电动机工作的方法以及相应的电动机装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电动机（2）工作的方法，该电动机可通过开关装置（3）与电源（5）连接，并与空载装置（9）并联地连接，其中，在每个工作周期内都以一定的接通比控制开关装置（3），用于调节电动机（2）的所希望的有效工作电压，从而每个工作周期按照至少一种工作方式由接通时段和空载时段组成。在此规定，空载装置（9）具有空载晶体管（10）和与该空载晶体管并联连接的、设置在电源（5）的截止方向上的空载二极管（11）；在空载时段内按下述步骤控制空载晶体管（10）：确定在电动机（2）上降下来的空载电压；如果空载电压不同于零，特别是小于零，那就使得空载晶体管（10）接通持续一定的导通时段。本发明专利技术还涉及一种电动机装置（1）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】电动机工作的方法以及相应的电动机装置本专利技术涉及一种电动机工作的方法，该电动机可通过开关装置与电源连接，并与空载装置并联，其中，在每个工作周期内都以一定的接通比控制开关装置，用于调节电动机的所希望的有效工作电压，从而每个工作周期按照至少一种工作方式由接通时段和空载时段组成。本专利技术还涉及一种电动机装置。
技术介绍
电动机例如是直流电动机，它可以通过开关装置与被构造成直流电源的电源连接，其方式为，相应地调节该开关装置。电源或直流电源优选具有恒定的电压。如果现在电动机持久地与电源连接，电动机就会产生与电源电压有关的一定转速。为了调节即特别是控制和/或调整转速，规定，借助于开关装置来调整施加在电动机上的有效工作电压。为此例如进行脉冲宽度调制，在调制时，针对多个相继的工作周期，在每个独立的工作周期内都确定一定的接通比，并借助开关装置来调节。电动机因而优选可借助开关装置周期性地与电源连接。接通比确定了接通时段的时长与相应工作周期的总时长的比，只有在所述接通时段内才把开关装置切换至导通。如果有效工作电压等于由电源提供的电压，就在整个工作周期把开关装置切换至导通，从而接通时段的时长等于相应工作周期的时长。然而，按照至少一种工作方式，有效工作电压应小于由电源提供的电压。因此，开关装置并非在整个工作周期内都导通，所以，工作周期由接通时段和空载时段组成，其中，在空载时段内，开关装置并不接通，电源与电动机之间的电连接因而中断。通过这种方式可以调节所希望的有效工作电压，进而调节电动机的所希望的转速，特别是控制性地和/或调整性地予以调节。由于电动机或其电机绕组具有大电感，所以，在每个接通时段之后都需要电流衰减电路。这个电流衰减电路通过与电动机并联连接的空载装置来提供。空载装置例如可以是二极管，它按照其功能也可以称为空载二极管，并设置在电动机的截止方向上。这意味着，在接通时段期间，没有电流流经空载装置，因而电流完全供电动机工作之用。而在空载时段中，流经电动机的电机电流可以通过空载装置衰减。把空载装置设计成空载二极管所具有的优点是，决不需要例如通过控制器进行有源控制，一旦电机电流衰减，二极管就自动截止。空载二极管因而是一种无源的空载装置。但这种电路的缺点是，通过二极管流通电压(D1denflussspannung)和电机电流确定的损耗功率相当高。这对于靠大电流和低的工作电压工作的电动机来说尤为不利，而在自动化领域中常常有这种情况。
技术实现思路
相反，一种具有权利要求1的特征的电动机工作的方法具有如下优点:只需很小的电路技术成本即可明显减小损耗功率。根据本专利技术，实现此点的方式为，空载装置具有空载晶体管和与该空载晶体管并联连接的、设置在电源的截止方向上的空载二极管；在空载时段内按下述步骤控制空载晶体管:确定在电动机上降下来的空载电压；如果空载电压不同于零，特别是小于零，那就使得空载晶体管接通持续一定的导通时段。与由现有技术已知的方法相反，现在不使用或者至少不仅仅使用(空载)二极管形式的无源的空载装置，确切地说，而是使用有源的即可通断的空载装置。该空载装置包括彼此并联连接的空载晶体管和空载二极管。因此，无论空载晶体管还是空载二极管都在电路技术上与电动机并联。这种电路具有的优点是，相比于纯无源的空载装置，损耗功率明显更小。即使在控制频率高的情况下，这种装置也能毫无问题地工作，特别是如果空载时段如此短暂，以至于并非整个电机电流都通过空载装载而衰减。在有时会出现“空隙”工作的低频情况下，电机电流在空载时段内因而衰减至零，但此时会出现损害。如果空载晶体管在整个空载时段内都接通，即被调节为导通，则电动机的发电机式的电机电压就会因通过空载晶体管造成的短路而导致电机电流方向逆转，致使电动机制动。这样会明显增大损耗功率，因为用于电动机经常加速和制动的大量能量被消耗掉了。出于这个原因，可以规定，及时地切断空载晶体管，即中断通过它的空载电路。但这种切断的时间点很难确定，且通常取决于很多因素，例如电机转速、电源电压、电动机电感、绕组电阻、电网的滤波特性等等。可以直接测量电机电流，但其转换相当繁琐且成本高昂，这是因为例如需要电流分流器和/或快速的耐干扰的放大器或比较器。为了以简单的方式、尤其以低廉的电路成本而且低成本地实现对空载晶体管的控制，因此规定，如果在电动机上降下来的空载电压不同于零，则仅在一定的导通时段内接通空载晶体管。这里选择的顺序在原则上是任意的。因而可以规定，首先在测量时段内确定在电动机上降下来的空载电压，然后根据一定的空载电压接通空载晶体管。因而对一定的空载电压与零值进行比较，并根据这种比较的结果来控制空载晶体管。在该方法的变型或补充中规定，在空载时段开始时马上将空载晶体管接通持续一定的导通时段，然后才按给定顺序，即确定空载电压、随后相应地接通空载晶体管，实施前述方法，对空载电压的确定特别优选地通过测量来进行。为此可以设置相应的测量装置。在一定的导通时段内接通空载晶体管，如果该导通时段在工作周期结束之前结束，那就重复所述做法，即再次确定空载电压，并据此来接通空载晶体管。相反，如果工作周期在导通时段结束之前结束，则导通时段也结束，紧接着引入下一个工作周期，因而引入下一个接通时段。总之，因而在空载时段内交替地历经测量时段和一定的导通时段，直到空载时段或工作周期结束。重要的是，空载晶体管的接通并不连续地进行，而是分成了多个小部分，即一定的导通时段。在每次导通时段之后都确定空载电压，并与零比较。只要电机电流未衰减，空载电压就约为-0.7V，这是因为与空载晶体管并联连接的空载二极管沿流通方向(Flussrichtung)被供电。特别优选地，只有当空载电压小于零时才在一定的导通时段内接通空载晶体管。如果电机电流已经衰减，空载电压就不是负的，即不小于零。对于静止式电动机来说，空载电压等于零；而对于转动式电动机而言，空载电压一在电机电流已经衰减的情况下一是正的。在后者情况下尤其规定，针对空载时段的余下部分调节对空载电压的确定和对空载晶体管的接通，即等待空载时段结束，而并不将空载晶体管(有可能再次)接通。本专利技术的方法具有很多优点:一方面，特别是相比于采用无源空载装置的方法，在空载电路或空载装置中实现明显较小的损耗功率。损耗功率例如可以减小大约70%~90%。相应地，所用器件的特别是空载装置的热负荷减小了。此外，不必例如借助软件程序计算导通时段。确切地说，只用硬件就能实现所述方法。也无需精确地快速地测量电机电流；确定空载电压就足够了。可以在接通时段之后紧接着和/或在导通时段之后紧接着就确定空载电压或发电机式的电压。本专利技术的一种优选的设计规定，导通时段的时长被固定为恒定。因此，无需改变导通时段的时长或长度，以便在电机电流衰减至零时切断空载晶体管。确切地说，如果满足空载电压的条件，始终都在被固定为恒定的整个导通时段内接通空载晶体管。这能以简单的方式用硬件实现，因而无需用来执行方法的软件程序等。本专利技术的一种改进规定，导通时段的时长被选为等于工作周期时长的不到50%、特别是最多40%、最多30%、最多25%、最多20%、最多15%、最多10%、最多5%或最多1%。为了避免开篇所述的问题，即，电机电流在空载晶体管接通期间衰减为零，要适当地选取导通时段，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机（2）工作的方法，该电动机可通过开关装置（3）与电源（5）连接，并与空载装置（9）并联地连接，其中，在每个工作周期内都以一定的接通比控制开关装置（3），用于调节电动机（2）的所希望的有效工作电压，从而每个工作周期按照至少一种工作方式由接通时段和空载时段组成，其特征在于，空载装置（9）具有空载晶体管（10）和与该空载晶体管并联连接的、设置在电源（5）的截止方向上的空载二极管（11）；在空载时段内按下述步骤控制空载晶体管（10）：‑ 确定在电动机（2）上降下来的空载电压；‑ 如果空载电压不同于零，特别是小于零，那就使得空载晶体管（10）接通持续一定的导通时段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C埃姆德，M费尔瓦格纳，G克尔纳，A施密特莱茵，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE