[發明專利]靜止模式下能耗較低的EC電動機

在審

• 申請號: 202010321973.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN112398368A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 羅伯特·戈德納;M·霍茲納爾
• 申請（專利權）人: 依必安派特蘭茨胡特有限公司
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00;H02P6/16;H02P25/022;H02P23/14
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明涉及一種EC電動機和一種針對性地改變當前未換向的EC電動機(1)的轉子(2)的角位置(θ)的位置的方法，借助至少一個霍爾傳感器測定所述轉子的角位置(θ)，借助預定的短電流脈沖(I)將所述轉子移至與所述轉子(2)靜止時的機械旋轉有關的處于0°至360°之間的角位置(θ_i)，在所述角位置上，所述電動機控制裝置的能耗(E(θ))具有局部最小值。

技術領域

本發明涉及一種用于降低EC電動機在靜止模式下的能耗的解決方案。其中，所述靜止也可以是待機狀態。

背景技術

自從無刷EC電動機出現以來，霍爾效應傳感器已用于對電動機換向進行必要的反饋。3相控制例如需要三個傳感器。由于霍爾傳感器的單件成本較低，從成本計算的角度來看，霍爾傳感器是實現換向的低成本解決方案。霍爾傳感器被嵌入電動機的定子并且測定電動機轉子的轉子位置。使用這個位置，以便選擇性地切換橋式電路中的晶體管并根據切換順序驅動電動機。盡管霍爾傳感器的使用是BLDC電動機換向的有效解決方案，但這些霍爾傳感器也帶有一定的缺點。霍爾效應傳感器使得電動機控制裝置能夠驅動BLDC電動機。但可惜這些霍爾傳感器的控制和使用方案基本上僅限于轉速和旋轉方向的檢測。目前無法針對性地影響轉子相對于定子的靜止位置。

在采用3相電動機時，霍爾效應傳感器可以提供各個電循環內的角位置。隨著極對數的增加，每機械旋轉的電循環數也有所增加，并且由于BLDC電動機越來越常見，精確的位置測定變得越來越重要。

在這類帶有霍爾開關的電動機中，通常在靜止狀態下具有轉子位置，在這些位置上的能耗高于其他位置，即更有利于節約靜止能耗的位置。

對于節能解決方案而言，BLDC系統還應提供針對靜止的實時位置數據，以便電動機控制裝置不僅可以跟蹤運行期間的轉速和旋轉方向，還可以跟蹤所走距離和角位置，以便由此確定轉子是否處于能量節能或不節能的角位置中。

為獲得更精確的位置信息，最常見的解決方案在于用于BLDC電動機的附加的增量式旋轉編碼器。作為霍爾效應傳感器的補充方案，通常將增量式旋轉編碼器集成至同一控制回路。霍爾傳感器用于電動機換向，旋轉編碼器以更高的精度跟蹤位置、旋轉、轉速和方向。霍爾傳感器在每次狀態變化時僅提供新的位置數據，因此，每電旋轉的霍爾傳感器精度是有限的。

此外，通常通過光耦合器接口將霍爾開關的位置作為轉速信號而輸出。在持續運行期間，霍爾開關和接口的狀態(高-低)連續交替變化，這是希望的功能。霍爾開關和接口的不同狀態(高-低)決定了不同的功耗。與電動機旋轉時的電動機功率相比，接口和霍爾開關的攻耗可忽略不計且并非特別重要。在電動機靜止時，以這種方式所限定的能耗會引發功率的重要部分，從而引發靜止模式下的功率的重要部分。

發明內容

因此，本發明的目的是克服上述缺點并提出一種優化和改進的方法以及一種相應的解決方案，用于影響EC電動機的位置，以便在電動機靜止時將轉子移動到節能的位置上。

本發明用以達成上述目的的解決方案在于權利要求1所述的特征。

本發明的基本理念在于，在電動機關斷后，轉子停止在隨機的轉子位置中或者未超出特定的轉速，而后借助預定短電流脈沖通過對電動機進行饋電致使轉子針對性地繼續旋轉，從而在停止電動機后將這個轉子從不節能的位置移至更節能的位置，或者在轉子仍在旋轉時產生電流脈沖，轉子針對性地直接停止在更節能的位置上。電流脈沖或預定的短電流脈沖的特征在于，其持續時間可以發生變化并且其高度可以發生變化。

在本發明中，節能的位置在于，在電動機的非換向狀態中(電動機關斷時)，這種位置中的電流消耗低于與此不同的能耗位置相關地較高的位置中的電流消耗。能耗與相應旋轉角位置中的能耗直接相關，因此，可以通過電動機控制裝置的電流消耗來測定當前能耗。

因此，從轉子的機械旋轉的周向來看，就能耗而言，在函數上能夠定義以下關系：