[发明专利]用于控制机械换向式电动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于控制给所述电动机供电的微处理器控制电动机的方法。尤其是，本发明涉及一种用于控制机械换向式电动机如直流电动机或通用电动机的方法，以及微处理器控制的直流电源。

背景技术

机械换向式电动机，即，当电枢在定子产生的磁场内旋转时，电刷和换向器装置改变电枢绕组中电流极性的电动机在本领域中是众所周知的。借助于永久磁铁或电磁铁，在这种电动机中可以产生磁场。若磁场是由电磁铁产生的，则在产生定子磁场的绕组中的电流可以由单独的磁化电流提供，或者，它可以由与传输通过电枢绕组相同的电流提供。后一种电动机通常称之为通用电动机，因为它也非常适用于交流电，只要交流电频率不是太高。这种通用电动机在最常用的交流电频率例如162/3Hz，50Hz或60Hz工作得非常好。

机械换向式永久磁铁直流电动机是中小型电气装置和电子装置中最常用的电动机。所以，这种电动机的产量非常大，从而使它的价格变得很便宜。

PWM或开关模式控制的电动机是众所周知的，并被用在包含一个或多个机械换向式直流电动机的各种电驱动装置中。本发明涉及的典型应用包含驱动装置，用于升高和降低高度可调节的家具部件，例如，桌面，椅子和其他静止的家用、办公和医用家具，机器人装置的运动控制，等等。

在这些应用中，需要使用几个电动机，例如，两个电动机，在桌面的每端有一个电动机。若使用两个电动机，则它们往往承受不同的负荷，而且，它们在工作时必须同步以保持桌面呈水平状态。在这种背景下，本发明的目的是提供一种用于控制机械换向式电动机(mechanically commutated electric motor)的方法，尤其是，该方法允许第一个电动机和第二个电动机是同步地工作。

发明内容

本发明按照本发明的第一方面，一种用于控制机械式换向式电动机的方法，其中当电动机换向时，通过检测反电动势的变化，确定所述电动机输出的旋转角，并且，其中在预定数目的被检测到的换向之后，停止给该电动机供电。

本发明者认识到，通过完成这种检测和在需要时停止给电动机提供的总电流，可以运行普通的机械换向式电动机作为步进电机。这是一个主要的优点，因为这种普通的机械换向式电动机的成本远远低于步进电机的成本。

按照本发明的一个优选实施例，其中所述被检测到的换向的数目是1。这允许以离散步进工作的电动机作为步进电机，其步进数目对应于每转的换向数目。

按照本发明的另一个优选实施例，通过测量与电源线中所述电动机串联的电感器和/或电阻器上的电压，可以检测所述反电动势的变化。它允许这种检测直接发生在其中的一条电源线中，通过直接测量电动机的电源，还允许检测电动机的旋转角。因此，可以避免任何附加的转速计或编码器及其相关的单独线路的需要。

按照本发明的另一个实施例，机械换向式电动机是至少包括一个励磁线圈的通用电动机或串励电动机，且其中所述至少一个励磁线圈包括电感器，在该电感器上测量所述电压。利用励磁线圈可以避免在电源电路中使用附加的电感器，从而减少所需的电路。

按照本发明一个具体的优选实施例，借助于微处理器的脉冲宽度调制，可以控制机械换向式电动机。每当检测到所需数目的换向时，这可以很好地控制给电动机提供的电流，从而停止该电动机。

按照本发明另一个优选实施例，若检测到换向，但是没有达到所述预定的换向数目，则减小在换向期间提供的电流。这可以减少在换向期间发生的跳火，因此，可以减小对电动机的磨损，并减少腐蚀气体的产生。

按照本发明另一个具体的优选实施例，该方法适合于控制至少另一个机械换向式电动机，它借助于控制给所述第一个电动机和所述另一个电动机供电的微处理器，所述方法包括以下步骤：当所述第一个和另一个机械换向式电动机换向时，通过检测反电动势的变化，确定所述第一个电动机和所述另一个电动机输出的旋转角，当所述第一个电动机和所述另一个电动机中的一个电动机输出的旋转角达到预定角时，停止给达到所述预定角的那个电动机提供电流，而当所述第一个电动机和另一个电动机中的另一个电动机输出的旋转角达到所述预定角时，再次给所述第一个电动机和所述另一个电动机中的所述一个电动机提供电流。

利用这种方法，可以使普通的机械换向式电动机以离散的步进方式运行，其中达到给定旋转角的第一个电动机停止工作并等待其他的电动机。因此，通过合适地选取步进，各个电动机的整体运行是同步的。

按照本发明的第二方面，该方法可用于控制家具中的电动机。

附图说明