[发明专利]用于换向场电动机和配有此电动机的机器的初始化和操作的方法和设备

说明书

发明领域

本发明涉及换向场电动机及配备此类电动机的机器。

发明背景

图1是一台换向场电动机10的简单示意图，它由电源12供电，并具有一个定子16和一个转子20。定子上装有激磁绕组17(A-A’，B-B’，C-C’和D-D’)，它们被依次激励使得绕组起到磁铁的作用，即具有北极和南极，并对安装于转子20的永久磁铁21上产生力，从而使转子20旋转。为使绕组按适当的次序和时序激励，以便提供所需的转子20的转矩，转速或旋转方向，必须知道转子磁铁21相对于绕组17的位置。一般由一个探测器22提供代表转子在“探测器”或未经校准的坐标系中的角坐标的原始数据。但是，必须用此数据来确定磁铁21相对于绕组17的位置。这里我们用电动机的初始化来确定未经校准的坐标系统与一个和激磁绕组17具有已知关系的坐标系统之间的相互关系，以便根据原始的或未经校准的角坐标数据来确定磁铁21相对于绕组的相互关系。先将原始数据进行初始化，并用经过初始化的数据对绕组17的激励进行排序和定时。

如果电动机10可以查看到且不带负荷，则对它的初始化比较简单。由于负荷角为零，用一个方位已知的测试电压来激励定子16，则可使转子20产生一个已知的角坐标。从探测器22来的原始数据(它给出一个在未校准的坐标系统内的角度)可与一个q-d转子坐标系(此处d为磁铁21的轴线，q是与之正交的轴线)形成这样一种关系，使得未校准的坐标系和转子坐标系之间的“误差角”可以被确定。由于q-d转子坐标系和激磁绕组17之间的相互关系已知，因而我们可以在电动机运行此间采用误差角来正确地激励绕组17，以使电动机10具有所需的性能。所以在电动机工厂内进行初始化不一定是个难题。

但是，上述初始化要求从工厂运出的电动机包括探测器22，而且其后还要小心操作，使得探测器22和转子20之间的相互关系不被改变。这些电动机常常是安装在复杂的机器(如电梯)之中，而且是在安装机器的现场装上去的。这种安装另外也可能改变初始状态。对已安装好的电动机进行初始化或重新初始化是件繁冗的事。通常电动机是带着负荷的，而且负荷(例如电梯)必须由手工操作(例如通过调节缆绳)来卸去负荷再进行上面所说的初始化过程。这类操作可能很费时，而且需要额外的人手。同样，在现场更换已失效的探测器22也要求将负荷卸去，或安装一个具有新探测器22的经过初始化的新电动机。如果有一种更简单有效的初始化程序，将代表该领域有用的改进。

因而，本发明的一个目标是指出上面提到的已有技术中的一个或多个不足和缺陷。

本发明的其它一些目标将在下文部分地提出，而且根据这些公开的内容其中一部分对于普通技术人员而是显而易见的。

发明概要

本发明将通过提供对处于非零负载下的换向场电动机进行校准的方法和设备来说明上述目标。因而，不需让电动机的负载清零，从而节省配备此电动机的设备(如电梯)试运行的时间和工作量。

按本发明的一个方面所提供的方法包括以下步骤：将具有第一方位和第一幅度的第一电压加到转子和定子中的一个上；确定与施加第一电压相应的第一转子角；将第二电压加到转子和定子中的一个上，此第二电压的方位基本上与第一方位相同，而第二幅值则与第一幅值不一样，在马达所带的负荷基本上等于施加第一电压时所加的负荷时施加第二电压；确定与施加第二电压相应的第二转子角；确定作为至少是第一和第二转子角的函数的误差角，以便对电动机校准。第一和第二电压，或与其分别相应的电流的一个或两个，可用来确定误差角。本领域技术人员根据本发明所公开的内容可以明白，恒定电流和电压的关系是由定子的电阻确定的。

本发明的另一方面中描述按这里公开的方法对换向场电动机进行初始化和操作的设备。此设备可包括处理器，用来确定转子角坐标的探测器，和电源。处理器与探测器和电源电气相连，且包括这样的配置诸如硬件或适当的软件程序，以实现上述初始化并使电动机运转。这里所用的处理器可以是用于将电动机初始化以确定误差角的专用处理器，或者是一种更为通用的处理器，它除了对电动机进行校准外，还可按配备电动机的设备的用途操控电动机。

下面将对本发明的这些和其它的特性作更详细的说明。

附图简介

下面将参照对优选实施装置的详细描述及所附各图，以便对本发明有更全面的了解，这些图中：

图1是换向场电动机和对电动机提供能量的电源示意图。

图2是用来对图1的电动机进行初始化的设备示意图，图中还包括图1所示电动机的透视图。