨刮开关的开/关、低档(Lo)、高档(Hi)和间歇工作(INT)等开关信息、发动机起动信息、车速信息等。无刷电动机1a和1b之间由通信线500相连。图1所示的雨刮装置10中，经由通信线500收发规定的信息从而使无刷电动机1a和无刷电动机1b联动来控制雨刮片4a和4b的动作。无刷电动机1a和无刷电动机1b的部分程序的内容等不同，但基本结构能设为相同。

接着，参照图2对图1所示的无刷电动机1a的结构例进行说明。无刷电动机1a包括逆变器11、控制部12、转子13、定子14、霍尔传感器15u、15v以及15w。

定子14具有未图示的定子芯体和卷绕在该定子芯体具有的多个槽上的绕组14u、14v和14w。绕组14u、14v和14w是进行三角形接线的三相绕组。接线方式不限于三角形接线，也可以是星形接线。

转子13具有永磁体，其以与定子15相向的状态进行旋转。转子13也可以是配置在转子14的内侧的内转子形的结构。转子13也可以是配置在转子14的外侧的外转子形的结构。转子13和定子14的结构不限于此，例如能设为使由N极和S极构成的永磁体的极数为4极、定子14的槽数为6的四极六槽结构。

霍尔传感器(位置检测部)15u、15v和15w利用霍尔元件检测转子13的旋转位置，并输出检测到的结果。霍尔传感器15u、15v和15w分别检测电气角每错开120°的位置。霍尔传感器15u、15v和15w例如将大小与利用霍尔元件产生的磁场成正比的模拟信号通过比较器转换为高电平(H电平)或低电平(L电平)的信号，并将转换得到的数字信号向控制部12输出。本实施方式中，霍尔传感器15u输出与U相对应的数字信号，霍尔传感器15v输出与V相对应的数字信号，霍尔传感器15w输出与W相对应的数字信号。本实施方式的霍尔传感器15u、15v和15w相对于转子13进行设置，使得在霍尔传感器15u、15v或15w的输出信号的电平进行变化的各位置即输出信号中产生信号沿(edge)的各位置上立即改变逆变器11的输出的情况下，达到30°电气角的提前角。

逆变器11具有多个开关元件11u1、11u2、11v1、11v2、11w1和11w2。逆变器11将外部电源600作为直流电源将多个开关元件11u1、11u2、11v1、11w1和11w2以规定的组合导通或截止从而向作为三相绕组的绕组14u、14v、14w通交流电流。外部电源600包含例如搭载于车辆的电池、电容器等。图2所示的例子中，6个开关元件11u1、11u2、11v1、11v2、11w1和11w2由n沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)构成。开关元件11u1、11v1和11w1中，各漏极与共用的外部电源600的正极相连。开关元件11u1的源极与绕组14u和绕组14w的连接端子(设为U相端子)和开关元件11u2的漏极相连。开关元件11v1的源极与绕组14v和绕组14u的连接端子(设为V相端子)和开关元件11v2的漏极相连。开关元件11w1的源极与绕组14w和绕组14v的连接端子(设为W相端子)和开关元件11w2的漏极相连。开关元件11u2、11v2和11w2中，各源极与共用的外部电源600的负极(例如接地端子)相连。此外，开关元件11u1、11u2、11v1、11v2、11w1和11w2的导通或截止动作通过控制部12来控制。

控制部12例如包含具备CPU(中央处理装置)、RAM(随机访问存储器)、ROM(只读存储器)等的微机和其周边电路，控制开关元件11u1、11u2、11v1、11v2、11w1和11w2。此外，控制部12在ECU200和无刷电动机1b之间收发规定的信息。此外，控制部12将表示与转子13的旋转对应的三相绕组的各相绕组14u、14v和14w的通电状态的变化的通电模式切换为低速通电控制用的低速通电模式或高速通电控制用的高速通电模式，来控制多个开关元件11u1、11u2、11v1、11v2、11w1和11w2的导通或截止的状态。此外，在将多个开关元件11u1、11u2、11v1、11v2、11w1和11w2控制为导通或截止状态时，控制部12利用PWM(脉宽调制)将每隔一定周期的占空比(也可以称为占空比输出值)控制在规定的限制值(也可以称为占空比限制值)以下，使得转子13的转速(也可以称为电动机速度)达到规定的目标值。这里，规定的限制值以下的控制是用于对流过绕组14u、14v和14w流过的电流值设置上限的控制，限制值根据转子13的转速、外部电源600的电压值、周围温度等产生变化。通过设定该限制值，来保护包含电动机装置100a的雨刮装置100。占空比是指PWM的1个周期中导通时间除以导通时间和截止时间的总计值得到的值。

