[發(fā)明專利]用于同步馬達(dá)的馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280056228.1
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN103931099B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K.萊恩格;H.格拉布納;S.斯?fàn)柌?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 賽樂姆知識產(chǎn)權(quán)控股有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/05;H02P23/04;H02P21/18;H02P25/03
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 陳浩然,譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于同步馬達(dá)的馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該同步馬達(dá)具有布置成彼此錯位的數(shù)量為N的定子線圈，其圍繞同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子來布置，其中，線圈電壓可由馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)施加給定子線圈且形成線圈電流，其在與同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)速成比例旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系中具有直流電流分量和橫向電流分量，其中，橫向電流分量引起在轉(zhuǎn)動方向上驅(qū)動轉(zhuǎn)子的切向力，并且其中，直流電流分量引起垂直于轉(zhuǎn)子表面作用到轉(zhuǎn)子上的力。

此外，本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)同步馬達(dá)的方法，在其中，將線圈電壓施加到布置成彼此錯位的數(shù)量為N的定子線圈中且形成線圈電流，該定子線圈圍繞同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子來布置，其中，線圈電流在與同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)速成比例旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系中具有直流電流分量和橫向電流分量，并且其中，橫向電流分量引起在轉(zhuǎn)動方向上驅(qū)動轉(zhuǎn)子的切向力，并且其中，直流電流分量引起垂直于轉(zhuǎn)子表面作用到轉(zhuǎn)子上的力。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)DE 10 2008 023 574 A1公開了包括電馬達(dá)的循環(huán)泵，該電馬達(dá)由球形馬達(dá)形成，其中，作為馬達(dá)的球形馬達(dá)可設(shè)有半球形的轉(zhuǎn)子。球形馬達(dá)的轉(zhuǎn)子支承在球形支承處，其具有帶有凸?fàn)钋蛐伪砻娴幕瑒芋w和帶有凹狀球形表面的支承座(Lagerpfanne)。轉(zhuǎn)子包括多個永磁體，且定子包括彼此錯位布置的多個定子線圈。在該文獻(xiàn)中公開的球形馬達(dá)由馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為同步馬達(dá)操控。

例如在帶有STMicroelectronics公司的型號標(biāo)記STM32的集成電路中已知用于同步馬達(dá)的這種馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。已知的馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有場定向的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在其中，定子線圈由馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)施加線圈電流，其在隨著同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系中具有直流電流分量和橫向電流分量。橫向電流分量在專業(yè)領(lǐng)域(Fachkreis)中已知為“交軸分量(quadrature axis component)”且根據(jù)洛倫茲力定律(Lorentzkraftregel)產(chǎn)生切向力，且相切于球形馬達(dá)的周面起作用且由此在轉(zhuǎn)動方向上旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動球形馬達(dá)。已知的馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)利用橫向電流分量根據(jù)所期望的球形馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來操控球形馬達(dá)。

直流電流分量在專業(yè)領(lǐng)域中已知為“direct axis component(直軸分量)”且根據(jù)洛倫茲力定律產(chǎn)生垂直于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子表面的力。已知的馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)利用帶有恒定幅度的直流電流分量操控球形馬達(dá)，以便在球形馬達(dá)的很高的轉(zhuǎn)速的情況下實現(xiàn)磁場的削弱。這是必需的，因為受永磁體激勵的同步馬達(dá)在很高的轉(zhuǎn)速的情況下即使在其卡住時感應(yīng)處很高的電壓(EMK)。如果感應(yīng)出的電壓等于供給電壓，即使當(dāng)負(fù)載力矩近似為零時，那時同步馬達(dá)不再可變得更快。通過場的削弱可實現(xiàn)在馬達(dá)卡住時降低感應(yīng)出的電壓，由此提高最大轉(zhuǎn)速。然而，因為該措施降低效率，所以其僅用在特定情況中。

對于利用已知的馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)驅(qū)動的球形馬達(dá)，在實踐中已經(jīng)表明可出現(xiàn)由電馬達(dá)和/或泵的機(jī)械、電或磁的不對稱引起的機(jī)械振動。機(jī)械的不對稱例如可由轉(zhuǎn)子或泵葉輪、在轉(zhuǎn)子與定子之間由于構(gòu)件公差或由于支承的由運(yùn)行引起的磨損現(xiàn)象的并非理想的同心位置的不平衡引起。定子場的電磁不對稱例如可由于單獨(dú)的線圈的公差(尤其在其布置在定子中時)且由于少許不同的線圈繞組長度而出現(xiàn)。在帶有永磁體的轉(zhuǎn)子中可出現(xiàn)磁的不對稱，其由制成的永磁體的非對稱的磁場引起。振動例如可在將球形馬達(dá)用作加熱循環(huán)泵時經(jīng)由加熱管路傳遞到整個加熱系統(tǒng)上且在整個機(jī)構(gòu)(Haus)中導(dǎo)致干擾的噪聲。但同樣在其他的利用已知馬達(dá)控制系統(tǒng)驅(qū)動的同步馬達(dá)中(例如在帶有柱狀轉(zhuǎn)子的電馬達(dá)中，在此力理論上已經(jīng)抵消)，機(jī)械振動通過同步馬達(dá)的由于力作用產(chǎn)生的彈性變形和少許不完美的旋轉(zhuǎn)對稱的構(gòu)造產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于同步馬達(dá)的馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其有針對性地反作用于同步馬達(dá)的機(jī)械振動，以便使得機(jī)械振動最小化且由此顯著降低由同步馬達(dá)發(fā)出的振動和噪聲。

對于馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明，提出的目的由此實現(xiàn)，即馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有直流電流發(fā)生器(Direktstrom-Generator)以用于產(chǎn)生在旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系中周期性變換的直流電流分量，以便通過垂直于轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生的力平衡利用馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)驅(qū)動的同步馬達(dá)的振動，其中，直流電流發(fā)生器構(gòu)造成用于評估至少一個角度信息和調(diào)節(jié)橫向電流。

對于用于調(diào)節(jié)同步馬達(dá)的方法，根據(jù)本發(fā)明，提出的目的由此實現(xiàn)，即，產(chǎn)生在旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系中周期性變換的直流電流分量且通過施加線圈電壓來預(yù)定，以便通過垂直于轉(zhuǎn)子表面作用的力平衡利用馬達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)驅(qū)動的同步馬達(dá)的振動，其中，為了產(chǎn)生合適的周期性變換的直流電流分量，評估至少一個角度信息和調(diào)節(jié)橫向電流。