專利名稱：電動馬達組件、使電動馬達運行的方法及馬達控制機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動馬達組件，該電動馬達組件尤其用于驅動馬達冷卻裝置的風 扇和/或機動車的空調設備，其包括電動馬達以及用于控制該電動馬達的馬達控制機構。 另外，本發(fā)明還包括一種電動馬達的運行方法以及馬達控制機構。
背景技術：
開頭提到的電動馬達組件是公知的。它們常被用于驅動例如配屬于馬達冷卻裝 置和/或空調設備的機動車風扇。為調節(jié)風扇的功率，需要采用控制電動馬達的馬達控制 機構，尤其是脈沖調節(jié)器(Taktregler)。脈沖調節(jié)器根據(jù)例如內燃機的調節(jié)或控制裝置的 預設值進行控制，從而使風扇的電動馬達以一定的占空比運行。因此能夠在其整個功率范 圍內對電動馬達實施幾乎任意的控制。電動馬達受制于公差，這些公差在設計諸如馬達冷 卻裝置或空調設備等設備時會成為問題，因為它們實在是難以被注意到。這些公差可能關 系到例如馬達的功率輸出、輸入和/或效率。如果要限制這些公差，例如通過以高度精密的 方式進行制造和/或通過剔除那些處于公差范圍之外的馬達，那么就會產(chǎn)生相對較高的成 本。因此由于成本的原因，在電動馬達的電氣功率輸入、輸出和/或效率方面至少要容忍相 當大的公差。這是在設備設計中必須要考慮到的。也就是說，在設備中所需要的最小功率 (例如風扇功率)必須利用具有極小功率輸出的電動馬達來實現(xiàn)。在這種情況下，具有較大 功率輸出的電動馬達會提供過剩的功率(例如使產(chǎn)生的空氣過量)，但是，這樣的電動馬達 還是同樣可以使用的。由此可見，具有最小功率輸出的電動馬達決定了輸出功率的設計。但 是，處于允許公差范圍內的所有電動馬達均必須滿足這些要求。對于具有大的功率輸出的 電動馬達而言，這就需要對電動馬達的磨損件，如電刷進行設計，因為這種馬達在滿負荷時 會出現(xiàn)最大磨損效應。因為是對具有大的功率輸出的馬達進行設計，所以對于大多數(shù)應用 目的都會存在尺寸過大的情況。

發(fā)明內容
與此相對地，包括權利要求1中所列特征的電動馬達組件具有如下優(yōu)點，即，盡管 電動馬達本身存在較大的公差，但是在設計設備時仍可避免出現(xiàn)電動馬達尺寸過大的情 況。這樣，就可以使用成本有利的部件。根據(jù)本發(fā)明，此種優(yōu)點是通過以下方式實現(xiàn)的，即， 使得馬達控制機構可根據(jù)電動馬達和/或風扇的特征線得到調節(jié)，并且電動馬達能夠因此 在其功率和/或轉速上得到調整。電動馬達的特征線可以例如在電動馬達制造之后和/或 裝配之前進行確定。按照上述特征線調節(jié)馬達控制機構，從而達到調整電動馬達功率和/ 或轉速的目的。前已提及的公差范圍在具有最小功率輸出和/或轉速的電動馬達，乃至具 有最大功率輸出和/或轉速的電動馬達(此種電動馬達會出現(xiàn)最大的磨損效應)中都是存 在的。因此，將具有最大功率輸出的電動馬達的功率和/或轉速調整成下面這樣是有利的 滿足功率輸出和/或轉速上的要求，但又使磨損效應最小化。因此對于要設計的設備而言， 優(yōu)選采用在以允許的最小功率輸出和/或轉速運行時也能提供需要的氣流功率或者說需要的功率輸出的電動馬達，而(如果采用)那些具有較大功率輸出和/或轉速的電動馬達，則 需要借助馬達控制機構基于電動馬達特征線的調整，尤其是限制其功率和/或轉速。這意 味著，僅需要根據(jù)特征參量，即最小功率輸出和/或最小轉速就能對待設計設備的電動馬 達進行選擇。因為能夠輸出較大功率和/或較高轉速的電動馬達被限制在較低功率和/或 轉速上，所以對于其使用壽命的縮短不必加以高度關注。通過這種將電動馬達限制在較低 功率和/或轉速上的方式能夠延長設備的使用壽命或者能夠使用更簡單因而成本也更有 利的電動馬達。當電動馬達被用在風扇中時，輸送的空氣量基本上取決于電動馬達的轉速。 因此，高于需要的轉速會帶來高得不必要的供給量，而且會縮短電動馬達的使用壽命。以風 扇為例，經(jīng)常僅預先設定預期空氣量。因此優(yōu)選對轉速進行限制。為調整功率和/或轉速 也可以不采用電動馬達特征線，而采用風扇特征線。在這種情況下也能顧及到設備尤其是 風扇的公差。例如，特征線能夠描述輸送的空氣量與轉速的關系，而風扇的功率或轉速可被 調整成與需要的供給量相適配。就此而言，對功率和/或轉速的調節(jié)應被理解成對電動馬 達最大功率和/或最大轉速的調節(jié)。因此設計了對最大功率和/或最大轉速的限制。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，S卩，特征線是在電動馬達制造和/或裝配 之后，并尤其是利用線尾檢驗(Bandendeprilfimg)來確定的。特征線的確定是以合適的方 式，例如在試驗臺上進行的。利用線尾檢驗來確定特征線特別有利，因為線尾檢驗在許多情 況下總是在電動馬達制造和/或裝配之后實施以便對電動馬達例如在功能上予以檢測。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，即，馬達控制機構是脈沖調節(jié)器或具有脈 沖調節(jié)器。脈沖調節(jié)器包括例如連接馬達控制器的接口以及具有計算器和晶體管的電子裝 置，所述電子裝置用于以脈沖方式控制電動馬達。利用脈沖調節(jié)器是用來實現(xiàn)電動馬達統(tǒng) 一的馬達功率的。這一點是通過使晶體管的通斷關系與電動馬達的公差范圍或者特征線互 相適配而實現(xiàn)的，而也正是因為這一點，使得電動馬達尺寸的過大情況得以避免。因此馬達 控制機構可以是脈沖調節(jié)器。作為可選方案，也可以設計成使馬達控制機構包含脈沖調節(jié)
ο本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，即，特征線是功率特征線和/或轉速特征 線。原則上，對于電動馬達的公差位置的判斷可以基于任意的特征線。但是，采用功率特征 線和/或轉速特征線的設計是有利。在功率特征線中記錄著電動馬達功率或轉矩與另外一 個值(例如轉速)的關系。基于功率特征線能夠特別簡單地來對馬達控制機構進行調節(jié)，從 而使電動馬達具有期望功率。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，S卩，馬達控制機構的調節(jié)，尤其一次性地， 在電動馬達正常運行之前實施。因此電動馬達是在正常運行之前被調整的，也就是說，為了 檢驗和/或測試的目的的運行也可以在馬達控制機構沒有調節(jié)的情況下進行。馬達控制機 構優(yōu)選在裝配到待設計裝置之前或之后尤其直接得到調節(jié)。特別有利的是調節(jié)僅作一次而 且以這樣的方式來實施，即，能夠考慮到電動馬達功率在例如其整個使用壽命期間的可能 變化。若調節(jié)在裝配之后進行，則有能夠同時顧及到待設計設備可能存在的公差的優(yōu)點。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，S卩，對馬達控制機構如此進行調節(jié)，從而使 特征線或者說功率和/或轉速與另外的、相同構造的電動馬達的至少一條特征線或者說至 少一個功率和/或轉速基本一致。如前所述，在制造電動馬達時，如果不采取高成本的措施 來降低公差，那么常常會存在其他的公差帶。因此，電動馬達的特征線或者說功率和/或轉速是借助于馬達控制機構而被調整成與另外的相同構造的電動馬達(例如同一生產(chǎn)批次的 電動馬達)的特征線或者說功率和/或轉速一致的。通過這種方式可以建造大量的電動馬 達，這些電動馬達的功率和/或轉速的公差均落在一寬泛的范圍中，而且雖然如此，卻仍能 確保這些電動馬達具有基本相同的功率和/或轉速。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，S卩，功率和/或轉速能夠借助于尤其基于 特征線確定的比例因子來確定。為了不必將完整的特征線預置在馬達控制機構中，設計僅 確定一個比例因子。例如可以給出電動馬達最大功率的百分數(shù)，利用該百分數(shù)能夠獲得期 望的功率輸出。如果使用脈沖調節(jié)器，那么比例因子可以表征例如晶體管的接通持續(xù)時間。 例如可以這樣設計，即，在需要輸出最大功率時，對于具有最小功率輸出和/或轉速的電動 馬達而言，可以100%的晶體管接通持續(xù)時間來控制，而對于具有最大功率輸出和/或轉速 的電動馬達則僅具有87%的接通持續(xù)時間。通過特征線來確定比例因子是有利的。這就是 說，確定出電動馬達的特征線，并接著從該特征線中推導出比例因子。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，S卩，為電動馬達配以標記，通過該標記能夠 為其配設特征線和/或比例因子。因此設計為電動馬達配設確定的特征線和/或確定的比 例因子，從而其可以簡單地讀出。為這一目的，電動馬達被配以標記。因此，特征線和/或 比例因子可被編碼在此標記中，或者此標記是一識別標志，特征線和/或比例因子能夠通 過該識別標志來分類。在后一情況中，標記例如可以是序列號，此時，在中央寄存器，例如數(shù) 據(jù)庫中的特征線和/或比例因子能夠與該序列號聯(lián)系起來。但是，有利的是采用最先提到 的那種方案，即把特征線和/或比例因子直接包含在標記中。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，即，標記是條形碼。該條形碼能簡單地安置 在電動馬達上。可以簡單地將含義明確且其中編碼有特征線和/或比例關系和/或序列號 的識別標志和/或數(shù)據(jù)記錄配設到條形碼上。本發(fā)明的一個改進方案是這樣設計的，S卩，電動馬達具有比需要的功率和/或轉 速大的功率和/或轉速并且借助于馬達控制機構被調整到需要的功率和/或轉速上。例如， 可以如此選擇一個生產(chǎn)批次的電動馬達，從而使全部電動馬達均滿足最小功率輸出和/或 轉速要求。在這種情況下，由于功率和/或轉速存在公差的原因，部分電動馬達輸出的功率 和/或轉速會過大。因此設計利用馬達控制機構對這些電動馬達進行調整，從而使它們僅 輸出需要的功率和/或轉速。通過這種方式，就像前面說明的那樣，將會使電動馬達使用壽 命得到延長，或者能夠采用結構更加簡單，因而成本更為有利的電動馬達系列。本發(fā)明另外涉及一種使電動馬達，特別是如前面的實施方式所述的電動馬達運行 的方法，其中，電動馬達的功率和/或轉速能夠借助于馬達控制機構尤其脈沖調節(jié)器得到 調整，包括以下步驟在制造之后確定該電動馬達和/或能夠借助該電動馬達驅動的裝置 的特征線；通過電動馬達的標記將所述特征線和/或尤其由該特征線確定的比例因子配設 給電動馬達；根據(jù)通過所述標記給所述電動馬達配設的特征線和/或比例因子對馬達控制 機構進行調整；以及使電動馬達以借助于馬達控制機構得到調整的功率和/或轉速運行。 關于各步驟，請參考前文涉及電動馬達組件的各實施例。另外，本發(fā)明還涉及一種馬達控制機構，尤其是脈沖調節(jié)器，用于控制尤其如前文 中的各實施例所述的電動馬達并且/或者用于轉化前述方法。其中是這樣設計的，即，該馬 達控制機構能夠根據(jù)電動馬達和/或能夠借助該電動馬達驅動的裝置的特征線得到調節(jié)并且電動馬達能夠因此在功率和/或轉速上得到調整。馬達控制機構尤其可被配設給前面 所述的電動馬達組件。


下面借助于附圖中示出的實施例對本發(fā)明進行詳細解釋，但是以下解釋并非是對 本發(fā)明的限制。其中
圖1示出標出了轉速與轉矩的關系的曲線圖，其中示出了要設計的設備的特征線以及 具有公差范圍的電動馬達組件的電動馬達的特征線，以及
圖2示出圖1的曲線圖，其中，公差范圍由于電動馬達特征線的移位而縮小。
具體實施例方式圖1示出了曲線圖，在該曲線圖中標出了單位為Ι/min的轉速η與單位為Nm的轉 矩M的關系。圖中示出了待設計設備(未示出)的特征線1。另外圖中還示出了一系列電動 馬達的特征線2、3和4。在這里，特征線2描述的是在整個電動馬達批次上求得的轉速η與 轉矩M的平均關系。特征線3描述的是這樣一種電動馬達，其在已調節(jié)的運行點中提供最 大輸出功率，而特征線4描述的電動馬達則具有最小輸出功率。原則上，在設計設備時必須 注意，電動馬達的最小功率輸出(即在特征線4中示出的曲線)要比由該設備決定的允許最 小輸出功率大。另一方面，必須注意到，與具有最小功率輸出的電動馬達相比，特征線3所 描述的電動馬達，也就是在一定的運行點中具有最大功率輸出的電動馬達，具有更大的磨 損效應。位于特征線1與特征線4的交點上的運行點5是這樣一個運行點，即，具有最小功 率輸出的電動馬達運行在該運行點上。與此相反，位于特征線1與特征線3的交點上的運 行點6描述的是具有最大功率輸出的電動馬達的運行點。顯然，與運行點5相比，運行點6 不但具有更高的轉速η，還具有更大的轉矩Μ。這解釋了具有最大功率輸出的電動馬達之所 以具有更嚴重的磨損的原因。但是，就像前文描述的那樣，設備被設計成只需要具有最小功 率輸出的電動馬達就足夠了。因此，運行點6上的更高轉速η以及更大轉矩Μ，即其比運行 點5多出的功率輸出是過剩的，待設計設備實際上并不需要，而且，所述更高轉速η及更大 轉矩M只會導致前面提到的更高磨損并因而縮短電動馬達的預期壽命。因此，通常必須選 擇質量更高的電動馬達設計，從而不但滿足對最小允許功率輸出的要求，而且也滿足對電 動馬達使用壽命的要求。但是這樣的設計成本高昂。而且品質更高的電動馬達設計可能還 意味著更多的空間需求，這也是不利的。在曲線圖中，上述情形包含在使用范圍特征線7和 8中。使用范圍特征線7和8標明了最大轉速η與最大轉矩Μ，也就是說最大允許功率，以 該最大功率運行，則能實現(xiàn)電動馬達使用壽命的要求。其中，使用范圍特征線7描述的是一 普通電動馬達構造，而使用范圍特征線8則描述一品質更高的電動馬達構造?？梢郧宄?看出，具有最小功率輸出的電動馬達的運行點5位于使用范圍特征線7的左側。因此可以 采用電動馬達的普通設計，而無需擔心會過早失效。與此相反，具有最大功率輸出的電動馬 達的運行點6位于使用范圍特征線7的右側，從而表明電動馬達可能會失效。鑒于此，品質 更高的電動馬達設計必須采用使用范圍特征線8。在這里，運行點5和運行點6均位于使用 范圍特征線8的左側。如前所述，這會帶來額外的成本，而且可能會導致電動馬達重量更大 和/或結構空間更大的結果。
圖2示出了圖1所表明的見圖，其中，采用的是根據(jù)本發(fā)明的電動馬達組件，即電 動馬達的功率是能夠被調整的。電動馬達組件包括馬達控制機構，利用該馬達控制機構能 夠對電動馬達進行控制。借助該馬達控制機構能夠調節(jié)電動馬達的特征線，并能夠調整電 動馬達的功率。就像在圖1所示的曲線圖中可以看到的那樣，采用電動馬達組件的馬達控 制機構，目的在于調整具有最大功率輸出的電動馬達的功率，從而可以維持連續(xù)穩(wěn)定的運 行。因此特征線3沿著箭頭9的方向移位，從而使新運行點10定位在使用范圍特征線7的 左側，所述新運行點10落在特征線1與通過調整電動馬達功率而形成的特征線11的交點 上。新特征線11以幾乎與具有最小功率輸出的電動馬達的特征線4疊合的方式延伸。因 此，在應用普通電動馬達設計的情況下(使用范圍特征線7)，利用任何電動馬達，即利用具 有最小功率輸出直至具有最大輸出功率的電動馬達均能實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行的目的。這既可 以節(jié)約用于設計品質更高的電動馬達的成本，還可以減少重量以及額外的結構空間。調整電動馬達組件的另一優(yōu)點是可以實現(xiàn)積木式系統(tǒng)。在當前所用的(與圖1相 應)方法中，對于每一項目均需對電動馬達實施特有的設計，由此需對馬達控制機構進行特 有的設計，但是，若借助馬達控制機構來調節(jié)電動馬達的特征線，則可采用電動馬達好馬達 控制機構的積木式系統(tǒng)。例如，可從三種電動馬達等級中作出合適的選擇。因此對于某些 應用，可以接受尺寸稍微過大的電動馬達或電動馬達組件，這是因為通過馬達控制機構的 調節(jié)，這些電動馬達或電動馬達組件能夠被調整到理想的運行狀態(tài)上。因而可以顯著降低 研發(fā)、銷售及生產(chǎn)中的復雜性。例如，從積木式系統(tǒng)中不僅可以選出電動馬達，還可以選出 馬達控制機構。這些專用于特定項目的部件，如風扇和框架可在待設計設備的最終裝配工 序中組裝到一起。只有在這樣的情況下，即借助參數(shù)組把馬達控制機構調整成與項目的獨 特功率需求及電動馬達的特定功率需求相一致，才能使設備適應應用情況或者說與設備相 配。因此，例如通過調整轉速，能夠對風扇輸送的空氣量進行調節(jié)。這樣就有如下優(yōu)點，即， 不僅能夠顧及電動馬達公差，而且還能顧及設備的公差。在現(xiàn)有技術公開的方式中，在設計 設備時，對于每一項目均不僅需要確定特定的構件如框架與風扇，而且還要確定電動馬達 和馬達控制機構。因此，電動馬達與馬達控制機構是功能上彼此協(xié)調的單元，而且，從研發(fā) 角度看，必須這樣來設計，即需將所有公差均考慮在內。此種方法通常需要多次重復，因而 成本也相應較高。根據(jù)本發(fā)明的電動馬達組件以及使電動馬達和馬達控制機構運行的方法的優(yōu)點 在于，能夠以有利的成本來設計電動馬達，可以將電動馬達組件或者說電動馬達和/或馬 達控制機構用于不同的應用情況中，可以實現(xiàn)馬達控制機構和電動馬達的積木式系統(tǒng)，明 顯減少電動馬達和馬達控制機構的種類，降低銷售和研發(fā)的復雜性，以及無需考慮額外的、 能夠借以實現(xiàn)例如功率調節(jié)的傳感器。
權利要求
1.電動馬達組件，尤其用于驅動機動車的馬達冷卻裝置的風扇和/或空調設備，所述 電動馬達組件包括電動馬達并且包括用于控制該電動馬達的馬達控制機構，其特征在于， 所述馬達控制機構能夠根據(jù)所述電動馬達和/或所述風扇的特征線(1，2，3，4)得到調節(jié)并 且所述電動馬達能夠因此而在其功率和/或轉速上得以調整。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動馬達組件，其特征在于，所述特征線(1，2，3，4)是在所述 電動馬達制造和/或裝配之后尤其利用線尾檢驗來確定的。
3.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，所述馬達控制機構是脈 沖調節(jié)器或具有脈沖調節(jié)器。
4.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，所述特征線(1，2，3，4) 是功率特征線和/或轉速特征線。
5.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，所述馬達控制機構的調 節(jié)尤其一次性地在所述電動馬達正常運行之前實施。
6.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，對所述馬達控制機構如 此進行調節(jié)，從而使所述特征線(1，2，3，4)或者說所述功率和/或轉速與另外的、相同構造 的電動馬達的至少一條特征線(1，2，3，4)或者說至少一個功率和/或轉速基本一致。
7.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，所述功率和/或轉速能 夠借助于尤其基于所述特征線(1，2，3，4)確定的比例因子來確定。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，所述電動馬達設有標記， 通過該標記能夠給所述電動馬達配設所述特征線(1，2，3，4)和/或所述比例因子。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，所述標記是條形碼。
10.根據(jù)前述權利要求之一所述的電動馬達組件，其特征在于，所述電動馬達具有比需 要的功率和/或轉速大的功率和/或轉速并且借助于所述馬達控制機構被調整到需要的功 率和/或轉速上。
11.使尤其按前述權利要求中的一項或多項所述的電動馬達運行的方法，其中所述電 動馬達的功率和/或轉速能夠借助于馬達控制機構尤其脈沖調節(jié)器得到調整，包括以下步 驟-在制造之后確定該電動馬達和/或能夠借助該電動馬達驅動的裝置的特征線(1，2， 3,4)；-通過所述電動馬達的標記將所述特征線(1，2，3，4)和/或尤其由所述特征線(1，2， 3，4)確定的比例因子配設給所述電動馬達；-根據(jù)通過所述標記給所述電動馬達配設的特征線(1，2，3，4)和/或比例因子對所述 馬達控制機構進行調整；以及-使所述電動馬達以借助于所述馬達控制機構得到調整的功率和/或轉速運行。
12.馬達控制機構，尤其是脈沖調節(jié)器，用于控制尤其按權利要求1至10中的一項或多 項所述的電動馬達并且/或者用于轉化按權利要求11所述的方法，其特征在于，所述馬達 控制機構能夠根據(jù)所述電動馬達和/或能夠借助所述電動馬達驅動的裝置的特征線(1，2， 3,4)得到調節(jié)并且所述電動馬達能夠因此而在其功率和/或轉速上得到調整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動馬達組件，尤其用于驅動機動車的馬達冷卻裝置的風扇和/或空調設備，包括電動馬達并且包括用于控制該電動馬達的馬達控制機構。在本發(fā)明中是這樣設計的，即，使得馬達控制機構可根據(jù)電動馬達和/或風扇的特征線(1，2，3，4)進行調節(jié)，并能夠由此調整電動馬達的功率和/或轉速。
文檔編號G01R31/34GK102124359SQ200980132205
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權日2008年8月19日
發(fā)明者C·波代, C·金, G·里爾, H·赫澤特, T·赫爾明 申請人:羅伯特.博世有限公司