CN111034015A - 用于提高电磁兼容性的驱动风扇电动机 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种用于电驱动具有多个相绕组的电动机的方法，其中，改善了EMC(电磁兼容性)并且同时使电动机的运行性能保持恒定，如果检测到的转子速度大于规定的目标速度，则建议在转子的整个旋转期间不向至少一个相绕组提供电流脉冲，或借助于电子开关元件为至少一个后续换相阶段接通至少一个可开关电阻器。

Description

用于提高电磁兼容性的驱动风扇电动机
技术领域
本发明涉及一种电驱动电动机的方法，特别是电驱动具有多个相绕组的风扇电动机的方法，其中，电动机具有用于检测电动机的转子速度和/或转子位置的装置，并且其中，电流脉冲通过电动机的驱动电子装置交替施加到各个相绕组。
本发明还涉及一种电动机和具有电动机的风扇，其中，根据本发明的方法，电动机被设计用于被电驱动。
背景技术
在现有技术中已知各种类型的电换相电动机。例如，在每完成360°左右的转子旋转时，电动机的定子被提供多个电流脉冲。例如，对于两相电动机，定子相绕组在整个转子旋转360°期间连续提供两个定子电流脉冲。对于三相、六相或多相电动机，在360°左右的完整转子旋转过程中，相应地提供三个、六个或更多定子电流脉冲。
在EP 20 25 054B1中描述了一种用于驱动风扇电动机的方法，其中使用了附加的可控半导体开关，该半导体开关布置在从直流中间电路到并联电路的供电线路中。因此，从外部直流电源到电动机的能量供应在方便的时候被切断，并且当电源被切断时，存储在相关相绕组中的能量通过特殊的续流电路被转换成电机转矩。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电驱动具有多个相绕组的电动机的方法，特别是电驱动风扇电动机的方法，与现有技术中已知的风扇电动机相比，该方法一方面改善了风扇电动机的EMC(电磁兼容性)，还同时保持了由电动机的旋转运动引起的低噪声。
因此，根据本发明，提出了一种用于电驱动具有多相绕组的电动机的方法，特别是电驱动风扇电动机的方法，其中，电动机具有至少一个用于检测电动机的转子的转子速度和/或用于检测转子的转子位置的装置。电流脉冲通过电动机的驱动电子装置交替施加到各个相绕组。根据本发明，在转子的整个旋转期间，如果检测到的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则至少一个相绕组不被提供电流脉冲。
该方法为外部转子电动机和无刷电动机提供了益处。各个相绕组优选是定子绕组。相绕组的交替通电应理解为连续的电流脉冲被提供给个别的相绕组。转子的整个旋转应理解为大约360°的旋转。
在转子的整个旋转期间电源的中断在本发明的上下文中也被描述为插槽关闭。这应被理解为至少在换相阶段中至少一个相绕组不被供电或被不被提供电流脉冲。
因此，根据本发明的方法设想，定期测量转子的实际速度或当前的转子速度，并与指定的目标速度(T目标)相比较，并且如果二者的差值超过指定的阈值或值或者实际速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则在后续的换相阶段暂停电流脉冲。
如果转子速度(T实际)大于规定的目标速度(T目标)，则在后续换相阶段，优选持续地检测转子速度(T实际)，并在相绕组之一上暂停供电。换相阶段被理解为相绕组的通电。因此，为具有例如四个相绕组的电动机提供四个换相阶段，以使转子整个旋转。如果测得的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则至少在转子整个旋转的四个换相阶段之一期间，相应的相绕组不通电。
用于检测转子速度的装置优选地被设计为霍尔效应传感器。通过霍尔效应传感器，可以直接或间接地通过转子位置检测当前的转子速度(T实际)，并在每个单独的换相阶段将其与指定的目标速度(T目标)进行比较。如果转子速度(T实际)被超过，则特别优选在后续的换相阶段中直接中断供电。
为了降低转子速度，如果检测到的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则在转子整个旋转期间，电动机的不超过一半的相绕组(14)优选不被提供电流脉冲。这样可以确保电动机的特别稳定的运行性能。特别优选地，如果检测到的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则在转子整个旋转期间，电动机的不超过四分之一的相绕组不通电。
因此，优选在用于驱动电动机的方法中设想，在各个换相阶段中将具有最大电流的电流脉冲施加到相应的相绕组上。为了调整或调节，特别是降低转子转速(T实际)，在各个换相阶段中将电流脉冲暂停施加到至少一个相绕组上。借助于提供具有最大电流的电流脉冲，大大改善了电动机的EMC。然而，如果转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则可以设定转子速度(T实际)，特别是通过所谓的插槽关闭来降低转子速度。
在根据本发明的另一种用于电驱动具有多个相绕组的电动机的方法，所述电动机特定地是风扇电动机，设想如果检测到的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则在至少一个后续的换相阶段，借助电子开关元件将至少一个可开关电阻器接通。为此，电动机同样具有至少一个用于检测电动机的转子的转子速度(T实际)和/或转子位置的装置以及用于将电流脉冲交替地施加到相绕组上的驱动电子装置。
电动机同样优选地被设计为外转子电动机和无刷电动机。各个相绕组优选是定子绕组。可开关电阻器应理解为欧姆电阻，其借助于电子开关元件(例如借助于晶体管)可以接通或断开。接通被理解为电阻器串联连接到各个换相阶段相绕组，并且因此通过充当欧姆负载来有效地减小通过相绕组的电流。断开电阻器应理解为通过电子开关元件使电阻器短路。因此，在换相阶段，不能通过可开关电阻器有效地降低通过相绕组的电流。
电子开关元件的状态优选在换相阶段期间保持不变。这意味着可开关电阻器仅在换相阶段之间切换或改变，或者仅对于通过电子开关元件从电流换相阶段开始的换相阶段进行切换或改变。优选地，在电流换相阶段期间，开关状态以及因此电阻布线的电阻值保持恒定。因此，电流脉冲的电流优选在换相阶段不改变，而是保持恒定。
此外，优选地设想，在换相阶段期间借助于至少一个可开关电阻器来减小流过相绕组的电流脉冲的电流，以降低转子转速(T实际)。
驱动电子设备优选具有多个串联的电阻器，电阻器根据所确定的转子速度(T实际)与指定的目标速度(T目标)之差，借助于一个或多个电子开关元件单独接通和/或短路，从而调节转子速度(T实际)。因此，优选地，通过连续地检测转子速度(T实际)，将其与指定的目标速度(T目标)进行比较并驱动至少一个可开关电阻器，可以更好地实现恒定控制。
当在至少一个换相阶段中启动电动机时，具有最大电流的电流脉冲优选地施加到至少一个相绕组上。这可以理解为所谓的全功率调制。因此，优选地，电动机始终以全负载驱动，其中接通一个或多个电阻器以减小转子速度(T实际)，以便在至少一个换相阶段期间减小通过相应相绕组的有效电流。
优选地，驱动电动机和/或优选地通过桥电路(尤其是H桥)将电流脉冲施加到电动机的相绕组。该桥电路可以集成在集成电路(IC)中。因此，优选通过具有最大指定电流的电流来控制桥电路和/或IC。通过接通至少一个可开关电阻器，在桥电路和/或IC外部减小电流。
优选地提供粗调转子速度(T实际)和精调转子速度(T实际)的组合方法。为了根据前述方法在转子整个旋转期间粗调转子速度(T实际)，如果检测到的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则不向至少一个相绕组提供电流脉冲。为了根据前面描述的方法对转子速度(T实际)进行精调，如果检测到的转子速度(T实际)超过指定的目标速度(T目标)，则借助于电子开关元件，在至少一个后续换相阶段接通至少一个可开关电阻器。
该方法优选地设想粗调和精调之间的区别。如果确定的转子速度(T实际)与指定目标速度(T目标t)之差超过指定阈值或指定值，并且转子速度(T实际)大于目标速度(T目标)，则转子速度(T实际)第一步通过粗调或插槽关闭来减少。如果在粗调后检测到的转子速度(T实际)仍然大于指定的目标速度(T目标)，但小于指定的阈值，则在下一步中通过精调的方式并因此借助于可开关电阻器减小至少一个换相阶段中的电流脉冲的电流。前述的粗调可以在精调之前或之后进行。
根据本发明，还提供了具有多个相绕组的电动机，特别是风扇电动机。电动机具有至少一个用于检测电动机的转子的转速和/或转子位置的装置以及用于产生电流脉冲的驱动电子装置，该电流脉冲施加到电动机的相绕组上。根据本发明，电动机被设计用于借助于至少一种前述方法被驱动，并且特别优选地，用于借助于两种前述方法的组合被驱动。
根据本发明，还针对至少一种驱动电动机的方法进一步提供了一种具有前述电动机的风扇。
附图说明
在图中：
图1显示了驱动电动机电子装置的电路图，
图2基于图表显示了用于通过插槽关闭来驱动电动机的方法的时序，以及
图3基于图表显示了用于通过使用接通的串联电阻器减小电流来驱动电动机的方法的另一时序。
具体实施方式
图1示出了驱动电子装置10的电路图或用于电动机100的驱动电子装置10的一部分。驱动电子装置10具有两个基本电路部分。第一电路部分包括集成到集成电路(IC)15中的桥电路或H桥。第二电路部分包括可开关电阻器12的串联电路，这些电阻器12通过电子开关元件13进行开关。串联的可开关电阻器12的电阻器网络串联到H桥。
为了驱动根据本发明的电动机100，总是用满载或最大指定电流来控制H桥或IC15。为了进行精调，可以在各个换相阶段中通过电子开关元件13接通电阻器12，以便减小流过电动机100的定子的相绕组14的电流脉冲30的有效电流，从而如果转子速度(T实际)超过指定的目标速度(T目标)，则降低转子速度(T实际)。
可以考虑中断插槽以进行粗调。在这种情况下，在各个换相阶段中省略了通过相绕组14的电流脉冲30。如果检测到的转子速度(T实际)超过指定的目标速度(T目标)，则可以通过粗调(例如在随后的换相阶段)通过相绕组14施加电流脉冲30。
图2示出了霍尔效应传感器的输出信号31和通过相绕组14的单个电流脉冲30的电流路径I的图。在这种情况下，图2中的图是基于粗调的示例。例如，在图2所示的示例中，电流脉冲30在换相阶段t4期间被中断。通过用于驱动电动机100的方法，已经确定了在换相阶段t3期间转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，因此决定在随后的插槽t4或在随后的换相阶段中省略或中断电流脉冲30。由于不断检查转子速度(T实际)，因此在换相阶段t4中确定转子速度(T实际)已接近指定的目标速度(T目标)，因此电流脉冲30在换相阶段t5恢复。
关于粗调，应该注意的是，该方法设想在转子的整个旋转期间，为了尽可能少的换相阶段(特别优选仅在一个换相阶段)中断或省略电流脉冲30。
图3示出了相应的图，其示出了基于接通电阻器12而进行的精调所产生的结果。在图3所示的示例中，通过电子开关元件13接通的电阻器12在换相阶段t4和t5期间减小了通过相绕组的有效电流。这通过精调降低了转子速度(T实际)。在图3所示的例子中，在换相阶段t1至t3期间，电阻器12没有通过电子开关元件13闭合或短路。
附图标记说明
100 电动机
200 风扇
10 驱动电子装置
11 检测转子转速的装置
12 电阻器
13 电子开关元件
14 相绕组
15 集成电路
30 电流脉冲
31 霍尔效应传感器的输出信号
32 微处理器

Claims (11)

1.一种用于电驱动具有多个相绕组(14)的电动机(100)的方法，所述电动机(100)特定地是风扇电动机，其中，所述电动机(100)具有用于检测所述电动机(100)的转子的转子速度(T实际)和/或转子位置的装置(11)，其中电流脉冲(30)借助于所述电动机(100)的驱动电子装置(10)被交替地施加到各个相绕组(14)，其特征在于，在所述转子的整个旋转期间，如果检测到的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则至少一个所述相绕组(14)不被提供电流脉冲(30)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，持续检测所述转子速度(T实际)，如果所述转子速度(T实际)大于所述指定的目标速度(T目标)，则在后续换相阶段，对所述相绕组(14)之一暂停供电。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了降低所述转子转速(T实际)，如果所述检测到的转子速度(T实际)大于所述指定的目标速度(T目标)，则在所述转子的整个旋转期间，不超过一半的所述相绕组(14)不被提供电流脉冲(30)。
4.一种用于电驱动具有多个相绕组(14)的电动机(100)的方法，所述电动机(100)特定地是风扇电动机，其中，所述电动机(100)具有用于检测所述电动机(100)的转子的转子速度(T实际)和/或转子位置的装置(11)，其中电流脉冲(30)借助于所述电动机(100)的驱动电子装置(10)被交替地施加到各个相绕组(14)，其特征在于，如果检测到的转子速度(T实际)大于指定的目标速度(T目标)，则在至少一个后续换相阶段，借助于电子开关元件(13)将至少一个可开关电阻器(12)接通。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在换相阶段，所述电子开关元件(13)的状态保持不变。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述后续换相阶段期间，借助于所述至少一个可开关电阻器(12)减小通过所述相绕组(14)的所述电流脉冲(30)的电流，以减小所述转子速度(T实际)。
7.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述驱动电子装置具有多个串联的可开关电阻器(12)，根据所确定的转子速度(T实际)与所述指定的目标速度(T目标)之差，通过一个所述电子开关元件(13)或多个所述电子开关元件(13)，所述可开关电阻器被分别接通和/或短路，从而调节所述转子速度(T实际)。
8.根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于，当在至少一个换相阶段中启动所述电动机(100)时，具有最大电流的电流脉冲被施加到至少一个所述相绕组(14)上。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，为了在所述转子的整个旋转期间粗调所述转子转速(T实际)，如果所检测到的转子转速(T实际)大于所述指定的目标速度(T目标)，则至少一个所述相绕组(14)不被提供电流脉冲(30)，其中，为了精调所述转子速度(T实际)，如果所检测到的转子速度(T实际)大于所述指定的目标速度(T目标)，则借助于所述电子开关元件(13)，在至少一个后续换相阶段接通至少一个可开关电阻器(12)。
10.一种具有多个相绕组(14)的电动机(100)，所述电动机(100)特定地是风扇电动机，其中，所述电动机(100)具有用于检测所述电动机(100)的转子的转子速度(T实际)和/或转子位置的装置(11)以及驱动电子装置(10)，其特征在于，所述电动机(100)设置用于通过根据前述任一项权利要求所述的方法被驱动。
11.一种具有根据权利要求10所述的电动机(100)的风扇(200)。
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