参照图3和图4，对低速通电控制用的低速通电模式的一例和高速通电控制用的高速通电模式的一例进行说明。图3示出了低速通电控制用的低速通电模式。图4示出了高速通电控制用的高速通电模式。图3和图4将电气角作为横轴，从上至下依次示出霍尔传感器15u的输出信号(霍尔传感器U相)、霍尔传感器15v的输出信号(霍尔传感器V相)、霍尔传感器15w的输出信号(霍尔传感器W相)、开关元件11u1的通电状态(电动机输出U相(FET上半部分))、开关元件11u2的通电状态(电动机输出U相(FET下半部分))、开关元件11v1的通电状态(电动机输出V相(FET上半部分))、开关元件11v2的通电状态(电动机输出V相(FET下半部分))、开关元件11w1的通电状态(电动机输出W相(FET上半部分))、开关元件11w2的通电状态(电动机输出W相(FET下半部分))。此外，通电状态是导通(ON)、截止(OFF)或PWM对占空比的控制状态中的任一个。

图3所示的低速通电控制用的低速通电模式中，例如在左端的电气角60°的区间中，霍尔传感器15u的输出信号(霍尔传感器U相)为“高(H)”，霍尔传感器15v的输出信号(霍尔传感器V相)为“低(L)”且霍尔传感器15w的输出信号(霍尔传感器W相)为“高”，该情况下，开关元件11v2(电动机输出V相(FET下半部分))导通，开关元件11w1(电动机输出W相(FET上半部分))进行PWM控制，其它的开关元件截止。此外，例如在接下来的电气角60°的区间中，霍尔传感器15u的输出信号(霍尔传感器U相)为“高”，霍尔传感器15v的输出信号(霍尔传感器V相)为“低”且霍尔传感器15w的输出信号(霍尔传感器W相)为“低”，该情况下，开关元件11u2(电动机输出U相(FET下半部分))导通，开关元件11w1(电动机输出W相(FET上半部分))进行PWM控制，其它的开关元件截止。像这样，图3所示的低速通电控制用的低速通电模式中，在霍尔传感器15u的输出信号(霍尔传感器U相)、霍尔传感器15v的输出信号(霍尔传感器V相)和霍尔传感器15w的输出信号(霍尔传感器W相)中的任一个变化的情况下，通过控制部12使各相的通电状态立即变化。在该情况下，每当霍尔传感器15u、15v、15w中的任一个产生信号沿(上升沿或下降沿)时切换电动机输出(即从逆变器11向绕组14u、14v和14w的输出)。图3所示的低速通电控制用的低速通电模式下，提前角为30°，通电角为120°。

另一方面，图4所示的高速通电控制用的高速通电模式中，每当霍尔传感器15u、15v、15w中的任一个产生信号沿时控制部12不切换电动机输出，而是在信号沿出现之后，在与当前的转子13的转速和霍尔传感器15u、15v和15w的校正角度、指示提前角和指示通电角所对应的时刻(时间)切换电动机输出。这里，转子13的转速能根据霍尔传感器15u、15v和15w的输出变化的周期来计算。此外，霍尔传感器15u、15v和15w的校正角度是用于校正个体差异的学习信息，例如能通过测量三个霍尔传感器15u、15v和15w的输出变化的偏差来计算。高速通电模式中，例如能将指示提前角设为20°，将指示通电角设为130°等。在将提前角设为20°的情况下，与将提前角设为30°的情况相比减小了提前角，从而能增大转速。在将通电角设为130°的情况下，与将通电角设为120°的情况相比增大了通电角，从而能增大驱动转矩。控制部12在高速通电模式下，从霍尔传感器15u、15v或15w的输出信号发生变化的时刻起错开与转子13的转速对应变化的规定时间量来改变各相的通电状态。控制部12能使高速通电模式下的通电角大于低速通电模式下的通电角。

