电动机电流整形制造技术

公开了一种用于生成被施加到电动机中的线圈的驱动信号的方法和设备。在换向事件和紧跟着的线圈被激励时的换向事件之间的周期（换向周期）期间施加该驱动信号。该驱动信号包括在换向周期的持续时间内变化的脉冲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动才几电^fe整形相关申请的交叉参考本专利技术涉及以下共同拥有的申请于2000年4月21日^是交的 第09/556,717号美国申请，现发布于2003年8月26日的第6， 611, 117号美国专利以及于2022年6月20日^是交的第10/175， 654号 美国申请，现发布于2004年10月5日的第6，801，004号美国专利， 其全部内容结合于此作为参考。
技术介绍
本专利技术总体上涉及电动机以及在电动机运行中产生的噪声的 处理。更具体的说,本专利技术涉及在无刷DC(直流)电动机中的噪声处 理以及特别是整形在无刷DC电动机中用来激励线圏的信号。无刷DC电动才几的基本结构包括;故一定lt量的线圈绕组(定子 线圈)所围绕的一个(或多个)旋转永磁体(永磁体转子)。使电流以顺 序的方式流过每个线圈，因此顺序地激励线圈。由通过线圈的电流 的流动产生的磁场与转子的磁体相互作用。通过改变在线圏中的电 流，由于永》兹体转子的万兹4及改变角坐标，4争动产生。改变电流的过 程,皮称为"换向"。在一个线圈或多个线圈,皮激励的时间周期通常 被称为"换向周期"。电动才几的速度净皮通过流过线圏绕组(激:厉力线圏)的电流的多少 所控制。激励线圈的 一种方法是对于换向周期的持续时间施加恒定激励线圏的另 一种方法是对于换向周期的持续时间 施加脉沖系列^争越线圏。为了实现在旋转速度上的变化，施加到线圏的电压电平被改 变。在一种情况下，所施加的跨越线圈的恒定电源电压的电压电平 可以被改变。因此，最大旋转速度可以通过以电源电压的最大值L,激励线圈而获得。较低的旋转速度(比如说，50%)可以通过以0.5Fmax 的电压电平激励线圏而实现。更普遍^吏用且省电的方法是用脉宽调制(PWM)信号来激励线 圈。因此，在换向周期中电源电压的电压J^作为脉沖系列被施力口。 占空比(ON与OFF的比值)决定电动机的速度。例如，最大速度要 求100%占空比，即， 一直通。75%的速度将要求大约75%的占空 比，其中脉沖对于75%的脉冲周期是在/^而对于剩下的25%的脉 沖周期是接地(0伏)。图6和7示出在持续时间P的换向周期期间通过线圈的电流。 图6示出当线圈被恒定电压源激励时的电流图。可以看到，在靠近 交换周期的末端，有电流尖峰。这一电流尖峰是由于在交换周期的 末端当电压^皮去除时线圈中的》兹场消逝(也称作反向EMF，电动势)。类似的效应可见PWM被用来激励线圏的图7。在靠近交换周 期的末端当激励脉冲被去除时导致在交换周期的末端类似的尖峰效应。这些尖峰会产生听得见的噪声。更重要地，尖峰可以是EM干 运4亍中导致的尖峰，或者其4也方法来减少尖峰步文应。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种方法以及设备，用于控制在换向周期中施加 到电动机线圈的驱动信号。驱动信号包含多个脉沖。对于换向周期 的持续时间，脉沖^皮改变，并且通过这样做，在电动才几运4亍中实现 了噪声减少。本专利技术还通过当线圈被驱动信号激励时，在换向周期 中驱动信号的适当控制，4是供了噪声处理。附图说明本专利技术的各个方面、优势、以及新颖的特点将在下面呈现的本专利技术的描述以及附图中变得明显，其中图1示出了才艮据本专利技术的可才喿作的无刷DC电动机以及控制器 的简化的框图2示出了图1中所示的无刷DC电动才几的原理图3示出了描述4艮据本专利技术的图1和2中所示的无刷DC电动 才几的4灸向的流程图4示出了用于激励定子线圏的传统驱动信号；图5A-5C显示才艮据本专利技术的用于激励定子线圏的驱动信号波 形的实例；图6示出才艮据传统4支术穿过祐:激励的线圈的电流图；以及 图7示出了根据另一种传统4支术穿过^皮激励的线圏的电流图。8具体实施例方式尽管本专利技术容易适应于任意的无刷直流电动4几配置，4旦为描述 本专利技术具体的说明性的实施例，申请人的无刷直流电动机风扇i殳备将用作方〗更的运载工具(vehicle )。特别的，在申"i青人的美国专利号 6,611,117中披露的电机设备将在此被描述。图1和2分别示出根据本专利技术一个实施例总体上被标注为100 的无刷直流电动才几的简化框图以及原理图。电动才几100包括具有举餘 出12的霍尔传感器10;具有互补输出30和40的孩i控制器20;定 子线圏50;以及开关SW1和SW2。在图1所示才匡图中，开关SW1 和SW2包括在全桥驱动阶段同时导通的两个开关。在图2所示原 理图中，图1中的开关SW1和SW2^皮表示为开关60和70或者开 关80和90。在根据本专利技术的优选实施例中，霍尔传感器10包括工 业零件号UA3175的装置而微控制器20包括工业零件号12C671的 装置。对于示于图1和2中的无刷直流电动才几的一种应用是用于冷却 电子电路类型的风扇中。这样的无刷直流风扇，也就是说由无刷直 流电动才几驱动的风扇，进一步包括安装在叶4仑才几架(没有示出)上 的叶4仑。如图1和2所示，当电流通过上部的开关SW1 70，通过 定子线圈50,并且通过下部的开关SW1 60或通过上部的开关SW2 90,通过定子线圈50，并且通过下部的开关SW2 60时，导致风扇 叶轮旋转。叶轮机架包含构成无刷直流风扇的永磁体转子的永磁体。霍尔 传感器10纟笨测当无刷直流风扇的叶4仑(以及因此的永^兹体转子) S走转时所产生的》兹场状态的变化。当叶4仑到达^走转才及限，霍尔传感 器10探测无刷直流风扇的磁场状态的变化，并且霍尔传感器的输出12改变其逻辑状态。为了下面讨论的目的，这种事件被称为霍 尔中断。霍尔传感器10的输出12被提供给微控制器20，并且微控制器 20的输出30和40的状态是霍尔传感器10的输出12的函数。因此， 根据本专利技术的实施例，只要微控制器20感应到霍尔传感器10的输 出12的改变，则才艮据本专利技术孩i控制器20改变其输出30和40。在 图3的流程图中讨论了微控制器20操作的其他细节。本领域的技 术人员应该理解，孩i控制器20的^T出30和40与霍尔传感器10的 输出12的状态之间的特定关系可以被适当的修改从而符合任意给 定的无刷直流电动才几或风扇的要求。图3解释了根据如图2中所示本专利技术实施例的电动机IOO的操 作。更具体地说，根据本专利技术实施例，樣i控制器20根据软件程序 指令改变其输出30和40的状态，其中專欠件程序指令才艮据本领域众 所周知的技术执行并且在这里将不再描述。在本专利技术的 一个实施例 中，微控制器20依照图3所示流程图300中^皮突出显示的步骤， 通过执行软件程序指令来实现无刷直流电动4几的换向。图3示出了根据本专利技术具体实施例的微控制器20的运行。在 步骤302中，速度选择被4丸行。在典型的计算才几风扇构造中，系统 (计算机风扇在其中运转)提供其自己的PWM驱动信号(对于风 扇，也被称为外部或系统提供的PWM驱动信号)以操作风扇电动 机。系统提供的驱动信号的占空比控制风扇速度。在本专利技术中，微 控制器20探测系统提供的驱动信号并且基于引入的驱动信号的占 空比确定期望的风扇速度操作。当然，应该理解任意凄t量的可选4支 术可用于选择电动机速度。例如，可提供数据接口，其中，电动机 在其中运行的外部系统可以发送表明电动机速度的数字信息。10在步骤304中，换向周期至少基于速度选裤4皮确定。电动才几的 物理尺寸可以被制成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动电动机的方法，包括生成用于激励包括所述电动机的线圈的驱动信号以及在第一换向周期期间用所述驱动信号激励所述线圈，所述驱动信号包括多个组成脉冲，某些所述组成脉冲不同于其他所述组成脉冲。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大塚修一，埃里克哈德特，
申请(专利权)人：美蓓亚株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]