CN110291713A - 马达控制装置、无传感器无刷马达、送风装置以及马达控制方法 - Google Patents

Abstract

一种马达控制装置，其具有：通电模式决定部，其决定从多个相的线圈中指定通电的线圈的通电模式；以及电流供给部，其根据通电模式而向线圈提供电流，所述通电模式决定部具有：第1动作模式，在该第1动作模式下，将从决定了通电模式之后至决定接下来的通电模式为止的时间作为通电期间，通电期间是根据所述转子的转速而决定的；以及第2动作模式，该第2动作模式的通电期间比所述第1动作模式的通电期间长，在开始启动时，通电模式决定部在以第2动作模式经过了多个通电期间之后转移到第1动作模式。

Description

马达控制装置、无传感器无刷马达、送风装置以及马达控制 方法

技术领域

本发明涉及对无传感器无刷马达进行控制的控制方法和马达控制装置，并且涉及由马达控制装置控制的无传感器无刷马达和使用了无传感器无刷马达的送风装置。

背景技术

例如，在日本公开公报特开2004-364473号公报所记载的无刷马达中，根据对规定的线圈施加脉冲电压而在非通电相中感应出的感应电压来检测转子位置，根据该位置信息而切换三相绕组的通电方向，由此进行包含向规定的旋转方向的启动在内的驱动的控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开公报特开2004-364473号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在日本公开公报特开2004-364473号公报所记载的无刷马达的控制装置中，为了检测转子的位置，需要在产生了启动指令时，通过启动前通电控制，针对作为Y形接线的启动对象的无传感器方式的三相无刷马达，以比转子的感应时间短的间隔来切换通电方向，依次通有从U相绕组向V相绕组、从V相绕组向W相绕组、从W相绕组向U相绕组的方向的脉冲电流，在各脉冲电流的通电中判别三相无刷马达的非通电相绕组的电压相对于Y形接线的中点电压的高低，形成由各通电方向的判别结果构成的非通电相电压信息，从每个转子位置的基准电压信息(其由在基准信息表中保存的三相无刷马达的在多个转子位置的每一个的非通电相电压信息构成)中检测与产生启动指令时的非通电相电压信息一致的基准电压信息，将检测到的基准电压信息的转子位置检测为产生启动指令时的转子位置，根据该检测来决定三相无刷马达的启动的通电方向，在所决定的通电方向上进行强制使三相无刷马达通电以启动三相无刷马达，结构复杂。

另外，在转子开始动作时，如果对线圈施加的脉冲电压长，则根据转子的位置，有可能导致暂时向与期望的旋转方向相反的方向旋转，然后再向期望的旋转方向旋转。这种反向旋转可能成为马达振动的原因。

因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供具有简单的结构并且能够抑制动作时(包含启动时)的振动的马达控制装置、无传感器无刷马达以及送风装置。

此外，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供能够通过简单的操作而抑制动作时(包含启动时)的振动的马达控制方法。

用于解决课题的手段

本发明的例示的马达控制装置对无传感器无刷马达的旋转进行控制，该无传感器无刷马达具有：转子，其包含具有磁极的磁铁；以及定子，其包含多个相的线圈，其特征在于，所述马达控制装置具有：通电模式决定部，其决定从所述多个相的线圈中指定通电的线圈的通电模式；以及电流供给部，其根据所述通电模式而向所述线圈提供电流，所述通电模式决定部具有：第1动作模式，在该第1动作模式下，将从决定了所述通电模式之后至决定接下来的所述通电模式为止的时间作为通电期间，所述通电期间是根据所述转子的转速而决定的；以及第2动作模式，该第2动作模式的所述通电期间比所述第1动作模式的所述通电期间长，在所述无传感器无刷马达开始启动时，所述通电模式决定部在以所述第2动作模式经过了多个通电期间之后转移到所述第1动作模式。

发明效果

根据例示的本发明的马达控制装置、无传感器无刷马达以及送风装置，能够具有简单的结构并且抑制无刷马达进行动作时(包含启动时)的振动。

附图说明

图1是本发明的无刷马达的一例的剖视图。

图2是图1所示的无刷马达的概略图。

图3是示出无刷马达的电连接状态的框图。

图4是示出第1动作模式下的开关电路的输入信号和通电模式的图。

图5是示出在第1停止位置停止的无刷马达的图。

图6是示出在第2停止位置停止的无刷马达的图。

图7是示出在第3停止位置停止的无刷马达的图。

图8是示出在第4停止位置停止的无刷马达的图。

图9是示出在第5停止位置停止的无刷马达的图。

图10是示出在第6停止位置停止的无刷马达的图。

图11是示出第2动作模式下的开关电路的输入信号和通电模式的图。

图12是示出本发明的无刷马达启动时的时序图。

图13是示出由本发明的马达驱动装置的电流控制单元控制的输入电流的波形的图。

图14是示出在图13所示的输入电压下进行动作时在线圈中流动的电流和作用于转子的扭矩的时序图。

图15是放大了本发明的送风装置的一例的主要部分的剖视图。

具体实施方式

<1.第1实施方式>

以下，参照附图对本发明的例示的实施方式进行说明。图1是本发明的无刷马达的一例的剖视图。图2是图1所示的无刷马达的概略图。另外，在以下的说明中，将轴的中心设为中心轴线，轴绕着中心轴线旋转。并且，将沿着中心轴线的方向设为轴向、将与中心轴线垂直的方向设为径向、将以中心轴线为中心的圆的圆周方向设为周向而进行说明。另外，关于转子的旋转方向，在从无刷马达的上表面观察时的方向中，以图2所示的无刷马达为基准来定义顺时针方向(CW方向)、逆时针方向(CCW方向)。

<1.1无刷马达的结构>

如图1所示，本实施方式的无刷马达A具有定子1、壳体2、转子3、轴4、轴承5以及轴承收纳部件6。定子1被壳体2覆盖。在转子3中安装有轴4。并且，轴4经由两个轴承5被壳体2支承。转子3具有环状的磁铁34并配置于定子1的外部。即，本实施方式的无刷马达A是在定子1的外侧安装有转子3的外转子型的DC无刷马达。另外，关于本实施方式，例示了外转子型的DC无刷马达，但本发明也能够应用于内转子型的DC无刷马达。

<1.2定子的结构>

定子1具有定子铁芯11、绝缘件12以及线圈13。定子铁芯11具有多块钢板(电磁钢板)沿轴向层叠而成的结构。即，定子铁芯11具有导电性。另外，定子铁芯11不限于电磁钢板层叠而成的构造，也可以是一个部件。定子铁芯11具有铁芯背部111和齿112。铁芯背部111为沿轴向延伸的圆筒形。齿112从铁芯背部111的外周面向径向外侧突出。如图2所示，定子铁芯11具有九个齿112。齿112沿周向等间隔地排列。即，在本实施方式的无刷马达A中，定子1为9槽。

绝缘件12包覆齿112。绝缘件12是树脂的成型体。并且，线圈13具有将导线卷绕于被绝缘件12包覆的齿112而成的结构。利用绝缘件12而使齿112即定子铁芯11与线圈13绝缘。另外，在本实施方式中，绝缘件12是树脂的成型体，但不限于此。能够广泛采用可使定子铁芯11与线圈13绝缘的结构。

如上所述，绝缘件12使定子铁芯11与线圈13绝缘。因此，在定子铁芯11中，在铁芯背部111的周围形成有未被绝缘件12包覆的露出部。

而且，定子1所具有的九个线圈13根据提供电流的时机而被分为三个系统(以下，称为三相)。将该三相分别设为U相、V相、W相。即，定子1具有三个U相线圈13u、三个V相线圈13v以及三个W相线圈13w。如图2所示，U相线圈13u、V相线圈13v、W相线圈13w按照该顺序沿逆时针方向排列。即，在U相线圈13u的逆时针方向的旁边配置有V相线圈13v。另外，在V相线圈13v的逆时针方向的旁边配置W相线圈13w。而且，在W相线圈13w的逆时针方向的旁边配置有U相线圈13u。另外，在以下的说明中，在无需分开说明三相的情况下，将各相的线圈统称为线圈13进行说明。

<1.3壳体的结构>

壳体2是树脂制的，以至少使露出部露出的方式覆盖定子1。壳体2是树脂的模制成型体。即，壳体2防止水附着于线圈13等电布线。另外，壳体2也是无刷马达A的箱体。因此，壳体2能够用于与使用无刷马达A的设备的框架等进行固定。因此，在壳体2的模制成型中，使用具有能够保持无刷马达A的强度的树脂。另外，壳体2不限于模制成型体，也可以将定子1配置于树脂制或金属制的基座部件。即，定子1也可以是非模制的状态。

在壳体2的轴向的两端的中央部分具有开口部21。定子1的铁芯背部111的露出部借助开口部21而露出到外部。在开口部21中安装有收纳于轴承收纳部件6内的轴承5。

<1.4轴承的结构>

如图2所示，轴承5是具有外圈51、内圈52以及多个滚珠53的滚动轴承。轴承5的外圈51固定于轴承收纳部件6的内表面。另外，内圈52固定于轴4。

在轴承5中，一个端面与轴承收纳部件6接触。另外，轴承5的另一个端面与安装于轴4的轴挡圈41接触。由此，防止了轴4脱落。

<1.5轴的结构>

轴4为沿轴向延伸的圆柱形状。另外，轴4固定于两个轴承5的内圈52，该两个轴承5经由轴承收纳部6安装于壳体2。即，轴4在沿轴向分离的两处被两个轴承5支承为能够旋转。

在轴4的轴向一侧的端部安装有与轴承5接触的轴挡圈41。另外，在轴4的轴向另一侧的端部安装有与固定于轴4的转子3接触的轴挡圈42。通过安装轴挡圈41和42，能够抑制轴4在轴向上的移动。另外，轴挡圈41、42例如能够举出C形环等，但不限于此。

<1.6转子的结构>

如图1所示，转子3具有内筒31、外筒32、连结部33以及磁铁34。内筒31和外筒32为沿轴向延伸的圆筒形。内筒31和外筒32的中心线一致。轴4固定于内筒31的内周面。即，轴4固定于转子3的中心部。内筒31的轴向一侧的端部与轴承5接触。另外，内筒31的轴向另一侧的端部与轴挡圈42接触。

外筒32隔开间隙而配置于定子1的与轴向垂直的径向的外侧。即，定子1以使多个相的线圈13u、13v以及13w在轴4的径向上与转子3对置的方式对该多个相的线圈13u、13v以及13w进行保持。在外筒32的内周面上配置有磁铁34。磁铁34在周向上排列于与定子铁芯11的齿112在径向上对置的位置。磁铁34可以呈环状并具有多个磁极，或者可以配置磁极不同的多个磁铁。另外，在转子3中，六个磁铁34沿周向排列。在六个磁铁34中，相邻的磁极是不同的磁极，转子3为6极。

连结部33将内筒31和外筒32连结起来。连结部33从内筒31的外表面向径向外侧延伸而与外筒32的内表面连接。另外，连结部33可以是多根呈棒状的部件。另外，也可以呈在周向上连续的圆环板状。

转子3固定于轴4，转子3与轴4同时旋转。而且，如图2等所示，转子3配置于定子1的径向外侧。即，在无刷马达A中，转子3具有沿中心轴线延伸的轴4和具有磁极的磁铁34。而且，无刷马达A配置有位于轴4的径向的定子1，该定子1以使多个相的线圈13分别与转子3对置的方式对该多个相的线圈13进行保持。

无刷马达A具有上述的结构。无刷马达A是具有6极的磁铁34并且具有9槽的定子1的6极9槽的无刷DC马达。另外，极数和槽数不限于上述情况，只要是能够作为无刷DC马达进行驱动的极数和槽数即可。

<1.7马达控制装置>

通过按照规定的顺序和规定的方向对无刷马达A的U相线圈13u、V相线圈13v以及W相线圈13w进行通电，在各线圈13中产生磁场。而且，关于在各线圈13u、13v、13w中产生的磁场，所产生的磁场根据有无通电和通电方向而变化。通过在各线圈13u、13v、13w中产生的磁场与磁铁34的磁场吸引、排斥，在转子3中产生周向的力。由此，转子3和轴4相对于壳体2和定子1而旋转。

在无刷马达A中设置有用于驱动以使转子3旋转的马达控制装置。以下，参照附图对马达控制装置进行说明。图3是示出无刷马达的电连接状态的框图。如图3所示，无刷马达A是U相线圈13u、V相线圈13v以及W相线圈13w在中性点P1连接的Y形接线。另外，虽然这里是Y形接线，但也可以是三角形接线。

无刷马达A具有马达控制装置8，该马达控制装置8将从电源Pw提供的电流向U相线圈13u、V相线圈13v以及W相线圈13w提供。马达控制装置8具有通电模式决定部81、电流供给部82以及计时器83。即，马达控制装置8对无刷马达A的旋转进行控制，该无刷马达A具有：转子3，其包含具有磁极的磁铁34；以及定子1，其包含多个相的线圈13u、13v以及13w。

通电模式决定部81决定通电模式，该通电模式包含对U相线圈13u、V相线圈13v以及W相线圈13w中的哪个线圈在哪个方向上通电流的信息。即，通电模式决定部81决定从多个相的线圈13u、13v以及13w中指定进行通电的线圈的通电模式。如后述那样，通电模式是预先决定的。即，通电模式决定部81从预先决定的通电模式中决定通电模式，并将其作为通电模式信息而发送给后述的控制部84。后文描述通电模式的详细内容。

电流供给部82向各线圈13u、13v以及13w提供电流。电流供给部82具有控制部84、开关电路85以及电流控制部86。

开关电路85是针对U相线圈13u、V相线圈13v及W相线圈13w按照规定的方向通电流的电路。开关电路85是具有六个开关元件Q1至Q6的所谓的逆变电路。另外，在以下的说明中，有时将开关元件Q1至Q6设为第1开关元件Q1至第6开关元件Q6。开关元件Q1至Q6是根据来自控制部84的信号而接通或断开的元件。这里，采用双极晶体管，但不限于此，也可以使用FET、MOSFET、IGBT等进行同样的动作的元件。

如图3所示，第1开关元件Q1的发射极与第4开关元件Q4的集电极连接。即，第1开关元件Q1与第4开关元件Q4串联连接。同样地，第2开关元件Q2的发射极与第5开关元件Q5的集电极连接，第3开关元件Q3的发射极与第6开关元件Q6的集电极连接。而且，第1开关元件Q1、第2开关元件Q2以及第3开关元件Q3的集电极连接起来并且与电流控制部86连接。另外，第4开关元件Q4、第5开关元件Q5以及第6开关元件Q6的发射极连接起来并且接地。

而且，将第1开关元件Q1和第4开关元件Q4连接起来的连接线与V相线圈13v的与中性点P1相反的一侧连接。将第2开关元件Q2和第5开关元件Q5连接起来的连接线与W相线圈13w的与中性点P1相反的一侧连接。而且，将第3开关元件Q3和第6开关元件Q6连接起来的连接线与U相线圈13u的与中性点P1相反的一侧连接。

控制部84向第1开关元件Q1至第6开关元件Q6各自的基极端子发送动作信号。开关元件Q1至Q6在基极端子没有收到来自控制部84的动作信号时(有时称为输入信号为L时)断开，即不流有电流。另外，开关元件Q1至Q6在从控制部84收到动作信号时(有时称为输入信号为H时)接通，即流有电流。

控制部84根据从通电模式决定部81发送的通电模式信息而决定开关元件Q1至Q6的接通或断开，对要接通的开关元件发送动作信号。另外，控制部84也进行电流控制部86的控制。即，电流供给部82根据通电模式而向线圈13u、13v以及13w提供电流。

电源Pw将交流转换为直流而提供给无刷马达A。电源Pw具有省略图示的整流电路和平滑电路。整流电路例如使用二极管桥而将交流转换为直流。平滑电路例如是使用电阻、电容器以及线圈等以使电流的变动(脉动)平滑的电路。整流电路和平滑电路使用已知的电路，省略详细说明。另外，电源Pw不限于将交流转换为直流的电源。作为电源Pw，例如也可以是使直流保持原本的电压、降压或升压而将直流提供给无刷马达A的电源。

电流控制部86对从电源Pw向开关电路85提供的电流的电流值、供给开始的时机、电流波形等进行控制。电流控制部86由控制部84控制。开关电路85和电流控制部86被控制部84控制而同步。另外，在本实施方式的马达控制部8中，将电流控制部86记载为与控制部84独立的电路，但电流控制部86也可以包含于控制部84。在该情况下，可以设置为控制部84的电路的一部分，也可以设置为通过控制部84而动作的程序。