接着，参照图5对控制部12进行低速通电控制和高速通电控制的切换动作进行说明。图5是表示控制部12进行通电控制切换动作的一例的流程图。控制部12在动作开始后例如以一定周期重复执行图5所示的处理。此外，控制部12在动作开始时始终选择低速通电控制。

控制部12首先判定占空比输出值是否为占空比限制值以上(步骤S11)。如上文所述，占空比输出值是基于目标转速和最新的电动机速度(转子13的转速)计算出的占空比的指令值，占空比限制值是为了保护包含电动机装置100a的雨刮装置10而设的限制值。在占空比输出值超过占空比限制值的情况下，占空比输出值被限制为占空比限制值。占空比输出值较大意味着实际的转速和目标转速的偏差较大。占空比输出值持续被设定为占空比限制值意味着负载转矩较大的状态。由此，通过步骤S11的判定处理，控制部12判定转子13的负载转矩是否处于较低的规定范围内的状态。

占空比限制值例如能以如下所述进行设定。即，控制部12首先基于外部电源600的提供电压计算用于将流过绕组14u、14v和14w的电流抑制为小于允许值的设为基准的占空比限制值。接着，控制部12测量构成控制部12的基板温度等的周围温度，基于温度的测量结果校正设为基准的占空比限制值。接着，控制部12基于电动机加速度进一步对校正后的占空比限制值进行校正，决定最终的占空比限制值。

在占空比输出值为占空比限制值以上的情况下(步骤S11为是的情况)，控制部12将高速通电控制切换计时器值设定为规定值(步骤S12)。高速通电控制切换计时器值是用于测量占空比输出值处于小于占空比限制值的状态的持续时间所使用的计数值。在占空比输出值小于占空比限制值的情况下，通过后文所述的步骤S14的处理将高速通电控制切换计时器值的值逐次减一，从而能测量占空比输出值处于小于占空比限制值的状态的持续时间。对高速通电控制切换计时器值所设的规定值是设定为用于在从低速通电控制切换至高速通电控制后无论负载多大均能稳定地维持电动机速度的时间上宽裕的值。该规定值例如能通过实验或模拟来决定。例如，使雨刮高速动作的情况下的往返周期为1秒左右时，规定值设定为小于单侧的移动时间即约0.5秒的一半的值，从而能同时实现动作的稳定化和切换两种通电控制来提高性能的效果。

另一方面，在占空比输出值未达到占空比限制值以上的情况下(步骤S11为否的情况)，控制部12判定高速通电控制切换计时器值是否等于0(步骤S13)。在高速通电控制切换计时器值不等于0的情况下(步骤S13为是的情况)，控制部12将高速通电控制切换计时器值减1(步骤S14)。

在步骤S12的处理结束的情况下、步骤S14的处理结束的情况下或高速通电切换计时器值等于0的情况下(步骤S13为否的情况)，控制部12判定是否处于高速通电控制中(步骤S15)。在处于高速通电控制中的情况下(步骤S15为是的情况)，控制部12判定电动机速度是否小于规定的阈值(步骤S16)。在电动机速度小于规定的阈值的情况下(步骤S16为是的情况)，控制部12进行从高速通电控制向低速通电控制的切换(步骤S17)。即，步骤S17中控制部12将通电模式切换为参照图3说明的低速通电控制用的低速通电模式之后，结束图5所示的处理。另一方面，在电动机速度不小于规定的阈值的情况下(步骤S16为否的情况)，控制部12不进行从高速通电控制向低速通电控制的切换而结束图5所示的处理。

另一方面，在不处于高速通电控制中的情况下(步骤S15为否的情况)，控制部12判定是否电动机速度大于规定的阈值(或阈值以上)且高速通电控制切换计时器值等于0(步骤S18)。在电动机速度大于规定的阈值且高速通电控制切换计时器值等于0的情况下(步骤S18为是的情况)，控制部12进行从低速通电控制向高速通电控制的切换(步骤S19)。即，步骤S19中控制部12将通电模式切换为参照图4说明的高速通电控制用的高速通电模式之后，结束图5所示的处理。另一方面，在电动机速度未大于规定的阈值或高速通电控制切换计时器值不等于0的情况下(步骤S18为否的情况)，控制部12不进行从低速通电控制向高速通电控制的切换而结束图5所示的处理。

图5所示的动作例中控制部12执行如下所示的低速通电控制和高速通电控制的切换处理。即，在处于高速通电控制中且电动机速度小于规定的阈值的情况下，控制部12执行从高速通电控制向低速通电控制的切换。另一方面，在处于低速通电控制中且电动机速度大于规定的阈值且占空比输出值小于占空比限制值的状态持续了规定时间的情况下，控制部12执行从低速通电控制且高速通电控制的切换。在该情况下，控制部12在转子13的转速小于规定的阈值的情况下将通电模式切换为低速通电模式，在转子13的转速大于该阈值的情况下(或者阈值以上的情况下)且转子13的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间时，将通电模式切换为高速通电模式。根据该结构，例如在电动机施加负载较大而电动机速度较慢的情况下，能不进行从低速通电控制向高速通电控制的切换而持续低速通电控制。由此，根据本实施方式的无刷电动机1a和1b，能适当地切换低速用的控制和高速用的控制。

接着，参照图7对参照图5说明的通电控制的切换动作在实际操作下的验证结果进行说明。为了比较，也对以图6所示的流程执行通电控制的切换处理的情况(以下称为比较例)的实验结果(图8)进行说明。

图6是表示将图5所示的动作部分变更后的比较例的动作的流程图。比较例中，控制部12在动作开始后与图5的情况同样地以一定周期重复执行图6所示的处理。此外，在比较例中，控制部12也在动作开始时始终选择低速通电控制。

图6所示的动作例中，控制部12首先判定是否处于高速通电控制中(步骤S101)。在处于高速通电控制中的情况下(步骤S101为是的情况)，控制部12判定电动机速度是否小于规定的阈值(步骤S102)。在该步骤S102和步骤S104中利用的阈值与图5的步骤S16和步骤S18中利用的阈值相同。在电动机速度小于规定的阈值的情况下(步骤S102为是的情况)，控制部12与图5的步骤S17同样地执行向低速通电控制的切换(步骤S103)。另一方面，在不处于高速通电控制中的情况下(步骤S101为否的情况)，控制部12判定电动机速度是否大于规定的阈值(步骤S104)。在电动机速度大于规定的阈值的情况下(步骤S104为是的情况)，控制部12与图5的步骤S19同样地执行向高速通电控制的切换(步骤S105)。

接着，参照图7和图8对实际操作下的验证结果进行说明。图7和图8的验证时，对无刷电动机1a施加一定的高负载。但是，负载并不是使电动机无法起动的高负载。图7是本实施方式的情况(图5所示的流程的情况)，图8是比较例的情况(图6所示的流程的情况)。图7和图8是表示控制部12具有的RAM内的接下来的数据值的时间变化的波形图。图7和图8以横轴作为时间轴，上部表示电动机角度(电动机13的角度)和目标速度和电动机速度，下部表示占空比输出值和占空比限制值。

如图8所示，在比较例中以点划线包围的区域中重复电动机的停止和重启。这是由于如下的动作重复进行。即，(1)由于电动机施加负载较大使电动机速度急剧降低。(2)期望切换电动机输出的角度和实际上切换电动机输出的时刻产生偏差，电动机特性下降导致电动机速度变得更慢(由于是根据电动机速度计算电动机输出切换时刻)。(3)由于电动机速度降低而从高速通电控制切换至低速通电控制，以霍尔信号沿为基准进行电动机输出。(4)通过以霍尔信号沿为基准进行电动机输出，从而使电动机特性恢复，因此电动机开始启动。(5)电动机开始启动后，电动机具有了速度而再次被切换至高速通电控制。重复上述(1)～(5)的动作，从而成为故障动作。

与此相对，如图7所示，在本实施方式的低速通电控制和高速通电控制的切换动作的情况下，即使在电动机施加负载较高的状态下也能使电动机连续动作。

如上文所述，根据本发明的实施方式，在电动机施加负载较大且处于电动机低速动作中，通过在一定时间内不切换至高速通电控制，从而能防止重复低速通电控制和高速通电控制这样的不稳定的动作。此外，通过判定是否处于占空比输出值被限制的状态，即占空比输出值是否为占空比限制值以上，来进行对电动机施加大负载的判定，因此能容易地简化大负载的判定所需的结构。

本发明的实施方式不限于上述内容。例如，上述实施方式中，转子13和定子14与逆变器11和控制器12一体构成，但例如也可以使控制部12与其它结构分离来构成。或者，也可以将控制部12和逆变器11与其它结构分离来构成。此外，上述实施方式中，在雨刮装置10中设有电动机装置100a和100b来构成，但不限于该结构，例如也可以通过一个电动机装置经由连杆机构使雨刮臂3a和3b作摆动运动来构成。上述实施方式将无刷电动机1a和1b作为雨刮装置10的结构要素，但应用领域不限于雨刮装置。

标号说明

1a、1b 无刷电动机

10 雨刮装置

100a、100b 电动机装置

11 逆变器

11u1、11u2、11v1、11v2、11w1、11w2 开关元件

12 控制部

13 转子

14 定子

14u、14v、14w 绕组

15u、15v、15w 霍尔传感器。

Claims (3)

1.一种无刷电动机，其特征在于，包括：

定子，该定子具有三相绕组；

转子，该转子具有永磁体，以与所述定子相向的状态进行旋转；

逆变器，该逆变器具有多个开关元件，通过使所述多个开关元件导通或截止向所述三相绕组导通交流电流；以及

控制部，该控制部将通电模式切换为低速通电控制用的低速通电模式或高速通电控制用的高速通电模式，控制所述多个开关元件的导通或截止的状态，其中，所述通电模式表示与所述转子的旋转对应的所述三相绕组的各相的通电状态的变化，

所述控制部在所述转子的转速小于规定的阈值的情况下，将所述通电模式切换为所述低速通电模式，在所述转子的转速为所述阈值以上的情况下，当所述转子的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间时，将所述通电模式切换为所述高速通电模式，

所述控制部将所述多个开关元件控制为导通或截止状态时，利用脉宽调制将占空比控制在规定的限制值以下，使得所述转子的转速达到规定的目标值，

所述控制部在用于达到所述目标值的所述占空比在所述限制值以上的情况下设定高速通电控制切换计时器值，并且根据所述占空比为所述限制值以下的次数使所述高速通电控制切换计时器值的值减小，在所述高速通电控制切换计时器值等于零的情况下，判断为所述转子的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间。

2.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，

包括检测所述转子的旋转位置的位置检测部，

所述低速通电模式在所述位置检测部的输出信号变化的时刻使所述各相的通电状态立即变化，

所述高速通电模式从所述位置检测部的输出信号变化的时刻起错开与所述转速对应变化的规定时间量使所述各相的通电状态变化，

所述高速通电模式的通电角比所述低速通电模式的通电角要大。

3.一种控制方法，利用无刷电动机，该无刷电动机包括：

定子，该定子具有三相绕组；

转子，该转子具有永磁体，以与所述定子相向的状态进行旋转；

逆变器，该逆变器具有多个开关元件，通过使所述多个开关元件导通或截止向所述三相绕组导通交流电流；以及

控制部，该控制部将通电模式切换为低速通电控制用的低速通电模式或高速通电控制用的高速通电模式，控制所述多个开关元件的导通或截止的状态，其中，所述通电模式表示与所述转子的旋转对应的所述三相绕组的各相的通电状态的变化，

所述控制方法中，利用所述控制部在所述转子的转速小于规定的阈值的情况下，将所述通电模式切换为所述低速通电模式，在所述转子的转速为所述阈值以上的情况下，当所述转子的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间时，将所述通电模式切换为所述高速通电模式，

在通过所述控制部将所述多个开关元件控制为导通或截止状态时，利用脉宽调制将占空比控制在规定的限制值以下，使得所述转子的转速达到规定的目标值，

通过所述控制部，在用于达到所述目标值的所述占空比在所述限制值以上的情况下设定高速通电控制切换计时器值，并且根据所述占空比为所述限制值以下的次数使所述高速通电控制切换计时器值的值减小，在所述高速通电控制切换计时器值等于零的情况下，判断为所述转子的负载处于规定范围内的状态持续了规定时间。

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