用来电子换向电动机的方法和设备技术

一种操作电动机的方法，该电动机带有一组用来产生一个旋转磁场的绕组、和一个适于响应所述磁场而旋转的转子，所述方法包括步骤： 检测和低通滤波所述绕组之间的电压差； 检测所述滤波电压差成为零的时间点；及 根据所述检测的时间点，换向从电源施加到所述绕组上的电压。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用来电子换向电动机的方法和设备本专利技术一般涉及电子换向电动机的技术，更具体地说，涉及用于家用电器中的电动机。在常规直流旋转电动机中，换向基本上是一种机械切换操作，以控制通过电枢绕组部分的电流。这种操作在常规电动机中用电刷和分段换向器实现。在这样的结构中，电刷磨损并且需要频繁更换。火花和其附带产生的RF噪声也不可避免地存在。这些缺点常常妨碍直流电动机在关键用途中的使用，即使在其他方面偏爱这样的电动机的使用也是如此。提供无刷直流电动机的早期尝试大都限于：直流到交流变换，且基本上是交流感应电动机操作；使用转子速度来切换控制，但这样的控制不是在所有转子位置都有效；或使用带有较大数量切换装置的电路，结果是用于这样的装置的电路既复杂又昂贵。任何电动机都有依据运动或负载的固有的反馈。由先有技术得知，这些特性可以使用，以便使用PC板或集成电子仪器建立间接传感器或观测器。已知的先有技术主要依靠电压的直接或间接测量，该电压是在定子绕组中由转子和其电磁场的相对运动感应出的。这些技术需要复杂的测量设备以测量感应电压的过零点。对于有足够精度的过零点测量还需要准确和稳定的零基准电压。因此本专利技术的根本课题是提供一种用来电子换向电动机的改进方法和设备。本专利技术的问题基本上通过采用载于独立权利要求书的特征解决。最佳实施例在从属权利要求中陈述。本专利技术适用于定子绕组的桥形或星形连接。由于制造公差，特别是低价电动机的公差不是完全对称的，从而星点电位可能稍微偏离零电位。本专利技术特别便利的方面在于，星点电位的这样一种偏移不影响-->过零点的测量精度，因而不影响换向过程的精度。由于仅测量电压差而不测量感应电压本身，所以不需要准确的零基准电位。电压差的过零点测量甚至能不用基准电位来测量。这具有这样的优点：三根导线足以连接电动机，因为不需要第四根导线测量和发送星点电位。这在密封的设备中特别有利，其中穿过壳体的每个导线连接都是昂贵的，就象例如用于致冷机电动机的情况一样。而且不必通过利用精确电阻器建立人造星点电位。因此实施本专利技术所选择特征的电动机易于适用于空间要求最小的用途。例如，这样的电动机易于适用于由交流发电机或电池源的输出驱动旅游车或汽车空调系统的压缩机。其他的用途是洗衣机电动机、汽车动力转向电动机和风扇。在这样的设备中，电子换向电动机和压缩机都可以密封在一个气密的外壳中。在密封的设备中，碳污染产物是有害的，并且在这样的设备中使用无刷电动机提供明显优于机械换向的优点。由于装置被气密地密封，所以电动机的可靠性必定非常高。例如在致冷机中，电动机的所有零件必须是这样的，以致于致冷剂不会损坏电动机，而且致冷剂也不会由于电动机元件或由其制造所述元件的材料而损坏。因而，提供的本专利技术的另一个重要优点是，由于简化的制造和坚固与可靠的操作实现了成本节省。由联系附图的如下详细描述，将易于明白本专利技术的其他方面和其附属优点，其中在全部视图和实施例中同样的标号用来描述同样的零件：图1表示一种电子可换向永久磁铁电动机的简化等效电路图；图2表明一种理想电动机的电气特性；图3是根据本专利技术用于脉冲宽度调制(PWM)的电力开关的电路图；图4是图3电力开关的控制的计时图；图5是本专利技术一个最佳实施例的方块图；图6是本专利技术另一个最佳实施例的方块图；及-->图7是流程图，表示本专利技术方法的一个最佳实施例。参照图1，这里表明一种电子可换向、永久磁铁电动机的等效电路图。在定子绕组中由转子运动感应的电压用电压源UIA、UIB和UIC表示。这些电压源具有在公共点处连接的一端，该公共点的电位是电动机星形配置的零电位U0，或者换句话说是星点电位U0。电阻器RA、RB和RC分别表示定子绕组每一个电阻。电阻器RA连接到电压源UIA上，RB连接到UIB上，及RC连接到UIC上。点A、B和C指示电动机对于电源的外部连接。在供电终端A与B之间施加电压UAB，在B与C之间施加电压UBC，及在C与A之间施加UCA。在理想的电动机中，电阻器RA、RB和RC的值是相同的，而电压源UIA、UIB和UIC仅相差这样远，以致他们在相位上彼此相对偏移120度。然而在实际中，由于电动机结构和/或制造公差不会完全对称。结果，在实际中星点电位U0可能稍微偏离理想零电位。图2表示电动机一转，或者换句话说在相位角0与2π之间而的电气特性。曲线1、2和3分别表明在绕组A、B和C中的磁通A、B和C。曲线4、5和6表明感应电压UIA、UIB和UIC相对于时间的变化。曲线7、8和9表明施加在电动机供电终端的电压UAB、UBC和UCA。所有这些上述曲线彼此相对偏移120度。曲线10、11和12分别表明在绕组A、B和C中的电流IA、IB和IC。由于换向，绕组A、B和C中只有两个能在给定时间点传导电流。例如，在从0至1/3π的时间间隔期间，绕组A的电流为正，绕组B的电流为0，及绕组C的电流为负。这意味着电流IA流经绕组A，然后经绕组C返回，而绕组B由换向器从电源切断。在相位角1/3π处发生一个换向事件。这由图2中的箭头13表示。通过换向，切断绕组A，而接通绕组B，从而流经绕组C的电流保持相同，但现在是来自终端B而不是终端A。在图2所示的例子中，在每个1/3π的相位增量之后，一种类似的情形出现。-->图2的曲线1至12是电动机实际电气特性的良好近似。在实际中，与图2所示的曲线相比，电气特性曲线有些模糊，但为了简单起见，示出理想化的曲线。如果脉冲宽度调制或类似的技术用来把电动机连接到直流电压源上，则斩波电流IA、IB和IC。通过斩波电流，在定子绕组中感应出附加电压。如果忽略较小欧姆电阻RA、RB和RC，则在终端A与B之间的电压差UAB能按如下表示：UAB(t)＝UIA(t)-UIB(t)+LAdIA/dt+LBdIB/dt              (1)其中LA和LB分别是绕组A和B的电感。电压差UBC和UCA能类似地表示。积分电压UAB产生公式2，U*AB(t)=1/Δ∫t0t0+ΔUAB(t)dt=UiA(t)-UiB(t)---(2)]]>其中Δ是一定的时间段，而t0是观察开始时间。电压差UAB的积分产生电压表达式U*AB，电压表达式U*AB是在长度Δ的时间窗口期间积分之后，或者换句话说在UAB的低通滤波之后的电压差UAB。如果时间段Δ明显大于脉冲宽度调制或斩波的周期，并且同时明显比换向周期短，那么对于估计公式(2)，能忽略在公式(1)表达中由脉冲宽度调制或由斩波造成的感应电压的表示，因为他们平均约为0。结果，终端A与B之间的低通滤波电压差，是在定子绕组中由转子旋转感应的感应电压UIA与UIB的差的良好近似。同样，低通滤波电压差UBC和UCA分别是感应电压UIB与UIC、和UIC与UIA的差良好近似。所以，低通滤波电压差指示由转子运动造成的感应电压，并因此指示转子位置。因此换向必须发生的时间点能从低通滤波电压差导出。每当低通滤波电压差穿过零时，一个换向事件就必须发生。这参照图3和4更详细地解释。图3表示用于脉冲宽度调制的电力开关。电力开关30包括6个晶体管A-顶、A-底、B-顶、B-底、C-顶和C-底。在这里考虑的例子中，这些晶体管都是IGBT型的。晶体管的每一个的源极和漏极由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种操作电动机的方法，该电动机带有一组用来产生一个旋转磁场的绕组、和一个适于响应所述磁场而旋转的转子，所述方法包括步骤：检测和低通滤波所述绕组之间的电压差；检测所述滤波电压差成为零的时间点；根据所述检测的时间点，换向从电源施加到所述绕组上的电压；及对于所述检测时间点的步骤和所述换向电压的步骤使用一个地电位。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：根据至少两个所述时间点之间的时间段计算所述转子的速度。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括步骤：把所述转子的所述计算速度值与一个速度输入值相比较，并且由此导出一个误差信号；及按照所述误差信号，改变施加到所述绕组上的所述电压的脉冲宽度调制的占空因数。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括步骤：检测所述电动机的总输入电流；及如果出现误差信号，则根据所述总输入电流改变所述脉冲宽度调制的所述占空因数。5.一种周来电子换向电动机的设备，所述电动机带有一组用来产生一个旋转磁场的绕组、和一个适于响应所述磁场而旋转的转子，所述设备包括：用来检测和低通滤波所述绕组之间的电压差的装置；用来检测所述滤波电压差成为零的时间点的装置；用来根据所述检测的时间点，换向从电源施加到所述绕组上的电压的装置；及其中用来检测时间点的所述装置和用来换向电压的所述装置都连接到一个地电位上。6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括用来对施加到所述绕组上的所述电压进行脉冲宽度调制的装置，所述脉冲宽度调制的周期与换向周期相比较短。7.根据权利要求5所述的设备，进一步包括：用来由至少两个所述时间点之间的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：里奥斯·查卢帕，米罗斯拉夫·帕托卡，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司威尔明顿日内瓦分公司，
类型：发明
国别省市：