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A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 技術領域 本發明係有關於一種無電刷直流馬達驅動控制方法及 其裝置以及電氣機器，更詳細地說，則是有關於一種利用 電壓型變頻器來驅動無電刷直流馬達之無電刷直流馬達驅 動控制方法及其裝置，以及以藉由無電刷直流馬達驅動控 制裝置而被驅動控制之無電刷直流馬達爲驅動源的電氣機 器。 背景技術 效率高於A C馬達的馬達，則已知有取代轉子繞線而 將永久磁鐵安裝在轉子上，而消除因爲電流流經轉子繞線 所導致之二次銅損的無電刷直流馬達。 該無電刷直流馬達，在數十KW以下之中小容量範圍 內，已知與A C馬達相比較，其效率改善效果特別好。 此外，在該容量範圍之無電刷直流馬達驅動系統中， 用以驅動無電刷直流馬達的變頻器乃使用電壓型變頻器或 是電流控制型變頻器。在此，電流控制型變頻器具有與電 壓型反相器相同之主電路構造，且能夠控制變頻器而使得 馬達電流能夠成爲所希望的值》 利用上述電壓型變頻器而來驅動無電刷直流馬達的系 統，則如空調機、吸塵機、洗衣機般，乃被搭載在一要求 省電（高效率化），且被大量生產的機器上。因此，對於 變頻部之波形控制，則由容易控制的觀點來看，乃採用一 利用120°通電波形，且構造簡單而便宜的系統。（參 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-°

T 乡- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -— -4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 照 'Microcomputer-Controlled Brushless Motor without a Shaft-Mounted Position Sensor^ ，T. Endo 等 IPEC-Tokyo 183，pp. 1 477- 1 488，1 983， 「無電刷馬 達之控制裝置」永田等，特公平5_7 2 1 9 7號公報， P.M. Brushless Motor Drivers： A Self-Commutat i ng system without Rotor-Position Sensors ^ ，p. Ferraris 等，Ninth Annual Symposium-Incremental Motion Control Systems and Devices, pp. 305-312 1980)。又用於檢測出無電刷DC馬達之磁 極位置的構造，由減低成本的觀念來看，不使用旋轉編碼 器等之昂貴之旋轉位置檢測器，而利用檢測馬達誘導電壓 來檢測磁極位置或是採用一利用霍爾元件等之構造簡單之 磁極位置檢測器。 利用上述電流控制型變頻器來驅動無電刷D C馬達的 系統，對於最重視高速轉矩響應，低轉矩漣波（ripple) 之工具機產業用機器人的伺服馬達最爲適合。 在該系統中，無電刷D C馬達的電流與轉矩係一旋轉 位置的函數，且著眼於比例關係，而採用一藉由控制電路 來決定（計算）變頻器之輸出電壓而能夠使得電流波形成 爲所希望的波形的閉路系統。因此，乃採用用於檢測馬達 之旋轉位置之精密的檢測器，用於精密控制馬達電流之電 流檢測器，以及能夠進行高速處理的控制器，同而成爲一 昂貴的系統。又，由於變頻器會對應於馬達的狀態而瞬時 地被控制，因此，變頻器之輸出電壓會經常變化。在上述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -5 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 V5〇3 A7 B7 五、發明説明（3 ) 利用電壓型變頻器來驅動無電刷0 C馬達之系統中’則不 管各電氣角是否正負有1 8 0度’只有在電氣角1 2 〇° 範圍內變頻器之各相開關才會導通’而在剩下味之電氣角 6 0。的期間（在1個週期內’電氣角爲1 2 0°的期間 )則成爲無控制狀態。 因此，在無控制期間內，變頻器無法輸出所希望的電 壓，而導致變頻器的直流電壓利用率低。因而’由於直流 電壓利用率低會導致無電刷D c馬達之端子電壓變小’而 使得運轉範圍變得狹窄（最髙旋轉數變低）° 又，由於馬達端子電壓變低，因此’在要得到與馬達 端子電壓未降低時同樣的輸出時，則不得不增加馬達電流 ，結果會導致馬達繞線電阻所造成的焦耳損失增加，而無 法如所期待般地提高無電刷D C馬達的效率。 更者，無電刷D C馬達之轉子的永久磁鐵，則不管是 否安裝成使電氣角約成爲1 8 0度，由於只有可能使在電 氣角爲1 2 0°之範圍內的電流朝所希望的方向流動，因 此，磁束的利用率低。換言之，當要獲得與磁束之利用率 未降低時相同的轉矩時，則必須要增加馬達電流，由於馬 達繞線電阻所造成之焦耳損失增加，因此，無法如所期待 般地提高無電刷D C馬達的效率。 發明之揭露 本發明即是用於解決上述的問題，其目的乃提供一種 可以藉由簡單且便宜的控制來提高電壓型變頻器電壓與馬 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 達磁束的利用率，而達成無電刷D C馬達之高效率化以及 擴大運轉範圍之無電刷D C馬達驅動控制方法及其裝置， 以及以藉由無電刷D C馬達驅動控制裝置而被驅動控制之 無電刷D C馬達爲驅動源的電氣機器。 請求項1之無電刷D C馬達驅動控制方法，其主要係 一藉著電壓型變頻器來驅動無電刷D C馬達的無電刷D C 驅動控制方法，其特徵在於：將電壓型變頻器之通電範圍 設定在電氣角較1 2 0°大，而在1 8 0°以下的一定範 圍內。 請求項2之無電刷馬達驅動控制方法，將電壓型變頻 器的輸出調變成可以沿著通電範圍之全部範圍輸出脈寬彼 此相等的脈衝信號。 請求項3之無電刷D C馬達驅動控制方法，無電刷 D C馬達的轉子係採用將永久磁鐵配置在轉子的內部者。 請求項4之無電刷D C馬達驅動控制方法，乃控制電 壓型變頻器，而使得變頻器輸出電壓的相位能夠較變頻器 相對於一可以使得無電刷D C馬達電流與無電刷D C誘導 電壓成爲同相之無電刷D C馬達誘導電壓之輸出電壓的相 位爲領先。 請求項5之無電刷D C馬達驅動控制方法，電壓型變 頻器之通電範圍之電氣角度爲180° »

請求項6之無電刷D C馬達驅動控制方法，將其中一 個端部被連接在電壓型變頻器之各相的輸出端子之電阻另 一端部彼此連接可獲得第1中性點電壓，又將無電刷D C 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線( -7 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 馬達之各相的定子繞線之其中一個端部彼此連接可獲得第 2中性點電壓，根據第1中性點電壓與第2中性點電壓的 差，可以檢測出無電刷D C馬達之轉子的磁極位置。 請求項7之無電刷D C馬達驅動控制方法，電壓型變 頻器之通電範圍，其中電電氣角度較1 2 0°爲大，且未 滿 1 8 0 0 。 請求項8之無電刷D C驅動控制方法，電壓型變頻器 的通電範圍，其中電氣角度在140°以上，且在 1 7 0 °以下β 請求項9之無電刷D C馬達驅動控制裝置，其主要係 一藉著電壓型變頻器來驅動無電刷D C馬達的無電刷D C 馬達驅動控制裝置，其特徵在於：將電壓型變頻器之通電 範圍設定在電氣角度較120°爲大，而在180°以下 之一定範圍。 請求項1 0之無電刷D C馬達驅動控制裝置，更備有 可將電壓型變頻器的輸出調變成可以沿著通電範圍之全部 範圍輸出脈寬彼此相等之脈衝信號的調變裝置。 請求項1 1之無電刷D C馬達驅動控制裝置，無電刷 D C馬達的轉子係採用將永久磁鐵配置轉子的內部者。 請求項1 2之無電刷D C馬達驅動控制裝置，更包括 有可以控制電壓型變頻器的相位控制裝置，而使得變頻器 之輸出電壓的相位能夠較變頻器相對於一可以使得無電刷 D C馬達電流與無電刷誘導電流成爲同相位之無電刷D C 馬達誘導電壓之輸出電壓的相位爲領先。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） " -8 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 請求項1 3之無電刷D C馬達驅動控制裝置，通電範 圍設定機構係一可將電壓型變頻器之通電範圍設定在電氣 角度爲1 8 0 °者。 請求項1 4之無電刷D C馬達驅動控制裝置，更包括 有：將其中一個端部被連接在電壓型變頻器之各相的輸出 端子之電阻的另一端部彼此連接可獲得第1中性點電壓， 又將無電刷D C馬達之各相的定子繞線之其中一個端部彼 此連接可獲得第2中性點電壓，而將該些電壓當作輸出， 且輸出兩中性點電壓之電壓差的電壓差輸出裝置，以及根 據電壓差，而檢測出無電刷D C馬達之轉子之磁極位置的 轉子位置檢測裝置。 請求項1 5之無電刷D C馬達驅動控制裝置，通電範 圍設定裝置係一將電壓型變頻器的通電範圍設定在電氣角 度較120°爲大，且未滿180°者。 請求項1 6之無電刷D C馬達驅動控制裝置，通電範 圍設定裝置（18) (19)係一將電壓型變頻器之通電 範圍設定在電氣角度在140°以上，且170°以下者 〇 請求項1 7之電氣機器，其特徵在於：將由請求項第 9項之第14項之任一項之無電刷DC馬達驅動控制裝置 所驅動控制的無電刷D C馬達當作驅動源。 根據請求項1之無電刷D C馬達驅動控制方法，由於 在藉電壓型變頻器來驅動無電刷D C馬達時，將電壓型.變 頻器之通電範圍設定在電氣角在1 2 0°以上，1 8 0° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 鎏 一 9 一

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 以下之一定的範圍內，因此無控制期間之電氣角未滿 60° 。結果，可以增加馬達端子電壓，而擴大運轉範圍 。又由於可以增加馬達端子電壓，因此能夠抑制馬達電流 的增加量，更者，則可以抑制由馬達繞線所導致之焦耳損 失的增加情況，而提高無電刷D C馬達的效率，更者，在 被安裝在無電刷D C馬達之轉子之永久磁鐵之電氣角較 1 2 0°爲大的範圍內，可以使電流朝所希望的方向流動 ，更者則能夠抑制磁束利用率的降低，而可以提高無電刷 D C馬達的效率。 根據請求項2之無電刷D C馬達控制方法，由於可以 將電壓型變頻器之輸出調變成可以在通電範圍之全部範圍 內輸出脈寬彼此相等之脈衝信號，因此不需要進行高精度 的磁極位置檢測動作，且能夠簡化控制情況。此外，若是 與讓脈寬變化而進行不等寬調變時相比較，則由於除了可 以提髙效率外，而加大基本波振幅，因此，可以提高無電 刷D C馬達的最高旋轉數。 根據請求項3之無電刷D C馬達驅動控制方法，由於 無電刷D C馬達之轉子係採用將永久磁鐵配置在轉子之內 部者，因此著產生導因於磁鐵之轉矩以及因磁阻（ reluctance )所造成之轉矩，並不會讓馬達電流增加， 而能夠使整體所產生之軽矩增加。又與表面磁鐵構造之無 電刷D C馬達相比較，可以使馬達繞線之電感顯著地增加 ，而能夠達成較磁鐵構造之無電刷D C馬達更高速的運轉 «更者，因爲馬達繞線之電感大，因而減少由變頻器低次 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 綣 -10 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（8 ) 高諧波成台所造成之電流漣波，更者則可以減少轉矩漣波 〇 根據請求項4之無電刷DC馬達驅動控制方法，由於 控制電壓型變頻器，可以使得變頻器之輸出電壓的相位較 一能夠使得無電刷D C馬達電流與無電刷D C馬達誘導電 壓成爲同一相位之變頻器輸出電壓的相位爲領先（前進） ，因此可以有效地活用位在與永石磁鐵所產生之磁束之方 向在電氣上偏離90°方向上之電感的影響，結果能夠使 得電流波形近似於正弦波，而更能提高馬達效率。更者， 則可以有效地活用磁阻（reluctance)轉矩以及衰減磁束 效果。 根據請求項5之無電刷D C馬達驅動控制方法，由於 電壓型變頻器之通電範圍之電氣角度爲180° ，因此可 以將無控制期間之電氣角度設爲0。又，由於通電範圍爲 1 8 0 ，而不需要在較6 0°爲小的範圍內之通電範圍進 行控制，因此，當利用微電腦來控制時，則與通電範圍較 120°爲大，而未滿180°的情形相比較時，除了計 時器的數目可減少1個外，中斷處理亦可減少1次，使得 控制以及構造得以簡單化。當利用硬體來控制時，則與通 電範圍較120°爲大，而未滿180°的情形相比較， 計時器之數目可以減少1個，而使得控制以及構造得以簡 單化。 根據請求項6之無電刷DC馬達驅動控制方法，由於 藉由將一端部被連接到電壓型變頻器之各相之輸出端子之 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ 缝 -11 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 電阻的另一端部彼此加以連接可得到第1中性點電壓，而 將無電刷D C馬達之各相之定子繞線之其中一端部彼此加 以連接可得到第2中性點電壓，根據第1中性點電壓與第 2中性點電壓的差，可以檢測出無電刷D C馬達之轉子的 磁極位置，因此不管旋轉速度，通電角度，電流振幅如何 ，則可在不設置馬達轉子之磁極位置檢測器的狀態下檢測 出馬達轉子的磁極位置。 根據請求項7之無電刷D C馬達驅動控制方法，由於 電壓型變頻器之通電範圍設定在電電氣角較120°爲大 ，且未滿1 8 0°的範圍內，因此可以使得用於檢測馬達 轉子之磁極位置的電位差信號或是積分信號得以安定化， 而能夠提高信賴性。 根據請求項8之無電刷D C馬達驅動控制方法，由於 將電壓型變頻器之通電範圍設定在140°以上， 1 7 0°以下，因此，馬達效率，運轉區域幾乎不會損失 ，而能夠使電位差信號或是積分信號更加安定化，而更提 高信賴性。 根據請求項9之無電刷D C馬達驅動控制裝置，由於 當藉由電壓型變頻器來驅動無電刷D C馬達時，藉由通電 範圍設定裝置’將電壓型變頻器的通電範圍設定在電氣角 較120°爲大，而在180°以下的一定範圍內，因此 可以將無控制期間設定在電氣角未滿60° 。結果會增加 馬達端子電壓’而擴大運轉範圍。又由於加大馬達端子電 壓，可以抑制馬達電流的增加量，更者則可抑制由馬達繞 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 缝 12 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _____ B7 五、發明説明（l〇 ) 線所造成之焦耳損失的增加情形，而提高無電刷D C馬達 的效率。更者，相對於被安裝在無電刷D C馬達之轉子之 永久磁鐵的電氣角較1 2 0°爲大的範圍，可以使電流朝 所希望的方向來流動，更者則可以抑制磁束利用率的降低 情況，而提高無電刷D C馬達的效率。 根據請求項1 0之無電刷D C馬達驅動控制裝置，由 藉著調變裝置，可以將電壓型變頻器之輸出調變成可在通 電範圍之全部範圍輸出脈寬彼此相等的脈衝信號，因此不 需要進行高精度之磁極位置檢測動作，且可簡化控制情況 。此外與讓脈寬變化之不等幅調變的情形相比較，除了可 以提高效率外，由於可以加大基本波振幅，因此可以提高 無電刷D C馬達之最高旋轉數。 根據請求項1 1之無電刷DC馬達驅動控制裝置，由 於無電刷D C馬達之轉子係採用將永久磁鐵配置在轉子之 內部者，因此藉著產生由磁鐵所造成之轉矩，甚至由磁阻 所造成之轉矩，並不會使馬達電流增加而能夠增加整體所 產生的轉矩，而與表面磁鐵構造之無電刷D C馬達相比較 ，可以使馬達繞線之電感顯著地增加，而能夠達成較表面 磁鐵構造之無電刷D C馬達更高速的運轉。更者，由於馬 達繞線之電感大，因此可以減少由變頻器低次高諧波成分 所造成的電流漣波，更者則能夠減少轉矩漣波。 根據請求項1 2之無電刷D C馬達驅動控制裝置，藉 著相位控制手段來控制電壓型變頻器，可以使得變頻器之 輸出電壓的相位較一能夠使得無電刷D C馬達電流與無電 本紙張尺度適用中國國家標準（™規格（脆赠13 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 缝 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^ ^ V c/ Ο 3 Α7 _ Β7 五、發明説明（11 ) 刷D C馬達誘導電壓成爲同相位變頻器之輸出電壓的相位 爲領先（前進），藉此可以有效地利用位在與永久磁鐵所 產生之磁束之方向在電氣上呈90°偏離之方向上之電感 的影響，結果可以使電流波形近似於正弦波。因此，除了 能夠減低轉矩漣波外，亦能夠提高馬達效率。又可以有效 地利用磁阻轉矩以及衰減磁束效果。 根據請求項1 3之無電刷D C馬達驅動控制裝置，藉 著通電範圍設定手段，由於可以將電壓型變頻器之通電範 圍設定在電氣角度爲1 8 0°的範圍，因此可以將無控制 期間設定成電氣角爲0° 。又，由於通電範圍爲180° ，而不需要在較60°爲小之範圍之通電範圍內進行通電 ，因此當利用微電腦來控制時，則與通電範圍較1 2 0° 爲大，且未滿1 8 0°的情形相比較，除了計時器的數目 可以減少1個外，中斷處理亦減少1次，而能夠使控制以 及構造得以簡單化。當利用硬體來控制時，則與通電範圍 較120°爲大，且未滿180°的情形相比較，計時器 的數目可以減少1個，而能夠使控制以及構造得以簡單化 〇 根據請求項1 4之無電刷D C馬達驅動控制裝置，藉 著將其中一端部連接到電壓型變頻器之各相的輸出端子， 而將另一個端部互相連接的電阻可以得到第1中性點電壓 ，此外則在無電刷D C馬達之各相之定子繞線之彼此連接 的端部可以得到第2中性點電壓，而根據電壓差輸出手段 ，將兩中性點電壓的電壓差加以輸出，根據電壓差，可以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------Γ---{.------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（l2 ) 藉由轉子位置檢測機構檢測出無電刷D C馬達之轉子的磁 極位置。因此不管旋轉速度，通電角度，電流振幅如何， 均不必要特別設置用於檢測馬達轉子之磁極位置的檢測器 〇 根據請求項1 5之無電刷D C馬達驅動控制裝置，由 於通電範圍設定手段係採用一將電壓型變頻器之通電範圍 設定在電氣角度爲較120°爲大，且未滿180° ，因 此可以使用於檢測馬達轉子之磁極位置的電位差信號或是 積分信號得以安定化，而能夠提高信賴性。 根據請求項1 6之無電刷D C馬達驅動控制裝置，由 於通電範圍設定手段係採用一將電壓型變頻器之通電範圍 設定在電氣角在140°以上，且170°以下者，因此 幾乎不會損及馬達效率，運轉區域，而能夠使電位差信號 ，或是積分信號得以更加安定化，且可以更加提高信賴性 〇 根據請求項1 7之電氣機器，由於係將藉由請求項9 至請求項16之任一項之無電刷DC馬達驅動控制而被驅 動控制之無電刷D C馬達當作驅動源來使用，因此，藉由 作爲驅動源之無電刷D C馬達的高效率化，可以減少消耗 電力。 更者則加以詳細地說明。

將以12 0°通電之電壓型變頻器來驅動無電刷DC 馬達之情形之理想的電流波形與所產生的轉矩表示在圖1 中之A — D。無電刷D C馬達，由於係一將直流電動機之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----„---Μ---(------IT------0 . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -15 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（13 ) 機械式的整流子置換成變頻器者，因此，若是將3相（ u、v、w)之各電流，依每1 20°匯合而成爲直流來 控制變頻器時，則所產生之轉矩，則會如圖1中之D所示 ，而與直流電動機相同。 又，當以180°通電之電壓型變頻器來驅動無電刷 D C馬達之情形的電流波形以及所產生的轉矩，則依發明 人進行模擬的結果，則成爲圖2中之A、B所示。此時， 由於電流係在1 8 0°之期間流動，因而會產生各相之電 流重疊的部分，而進行與直流電動機不同的動作。結果， 所產生之轉矩的漣波會變大（參照圖2中之B) » 由上述的觀點來看，1 2 0°通電之電壓型變頻器對 於驅動無電刷D C馬達最爲理想，而對於利用馬達誘導電 壓檢測來檢測出磁極位置之無電刷D C馬達的驅動方法貝U 只有120°通電的方法。 但是，發明人在利用1 2 0°通電之電壓型變頻器來 驅動無電刷D C馬達時，則發現無法得到圖1所示之理想 的波形，而會得到如圖3A、B所示的波形，而與圖2相 同。特別是將圖2中之B與圖3中之B相比較時，則可知 道其轉矩漣波的振幅幾乎相同。而此相必是藉著簡單控制 之電壓型變頻器並無法隨心所慾（方形波形）地來控制馬 達電流之故。因而可了解在以1 8 0°通電來運轉時，會 隨著轉矩漣波的增大而導致效率以及運轉領域的降低。此 外則知道可藉由抑制焦耳損失的增加以及抑制磁束利用率 的降低，可以提髙D C馬達的效率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、βτ 缝 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14 ) 又不限於180°通電，當爲一進行超過120°範 圍之通電的電壓型變頻器時，則由於必然會產生各相電流 重複的部分，因此想必可以得到與1 8 0°通電之電壓型 變頻器同樣的特性。 更者，在1 2 0°通電之電壓型變頻器中，則電流波 形會如圖1中之A〜C所示般愈是接近方形波，其特徵變 得愈佳，然而在1 8 0°通電之電壓型變頻器中，由於電 流會在令部區間內流動，因此可推測電流波形愈是圓滑， 其特性愈佳。 而本發明即是根據上述之理論而獲得。 圖面之簡單說明： 圖1係表以1 2 0°通電飲電壓型變頻器來驅動無電 刷D C馬達之情況下之理想的電流波形與所產生的轉矩的 說明圖。 圖2係表以1 8 0°通電之電壓型變頻器來驅動無電 刷D C馬達之情況下之電流波形與所產生之轉矩的模擬結 果。 圖3係表以120°通電之電壓型變頻器來驅動無電 刷D C馬達之情況下之電流波形以及所產生之轉矩的說明 圖。 圖4係表本發明之無電刷D C馬達驅動控制裝置之一 實施例的概略圖》 圖5係表概略地表示表面磁鐵構造型之無電刷D C馬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

T 17 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明説明（15) 達之構造圖。 圖6係表概略地表示埋入磁鐵構造型之無電刷D C馬 達之構造圖。 圖7係表以電壓型變頻器來驅動圖5之構造之無電刷 DC馬達，而將通電範圍分別設定在120° 、180° 之情況下之效率一旋轉數特性，負載轉矩一旋轉數特性圖 〇 圖8係表示電壓型變頻器來驅動圖6之構造之無電刷 DC馬達，而將通電範圍分別設定在120° 、150° 、1 8 0°之情況下之效率一旋轉數特性、負載轉矩一旋 轉數特性圖。 圖9係表以電壓型變頻器來驅動圖6之構造之無電刷 D C馬達，而藉控制電路對變頻器實施等幅調變之情形與 實施不等幅調變之情況下之效率一旋轉數特性、負載轉矩 一旋轉數特性圖。 圖1 0係表不等幅調變與等幅調變的說明圖。 圖11係表以180°通電、等幅調變波形之電壓型 變頻器來驅動表面磁鐵構造型之無電刷D C馬達之情況下 的電流波形圖。 圖1 2係表以1 8 0°通電，等幅調變波形之電壓型 變頻器來驅動埋入磁鐵構造型之無電刷D C馬達之情況下 的電流波形圖。 圖1 3係表使變頻器輸出電壓的相位較一能夠使無電 刷D C馬達電流與無電刷D C馬達誘導電壓成爲同相位之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-18 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 16 ) 1 i 變 頻 器 輸 出 電 壓 的 相 位 爲 ( W. 刖 進 ) 而 將 變 tfgf 頻 器 輸 出 電 壓 1 I 外 加 到 埋 入 磁 Atfc. 鐵 構 造 型 之 Arc m 電 刷 D C 馬 達 之 情 況 下 的 電 壓 1 1 I 、 電 流 波 形 1Ξ3 圖 0 請 1 1 1 圖 1 4 係 表 概 略 地 表 示 進 行 1 8 0 〇 通 電 之 m 電 刷 先 閱 讀 1 1 D C 馬 達 驅 動 控 制 裝 置 之 構 造 圖 0 背 面 I 之 1 I 圖 1 5 係 表 圖 1 4 之 微 處 理 器 之 內 部 構 造 rm 圖 ο 注 意 I 事 1 圖 1 6 係 表 詳 細 地 說 明 中 me 斷 處 理 1 之 處 理 內 容 的 流 程 項 再 1 填 1 圖 0 寫 本 頁 1 圖 1 7 係 表 詳 細 地 說 明 中 斷 處 理 2 之 處 理 內 容 的 流 程 1 1 Μ 圖 0 1 1 I rsa 圖 1 8 係 表 fWT 圖 1 4 之 ^ΠΓΓ· m 電 刷 D C 馬 達 驅 動 控 制 裝 置 之 1 1 訂 1 各 部 分 之 信 號 波 形 處 理 內 容 的 說 明 圖 〇 圖 1 9 係 表 進 行 1 5 0 0 通 電 之 Ατι*. Μ 電 刷 D C 馬 達 驅 動 1 1 控 制 裝 置 中 之 微 處 理 器 之 內 部 構 造 圖 ο 1 1 圖 2 0 係 表 詳 細 地 說 明 中 斷 處 理 2 之 處 堙 內 容 的 流 1 綣 程 圖 〇 1 圖 2 1 係 表 詳 細 地 說 明 中 斷 處 理 3 之 處 堙 內 容 的 流 程 1 1 圖 0 1 ΓρΙ 圖 2 2 係 表 |Wt 圖 1 9 之 fnT- m 電 刷 D C 馬 達 驅 動 控 制 裝 置 之 1 1 各 部 分 之 信 號 波 形 > 處 理 內 容 的 說 明 圖 0 1 | 圖 2 3 係 表 用 於 說 明 圆 圖 1 4 之 Arp m 電 刷 D C 馬 達 驅 動 控 1 I 制 裝 置 中 之 放 大 器 » 積 分 器 以 及 根 據 零 交 越 比 較 器 ( ze r 〇 1 1 I c r 0S S compar at or ) 之 位 置 檢 測 動 作 之 各 部 分 的 信 號 波 形 1 1 圖 0 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 19 - A 7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 11 0 1 1 圖 2 4 係 表 在 採 用 1 8 0 0 通 電 之 情 況 下 之 馬 達 電 流 1 1 I 與 位 置 檢 測 器 之 積 分 信 號 的 說 明 raj 圖 0 1 ] ffa 1 圖 2 5 係 表 在 採 用 1 2 0 〇 通 電 之 情 況 下 之 馬 達 電 流 —V 1 I 請 1 I 與 位 置 檢 測 器 之 積 分 信 號 的 說 明 圖 0 先 閲 1 I 1 1 面 圖 2 6 係 表 在 採 用 1 3 0 〇 通 電 之 情 況 下 之 馬 達 電 流 背 ιέ | 之 I 與 位 置 檢 測 器 之 積 分 信 號 的 說 明 ΓΒ1 圖 0 % 玄 I 圖 2 7 係 表 在 採 用 1 4 0 0 通 電 之 情 況 下 之 馬 達 電 流 爭 項 再 1 填 1 與 位 置 檢 測 器 之 積 分 信 號 的 說 明 圖 0 寫 本 tsi 圖 2 8 係 表 在 採 用 1 5 0 〇 通 電 之 情 況 下 之 馬 達 電 流 頁 'W 1 1 I 與 位 置 檢 測 器 之 積 分 信 號 的 說 明 1 〇-1 圖 0 1 1 圖 2 9 係 表 在 採 用 1 6 0 0 通 電 之 情 況 下 之 馬 達 電 流 1 1 與 位 置 檢 測 器 之 積 分 信 號 的 說 明 rwt 圖 〇 訂 1 tsi 圖 3 0 係 表 在 採 用 1 7 0 〇 通 電 之 情 況 下 之 馬 達 電 流 1 | 與 位 置 檢 測 器 之 積 分 信 號 的 說 明 回 圖 〇 1 I 圖 3 1 係 表 將 輸 入 電 流 彼 此 設 定 成 相 同 而 將 通 電 範 1 1 缝 圍 分 別 設 定 在 1 2 0 〇 1 3 0 〇 1 4 0 〇 、 1 5 0 〇 \ 1 8 0 0 之 情 況 下 之 Art m 電 刷 D C 馬 達 之 運 轉 區 域 ΓρΙ 圖 〇 1 1 间 圖 3 2 係 表 將 輸 入 電 流 彼 此 設 定 成 相 同 而 將 通 電 範 丨 圍 分 別 設 定 在 1 2 0 〇 1 3 0 0 1 4 0 〇 1 5 0 0 1 I > 1 8 0 〇 之 情 況 下 之 frrt. 