CN101682276A - 旋转电机及控制该旋转电机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转电机，包括第一部件(10)和第二部件(6)，其中第一部件适于产生相对于该第一部件旋转的磁场，而第二部件设置有绕组，电流可流动通过该绕组，从而旋转磁场驱动第二部件旋转。至少与所述电流相关的电学值(1)被测量(18)，且旋转磁场的产生(12)在一时间被启动，该时间基于测得的电学值。本发明还提出了一种用于该电机的控制方法。

Description

旋转电机及控制该旋转电机的方法
技术领域
本发明涉及一种旋转电机及控制该旋转电机的方法。
背景技术
旋转电机由转子和定子形成，这些部件中的一个产生旋转电场，其方式是驱动另一个部件旋转。
实践中，定子通常由绕其周边分布的多个相绕组形成，且这些相绕组被相继供电从而产生旋转磁场。
在这方面，转子承载绕组，其中如果该绕组要被充分磁化以被旋转磁场驱动，则必须有强度大于给定值的电流流动通过该绕组。
由此，通常过程中，在定子产生旋转磁场之前执行预磁化步骤，其中电压被施加到转子绕组的端子，这引起在转子绕组中增大的电流。
例如，专利申请FR 2 875 556描述了一种用于尽可能地预期需要电机被起动以及随后需要执行预磁化步骤的方案。在该文献中，电机通过定子激励的起动的执行相对于预磁化的开始具有预定延迟(在给出的实例中为150ms)。
该延迟时间经过计算以确保在系统经历的不同电条件下转子被充分磁化，该预磁化时间并不是最佳的，特别是在使用大量能量的系统中，这导致电压可能在较大的比例内变化，这也是因为在任何类型的系统中各种电参数值都有不确定性。
发明内容
为了解决该问题，并由此特别是最佳化转子预磁化所消耗的能量，本发明提出了一种旋转电机，包括第一部件和第二部件，其中第一部件适于产生相对于所述第一部件旋转的磁场，而第二部件设置有绕组，电流可流动通过该绕组，从而旋转磁场驱动第二部件旋转，其中旋转电机的特征是测量至少与所述电流相关的电学值的测量装置以及在一时间开始产生旋转磁场的装置，该时间作为测得的电学值的函数而被确定。
在第一实施例中，所述电学值是所述电流。开始产生旋转磁场的装置例如可以在测得的电流到达阈值时开始所述产生，这使得要被执行的预磁化阶段被精确地限定，这对于实现转子的最佳磁化是必须的。
在第二实施例中，电学值是施加到所述绕组的电压。
开始产生旋转磁场的装置例如可以在施加所述电压一段期间之后开始所述产生，其中该期间作为测得的电学值的函数而被确定，这同样使得该期间被调整以便允许实现最佳预磁化。
在本发明的实施例中，旋转电机被布置为与可变电压系统结合，该可变电压系统的电压可以在两个极限值之间变化，例如在14V和28V之间或12V和25V之间。
如果需要的话，该系统可以被配置为能存储由车辆制动所产生的电能，特别是在一个或多个超级电容器的帮助之下。
本发明尤其适用于这种类型的系统，因为其使得预磁化时间能作为可变电压的函数而被最佳化。特别是，当车辆电系统的电压较高时，与电压较低的情况相比，预磁化所需的时间可以被缩短。
本发明还提出了一种控制旋转电机的方法，该旋转电机包括第一部件和第二部件，其中第一部件适于产生相对于所述第一部件旋转的磁场，而第二部件设置有绕组，电流可流动通过该绕组，从而旋转磁场驱动第二部件旋转，该方法的特征是下列步骤：
-测量至少与所述电流相关的电学值；
-从一时间起产生旋转磁场，该时间作为测得的电学值的函数而被确定。
上文中已经描述的电机的可选特征可以以相同的方式应用到该方法。
附图说明
本发明的其他特征和优点将在下面的描述中变得更加明显，该描述是通过参考附图给出的，在附图中：
图1是根据本发明教导的三相旋转电机的电路图；
图2示出了图1所示的电机的转子的绕组中的电流的变化。
具体实施方式
图1所示的旋转电机大体上包括机械组件2和电子模块4，该机械组件特别地由转子和定子形成，该电子模块包括电源电路14和控制电路12。
在本情况下，电子模块4通过车辆的电池16直接供电，其中旋转电机安装在该车辆中。
在尤其有利于本发明应用的一个变式中，电子模块4可以经由用于存储电能的电路连接到电池16，该电路例如由超级电容器和DC/DC转换器形成。
在这种情况下发生的是，电子模块4由超级电容器供电，而超级电容器又经由DC/DC转换器(其使得，即使在用于存储电能的超级电容器处具有例如在12V和25V之间变化的电压以及来自电池的电压相对稳定在大约12V时，也可以正确地工作)连接到电池。
从电学观点看，机械组件2的转子承载绕组6，而与其相关联的定子承载三个绕组10，这三个绕组10能够通过电源电路14中的受控开关向不同绕组10相继地注入电流而产生旋转磁场。
还设置了位置传感器8以向控制电路12(连接部D、E、F)指示转子的位置，以使得受控开关被该控制电路精确地控制(通过信号A、B、C和A’、B’、C’)。
转子(其承载了绕组6)还联接到车辆的热引擎，且由此在控制电路12使得电源电路14中的适当受控开关断开或闭合、从而从电池16注入电流到定子的不同绕组10、以便驱动转子由此驱动引擎旋转时，旋转电机执行至少起动器的功能。
旋转电机还可以(尽管不是必须)执行交流发电机的功能，其该情况下，当引擎转动时，转子在定子中的旋转使得用于电池16的电流产生通过电源电路14，由此电池16被充电。该旋转电机于是被称为可逆的。
电子模块4还包括用于测量在转子的绕组6中的电流的电路18。从图1中可以看出，绕组6通过电缆连接到控制电路12的两个端子G和H，其中一条电缆承载用于测量电流的电路18，测得的信息被控制电路12在端子I处接收。
参考图2，现在将描述处于起动器模式的旋转电机的起动阶段。
当确定需要进行引擎的起动(且由此需要电机进行操作)时，譬如以FR 2 875 556的教导所示的方式(或任意其他适合的方式)，控制电路12通过向端子G、H施加电压(例如来自电池的电压)来开始预磁化阶段，其中，端子G、H连接到转子6的绕组(在图2的t0时刻)。
根据上文可以想象到的一个变式中，供应到绕组6的端子的电压可以例如是在超级电容器的端子处的电压，其由此在宽范围内变化。在如图1所示的情况下，供应到绕组6的电压同样地也可以是可变的，例如作为电池16上的负载或可以影响电压的其他参数的函数，这些其它参数譬如各部件的老化状态和外部温度。
如果没有负载，电压施加到绕组6的端子G、H会导致绕组6中的电流的迅速升高。
通过测量电路18，控制电路12监视流动通过绕组16的电流值，直到该值抵达预定阈值is(譬如20A的值)。
当通过测量电路18在绕组16中检测到电流值is时(图2中的时间t1，期间t0-t1作为所使用的电压的函数而变化)，控制电路12使得用于电源电路14中的受控开关的控制信号A、B、C、A’、B’、C’被起动以便通过定子的绕组10初始化(即，开始)旋转磁场的产生。
由此，预磁化阶段可以精确地得到被确定为最佳的电流值(该电流术语上称为“饱和”，即在旋转电机中不会再有电动力的进一步增加)，无论什么影响电子电路的外部条件，特别是电流。
上述例子仅仅是实施本发明的一个可能的方式，且本发明并不局限于此。
特别地，绕组6中的电流的测量可以被替换为施加到该绕组的电压的测量，在该情况下，预磁化阶段的持续时间例如通过控制电路12作为所测得的电压的函数而被确定，例如根据查找表来确定该电压，该查找表在需要时可通过预先测试确定。

