[发明专利]用于运行三相无刷直流电动机的方法和控制装置

说明书

本发明涉及一种用于运行三相无刷直流电动机的方法和控制装置，该三相无刷直流电动机的多个相绕组是由一个逆变器来供电的，该逆变器连接到一个具有高电位并具有低电位的电压源上，该逆变器的多个半导体开关被安排在一个桥式电路之中，这些半导体开关受控制的方式是使得在电动机运行过程中电流始终流过两个相绕组。

无刷直流电动机通常具有一个带有多个永磁体的转子（电枢）和一个形成固定定子的星形或者三角形连接的三个相绕组。如果该绕组被适当地供以电流，则它将产生一个与位置有关的磁场，转子上的这些永磁体根据该磁场而对齐。通过由传感器来测量转子的回转位置而实现了转子的连续回转运动。取决于该转子的回转位置，通过多个电力或者电子开关来为这些绕组提供电流，其方式是，在该定子中产生一个该转子随之而动的旋转的磁场。该转子基本上随着该定子的旋转磁场而同步旋转。

根据DE 10127670A1，所谓的阻塞换相是一种用于控制三相无刷电动机的常用方法。这种情况下，对形成一种星形连接的三个相位施以突变的驱动电压。而在这个星形连接中，这些相绕组的第一端彼此被电力地连接，这些相绕组的第二端被连接到一个控制电路上，该控制电路具有六个电力开关。每两个电力开关在各自情况下被串联在两个电极之间。在每一对串联的电力开关之间有一个节点，该节点被连接到这些相绕组之一的第二端上。

在阻塞换相中，星形连接的多个相位受控制的方式是使得始终有一个电流流过两个相位或者相绕组，而其余的那一个相位（相绕组）则无电流流过。在三角形连接中，电流始终流过这三个相绕组。定子绕组是使得该转子在一次旋转过程中经过所有三个相位仅仅一次，从而使得一个相位的一个电波的时间长度与一个机械波（即转子旋转一圈）在时间上一致。前后相继的相位的相继电波被间隔120°，对于一个全电波就是360°。换相角，即电流流过一个相位（相绕组）的角度，是120°。每半个电波的60°的角度内无电流流过该相位。在各自情况下60°之后，电流就被切换到下一对相位上。

所形成的作用在该转子上的扭矩变化并不是与波形无关的。替代地，存在着所谓的扭矩波动性。而且，采用这种控制方法，转子在这些相位中感应出来的电势，即电动势（EMF）并没有被最佳利用，其结果是效率也不是最优的。

为了改善扭矩波动或者电动机运行效率，根据DE 10127670A1已知一种方法，其中采用阻塞换相来运行无刷三相电动机。在这种安排中，电动机受控制的方式是使得换相角小于180°并大于120°。

根据DE 3819064C3已知一种控制无刷直流电动机的方法，其中每个换相点被提前一个预定的时间量。

通常，电动机运行的常规或者正常运行与启动运行之间有所区别。在直流电动机的最小旋转速度与最大旋转速度之间发生常规或者正常运行。在启动模式下，旋转速度从零（n=0）增加到最小旋转速度（n_min）。

众所周知，无刷直流电动机，特别是用于机动车散热器风扇的电动机，在启动运行时形成干扰性噪音。在启动模式普遍为低旋转速度的情况下，直流电动机的噪音在总干扰噪音水平中是决定性的，而低旋转速度时散热器风扇的空气噪音是可忽略的。

本发明所基于的目的是针对启动运行时噪音情况来改进这种无刷直流电动机。

根据本发明，该目的是通过具有权利要求1的多个特征的一种方法来实现的。该目的还通过具有权利要求4的多个特征的一种控制装置来实现。本发明的多个有利实施方案与改进参见多个从属权利要求以及以下说明。

本发明基于一种用于运行三相无刷直流电动机的方法，该三相无刷直流电动机的多个相绕组（u，v，w）是由一个逆变器来供电的，该逆变器连接到一个具有高电并具有低电位的电压源上，以控制该逆变器的设置在一个桥式电路之中的多个半导体开关，其方式是：电动机运行过程中，对于星形连接，始终提供电流给两个相绕组（u，v，w），而对于三角连接，始终提供电流给所有三个相绕组。

关于这种用于运行三相无刷直流电动机的方法，提供的是在电动机以正常换相方式运行的过程中，换相角被偏置一个60°的角度量，其中，当旋转速度大于或等于一个最小旋转速度时，该直流电动机以正常换相方式运行。关于该正常换相，在该直流电动机的启动模式下，直到该直流电动机的该最小旋转速度时，一个相绕组在高电位侧的一个换相角关于这个相绕组在低电势侧的一个换相角被移相了大于0°并且小于或等于60°的一个角度量。