CN101162887A - 电机控制器 - Google Patents

Abstract

一种能够响应于电机驱动控制中产生的变化而适当地改变驱动控制状态的电机控制器。接收电路无线地接收和解调控制信号以可控制地驱动所述电机并且之后将该解调的信号输出到所述电机控制器。电流检测电路检测电机的驱动信号。CPU参考包括电机的驱动电流和驱动频率之间相互关系的表，所述驱动电流和驱动频率分别存储在存储器中。所述CPU选择与由所述电流检测电路检测的驱动电流相对应的驱动频率，从而使用相应于驱动频率的驱动信号来可控制地驱动所述电机。

Description

电机控制器

技术领域

本发明涉及一种用于控制电机旋转的电机控制器，并且更特别地涉及一种适于对电机进行远程无线电控制的电机控制器。

背景技术

传统地，响应于从发送器发送的控制信号且用于控制安装在受控设备上的电机的电机控制器在业余和工业领域得到了发展。

在用于业余水平的无线电控制器的电机控制器中，电机驱动信号的驱动频率通常被设置为定值。近年来，可以将所述驱动频率设置为不同值的电机控制器得以发展，如日本专利公开号6-312065的专利所公开的内容。

然而，在日本专利公开号6-312065的专利中公开的电机控制器的缺点在于在控制模型汽车或者模型飞机的受控单元期间，所述驱动频率不能被改变。因此，所述受控单元不能被有效地控制和驱动。因而，不能根据例如驱动期间的环境变化建立适当的远程控制。

为了解决所述问题，提出了在日本专利公开号2000-51540的专利中公开的电机控制器。在该电机控制器中，发送器的操纵杆以这样的方式进行操作：将所述驱动信号周期变宽以将所述驱动信号的占空比设置为较小值，以及将所述驱动信号周期变窄以将所述驱动信号的占空比设置为较大值。

在现有技术中，可以通过增大驱动频率来实现受控单元的平稳运动，以及通过减小驱动频率来实现受控单元的大功效运动。在这种方式中，可以在某有限范围内建立根据环境变化的期望的远程控制。

然而，在日本专利公开号2000-51540的专利中公开的电机控制器的缺点在于当电机为可以输出大于预定值的转矩的大功率电机时，安装在受控单元上的电机会经历非预期的重负载状态，并且换向器可能会在较低驱动频率下烧毁；另一方面，当电机为不能输出大于预定值的转矩的小功率电机时，该电机会变得无力，并且会经历非预期的重负载状态并且以较高的频率被驱动。

因此，传统的电机控制器的缺点在于当在电机驱动控制期间发生非预期的负载变化时，驱动控制状态不能被适当地改变。

发明内容

本发明的目的在于提供能够响应于电机驱动控制的变化而适当地改变驱动控制状态的电机控制器。此外，本发明的电机控制器能够抑制流过电机的过量电流。

根据本发明，所述电机控制器包括：检测装置，该检测装置用于检测电机的驱动电流；以及控制装置，该控制装置用于响应于控制和驱动电机的控制信号而通过驱动电流可控制地驱动电机。所述控制装置将驱动信号的驱动频率设置为对应于控制和驱动电机的驱动电流的驱动频率。

所述检测装置检测电机的驱动电流。所述控制装置将驱动信号的驱动频率设置为对应于控制和驱动电机的驱动电流的驱动频率。

所述电机控制器进一步包括存储装置，该存储装置用于存储包括电机的驱动电流和驱动频率间的相互关系的表。所述控制装置参考所述表并选择与由所述检测装置检测的驱动电流相对应的驱动频率以便根据该驱动频率的驱动信号控制和驱动电机。如果电机为大功率电机且所述驱动电流大于预定值，则所述控制装置增大驱动信号的驱动频率以控制和驱动电机；另一方面，如果所述电机为小功率发动机且所述驱动电流大于预定值，则所述控制装置减小驱动信号的驱动频率以便可控制地驱动电机。此外，所述控制装置基于控制信号和检测装置所检测的驱动电流以使所述驱动电流不会成为过电流的方式确定驱动电流的占空比。因此，所述控制装置使用具有所述占空比的驱动电流来控制和驱动电机。根据本发明，所述电机控制器进一步包括：接收装置，该接收装置用于无线接收和解调被调制的控制信号并将所解调的信号作为控制信号输出。可以根据控制和驱动电机期间的变化来恰当地改变驱动控制状态。

附图说明

图1为显示了根据本发明的实施方式的电机控制器的结构图；

图2为显示了根据本发明的实施方式的电机控制器的操作的流程图；

图3为根据本发明的实施方式的电机控制器的特性图。

具体实施方式

图1为显示了根据本发明的用于业余无线电控制器(以下称为R/C)的电机控制器的结构图。

所述电机控制器101和接收电路103一起被安装在受控设备(未显示)中，例如，安装在模型飞机中。所述电机控制器101响应于来自发送器(未显示)的控制信号来控制和驱动电机102，所述电机102安装在所述受控设备中，并且通过直流电机102旋转受控设备中的预定机构。

