开关型磁阻驱动装置、其控制方法和电机控制器制造方法及图纸

一种用于开关型电机，特别是开关型磁阻电动机的控制器，取来自转子位置传感器的定时信息，以便在相电感周期中接近最大相电感的一点产生一关断信号。在某一延迟之后但是仍在相电感周期内产生一接通信号。因此实现一种简单的单脉冲控制方式。还提供一监测相绕组电流的比较器。当绕组电流超过一基准值时，由比较器起动脉冲发生器，该脉冲发生器用来在低速下以斩波方式控制电动机，并且使用单脉冲控制时在较高速度下利用比较器停用该脉冲发生器。（*该技术在2015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】电机控制器本专利技术涉及一种电机控制器。更确切地说，本专利技术涉及一种用于开关型磁阻电机的控制器。已知的开关型磁阻(SR)电动机和发电机的控制器可以提供相当灵活的控制，即宽的转矩和速度范围，高效率，但是很复杂，因而制造费用高。在图1中表示一种单相SR电机的结构。该电机在EP—A—0343845中作了更充分的介绍。它包含一个由四个定子磁极12构成的定子10和由四个转子磁极16构成的转子14。在这种结构的SR电机中配置各绕组18以便形成具有同样极性的相邻磁极。更普遍的单相SR电机的结构配置是为了形成具有交替极性的磁极。在下文将使用名词电动机，但本
的熟练人员将会理解，该名词覆盖处在发电方式的相同电机，除非特指这一种或另一种的区别特征。SR电动机的工作原理是公知的。例如，由Stephenson等人在德国Nurnverg的1993年6月21—24日的PCIM′93国际会议和展览会上发表的文章“开关型磁阻电动机及其驱动特性、设计和应用”讨论了各种一般原理。图2(a)到2(d)表示用于控制施加到开关型磁阻电动机的相绕组上的电压和电流的开关电路的公知实例。-->图3(a)表示了在低速下电动机转矩控制的“斩波”方式。通过该相导通期间重复地对电流进行斩波，通过禁止使绕组电流上升超过一最大值来控制该转矩。在较高的转速下，电流的上升和下降时间将是这样的，对每相导通期间仅一次接通和关断电流并且在正常运行时不会被斩波。利用切换角即电压施加到相绕组上并反向的角度位置对转矩进行控制。这就是所谓的运行的‘单脉冲方式’(见图3(b))。技术人员都知道，在接通和关断之间所包含的角度被称为导通角。在单脉中方式下的接通角和关断角来源于某些形式的转子位置传感器或在本领域中公知的无传感器式转子位置检测的其它装置，本文统称为“传感器”。本专利技术的一个目的是提供一种简化的控制器，其用于一个电机，例如开关型磁阻电机和某些型式的永磁电机。根据本专利技术，提供一个用于一个电机的控制器，该电机包含一个由各定子磁极构成的并且具有至少一个相绕组的定子，由各转子磁极构成的转子以及控制该绕组或每个绕组中的电流的开关装置，该控制器包含：一用于获取转子位置信息的传感器；一定时器，可控制产生接通和关断信号，该开关装置响应该信号动作，该定时器的配置用以接受表示其中一个转子磁极相对于其中一个定子磁极的位置的传感器的第一输出，并且响应于该输出产生一个关断信号，该磁极位置与对该电机在电动机和发电机运行方式的其中之一方式下运行的相电感周期(phase inductance cycle)中的关断点相一致；以及第一延迟装置，其响应于在相电感周期中来自传感器的输出，以-->便经过某一时延之后产生一接续该关断信号的接通信号。来自传感器的第一和第二输出可以是重合的。另一方面，该第二输出可以分别是在对电动机运行方式和发电机运行方式的相电感周期中朝着最小的最大相电感的一个点。本专利技术展示一种例如用于SR电动机的非常简单的控制技术，在其中该关断角与根据被控制的电动机选择的相电感周期中的一点相符合。通常这点对应于电动机运行方式下所希望的工作转矩和速下的最佳关断角。最好，该控制器还包含一比较器，其可控制，响应于一表示绕组电流超过一电流基准值的第一输入，以产生一触发信号；一脉冲发生器，其响应于该触发信号产生一关断信号，该开关装置响应该信号动作；以及一逻辑门，利用该逻辑门，使提供到开关装置的接通信号至少取决于来自脉冲发生器和第一延迟装置两者的接通信号。该控制器还可以包括第二延迟装置，其配置在于对由第一延迟装置向逻辑门的输出进一步进行延迟，来自第一延迟装置的所述输出配置用于起动开关装置的一个部分以及逻辑门的输出配置用于起动开关装置的另一个部分。在这种情况下，最好将比较器的输出也直接连接到逻辑门，作为对该电机的过流保护。最好，来自脉冲发生器的关断信号具有预定的最小持续时间。电流基准值提供了一斩波控制基准阈值。最好，该阈值电流超过一峰值，该峰值是在利用定时器和延迟装置实现的单脉冲方式中产生的。本领域的技术人员将会理解，随着转子旋转速度的上升，电流的起始上升和最终衰减所需的时间与转子旋转的角度增加相对应。因-->此，随着速度的进一步上升，绕组中电流的上升和下降时间将是这样的，在每个导通期间中电流仅接通和关断一次，并且绝不会达到产生斩波的阈值水平。在本专利技术的控制器中，电动机的速度达到某一阶段，在该阶段下，因为在相电感周期中绕组电流未能达到该阈值水平，脉冲发生器绝不会被触发。然后由脉冲发生器向逻辑门恒定地提供允许起动信号。并且根据来自传感器的转子位置信息，由定时器和延迟装置在高速区对电动机进行控制。通过调节延迟时间的数值，同时电机运行在指定的速度，对电机的转矩进行控制。因此，第一延迟装置最好是可调的，以改变延迟得以控制电动机转矩。最好，让第一延迟装置响应的，来自传感器装置的所述第二输出表示在该相电感周期的某一瞬间，该瞬间对于电动机方式朝向最小电感点，对于发电机方式朝向最大电感点。另一方面，可以利用来自传感器的第一输出来开始该第一延迟。该新型控制器生产简单而价廉，对各种应用例如风扇、食品加工器、真空清洁器和其它对成本敏感的器具可以提供十分有效的控制。本专利技术还扩展到对开关式磁阻电机的单脉冲控制方法，该电机包含一定子，其至少具有一相绕组；一转子和与相绕组相关的开关装置，该方法包含：对开关装置定时起动，该起动的产生点与在电机运行时在电动机和发电机方式的其中之一方式下在相电感周期中的关断点相一致，以便关断通到相绕组中的电流，并且在经某一延迟之后定时起动开关装置，接通对该相绕组的电流。最好，该方法包括：将一最大基准电流值与相绕组电流相比较；-->当相绕组电流超过基准电流时，产生一关断信号；并且根据相电感周期，对通到相绕组的电流的关断进行门控。最好，该方法包括：对于第一定时延迟，定时接通开关装置的第一部分；然后还延迟关断开关装置的第二部分，使得当开关装置的第一部分打开并且开关装置的第二部分闭合时相电流惯性衰减(free Wheel)。最好，在具有预定持续时间的关断点处触发一个脉冲。为了适应过电流的情况，最好还使关断脉冲仅向最小持续时间方向是可调的。本专利技术还扩展到开关型磁阻驱动装置，其包含开关型磁阻电机，该电机包含：一具有至少一个相绕组的定子、一转子、一个传感器，用于产生转子位置信息、开关装置用于开关通到绕组中的电流，以及一控制器，该控制器包含：一比较器，其可控制以便响应于表示绕组电流超过一电流基准值的第一输入，产生一触发信号；一逻辑门，配置用于向开关装置传输关断信号和接通信号；一脉冲发生器，配置用于响应于该触发信号产生具有预定持续时间的关断信号，该开关装置响应该信号动作；一定时器电路，其可控制以便产生另外的接通和关断信号，该开关装置也响应该信号动作，该定时器电路配置以便接收来自表示其中一个转子磁极相对其中一个定子磁极的位置的来自传感器的第一输出，该磁极位置与在电机运行中在电动机和发电机方式的其中一个方式下在相电感周期中的关断点相一致，并响应于该第一输出产生一关断信号；以及-->延迟装置，响应于在该相电感周期内来自该传感器的第二输出，产生一接续关断信号的接通信号，来自逻辑门的开关装置起动信号取决于来自脉冲发生器和延迟装置一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制器，该电机包含由定子磁极构成的定子，其至少具有一相绕组；由转子磁极构成的转子和开关装置用于控制绕组电流，该控制器包含：一传感器，用于获取转子位置信息；一定时器，可控制产生接通和关断信号，该开关装置响应该信号动作，配置定时 器用以接收表示其中一个转子磁极相对于其中一个定子磁极的位置的传感器的第一输出，并且响应于该输出产生一个关断信号，该磁极位置与该电机在电动机和发电机方式的其中之一方式下运行的相电感周期中关断点相一致；以及第一延迟装置，其响应于在相电感周期 中来自传感器的第二输出，以便在某一时延之后产生一个接续该关断信号的接通信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 1994-7-12 9414005.01.一种电机控制器，该电机包含由定子磁极构成的定子，其至少具有一相绕组；由转子磁极构成的转子和开关装置用于控制绕组电流，该控制器包含：    一传感器，用于获取转子位置信息；一定时器，可控制产生接通和关断信号，该开关装置响应该信号动作，配置定时器用以接收表示其中一个转子磁极相对于其中一个定子磁极的位置的传感器的第一输出，并且响应于该输出产生一个关断信号，该磁极位置与该电机在电动机和发电机方式的其中之一方式下运行的相电感周期中关断点相一致；以及第一延迟装置，其响应于在相电感周期中来自传感器的第二输出，以便在某一时延之后产生一个接续该关断信号的接通信号。2.如权利要求1所述的控制器，其中来自传感器的第一和第二输出是相同的输出。3.如权利要求1所述的控制器，其中该第二输出是在相电感周期中的某一点，当电机作为电动机运行时朝向最小相电感点，当电机作为发电机运行时朝向最大相电感点。4.如权利要求1、2或3所述的控制器，包括：一比较器，其具有用于表示绕组电流信号的第一输入和用于表示电流基准值信号的第二输入，该比较器可控制，以便响应于超过电流基准值的绕组电流，产生一触发信号；一脉冲发生器，其响应于该触发信号产生一个具有预定持续时间的另一个关断信号和另一个接通信号，该开关装置也响应于该接通信号动作；以及一门控装置，利用该装置，使用于开关装置的接通信号至少取决于来自脉冲发生器和第一延迟装置两者的接通信号。5.如权利要求3中所述的控制器，包括一比较器，其具有用于表示绕组电流信号的第一输入和用于表示一电流基准值信号的第二输入，该比较器可控制以便响应于超过电流基准值的绕组电流产生一触发信号；一脉冲发生器，其响应于该触发信号，以便产生另一个具有预定持续时间的关断信号和另一个接通信号，该开关装置也向应于该接通信号动作；以及一门控装置，利用该门控装置使用于开关装置的接通信号至少取决于来自脉冲发生器和第一延迟装置两者的接通信号，该控制器还包括第二延迟装置，其配置用于进一步延迟由传感器到门控装置的第二输出。6.如权利要求5所述的控制器，其中比较器的触发信号输出直接与门控装置相连，这样当第一输入表示超过电流基准值的绕组电流时，禁止该接通信号。7.如权利要求4所述的控制器，其中配置脉冲发生器用于产生作为具有预定最小持续时间的可调脉冲的关断信号。8.如权利要求1—7中任何一个所述的控制器，其中配置传感器用于产生具有前沿和尾沿的脉冲输出。9.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔詹姆斯特纳，艾伦理查德朱厄尔，
申请(专利权)人：开关磁阻驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]