基于扭矩加速无刷DC电动机方法和系统可以包括基于在较低工作负载下的BLDC电动机的最大扭矩和在较高工作负载下电动机的最大扭矩来确定斜率，基于传感器信号来确定转子的周期，以及基于周期和斜率确定并且将相超前施加至用于转子的随后旋转的PWM脉冲。在一些实施例中，相超前的量进一步基于最大负载最优超前和/或最大负载速度。在一些实施例中，相驻留基于正扭矩区被确定并且被施加至PWM脉冲。在一些实施例中，当电动机在给定阈值以下工作时，固定宽度PWM脉冲而不是相超前PWM脉冲被施加至转子的随后旋转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于开关磁阻电动机的基于扭矩的电脉宽调制控制系统
本公开总地来说涉及电动机，更具体地说，涉及控制用于加速电动机的脉冲宽度调制脉冲。
技术介绍
开关磁阻电动机是包括转子和定子的电动机。磁阻电动机的扭矩是由转子移动到相对于定子的其中磁回路的磁阻最小化的位置，即通电的定子绕组的电感最大化的位置，的倾向产生的。在开关磁阻电动机中，提供有电路来检测转子的角位置并根据转子位置对定子绕组的相顺序通电。开关磁阻电动机是在定子和转子上都具有磁极的双凸极电动机，仅在定子磁极上具有绕组。开关磁阻电动机的转子不包括换向器或绕组。在某些情况下，开关磁阻电动机的转子不包括永久磁铁。开关磁阻电动机有多种用途，例如包括真空吸尘器。扭矩可以通过以预定的序列与特定相相关地通电或施加电流到定子磁极的定子绕组来产生。定子绕组的通电通常和转子的旋转位置同步。在转子的磁极和与特定相相关地通电的定子磁极之间产生相吸的磁力，由此使转子磁极移动到与通电的定子磁极对齐。在典型运行中，每次开关磁阻电动机的定子绕组被通电时，磁通从与特定相相关联地通电的定子磁极流动，穿过位于定子磁极和转子磁极之间的气隙。穿过转子磁极和定子磁极之间的气隙产生的磁通在气隙中产生磁场，使转子磁极移动到和与特定相相关联地通电的定子磁极对齐，从而产生扭矩。磁通的量，因此由开关磁阻电动机产生的扭矩的大小，取决于许多变量，例如，转子磁极和定子磁极的材料的磁特性、以及转子磁极和定子磁极之间的气隙的长度。所产生的磁通可分为主扭矩产生磁通和漏磁通。主磁通是流经转子磁极和激发的定子磁极的磁通。此主磁通在转子上产生扭矩，该扭矩倾向于将磁通通过其的转子磁极和激发的定子磁极对齐。漏磁通在开关磁阻电动机中是不希望的，因为它直接降低了扭矩产生。更具体地说，漏磁通使电动机在与转子旋转的方向相反的方向上产生扭矩，也被称为制动扭矩。已知对转子磁极面的修改可能影响开关磁阻电动机中的扭矩产生。【附图说明】本专利技术的各种实施例通过例子被例示，并不局限于附图，附图中相同的附图标记指代相似的元件，附图中:图1是包括定子和转子的开关磁阻电动机的透视图；图2是图1所示的电动机的截面图；图3是图1所示的电动机的定子铁心的截面图；图4是与图1所示的电动机的定子相关的多个绕线管中的一个的透视图，该绕线管包括位于多个绕线管中每一个的上部的多个线固定器；图5是电动机的上壳体单元的俯视图，该上壳体单元包括用于容纳定子的多个绕线管中每一个的上部的多个第二安装元件；图6是图5所示多个第二安装元件中的一个的放大透视图；图7是装配前的定子和上壳体单元的分解透视图；图8是装配后的安装到上壳体单元的定子的透视图；图9是图1所示的电动机的转子的视图；图10是设置在定子铁心的内部区域内的图1所示电动机的转子的截面图；图11是接近定子磁极的现有技术转子的磁极的局部放大图；图12是接近定子磁极的图1所示电动机的转子磁极的局部放大图；图13A和图13B是图1所示电动机的转子磁极在顺时针方向上接近定子磁极时的局部视图；图14示出开关磁阻电动机的控制电路的框图；图15A至图15G示出对应于图14的框图的控制电路的电路图；图16是图2所示电动机的带槽圆盘的截面图；图17A至图17E示出用来使提供给定子绕组的电源的开关或换向同步的方法的实施例；图18示出开关磁阻电动机的第一个1.5转子转动的、慢速模式下的启动波形；图19还示出慢速模式或固定脉冲宽度PWM例程下的多个波形；图20示出快速模式或相超前例程下的波形；图21是包括和不包括基于扭矩的相超前加速控制的开关磁阻电动机的百分比负载对电动机速度的观测数据的图表；图22A示出对于以8940rpm运转的电动机的实施例的一组波形，并且图22B示出以9270rpm运转的电动机的一组波形；和图23示出从快速模式或相超前例程到慢速模式或固定脉冲宽度PWM例程的转换例程期间的波形。