電 刷 D C 馬 達 之 馬 達 效 率 圖 0 1 I 圖 3 3 係 表 位 置 檢 測 器 之 其 他 構 成 例 的 說 明 面 圖 0 1 1 I 用 於 實 施 發 明 之 最 佳 形 態 〇 1 1 I 以 下 請 參 照 所 附 之 I 〇,| 圖 面 來 詳 細 說 明 本 發 明 之 實 施 例 0 1 1 圓 4 係 表 本 發 明 之 {frill m 電 刷 D C 馬 達 驅 動 控 制 裝 置 之 一 1 1 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇X 297公釐） -20 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（l8 ) 實施例。變頻器2之輸出電壓乃外加在無電刷D C馬達3 。此外，藉著對無電刷D C馬達3之誘導電壓，或是無電 刷D C馬達3之各相的定子繞線實施Y結線可得到第2中 性點電壓以及將電阻依Y結線連接在變頻器2之各相之輸 出端子間可得到第1中性點電壓，而將兩者之電壓差當作 輸入而來自馬達位置檢測電路4的輸出信號則被供給到控 制電路5，藉由控制電路5，可以產生一可將通電範圍設 定在超過120° ，而在180°以下之一定範圍的控制 指令，且將之供給到變頻器2。但是，當產生一至少通電 範圍設定在180°之控制指令，且將之供給到變流器2 時，則不得不將上述電壓差供給到馬達位置檢測電路4， 而當產生一可將通電範圍設定在較1 8 0°爲小之範圍的 控制指令，且將之供給到變頻器2時，則可將上述誘導電 壓，電壓差之其中一者供給到馬達位置檢測電路4。 因此，根據無電刷D C馬達3之誘導電壓，或是中性 點電壓彼此間的電壓差，可以藉由馬達位置檢測電路4得 到馬達轉子之磁極位置電信號，而根據磁極位置檢測信號 ，在控制電路5中產生控制指令，使變頻器2之開關（未 圖示）之通電範圍設定在超過1 2 0° ，而在1 8 0°以 下之一定的通電範圍。 圖5係表概略地表示表面磁鐵構造型之無電刷D C馬 達之構造的概略圖，在轉子3 a的表面一定位置則安裝永 久磁鐵3 b，又，定子3 c則具有捲繞有未圖示之定子繞 線的多個溝3 d。又圖中以箭頭表示的d軸，係一表示永 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ----„-------{------ΐτ------綣· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（l9 ) 久磁鐵3 b所產生之磁束的方向的軸，q軸則爲一在電氣 上與d軸呈90°偏離的軸。 圖6係表示概略地埋入磁鐵構造型之無電刷D C馬達 之構造的概略圖。在未露出於轉子3 e之表面的狀態下安 裝永久磁鐵3 f。但是，在相鄰之永久磁鐵3 f彼此間則 安裝非磁性體3 g，以防止在相鄰之永久磁鐵3 f彼此間 產生磁束短路。此外，由於定子3 c的構造與圖5之無電 刷D C馬達相同，因此省略其說明。 圖7之A、B係表藉由電壓型變頻器來驅動圖5之構 造的無電刷D C馬達，而分別將通電範圍設定在1 2 0° 、180°之情況下之效率—旋轉數特性、負載轉矩—旋 轉數特性的說明圖。此外，圖7中之A係表將負載轉矩設 定在20 kg. cm之狀態下所得到的特性。又，圖中，a 係表120°的情形，b係表180°的情形。 由該些特性圖可知，藉著將通電範圍設定在1 8 0° ’除了可以提高效率外，亦能夠提高最高旋轉數，且能夠 增加在高速旋轉領域中之負載轉矩。 圖8中之A、B係表藉由電壓型變頻器來驅動圖6之 構造的無電刷D C馬達，而分別將通電範圍設定在 120° 、150° '180。之情況下之效率一旋轉數 特性、負載矩矩一旋轉數特性的說明圖。此外，在圖中之 A係表將負載轉矩設定在2 0kg· cm之狀態下所得到的 特性’又’圖中，a係表120。的情形，b係表 150°的情形’ c係表180。的情形。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -I — ^ II —訂 II I I 線( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -22 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7_____ 五、發明説明（2〇 ) 由該些特性圖可知’藉著增加通電範圍’除了可以提 高效率外，亦能夠提高最高旋轉數，且能夠增加在高速旋 轉領域中的負載轉矩。 圖9中之A、B係表藉由電壓型變頻器來驅動圖6之 構造的無電刷D C馬達，而藉控制電路對變頻器2之輸出 實施等幅調變與不等幅調變之情況下之效率一旋轉數特性 、負載轉矩一旋轉數特性的說明圖。此外，圖9中之A係 表當將負載轉矩設定在2 Okg· cm，通電範圍設定在 180°之狀態下所得到的特性。又，圖中，a係表不等 幅調變的情形，b係表等幅調變的情形。 又，所謂的不等幅調變，例如如圖1 0中之A所示， 係一藉著讓脈寬變化可以等價地獲得正弦波等之電壓波形 的方法，而所謂的等幅調變，則例如圖1 0中之B所示， 係一完全不讓脈寬度化的方法。 由該些特性圖可知，藉著採用等幅調變，除了可以提 高效率外，亦能夠提高最高旋轉數，且能夠增加在高速旋 轉領域中的負載轉矩。 其他之馬達驅動控制方法，爲了避免成爲低次高諧波 損失，振動增加的要因，一般乃採用正弦波調變等之不等 幅之脈寬調變（PWM)方法 ，（參照 ^Frequency Depedency of Induction Motor Parameters and Their Measuring Method’ K. Kawag i sh i 等人 I PEC-Tokyo， 83，pp. 202 — 213 ，1983。但是在應用到無 電刷D C馬達時，由於調變信號波形與轉子必須要同步化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） II Ί— ( I 11 I 訂 ~"级 ， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（21 ) ’不只需要高精度的磁極位置檢測裝置，其控制會變得複 雜，而導致整體的成本上升。但是，在等幅調變中，則不 會有該問題，而其基本波振幅則較不等幅調變之基本波振 幅爲高。又，由表示本發明人之創見的圓9可知，不會有 一般所擔心之效率降低的問題產生，且相反地能夠提高效 率》更者，對於振動，則當搭載於空氣調節機之電氣機器 時，則爲一不會造成問題的振動情況β 其次則詳細比對表面磁鐵構造型之無電刷D C馬達與 埋入磁鐵構造型無電刷DC馬達來加以說明（參照圖5以 及圖6 )。 圖5所示之表面磁鐵構造型無電刷D C馬達，由於將 永久磁鐵3 b配置在轉子3 a之矽鋼板的表面，因此空氣 間隙（轉子矽鋼板與定子矽鋼板的距離）大，而定子繞線 (未圖示）的電感則變得比較小。相對於此，圖6所示之 埋入磁鐵構造型的無電刷D C馬達，由於永久磁鐵3 f被 配置在轉子3 e的內部，因此在轉子3 e的表面會有矽鋼 板，而空氣間隙小，定子繞線的電感則變得遠較表面磁鐵 構造型的無電刷D C馬達之定子繞線的電感爲大。 圖1 1 ，圖1 2分別係表藉由1 80°通電等幅調變 波形之電壓型變頻器來驅動表面磁鐵構造之無電刷D C馬 達以及埋入磁鐵構造型之無電刷D C馬達之情況下的電壓 ，電流波形。兩圖之上段部分係表電壓波形、下段部分係 表電流波形。 由兩圖可知，定子繞線之電感效果，藉著採用埋入磁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -β 丁 多- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（22 ) 鐵構造型的無電刷D C馬達，可以使得馬達電流接近正弦 波，而能夠減低由高諧波電流所造成的損失，而提高效率 。更者，則可減低轉矩漣波。 其次則比較表面磁鐵構造型無電刷D C馬達與埋入磁 鐵構造型之無電刷D C馬達的情形。 圖5所示之表面磁鐵構造型無電刷D C馬達，由於轉 子3 a之矽鋼板係呈圓柱狀，不管轉子3 a的旋轉位置如 何，定子繞線之電感均爲一定。相對於此，圖6所示之埋 入磁鐵構造型的無電刷D C馬達，由於在轉子3 e之接近 外周的部分交互地配置作爲磁性體之矽鋼板與非磁性體 3 g，因此，定子繞線之電感會因轉子3 e之旋轉位置而 異。具體地說，在進行定格運轉時，表面磁鐵構造型之無 電刷DC馬達之d軸電感，q軸電感均爲3. 2mH，而 埋入磁鐵構造型無無電刷DC馬達之d軸電感爲7. 7 mH，q軸電感爲22. 8mH。 在此，無電刷D C馬達之驅動控制方法，由於想要在 最大極限下利用永久磁鐵的磁束，因此一般乃配合能夠使 d軸的電壓（馬達誘導電壓）成爲最大的相位而輸出變頻 器電壓，亦即，使馬達電流與馬達誘導電壓成爲同相位般 地輸出變頻器電壓。在圖1 1中，變頻器電壓之相位乃相 對於馬達誘導電壓的相位，在表面磁鐵構造型之無電刷 DC馬達的情況下前進29° 。此外，此時爲旋轉速度爲 2858 r. p. m.負載轉矩20 kg· cm，馬達電流 114. 0V，馬達電流7. 20A的情形。又，至於刻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I----.---Ί---------ir------0 . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 五、發明説明（ 22 丨） 1 | 度 ( seal e ) 電 壓 爲 2 0 0 V / d i V » 電 流 爲 1 0 A 1 I / d i V JMl 横 軸 爲 2 msec / di V 〇 又 上 述 之 刖 進 角 度 係 根 1 1 I 據 馬 達 常 數 而 變 化 〇 /·-V 請 1 1 但 是 在 埋 入 磁 鐵 構 造 型 之 Υπτ m 電 刷 D C 馬 達 中 定 子 先 閱 讀 1 1 繞 線 的 電 感 乃 稍 大 而 成 爲 如 rwt 圖 1 2 所 示 的 電 流 波 形 〇 此 背 A I 之 1 1 外 圖 1 2 係 表 旋 轉 速 度 2 8 5 8 r P m 負 載 轉 矩 注 意 I 事 1 2 0 kg • C m 馬 達 電 壓 1 2 6 5 V 馬 達 電 流 項 再 1 L 5 7 0 A 的 情 形 〇 此 外 至 於 刻 度 電 壓 爲 2 0 0 V / 本 百 1 d i V 電 流 爲 1 0 A / d i V 橫 軸 爲 2 msec / di V 〇 Ά 1 1 I 在 圖 1 2 中 變 ito? 頻 器 電 壓 的 相 位 乃 相 對 於 馬 達 誘 導 電 壓 的 1 1 相 位 -V λ. 刖 進 7 0 〇 0 但 是 該 前 進 角 度 則 是 根 據 馬 達 常 數 而 1 1 變 化 〇 相 對 於 此 當 在 變 頻 器 之 電 壓 的 相 位 較 上 述 變 頻 器 訂 1 電 壓 的 相 位 爲 前 進 的 狀 態 下 ( 相 位 .、/« 刖 進 角 度 爲 7 3 〇 的 狀 1 1 態 ) 將 變 liB 頻 器 之 電 壓 外 加 在 無 電 刷 D C 馬 達 時 可 以 得 1 I 到 ΓΒ1 圖 1 3 之 下 段 部 分 所 示 的 電 流 波 形 〇 但 是 rgi 圖 1 3 爲 旋 1 逡 轉 速 度 2 8 5 8 r P m 負 載 轉 矩 2 0 kg • C m 馬 1 1 達 電 壓 2 9 6 V 馬 達 電 流 6 9 2 A 的 情 形 〇 至 於 刻 1 1 度 電 壓 爲 2 0 0 V / d i V 電 流 爲 1 0 A / d i V 1 橫 軸 爲 2 msec / di V 〇 此 外 圖 1 3 之 上 段 部 分 爲 電 壓 波 '1 形 〇 1 I 若 將 圖 1 2 與 圖 1 3 加 以 比 較 則 可 以 知 道 藉 由 Q 軸 1 I 電 感 的 效 果 可 以 使 得 電 流 波 形 非 常 接 近 正 弦 波 〇 因 此 轉 1 1 | 矩 漣 波 減 低 效 果 以 及 效 率 提 升 效 果 可 大 幅 地 增 加 0 又 藉 1 1 著 讓 電 壓 相 位 領 先 則 可 以 有 效 地 利 用 埋 入 磁 鐵 構 造 型 之 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _ 26 - A 7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 24 ) 1 1 無 7vT? 電 刷 D C 馬 達 之 其 他 特 徵 亦 即 厂 磁 阻 轉 矩 J 與 厂 衰 減 1 | 磁 束 效 果 J 0 1 I 圖 1 4 係 表 概 略 地 表 示 用 於 進 行 1 8 0 〇 通 電 之 /nr m 電 請 1 1 1 刷 D C 馬 達 驅 動 控 制 裝 置 之 構 造 的 說 明 jwj 圖 〇 面 圖 1 5 係 表 圖 閱 db 1 1 1 1 4 之 微 處 理 器 1 8 的 內 部 構 造 rwi 圖 0 在 直 流 電 源 1 1 之 端 yi Φ 之 \ 1 子 間 分 別 串 聯 連 接 3 對 的 切 換 電 晶 體 flSL 1 2 U 1 1 2 U 2 注 意 事 1 1 2 V 1 、 1 2 V 2 1 2 W 1 1 2 W 2 而 構 成 變 頻 項 再 1 填 1 器 1 2 將 各 對 之 切 換 電 晶 體 之 彼 此 之 連 接 點 電 壓 分 別 外 為 本 頁 1 加 在 Arr. m 電 刷 D C 馬 達 1 3 之 被 Y 連 接 之 各 相 的 定 子 繞 線 、〆 1 I 1 3 u 1 3 V 1 3 W 上 〇 此 外 則 將 各 對 之 切 換 電 晶 1 1 1 體 彼 此 之 連 接 點 電 壓 分 別 外 加 在 被 Y 連 接 之 電 阻 1 4 U 、 1 1 訂 1 1 4 V 、 1 4 W 上 〇 此 外 在 切 換 電 晶 體 Ηλ7. 1 2 U 1 、 1 2 u 2 1 2 V 1 、 1 2 V 2 、 1 2 W 1 、 1 2 W 2 之 1 1 集 極 — 射 極 端 子 之 間 則 分 別 連 接 有 保 護 用 電 晶 體 1 2 u ] L d 1 | 9 1 2 U 2 d 1 2 V 1 d 1 2 V 2 d 1 2 W 1 d 9 1 终 1 2 w 2 d 〇 又 1 3 e 係 表 /rrt. m 電 刷 D C 馬 達 1 3 的 轉 I 子 〇 又 U V 、 W 則 分 別 對 應 於 •frrp m 電 刷 D C 馬 達 1 3 的 1 1 U 相 V 相 % W 相 0 丨 上 述 被 Y 連 接 之 定 子 繞 線 1 3 u 、 1 3 V 、 1 3 W 的 .1 中 性 點 1 3 d 的 電 壓 則 經 由 電 阻 1 5 a 被 供 給 到 放 大 器 I 1 5 的 反 轉 输 入 端 子 » 而 被 Y 連 接 之 電 阻 1 4 U 、 1 4 V 1 I 、 1 4 W 的 中 性 點 1 4 d 的 電 壓 則 直 接 地 被 供 給 到 放 大 1 1 | 器 1 5 之 非 反 轉 輸 入 端 子 〇 此 外 藉 著 將 電 阻 1 5 b 連 接 1 1 在 放 大 器 1 5 之 輸 出 端 子 與 反 轉 輸 入 MU 端 子 之 間 » 可 以 當 作 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ， -27 - ^^^963 a7 _B7 五、發明説明（25 ) 差動放大器來動作。 自放大器1 5之輸出端子被輸出的輸出信號，則被供 給到由電阻1 6 a與電容器1 6 b串聯連接而成的積分器 16。 來自積分器1 6的輸出電壓（電阻1 6 a與電容器 1 6 b的連接點電壓），則被供給到一在反轉輸入端子供 給有中性點1 3 d之電壓之零交越比較器1 7的非反轉輸 入端子上》 因此，自零交越比較器1 7之輸出端子輸出磁極位置 檢測信號。換言之，藉由上述差動放大器、積分器1 6以 及零交越比較器17而構成一用於檢測無電刷DC馬達 1 3之轉子1 3 e之磁極位置的位置檢測器。但是，亦可 取代該構造之位置檢測器而改採由旋轉編碼器等所構成的 位置檢測器。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 自位置檢測器所輸出之磁極位置檢測信號則被供給到 微處理器1 8的外部中斷端子。微處理器1 8，則根據被 供給到外部中斷端子之磁極位置檢測信號而對相位補正計 時器1 8 a，週期測量計時器1 8 b的進行中斷處理（參 照圖1 5中之中斷處理1 )。在此，相位補正計時器 1 8 a ，則根據後述之計時值演算部1 9 a來設定計時值 。週期測量計時器18b，則將計時值供給到CPU 1 9中之位置信號週期演算部1 9 b。該位置信號週期演 算部19b ，則根據例如與電氣角度60°呈對應的計時 值’而根據電氣角度值來算出電氣角度每1週期的計時值 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） -28 - A7 B7 五、發明説明（26 ) 。相位補正η十時器1 8 a ’則將計數超過（count over) 信號供給到CPU 1 9中之1 80。通電變頻器模式選 擇部1 9 c ’而進行中斷處理（參照圖1 5中之中斷處理 2) 。180°通電變頻器模式選擇部19(：，則會自記 憶體1 8 c讀取該電壓型態而加以輸出。CPU 19, 則藉由位置信號週期演算部1 9 b，根據計時值來進行演 算而輸出位置信號週期信號，且將之供給到計時值演算部 1 9 a以及速度演算部1 9 e »又相位量指令則被供給到 計時值演算部1 9 a ，而根據相位量指令以及來自位置信 號週期演算部1 9 b之位置信號週期演算部而算出應設定 在相位補正計時器1 8 a的計時值。速度演算部1 9 e ， 則根據來自位置信號調期演算部1 9 b之位置信號週期信 號而算出現在的速度，且將之供給到速度控制部1 9 f。 又速度指令亦被供給到速度控制部1 9 f ，而根據速度指 令以及來自速度演算部1 9 e的現在速度而輸出電壓指令 。此外，由上述1 80°通電變頻器模式選擇部1 9 c所 輸出的電壓型態與自速度控制部1 9 f所輸出的電壓指令 ----^---r---(·------訂------0 · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3 到供 信是部 出給被，制只內 輸供該 1 控部之 而被應 V 的成 9 ’ 則出 2 子構 1 d 號輸 1 端各 U 8 信則，極之 P 1 變 ο 2 基 9 C 部調 2 U 個 1 在 變 Μ 路 2 各 而 調W電 1 之U， } Ρ 動 ， 2 Ρ 分 變該驅 1WC 部 調。極 U 2 ， 能 寬號基 2 1 中功 脈信該 1 , 明之 ί 變，體 1 說能 Μ 調 ο 晶W述功 w Μ 2 電 2 上該 p W 路換 1 在成 到 Ρ 電切，，達 給的動述 2 外以 供分驅上 V 此可 被成極到 2 。 示 則相基給 1 號表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明説明（27 ) 並非是以可以明確辨識該些構成部之狀態而存在。 在此，則將與變頻器模式呈對應的電壓型態表示在表 1 ，但是電壓型態則是以各切換電晶體1 2 u 1 ， 12u2，12vl，12v2，12wl，12w2 之 ON — OFF狀態來表示，則對應於ON狀態，而 Λ 〇 '則對應於〇 F F狀態。 變頻器 模式 電壓型態 1 2ul 1 2u2 1 2vl 1 2v2 1 2wl 1 2w2 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 2 1 0 1 0 0 1 3 0 1 1 0 0 1 4 0 1 1 0 1 0 5 0 1 0 1 1 0 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） --------：----广------訂------0 . (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明説明（28) 其次請參照圖18所示的波形圖來說明圖14之無電 刷D C馬達驅動控制裝置的動作。 在圖18中，如（A) ， ( B ) ， （C)所示’由於 無電刷DC馬達之u相，v相，w相之誘導電壓Eu ’ Εν，Ew，其相位分別依1 2 0°地偏離的狀態而變化 ，而自放大器1 5所輸出的信號V nm，則如圖1 8中之（ D )所示般變化，積分器1 6，會使該信號之積分波形（ 1 )式如圖1 8中之（E)所示般地變化。 V n mdt ...... ( 1 ) 此外，該積分波形則被供給到零交越比較器1 7，而 會在積分波形之零交越點上升或是下降的激磁切換信號， 則如圖1 8中之（F)所示般地被輸出。根據該激磁切換 信號的上升以及下降進行中斷處理，而相位補正計時器 1 8 a會開始動作（參照圖1 8中之（G)之箭號的起點 )。由於該相位補正計時器18 a係根據計時值演算部 1 9 a而設定計時值，因此在計時動作進行到所設定之計 時值時會進行計數超過指示（count over)(參照圖1 8 中之（G)之箭號的終點）。因而，相位補正計時器 1 8 a在每次發生計數超過時會進行中斷處理，而1 8 〇 度通電變頻器模式選擇部1 9 c會使變頻馬達前進1個步 進數》亦即，如圖1 8中之（N)所示，變頻馬達會依， 1， '2， ' 3 ^ '4， '5， ^ ^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I----^---Ί---{------1T------$- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 ______ B7 五、發明説明（29) 的順序被選擇。根據相位補正計時器1 8 a之計數超過使 得變頻馬達前進1個步進數，而使得切換電晶體1 2 u 1 ，12u2，12vl，12v2，12wl，12w2 的ON — OFF狀態，會對應於各變頻器模式而如圖1 8 中之（H)〜（M)所示般地被控制。結果，可以在通電 範圍設定在1 8 0°的狀態下達成無電刷D C馬達1 3的 驅動，且能夠使變頻器電壓的相位較馬達誘導電壓爲領先 (前進）。在此，可以藉由相位補正計時器18 a來控制 變頻器電壓之相位的前進量。 圖16係表將上述中斷處理1之處理內容加以詳細說 明的流程圖，在位置檢測器之磁極位置檢測信號（相當於 上述激磁切換信號）的上升緣，下降緣接受外部中斷要求 。因此，在步驟s ρ 1中，會根據來自外部的相位量（相 位補正角）指令以及由位置信號週期演算部1 9 b所得到 之位置信號週期信號來演算相位補正計時器的計時值，在 步驟s ρ 2中，則將補正用的計時值設定在相位補正計時 器1 8 a ，在步驟s ρ 3中則讓相位補正計時器1 8 a開 始動作。此外，在步驟s ρ 4中，則讓在前次之中斷處理 i中開始之週期測量計時器1 8 b停止作動，而在步驟 s p5中讀入週期測量計時值。但是’該步驟s p4、 s ρ 5的處理，由於係一用於檢測激磁切換信號之邊緣之 週期的處理，在讀入週期測量計時值後’爲了要測量下一 次的週期，週期測量計時器會被立即設定而開始動作。此 外，在步驟s ρ 6中，則對所記憶之位置信號週期進行演 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公* ) 一 32 - ----：---Μ---〆------訂------缝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明説明（30 ) 算）例如算出每電氣角1°之計數值）’在步驟s P 7中 ，則根據信號位置週期演算結果來算出無電刷D c馬達 1 3之現在的旋轉速度，在步驟s ρ 8中’則根據來自外 部的速度指令進行速度控制，而輸出電壓指令’且直接回 到原來的處理。 具體地說，根據週期測量計時器1 8 b之實測的結果 ，若與磁極位置檢測信號之間隔對應之計數值爲3 6 0時 ，則變頻器輸出電壓1個週期的計數值，由於變頻馬達的 數目爲6 ，因此成爲360x6 = 2160。此外’由於 該值2160相當於260° ，因此，1°單位之計數值 成爲2 1 60/360 = 6。若相位量指令爲60°時， 則與相位量指令對應的計數值即成爲6 X 6 0 = 3 6 0。 因此，將該值3 6 0當作補正計時值而設定在相位補正計 時器18a ，而讓相位補正計時器18a開始動作。 圖17係表詳細說明上述中斷處理2之處理內容的流 程圖。藉若中斷處理1而開始的相位補正計時器，在計數 超過時會接受中斷處理2 »在步驟s ρ 1中，讓事先被設 定在記憶體1 8 c之變頻器模式前進1個步進數，而在步 驟s ρ 2中，則輸出與領先之變頻器模式對應的電壓型態 ，而回到原來的處理。因此，藉著與以下之比較例來比較 可更加明白，當利用微處理器來實現上述控制時，除了計 時器的數目可以減少1個外，中斷處理亦能夠減少1次. 又當藉著硬體來實現上述控制時，則計時器的數目亦能夠 減少1個。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----.---Μ---(------、訂------.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A 7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 3] ) 1 1 1 C 比 較例 ) 1 1 I 圖 1 9 係 表 在 用 於 進 行 1 5 0 0 通 電 之 /nf. m 電 刷 D C 馬 請 1 行 先 1 達 驅 動 控 制 裝 置 中 在 圖 1 4 之 微 處 理 器 1 8 進 閱 1 I 1 5 0 〇 通 電 時 之 內 部 構 成 rsa 圖 而 與 团 圖 1 5 之 不 同 點 即 是 背 面 1 採 注 取 代 1 8 0 通 電 變 頻 器 模 式 選 擇 部 1 9 C 而 改 意 事 1 1 5 0 〇 通 電 變 頻 器 模 式 選 擇 部 1 9 C 以 及 具 有 一 藉 項 再 1 1 著 相 位 補 正 計 時 器 1 8 a 〆 的 中 斷 處 理 2 一· 而 開 始 作 動 > 寫 本 頁 1 且 將 計 數 超 週 信 號 供 給 到 C P U 1 9 〆 之 1 5 0 0 通 電 V_✓ 1 1 變 頻 器 模 式 選 擇 部 1 9 C 而 進 行 中 斷 處 理 ( 參 照 tsi 圖 1 1 I 1 9 中 之 中 斷 處 理 3 ) 的 第 2 相 位 補 正 計 時 器 1 8 e 中 1 1 訂 斷 處 理 2 的 內 容 以 及 變 頻 器 模 式 的 數 巨 增 加 〇 此 外 > 1 在 該 比 較 例 中 在 與 rsi 圖 1 5 之 各 構 成 部 對 應 的 構 成 部 則 n— 賦 1 1 予 — 附 加 - 的 參 考 符 號 〇 至 於 變 頻 電 路 Υπτ 眺 電 刷 D C 1 1 馬 達 被 Y 結 線 的 電 阻 位 置 檢 測 器 基 極 驅 動 電 路 之 構 1 線 成 以 及 相 互 連 接 關 係 由 於 與 圖 1 4 之 構 成 相 同 因 此 省 I 略 其 圖 示 以 及 說 明 〇 1 1 1 又 上 述 第 2 相 位 計 時 器 1 8 e 亦 根 據 計 時 值 演 算 部 丨 1 9 a > 來 設 定 計 時 值 〇 1 1 在 此 則 將 eta 與 變 頻 器 模 式 對 niff 應 之 電 壓 型 態 表 示 在 表 2 〇 1 | 但 是 電 壓 型 態 係 以 各 切 換 電 晶 體 1 2 U 1 1 2 U 2 1 I 1 2 V 1 > 1 2 V 2 9 1 2 W 1 > 1 2 W 2 的 0 Ν — 1 1 | 0 F F 狀 態 來 表 示 9 1 係 對 應 於 0 N 狀 態 % 0 ff 係 1 1 對 應 於 0 F F 狀 態 0 1 1 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 34 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（32 ) 表 2 變頻器 模式 電壓型態 1 2ul 1 2u2 1 2vl 1 2v2 1 2wl 1 2w2 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 2 1 0 0 1 0 1 3 1 0 0 0 0 1 4 1 0 1 0 0 1 5 0 0 1 0 0 1 6 0 1 1 0 0 1 7 0 1 1 0 0 0 8 0 1 1 0 1 0 9 0 1 0 0 1 0 10 0 1 0 1 1 0 11 0 0 0 1 1 0 圖2 2係表該比較例之動作之構成各部分的波形圖。 (A)〜（G)的波形乃與圖1 8之（A)〜（G)的波 形相同。此外，在圖22中，由於加上（G>)，因此會 因爲中斷處理2 >而輸出偶數之變頻器模式的電壓型態， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I-------r---{------訂------終 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -35 - 五、發明説明（33) 因爲中斷處理3而輸出奇數的變頻器模式的電壓型態，而 能夠在將通電期間設定在1 5 0°之狀態下達成無電刷 D C馬達的驅動。 圖2 0係表詳細說明中斷處理2 -之處理內容的流程 圖。當在中斷處理1/中開始作動之相位補正計時器 1 8 a >達到計數超過時刻，則會接受中斷處理2 -。而 在步驟S P 1中’令事先被設定在記憶體1 8 c /之變頻 器模式前進1個步進數’而在步驟s p 2中，則輸出與領 先之變頻器模式對應的電壓型態，在步驟s p 3中，則根 據相位補正量來演算第2相位補正計時器1 8 e的值（ 3 0°單位的值）’在步驟s p 4中，則將補正計時值設 定在第2相位補正計時器1 8 e ，在步驟s p 5中，則讓 第2相位補正計時器1 8 e開始動作，而且回到原來的處 理。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2 1係表詳細說明中斷處理3之處理內容的流程圖 。當在中斷處理2 >中開始之第2相位補正計時器1 8 e 達到計數超過時刻，則會接受中斷處理3。在步驟s p 1 中，則令被設定在記憶體1 8 c >之變頻器模式前進1個 步進數，在步驟s p 2中，則輸出與領先之變頻器模式對 應的電壓型態，而且回到原來的處理。 以下則就根據圖1 4之放大器1 5、積分器1 6以及 零交越比較器1 7來檢測磁極位置的情形來加以說明。 在藉著檢測馬達電壓來檢測磁極位置時，則在空氣調 節機等之電氣機器所採用之利用在1 2 0°通電之上下臂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' _ 36 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（34 ) 〇 F F期間所出現之誘導電壓的磁極檢測方法中，當在高 負載，且電流增加時，則不可能檢測出誘導電壓，而且不 能夠檢測出磁極位置。 在此，用於決定是否能夠檢測出誘導電壓的條件式， 若將到切斷流經定子繞線之電流爲止的期間設爲t ，將 180°期間之變頻器通電角度設爲a 〔rad〕，將輸 出頻率設爲f時則成爲t<(7T-a)/(47rf)。 由該條件可知，在採用1 8 0°通電時，可知道在理 論上是不可能檢測出誘導電壓。又當要求更大的轉矩時， 則必須要加大電流振幅，但是在加大電流振幅時，則由馬 達電感所造成的殘留電流亦會變大，在最壞的情況，由於 在1 8 0°期間，流經定子繞線的電流不會切斷，因此在 1 8 0°期間，爲了要確實地切斷流經定子繞線的電流， 則不得不限制電流振幅。因此，當加長高速旋轉時間或是 通電期間時，則無法加大電流振幅。 但是在採用圖1 4所示之構成時，則呈Y連接之定子 繞線13u ，13v，13w之中性點13d的電壓 Εν-。會成爲 Εν-。= (1/3) { (Vu-。一 Eu-。）+ (Vv-。— Ev_。）+ (Vw_〇-Ew —。）丨，而成爲變頻器 輸出波形（參照圖23中之（A) 、 (B) 、 （C)與被

包含在馬達誘導電壓波形（參照圖23中之（D) 、( E )、（F))中之3n次諧波成分（η爲整數）的和（參 照圖2 3中之（G ))。 又，呈Υ連接之電阻14u，14v，14w之中性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .1Τ 鎏 -37 - 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（35 ) 點14d的電壓VM-〇則成爲VM-〇 = (l/3) {( 乂1_1_〇-¥1〇+乂1„-0)(參照圖2 3中之（1〇)。 因此，藉著取得兩電壓En —0、VM-〇的差En_〇 — V M_〇 (參照圖2 3中之I) ’可以取出在馬達誘導電壓 波形中所包含的3 η次諧波成分。因此’以上之各式，由 於與電流無關，因此不會受到上述條件式的限制，而適用 於任意的通電期間。亦即，在高速旋轉時，當要加長通電 時間時，即使是加大電流振幅，亦不需要將特別使用磁極 位置檢測器，而能夠檢測出磁極位置，又在採用1 8 0° 通電時，亦不需要特別使用磁極位置檢測器，即能夠檢測 出磁極位置。 又以上只是就在無電刷D C馬達進行穩定運轉下之無 電刷D C馬達的驅動控制情況加以說明。但是，在無電刷 D C馬達停止時，由於不會產生誘導電壓，因此無法進行

上述的驅動控制。而在讓無電刷D C馬達開始運轉時，貝[J 自外部強制地外加三相交流電壓，藉著同步運轉讓轉子旋 轉。此外，若轉子開始旋轉時，由於會產生誘導電壓，因 此可以進行上述無電刷D C馬達的驅動控制。 又當採用1 8 0°通電，而根據高速旋轉、重負載的 條件來驅動特殊規格之埋入磁鐵構造型的無電刷D C馬達 的情況下，馬達電流與位置檢測器的積分信號則分別如圖 24中之（A) 、 （Β)所示。而當與採用120°通電 情況下之馬達電流、位置檢測器之積分信號（參照圖2 5 中之（A) 、 （Β))相比較時，可知在採用180°通 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------(------1Τ------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 也乃63 B7 五、發明説明（36 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 電的情況下，其積分信號會大幅地變亂。當然，電位差信 號亦會變亂。因此，即使是有稍微的負載變動、變頻器。 馬達驅動系統之共振情況產生時，則該變亂情況即會使得 積分信號出現不會有零交越的點，而無法獲得位置信號， 遂使馬達失去控制。此外，圖2 0中之（Α)所示的電流 則與圖2中之（Α)、圖12中之（Β)，圖13中之（ Β )所示之電流波形同，而此是因爲馬達規格不同所致。 但是很少發生該種情況。 爲了要解決此特殊情況下所產生之缺點，且提高無電 刷D C馬達驅動控制裝置的信賴性，最好將通電範圍設定 在較120°爲大，且未滿180°的範圍。圖26到圖 30係表在通電範圍分別爲130° 、140° 、 150° 、160° 、170°之情況下之馬達電流以及 積分信號，而由該些圖可知，積分信號不會亂掉。又將輸 入電流設定爲相同，而在將通電範圍分別設定在1 2 0° 、130° 、140° 、150° 、180° 之情況下之 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 壓縮機（以無電刷DC馬達作爲驅動源的壓縮機）的運轉 區域，無電刷D C馬達的馬達效率則分別表示在圖3 1 、 圖32。由圖31可知，在通電範圍爲140°〜 170°時，運轉區域幾乎不會改變，而由圖32可知， 馬達效率的降低程度不及1 %。