CN1949650A - 用于控制无刷直流电机的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种用于无刷直流电机的控制装置，无刷直流电机包括具有n个极(n是自然数)的转子，该转子由于具有m相(m是自然数)的源电流被施加到定子而旋转，该控制装置控制齿轮箱的输出旋转的数目，齿轮箱连接到无刷直流电机并且具有预定齿轮减速比，其中，齿轮减速比表示无刷直流电机的旋转数目与齿轮箱的输出旋转数目的比，控制装置包括：旋转检测部，其为由无刷直流电机的转子的旋转所产生的旋转脉冲的数目；所需旋转量输入部，其接收输出旋转的数目作为输入并将其转换为相应的旋转脉冲的所需数目；比较部，其将输出旋转的数目与旋转脉冲的所需数目进行比较；以及电流控制部，其根据比较部的比较结果来控制施加到无刷直流电机的源电流。

Description

用于控制无刷直流电机的装置和方法
相关申请的交叉参考
本发明包含于2005年10月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2005-0096459号的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种直流电机，更具体地，涉及一种用于控制无刷直流电机的旋转数的控制装置及其控制方法。
背景技术
电机是一种能量转换装置，其通过电磁现象将电能转换为旋转或线性动能。由于电机的应用领域随着电子设备在电气、电子、和机械工业中的广泛使用而逐渐扩大，电机的重要性逐渐增加成为关键的驱动源。另外，工业的快速发展已引入具有更快速度和更大容量的驱动电机。
特别，精密控制电机提供了具有快速响应时间和宽范围速度控制的精确运动。这种电机根据控制信号，通过重复停止、启动、和反转动作等来运行。精密控制电机的重要性随着技术的发展和应用领域的扩大(诸如电力电子学的发展、微型计算机的发展、精密技术以及高性能永久磁铁的实践应用、和表面安装技术的发展)而不断增加。
这样的精密控制电机的实例包括步进电机和无刷直流电机，它们通常使用高效永久磁铁。步进电机最广泛用于位置控制。在精确控制机械位移中，由于步进电机能够通过使用脉冲来执行数字化控制，所以它们适合于微型计算机。步进电机可以执行特定角度的旋转，并且能够高精确度地停止，而没有用于检测电机轴的位置的反馈。还有，步进电机允许开路控制、易于通过数字信号来控制、以及当停止时具有维修转矩。
然而，步进电机的转矩很低，以致于很难应用于需要高转矩的领域中。还有，步进电机有可能以一定频率震动和谐振、在惯性负载方面很弱、以及在高速运作期间有可能失步。另外，由于在使用普通驱动器运作过程中绕线组的电感作用而不能有充足的电流流过绕线组，所以转矩随着脉冲率的增加而降低，从而得到比直流电机低的效率。
因而，提供高转矩的无刷直流电机优选地控制位置和旋转数。无刷直流电机不仅耐用和有效，而且它还能够简单用于恒速控制和变速控制中。
无刷直流电机被设计成无刷(充当换向器)，同时还保留直流电机的特性，并且可以根据其是否具有检测转子位置和旋转速度的传感器来分类为传感器型和无传感器型。
在韩国专利公开第1998-0013970号中，披露了“无传感器BLDC电机位置控制方法(sensorless BLDC motor position controlmethod)”。它涉及一种BLDC电机，其中，通过电机的转子来检测在定子中所产生的反电动势，并且当将这些反电动势与参考电压进行比较时，将脉冲分成多个(multiple number)。为脉冲计数以确定关于电机转子正常位置的电机转子的精确位置，并且输出对应控制信号来提供精确位置控制。
这个基于控制信号的定位控制旨在控制电机转子的旋转位置，而不能控制转子的旋转角度。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种无刷直流电机控制装置及其控制方法，其能够通过使用齿轮箱来精确控制无刷直流电机的旋转角度。
另外，本发明旨在提供一种无刷直流电机控制装置及其控制方法，其能够通过检测以及为来自无传感器型无刷直流电机的反电动势计数，来以数字化方式控制无刷直流电机的旋转数。
另外，本发明旨在提供一种无刷控制装置及其控制方法，其能够通过检测以及为来自传感器型无刷直流电机的F/G脉冲计数，来以数字化方式控制无刷直流电机的旋转数。
另外，本发明旨在提供一种无刷直流电机控制装置及其控制方法，由于其能够控制小于360°(诸如二分之一旋转、三分之一旋转、以及旋转了1°，等等)，所以它能够控制无刷直流电机的旋转位置。
本发明的一个方面提供了一种用于无刷直流电机的控制装置，该无刷直流电机包括具有n个极(其中n是自然数)的转子，该转子由于具有m相(其中m是自然数)的源电流(supply current)被施加到定子而旋转，从而控制了齿轮箱的输出旋转的数目，该齿轮箱连接到无刷直流电机并且具有预定齿轮减速比，其中，齿轮减速比表示无刷直流电机的旋转数目与齿轮箱的输出旋转数目的比，控制装置包括：旋转检测部，其为由无刷直流电机的转子的旋转所产生的旋转脉冲的数目计数；所需旋转量输入部，其接收输出旋转的数目作为输入并将其转换为相应的旋转脉冲所需数目；比较部，其比较输出旋转的数目与旋转脉冲所需数目；以及电流控制部，其根据比较部的比较结果来控制施加到无刷直流电机的源电流。
此处，电流控制部控制源电流，以便当旋转脉冲的数目小于旋转脉冲所需数目时，旋转无刷直流电机。
另外，电流控制部控制源电流，以便当旋转脉冲的数目等于旋转脉冲所需数目时，停止无刷直流电机。
另外，无刷直流电机是无传感器型，并且旋转检测部为检测的在定子的多相线圈中所产生的反电动势的总数目计数作为旋转脉冲的数目。
此处，旋转脉冲的所需数目等于(输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(无刷直流电机的每一次旋转的反电动势出现的总数目)。
另外，无刷直流电机是传感器型，并且旋转检测部包括磁性传感器，其感应通过转子旋转所产生的F/G脉冲，并且旋转检测部为检测的F/G脉冲的总数目计数作为旋转脉冲的数目。
此处，旋转脉冲的所需数目等于(输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(在无刷直流电机的每一个旋转过程中所产生的F/G脉冲的总数目)。
另外，电流控制部施加源电流，以在输出旋转的数目被输入到所需旋转量输入部之后启动无刷直流电机。
另外，电流控制部包括多相换流器，用于将具有m相的源电流施加至无刷直流电机。
本发明的另一个方面提供了一种用于无刷直流电机的控制方法，该无刷直流电机包括具有n个极(其中n是自然数)的转子，该转子由于具有m相(其中m是自然数)的源电流被施加到定子槽而旋转，从而控制了齿轮箱的输出旋转的数目，该齿轮箱连接到无刷直流电机并且具有预定齿轮减速比，其中，齿轮减速比表示无刷直流电机的旋转数目与齿轮箱的输出旋转数目的比，该控制方法包括：(a)接收输出旋转的数目作为输入；(b)将输出旋转的数目转换成相应的旋转脉冲所需数目；(c)施加第一源电流，以启动无刷直流电机；(d)为通过无刷直流电机的旋转而产生的旋转脉冲的数目计数；(e)比较旋转脉冲的所需数目与旋转脉冲的数目；以及(f)根据步骤(e)的比较结果，将第二源电流施加到无刷直流电机。
此处，旋转脉冲的数目小于旋转脉冲的所需数目，步骤(f)施加第二源电流，以使无刷直流电机旋转，然后重复步骤(d)和(e)。
另外，旋转脉冲的数目等于旋转脉冲的所需数目，步骤(f)施加第二源电流，以停止无刷直流电机。
另外，无刷直流电机是无传感器型，以及步骤(d)为检测的在定子的多相线圈中所产生的反电动势的总数目计数作为旋转脉冲的数目。
此处，旋转脉冲的所需数目等于(输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(无刷直流电机的每一个旋转的反电动势出现的总数目)。
另外，无刷直流电机是传感器型，以及步骤(d)为检测的由于定子旋转而产生的F/G脉冲的总数目计数作为旋转脉冲的数目。
此处，旋转脉冲的所需数目等于(输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(无刷直流电机的每一个旋转期间所产生的F/G脉冲的总数目)。
本发明的另一个方面提供了一种无刷直流电机模块，其包括：无刷直流电机，它具有n个极(其中n是自然数)的转子，该转子由于具有m相(其中m是自然数)的源电流被施加到定子而旋转；齿轮箱，连接至无刷直流电机并且具有预定齿轮减速比，其中，齿轮减速比表示无刷直流电机的旋转数目与齿轮箱的输出旋转数目的比；以及无刷直流电机控制装置，用于通过为由转子旋转所产生的旋转的数目计数来控制输出旋转的数目。
此处，无刷直流电机控制装置包括：旋转检测部，为来自无刷直流电机的旋转脉冲的数目计数；所需旋转量输入部，其接收输出旋转的数目作为输入并将其转换为相应的旋转脉冲的所需数目；比较部，其比较旋转脉冲的数目与旋转脉冲的所需数目；以及电流控制部，其根据比较部的比较结果来控制施加到无刷直流电机的源电流。
此处，当旋转脉冲的数目小于旋转脉冲的所需数目时，电流控制部控制源电流，以使无刷直流电机旋转。
另外，当旋转脉冲的数目等于旋转脉冲的所需数目时，电流控制部控制源电流，以停止无刷直流电机。
另外，无刷直流电机是无传感器型，以及旋转检测部为在定子的多相线圈中反电动势出现的总数目计数作为旋转脉冲的数目。
此处，旋转脉冲的所需数目等于(输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(无刷直流电机的每一次旋转的反电动势出现的总数目)。
另外，无刷直流电机是传感器型，并且旋转检测部包括磁性传感器，其感应由于转子的旋转所产生的F/G脉冲，并且旋转检测部为检测的F/G脉冲的总数目计数作为旋转脉冲的数目。
此处，旋转脉冲的所需数目等于(输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(在无刷直流电机的每一个旋转过程中所产生的F/G脉冲的总数目)。
另外，电流控制部施加源电流，以在输出旋转的数目被输入到所需旋转量输入部之后启动无刷直流电机。
另外，电流控制部包括多相换流器，用于将具有m相的源电流施加至无刷直流电机。
本发明其他方面和优点将在以下描述中部分给出，并且可以从描述中部分显而易见，或者可以通过总发明构思的实践而获得。
附图说明
参考以下描述、附加权利要求、以及附图将更好了解本发明的这些和其他的特征、方面、和优点，其中：
图1示出了根据本发明实施例的无传感器型无刷直流电机的水平横截面图。
图2示出了根据本发明另一个实施例的传感器型无刷直流电机的水平横截面图。
图3是示出了用于根据本发明实施例的无传感器型无刷直流电机的控制装置的示意图。
图4是示出了用于根据本发明另一个实施例的传感器型无刷直流电机的控制装置的示意图。
图5是示出了用于根据本发明实施例的图1中所示的无传感器型无刷直流电机的控制方法的流程图。
图6是示出了用于根据本发明另一个实施例的图2中所示的传感器型无刷直流电机的控制方法的示意图。
具体实施方式
以下给出的描述仅示出了本发明的原理。因此，本领域技术人员可以在实行本发明的原理以及不脱离本发明精神和范围的条件下，设计各种方法及其装置，即使其没有在本说明书中清晰阐述或者示出。另外，应了解不仅本发明的原理、观点、和实施例，而且列出特殊实施例的所有详细描述都意于包括结构和功能等效物。
通过以下参考附图给出的详细描述和优选实施例将进一步理解本发明的其他目的、特殊优点、和新颖特性。在描述本发明过程中，当认为背景技术不必要地模糊了本发明的关键点时，省略对其的详细描述在说明中所使用的数字(例如，第一、第二等等)仅用于以序数方式来区分相同或相似项。
下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是根据本发明实施例的无传感器型无刷直流电机的水平横截面图。图1示出了具有三相和两极的规则内转子型的无传感器型的无刷直流电机。
无传感器型无刷直流电机100包括壳110、定子120、转子130、和旋转轴140。
壳110通常是圆柱形的，当然，也可以是其他形状的。
定子120位于壳110的内部，并且包括绕在多个(在本实例中，为3个)T形齿(125u、125v、125w，下文中称为125)周围的三相线圈(U相线圈150u、V相线圈150v、W相线圈150w)。多个齿125朝向旋转轴140延伸，并且将相等数目的齿缝开度(slotopening)布置在绕有三相线圈的每个齿125中。
转子130位于壳110的内部、旋转地插入和固定在定子120的中间以及定子120的齿125中、以及包括永久磁铁，其中相对于旋转轴140交替地布置不同极(在本实例中，N极和S极)。
当将三相源电流施加至三相线圈，即，U相线圈150u、V相线圈150v、和W相线圈150w时，包括永久磁铁的转子130由于根据弗林明左手定则(Fleming’s Left Hand Rule)所产生的转矩而围绕旋转轴140旋转。
在转子130旋转一周的期间，绕有U相线圈150u的齿125u就面向N极和S极各一次，因此在U相线圈150u中的反电动势被感应两次。对于V相线圈150v和W相线圈150w来说，也如此。
因此，在转子130旋转一周的期间，在U相线圈150u、V相线圈150v、和W相线圈150w中的反电动势被感应了六次。换句话说，无传感器型无刷直流电机100的转子130的旋转数目可以通过将在U相线圈150u、V相线圈150v、和W相线圈150w中反电动势的出现数目加起来、然后除以6来确定。
因为定子120使用三相感应电流，所以将多个齿125形成为3的倍数，并且因为转子130使用具有交替N极和S极的永久磁铁，所以极形成为2的倍数。因此，定子120的齿125的数目与转子130的极的数目的比是3a∶2b(其中a和b是自然数)。在转子130旋转一周的期间，在定子120的每个齿125中，反电动势被产生2b次，而定子120的齿125的数目是3a，所以在转子130旋转一周的期间，在无传感器型无刷直流电机100中的反电动势出现的总数目是6ab。
图2示出了根据本发明另一个实施例的传感器型无刷直流电机的水平横截面图。图2示出了具有三相和两极的规则内转子型传感器型无刷直流电机。
传感器型无刷直流电机200包括壳110、定子120、转子130、旋转轴140、和磁性传感器210。
壳110通常是圆柱形的，当然，也可以是其他形状的。
定子120位于壳110的内部，并且包括绕在多个(在本实施例中，3个)T形齿125周围的三相线圈(U相线圈150u、V相线圈150v、W相线圈150w)。多个齿125朝向旋转轴延伸，并且相等数目的齿缝开度布置在绕有三相线圈的每个齿125中。
转子130位于壳110的内部、旋转地插入和固定在定子120的中间以及定子120的齿125中、以及包括永久磁铁，其中相对于旋转轴140交替地布置不同极(在本实例中，N极和S极)。
当将三相源电流施加至三相线圈，即，U相线圈150u、V相线圈150v、和W相线圈150w时，包括永久磁铁的转子130由于根据弗林明左手定则所产生的转矩而围绕旋转轴140旋转。
位于壳110内部的磁性传感器210检测转子130的位置。如图2所示，可以将其置于两个齿125之间的空间，或者可以置于齿125上。从其位置，磁性传感器210根据转子130的旋转来感应N极和S极的接近度，并产生F/G脉冲(频率产生脉冲)。在本实施例中，磁性传感器210朝向N极和S极各一次，以产生一个F/G脉冲。
因此，检测到一个F/G脉冲表示传感器型无刷直流电机200的转子130旋转一周。
由于定子120使用三相感应电流，所以多个齿125形成为3的倍数，并且由于转子130使用具有交替的N极和S极的永久磁铁，所以极行成为2的倍数。换句话说，定子120的齿125的数目与转子130的极的数目的比是3a∶2b(其中a和b是自然数)。因而，在转子130旋转一周的期间，由磁性传感器210所产生的F/G脉冲的数目是b。此处，磁性传感器210可以是霍尔元件。
本发明的无刷直流电机包括齿轮箱360、460(见图3和图4)。连接至无刷直流电机100、200的齿轮箱360、460降低无刷直流电机100、200的旋转输出，然后将减小的旋转输出传送到输出部(附图中未示出)。该齿轮箱360、460根据预定齿轮减速比，来控制无刷直流电机100、200的旋转数目与输出旋转的旋转角度成正比。
在齿轮箱的齿轮减速比是k∶1(其中k是自然数)的情况下，无刷直流电机100、200每旋转一次就产生齿轮箱输出旋转的1/k数目，从而可以执行精确角度控制。例如，当k是360时，无刷直流电机100、200旋转产生1°的输出旋转，以及当k是720时，传感器型无刷直流电机100、200执行旋转周，以产生0.5°的输出旋转。
如上所述，包括齿轮箱360、460的无刷直流电机控制装置控制无刷直流电机的旋转数目。无刷直流电机控制装置包括旋转检测部、所需旋转量输入部、比较部、和电流控制部。
旋转检测部为由于无刷直流电机的转子的旋转而产生的旋转脉冲的数目计数。在无刷直流电机是无传感器型的情况下，旋转脉冲的数目对应于在多相线圈中感应的反电动势出现的数目。然而，在无刷直流电机是传感器型的情况下，旋转脉冲的数目对应于由磁性传感器所检测的F/G脉冲的数目。
用户将输出旋转的所需数目输入到所需旋转量输入部中，其将所输入的输出旋转的数目转换成相应的旋转脉冲的所需数目。此处，输出旋转的数目指的是齿轮箱360、460所感应的旋转的数目。稍后将参考图3和图4详细描述转换公式。
比较部将来自旋转检测部的旋转脉冲的数目与来自所需旋转量输入部的所需旋转脉冲的数目进行比较。
电流控制部根据比较部的比较结果来控制施加至无刷直流电机的源电流，因此，无刷直流电机继续旋转或者停止。
施加零电流或者将具有相等强度的多相电流施加至无刷直流电机中的每个定子，从而停止无刷直流电机。
以下将参考图3和图4分别描述用于传感器型无刷直流电机和传感器型无刷电机的控制装置。
图3是示出了用于根据本发明实施例的无传感器型无刷直流电机的控制装置的示意图。如图3所示，控制装置包括无传感器型无刷直流电机100、电流控制部320、所需旋转量输入部330、比较部340、反电动势检测部350、和齿轮箱360。
如图1所示，无传感器型无刷直流电机100包括定子120和转子130，并且使用从电流控制部320所施加的多相电流，根据弗林明左手定则来旋转转子130。转子130的旋转感应绕在定子120周围的多相线圈中的反电动势。无传感器无刷直流电机可以以多种方式来实现，例如具有接收a对三相源电流的定子120，以及具有b对两极的转子130，等等。
以下阐述将以图1中所示的规则三相双极形式为基础。然而，应理解，本发明的范围并不限于这种情况。
反电动势检测部350对应于旋转检测部。反电动势检测部350检测在无传感器型无刷直流电机100中所产生的反电动势。在无传感器型无刷直流电机100的定子的三个T形齿125中，反电动势分别出现两次。在转子130旋转一周的期间，绕有U相线圈150u的齿125u朝向转子130的N极和S极各一次，所以，在U相线圈150u中，产生反电动势两次。对于V相线圈150u和W相线圈150w来说，也同样。
因此，在转子130旋转一周的期间，在U相线圈150u、V相线圈150v、和W相线圈150w中，反电动势出现六次。
在U相线圈150u、V相线圈150v、和W相线圈150w中所感应的反电动势随着N极和S极移动而具有时间间隔地顺序产生。
反电动势检测部350随着反电动势的每次出现来增加所测量的反电动势脉冲数目的计数器，然后为到当前所测量的反电动势的出现数目计数作为所测量的反电动势脉冲数目。接下来，优选地，当无传感器型无刷直流电机100停止时，所测量的反电动势脉冲数目被复位成初始值，所以当无传感器型无刷直流电机100再次旋转时，其被增加以为新测量的反电动势的脉冲数目计数。
所需旋转量输入部330接收在包括具有预定齿轮减速比的齿轮箱360的无传感器型无刷直流电机100中的输出旋转的所需数目作为来自用户的输入。此处，齿轮减速比被定义为无传感器型无刷直流电机100的旋转数目与输出旋转的数目的比。对于使用图1中所示的无传感器型无刷直流电机100，以相等时间间隔顺序感应反电动势的六次出现。因而，所需旋转量输入部330接收输出旋转的所需数目作为输入，然后将其转换为用于由比较部340进行比较的所需反电动势脉冲数目。所需反电动势脉冲数目等于(输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(在无刷直流电机旋转一周期间当前所感应的反电动势的总数目)，并且还可以通过其他公式来计算。
除了所需旋转量输入部330之外，还可以由比较部340来执行以上转换。
比较部340接收所测量的反电动势脉冲数目作为来自反电动势检测部320的输入，接收所需反电动势脉冲数目作为来自所需旋转量输入部330的输入，然后比较这两个值。
电流控制部320接收来自比较部340的比较结果并且向无传感器型无刷直流电机100施加源电流，其控制无传感器型无刷直流电机100的旋转。
在比较结果显示所测量的反电动势脉冲数目小于所需的反电动势脉冲数目的情况下，无传感器型无刷直流电机100没有旋转达到用户的要求，因此电流控制部340就将源电流施加到无传感器型无刷直流电机100，使得无传感器型无刷直流电机100继续旋转。
在比较结果显示所测量的反电动势脉冲数目大于或者等于所需的反电动势脉冲数目的情况下，无传感器型无刷直流电机100已旋转达到用户的要求，因此电流控制部340或者施加停止电流，以使无传感器型无刷直流电机100立即停止，或者停止施加源电流。因而，无传感器型无刷直流电机100停止旋转并且立即暂停在其位置。
电流控制部320可以包括多相换流器310。多相换流器310改变每个电流的相，以便当电流控制部320向无传感器型无刷直流电机100输出源电流或者停止电流时，将具有不同相的电流分别施加至U相、V相、和W相线圈。
当存在来自用户的关于旋转数目的输入时，电流控制部320首先启动并旋转无传感器型无刷直流电机100。
齿轮箱360根据预定齿轮减速比，与无传感器型无刷直流电机100的旋转数目成比例地控制其输出旋转的旋转角度。在齿轮箱的齿轮减速比为k∶1(其中k是自然数)的情况下，无刷直流电机100旋转一次，以产生齿轮箱的输出旋转的1/k数目，从而能够执行精确的角度控制。例如，当k是360时，无刷直流电机100旋转以产生输出旋转1°，以及当k是720时，传感器型无刷直流电机100执行一个旋转，以产生输出旋转0.5°。
因而，本发明的控制装置能够控制无传感器型无刷直流电机100旋转多次(与由转换公式所计算的旋转数目相同)，以便产生具有所需旋转角度的旋转的输出。
在齿轮箱360的齿轮减速比为k∶1的情况下，无传感器型无刷直流电机100在齿轮箱360的旋转输出旋转一周的期间旋转k次。因此，在用户想要的旋转数目x(其中x是大于零的实数)作为旋转输出的情况下，无传感器型无刷直流电机100被控制成旋转x×k次。
应理解，本发明的每个组件可以组合或者分别使用来执行上述的功能，只要不脱离本发明的精神。
图4是示出了用于根据本发明另一个实施例的传感器型无刷直流电机的控制装置的示意图。如图4所示，控制装置包括传感器型无刷直流电机200、电流控制部420、所需旋转量输入部430、比较部440、F/G脉冲检测部450、和齿轮箱460。
如图2所示，传感器型无刷直流电机200包括定子120和转子130，并且使用从电流控制部420所施加的多相电流，以根据弗林明左手定则来旋转转子130。磁性传感器210根据转子130的旋转来产生F/G脉冲。传感器型无刷直流电机可以以多种形式实现，例如具有接收a对的三相源电流的定子120，以及具有b对两极的转子130，等等。
以下阐述是以图2中所示的规则三相双极形式为基础的。然而，应理解，本发明的范围并不限于这种情况。
F/G脉冲检测部450对应于旋转检测部。F/G脉冲检测部450检测从传感器型无刷直流电机200产生的F/G脉冲。只要磁性传感器210由于转子130的旋转而朝向N极或是S极，都产生一个F/G脉冲。因此，在本实例中，随着转子130旋转一周产生一个F/G脉冲。
F/G脉冲检测部450以F/G脉冲的每个检测来增加所测量的F/G脉冲数目并且计算到当前所测量的F/G脉冲的数目作为所测量的F/G脉冲数目。然后，优选地，当传感器型无刷直流电机200停止时，将所测量的F/G脉冲数目复位为其初始值，所以当传感器型无刷直流电机200再次旋转时，其被增加以为新测量的F/G脉冲数目计数。
所需旋转量输入部430接收在包括齿轮箱460的传感器型无刷直流电机200中所需的输出旋转的数目作为来自用户的输入。以图2中所示的传感器型无刷直流电机200的一个旋转来感应一个F/G脉冲的出现。因而，所需旋转量输入部430接收输出旋转的所需数目作为输入然后将其转换为用于由比较部440进行比较的所需F/G脉冲数目。所需F/G脉冲数目等于(所输入的输出旋转的数目)×(齿轮减速比)×(在传感器型无刷直流电机的旋转一周期间当前所感应的F/G脉冲的总数目)。还可以通过其他公式来评估所需F/G脉冲数目。
除了所需旋转量输入部430之外，也可以由比较部440执行以上转换。
比较部440接收来自F/G脉冲检测部450的所测量的F/G脉冲数目和来自所需旋转量输入部430的所需F/G脉冲数目，以比较这两个值。
电流控制部420接收来自比较部440的比较结果并且向传感器型无刷直流电机200施加电流，其控制传感器型无刷直流电机200的旋转。
在比较结果示出所测量的F/G脉冲数目小于所需的F/G脉冲数目的情况下，传感器型无刷直流电机200还没有旋转达到用户所需，因此电流控制部420将电流施加至传感器型无刷直流电机200，使得传感器型无刷直流电机200继续旋转。
在比较结果显示所测量的F/G脉冲数目大于或者等于所需的F/G脉冲数目的情况下，传感器型无刷直流电机200已旋转达到用户所需，电流控制部420或者施加停止电流，以使得传感器型无刷直流电机200立即停止，或者停止施加源电流。因而，传感器型无刷直流电机200停止旋转并且立即暂停在其位置。
电流控制部420可以包括多项换流器410。多相换流器410改变每个电流的相，以便当电流控制部420将源电流或者停止电流施加至传感器型无刷直流电机200时，将具有不同相的电流分别传送到U相、V相、和W相线圈。
当存在来自用户的关于旋转数目的输入时，电流控制部420首先启动和旋转传感器型无刷直流电机200。
齿轮箱460根据其预定的齿轮减速比，与传感器型无刷直流电机200的旋转数目成比例地控制其输出旋转的旋转角度。在齿轮箱的齿轮减速比为k∶1(其中k是自然数)时，传感器型无刷直流电机200旋转一次，产生1/k数目的输出旋转，从而能够执行精确角度控制。例如，当k为360时，传感器型无刷直流电机200旋转以产生输出旋转1°，以及当k为720时，传感器型无刷直流电机200执行一个旋转，以产生输出旋转0.5°。
根据本发明另一个实施例的控制装置控制传感器型无刷直流电机200多次旋转(与由转换公式所计算的旋转数目相同)，以便产生具有所需角度的输出旋转。
在齿轮箱460的齿轮减速比为k∶1的情况下，在齿轮箱460的输出旋转的旋转一周的期间，传感器型无刷直流电机200执行k数目的旋转。因此，当用户想要x数目的输出旋转(其中x是大于零的实数)时，控制传感器型无刷直流电机200旋转x×k次。
应理解，本发明的每个组件可以在不脱离本发明精神的条件下，结合或者单独执行上述功能。
图5是示出了用于根据本发明实施例的图1中所示的无传感器型无刷直流电机100的控制方法的流程图。
如图5所示，在步骤S505中，用户通过所需旋转量输入部330输入最终期望的旋转量，即，输出旋转的数目。此处，旋转量指的是通过齿轮箱360减速的无传感器型无刷直流电机100的输出旋转的数目。此处，优选地将反电动势检测部350的测量反电动势脉冲数目设为默认值。
在步骤S510中，所需旋转量输入部330将输出旋转的数目转换为在无传感器型无刷直流电机100中所需的旋转数目。根据连接至无传感器型无刷直流电机100的齿轮箱360的齿轮减速比来降低无传感器型无刷直流电机100的旋转，以产生上述数目的输出旋转。因此，无传感器型无刷直流电机100的旋转数目等于(输出旋转的期望数目)×(齿轮减速比)。此处，齿轮减速比表示在由齿轮箱360减速之前无传感器型无刷直流电机100的旋转数目与在由齿轮箱360减速之后无传感器型无刷直流电机100的旋转数目的比。
所需旋转量输入部330通过根据无传感器型无刷直流电机100的特征所建立的公式，将经过转换的旋转数目转化成所需反电动势脉冲数目。所需反电动势脉冲数目可以等于(经过转换的旋转数目)×(在无传感器型无刷直流电机100旋转一周的期间所感应的反电动势出现的总数目)，并且还可以通过其他公式来计算。除了所需旋转量输入部330之外，还可以由比较部340来执行以上转换。
在步骤S515中，当存在来自用户的关于旋转量的输入时，电流控制部320首先启动和旋转无传感器型无刷直流电机100。
在步骤S520中，反电动势检测部350检测由于无传感器型无刷直流电机100的旋转所产生的反电动势，然后计算到当前为止所产生和测量的测量反电动势脉冲数目。
在步骤S525中，比较部340比较所需反电动势脉冲数目与测量反电动势脉冲数目。
在比较结果显示测量反电动势脉冲数目等于所需反电动势脉冲数目的情况下，无传感器型无刷直流电机100已旋转达到用户所需，并且处理进入步骤S530。电流控制部320或者施加停止电流，使得无传感器型无刷直流电机100立即停止，或者停止施加源电流。因此，无传感器型无刷直流电机100停止旋转并且立即暂停在其位置。
然而，在比较结果显示测量反电动势脉冲数目小于所需反电动势脉冲数目的情况下，无传感器型无刷直流电机100还没有旋转达到用户所需，所以处理返回步骤S515，其中电流控制部320将电流施加至无传感器型无刷直流电机100，使得无传感器型无刷直流电机100继续旋转。然后，重复步骤S515到S525。
图6是示出了用于根据本发明另一个实施例的图2中所示的传感器型无刷直流电机200的控制方法的流程图。
如图6所示，在步骤S605中，用户通过所需旋转量输入部430输入最终所需的旋转量，即，输出旋转的数目。此处，优选地将F/G检测部450的测量F/G脉冲数目设为其默认值。
在步骤S610中，所需旋转量输入部430将输出旋转的数目转换成在传感器型无刷直流电机200中所需的旋转数目。根据连接至传感器型无刷直流电机200的齿轮箱460的齿轮减速比来减速传感器型无刷直流电机200的旋转，以产生上述数目的输出旋转。因此，传感器型无刷直流电机200的旋转数目等于(所需输出旋转数目)×(齿轮减速比)。此处，齿轮减速比表示由齿轮箱460减速前的传感器型无刷直流电机200的旋转数目与由齿轮箱460减速后的传感器型无刷直流电机200的旋转数目之比。
所需旋转量输入部430通过根据传感器型无刷直流电机200的特征所建立的公式，将经过转换的旋转数目转换为所需F/G脉冲数目。所需F/G脉冲数目可以等于(转换的旋转数目)×(在传感器型无刷直流电机200旋转一周的期间所感应的F/G脉冲的数目)，并且还可以通过其他公式来计算。除了所需的旋转量输入部430之外，还可以通过比较部440来执行以上转换。
在步骤S615中，当存在来自用户的关于旋转数目的输入时，电流控制部420首先启动和旋转传感器型无刷直流电机200。
在步骤S620中，F/G脉冲检测部450检测由于传感器型无刷直流电机200的旋转所产生的F/G脉冲，并且计算到当前所产生和测量的测量F/G脉冲数目。
在步骤S625中，比较部440比较所需F/G脉冲数目与测量F/G脉冲数目。
如果比较结果显示测量F/G脉冲数目等于期望F/G脉冲数目，则传感器型无刷直流电机200已旋转达到用户所需，并且处理继续到步骤S630。电流控制部420或者施加停止电流，使得传感器型无刷直流电机200立即停止，或者停止施加源电流。因而，传感器型无刷直流电机200停止旋转并且立即暂停在其位置。
然而，如果比较结果显示测量F/G脉冲数目小于所需F/G脉冲数目，则传感器型无刷直流电机200还没有旋转达到用户所需，所以处理返回步骤S615，其中，电流控制部420将源电流施加至传感器型无刷直流电机200，使得传感器型无刷直流电机200继续旋转。然后，重复步骤S615至S625。
虽然已参考所披露的实施例描述本发明，但是应理解，本领域技术人员可以在不脱离本发明或者其权利要求中所述的等效物的范围和精神的条件下改变或者修改实施例。

Claims (26)

1.一种用于无刷直流电机的控制装置，所述无刷直流电机包括具有n个极的转子，其中n是自然数，所述转子由于具有m相的源电流被施加到定子而旋转，其中m是自然数，所述控制装置控制齿轮箱的输出旋转的数目，所述齿轮箱连接到所述无刷直流电机并且具有预定齿轮减速比，其中，所述齿轮减速比表示所述无刷直流电机的旋转数目与所述齿轮箱的输出旋转数目的比，
所述控制装置包括：
旋转检测部，其为由所述无刷直流电机的所述转子的所述旋转产生的旋转脉冲的数目计数；
所需旋转量输入部，其接收输出旋转的数目作为输入并将其转换为相应的旋转脉冲的所需数目；
比较部，其将所述输出旋转的数目与所述旋转脉冲的所需数目进行比较；以及
电流控制部，其根据所述比较部的比较结果来控制施加给所述无刷直流电机的源电流。
2.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述电流控制部控制所述源电流，以便当所述旋转脉冲的数目小于所述旋转脉冲的所需数目时，旋转所述无刷直流电机。
3.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述电流控制部控制所述源电流，以便当所述旋转脉冲的数目等于所述旋转脉冲的所需数目时，停止所述无刷直流电机。
4.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述无刷直流电机是无传感器型的，以及
所述旋转检测部将检测的在所述定子的多相线圈中所产生的反电动势的总数目计数为所述旋转脉冲的数目。
5.根据权利要求4所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述旋转脉冲的所需数目等于(所述输出旋转的数目)×(所述齿轮减速比)×(所述无刷直流电机每旋转一周的所述反电动势出现的总数目)。
6.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述无刷直流电机是传感器型的，以及
所述旋转检测部包括用于感应通过所述转子的旋转产生的F/G脉冲的磁性传感器，并且所述旋转检测部将检测的所述F/G脉冲的总数目计数为所述旋转脉冲的数目。
7.根据权利要求6所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述旋转脉冲的所需数目等于(所述输出旋转的数目)×(所述齿轮减速比)×(在所述无刷直流电机旋转一周过程中产生的所述F/G脉冲的总数目)。
8.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述电流控制部施加所述源电流，以在所述输出旋转的数目被输入到所述所需旋转量输入部之后启动所述无刷直流电机。
9.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机的控制装置，其中，所述电流控制部包括多相换流器，用于将具有m相的所述源电流施加至所述无刷直流电机。
10.一种用于无刷直流电机的控制方法，所述无刷直流电机包括具有n个极的转子，其中n是自然数，所述转子由于具有m相的源电流被施加到定子槽而旋转，其中m是自然数，所述控制方法控制齿轮箱的输出旋转的数目，所述齿轮箱连接到所述无刷直流电机并且具有预定齿轮减速比，其中，所述齿轮减速比表示所述无刷直流电机的旋转数目与所述齿轮箱的输出旋转的数目的比，
所述控制方法包括：
(a)接收所述输出旋转的数目作为输入；
(b)将所述输出旋转的数目转换成相应的旋转脉冲的所需数目；
(c)施加第一源电流，以启动所述无刷直流电机；
(d)为由所述无刷直流电机的所述旋转产生的旋转脉冲的数目计数；
(e)将所述旋转脉冲的所需数目与所述旋转脉冲的数目进行比较；以及
(f)根据所述步骤(e)的比较结果，将第二源电流施加到所述无刷直流电机。
11.根据权利要求10所述的用于无刷直流电机的控制方法，其中，当所述旋转脉冲的数目小于所述旋转脉冲的所需数目时，所述步骤(f)施加所述第二源电流，以旋转所述无刷直流电机，以及重复所述步骤(d)和(e)。
12.根据权利要求10所述的用于无刷直流电机的控制方法，其中，当所述旋转脉冲的数目等于所述旋转脉冲的所需数目时，所述步骤(f)施加所述第二源电流，以停止所述无刷直流电机。
13.根据权利要求10所述的用于无刷直流电机的控制方法，其中，所述无刷直流电机是无传感器型的，以及
所述步骤(d)为检测的在所述定子的多相线圈中产生的反电动势的总数目计数作为所述旋转脉冲的数目。
14.根据权利要求13所述的用于无刷直流电机的控制方法，其中，所述旋转脉冲的所需数目等于(所述输出旋转的数目)×(所述齿轮减速比)×(所述无刷直流电机每旋转一周所述反电动势出现的总数目)。
15.根据权利要求10所述的用于无刷直流电机的控制方法，其中，所述无刷直流电机是传感器型的，以及
所述步骤(d)将检测的由于所述定子的旋转产生的所述F/G脉冲的总数目计数为所述旋转脉冲的数目。
16.根据权利要求15所述的用于无刷直流电机的控制方法，其中，所述旋转脉冲的所需数目等于(所述输出旋转的数目)×(所述齿轮减速比)×(在所述无刷直流电机旋转一周期间产生的所述F/G脉冲的总数目)。
17.一种无刷直流电机模块，其包括：
无刷直流电机，具有n个极的转子，其中n是自然数，所述转子由于施加到定子的m相的源电流而旋转，其中m是自然数；
齿轮箱，连接至所述无刷直流电机并且具有预定齿轮减速比，其中，所述齿轮减速比表示所述无刷直流电机的旋转数目与所述齿轮箱的输出旋转的数目的比；以及
无刷直流电机控制装置，用于通过为由所述转子旋转产生的所述旋转脉冲的数目计数来控制所述输出旋转的数目。
18.根据权利要求17所述的无刷直流电机模块，其中，所述无刷直流电机控制装置包括：
旋转检测部，为来自所述无刷直流电机的旋转脉冲的数目计数；
所需旋转量输入部，接收所述输出旋转的数目作为输入并将其转换为相应的所述旋转脉冲的所需数目；
比较部，将所述旋转脉冲的数目与所述旋转脉冲的所需数目进行比较；以及
电流控制部，根据所述比较部的比较结果来控制施加到所述无刷直流电机的所述源电流。
19.根据权利要求18所述的无刷直流电机模块，其中，当所述旋转脉冲的数目小于所述旋转脉冲的所需数目时，所述电流控制部控制所述源电流，以旋转所述无刷直流电机。
20.根据权利要求18所述的无刷直流电机模块，其中，当所述旋转脉冲的数目等于所述旋转脉冲的所需数目时，所述电流控制部控制所述源电流，以停止所述无刷直流电机。
21.根据权利要求18所述的无刷直流电机模块，其中，所述无刷直流电机是无传感器型的，
以及所述旋转检测部将在所述定子的多相线圈中的反电动势出现的总数目计数为所述旋转脉冲的数目。
22.根据权利要求21所述的无刷直流电机模块，其中，所述旋转脉冲的所需数目等于(所述输出旋转的数目)×(所述齿轮减速比)×(所述无刷直流电机每旋转一周所述反电动势出现的总数目)。
23.根据权利要求18所述的无刷直流电机模块，其中，所述无刷直流电机是传感器型的，
以及所述旋转检测部包括磁性传感器，其感应由于所述转子的旋转而产生的F/G脉冲，并且所述旋转检测部将检测的所述F/G脉冲的总数目计数为所述旋转脉冲的数目。
24.根据权利要求23所述的无刷直流电机模块，其中，所述旋转脉冲的所需数目等于(所述输出旋转的数目)×(所述齿轮减速比)×(在所述无刷直流电机旋转一周过程中产生的所述F/G脉冲的总数目)。
25.根据权利要求18所述的无刷直流电机模块，其中，所述电流控制部施加所述源电流，以在所述输出旋转的数目被输入到所述所需旋转量输入部之后，启动所述无刷直流电机。
26.根据权利要求18所述的无刷直流电机模块，其中，所述电流控制部包括多相换流器，用于将具有m相的所述源电流施加至所述无刷直流电机。
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