参考图1，接收电路103、电机控制器101以及连接到电机控制器101的输出的电机102被安装在受控设备中，例如，模型飞机或者模型汽车。接收电路103无线地接收和解调来自发送器(未显示)的控制信号，该控制信号被调制以控制和驱动电机102，并且将该解调信号作为控制和驱动电机102的控制信号输出到电机控制器101。所述电机控制器101包括接线端104、缓冲器电路105、中央处理器(CPU)106、驱动电路107以及操作部分108、存储器109以及电流检测电路110。所述控制信号包括与控制和驱动电机102的驱动信号的占空比的控制相关的信息。所述接收电路103或者计算机(未显示)可选择地连接到所述接线端104。在控制和驱动电机102的控制模式中，所述接收电路103连接到所述接线端104。

在用于存储表到存储器109的设置模式中，计算机被连接到接线端104，其中所述表包括电机102的驱动电流和驱动信号的驱动频率之间的相互关系。所述表被从计算机中下载。在CPU 106的控制下，所述表经由缓冲器电路105存储到存储器109中。所述控制模式或者设置模式通过手动操纵操作部分108而被选择。

所述缓冲器电路105将通过接线端104接收的信号输出到CPU 106。CPU106执行预先存储在存储器109中的程序，并且除了以下描述的操作之外，CPU 106均在响应于操作部分108的操作而选择的控制模式或者设置模式下执行操作。所述驱动电路107根据与来自CPU 106的控制信号相对应的驱动信号来控制和驱动电机102。所述电机102通过来自驱动电路107的驱动信号而被驱动、旋转和控制。用于选择控制模式或设置模式的操作部分108由外部可操作的开关组成。所述存储器109存储由CPU 106执行的程序、包括电机102的驱动电流和驱动信号的驱动频率之间的相互关系的表、数据以及其他内容。所述电流检测电路110检测流过电机102的驱动电流。所述接收电路103被构成为接收装置。所述CPU 106被构成为控制装置。所述存储器109被构成为存储装置。所述电流检测电路110被构成为检测装置。

图2为显示了根据本发明的实施方式的电机控制器101的操作的流程图。

图3为显示了存储在存储器109中的表的内容的特性图，所述表包括电机102的驱动电路和驱动信号的驱动频率之间的相互关系。

图3显示了电机102为大功率电机的实施例。显示驱动电流和驱动频率之间相互关系的线段301以折线表示。参考图3，在电机102的驱动电流的0-50A的范围上所述驱动频率保持在2kHZ。在电机102的驱动电流的50-100A的范围上，所述驱动频率以预定斜率在2kHZ到4kHZ之间线性变化。在100A或者更大的范围上，所述驱动频率以一定斜率(小于50和100A之间的区域的斜率)线性变化。在设置模式中，图3中的特征数据被以表的形式存储到存储器109中以便在控制模式中参考和使用。

所述大功率电机为线圈圈数小于13T(圈)的电机，所述大功率电机为能够输出预定值或更大的转矩的电机。而且，所述大功率发动机是设计为用于竞争中的大功耗电机且其换向器或电刷会经历严重的磨损和消耗。

根据本发明的实施方式的电机控制器的操作将会在下面通过图1到图3详细解释。

首先，将描述将表存入存储器109的操作，其中所述表包括电机102的驱动信号和驱动信号的驱动频率之间的相互关系。

在这种情况下，计算机将代替接收电路103被连接到接线端104。所述CPU 106通过使用操作部分108的操作而被设置到设置模式。

在设置模式中，计算机通过接线端104和缓冲器电路105发送所述表到CPU 106，其中所述表包括电机102的驱动信号和驱动信号的驱动频率之间的相互关系。所述CPU 106通过接线端104和缓冲器电路105从计算机中接收所述表并将该表存储到存储器109中。

当电机102为大功率发动机时，所述表包括驱动电流和驱动频率之间的关系，其中当驱动信号超过预定值即处于高负载时，该关系被安排为增大驱动信号的驱动频率。通过这种方式，受控设备可以被有效地操作且电机102中的换向器的烧毁也得到抑制。例如，当所述受控设备为车辆时，电机102可以在其中的换向器的烧毁被抑制的同时实现有效地驱动。在上述实施方式中，图3中的特性数据以表的形式存储到存储器109中。

当所述电机102为小功率电机时，在设置模式中，所述表被存储到存储器109中，该表包括驱动信号和驱动频率之间的相互关系以在驱动信号超过预定值即处于高负载状态时，减小驱动信号的驱动频率。在控制模式下，使用所述表来实施控制。

可以理解的是小功率电机对应于具有线圈圈数约为23T的电机。所述小功率电机为不能输出预定值或更大的转矩的电机。所述小功率电机主要用于初学者或者中级玩家，该电机功耗低，且换向器或电刷的磨损或消耗较小。

在小功率电机中，可以通过使用上述表在受控设备有效运行的同时实现平稳驱动。例如，当受控设备为车辆时，小功率电机可以平稳而有效地运行。

如上所述，存储器109存储所述表以完成所述设置模式，所述表包括电机102的驱动电流和驱动频率之间的相互关系。

接着，解释控制和驱动受控设备的控制模式，所述受控设备例如电机102。在控制模式中，如图1所示，接收电路13被连接到接线端104并且通过操作部分108的操作将CPU 106设置为控制模式。

在这种情况下，接收电路103进行预定的调制并且无线地接收对应于发送器(未显示)的操作的占空比的控制信号。其后，接收电路103解调所接收的控制信号并且之后通过接线端104和缓冲器电路105将所解调的信号作为控制信号输出到CPU 106。

所述CPU 106获取控制信号(图2中的步骤S201)并且在电流驱动状态下获取由电流检测电路110检测的驱动电流(图2中的步骤S202)，并且参考存储在存储器109中的表。在这种方式中，CPU 106将驱动信号的驱动频率设置为与所述驱动电流相对应的驱动频率(图2中的步骤S203)。

当电机102为大功率电机时，通过上述的驱动信号驱动电机102可以使受控设备有效地运行，且电机102中的换向器的烧毁也得到抑制。因此，当受控设备为汽车时，电机可以在其中的换向器的烧毁被抑制的同时有效地运转。

当电机102为小功率电机且存储器109中存储有包括适于小功率电机的特性的表时，可以通过参考所述表实现驱动控制。由此，所述驱动控制可以在受控设备有效运转的同时平稳地运行。因此，当所述受控设备为车辆时，所述驱动控制可以平稳运行。

当如上述确定的驱动频率的驱动信号导致在电机102中出现过电流时，CPU 106将通过控制信号确定的占空比强制改变为预定值或更小值。在这种方式下，可以抑制过电流的产生(图2中的步骤S504)。

在图2中的处理步骤S204中，所述占空比可以基于控制信号和驱动电流被设置为预定值或更小值以防止产生过电流。

在驱动信号的占空比被设置后，电机102被该驱动信号驱动(图2中的步骤S205)。通过重复前面的处理，电机102可以被可控制地驱动。

在不需要抑制过电流的情况下，可以不需要图2中的处理步骤S204。然而，由于控制特性通过在图2中的处理步骤S204中的占空比的改变而改变，因此当受控设备被远程控制时，操作状态可以被改变。即使不需要考虑过电流的抑制，也可以在需要时提供图2中的处理步骤S204。

根据本发明实施方式的电机控制器101允许驱动控制状态响应于电机102的驱动控制期间的变化而被适当地改变。此外，驱动信号的驱动频率可以根据电机102的驱动电流的变化而被自动而快速地控制和改变。而且，驱动信号的占空比可以被自动地控制和改变以使电机驱动电流不会过流。

在前述实施方式中，接收电路103可以包括或者不包括在电机控制器101中。而且，驱动电流和驱动信号之间的关系以折线表示，但是该关系可以由多种方式描绘，例如，曲线。同样地，解释了用于业余无线电控制器的电机控制器。然而，本发明可以应用于多种电机控制器，例如，可以应用到工业上的远程控制器中。

本发明的电机控制器的最佳模式根据所述实施方式进行了描述。然而，本发明不应被限定于所述实施方式。各种其他的实施方式也被认为在所附权利要求定义的技术内容的范围之内。

Claims (6)

1.一种电机控制器，所述电机控制器包括：

检测装置，用于检测电机的驱动电流；以及

控制装置，用于响应于控制和驱动所述电机的控制信号而通过驱动电流来控制和驱动所述电机；

其中所述控制装置将所述驱动信号的驱动频率设置为与所述驱动电流相对应的驱动频率，从而控制和驱动所述电机。

2.根据权利要求1所述的电机控制器，进一步包括：存储装置，该存储装置用于存储包括所述电机的驱动电流和驱动频率之间的相互关系的表；其中所述控制装置参考所述表并选择与由所述检测装置检测的驱动电流相对应的驱动频率，从而根据所述驱动频率的驱动信号来控制和驱动所述电机。

3.根据权利要求1所述的电机控制器，其中所述驱动电流大于预定值，且所述控制装置增大所述驱动信号的驱动频率以控制和驱动所述电机，其中所述电机为大功率电机。

4.根据权利要求1所述的电机控制器，其中所述驱动电流大于预定值，且所述控制装置减小所述驱动信号的驱动频率以控制和驱动所述电机，其中所述电机为小功率电机。

5.根据权利要求1所述的电机控制器，其中所述控制装置基于所述控制信号和由所述检测装置所检测的驱动电流以使所述驱动电流不变成过电流的方式确定所述驱动电流的占空比，从而使用具有所述占空比的驱动信号来控制和驱动所述电机。

6.根据权利要求1所述的电机控制器，进一步包括接收装置，该接收装置用于无线地接收和解调被调制的控制信号并将该解调后的信号作为所述控制信号输出。

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