计时器83与通电模式决定部81连接。计时器83测量时间，并将时间信息传递给通电模式决定部81。通电模式决定部81根据来自计时器83的时间信息而决定通电模式。

在无刷马达A中，由构成的马达控制装置8对向各相的线圈13u、13v以及13w的电流供给进行控制。另外，本实施方式所记载的无刷马达A是省略了用于检测转子3的位置的传感器的无传感器方式的无刷马达。在以下的说明中，当电流从电流供给部82朝向中性点P1在线圈13u、13v以及13w中流动的情况下，各线圈13u、13v以及13w的与转子3对置的一侧为N极。

<1.8通电模式>

参照附图对通电模式进行说明。图4是示出第1动作模式下的开关电路的输入信号和通电模式的图。第1动作模式M1是在转子以预定的转速以上的一定的转速进行旋转(设为稳定旋转)时所执行的模式。另外，在图4所示的时序图中，使转子3稳定旋转，是第1动作模式。在图4中，从上方依次表示对第1开关元件Q1至第6开关元件Q6的输入信号。即，在信号处于H时，开关元件接通。

在开关电路85中，通过将串联连接的开关元件彼此(Q1和Q4、Q2和Q5、Q3和Q6)以外的两个开关元件接通，能够向U相线圈13u、V相线圈13v以及W相线圈13w中的任意两个提供电流。例如，当将第3开关元件Q3和第4开关元件Q4接通时，来自电流控制部86的电流向U相线圈13u流动，再从中性点P1向V相线圈13v流动。

在通电模式决定部81所决定的通电模式中，指定电流流入的线圈(输入侧线圈)和流过了输入侧线圈的电流经由中性点P1所流入的线圈(输出侧线圈)。在电流流入U相线圈13u并向V相线圈13v流动的情况下，U相线圈13u是输入侧线圈，V相线圈13v是输出侧线圈。将此时的通电模式设为U-V模式。在具有三相的线圈13u、13v以及13w的无刷马达A的情况下，具有W-V模式、U-V模式、U-W模式、V-W模式、V-U模式以及W-U模式这六个模式。另外，在无刷马达A中，按照上述的顺序切换通电模式而向线圈13u、13v以及13w提供与通电模式对应的电流，由此转子3沿逆时针方向(CCW方向)旋转。

在图4所示的时序图中，横轴是时间。并且，将通电模式被选择的期间设为通电期间，换言之将从决定了某个通电模式起到决定下一个通电模式为止的时间设为通电期间。并且，电流供给部82在通电期间向通电模式所决定的线圈13提供电流。控制部84在通电期间持续向开关元件发送驱动信号。即，由于决定了某个通电模式而被接通的开关元件在通电期间持续接通的状态。另外，将图4所示的第1动作模式M1的通电期间设为第1通电期间T1。

<1.9转子的位置>

图5是示出在第1停止位置停止的无刷马达的图。图6是示出在第2停止位置停止的无刷马达的图。图7是示出在第3停止位置停止的无刷马达的图。图8是示出在第4停止位置停止的无刷马达的图。图9是示出在第5停止位置停止的无刷马达的图。图10是示出在第6停止位置停止的无刷马达的图。

在图5至图10中，示出了定子1的线圈13u、13v及13w与磁铁34的位置关系，但实际上也包含转子3、轴4等。另外，将各磁铁34区分为第1磁铁341至第6磁铁346。在图5中，将位于上方的磁铁设为第1磁铁341，沿逆时针方向依次排列有第2磁铁342至第6磁铁346。而且，在图5至图10中，为了容易理解，在第1磁铁341至第6磁铁346上示出了磁极(N极或S极)。

无刷马达A的定子1的齿112由磁性钢板等磁性体形成。并且，在不向各线圈13u、13v以及13w提供电流时，不产生磁通。因此，在无刷马达A中，如果停止提供电流，则无论卷绕于齿112的线圈的相如何，齿112与磁铁34都会通过磁力而相吸引。并且，当转子3的基于惯性力的旋转要结束时，齿112吸引磁铁34，转子3的磁铁34被齿112吸引而停止。将停止提供电力后的转子3的停止设为自然停止，将停止位置设为自然停止位置。

如图5至图10所示，在无刷马达A中，根据磁铁34和安装于齿112线圈13u、13v及13w的位置，存在多个自然停止位置。图5至图10所示的转子3的自然停止位置是6极9槽的无刷马达A的自然停止位置。转子3的停止位置根据极数和槽数而变化。另外，将图5至图10的各停止位置设为第1位置Ps1至第6位置Ps6。

例如，在位于第1位置Ps1时，将W-V模式决定为通电模式。由此，W相线圈13w被励磁为N极，V相线圈13v被励磁为S极。第1磁铁341、第3磁铁343以及第5磁铁345被励磁为S极的V相线圈13v吸引。另外，第2磁铁342、第4磁铁344以及第6磁铁346被励磁为N极的W相线圈13w吸引。由此，转子3沿逆时针方向(CCW方向)移动。转子3移动到图6所示的第2位置Ps2。

然后，当转子3位于第2位置Ps2时，将通电模式设为U-V模式。由此，U相线圈13u被励磁为N极，V相线圈13v被励磁为S极。第2磁铁342、第4磁铁344以及第6磁铁346被励磁为N极的U相线圈13u吸引。另外，第1磁铁341、第3磁铁343以及第5磁铁345被励磁为S极的V相线圈13v吸引。由此，转子3沿逆时针方向(CCW方向)移动。转子3移动到图7所示的第3位置Ps3。

以下，通过以U-W模式进行通电，转子3移动到图8所示的第4位置Ps4，通过以V-W模式进行通电，转子3移动到图9所示的第5位置Ps5。然后，通过以V-U模式通电，转子3移动到图10所示的第6位置Ps6。然后，在转子3位于第6位置Ps6时，以W-U模式进行通电，由此转子3从图5所示的第1位置Ps1旋转了120度。另外，为了便于说明，对图5至图10所示的转子3的磁铁34赋予了单独的名称，但磁铁341、343以及345实质上是同等的。另外，同样地，磁铁342、344、346实质上也是同等的。因此，从第1位置Ps1旋转了120度时的磁铁34的磁极与线圈13的相的相对关系能够看作与第1位置Ps1实质上相同。因此，在以下的说明中，对定子1和磁铁34的位置重复第1位置Ps1至第6位置Ps6的情况进行说明。

在无刷马达A中，切换通电模式而向线圈13u、13v以及13w提供电流，由此转子3旋转。而且，能够通过变更第1通电期间T1而变更转子3的转速。例如，通过缩短第1通电期间T1，到达下一个位置为止的时间会变短，即转速变快。另外，在无刷马达A中，作用于转子3的扭矩(力)根据所提供的电流而变化。

<1.10马达启动控制>

首先，对转子3相对于定子1的相对位置与通电模式的关系进行说明。本实施方式的无刷马达A是无传感器方式的，因此不获取启动时的转子3相对于定子1的相对位置。因此，在无刷马达A中，无论转子3的相对位置如何，都按照与旋转方向对应的顺序依次执行上述的六个通电模式。

在无刷马达A中，根据转子3的位置(第1位置Ps1至第6位置Ps6)，产生使转子3正转的扭矩的通电模式不同。即，存在当转子3停止在自然停止位置时能够沿正转方向启动的通电模式和无法启动或沿反转方向启动的通电模式。对基于转子3的位置和通电模式的转子3的动作进行说明。另外，在以下的说明中，对转子3位于图5所示的第1位置Ps1时的情况进行说明。另外，进行通电直至转子3在自然停止位置停止。

(1)W-V模式

当转子3位于第1位置Ps1时，V相线圈13v和W相线圈13w双方与具有S极的磁极的磁铁342、344、346对置。在该状态下，将W相线圈13w励磁为N极，将V相线圈13v励磁为S极。由此，具有N极的磁极的磁铁341、343、345移动到分别与V相线圈13v对置的位置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346正转到分别与W相线圈13w对置的第2位置Ps2(参照图6)。两相的线圈13v、13w产生吸引磁铁的力而使转子3正转，因此能够产生使转子3启动所需的充分的扭矩。将这样的两相的线圈分别能够与磁铁产生引力的通电模式设为适合该位置的启动的通电模式。即，W-V模式是适合第1位置Ps1的启动的通电模式。

(2)U-V模式

当通电模式决定部81将U-V模式决定为通电模式时，U相线圈13u被励磁为N极，V相线圈13v被励磁为S极。此时，转子3正转(沿CCW方向旋转)至第3位置Ps3，在该第3位置Ps3，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与V相线圈13v对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与U相线圈13u对置(参照图7)。

接下来的U-W模式是适合第3位置Ps3的启动的通电模式。通过决定为U-W模式，转子3正转(沿CCW方向旋转)至第4位置Ps4(参照图8)。

在通电模式决定部81从U-V模式开始决定的情况下，在决定第2次的通电模式时，成为适合启动的通电模式。另外，在U-V模式的情况下，U相线圈13u与具有N极的磁极的磁铁341、343、345的中心对置。

(3)U-W模式

通电模式决定部81将U-W模式决定为通电模式。由此，U相线圈13u被励磁为N极，W相线圈13w被励磁为S极。此时，在转子3中，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与W相线圈13w对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与U相线圈13u对置。此时，具有N极的磁极的磁铁之间排斥的力与具有S极的磁极的磁铁之间排斥的力相互抵消，转子3不动作，即维持停止状态。

而且，在转子3位于第1位置Ps1时，通电模式决定部81将接下来的V-W模式决定为通电模式。由此，V相线圈13v被励磁为N极，W相线圈13w被励磁为S极。当转子3位于第1位置Ps1时，反转(沿CW方向旋转)至第6位置Ps6，在该第6位置Ps6，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与W相线圈13w对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与V相线圈13v对置(参照图10)。

然后，当转子3位于第6位置Ps6时，通电模式决定部81将接下来的V-U模式决定为通电模式。当转子3位于第6位置Ps6时，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与U相线圈13u对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与V相线圈13v对置。因此，即使通电模式改变也不进行动作，即维持停止状态。

接下来的W-U模式是适合第6位置Ps6时的启动的模式。因此，转子3向第1位置Ps1(参照图5)正转(沿CCW方向旋转)。

即，在通电模式决定部81从U-W模式开始决定的情况下，在决定三次通电模式之后，成为适合该位置的启动的通电模式。

(4)V-W模式

通电模式决定部81将V-W模式决定为通电模式。由此，V相线圈13v被励磁为N极，W相线圈13w被励磁为S极。此时，转子3反转(沿CW方向旋转)至第6位置Ps6，在该第6位置Ps6，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与W相线圈13w对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与V相线圈13v对置(参照图10)。

然后，在转子3位于第6位置Ps6时，通电模式决定部81将接下来的V-U模式决定为通电模式。由此，V相线圈13v被励磁为N极，U相线圈13u被励磁为S极。当转子3位于第6位置Ps6时，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与W相线圈13w对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与V相线圈13v对置。因此，即使通电模式改变也不进行动作，即维持停止状态。

接下来的W-U模式是适合第6位置Ps6时的启动的模式。因此，转子3向第1位置Ps1(参照图5)正转(沿CCW方向旋转)。

即，在通电模式决定部81从V-W模式开始进行决定的情况下，在决定两次通电模式之后，转子3移动到可正转的位置。

(5)V-U模式

通电模式决定部81将V-U模式决定为通电模式。由此，V相线圈13v被励磁为N极，U相线圈13u被励磁为S极。当转子3位于第1位置Ps1时，反转(沿CW方向旋转)至第6位置Ps6，在该第6位置Ps6，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与U相线圈13u对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与V相线圈13v对置(参照图10)。

接下来的W-U模式是适合第6位置Ps6时的启动的模式。因此，转子3向第1位置Ps1(参照图5)正转(沿CCW方向旋转)。

即，在通电模式决定部81从V-U模式开始决定的情况下，在决定一次通电模式之后，转子3移动到可正转的位置。

(6)W-U模式

通电模式决定部81将W-U模式决定为通电模式。由此，W相线圈13w被励磁为N极，U相线圈13u被励磁为S极。当转子3位于第1位置Ps1时，具有N极的磁极的磁铁341、343、345分别与U相线圈13u对置，具有S极的磁极的磁铁342、344、346分别与W相线圈13w对置。因此，即使通电模式改变也不进行动作，即维持停止状态。

接下来的W-V模式是适合第1位置Ps1的启动的通电模式。因此，通过选择W-V模式，转子3正转(沿CCW方向旋转)至第2位置Ps2(参照图6)。

即，在通电模式决定部81从W-U模式开始决定的情况下，在决定一次通电模式之后，转子3能够正转。

如上所述，在转子3位于第1位置Ps1的情况下，无论从六个通电模式中的哪个模式开始启动，都能够在决定了至少三次的通电模式后的下一个通电模式被决定时产生正转所需的扭矩。

对转子3位于第1位置Ps1时的情况进行了说明。在无刷马达A中，六个磁铁34沿周向等角度地配置，九个线圈13沿周向等间隔地排列。因此，转子3位于第2位置Ps2至第6位置Ps6中的某个位置时与转子3位于第1位置Ps1时仅是角度不同和(或)磁极(N极和S极)交替。因此，在无刷马达A中，无论转子3的自然停止位置如何，通过执行至少三次的通电模式，之后的通电模式都会成为适合该停止位置的启动的通电模式。

另外，在无刷马达A中，不进行转子3的位置检测。因此，通电模式决定部81无法掌握当前的转子3的状态。例如，有时会在转子3旋转的状态下开始向线圈13u、13v以及13w提供电流，即执行启动。在该情况下，通过执行六个通电模式中的任意通电模式，能够使转子3停止。然后，转子3移动到由通电模式决定的位置而停止。停止后，接下来的通电模式是适合该停止位置的启动的通电模式。

即，即使在转子3旋转时，通过决定至少三次通电模式，之后所决定的通电模式会成为适合转子3的位置的启动的通电模式。

<1.10.1第2动作模式>

图11是示出第2动作模式下的开关电路的输入信号和通电模式的图。例如，当在转子3停止的状态下决定了通电模式的情况下，如上所述，根据转子3的位置和所决定的通电模式，有时会出现反转或不旋转的情况。在反转的情况下，当通过接下来的通电模式的决定而切换为正转时，扭矩的方向反转。例如，当像第1动作模式M1那样以较短的第1通电期间T1来切换通电模式的情况下，在转子3借助惯性力进行旋转的状态下，扭矩的方向变为相反。因此，转子3的运动量的变化变大，振动变大。

因此，在本发明的马达控制装置8中，通电模式决定部81具有被设定为第2通电期间T2的第2动作模式M2，该第2通电期间T2比第1动作模式M1的第1通电期间T1长。即，通电模式决定部81将从决定了通电模式之后至决定接下来的上述通电模式为止的时间作为通电期间，具有通电期间T1根据转子3的转速而决定的第1动作模式M1和通电期间T2比上述第1动作模式M1长的第2动作模式M2。

第1动作模式M1连续地使转子3旋转。因此，第1通电期间T1是在转子3停止于所决定的位置之前切换为接下来的第1通电期间T1即通电模式的时间。由此，始终对转子3作用正转方向(CCW方向)的扭矩。由此，使转子3继续旋转。

在第2动作模式T2下，停止状态的转子3在通过通电而进行旋转之后，停止在由线圈13u、13v以及13w与磁铁34的引力所决定的位置。因此，第2通电期间T2是在转子3处于停止状态时，向线圈13u、13v以及13w提供电流，转子3旋转，然后转子3停止在由线圈13u、13v以及13w与磁铁34的引力所决定的位置的时间。另外，这里，停止不仅包含转速严格地变为“0”情况，也包含大致变为“0”情况。换言之，包含在旋转方向发生了变化的情况下转子3的运动量为一定以下的转速。另外，在第2动作模式M2下，第2通电期间T2是恒定的。

即，在通电模式决定部81以第1动作模式M1进行动作时，马达控制装置8进行使转子3连续旋转的控制。另外，在通电模式决定部81以第2动作模式M2进行动作时，马达控制装置8进行在第2通电期间T2即将切换为接下来的第2通电期间T2之前使转子3暂时停止的控制。

<1.11马达启动控制>

图12是示出本发明的无刷马达启动时的时序图。如上所述，在转子3启动时，通电模式决定部81不获取转子3的位置。因此，在决定了通电模式时，也存在转子3反转的情况。因此，在转子3启动时，在经过多个第2通电期间T2之前的期间，以第2动作模式M2启动，之后切换到第1动作模式M1。即，在无刷马达A开始启动时，通电模式决定部81在以第2动作模式M2经过了多个通电期间T2之后，转移到第1动作模式M1。

在通电模式决定部81以第2动作模式M2进行动作的情况下，不论在启动时是转子3正转的情况还是反转的情况，在切换第2通电期间T2之前都使转子3停止。即，在通电模式决定部81以第2动作模式M2进行动作的情况下，在第2通电期间T2开始时，不论转子3的旋转方向如何，转子3始终从停止状态开始旋转。由于在接下来的第2通电期间T2的动作之前转子3停止，因此能够将转子3的运动量的变动抑制得较低。由此，能够降低由于在启动时切换转子3的旋转方向而产生的振动。

如上所述，在无刷马达A中，不论转子3的位置如何，通过从任意的通电模式按照所决定的顺序、即按照使转子3正转(沿CCW方向旋转)的顺序进行三次决定，能够成为适合启动的通电模式。

因此，本实施方式的通电模式决定部81像图12所示那样在启动刚开始后以第2动作模式M2来决定通电模式。然后，通电模式决定部81在经过了三次第2通电期间T2之后，转移到第1动作模式M1。这样，通过在启动时通电模式决定部81以第2通电模式M2(每次切换通电期间时，使转子3停止)进行动作，能够抑制由于转子3的旋转的偏差(正转、反转、停止等)而引起的振动。另外，在图12中，在经过了三次第2通电期间T2之后转移到第1动作模式M1，但不限于此。只要在启动开始之后经过三次以上的连续的第2通电期间T2，然后转移到第1动作模式M1即可。即，在无刷马达A的启动开始时，模式决定部81以第2动作模式M2进行至少三次通电模式的决定，然后转移到第1动作模式M1。

<2.第2实施方式>

参照附图对本发明的马达驱动装置的另一例进行说明。图13是示出由本发明的马达驱动装置的电流控制单元所控制的输入电流的波形的图。图14是示出在图13所示的输入电压下进行动作时在线圈中流动的电流和作用于转子的扭矩的时序图。除了基于电流控制部86的输入电流的波形以外，具有与第1实施方式的马达控制装置8相同的结构。因此，在本实施方式中，对于马达控制装置8的结构，使用与第1实施方式相同的标号，并且省略相同部分的详细说明。

图14示出第2动作模式M2下的在各线圈13u、13v以及13w中流动的电流和作用于转子3的扭矩。在图14中，关于在线圈13u、13v以及13w中流动的电流，将朝向中性点P1流动的电流表示为正(“+”)，将从中性点P1流出的电流表示为负(“-”)。

在图13所示的图中，横轴是时间(s)，纵轴是电流(I)。如图13所示，来自电流控制部86的输入电流In从通电开始St起随着时间而增加，在时间st1达到最大值Imax。然后，从时间st1起随着时间而减少，在时间st2成为通电结束Ed。而且，关于输入电流In，从最大值Imax到通电结束Ed的时间(st2-st1)比从通电开始St直至达到最大值Imax的时间st1长。换言之，从通电开始St直至达到最大值Imax的电流的变化率大于从最大值Imax到通电结束Ed的电流的变化率。

即，电流供给部81将以下波形的电流提供给线圈13u、13v以及13w：从通电开始St直至达到最大值Imax的经过时间st1比从最大值Imax到通电结束Ed的经过时间(st2-st1)短。

并且，输入电流In的通电开始St和通电结束Ed与第2通电期间T2同步。即，在本实施方式中，在第2动作模式M2下，在各第2通电期间T2提供由图13所示的输入电流In表示的电流。

在无刷马达A中，作用的扭矩根据所提供的电流的大小而变化。而且，在无刷马达A中，通过使比齿槽扭矩大的扭矩作用于转子3，能够使转子3向下一个位置移动。因此，在本实施方式中，在第2动作模式M2下，在第2通电期间T2的初期，短时间地作用能够使转子3向下一个位置移动的扭矩。而且，这之后，作用小的扭矩或者借助惯性力以使该转子3移动至下一个位置。为此，对电流控制部86进行控制以向线圈13u、13v以及13w提供图13所示的输入电流In。

即，通过以本实施方式的第2动作模式M2进行动作，使得在第2通电期间T2的初期的短时间内产生能够使转子3移动到下一个位置的程度的扭矩。然后，在第2通电期间T2的剩余时间，借助基于减小的输入电流In而产生的扭矩和基于上述的刚开始后的扭矩的旋转的惯性力使转子3旋转。

这样，通过使从通电开始到向转子3提供的电流达到最大值的时间比从最大值到通电结束的时间短，即使是小电流也能够使转子3移动到下一个位置。即，能够减小作用于转子3的扭矩。另外，由于在短时间内作用最大扭矩，因此能够抑制最大扭矩作用后的转子3的转速。由此，能够抑制由于转子3的动作的切换而引起的振动。另外，转子3的动作的切换例如能够举出正转与反转的切换、旋转与停止的切换等。

在本实施方式中，通过提供从通电开始直至达到最大值的时间比从最大值到通电结束的时间短的波形的电流，能够减小启动时的扭矩。因此，能够降低启动时的功耗。另外，通过减小启动时的扭矩，能够抑制在转子3向下一个位置移动时超过自然停止位置。由此，能够抑制转子3在自然停止位置的附近沿旋转方向进行圆振动。由此，也能够降低无刷马达A启动时的振动。

<3.第3实施方式>

参照附图对送风装置进行说明，该送风装置是使用了本发明的无刷马达的设备的一例。图15是放大了本发明的送风装置的一例的主要部分的剖视图。图15示出放大了安装有无刷马达A的部分的剖视图。

