开关磁阻电机控制系统及其控制方法

文档序号:7465853阅读:346来源:国知局
专利名称:开关磁阻电机控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种开关磁阻电机控制系统及其控制方法,特别是涉及一种对传感器输出信号和微机中输出的栅极信号进行逻辑加,以使控制开关磁阻电机时,即使感知转子位置的传感器信号发生噪声,也可以避免操作错误的开关磁阻电机控制系统及其控制方法。
背景技术
请参阅图1至图3所示,图1所示为普通开关磁阻电机结构的示意图。图2所示为单相开关磁阻电机的驱动电路的示意图。图3是传统开关磁阻电机控制系统中产生的信号波形示意图。
单相开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)包含驱动部;通过上述驱动部接收电流的励磁线圈(W1至W3)绕组的定子20;在上述定子20内侧将电流流向励磁线圈时,通过与上述定子20之间发生的磁阻转矩旋转的转子10。
上述定子20包含与上述转子10间隔一定距离的突起形成的多个凸极21;还有绕组于上述凸极的励磁线圈(W1至W3);上述转子10与柱状外侧相隔一段距离,层叠突起形成6个凸极11的磁芯的转子磁芯18。而上述转子10的中央设置传输电机驱动力的转子轴,从而与上述转子共同旋转并驱动。而且,为了支持转子10的下部及旋转,在上端和下端设置了轴承19。
上述驱动部是从感知上述转子10的位置或速度的多个光传感器或霍尔传感器等传感装置30接收感知信号,从而随着产生断开和连接与依次相向的一对励磁线圈连接的开关的驱动脉冲栅极信号,以使电流得以传输。
开关磁阻电机在断开和连接开关(SW1、SW2、SW3)时,与围绕凸极周围的励磁线圈(W1至W3)连接,促使由上述驱动部输入的电流传输到上述励磁线圈时,如果流通电流,就会在上述定子20和转子10之间产生磁阻转矩,向磁致电阻最低的方向旋转驱动。
并且,上述开关磁阻电机包括在上述转子10的周围以环型形成的环形磁铁15及与上述环型磁铁15产生互磁的停滞磁铁(parking magnet)16,以使向单一方向旋转驱动。
通常上述传感装置的两个传感器(S1、S2)包含电机起动时感知转子位置的运行传感器(S1)以及起动传感器(S2)。图3示出了根据上述运行/起动传感器(S1、S2)中,在电机产生的磁阻转矩的大小发生的高/低信号以及由此从驱动部所输出栅极信号的PWM信号与DWELL信号的曲线。上述驱动部是电机起动时,以栅极信号输出PWM信号,而电机运行时,则以栅极信号输出DWELL信号。
此时,上述驱动部是接收由传感器输出的高低信号的边沿信号而输出栅极信号。即,起动区间接收起动传感器(S2)的上升沿信号而输出PWM信号,并接收运行传感器(S1)的下降边沿信号而断开PWM信号。另外,高速运行期间,则接收运行传感器(S1)的上升沿信号,并通过一定时间的DWELL信号执行高速运行。
可是,开关磁阻电机安装在清洁器时,将以2~4万rpm运行,从而不仅可以使传感器输出的信号幅度较小,也可以使噪声由于强电流的转换传输到传感器。
如上所述,传统技术的弊端在于导致误认传感器的边缘,以致不在准确位置输出栅极信号,并向电机输入过载电流,从而损坏元件或者出现电机的错误运行。
由此可见,上述现有的开关磁阻电机控制系统及其控制方法在结构、方法与使用上,显然仍存在有不便与缺陷,而亟待加以进一步改进。为了解决开关磁阻电机控制系统及其控制方法存在的问题,相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道,但长久以来一直未见适用的设计被发展完成,而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题,此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的开关磁阻电机控制系统及其控制方法存在的缺陷,本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期创设一种新型结构的开关磁阻电机控制系统及其控制方法,能够改进一般现有的开关磁阻电机控制系统及其控制方法,使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经反复试作样品及改进后,终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容
本发明的主要目的在于,克服现有的开关磁阻电机控制系统及其控制方法存在的缺陷,而提供一种新的开关磁阻电机控制系统及其控制方法,所要解决的技术问题是使吸尘器加载开关磁阻电机时,根据电机运行状态将电机驱动用栅极信号与传感器中输出的信号逻辑加,即使传感器输出的信号较小或者信号中出现噪声时,也可以防止接收较高的过电流,最终防止电机的误操作,从而更加适于实用,且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种开关磁阻电机控制系统,其包括传感器部,根据开关磁阻电机的转子位置输出高信号/低信号;微机,根据在上述传感器部输出的高信号/低信号产生栅极信号;逻辑加部,逻辑加上述传感器部及微机输出的信息,在传感器部输出的高信号/低信号中产生噪声时,也会输出与噪声无关的最终栅极信号。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的开关磁阻电机控制系统,其中所述的传感器部包括根据电机起动过程中的转子的位置输出高信号/低信号的起动传感器;根据电机运行过程中的转子位置输出高信号/低信号的运行传感器。
前述的开关磁阻电机控制系统,其中所述的逻辑加部使电机起动过程的上述运行传感器和起动传感器及栅极信号的AND值输出为最终栅极信号,使电机运行过程中上述运行传感器及栅极信号的AND值输出为最终栅极信号。
前述的开关磁阻电机控制系统,其中所述的逻辑加包括电机起动过程和电机运行过程中输入高信号的运行传感器控制端口;电机起动过程中将会输入低信号,电机运行中将会输入高信号的起动传感器控制端口;向上述两个传感器控制端口输入高信号时,使相关传感器的输出信号和微机的栅极信号的AND值输出为最终栅极信号。
前述的开关磁阻电机控制系统,其中,微机在电机起动时输出PWM控制信号;在电机运行时输出DWELL控制信号。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种开关磁阻电机控制系统的控制方法,其包括起动传感器,根据电机起动时的转子位置输出高信号/低信号;运行传感器,根据电机运行时转子位置输出高信号/低信号;微机,根据上述两个传感器中输出的高信号/低信号而产生栅极信号。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的开关磁阻电机控制系统的控制方法,其还包含第一阶段,根据电机是否起动或运行,逻辑加在上述起动传感器或运行传感器中输出的信号和上述微机中输出的信号;第二阶段,上述第一阶段的逻辑加信号作为最终栅极信号输出到开关磁阻电机。
前述的开关磁阻电机控制系统的控制方法,上述的第一阶段中,上述电机起动时,起动传感器和运行传感器及微机中输出的信号将被AND逻辑加,从而电机运行时,促使运行传感器和微机中输出的信号被AND达成逻辑加。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知,本发明提供一种以如下内容为特征的开关磁阻电机控制系统及其控制方法,其包括根据开关磁阻电机的转子位置输出高信号/低信号的传感器部;根据上述传感器部输出的高信号/低信号产生栅极信号的微机;逻辑加上述传感器及微机中输出的信号,使在传感器部中输出的高低信号发生噪声时,可输出与其噪声无关的最终栅极信号的逻辑加部。
并且,本发明还提供一种以如下内容为特征的开关磁阻电机控制方法,其包含根据电机起动时的转子位置输出高信号/低信号的起动传感器;根据电机运行时转子位置输出高信号/低信号的运行传感器;根据上述两个传感器中输出的高信号/低信号而产生栅极信号的微机。
而且,根据本发明,其还包括电机是否起动或运行,逻辑加在上述起动传感器或运行传感器中输出的信号和上述微机中输出的信号为第一阶段;作为最终栅极信号,上述第一阶段的逻辑加信号输出到开关磁阻电机为第二阶段。
经由上述可知,本发明是关于一种开关磁阻电机控制系统及其控制方法,其包括根据开关磁阻电机的转子位置输出高信号/低信号的传感器部;根据在上述传感器部输出的高低信号产生栅极信号的微机;逻辑加上述传感器部及微机输出的信息,在传感器部输出的高信号/低信号中产生噪声时,也会输出与噪声无关的最终栅极信号的逻辑加部。根据本发明,可以感知电机转子位置的传感器信号被传输到微机,而且即使发生噪声也不受影响,而产生与输出最终栅极信号,从而防止开关磁阻电机元件的损坏。除此之外,吸尘器加载开关磁阻电机,也可以防止操作错误。
借由上述技术方案,本发明开关磁阻电机控制系统及其控制方法至少具有下列优点本发明的开关磁阻电机控制系统及其控制方法,其特征在于,其包括根据开关磁阻电机的转子位置输出高信号/低信号的传感器部;并根据在上述传感器部输出的高信号/低信号产生栅极信号的微机;逻辑加上述传感器部及微机输出的信息,在传感器部输出的高信号/低信号中产生噪声时,也会输出与噪声无关的最终栅极信号的逻辑加部;从而使感知电机转子位置的传感器信号被传输到微机时,就算发生噪声也会与其无关的生成并输出最终的栅极信号,达到可以防止开关磁阻电机元件被破坏,并且吸尘器加载开关磁阻电机可防止错误操作的效果。
综上所述,本发明特殊结构的开关磁阻电机控制系统及其控制方法,使吸尘器加载开关磁阻电机时,根据电机运行状态将电机驱动用栅极信号与传感器中输出的信号逻辑加,即使传感器输出的信号较小或者信号中出现噪声时,也可以防止接收较高的过电流,最终防止电机的误操作。其具有上述诸多的优点及实用价值,并在同类产品及制造方法中未见有类似的结构设计及方法公开发表或使用而确属创新,其不论在产品结构、制造方法或功能上皆有较大的改进,在技术上有较大的进步,并产生了好用及实用的效果,且较现有的开关磁阻电机控制系统及其控制方法具有增进的多项功效,从而更加适于实用,而具有产业的广泛利用价值,诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。


图1所示为普通开关磁阻电机结构的示意图。
图2所示为单相开关磁阻电机的驱动电路的示意图。
图3是传统开关磁阻电机控制系统中产生的信号波形示意图。
图4所示为根据本发明的开关磁阻电机控制系统的示意图。
图5是在本发明的开关磁阻电机控制系统中产生信号波形的示意图。
图6a,6b是在传统及本发明的开关磁阻电机控制系统中,传感器信号中发生噪声时输出门及最终栅极信号的示意图。
图7a,7b所示为6a,6b的试验值的示意图。
40传感器 S11运行传感器S12起动传感器 50微机60逻辑加部 61运行传感器控制端口62起动传感器控制端口具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的开关磁阻电机控制系统及其控制方法其具体实施方式
、结构、制造方法、步骤、特征及其功效,详细说明如后。
请参阅图4所示,是根据本发明的开关磁阻电机的示意图。如图所示,其包括本发明的开关磁阻电机控制系统通过感知电机转子的位置输出高低信号的传感器部40;根据上述传感器部40感知,输出脉冲信号PWM信号或DWELL信号的微机50;根据是否起动/运行上述电机,逻辑加上述传感器部40及微机50中输出的信号,最终输出为栅极信号的逻辑加部60。
此时,上述传感器部40包含电机运行过程中感知转子位置的运行传感器S11;电机起动过程中感知转自位置的起动传感器S12。上述微机50与传统的微机操作相同,并根据两个传感器S11、S12中输出的边沿信号,输出PWM信号或DWELL信号。
而且,上述逻辑加部60,如图所示,其包括根据是否起动/运行电机输入高低信号的控制端口61、62;多个二极管D1、D2;还有晶体管T11a、T11b、T12a、T12b。
此时,在上述电机起动时,从上述微机50输出PWM信号,并通过上述运行传感器控制端口61及起动传感器控制端口62输入高信号,随后与运行传感器S11及起动传感器S12连接的多个晶体管T11a、T11b、T12a、T12b将开启,最终由上述逻辑加部60逻辑加在上述两个传感器S11、S12中输出的信号和微机50中输出的PWM信号AND。
而且,上述电机运行特别是高速运行时,将在上述微机50中输出DWELL信号,然后在上述运行传感器控制端口61中输入高信号,在上述起动传感器控制端口62中输入低信号。这时虽然与运行传感器S11连接的晶体管T11a、T11b将开启,但是与起动传感器S12连接的晶体管T12a、T12b将会关闭。随后,逻辑加部60中将会形成在上述运行传感器S11中输出的值和微机中输出的DWELL信号的AND逻辑加。
上述逻辑加部60将AND逻辑加信号作为最终栅极信号输出到开关磁阻电机。
请参阅图5所示,是根据本发明的开关磁阻电机控制系统输出的信号波形示意图。如图所示,根据磁阻的大小运行传感器S11及起动传感器S12的输出信号级别有所不同,微机与传统的开关磁阻电机一样输出PWM信号和DWELL信号。即,图5所示,本发明的开关磁阻电机控制系统中各传感器S11、S12和微机50中传输的信号与现有方式相同。但是,在最终栅极信号的情况下,电机起动时为运行传感器S11(∩)、起动传感器S12(∩)、微机输出信号(PWM),而电机运行时则为运行传感器S11(∩)、微机输出信号(DWELL)。
但是,本发明的控制系统与传统技术不同,其是在逻辑加部生成最终栅极信号并输出,图6a和图6b显示了其显著差异。
即,在起动传感器中输出的信号发生噪声时,传统驱动部将会跟其配合输出PWM信号,输入到电机的栅极信号依然如图6a所示,相同。
但是,根据本发明,如图6b所示,虽然微机与传统技术相同输出PWM信号,但是逻辑加后输出的最终栅极信号与噪声无关。并且开关磁阻电机无需损坏元件,也可以实现驱动。
请参阅图7a和图7b所示,分别是传统开关磁阻电机控制系统和本发明开关磁阻电机控制系统的曲线图,其包含传感器信号、输入于电机中的栅极信号、最终栅极信号及电机电压和电流。
图7a所示,传统开关磁阻电机不在正常区间的状况下,输入传感器信号时如果发生噪声,将会事先输出栅极信号,以此电机会接收所需的高电压和强电流。
如图7b所示,本发明的开关磁阻电机控制系统与传感器信号on区间相同,只在正常的区间向电机传输最终栅极信号,并向电机传输正常的电压和电流。
上述如此方法及结构结构构成的本发明开关磁阻电机控制系统及其控制方法的技术创新,对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处,而确实具有技术进步性。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例,但是凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种开关磁阻电机控制系统,其特征在于其包括传感器部,根据开关磁阻电机的转子位置输出高信号/低信号;微机,根据在上述传感器部输出的高信号/低信号产生栅极信号;逻辑加部,逻辑加上述传感器部及微机输出的信息,在传感器部输出的高信号/低信号中产生噪声时,也会输出与噪声无关的最终栅极信号。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制系统,其特征在于其中所述的传感器部包括根据电机起动过程中的转子的位置输出高信号/低信号的起动传感器;根据电机运行过程中的转子位置输出高信号/低信号的运行传感器。
3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机控制系统,其特征在于其中所述的逻辑加部使电机起动过程的上述运行传感器和起动传感器及栅极信号的AND值输出为最终栅极信号,使电机运行过程中上述运行传感器及栅极信号的AND值输出为最终栅极信号。
4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机控制系统,其特征在于其中所述的逻辑加包括电机起动过程和电机运行过程中输入高信号的运行传感器控制端口;电机起动过程中将会输入低信号,电机运行中将会输入高信号的起动传感器控制端口;向上述两个传感器控制端口输入高信号时,使相关传感器的输出信号和微机的栅极信号的AND值输出为最终栅极信号。
5.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制系统,其特征在于其中,微机在电机起动时输出PWM控制信号;在电机运行时输出DWELL控制信号。
6.一种开关磁阻电机控制系统的控制方法,其特征在于其包括起动传感器,根据电机起动时的转子位置输出高信号/低信号;运行传感器,根据电机运行时转子位置输出高信号/低信号;微机,根据上述两个传感器中输出的高信号/低信号而产生栅极信号。
7.根据权利要求6所述的开关磁阻电机控制系统的控制方法,其特征在于其还包含第一阶段,根据电机是否起动或运行,逻辑加在上述起动传感器或运行传感器中输出的信号和上述微机中输出的信号;第二阶段,上述第一阶段的逻辑加信号作为最终栅极信号输出到开关磁阻电机。
8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机控制系统的控制方法,其特征在于在上述的第一阶段中,上述电机起动时,起动传感器和运行传感器及微机中输出的信号将被AND逻辑加,从而电机运行时,促使运行传感器和微机中输出的信号被AND达成逻辑加。
全文摘要
本发明是关于一种开关磁阻电机控制系统及其控制方法,其包括根据开关磁阻电机的转子位置输出高信号/低信号的传感器部;根据在上述传感器部输出的高低信号产生栅极信号的微机;逻辑加上述传感器部及微机输出的信息,在传感器部输出的高信号/低信号中产生噪声时,也会输出与噪声无关的最终栅极信号的逻辑加部。根据本发明,可以感知电机转子位置的传感器信号被传输到微机,而且即使发生噪声也不受影响,而产生与输出最终栅极信号,从而防止开关磁阻电机元件的损坏。除此之外,吸尘器加载开关磁阻电机,也可以防止操作错误。
文档编号H02P6/14GK1797933SQ200410097068
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月21日 优先权日2004年12月21日
发明者金相永 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司
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