本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電動機,特別是啟動這樣的電動機的方法。
背景技術(shù):
在圖1A、1B和2到4中展示了典型的開關(guān)磁阻電動機。這個例子具有在定子1上的六個,優(yōu)選地,均勻間隔的極2和在轉(zhuǎn)子4上的四個,優(yōu)選地,均勻間隔的極3的組合。在這個例子中,定子的極從定子環(huán)5向內(nèi)突出,該環(huán)在定子極之間提供低磁阻材料的路徑。
轉(zhuǎn)子由十字形的疊片堆疊形成,并且由低磁阻材料形成。因此,由于將變得顯而易見的原因,每個轉(zhuǎn)子極均通過低磁阻路徑連接到直徑上對置的轉(zhuǎn)子極。因此,如所標記的,極U通過低磁阻路徑連接到極U’,并且極V通過低磁阻路徑連接到V’。
定子的每個極均纏繞有線圈6,這些線圈成對排布,每對包括位于穿過定子的旋轉(zhuǎn)軸的各直徑的相反的兩端的線圈。因此在這種情況下,如所標記的,這些對為線圈AA’、BB’和CC’。在同一時間用來自電動機控制電路10的電流(圖5)對一對的線圈通電,并且在某種意義上使得一個提供朝向旋轉(zhuǎn)軸的磁場,一個提供遠離該軸的磁場。在圖中,在線圈上的箭頭表示在紙平面的上方的線圈中的電流的方向,虛線箭頭表示磁通量。由通電的線圈產(chǎn)生的磁通量和它們各自的極一起通常沿著它們之間的直徑排布,接著沿著定子環(huán)(在圓周方向上)到達該對的另一個通電線圈。
轉(zhuǎn)子改變在通電的一對定子極之間的空間中的磁場線分布。沿通電的一對定子極之間的直徑對齊的轉(zhuǎn)子的直徑上對置的一對極所處的轉(zhuǎn)子位置,對于包含了在該對齊的轉(zhuǎn)子極之間的轉(zhuǎn)子的磁路,為具有最小磁阻轉(zhuǎn)子的位置。在于1B中展示了對齊在定子極A和A’之間的轉(zhuǎn)子極U和U’的例子。因此,這樣的位置是磁能最小的位置。在未對齊位置,例如,如圖1A中,磁通量仍然沿著轉(zhuǎn)子的極之間的低磁阻路徑流動,因此該通量從定子的通電的極之間的直徑轉(zhuǎn)移,結(jié)果是它不得不跨過轉(zhuǎn)子和定子極之間更大的空氣間隙,增大磁路的磁阻和磁能。因此,如果轉(zhuǎn)子沒有對齊,那么在其上存在轉(zhuǎn)矩,牽引其朝向?qū)R的位置。
在運行轉(zhuǎn)速,通過對對定子線圈依次充電以牽引轉(zhuǎn)子的極朝向旋轉(zhuǎn)方向來驅(qū)動電動機。因此,當例如,轉(zhuǎn)子處在圖1A的位置中,并且轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn),以致轉(zhuǎn)子極U和U’接近定子極A和A’時,A和A’的線圈被通電使得U和U’朝向A和A’牽引。當?shù)竭_U和U’與線圈A和A’對齊的圖1B的位置時,A和A’被關(guān)閉(圖2),使得轉(zhuǎn)子可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn),而不會減慢或牽引回到A和A’。這時候,轉(zhuǎn)子極V和V’也接近線圈B和B’的定子極,因此B和B’被通電(圖2)從而朝向B和B’在順時針方向上向前牽引轉(zhuǎn)子極V和V’。
當?shù)竭_V和V’與線圈B和B’對齊的圖3的位置時,B和B’被關(guān)閉,使得轉(zhuǎn)子可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn),而不會減慢或牽引回到B和B’。這時候,轉(zhuǎn)子極U’和U接近線圈C和C’的定子極,因此線圈C和C’被通電從而朝向C和C’在順時針方向上向前牽引轉(zhuǎn)子極U’和U。
當?shù)竭_U和U’與C和V’對齊的圖4的位置時,線圈C和C’被關(guān)閉,使得轉(zhuǎn)子可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn),而不會減慢或牽引回到C和C’。這時候,轉(zhuǎn)子極V’和V接近定子極A和A’,因此線圈A和A’被通電從而朝向A和A’在順時針方向上向前牽引轉(zhuǎn)子極V’和V。
當V’和V到達A和A’時,轉(zhuǎn)子已經(jīng)轉(zhuǎn)動90°,因此,由于轉(zhuǎn)子具有四折旋轉(zhuǎn)對稱,其實際上處于圖2所示的相同位置,因此重復(fù)對線圈B和B’,接著對C和C’,然后對A和A’的通電的循環(huán),從而推進定子到下一個90°,依此類推。
在本領(lǐng)域眾所周知的,在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的特定角度關(guān)閉或接通線圈,例如,響應(yīng)由線圈產(chǎn)生的傳感信號,因為當轉(zhuǎn)子極經(jīng)過線圈時同時由電流和線圈的電感變化驅(qū)動這些線圈。在圖5中展示了已知的第一電動機控制電路10。該第一電動機控制電路10包括在電源20上并聯(lián)連接的對定子線圈。通過閉合開關(guān)21和22對彼此并聯(lián)連接的線圈A和A’通電,并且類似地,通過閉合開關(guān)23和24對線圈B和B’通電,通過閉合開關(guān)25和26對線圈C和C’通電。這些開關(guān)是由控制電路10操作的,當要對線圈通電時,控制電路10閉合開關(guān)。線圈A和A’由其共用的一對開關(guān)操作(類似地,每個線圈對B和B’和C和C’具有其自己的共用開關(guān)對),這足以提供上述線圈通電的模式。開關(guān)21到26作為,例如,F(xiàn)ET或IGBT晶體管提供。電動機控制電路10使用電流的測量值來確定轉(zhuǎn)子的位置,并且依次確定開關(guān)21到26的運行的時序。
更具體地,圖5的控制電路10檢測由線圈產(chǎn)生的信號,因為當轉(zhuǎn)子極經(jīng)過線圈時同時由電流和線圈的電感變化驅(qū)動這些線圈。這種電感包括跨過DC電源20并聯(lián)連接的對定子線圈。電源的電壓取決于應(yīng)用,可能是例如,12V、24V、48V或300V。通過閉合開關(guān)21和22對彼此并聯(lián)連接的線圈A和A’通電,并且類似地,通過閉合開關(guān)23和24對線圈B和B’通電,通過閉合開關(guān)25和26對線圈C和C’通電。這些開關(guān)是由開關(guān)控制單元27操作的,當要對線圈通電時,開關(guān)控制單元27閉合開關(guān)。在每個線圈對中的電流由與其串聯(lián)連接的傳感器28檢測,以提供產(chǎn)生的與電流成比例的電壓信號,該電壓信號用于確定轉(zhuǎn)子位置,這些轉(zhuǎn)子位置依次用于確定開關(guān)21和22、23和24,以及25和26的運行的時序。
電動機控制電路10在多個階段處理來自線圈的信號,形成控制回路。位置評估器30接收表明線圈電流的信號,根據(jù)這些信號連續(xù)計算轉(zhuǎn)子的位置,并且輸出轉(zhuǎn)子位置值信號31。該計算通過微控制器執(zhí)行。速度評估器32區(qū)分這種相對于時間的信號,從而提供轉(zhuǎn)子速度信號33??刂苹芈吩O(shè)計為控制電動機的速度由輸入信號——速度命令信號35設(shè)定,減法器36形成速度命令信號和轉(zhuǎn)子速度信號之間的差值,從而形成速度誤差信號37。回路控制器38,例如在這種情況下的比例-積分控制器,使用這個信號來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)矩命令39。由電動機施加的轉(zhuǎn)矩和該電動機的穩(wěn)態(tài)速度之間的關(guān)系通常單調(diào)遞增。因此,如果速度誤差表明發(fā)動機運行得比需要的太慢,那么控制器38增大命令的轉(zhuǎn)矩,而如果速度誤差表明發(fā)動機運行得比命令的快,那么控制器38減小命令的轉(zhuǎn)矩。控制器38還過濾繞控制回路傳播的信號以便使回路響應(yīng)變平滑。
電動機1當然不直接受轉(zhuǎn)矩命令的控制,轉(zhuǎn)矩命令39轉(zhuǎn)換為電動機的開關(guān)的控制角度42。這些角度為電動機的開關(guān)操作所處的轉(zhuǎn)子的角度,特別是線圈對接通所處的角度、允許線圈對為“自由輪”的角度,以及線圈對關(guān)閉所處的角度。
為了接通線圈,該線圈相關(guān)的兩個開關(guān)都要接通(對于線圈AA’為開關(guān)21和22)。在自由輪模式中,將線圈連接至正極的開關(guān)(例如,21)被斷開,但是電流繼續(xù)通過二極管循環(huán),在截止角,兩個開關(guān)都被斷開,在線圈中的電流通過另一標記的二極管傳遞到地,在開關(guān)斷開之后的短時間內(nèi)消失。(可選地,對于自由輪模式,可能替代地斷開將線圈連接至負極的開關(guān),電流繼續(xù)流過該對的線圈和標記的另一個二極管。在自由輪模式中斷開的兩個開關(guān)可以依次交替,以共同平衡由它們之間的切換消耗的功率)。
由查找表41執(zhí)行轉(zhuǎn)矩命令信號到這些角度的轉(zhuǎn)換。需要提供所需的轉(zhuǎn)矩的角度取決于轉(zhuǎn)子的速度,因此還向查找表41提供轉(zhuǎn)子速度信號33,從而為轉(zhuǎn)矩和速度提供角度。當電動機連接至它所需的負載上時驅(qū)動該電動機時,可以按照經(jīng)驗確定這些角度。
由查找表產(chǎn)生的角度42傳遞到開關(guān)控制單元27,當這些角度與轉(zhuǎn)子位置值信號31匹配時,該開關(guān)控制單元27相應(yīng)地以角度42操作開關(guān)。更具體地,對于每個線圈,提供的角度42都是相同的,并且提供的角度42與線圈對的角度位置相關(guān)。開關(guān)控制器27持續(xù)追蹤接下來要操作的是哪個線圈對,并且以30°為模使用轉(zhuǎn)子位置值31,用于與角度42的比較。
優(yōu)選地由微控制器執(zhí)行電路塊30、32、36、38、41和27。
控制電路的其他形式是已知的。一個類似的電路例子使用霍爾效應(yīng)傳感器而不是線圈電流來記錄轉(zhuǎn)子何時穿過各位置。
在本領(lǐng)域還眾所周知的是,對于電動機可以由定子和轉(zhuǎn)子極的其他組合。這些組合具有線圈通電的不同階段,以便在正方向上保持轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩。定子極和轉(zhuǎn)子極的數(shù)量之間的共同關(guān)系是定子極的數(shù)量比轉(zhuǎn)子極多兩個,并且定子極和轉(zhuǎn)子極都為偶數(shù)。極的數(shù)量的選擇通常考慮電動機的運行速度、運行功率、轉(zhuǎn)矩波動(由電動機提供的轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)子的角度的變化)的可接受程度,以及所需的電路。
當轉(zhuǎn)子以運行速度旋轉(zhuǎn)時,使用上述切換循環(huán)。以下給出使用上述6極定子和4極轉(zhuǎn)子的例子啟動開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)子的已知方法。
首先,電動機處于任意靜止位置,例如,如在圖6中所示。在這個位置,電動機已經(jīng)關(guān)閉,因此所有的線圈都被關(guān)閉。
在第二步驟,通過僅對對定子線圈(例如,A和A’)通電,其接著被保持一段時間,建立電動機的初始期望靜止位置(圖7)。這些吸引轉(zhuǎn)子最接近的一對極,例如,U和U’。由于線圈A和A’被保持,并且由于轉(zhuǎn)子隨著極U和U’被吸引到A和A’而獲得角動量,無論轉(zhuǎn)子連接至什么(例如,增壓器的壓縮機輪),極U和U’超越A和A’,并且在A和A’的位置附近搖擺,但是由于摩擦損失能量,并且最終停留于U和U’對齊在A和A’的直徑上。
在第三步驟(圖8),根據(jù)所需的旋轉(zhuǎn)方向,A和A’的線圈關(guān)閉,B和B’或C和C’的線圈開啟。在順時針旋轉(zhuǎn)的上述例子中,使用線圈B和B’,如圖8所示。
一旦轉(zhuǎn)子極V和V’已經(jīng)到達B和B’,那些線圈被關(guān)閉(第四步驟),并且已經(jīng)向轉(zhuǎn)子提供已知的旋轉(zhuǎn)速度。
然而,上述已知的敘述的方法的缺點在于,第一步驟的持續(xù)時間可能長得難以接受。它還提出了線圈的大電流需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
在本發(fā)明的第一方面,提供了一種啟動開關(guān)磁阻電動機的方法,該開關(guān)磁阻電動機具有多對定子線圈,每對包括在所述電動機的旋轉(zhuǎn)軸的相對邊上的線圈,所述方法包括:
在相同時間對第一和第二對定子線圈通電,
為所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動的減少等待一段時間,并且接著
關(guān)閉這兩對線圈中的第一對,同時讓所述第二對線圈通電以致所述第二對線圈引起所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
兩對線圈的使用解決了轉(zhuǎn)子安頓在其啟動位置的問題,其優(yōu)點在于它是更快的,因為由對兩對線圈通電而提供的磁場中的角窗更窄,轉(zhuǎn)子將更快地安頓。另一個優(yōu)點在于,它在安頓步驟中平衡了這兩對線圈之間的電流負載。這降低了在多次消耗電流的啟動操作后在單對線圈上所引起的退化。這有助于保持線圈對以平衡的方式運行。
所述兩對定子線圈可能是最近鄰的。
對于所述多對定子線圈的每一對,每對的線圈可能直徑上對置地位于所述定子上。
所述方法還包括在特定的一段時間之后關(guān)閉所述第二對線圈的步驟。所述特定的一段時間可能是所述轉(zhuǎn)子到達特定位置的預(yù)定時段。
所述方法可能包括當已經(jīng)到達預(yù)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時關(guān)閉所述第二對定子線圈的步驟。
所述方法可能還包括開啟定子線圈對以進一步使所述電動機加速的步驟。
所述方法可能還包括在保持其他定子線圈關(guān)閉的同時反復(fù)地開啟和關(guān)閉特定對的定子線圈以進一步使所述電動機加速的步驟。所述定子線圈對可能以恒定頻率反復(fù)地被開啟和關(guān)閉(同時保持其他定子線圈關(guān)閉)。所述定子線圈對被開啟和關(guān)閉所處的時序優(yōu)選地獨立于所需的轉(zhuǎn)矩和/或速度(轉(zhuǎn)矩/速度設(shè)定點)。例如,所述時序優(yōu)選地不是從查找表中獲得。所述時序可能是恒定的。所述時序可能是響應(yīng)來自位置傳感器的輸出。例如,當(優(yōu)選地通過所述位置傳感器的測量)所述轉(zhuǎn)子處于第一位置時,優(yōu)選地開啟所述定子線圈對。當(優(yōu)選地通過所述位置傳感器的測量)所述轉(zhuǎn)子處于第二位置時,優(yōu)選地開啟所述定子線圈對。這樣的布置是有益的,因此它提供了一種使電動機加速的簡便方法,無需計算時序或者時序的選擇的其他形式。
所述方法可能包括使用所述電動機的多對定子線圈驅(qū)動所述電動機的進一步步驟,每對帶有其自身相位。所述驅(qū)動所述電動機的進一步步驟是在當保持所述其他定子線圈關(guān)閉時反復(fù)地開啟和關(guān)閉特定對的定子線圈的步驟之后。在所述進一步步驟的過程中的所述時序優(yōu)選地獨立于所需的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩設(shè)定點)。當驅(qū)動所述電動機時,所述時序可能來自查找表。
所述方法可能應(yīng)用于開關(guān)磁阻電動機,該開關(guān)磁阻電動機連接為驅(qū)動增壓器的所述壓縮機輪。
本發(fā)明的第一方面還提供了用于開關(guān)磁阻電動機的控制電路,其包括:
開關(guān),其用于將所述發(fā)動機的定子線圈連接至電源,以及
啟動控制器,其連接為操作所述開關(guān)以執(zhí)行所述方法的步驟。
本發(fā)明的第一方面還提供了裝置,該裝置包括:
開關(guān)磁阻電動機,其包括轉(zhuǎn)子,并且包括定子線圈,
所述控制電路,其連接至所述電動機的所述定子線圈,
增壓器,其具有連接至所述電動機的所述轉(zhuǎn)子的壓縮機輪,由所述電動機驅(qū)動所述壓縮機輪。
本發(fā)明的第二方面提供了一種使開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)子加速的方法,該開關(guān)磁阻電動機具有多對定子線圈,每對包括在所述電動機的旋轉(zhuǎn)軸的相對邊上的線圈,所述方法包括:
在保持其他定子線圈關(guān)閉的同時,反復(fù)開啟和關(guān)閉一對或多對定子線圈以使所述電動機加速,每對的第一線圈以與所述對的第二另一線圈相同時間被開啟和關(guān)閉。
當使用例如查找表41高度控制帶有所有線圈的電動機的正常運行時,根據(jù)本發(fā)明的第二方面的加速是特別有益的。這為電動機速度的運行范圍提供了詳細的值。然而,對于那些運行速度的加速,轉(zhuǎn)矩、效率等的最優(yōu)化是不需要的,因此,可能使用本發(fā)明的簡便方法而無需設(shè)計那些細節(jié)。
在保持其他定子線圈關(guān)閉的同時以相同時間反復(fù)地開啟和關(guān)閉的定子線圈可能是單對定子線圈。
在以相同時間反復(fù)地開啟和關(guān)閉一對或多對定子線圈之前,所述方法可能還包括:向所述轉(zhuǎn)子設(shè)置預(yù)定速度。
在以相同時間反復(fù)地開啟和關(guān)閉一個或多對定子線圈之前,所述方法可能還包括步驟:
以相同時間對第一和第二對定子線圈通電,
為所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動的減少等待一段時間,并且接著
關(guān)閉這兩對線圈中的第一對,同時讓所述第二對線圈通電以致所述第二對線圈引起所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
所述第一和第二對定子線圈可能是最近鄰的。
在以相同時間反復(fù)地開啟和關(guān)閉一個或多對定子線圈之前,所述方法可能還包括:
對第一、單個對定子線圈通電,
為所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動的減少等待一段時間,并且
關(guān)閉所述第一線圈對,并且對不同的第二對定子線圈通電以致所述第二對線圈引起所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
所述第一和第二對定子線圈可能是最近鄰的。
對于通電的每對定子線圈,該對的線圈可能直徑上對置地位于所述定子上。
本發(fā)明的第二方面還提供了用于開關(guān)磁阻電動機的控制電路,其包括:
開關(guān),其用于將所述發(fā)動機的定子線圈連接至電源,以及
啟動控制器,其連接為操作所述開關(guān)以執(zhí)行權(quán)利要求13到19中任意一項所述的方法的步驟。
本發(fā)明的第二方面還提供了裝置,該裝置包括:
開關(guān)磁阻電動機,其包括轉(zhuǎn)子,并且包括定子線圈,
所述控制電路,其連接至所述電動機的所述定子線圈,
增壓器,其具有連接至所述電動機的所述轉(zhuǎn)子的壓縮機輪,由所述電動機驅(qū)動所述壓縮機輪。
本發(fā)明的第一和第二方面可能一起使用。可以理解的是,參照一個方面所述的特征同樣可以應(yīng)用于另一方面,反之亦然。
附圖說明
現(xiàn)在將參照以下附圖對本發(fā)明的示例進行描述:
圖1-4展示了已知的開關(guān)磁阻在運行速度下的操作中定子旋轉(zhuǎn)的連續(xù)階段;
圖5為圖1等的電動機的控制電路的電路框圖;
圖6-8展示了在用于啟動開關(guān)磁阻電動機的已知過程中旋轉(zhuǎn)的各階段;
圖9-11展示了在根據(jù)本發(fā)明的用于啟動開關(guān)磁阻電動機的示例過程中旋轉(zhuǎn)的各階段;
圖12為本發(fā)明的示例過程的流程圖;
圖13為根據(jù)本發(fā)明的電動機控制電路的電路框圖。
