与多通道电机有关的改进制造技术

本发明专利技术涉及一种电机装置，包括：具有多个通道的永磁同步电机电路，每个通道包括多个不平衡的相；电流需求电路，其接收具有等于待由电机产生的扭矩的值的扭矩需求信号；电流需求电路为每个通道生成指示待施加到通道的每个相以实现需求扭矩的电流的相应电流需求信号；第一驱动电路，包括选择性地将多个通道中的第一通道的相连接到电源的多个开关，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动；第二驱动电路，包括选择性地将多个通道中的第二通道的相连接到电源的多个开关，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动，其中电流需求电路适于修改电流需求信号中的一或两者，使得一或两个通道额外产生施加到电机转子的净值不为零的一组径向力。

Improvement related to multichannel motor

【技术实现步骤摘要】
与多通道电机有关的改进
本专利技术涉及多通道永磁同步电机的改进。
技术介绍
永磁同步电机(PMSM)包括定子，定子包括一组齿，相绕组以限定的样式缠绕在所述齿上。三相是典型的，相的组形成通道。具有一组永磁体的转子围绕定子或在定子内部同心地布置。通过向相施加AC驱动电流，产生将围绕定子旋转的磁场。转子上的永磁体的磁通量与该旋转磁场相互作用，使转子与磁场同步旋转。通过使用脉冲宽度调制技术合成来自DC电源的AC电流，可以小心地控制电机的速度和扭矩。
技术实现思路
通常通过将电机定子的每个相连接到驱动电路来提供AC电流，该驱动电路包括选择性地将相连接到正或负或接地电源轨的一个或多个开关。开关的打开和关闭由控制电路控制，并且通过选择适当的PWM模式来打开和关闭开关，可以产生所需的旋转磁场。电流控制器接收电流需求信号，并由此产生适当的电流波形，该电流波形被施加到驱动电路的开关。需求信号通过电流需求电路在上游产生，该电流需求电路接收表示电机要求的扭矩的扭矩需求信号。由于电机扭矩与绕组中的电流之间的关系的非线性，通常使用查找表来执行扭矩到电流的转换。PMSM电机通常用于车辆的电动助力转向系统。在电动助力转向系统中，电机将辅助扭矩施加到转向机构的一部分，该辅助扭矩帮助驾驶员转动方向盘。事实证明，这是一种比传统液压转向系统更高效的系统，并且还带来了额外的好处，例如能够提供额外的驱动辅助功能，并且相对简单地由制造商进行调整，仅使用对软件的修改就可以提供不同的转向感觉。诸如电动助力转向的应用对安全至关重要，因为转向中的故障导致完全失去转向辅助可能会给驾驶员带来惊吓。因此，已知提供具有多个通道的PMSM电机。在本说明书的上下文中，并且如本领域中通常理解的，通道包括一组相绕组、驱动电路和电流控制器，所述驱动电路通过选择性地将相连接到电源而将电流波形施加到通道的每个相，所述电流控制器响应接收的电流需求信号为驱动电路的开关产生所需的PWM模式。在双通道电机中，有两个通道。在完全独立的系统中，每个通道具有完全独立于另一个通道的驱动电路和控制电路的驱动电路和控制电路。在另一种布置中，每个通道可以具有其自己的驱动电路，但是两个通道可以共享公共的控制电路。在本说明书的上下文中，两种布置都落入具有多个通道的术语多通道PMSM电机的范围内。双通道电机正在被广泛使用。当然，在两个以上的通道的情况下，存在更高程度的容错性，但是一个通道为一个或多个其他通道提供备用或者能够与其他通道分担扭矩产生的职责的原理保持不变。具有多个通道的PMSM电机可以以多种不同的方式操作。多个通道的子集可以用于在正常使用中驱动电机，而其他剩余的一个或多个通道不承载电流并且不参与驱动电机。如果正常使用的通道出现故障，可以将该通道关闭，而其他剩余的通道用于驱动电机。在具有两个或更多个通道的电机的替代方案中，所有通道可以在正常使用中被驱动，并且在一个通道发生故障的情况下，电机可以使用剩余的无故障通道继续运行，尽管扭矩水平降低。在正常使用中使用所有通道有一些好处，好处包括能够降低每个通道中开关的额定功率，这是因为在正常操作中，每个通道必须提供的峰值扭矩低于如果要求仅用一个通道来提供的所需的所有扭矩。在典型的PMSM电机中，每个通道包括缠绕在围绕电机定子间隔开的齿周围的一组绕组。绕组和齿可以以多种不同方式布置。在平衡的绕组布置中，连续长度的导线的部分所围绕缠绕的齿成对布置，其中所述齿在直径上相对。在不平衡地进行绕组缠绕的电机中，至少有两个齿缠绕有非径向相对的连续长度的导线。图1示出了示例性的不平衡绕组电机。在平衡电机中，当电流通过相时，施加到转子的径向力的净值为零(nettozero)，这是因为围绕相对齿的每个绕组在转子处产生相反的径向力。在附图中显示了平衡电机的两种不同布置。如果齿数和匝数相同，则这些力将完全抵消。如果所有相都是平衡的，那么无论对相施加什么电流，转子上的径向力的净值总是为零。在本说明书的上下文中，术语不平衡通道应该被解释为包括这样的一组相的通道，其中通过通道的至少一个相的电流在转子处产生净径向力。对于如图1所示的不平衡电机，当电流在相绕组中流动时，每个相绕组可在转子上产生净径向力。因为由通道的绕组产生的磁通产生不自相抵消的径向力，因此产生净径向力是可能的。平衡和不平衡的绕组布置两者都是通常使用的，并且通过仔细选择在给定时间在通道的所有相中流动的电流的组合来使得每个相产生的所有径向力的总和的净值为零，可以使用不平衡布置而不在转子上产生不期望的净径向力。在图1的电机的情况下，例如，用相同的电流波形驱动两个通道将不会在转子上产生净径向力，这是因为径向力全部抵消。根据本专利技术的第一方面，提供一种电机装置，其包括：具有多个通道的永磁同步电机电路，每个通道包括多个不平衡相，电流需求电路，其接收扭矩需求信号，该扭矩需求信号具有等于待由电机产生的扭矩的数值，所述电流需求电路为每个通道产生指示待被施加到通道的每个相以实现所需的扭矩的电流的相应的电流需求信号，第一驱动电路，其包括多个开关，所述多个开关选择性地将多个通道中的第一通道的相连接到电源，使得对应于所需电流的PWM调制电流在每个相中流动，第二驱动电路，其包括多个开关，所述多个开关选择性地将多个通道中的第二通道的相连接到电源，使得对应于所需电流的PWM调制电流在每个相中流动，其中，电流需求电路适于修改电流需求信号中的一者或两者，使得一个或两个通道额外产生一组径向力，该径向力施加到电机转子并且净值不为零。在多个通道包括三个或更多个通道的情况下，可以存在额外的驱动电路(每个通道一个)，每个驱动电路包括多个开关，所述多个开关选择性地将多个通道中的相应一个通道的相连接到电源，使得对应于所需电流的PWM调制电流在每个相中流动，并且在这种情况下，电流需求电路可以适于修改一个或多个电流需求信号，使得多个通道中的一个或多个通道额外产生一组径向力，该径向力施加到电机转子并且净值不为零。申请人已经意识到，在多(两个或更多个)通道电机中，如果每个通道都不平衡，则可以通过向通道中的两个或更多个的相施加差值电流(differencecurrent)来产生径向力。以这种方式，除了标准旋转力之外还可以产生受控的径向力，这可以提供广泛的益处。本领域技术人员将理解，电机应该被配置成使得两个或更多个电机通道在对每个相以适当电流波形驱动时可以一起工作，以在从最大负扭矩到最大正扭矩的操作范围内产生任何扭矩，而不在转子处产生净径向力。这允许电机在以未修改的电流需求信号驱动时平稳地操作。这可以通过使得两个通道都不平衡、而两个通道配置成在用适当的电流波形驱动时产生相反的径向力从而可以产生所需的径向力来实现。产生不平衡通道的简单规则是在用于通道的定子上提供n-2个极，其中n是转子的极的数量。如果有两个通道，这意味着定子上总共应有2(n-2)个极。满足前一段所述的要求的示例性电机布局可以包括用于每个通道的三个相A、B和C，其中，缠绕用于第一通道的相A的定子齿的每个均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机装置，所述电机装置包括：/n具有多个通道的永磁同步电机电路，每个通道包括多个不平衡的相，/n电流需求电路，所述电流需求电路接收扭矩需求信号，所述扭矩需求信号具有等于待由电机产生的扭矩的值，所述电流需求电路为每个通道生成指示待施加到通道的每个相以实现需求扭矩的电流的相应电流需求信号，/n第一驱动电路，所述第一驱动电路包括多个开关，所述多个开关选择性地将多个通道中的第一通道的相连接到电源，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动，/n第二驱动电路，所述第二驱动电路包括多个开关，所述多个开关选择性地将多个通道中的第二通道的相连接到电源，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动，/n其中，所述电流需求电路适于修改所述电流需求信号中的一者或两者，使得一个或两个通道额外产生施加到电机的转子的一组径向力，所述一组径向力的净值不为零。/n

【技术特征摘要】
20180802 GB 1812587.21.一种电机装置，所述电机装置包括：
具有多个通道的永磁同步电机电路，每个通道包括多个不平衡的相，
电流需求电路，所述电流需求电路接收扭矩需求信号，所述扭矩需求信号具有等于待由电机产生的扭矩的值，所述电流需求电路为每个通道生成指示待施加到通道的每个相以实现需求扭矩的电流的相应电流需求信号，
第一驱动电路，所述第一驱动电路包括多个开关，所述多个开关选择性地将多个通道中的第一通道的相连接到电源，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动，
第二驱动电路，所述第二驱动电路包括多个开关，所述多个开关选择性地将多个通道中的第二通道的相连接到电源，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动，
其中，所述电流需求电路适于修改所述电流需求信号中的一者或两者，使得一个或两个通道额外产生施加到电机的转子的一组径向力，所述一组径向力的净值不为零。


2.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述第一通道包括围绕位于电机的一半中的齿的绕组，而所述第二通道包括围绕位于电机的另一半中的齿的绕组。


3.如权利要求1或2所述的电机装置，其特征在于，所述电流需求电路接收至少一个径向力需求信号，并根据所述径向力需求信号修改所述电流需求信号。


4.如权利要求3所述的电机装置，其特征在于，所述电流需求电路接收两个径向力需求信号，一个所述径向力需求信号对应于所需的沿X轴的径向力，另一个所述径向力需求信号对应于所需的沿正交于X轴的Y轴的径向力。


5.如前述权利要求中任一项所述的电机装置，其特征在于，所述电流需求电路接收调制的径向力需求信号，所述调制的径向力需求信号使电流需求设备修改所述电流需求信号，使转子以10Hz至1khz的范围内的频率振动。


6.如前述权利要求中任一项所述的电机装置，其特征在于，所述电机装置被配置为使得所述电机随着在所述电机处产生声学噪声的径向振动而运动，同样，所述声学噪声能够在人能够听到的范围内，例如20Hz到40KHz的范围内。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·B·威廉姆斯，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB