CN114301339A - 电角度估计装置、电动机、吸尘器以及电角度估计方法 - Google Patents

Abstract

电角度推定装置具备:第一电角度推定部，其在向一个或多个线圈通电的通电状态与转子的电角度具有相关关系的电动机的运转中，将所述电角度推定为推定电角度；和第二电角度推定部，其基于即将停止所述运转之前的所述转子的旋转速度，将停止所述电动机的运转后的所述电角度推定为所述推定电角度。

Description

电角度估计装置、电动机、吸尘器以及电角度估计方法

技术领域

本发明涉及推定电动机的电角度的电角度推定装置、电动机、吸尘器及电角度推定方法。

背景技术

作为以往的电角检测装置，公知有如下的电角检测装置:具备:检测单元，其分别检测通过由电压施加单元施加的电压而流过多相的各绕组的电流的举动；以及电角运算单元，其基于由检测单元检测出的各绕组的电流的举动，参照存储单元中存储的关系，在0～2π之间求出电动机的电角(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平09-238495

发明内容

发明要解决的课题

但是，在以往的电角度检测装置中，难以推定在电动机的运转停止而开始基于惯性的旋转之后的转子的电角度。

本发明的目的在于提供一种电角度推定装置、电动机、吸尘器以及电角度推定方法，其能够容易地推定电动机停止运转后因惯性而开始旋转之后的转子的电角度。

用于解决课题的手段

本发明的一例所涉及的电角度推定装置具备:第一电角度推定部，其在向一个或多个线圈通电的状态与转子的电角度具有相关关系的电动机的运转中，将所述电角度推定为推定电角度；以及第二电角度推定部，其基于即将停止所述运转之前的所述转子的转速，将停止所述电动机的运转后的所述电角度推定为所述推定电角度。

另外，本发明的一例的电动机具备上述的电角度推定装置。

另外，本发明的一例的吸尘器具备上述的电动机。

另外，本发明的一例所涉及的电角度推定方法，(a)在向一个或多个线圈通电的状态与转子的电角度具有相关关系的电动机的运转中，将所述电角度推定为推定电角度，(b)基于即将停止所述运转之前的所述转子的旋转速度，将停止所述电动机的运转后的所述电角度推定为所述推定电角度。

发明效果

这种结构的电角度推定装置、电动机、吸尘器以及电角度推定方法，能够容易地推定电动机的运转停止且因惯性而开始旋转之后的转子的电角度。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的电动机的电气结构的一例的框图。

图2是表示使用本发明的一实施方式的电角度估计方法的电角度估计装置的动作的一例的流程图。

图3是表示电角度信号输出部的动作的一例的流程图。

图4是表示电角度信号输出部的动作的一例的流程图。

图5是表示电角度信号输出部的动作的一例的流程图。

图6是表示电角度信号输出部的动作的一例的流程图。

图7是表示电角度信号输出部的动作的一例的流程图。

图8是表示线圈电压Vu、推定电角度θe以及电角度信号FG的一例的信号波形图。

图9是放大表示正向的运转停止的时刻Toff前后的波形图。

图10是将反方向的运转停止的时刻Toff前后放大表示的波形图。

图11是放大表示正转的运转停止后转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后的波形图。

图12是放大表示反向旋转的运转停止后转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后的波形图。

图13是放大表示反向旋转的运转转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后放大表示的波形图。

图14是放大表示正转的运转停止后转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后的波形图。

图15是表示具备图1所示的电动机的吸尘器的一例的立体图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。另外，在各图中，标注相同符号的结构表示相同的结构，省略其说明。图1是表示本发明的一实施方式的电动机的电气结构的一例的框图。图1所示的电动机1具备电角度估计装置2和定子3。电动机1还具备逆变器电路4。

定子3具备线圈Lu、Lv、Lw。线圈Lu、Lv、Lw的一端相互连接，另一端与逆变器电路4连接。

逆变器电路4根据来自电角度估计装置2的控制信号，控制线圈Lu、Lv、Lw的通电状态。具体而言，逆变器电路4构成为开关组件Qu1、Qu2的串行电路、开关组件Qv1、Qv2的串行电路、开关组件Qw1、Qw2的串行电路并联连接。

开关组件Qu1的源极和开关组件Qu2的漏极与U相的线圈Lu连接。开关组件Qv1的源极和开关组件Qv2的漏极与V相的线圈Lv连接。开关组件Qw1的源极和开关组件Qw2的漏极与W相的线圈Lw连接。开关组件Qu1、Qv1、Qw1的漏极与电动机驱动用的电源+V连接，开关组件Qu2、Qv2、Qw2的源极与接地GND连接。

开关组件Qu1、Qv1、Qw1、Qu2、Qv2、Qw2的源极与二极管Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2的阳极连接，开关组件Qu1、Qv1、Qw1、Qu2、Qv2、Qw2的漏极与二极管Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2的阴极连接。

以下，有时将开关组件Qu1、Qv1、Qw1、Qu2、Qv2、Qw2统称为开关组件Q，将二极管Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2统称为二极管D。

二极管Du1、Du2在线圈Lu中产生反电动势时使开关组件Qu1、Qu2旁通，二极管Dv1、Dv2在线圈Lv中产生反电动势时使开关组件Qv1、Qv2旁通，二极管Dw1、Dw2在线圈Lw中产生反电动势时使开关组件Qw1、Qw2旁通，流过各自的回流电流。

各开关组件Q的栅极与电角度估计装置2连接。由此，电角估计装置2通过控制各开关组件Q的接通、断开，能够控制线圈Lu、Lv、Lw有无通电以及电流的方向、即通电状态。

作为开关组件Q，可以使用例如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor:绝缘栅双极晶体管)、双极晶体管等各种开关组件。

以下，有时将电角估计装置2通过控制逆变器电路4来控制线圈Lu、Lv、Lw的通电状态，简单地记载为电角估计装置2或其构成要素控制线圈Lu、Lv、Lw的通电状态。

电角度估计装置2例如具备执行规定的运算处理的CPU(Central ProcessingUnit:中央处理单元)、暂时存储数据的RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、闪存等非易失性存储部26、电压检测电路27、计时电路及其周边电路等。电角度估计装置2例如通过执行预先存储在存储部26中的控制程序，作为第一电角度估计部21和第二电角度估计部22发挥功能。电角度估计装置2优选还作为第三电角度估计部23发挥功能，更优选还作为电角度信号输出部24发挥功能，更优选还作为电动机控制部25发挥功能。

在本实施方式中，第一电角度推定部21和第二电角度推定部22由单一的组件构成。由此，能够通过单一的组件推定电动机1运转中的转子的电角度和电动机1停止运转后的转子的电角度。另外，在本实施方式中，第一电角度推定部21、第二电角度推定部22和第三电角度推定部23由单一的组件构成。由此，能够通过单一的组件推定马达1运转中的转子的电角度、马达1停止运转后的转子的电角度、满足切换条件后的转子的电角度。另外，第一电角度推定部21、第二电角度推定部22、第三电角度推定部23、电角度信号输出部24以及电动机控制部25可以由例如IC(Integrated Circuit)等单一的组件构成，也可以分散配置在多个组件中。

电压检测电路27检测线圈Lu、Lv、Lw的线圈电压Vu、Vv、Vw。电压检测电路27也可以经由省略图标的滤波器、保护电路等与线圈Lu、Lv、Lw连接。电压检测电路27在电动机1的运转期间中检测由逆变器电路4对线圈Lu、Lv、Lw施加的电压作为线圈电压Vu、Vv、Vw，在电动机1的运转停止期间中检测在线圈Lu、Lv、Lw中感应的感应电压作为线圈电压Vu、Vv、Vw。

在电动机1中，对一个或多个线圈的通电状态与转子的电角具有相关关系。电动机1例如是无刷电动机。作为电动机1，可以优选使用无刷DC电动机。另外，电动机1的极数没有限定。例如，在电动机1为两极的情况下，由电角度推定装置2推定的电角度与转子的机械角度一致。

无刷电动机不能通过电刷机械地改变线圈电流的方向。因此，为了使无刷电动机旋转，需要在控制电动机的旋转的控制电路侧把握转子的磁极的旋转位置，使电流流过与转子的磁极的位置对应的适当的线圈。而且，开始运转的转子的旋转位置，根据通过控制电路的控制向线圈供给的电流而变化。即，无刷电动机是向线圈通电的状态与转子的电角具有相关关系的电动机。

因此，在无刷电动机运转的期间中，电动机的控制电路一边掌握转子的磁极的电旋转位置即电角度，一边控制线圈的通电状态。

另一方面，若停止无刷电动机的运转，转子因惯性而旋转，则磁极的位置移动。为了再次开始运转，需要掌握表示运转开始时的磁极的电位置的转子的电角。

另外，电动机1不限于无刷电动机。只要是对线圈的通电状态与转子的电角具有相关关系的电动机，就能够应用电角估计装置2。

第一电角度推定部21在电动机的运转中，将转子的电角度推定为推定电角度θe。如上所述，向线圈通电的状态与转子的电角具有相关关系的电动机1运转期间中的转子的电角能够在控制电路侧、即第一电角推定部21侧把握。第一电角度推定部21这样将伴随电动机1的运转控制而把握的电角度推定为推定电角度θe。

另外，第一电角度推定部21也可以根据由电压检测电路27检测出的线圈Lu、Lv、Lw的电压和/或流过线圈Lu、Lv、Lw的电流来推定运转期间中的推定电角度θe。

第二电角度推定部22及第三电角度推定部23推定运转停止中的电动机1的转子的电角度。

具体而言，第二电角度推定部22基于运转即将停止之前的转子的旋转速度，将电动机1的运转停止后的电角度推定为推定电角度θe。由此，即使在电动机1的运转停止后，也能够高精度地推定转子的电角度。

第三电角度推定部23在第二电角度推定部22的电角度θe的推定期间中满足预先设定的切换条件后，基于在线圈Lu、Lv、Lw中的至少一个中感应的电压，将电角度推定为推定电角度θe。另外，在一般的电动机中，作为感应的电压，使用在一个或多个线圈中的至少一个中感应的电压即可。由此，能够更高精度地推定满足预先设定的切换条件后的转子的电角度。

电动机控制部25基于由第一电角度推定部21、第二电角度推定部22以及第三电角度推定部23推定的推定电角度θe，控制对电动机1的线圈的通电状态。即，电动机控制部25基于推定电角度θe，控制对线圈Lu、Lv、Lw的通电状态。由此，能够通过电动机控制部25进行基于估计电角度θe的通电状态的控制。另外，电角估计装置2也可以不具备电动机控制部25。另外，推定电角度θe不限于用于电动机的驱动控制的例子。

另外，也可以不将推定电角度θe用于电动机的驱动控制，而将第一电角度推定部21构成为根据由电压检测电路27检测出的线圈Lu、Lv、Lw的电压和/或流过线圈Lu、Lv、Lw的电流来推定运转期间中的转子的电角度，代替检测电动机的电角度的传感器而使用电角度推定装置2。

电角信号输出部24在将推定电角θe中的预先设定的基准角θo用0度表示、将从基准角θo向一个方向180度的范围用正的符号表示、将从基准角θo向另一方向180度的范围用负的符号表示的情况下，在推定电角θe为超过0度且180度以下的正值时，将表示推定电角θe的电角信号FG设为高电平(第一电平)。另外，+180度和-180度表示相同的电角度。

另外，电角度信号输出部24在推定电角度θe为0度以下且比-180度靠正侧、即推定电角度θe为0度或绝对值小于180度的负值时，将电角度信号FG设为低电平(第二电平)。

即，在本实施方式中，在估计电角度θe为0度以上且小于180度的情况下为高电平(第一电平)，在估计电角度θe为-180度以上且小于0度的情况下为低电平(第二电平)。另外，也可以将估计电角度θe为0度以上且小于180度的情况设为低电平，将估计电角度θe为-180度以上且小于0度的情况设为高电平。另外，也可以是，推定电角度θe大于0度且为180度以下的情况为第一水平，推定电角度θe大于-180度且为0度以下的情况为第二水平。即，电角信号输出部24在用0度表示推定电角θe中的预先设定的基准角θo、用正的符号表示从基准角θo向一个方向180度的范围、用负的符号表示从基准角θo向另一方向180度的范围的情况下，在推定电角θe为不足180度的正值时，将表示推定电角θe的电角信号FG的信号电平设为第一电平，在推定电角θe为绝对值不足180度的负值时，将电角信号FG的信号电平设为与第一电平不同的第二电平。

另外，推定电角度θe只要能够适用于-180度～0度～+180度即可，例如也可以在0度～360度进行处理。另外，第一电平可以是低电平，第二电平可以是高电平。

图2是表示使用本发明的一个实施方式的电角度估计方法的电角度估计装置2的动作的一例的流程图。图3～图7是表示电角度信号输出部24的动作的一例的流程图。图2所示的步骤S1～S8与图3～图7所示的步骤S11～S53并行执行。首先，对步骤S1～S8进行说明。

首先，在电动机1的运转中，第一电角度推定部21推定推定电角度θe(步骤S1:(a))。

接着，电动机控制部25基于由第一电角度推定部21推定出的推定电角度θe，控制线圈Lu、Lv、Lw的通电状态(步骤S2)。

图8是表示线圈电压Vu、估计电角度θe以及电角度信号FG的一例的信号波形图。图8的横轴是时刻t。估计电角度θe通常以数字值进行处理，但在图8中为了说明而用波形图表示。

在图8所示的运转中的期间，表示在步骤S1中由第一电角度推定部21推定出的推定电角度θe。在这种情况下，推定电角度θe的波形的倾斜方向表示电动机1的旋转方向。如图8所示，如果将从左下朝向右上的倾斜设为正旋转，则从左上朝向右下的倾斜表示逆旋转。另外，推定电角度θe的波形的倾斜程度表示转子的旋转速度。具体而言，倾斜越大，表示旋转速度越快。

在运转中，示出了电动机控制部25通过PWM(Pulse Width Modulation)控制线圈Lu、Lv、Lw的通电状态的例子。在图8的线圈电压Vu中，为了方便，用线的疏密表示PWM脉冲的宽窄。线圈电压Vu、Vv、Vw根据转子的电角度而彼此相位不同。省略线圈电压Vv、Vw的记载。

在运转继续的期间(步骤S3中为"否")，重复步骤S1、S2。然后，在运转停止时(步骤S3中"是":时刻Toff)，推定推定电角度θe的主体从第一电角度推定部21向第二电角度推定部22切换。然后，第二电角度推定部22根据运转即将停止之前的转子的旋转速度推定推定电角度θe(步骤S4)。

运转即将停止之前的转子的旋转速度例如可以使用运转即将停止之前的电动机控制部25的旋转速度的控制值。或者，如图8所示的推定电角度θe的倾斜所示，也可以根据运转停止之前的推定电角度θe的每单位时间的变化量计算转速。

在时刻Toff后，由于电动机控制部25不进行电动机1的驱动控制，因此无法根据电动机控制部25的控制值来推定推定电角θe。

另外，在紧接着定时Toff之后，截止此前流过线圈Lu、Lv、Lw的电流，因此在线圈Lu、Lv、Lw中产生反电动势，在二极管D中流过回流电流。因此，在由电压检测电路27检测出的线圈电压Vu、Vv、Vw中不反映电角度。因此，难以基于线圈电压Vu、Vv、Vw或线圈电流来估计估计电角度θe。

另一方面，第二电角度推定部22根据运转停止之前的转子的旋转速度推定推定电角度θe，因此即使在线圈Lu、Lv、Lw产生反电动势的情况下，也能够推定运转停止后的推定电角度θe。

这样，具备第二电角度推定部22的电角度推定装置2容易推定电动机11停止运转而开始基于惯性的旋转之后的转子的电角度。

图9、图10是放大表示停止的时刻Toff前后放大表示的波形图。波形G1表示第一电角度推定部21的推定电角度θe，波形G2表示第二电角度推定部22的推定电角度θe，波形G3表示第三电角度推定部23的推定电角度θe。图9表示正转，图10表示反转。

图9、图10所示的波形G2表示第二电角度推定部22设运转即将停止之前的转子的旋转速度与运转停止后的转子的旋转速度相等而将运转停止后的推定电角度θe推定为波形G2的例子。即，波形G1和波形G2的倾斜角度相等。即，第二电角度推定部22假定运转停止后的转子的旋转速度与即将停止之前的旋转速度相等，推定运转停止后的推定电角度θe。由此，能够通过简单的结构推定运转停止后的推定电角度θe。

运转停止后，电动机1因惯性而旋转，虽然稍微减速，但在某种程度的时间内维持大致相同的速度。特别是，在具备第三电角度推定部23的情况下，第二电角度推定部22在线圈Lu、Lv、Lw中产生反电动势的数十微秒期间，推定推定电角度θe即可，之后能够切换为第三电角度推定部23的推定。在这种情况下，数十微秒之间产生的减速在实用上大多小到可以忽略的程度。

因此，第二电角度推定部22通过假定运转即将停止之前的转子的旋转速度与运转停止后的转子的旋转速度相等而推定运转停止后的推定电角度θe，能够容易地推定运转停止后的推定电角度θe(波形G2)。

另外，第二电角度推定部22不限于假定运转即将停止之前的转子的旋转速度与运转停止后的转子的旋转速度相等而推定运转停止后的推定电角度θe的例子。有时也期望考虑了时刻Toff以后的电动机1的减速的推定电角度θe。

因此，也可以例如预先通过实验求出停止运转时的电动机1的负的加速度(减速度)并存储在存储部26中。即，电角度推定装置2还具备预先存储运转停止时的负的加速度的存储部26。而且，第二电角度推定部22也可以基于即将停止运转(时刻Toff)之前的转速和存储在存储部26中的负的加速度，推定停止运转后的推定电角度θe。即，第二电角度推定部22也可以基于即将停止之前的转速和负的加速度，将运转停止后的电角度推定为推定电角度θe。

这样，能够提高运转停止后的估计电角度θe的估计精度。

另外，当电动机1驱动的对象的负荷大时，运转停止后的电动机1的减速变大。因此，也可以如下所述。

即，还具备检测流过线圈Lu、Lv、Lw中的至少一个的线圈电流的线圈电流检测部。第二电角推定部22基于在运转即将停止之前由线圈电流检测部检测出的线圈电流来推定电动机1的负载。第二电角推定部22推定负的加速度，使得推定出的负载越大减速越大。第二电角度推定部22也可以基于这样推定出的负的加速度和即将停止运转之前的旋转速度，推定停止运转后的推定电角度θe。

作为第二电角推定部22根据线圈电流推定负的加速度的方法，例如通过函数或查找表表示预先实验得到的线圈电流与负的加速度的相关关系，并存储在存储部26中。第二电角度估计部22能够使用该函数或查找表根据线圈电流估计负的加速度。

这样，即使在电动机1的负荷变化的情况下，也能够提高运转停止后的推定电角θe的推定精度。

接着，第三电角度推定部23在第二电角度推定部22的推定电角度θe的推定期间中满足预先设定的切换条件后(在步骤S5中为"是":定时T2)，一个或多个线圈中的至少一个例如线圈Lu中感应的线圈电压Vu，推定推定电角度θe(步骤S6)。

在满足能够判断运转停止后的反电动势变小到能够忽视的程度的切换条件后，通过切换为第三电角度推定部23的推定，能够排除反电动势的影响，并且能够根据与实际的转子的旋转位置(电角度)对应地在线圈Lu中感应的线圈电压Vu推定推定电角度θe。其结果，推定电角度θe的推定精度提高。

另外，第三电角度推定部23也可以基于线圈电压Vv或线圈电压Vw推定推定电角度θe。或者，第三电角度推定部23也可以综合使用线圈电压Vu、Vv、Vw来推定推定电角度θe。

在步骤S5中，作为切换条件，例示了从运转停止时起经过预先设定的切换时间ts的情况。

运转停止后的反电动势随着时间的经过而消失或减少。因此，预先例如通过实验求出反电动势消失或减少到可以忽略的程度所需的时间，作为切换时间ts存储在存储部26中。第三电角度推定部23在从运转停止时起经过了切换时间ts时(步骤S5中"是":时刻T2)，将推定推定电角度θe的主体从第二电角度推定部22向第三电角度推定部23切换。

这样，能够在排除反电动势的影响的同时，根据与实际的转子的旋转位置(电角度)对应地在线圈Lu中感应的线圈电压Vu来推定推定电角度θe。其结果，推定电角度θe的推定精度提高。在从运转停止时起未经过切换时间ts时(步骤S5中"否")，再次转移到步骤S4即可。

另外，切换条件并不限于从运转停止时起经过切换时间ts。例如，对于至少一个线圈、例如线圈Lu，也可以将因停止运转而产生的反电动势所流过的回流电流低于预先设定的切换阈值的情况作为步骤S5中的切换条件。即，切换条件也可以是通过停止运转而在至少一个线圈中产生的反电动势所流动的回流电流低于预先设定的切换阈值。

例如在以线圈Lu为对象的情况下，线圈Lu的通电状态有开关组件Qu1导通、开关组件Qu2截止的情况和开关组件Qu1截止、开关组件Qu2导通的情况。

在运转停止之前，开关组件Qu1导通、开关组件Qu2截止的情况下，从电源+V供给的电流经由开关组件Qu1流入线圈Lu。在该状态下停止运转而开关组件Qu1断开时，通过线圈Lu的反电动势，流过从接地GND经由二极管Du2向线圈Lu流入的回流电流。

另一方面，在运转即将停止之前开关组件Qu1断开、开关组件Qu2接通的情况下，从线圈Lu流出的电流经由开关组件Qu2流向接地GND。在该状态下停止运转而开关组件Qu2断开时，由于线圈Lu的反电动势，从线圈Lu流出的回流电流经由二极管Du1流向电源+V。

因此，设置检测流过二极管Du1、Du2的电流的电流检测电路。并且，预先例如通过实验求出运转停止后的反电动势变小到可以忽略的程度时的回流电流，并作为切换阈值存储在存储部26中。

并且，在步骤S5中，也可以在流过二极管Du1、Du2的电流低于切换阈值时(在步骤S5中为"是")，将处理转移到步骤S6。

这样，通过实测确认运转停止后的反电动势变小到可以忽略的程度后，在步骤S6中根据线圈电压Vu推定推定电角度θe。其结果，能够高精度地推定推定电角度θe的可靠性增大。

接着，若开始电动机1的运转(在步骤S7中为"是")，则电动机控制部25基于由第三电角度推定部23推定的推定电角度θe，开始对线圈Lu、Lv、Lw的通电控制(步骤S8)，再次向步骤S1转移处理。在没有开始电动机1的运转(在步骤S7中为"否")时，再次转移到步骤S6即可。

以上，根据步骤S3～S8，即使在运转停止中，也由第二电角度推定部22及第三电角度推定部23推定推定电角度θe，因此在再次开始运转时，电动机控制部25能够基于推定电角度θe开始适当的通电控制。

接着，对电角度信号输出部24的动作进行说明。电角度信号输出部24与步骤S1～S8并行动作而执行以下动作。

首先，电角度信号输出部24取得最新的推定电角度θe作为之前电角度θp(步骤S11)。接着，电角度信号输出部24重新取得最新的估计电角度θe(步骤S12)。步骤S11、S12相当于所谓的采样处理，步骤S11、S12的间隔以及重复步骤S12的间隔相当于采样间隔。在以下的处理中，使用在步骤S12中取得的推定电角度θe。

接着，电角度信号输出部24将估计电角度θe与0度进行比较(步骤S13)，在估计电角度θe为0度以上的情况下(步骤S13中"是")，将之前电角度θp与0度进行比较(步骤S14)。在之前电角度θp不足0度的情况下(步骤S14中"是")，向步骤S15转移处理。

在步骤S13中"是"、在步骤S14中"是"意味着推定电角度θe从负向正方向跨过0度、或者从负向0度变化。

在步骤S15中，电角度信号输出部24确认有无角度反转(步骤S15)。角度反转是指推定电角度θe从+180度变化为-180度、或者从-180度变化为+180度，是指图9和图10中的定时Tr。

确认有无角度反转的方法没有特别限定。例如，在采样间隔的时间内，作为在角度反转以外的旋转运动中不发生变化的大小的电角度，预先设定规定的判定角度、例如260度。并且，在θp-θe超过判定角度且推定电角度θe与之前电角度θp的符号反转的情况下，能够判定为有角度反转。

在有角度反转的情况下(步骤S15中"是")，电角度信号输出部24确认电动机控制部25的旋转控制方向是否为反转(步骤S16)。如果是逆旋转(在步骤S16中为"是")，则相当于表示逆旋转的图10中的定时Tr，因此电角信号输出部24使电角信号FG为高电平(步骤S17:定时Tr)，将处理转移到步骤S19。

另一方面，如果是正转(在步骤S16中为"否")，则将电角度信号FG的信号电平维持现状。即，以与从第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之前相同的低电平输出电角度信号FG。

这里，在步骤S13中为"是"、在步骤S14中为"是"意味着推定电角度θe从负向正方向跨过0度或者从负向0度变化，进而在有角度反转的情况下(在步骤S15中为"是")，如果是图9所示的正转，则在角度反转的定时Tr从正向负方向跨过0度变化，所以通常在步骤S16中应该为反转(在步骤S16中为"是")。在此，成为正转(在步骤S16中为"否")的情况是所述的情况。

图11是放大表示正转的运转停止后转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后的波形图。在基于波形G2的角度反转的定时Tr位于停止运转的定时Toff之后的情况下，在定时Tr，估计电角度θe低于0度，电角度信号FG成为低电平。

之后，在时刻T2切换为第三电角度推定部23的推定。此时，由于实际的转子的旋转比波形G2慢，所以如图11的定时T2那样，波形G3所示的第三电角度推定部23的推定电角度θe还为0度以上。在这种情况下，如果在时刻T2的前后取得之前电角度θp和推定电角度θe，则之前电角度θp为负，推定电角度θe为正。在这种情况下，满足在步骤S13、S14、S15中为"是"、且在步骤S16中为"否"(正转)的条件。

该情况下，假设不执行步骤S16、S18，在步骤S15中为"是"时，转移到步骤S17的情况下，如图11中单点划线所示的波形G4那样，在电角度信号FG中产生信号裂纹。如果在电角度信号FG中产生波形G4那样的信号裂纹，则在外部利用电角度信号FG的外部电路或外部装置有可能无法正确地识别电动机1的电角度。

因此，在从第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之后的推定电角度θe的变化，对应于与时刻T2之前的转子的旋转方向相反方向的旋转方向时(在步骤S13、S14中为"是"，在步骤S16中为"否")，以与切换之前相同的低电平输出电角度信号FG(步骤S18)。即，电角信号输出部24在从第二电角推定部22的推定切换到第三电角推定部23的推定之后的推定电角θe的变化与切换之前的转子的旋转方向相反方向的旋转方向对应时，以与切换之前相同的信号电平输出电角信号FG。

因此，电角信号输出部24通过执行步骤S13～S18，能够防止上述那样的电角信号FG的信号破裂。

接着，在步骤S19中，将推定电角度θe设为新的之前电角度θp(步骤S19)，再次重复步骤S12以后的处理。

另一方面，在步骤S15中，在没有角度反转的情况下(步骤S15中"否")，将处理转移到步骤S21(图4)。在没有角度反转的情况下(步骤S15中"否")，意味着推定电角度θe从负向正以斜坡状变化。

接着，在步骤S21中，电角度信号输出部24确认电动机控制部25的旋转控制方向是否正转(步骤S21)。如果是正转(在步骤S21中为"是")，则相当于表示正转的图9中的定时T1，因此电角信号输出部24将电角信号FG设为高电平(步骤S22:定时T1)，将处理转移到步骤S19。

另一方面，如果是逆旋转(在步骤S21中为"否")，则将电角度信号FG的信号电平维持现状(步骤S23)。即，以与从第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之前相同的低电平输出电角度信号FG。

这里，在步骤S13、S14中"是"意味着推定电角度θe从负向正方向跨过0度或者从负向0度变化，进而在没有角度反转的情况下(在步骤S15中"否")，如果是图10所示的逆旋转，则在定时T1从正向负方向跨过0度变化，所以通常在步骤S21中应该为正旋转(在步骤S21中"是")。这里，反向旋转(在步骤S21中为"否")是如下所述的情况。

图12是放大表示在逆旋转的运转停止后转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后的波形图。在停止运转的定时Toff之后，波形G2位于低于0度的定时T1的情况下，在定时T1，估计电角度θe小于0度，电角度信号FG成为低电平。

之后，在时刻T2切换为第三电角度推定部23的推定。此时，实际的转子的旋转比波形G2慢，因此如图12的定时T2那样，由波形G3表示的第三电角度推定部23的推定电角度θe还超过0度。在这种情况下，如果在时刻T2的前后取得之前电角度θp和推定电角度θe，则之前电角度θp为负，推定电角度θe为正。在这种情况下，满足在步骤S13、S14中为"是"、在步骤S15、S21中为"否"(反转)的条件。

在该情况下，假设不执行步骤S21、S23，在步骤S15中为"否"时，转移到步骤S22的情况下，如图12中单点划线所示的波形G4那样，在电角度信号FG中产生信号裂纹。如果在电角度信号FG中产生波形G4那样的信号裂纹，则在外部利用电角度信号FG的外部电路或外部装置有可能无法正确地识别电动机1的电角度。

因此，在紧接着从第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之后的推定电角度θe的变化对应于与紧接时刻T2之前的转子的旋转方向相反方向的旋转方向时(在步骤S13、S14中为"是"，在步骤S15、S21中为"否")，以与紧接切换之前相同的低电平输出电角度信号FG。

因此，电角信号输出部24通过执行步骤S13～S15、S21～S23，能够防止上述那样的电角信号FG的信号破裂。

另一方面，在步骤S14中，在之前电角度θp为0度以上的情况下(在步骤S14中为"否")，向步骤S31(图5)转移处理。

在步骤S31中，电角度信号输出部24将电角度信号FG的信号电平维持现状(步骤S31)，将处理转移到步骤S19。

在步骤S13中为"是"、在步骤S14中为"否"，意味着推定电角度θe以及紧前电角度θp都为0度以上。在这种情况下，在正转的图9和反转的图10中，电角度信号FG都维持在高电平。

另一方面，在步骤S13中，在估计电角度θe小于0度的情况下(在步骤S13中为"否")，将处理转移到步骤S41(图6)。在步骤S41中，电角度信号输出部24将前一电角度θp与0度进行比较(步骤S41)。在之前电角度θp为0度以上的情况下(步骤S41中"是")，将处理转移到步骤S42。

在步骤S13中为"否"，在步骤S41中为"是"，意味着推定电角度θe从正向负方向跨过0度，或者从正向0度变化。

在步骤S42中，电角度信号输出部24确认有无角度反转(步骤S42)。

在有角度反转的情况下(步骤S42中"是")，电角度信号输出部24确认电动机控制部25的旋转控制方向是否正转(步骤S43)。如果是正转(在步骤S43中为"是")，则相当于表示正转的图9中的定时Tr，因此电角度信号输出部24将电角度信号FG设为低电平(步骤S44:定时Tr)，将处理转移到步骤S19。

另一方面，如果是逆旋转(在步骤S43中为"否")，则将电角度信号FG的信号电平维持现状(步骤S45)，将处理转移到步骤S19。即，以与从第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之前相同的高电平输出电角度信号FG。

这里，在步骤S13中为"否"、在步骤S41中为"是"意味着推定电角度θe从正向负方向跨过0度、或者从0度向负向变化，进而在有角度反转的情况下(在步骤S43中为"是")，如果是图10所示的反向旋转，则在角度反转的定时Tr从负向正方向跨过0度而变化，所以通常在步骤S43中应该为正向旋转(在步骤S43中为"是")。这里，反向旋转(在步骤S43中为"否")是如下所述的情况。

图13是放大表示反向旋转的运转停止后转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后的波形图。在基于波形G2的角度反转的定时Tr位于运转停止的定时Toff之后的情况下，在定时Tr，估计电角度θe超过0度，电角度信号FG成为高电平。

之后，在时刻T2切换为第三电角度推定部23的推定。此时，由于实际的转子的旋转比波形G2慢，所以如图13的时刻T2的波形G3那样，第三电角度推定部23的推定电角度θe还小于0度。在这种情况下，如果在时刻T2的前后取得之前电角度θp和推定电角度θe，则之前电角度θp为正，推定电角度θe为负。在这种情况下，满足在步骤S13中为"否"、在步骤S41、S42中为"是"、在步骤S43中为"否"(反转)的条件。

在该情况下，假设不执行步骤S43、S45，在步骤S42中为"是"时，转移到步骤S44的情况下，如图13中单点划线所示的波形G4那样，在电角度信号FG中产生信号裂纹。如果在电角度信号FG中产生波形G4那样的信号裂纹，则在外部利用电角度信号FG的外部电路或外部装置有可能无法正确地识别电动机1的电角度。

因此，在从第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之后的推定电角度θe的变化与时刻T2之前的转子的旋转方向的反方向的旋转方向对应时(步骤S13为否，步骤S41、S42为是，步骤S43为否)，电角度信号输出部24以与切换之前相同的高电平输出电角度信号FG。

因此，电角信号输出部24通过执行步骤S13、S41～S45，能够防止上述那样的电角信号FG的信号破裂。

另一方面，在步骤S42中，在没有角度反转的情况下(步骤S42中"否")，将处理转移到步骤S51(图7)。在没有角度反转的情况下(步骤S42中"否")，意味着推定电角度θe从正向负以斜坡状变化。

接着，在步骤S51中，电角度信号输出部24确认电动机控制部25的旋转控制方向是否为逆旋转(步骤S51)。如果是逆旋转(在步骤S51中为"是")，则相当于表示逆旋转的图10中的定时T1，所以电角度信号输出部24使电角度信号FG为低电平(步骤S52:定时T1)，将处理转移到步骤S19。

另一方面，如果是正转(在步骤S51中为"否")，则将电角度信号FG的信号电平维持现状(步骤S53)。即，以与从第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之前相同的高电平输出电角度信号FG。

这里，在步骤S13中为"否"、在步骤S41中为"是"意味着推定电角度θe从正向负向跨过0度或者从正向0度变化，进而在没有角度反转的情况下(在步骤S42中为"否")，如果是图9所示的正转，则在定时T1从负向正向跨过0度变化，所以通常在步骤S51中应该为反转(在步骤S51中为"是")。在此，成为正转(步骤S51中为"否")的情况是如下所述的情况。

图14是放大表示正转的运转停止后转子的旋转大幅减速时的定时Toff前后的波形图。在运转停止的时刻Toff之后，波形G2成为0度以上的时刻T1所处的情况下，在时刻T1，推定电角度θe成为0度以上，电角度信号FG成为高电平。

之后，在时刻T2切换为第三电角度推定部23的推定。此时，实际的转子的旋转比波形G2慢，因此如图14的定时T2那样，由波形G3表示的第三电角度推定部23的推定电角度θe还未超过0度。在这种情况下，如果在时刻T2的前后取得之前电角度θp和推定电角度θe，则之前电角度θp为正，推定电角度θe为负。在这种情况下，满足在步骤S13中为"否"、在步骤S41中为"是"、在步骤S42、S51中为"否"(正转)的条件。

在这种情况下，假设不执行步骤S51、S53，在步骤S42中为"否"时，转移到步骤S52的情况下，如图14中单点划线所示的波形G4那样，在电角度信号FG中产生信号裂纹。如果在电角度信号FG中产生波形G4那样的信号裂纹，则在外部利用电角度信号FG的外部电路或外部装置有可能无法正确地识别电动机1的电角度。

因此，从第二电第二电角度推定部22的推定切换到第三电角度推定部23的推定的时刻T2之后的推定电角度θe的变化对应于与紧接时刻T2之前的转子的旋转方向相反方向的旋转方向时(在步骤S13中为"否"、在步骤S41中为"是"、在步骤S42、S51中为"否")，以与紧接切换之前相同的高电平输出电角度信号FG。

因此，电角信号输出部24通过执行步骤S13、S41、S42、S51～S53，能够防止上述那样的电角信号FG的信号破裂。

另一方面，在步骤S41中，在之前电角度θp小于0度的情况下(在步骤S41中为"否")，向步骤S31(图5)转移处理。

在步骤S31中，电角度信号输出部24将电角度信号FG的信号电平维持现状(步骤S31)，将处理转移到步骤S19。

在步骤S13中为"否"、在步骤S41中为"否"，意味着推定电角度θe以及紧前电角度θp都不满0度。在这种情况下，在正转的图9和反转的图10中，电角度信号FG都维持在低电平。

上述的电动机1可适用于利用电动机的各种装置，但其中也适用于吸尘器。

图15是表示具备电动机1的吸尘器的一例的立体图。图15所示的吸尘器200是所谓的杆型的电动吸尘器。另外，电动机1不限于杆型，也可以应用于机器人型、罐型、手持型等各种形式的电动吸尘器。

吸尘器200包括设置有吸气部202和排气部203的壳体201。在框体201内的空气通路内配置有省略图标的集尘部、省略图示的过滤器、送风装置100以及电动机1。在空气通路内流动的空气中所含的尘埃等被过滤器捕集，并被集尘到集尘部内。电动机1产生用于驱动送风装置100的驱动力。

在框体201的上部设置有把持部204及操作部205。使用者通过操作部205的操作进行吸尘器200的动作设定。通过操作部205的操作，例如指示电动机1的运转开始、运转停止以及转速的变更等。在吸气部202上连接有棒状的吸引管206。在吸引管206的前端部安装有吸引喷嘴207。

电动机1具有电角度估计装置2。根据电动机1所具备的电角度推定装置2，容易推定电动机的运转停止且因惯性而开始旋转之后的转子的电角度即推定电角度θe。因此，即使在如吸尘器200那样频繁地重复运转开始和运转停止的情况下，也容易稳定地推定推定电角度θe。在本实施方式中，吸尘器200具备马达1。其结果是，推定电角度θe对电动机1进行驱动控制变得容易。另外，在本实施方式的电角度推定方法中，(a)在向一个或多个线圈通电的状态与转子的电角度具有相关关系的电动机1的运转中，将电角度推定为推定电角度θe，进而，(b)基于运转即将停止之前的转子的旋转速度，将电动机1的运转停止后的电角度推定为推定电角度θe。由此，即使在电动机1的运转停止后，也能够高精度地推定转子的电角度。

符号说明

1—电动机，2—电角估计装置，3—定子，4—逆变器电路，21—第一电角估计部，22—第二电角估计部，23—第三电角估计部，24—电角度信号输出部，25—马达控制部，26—存储部，27—电压检测电路，100—送风装置，200—吸尘器，201—框体，202—吸气部，203—排气部，204—把持部，205—操作部，206—吸管，207—吸嘴，D、Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2—二极管，FG—电角信号，G1、G2、G3、G4—波形，Lu、Lv、Lw—线圈，Q、Qu1、Qv1、Qw1、Qu2、Qv2、Qw2—开关组件，T1、T2、T3、Toff—定时，Vu、Vv、Vw—线圈电压，t—时刻，ts—切换时间，θo—基准角，θ1、θ2—电角，θe—估计电角，θp—之前电角。

Claims (13)

1.一种电角度推定装置，其特征在于，具备：

第一电角度推定部，在向一个或多个线圈通电的状态与转子的电角度具有相关关系的电动机的运转中，将所述电角度推定为推定电角度；

第二电角度推定部，该第二电角度推定部基于即将停止所述运转之前的所述转子的转速，将所述电动机的运转停止后的所述电角度推定为所述推定电角度。

2.根据权利要求1所述的电角估计装置，其特征在于，，所述第一电角估计部和所述第二电角估计部由单一的组件构成。

3.根据权利要求1或2所述的电角度推定装置，其特征在于，所述第二电角度推定部，设所述运转停止后的所述转子的转速与所述停止之前的转速相等，推定所述运转停止后的所述推定电角度。

4.根据权利要求1或2所述的电角度估计装置，其特征在于，，还具备预先存储所述运转停止时的负的加速度的存储部，

所述第二电角度估计部基于所述停止之前的转速和所述负加速度，将所述运转停止后的所述电角度估计为所述估计电角度。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电角度估计装置，其特征在于，还具备第三电角度估计部，该第三电角度估计部在由所述第二电角度估计部进行的所述电角度的估计期间中满足预先设定的切换条件之后，基于在所述一个或多个线圈中的至少一个线圈中感应出的电压，将所述电角度估计为所述估计电角度。

6.根据权利要求5所述的电角度估计装置，其特征在于，，所述第一电角度估计部、所述第二电角度估计部和所述第三电角度估计部由单一组件构成。

7.根据权利要求5或6所述的电角度估计装置，其中，所述切换条件是从所述运转停止时起经过预先设定的切换时间。

8.根据权利要求5或6所述的电角度估计装置，其特征在于，所述切换条件是，因所述运转被停止而在所述至少一个线圈中产生的反电动势而流动的回流电流低于预先设定的切换阈值。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的电角度估计装置，其特征在于，还具备电角信号输出部，该电角信号输出部在将上述推定电角中的预先设定的基准角用0度表示、将从上述基准角向一个方向180度的范围用正的符号表示、将从上述基准角向另一方向180度的范围用负的符号表示的情况下，在上述推定电角是不满180度的正的值时，将表示上述推定电角的电角信号的信号电平设为第一电平，在上述推定电角是绝对值不满180度的负的值时，将上述电角信号的信号电平设为与第一电平不同的第二电平；

所述电角度信号输出部在刚从所述第二电角度估计部的估计切换到所述第三电角度估计部的估计之后的所述估计电角度的变化对应于与所述切换之前的所述转子的旋转方向相反方向的旋转方向时，以与所述切换之前相同的信号电平输出所述电角度信号。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电角度推定装置，其特征在于，还具备电动机控制部，该电动机控制部根据所述估计电角度来控制对所述线圈的通电状态。

11.一种电动机，具备权利要求1～10中任一项所述的电角度推定装置。

12.一种真空吸尘器，包括如权利要求11所述的马达。

13.一种电角度推定方法，其特征在于，(a)在对一个或多个线圈的通电状态与转子的电角具有相关关系的电动机的运转中，将所述电角推定为推定电角(b)基于所述运转即将停止之前的所述转子的旋转速度，将所述电动机的运转停止后的所述电角度推定为所述推定电角度。

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