具體實施方式
圖12的流程圖展示了啟動開關(guān)磁阻電動機的示例方法,如圖9到11所示,展示了開關(guān)磁阻電動機的旋轉(zhuǎn)的各階段。在本示例中的電動機類似于圖1到8的電動機,具有六個定子極和四個轉(zhuǎn)子極(類似地標記為ABCA’B’C’和UVU’V’)。(ABCA’B’C’同樣表示極和極的各線圈)。它操作的電動機控制電路類似于圖5的電動機控制電路,除了該控制電路10’(圖13)布置為控制開關(guān)21到26以如本示例所述的開啟和關(guān)閉電動機的線圈。為了做到這一點,設(shè)置有啟動控制器50(優(yōu)選地采用微控制器中的附加程序?qū)崿F(xiàn))。
轉(zhuǎn)子開始于任意位置,其中,轉(zhuǎn)子可能是靜止的或者緩慢移動的,如圖9所示(圖12中的步驟101),所有的線圈關(guān)閉。在這樣的一個位置,轉(zhuǎn)子極U位于定子極A和B之間,并且它的相對轉(zhuǎn)子極U’位于定子極A’和B’之間。
在第二步驟,如圖10所示(圖12中的步驟102),兩對線圈,A和A’和B和B’被通電。為了做到這一點,啟動控制器50發(fā)出直接指令到開關(guān)控制器。這將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到最小能量位置,其中,轉(zhuǎn)子極(在這種情況下為U)位于A和B之間,它的相對極(在這種情況下為U’)位于A’和B’之間。對于其他啟動位置,一個轉(zhuǎn)子極將在兩對通電的線圈之間停止移動。
轉(zhuǎn)子可能在低能量位置附近擺動一會兒,但是將衰減并停止移動,該示例方法的第三步驟(步驟103)是為等待轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動減少的時間(啟動控制器監(jiān)視的時間)。
在等待之后,在第四步驟(步驟104)中,根據(jù)轉(zhuǎn)子所需的旋轉(zhuǎn)方向,(通過啟動控制器)關(guān)閉通電的線圈對A和A’,或B和B’中的一個。如圖11所示,線圈B和B’被關(guān)閉,因此轉(zhuǎn)子極U和U’被吸引到定子極A和A’,轉(zhuǎn)子從而順時針轉(zhuǎn)動。在第五步驟(步驟105)中,在預(yù)定時段后,線圈AA’被關(guān)閉,接著轉(zhuǎn)子具有預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度。(啟動控制器再次監(jiān)視時段和操作線圈。)
轉(zhuǎn)子現(xiàn)在以已知的速度旋轉(zhuǎn),并且可以正常地使用所有線圈相位驅(qū)動該轉(zhuǎn)子,其最初是依照已知的速度被計時。
然而,在本示例中,電動機優(yōu)選地通過根據(jù)下面示例方法對線圈通電而通過中間階段被提升到運行速度。對于這些,只使用一個線圈對,例如,線圈A和A’。每次轉(zhuǎn)子極U、V、U’、V’到達線圈時,線圈A和A’被短期通電。因此,在每輪旋轉(zhuǎn),總共有四次。
為此目的,在第一示例方法中,電動機設(shè)置有位置傳感器。該位置傳感器包括安裝為隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁指示環(huán)60,該磁指示環(huán)固定在相同的柄上。該磁指示環(huán)具有交替的北和南磁化的八個交替域?;魻栃?yīng)傳感器61位于環(huán)的附近以檢測從北到南的磁化變化(這不同于從南到北變化的傳感器61)。當每個轉(zhuǎn)子極達到線圈A時,存在的四個北到南邊界定位為穿過霍爾效應(yīng)傳感器61,傳感器將其每次發(fā)生的時序作為信號62傳送到啟動控制器50。接著,啟動控制器根據(jù)該時序?qū)€圈A和A’通電一段時間,因此朝向線圈A和A’使轉(zhuǎn)子加速。
設(shè)置為位置估計器30的霍爾效應(yīng)傳感器可能在低速是不可靠的。
然而,線圈對AA’的通電期間的時序是預(yù)定的。該時序首先是由上述第三103和第四104步驟預(yù)定的,其為轉(zhuǎn)子提供定義的轉(zhuǎn)速,可以測量該轉(zhuǎn)速,并且在第二示例方法中,在制造過程中提供給電動機控制電路。通過線圈AA’的通電時期(除初始速度以外)預(yù)先確定每個后續(xù)通電所需的時序,在制造過程中,那些時序類似地提供到電動機控制電路。(優(yōu)選地,這些時序預(yù)編程到啟動控制器50中,其在那些時序操作線圈。)這些時序代替由霍爾效應(yīng)傳感器提供的時序來對線圈AA’通電。這種方法消除了對霍爾效應(yīng)傳感器的需要,但是在另一方面,在預(yù)定時序中的誤差意味著它將只對一定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)有效。
對于這兩個示例中間加速方法,線圈AA’優(yōu)選地被通電設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度時期。然而,由于這種方法只是啟動電動機,不需要用例如介意的效率,準確地確定角度,因此,不用使用更復(fù)雜的控制回路,該控制回路涉及按照在正常運行過程中使用的轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)矩設(shè)定開關(guān)角度。因此,使用的開關(guān)角度既不用準確地確定,也不用存儲在查找表41中,優(yōu)選地使用簡單恒定角度。
在特定轉(zhuǎn)速之上,也就是說,在特定轉(zhuǎn)速之上查找表41具有根據(jù)通過電阻器28由線圈產(chǎn)生的信號檢測到的轉(zhuǎn)子的角位置的數(shù)據(jù),并且當線圈被導(dǎo)通時,位置估計器30用于例如,圖2到4的方法的運行速度的控制。
還可能如圖6到8的已知啟動方法一樣,在通過從一對通電的線圈切換到另一對通電的線圈提供初始旋轉(zhuǎn)的情況下使用將轉(zhuǎn)子提升到運行速度的示例方法。
以下記錄了圖9到11和12的示例方法的一些進一步要點。
圖9到11的示例電動機具有很高程度的旋轉(zhuǎn)對稱,在步驟102中(圖10),兩對線圈以相同程度通電。這意味著最小能量位置在A和B之間并且與A和B等距。然而,本發(fā)明不限于此。如果由于某種原因線圈是不一樣的,或者沒有以相同程度通電,那么最小能量位置不會與兩個定子極等距。盡管如此,轉(zhuǎn)子可能從那里啟動。
在本示例中,通電的兩對線圈也是最近鄰的。在具有更大數(shù)量的極的電動機中,這是優(yōu)選的,因為使用進一步分開的線圈定義了轉(zhuǎn)子所安頓的更寬的窗,但是這沒有排除在本發(fā)明之外。
在第三步驟103中,轉(zhuǎn)子如上所述在它通過第四步驟(步驟104)被加速之前被帶入到靜止位置。然而,轉(zhuǎn)子不需要絕對靜止。如果當?shù)谒牟襟E開始時轉(zhuǎn)子仍然輕微移動,那么產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子的初始速度是不確定的,但是這可能在用一對線圈將轉(zhuǎn)子提升到運行速度的后續(xù)階段(其實馬上開始線圈的正常循環(huán))是可以容許的。這意味著如果需要,在執(zhí)行步驟104之前可以減少方法等待的時間。
在另一方面,在轉(zhuǎn)子底座中的摩擦,或者來自轉(zhuǎn)子所連接的物體(例如,在增壓器中的壓縮機輪)的摩擦,可以導(dǎo)致轉(zhuǎn)子停止在離最小磁能不遠的位置,但是這也可能產(chǎn)生可以容許的初始轉(zhuǎn)子速度的不確定。
在加速的中間階段,一對以上的線圈可以用于加速,為簡單起見,一對是優(yōu)選的,并且無論如何,為簡單起見,這需要比定子的所有線圈少。如果使用一對以上線圈,那么優(yōu)選的對每對使用相同的恒定開關(guān)角。
此外,本示例描述的加速的中間階段使用圖9到11的初始加速方法,但是它可以使用其他方法,例如,圖6到8的方法。
最后要注意的是,在這樣的電動機中,由于轉(zhuǎn)矩平衡的原因,通電的成對線圈的線圈通常優(yōu)選地在直徑上彼此對置。