用于起动和运行BLDC电机的方法以及BLDC电机技术

本发明专利技术涉及用于起动和运行BLDC电机的方法，BLDC电机具有转子(1)、定子(2)以及控制及评估单元(3)，转子(1)具有励磁体并且定子(2)具有至少三个定子线圈，每个所述定子线圈能够加载有各一个相电流，借助定子线圈能产生旋转的定子磁场，所述方法具有以下方法步骤：a)执行初始化阶段，b)执行子周期，在此b1)执行增加阶段，提高瞬时场角度，直到达到超出起动场角度60°的结束场角度，b2)执行分析阶段，通过恒定保持定子线圈的电压加载来恒定保持瞬时场角度，连续地检测相同的流动方向的两个相电流之间的电流差，c)重复执行子周期，多次重复子周期，直到结束场角度增加到360°，所述子周期一起构成总周期，d)重复执行总周期。本发明专利技术还涉及BLDC电机，利用所述电机能够执行所述方法。

Method for starting and running BLDC motor and BLDC motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于起动和运行BLDC电机的方法以及BLDC电机
本专利技术涉及一种装置和一种用于起动和运行无刷直流电机的方法，所述无刷直流电机也称作无刷直流马达或者简称作BLDC电机。
技术介绍
这种类型的BLDC电机的基本的结构由现有技术已知并且包括固定的定子以及可动的转子，所述定子由多个定子线圈形成，所述转子大多由永磁体形成。为了产生旋转磁场，由电子电路在不同时间操控定子线圈。因此，基于所产生的旋转场能引起永久励磁的转子的转矩。为了提供转子的转矩，必要的是，提供旋转的定子磁场并且为此进行换向进而进行电流加载并且优选进行定子线圈的换极。在此，换向与转换到下一个电机状态意思相同。对此，已知不同种类的工作方式，尤其例如方波换向和正弦换向。此外，关于换向，在传感器控制的换向与无传感器的换向之间存在差别。在传感器控制的换向中，借助传感器探测转子位置并且由此控制换向。由现有技术已知的BLDC电机通常实施为三相系统，然而其中，根据使用需求，也可以使用更高的或更低的相数。这种类型的BLDC电机例如由出版文献DE19743314A1已知。在此描述的电机具有定子和转子，所述定子具有多个定子磁极和用于在定子磁极中产生旋转场的绕组，所述转子具有旋转轴线和永磁体场，该永磁体场相对于定子磁极旋转。此外，设置控制电路，以用于检测永磁体场的磁极相对于定子的位置并且用于根据位置向绕组供给电流。出版文献EP2026461A2描述用于无传感器地控制尤其是三相的交流电机的方法。在此规定，至少在逆变器开关位置用于评估转子位置的时间内，电流引导在两相中进行并且至少一相无电流。由在不同的、短时间内相继出现的逆变器开关位置期间的两个有效的电压方程相减来确定关于转子角度或磁通角的信息，其中，所述两个不同的逆变器开关位置具有相同的无电流的相。此外，由出版文献DE10308859A1已知用于在连续更新的换向时间点的基础上操控BLDC电机的方法。在此，在两个电机相位的相应的未通流的电机线圈中测量两个紧邻的过零点之间的时间差，所述过零点表示感应电压的方向转换的点。换向在经过所述时间差的一半之后进行，所述时间差由经测量的两个电机相位的过零点来计算，其中，对所有的后续相位连续地继续所述工作方式。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供用于起动和运行BLDC电机的方法，所述方法不仅在起动阶段而且在持续运行中都稳定地并且无噪声地工作，所述方法能在不提前知晓转子的位置以及不使用位置传感器的情况下执行，所述方法不仅在转子静止时而且在转子处于运动中时都能执行并且所述方法还能低成本地使用。此外，本专利技术的任务是，提供一种BLDC电机，其能利用这样的方法运行。关于所述方法，本专利技术通过在专利权利要求1中提及的特征来解决。关于BLDC电机，本专利技术通过在专利权利要求2中提及的特征来解决。用于起动和运行BLDC电机的根据本专利技术的方法能借助BLDC电机执行，所述BLDC电机具有转子、定子以及控制及评估单元。在本专利技术的背景下，BLDC电机理解为无刷直流电机。转子具有至少一个励磁体，所述励磁体优选构造为永磁体。定子具有至少三个定子线圈。所述定子线圈尤其能够作为星型或三角型连接。所述至少三个定子线圈中的每一个定子线圈都能加载有各一个相电流，其中，借助定子线圈能产生旋转的定子磁场。由于这种定子磁场与由永磁激励的转子所引起的转子场的相互作用而产生转子的转矩。当转子场与定子场彼此垂直时，所述转矩具有所述转矩的最大值。BLDC电机的控制及评估单元尤其应用于调节电特征值以及用于分析产生的信号曲线。所述控制及评估单元优选能够与输出仪器、例如PC或笔记本电脑耦合。在此，控制及评估单元执行由根据本专利技术的方法确定次序的方法步骤。用于起动和运行BLDC电机的根据本专利技术的方法具有以下的方法步骤：a)执行初始化阶段，其中，定义起动时间，定义定子磁场的初始的起动场角度以及定义角度增加速度，b)执行子周期，在此b1)执行增加阶段，其中，以角度增加速度提高瞬时场角度，直到达到结束场角度，所述结束场角度超出起动场角度60°，其中，通过改变定子线圈的电压加载提高瞬时场角度，其中，起动场角度在第一次执行增加阶段时相当于初始的起动场角度并且在重复执行时相当于先前的增加阶段的结束场角度，b2)执行分析阶段，其中，通过恒定地保持定子线圈的电压加载使瞬时场角度保持恒定，其中，连续地检测在相同的流动方向的两个相电流之间的电流差，其中，借助控制及评估单元评估所检测的电流差是否存在电流眼，其中，在相同的流动方向的两个相电流之间第一次出现电流差为0的时间点与在相同的流动方向的两个相电流之间第二次出现电流差为0的时间点之间产生电流眼，其中，在探测到电流眼时立即换向，或者其中，在没有探测到电流眼的情况下，在经过可预定的时间区间之后进行换向，其中，在执行换向之后结束分析阶段，c)重复执行子周期，其中，这样多次重复子周期，直到结束场角度增加到360°的数值，其中，这些子周期一起构成总周期。d)重复执行总周期。在方法步骤a)中首先执行初始化阶段，其中，定义起动时间，定子磁场的初始的起动场角度以及角度增加速度。在此，起动时间描述如下时间点，在所述时间点上开始第一子周期的第一增加阶段。因此仅定义一次起动时间，所述起动时间也可以称为初始的电机状态时间。角度增加速度是磁场角度改变的角速度。所述角度增加速度描述的是，在多少持续时间内使瞬时场角度提高到超出起动场角度60°的结束场角度。在执行初始化阶段之后，在方法步骤b)中执行子周期，所述子周期划分成增加阶段b1)和后续的分析阶段b2)。如果定子场的初始的起动场角度在初始化阶段中定义为0°角度位置，则瞬时场角度在第一子周期的增加阶段内从0°的起动场角度增加到60°的结束场角度。因此，在第一次执行子周期时起动角度相当于初始的起动场角度。在此通过改变定子线圈的电压加载使瞬时场角度提高60°，这种电压加载的改变引起转子的转矩。执行方法步骤b1)(即增加阶段)基于如下考虑：通过改变瞬时场角度影响转子的运动状态。这例如可以在先前转子静止时引起旋转运动或者引起先前已经运动的转子的加速。在随后的分析阶段b2)中，由于定子线圈的电压加载保持恒定，瞬时场速度被保持恒定。因此，在第一子周期中，在瞬时场角度为60°时进行这种恒定的保持。在分析阶段期间，连续地检测在相同的流动方向的两个相电流之间的电流差。因此，在使用三个定子线圈的情况中检测在其中两个定子线圈上流动的相电流，而相应的第三定子线圈的相电流不计入分析。根据本专利技术，这两个被检测的相电流具有相同的流动方向并且因此具有一致的符号，而未考虑的第三相电流具有相反的流动方向。借助控制及评估单元调查被检测的电流差是否存在电流眼。在本专利技术的背景下，所述电流眼理解为如下区域，在相同的流动方向的两个相电流之间第一次出现电流差为0的时间点与相同的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于起动和运行BLDC电机的方法，/n其中，所述BLDC电机具有转子(1)、定子(2)以及控制及评估单元(3)，其中，所述转子(1)具有励磁体并且所述定子(2)具有至少三个定子线圈，其中，所述至少三个定子线圈中的每一个定子线圈能够加载有各一个相电流，并且其中，借助所述定子线圈能够产生旋转的定子磁场，/n所述方法具有以下的方法步骤：/na)执行初始化阶段，/n其中，定义起动时间、定义定子磁场的初始的起动场角度以及定义角度增加速度，/nb)执行子周期，在此/nb1)执行增加阶段，/n其中，以角度增加速度提高瞬时场角度，直到达到结束场角度，所述结束场角度超出起动场角度60°，/n其中，通过改变定子线圈的电压加载提高所述瞬时场角度，/n其中，起动场角度在第一次执行增加阶段时相当于初始的起动场角度并且在重复执行时相当于先前的增加阶段的结束场角度，/nb2)执行分析阶段，/n其中，通过使定子线圈的电压加载保持恒定来实现瞬时场角度保持恒定，/n其中，连续地检测在相同的流动方向的两个相电流之间的电流差，/n其中，借助控制及评估单元评估被检测的电流差是否存在电流眼，其中，在相同的流动方向的两个相电流之间第一次出现电流差为0的时间点与相同的流动方向的两个相电流之间第二次出现电流差为0的时间点之间产生电流眼，/n其中，在探测到电流眼时立即换向，或者其中，在没有探测到电流眼的情况下，在经过可预定的时间区间之后进行换向，/n其中，在执行换向之后结束分析阶段，/nc)重复执行所述子周期，/n其中，多次重复所述子周期，直到结束场角度增加到360°的数值，/n其中，所述子周期一起构成总周期，/nd)重复执行所述总周期。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171012 DE DE102017009512.41.用于起动和运行BLDC电机的方法，
其中，所述BLDC电机具有转子(1)、定子(2)以及控制及评估单元(3)，其中，所述转子(1)具有励磁体并且所述定子(2)具有至少三个定子线圈，其中，所述至少三个定子线圈中的每一个定子线圈能够加载有各一个相电流，并且其中，借助所述定子线圈能够产生旋转的定子磁场，
所述方法具有以下的方法步骤：
a)执行初始化阶段，
其中，定义起动时间、定义定子磁场的初始的起动场角度以及定义角度增加速度，
b)执行子周期，在此
b1)执行增加阶段，
其中，以角度增加速度提高瞬时场角度，直到达到结束场角度，所述结束场角度超出起动场角度60°，
其中，通过改变定子线圈的电压加载提高所述瞬时场角度，
其中，起动场角度在第一次执行增加阶段时相当于初始的起动场角度并且在重复执行时相当于先前的增加阶段的结束场角度，
b2)执行分析阶段，
其中，通过使定子线圈的电压加载保持恒定来实现瞬时场角度保持恒定，
其中，连续地检测在相同的流动方向的两个相电流之间的电流差，
其中，借助控制及评估单元评估被检测的电流差是否存在电流眼，其中，在相同的流动方向的两个相电流之间第一次出现电流差为0的时间点与相同的流动方向的两个相电流之间第二次出现电流差为0的时间点之间产生电流眼，
其中，在探测到电流眼时立即换向，或者其中，在没有探测到电流眼的情况下，在经过可预定的时间区间之后进行换向，
其中，在执行换向之后结束分析阶段，
c)重复执行所述子周期，
其中，多次重复所述子周期，直到结束场角度增加到360°的数值，
其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·格里纳，
申请(专利权)人：尼得科驱动专家有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE