静止模式下能耗较低的EC电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种EC电动机和一种针对性地改变当前未换向的EC电动机(1)的转子(2)的角位置(θ)的位置的方法，借助至少一个霍尔传感器测定所述转子的角位置(θ)，借助预定的短电流脉冲(I)将所述转子移至与所述转子(2)静止时的机械旋转有关的处于0

【技术实现步骤摘要】
静止模式下能耗较低的EC电动机


[0001]本专利技术涉及一种用于降低EC电动机在静止模式下的能耗的解决方案。其中，所述静止也可以是待机状态。

技术介绍

[0002]自从无刷EC电动机出现以来，霍尔效应传感器已用于对电动机换向进行必要的反馈。3相控制例如需要三个传感器。由于霍尔传感器的单件成本较低，从成本计算的角度来看，霍尔传感器是实现换向的低成本解决方案。霍尔传感器被嵌入电动机的定子并且测定电动机转子的转子位置。使用这个位置，以便选择性地切换桥式电路中的晶体管并根据切换顺序驱动电动机。尽管霍尔传感器的使用是BLDC电动机换向的有效解决方案，但这些霍尔传感器也带有一定的缺点。霍尔效应传感器使得电动机控制装置能够驱动BLDC电动机。但可惜这些霍尔传感器的控制和使用方案基本上仅限于转速和旋转方向的检测。目前无法针对性地影响转子相对于定子的静止位置。
[0003]在采用3相电动机时，霍尔效应传感器可以提供各个电循环内的角位置。随着极对数的增加，每机械旋转的电循环数也有所增加，并且由于BLDC电动机越来越常见，精确的位置测定变得越来越重要。
[0004]在这类带有霍尔开关的电动机中，通常在静止状态下具有转子位置，在这些位置上的能耗高于其他位置，即更有利于节约静止能耗的位置。
[0005]对于节能解决方案而言，BLDC系统还应提供针对静止的实时位置数据，以便电动机控制装置不仅可以跟踪运行期间的转速和旋转方向，还可以跟踪所走距离和角位置，以便由此确定转子是否处于能量节能或不节能的角位置中。
[0006]为获得更精确的位置信息，最常见的解决方案在于用于BLDC电动机的附加的增量式旋转编码器。作为霍尔效应传感器的补充方案，通常将增量式旋转编码器集成至同一控制回路。霍尔传感器用于电动机换向，旋转编码器以更高的精度跟踪位置、旋转、转速和方向。霍尔传感器在每次状态变化时仅提供新的位置数据，因此，每电旋转的霍尔传感器精度是有限的。
[0007]此外，通常通过光耦合器接口将霍尔开关的位置作为转速信号而输出。在持续运行期间，霍尔开关和接口的状态(高-低)连续交替变化，这是希望的功能。霍尔开关和接口的不同状态(高-低)决定了不同的功耗。与电动机旋转时的电动机功率相比，接口和霍尔开关的攻耗可忽略不计且并非特别重要。在电动机静止时，以这种方式所限定的能耗会引发功率的重要部分，从而引发静止模式下的功率的重要部分。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的是克服上述缺点并提出一种优化和改进的方法以及一种相应的解决方案，用于影响EC电动机的位置，以便在电动机静止时将转子移动到节能的位置上。
[0009]本专利技术用以达成上述目的的解决方案在于权利要求1所述的特征。
[0010]本专利技术的基本理念在于，在电动机关断后，转子停止在随机的转子位置中或者未超出特定的转速，而后借助预定短电流脉冲通过对电动机进行馈电致使转子针对性地继续旋转，从而在停止电动机后将这个转子从不节能的位置移至更节能的位置，或者在转子仍在旋转时产生电流脉冲，转子针对性地直接停止在更节能的位置上。电流脉冲或预定的短电流脉冲的特征在于，其持续时间可以发生变化并且其高度可以发生变化。
[0011]在本专利技术中，节能的位置在于，在电动机的非换向状态中(电动机关断时)，这种位置中的电流消耗低于与此不同的能耗位置相关地较高的位置中的电流消耗。能耗与相应旋转角位置中的能耗直接相关，因此，可以通过电动机控制装置的电流消耗来测定当前能耗。
[0012]因此，从转子的机械旋转的周向来看，就能耗而言，在函数上能够定义以下关系：
[0013]针对θ＝θ
i
而言，E(θ)＝E
min，i
以及针对θ≠θ
i
而言，E(θ)＞E
min，i
[0014]其中θ
i
表示所述转子的处于0
°
和360
°
之间的某些角位置，在这些角位置中，能耗E
min,i
表示能量分布曲线E(θ)上的相对或绝对能量最小值。因此，对于角位置θ≠θ
i
而言，能耗E(θ)高于角位置θ
i
。
[0015]因此，如果考虑到局部导函数dE(θ)/dθ，则这个导函数在节能的角位置θ
i
上具有过零。从函数上来说，根据本专利技术的原理，这意味着以某种方式对电动机进行馈电，以便达到一个角位置，在这个角位置中适用以下条件：
[0016]针对θ＝θ
i
而言，dE(θ)/dθ＝0。
[0017]有利地，通过在短时间内针对性地将相对较小的电流脉冲压入所述电动机绕组来对所述电动机的馈电，而不会使所述电动机换向。如果此后转子例如由于外部影响而再次从角位置θ
i
的最佳位置移开至角位置θ≠θ
i
，则重复上述程序，直到转子处于能量消耗E(θ
i
)＝E
min，i
的角位置θ
i
中，其中E
min,i
优选是能量分布曲线E(θ)的绝对能量最小值。
[0018]因此，在本专利技术的一个有利技术方案中，在未超出极限转速时，可以通过预定的电流脉冲I以某种方式对电动机绕组进行馈电(不发生换向)，从而迫使转子在节能的角位置上停下来。
[0019]此外，在本专利技术的一个优选实施方案中，设有控制单元，其根据所述霍尔传感器所检测到的传感器数据，优选根据所述霍尔传感器的随时间而变的传感器数据，确定电流脉冲I的至少一个值和持续时间，所述电流脉冲是必不可少的，以便达到所述转子2的完全特定的旋转角位置θ
i
。
[0020]同样有利的是，这个或某个控制单元通过测量所述电动机控制装置的电流消耗根据当前能耗测定特定能耗位置的实现。就此而言，优点在于，在转子静止时，也可以检测被电流脉冲针对性地强制实现的静止位置是否是能耗低于特定值的旋转角位置，优选处于能耗最小值的旋转角位置。
[0021]作为补充性方案，在达到强制的静止位置后，可以结合数据收集器进一步优化为此所激活的电流脉冲，以便将转子尽可能精确地移动到最佳节能位置。
[0022]补充性地，也可以将上述两种方式组合实施，即首先在电动机关断后，产生用于模拟针对性的最终位置的第一电流脉冲I，并且一旦转子静止，则产生另一个视需要更小的电流脉冲进，以便几乎可以说再调整至另一个期望的最终位置。在此情况下，也可以考虑到这个静止位置从周向(即旋转方向)上来看是否停在待到达的处于能量最低值的位置前方或者一段距离之后，以便根据适配的电流脉冲将转子沿旋转方向移动到随后的最佳节能的旋
转角位置。
[0023]在本专利技术的一个同样有利的技术方案中，在所述转子2因外部影响在达到节能的角位置θ
i
后再次从所述最佳位置被移开至角位置θ≠θ
i
时，通过在短时间内针对性地将相对较小的电流脉冲压入所述电动机绕组来重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对性地改变当前未换向的EC电动机1的转子2的角位置θ的位置的方法，借助至少一个位置确定传感器3，优选至少一个霍尔传感器，测定所述转子的角位置θ，借助预定的短电流脉冲I将所述转子移至与所述转子2静止时的机械旋转有关的处于0
°
至360
°
之间的角位置θ
i
，在所述角位置上，所述电动机控制装置的能耗E(θ)具有局部最小值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动机控制装置在所达到的所述转子2的角位置θ
i
中的能耗E(θ)适用以下条件：针对θ＝θ
i
而言，E(θ)＝E
min,i
以及针对θ≠θ
i
而言，E(θ)>E
min,i
其中θ
i
表示所述转子2的某些角位置，在所述角位置中，E
min,i
表示在0
°
和360
°
之间的旋转角范围θ内的所述能量分布曲线E(θ)上的相对或绝对能量最小值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述转子2在换向工作状态后因关断而停在随机的静止位置中之后，实现所述预定的电流脉冲I。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述转子2在换向工作状态后因关断而未超出特定额定转速时，实现所述预定的电流脉冲I。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述电流脉冲将所述转子移至角位置θ
i

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：依必安派特兰茨胡特有限公司，
类型：发明
国别省市：