送风装置Fn包含有无刷马达A。固定于轴4的转子3由与叶轮Iw相同的部件构成。送风装置Fn具有轮部Im，该轮部Im设置于转子3的外筒32的外周。即，送风装置Fn具有无刷马达A和叶轮Iw，该叶轮Iw安装于轴4并且与轴4一同旋转。轮部Im以轴4为中心沿周向等间隔地排列。轮部Im通过转子3的旋转而产生轴向的空气流。另外，叶轮Iw也可以由与转子3不同的部件构成。此时，叶轮Iw具有与转子3接合的杯部件，并且轮部Im设置于杯部件的外周。

送风装置Fn有时例如配置于吹风机等使用者手持使用的设备。通过在送风装置Fn中使用本发明的无刷马达A，能够抑制启动时的振动、降低使用者在使用设备时所感知的振动。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但只要在本发明的主旨的范围内，则实施方式能够进行各种变形。

产业上的可利用性

本发明能够用作对配置于吹风机等中的送风装置进行驱动的马达。

标号说明

A：无刷马达；1：定子；11：定子铁芯；111：铁芯背部；112：齿；12：绝缘件；13：线圈；13u：U相线圈；13v：V相线圈；13w：W相线圈；2：壳体；21：开口部；3：转子；31：内筒；32：外筒；33：连结部；34：磁铁；341：第1磁铁；342：第2磁铁；343：第3磁铁；344：第4磁铁；345：第5磁铁；346：第6磁铁；4：输出轴；41：轴挡圈；42：轴挡圈；5：轴承；51：外圈；52：内圈；53：滚珠；6：轴承收纳部件；8：马达控制装置；81：通电模式决定部；82：电流供给部；83：计时器；84：控制部；85：开关电路；86：电流控制部；Pw：电源；Im：轮部；Iw：叶轮；Fn：送风装置；Q1：第1开关元件；Q2：第2开关元件；Q3：第3开关元件；Q4：第4开关元件；Q5：第5开关元件；Q6：第6开关元件；Ps1：第1位置；Ps2：第2位置；Ps3：第3位置；Ps4：第4位置；Ps5：第5位置；Ps6：第6位置；M1：第1动作模式；M2：第2动作模式；St：通电开始；Ed：通电结束；In：输入电流；Tr：扭矩；T1：第1通电期间；T2：第2通电期间。

Claims (10)

1.一种马达控制装置，其对无传感器无刷马达的旋转进行控制，该无传感器无刷马达具有：转子，其包含具有磁极的磁铁；以及定子，其包含多个相的线圈，其中，

所述马达控制装置具有：

通电模式决定部，其决定从所述多个相的线圈中指定通电的线圈的通电模式；以及

电流供给部，其根据所述通电模式而向所述线圈提供电流，

所述通电模式决定部具有：

第1动作模式，在该第1动作模式下，将从决定了所述通电模式之后至决定接下来的所述通电模式为止的时间作为通电期间，所述通电期间是根据所述转子的转速而决定的；以及

第2动作模式，该第2动作模式的所述通电期间比所述第1动作模式的所述通电期间长，

在所述无传感器无刷马达开始启动时，所述通电模式决定部在以所述第2动作模式经过了多个通电期间之后转移到所述第1动作模式。

2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，

在所述通电模式决定部以所述第2动作模式进行动作时，

所述电流供给部向所述线圈提供从通电开始直至达到最大值的经过时间比从所述最大值到通电结束的经过时间短的波形的电流。

3.根据权利要求1或2所述的马达控制装置，其中，

在所述第2动作模式下，所述通电期间是恒定的。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的马达控制装置，其中，

在所述无传感器无刷马达开始启动时，所述模式决定部在以所述第2动作模式进行了至少三次所述通电模式的决定之后，转移到所述第1动作模式。

5.一种无传感器无刷马达，其具有：

转子，其具有沿着中心轴线延伸的轴和具有磁极的磁铁；

定子，其位于所述轴的径向，以使多个相的线圈分别与所述转子对置的方式对该多个相的线圈进行保持；以及

权利要求1至4中的任意一项所述的马达控制装置。

6.一种送风装置，其具有：

权利要求5所述的无传感器无刷马达；以及

叶轮，其安装于所述轴，与所述轴一同旋转。

7.一种马达控制方法，其对具有多个相的线圈的无传感器无刷马达的转子的旋转进行控制，其特征在于，

在决定了从所述多个相的线圈中指定通电的所述线圈的通电模式之后，根据所述通电模式而向所述线圈提供电流，

所述通电模式的决定是以包含以下动作模式在内的多个动作模式中的任意动作模式而执行的：

第1动作模式，在该第1动作模式下，将从决定了所述通电模式之后至决定接下来的所述通电模式为止的期间作为通电期间，所述通电期间是根据所述转子的转速而决定的；以及

第2动作模式，该第2动作模式的所述通电期间比所述第1动作模式的所述通电期间长，

在所述无传感器无刷马达开始启动时，所述通电模式的决定在多次通电期间内是所述第2动作模式，然后转移到所述第1动作模式。

8.根据权利要求7所述的马达控制方法，其中，

在以所述第2动作模式执行所述通电模式的决定时，向所述线圈提供从通电开始直至达到最大值的经过时间比从所述最大值到通电结束的经过时间短的波形的电流。

9.根据权利要求7或8所述的马达控制方法，其中，

在以所述第2动作模式执行所述通电模式的决定时，所述通电期间是恒定的。

10.根据权利要求7至9中的任意一项所述的马达控制方法，其中，

在所述无传感器无刷马达开始启动时，在以所述第2动作模式进行了至少四次所述通电模式的决定之后转移到所述第1动作模式。