用于制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電機(jī)控制器和具有該電機(jī)制動(dòng)器的電機(jī)組件的制作方法
【專利摘要】一種用于制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電機(jī)控制器，用于具有定子和轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。該電機(jī)控制器包括用于從電源接收交流電力的電力輸入；用于從控件接收控制信號(hào)的控制輸入；以及用于響應(yīng)于控制信號(hào)切換從電源到電動(dòng)機(jī)的電力的電路。該電路可操縱以：在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向定子施加制動(dòng)波形；監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率；檢測(cè)定子的無(wú)功功率的增加以確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)；并且響應(yīng)于檢測(cè)無(wú)功功率的增加從定子移除制動(dòng)波形。本實(shí)用新型還涉及具有該電機(jī)控制器的電機(jī)組件。
【專利說(shuō)明】用于制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電機(jī)控制器和具有該電機(jī)制動(dòng)器的電機(jī)組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)機(jī)通常包括稱為定子的固定部件和稱為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。當(dāng)采用驅(qū)動(dòng)波形來(lái)激勵(lì)電機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子在定子之內(nèi)(或圍繞定子)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)從電機(jī)移除驅(qū)動(dòng)波形時(shí)，由于轉(zhuǎn)子的慣性和與轉(zhuǎn)子耦合的任何部件，轉(zhuǎn)子可能隨時(shí)間滑行而停止。
[0003]在許多電機(jī)應(yīng)用中，期望只要從電機(jī)移除驅(qū)動(dòng)波形就停止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，在洗衣機(jī)應(yīng)用中，期望在高速轉(zhuǎn)動(dòng)周期之后停止洗衣機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而洗衣機(jī)可以被卸載或切換至低速清洗或沖洗周期。
[0004]因此，開(kāi)發(fā)了各種用于制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的各種技術(shù)。一種這樣的技術(shù)使用制動(dòng)襯塊、皮帶輪、和/或其他摩擦制動(dòng)系統(tǒng)。不幸地，摩擦制動(dòng)給電機(jī)增加了成本，并因此對(duì)于例如洗衣機(jī)的低成本應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不期望的。摩擦制動(dòng)同樣最終隨著使用磨損并需要維修或更換。
[0005]因此，許多電機(jī)應(yīng)用采用電子制動(dòng)系統(tǒng)，而非摩擦制動(dòng)。一種類型的電子制動(dòng)系統(tǒng)采用再生制動(dòng)技術(shù)。盡管這樣的技術(shù)是有效的和節(jié)能的，但是對(duì)于例如洗衣機(jī)電機(jī)的低成本應(yīng)用來(lái)說(shuō)太復(fù)雜和昂貴。另一類型的電子制動(dòng)系統(tǒng)是直流注入制動(dòng)，其中對(duì)電機(jī)的定子繞組施加直流(DC)電壓以對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)。直流電壓建立對(duì)轉(zhuǎn)子施加靜態(tài)扭矩的固定磁場(chǎng)。這減慢并最終停止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。只要在定子繞組上保持直流電壓，轉(zhuǎn)子則被保持在某位置并抵御轉(zhuǎn)動(dòng)。直流注入制動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單、成本有效并免維護(hù)，因此對(duì)于許多電機(jī)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一種普遍的制動(dòng)選擇；然而，在如下所述的一些應(yīng)用中并未有效地使用。
[0006]通常，還期望確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子何時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由此轉(zhuǎn)子可在相反的方向上以不同的速度等來(lái)驅(qū)動(dòng)。這可采用例如霍爾效應(yīng)傳感器的電機(jī)軸傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這樣的傳感器增加了電機(jī)的成本和復(fù)雜度，因此對(duì)于例如洗衣機(jī)電機(jī)的許多低成本應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不期望的。
[0007]由此，開(kāi)發(fā)了用于確定電機(jī)速度的無(wú)傳感器技術(shù)。一種類型的無(wú)傳感器速度檢測(cè)采用基于測(cè)量的電氣參數(shù)估計(jì)轉(zhuǎn)子何時(shí)停止的各種算法。然而，當(dāng)采用上述直流注入制動(dòng)技術(shù)來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，測(cè)量的電氣參數(shù)是不精確的，因此算法的結(jié)果也是不精確的。因此，直流注入制動(dòng)技術(shù)通常需要電機(jī)軸傳感器。
[0008]確保電機(jī)已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的另一種無(wú)傳感器技術(shù)是簡(jiǎn)單地在從電機(jī)移除電源之后具有必須經(jīng)過(guò)的時(shí)間延遲。類似的技術(shù)采用直流注入制動(dòng)以減慢上述電機(jī)，并持續(xù)直流注入直到已經(jīng)經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲。這些方法的第一方面不幸地浪費(fèi)在電機(jī)周期之間的時(shí)間，因?yàn)闀r(shí)間延遲必須考慮電機(jī)的最大可能滑行時(shí)間，并且這些方法的第二方面浪費(fèi)了能量和時(shí)間，因?yàn)橹绷髯⑷胫苿?dòng)必須保持更久以考慮到最大可能中止時(shí)間，即使電機(jī)可能實(shí)際上更早停止。
[0009]以上部分提供了不一定是現(xiàn)有技術(shù)的與本公開(kāi)相關(guān)的背景信息。實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型的實(shí)施例通過(guò)提供用于制動(dòng)電動(dòng)機(jī)和用于確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子何時(shí)已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的改進(jìn)系統(tǒng)和方法來(lái)解決上述問(wèn)題。例如，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供用于快速和有效地采用直流注入制動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)而不需要使用電機(jī)速度傳感器和不需要時(shí)間延遲的系統(tǒng)和方法。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例構(gòu)成的電機(jī)組件可用于洗衣機(jī)、HVAC系統(tǒng)、泵系統(tǒng)或任意其他應(yīng)用。該電機(jī)組件概括地包括用于對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電和控制電機(jī)的電動(dòng)機(jī)和電機(jī)控制器。電機(jī)可以是任意類型的電機(jī)并包括定子和轉(zhuǎn)子。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)可以是三相交流感應(yīng)電機(jī)。電機(jī)控制器包括用于從電源接收電力的電力輸入和用于切換從電源到電動(dòng)機(jī)的電力的電路以對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電并控制電機(jī)，并被編程或另外配置為執(zhí)行在此所述的至少一些方法。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)控制器被編程或配置為在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)對(duì)電機(jī)的定子施加直流注入制動(dòng)波形，監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率，檢測(cè)定子的無(wú)功功率的增加以確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以及響應(yīng)于檢測(cè)無(wú)功功率的增加從定子移除所施加的制動(dòng)波形。
[0012]在相關(guān)實(shí)施例中，電機(jī)控制器監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率和有效功率，確定無(wú)功功率和有效功率之間的比率以確定定子的功率因數(shù)，并使用功率因數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)子何時(shí)已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)控制器確定在功率因數(shù)大約為I時(shí)轉(zhuǎn)子停止。因?yàn)橹甘巨D(zhuǎn)子已經(jīng)停止的功率因數(shù)等級(jí)是相同的，而不管直流注入制動(dòng)波形的大小，所以通過(guò)監(jiān)測(cè)功率因數(shù)確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止是有利的。
[0013]本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，制動(dòng)波形是受控的電流波形。在這個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)控制器被編程或配置為在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向定子施加受控電流制動(dòng)波形，確定轉(zhuǎn)子何時(shí)已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以及響應(yīng)于確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)從定子移除所施加的受控電流制動(dòng)波形。
[0014]本實(shí)用新型的又一實(shí)施例中，電機(jī)或電機(jī)控制器包括一個(gè)或多個(gè)電流分流。在這個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)控制器被編程或配置為在定子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向定子施加制動(dòng)波形，在向定子施加制動(dòng)波形的同時(shí)監(jiān)測(cè)通過(guò)電流分流中的一個(gè)的電流，使用所監(jiān)測(cè)的通過(guò)電流分流的電流確定轉(zhuǎn)子是否基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以及響應(yīng)于確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)從定子移除所施加的制動(dòng)波形。
[0015]提供本概要以簡(jiǎn)化的形式介紹概念的選擇，該概要在下面的具體描述中將進(jìn)一步描述。本概要并非旨在確定所主張的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也并非旨在用于限制所主張主題的范圍。本實(shí)用新型的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將從實(shí)施例的如下詳細(xì)描述和所附附圖變得顯而易見(jiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]將參考附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，在附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例構(gòu)建的電機(jī)組件的框圖。
[0018]圖2是代表根據(jù)圖1的電機(jī)組件的電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的示意圖。
[0019]圖3是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)示例性實(shí)施例的在一時(shí)間段上的轉(zhuǎn)子速度圖。
[0020]圖4是在與圖3相同的時(shí)間段上的定子的無(wú)功功率圖。[0021]圖5是示出在本實(shí)用新型的方法和/或本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)程序的代碼段中的步驟的流程圖。
[0022]圖6是示出在本實(shí)用新型的另一方法和/或本實(shí)用新型的另一計(jì)算機(jī)程序的代碼段中的步驟的流程圖。
[0023]圖7是示出在本實(shí)用新型的又一方法和/或本實(shí)用新型的又一計(jì)算機(jī)程序的代碼段中的步驟的流程圖。
[0024]附圖并不將本實(shí)用新型限制于所公開(kāi)并在此描述的特定實(shí)施例。附圖無(wú)需按比例，而是將重點(diǎn)放在清楚示出的本實(shí)用新型的原理上。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)用新型實(shí)施例的以下詳細(xì)描述參考了附圖。所述實(shí)施例旨在以充分的細(xì)節(jié)描述本實(shí)用新型的各方面以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍緦?shí)用新型?？梢允褂闷渌麑?shí)施例并且可以在不偏離權(quán)利要求的范圍的情況下做出更改。因此，不應(yīng)以限制的意義理解以下詳細(xì)描述。僅由所附權(quán)利要求連同此類權(quán)利要求覆蓋的等同物的全部范圍來(lái)限定本實(shí)用新型的范圍。
[0026]在本說(shuō)明書中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“一實(shí)施例”或“各實(shí)施例”的引用意味著被提及的一個(gè)或多個(gè)特征被包括在所述技術(shù)的至少一個(gè)實(shí)施例中。本說(shuō)明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“一實(shí)施例”或“各實(shí)施例”的單獨(dú)引用不一定指同一實(shí)施例并且并不相互排斥，除非如此聲明和/或除非從說(shuō)明書將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中描述的特征、結(jié)構(gòu)、動(dòng)作等也可以包括在其他實(shí)施例中，但是不必一定包括在其他實(shí)施例中。因此，本技術(shù)可以包括在此描述的實(shí)施例的多種組合和/或集成。
[0027]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，首先轉(zhuǎn)到圖1，示出了根據(jù)本實(shí)用新型的各實(shí)施例構(gòu)建的電機(jī)組件10。電機(jī)組件10可以用于任何應(yīng)用，例如洗衣機(jī)、HVAC系統(tǒng)、泵系統(tǒng)或電器。在一個(gè)特定實(shí)施例中，電機(jī)組件10被設(shè)計(jì)為與水平軸、前裝式(front loading)洗衣機(jī)一起使用，但是本實(shí)用新型的原理可等同地應(yīng)用于電機(jī)組件的所有用途。
[0028]電機(jī)組件10的一個(gè)實(shí)施例概括地包括電動(dòng)機(jī)12和電機(jī)控制器14。電機(jī)組件10還可以包括不與本實(shí)用新型相關(guān)的其他部件或與此類部件耦合。
[0029]如圖2最佳地所示，電動(dòng)機(jī)12包括轉(zhuǎn)子16和定子18。電機(jī)12可以工作于直流(DC)或交流(AC)、可以是同步的或異步的，以及可以是單相或三相。電機(jī)12可以是任何類型，包括但不限于有刷直流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、無(wú)芯或無(wú)鐵芯直流電機(jī)、串勵(lì)通用電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、力矩電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。此外，所述電機(jī)可以是定速、多速或變速并且可以具有任意馬力(HP)額定值。在本實(shí)用新型的一個(gè)特定實(shí)施例中，電機(jī)12是1/3-1馬力三相可逆變速開(kāi)關(guān)磁阻型電機(jī)。此類電機(jī)針對(duì)洗衣機(jī)應(yīng)用(其要求較寬范圍的工作速度和較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩)以有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格提供最大驅(qū)動(dòng)性能。但是，本實(shí)用新型的原理并不限于任何特定電機(jī)類型、技術(shù)或尺寸。
[0030]電機(jī)控制器14為電動(dòng)機(jī)12提供電力和控制電機(jī)12的運(yùn)行，并且被編程為或以其他方式被配置為執(zhí)行以下描述的功能或方法中的一個(gè)或多個(gè)。電機(jī)控制器14可以包括電路、硬件、固件和/或軟件的任意組合。在一個(gè)特定實(shí)施例中，電機(jī)控制器14包括定制專用集成電路(ASIC)，所述集成電路具有控制和驅(qū)動(dòng)3相逆變器和各種其他電子部件的微處理器。
[0031]如圖1所示，電機(jī)控制器14可以從處于115VAC (通過(guò)連接LI和N提供)的單相交流供電電壓接收電力，其中LI表示交流供電的“高壓側(cè)(hot side)”并且N表示中性，其通常處于地電勢(shì)。交流供電電壓也可以是230VAC，在此情況下中性線將被另一高壓供電線取代。交流供電電壓也可以是三相480VAC。
[0032]電機(jī)控制器14可以從諸如小鍵盤、開(kāi)關(guān)或按鈕之類的通常可在洗衣機(jī)或其他電器或設(shè)備上找到的一個(gè)或多個(gè)控件20接收命令或工作指令。所述控件可以是一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的部件或可以集成在電機(jī)控制器14中。
[0033]電機(jī)控制器14還可以耦合到單個(gè)電流分流22用于如以下描述地確定定子電流。此單個(gè)電流分流22可以是耦合到電機(jī)控制器ASIC的印刷電路板的分離部件或可以結(jié)合在電機(jī)定子或電機(jī)控制器的逆變器模塊內(nèi)。
[0034]可以采用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)之中或之上的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的各方面，所述計(jì)算機(jī)程序位于電機(jī)控制器14的微處理器上或由電機(jī)控制器14的微處理器存取。每個(gè)計(jì)算機(jī)程序優(yōu)選地包括用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器14的邏輯功能的可執(zhí)行指令的有序列表。每個(gè)計(jì)算機(jī)程序可以實(shí)現(xiàn)在任何非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，以便由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或與之結(jié)合，所述指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置例如是基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)，或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置提取并執(zhí)行指令的系統(tǒng)。在本申請(qǐng)的上下文中，“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是任何能夠存儲(chǔ)由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或與之結(jié)合的程序的非暫態(tài)裝置。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以例如是(但不限于)電、磁、光、電-磁、紅外線或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備或裝置。更具體地說(shuō)(盡管是非包括性的)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例將包括以下項(xiàng):具有一條或多條線的電氣連接、便攜計(jì)算機(jī)軟盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M或閃存)、光纖，以及便攜光盤只讀存儲(chǔ)器(⑶ROM)。