Claims (11)

1、一种旋转电机，包括第一部件(10)和第二部件，其中第一部件适于产生相对于所述第一部件旋转的磁场，而第二部件设置有绕组(6)，电流可流动通过该绕组，从而旋转磁场驱动第二部件旋转，其特征在于：
测量至少与所述电流相关的电学值(1)的装置(18)；
从一时间起开始产生旋转磁场的装置(12)，该时间作为测得的电学值的函数而被确定。
2、如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电学值是所述电流。
3、如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述开始产生旋转磁场的装置在测得的电流到达阈值is时开始所述产生。
4、如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电学值是施加到所述绕组的电压。
5、如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述开始产生旋转磁场的装置在施加所述电压一段期间之后开始所述产生，其中该期间作为测得的电学值的函数而被确定。
6、如前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，该电机被设置为与可变电压系统结合，该可变电压系统的电压可以在两个极限值之间变化。
7、一种控制旋转电机的方法，该旋转电机包括第一部件(10)和第二部件，其中第一部件适于产生相对于所述第一部件旋转的磁场，而第二部件设置有绕组(6)，电流可流动通过该绕组，从而旋转磁场驱动第二部件旋转，该方法包括下列步骤：
测量至少与所述电流相关的电学值；
从一时间起产生旋转磁场，该时间作为测得的电学值的函数而被确定。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电学值是所述电流。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，在测得的电流到达阈值时开始产生旋转磁场。
10、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电学值是施加到所述绕组的电压。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，在施加所述电压一段期间之后开始产生旋转磁场，其中该期间作为测得的电学值的函数而被确定。
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