此時，幾乎不會減少運轉 區域，且幾乎不會降低馬達效率，而確實能防止上述缺點 的發生，顯著地提高信賴性。 又可取代由放大器1 5、積分器1 6、零交越比較器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -39 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（37 ) 1 7所構成的位置檢測電路，而如圖3 3中之（A)所示 ’使中性點1 3 d (參照圖1 4 )的電壓經由電阻 1 1 5 a供給到放大器1 1 5之非反轉輸入端子，將中性 點1 4 d (參照圖1 4)的電壓直接供給到放大器1 1 5 的反轉輸入端子，且在放大器1 1 5之輸出端子與反轉輸 入端子之間並聯連接電阻1 1 5 b以及電容器1 1 6 b。 又如圖33中之（B)所示，相對於圖33中（A)所示 的構成，亦可採用在輸出端子與反轉輸入端子之間附加上 由連接電阻所構成的放大器1 1 7的構成方式。此外，放 大器1 1 5之輸出信號則經由電阻被供給到放大器1 1 7 的反轉輸入端子。更者，如圖3 3中之（C)所示，亦可 採用對調圖33中之（B)所示之放大器115、117 的構成方式。又在採用圖3 3中之（C )之構成方式時， 將中性點的電壓經由電阻供給到放大器117之反轉輸入 端子，將中性點1 4 d的電壓直接供給到放大器1 1 7之 非反轉輸入端子。即使是採用該些構造，亦可達成與圖 14之對應部分相同的作用。 又對於空氣調節機、吸塵機、洗衣機等之電氣機器， 乃要求減少消耗電力，因而採用近年來受到重視的無電刷 D C馬達以及變頻器。藉著將本發明之無電刷D C馬達驅 動控制裝置應用到該些電氣機器，則較採用無電刷D C馬 達以及變頻器之習知電子機器相比較，可以更加減少消耗 電力。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -----------i,------訂------線一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 40 A7 B7 五、發明説明（38 ) 產業上之可利用性 可以達成作爲動力源而在各種用途所採用之無電刷 D C馬達的高效率化以及擴大運轉範圍。 --------^----^------訂------婆 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -41

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局只工消費合作社印製 ^^^63 含8: Τί年，月7日修正/更正/補充 D8 七、申請專利範圍 第84 1 03227號專利申請案 中文申請專利範圔修正本 民國84年11月修正 1 .—種無電刷D C馬達驅動控制方法，其主要係一 藉著電壓型變頻器（2)來驅動無電刷DC馬達（3)( 1 3 )的無電刷D C驅動控制方法，其特徵在於：將電壓 型變頻器（2)(5)(12)(20)之通電範圍設定 在電氣角較1 2 0°大，而在1 8 0β以下的一定範圍內 Ο 2 .如申請專利範圍第1項之無電.刷馬達驅動控制方 法，將電壓型變頻器（2) (5) (12) (20)的输 出調變成可以沿著通電範圍之全部範圍輸出脈寬彼此相等 的脈衝信號。 3. 如申請專利範園第1項或第2項之無電刷DC馬 達駆動控制方法，無髦刷DC馬達（3)(13)的轉子 (3 e )係採用將永久磁鐵（3 f )配置在轉子（3 e ) 的內部者。 4. 如申請專利範圍第3項之無電刷DC馬達驅動控 制方法，乃控制電壓型變頻器，而使得變頻器輸出電壓的 相位能夠較變頻器相對於一可以使得無電刷D C馬達電流 與無電刷D C誘導電壓成爲同相之無電刷D C馬達誘導電 Μ之輸出電壓的相位爲領先。 5. 如申請專利範圍第1項或第2項之任一項之無電 本紙張尺度遑用中國國家揉率（CNS ) Α4規格（210X297公釐〉_ i _ -ί^-------、*τ------^ V (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 ______ 々、申請專利範圍 刷DC馬達驅動控制方法，電壓型變頻器（2) ( 5 )( 12) (20)之通電範圍電氣角度爲1 8 0 ° ° 6.如申請專利範圍第1項或第2項之無電刷DCII 達驅動控制方法，將其中一個端部被連接在電壓型變頻器 (2)(5)(12)(20)之各相的输出端子之電阻 (1 4 u ) ( 1 4 v ) (14w)的另一端部彼此連接可 獲得第1中性點電壓，又將無電刷D C馬達（3 ) (13 )之各相的定子繞線（13u) ( 1 3 v ) (I3w)之 其中一個端部彼此連接可獲得第2中性點電壓，根據第1 中性點電壓與第2中性點電壓的差，可以檢測出無髦刷 DC馬達（3) (13)之轉子（3 a, ) (3e)的磁極 位置。 7 .如申請專利範圍第6項之無電刷D C馬.達驅動控 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 袈· 訂 5 2 ( 1 } 較 2 度 - '角 器氣 頻電 變電 型中 壓其 電 ， » 圍 法範 方電 制通 2 IX 2 ο 之 大 爲 滿 未 且 8 1 方 制 控 肋 fl9 驅 C D 刷 電 無 之 項 6 第 圔 範 利 專 請 丰 如 經濟部中央標準局工消費合作社印製 在 ( 度 器角 頻氣 變電 型中 壓其 電 ， ， 圍 法範 2 4 5 2 ο 2 7 1X 在 且 , 上 以 電下 通以 的。 9 . 一種無電刷D C馬達驅動控制裝置，其主要係一 藉著電壓型變頻器（2) (5) (12) (20)來驅動 無電刷DC馬達（3 )( 1 3 )的無電刷DC馬達驅動控 制裝S，其特徴在於：將電壓型變頻器（2)(5)( 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉-2 _ 經濟部中央梂準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 12) (20)之通電範園設定在電氣角較120°爲大 ，而在1 8 0°以下之一定範圍。 10.如申請專利範圍第9項之無電刷DC馬達驅動 控制裝置，更備有可將電壓型變頻器（2) (5) (12 )(20)的輸出調變成可以沿著通電範圍之全部範圍输 出脈寬彼此相等之脈衝信號的調變裝置（18d)( 1 8 d > ) 〇 1 1 .如申請專利範圍第9項或第1 0項之無電刷 DC馬達驅動控制裝置，無電刷DC馬達（3) (13) 的轉子（3 e )係採用將永久磁鐵（3 f )配置轉子（ 3 e )的內部者。 , 12.如申請專利範圍第10項之無電刷DC馬達驅 動控制裝置，更包括有可以控制電壓型變頻器（2) (5 )(12) ( 2 0 )的相位控制裝，置（1 8 a )( 1 8 a ^ ) ( 1 8 e )，而使得變頻器之輸出電壓的相位 能夠較變頻器相對於一可以使得無電刷D C馬達電流與無 電刷誘導電流成爲同相位之無電刷D C馬達誘導髦壓之输 出電壓的相位爲領先。 '13.如申請專利範圍第9項或第10項之任一項之 無電刷DC馬達驅動控制裝置，通電範圍設定機構（1 8 )(19)係一可將電壓型變頻器（2) (5) (12) (2 0 )之通電範圍設定在電氣角度爲1 8 0°者。 1 4.如申請專利範圍第9項或第1 〇項之任一項之 無髦刷DC馬達驅動控制裝置，更包括有：將其中一個端 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 3 - (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. -—訂 經濟部中央揉準局工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 部被連接在電壓型變頻器（2) (5) (12) (20) 之各相的輸出端子之電阻（14u) ( 1 4 v ) ( 1 4 w )的另一端部彼此連接可獏得第1中性點電壓，又將無電 刷DC馬達（3) (13)之各相的定子繞線（13u) (1 3 v ) (13w)之其中一個端部彼此連接可獲得第 2中性點電壓，而將該些髦壓當作输出，且输出兩中性點 锾壓之電壓差的電壓差输出裝置（1 5 )，以及根據電Μ 差，而檢測出無電刷DC馬達（3) (13)之轉子（ 3a) (3e)之磁極位置的轉子位置檢測裝置。 15. 如申請專利範圍第14項之無電刷DC馬達驅 動控制裝置，通電範圍設定裝置（18,) (19)係一將 電壓型變頻器（2) (5) (12)(20)的通電範圍 設定在電氣角度較1 2 0°爲大，且未滿1 8 0°者。 16. 如申請專利範圍第14項之無電刷DC馬達驅 動控制裝置，通電範圍設定裝置（18) (19)係一將 電壓型變頻器（2)(5)(12)(20)之通電範圍 設定在電氣角度在1 4 0°以上，且1 7 0°以下者。 1 7 .—種電氣機器，其特徵在於：將由如申請專利 範園第9項之第14項之任一項之無電刷DC馬達驅動控 制裝置所驅動控制的無電刷D C馬達當作驅動源。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈_ 訂