[发明专利]电动机的可变转矩角

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制电动机的方法。

此外，本发明涉及一种控制器单元，特别是涉及一种用于电动机的控制器单元。

背景技术

现今基本上在所有技术领域的众多不同应用中都采用了电动机。取决于对应的电动机的实际用途，采用不同类型和不同尺寸的电动机。

举例而言，如果电动机必须用于一种其中可以使用或者甚至要求该电动机的恒定转动速度的应用，则可以使用一种不具有整流子的同步电动机，特别是在可获得交流电的情况下。然而，如果必须驱动大惯性矩的负载，则启动这种电动机将会是困难的。

然而，如果必须使该电动机提供可变转动速度的话(并且另外在直流电流源的情况下)，传统的方法是使用包括整流子的电动机(即所谓的异步电动机)。与这样的整流式电动机器相关的一个问题是整流子，因为这是一个特别容易受到不可忽略的磨损的部件。此外，当使用整流子时，典型地在该电动机转动时产生火花。这样的火花可能导致所得到的电动机不能用于某些应用，特别是在周围存在可燃气体的情况下，除非采取额外的防护措施。

随着现代的基于半导体的功率电子器件的出现，使用同步电动机、特别是同步磁阻电动机已经变得越来越普遍。对于这样的同步电动机，可以省去整流子。此外，通过提供具有可变频率的交流电流，基本上能够以任何旋转速度来驱动同步电动机。甚至可以实现转动速度的改变。这使得某些以前难以实现的应用(如果实现了的话)成为可能。

随着电动机数量的增多以及能源价格的增长，效率问题变得日益重要。效率并不一定仅涉及相对于由电动机产生的机械动力而消耗的电能。而是，效率还可以涉及实现某一机械动力水平所必需的电动机的尺寸(体积)。

尽管现有技术中已知了用于电动机的许多不同的控制器、各种各样的电动机以及如何驱动电动机的各种各样的方法，但对于进一步改善仍然存在需要。

因此，本发明的目的是提供在现有技术中已知的用于控制电动机的方法上改进的一种用于控制电动机的方法。此外，本发明的一个目的是提供在现有技术中已知的控制器单元上改进的一种控制器单元、特别是一种用于电动机的控制器单元。本发明的又一个目的是提供在现有技术中已知的电动机上改进的一种电动机。

当前提出的发明寻求的是实现这些目的。

发明内容

提出了以一种方式来执行一种用于控制电动机(例如同步磁阻电动机)的方法，从而使得d-q参考系中的转矩角是至少部分地和/或至少偶尔地依赖于该电动机的至少一个工作条件而变化的。d-q参考系通常是与电动机的轴相连的旋转转子的参考系。该参考系通常不同于定子的旋转磁场系统(该旋转磁场系统典型地被称为所谓的定子参考系和/或x-y系统和/或x-y参考系)，特别是如果有负载强加在该电动机上时。典型地，如果该电动机上的负载增大，则d-q系统(d-q参考系)与x-y系统之间的角度将增大。典型地，一旦d-q系统与x-y系统之间的角度超过90°，则该电动机典型地不再可能维持正常的机械旋转。d-q系统通常还被称作该旋转转子相对于该机器的高磁导轴线(d轴线)的“机械取向”。转矩角通常是所得到的(矢量的)定子电流i_s与d-q参考系(转子参考系)的d轴线之间的角度。因此，可以通过该转矩角来确定定子电流i_s在q方向上的那部分。根据现有技术，通常建议的是当驱动一台电动机时使用典型地基本上45度的恒定转矩角(如果提供了任何建议的话)，以便获得每安培最大转矩控制(MTPAC)，并且由此尽可能多得减少电子电阻的损耗。当采用一个用于驱动使用变频逆变器的电动机的致动信号时，尤其建议这个角度。出乎意料地，本发明人认识到当产生用于驱动该电动机的电流时使用可变转矩角可以实现该电动机的行为的改善。提出的是至少部分地和/或至少偶尔地依赖于该电动机的至少一个工作条件来选择适当的转矩角。当然，除此之外，同样可以使用不同的依赖关系，例如用户输入等等(这样一种依赖关系可以相对于对电动机的至少一个工作条件的依赖而额外地和/或替代地使用)。最初的实验已显示，通过使用一个可变转矩角，用相同的电动机可以实现更高的机械转矩。另外，最初的实验指明，通常甚至可以降低该电动机的功率消耗。结合地采纳这两个效果，通常可以实现明显的改进。