[发明专利]电动机驱动器、以及具有其的电气设备

说明书

技术领域

本发明涉及电动机驱动器，其对驱动无刷DC电动机有帮助，该DC电 动机被安装到各种电气设备，如空调、使用助燃风扇电动机的热水器、空气 过滤器、及包括复印机和打印机的信息设备。更具体地，本发明涉及电动机 驱动器，其可以利用简单结构而充分降低在操作期间的转矩波动、震动和噪 声。本发明还涉及配备有同一电动机驱动器的电气设备。

背景技术

诸如空调、热水器、空气过滤器、复印机和打印机的电气设备经常使用 无刷DC电动机作为驱动电动机，这是由于它们具有胜过其它类型电动机的 优势，如更长的服务寿命、更高的可靠性和更简单的速度控制。(下文中， 无刷DC电动机被简称为“电动机”。)

矩形波驱动方法被广泛用作驱动电动机的方法。该方法通过矩形驱动波 形来驱动电动机的驱动线圈。但是，近年来，市场要求电动机应以更小的转 矩波动、更少的震动及低噪声水平来被驱动。通过正弦波驱动波形来驱动电 动机的驱动线圈的正弦波驱动方法现在变成了电动机驱动方法的主流，以满 足该市场要求。

已审查的日本专利公报号3232467公开了一种关于正弦波驱动方法的现 有技术。该现有技术响应于电动机的转动位置，顺序地读取存储在存储器中 的正弦波形数据。然后，该数据经过脉宽调制，并控制逆变器电路的每个开 关元件，该逆变器电路为电动机的驱动线圈供电，从而通过正弦波驱动波形 驱动电动机。

图8示出了依照该现有技术的电动机驱动器的电路图，且图9图解了图 8中所示的电动机驱动器的操作。在图8中，电动机501包括U相驱动线圈 511、V相驱动线圈513和W相驱动线圈515。DC电源505经由逆变器520 为这些驱动线圈511、513和515供电。

逆变器520包括正开关521、523和525，其将驱动线圈511、513和515 连接到正电源线501，并且，逆变器520还包括负开关522、524和526，其 将线圈511、513和515连接到负电源线502。控制器530包括波形发生器 531和脉宽调制器(以下简称为“PWM”)532。电动机驱动器500包括逆变 器520和控制器530。

由波形发生器531响应于电动机501的转动位置而产生的类似正弦波形 状的驱动波形信号WF被馈送到PWM 532，然后，该PWM 532基于信号 WF，将经过脉宽调制的控制信号UH、VH、WH、UL、VL和WL输出到逆 变器520的各个开关元件521至526。各个开关元件521到526被这些控制 信号导通或关断。

控制信号UH、VH和WH彼此具有120度电角度的相位差，并从PWM 532被提供。控制信号UL、VL和WL也是彼此具有120度电角度的相位差， 并从PWM 532被提供。

以下，将参考图9，来描述电动机501的驱动线圈之中的、连接到从逆 变器520提供的输出U的U相驱动线圈511的操作。在图9中，三角波形 的信号CY是在PWM 532中存在的脉宽调制载波信号。

响应于电动机501的转动位置，波形发生器531产生类似正弦波形状的 驱动波形信号WF，且由PWM 532将信号WF与载波信号CY比较。响应于 该比较，开关元件521和522互补地被导通或关断。于是，图9所示的驱动 电压U从逆变器520被提供，并被施加到U相驱动线圈511，结果，U相驱 动电流Iu在其上流过。

驱动电压U瞬时且交替地在DC电源505的正电压和负电压之间改变； 然而，由于脉宽调制的原理，其在平均上变成对应于驱动波形信号WF的类 似正弦波的形状。于是，U相驱动线圈511接收与U相的信号WF相似的类 似于正弦波形状的电压。

以与上面讨论相类似的方式，从逆变器520提供的驱动电压V和W也 向V相驱动线圈513和W相驱动线圈515施加类似于正弦波形状的电压。

施加到各相的驱动线圈511、513和515的驱动电压U、V和W具有120 度电角度的相位差。更具体地，对于V相驱动线圈513，响应于载波信号 CY、以及具有与U相驱动波形信号WF的120度电角度的相位差的V相驱 动波形信号之间的比较，逆变器520的开关元件523和524被互补地导通或 关断。

对于W相驱动线圈515，响应于载波信号CY、以及具有分别与U相驱 动波形信号和V相驱动波形信号的120度电角度的相位差的W相驱动波形 信号之间的比较，逆变器520的开关元件525和526被互补地导通或关断。