技术实现思路
公开一种基于扭矩加速无刷直流(BLDC)电动机或者开关磁阻(SR)电动机的方法的实施例。该方法可以包括将脉冲宽度调制(PWM)脉冲施加至所述BLDC电动机中的定子的多个定子磁极来引起具有多个转子磁极的转子转动，并且基于在以较高负载工作时电动机的最大扭矩和在以较低负载工作时电动机的最大扭矩来确定斜率。该方法可以包括基于转子旋转来生成信号，基于所生成的信号来确定完整的或者部分的转子旋转的周期以及基于所述周期和所述斜率来为所述转子的随后完整的或者随后部分的旋转确定相超前。所述相超前可以应用于被施加至一个或多个定子磁极并且与所述转子的随后完整的或者随后部分的旋转对应的随后的脉冲宽度调制脉冲。公开一种用于控制开关磁阻电动机或者BLDC电动机的脉冲宽度调制的系统的实施例。该系统可以包括控制器、所述开关磁阻电动机或者BLDC电动机的定子以及所述开关磁阻电动机或者BLDC电动机的转子，所述定子包括多个定子磁极的并且通信地连接至该控制器，所述转子被配置为相应于施加至所述定子磁极的PWM脉冲来转动。该系统可以包括存储器，该存储器具有存储在其上的、用于基于扭矩来控制该电动机的加速的计算机可执行指令，该计算机可执行指令包括用于基于与传感器对应的信号确定所述转子的第一转动的周期的指令、用于基于所述第一转动的周期和斜率来为所述转子的随后转动确定相超前的指令，其中所述斜率基于在以较高负载工作时的电动机的最大扭矩和在以较低负载工作时电动机的最大扭矩。所述计算机可执行指令可以包括将所述相超前应用于被施加至一个或多个定子磁极并且与所述转子的随后旋转对应的随后PWM脉冲。公开一种用于控制开关磁阻电动机或者BLDC电动机的PWM调制的系统的实施例。该系统可以包括与电动机的定子的多个定子磁极电通信的控制器，以及被包括在该控制器内并且包括计算机可执行指令的存储器。所述计算机可执行指令可以由处理器执行来传送:在所述转子的转速小于或等于阈值时将固定宽度PWM脉冲要施加至所述定子磁极，并且在所述转子的转速大于该阈值时将基于扭矩的PWM脉冲施加至定子磁极。对于每个PWM脉冲而言，确定基于扭矩的PWM脉冲可以包括基于与传感器对应的信号来确定所述转子的紧接先前的部分旋转的周期，并且为每个PWM脉冲确定相超前、正扭矩区以及相驻留。相超前可以是基于紧接先前的部分转子旋转的周期和斜率，其中该斜率可以基于在以较高负载工作时电动机的最大扭矩和在以较低负载工作时电动机的最大扭矩。正扭矩区可以基于在对定子的相进行通电时产生沿转子转动期望方向扭矩的转子和定子之间的径向关系的一部分，并且该相驻留可以基于正扭矩区和所述转子的紧接先前的部分旋转的周期。【具体实施方式】参考图1和图2，开关磁阻电动机10可以被构造为子组件的包或单元，每一个子组件可以被单独地预装配，并在制造过程期间组合在一起。具体地说，电动机10可包括上壳体单元12、下壳体单元13、定子14、转子16、驱动组件18、第一端盖20和第二端盖22。上壳体单元12和下壳体单元13的形状可以是环形的，第一端盖20被连接到上壳体单元12，而第二端盖22被连接到下壳体单元13。如图1和图2所示，上壳体单元12、下壳体单元13、定子14、转子16、驱动组件18、第一端盖20和第二端盖22中的每一个可以被组合成单独的包或单元。上壳体单元12可包括多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于扭矩加速无刷DC（BLDC）电动机的方法，包括：在所述BLDC电动机中将脉宽调制（PWM）脉冲施加至具有多个定子磁极的定子，以引起具有多个转子磁极的转子转动；基于在第一工作负载下的所述BLDC电动机的最大扭矩以及在第二工作负载下的所述BLDC电动机的最大扭矩来确定斜率，所述第二工作负载大于所述第一工作负载；通过用于所述转子的每个部分旋转的传感器，产生第一信号和第二信号；基于所述第一信号和所述第二信号，确定每个部分旋转的周期；基于每个部分旋转的所述周期和所述斜率，为所述转子的随后部分旋转确定相超前；以及将所述相超前施加至与所述转子的所述随后部分旋转对应的施加至所述多个定子磁极的随后的PWM脉冲。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于扭矩加速无刷DC (BLDC)电动机的方法,包括: 在所述BLDC电动机中将脉宽调制(PWM)脉冲施加至具有多个定子磁极的定子，以引起具有多个转子磁极的转子转动； 基于在第一工作负载下的所述BLDC电动机的最大扭矩以及在第二工作负载下的所述BLDC电动机的最大扭矩来确定斜率，所述第二工作负载大于所述第一工作负载； 通过用于所述转子的每个部分旋转的传感器，产生第一信号和第二信号； 基于所述第一信号和所述第二信号，确定每个部分旋转的周期； 基于每个部分旋转的所述周期和所述斜率，为所述转子的随后部分旋转确定相超前；以及 将所述相超前施加至与所述转子的所述随后部分旋转对应的施加至所述多个定子磁极的随后的PWM脉冲。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括:确定最大负载最优超前，并且其中为所述转子的所述随后部分旋转确定所述相超前包括基于每个部分旋转的所述周期、所述斜率以及所述最大负载最优超前来确 定所述相超前。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括:确定所述BLDC电动机的最大负载速度，并且其中为所述转子的所述随后部分旋转确定所述相超前包括基于每个部分旋转的所述周期、所述斜率以及所述最大负载速度来确定所述相超前。4.如权利要求1至权利要求3中任意项所述的方法，进一步包括:确定最大负载最优超前，并且其中为所述转子的所述随后部分旋转确定所述相超前包括基于每个部分旋转的所述周期、最大负载速度、所述斜率以及所述最大负载最优超前来确定所述相超前。5.如权利要求1至权利要求4中任意项所述的方法，进一步包括: 确定正扭矩区尺寸，包括确定在对所述定子的相进行通电时产生沿转子转动的期望方向的扭矩期间所述转子和所述定子之间径向关系的一部分；以及 基于所述正扭矩区尺寸和所述周期，确定所述转子的所述随后部分旋转的相驻留， 其中将所述相超前施加至所述随后的PWM脉冲包括将所述相超前和所述相驻留施加至所述随后的PWM脉冲。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括: 基于所述相驻留和所述相超前，确定驻留余数； 基于所述周期和所述相驻留，确定相驻留补充；以及 将所述相超前和所述相驻留施加至所述随后的PWM脉冲，包括将所述相超前、所述相驻留、所述驻留余数以及所述相驻留补充施加至所述随后的PWM脉冲。7.如权利要求1至权利要求6中任意项所述的方法，其中将所述相超前施加至所述随后的PWM脉冲包括在所述BLDC电动机的速度超过预定的阈值时将所述相超前施加至所述随后的PWM脉冲。8.如权利要求7所述的方法，进一步包括在所述BLDC电动机的速度低于所述预定的阈值时将随后的固定宽度PWM脉冲而不是将所述相超前施加至所述随后的PWM...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·N·诺雷尔，
申请(专利权)人：肖普瓦克公司，
类型：
国别省市：
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