用于驱动单相电动机的方法和单相电动机技术

本发明专利技术涉及一种用于驱动单相电动机(10)的方法，该电动机(10)包括：具有定子线圈(18)的静止的电动机定子(12)；可旋转的电动机转子(14)；电连接到定子线圈(18)的可切换的驱动电子器件(22)，其用于利用具有定义的有效占空比的脉宽调制的驱动能量信号(E)对定子线圈(18)进行激励以驱动电动机转子(14)；控制电子器件(26)，其用于切换驱动电子器件(22)，以产生脉宽调制的驱动能量信号(E)；以及电流传感器(28)，其用于测量流过定子线圈(18)的相电流，并且该方法包括：在驱动能量信号(E)的脉宽调制周期(P)的第一接通时间间隔(I1)期间将驱动电子器件(22)切换到第一导通状态，在脉宽调制周期(P)的第二接通时间间隔(I2)期间将驱动电子器件(22)切换到第二导通状态，在两个接通时间间隔(I1，I2)之间将该驱动电子器件(22)切换到关断状态；以及利用电流传感器(28)测量相电流，其中，如果定义的有效占空比低于第一占空比阈值，则一个脉宽调制周期(P)的两个接通时间间隔(I1，I2)具有不同的间隔长度(IL1，IL2)，以确保至少一个接通时间间隔(I1)具有等于或大于所定义的最小接通时间间隔长度(ILmin)的间隔长度(IL1)，并且其中，在该接通时间间隔(I1)期间以所定义的最小接通时间间隔长度(ILmin)测量相电流。(ILmin)测量相电流。(ILmin)测量相电流。

Method for driving single-phase motor and single-phase motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动单相电动机的方法和单相电动机


[0001]本专利技术涉及一种用于驱动单相电动机的方法、特别是用于驱动无传感器的单相电动机的方法，以及一种单相电动机、特别是无传感器的单相电动机。

技术介绍

[0002]单相电动机通常具有永磁电动机转子，该永磁电动机转子通过利用交流驱动能量对电动机定子的定子线圈进行激励来驱动，其中驱动能量是换向的，即驱动能量的极性是作为电动机转子的当前旋转位置的函数而变化的。特别地，在无传感器的电动机中，即不包括任何转子位置传感器的电动机中，驱动能量可以作为由驱动能量在定子线圈中产生的相电流的函数而换向。
[0003]电动机通常利用脉宽调制(pwm)的驱动能量信号来驱动，这意味着驱动能量周期性地在定义的脉宽调制(PWM)周期期间接通和关断。在这种情况下，有效的驱动能量水平不是通过改变驱动能量的幅度来定义的，而是通过脉宽调制(PWM)占空比，即在一个PWM周期内的有效导通时间来定义的。
[0004]然而，由于在单相的电动机中，相电流通常表现出明显的瞬态效应，其响应于驱动能量的切换具有相对长的稳定时间，因此对于基于pwm驱动能量信号的传统电动机驱动方法来说，可靠的相电流测量是不可能的，或者至少是具有挑战性的。在起动阶段相电流测量尤其具有挑战性，此时定子线圈利用具有相对低占空比的驱动能量信号激励，这意味着在每个PWM周期期间，定子线圈仅被激励相对短的时间。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是，利用pwm驱动能量信号可靠地起动和驱动单相电动机、特别是无传感器的单相电动机。
[0006]上述技术问题通过具有权利要求1的特征的用于驱动单相电动机的方法或具有权利要求4的特征的单相电动机来解决。
[0007]根据本专利技术的单相电动机具有带有定子线圈的静止的电动机定子。优选地，电动机定子包括基本为U形的铁磁性定子体，其限定两个相对的磁极。典型地，单相电动机具有位于U形定子体开口端对面的单个定子线圈。优选地，电动机定子具有层叠的定子体，即定子体由铁磁性的金属片的堆叠制成。
[0008]根据本专利技术的单相电动机还具有可旋转的电动机转子。通常，电动机转子是永磁的电动机转子。电动机转子可以是被永久磁化的整体转子体，或者，替换地，可以是具有至少一个附着的永久磁铁的铁磁性转子体。典型地，单相电动机的电动机转子具有正好相反的两个磁极。
[0009]根据本专利技术的单相电动机还具有可切换的驱动电子器件，其电连接到定子线圈以对定子线圈进行激励。驱动电子器件被设计为利用具有定义的有效占空比的pwm驱动能量信号对定子线圈进行激励。典型地，驱动电子器件包括多个半导体开关，优选地是四个半导
体开关，用于选择性地将定子线圈电连接到规定的供电能量，或者将定子线圈与供电能量电分离，以产生pwm驱动能量信号。PWM占空比通常定义为PWM周期内的总导通时间。因此，在本上下文中的有效占空比定义了驱动能量信号PWM周期的有效时间份额，在此周期期间定子线圈被供电能量激励，并且因此定义了有效的驱动能量水平。
[0010]驱动电子器件还被设计为换向有效驱动能量以提供给定子线圈，即交替驱动能量的有效电极性。特别地，通过有选择地将定子线圈的第一端或相对的第二端电连接到电源电压端子来交替驱动能量的电极性，其中定子线圈的相应的另一端同时电连接到接地端子。
[0011]根据本专利技术的单相电动机还具有用于切换驱动电子器件以产生pwm驱动能量信号的控制电子器件。特别地，控制电子器件电连接到驱动电子器件的半导体开关，并且选择性地切换半导体开关，以产生具有所定义的有效占空比的pwm驱动能量信号，并且根据需要换向驱动能量。典型地，驱动电子器件基于周期性的(优选三角形的)触发信号来切换，其中触发信号的典型恒定的和不变的周期定义PWM周期。特别地，当触发信号达到定义的接通/关断阈值时，半导体开关通常每次切换为接通/关断，其中阈值以及因此切换时刻由控制电子器件控制，以提供pwm驱动能量信号的定义的有效占空比和定义的有效的电极性。控制电子器件通常包括微控制器。
[0012]根据本专利技术的单相电动机还具有电流传感器，用于当定子线圈被供电能量激励时测量流过定子线圈的相电流。优选地，电流传感器包括与定子线圈串联电连接的简单的感测电阻器，并且包括用于测量感测电阻器处的电压降的装置。然而，电流传感器可以是允许测量流过定子线圈的当前电流的任何装置。
[0013]根据本专利技术的用于驱动单相电动机的方法包括在驱动能量信号的PWM周期的第一接通时间间隔期间将驱动电子器件切换到第一导通状态。特别地，驱动电子器件的半导体开关以使定子线圈在第一接通时间间隔期间被供电能量激励的方式切换。
[0014]根据本专利技术的用于驱动单相电动机的方法还包括在相同PWM周期的第二接通时间间隔期间将驱动电子器件切换到第二导通状态。特别地，驱动电子器件的半导体开关以使定子线圈在第二接通时间间隔期间被供电能量激励的方式切换。
[0015]根据本专利技术的用于驱动单相电动机的方法还包括在两个接通时间间隔之间将驱动电子器件切换到关断状态。特别地，驱动电子器件的半导体开关以使定子线圈在关断状态期间与供给能量电分离的方式切换，从而使定子线圈在关断状态期间不通电。
[0016]根据本专利技术的用于驱动单相电动机的方法还包括利用电流传感器测量流过定子线圈的相电流。可以在第一接通时间间隔或第二接通时间间隔内的一个或多个定义的时刻测量相电流，或者，替换地可以基本上准连续地测量相电流。
[0017]通常，一个PWM周期的两个接通时间间隔总是具有相同的间隔长度，其中每个接通时间间隔的间隔长度是由定义的有效占空比指定的总导通时间的一半。根据本专利技术，如果所定义的有效占空比低于第一占空比阈值，则驱动能量信号的一个PWM周期的两个接通时间间隔具有不同的间隔长度，以确保两个接通时间间隔中的至少一个具有等于或大于所定义的最小接通时间间隔长度的间隔长度。特别地，如果由所定义的有效占空比指定的总导通时间短于最小接通时间间隔长度的两倍，则一个接通时间间隔(第一接通时间间隔或第二接通时间间隔)的间隔长度总是具有最小接通时间间隔长度。在这种情况下，以如下方式
提供另一个接通时间间隔，即各个PWM周期期间的总有效导通时间符合由所定义的有效占空比所指定的导通时间。
[0018]根据本专利技术，在该接通时间间隔期间以所定义的最小接通时间间隔长度测量相电流。最小接通时间间隔长度是以如下方式定义的，即至少在接通时间间隔结束时，相电流不会显示任何瞬态效应。结果，在该接通时间间隔内可以可靠地测量实际相电流。
[0019]根据本专利技术的用于驱动单相电动机的方法提供了实际相电流的可靠测量，其与当前定义的有效占空比无关。特别地，根据本专利技术的方法允许在起动阶段期间可靠地测量相电流，在起动阶段中，电动机被具有相对低的有效占空比值的驱动能量信号驱动。因此，根据本专利技术的方法利用pwm驱动能量信号提供单相电动机、特别是无传感器的单相电动机的可靠起动和驱动。
[0020]在本专利技术的优选实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于驱动单相电动机(10)的方法，所述电动机(10)包括：
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具有定子线圈(18)的静止的电动机定子(12)，
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可旋转的电动机转子(14)，
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电连接到所述定子线圈(18)的可切换的驱动电子器件(22)，其用于利用具有定义的有效占空比的脉宽调制的驱动能量信号(E)对所述定子线圈(18)进行激励以驱动电动机转子(14)，
‑
控制电子器件(26)，其用于切换所述驱动电子器件(22)，以产生脉宽调制的驱动能量信号(E)，以及
‑
电流传感器(28)，其用于测量流过所述定子线圈(18)的相电流，以及所述方法包括：
‑
在驱动能量信号(E)的脉宽调制周期(P)的第一接通时间间隔(I1)期间，将所述驱动电子器件(22)切换到第一导通状态，
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在所述脉宽调制周期(P)的第二接通时间间隔(I2)期间，将所述驱动电子器件(22)切换到第二导通状态，
‑
在两个接通时间间隔(I1，I2)之间将所述驱动电子器件(22)切换到关断状态，以及
‑
利用电流传感器(28)测量相电流，其中，如果定义的有效占空比低于第一占空比阈值，则一个脉宽调制周期(P)的两个接通时间间隔(I1，I2)具有不同的间隔长度(IL1，IL2)，以确保至少一个接通时间间隔(I1)具有等于或...

【专利技术属性】
技术研发人员：O萨里奥，F韦伯尔斯，M博斯科夫斯基，
申请(专利权)人：皮尔伯格泵技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：