權利要求書： 1.一種馬達驅(qū)動裝置，其中，

具備逆變器，該逆變器將從電池輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，輸出所述交流電壓作為對馬達施加的施加電壓，從所述電池輸出的電壓包括第1電壓、低于所述第1電壓的第2電壓和高于所述第1電壓的第3電壓，所述第3電壓是從所述電池的放電開始到經(jīng)過預定時間后的第1時刻的電壓，所述第1電壓是從所述第1時刻到經(jīng)過預定時間后的第2時刻的電壓，所述第2電壓是從所述第

2時刻到電池的放電結(jié)束的電壓，

其中，當所述直流電壓為高于所述第1電壓的所述第3電壓時的所述施加電壓低于當所述直流電壓為所述第1電壓時的所述施加電壓。

2.根據(jù)權利要求1所述的馬達驅(qū)動裝置，其中，當所述直流電壓為低于所述第1電壓的所述第2電壓時的所述施加電壓低于當所述直流電壓為所述第1電壓時的所述施加電壓。

3.根據(jù)權利要求2所述的馬達驅(qū)動裝置，其中，具備位置傳感器，該位置傳感器檢測所述馬達具有的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，輸出表示檢測出的所述旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置信息，其中，當所述施加電壓從所述第1電壓時的施加電壓變?yōu)樗龅?電壓時的所述施加電壓時，使超前角從第1超前角變?yōu)樾∮谒龅?超前角的第2超前角，該超前角是使用所述旋轉(zhuǎn)位置信息計算的、所述施加電壓相對于在所述馬達中產(chǎn)生的感應電壓的提前角。

4.根據(jù)權利要求3所述的馬達驅(qū)動裝置，其中，當所述直流電壓為高于第1電壓的所述第3電壓時，大于所述第1超前角的第3超前角被設定為所述超前角。

5.根據(jù)權利要求1至4中的任意一項所述的馬達驅(qū)動裝置，其中，所述逆變器具有多個開關元件，多個所述開關元件中的至少一個由寬帶隙半導體構(gòu)成。

6.根據(jù)權利要求5所述的馬達驅(qū)動裝置，其中，所述寬帶隙半導體為碳化硅、氮化鎵或金剛石。

7.一種電動送風機，其中，

具備權利要求1至6中的任意一項所述的馬達驅(qū)動裝置。

8.一種吸塵器，其中，

具備權利要求7所述的電動送風機。

9.一種干手器，其中，

具備權利要求7所述的電動送風機。

說明書： 馬達驅(qū)動裝置、電動送風機、吸塵器以及干手器技術領域[0001] 本發(fā)明涉及驅(qū)動馬達的馬達驅(qū)動裝置、具備馬達驅(qū)動裝置的電動送風機、吸塵器以及干手器。背景技術[0002] 專利文獻1中公開了如下技術：能夠根據(jù)馬達的種類改變從馬達驅(qū)動控制電路施加至馬達的電壓并且將施加至馬達的電壓保持為恒定。[0003] 現(xiàn)有技術文獻[0004] 專利文獻[0005] 專利文獻1：日本特許第5541332號公報發(fā)明內(nèi)容[0006] 發(fā)明所要解決的技術課題[0007] 然而，在專利文獻1所公開的技術中，由于電壓指令被控制為恒定以便使施加至馬達的電壓保持為恒定，因此例如在馬達的電力供給源為電池的情況下，當電池的剩余容量降低而電池的輸出電壓降低時，電池的放電電流增加。因此存在如下技術課題：由于放電電流的增加而電池的溫度上升，電池的性能降低并且壽命變短。[0008] 本發(fā)明是鑒于上述技術課題而做出的，目的在于得到能夠抑制電池的溫度上升的馬達驅(qū)動裝置。[0009] 用于解決技術課題的技術方案[0010] 為了解決上述技術課題并達到目的，本發(fā)明的馬達驅(qū)動裝置具備將從電池輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓、輸出交流電壓作為對馬達施加的施加電壓的逆變器。當直流電壓為低于第1電壓的第2電壓時的施加電壓低于當直流電壓為第1電壓時的施加電壓。[0011] 發(fā)明效果[0012] 本發(fā)明的馬達驅(qū)動裝置實現(xiàn)能夠抑制電池的溫度上升的效果。附圖說明[0013] 圖1為示出具備本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置的馬達驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。[0014] 圖2為示出圖1所示的單相逆變器的電路結(jié)構(gòu)的圖。[0015] 圖3為示出用于生成圖1所示的脈沖寬度調(diào)制(PulseWidthModulation：PWM)信號的功能結(jié)構(gòu)的圖。[0016] 圖4為詳細示出圖3所示的載波比較部及載波生成部的圖。[0017] 圖5為示出圖4所示的電壓指令、PWM信號和馬達施加電壓的波形的時序圖。[0018] 圖6為示出圖4所示的電壓指令被調(diào)制時的波形、PWM信號的波形和馬達施加電壓的波形的時序圖。[0019] 圖7為示出用于計算圖3及圖4所示的超前相位及電壓振幅指令的功能結(jié)構(gòu)的圖。[0020] 圖8為示出圖1所示的電源的放電特性的圖。[0021] 圖9為示出圖8所示的直流電壓與電壓指令的關系的圖。[0022] 圖10為說明由圖7所示的電壓振幅指令控制部執(zhí)行的電壓指令控制的工作的流程圖。[0023] 圖11為示出圖7所示的超前相位的計算方法的一例的圖。[0024] 圖12為示出基于逆變器輸出電壓的極性的馬達電流的路徑的第1圖。[0025] 圖13為示出基于逆變器輸出電壓的極性的馬達電流的路徑的第2圖。[0026] 圖14為示出基于逆變器輸出電壓的極性的馬達電流的路徑的第3圖。[0027] 圖15為示出能夠用作圖2所示的開關元件的MOSFET(Metal?Oxide?SemiconductorField?EffectTransistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)的概略構(gòu)造的示意性剖視圖。[0028] 圖16為具備本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置的吸塵器的結(jié)構(gòu)圖。[0029] 圖17為具備本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置的干手器的結(jié)構(gòu)圖。[0030] 圖18為用于說明本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置中的調(diào)制控制的圖。[0031] 附圖標記[0032] 1：馬達驅(qū)動系統(tǒng)；2：馬達驅(qū)動裝置；10：電源；11：單相逆變器；11?1、11?2：連接端；12：單相馬達；12a：轉(zhuǎn)子；12b：定子；20：電壓傳感器；21：位置傳感器；21a：位置傳感器信號；

25：控制部；31：處理器；32：驅(qū)動信號生成部；33：載波生成部；33a：載頻設定部；34：存儲器；

38：載波比較部；38a：絕對值運算部；38b：除法部；38c、38d：乘法部；38e、38f：加法部；38g、

38h：比較部；38i、38j：輸出反轉(zhuǎn)部；42：轉(zhuǎn)速計算部；44：超前相位計算部；45：電壓振幅指令控制部；51、52、53、54：開關元件；51a、52a、53a、54a：體二極管；61：吸塵器；62：延長管；63：

吸入口體；64、95：電動送風機；65：集塵室；66：操作部；67：電池；68、97：傳感器；90：干手器；

91：殼體；92：手檢測傳感器；93：接水部；94：排水容器；96：蓋；98：吸氣口；99：手插入部；

600：半導體基板；601、603：區(qū)域；602：氧化絕緣膜；604：溝道。

具體實施方式[0033] 以下基于附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置、電動送風機、吸塵器以及干手器。此外，本發(fā)明不受此實施方式的限定。[0034] 實施方式[0035] 圖1為示出具備本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置的馬達驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動系統(tǒng)1具備電源10、馬達驅(qū)動裝置2以及單相馬達12。

[0036] 電源10為對馬達驅(qū)動裝置2供給直流電力的電池。[0037] 單相馬達12為具備永磁型的轉(zhuǎn)子12a和定子12b的無刷馬達。此外，單相馬達12只要為產(chǎn)生感應電壓的永磁型馬達即可，不限定于無刷馬達。設為在轉(zhuǎn)子12a中在周向上排列有4個永磁體。這些永磁體各自的磁極的方向被配置為在周向上交替反轉(zhuǎn)，形成轉(zhuǎn)子12a的多個磁極。未圖示的繞組纏繞于定子12b。馬達電流流過該繞組。馬達電流等于從單相逆變器11向單相馬達12供給的交流電流。[0038] 馬達驅(qū)動裝置2為對單相馬達12供給交流電力以驅(qū)動單相馬達12的裝置。馬達驅(qū)動裝置2具備電壓傳感器20、位置傳感器21、單相逆變器11、控制部25以及驅(qū)動信號生成部32。

[0039] 電壓傳感器20檢測從電源10輸出的直流電壓dc。此外，電壓傳感器20可以檢測施加至馬達驅(qū)動裝置2的輸入端的電壓，也可以檢測向連接于電源10的輸出端的布線施加的直流電壓。[0040] 位置傳感器21檢測轉(zhuǎn)子12a的旋轉(zhuǎn)位置即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，輸出檢測出的旋轉(zhuǎn)位置信息作為位置傳感器信號21a。位置傳感器信號21a為根據(jù)從轉(zhuǎn)子12a產(chǎn)生的磁通的方向而取高電平或低電平的2值電位的信號。[0041] 單相逆變器11為具有將從電源10供給的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并施加于馬達的直流交流轉(zhuǎn)換功能的電力轉(zhuǎn)換器。[0042] 控制部25基于直流電壓dc和從位置傳感器21輸出的位置傳感器信號21a來生成PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4。以下有時將PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4簡稱為PWM信號。[0043] 驅(qū)動信號生成部32將從控制部25輸出的PWM信號放大，輸出放大后的信號作為用于驅(qū)動單相逆變器11內(nèi)的開關元件的驅(qū)動信號S1、S2、S3、S4。驅(qū)動信號S1為PWM信號Q1被放大后的信號，驅(qū)動信號S2為PWM信號Q2被放大后的信號，驅(qū)動信號S3為PWM信號Q3被放大后的信號，驅(qū)動信號S4為PWM信號Q4被放大后的信號。[0044] 控制部25具有處理器31、載波生成部33以及存儲器34。處理器31為進行關于PWM控制及超前角控制的各種運算的處理部。PWM控制及超前角控制的詳情將在后說明。作為處理器31，能夠例示CPU(也稱為中央處理單元(CentralProcessingUnit)、中央處理裝置、處理裝置、運算裝置、微處理器、微型計算機、處理器、DSP(DigitalSignalProcessor，數(shù)字信號處理器))或系統(tǒng)LSI(LargeScaleIntegration，大規(guī)模集成電路)。[0045] 作為存儲器34，能夠例示如RAM(RandomAccessMemory，隨機存取存儲器)、ROM(ReadOnlyMemory，只讀存儲器)、閃存、EPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory，可擦除可編程只讀存儲器)、EEPROM(注冊商標)(ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory，電可擦除可編程只讀存儲器)這樣的非易失性或易失性半導體存儲器。另外，存儲器34不限定于這些，也可以為磁盤、光盤、壓縮光盤、迷你盤或DD(DigitalersatileDisc，數(shù)字多功能光盤)。存儲器34中保存由處理器31讀取的程序。存儲器34被用作處理器31進行運算處理時的工作區(qū)域。此外，圖1所示的載波生成部33的功能可以由執(zhí)行存儲器34中儲存的專用程序的處理器來實現(xiàn)，也可以由專用硬件來實現(xiàn)。載波生成部33的結(jié)構(gòu)的詳情將在后說明。[0046] 圖2為示出圖1所示的單相逆變器的電路結(jié)構(gòu)的圖。單相逆變器11具有橋式連接的多個開關元件51、52、53、54。在圖2中除了單相逆變器11具有的多個開關元件51、52、53、54之外，還示出了連接于單相逆變器11的單相馬達12。位于高電位側(cè)的兩個開關元件51、53各自被稱為上支路的開關元件。位于低電位側(cè)的兩個開關元件52、54各自被稱為下支路的開關元件。[0047] 開關元件51向開關元件52的連接端11?1和開關元件53向開關元件54的連接端11?2構(gòu)成橋式電路中的交流端。單相馬達12連接于連接端11?1及連接端11?2。

[0048] 開關元件51中形成有在開關元件51的漏極與源極之間并聯(lián)連接的體二極管51a。開關元件52中形成有在開關元件52的漏極與源極之間并聯(lián)連接的體二極管52a。開關元件

53中形成有在開關元件53的漏極與源極之間并聯(lián)連接的體二極管53a。開關元件54中形成有在開關元件54的漏極與源極之間并聯(lián)連接的體二極管54a。體二極管51a、52a、53a、54a分別為形成于MOSFET的內(nèi)部的寄生二極管，被用作回流二極管。

[0049] 作為多個開關元件51、52、53、54的各個開關元件，能夠例示由硅基材料構(gòu)成的MOSFET。但是，多個開關元件51、52、53、54的各個開關元件不限定于由硅基材料構(gòu)成的MOSFET，多個開關元件51、52、53、54中的至少1個可以為由碳化硅、氮化鎵基材料或金剛石這樣的寬帶隙半導體構(gòu)成的MOSFET。[0050] 一般而言，與硅半導體相比，寬帶隙半導體的耐電壓及耐熱性高。因此，通過使用寬帶隙半導體作為多個開關元件51、52、53、54中的至少1個，開關元件51、52、53、54的耐電壓性及容許電流密度變高，能夠使裝入有開關元件51、52、53、54的半導體模塊的尺寸變小。另外由于寬帶隙半導體的耐熱性也高，能夠使用于散發(fā)半導體模塊中產(chǎn)生的熱量的散熱部的尺寸變小，還能夠使散發(fā)半導體模塊中產(chǎn)生的熱量的散熱構(gòu)造簡化。

[0051] 圖3為示出用于生成圖1所示的PWM信號的功能結(jié)構(gòu)的圖。圖4為詳細示出圖3所示的載波比較部及載波生成部的圖。生成PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4的功能能夠由圖3所示的載波生成部33及載波比較部38來實現(xiàn)。載波比較部38的功能由圖1所示的處理器31來實現(xiàn)。對載波比較部38輸入超前相位θv、基準相位θe、由載波生成部33生成的載波、直流電壓dc和電壓指令m的振幅值即電壓振幅指令*。載波比較部38基于超前相位θv、基準相位θe、載波、直流電壓dc及電壓振幅指令*來生成PWM信號。[0052] 超前相位θv及基準相位θe被用于生成圖4所示的電壓指令m1、m2。超前相位θv由后述的超前相位計算部來計算。“超前相位”是指以相位來表示電壓指令的提前角即超前角θvv。“提前角”是指單相逆變器11對定子繞組施加的馬達施加電壓與未圖示的定子繞組中感應的馬達感應電壓之間的相位差。馬達施加電壓與單相逆變器11的輸出電壓即逆變器輸出電壓同義。當馬達施加電壓比馬達感應電壓提前時，“提前角”取正值?；鶞氏辔沪萫由后述的轉(zhuǎn)速計算部來計算?；鶞氏辔沪萫為將轉(zhuǎn)子12a從基準位置起的角度即轉(zhuǎn)子機械角換算為電角而得到的相位。[0053] 如圖4所示，載波生成部33具有載頻設定部33a。在載頻設定部33a中設定載波的頻率即載頻fC[Hz]。通過載頻設定部33a生成與超前相位θv的周期同步的載波。生成的載波被輸出至載波比較部38。圖4中示出作為載波的一例的三角波的波形。三角波是其峰值為“1”、其谷值為“0”的信號波。此外，單相逆變器11的PWM控制包括同步PWM控制和非同步PWM控制。在非同步PWM控制時，不需要使載波與超前相位θv同步。

[0054] 載波比較部38具有絕對值運算部38a、除法部38b、乘法部38c、乘法部38d、加法部38e、加法部38f、比較部38g、比較部38h、輸出反轉(zhuǎn)部38i以及輸出反轉(zhuǎn)部38j。

[0055] 絕對值運算部38a運算電壓振幅指令*的絕對值|*|。在除法部38b中，絕對值|*|除以直流電壓dc。例如，即使在電源10的電壓降低了的情況下，通過將絕對值|*|除以直流電壓dc，與電池電壓降低且不除以直流電壓dc的情況相比，能夠使調(diào)制率增加，從而避免馬達施加電壓由于電源10的電壓降低而降低。電池電壓表示電池的輸出電壓。[0056] 乘法部38c將超前相位θv與基準相位θe相加，并運算相加后的結(jié)果的正弦。乘法部38c通過對運算出的正弦乘以除法部38b的輸出來運算電壓指令m。

[0057] 加法部38e對作為乘法部38c的輸出的電壓指令m加上1。加法部38e的輸出作為用于驅(qū)動圖2所示的兩個開關元件51、52的電壓指令m1被輸入至比較部38g。電壓指令m1及載波被輸入至比較部38g。比較部38g對電壓指令m1和載波進行比較，比較結(jié)果為PWM信號Q2。[0058] 輸出反轉(zhuǎn)部38i對比較部38g的輸出進行反轉(zhuǎn)。輸出反轉(zhuǎn)部38i的輸出為PWM信號Q1。利用輸出反轉(zhuǎn)部38i，開關元件51和開關元件52不會同時接通。[0059] 乘法部38d對作為乘法部38c的輸出的電壓指令m乘以－1。加法部38f對乘法部38d的輸出加上1。加法部38f的輸出作為用于驅(qū)動圖2所示的兩個開關元件53、54的電壓指令m2被輸入至比較部38h。電壓指令m2及載波被輸入至比較部38h。比較部38h對電壓指令m2和載波進行比較，比較結(jié)果為PWM信號Q4。

[0060] 輸出反轉(zhuǎn)部38j對比較部38h的輸出進行反轉(zhuǎn)。輸出反轉(zhuǎn)部38j的輸出為PWM信號Q3。利用輸出反轉(zhuǎn)部38j，開關元件53和開關元件54不會同時接通。[0061] 圖5為示出圖4所示的電壓指令、PWM信號和馬達施加電壓的波形的時序圖。圖5中示出位置傳感器信號、轉(zhuǎn)子機械角θm、基準相位θe、超前相位θv、電壓指令m1、電壓指令m2、載波、PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4以及馬達施加電壓的波形。電壓指令m1的波形由虛線示出，電壓指令m2的波形由單點劃線示出。這些波形例如為具備4個永磁體的轉(zhuǎn)子12a旋轉(zhuǎn)一周時檢測出的波形。圖5中由箭頭示出的A、B、C、D、E表示在纏繞于單相馬達12的定子12b的線圈流過的電流換流的定時。[0062] 圖4所示的載波比較部38能夠使用圖5所示的波形的電壓指令m1、m2來生成PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4。另外，通過利用這樣的PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4來控制單相逆變器11內(nèi)的開關元件51、52、53、54，從而PWM控制后的馬達施加電壓被施加于單相馬達12。馬達施加電壓為取高電平、低電平或零電平的電位的信號。[0063] 另外，作為在生成PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4時使用的調(diào)制方式，已知雙極調(diào)制方式和單極調(diào)制方式。雙極調(diào)制方式為輸出以正或負的電位變化的電壓脈沖的調(diào)制方式。單極調(diào)制方式為輸出每電源半周期以3個電位變化的電壓脈沖、即在正電位、負電位和零電位之間變化的電壓脈沖的調(diào)制方式。[0064] 圖5所示的PWM信號Q1、Q2、Q3、Q4的波形為基于單極調(diào)制的波形。在本實施方式的馬達驅(qū)動裝置2中可以使用任意的調(diào)制方式。此外，在需要使馬達施加電壓的波形和流過單相馬達12的線圈的電流的波形更加接近正弦波的用途中，相比雙極調(diào)制，優(yōu)選采用諧波含量少的單極調(diào)制。[0065] 如上所述，馬達施加電壓是通過對載波和電壓指令進行比較來決定的。由于馬達轉(zhuǎn)數(shù)越升高，電壓指令的頻率越增加，因此在一個電角周期中輸出的馬達施加電壓中包含的電壓脈沖的數(shù)量越減少。因此，電壓脈沖的數(shù)量對電流波形的失真造成的影響變大。一般而言，在電壓脈沖的數(shù)量為偶數(shù)次時，馬達施加電壓被疊加偶次諧波，正側(cè)波形與負側(cè)波形的對稱性消失。因而，為了使流過單相馬達12的線圈的電流的波形接近抑制諧波含量后的正弦波，優(yōu)選以一個電角周期中的電壓脈沖的數(shù)量為奇數(shù)次的方式進行控制。通過以一個電角周期中的電壓脈沖的數(shù)量為奇數(shù)次的方式進行控制，從而能夠使流過單相馬達12的線圈的電流的波形接近正弦波。[0066] 圖6為示出圖4所示的電壓指令被調(diào)制時的波形、PWM信號的波形和馬達施加電壓的波形的時序圖。圖6中示出在過調(diào)制時表示出恒定值的電壓指令m1及電壓指令m2。過調(diào)制是指調(diào)制率超過1。如圖6所示，當過調(diào)制時的電壓指令m1及電壓指令m2超過載波的峰值時，與調(diào)制率為1以下的情況相比，PWM信號的脈沖數(shù)變少。由于當PWM信號的脈沖數(shù)變少時，設置于單相逆變器11的開關元件的控制性降低，因此當電池的放電電壓發(fā)生變動時，單相逆變器11的輸出電壓、即馬達施加電壓也有可能發(fā)生變動。例如，剛充滿電后的電池的放電電壓的值高于從放電開始到放電結(jié)束的電壓的平均值，因此當在放電電壓的值高的狀態(tài)下電壓指令m1及電壓指令m2被控制為恒定值時，馬達施加電壓也變高。因此，有時不僅電池的放電電流會增加，而且單相馬達12中也會流過過量的電流。[0067] 另外，當在過調(diào)制區(qū)域中電壓指令m1及電壓指令m2變?yōu)楹愣〞r，電流被控制以使馬達施加電壓變?yōu)楹愣?，因此當例如電池的剩余容量變少而電池的輸出電壓降低時，電壓指令被控制為恒定從而電池的放電電流增加。因此，放電電流增加，從而有可能電池的溫度上升，電池的性能降低并且壽命變短。[0068] 像這樣，當在過調(diào)制區(qū)域中電壓指令m1及電壓指令m2被控制為恒定時，馬達施加電壓有時會變高，并且電池的壽命有可能變短。為了解決這樣的問題的本實施方式的馬達驅(qū)動裝置2構(gòu)成為當電池的電壓降低時，過調(diào)制區(qū)域中的電壓指令m1及電壓指令m2降低。[0069] 圖7為示出用于計算圖3及圖4所示的超前相位及電壓振幅指令的功能結(jié)構(gòu)的圖。圖7所示的轉(zhuǎn)速計算部42、超前相位計算部44及電壓振幅指令控制部45各自的功能由圖1所示的處理器31及存儲器34來實現(xiàn)。即，事先將用于執(zhí)行轉(zhuǎn)速計算部42、超前相位計算部44及電壓振幅指令控制部45的處理的計算機程序儲存于存儲器34，通過處理器31讀出并執(zhí)行程序，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速計算部42、超前相位計算部44及電壓振幅指令控制部45的功能。

