用于空气轴承电机的驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种驱动电路，其用于具有电机轴的空气动力支承的电机，其中，所述驱动电路包括至少一个用于存储电能的存储部件，当供给电压或者中间电路电压故障时，电机能够被供应电能，从而至少暂时地获得用于空气支承的所需的电机轴的最小速度。

【技术实现步骤摘要】
用于空气轴承电机的驱动电路
本专利技术涉及一种驱动电路，其用于具有电机轴的空气动力支承的电机。
技术介绍
空气轴承是这样一种轴承，其中相对于彼此移动的两部分被一层薄的空气膜分 隔。因此它们允许几乎无摩擦的相对运动。 空气支承可以特别地与电机一起使用，其中，被驱动的电机轴，即转子，在电机外 壳中被空气隙支承。在空气轴承中，静压轴承和动压轴承之间是有区别的。对于静压轴承， 通过由外部手段引入压缩空气产生空气隙。动压轴承不需要供应任何压缩空气，因为空气 隙中所需要的压缩空气由内部运动产生。然而，这里问题就出现了，相对于彼此移动的两个 轴承部分当低于特定的相对速度时会彼此接触，并且因此受到磨损并且增大摩擦。 空气支承电机用于例如空调单元，特别地用于轨道车辆中的空调单元。空气支承 电机耦合至压缩机并驱动压缩机。因为空调系统，就像轨道车辆内部的其它耗电装置一样， 由架空线路的供给电压供电，所以在特定的转换点会暂时地中断这种电压供给。由于这种 中断期，可能导致空调单元的空气支承电机的速度突然地减小，直到停止，并且不能产生用 于空气轴承的足够的压缩空气。因此，在空气轴承内部产生有害的摩擦现象，并且电机的使 用寿命大大降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种解决方案，用于防止由于供给电压的短暂的或 特定的中断而使空气支承电机内部的空气压力和速度下降，从而减少空气轴承的磨损。 本专利技术提出了用于电机的驱动电路，其具有电机轴或者转子轴的空气动力支承。 根据本专利技术，驱动电路具有至少一个用于存储电能的存储部件。该至少一个电存储部件所 存储的能量现在应该在实际供给电压故障时用于维持电机的应急操作。因此，电机可以至 少暂时地在电压故障时通过所述至少一个存储部件所存储的电能供电，以能够保持电机轴 或转子轴的最小速度。选择最小速度以仅仅提供电机轴的符合要求的空气支承。 在本专利技术的一个实施例中，驱动电路包括中间DC电流电路，其用于给电机供应电 能。至少一个电存储部件则是中间电路的组件。当中间电路电压故障时，该至少一个电存 储部件接管电机的能量供给。 电机可以被配置为AC电机，然后通过逆变器从中间电路电压供电。逆变器用于调 节电机速度。 在正常操作期间，所述至少一个存储部件是能够方便地通过供给电压或者通过中 间电路电压充电的。利用足够的电压供给，所述至少一个存储部件被充电至一个特定的电 压电平。因此确保当供给电压或者中间电路电压后来发生电压故障时，能够从存储部件获 得足够的电能。 理想地提供控制器，其识别供给电压或者中间电路电压的电压故障并且在这种情 况下通过至少一个存储部件转接至电机的应急供应。这可以是特定组件的主动转换过程。 可替代地，存在这种可能性，即至少一个存储部件连接至电机以使得来自至少一个存储部 件的能量可以在供给电压中断时被自动地提供给电机。 驱动电路可以优选地被设计为使得在供给电压或者中间电路电压发生任何波动 时，继续允许稳定中间电路电压。驱动电路的控制器可以优选地被设计为使得其识别中间 电路电压降到预定的下限值以下。在这种情况下，可以自动地从至少一个存储部件提供电 能以支承电机的电压供给。因此，中间电路电压几乎可以被保持恒定。 所述至少一个空气支承电机可以在输出侧具有至少一个耦合部件。在以下情况下 是方便的：如果驱动电路的控制器具有相应部件，该相应部件用于在紧急情况下，即供给电 压或者中间电路电压故障的情况下，启动这种耦合以无负载地转接电机。因此产生理想的 电机操作条件，以能够确保在供给中断时尽可能长久地从存储部件给电机供电。 所述至少一个电存储部件可以是低压存储器或者可替代地高压存储器。电存储部 件的合适的实施例包括至少一个双层电容器和/或至少一个可充电的化学电池单元,例如 锂离子电池。 在优选实施例中，可以提供测量部件以用于检测至少一个存储部件的温度。理想 地，该至少一个存储部件的充电电压则可以根据所测量的温度被确定或者被限制。电容电 池的使用寿命特别依赖于使用双层电容器时的环境持续时间和所施加电压。温度和所选择 的充电电压越高，电池的使用寿命被缩短得越多。为了消除环境温度对电池的使用寿命影 响，测量存储器温度，并且同时考虑所测量的温度来适应至少一个存储部件的充电电压的 水平。 温度每升高KTC，电池电压理想地减小约0.IV。以这种方式，温度对电池使用寿 命的影响被大大补偿。然而，本专利技术应当不限于所列的示例值。 如果使用低压存储器作为存储部件，则它可以经由双向DC/DC变换器连接至供给 电压或者中间电路。DC/DC变换器以降压操作工作以用于通过中间电路电压或者供给电压 给存储器充电的过程。在供给电压故障时，DC/DC变换器可以被转换至升压操作。空气轴 承电机之后可以从低压存储器供电。在该实施例中，DC/DC变换器必须在低压存储器和高 压存储器之间被电隔离。 在更简单的实施例中，所述至少一个存储部件被设计为高压存储器。在这种情况 下，中间电路和存储部件之间不再需要双向DC/DC变换器的电隔离，这使得整个系统的复 杂性大幅简化。 在本专利技术的另一有益的实施例中，所述至少一个存储部件是高压存储器并且经由 单向DC/DC变换器连接至供给电压或者中间电路。DC/DC变换器用于经由供给电压或中间 电路给至少一个存储部件充电。在该方面，DC/DC变换器优选地以降压操作工作。 此外，电存储器可以经由二极管连接至空气轴承电机。当供给电压或者中间电路 电压故障时，电机自动地经由二极管从至少一个存储部件供应电能。 可替代地，可以将DC/DC变换器的使用省掉。之后使用电阻器元件代替单向DC/DC 变换器，至少一个存储器经由电阻器元件连接至供给电压或者中间电路。来自中间电路的 充电电流可以通过电阻器元件限制。可以提前固定地限定电阻值，或者使用具有可调电阻 值的可变电阻器元件。 通过电阻器元件进行存储部件的充电，然而当供给电压或者中间电路电压故障时 经由二极管从存储器给电机供电。电阻器元件被方便地设计为连接的电阻器元件以使得充 电过程可以在需要时停止，优选地当存储部件的存储电压达到预定的电压电平时。 所提供的控制器用于控制DC/DC变换器或者电阻器元件。控制器可选择地接管双 向变换器在升压操作和降压操作之间的转换。 此外，如果至少一个存储器部件可以被控制器监视并且能够检测它的存储电压， 这将是方便的。控制器可以根据所测量的存储电压来启动DC/DC变换器或者可切换的电阻 器元件，以根据存储电压控制或中断充电过程。 此外，控制器适用于通过连接至电机上游的逆变器控制或者调节电机速度。因此， 控制器或者调节器连接至相应的传感器系统，以用于检测电机速度。 根据本专利技术的另一有益的实施例，在供给电压/中间电路电压中断时，逆变器可 以类似地至少简单地通过至少一个存储部件供给能量。逆变器，例如，需要电能以操作驱动 电路或者传感器系统。驱动电路的一个实施例优选地是，其中，低功率的DC/DC变换器并联 至至少一个存储部件以在供给电压/中间电路电压的中断期间从至少一个存储部件给逆 变器提供所需的供给电压，并且确保驱动电路的自控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动电路，其用于具有电机轴的空气动力支承的电机，其特征在于，所述驱动电路包括至少一个用于存储电能的存储部件，当供给电压或者中间电路电压故障时，所述电机能够通过所述存储部件被供应电能，从而至少暂时地获得用于空气支承的所需的电机轴的最小速度。

【技术特征摘要】
2013.08.30 DE 102013014427.21. 一种驱动电路，其用于具有电机轴的空气动力支承的电机，其特征在于， 所述驱动电路包括至少一个用于存储电能的存储部件，当供给电压或者中间电路电压 故障时，所述电机能够通过所述存储部件被供应电能，从而至少暂时地获得用于空气支承 的所需的电机轴的最小速度。2. 根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述至少一个存储部件能够通过所 述供给电压或者中间电路电压充电。3. 根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，提供用于测量所述至少一个存储部 件的温度的部件，并且能够根据所测量的温度选择所述至少一个存储部件的充电电压。4. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动电路，其特征在于，提供控制器，其识别电压 故障并且通过所述至少一个存储部件转接至所述电机的应急供应。5. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动电路，其特征在于，提供控制器，其识别所述 供给电压/中间电路电压降到最小电压以下，并且连接所述至少一个存储部件以使所述中 间电路电压始终保持在所述最小值之上。6. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动电路，其特征在于，当电压故障时，所述控制 器启动在输出侧的电机的f禹合以无负载地转接电机。7. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述至少一个电存储部 件包括低压存储器或者高压存储器。8. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述至少一个电存储部 件包括至少一个双层电容器和/或至少一个能够充电的化学电池单元，特别是锂离子电 池。9. 根据前述权利要求中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述至少一个存储部件 包括低压存储器并且经由双向电隔离的DC/DC变换器连接至所述供给电压或者所述中间 电路。10. 根据前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·迈达维，R·克莱莫，P·博若多，
申请(专利权)人：利勃海尔电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE