[发明专利]用来电子换向电动机的方法和设备

说明书

本发明一般涉及电子换向电动机的技术，更具体地说，涉及用于家用电器中的电动机。

在常规直流旋转电动机中，换向基本上是一种机械切换操作，以控制通过电枢绕组部分的电流。这种操作在常规电动机中用电刷和分段换向器实现。在这样的结构中，电刷磨损并且需要频繁更换。火花和其附带产生的RF噪声也不可避免地存在。

这些缺点常常妨碍直流电动机在关键用途中的使用，即使在其他方面偏爱这样的电动机的使用也是如此。提供无刷直流电动机的早期尝试大都限于：直流到交流变换，且基本上是交流感应电动机操作；使用转子速度来切换控制，但这样的控制不是在所有转子位置都有效；或使用带有较大数量切换装置的电路，结果是用于这样的装置的电路既复杂又昂贵。

任何电动机都有依据运动或负载的固有的反馈。由先有技术得知，这些特性可以使用，以便使用PC板或集成电子仪器建立间接传感器或观测器。已知的先有技术主要依靠电压的直接或间接测量，该电压是在定子绕组中由转子和其电磁场的相对运动感应出的。

这些技术需要复杂的测量设备以测量感应电压的过零点。对于有足够精度的过零点测量还需要准确和稳定的零基准电压。

因此本发明的根本课题是提供一种用来电子换向电动机的改进方法和设备。

本发明的问题基本上通过采用载于独立权利要求书的特征解决。最佳实施例在从属权利要求中陈述。

本发明适用于定子绕组的桥形或星形连接。由于制造公差，特别是低价电动机的公差不是完全对称的，从而星点电位可能稍微偏离零电位。本发明特别便利的方面在于，星点电位的这样一种偏移不影响过零点的测量精度，因而不影响换向过程的精度。

由于仅测量电压差而不测量感应电压本身，所以不需要准确的零基准电位。电压差的过零点测量甚至能不用基准电位来测量。这具有这样的优点：三根导线足以连接电动机，因为不需要第四根导线测量和发送星点电位。这在密封的设备中特别有利，其中穿过壳体的每个导线连接都是昂贵的，就象例如用于致冷机电动机的情况一样。

而且不必通过利用精确电阻器建立人造星点电位。因此实施本发明所选择特征的电动机易于适用于空间要求最小的用途。例如，这样的电动机易于适用于由交流发电机或电池源的输出驱动旅游车或汽车空调系统的压缩机。其他的用途是洗衣机电动机、汽车动力转向电动机和风扇。

在这样的设备中，电子换向电动机和压缩机都可以密封在一个气密的外壳中。在密封的设备中，碳污染产物是有害的，并且在这样的设备中使用无刷电动机提供明显优于机械换向的优点。由于装置被气密地密封，所以电动机的可靠性必定非常高。

例如在致冷机中，电动机的所有零件必须是这样的，以致于致冷剂不会损坏电动机，而且致冷剂也不会由于电动机元件或由其制造所述元件的材料而损坏。因而，提供的本发明的另一个重要优点是，由于简化的制造和坚固与可靠的操作实现了成本节省。

由联系附图的如下详细描述，将易于明白本发明的其他方面和其附属优点，其中在全部视图和实施例中同样的标号用来描述同样的零件：

图1表示一种电子可换向永久磁铁电动机的简化等效电路图；

图2表明一种理想电动机的电气特性；

图3是根据本发明用于脉冲宽度调制(PWM)的电力开关的电路图；

图4是图3电力开关的控制的计时图；

图5是本发明一个最佳实施例的方块图；

图6是本发明另一个最佳实施例的方块图；及

图7是流程图，表示本发明方法的一个最佳实施例。

参照图1，这里表明一种电子可换向、永久磁铁电动机的等效电路图。在定子绕组中由转子运动感应的电压用电压源UIA、UIB和UIC表示。这些电压源具有在公共点处连接的一端，该公共点的电位是电动机星形配置的零电位U0，或者换句话说是星点电位U0。

电阻器RA、RB和RC分别表示定子绕组每一个电阻。电阻器RA连接到电压源UIA上，RB连接到UIB上，及RC连接到UIC上。点A、B和C指示电动机对于电源的外部连接。在供电终端A与B之间施加电压UAB，在B与C之间施加电压UBC，及在C与A之间施加UCA。

在理想的电动机中，电阻器RA、RB和RC的值是相同的，而电压源UIA、UIB和UIC仅相差这样远，以致他们在相位上彼此相对偏移120度。然而在实际中，由于电动机结构和/或制造公差不会完全对称。结果，在实际中星点电位U0可能稍微偏离理想零电位。

图2表示电动机一转，或者换句话说在相位角0与2π之间而的电气特性。