[发明专利]用于起动电机的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于起动电机的方法和装置。

背景技术

无刷直流电机（也称作BLDC电机）例如用作冰箱中的压缩机驱动装置。这种电机具有相绕组和包括永磁体的转子。当相绕组具有流过它们的电流时，所述相绕组产生磁场，所述磁场在永磁体上施加转矩，从而使转子运动。通过依次激励各个相绕组，在电机中产生旋转磁场，从而驱动转子。

许多驱动装置、例如冰箱中的压缩机驱动装置具有非均匀的负载形态，这意味着它们驱动的负载在电机的整个转动上变化，从而，电机必须施加的最大转矩可能是平均转矩的数倍。因此，当启动电机时，有利的是初始将转子带到准确确定的位置，使得在出现最大转矩负载之前，转子已经转过最大可能角度和已经加速到最大可能转矩。

一种用于定位转子的可能性是，通过以特殊的开关配置操控电机的相绕组、即通过将相绕组设定到特殊的电位置而向电机的相绕组施加确定的恒定电流。确定的电流产生特殊的磁场，转子通过其永磁体将其自己朝向特定磁场。然而，这种方法具有以下问题：对于具有多于一对磁极的电机，精确的机械位置是未知的。因此，在通常用于冰箱压缩机的6极电机的情况下，特殊的电位置与三个不同的机械位置对应，每个机械位置彼此错开120°的旋转角度。根据起始位置，电机此时处于最接近该起始位置的机械位置。然而，这会导致电机仅在三个可能的机械位置中的一个处才能从最佳起始位置起动，而在其它两个机械位置处，直到最大负载的转动角度较小。在这后一种情况下，可能发生以下情况：当电机达到最大负载时，电机仍不能施加所需的转矩来克服负载，从而会停转和起动失败。此时可需要进行多次起动尝试来启动电机。

尽管可提供附加传感器来提供有关转子的精确位置的数据，但这种解决方案由于这种传感器而会产生另外的成本。

公开文献DE 69803885T2公开了一种用于电机的控制装置，其中，控制单元向切换装置发送确定的切换速率和切换持续时间，使得实际施加在绕组上的电压值是与电机所需的转速和转矩对应的电压值，与切换装置的切换状态无关。

公开文献DE 4009258C2公开了一种用于起动无刷DC电机的方法和电子调节电路。

公开文献DE 60025909T2公开了一种用于电机的起动系统，该起动系统可加装在密封的制冷压缩机的壳体内。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于起动具有相绕组和转子的电机的方法和装置，借此即使在完全不知道转子的起始位置的情况下也能够可靠地起动电机。

根据一个实施例，提供了一种用于起动电机、特别是无刷DC电机的方法，所述电机具有相绕组和转子，所述方法具有以下步骤：

-沿第一转动方向以第一转矩驱动转子，其中，第一转矩的最大值不大于抵抗转子的转动的最大反转矩，使得转子在第一静止位置停下来；

-从所述第一静止位置开始沿与第一转动方向相反的第二转动方向驱动转子，直到转子在预定的第二静止位置停下来；以及

-从第二静止位置开始沿第一转动方向起动所述转子。

通过使用该方法，转子可首先甚至从未知的起始位置被驱动到确定位置，使得转子可以最佳的起动形态从那里起动。

电机特别是可为无刷DC电机，其具有相绕组，其中，转子通过向相绕组施加激励电流被驱动。

转子可通过脉宽调制信号、特别是通过脉宽调制电流信号被驱动。在这种情况下，脉宽调制信号的占空比和/或时钟周期可被选择成使第一转矩的最大值不大于最大反转矩。

在达到第一和/或第二静止位置之前，电机可以步进模式被驱动。通过这种措施，电机可以受控的方式被驱动到第一和/或第二静止位置。

第二静止位置可位于0°-90°、优选30°-60°、甚至更优选35°-45°的角度范围内，所述角度范围之后的位置对应于最大反转矩。这使得可确保在最大反转矩出现之前具有长的起动角度。

在电机的起动过程中，从第二静止位置开始，可产生逐渐增大的第二转矩。通过这种措施，转矩可逐步地升高到足以克服最大反转矩的转矩。在此，第二转矩可逐步地线性上升。然而，作为此种方式的一种替代方式，也可使第二转矩的上升随着时间变得越来越陡。这能够使产生的第二转矩的发展匹配于反转矩的负载形态。

所述转矩可遵循起动斜坡，在所述起动斜坡结束时，变换到自动换接模式，其中，在所述起动斜坡结束时，反转矩可小于最大反转矩的一半、优选小于三分之一。从而，可在最大反转矩之前很好地切换到自动换接模式。