專利名稱：電機的控制的制作方法
電機的控制技術(shù)領(lǐng)域00.01本發(fā)明通常涉及控制電機的方法。更具體地，但并不排他地，本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機的操作。
技術(shù)背景
—種形式的開關(guān)磁阻電機具有單勵磁、雙凸極電磁結(jié)構(gòu)，其一般不 由硬磁材料制成。轉(zhuǎn)子位置檢測器的存在和通電(通常稱為"勵磁")策 略的應(yīng)用導(dǎo)致這些電機具有一般描述為"切換的轉(zhuǎn)子位置"的特點，其 中通電策略完全取決于轉(zhuǎn)子的瞬時位置。在各種教科書中可以找到對包 括這些電機的變速驅(qū)動器的通常處理方式，例如，由TJE Miller, Newnes 在2001年^f著的"Electronic Control of Switched Reluctance Machines", 在此引入作為參考。這些驅(qū)動器進一步的特性和運行的細節(jié)在，例如， 由Stephenson禾卩Blake所著的"The characteristics, design and application of switched reluctance motors and drives" (PCIM'93， NUrnberg ,1993.6, 21-24) —書中被闡述，在此引入作為參考。
附圖1以示意圖形式示出了典型的開關(guān)磁阻驅(qū)動器，這里開關(guān)磁阻 電機12連接到負載19。DC電源11能夠從交流供電干線或電池或一些其 它形式的電存儲器或電源被整流和濾波而得到。由電源11提供的DC電 壓在電子控制單元14的控制下，由功率變換器13在電機12的相繞組16 中間進行切換。為了正確操作驅(qū)動器，該切換必須與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度準(zhǔn) 確地同步，并且典型地應(yīng)用轉(zhuǎn)子位置檢測器15以提供與轉(zhuǎn)子的角位置對 應(yīng)的信號。轉(zhuǎn)子位置檢測器15可以采用包括軟件算法的多種形式，并且 其輸出也可以用于產(chǎn)生速度反饋信號。
在上面引用的Stephenson的論文中討論了已知的許多不同的功率 變換器拓撲結(jié)構(gòu)中的幾個拓撲結(jié)構(gòu)。附圖2示出了一種最普通的多相系 統(tǒng)的單相結(jié)構(gòu)。電機的相繞組16與跨接在母線26和27之間的兩個開關(guān)裝置21和22串聯(lián)連接。母線26和27 —起被描述為轉(zhuǎn)換器的"DC環(huán)節(jié)"。 能量恢復(fù)二極管23和24與繞組連接，從而當(dāng)開關(guān)21和22被打開時允 許繞組電流回流到DC環(huán)節(jié)中。低阻值電阻器28串連連接于下面的開關(guān)， 以作為電流檢測電阻器。電容器25 (稱作"DC環(huán)節(jié)電容器")跨接在DC 環(huán)節(jié)上以獲得或吸收DC環(huán)節(jié)電流(也稱為"紋波電流"(ripple current)) 的交流分量，它不能從電源獲得或者不能返回到電源。
附圖3 (a)示出了一個典型的3相開關(guān)磁阻電機的橫截面示意圖， 其中定子具有三對凸極，且轉(zhuǎn)子具有四極。每個定子磁極上纏有線圈， 并且直徑上相對的一對線圈或者串聯(lián)或者并聯(lián)相互連接，以形成相繞組 16。附圖3(a)示出了 A相的相繞組，其它相繞組也以類似方式形成。每 相繞組的電感由于磁結(jié)構(gòu)的凸極性而隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而變化。開關(guān)磁阻 電機的相電感周期(phase inductance cycle)是該相或每相電感的變化周 期，例如當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極和各自相對應(yīng)的定子磁極對完全對準(zhǔn)時的最大值之 間的變化周期。
附圖3 (c)示出了一相電感曲線的理想形式。實際上，由于磁路飽和和磁通邊緣的原因，在Lmi。和Lmax處的急劇轉(zhuǎn)角是圓的。電感的最大值也將取決于電流。然而，這個曲線可用于解釋電機的一般行為。正如在上面所引用的Stephenson的論文中詳細解釋的那樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子的一對磁 極完全與纏有繞組的那對定子磁極對準(zhǔn)時，相繞組的最大電感區(qū)，Lmax 的中心位于轉(zhuǎn)子位置周圍。這在附圖3 (a)中已示出。類似的，最小電 感區(qū)，L^對應(yīng)于轉(zhuǎn)子的中間軸與定子磁極軸對準(zhǔn)時的位置，如附圖3(b) 中所示的A相那樣。 .
幵關(guān)磁阻電機的性能部分取決于相通電關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確時間。 通常，轉(zhuǎn)子位置的檢測通過采用如附圖4 (a)中所示的轉(zhuǎn)換器15獲得， 例如安裝在電機轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)齒盤41，其與安裝在定子上的光學(xué)或者電 磁傳感器42， 43， 44一起工作。表示轉(zhuǎn)子與定子相對位置的脈沖列被生 成，并被應(yīng)用于控制電路，允許進行準(zhǔn)確的相通電。 一般，單個傳感器 用于1相或2相系統(tǒng)；3個傳感器用于3相系統(tǒng)；2個或4個傳感器用 于4相系統(tǒng)。通常，該圓盤具有和轉(zhuǎn)子磁極相同數(shù)目的城堡形突起 (castellatkm)，并且該圓盤是成比例的以使得在傳感器的輸出端有相等的線圈間隙因數(shù)/占空系數(shù)(mark: space ratio)。
傳感器以與每相電感輪廓布置的角度對應(yīng)的角度布置在葉片的周 圍，且典型地相對于定子磁極設(shè)置從而使輸出波形的上升沿和下降沿分 別出現(xiàn)在L^和Lmax。這導(dǎo)致了如附圖4 (b)所示的來自彼此關(guān)聯(lián)的傳 感器的信號。傳感器輸出一個二進制信號，該信號的周期為電機的電感 周期，并且每個周期進行兩次轉(zhuǎn)換。因此這些轉(zhuǎn)換表示在電機的這個電 感周期中所發(fā)生的事件，控制動作可以相對于這些事件產(chǎn)生。這些信號 典型地被控制系^^用于產(chǎn)生對電機繞組通電的正確瞬間。附圖4 (b)中 示出的合成信號表示在任一單個波形中上升沿或者下降沿的發(fā)生，并且 可用于確定何時需要控制動作。
附圖5顯示了當(dāng)附圖3中的電機以電動機運行狀態(tài)單脈沖模式工 作時，附圖2中示出的電路的操作周期的典型波形圖。當(dāng)術(shù)語"給…通 電(energising)"和"通電(energisation)"與繞組連用時，該術(shù)語表示 電壓被施加給繞組以產(chǎn)生與繞組相關(guān)的磁鏈/全磁通的增加。同樣，"給… 去勵磁(de-energising)"禾t3 "去勵磁(de-energisation)"表示施加的反向 電壓以產(chǎn)生磁鏈/全磁通的減小。附圖5 (a)示出當(dāng)開關(guān)21和22閉合時， "導(dǎo)通角"為8。n、導(dǎo)通角6e持續(xù)時間所施加的電壓，從而給其中的一 相通電。耦合線圈的磁通是電壓對時間的積分，對于繞組電阻為零的理 想情況，磁通線性上升，如圖所示。附圖5 (b)示出相繞組16中上升到 尖峰然后下降的對應(yīng)電流。
在導(dǎo)通角的末端，達到"關(guān)閉角度"e。fr，開關(guān)被打開并且電流轉(zhuǎn) 移到二極管，在繞組兩端施加反相連接/耦合電壓(linkvoltage),從而迫 使磁通、電流降低為零。在零磁通和零電流時，二極管停止導(dǎo)通并且電 路直到隨后的導(dǎo)通周期開始后才工作。由于相繞組中的電流是單向流動 的，當(dāng)開關(guān)打開時DC環(huán)節(jié)上的電流反向，如附圖5 (c)所示，并且該返回的電流表示返回到電源的能量。
由于這個勵磁過程一般被應(yīng)用在驅(qū)動器的速度范圍中的較高速度 下，所以電流波形形狀根據(jù)操作點和采用的開關(guān)策略而變化，盡管該三 角形磁通波形基本上是不變化的。
例如，正像眾所公知的和上面Stephenson的論文中所描述的那樣，通常低速運行包括使用包含峰值電流的電流斬波，且非同步地關(guān)斷開關(guān) 提供一種通常公知的稱為"慣性滑行"的工作模式。
UK專利GB 2302222 (Samsung)公開了一種通過改變作為速度的函數(shù)的電機的相的通電順序，驅(qū)動開關(guān)磁阻電動機的方法。
US專利4942345 (Horst)公開了一種采用全相繞組起動電機并且超過某一速度后繼續(xù)在單相繞組上運行的方法。
現(xiàn)有技術(shù)并沒有考慮不改變電機運行中給各相通電的順序而操作 電機的這種方式的進步。
發(fā)明人已經(jīng)提到上面描述的常規(guī)操作的兩個特殊方面。首先，每相 被通電的重復(fù)速率恰好與轉(zhuǎn)子磁極通過任意給定定子磁極的速率一致。 例如，假如考慮附圖3(a)中的磁極A，為了產(chǎn)生電動機運行動作(motoring action), A相繞組在每次轉(zhuǎn)子磁極到達的時間被通電。另一種描述這個 動作的方法是定子磁極輪流吸引(pull on)經(jīng)過的每個轉(zhuǎn)子磁極。產(chǎn)生發(fā) 電機運行動作(generating action)時也作類似考慮(已作必要的修正)。
第二，各相的操作順序很重要。參考附圖3所示對于ABCABC的 勵磁順序(例如繞定子逆時針)，當(dāng)每對轉(zhuǎn)子磁極到達每相依次被通電以 吸引轉(zhuǎn)子的位置時，轉(zhuǎn)子按順時針旋轉(zhuǎn)。這完全與具有旋轉(zhuǎn)磁場的電磁 機相反，此時轉(zhuǎn)子通常以與磁場相同的方向運動。對于相反的順序 ACBACB，轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)。相同的過程適用于更多相數(shù)的相，例如， 對于一個四相系統(tǒng)，順序ABCD提供了一個方向的旋轉(zhuǎn)，而相反的順序 ADCB提供了 一個相反方向的旋轉(zhuǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由所附的獨立權(quán)利要求所限定。本發(fā)明的一些優(yōu)選特征在獨 立權(quán)利要求各自的從屬權(quán)利要求中被列舉。
根據(jù)各實施例，提供了一種操作電機的方法，該電機具有限定定子 磁極的定子，限定轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子相對于定子可運動以使得轉(zhuǎn)子 磁極可以相繼與定子磁極對準(zhǔn)，該電機還具有可獨立通電的相繞組，每 個相繞組都與至少一對定子磁極相關(guān)并且具有由轉(zhuǎn)子磁極通過定子磁極 的通路決定的電感周期，該方法包括在第一操作模式中，以預(yù)定順序并且依次在每相的連續(xù)電感周期內(nèi)啟動(initiate)對相繞組的通電；在第 二操作模式下，以相同的順序啟動對相繞組的通電，其中啟動每個相繞 組的通電之后接著沒有啟動通電的至少一個該相的電感周期。
根據(jù)另一個實施例，提供了一種操作電機的方法，該電機具有限定 定子磁極的定子，限定轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子相對于定子可運動以使得 轉(zhuǎn)子磁極可以相繼與定子磁極對準(zhǔn)，該電機還具有可獨立通電的相繞組， 每個相繞組都與至少一對定子磁極相關(guān)并且具有由轉(zhuǎn)子磁極通過定子磁 極的通路決定的電感周期，該方法包括在第一操作模式中，以預(yù)定順 序啟動對相繞組的通電，其中啟動通電的速率等于轉(zhuǎn)子磁極與給定的定 子磁極一致的速率，在第二操作模式中，以相同的順序啟動對相繞組的 通電，其中啟動對相繞組的通電的速率小于轉(zhuǎn)子磁極與給定的定子磁極 一致的速率。
通過選擇在哪些相電感周期開始對相繞組通電，可以在下一次通電 開始之前增加每相磁通的增長或者衰減間隔。
通過在連續(xù)出現(xiàn)的相電感周期中對相鄰相依次開始通電，之后接多 個不通電的連續(xù)電感周期，可以使同一相的各次通電之間的間隔增加。 例如，多個電感周期包括相電感周期出現(xiàn)的數(shù)目，該數(shù)目等于相數(shù)或相 數(shù)的整數(shù)倍。在該特定的方式中，在對各相通電的"脈沖串(burst)"中， 該順序被保持，各相通電的"脈沖串(burst)"接不進行通電的一組或多 組相電感周期。
可選地，通過以該順序?qū)Ω飨嗟牡谝幌嚅_始通電周期，之后接多個 不通電的連續(xù)電感周期，之后以該順序?qū)Φ诙嚅_始通電周期，以此類 推可以使同一相的各次通電之間的間隔增加。通電一直持續(xù)到轉(zhuǎn)子位置 和定子位置被設(shè)置成以該順序進行下一相的下一次通電，以此類推。因 此，給定相的多個連續(xù)的未通電的電感周期等于電機中相數(shù)的整數(shù)倍。
本發(fā)明的各個實施例也具有降低控制器和發(fā)電機自身總體開關(guān)頻 率的優(yōu)點。這對電機運行效率具有有益意義。
本發(fā)明的各個實施例也擴展到電機驅(qū)動器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括限定 定子磁極的定子；限定轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子相對于定子可旋轉(zhuǎn)以使得 轉(zhuǎn)子磁極相繼與任意一個定子磁極對準(zhǔn)；可獨立通電的相繞組，每個繞組與至少一對定子磁極相連接；控制器，其按預(yù)定順序可操作以啟動對 相繞組的通電，在第一操作模式中，啟動對相繞組的通電依次發(fā)生在繞 組的連續(xù)電感周期的某些部分上，且在第二操作模式中，以相同的順序 啟動對相繞組的通電，其中啟動對每個相繞組的通電之后接著不啟動通 電的至少一個相電感周期。
在第二模式中，啟動對相繞組的通電可包括對相繞組連續(xù)通電之后 接不通電的多個連續(xù)電感周期的順序。
可選擇地，在第二模式中，啟動對相繞組的通電可包括按該順序開 始對第一相繞組的通電周期之后接不開始通電周期的多個電感周期，以 及之后按該順序?qū)Φ诙嗬@組通電。通常，多個連續(xù)未通電的電感周期對應(yīng)于電機的相數(shù)，也可能為相 數(shù)的整數(shù)倍。
根據(jù)其它實施例，提供一種操作電機的方法，電機具有限定定子 磁極的定子；限定轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子；可獨立通電的相繞組，每個相繞組 與至少一對定子磁極相連接，轉(zhuǎn)子磁極可運動地經(jīng)過至少一對定子磁極 的每一個以當(dāng)相繞組被通電時產(chǎn)生電機輸出，該方法包括按一固定的 順序連續(xù)地對相繞組通電，其中相的通電周期的開始被一個間隔分開， 在該間隔中轉(zhuǎn)子磁極與相的定子磁極對準(zhǔn)的次數(shù)等于電機的相數(shù)的整數(shù) 倍。
根據(jù)其它的實施例，提供一種操作電機的方法，該電機具有限定定 子磁極的定子；限定轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子；可獨立通電的相繞組，每個相繞 組與至少一對定子磁極相連接，轉(zhuǎn)子可運動地經(jīng)過至少每對定子磁極以 當(dāng)相繞組被通電時以產(chǎn)生電機輸出，該方法包括以固定的順序?qū)ο嗬@ 組通電，其中一個相繞組通電周期的開始與本順序的下一次通電隔開一 個間隔，在該間隔中轉(zhuǎn)子磁極與相的定子磁極對準(zhǔn)的次數(shù)等于電機的相 數(shù)的整數(shù)倍。


本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點可以通過閱讀下面對本發(fā)明實施方式的詳細描述以及參考相應(yīng)的附圖得到，其中附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)磁阻驅(qū)動器作為電動機工作的示意圖；附圖2為現(xiàn)有技術(shù)中針對附圖1中開關(guān)磁阻電機的一相的通電/勵磁電路;附圖3 (a)示出了開關(guān)磁阻電機的橫截面圖；附圖3 (b)示出了附圖3 (a)中轉(zhuǎn)子在不同位置時的電機的另一個橫截 面圖；附圖3 (c)示出了針對相繞組的電感波形；附圖4 (a)示出了帶三個傳感器的轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)換器的示意圖；附圖4 (b)示出了附圖4 (a)中傳感器的輸出波形；附圖5 (a)示出了電壓和磁通的波形；附圖5 (b)示出了對應(yīng)于附圖5 (a)的相電流波形；附圖5 (c)示出了對應(yīng)于附圖5 (b)的源電流波形；附圖6示出了針對3相電機的通電模式；附圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的通電模式；附圖8示出了針對4相電機的通電模式；附圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的通電模式；附圖10示出了針對3相電機的通電模式；附圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的通電模式；附圖12示出了針對一相繞組的通電模式；附圖13示出了限制通電模式；附圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的通電模式；禾口附圖15示出了實施所公開的實施例的開關(guān)磁阻驅(qū)動器的示意圖。
具體實施方式
附圖6示出疊加了三角形相磁通波形的附圖4 (b)的傳感器輸出 的矩形波形。選取任意一點作為系統(tǒng)的運行點以用于解釋在傳感器波形 (例如，典型地Lmi》的上升沿開關(guān)接通和在四分之一周期后開關(guān)關(guān)斷。 這里目的在于解釋。開關(guān)接通以開始通電且驅(qū)動磁通增加的運行點和開 關(guān)關(guān)斷以驅(qū)動磁通減少的運行點是變化的。該電機的相以預(yù)定的順序 ABC被通電。
附圖7以圖形的方式示出一個實施例。電機仍然以與附圖6中相同的速度運行。從而轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過定子磁極的速率是相同的。因此，傳感 器波形的周期是相同的。然而，現(xiàn)在每一相以一個較低的速率通電，在 該案例中為原來速率的一半。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極到達該相時，該相不是運行在 每一對轉(zhuǎn)子磁極上，而是運行在接近該相的定子磁極的第三對轉(zhuǎn)子磁極上。對相位啟動通電的預(yù)定順序不變，因為該順序仍然是ABC且可以表 示為ABCOOOABCOOO。在連續(xù)出現(xiàn)兩個ABC模式之間，在第二個ABC 模式之前存在一個間隙，即按順序給相的連續(xù)通電后接著等于電機相數(shù) 的幾個連續(xù)相電感周期，在這些相電感周期中沒有對任何相通電。對相 通電的速率現(xiàn)在是轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過定子磁極的速率的一半。
通過觀察附圖7可以注意到，通電速率可以被正好降低到原來的三 分之一 (通過操作每三對通過的磁極)或者原來的四分之一 (通過操作 每四對通過的磁極)。在每種情況下，對相啟動通電的預(yù)定順序保持不變。
本發(fā)明并不限于三相系統(tǒng)。附圖8示出了按ABCD通電順序操作 的常規(guī)四相系統(tǒng)。附圖9示出了以相的通電速率等于附圖8中的一半運 行的電機，即，操作每兩對通過的磁極以形成ABCDOOOOABCDOOOO模 式。對相通電的起始順序不變。以類似方式，可分別通過操作每三對、 每四對或者每五對通過的轉(zhuǎn)子磁極，使電機操作在原來速率的三分之一、 四分之一或五分之一的重復(fù)速率上。
現(xiàn)在描述另一個實施例。附圖10示出了三相電機通常的運行，如 前面附圖6中所示的。如果在啟動對連續(xù)相的通電之前插入一個完整的 電感周期，可以得到附圖11的模式。該模式可以描述為AOOOBOOOCOOO， 即依次對每相的通電被等于電機的相數(shù)的多個連續(xù)的相電感周期所隔 開。每個相繞組都在每五對磁極上運行，但是獲得的通電比上面描述的 實施例獲得的通電更均勻地展開。相繞組的預(yù)定通電順序保持不變。相 應(yīng)的四相模式應(yīng)當(dāng)為AOOOOBOOOOCOOOODOOOO，即在每六個轉(zhuǎn)子磁極上 操作。
上述實施列的優(yōu)點之一在于，對于給定速度，可以極大地延長形成 和降低磁通的周期。針對如附圖12中所示的三相系統(tǒng)的通常操作，顯示 出用于形成磁通波形的間隔。根據(jù)通常的教導(dǎo)，相位勵磁的關(guān)斷角可以 被延長以從電機產(chǎn)生更多的輸出，直到形成附圖13中所示的磁通三角波50。對間隔的常規(guī)限制用來在一個電流周期內(nèi)使磁通返回零點。不進入 磁通在連續(xù)周期上是連續(xù)的區(qū)域時，不可能對間隔進一步延長。盡管可 能存在將控制維持在"連續(xù)電流"模式的方案，但由于在電流周期的末 端的非零磁通導(dǎo)致接下來的周期內(nèi)磁通進一步增長，其仍是固有不穩(wěn)定 的區(qū)域。然而，通過根據(jù)本發(fā)明的方式操作，磁通三角波52可以被極大 地延長，例如附圖14中所示，從而增大了電機的輸出。
附圖14是在電機阻抗為零的理想狀態(tài)下繪制的，實際上電機是有 阻抗的，導(dǎo)致磁通軌跡為非線性并且磁通增長部分比磁通衰減部分長。 在這種情況下，如果磁通和電流不是連續(xù)的，通電周期可以略微大于去 勵磁周期。由于在一個電感周期啟動通電且在下一個周期不啟動通電， 正如前所述，從而本發(fā)明的工作不受此影響。
同樣地，本發(fā)明可以運行在開關(guān)磁阻電機的"連續(xù)電流"模式，其 中電流不會達到零，但是通過控制施加到繞組上的次級電壓避免運行在 不穩(wěn)定方式。這在US-A-5563488中已有描述，在此將其引入作為參考。 在該連續(xù)電流模式中，按順序?qū)γ恳幌鄦油娛顷P(guān)于單脈沖運行模式 的，如上描述，但是當(dāng)然，電流將不會在一個電感周期內(nèi)返回零。
如前所述，僅僅解釋了將電源電壓施加到附圖12-14中的繞組的各 個點。準(zhǔn)確時刻將取決于電機設(shè)計的各種因素、負荷的性質(zhì)以及電機運 行的工作方式(duty)。從而，關(guān)于描述的實施例，在同一相的通電之間 增加的周期中所示的增加的磁通理論上表示潛在存在的額外磁通。在對 相啟動通電時轉(zhuǎn)子相對于定子的角度根據(jù)運行需要選擇。同樣地，電壓 施加在相繞組上的導(dǎo)通角的持續(xù)時間也根據(jù)需要選擇。根據(jù)所描述實施例的另一個運行優(yōu)點在于可以顯著地降低電子控 制器和電機的開關(guān)頻率，這將使相關(guān)損耗降低，從而提高驅(qū)動系統(tǒng)的效 率。
所公開的實施例實現(xiàn)了對相選擇性地通電，使得在給定電機順序下 的相電感周期的出現(xiàn)用于"吸引"轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，但是并非給相通電。電機 通常(例如)運轉(zhuǎn)在低速狀態(tài)和/或從啟動開始運行，啟動時通過驅(qū)動器 的控制裝置和開關(guān)裝置更容易操控開關(guān)占空比(switching duty)。對于高 速運行，本發(fā)明可以被用于減輕開關(guān)任務(wù)并且在不改變相的運行順序的12情況下獲得效率。可選擇地，可以根據(jù)給相繞組以固定順序通電的所公 開的任何一種實施例專門操作電機。
附圖15示出了類似于附圖1所示的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動器，且相同 的參考標(biāo)記用于表示對應(yīng)部件。上面所描述的實施例通過從控制器14傳 送到功率變換器13的命令而執(zhí)行。根據(jù)存儲為軟件、固件或者硬件的程 序而產(chǎn)生開關(guān)命令。在這個實施例中控制器14在只讀存儲器(ROM) 20 中被編程以執(zhí)行對功率變換器13的開關(guān)的控制。控制器14接收轉(zhuǎn)子位 置信息和其它電機參數(shù)反饋以在啟動和低速狀態(tài)下基本實現(xiàn)對電機(電 動機運行狀態(tài)或發(fā)電機運行狀態(tài))的常規(guī)控制?？刂破?4也根據(jù)上面所 公開的實施例被編程以在較高速度下轉(zhuǎn)換到對電機的控制。轉(zhuǎn)換也可能 受到影響，原因是因為減少開關(guān)頻率是有利的或者因為在每次開始通電 時有更多的時間用于磁通的增加和隨后的衰減是有利的，如上面描述的 那樣。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將在不脫離本發(fā)明的前提下理解到所公開的布置 的可能的變化。例如，轉(zhuǎn)子可能具有多于兩對(例如為三對或四對)為 磁凸極的轉(zhuǎn)子磁極。而且，不光公開的具體實施例是關(guān)于磁阻電機的， 并且可以理解到本發(fā)明可以應(yīng)用于任何具有凸極磁極和可獨立通電相繞 組的電機。同樣地，本發(fā)明同樣應(yīng)用于任何不管是作為電動機還是作為 發(fā)電機的可切換電機。此外，本發(fā)明也同等應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)式和直線電機。 直線電機的可動部分經(jīng)常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱作轉(zhuǎn)子。相應(yīng)地，上面所 描述的幾個實施例是用于舉例而非限制目的的。本發(fā)明旨在僅由所附權(quán) 利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種操作電機的方法，該電機具有限定定子磁極的定子；限定轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子相對于所述定子可運動，使得所述轉(zhuǎn)子磁極可相繼與任何一個定子磁極對準(zhǔn)；以及可獨立地通電的相繞組，每個相繞組至少與一對定子磁極相連接，且具有由所述轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過所述定子磁極的通路所決定的電感周期，所述方法包括在第一操作模式，以預(yù)定順序并依次在每相連續(xù)的電感周期內(nèi)啟動對所述相繞組的通電；和在第二操作模式，以相同的順序啟動對所述相繞組的通電，其中啟動每個相繞組的通電之后接著沒有啟動通電的至少一個該相的電感周期。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述第二操作模式中，所述相 繞組的通電包括連續(xù)地啟動對所述順序的相繞組的通電，接著為沒有啟 動通電的多個連續(xù)電感周期。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第二操作模式中，所述相 繞組的通電包括按所述順序啟動對第一相繞組的通電，接著為沒有啟動 通電的多個連續(xù)電感周期，并且其后按所述順序啟動對第二相繞組的通 電。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述多個連續(xù)電感周期對應(yīng) 于所述電機中相繞組的數(shù)目。
5. 如權(quán)利要求1到4中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述電機 具有三個或四個相繞組。
6. 如權(quán)利要求1到5中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述電機 為開關(guān)磁阻電機。
7. —種開關(guān)磁阻驅(qū)動系統(tǒng)，其包括 限定定子磁極的定子；限定轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子相對于所述定子可運動，使得所述轉(zhuǎn) 子磁極相繼與任何一個定子磁極對準(zhǔn)；可獨立通電的相繞組，每個相繞組與至少一對定子磁極相連接，且 具有由所述轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過所述定子磁極的通路所決定的電感周期；控制器，其按預(yù)定順序操作以啟動對所述相繞組的通電，在第一操 作模式中，啟動對所述相繞組的通電依次發(fā)生在繞組的連續(xù)電感周期的 某些部分，并且在第二操作模式中，所述相繞組的通電以相同順序被啟 動，其中啟動每個相繞組的通電后接著為沒有啟動通電的該相的至少一 個電感周期。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中在所述第二操作模式中，所述控 制器可操作以啟動對所述相繞組的通電，使得所述相繞組按順序連續(xù)地 被通電，之后接沒有啟動通電的多個連續(xù)電感周期。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述控制器可操作以按所述順序 啟動對第一相繞組的通電，之后接沒有啟動通電的多個連續(xù)電感周期， 并且之后按所述順序?qū)Φ诙嗬@組通電。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中沒有啟動通電的所述多個連 續(xù)電感周期對應(yīng)于所述電機中的相數(shù)。
11. 如權(quán)利要求7到10中任何一項權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述 電機為開關(guān)磁阻電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在定子和轉(zhuǎn)子上具有凸極的開關(guān)磁阻電機。電機的繞組由按一選擇的速率提供通電的變流器供電。可以按轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過定子磁極的速率給電機的繞組通電，或者也可以按照給繞組通電的速率的一小部分操作電機，以與每兩個、每三個或每四個轉(zhuǎn)子磁極協(xié)作。這可以增加電機的輸出。
文檔編號H02P25/08GK101247099SQ20081008814
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者S·P·蘭德爾 申請人:開關(guān)磁阻驅(qū)動有限公司