[0070] 轉(zhuǎn)速計算部42基于位置傳感器信號21a來計算單相馬達12的轉(zhuǎn)速ω和基準相位θe?；鶞氏辔沪萫為將轉(zhuǎn)子12a從基準位置起的旋轉(zhuǎn)角度即轉(zhuǎn)子機械角θm換算為電角而得到的相位。超前相位計算部44基于由轉(zhuǎn)速計算部42計算出的轉(zhuǎn)速ω及基準相位θe來計算超前相位θv。[0071] 接下來對電壓指令的控制工作進行說明。圖8為示出圖1所示的電源的放電特性的圖。圖9為示出圖8所示的直流電壓與電壓指令的關系的圖。圖10為說明由圖7所示的電壓振幅指令控制部執(zhí)行的電壓指令控制的工作的流程圖。[0072] 圖8中示出電池的放電特性，縱軸表示電池的輸出電壓，橫軸表示電池的放電時間。剛充滿電后的電池從開始放電到經(jīng)過一定時間后的時刻T1的輸出電壓A表示出高于從時刻T1到經(jīng)過一定時間后的時刻T2的輸出電壓B的值。另外，從時刻T2到經(jīng)過一定時間后的時刻T3的輸出電壓c表示出低于輸出電壓B的值。輸出電壓B為第1電壓。輸出電壓c為第2電壓。輸出電壓A為第3電壓。電壓1表示例如放電開始電壓，電壓3表示例如放電結(jié)束電壓，電壓2表示例如對從放電開始到放電結(jié)束的輸出電壓進行平均得到的平均電壓。此外，電壓1、電壓2及電壓3只要具有1＞2＞3的關系即可，電壓1可以為低于放電開始電壓的電壓，電壓3可以為高于放電結(jié)束電壓的電壓，電壓2可以為高于平均電壓的電壓或低于平均電壓的電壓。[0073] 圖9的橫軸表示電池的輸出電壓，圖9的縱軸表示電壓振幅指令。由實線示出的*x為在電壓指令被控制為恒定時所利用的電壓振幅指令。由虛線示出的*為從本實施方式的電壓振幅指令控制部45輸出的電壓振幅指令。在電壓振幅指令控制部45中設定有表示由虛線示出的輸出電壓與電壓振幅指令的對應關系的表格。*1為與電壓1對應的電壓振幅指令。*3為與電壓3對應的電壓振幅指令。*2為與電壓2對應的電壓振幅指令。電壓振幅指令*1及*3低于電壓振幅指令*2。[0074] 電壓振幅指令控制部45通過參照該表格來判斷電池的輸出電壓即直流電壓dc是否為電壓2以下(步驟S1)。[0075] 在直流電壓dc為電壓2以下時(步驟S1為是)，電壓振幅指令控制部45輸出高于電壓振幅指令*3且低于電壓振幅指令*2的電壓振幅指令*(步驟S2)。[0076] 在直流電壓dc高于電壓2時(步驟S1為否)，電壓振幅指令控制部45輸出高于電壓振幅指令*1且低于電壓振幅指令*2的電壓振幅指令*(步驟S3)。[0077] 從電壓振幅指令控制部45輸出的電壓振幅指令*被輸入至載波比較部38。在載波比較部38中，由于生成了低于與電壓振幅指令*2對應的電壓指令m的電壓指令，根據(jù)該電壓指令，以低于當被輸入電壓振幅指令*2時的調(diào)制率的調(diào)制率來生成載波信號。對單相馬達12施加低于當被輸入電壓振幅指令*2時的馬達施加電壓的電壓。[0078] 像這樣，在馬達驅(qū)動裝置2中，當作為電池的輸出電壓的直流電壓從第1電壓變?yōu)榈?電壓時，使施加于馬達的電壓從第1施加電壓變?yōu)榈陀诘?施加電壓的第2施加電壓。另外，在馬達驅(qū)動裝置2中，當直流電壓為高于第1電壓的第3電壓時，低于第1施加電壓的第3施加電壓被輸出為馬達施加電壓。據(jù)此，與電壓指令被控制為恒定的情況相比，馬達施加電壓降低，電池的放電電流降低。由于放電電流降低從而電池的發(fā)熱被抑制，因此能夠抑制電池的性能降低，并且能夠使電池的壽命變長。另外，由于減少了在構(gòu)成單相逆變器11的電阻器及開關元件等發(fā)熱部件流過的電流，因此抑制了這些發(fā)熱部件的發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)熱部件的壽命延長。另外，由于能夠通過抑制電流的增加來最大限度地使用電池的容量，因此能夠延長裝配有馬達驅(qū)動裝置2的產(chǎn)品的運行時間。[0079] 接下來對本實施方式中的超前角控制進行說明。圖11為示出圖7所示的超前相位的計算方法的一例的圖。圖11的橫軸為馬達轉(zhuǎn)數(shù)N，圖11的縱軸為超前相位θv。馬達轉(zhuǎn)數(shù)N為每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)，與轉(zhuǎn)速對應。如圖11所示，超前相位θv能夠使用相對于馬達轉(zhuǎn)數(shù)N的增加而超前相位θv增加的函數(shù)來確定。在圖11的例子中，利用一階線性函數(shù)來確定超前相位θv，但不限于此，只要是與馬達轉(zhuǎn)數(shù)N的增加相應地超前相位θv變?yōu)橄嗤年P系或超前相位θv變大的關系即可，可以使用一階線性函數(shù)以外的函數(shù)。[0080] 此外，在電動送風機的情況下，負載轉(zhuǎn)矩隨著作為馬達負載的葉片的轉(zhuǎn)數(shù)增加而增加，并且還由于風路直徑變寬而增加。在以吸塵器為例的情況下，風路直徑表示吸入口的寬度。[0081] 例如，在由于沒有東西接觸吸入口，因此風路直徑寬時，需要吸入風的力量。因此，在葉片以相同轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)時，負載轉(zhuǎn)矩變大。另一方面，在有東西接觸吸入口而吸入口堵塞的狀態(tài)下，風路直徑變窄，不需要吸入風的力量。因此，在葉片以相同轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)時，負載轉(zhuǎn)矩變小。[0082] 接下來對超前角控制的效果進行說明。首先，能夠通過使超前相位θv與轉(zhuǎn)數(shù)的增加相應地增加來擴大轉(zhuǎn)數(shù)范圍。在將超前相位θv設為“0”時，轉(zhuǎn)數(shù)在馬達施加電壓與馬達感應電壓匹配處飽和。為了使轉(zhuǎn)數(shù)進一步增加，通過將超前相位θv提前，減弱由于電樞反應導致的定子中產(chǎn)生的磁通，從而馬達感應電壓的增加被抑制，轉(zhuǎn)數(shù)增加。因而，能夠通過與轉(zhuǎn)數(shù)相應地選擇超前相位θv來得到寬的轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域。[0083] 在本實施方式中，在例如馬達驅(qū)動裝置2被應用于吸塵器時，不論吸入口的狀態(tài)怎么變化，即不論負載轉(zhuǎn)矩怎么變化，都進行電壓振幅指令*與電池的電壓相應地降低的控制以及馬達轉(zhuǎn)數(shù)N越變低則超前相位θv越變小的控制。即，在馬達驅(qū)動裝置2中，當馬達施加電壓從第1施加電壓變?yōu)榈?施加電壓時，使用旋轉(zhuǎn)位置信息計算的超前角θvv從第1超前角變?yōu)樾∮诘?超前角的第2超前角。另外，在馬達驅(qū)動裝置2中，當直流電壓為高于第1電壓的第3電壓時，大于第1超前角的第3超前角被設定為超前角θvv。像這樣，除了電壓振幅指令*的控制之外，超前角θvv被控制為與馬達轉(zhuǎn)數(shù)N相應地變化，從而與超前角θvv被控制為恒定的情況相比，功率因數(shù)的降低被抑制，功耗的降低被抑制。另外，能夠在抑制功耗降低的同時在寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)得到大的轉(zhuǎn)矩，從而能夠?qū)崿F(xiàn)單相馬達12的穩(wěn)定驅(qū)動。[0084] 接下來，參照圖12至圖15對本實施方式的損耗減少方法進行說明。圖12為示出基于逆變器輸出電壓的極性的馬達電流的路徑的第1圖。圖13為示出基于逆變器輸出電壓的極性的馬達電流的路徑的第2圖。圖14為示出基于逆變器輸出電壓的極性的馬達電流的路徑的第3圖。圖15為示出能夠用作圖2所示的開關元件的MOSFET的概略構(gòu)造的示意性剖視圖。以下首先參照圖15說明MOSFET的概略的構(gòu)造，之后參照圖12至圖14說明馬達電流的路徑。[0085] 圖15中例示了n型MOSFET。在n型MOSFET的情況下，如圖15所示，使用p型半導體基板600。在半導體基板600上形成有源極電極S、漏極電極D及柵極電極G。在與源極電極S及漏極電極D相接的部位被離子注入高濃度雜質(zhì)而形成有n型區(qū)域601。另外，在半導體基板600中，在未形成有n型區(qū)域601的部位與柵極電極G之間，形成有氧化絕緣膜602。即，氧化絕緣膜602位于柵極電極G與半導體基板600中的p型區(qū)域603之間。[0086] 當柵極電極G被施加正電壓時，電子被吸引至半導體基板600中的p型區(qū)域603與氧化絕緣膜602之間的邊界面，該邊界面帶負電。在電子聚集處，電子密度變得高于空穴密度而變?yōu)閚型。該n型化后的部分成為電流的流通路徑而被稱為溝道604。在圖15的例子中，溝道604為n型溝道。通過將MOSFET控制為接通，從而相比形成于p型區(qū)域603的體二極管，流過的電流更多流過溝道604。[0087] 在逆變器輸出電壓的極性為正時，如由圖12的粗實線(a)所示，電流通過第1相的上支路即開關元件51的溝道而流入單相馬達12，通過第2相的下支路即開關元件54的溝道而從單相馬達12流出。另外，在逆變器輸出電壓的極性為負時，如由圖12的粗虛線(b)所示，電流通過第2相的上支路即開關元件53的溝道而流入單相馬達12，通過第1相的下支路即開關元件52的溝道而從單相馬達12流出。[0088] 接下來，對逆變器輸出電壓為零、即從單相逆變器11輸出零電壓時的電流路徑進行說明。當在生成了正的逆變器輸出電壓之后逆變器輸出電壓變?yōu)榱銜r，如由圖13的粗實線(c)所示，成為回流模式，在回流模式中電流不從電源側(cè)流動，電流在單相逆變器11與單相馬達12之間往返。此時，由于剛流過單相馬達12的電流的方向不變，因此從單相馬達12流出的電流通過第2相的下支路即開關元件54的溝道和第1相的下支路即開關元件52的體二極管52a返回單相馬達12。此外，由于在生成了負的逆變器輸出電壓之后逆變器輸出電壓變?yōu)榱銜r，剛剛流過的電流的方向是相反的，因此如由圖13的粗虛線(d)所示，回流電流的方向變?yōu)橄喾?。如果具體地說明，則從單相馬達12流出的電流通過第1相的上支路即開關元件51的體二極管51a和第2相的上支路即開關元件53的溝道而返回單相馬達12。

[0089] 如上述的說明那樣，在電流在單相馬達12與單相逆變器11之間回流的回流模式中，在第1相及第2相中的任意一相中電流流過體二極管。一般而言，已知與使電流沿二極管的正向流過相比，使電流流過MOSFET的溝道的導通損耗更小。于是在本實施方式中，在流過回流電流的回流模式中，為了使流過體二極管的流過電流變小，具有該體二極管的一側(cè)的MOSFET被控制為接通。[0090] 在回流模式中，在由圖13的粗實線(c)所示的回流電流流過的定時，開關元件52被控制為接通。如果以這種方式進行控制，則如由圖14的粗實線(e)所示，回流電流大多流過電阻值小的開關元件52的溝道側(cè)。據(jù)此，減少了開關元件52中的導通損耗。另外，在由圖13的粗虛線(d)所示的回流電流流過的定時，開關元件51被控制為接通。如果以這種方式進行控制，則如由圖14的粗虛線(f)所示，回流電流大多流過電阻值小的開關元件51的溝道側(cè)。據(jù)此減少了開關元件51中的導通損耗。

[0091] 如上述那樣，在回流電流流過體二極管的定時，具有該體二極管的一側(cè)的MOSFET被控制為接通，從而能夠減少開關元件的損耗。因此，將MOSFET的形狀設為表面安裝型而做成能夠在基板上散熱的構(gòu)造，另外通過以寬帶隙半導體形成開關元件的一部分或全部，從而實現(xiàn)僅通過基板來抑制MOSFET的發(fā)熱的構(gòu)造。此外，由于如果能夠僅通過基板散熱，則不需要散熱器，因此有助于使逆變器的尺寸變小，也能夠使得產(chǎn)品的尺寸變小。[0092] 除了上述散熱方法之外，通過將基板設置于風路中，也能夠得到更進一步的散熱效果。在此，風路是指像電動送風機那樣使空氣產(chǎn)生流動的風扇的周圍的空間或電動送風機產(chǎn)生的風流動的通路。因為通過將基板設置于風路中，能夠利用電動送風機產(chǎn)生的風來使基板上的半導體元件散熱，因此能夠大幅抑制半導體元件的發(fā)熱。[0093] 接下來，對實施方式的馬達驅(qū)動裝置的應用例進行說明。圖16為具備本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置的吸塵器的結(jié)構(gòu)圖。吸塵器61具備作為直流電源的電池67、圖1所示的馬達驅(qū)動裝置2、由圖1所示的單相馬達12驅(qū)動的電動送風機64、集塵室65、傳感器68、吸入口體63、延長管62和操作部66。電池67與圖1所示的電源10相當。[0094] 使用吸塵器61的用戶抓握操作部66，操作吸塵器61。吸塵器61的馬達驅(qū)動裝置2以電池67作為電源來驅(qū)動電動送風機64。電動送風機64被驅(qū)動，從而從吸入口體63進行灰塵的吸入，被吸入的灰塵經(jīng)由延長管62匯集到集塵室65。[0095] 在吸塵器61中，電池67、電動送風機64及未圖示的逆變器基板等多個發(fā)熱部件密集于局部部位，并且為馬達轉(zhuǎn)速變動大的產(chǎn)品。當驅(qū)動像這樣構(gòu)成為多個發(fā)熱部件密集的產(chǎn)品時，上述實施方式的控制方法是適合的。即，在吸塵器61中，由于電壓振幅指令*與電池67的電壓相應地降低，因此減少了流過多個發(fā)熱部件的電流。因此，抑制了多個發(fā)熱部件的發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)多個發(fā)熱部件的壽命延長。另外，由于抑制了多個發(fā)熱部件的發(fā)熱，因此能夠減少用于對多個發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量進行散熱的散熱部件。因此能夠?qū)崿F(xiàn)使吸塵器61的尺寸變小及重量變輕。另外，由于能夠通過抑制電流的增加來最大限度地使用電池67的容量，因此能夠延長吸塵器61的運行時間。[0096] 圖17為具備本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置的干手器的結(jié)構(gòu)圖。干手器90具備馬達驅(qū)動裝置2、殼體91、手檢測傳感器92、接水部93、排水容器94、蓋96、傳感器97、吸氣口98及電動送風機95。在此，傳感器97為陀螺儀傳感器和人體感應器中的任意傳感器。在干手器90中，通過將手插入位于接水部93的上部的手插入部99，從而水被由電動送風機95進行的送風吹走，被吹走的水在接水部93匯集之后，留存于排水容器94。

[0097] 與圖16所示的吸塵器61同樣地，干手器90為多個發(fā)熱部件密集且馬達轉(zhuǎn)速變動大的產(chǎn)品。因此，在干手器90中，上述實施方式的控制方法也是適合的，能夠得到與吸塵器61同樣的效果。[0098] 圖18為用于說明本發(fā)明的實施方式的馬達驅(qū)動裝置中的調(diào)制控制的圖。該圖的左側(cè)示出了轉(zhuǎn)數(shù)與調(diào)制率的關系。另外在該圖的右側(cè)示出了當調(diào)制率為1.0以下時的逆變器輸出電壓的波形和當調(diào)制率超過1.0時的逆變器輸出電壓的波形。一般而言，旋轉(zhuǎn)體的負載轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)數(shù)的增加而變大。因此，隨著轉(zhuǎn)數(shù)的增加，需要使馬達輸出轉(zhuǎn)矩增加。另外，一般而言，馬達輸出轉(zhuǎn)矩與馬達電流成比例地增加，為了增加馬達電流需要增加逆變器輸出電壓。因而，通過提高調(diào)制率使逆變器輸出電壓增加，能夠使轉(zhuǎn)數(shù)增加。[0099] 接下來，對本實施方式中的轉(zhuǎn)數(shù)控制進行說明。此外，在以下的說明中，設想電動送風機作為負載，對電動送風機的運行范圍進行如下區(qū)分。[0100] (A)低速旋轉(zhuǎn)范圍(低轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域)：0[rpm]至10萬[rpm][0101] (B)高速旋轉(zhuǎn)范圍(高轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域)：10萬[rpm]以上[0102] 此外，介于上述(A)和上述(B)間的區(qū)域為灰色區(qū)域，根據(jù)用途，有時被包含于低速旋轉(zhuǎn)范圍，也有時被包含于高速旋轉(zhuǎn)范圍。[0103] 首先，對低速旋轉(zhuǎn)范圍中的控制進行說明。在低速旋轉(zhuǎn)范圍中，將調(diào)制率設為1.0以下而進行PWM控制。此外，通過將調(diào)制率設為1.0以下來將馬達電流控制為正弦波，能夠?qū)崿F(xiàn)馬達的效率提高。此外，由于當在低速旋轉(zhuǎn)范圍和高速旋轉(zhuǎn)范圍中使得以相同載頻進行工作時，載頻變?yōu)榕c高速旋轉(zhuǎn)范圍相配的載頻，因此在低速旋轉(zhuǎn)范圍中PWM脈沖傾向于增多得超過所需。因此，可以使用在低速旋轉(zhuǎn)范圍中使載頻降低、使開關損耗降低的方法。另外，也可以進行控制以使載頻與轉(zhuǎn)數(shù)同步地變化從而避免脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)相應地變化。[0104] 接下來，對高速旋轉(zhuǎn)范圍中的控制進行說明。在高速旋轉(zhuǎn)范圍中，調(diào)制率被設定為大于1.0的值。通過將調(diào)制率設為大于1.0，能夠使逆變器輸出電壓增加，并且通過使逆變器內(nèi)的開關元件所進行的開關次數(shù)降低，能夠抑制開關損耗的增加。在此，由于調(diào)制率超過1.0而馬達輸出電壓增加，但是由于開關次數(shù)降低，因此擔心產(chǎn)生電流的失真。然而在高速旋轉(zhuǎn)中，由于馬達的電抗分量變大，馬達電流的變化分量即di/dt變小，因此與低速旋轉(zhuǎn)范圍相比，電流失真變小，對于波形失真的影響變小。因而在高速旋轉(zhuǎn)范圍中，將調(diào)制率設定為大于1.0的值并且進行使開關脈沖數(shù)降低的控制。利用該控制，抑制了開關損耗的增加，能夠?qū)崿F(xiàn)效率提高。

[0105] 此外，如上所述，低速旋轉(zhuǎn)范圍與高速旋轉(zhuǎn)范圍的邊界是模糊的。因此在控制部25中，設定了規(guī)定低速旋轉(zhuǎn)范圍與高速旋轉(zhuǎn)范圍的邊界的第1轉(zhuǎn)速，控制部25只要以在馬達或負載的轉(zhuǎn)速為第1轉(zhuǎn)速以下時將調(diào)制率設定為1.0以下、在馬達或負載的轉(zhuǎn)速超過第1轉(zhuǎn)速時設定為超過1的調(diào)制率的方式進行控制即可。[0106] 如以上說明的那樣，在本實施方式中，對將馬達驅(qū)動裝置2應用于吸塵器61及干手器90的結(jié)構(gòu)例進行了說明，馬達驅(qū)動裝置2能夠應用于裝配有馬達的電氣設備。裝配有馬達的電氣設備為焚化爐、粉碎機、干燥機、集塵機、印刷設備、清潔設備、糖果設備、制茶設備、木工設備、塑料擠出機、紙板設備、包裝設備、熱風產(chǎn)生機、OA設備、電動送風機等。電動送風機為物品運輸用、吸塵用或一般送風排風用的送風裝置。[0107] 以上實施方式所示的結(jié)構(gòu)為示出本發(fā)明的內(nèi)容的一例，還能夠與其它公知技術結(jié)合，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，還能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的一部分進行省略、變更。