測量并控制轉(zhuǎn)子與定子裝配間的氣隙距離的電機和方法
【專利摘要】本文公開了一種電機，該電機包含：包含軸的轉(zhuǎn)子；可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子的定子裝配；氣隙測量模塊，該氣隙測量模塊通過所述轉(zhuǎn)子和定子裝配間產(chǎn)生的電動勢來測量軸和定子裝配間的氣隙距離。通過所述轉(zhuǎn)子和所述定子裝配間產(chǎn)生的電動勢來測量所述轉(zhuǎn)子和所述定子裝配間的氣隙距離，并且通過氣隙距離來控制電機驅(qū)動。
【專利說明】 測量并控制轉(zhuǎn)子與定子裝配間的氣隙距離的電機和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月29日遞交的名稱為“Motor, Measure Method forDistance of Air Gap between Rotor and Stator Assembly, and Control Method usingthe Same”、申請?zhí)枮?0-2012-0070933的韓國專利申請的權益，其整體以引用的方式與本
申請結(jié)合。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種測量轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離以及控制電機的驅(qū)動的電機和方法。
【背景技術】
[0004]通常，電機包括安裝在定子上的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子并通過轉(zhuǎn)子與定子間產(chǎn)生的電磁力或磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0005]比如，開關磁阻電機利用根據(jù)磁阻變化的磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。上文所述的開關磁阻電機具有成本低、可靠性高和壽命長的優(yōu)勢。
[0006]然而，在根據(jù)現(xiàn)有技術的包括下列現(xiàn)有技術文件所列的專利文件中所公開的開關磁阻電機的電機中，定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙對電機的振動、噪聲和效率有影響。
[0007]因此，需要精確控制定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙。然而，測量和評估電機驅(qū)動期間的氣隙很困難，并且根據(jù)氣隙的評估來控制電機驅(qū)動期間的氣隙也很困難。
[0008][相關現(xiàn)有技術文獻]
[0009][專利文獻]
[0010](專利文獻1)US2010-0068558A1

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明致力于提供一種測量轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離以及通過轉(zhuǎn)子和定子裝配間產(chǎn)生的電動勢控制電機驅(qū)動的電機和方法。
[0012]進一步地，本發(fā)明致力于提供一種電機，該電機能測量電機驅(qū)動期間轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙以識別機械裝配情況、運行情況、軸的不平衡等情況，并反映在控制電機驅(qū)動中識別到的信息。
[0013]進一步地，本發(fā)明致力于提供一種測量電機的轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離的方法，所述電機能在轉(zhuǎn)子和定子裝配間產(chǎn)生電動勢、測量所產(chǎn)生的電動勢并將所測量的電動勢與已有的根據(jù)氣隙的電動勢數(shù)據(jù)進行比較來計算氣隙距離，從而控制電機驅(qū)動。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，提供了一種電機，該電機包括:有軸的轉(zhuǎn)子；可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子的定子裝配；以及通過轉(zhuǎn)子和定子裝配間產(chǎn)生的電動勢來測量軸和定子裝配間的氣隙距離的氣隙測量模塊。
[0015]所述氣隙測量模塊可包含:在轉(zhuǎn)子和定子裝配中生成電動勢的電動勢產(chǎn)生單元；測量所述電動勢產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的電動勢的電動勢測量單元；將所述電動勢測量單元中測量的電動勢數(shù)據(jù)和已有的根據(jù)氣隙的電動勢數(shù)據(jù)進行比較來計算氣隙距離的比較計算單元；和通過所述比較計算單元計算出的氣隙距離來控制電機驅(qū)動的控制單元。
[0016]所述氣隙測量模塊可進一步包括顯示電機運行情況的顯示單元，所述電機運行情況包括氣隙距離、氣隙情況和所述控制單元控制的電機的驅(qū)動速度。
[0017]所述電動勢產(chǎn)生單元可包括:轉(zhuǎn)子的軸上的永磁體；以及安裝在定子裝配上以面向永磁體并包括纏繞其上的線圈的感應線圈部。
[0018]多個永磁體可在圓周方向上被安裝在軸上，并且可在相鄰永磁體間形成空間部(space part)。
[0019]所述電動勢測量單元可測量所述電動勢產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的模擬電動勢數(shù)據(jù),而所述比較計算單元可把測量到的模擬電動勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)并將該數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)與預存的根據(jù)氣隙的電動勢數(shù)據(jù)進行比較以及計算氣隙距離。
[0020]所述控制單元可根據(jù)所述比較計算單元中計算出的氣隙來控制電機驅(qū)動速度的加速、減速和停止。
[0021]可向所述轉(zhuǎn)子提供突向所述定子裝配的凸極，并可向所述定子裝配提供面向所述轉(zhuǎn)子的凸極并有線圈纏繞其上的定子凸極，如此將電機實施為開關磁阻電機。
[0022]永磁體可被安裝以附著到所述轉(zhuǎn)子的軸的一個端部上和/或從所述轉(zhuǎn)子的軸的一個端部上拆除，并且感應線圈部可被安裝以附著到面向所述永磁體的所述定子裝配上和/或從所述定子裝配上拆除。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，提供了如上所述的測量轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離以及控制電機驅(qū)動的電機和方法，該方法包括:通過轉(zhuǎn)子和定子裝配間的感應繞組產(chǎn)生電動勢的電動勢產(chǎn)生步驟；測量所產(chǎn)生的電動勢的電動勢測量步驟；將所測量的電動勢數(shù)據(jù)和已有的根據(jù)氣隙距離的電動勢數(shù)據(jù)進行比較來計算氣隙距離的氣隙距離比較和計算步驟；以及根據(jù)氣隙距離控制電機驅(qū)動的控制步驟。
[0024]在所述電動勢產(chǎn)生步驟中，可根據(jù)電機驅(qū)動來向被安裝在定子裝配上以面向安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁體的感應線圈部施加電流。
[0025]在所述電動勢測量步驟中，可針對每個時區(qū)來測量在所述電動勢產(chǎn)生步驟中產(chǎn)生的電動勢。
[0026]在所述控制步驟中，可根據(jù)氣隙距離來控制電機速度的加速、減速和停止。
[0027]所述方法可進一步包括顯示電機運行情況的顯示步驟，該電機運行情況包括氣隙距離、氣隙情況和在所述控制步驟中的電機驅(qū)動速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細描述將更清楚地理解本發(fā)明的以上及其他目的、特征和優(yōu)點，其中，
[0029]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電機的配置圖；
[0030]圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電機的氣隙測量模塊的配置圖；以及
[0031]圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的測量和控制電機的轉(zhuǎn)子和定子 裝配間的氣隙距離的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032]根據(jù)以下結(jié)合附圖的優(yōu)選實施方式的詳細描述將更清楚地理解本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點。在整個附圖中，相同的參考標號用于表示相同或類似的部件且省略了對它們的多余描述。進一步地，在下面的描述中，術語“第一”、“第二”、“一側(cè)”、“另一側(cè)”等用于將某個部件與其他部件相區(qū)分，但這樣的部件的配置不應被解釋為受到這些術語的限制。進一步地，在本發(fā)明的描述中，當確定了相關技術的詳細描述將會模糊本發(fā)明的主旨時，將省略對它們的描述。
[0033]下文中，將參考附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0034]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電機的配置圖。參照圖1，電機100被配置成包括包含軸的轉(zhuǎn)子110、定子裝配120以及通過轉(zhuǎn)子和定子裝配120間產(chǎn)生的電動勢來測量軸和定子裝配間的氣隙的氣隙測量模塊130。
[0035]更具體地，轉(zhuǎn)子110包括軸111，而定子裝配可旋轉(zhuǎn)地支撐該轉(zhuǎn)子。此外，該定子裝配指包括定子的殼體部的一個主體。
[0036]進一步地，氣隙測量模塊130包括安裝在軸111上的永磁體131和安裝在定子裝配120上以面向永磁體131并有線圈纏繞其上的感應線圈部132。
[0037]進一步地，多個永磁體131在圓周方向上被安裝在軸111上，并在軸111的相鄰的永磁體間形成空間部113。
[0038]空間部113用于形成探測不到信號的截面。通過空間部113可以增加電動勢測試數(shù)據(jù)的可讀性。
[0039]進一步地，永磁體131可被安裝以附著到轉(zhuǎn)子110的軸111的一個端部上和/或從轉(zhuǎn)子110的軸111的一個端部上拆除，而感應線圈部132可被安裝以附著到定子裝配120上和/或從定子裝配120上拆除。
[0040]此外，給根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電機的轉(zhuǎn)子110被提供有凸向定子裝配120的凸極112，定子裝配120被提供有面向轉(zhuǎn)子的凸極112并有線圈纏繞其上的定子凸極(未示出)，如此以使根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電機被實施為利用根據(jù)磁阻變化的磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的開關磁阻電機。
[0041]在上文所述的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電機100中，在軸111旋轉(zhuǎn)的情況下，安裝在軸111上的永磁體131和磁感線圈部132可產(chǎn)生電動勢，并且所產(chǎn)生的電動勢被測量，所測量到的電動勢與已有的根據(jù)氣隙計算出的電動勢作比較，從而使計算轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離D成為可能。
[0042]此外，機械裝配情況、運行情況、軸的不平衡等等，可通過氣隙距離被識別，并且可在控制電機的驅(qū)動中反映所識別的信息。
[0043]下文中，將詳細描述氣隙測量模塊的技術配置和氣隙距離的測量以及根據(jù)該氣隙測量模塊的技術配置的控制。
[0044]圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電機的氣隙測量模塊的配置圖。參照圖2，該氣隙測量模塊包括電動勢產(chǎn)生單元、電動勢測量單元、比較計算單元、控制單元和顯示單元。[0045]更具體地，用于在電機中的轉(zhuǎn)子和定子裝配中產(chǎn)生電動勢的電動勢產(chǎn)生單元可通過永磁體和被安裝以面向永磁體的磁感線圈部得以實現(xiàn)，參照圖1。
[0046]此外，用于測量電動勢產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的電動勢的電動勢測量單元對電動勢產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的模擬電動勢數(shù)據(jù)進行測量。
[0047]此外，比較計算單元將電動勢測量單元中測量的模擬電動勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)，并將該數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的根據(jù)氣隙的預存電動勢數(shù)據(jù)進行比較來計算氣隙距離。在該情況中，可針對每個時區(qū)來分析數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)的最小值和最大值，并且所分析的最小值和最大值可在將數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)和已有數(shù)據(jù)進行比較時被使用。
[0048]此外，用于通過比較計算單元中計算出的氣隙距離來控制電機驅(qū)動的控制單元用于根據(jù)比較計算單元得出的氣隙距離來向電機的速度控制單元傳輸信號，來控制驅(qū)動速度的加速、減速和停止。
[0049]因此，在電機驅(qū)動期間測量氣隙距離以感測會造成損壞和軸系統(tǒng)異常的電機異常情況或判斷產(chǎn)生風險的可能性，從而使防止事故成為可能。
[0050]此外，顯示單元顯示電機運行情況，該運行情況包括氣隙距離、氣隙情況和控制單元控制的電機的驅(qū)動速度。
[0051]圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的測量轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離以及控制電機的驅(qū)動的方法的流程圖。
[0052]參照圖3，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的測量電機的轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離以及控制電機驅(qū)動的方法(S100)包括電動勢產(chǎn)生步驟(S110)、電動勢測量步驟(S120)、氣隙距離比較和計算步驟(S130)、控制步驟(S140)和顯示步驟(S150)。
[0053]更具體地，在電動勢產(chǎn)生步驟(SllO)中，在電機驅(qū)動時，向安裝在定子裝配上以面向被安裝在轉(zhuǎn)子上的永磁體的感應線圈部施加電流，如此以使轉(zhuǎn)子和定子裝配間產(chǎn)生電動勢。
[0054]之后,在電動勢測量步驟(S120)中，針對每個時區(qū)來測量電動勢產(chǎn)生步驟中所產(chǎn)生的電動勢。
[0055]下一步，在氣隙距離比較和計算步驟(S130)中，將測量到的電動勢數(shù)據(jù)和預存的根據(jù)氣隙的電動勢數(shù)據(jù)進行比較以計算氣隙距離。就是，將針對每個時區(qū)所測量到的數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通過每分鐘運行轉(zhuǎn)數(shù)、時間、最大值和最小值的數(shù)據(jù)進行比較以計算氣隙距離。
[0056]之后，在控制步驟(S140 )中，通過氣隙距離來控制電機驅(qū)動。就是，將根據(jù)比較計算單元得到的氣隙距離的信號傳遞給電機的速度控制單元，以控制驅(qū)動速度的加速、減速和停止。
[0057]下一步，在顯示步驟(S150)中，顯示電機的運行情況，該運行情況包括氣隙距離、氣隙情況和控制步驟中電機的驅(qū)動速度。
[0058]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，能夠獲得這樣的電機，即所述電機能通過轉(zhuǎn)子和定子裝配間產(chǎn)生的電動勢來測量轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙，能在電機驅(qū)動期間測量轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙以識別機械裝配情況、運行情況、軸的不平衡等，并反映控制電機的驅(qū)動中所識別到的信息。
[0059]此外，可獲得這樣的方法，即測量電機的轉(zhuǎn)子和定子裝配間的氣隙距離和控制電機的驅(qū)動的方法能夠根據(jù)電機的驅(qū)動而在轉(zhuǎn)子和定子裝配間的感應繞組中產(chǎn)生電動勢，能測量所產(chǎn)生的電動勢，并能將所測量的電動勢和根據(jù)氣隙的已有電動勢數(shù)據(jù)進行比較以計算氣隙距離，從而控制電機驅(qū)動。
[0060]雖然為了說明的目的而公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但應當理解本發(fā)明不限于此，且本領域技術人員將理解在不違背本發(fā)明的范圍和思想的情況下可以進行各種修改、增加和替代。
[0061]因此，任何及所有修改、變化或等同的設置都應當被認為位于本發(fā)明的范圍之內(nèi)，且本發(fā)明的詳細范圍將由所附權利要求書公開。
【權利要求】
1.一種電機,該電機包括: 包含軸的轉(zhuǎn)子； 可旋轉(zhuǎn)地支撐所述轉(zhuǎn)子的定子裝配；以及 氣隙測量模塊，該氣隙測量模塊通過所述轉(zhuǎn)子和所述定子裝配間產(chǎn)生的電動勢來測量所述軸和所述定子裝配間的氣隙距離。
2.根據(jù)權利要求1所述的電機，其中所述氣隙測量模塊包括: 在所述轉(zhuǎn)子和所述定子裝配間產(chǎn)生電動勢的電動勢產(chǎn)生單元； 測量在所述電動勢產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的所述電動勢的電動勢測量單元； 將所述電動勢測量單元中測量的電動勢數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的根據(jù)氣隙的電動勢數(shù)據(jù)進行比較以計算所述氣隙距離的比較計算單元；以及 通過所述比較計算單元中計算的所述氣隙距離來控制所述電機的驅(qū)動的控制單元。
3.根據(jù)權利要求2所述的電機，其中所述氣隙測量模塊進一步包括顯示單元，該顯示單元顯示包括所述氣隙距離、氣隙情況和通過所述控制單元控制的所述電機的驅(qū)動速度的電機運行情況。
4.根據(jù)權利要求2所述的電機，其中所述電動勢產(chǎn)生單元包括: 安裝在所述轉(zhuǎn)子的所述軸上的永磁體；以及 安裝在所述定子裝配上以面向`所述永磁體并有線圈纏繞其上的感應線圈部。
5.根據(jù)權利要求4所述的電機，其中多個所述永磁體在圓周方向上被安裝在所述軸上，并在相鄰的永磁體間形成空間部。
6.根據(jù)權利要求2所述的電機,其中所述電動勢測量單元測量所述電動勢產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的模擬電動勢數(shù)據(jù)，以及 所述比較計算單元將測量到的模擬電動勢數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)并將該數(shù)字電動勢數(shù)據(jù)與根據(jù)氣隙的預存的電動勢數(shù)據(jù)進行比較以計算所述氣隙距離。
7.根據(jù)權利要求2所述的電機，其中所述控制單元根據(jù)所述比較計算單元中計算出的氣隙來控制電機驅(qū)動速度的加速、減速和停止。
8.根據(jù)權利要求2所述的電機，其中向所述轉(zhuǎn)子提供凸向所述定子裝配的凸極并且向所述定子裝配提供面向所述轉(zhuǎn)子的所述凸極并有線圈纏繞其上的定子凸極，以便所述電機被實施為開關磁阻電機。
9.根據(jù)權利要求8所述的電機，其中永磁體被安裝以附著到所述轉(zhuǎn)子的所述軸的一個端部上和/或從所述轉(zhuǎn)子的所述軸的一個端部上拆除，且面向所述永磁體的感應線圈部被安裝以附著到所述定子裝配上和/或從所述定子裝配上拆除。
10.一種測量根據(jù)權利要求1所述的電機的所述轉(zhuǎn)子和所述定子裝配間的氣隙距離和控制根據(jù)權利要求1所述的電機的驅(qū)動的方法，該方法包括: 由所述轉(zhuǎn)子和所述定子裝配間的感應繞組產(chǎn)生電動勢的電動勢產(chǎn)生步驟； 測量生成的電動勢的電動勢測量步驟； 將所測量到的電動勢數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的根據(jù)氣隙距離的電動勢數(shù)據(jù)進行比較以計算氣隙距離的氣隙距離比較和計算步驟；以及 根據(jù)所述氣隙距離控制所述電機的驅(qū)動的控制步驟。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述電動勢產(chǎn)生步驟中，根據(jù)所述電機的驅(qū)動將電流施加給被安裝在所述定子裝配上以面向安裝在所述轉(zhuǎn)子上的所述永磁體的感應線圈部。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述電動勢測量步驟中，針對每個時區(qū)來測量所述電動勢產(chǎn)生步驟產(chǎn)生的電動勢。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述控制步驟中，根據(jù)所述氣隙距離來控制電機速度的加速、減速和停止。
14.根據(jù)權利要求10所述的方法，該方法進一步包括顯示電機運行情況的顯示步驟，該電機運行情況包括所述氣隙距離`、氣隙情況和所述控制步驟中所述電機的驅(qū)動速度。
【文檔編號】G01R31/34GK103516140SQ201310222836
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權日:2012年6月29日
【發(fā)明者】金敬泰 申請人:三星電機株式會社