DE102010038844A1 - Verfahren zum Antreiben eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors und Antriebssteuervorrichtung für diesen - Google Patents

Verfahren zum Antreiben eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors und Antriebssteuervorrichtung für diesen Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren umfasst ein Erfassen (S25) einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers (15) gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung und einer Referenzspannung, wobei die induzierte Spannung in einer spannungslosen Phasenwicklung verursacht wird, wenn Elektrizität zu zwei der dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) zugeführt wird; ein Erfassen eines abgeschätzten Bereichs gemäß dem Erfassungsergebnis, wobei der abgeschätzte Bereich einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich aufweist, die punktsymmetrisch um einen Drehmittelpunkt sind, wobei der erste Winkelbereich eine Weite von π/2 rad von der Position der spannungslosen Phasenwicklung aufweist; ein Bestimmen (S40, S50) eines Positionierwinkels des Läufers (15) in einem Winkelbereich, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereichs liegt und kleiner oder gleich π/2 rad ist, gemäß dem Erfassungsergebnis; und ein Zuführen von Elektrizität (S40, S50) zu einer Phasenwicklung, um so den Läufer (15) auf den bestimmten Positionierwinkel zu positionieren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebssteuervorrichtung zum Steuern einer Antriebsleistung eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors.
  • Herkömmlich bestimmt eine Inverterschaltung einen Kommutationszeitpunkt eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors und führt eine erzwungene Kommutation durch, um eine Phase einer einem Anker zugeführten Elektrizität zu steuern. Wenn sich eine Drehzahl erhöht, um ein Erfassen einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers zu ermöglichen, erfasst die Inverterschaltung die Position des magnetischen Pols des Läufers und führt eine Motorantriebssteuerung durch, um die Phase der dem Anker zugeführten Elektrizität zu steuern. In einer solchen Motorantriebssteuerung ist ein Positionieren eines Läufers, wenn ein Motor gestoppt ist, bevor eine erzwungene Kommutation gestartet wird, ein wichtiger Vorgang. Beispielsweise offenbaren die nicht geprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift ( JP-A-4-312390 ) und die nicht geprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift ( JP-A-2002-78376 ) einen herkömmlichen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor. In solch einer Offenbarung wird ein sensorloses Verfahren zum Erfassen einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers ohne Verwenden eines Hall-Elements angewendet. Insbesondere gilt bei einem in der JP-A-4-312390 offenbarten sensorlosen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor, dass eine bestimmte Phase mit Elektrizität versorgt wird, zum Durchführen einer ersten Positionierung, wodurch ein Läufer einmal auf eine bestimmte Position zum Zeitpunkt des Startens des Motors gedreht wird. Anschließend werden die verbleibenden Phasen mit Elektrizität versorgt, zum Durchführen einer zweiten Positionierung. Auf diese Weise wird der Läufer auf die bestimmte Position bewegt, die sich von der Initial-Stoppposition der ersten Positionierung unterscheidet, und anschließend wird ein Antriebsbetrieb des Motors gestartet.
  • In der JP-A-2002-78376 wird eine Startelektrizität einem Anker gemäß einem ausgewählten Startmuster zugeführt, wenn ein Läufer gestoppt ist. Dadurch wird bestimmt, ob eine Drehrichtung des Rotors eine Normalrichtung oder eine rückwärtige Richtung gemäß einer induzierten Spannung ist, die durch eine Bewegung des Läufers als Antwort auf die Startelektrizität verursacht wird. Wenn bestimmt wird, dass die Drehrichtung des Läufers die normale Richtung ist, wird die Position des magnetischen Pols des Läufers gemäß der induzierten Spannung erfasst. Zusätzlich wird ein geschlossener Regelkreis, der mit 100%-iger Leistung durchlaufen wird, durchgeführt, um den Läufer derart anzutreiben, dass an den Läufer ein Drehmoment gemäß der erfassten Position angelegt wird, während eine der U-Phase, V-Phase und der W-Phase des Ankers zugeführte Elektrizität vorgeschrieben wird. Nachdem die Drehzahl des Läufers auf eine vorbestimmte Drehzahl durch Durchlaufen des geschlossenen Regelkreises mit 100%-iger Leistung ansteigt, ist die Startsteuerung abgeschlossen. Anschließend wird die Leistung derart gesteuert, um die Drehzahl des Läufers zu steuern. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Drehrichtung die rückwärtige Richtung ist, wird eine Drehung des Läufers gestoppt. In diesem Fall wird eine Startelektrizität wiederum dem Anker gemäß dem ausgewählten Startmuster zugeführt. Daher wird wiederum bestimmt, ob die Drehrichtung des Läufers die Normalrichtung oder die rückwärtige Richtung ist, gemäß der induzierten Spannung auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben.
  • Bei der Operation gemäß der JP-A-4-312390 wird das Positionieren des Läufers tatsächlich zweimal durchgeführt. Daher wird eine lange Zeitperiode vor einem Starten des Motors benötigt, bevor das Positionieren des Läufers abgeschlossen ist. Zusätzlich gilt gemäß der Positionierung in der JP-A-4-312390 , dass der Drehbereich des Läufers groß werden kann, wenn eine Startposition des Läufers eine bestimmte Position ist. In der JP-A-2002-78376 gilt, dass wenn die Drehrichtung des Rotors bestimmt wird, die rückwärtige Richtung zu sein, wird eine Elektrizitätszufuhr wiederum gemäß dem ausgewählten Startmuster zugeführt. Demzufolge kann eine Elektrizitätszufuhr wiederholt werden, und folglich kann eine lange Zeitperiode benötigt werden, bevor das Starten des Motors abgeschlossen ist.
  • In Anbetracht der vorstehenden und weiterer Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Antreiben eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors zu schaffen, wobei das Verfahren ein Reduzieren einer für ein Starten eines Motors benötigte Zeitperiode ermöglicht. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor bereitzustellen, wobei die Antriebssteuervorrichtung ermöglicht, eine für einen Start eines Motors benötigte Zeitperiode zu reduzieren.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors bereitgestellt, der einen Anker umfasst, der dreiphasige Wicklungen aufweist, und einen Rotor bzw. Läufer umfasst, der einen Permanentmagneten aufweist, wobei das Verfahren einen Positionserfassungsschritt zum Erfassen einer Position eines magnetischen Pols des Läufers gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung und einer vorhergehenden Referenzspannung eines Startens des Motors, wobei die induzierte Spannung in einer abgeschalteten bzw. stromlosen Phasenwicklung verursacht wird, wenn eine zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um Elektrizität den zwei der drei Phasenwicklungen zuzuführen. Das Verfahren weist weiterhin einen Positionsbestimmungsschritt zum Bestimmen eines Positionswinkels bzw. Positionierwinkels des Läufers gemäß der erfassten Position des magnetischen Pols bzw. Magnetpolposition auf. Das Verfahren weist weiterhin einen Positionierungsschritt zum Zuführen von Elektrizität an eine zu erregende Phasenwicklung auf, um so den Läufer bei dem vorbestimmten Positionswinkel zu positionieren. Der Positionserfassungsschritt umfasst ein Erfassen eines abgeschätzten Bereiches der Position des magnetischen Pols des Läufers gemäß dem Vergleichsergebnis, wobei der abgeschätzte Bereich einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich umfasst, wobei der erste Winkelbereich von der Referenzposition, bei der sich eine abgeschaltete Phasenwicklung befindet, zu einer um π/2 rad in einer Drehrichtung oder einer entgegengesetzten bzw. rückwärtigen Drehrichtung reicht, wobei der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich um einen Drehmittelpunkt punktsymmetrisch sind. Der Positionsbestimmungsschritt umfasst weiterhin ein Bestimmen des Positionswinkels des Läufers in einem Winkelbereich, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereiches liegt, und kleiner oder gleich π/2 rad ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Anker, der dreiphasige Wicklungen aufweist, und einem Rotor, der einen Permanentmagneten aufweist, wobei die Antriebssteuervorrichtung eine Positionserfassungseinheit aufweist, die eingerichtet ist, um eine Position eines magnetischen Pols eines Läufers gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung und einer vorherigen Referenzspannung eines Startens des Motors zu erfassen, wobei die induzierte Spannung in einer abgeschalteten Phasenwicklung verursacht wird, wenn eine Zweiphasen-Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um Elektrizität zwei der drei Phasenwicklungen zuzuführen. Die Antriebssteuervorrichtung weist weiterhin eine Positionsbestimmungseinheit auf, die eingerichtet ist, um einen Positionswinkel des Läufers gemäß der durch die Positionserfassungseinheit erfassten Position des magnetischen Pols zu bestimmen. Die Antriebssteuervorrichtung weist weiterhin eine Positioniereinheit auf, die eingerichtet ist, um Elektrizität einer zu erregenden Phasenwicklung zuzuführen, um so den Läufer zu dem durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten Positionierwinkel zu positionieren. Die Positionserfassungseinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen abgeschätzten Bereich der Position des magnetischen Pols des Läufers gemäß dem Vergleichsergebnis zu erfassen, wobei der abgeschätzte Bereich einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich umfasst, wobei der erste Winkelbereich von der Referenzposition, in der sich eine abgeschaltete Phasenwicklung befindet, zu einer um π/2 rad verschobene Position in einer Drehrichtung oder einer entgegengesetzten Drehrichtung reicht, wobei der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich um einen Drehmittelpunkt punktsymmetrisch sind. Die Positionsbestimmungseinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen Positionswinkel des Läufers in einem Winkelbereich zu bestimmen, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereiches liegt, und kleiner oder gleich π/2 rad ist.
  • Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen besser ersichtlich. In den Zeichnungen gilt:
  • 1 ist ein Schaltdiagramm, das eine Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 2 ist ein Schaltdiagramm, das eine Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einem weiteren Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung einer Startsteuerung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 4A, 4B, 4C sind beispielhafte Ansichten zum Erläutern einer Erfassung einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers, wenn ein abgeschätzter Bereich zwischen 60 und 150° liegt, und zum Erläutern einer Positionierung, wenn ein Bereich eines Positionierwinkels zwischen 330 und 360° und zwischen 0 und 60° liegt, wobei 4A eine beispielhafte Ansicht ist, die den abgeschätzten Bereich der Läuferposition und des Positionierwinkels zeigt; 4B ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer induzierten Spannung einer offenen Phase und einer Referenzspannung zeigt; und 4C ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Bewegung des Läufers bei der Positionierung zeigt;
  • 5A, 5B, 5C sind beispielhafte Ansichten zum Erläutern einer Erfassung einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers, wenn ein abgeschätzter Bereich zwischen 240 und 330° liegt, und zum Veranschaulichen einer Positionierung, wenn ein Bereich eines Positionierwinkels zwischen 330 und 360° liegt, und zwischen 0 und 60° liegt, wobei 5A eine beispielhafte Ansicht ist, die dem abgeschätzten Bereich der Läuferposition und dem Positionierwinkel zeigt; 5B ist eine veranschaulichende Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer induzierten Spannung einer offenen Phase und einer Referenzspannung zeigt; und 5C ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Bewegung des Läufers bei der Positionierung zeigt;
  • 6A, 6B, 6C sind exemplarische Ansichten zum Erläutern einer Erfassung einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers, wenn ein abgeschätzter Bereich zwischen 330 und 360° liegt, und zwischen 0 und 60° liegt, zum Erläutern einer Positionierung, wenn ein Bereich eines Positionierwinkels zwischen 240 und 330° liegt, wobei 6A eine exemplarische Ansicht ist, die den abgeschätzten bereich der Rotor- bzw. Läuferposition und des Positionierwinkels zeigt; 6B ist eine exemplarische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer induzierten Spannung einer offenen Phase und einer Referenzspannung zeigt; und 6C ist eine exemplarische Ansicht, die eine Bewegung des Läufers bei der Positionierung zeigt;
  • 7A, 7B, 7C sind exemplarische Ansichten zum Erläutern einer Erfassung einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers, wenn ein abgeschätzter Bereich zwischen 150 und 240° liegt, und zum Erläutern einer Positionierung, wenn ein Bereich eines Positionierwinkels zwischen 240 und 330° liegt, wobei 7A eine exemplarische Ansicht ist, die den abgeschätzten Bereich der Läuferposition und den Positionierwinkel zeigt; 7B ist eine exemplarische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer induzierten Spannung einer offenen Phase und einer Referenzspannung zeigt; und 7C ist eine exemplarische Ansicht, die eine Bewegung des Läufers bei der Positionierung zeigt;
  • 8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen verschiedenen zweiphasigen Elektrizitätszuführmoden, abgeschätzten Bereichen des Läufers und Bereiche der Positionierwinkel zeigt;
  • 9 ist eine Spannungswellenform, die eine Beziehung zwischen einer Klemmenspannung VW einer offenen Phase, einer imaginären Neutralpunktspannung VN und einer 1/2-Spannung einer Gleichstromspannung VDC, wenn eine PWM-Steuerung nicht durchgeführt wird, zeigt;
  • 10A ist eine Ansicht, die eine Klemmenspannungswellenform einer offenen Phase bei einer PWM-Steuerung zeigt, und 10B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen vergrößerten Abschnitt von 10A zeigt;
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung einer Startsteuerung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt; und
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung einer Startsteuerung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In dem Ausführungsbeispielen kann ein in einem folgenden Ausführungsbeispiel beschriebenes Element mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, und eine Beschreibung eines solchen Elementes kann weggelassen werden. Wenn nur ein Teil eines Aufbaus eines Elements in einem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann ein anderer Teil des Aufbaus des Elements äquivalent zu dem eines weiteren vorhergehenden Ausführungsbeispiels sein. Kombinationen von Elementen sind nicht auf die in einem Ausführungsbeispiel angegebenen begrenzt. Solange eine Kombination keinen Defekt hervorruft, können jegliche Kombinationen von Elementen und Ausführungsbeispielen durchgeführt werden.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • 1 ist ein Schaltdiagramm, das eine Schaltsteuerungsvorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Die Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann bei verschiedenen Stellgliedern angewendet werden. In dem nachstehend beschriebenen Beispiel wird die Antriebssteuervorrichtung bei einem Stellglied einer fahrzeuginternen Treibstoffpumpe angewendet.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Antriebssteuervorrichtung 1 für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor (bürstenloser Motor) eine Spannungsanlegeeinheit 20, eine Antriebsschaltung 30, eine Steuerschaltung 50 und eine Positionserfassungseinheit 40. Die Spannungsanlegeeinheit 20 legt eine Spannung an einen Motor 10 an. Die Antriebsschaltung 30 treibt ein Schaltelement einer Inverterschaltung 70 an. Die Steuerschaltung 50 bewirkt die Inverterschaltung 70, um die Antriebsschaltung 30 zu steuern. Die Positionserfassungseinheit 40 erfasst eine Position eines magnetischen Pols eines Rotors bzw. Läufers 15.
  • Die Spannungsanlegeeinheit 20 umfasst eine Energieversorgung 60 und die Inverterschaltung 70. Die Spannungsanlegeeinheit 20 legt eine Spannung an den Motor 10 an. Die Spannungsanlegeeinheit 20 dient als eine Positioniereinheit zum Positionieren des Läufers 15. Beispielsweise führt die Spannungsanlegeeinheit 20 einen elektrischen Strom einer zu erregenden Wicklung einer Phase zu, bevor der Motor 10 gestartet wird. die Energiequelle 60 ist eine fahrzeuginterne Batterie.
  • Der Motor 10 ist ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Anker 14 und dem Läufer bzw. Rotor 15, der relativ zu dem Anker 14 drehbar ist. Der Motor ist ein sensorloser Motor, der kein Hall-Element zum Erfassen einer Position des Läufers 15 umfasst. Der Läufer 15 ist ein scheibenförmiges Element mit einem magnetischen Pol. Der Läufer 15 weist eine Oberfläche auf, die beispielsweise mit einem Permanentmagneten ausgestattet ist. Die Inverterschaltung 70 ist mit dreiphasigen Wicklungen des Ankers 14 des bürstenlosen Gleichstrommotors verbunden. Die dreiphasigen Wicklungen umfassen eine U-Phasenwicklung 11, eine V-Phasenwicklung 12 und eine W-Phasenwicklung 13.
  • Die Inverterschaltung 70 ist eine dreiphasige Interverschaltung 3 zum Schalten eines Anlegens einer Spannung von der Energiequelle 60 zu den dreiphasigen Wicklungen des Motors 10. Die Inverterschaltung 70 ist beispielsweise ein Feldeffekttransistor, wie etwa ein Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET). Insbesondere umfasst die Inverterschaltung 70 6 MOSFET-Vorrichtungen (FETs) 71, 72, 73, 74, 75, 76.
  • Die FETs 71 bis 76 dienen als Schaltelemente, wobei jedes eingerichtet ist, um zwischen einem Drain-Anschluss und einem Source-Anschluss gemäß einem Potential des Gate-Anschlusses zu leiten oder zu isolieren. Im Folgenden können die FETs 71, 72, 73, 74, 75, 76 entsprechend mit SU+, SV+, SW+, SU-, SV-, SW- bezeichnet werden. der Gate-Anschluss von jedem der FETs 71 bis 76 ist mit einem Ausgangsanschluss der Antriebsschaltung 30 verbunden. In dem gegenwärtigen Aufbau ist die Steuerschaltung 50 eingerichtet, um die Antriebsschaltung 30 zu bewirken, jeden der FETs 71 bis 76 zu aktivieren und deaktivieren.
  • Die Positionserfassungseinheit 40 umfasst drei Komparatoren 41, 42, 43 und Widerstandselemente 44, 45, 46, 47, 48, 49. Die Positionserfassungseinheit 40 gibt ein Signal an die Steuerschaltung 50 zum Erfassen der Position des magnetischen Pols des Läufers 15 aus. Ein Ende der Phasenwicklungen 11, 12, 13 des Motors 10 sind entsprechend mit den Widerstandselementen 44, 45, 46 verbunden. Das Widerstandselement 44 ist mit einem Eingangsanschluss (Plus-seitiger Anschluss) eines Komparators 41 verbunden. Das Widerstandselement 45 ist mit einem Eingangsanschluss (Plus-seitiger Anschluss) eines Komparators 42 verbunden. Das Widerstandselement 46 ist mit einem Eingangsanschluss (Plus-seitiger Anschluss) eines Komparators 43 verbunden. Die einen Enden der Phasenwicklungen 11, 12, 13 des Motors 10 sind mit einem entsprechenden gemeinsamen Punkt über die Widerstandselemente 47, 48, 49 verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt ist ein imaginärer Neutralpunkt. Invertierende Eingangsanschlüsse der Komparatoren 41, 42, 43 sind mit dem imaginären Neutralpunkt verbunden. Jeder der Komparatoren 41, 42, 43 ist eingerichtet, eine Induktionsspannung von jeder in den Eingangsanschluss eingegebenen Phase mit einer Spannung des imaginären Neutralpunkts als eine Referenzspannung zu vergleichen, wodurch ein Vergleichsergebnis als ein Positionserfassungssignal des Läufers 15 ausgegeben wird. das Vergleichsergebnis ist eine Differenz zwischen der Induktionsspannung und der Referenzspannung. In dem gegenwärtigen Aufbau gilt, dass wenn ein zweiphasiger elektrischer Strom zugeführt wird, ein Komparator entsprechend einer offenen Phase, die nicht mit Elektrizität versorgt ist, ein Positionserfassungssignal an die Steuerschaltung 50 ausgibt. Das Positionserfassungssignal ist eines der positiven und negativen Polaritäten (induzierte Spannungspolarität), die durch Subtrahieren einer Referenzspannung von einer induzierten Spannung, die in der offenen Phase erzeugt wird, erhalten wird.
  • Die Steuerschaltung 50 bewirkt die Antriebsschaltung 30, eine Schaltoperation der FETs 71 bis 76 der Inverterschaltung 70 zu steuern, um so eine Ausgangsleistung des Motors 10 zu steuern. Bevor der gestoppte Motor 10 gestartet wird, erfasst die Steuerschaltung 50 einen abgeschätzten Bereich der Position des magnetischen Pols des Läufers 15 basierend auf dem Positionserfassungssignal des Läufers 15, das von den Komparatoren 41, 42, 43 der Positionserfassungseinheit 40 eingegeben wird. Die Steuerschaltung 50 bestimmt weiterhin die Position des magnetischen Pols des Läufers 15, bevor der Motor 10 gestartet wird, um in einem Positionswinkel bzw. Positionierwinkel zu liegen, der zuvor dem abgeschätzten Bereich zugeordnet wurde. Auf diese Weise dient die Steuerschaltung 50 sowohl als eine Positionserfassungseinheit, um den abgeschätzten Bereich der Position des magnetischen Pols des Läufers 15 zu erfassen, als auch eine Positionsbestimmungseinheit, um den Positionswinkel des Läufers 15 zu bestimmen, bevor der Motor 10 gestartet wird. Die Steuerschaltung 50 ist eingerichtet, ein Erfassungssignal einzugeben. Das Erfassungssignal bezeichnet einen elektrischen Strom, der über die Inverterschaltung 70 in den Motor 10 fließt. In dem gegenwärtigen Aufbau tritt eine induzierte Spannung durch die Phasenwicklungen 11 bis 13 des Ankers 14 nicht auf, wenn der Läufer 15 stoppt. Demzufolge ist die Position des magnetischen Pols des Läufers 15 nicht erfassbar. Demzufolge führt die Steuerschaltung 50 eine erzwungene Kommutation zu einer bestimmten konstanten Periode durch. Wenn der Läufer 15 beginnt, sich zu drehen, starten die Komparatoren 41 bis 43 ein Ausgeben eines Positionserfassungssignals basierend auf einer induzierten Spannung, die entsprechend von den Phasenwicklungen 11 bis 13 des Angers 14 verursacht wird. Die Steuerschaltung 50 bestimmt einen nächsten Kommutationszeitpunkt, d. h., einen Schaltzeitpunkt einer erregten Phase basierend auf dem Positionserfassungssignal. Daher führt die Steuerschaltung 50 eine Kommutation zu dem Zeitpunkt aus, um eine sensorlose Steuerung durchzuführen. Die Steuerschaltung 50 ist eingerichtet, um eine Leistung einer Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) zu erhöhen, um eine Drehzahl des Motors 10 zu erhöhen. Zusätzlich ist die Steuerschaltung 50 eingerichtet, um eine Leistung der PWM-Steuerung zu steuern, um die Drehzahl zu steuern. Die Steuerschaltung 50 erfasst eine Drehzahl basierend auf dem Positionserfassungssignal, und führt eine Rückkopplungsregelung der Leistung der PWM-Steuerung derart aus, dass sich der Motor 10 bei einer vorbestimmten Drehzahl dreht.
  • Anstatt der Antriebssteuervorrichtung 1 für einen bürstenlosen Motor, kann eine Antriebssteuervorrichtung 1A für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor (bürstenloser Motor) der in 2 gezeigt ist, angewendet werden. In diesem Fall gilt anders als bei der Antriebssteuervorrichtung 1, dass die Antriebssteuervorrichtung 1A eine 1/2 VDC anwendet, was die Hälfte der Energiequellenspannung VDC entspricht, um als eine Referenzspannung angewendet zu werden. Zusätzlich umfasst die Antriebssteuervorrichtung 1A eine in 2 gezeigte Positionserfassungseinheit 40A.
  • Eine Positionserfassungseinheit 40A umfasst eine Spannungsteilerschaltung mit drei Komparatoren 41, 42, 43 und zwei Widerstandselemente 81 und 82. Jede der beiden Widerstandselemente 81 und 82 weist den gleichen Widerstandswert wie der der Widerstandselemente 44, 45, 46auf. Das Widerstandselement 81 ist mit einer Gleichstromenergiequellenbusleitung an der positiven Seite verbunden. Das Widerstandselement 82 ist mit einer Gleichstromenergiequellenbusleitung an der negativen Seite verbunden. Sowohl das Widerstandselement 81 als auch 82 weist zwischen diesen einen Spannungsteilerpunkt auf. Der Spannungsteilerpunkt ist mit einem gemeinsamen Punkt (gemeinsamer Verbindungspunkt) verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt ist mit einem invertierenden Eingangsanschluss von jedem der Komparatoren 41, 42, 43 verbunden. Der Spannungswert (1/2 VDC) der Hälfte der Gleichstromspannung VDC, die durch die Energiequelle 60 angelegt wird, wird als eine Referenzspannung an die invertierenden Eingangsanschlüsse der Komparatoren 41 bis 43 ausgegeben. Jeder der Komparatoren 41, 42, 43 ist eingerichtet, um eine Induktionsspannung von jeder Phase, die an den Eingangsanschluss mit der 1/2 VDC (Referenzspannung) eingegeben wird, zu vergleichen, wodurch ein Vergleichsergebnis als ein Positionserfassungssignal des Läufers 15 ausgegeben wird. Das Vergleichsergebnis ist eine Differenz zwischen der Induktionsspannung und der Referenzspannung. Hinsichtlich den anderen Komponenten, als in dem vorstehend beschriebenen Aufbau, und einem Starten, ist die Antriebssteuervorrichtung 1A im Wesentlichen die Gleiche wie die Antriebssteuervorrichtung 1.
  • Wie folgt wird eine Startsteuerung, die durch Verwenden der Antriebssteuervorrichtungen 1 und 1A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vor einer Startoperation des Motors 10 durchgeführt wird, mit Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Startsteuerung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor zeigt. Die Steuerschaltung 50 führt hauptsächlich die Startsteuerung aus. Die Startsteuerung wird initiiert, wenn beispielsweise eine Zündschaltervorrichtung aktiviert wird. Anschließend wird in Schritt S10 eine zweiphasige Elektrizitätszufuhr zu einer vorbestimmten Zweiphasenwicklung durchgeführt. Insbesondere wird die zweiphasige Elektrizitätszufuhr in Schritt S10 durch Zuführen von Elektrizität zu einer vorbestimmten Phasenwicklung, die in der Steuerschaltung 50 oder dergleichen gespeichert ist, durchgeführt. In dem folgenden Beispiel der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr wird ein Fall einer U-V-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr beschrieben. In der U-V-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr wird Elektrizität von der U-Phasenwicklung 11 zu der V-Phasenwicklung 12 zugeführt. In der vorliegenden U-V-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr bewirkt die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30, eine Schaltsteuerung durchzuführen, um so den FET 71 (SU+) zu aktivieren (auf EIN zu schalten), und aktiviert den FET 75 (SV-). Auf diese Weise gilt, wie in 4A gezeigt ist, dass der Anker 14 einen S-Pol in der von der U-Phase (Referenzphase) um 330° (11π/6 rad) in einer Drehrichtung X verschoben ist, bildet. Die Drehrichtung X ist in der Reihenfolge der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase definiert. Die vorliegende Elektrizitätszufuhr bildet ein magnetisches Feld, wodurch der Läufer 15 gedreht wird, und eine induzierte Spannung in der W-Phase, die eine spannungsfreie offene Phase ist, verursacht wird.
  • Anschließend, in Schritt S20, erhält die Steuerschaltung 50 eine induzierte Spannungspolarität als ein Positionserfassungssignal. Die induzierte Spannungspolarität wird gemäß der Differenz zwischen einer induzierten Spannung, die in einer offenen Phase verursacht wird, und einer Referenzspannung bestimmt. Die Referenzspannung ist die Spannung des imaginären Neutralpunkts oder der 1/2 VDC. Insbesondere gibt der Komparator 43 die induzierte Spannungspolarität als das Positionserfassungssignal an die Steuerschaltung 50 aus. Die induzierte Spannungspolarität wird gemäß der Differenz zwischen der in der W-Phase verursachten induzierten Spannung und der Referenzspannung verursacht.
  • In Schritt S25 erfasst die Steuerschaltung 50 einen abgeschätzten Bereich einer Position eines magnetischen Pols des Läufers 15. Die Erfassung der Position des magnetischen Pols wird basierend auf einer Annahme durchgeführt, dass die Position des magnetischen Pols in einem zuvor gemäß der induzierten Spannungspolarität definierten Bereich existiert. Wenn beispielsweise die induzierte Spannungspolarität negativ ist, wird die Position des magnetischen Pols basierend auf einer Annahme erfasst, dass die Position des magnetischen Pols in einem abgeschätzten Bereich, der einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich enthält, existiert. Wie durch den schraffierten Abschnitt in 5A spezifiziert ist, reicht der erste Winkelbereich von der Referenzposition, in der sich die offene Phase (W-Phase) befindet, zu der in der Drehrichtung X um 90° (π/2 rad) verschobenen Position. In dem ersten Winkelbereich befindet sich der Winkel θ zwischen 240° und 330°. Wie durch den schraffierten Abschnitt in 4A spezifiziert ist, ist der zweite Winkelbereich ein punktsymmetrischer Abschnitt des ersten Winkelbereichs um den Drehmittelpunkt. In dem zweiten Winkelbereich befindet sich der Winkel θ zwischen 60° und 150°. Wenn alternativ die induzierte Spannungspolarität positiv ist, wird die Position des magnetischen Pols basierend auf einer Annahme erfasst, dass die Position des magnetischen Pols in einem abgeschätzten Bereich, der einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich enthält, existiert. Wie durch den schraffierten Abschnitt in 7A spezifiziert ist, verläuft der erste Winkelbereich von der Referenzposition, in der sich die offene Phase (W-Phase) befindet, zu der in der Drehrichtung Y, die der Drehrichtung X entgegensteht, um 90° (π/2 rad) verschobenen Position. In dem ersten Winkelbereich liegt der Winkel θ zwischen 150° und 240°. Wie durch den schraffierten Abschnitt in 6A spezifiziert ist, ist der zweite Winkelbereich ein punktsymmetrischer Abschnitt des ersten Winkelbereichs um den Drehmittelpunkt. In dem zweiten Winkelbereich liegt der Winkel θ zwischen 0° und 60°, und liegt zwischen 330° und 360°.
  • Anschließend, in Schritt S30, wird eine Bestimmung des abgeschätzten Bereichs der Position des magnetischen Pols des Läufers 15 durchgeführt. Das heißt, es wird bestimmt, ob die induzierte Spannungspolarität positiv (plus) oder negativ (minus) ist. Zusätzlich wird der Positionswinkel entsprechend der bestimmten positiven oder negativen induzierten Spannungspolarität bestimmt. Anschließend, in den Schritten S40 und S50, führt die Steuerschaltung 50 die Positionierung, um Elektrizität einer Phasenwicklung zuzuführen, durch, von der angenommen wird, dass diese mit Elektrizität zu versorgen ist, um so dem Läufer 15 in den bestimmten Positionswinkel zu positionieren. Die Schritte S40 und S50 sind Äquivalente zu einer Positionierung.
  • In Schritt S30 gilt, dass wenn die Steuerschaltung 50 bestimmt, dass die induzierte Spannungspolarität negativ ist, die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30 bewirkt, um ein Schalten der FETs 71 bis 76 durchzuführen, wodurch eine Elektrizitätszufuhr zu jeder Phasenwicklung gesteuert wird. Dadurch funktioniert die Steuerschaltung 50, um einen S-Pol bei einem beliebigen spezifizierten Winkel, der in einem Positionswinkel zwischen 330° bis 360° und einem Positionswinkel zwischen 0 bis 60° enthalten ist, zu bilden. Der Positionierwinkel wird in einem Winkelbereich eingestellt, der nicht in dem abgeschätzten Bereich enthalten ist, der bestimmt wird, wenn die induzierte Spannungspolarität negativ ist. Der Positionierwinkel wird innerhalb eines Winkelbereichs von 90° (π/2 rad) eingestellt. Als ein Beispiel einer Elektrizitätszuführoperation, um den bestimmten Positionswinkel zu erfüllen, kann in Schritt S40 die Steuerschaltung 50 eine U-VW-Elektrizitätszufuhr durchführen, um Elektrizität von der U-Phasenwicklung 11 zu der V-Phasenwicklung 12 und der W-Phasenwicklung 13 zuzuführen. In diesem Fall kann die Steuerschaltung 50 funktionieren, um den S-Pol bei 0° zu bilden, was der U-Phasenwicklung 11 entspricht (4C, 5C). In diesem Fall kann die Position des magnetischen Pols des Läufers 15 schnell angenähert werden. In der vorliegenden U-VW-Elektrizitätszufuhr bewirkt die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30, um eine Schaltsteuerung durchzuführen, um so den FET 71 (SU+), den FET 75 (SV–) und den FET 76 (SW-) zu aktivieren (auf EIN zu schalten).
  • In Schritt S30 gilt, dass wenn die Steuerschaltung 50 bestimmt, dass die induzierte Spannungspolarität positiv ist, die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30 bewirkt, um ein Schalten der FETs 71 bis 76 zu steuern, wodurch eine Elektrizitätszufuhr zu jeder Phasenwicklung gesteuert wird. Daher funktioniert die Steuerschaltung 50, um einen S-Pol in einem beliebigen spezifizierten Winkel, der in einen Positionierwinkel zwischen 240 bis 330° enthalten ist, zu bilden. Der Positionswinkel ist in einem Winkelbereich eingestellt, der nicht in dem abgeschätzten Bereich enthalten ist, der bestimmt wird, wenn die induzierte Spannungspolarität positiv ist. Der Positionierwinkel ist innerhalb eines Winkelbereichs von 90° (π/2 rad) eingestellt. Als ein Beispiel einer Elektrizitätszuführoperation, um den bestimmten Positionierwinkel zu erfüllen, kann in Schritt S50 die Steuerschaltung 50 eine UW-V-Elektrizitätszufuhr durchführen, um Elektrizität von der U-Phasenwicklung 11 und der W-Phasenwicklung 13 zu der V-Phasenwicklung 12 durchzuführen. In diesem Fall kann die Steuerschaltung 50 funktionieren, um den S-Pol an einer von der Position der U-Phase um 300° (5π/3 rad) in der Drehrichtung X verschobenen Position zu bilden. In diesem Fall kann die Position des magnetischen Pols des Läufers 15 schnell angenähert werden. In der gegenwärtigen UW-V-Elektrizitätszufuhr bewirkt die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30, um eine Schaltsteuerung durchzuführen, um so den FET 71 (SU+), den FET 73 (SW+) und den FET 75 (SV-) zu aktivieren (auf EIN zu schalten).
  • Die Operation von jedem der Schritte S40 und S50 wird für eine vorbestimmte Periode unter Berücksichtigung einer Zeitperiode beibehalten, bevor der Läufer 15, der eine Massenträgheit aufweist, um ein Drehen beizubehalten, bei dem Positionierwinkel festgesetzt wird. Die obere Reihe von 8 zeigt den abgeschätzten Bereich und den Positionierwinkel, die durch die Steueroperation der in 3 gezeigten U-V-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr erhalten werden. In der gegenwärtigen Startsteuerung werden der abgeschätzte Bereich und der Positionierwinkel auf diese Weise bestimmt. Daher wird eine unnötige Bewegung des Läufers 15 reduziert, um eine Zeit vor einem Starten des Motors 10 zu verkürzen.
  • Anschließend zu der Positionierung des Läufers 15 in den Schritten S40 oder S50 bestimmt die Steuerschaltung 50 einen Kommutationszeitpunkt der Inverterschaltung 70 in Schritt S60. Daher startet die Steuerschaltung 50 eine erzwungene Kommutation durch Steuern einer Elektrizitätszufuhrphase zu dem Anker 14. Anschließend, wenn die Drehzahl auf eine Drehzahl erhöht wird, bei der eine Positionserfassung des Läufers 15 durchgeführt werden kann, führt die Steuerschaltung 50 in Schritt S70 eine Positionserfassung des Läufers 15 durch, und steuert die Elektrizitätszufuhrphase. Nachdem sich die Drehzahl des Läufers 15 auf eine vorbestimmte Drehzahl erhöht hat, führt in Schritt S80 die Steuerschaltung 50 eine Leistungssteuerung durch, um die Drehzahl zu steuern. Daher startet die Steuerschaltung 50 eine sensorlose Steuerung und beendet die Startsteuerung des Motors 10.
  • Anschließend wird eine Bewegung des Läufers 15 zum Zeitpunkt einer Erfassung der Position des magnetischen Pols des Läufers 15 und eines Positionierens des Läufers 15 mit Bezugnahme auf die 4A bis 7C beschrieben. Voraussetzungen für die in den 4B, 5B, 7B gezeigten Simulationen enthalten die Energiequellenspannung von 12 V, eine Elektrizitätszufuhrperiode von 5 m/sek und die Referenzspannung der 1/2 VDC (1/2 Gleichspannung).
  • Es wird angenommen, dass die U-V-zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird. In diesem Fall zeigen die 4A, 4C eine Bewegung des Läufers 15, wenn der abgeschätzte Bereich zwischen 60 und 150° (π/3 bis 5π/6 rad) liegt, und wenn die induzierte Spannungspolarität negativ ist. Zusätzlich zeigen die 5A, 5C eine Bewegung des Läufers 15, wenn der abgeschätzte Bereich zwischen 240 bis 330° (4π/3 bis 11π/6 rad) liegt, und wenn die induzierte Spannungspolarität negativ ist. Zum Zeitpunkt der U-V-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr, wie in den 4A, 5A gezeigt ist, bildet der Anker 14, der sich an der Außenseite des Läufers 15 befindet, den N-Pol bei 150° und den S-Pol bei 330°. Durch die U-V-zweiphasige Elektrizitätszufuhr dreht sich der in 4A gezeigte Läufer 15 von der Position, die in dem Bereich zwischen 60 und 150° enthalten ist, in der entgegengesetzten Drehrichtung Y, um sich so von der W-Phase wegzubewegen. Zusätzlich gilt durch die U-V-zweiphasige Elektrizitätszufuhr, dass sich der N-Pol des in 5A gezeigten Läufers 15 von der Position, die in dem Bereich zwischen 240 und 330° enthalten ist, in der Drehrichtung X dreht, um sich so von der W-Phase wegzubewegen. Daher gilt, wie in den 4B, 5B gezeigt ist, dass eine negative induzierte Spannungspolarität, die eine größere Referenzspannung als die induzierte Spannung der offenen Phase (W-Phase) aufweist, erfasst wird.
  • Der Positionierwinkel des Läufers 15 wird innerhalb des Bereiches zwischen 0 und 60° und dem Bereich zwischen 330 und 360° bestimmt. Zusätzlich bildet der Anker 14 den S-Pol an dem Positionierwinkel. Daher dreht sich der Läufer 15 in 4C kontinuierlich in der entgegengesetzten Drehrichtung Y. Alternativ dreht sich der Läufer 15 in 5C kontinuierlich in der Drehrichtung X. Insbesondere gilt in 4C und 5C, dass die U-VW-Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um den Positionierwinkel auf die Position von 0° einzustellen. Daher dreht sich in 4C der Läufer 15 bei der Positionierung in der entgegengesetzten Drehrichtung Y um einen Winkel, der durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie gezeigt ist. Alternativ, in 50, dreht sich der Läufer 15 bei der Positionierung in der Drehrichtung X um einen Winkel, der durch den Pfeil mit gestrichelter Linie gezeigt ist. Daher gilt in dem Fall von 4A, dass der magnetische Pol (N-Pol) des Läufers 15, der durch den schwarzen Punkt gezeigt ist, nach einer Drehung um maximal 150° positioniert wird. Alternativ gilt in dem Fall von 5A, dass der magnetische Pol (N-Pol) des Läufers 15, der durch den schwarzen Punkt gezeigt ist, nach einer Drehung um maximal 120° positioniert wird.
  • Anschließend wird angenommen, dass die U-V-zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird. In diesem Fall zeigen die 6A, 6C eine Bewegung des Läufers 15, wenn der abgeschätzte Bereich 330 bis 360° und 0 bis 60° (11π/6 bis 2π rad und 0 bis π/3 rad) beträgt, wenn die induzierte Spannungspolarität positiv ist. Zusätzlich zeigen die 7A, 7C eine Bewegung des Läufers 15, wenn der abgeschätzte Bereich 150 bis 240° (5π/6 bis 4π/3 rad) beträgt, und wenn die induzierte Spannungspolarität positiv ist. Zum Zeitpunkt der U-V-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr gilt, wie in den 6A, 7A gezeigt ist, dass sich der an der anderen Seite des Läufers 15 befindliche Anker 14 den N-Pol bei 150° und den S-Pol bei 330° bildet. Durch die U-V-zweiphasige Elektrizitätszufuhr dreht sich der N-Pol des in 6A gezeigten Läufers 15 von der Position in dem abgeschätzten Bereich in die entgegengesetzte Drehrichtung Y, um sich so in Richtung der W-Phase zu bewegen. Zusätzlich gilt, dass durch die U-V-zweiphasige Elektrizitätszufuhr der N-Pol des in 7A gezeigten Läufers 15 von der Position in dem abgeschätzten Bereich in der Drehrichtung X dreht, um sich so in Richtung der W-Phase zu bewegen. Daher gilt, wie in den 6B, 7B gezeigt ist, dass eine Positive induzierte Spannungspolarität, die eine kleinere Referenzspannung als die induzierte Spannung der offenen Phase (W-Phase) aufweist, erfasst wird.
  • Der Positionierwinkel des Läufers 15 wird innerhalb des Bereiches zwischen 240 und 330° bestimmt. Zusätzlich bildet der Anker 14 den S-Pol bei dem Positionierwinkel. Daher dreht sich der Läufer 15 in 6C kontinuierlich in der entgegengesetzten Drehrichtung Y. Alternativ dreht sich der Läufer 15 in 7C kontinuierlich in der Drehrichtung X. Insbesondere gilt in 6C und 7C, dass die UW-V-Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um den Positionierwinkel auf die Position von 300° einzustellen. Daher dreht sich in 6C der Läufer 15 bei dem Positionieren in der entgegengesetzten Drehrichtung Y um einen Winkel, der durch den Teil mit gestrichelter Linie gezeigt ist. Alternativ dreht sich in 7C der Läufer 15 bei dem Positionieren in der Drehrichtung X um einen Winkel, der durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie gezeigt ist. Daher gilt in dem Fall von 6A, dass der magnetische Pol (N-Pol) des Läufers, der durch den schwarzen Punkt gezeigt ist, nach einer Drehung um maximal um 120° positioniert wird. Alternativ gilt in dem Fall von 7A, dass der magnetische Pol (N-Pol) des Läufers 15, der durch den schwarzen Punkt gezeigt ist, nach einer Drehung um maximal um 150° positioniert wird.
  • Wenn die U-V-zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, und wenn der N-Pol des Läufers 15 sich nahe 150° befindet, wird die induzierte Spannungspolarität bestimmt, um entweder die positive oder die negative zu sein. Wenn die induzierte Spannungspolarität bestimmt wird, um in Schritt S30 positiv zu sein, wird das Positionieren in Schritt S50 durchgeführt. Wenn alternativ in Schritt S30 die induzierte Spannungspolarität bestimmt wird, negativ zu sein, wird das Positionieren in Schritt S40 durchgeführt. Daher gilt in jedem Fall, dass das Positionieren stetig durchgeführt wird. In der in der JP-A-4-312390 beschriebenen Positionierung kann der Drehwinkel des Läufers größer werden, wenn die Startposition des Läufers eine bestimmte Position ist. Andererseits genügt es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass sich der Läufer 15 um maximal 150° (5π/6 rad) dreht. Daher kann das Positionieren effizient durch Reduzieren des Drehbereichs des Läufers 15 durchgeführt werden.
  • In der vorstehenden Beschreibung wurde der abgeschätzte Bereich und der Positionierwinkel in einem Fall als ein Beispiel der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr beschrieben, wobei Elektrizität von der U-Phasenwicklung 11 zu der V-Phasenwicklung 12 zugeführt wird, und die offene Phase die W-Phase ist. Es sei angemerkt, dass das Antriebsverfahren für den dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor auf eine andere Weise einer zweiphasigen Elektrizitätszufuhr praktiziert werden kann. 8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen verschiedenen praktikablen zweiphasigen Elektrizitätszuführmoden, abgeschätzten Bereichen des Läufers 15 und Bereichen des Positionierens zeigt.
  • Die zweite Reihe von oben in 8 zeigt einen Fall der U-W-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr. In diesem Fall bildet der Anker 14 den S-Pol bei der Position von 30° und die offene Phase ist die V-Phase. Wenn zusätzlich die induzierte Spannungspolarität positiv ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 300 bis 360°, 0 bis 30° und 120 bis 210°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in einem Bereich zwischen 30 und 120° eingestellt. Wenn alternativ die induzierte Spannungspolarität negativ ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 30 bis 120° und 210 bis 300°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 300 du 360° und dem Bereich zwischen 0 und 30° eingestellt.
  • Die dritte Reihe von oben in 8 zeigt einen Fall, der V-W-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr. In diesem Fall bildet der Anker 14 den S-Pol an der Position von 90°, und die offene Phase ist die U-Phase. Wenn zusätzlich die induzierte Spannungspolarität positiv ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 90 bis 180° und 270 bis 360°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 0 und 90° eingestellt. Wenn alternativ die induzierte Spannungspolarität negativ ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 0 bis 90° und 180 bis 270°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 90 und 180° eingestellt.
  • Die vierte Reihe von oben in 8 zeigt einen Fall der V-U-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr. In diesem Fall bildet der Anker 14 den S-Pol an der Position von 150°, und die offene Phase ist die W-Phase. Wenn zusätzlich die induzierte Spannungspolarität positiv ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 60 bis 150° und 240 bis 320°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 150 und 240° eingestellt. Wenn alternativ die induzierte Spannungspolarität negativ ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 330 bis 360°, 0 bis 60° und 150 bis 240°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 60 und 150° eingestellt.
  • Die fünfte Reihe von oben in 8 zeigt einen Fall der W-U-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr. In diesem Fall bildet der Anker 14 den S-Pol an der Position von 210°, und die offene Phase ist die W-Phase. Wenn zusätzlich die induzierte Spannungspolarität positiv ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 30 bis 120° und 210 bis 300°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 120 und 210° eingestellt. Wenn alternativ die induzierte Spannungspolarität negativ ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 300 bis 360°, 0 bis 30° und 120 bis 210°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 210 und 300° eingestellt.
  • Die unterste Reihe von oben in 8 zeigt einen Fall der W-U-zweiphasigen Elektrizitätszufuhr. In diesem Fall bildet der Anker 14 den S-Pol an der Position von 270°, und die offene Phase ist die U-Phase. Wenn zusätzlich die induzierte Spannungspolarität positiv ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 0 bis 90° und 180 bis 270°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 270 und 360° eingestellt. Wenn alternativ die induzierte Spannungspolarität negativ ist, beträgt der abgeschätzte Bereich 90 bis 180° und 270 bis 360°. In diesem Fall wird der Positionierwinkel in dem Bereich zwischen 180 und 270° eingestellt.
  • Das Antriebsverfahren und die Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor sind auf die vorstehend beschriebenen sechs Arten von zweiphasigen Elektrizitätsoperationen anwendbar. Die mit Bezugnahme auf 3 beschriebene Startsteuerung kann auf diese sechs Arten von zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperationen angewendet werden, solange die sechs Arten einer zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperation mit den abgeschätzten Bereichen und den in 8 gezeigten Positionierwinkeln übereinstimmen.
  • 9 ist eine Spannungswellenform, die eine Beziehung zwischen der Klemmenspannung VB der offenen Phase, der imaginären Neutralpunktspannung VN und der 1/2 VDC der Gleichspannung zeigt, wenn eine PWM-Steuerung nicht durchgeführt wird. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden verschiedene Arten von zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperationen durch eine PWM-Steuerung durchgeführt. Es sei angemerkt, dass wenn beispielsweise eine PWM-Steuerung nicht durchgeführt wird, die induzierte Spannung und die Referenzspannung aus den in 9 gezeigten Spannungswellenformen zu einem beliebigen Zeitpunkt in Schritt S20 erfasst werden können.
  • Wenn andererseits eine PWM-Steuerung in einer zweiphasigen Elektrizitätszuführoperation durchgeführt wird, sind die induzierte Spannung und die Referenzspannung im Allgemeinen bei einem beliebigen Zeitpunkt erfassbar, solange die Referenzspannung die Spannung des imaginären Neutralpunkts ist. Es sei angemerkt, dass ein Überschwingen (oszillierende Wellenform) unmittelbar nach Aktivierung einer PWM-Steuerung auftreten kann. Daher kann ein Komparator die induzierte Spannung und die Referenzspannung erfassen, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Aktivierung der PWM-Steuerung in Schritt S20 verstrichen ist. Anschließend kann die Steuerschaltung 50 das Positionserfassungssignal ausgeben. In diesem Fall ist die vorbestimmte Periode in einem Bereich zwischen einem Zeitpunkt einer Konvergenz einer Oszillation einer Klemmenspannung nach einer Aktivierung der PWM-Steuerung und einem Zeitpunkt einer Deaktivierung der PWM-Steuerung eingestellt. Auf diese Weise kann eine induzierte Spannung während einer oszillierenden Wellenform, die dazu neigt, unmittelbar nach Aktivieren der PWM-Steuerung aufzutreten, reduziert werden. Daher kann die Position des magnetischen Pols des Läufers 15 sanft und schnell erfasst werden.
  • In einem Fall einer PWM-Steuerung tritt ein Überschwingen unmittelbar auf, nachdem die Inverterschaltung 70 ein Gate-Signal aktiviert. Daher gilt in Schritt S20, wie in 10B gezeigt ist, dass unmittelbar nachdem ein aktiviertes Gate-Signal deaktiviert wird, ein Komparator eine induzierte Spannung und eine Referenzspannung erfassen kann, und ein Positionserfassungssignal an die Steuerschaltung ausgeben kann. Ein Zeitpunkt, an dem die Klemmenspannung erfassbar wird, verzögert sich hinsichtlich einer Aktivierung eines Gate-Signals. Daher wird die Klemmenspannung unmittelbar nach einem Deaktivieren des Gate-Signals erfassbar. Auf diese Weise kann eine induzierte Spannung erfasst werden, während eine Verzögerung als Antwort auf eine gegenwärtige Klemmenspannungswellenform hinsichtlich des Gate-Signals reduziert wird. Daher kann die Position des magnetischen Pols des Läufers 15 sanft und schnell erfasst werden.
  • Wenn die 1/2 VDC als eine Referenzspannung in einer PWM-Steuerung der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr verwendet wird, können eine induzierte Spannung und eine Referenzspannung nur erfasst werden, wenn jede Klemmenspannung angelegt ist. Wie vorstehend beschrieben gilt, dass es angemerkt sei, dass ein Überschwingen (oszillierende Wellenform) unmittelbar nach Aktivieren einer PWM-Steuerung auftreten kann. Daher kann ein Komparator die induzierte Spannung und die Referenzspannung erfassen, nachdem eine vorbestimmte Periode nach Aktivierung der PWM-Steuerung in Schritt S20 verstrichen ist. Anschließend kann die Steuerschaltung 50 das Positionserfassungssignal ausgeben. In diesem Fall ist die vorbestimmte Periode in einem Bereich zwischen einem Zeitpunkt einer Konvergenz einer Oszillation einer Klemmenspannung nach Aktivierung der PWM-Steuerung und einem Zeitpunkt einer Deaktivierung der PWM-Steuerung eingestellt. Weiterhin gilt, dass wenn die 1/2 VDC als eine Referenzspannung angewendet wird, in Schritt S20 unmittelbar nachdem ein aktiviertes Gate-Signal deaktiviert wird, ein Komparator eine induzierte Spannung und eine Referenzspannung erfassen kann, und ein Positionserfassungssignal an die Steuerschaltung ausgeben kann, gleich der vorstehend beschriebenen Operation.
  • Nachstehend werden durch das gegenwärtige erste Ausführungsbeispiel erzeugte Effekte beschrieben. Das Antriebsverfahren eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors umfasst einen Positionserfassungsschritt entsprechend den Schritten S20 und S25 zum Erfassen eines abgeschätzten Bereiches als eine Position des magnetischen Pols des Läufers 15 gemäß einem Vergleichsergebnis einer induzierten Spannung mit einer Referenzspannung. Der abgeschätzte Bereich umfasst einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich. Der erste Winkelbereich verläuft von einer Referenzposition, an der sich eine spannungsfreie Phasenwicklung (z. B. W-Phasenwicklung 13) befindet, die nicht mit Elektrizität versorgt wird, zu einer um π/2 rad in der Drehrichtung X oder einer entgegengesetzten Drehrichtung Y verschobenen Position. Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich sind punktsymmetrisch um einen Drehmittelpunkt. Ein Positionsbestimmungsschritt entsprechend Schritt S30 dient zum Bestimmen eines Positionswinkels des Läufers 15 in einem Winkelbereich, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereichs liegt, und gleich oder kleiner π/2 rad ist.
  • Auf diese Weise wird in dem Positionserfassungsschritt der abgeschätzte Bereich als die Position des magnetischen Pols des Läufers 15 erfasst. Der abgeschätzte Bereich umfasst einen vorbestimmten Winkelbereich, der bezüglich einer Referenzposition, die der spannungsfreien Phasenwicklung entspricht, spezifiziert ist. Zusätzlich wird in dem Positionsbestimmungsschritt der Positionierwinkel des Läufers 15 in dem Winkelbereich von π/2 rad oder kleiner bestimmt, der nicht in dem abgeschätzten Bereich enthalten ist. Auf diese Weise kann der Positionierwinkel zum Positionieren des Läufers 15 vor einem Starten auf einen Drehwinkel kleiner als eine halbe Drehung, wie etwa maximal 150°, hinsichtlich der Position des magnetischen Pols des Läufers 15, der gestoppt wurde, bestimmt werden. Daher kann die Winkelverschiebung des Läufers 15, wenn dieser gestoppt ist, zwischen der Startposition und dem Positionierwinkel vor einem Starten eingeschränkt werden. Auf diese Weise wird die Winkelverschiebung des Läufers 15 klein gemacht, wodurch das Positionieren des Läufers 15 schnell angenähert werden kann. Daher kann eine zum Starten des Motors 10 benötigte Zeitperiode in dem gegenwärtigen Antriebsverfahren reduziert werden.
  • Es sei angemerkt, dass in dem in der JP-A-4-312 390 offenbarten herkömmlichen Verfahren zwei Positionierungen notwendig sind. Daher kann der Drehwinkel des Läufers bei einer solchen Positionierung groß werden. Im Gegensatz gilt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass ein geeigneter Positionierwinkel basierend auf dem abgeschätzten Bereich bestimmt wird. Daher gilt, wie vorstehend beschrieben ist, dass der Drehwinkel des Läufers innerhalb ungefähr maximal 150° bei der Positionierung eingeschränkt werden kann. Daher kann eine vor einem Starten des Motors benötigte Zeitperiode signifikant reduziert werden.
  • Herkömmlicherweise kann die Startposition des Läufers 15, wenn dieser gestoppt ist, in einen um 180° gedrehten Totpunkt bezüglich des Positionierwinkels liegen. In diesem Fall ist es schwierig eine Drehlast zum Drehen des Läufers 15 zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass gemäß dem Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Positionieren des Läufers 15 durch Drehen des Läufers 15 von der Startposition um den Drehwinkel kleiner als eine halbe Drehung, wie etwa maximal 150°, durchgeführt werden kann.
  • In dem vorstehend beschriebenen Positionierbestimmungsschritt wird der Positionierwinkel an der Position bestimmt, die von der Position, die dem in dem Anker gebildeten magnetischen Pol, wenn die zweiphasige Elektrizität durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung Y oder der entgegengesetzten Drehrichtung Y verschoben ist. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der in dem Anker 14 gebildete magnetische Pol der S-Pol. Es sei angemerkt, dass der in dem Anker 14 gebildete magnetische Pol der N-Pol sein kann. In diesem Fall wird in dem Positionsbestimmungsschritt der Positionierwinkel des Läufers 15 auf der Position bestimmt, die von der Position, die dem in dem Anker 14 gebildeten magnetischen Pol (S- oder N-Pol) entspricht, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung X oder der entgegengesetzten Drehrichtung Y verschoben ist. Auf diese Weise wird der magnetische Pol des Läufers 15 in der Position des magnetischen Pols positioniert, der leicht durch eine Elektrizitätszufuhr an die dreiphasigen Wicklungen gebildet wird. Daher kann die Drehoperation schnell abgeschlossen werden. Zusätzlich kann eine Zeitperiode zum Annähern des Positionierwinkels weiterhin reduziert werden.
  • Die Antriebssteuervorrichtungen 1 und 1A für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor umfassen:
    eine Positionserfassungseinheit (Steuerschaltung 50), die eingerichtet ist, eine Position eines magnetischen Pols des Läufers 15 gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung, die in einer spannungslosen Phasenwicklung erzeugt wird, wenn eine zweiphasige Elektrizitätszufuhr in den dreiphasigen Wicklungen durchgeführt wird, und einer Referenzspannung vor einem Starten des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors, der gestoppt ist, zu erfassen;
    eine Positionsbestimmungseinheit (Steuerschaltung 50), die eingerichtet ist, einen Positionierwinkel des Läufers gemäß der Position des magnetischen Pols des Läufers 15, der durch die Positionserfassungseinheit erfasst wird, zu bestimmen; und
    eine Positioniereinheit (Positioniereinheit, Spannungsanlegeeinheit 20), die eingerichtet ist, um Elektrizität der Phasenwicklung 1, 12, 13 zuzuführen, die zum Positionieren mit Elektrizität versorgt werden sollte, um so den Läufer 15 an den durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten Positionierwinkel zu positionieren.
  • Die Positionserfassungseinheit (Steuerschaltung 50) ist weiterhin eingerichtet, einen abgeschätzten Bereich als eine Position eines magnetischen Pols des Läufers 15 gemäß einem Vergleichsergebnis einer induzierten Spannung mit einer Referenzspannung zu erfassen. Der abgeschätzte Bereich umfasst einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich. Der erste Winkelbereich reicht von einer Referenzposition, in der sich eine spannungsfreie Phasenwicklung befindet, zu einer Position, die um π/2 rad in einer Drehrichtung X oder einer entgegengesetzten Drehrichtung Y verschoben ist. Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich sind um einen Drehmittelpunkt punktsymmetrisch. Die Positionsbestimmungseinheit (Steuerschaltung 50) ist weiterhin eingerichtet, einen Positionierwinkel des Läufers 15 in einem Winkelbereich zu bestimmen, der außerhalb des abgeschätzten Bereichs liegt, und kleiner oder gleich π/2 rad ist.
  • Auf diese Weise erfasst die Positionserfassungseinheit den abgeschätzten Bereich als die Position des magnetischen Pols des Läufers 15. der abgeschätzte Bereich umfasst einen vorbestimmten Winkelbereich, der bezüglich einer Referenzposition, die der spannungsfreien Phasenwicklung entspricht, spezifiziert ist. Zusätzlich bestimmt die Positionsbestimmungseinheit den Positionierwinkel des Läufers 15 in dem Winkelbereich von π/2 rad oder kleiner, der nicht in dem abgeschätzten Bereich liegt. Auf diese Weise kann der Positionierwinkel zum Positionieren des Läufers vor einem Starten auf einen Drehwinkel bestimmt werden, der kleiner als eine halbe Drehung ist, wie etwa maximal 150°, hinsichtlich der Position des magnetischen Pols des Läufers 15, der gestoppt wurde. Auf diese Weise kann eine Winkelverschiebung des Läufers 15 von der Startposition, wenn dieser gestoppt ist, zu dem Positionierwinkel vor einem Starten eingeschränkt werden, als im Vergleich mit einer Winkelverschiebung, die die halbe Drehung in dem Verfahren zum Positionieren des Läufers gemäß der JP-A-4-312 390 übersteigt. Daher kann eine Winkelverschiebung im Vergleich des Standes der Technik reduziert werden. Daher kann das Positionieren des Läufers 15 schnell angenähert und abgeschlossen werden. Daher sind die Antriebssteuervorrichtungen 1 und 1A für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor dazu fähig, eine vor einem Starten eines Motors benötigte Zeitperiode zu reduzieren.
  • Die Positionsbestimmungseinheit (Steuerschaltung 50) ist eingerichtet, um den Positionierwinkel auf der Position zu bestimmen, die von der Position, die dem in dem Anker 14 gebildeten magnetischen Pol entspricht, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung X oder der entgegengesetzten Drehrichtung Y verschoben ist. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der in dem Anker 14 gebildete magnetische Pol der S-Pol. Es sei angemerkt, dass der in dem Anker gebildete magnetische Pol der N-Pol sein kann.
  • In diesem Fall ist die Positionsbestimmungseinheit eingerichtet, den Positionierwinkel des Läufers 15 auf der Position zu bestimmen, die von der Position, die dem in dem Anker 14 gebildeten magnetischen Pol (S- oder N-Pol) entspricht, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung X oder der entgegengesetzten Drehrichtung Y verschoben ist. Auf diese Weise wird der magnetische Pol des Läufers 15 auf die Position des magnetischen Pols positioniert, die leicht durch eine Elektrizitätszufuhr an die dreiphasigen Wicklungen gebildet werden kann. Daher kann die Drehoperation schnell abgeschlossen werden. Zusätzlich kann eine Zeitperiode zum Annähern des Positionierwinkels weiterhin reduziert werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde die Startsteueroperation für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor mit Bezugnahme auf 3 beschrieben. In dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Modifikation der Startsteueroperation mit Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 ist ein Flussdiagram, das eine Verarbeitung der Startsteuerung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Die Startsteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der mit Bezugnahme auf 3 beschriebenen Startsteuerung in dem ersten Ausführungsbeispiel durch Durchführen einer vorläufigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S5, vor der zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S10. in 11 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnete Schritte die gleichen wie die in 3 und führen äquivalenten Operationen wie in 3 aus.
  • Wie in 11 gezeigt ist, wird die vorläufige Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S5 vor der zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S10 durchgeführt. Bei der vorläufigen Elektrizitätszufuhroperation wird eine UV-W-Elektrizitätszufuhr durchgeführt, um Elektrizität sowohl von der U-Phasenwicklung 11 als auch der V-Phasenwicklung 12 and die W-Phasenwicklung 13 durchzuführen, um so den S-Pol in dem Anker 14 auf einer Position zu bilden, der von der U-Phase um 60° (π/3 rad) in der Drehrichtung X verschoben ist. In der gegenwärtigen UV-W-Elektrizitätszufuhr bewirkt die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30, eine Schaltsteuerung durchzuführen, um so den FET 71 (SU+), den FET 72 (SV+) und den FET 76 (SW-) zu aktivieren (auf EIN zu schalten). Die Elektrizitätszufuhr bildet ein magnetisches Feld, um den magnetischen Pol (N-Pol) des Läufers 15 bewirken, eine Drehung in Richtung einer um 60° von der Startposition verschobenen Position, wenn dieser gestoppt ist (Stoppbedingung), zu starten. Eine Erregungsperiode (Elektrizitätszufuhrperiode) in Schritt S5 ist eingestellt, um kleiner als eine Erregungsperiode bei der Positionierung in Schritt S40 und Schritt S50 zu sein. Die Erregungsperiode in Schritt S5 ist eingestellt, um so klein wie möglich zu sein. In Schritt S5 ist die Erregungsperiode eingestellt, um so klein wie möglich zu sein, da Schritt S5 eine Voroperation darstellt, um so eine Drehung des Läufers 15 in Richtung einer vorgeschriebenen Position des S-Pols zu erleichtern, die durch eine anschließende zweiphasige Elektrizitätszufuhr gebildet wird. Dafür reicht es aus, dass die vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S5 den Läufer 15 bewirkt, um auch nur eine leichte Drehung zu beginnen.
  • Eine Aktivierungs- und Deaktivierungssteuerung (EIN und AUS-Steuerung) der Schaltelemente in der vorläufigen Elektrizitätszufuhr in Schritt S5 wird durchgeführt, um so den Läufer 15 in Richtung des S-Pols zu drehen, die als Antwort auf die nachfolgende zweiphasige Elektrizitätszufuhr einzustellen ist. Die vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S5 kann mehrere Male vor einer zweiphasigen Elektrizitätszufuhr durchgeführt werden. Jede vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S5 kann für eine kurze Zeitperiode durchgeführt werden.
  • Das Antriebsverfahren für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst den vorläufigen Elektrizitätszufuhrschritt in Schritt S5 vor der zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S10. In dem vorläufigen Elektrizitätszufuhrschritt wird ein elektrischer Strom den dreiphasigen Wicklungen in einer vorbestimmten Richtung für eine Erregungsperiode, die kleiner als eine Erregungsperiode in dem Positionierschritt (Schritt S40 und Schritt S50) ist, zugeführt.
  • Die vorläufige Elektrizitätszufuhr wird auf diese Weise durchgeführt, bevor die zweiphasige Elektrizitätszufuhroperation zum Drehen des Läufers 15 gestoppt ist. Wenn sich beispielsweise die Position des magnetischen Pols an einem Totpunkt befindet, in dem das Magnetfeld nur schwer angelegt werden kann, wird eine Drehlast des Läufers 15 groß. Wenn beispielsweise der Läufer in einem solchen Fall vor Starten der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr schwer gedreht werden kann, wird die vorläufige Elektrizitätszufuhroperation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt, um eine Drehlast effektiv zu reduzieren, bevor sich der Läufer 15 beginnt zu drehen. Daher kann der Läufer 15 stetig und sanft in der anschließenden zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperation gedreht werden. Daher kann die Positionserfassung des Läufers 15 schnell durchgeführt werden. Zusätzlich kann eine Positioniergenauigkeit bei der Positionserfassung verbessert werden. Daher kann eine vor Starten des Motors benötigte Zeitperiode reduziert werden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • In dem vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel wird eine Modifikation der Startsteuerung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor, der in dem ersten Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, mit Bezugnahme auf 12 beschrieben. 12 ist ein Flussdiagram, das eine Verarbeitung einer Startsteuerung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor zeigt.
  • Die Startsteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der mit Bezugnahme auf 3 in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Startsteuerung i) durch Durchführen einer vorläufigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S31 vor der zweiphasigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S40 und ii) durch Durchführen einer vorläufigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S32 vor der Positionierung in Schritt S50. In 12 führen die mit gleichen Bezugszeichen wie die in 3 bezeichneten Schritte äquivalente Operationen wie in 3 durch.
  • Wie in 12 gezeigt ist, wird die vorläufige Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S31 vor der Positionierung in Schritt S40 durchgeführt. In der vorläufigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S31 wird eine UV-W-Elektrizitätszufuhr durchgeführt, um Elektrizität von sowohl der U-Phasenwicklung 11 als auch der V-Phasenwicklung 12 zu der W-Phasenwicklung 13 zuzuführen, um so den S-Pol in dem Anker 14 auf einer Position zu bilden, der von der U-Phase um 60° (π/3 rad) in der Drehrichtung X verschoben ist. In der gegenwärtigen UV-W-Elektrizitätszufuhr bewirkt die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30, eine Schaltsteuerung durchzuführen, um so den FET 71 (SU+), den FET 72 (SV+) und den FET 76 (SW-) zu aktivieren (auf EIN zu schalten). Die Elektrizitätszufuhr bildet ein Magnetfeld, um den magnetischen Pol (N-Pol) des Läufers 15 zu bewirken, eine Drehung in Richtung einer Position zu starten, die um 60° von der Startposition verschoben ist, wenn dieser gestoppt ist (Stoppbedingung). Eine Erregungsperiode (Elektrizitätszufuhrperiode) in Schritt S31 ist eingestellt, um kleiner als eine Erregungsperiode bei der Positionierung in Schritt S40 zu sein. Die Erregungsperiode in Schritt S31 ist eingestellt, um so klein wie möglich zu sein. In Schritt S31 ist die Erregungsperiode eingestellt, um so klein wie möglich zu sein, da Schritt S31 eine Voroperation darstellt, um so eine Drehung des Läufers 15 in Richtung einer vorbestimmten Position des S-Pols zu starten, der durch die anschließende Positionierung zu bilden ist. Daher ist es ausreichend, dass die vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S31 den Läufer 15 bewirkt, auch nur eine leichte Drehung zu beginnen. Die vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S31 kann mehrere Male vor dem Positionieren durchgeführt werden. Jede vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S5 kann für eine kurze Zeitperiode durchgeführt werden.
  • Entsprechend wird die vorläufige Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S32 vor der Positionierung in Schritt S50 durchgeführt. In der vorläufigen Elektrizitätszufuhroperation in Schritt S32 wird eine W-UV-Elektrizitätszufuhr durchgeführt, um Elektrizität von der W-Phasenwicklung 13 zu sowohl der U-Phasenwicklung 11 als auch der V-Phasenwicklung 12 zuzuführen, um so den S-Pol in dem Anker 14 an einer Position zu bilden, die von der U-Phase um 240° (4 π/3 rad) in der Drehrichtung X verschoben ist. In der gegenwärtigen W-UV-Elektrizitätszufuhr bewirkt die Steuerschaltung 50 die Antriebsschaltung 30, eine Schaltsteuerung durchzuführen, um so den FET 73 (SW+), den FET 74 (SU-) und den FET 75 (SV-) zu aktivieren (auf EIN zu setzen). Die Elektrizitätszufuhr bildet ein Magnetfeld um den magnetischen Pol (N-Pol) des Läufers 15 zu bewirken, eine Drehung in Richtung einer Position zu starten, die um 300° von der Startposition verschoben ist, wenn dieser gestoppt ist (Stoppbedingung). Eine Erregungsperiode (Elektrizitätszufuhrperiode) in Schritt S32 ist eingestellt, um kleiner als eine Erregungsperiode bei der Positionierung in Schritt S50 zu sein. Die Erregungsperiode in Schritt S32 ist eingestellt, um so klein wie möglich zu sein. In Schritt S32 ist die Erregungsperiode eingestellt, um so klein wie möglich zu sein, da Schritt S32 eine Voroperation darstellt, um so eine Drehung des Läufers 15 in Richtung einer vorbestimmten Position des S-Pols zu starten, die durch die anschließende Positionierung zu bilden ist. Daher ist es ausreichend, dass die vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S32 den Läufer 15 bewirkt, auch nur eine kleine Drehung zu beginnen. Die vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S32 kann mehrere Male vor dem Positionieren durchgeführt werden. Jede vorläufige Elektrizitätszufuhr in Schritt S5 kann für eine kurze Zeitperiode durchgeführt werden.
  • Das Antriebsverfahren für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst die vorläufigen Elektrizitätszufuhrschritte in Schritt S31 und Schritt S32 vor dem Positionieren in Schritt S40 und Schritt S50.
  • In den vorläufigen Elektrizitätszufuhrschritten wird ein elektrischer Strom in dreiphasigen Wicklungen in einer vorbestimmten Richtung für eine Erregungsperiode zugeführt, die kleiner als eine Erregungsperiode in dem Positionierschritt (Schritt S31 und Schritt S32) ist. Die vorläufige Elektrizitätszufuhr wird auf diese Weise vor dem Positionieren durchgeführt, um so den Läufer 15 zu drehen, der gestoppt ist. Wenn beispielsweise die Position des magnetischen Pols bei einem Totpunkt liegt, in dem ein Magnetfeld schwer angelegt werden kann, wird eine Drehlast des Läufers 15 groß. Wenn beispielsweise der Läufer in einem solchen Fall vor Starten der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr schwer gedreht werden kann, wird die vorläufige Elektrizitätszufuhroperation gemäß dem gegenwärtigen zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt, um eine Drehlast effektiv zu reduzieren, bevor der Läufer 15 beginnt, sich zu drehen. Daher kann der Läufer 15 stetig und sanft bei der anschließenden Positionierung gedreht werden. Daher kann das Positionieren des Läufers 15 schnell durchgeführt werden. Zusätzlich kann eine Positioniergenauigkeit bei der Positionserfassung verbessert werden. Daher kann eine vor Starten des Motors benötigte Zeitperiode reduziert werden.
  • (Weiteres Ausführungsbeispiel)
  • Wie vorstehend beschrieben wurden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung genannt. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann verschiedenartig modifiziert werden, und kann im Geiste der vorliegenden Erfindung praktisch verwendet werden.
  • Der in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschriebene dreiphasige bürstenlose Gleichstrommotor kann bei einer Treibstoffpumpe, verschiedenen Arten von elektrischen Ventilatoren, einem Ventilator für eine Klimaanlage, einer Festplatte, einem Compact Disc-(CD)Laufwerk, einem Digital Versatile Disc-(DVD)Laufwerk und dergleichen angewendet werden.
  • Eine Treibstoffpumpe muss einen Treibstoffdruck erhöhen, bevor sich eine Kurbelwelle um 90° dreht, wenn dieser als Antwort einer Aktivierung (EIN) eines Zündschalters gestartet wird, oder wenn von einem Leerlaufstopp neu gestartet wird. Wenn ein Positionieren vor einem Starten fehlschlägt, benötigt ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor, der eingerichtet ist, eine sensorlose Steuerung durchzuführen, Zeit vor einem Starten eines Motors. Das Antriebsverfahren und die Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ermöglichen ein stetiges Positionieren in kurzer Zeit, um dadurch ein geeignetes Starten einer Treibstoffpumpe und ein Neustarten einer Treibstoffpumpe aus einen Leerlaufstopp zu ermöglichen.
  • Im Allgemeinen sind verschiedene Arten von elektrischen Ventilatoren und Ventilatoren für Klimaanlagen für eine geräuscharme Operation und ein Merkmal eines stabilen Startens notwendig. Das Antriebsverfahren und die Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ermöglicht ein stetiges Positionieren in kurzer Zeit, um dadurch eine solche Anforderung einer geräuscharmen Operation und einem Merkmal eines stabilen Startens zu erfüllen.
  • Im Allgemeinen benötigen eine Festplatte, ein CD-Laufwerk und ein DVD-Laufwerk eine schnelle Ansprache und eine hohe Verarbeitungsperformanz. Das Antriebsverfahren und die Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ermöglicht ein stetiges Positionieren in einer kurzen Zeit, um dadurch Anforderungen eines hohen Ansprechverhaltens und einer hohen Verarbeitungsperformanz zu erfüllen.
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Antriebsverfahren für einen bürstenlosen Motor bei einem dreiphasigen Gleichstrommotor angewendet. Es sei angemerkt, dass die Antriebsverfahren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bei einem Motor angewendet werden können, der mit Elektrizität von vier oder mehr Phasen gespeist wird. Wenn die Antriebsverfahren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele bei einem Motor angewendet werden, der mit Elektrizität von vier oder mehr Phasen gespeist wird, kann in dem Positionserfassungsschritt Elektrizität zu Phasenwicklungen von zwei oder mehr Phasen unter den vier oder mehr Phasen zugeführt werden, und Elektrizität kann nicht zu den/der verbleibenden Phasenwicklung(en) einer oder mehr Phasen zugeführt werden. Daher ist ein abgeschätzter Bereich einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer in der spannungslosen Phasenwicklung/den spannungslosen Phasenwicklungen induzierten Spannung und einer Referenzspannung erfassbar. Weiterhin kann in dem Positionsbestimmungsschritt der Positionierwinkel des Läufers auf einen Winkel in einem vorbestimmten Bereich gemäß dem abgeschätzten Bereich bestimmt werden.
  • Wenn die vorstehenden Ausführungsbeispiele zusammengefasst werden, umfasst ein Antriebsverfahren für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Anker mit dreiphasigen Wicklungen und einem Läufer mit einem Permanentmagneten:
    einen Positionserfassungsschritt zum Erfassen einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung, die in einer spannungslosen Phasenwicklung erzeugt wird, wenn eine zweiphasige Elektrizitätszufuhr in den dreiphasigen Wicklungen durchgeführt wird, und einer Referenzspannung, vor Starten des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors, der gestoppt ist;
    einen Positionsbestimmungsschritt zum Bestimmen eines Positionierwinkels des Läufers gemäß der Position des magnetischen Pols des Läufers, die in dem Positionserfassungsschritt erfasst wurde; und
    einen Positionierschritt zum Durchführen einer Elektrizitätszufuhr an eine Phasenwicklung, die zu erregen ist, um so den Läufer bei dem in dem Positionsbestimmungsschritt bestimmten Positionierwinkel zu positionieren.
  • Der Positionserfassungsschritt umfasst weiterhin ein Erfassen eines abgeschätzten Bereichs als eine Position eines magnetischen Pols des Läufers gemäß einem Vergleichsergebnis einer induzierten Spannung mit einer Referenzspannung. Der abgeschätzte Bereich umfasst einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich. Der erste Winkelbereich reicht von einer Referenzposition, in der sich eine spannungslose Phasenwicklung befindet, zu einer Position, die um π/2 rad in einer Drehrichtung oder einer entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist. Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich sind um einen Drehmittelpunkt des Läufers punktsymmetrisch. Der Positionsbestimmungsschritt umfasst weiterhin ein Bestimmen eines Positionierwinkels des Läufers in einem Winkelbereich, der außerhalb des in dem Positionserfassungsschritt erfassten abgeschätzten Bereich liegt und kleiner oder gleich π/2 rad ist.
  • Auf diese Weise wird in dem Positionserfassungsschritt der abgeschätzte Bereich als die Position des magnetischen Pols des Läufers erfasst. Der abgeschätzte Bereich umfasst einen vorbestimmten Winkelbereich, der relativ zu der Referenzposition spezifiziert ist, die der spannungslosen Phasenwicklung entspricht. Zusätzlich wird in dem Positionsbestimmungsschritt der Positionierwinkel des Läufers in dem Winkelbereich von π/2 rad oder kleiner bestimmt, der nicht in dem abgeschätzten Bereich liegt. Daher kann der Positionierwinkel zum Positionieren des Läufers vor Starten auf einen Drehwinkel bestimmt werden, der bezüglich der Position des magnetischen Pols des Läufers kleiner als eine halbe Drehung ist, der gestoppt wurde. Auf diese Weise kann die Winkelverschiebung des Läufers von der Startposition, wenn dieser gestoppt ist, zu dem Positionierwinkel vor einem Starten eingeschränkt werden. Zusätzlich gilt, dass weil die Winkelverschiebung klein ist, die Positionierung des Läufers schnell angenähert und abgeschlossen werden kann. Dadurch kann eine zum Starten des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors benötigte Zeitperiode in dem Antriebsverfahren reduziert werden.
  • In dem vorstehend beschriebenen Positionsbestimmungsschritt wird der Positionierwinkel auf die Position bestimmt, die von der Position, die dem in dem Anker gebildeten magnetischen Pol entspricht, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung oder der entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist.
  • Der in dem vorstehend beschriebenen Positionsbestimmungsschritt bestimmte Positionierwinkel des Läufers ist die Position, die von der Position, die dem in dem Anker gebildeten magnetischen Pol entspricht, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung oder der entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist. Auf diese Weise wird der magnetische Pol des Läufers auf die Position des magnetischen Pols positioniert, was leicht durch eine Elektrizitätszufuhr zu den Dreiphasenwicklungen gebildet wird. Daher kann die Drehoperation schnell abgeschlossen werden. Zusätzlich kann eine Zeitperiode zum Annähern des Positionierwinkels weiterhin reduziert werden. Dadurch kann eine vor Starten des Motors benötigte Zeitperiode reduziert werden.
  • Das Verfahren umfasst weiterhin einen vorläufigen Elektrizitätszuführschritt zum Durchführen einer vorläufigen Elektrizitätszufuhr vor einer zweiphasigen Elektrizitätszufuhr, die vor dem Positionserfassungsschritt durchgeführt wird, um Elektrizität den Dreiphasenwicklungen in einer vorbestimmten Richtung für eine Zeitperiode zuzuführen, die kleiner als eine Zeitperiode einer Elektrizitätszufuhr in dem Positionierschritt ist.
  • Die vorläufige Elektrizitätszufuhr wird vor der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr durchgeführt, um so den Läufer, der gestoppt ist, auch nur für einen kleinen Betrag zu drehen. Auf diese Weise gilt, dass auch wenn der Läufer schwer zu drehen ist, wenn eine Drehlast auf den Läufer vor Starten der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr groß ist, die vorläufige Elektrizitätszufuhr eine Drehung des Läufers startet, um eine Drehlast zu reduzieren. Daher kann ein Erfassen der induzierten Spannung der spannungslosen Phase stetig durchgeführt werden. Daher kann eine Erfassungsgenauigkeit der Position des magnetischen Pols des Läufers verbessert werden, und eine Zeitperiode vor Starten des Motors kann reduziert werden.
  • Das Verfahren umfasst weiterhin einen vorläufigen Elektrizitätszufuhrschritt zum Durchführen einer vorläufigen Elektrizitätszufuhr vor dem Positionsbestimmungsschritt, um Elektrizität den Dreiphasenwicklungen in einer vorbestimmten Richtung für eine Zeitperiode zuzuführen, die kleiner als eine Zeitperiode einer Elektrizitätszufuhr in dem Positionierschritt ist.
  • Die vorläufige Elektrizitätszufuhr wird vor dem Positionsbestimmungsschritt durchgeführt, um so den Läufer, der gestoppt ist, auch nur für einen kleinen Betrag zu drehen. Auf diese Weise gilt, dass auch wenn der Läufer schwer zu drehen ist, wenn eine Drehlast des Läufers vor Starten der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr groß ist, die vorläufige Elektrizitätszufuhr eine Drehung des Läufers startet, um die Drehlast zu reduzieren. Daher kann der Läufer stetig und sanft in dem Positionsbestimmungsschritt gedreht werden. Daher kann die Positionierung des Läufers schnell durchgeführt werden. Zusätzlich kann eine Positioniergenauigkeit in der Positionserfassung verbessert werden. Daher kann eine vor Starten des Motors benötigte Zeitperiode reduziert werden.
  • In dem Positionserfassungsschritt gilt, dass wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durch eine Pulsweitenmodulationssteuerung durchgeführt, die induzierte Spannung nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode nach Aktivieren der Pulsweitenmodulationssteuerung erfasst wird. Auf diese Weise kann die induzierte Spannung erfasst werden, während eine oszillierende Wellenform, die dazu neigt, unmittelbar nach Aktivieren der PWM-Steuerung aufzutreten, reduziert wird, dadurch kann die Position des magnetischen Pols des Läufers sanft und schnell erfasst werden.
  • In dem Positionserfassungsschritt gilt, dass wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durch eine Pulsweitenmodulationssteuerung durchgeführt wird, die induzierte Spannung unmittelbar nach Deaktivieren eines Gate-Signals erfasst wird, das verursacht durch die Pulsweitenmodulationssteuerung aktiviert wurde. Auf diese Weise kann eine induzierte Spannung erfasst werden, während eine Verzögerung als Antwort auf eine gegenwärtige Klemmenspannungswellenform hinsichtlich des Gate-Signals reduziert wird. Daher kann die Position des magnetischen Pols des Läufers sanft und schnell erfasst werden.
  • Die Referenzspannung ist eine Spannung äquivalent zu i) einer imaginären Neutralpunktspannung oder ii) der Hälfte einer Energiequellenspannung.
  • Eine Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Anker mit dreiphasigen Wicklungen und einem Rotor mit einem Permanentmagneten umfasst:
    eine Positionserfassungseinheit, die eingerichtet ist, eine Position eines magnetischen Pols eines Läufers gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung, die in einer spannungslosen Phasenwicklung erzeugt wird, wenn eine zweiphasige Elektrizitätszufuhr in den dreiphasigen Wicklungen durchgeführt wird, und einer Referenzspannung vor Starten des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors, der gestoppt ist, zu erfassen;
    eine Positionsbestimmungseinheit, die eingerichtet ist, einen Positionierwinkel des Läufers gemäß der Position des magnetischen Pols des Läufers, die durch die Positionserfassungsschritt erfasst wird, zu bestimmen; und
    eine Positioniereinheit, die eingerichtet ist, eine Elektrizitätszufuhr zu einer zu erregenden Phasenwicklung durchzuführen, um so den Läufer an den Positionierwinkel, der durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmt, zu positionieren.
  • Die Positionserfassungseinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen abgeschätzten Bereich als eine Position eines magnetischen Pols des Läufers gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung und einer Referenzspannung zu erfassen. Der abgeschätzte Bereich umfasst einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich. Der erste Winkelbereich reicht von einer Referenzposition, in der sich eine spannungslose Phasenwicklung befindet, zu einer Position, die um π/2 rad in einer Drehrichtung oder einer entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist. Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich sind um einen Drehmittelpunkt des Läufers punktsymmetrisch. Die Positionsbestimmungseinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen Positionierwinkel des Läufers in einem Winkelbereich zu bestimmen, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereich liegt und kleiner oder gleich π/2 rad ist.
