共振马达单元及具有共振马达单元的电气装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种共振马达单元，其具有共振马达、控制单元、测量单元和评测单元。所述控制单元用于以驱动频率驱动共振马达，用于在连续的驱动循环中的至少第一短路相期间使共振马达短路，并且用于在驱动循环内至少预定的第一时间点处通过断开流过共振马达的电流来结束第一短路相；所述测量单元用于在所述预定的第一时间点处连续地测量由共振马达提供的至少第一电压信号；并且所述评测单元用于确定第一电压信号在连续的测量之间是否已改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及共振马达单元和包括共振马达单元的电气装置、以及控制共振马达的方法。
技术介绍
可基于共振马达的负荷来控制共振马达。为了实现这种控制，可测量共振马达的运动马达电枢的马达电流或峰值振幅。这允许控制共振马达，使得总是独立于马达的负荷而获得恒定的峰值振幅。这种控制较为复杂，并且在控制回路中还需要其他元件诸如测量峰值振幅的位置检测器。在其中仅需要简单控制的情况下，这些解决方案成本较高。因此期望提供一种共振马达单元和以较简单的方式控制共振马达的方法。
技术实现思路
根据至少一些实施方案，提供了一种共振马达单元，其具有共振马达、控制单元、测量单元和评测单元。所述控制单元用于以驱动频率驱动共振马达，用于在连续的驱动循环中的至少第一短路相期间使 共振马达短路，并且用于在驱动循环内的至少预定的第一时间点处通过断开流过共振马达的电流来结束第一短路相；所述测量单元用于在所述预定的第一时间点处连续地测量由共振马达提供的至少第一电压信号；并且所述评测单元用于确定第一电压信号在连续的测量之间是否已改变。根据至少一些实施方案，提供了一种控制共振马达的方法，所述方法具有以下步骤以驱动频率驱动共振马达；在至少第一短路相期间使共振马达短路；至少在预定的第一时间点处断开通过共振马达的电流；在所述预定的第一时间点处测量由共振马达提供的至少第一电压信号；以及评测第一电压信号在连续的测量之间是否已改变。附图说明通过以下方式来进一步说明本公开详述共振马达的共振马达单元或控制方法的一般实施方案，并且参照附图来详述实例实施方案。在附图中，图1为具有共振马达和控制电路的共振马达单元的示图；图2A为关于不同的外加负荷的三条运动感生电压的曲线和相应的通过马达线圈的电流的曲线的示意图；图2B为图2A的所述两种最极端情况下的电流和横跨共振马达的总电压的示意图；图3为取决于施加在共振马达处的负荷水平的共振马达的控制方案的示意图；图4为通过共振马达的线圈的电流的两个实例的示意图，其中预见了三个预定的测量时间点；图5为通过共振马达的线圈的电流的示意图，其中预见了驱动相期间的预定的测量时间点；并且图6为可包括所提出的共振马达单元的电气装置的示图。具体实施例方式一种共振弹簧-质量系统，诸如共振马达(其也可称作摆动马达或振动马达)具有共振频率(m ；ks)，所述共振频率取决于相关的质量m和相关的弹簧常数ks。该共振弹簧-质量系统能够受激于具有驱动频率fd的周期性驱动力F (t)，这导致该质量的受驱动的周期性(通常为正弦曲线)运动。在一些实施方案中，共振马达具有包括马达线圈(其可固定到其中设置了共振马达的电气装置的外壳上)的定子和包括一个或多个永久磁体的活动安装的马达电枢。在未通电状态中，活动安装的马达电枢由返回力保持在静止位置，所述返回力在一个实施方案中可由弹簧或弹簧配置提供。当为马达线圈提供交变供电电压(即将能量导入到共振马达中)时，所产生的马达线圈的电磁场驱动活动安装的马达电枢作周期运动。马达电枢的运动中的至少一些抵抗由返回力元件所提供的返回力。只要连续地提供能量以替换被共振马达消耗的能量，共振马达就可获得并且然后保持在平衡状态，其中只要共振马达的负荷保持恒定，运动马达电枢的峰值振幅就保持恒定。马达电枢的受驱动的周期运动的频率f；由驱动频率fd确定，即f； = fd。周期性驱动力和受驱动的周期运动具有限定的相移φ，所述相移尤其取决于驱动频率fd和有效共振频率fr之间的差值。当共振马达(或一般来讲共振弹簧-质量系统)以其有效共振频率受驱动时即fd = f；，受驱动的周期运动具有φ = -π/2的相移，即相对于周期性驱动力，Φ = -90度。当驱动频率和共振频率一致时，该弹簧-质量系统以最高效率受驱动。图1示出了共振马达单元800的一个实例实施方案，其包括共振马达L和用于控制共振马达L的控制电路。在所示的实例实施方案中，共振马达L被布置在H-桥(也称作全桥)配置的桥段中，所述配置具有四个开关SI，S2，S3，S4(在H-桥的腿的每一个中布置一个开关)。开关SI，S2，S3，S4在一个实施方案中可被实现为场效应管，或在其他实施方案中可被实现为其他切换装置，例如晶体管。开关SI，S2，S3，S4中的每一个可包括保护性元件诸如保护性二极管，所述保护`性二极管被布置成平行于开关以保护开关不受到过电压的影响，并且允许电流通过所述保护性二极管整流，例如当通过共振马达L的电感器(即共振马达L的线圈)的电流被断开时。在一些实施方案中，共振马达单元800包括功能元件，所述功能元件耦合到马达电枢以便在操作期间作受驱动的运动。共振马达单元800可用于电气装置，例如如图6所示的电动牙刷或用于电动剃刀、工具、家用电器等。如上所述，能够通过施加周期性驱动力来驱动共振马达L的电枢作周期运动。该周期性驱动力通过控制单元400来产生，所述控制单元在驱动循环内接通和断开开关SI，S2，S3，S4，使得源自供电电压源500的供电电压可在正半周和负半周中施加在共振马达L处。在驱动循环的正半周期间，供电电压可在正向上施加，例如SI和S4被闭合而同时S2和S3被打开，并且在驱动循环的负半周中，电压可在反向上施加，例如S2和S3被闭合而同时SI和S4被打开。如果共振马达L不是连续地受驱动的(即不连续地供应能量)，则通常固有地存在于任何真实系统中的阻尼将逐渐减小马达振幅直到运动马达电枢停止。在恒定的驱动频率fd和恒定的共振频率下(例如在无负荷状况fK中以及在有负荷状况f；中)，运动马达电枢的振幅能够通过增加或减小驱动力(即通过增加或减小周期性地输入到共振马达中的能量)来改变。驱动力的这种增加或减小能够通过增加或减小驱动相的时长(即其间供电电压被施加在共振马达L处的时长)来实现。此外，控制单元400还可控制开关SI，S2，S3，S4以使共振马达L在驱动相之后的至少第一短路相期间短路。例如，控制单元400可在短路相期间闭合开关SI和S2或S3和S4(同时相应的其他两个开关，S3和S4或SI和S2分别被打开)。控制单元400还可控制开关SI，S2，S3，S4，使得至少在预定的第一时间点处结束第一短路相，并且通过共振马达(即通过马达线圈)的电流被断开，即所有开关被打开。驱动共振马达的此类相，连同可能的其他相，一般描述于DE10246520A1中。马达处的电压UM(相对于地电位600测量)可提供在测量单元401的输入700处。测量单元401在所示的实施方案中被实现为控制单元400的一部分。电压Um的测量可与通过共振马达L的电流的断开同时进行。然后当电流被断开时，由共振马达L提供的电压信号可由评测单元402来评测，所述评测单元在所示的实施方案中也被实现为控制单元400的一部分。下文进一步讨论电压UM。一般来讲，测 量单元401和评测单元402中的一者或两者均可被实现为与控制单元400相分离。作为另外一种选择，源自由控制单元400、测量单元401和评测单元402所组成的组的至少两个单元可被实现为整体单元，诸如微处理器，在所述微处理器上实现所述组合单元的功能。当共振马达L处于恒定地受驱动的状态时，只要马达上的(机械)负荷不改变，马达电枢就以恒定振幅摆动。当供电电压在驱动相期间施加在共振马达L处时，电流累积通过共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.19 EP 10008645.3;2010.08.19 EP 10008644.6;1.一种共振马达单元，包括 共振马达； 控制单元，所述控制单元用于以驱动频率驱动所述共振马达，用于在连续的驱动循环中的第一短路相期间使所述共振马达短路，并且用于在所述驱动循环内至少预定的第一时间点处通过断开流过所述共振马达的电流来结束所述至少第一短路相； 测量单元，所述测量单元用于在所述预定的第一时间点处连续地测量由所述共振马达提供的至少第一电压信号；和 评测单元，所述评测单元用于确定所述第一电压信号在连续的测量之间是否已改变。2.如权利要求1所述的共振马达单元，其中，所述测量单元被布置成仅测量所述第一电压信号的正负号。3.如权利要求1或2所述的共振马达单元，其中，所述预定的第一时间点被预定成使得当施加在所述共振马达处的负荷从低于预定的第一负荷值变成高于预定的第一负荷值或从高于预定的第一负荷值变成低于预定的第一负荷值时，所述第一电压信号改变其正负号。4.如权利要求1至3中任一项所述的共振马达单元，其中 所述控制单元还被布置成用于在连续的驱动循环中的第二短路相期间使所述共振马达短路，并且用于在所述驱动循环内的预定的第二时间点处通过断开流过所述共振马达的电流来结束所述第二短路相； 所述测量单元还被布置成用于在所述预定的第二时间点处测量由所述共振马达提供的第二电压信号；并且 所述评测单元还被布置成用于确定所述第二电压信号在连续的测量之间是否已改变。5.如权利要求4所述的共振马达单元，其中，所述测量单元被布置成用于 测量所述连续的驱动循环中的至少一个的第一半周中的第一电压信号和相同的驱动循环的第二半周中的第二电压信号；或 测量所述连续的驱动循环中的至少一个的第一半周中的第一电压信号和也在相同的驱动循环的第一半周中的第二电压信号；或 测量所述连续的驱动循环中的至少一个内的第一电压信号和所述连续的驱动循环中的至少另一个中的第二电压信号。6.如权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·克莱姆，英戈·维特尔，乌韦·容尼克尔，贝内迪克特·海尔，克里斯·利克尔，
申请(专利权)人：博朗有限公司，
类型：
国别省市：