[0035]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，電機(jī)控制器14被編程為或以其他方式被配置為實(shí)現(xiàn)制動(dòng)電動(dòng)機(jī)12的方法500。所述方法概括地包括以下步驟:采用確定定子18的無(wú)功功率的制動(dòng)波形對(duì)電機(jī)12的定子18供電；檢測(cè)所確定的定子18無(wú)功功率的增加；以及響應(yīng)于檢測(cè)所確定的定子無(wú)功功率的增加，從定子18移除制動(dòng)波形。無(wú)功功率的增加指示轉(zhuǎn)子16已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]在一個(gè)相關(guān)的實(shí)施例中，電機(jī)控制器監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率和有功功率，確定在無(wú)功功率與有功功率之間的比率以便確定定子的功率因數(shù)，并且使用該功率因數(shù)來(lái)確定何時(shí)轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)控制器確定:當(dāng)功率因數(shù)接近I時(shí)，轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)監(jiān)測(cè)功率因數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止是有利的，這是因?yàn)橹甘巨D(zhuǎn)子已經(jīng)停止的功率因數(shù)水平是相同的，而不管直流注入制動(dòng)波形的幅度如何。
[0037]圖5的流程圖更詳細(xì)地示出上面描述的方法500的優(yōu)選實(shí)施例的功能和操作。在這一點(diǎn)上，流程圖的一些塊可以代表方法500和/或本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)程序的代碼的模塊片段或一部分。在一些可替換實(shí)現(xiàn)中，不同塊中標(biāo)注的功能可以不按照?qǐng)D5中描繪的順序出現(xiàn)。例如，圖5中連續(xù)示出的兩個(gè)塊在優(yōu)勢(shì)可以取決于涉及的功能以相反的順序來(lái)執(zhí)行。
[0038]方法500在電機(jī)12的轉(zhuǎn)子16按照塊502中所描述的移動(dòng)同時(shí)開(kāi)始。例如，在電機(jī)組件10用于洗衣機(jī)中的實(shí)施例中，電機(jī)12可以在旋轉(zhuǎn)周期期間以高RPM來(lái)運(yùn)行。
[0039]當(dāng)電機(jī)12斷電并且開(kāi)始滑行的同時(shí)或者在此時(shí)稍后，電機(jī)控制器14可以接收或者在內(nèi)部處理制動(dòng)信號(hào)，如塊504中所示。例如，電機(jī)控制器14可以接收來(lái)自內(nèi)部或外部定時(shí)電路的信號(hào)，該信號(hào)指示旋轉(zhuǎn)周期或其它電機(jī)周期已經(jīng)結(jié)束并且轉(zhuǎn)子應(yīng)當(dāng)減速或停止。
[0040]響應(yīng)于制動(dòng)信號(hào)或電機(jī)12已經(jīng)斷電的其他指示，電機(jī)控制器14對(duì)定子18供電以對(duì)轉(zhuǎn)子施加制動(dòng)力以便于制動(dòng)轉(zhuǎn)子，如塊506中所示?？梢圆捎檬芸氐碾娏鞑ㄐ蝸?lái)驅(qū)動(dòng)電子而對(duì)定子18供電，如結(jié)合方法600在下面更詳細(xì)描述的。可替換地，可以采用電壓受控波形來(lái)驅(qū)動(dòng)定子18。
[0041]然后電機(jī)控制器14確定定子18的無(wú)功功率，如塊508中所示?？梢砸匀我獬Ｒ?guī)方式來(lái)確定無(wú)功功率。例如，可以基于檢測(cè)通過(guò)如結(jié)合方法700在下面更詳細(xì)描述的電流分流22的電流來(lái)確定無(wú)功功率。還可以通過(guò)多個(gè)電流分流等來(lái)確定無(wú)功功率。
[0042]然后電機(jī)控制器14檢測(cè)定子18的無(wú)功功率的增加，如塊510中所示。無(wú)功功率的增加指示轉(zhuǎn)子16已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)。作為該步驟的一部分，電機(jī)控制器可以檢測(cè)轉(zhuǎn)子無(wú)功功率的大小的增加?？商鎿Q地，電機(jī)控制器可以檢測(cè)定子的所確定的無(wú)功功率與確定的有功功率的比率的增加，以便確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0043]圖3和圖4示出說(shuō)明方法500的特定實(shí)施例的圖。圖3顯示了在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度，而圖4顯示了在相同時(shí)間段內(nèi)的定子的無(wú)功功率。在第一時(shí)間段100期間，轉(zhuǎn)子16轉(zhuǎn)動(dòng)，并且定子18的無(wú)功功率是O。制動(dòng)開(kāi)始于第二時(shí)間段102的開(kāi)始，此時(shí)采用導(dǎo)致轉(zhuǎn)子16減速的制動(dòng)波形對(duì)定子18供電。在第二時(shí)間段102的結(jié)束處，轉(zhuǎn)子16的速度接近O并且定子的無(wú)功功率增加。電機(jī)控制器14檢測(cè)定子無(wú)功功率的增加，并且在第三時(shí)間段104的結(jié)束處，響應(yīng)于檢測(cè)到的定子無(wú)功功率的增加，電機(jī)控制器14從定子移除制動(dòng)波形。
[0044]圖3和圖4顯示的示例可以在不背離本實(shí)用新型的范圍的情況下進(jìn)行修改。例如，在第一周期100期間，定子無(wú)功功率可以大于O。另外，在第二周期期間，定子無(wú)功功率可以是O。第三周期104可以非常短以最小化定子耗散的功率。
[0045]上面描述的方法500提供了多種優(yōu)點(diǎn)。例如，該方法使得采用制動(dòng)波形對(duì)定子18供電的時(shí)間最小化以便節(jié)約能量并且使得可破壞定子的功率耗散最小化。特別地，當(dāng)轉(zhuǎn)子16已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)將定子18斷電最小化定子的功率耗散。同樣更短的制動(dòng)循環(huán)時(shí)間增加了由電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)的裝置吞吐量。例如，當(dāng)電機(jī)組件10用于洗衣機(jī)中時(shí)，方法500允許在高速旋轉(zhuǎn)循環(huán)之后電機(jī)12的快速有效的制動(dòng)，從而洗衣機(jī)能夠被卸載或者在不同的循環(huán)中運(yùn)行。
[0046]根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，電機(jī)控制器14可以被編程或者以其他方式配置為實(shí)施制動(dòng)電動(dòng)機(jī)12的另一種方法600。正如方法500 —樣，方法600概括地包括以下步驟:對(duì)電機(jī)12的定子18供電以制動(dòng)電機(jī),確定電子18的無(wú)功功率,檢測(cè)定子18的所確定的無(wú)功功率的增加，以及響應(yīng)于檢測(cè)定子的所確定的無(wú)功功率的增加，從定子移除制動(dòng)波形。如下面更詳細(xì)解釋的，方法600采用受控的電流制動(dòng)波形來(lái)對(duì)電機(jī)的定子供電。
[0047]圖6的流程圖更詳細(xì)地顯示上面描述的方法600的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)的功能和操作。在這一點(diǎn)上，流程圖的一些塊可以代表方法600和/或本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)程序的代碼的模塊片段或一部分。在一些可替換實(shí)現(xiàn)中，不同塊中標(biāo)注的功能可以不按照?qǐng)D6中描繪的順序出現(xiàn)。例如，圖6中連續(xù)示出的兩個(gè)塊實(shí)際上可以同時(shí)執(zhí)行，或者所述塊有時(shí)候可以取決于涉及的功能以相反的順序執(zhí)行。
[0048]方法600的步驟602、604、608、610以及612基本上分別與方法500的步驟502、504、508、510、512相同，并且因此將不再描述。
[0049]在方法600的步驟606中，電動(dòng)機(jī)控制器14采用受控電流波形對(duì)定子18供電以向轉(zhuǎn)子16施加制動(dòng)力從而制動(dòng)轉(zhuǎn)子。電動(dòng)機(jī)控制器14還可以改變受控電流波形的幅度。在一個(gè)實(shí)施方式中，受控電流波形的幅度以固定頻率變化。固定頻率優(yōu)選在大約IHz和大約IOHz之間。更優(yōu)選地，固定頻率是大約2Hz。
[0050]采用受控電流波形對(duì)定子18供電以制動(dòng)轉(zhuǎn)子16優(yōu)于采用受控電壓制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)槎ㄗ踊诙ㄗ与娏?不基于定子電壓)來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)并且這是與轉(zhuǎn)子相互作用以對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)的磁場(chǎng)。由于定子電阻隨定子變熱而變化，所以受控定子電壓能夠生成可變的定子電流。因此，受控定子電流將導(dǎo)致比受控定子電壓更為一致的轉(zhuǎn)子制動(dòng)。
[0051]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一方面，電動(dòng)機(jī)控制器14被編程或以其他方式被配置為實(shí)現(xiàn)制動(dòng)電動(dòng)機(jī)12的另一方法700。方法700概括地包括以下步驟:對(duì)電動(dòng)機(jī)的定子供電以制動(dòng)電動(dòng)機(jī)，確定轉(zhuǎn)子何時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；以及響應(yīng)于確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止以對(duì)定子18斷電。如下面更為詳細(xì)地解釋的，方法700通過(guò)監(jiān)測(cè)電流分流22來(lái)確定轉(zhuǎn)子16已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0052]圖7的流程圖更為詳細(xì)地示出上面描述的方法700的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式的功能和操作。關(guān)于這一點(diǎn)，流程圖的一些塊可代表本實(shí)用新型的方法700和/或本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)程序的代碼的模塊片段或一部分。在一些可替換的實(shí)現(xiàn)方式中，在各個(gè)塊中標(biāo)注的功能可以按照?qǐng)D7中描述的順序之外的順序來(lái)出現(xiàn)。例如，實(shí)際上，圖6中連續(xù)示出的兩個(gè)塊可以基本上并行地執(zhí)行，或者有時(shí)塊可以以取決于所涉及的功能相反的順序來(lái)執(zhí)行。
[0053]方法700的步驟702、704和706與方法500的步驟502、504和506分別實(shí)質(zhì)上相同，并且因此將不會(huì)再次描述。
[0054]在方法700的步驟708，電動(dòng)機(jī)控制器14確定通過(guò)單個(gè)電流分流22的電流。這個(gè)步驟可包括計(jì)算作為電流分流上的信號(hào)的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)電機(jī)相電流。所計(jì)算的相電流可提供轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)的指示。此外，在單個(gè)電流分流上的信號(hào)可指示定子的無(wú)功功率的增加。可替換地，信號(hào)可指示電機(jī)功率因數(shù)的增加等。
[0055]單個(gè)電流分流與多個(gè)電流分流相比成本更低；因此，實(shí)現(xiàn)該方法可以比實(shí)現(xiàn)需要多個(gè)電流分流的方法成本更低。
[0056]在方法700的步驟710，電動(dòng)機(jī)控制器14對(duì)定子18斷電以移除在轉(zhuǎn)子16上的制動(dòng)力。這可以響應(yīng)于指示轉(zhuǎn)子16已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的電流分流22上的信號(hào)來(lái)完成。
[0057]盡管參照附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但應(yīng)注意的是，在不脫離如權(quán)利要求中記載的本實(shí)用新型的范圍的情況下，此處可采用等同方式并且進(jìn)行替代。
[0058]已經(jīng)據(jù)此描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，作為新穎的要求保護(hù)的內(nèi)容和期望由專利證書所保護(hù)的包括如下內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)控制器,用于具有定子和轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī),其特征在于,該電機(jī)控制器包括: 電力輸入，用于從電源接收電力；以及 電路，用于切換從電源到電動(dòng)機(jī)的電力， 其中該電路可操作以: 在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向定子施加制動(dòng)波形； 監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率； 檢測(cè)定子的無(wú)功功率的增加以確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)；以及 響應(yīng)于檢測(cè)無(wú)功功率的增加，從定子移除制動(dòng)波形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中該電路可操作以檢測(cè)定子的無(wú)功功率的大小的增加以確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中該電路可操作以監(jiān)測(cè)定子的實(shí)際功率并且檢測(cè)無(wú)功功率與實(shí)際功率的比率的增加以確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中制動(dòng)波形是受控或恒定的電流號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中電機(jī)或電機(jī)控制器包括一個(gè)或多個(gè)電流分流，并且其中電機(jī)控制器可操作以監(jiān)測(cè)通過(guò)電流分流中的一個(gè)的電流來(lái)監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率并因此確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制器，其特征在于，該電機(jī)控制器還包括用于從向電路發(fā)信號(hào)的控件中接收控制信號(hào)以施加制動(dòng)波形的控制輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中該電路具有含有編程的微處理器的專用集成電路(ASIC)。
8.—種電機(jī)控制器,用于具有定子和轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī),其特征在于,該電機(jī)控制器包括: 電力輸入，用于從電源接收交流電力； 控制輸入，用于從控件接收控制信號(hào)； 電路，用于響應(yīng)于控制信號(hào)，切換從電源到電動(dòng)機(jī)的電力，其中該電路可操作以: 在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向定子施加受控的電流制動(dòng)波形； 確定何時(shí)轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)；以及 響應(yīng)于確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從定子移除受控的電流制動(dòng)波形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中受控的電流波形具有固定頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中固定頻率在大約IHz和大約IOHz之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中該電路改變所施加的受控電流波形的幅度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中該電路可操作以通過(guò)監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率并檢測(cè)定子的無(wú)功功率的增加來(lái)確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.—種電機(jī)控制器,用于具有定子和轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該電機(jī)控制器包括: 電力輸入，用于從電源接收交流電力；控制輸入，用于從控件接收控制信號(hào)； 電路，用于響應(yīng)于控制信號(hào)，切換從電源到電動(dòng)機(jī)的電力，其中該電路可操作以: 在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向定子施加制動(dòng)波形； 在制動(dòng)波形被施加到定子的同時(shí)監(jiān)測(cè)通過(guò)電流分流的電流； 使用監(jiān)測(cè)的通過(guò)電流分流的電流來(lái)確定轉(zhuǎn)子是否已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)； 響應(yīng)于確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從定子移除所施加的制動(dòng)波形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中電機(jī)控制器通過(guò)使用所監(jiān)測(cè)的通過(guò)電流分流的電流計(jì)算電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)相電流，來(lái)確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)控制器，其特征在于，其中電機(jī)控制器通過(guò)使用所計(jì)算的相電流監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率的增加，來(lái)確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
16.一種電機(jī)組件，其特征在于，該電機(jī)組件包括: 電動(dòng)機(jī)，其具有定子和轉(zhuǎn)子；以及 電機(jī)控制器，用于驅(qū)動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)控制器包括: 電力輸入，用于從電源接收交流電力； 控制輸入，用于從控件接收控制信號(hào)； 電路，用于響應(yīng)于控制信號(hào)，切換從電源到電動(dòng)機(jī)的電力，其中該電路可操作以: 在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向定子施加制動(dòng)波形； 監(jiān)測(cè)定子的無(wú)功功率； 檢測(cè)定子的無(wú)功功率的增加以確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)；以及 響應(yīng)于檢測(cè)無(wú)功功率的增加，從定子移除制動(dòng)波形。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電機(jī)組件，其特征在于，其中該電路可操作以通過(guò)檢測(cè)定子的無(wú)功功率的大小的增加來(lái)確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電機(jī)組件，其特征在于，其中電路可操作以通過(guò)監(jiān)測(cè)定子的實(shí)際功率并檢測(cè)無(wú)功功率與實(shí)際功率的比率的增加，來(lái)確定轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】H02P3/24GK203691298SQ201320653993
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月22日
【發(fā)明者】D·馬塞迪克, T·希翰 申請(qǐng)人:尼得科電機(jī)有限公司