  • Die Positionserfassungseinheit erfasst den abgeschätzten Bereich als die Position des magnetischen Pols des Läufers. Der abgeschätzte Bereich umfasst einen vorbestimmten Winkelbereich, der relativ zu einer Referenzposition spezifiziert ist, die der spannungslosen Phasenwicklung entspricht. Die Positionsbestimmungseinheit ist weiterhin eingerichtet, um den Positionierwinkel des Läufers in dem Winkelbereich von π/2 rad oder kleiner zu bestimmen, der außerhalb des abgeschätzten Bereichs liegt. Auf diese Weise kann der Positionierwinkel zum Positionieren des Läufers vor einem Starten auf einen Drehwinkel bestimmt werden, der bezüglich der Position des magnetischen Pols des Läufers, der gestoppt ist, weniger als eine halbe Drehung ist. Auf diese Weise kann die Winkelverschiebung des Läufers von der Startposition, wenn dieser gestoppt ist, zu dem Positionierwinkel vor einem Starten eingeschränkt werden. Zusätzlich gilt, dass weil die Winkelverschiebung klein ist, das Positionieren des Läufers schnell angenähert und abgeschlossen werden kann. Daher ist die Antriebssteuervorrichtung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor dazu fähig, eine zum Starten des Motors benötigte Zeitperiode zu reduzieren.
  • Die Positionsbestimmungseinheit ist weiterhin eingerichtet, um den Positionierwinkel auf die Position zu bestimmen, die von der Position, die dem in dem Anker gebildeten magnetischen Pol entspricht, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung oder der entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist.
  • Auf diese Weise bestimmt die Positionsbestimmungseinheit den Positionierwinkel des Läufers auf die Position, die von der Position, die dem magnetischen Pol des Ankers entspricht, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um π/6 rad in der Drehrichtung oder der entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist. Auf diese Weise wird der magnetische Pol des Läufers auf die Position des magnetischen Pols positioniert, der Leicht durch eine Elektrizitätszufuhr an die dreiphasigen Wicklungen gebildet werden kann. Daher kann die Drehoperation schnell abgeschlossen werden. Zusätzlich kann eine zum Annähern des Positionierwinkels benötigte Zeitperiode weiterhin reduziert werden. Dadurch kann eine zum Starten des Motors benötigte Zeitperiode reduziert werden.
  • Der dreiphasige bürstenlose Gleichstrommotor kann ein Stellglied für eine Treibstoffpumpe sein.
  • Die vorstehenden Verarbeitungen, wie etwa Berechnungen und Bestimmungen, sind nicht darauf beschränkt, um durch die Steuerschaltung 50 ausgeführt zu werden. Die Steuereinheit kann verschiedene Aufbauten inklusive der als ein Beispiel gezeigten Steuerschaltung 50 aufweisen. Die vorstehenden Verarbeitungen, wie etwa Berechnungen und Bestimmungen, können durch eine oder verschiedene Kombinationen von Software, einer elektrischen Schaltung, einer mechanischen Vorrichtung, und dergleichen durchgeführt werden. Die Software kann in einem Speichermedium gespeichert sein, und kann über eine Übertragungsvorrichtung, wie etwa eine Netzwerkvorrichtung, übertragen werden. Die elektrische Schaltung kann eine integrierte Schaltung sein, und kann eine diskrete Schaltung, wie etwa eine Hardwarelogik sein, die aus elektrischen oder elektronischen Elementen oder dergleichen aufgebaut ist. Die Elemente, die die vorstehenden Verarbeitungen produzieren, können diskrete Elemente sein, und können teilweise oder vollständig integriert sein.
  • Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind nicht auf eine Analogschaltung umfassend Analogsignalhandhabungsausstattungen, die eingerichtet sind, um die Verarbeitungen durchführen, wie etwa das Vergleichen, die Verstärkung, und andere Operationen durch Verwenden analoger Größen, begrenzt. Beispielsweise kann mindestens ein Teil der Signale in den Schaltungsaufbauten in den vorstehenden Ausführungsbeispielen in digitale Signale konvertiert werden, und im Wesentlichen die gleichen Verarbeitungen, wie etwa das Vergleichen, die Verstärkung, und andere Operationen durch Verwenden der konvertierten digitalen Signale durch Verwenden eines Mikrocomputers, einer programmierbaren Logikschaltung, und dergleichen durchgeführt werden. Es sollte verstanden sein, dass während die Verarbeitungen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit einer bestimmten Sequenz von Schritten beschrieben wurden, weitere alternative Ausführungsbeispiele mit verschiedenen anderen Sequenzen dieser Schritte und/oder zusätzlichen Schritten, die hier nicht offenbart sind, dazu gedacht sind, innerhalb der Schritte der vorliegenden Erfindung zu liegen.
  • Verschiedene Modifikationen und Alternationen können mannigfaltig bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen angewendet werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Ein Verfahren umfasst ein Erfassen (S25) einer Position eines magnetischen Pols eines Läufers (15) gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung und einer Referenzspannung, wobei die induzierte Spannung in einer spannungslosen Phasenwicklung verursacht wird, wenn Elektrizität zu zwei der dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) zugeführt wird; ein Erfassen eines abgeschätzten Bereichs gemäß dem Erfassungsergebnis, wobei der abgeschätzte Bereich einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich aufweist, die punktsymmetrisch um einen Drehmittelpunkt sind, wobei der erste Winkelbereich eine Weite von π/2 rad von der Position der spannungslosen Phasenwicklung aufweist; ein Bestimmen (S40, S50) eines Positionierwinkels des Läufers (15) in einem Winkelbereich, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereichs liegt und kleiner oder gleich π/2 rad ist, gemäß dem Erfassungsergebnis; und ein Zuführen von Elektrizität (S40, S50) zu einer Phasenwicklung, um so den Läufer (15) auf den bestimmten Positionierwinkel zu positionieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 4-312390 A [0002, 0002, 0004, 0004, 0045, 0059, 0064]
    • - JP 2002-78376 A [0002, 0003, 0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors (10) umfassend einen Anker (14) mit dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) und einen Läufer (15) mit einem Permanentmagneten, wobei das Verfahren aufweist: einen Positionserfassungsschritt (S25) zum Erfassen einer Position eines magnetischen Pols des Läufers (15) gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung und einer Referenzspannung vor Starten des Motors (10), wobei die induzierte Spannung in einer spannungslosen Phasenwicklung verursacht wird, wenn eine zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um Elektrizität zu zwei der dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) zuzuführen; einen Positionsbestimmungsschritt (S30) zum Bestimmen eines Positionierwinkels des Läufers (15) gemäß der erfassten Position des magnetischen Pols; und einen Positionierschritt (S40, S50) zum Zuführen von Elektrizität zu einer Phasenwicklung, die zu erregen ist, um so den Läufer (15) an den bestimmten Positionierwinkel zu positionieren, wobei der Positionserfassungsschritt (S25) weiterhin ein Erfassen eines abgeschätzten Bereichs der Position des magnetischen Pols des Läufers (15) gemäß dem Vergleichsergebnis umfasst, wobei der abgeschätzte Bereich einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich umfasst, wobei der erste Winkelbereich von der Referenzposition, an der sich die spannungslose Wicklung befindet, zu einer Position reicht, die um π/2 rad in der Drehrichtung oder einer entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist, wobei der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich um einen Drehmittelpunkt punktsymmetrisch sind, und der Positionsbestimmungsschritt (S30) weiterhin ein Bestimmen des Positionierwinkels des Läufers (15) in einem Winkelbereich umfasst, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereichs liegt und kleiner oder gleich π/2 rad ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Positionsbestimmungsschritt (S30) weiterhin ein Bestimmen des Positionierwinkels auf eine Position umfasst, die von der in dem Anker (14) gebildeten Position des magnetischen Pols um π/6 rad in der Drehrichtung oder der entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit: einem vorläufigen Elektrizitätszuführschritt (S5) zum vorläufigen Zuführen von Elektrizität an die dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) in eine vorbestimmte Richtung, im Voraus der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr vor dem Positionserfassungsschritt (S25), für eine Zeitperiode, die kürzer ist als eine Zeitperiode der Elektrizitätszufuhr in dem Positionierschritt (S40, S50).
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit: einem vorläufigen Elektrizitätszuführschritt (S31, S33) zum vorläufigen Zuführen von Elektrizität an die dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) in eine vorbestimmte Richtung, im Voraus des Positionsbestimmungsschritts (S30), für eine Zeitperiode, die kürzer ist als eine Zeitperiode der Elektrizitätszufuhr in dem Positionierschritt (S40, S50).
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Positionserfassungsschritt (S25) weiterhin eine Pulsweitenmodulationssteuerung zum Durchführen der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr umfasst, und der Positionserfassungsschritt (S25) weiterhin ein Erfassen der induzierten Spannung nach einer vorbestimmten Zeitperiode im Anschluss auf ein Aktivieren der Pulsweitenmodulationssteuerung umfasst.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Positionserfassungsschritt (S25) weiterhin eine Pulsweitenmodulationssteuerung zum Durchführen der zweiphasigen Elektrizitätszufuhr umfasst, und der Positionserfassungsschritt (S25) weiterhin ein Durchführen der Pulsweitenmodulationssteuerung umfasst, um ein Gate-Signal zu deaktivieren, das aktiviert wurde, und der Positionserfassungsschritt (S25) weiterhin ein Erfassen der induzierten Spannung unmittelbar nach dem Deaktivieren des Gate-Signals umfasst.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Referenzspannung eine Spannung äquivalent zu einer imaginären Neutralpunktspannung oder einer Hälfte einer Energiequellenspannung ist.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Motor (10) ein Stellglied für eine Treibstoffpumpe ist.
  9. Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (10) umfassend einen Anker (14) mit dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) und einen Läufer (15) mit einem Permanentmagneten, wobei die Antriebssteuervorrichtung aufweist: eine Positionserfassungseinheit (50), die eingerichtet ist, um eine Position eines magnetischen Pols eines Läufers (15) gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen einer induzierten Spannung und einer Referenzspannung vor Starten Motors (10) zu erfassen, wobei die induzierte Spannung in einer spannungslosen Phasenwicklung verursacht wird, wenn eine zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird, um Elektrizität zwei der dreiphasigen Wicklungen (11, 12, 13) zuzuführen; eine Positionsbestimmungseinheit (50), die eingerichtet ist, um einen Positionierwinkel des Läufers (15) gemäß der durch die Positionserfassungseinheit (50) erfassten Position des magnetischen Pols zu bestimmen; und eine Positioniereinheit (20), die eingerichtet ist, um Elektrizität zu einer Phasenwicklung zuzuführen, die zu erregen ist, um so den Läufer (15) an den durch die Positionsbestimmungseinheit (50) bestimmten Positionierwinkel zu positionieren, wobei die Positionserfassungseinheit (50) weiterhin eingerichtet ist, um einen abgeschätzten Bereich der Position des magnetischen Pols des Läufers (15) gemäß dem Vergleichsergebnis zu erfassen, wobei der abgeschätzte Bereich einen ersten Winkelbereich und einen zweiten Winkelbereich umfasst, wobei der erste Winkelbereich von der Referenzposition, an der sich die spannungslose Phasenwicklung befindet, zu einer Position reicht, die um π/2 rad in einer Drehrichtung oder einer entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist, wobei der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich punktsymmetrisch um einen Drehmittelpunkt sind, und die Positionsbestimmungseinheit (50) weiterhin eingerichtet ist, einen Positionierwinkel des Läufers (15) in einem Winkelbereich zu bestimmen, der außerhalb des erfassten abgeschätzten Bereichs liegt und kleiner oder gleich π/2 rad ist.
  10. Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (10) gemäß Anspruch 9, wobei die Positionsbestimmungseinheit (50) weiterhin eingerichtet ist, um den Positionierwinkel an der Position zu bestimmen, die von der in dem Anker (14) gebildeten Position des magnetischen Pols um π/6 rad in der Drehrichtung oder der entgegengesetzten Drehrichtung verschoben ist, wenn die zweiphasige Elektrizitätszufuhr durchgeführt wird.
  11. Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (10) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Motor (10) ein Stellglied für eine Treibstoffpumpe ist.
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