CN103534927B - 用于开关磁阻电动机的基于扭矩的电脉宽调制控制系统 - Google Patents

Abstract

基于扭矩加速无刷DC电动机方法和系统可以包括基于在较低工作负载下的BLDC电动机的最大扭矩和在较高工作负载下电动机的最大扭矩来确定斜率，基于传感器信号来确定转子的周期，以及基于周期和斜率确定并且将相超前施加至用于转子的随后旋转的PWM脉冲。在一些实施例中，相超前的量进一步基于最大负载最优超前和/或最大负载速度。在一些实施例中，相驻留基于正扭矩区被确定并且被施加至PWM脉冲。在一些实施例中，当电动机在给定阈值以下工作时，固定宽度PWM脉冲而不是相超前PWM脉冲被施加至转子的随后旋转。

Description

用于开关磁阻电动机的基于扭矩的电脉宽调制控制系统

技术领域

本公开总地来说涉及电动机，更具体地说，涉及控制用于加速电动机的脉冲宽度调制脉冲。

背景技术

开关磁阻电动机是包括转子和定子的电动机。磁阻电动机的扭矩是由转子移动到相对于定子的其中磁回路的磁阻最小化的位置，即通电的定子绕组的电感最大化的位置，的倾向产生的。在开关磁阻电动机中，提供有电路来检测转子的角位置并根据转子位置对定子绕组的相顺序通电。

开关磁阻电动机是在定子和转子上都具有磁极的双凸极电动机，仅在定子磁极上具有绕组。开关磁阻电动机的转子不包括换向器或绕组。在某些情况下，开关磁阻电动机的转子不包括永久磁铁。开关磁阻电动机有多种用途，例如包括真空吸尘器。

扭矩可以通过以预定的序列与特定相相关地通电或施加电流到定子磁极的定子绕组来产生。定子绕组的通电通常和转子的旋转位置同步。在转子的磁极和与特定相相关地通电的定子磁极之间产生相吸的磁力，由此使转子磁极移动到与通电的定子磁极对齐。

在典型运行中，每次开关磁阻电动机的定子绕组被通电时，磁通从与特定相相关联地通电的定子磁极流动，穿过位于定子磁极和转子磁极之间的气隙。穿过转子磁极和定子磁极之间的气隙产生的磁通在气隙中产生磁场，使转子磁极移动到和与特定相相关联地通电的定子磁极对齐，从而产生扭矩。磁通的量，因此由开关磁阻电动机产生的扭矩的大小，取决于许多变量，例如，转子磁极和定子磁极的材料的磁特性、以及转子磁极和定子磁极之间的气隙的长度。

所产生的磁通可分为主扭矩产生磁通和漏磁通。主磁通是流经转子磁极和激发的定子磁极的磁通。此主磁通在转子上产生扭矩，该扭矩倾向于将磁通通过其的转子磁极和激发的定子磁极对齐。漏磁通在开关磁阻电动机中是不希望的，因为它直接降低了扭矩产生。更具体地说，漏磁通使电动机在与转子旋转的方向相反的方向上产生扭矩，也被称为制动扭矩。已知对转子磁极面的修改可能影响开关磁阻电动机中的扭矩产生。

附图说明

本发明的各种实施例通过例子被例示，并不局限于附图，附图中相同的附图标记指代相似的元件，附图中：

图1是包括定子和转子的开关磁阻电动机的透视图；

图2是图1所示的电动机的截面图；

图3是图1所示的电动机的定子铁心的截面图；

图4是与图1所示的电动机的定子相关的多个绕线管中的一个的透视图，该绕线管包括位于多个绕线管中每一个的上部的多个线固定器；

图5是电动机的上壳体单元的俯视图，该上壳体单元包括用于容纳定子的多个绕线管中每一个的上部的多个第二安装元件；

图6是图5所示多个第二安装元件中的一个的放大透视图；

图7是装配前的定子和上壳体单元的分解透视图；

图8是装配后的安装到上壳体单元的定子的透视图；

图9是图1所示的电动机的转子的视图；

图10是设置在定子铁心的内部区域内的图1所示电动机的转子的截面图；

图11是接近定子磁极的现有技术转子的磁极的局部放大图；

图12是接近定子磁极的图1所示电动机的转子磁极的局部放大图；

图13A和图13B是图1所示电动机的转子磁极在顺时针方向上接近定子磁极时的局部视图；

图14示出开关磁阻电动机的控制电路的框图；

图15A至图15G示出对应于图14的框图的控制电路的电路图；

图16是图2所示电动机的带槽圆盘的截面图；

图17A至图17E示出用来使提供给定子绕组的电源的开关或换向同步的方法的实施例；

图18示出开关磁阻电动机的第一个1.5转子转动的、慢速模式下的启动波形；

图19还示出慢速模式或固定脉冲宽度PWM例程下的多个波形；

图20示出快速模式或相超前例程下的波形；

图21是包括和不包括基于扭矩的相超前加速控制的开关磁阻电动机的百分比负载对电动机速度的观测数据的图表；

图22A示出对于以8940rpm运转的电动机的实施例的一组波形，并且图22B示出以9270rpm运转的电动机的一组波形；和

图23示出从快速模式或相超前例程到慢速模式或固定脉冲宽度PWM例程的转换例程期间的波形。

发明内容

公开一种基于扭矩加速无刷直流（BLDC）电动机或者开关磁阻（SR）电动机的方法的实施例。该方法可以包括将脉冲宽度调制（PWM）脉冲施加至所述BLDC电动机中的定子的多个定子磁极来引起具有多个转子磁极的转子转动，并且基于在以较高负载工作时电动机的最大扭矩和在以较低负载工作时电动机的最大扭矩来确定斜率。该方法可以包括基于转子旋转来生成信号，基于所生成的信号来确定完整的或者部分的转子旋转的周期以及基于所述周期和所述斜率来为所述转子的随后完整的或者随后部分的旋转确定相超前。所述相超前可以应用于被施加至一个或多个定子磁极并且与所述转子的随后完整的或者随后部分的旋转对应的随后的脉冲宽度调制脉冲。

公开一种用于控制开关磁阻电动机或者BLDC电动机的脉冲宽度调制的系统的实施例。该系统可以包括控制器、所述开关磁阻电动机或者BLDC电动机的定子以及所述开关磁阻电动机或者BLDC电动机的转子，所述定子包括多个定子磁极的并且通信地连接至该控制器，所述转子被配置为相应于施加至所述定子磁极的PWM脉冲来转动。该系统可以包括存储器，该存储器具有存储在其上的、用于基于扭矩来控制该电动机的加速的计算机可执行指令，该计算机可执行指令包括用于基于与传感器对应的信号确定所述转子的第一转动的周期的指令、用于基于所述第一转动的周期和斜率来为所述转子的随后转动确定相超前的指令，其中所述斜率基于在以较高负载工作时的电动机的最大扭矩和在以较低负载工作时电动机的最大扭矩。所述计算机可执行指令可以包括将所述相超前应用于被施加至一个或多个定子磁极并且与所述转子的随后旋转对应的随后PWM脉冲。

公开一种用于控制开关磁阻电动机或者BLDC电动机的PWM调制的系统的实施例。该系统可以包括与电动机的定子的多个定子磁极电通信的控制器，以及被包括在该控制器内并且包括计算机可执行指令的存储器。所述计算机可执行指令可以由处理器执行来传送：在所述转子的转速小于或等于阈值时将固定宽度PWM脉冲要施加至所述定子磁极，并且在所述转子的转速大于该阈值时将基于扭矩的PWM脉冲施加至定子磁极。对于每个PWM脉冲而言，确定基于扭矩的PWM脉冲可以包括基于与传感器对应的信号来确定所述转子的紧接先前的部分旋转的周期，并且为每个PWM脉冲确定相超前、正扭矩区以及相驻留。相超前可以是基于紧接先前的部分转子旋转的周期和斜率，其中该斜率可以基于在以较高负载工作时电动机的最大扭矩和在以较低负载工作时电动机的最大扭矩。正扭矩区可以基于在对定子的相进行通电时产生沿转子转动期望方向扭矩的转子和定子之间的径向关系的一部分，并且该相驻留可以基于正扭矩区和所述转子的紧接先前的部分旋转的周期。

具体实施方式

参考图1和图2，开关磁阻电动机10可以被构造为子组件的包或单元，每一个子组件可以被单独地预装配，并在制造过程期间组合在一起。具体地说，电动机10可包括上壳体单元12、下壳体单元13、定子14、转子16、驱动组件18、第一端盖20和第二端盖22。上壳体单元12和下壳体单元13的形状可以是环形的，第一端盖20被连接到上壳体单元12，而第二端盖22被连接到下壳体单元13。如图1和图2所示，上壳体单元12、下壳体单元13、定子14、转子16、驱动组件18、第一端盖20和第二端盖22中的每一个可以被组合成单独的包或单元。

上壳体单元12可包括多个孔24，用于容纳多个紧固件26，以在装配过程中将上壳体单元12紧固到定子14。然而，应当理解，上壳体单元12也可以用任何其它合适的方式，例如通过夹具、安装支架/法兰等，被紧固到定子14。

参考图3，定子14可被构造为正方形的结构，在定子14的四个角具有倾斜或倒角部分27。然而，应当理解，定子14也可以具有其它结构，例如，圆形结构、椭圆形结构、矩形结构等。

定子14包括定子铁心28、多个等距间隔的定子磁极30以及设置在定子铁心28上的定子绕组32（图7、图8和图10）。定子铁心28包括限定中心孔34的内表面。定子铁心28可以从例如钢的铁磁材料的多个层压片或叠片被冲压或成形。层压片可以被用在定子铁心28中，以控制涡流，从而避免定子铁心28过热。定子叠片可以采用常规方式被层压在一起，并被布置为背对背结构。

如图3所示，多个等距隔开的定子磁极30被布置在定子铁心28周围的圆周路径中。应当理解，定子磁极30和定子铁心28可被形成为一个整体件。在图3所示的实施例中，定子14包括四个周向间隔开并从定子铁心28朝向中心孔34向内突出的定子磁极30a、30b、30c和30d。定子磁极30a-d可以共同限定向内开口的槽36，在定子绕组操作期间，每一个槽36容纳线匝。定子磁极30a-d中的每一个在伸入中心孔34的端部包括定子磁极面38。定子磁极面38的形状通常可以是凸的。

定子绕组32是常规的，并且可以是例如预绕成线圈并被放置在绕线管39（图1和图4）上的聚酯包覆电线或磁线。

参考图4，可以被设置在定子磁极30中每一个上的绕线管39可以包括前板40a和与前板40a间隔开的后板40b。前板40a和后板40b可以由连接件41连接在一起，以限定延伸穿过绕线管39的开口42。在定子绕组操作期间，定子绕组32可以围绕位于多个绕线管39中每一个的前板40a和后板40b之间的连接件41被卷绕。绕线管39用作定子绕组32和定子铁心28之间的绝缘屏障。然后，对于每个定子磁极30可以包括大约95匝线的预卷绕绕线管39中的每一个可以被放置在单独的定子磁极30上，使得定子磁极30中的每一个延伸穿过绕线管39的开口42，定子磁极面38与前板40a的外侧43齐平。结果，多个预卷绕绕线管39中每一个的前板40a和后板40b的侧可以径向且向外延伸入定子14的槽36中。

多个绕线管39中的每一个可以进一步包括位于多个绕线管39中每一个的后板40b的上部的线固定器44。如图4所示，线固定器44中的每一个可包括位于多个绕线管39中每一个的后板40b的上部的相对侧的叉齿结构45。叉齿结构45中的每一个可以包括槽46，用于在定子绕组操作期间容纳设置在多个绕线管39中每一个上的定子绕组32的端部48。

叉齿结构45的每一个可进一步包括外部分50以及被设置在外部分50内的内部分52。外部分50可以由例如塑料的非导电材料构成。可以包括槽46的内部分52可以由例如金属的导电性材料构成。内部分52的导电材料用于提供导电内部分52和设置在多个绕线管39中每一个上的定子绕组38的端部48之间的电连接。

参考图5至图8，显示了电动机10的上壳体单元12。上壳体单元12包括设置在上壳体单元12的内区域55中的多个上安装元件54。多个上安装元件54的每一个在装配期间和设置在定子磁极30上的绕线管39的上部接合。多个上安装元件54用作在电动机操作期间紧固多个绕线管39的每一个的上部使其不产生位移。如图5所示，引线56a-d被设置在多个上安装元件54的每一个中，并经由连接端子57电连接在一起。更具体地说，引线56a经由连接端子57被连接到引线56c。类似地，引线56b经由连接端子57被连接到引线56d。如将在下面更详细地讨论的那样，引线56a-d被以这样的方式连接在一起：当定子14在装配期间被安装到上壳体单元12时，被设置在定子磁极30a上的定子绕组32和被设置在定子磁极30c上的定子绕组32被并联电连接。类似地，当定子14在装配期间被安装到上壳体单元12时，被设置在定子磁极30b上的定子绕组32和被设置在定子磁极30d上的定子绕组32被并联电连接。

参考图6，显示了多个上安装元件54的一个的放大透视图。如图6所示，图5的引线56的每一个被设置在上安装元件54的导体砧58内，并被紧固到位。导体砧58在本技术领域是众所周知的，因此，下面不进一步讨论。

图7是装配之前定子14和上壳体单元12的分解透视图。如图7所示，当在装配期间定子14被安装到上壳体单元12时，和被设置在定子磁极30上的绕线管39相关联的多个线固定器44与多个上安装元件54配合。更具体地说，在装配期间当上壳体单元12被安装到定子14时，和与被设置在每个定子磁极30上的绕线管39相关的每个线固定器44相关的叉齿结构45适于和上壳体单元12的多个上安装元件54的每一个啮合配合。以这种方式，和绕线管39的线固定器44的每一个相关的叉齿结构45和多个上安装元件54的每一个配合，以在电动机操作期间紧固绕线管39使其没有位移，从而消除或减少对在电动机操作期间保持绕线管39到位的另外硬件的需要。

在上壳体单元12被安装到定子14后，被设置在多个上安装元件54中的引线56a-d被电连接到被设置在定子磁极30a-d上的定子绕组32。因为引线56a和引线56c并联电连接，被设置在定子磁极30a上的定子绕组32和被设置在定子磁极30c上的定子绕组32并联电连接，以形成一个相。同样，因为引线56b和引线56d并联电连接，被设置在定子磁极30b上的定子绕组32和被设置在定子磁极30d上的定子绕组32并联电连接，以形成另一个相。图8是在装配后被安装到定子14的上壳体单元12的透视图。

参考图9和图10，转子16可包括转子铁心60和多个等间隔层叠的转子磁极62。转子铁心60被设置在中心孔34内，并被连接到轴64（图1和图2）。轴64通过轴承66被可同心旋转地安装到定子14。轴64延伸穿过转子铁心60，且被连接到带槽圆盘71。如下面将更详细描述的那样，当带槽圆盘71旋转时，转子16的角位置可以被确定。轴64还被连接到负载，例如，真空吸尘器（未示出）的风扇或其它被驱动设备。转子铁心60可以从例如钢的铁磁材料的多个层压片或叠片被冲压或成形。转子叠片可以采用常规方式被层压在一起，并被布置为背对背结构。

如图9和图10所示，多个转子磁极62被布置在转子铁心60周围的圆周路径。转子磁极62可以从轴64径向向外突出，以促进定子14的中心孔34内的转子16的旋转。

众所周知，穿过电动机10的通电定子磁极30和转子磁极62之间的气隙而产生的磁通导致在通电定子磁极30和转子磁极62之间的吸引力。吸引力的量取决于许多变量，例如，定子磁极30和转子磁极62的材料的磁特性、以及通电定子磁极30和转子磁极62之间的气隙的大小。还知道，通电定子磁极30和转子磁极62之间的吸引力随着由通电定子磁极30和转子磁极62形成的磁路的磁阻（也就是阻抗）降低而增加。换句话说，与磁路的气隙相关的低磁导率特性取代与转子铁心60相关的铁磁材料的高磁导率特性。通过减少其尺寸来降低通电定子磁极30和转子磁极62之间的气隙的磁阻反过来可以增加气隙中的磁通密度，使得最佳扭矩角生成被实现。此外，通过用钢（也就是高磁导率介质）代替气隙的一部分（也就是低磁导率介质）并保持磁场强度一样，通电定子磁极30和转子磁极62之间的气隙的磁通密度按照下面的等式增加：

B=Hμ（式1）

其中：B是磁通密度；

H是磁场强度；和

μ是磁导率特性。

提高气隙的磁通密度（也就是增加力）按照下面的等式增加转子16的扭矩：

扭矩=力×离轴的距离（式2）

参考图11，示出了以顺时针方向接近定子磁极30的现有技术转子74的转子磁极面72的局部放大图。如图11所示，转子磁极面72可以包括第一部分72a以及相对于第一部分72a径向向内阶跃或底切的第二部分72b。在现有技术转子74旋转期间，阶跃的第二部分72b在现有技术转子74的转子磁极面72和与通电定子磁极30相关的对应定子磁极面38之间产生非均匀的或阶跃的气隙76。通过在所需的旋转方向上增加扭矩，转子磁极面72的第二部分72b相对于第一部分72a的阶跃或底切性质有利于在一个方向启动电动机10。应当理解，通过改变阶跃或底切部分的方位，电动机10的启动可以在相反的方向被促进。例如，如果第一部分72a相对于第二部分72b阶跃或底切，则电动机10可在相反的方向被启动。

参考图12，当转子磁极62以顺时针方向接近定子磁极30时，根据本公开的转子16的转子磁极62的局部放大图被示出。如图12所示，转子磁极62可包括转子磁极面78，转子磁极面78包括第一部分78a和相对于第一部分78a径向向内阶跃或底切的第二部分78b。在转子16旋转期间，转子磁极面78的阶跃或底切的第二部分78b在转子磁极面78的第二部分78b和与通电定子磁极30相关的对应定子磁极面38之间产生非均匀的或阶跃的气隙80。结果，转子磁极面78的阶跃或底切的第二部分78b和定子磁极面38之间的气隙80大于转子磁极面78的第一部分78a和定子磁极面38之间的气隙80。

因为转子16倾向于朝其中气隙80最小化的位置旋转，因此，电感最大化，转子磁极面78的第二部分78b和定子磁极面38之间的气隙80（其大于转子磁极面78的第一部分78a和定子磁极面38之间的气隙80）确保电动机运行期间转子磁极面78的前缘总是被吸引到通电的定子磁极30。

此外，转子磁极面78的第二部分78b和定子磁极面38之间的气隙80（其大于转子磁极面78的第一部分78a和定子磁极面38之间的气隙80）确保转子16仅在一个方向上旋转，也就是转子16倾向于在阶跃或底切部分的方向上旋转。例如，如果阶跃或底切部分位于转子磁极面78的右侧，则转子16将倾向于旋转到右侧或以顺时针方向旋转。另一方面，如果阶跃或底切部分位于转子磁极面78的左侧，则转子16将倾向于旋转到左侧或以逆时针方向旋转。

转子磁极面78和定子磁极面38中的每一个可限定弧形，转子磁极面78大约是定子磁极面38的两倍大。

根据本公开的一个方面，突起82可位于转子磁极面78的第二部分78b的远离转子磁极面78的第一部分78a的前缘。突起82最小化在转子磁极62的第二部分78b边缘的用于磁通流动的气隙80，从而优化电动机10的扭矩特性。突起82由与转子16的其余部分相同或相似的材料构成，并包括第一侧84和第二侧86。突起82的第一侧84和第二侧86中的每一个向突起82的端点88逐渐变细。如图12所示，突起82的端点88可以与转子磁极面78的第一部分78a的圆周90相切。更具体地说，突起82的第一侧84可朝端点88逐渐变细，使得第一侧84略凹。可替换地，突起82的第一侧84可朝端点88逐渐变细，使得第一侧84通常是线性的。

参考图13A和图13B，图9中转子16的转子磁极62的局部视图被示出在与一个相周期相关的多个角位置中。更具体地说，图13A和图13B是当转子磁极62沿由箭头92指示的顺时针方向接近定子磁极30时转子16的转子磁极62的局部视图。为了讨论的目的，定子磁极参考线93被显示在图13A和图13B中。

图13A示出转子16的接近相周期开始的位置。如图13A所示，在该位置，位于转子磁极面78的第二部分78b的边缘处的突起82与定子磁极面38之间的气隙80小于转子磁极面78的第二部分78b的其余部分与定子磁极面38之间的气隙80。结果，突起82与定子磁极面38之间的气隙80的磁通密度在该位置最大化，从而使转子16在箭头92的方向被拉向通电的定子磁极30。

磁通寻求最小磁阻的路径。因此，由于转子磁极62是由相比空气具有更低磁阻的铁磁材料组成，因此相比经过气隙80，磁通会更容易地流过转子磁极62和定子磁极30。

图13B示出当转子16已经在箭头92的方向旋转使得突起82的端点88与定子磁极参考线93对齐时转子16的位置。在突起82通过定子磁极参考线93后，转子16将倾向于在旋转的相反方向，也就是本实施例中的逆时针方向上被牵拉。然而，由于转子磁极面78的第一部分78a，这种在旋转相反方向上的牵拉被正回转力矩抵消。因此，转子16继续在箭头92的方向上朝通电的定子磁极30被牵拉。

控制电路的操作

用来驱动电动机10的驱动组件18包括控制电路500，这将关于图14被进一步描述。控制电路500的实施例还被公开在2010年3月26日递交的名称为“SwitchedReluctanceMotor（开关磁阻电动机）”的美国临时专利申请No.61/318,186中，其全部公开内容通过引用合并于此。具体地说，图14示出控制电路500的实现的框图，控制电路500可以通过控制到定子绕组32的电源来控制电动机10的操作。虽然图14示出了控制电路500的各个组件，但本领域普通技术人员将理解，控制电路500可以适当地用图14中未示出和/或在下面未描述的其它和/或附加的部件实现。

控制电路500包括将交流输入电压转换成未经调节的直流输出电压V1的整流器电路502，如后面介绍的那样，直流输出电压V1被供给到前灯组件503，并经由开关器件518被供给到定子绕组32。直流输出电压V1还被供给到降压电路504。降压电路504可以提供经调节的电压V2到前灯组件驱动器505和被电连接到微控制器512的光传感组件508。降压电路504还可以提供经调节的电压V2到电压调节器506。电压调节器506可以提供电压V3到微控制器512。降压电路504还可以提供经调节的电压V2到第二电压调节器509。第二电压调节器509可以提供电压V4到LED读出系统511的LED驱动器513和LED阵列515，这将在下面进一步描述。

前灯组件驱动器505可控制前灯组件开关器件507。前灯组件开关器件507可被用来控制前灯组件503。前灯组件开关器件507可以由如晶体管、晶闸管等的多个电子开关机制实现。

光传感组件508与随转子16旋转的带槽圆盘71一起操作，以监控电动机10的旋转速度。光传感组件508响应于转子16的旋转生成转子位置信号。在一些实施例中，转子位置信号对应于转子16的旋转，更具体地说，对应于转子16的每个磁极的旋转。转子位置信号可以被发送到微控制器512，并且可以由微控制器512用来测量转子16的速度。微控制器512可包括一个或多个公知的组件，如存储器、CPU、多个寄存器、多个计时器等。微控制器512还可以包括监控温度的器件，例如，内置的热敏电阻和/或温度控制器。

由降压电路504产生的经调节的电压V2可以被输入到电源模块514的开关器件驱动器516。电源模块514可以包括开关器件驱动器516和开关器件518。开关器件驱动器516可控制开关器件518，并且可包括一个或多个单独的基于开关器件518内的一些单独开关的驱动器。开关器件驱动器516的示例性实施例将在下面更详细地描述。开关器件驱动器516和开关器件518可以被用来控制到定子绕组32的电压输入。开关器件518可以由如晶体管、晶闸管等的多个电子开关机制来实现。在下面进一步详细说明使用绝缘栅双极晶体管（IGBT）的开关器件518的实施方式。开关器件518从整流器电路502接收电源V1，并且根据从开关器件驱动器516接收的控制信号来提供电源到定子绕组32。使用来自开关器件的输出来控制定子绕组对于本领域普通技术人员来说是公知的，因此关于从开关器件518和定子绕组32的输出，没有进一步详细说明。控制电路500的各个组件及其操作将在下面更详细地说明和解释。

图15A至图15G示出对应于图14的框图的控制电路500的实施方式的示意图。虽然图15A至图15G示出控制电路500的各个部件，但并非所有的部件和部件之间的连接会在下面进行说明。此外，本领域普通技术人员将理解，可以使用其它合适的部件、部件的组合和/或电子电路来实现控制电路500。

图15A示出整流器电路502的示例性实施方式。整流器电路502可以接收120V的交流输入电压。在可替代实施例中，可以使用不同的交流输入电压。整流器电路502可以是任何常用的将交流输入电压转换成未经调节的直流输出电压的整流器电路，如桥式整流器。可以选择性地包括压敏电阻552，以保护控制电路500免受过大电压的影响。

如图15A所示，整流器电路502可以产生未经调节的直流输出电压V1。电压V1可以含有交流纹波，交流纹波优选地在如上文所讨论的电压V1被施加到降压电路504和开关器件518之前被滤波。因此，如图15A所示，电压V1的第一支线（leg）被施加到直流总线滤波器网络560。滤波器网络560可以包括二极管DS1、DS2、DS3以及电容器C1A和C1B。滤波器网络560从电压V1的第一支线的正前行功率支线和负前行功率支线过滤掉交流纹波。在一个实施例中，由此产生的由滤波器网络560输出的被滤波的电压在负载下是120V直流，并且它可以提供约15安培的连续电流。

图15A还示出降压电路504和电压调节器506的示例性实施方式。降压电路504可以产生例如15V的直流输出电压V2，如下面进一步描述的那样，直流输出电压V2被用来驱动部件和电路。可以使用例如低功率离线主切换器561来实现降压电路504。低功率离线主切换器561可以是例如可从意法半导体得到的VIPer22AS-E低功率离线主切换器。当然，在可替代实施例中可以使用其它类似的集成电路。可替代地，可以使用其它合适的装置，例如一组降压电阻器、齐纳二极管和电容器来实现降压电路504。如在图15B中最佳地看到的那样，降压电路504的输出电压V2可以通过光传感组件508提供。以这种方式，到光传感组件508的电源电流不直接由例如降压电路504的电阻器消散，并且光传感组件508还起到电流导体的作用，如后所述，该电流被最终输入到微控制器512。如图15A所进一步示出的那样，电压调节器506可以使用来自降压电路504的15V输出电压来产生电压V3，电压V3可以是例如3.3V。如下所述，电压V3可以被各种组件和电路使用。在本实施例中，电压调节器506可以通过使用许多合适的集成电压调节器中的一个，如可从意法半导体得到的L78L33ACZ电压调节器，被实现。然而，在替代实施例中，可以使用其它类似的电压调节器。

图15B示出微控制器512的示例性实施方式。微控制器512可以从电压调节器506接收电压V3。微控制器512可以被用来控制和/或监控控制电路500的各个方面，例如，检测和控制温度以及控制输入到定子绕组32的电压。在本实施例中，微控制器512可以通过使用许多合适的微控制器中的一个，如可以从公司得到的Z8F042ASJ020EG微控制器。然而，在可替代实施例中，可以使用其它类似的微控制器。图15B还示出连接到微控制器512的脉冲发生器572。可以使用各种方法，例如电压控制的晶体振荡器，来实现脉冲发生器。

微控制器512可以被用来控制经由电源模块，例如电源模块514，输入到定子绕组32的电压。电源模块514的示例性实施方式被示于图15C中，包括开关器件驱动器516和开关器件518的示例性实施方式。尽管电源模块514可以在这里被描述为具有各种部件的单个设备，但普通技术人员将明白，电源模块514不需要包括组合到一个设备中的部件，并且可替代地，可以由单独的电路设备实现。

电源模块514可以包括开关器件驱动器516和开关器件518。开关器件518可以包括单独的开关562-568。如上所述，单独的开关562-568可以是通常公知的电子开关机制的任意一种，如FET、MOSFET、其它晶体管等。图15C示出控制电路500的实施方式，其中单独的开关562-568由IGBT实现。在本实施例中，电源模块514可以通过使用许多合适的集成电源模块中的一个，例如可从仙童半导体公司得到的FCAS30DN60BB电源模块来实现。然而，在可替代实施例中，可以使用其它类似的电源模块。在一个实施例中，IGBT562-568控制经过第一相590和第二相592的电流，第一相590包括设置在多个定子磁极30的第一子集（例如定子磁极30a和30c）上的定子绕组32，第二相592包括设置在多个定子磁极30的第二子集（例如定子磁极30b和30d）上的定子绕组32。IGBT562和564被分别电连接到第一相590和第二相592的高电压端，并被称为高侧IGBT。IGBT566和568被分别电连接到第一相590和第二相592的低电压端590，并被称为低侧IGBT。IGBT562-568从开关器件驱动器516接收它们各自的控制输入信号AHG、BHG、ALG和BLG。更特别地，开关器件驱动器516生成高侧输出AHG来驱动连接到第一相590的高侧IGBT562，并且生成低侧输出ALG来驱动连接到第一相590的低侧IGBT566。开关器件驱动器516还生成高侧输出BHG来驱动连接到第二相592的高侧IGBT564，并生成低侧输出BLG来驱动连接到第二相592的低侧IGBT568。

在控制电路500的实施方式中，IGBT562-568的接通和关断以允许足够的时间来排出由于定子绕组32的磁崩溃而在定子绕组32中产生的电流的方式被控制。例如，对于第一相590，不是同时关断IGBT562和566，而是当IGBT562被关断时，IGBT566被保持为足以使第一相590的磁崩溃感应电流通过IGBT566泄流到地的时间段。类似地，对于第二相592，不是同时关断IGBT564和568，而是当IGBT564被关断时，IGBT568被保持为足以使第二相592的磁崩溃感应电流通过IGBT568泄流到地的时间段。

图15D示出光传感组件508的示例性实施方式。在一些实施例中，光传感组件508可以通过常规的光学传感器组件，如来自霍尼韦尔公司的霍尼韦尔P/NHOA1887-011，或者来自奥派（Optek）公司的奥派P/NOPB830W11，被实现。在其它实施例中，代替利用“所有功能于一身的”注模光传感器系统，光传感组件508可由更具成本效益的替代方案来实现，如通过固定加盖的光圈组件到现成的红外发光部件和/或现成的红外探测部件。当然，光传感组件508的其它实施例也是可以的，并且可以与控制电路500结合使用。光传感组件508可以在图15B的CON3处连接到控制电路500中。

如图15D所示，光传感组件508可以包括发光二极管（LED）602和硅光电晶体管604，LED602从降压电路504接收直流输出电压。LED602和光电晶体管604被放置在附着于转子16并因此以转子16的速度旋转的带槽圆盘71的相对侧上。

图16示出带槽圆盘71的示例性实施方式。带槽圆盘71可以在箭头92的方向上与转子16一起旋转。带槽圆盘71可包括多个等距间隔的叶片73a和73b，叶片73a和73b的每一个对应于转子16的各自磁极。每次叶片73a和73b中一个的边缘，例如边缘75，在LED602和光电晶体管604之间穿过时，光传感组件508被触发，也就是说，由光电晶体管604产生的转子位置信号从一个电平或状态变化到另一个电平或状态。

从光电晶体管604输出的转子位置信号被输入到微控制器512。如下面要讨论的那样，基于从光电晶体管604输出的转子位置信号，微控制器512确定转子16的每次旋转或部分旋转的时间段，并基于所确定的时间段计算转子16的速度。例如，如果转子16有两个磁极，则微控制器512可以基于转子位置信号的特定电平或状态的两次出现之间的时间确定转子的每次部分旋转的时间段。在一些实施例中，每次转子磁极中的一个旋转经过光传感组件508，转子位置信号改变电平或状态两次，也就是说，对于对应于旋转经过光传感组件508的磁极的叶片73a或73b中一个的每个边缘一次。因此，在一些实施例中，在转子磁极旋转经过光传感组件508后，转子位置信号将处于与转子磁极旋转经过光传感组件508之前转子位置信号相同的电平或状态。使用转子的每次旋转的时间段计算转子的速度是常规的。因此，转子16的速度的计算不再介绍。

图15E示出机械开关组件610。机械开关组件610包括可由用户操作或通过其它方式选择的机械开关611。机械开关611可以处在电源关闭模式或电源打开模式。如图15E所示，当机械开关611处于电源打开模式时，两个速度设置是可能的。虽然图15E中示出的机械开关组件610仅示出两个速度设置，但本领域普通技术人员将理解，包括一个速度设置或多于两个的速度设置的可替代实施方式是可能的。例如，这里描述的技术可以和用于控制电动机的速度的系统和方法的各种实施例结合使用，包括具有多个速度设置的实施例，例如在2011年2月14日申请的名称为“SYSTEMANDMETHODOFCONTROLLINGTHESPEEDOFAMOTORBASEDONDWELL（基于驻留控制电动机的速度的系统和方法）”的美国临时专利申请No.61/442,598中公开的实施例，其全部公开通过引用合并于此。

在另一个实施例中，可使用光学开关组件，例如图15F所示的光学开关组件613。来自机械开关组件610或光学开关组件613的指示例如速度设置的信号可以被输入到微控制器512。

图15G示出可以用来控制控制电路500的其它方面的电路。特别地，图15G示出前灯组件驱动器505、前灯组件开关器件507和前灯组件503的示例性实施方式。前灯组件驱动器505可以从降压电路504接收电源。前灯组件驱动器505可以驱动前灯组件开关器件507。在本实施例中，前灯组件驱动器505可以通过使用许多合适的集成驱动器电路中的一个，如可从国际整流器公司得到的IR4427S驱动器，来实现。然而，在可替代实施例中，可以使用其它类似的驱动器。前灯组件开关器件507可被用来控制前灯组件503。前灯组件503可以例如使用电动机10照亮例如真空吸尘器的器具的外部区域。前灯组件503可以经由多种发光器件中的任意一种来实现，如LED、灯泡等。前灯组件503可以在图15A的CON1处连接到控制电路500中。

图15G还示出LED读出系统511的示例性实施方式，包括LED驱动器513和LED阵列515的示例性实施方式、以及第二电压调节器509的示例性实施方式。LED读出系统511可以在图15B的CON2处连接到控制电路500中。LED读出系统511可以被用来例如指示与电动机10相关或者与包括电动机10的诸如真空吸尘器的器具相关的各种模式或故障情况。例如，LED读出系统511可指示电动机10是否以与另一种速度相对的一种速度操作。在一个实施例中，LED读出系统511可以指示电动机10是否根据第一速度设置或第二速度设置操作。在另一个例子中，LED读出系统511可指示与真空吸尘器相关的系统故障的出现，或者真空吸尘器的刷子堵塞的出现。为了控制LED读出系统511的显示，第二电压调节器509可以提供如5V的直流电压或其它合适的电压到LED驱动器513和LED阵列515。LED阵列515可被用来指示与真空吸尘器相关的各种模式或故障情况中的一个。在一些实施例中，LED读出系统511可以被实施在印刷电路板（PCB）上。在一个实施例中，LED驱动器513可以通过使用许多合适的集成LED驱动器的一个，如可从意法半导体得到的STP08DP05MTRLED驱动器，来实现。然而，在可替代实施例中，可以使用其它类似的LED驱动器。此外，在一个实施例中，第二电压调节器509可以通过使用许多合适的集成电压调节器的一个，例如可以从意法半导体得到的L78L00系列电压调节器中的合适的一个，来实现。然而，在可替代实施例中，可以使用其它类似的电压调节器。

当然，驱动组件18和控制电路500并不限于这里所描述的实施例。其它实施例是可能的，并且可与本公开结合使用。

电动机代码的操作

每当电路的电源打开，常规的利用微控制器来控制提供给定子绕组的电源的换向的开关磁阻电动机执行相同的启动例程。然而，如果在转子以高速率旋转并且然后被快速循环回去（也就是快速循环）时电动机的电源被关断，则使用相同的启动例程往往会导致对电动机中电子部件的损坏的发生。通常，如果电动机不被允许以惯性滑行一段时间直到旋转速度落到低于阈值速度，则电路中的IGBT最容易受到损害。下面描述运行重启动例程来检测电源的这种快速循环，并允许转子惯性滑行直到旋转速度落到低于阈值速度，以防止损坏IGBT。

正如前面所讨论的，开关磁阻电动机操作是基于转子16倾向于移动到定子绕组32的通电相的电感最大化的位置。换句话说，转子16将倾向于朝磁回路最完整的位置移动。转子16没有换向器和绕组，并且简单地是多个相对磁极面的钢叠片的堆叠。然而，需要知道转子16的位置，以使用开关直流（DC）对定子绕组32的相顺序通电，以产生旋转和扭矩。

为了适当地操作电动机10，开关应正确地与转子16的旋转角度同步。开关磁阻电动机的性能部分取决于相对转子位置的相通电的精确定时。在本实施例中，转子位置的探测使用采用光传感组件或光断续器508形式的转子位置传感器来检测。

下面将结合代表一个或多个计算机程序的多个部分或例程的图17A至图17E描述示例性系统可以操作的一种方式。大部分用来实现例程的软件被存储在微控制器512中的存储器的一个或更多中，并且可以用任何高级语言，如C、C++、C#、Java等，或任何低级汇编或机器语言编写。通过将计算机程序部分或计算机可执行指令存储在其中，存储器的那些部分根据所存储的程序部分或指令被物理和/或结构配置。然而，软件的部分可以被存储并运行在单独的存储器位置。由于在不背离本发明范围的情况下可以改变执行步骤的精确位置，因此下图不涉及执行所识别功能的机器。

图17A至图17E是描述用来使提供给定子绕组32的电源的开关或换向同步的一些步骤的示例性方法700的流程图的部分。用于方法700的所示一些或全部步骤的指令可以存储在微控制器512的存储器中。方法700的实施例还被公开在2010年3月26日申请的、名称为“SwitchedReluctanceMotor（开关磁阻电动机）”的美国临时专利申请No.61/318,186中，其全部公开通过引用合并于此。

参考图17A，当电源被提供给控制电路（方框702）时方法700开始。这开始初始化阶段，并且包括初始化硬件、固件和启动计时器（方框704）。具体地说，初始化包括每次电源打开就执行的一系列内联初始化指令。初始化可以被进一步细分为硬件初始化、变量初始化、待机和开机延迟。

一旦电源打开，程序运行就在微控制器512内在特定存储器位置开始。本质上，硬件初始化包括一系列的指令，这些指令通过分配和配置I/O、定位处理器堆栈、配置中断的数量并启动多个周期计时器来配置微控制器512。变量初始化包括安装合理的默认值到一些变量，变量之一是速度相关校正变量。

程序可以保持在待机模式，直到用户致动的电源开关被启动（方框705）。下面将参考图17B进一步详细讨论方框705描述的功能。在图17B中，程序可以进入750和可以保持752在待机模式。在待机模式下，微控制器512的温度可以被持续监控755。通常在微控制器中应当不存在明显的电流时，微控制器温度的这种监控755可能是冗余的安全措施。可以检测微控制器温度是否超过预定的水平（方框758）。如果微控制器温度超过预定的水平，则错误或故障可以被产生760，并且电动机的操作可停止。在一些实施例中，错误或故障可以被记录和/或LED阵列515内的指示故障的LED（发光二极管）可以发光。在一些实施例中，可能需要重新引导微控制器512，以复位检测到的故障情况（方框758）。

在一些实施例中，除了或代替如上所述的监控微控制器512的温度，电压调节器506或509中的一个或两个具有内部温度监控能力。例如，电压调节器506或509中的一个或两个可以包括热保护装置（未示出），热保护装置测量电压调节器506或509的温度，并在温度达到如150℃的阈值水平的任何时候关闭它的输出电压。

在其它实施例中，温度监控还或者可替代地使用散热片（未示出）进行。在一个实施例中，散热器可以与实施控制电路500的印刷电路板平行地设置。散热器可以被适当地连接到微控制器512，使得微控制器512可以基于例如设置散热器的环境的温度进行温度监控。

如果没有检测到过高温度（方框758），则控制代码可以保持在待机状态752，直到确定用户电源开关被启动（方框762）。例如，控制代码可以接收指示用户已经启动电源开关的信号。一旦电源开关启动，代码就可以返回到图17A的方框706，来开始电动机控制和加速。

回到图17A，可以有100毫秒的电源延迟，电源延迟可以给一些电源电容器时间来在开关器件驱动器516被打开（方框706）之前对大部分通路充电。这可以防止开关器件驱动器516在启动期间拖累低电压电源。在该时间延迟期间，开关器件驱动器516的低侧输出可被导通，以对自举电容器充电（方框710）。

在操作中，微控制器512可使用不同的速度例程，例如，慢速模式和快速模式。然而，在初始化之后，微控制器512将立即通过轮询光传感组件508确定转子16的旋转速度，以确定在激发慢速模式（方框712）之前是否需要运行重新启动例程。如果确定（方框714）转子速度大于预定值S1，例如9191RPM，则该方法将跳转到运行重新启动模式，运行重新启动模式被用来防止在提供到电动机10的电流的快速循环之后对IGBT562-568的损坏。到电动机10的电源的快速循环本质上是在电动机10已经旋转时的快速断开/接通。电源在某些速度之上的循环可能搅乱慢速模式例程（下面介绍），并有可能破坏IGBT562-568中的一个或多个。因此，在电源的快速循环后，可以使用运行重新启动例程来启动延迟，该延迟允许转子16的旋转速度降低到由微控制器512计算的触发角被固定的点。

从运行重新启动例程起，如果确定（方框714）电源打开后速度大于9191RPM，则例如重试计数器被设置（方框716）。应当指出重试计数器可以可替代地在初始化时被设置，或可在运行重新启动例程时的另一点被设置。然后，可以启动（方框720）预定的时间延迟，例如500毫秒。然后转子16的旋转速度被重新采样（方框722）。如果确定（方框724）转子16的旋转速度仍然大于预定的阈值S1，则例程然后将检查（方框730）以确定重试计数器的值。

如果确定（方框730）重试计数器不大于1，则可能产生错误（方框732），系统可能会被关闭。换句话说，当重试计数器从20到1连续倒计数时，这将会发生。这表明预定的时间段已经过去。如果确定（方框730）重试计数器大于1，则重试计数器递减（方框734），例程返回到启动另一个延迟的方框720描述的功能。

如果确定（方框724）转子16的旋转速度在第一范围内，如小于阈值S1，则例程将跳转到激活第一控制模式，如慢速模式例程（方框740）。换句话说，在所公开的实施例中，如果重新采样的旋转速度持续超过阈值S1，则转子16的旋转速度继续被重新采样预定的时间。本领域普通技术人员将很容易理解，可以实现可替代的检查方法，以确保转子16的旋转速度已降低到安全水平，然后跳转到慢速模式例程。例如，可以实现较长的延迟，其中消除了使用重试计数器的需要。也可使用各种其它技术。

当慢速模式例程被激活（方框740）时，微控制器512提供脉冲宽度调制（PWM），在启动过程中定子绕组32的被提供脉冲宽度调制的任何相在转子磁极62前面，以避免当转子16加快速度时的大电流尖脉冲。在启动时通常可以从光传感组件508的信号的状态知道转子位置。实际上，施加到定子绕组32的每个电流脉冲被切碎成许多短（持续时间）的电流脉冲，直到转子速度达到预定的速度。在这一点上，全脉冲被施加到定子绕组32。来自光传感组件508的信号的转换（例如，信号从对应逻辑高值的状态到对应逻辑低值的状态的转换，或者相反）可以被查询、三次去抖和在前次转换之后禁用最短时间段，以减少在输出信号上的噪声的机会。

在慢速模式下，电流输入被负载循环，以在所有情况下准时限制最大IGBT。此外，还有两个独特的的反映来自光传感组件508的信号的当前状态的换向状态。在慢速例程740-748期间的任何时间，如果收到电源关闭指示（例如，用户驱动的电源关闭开关被激活），代码可以返回到待机模式（图17B的方框750）。

图18示出了电动机的某些实施例的第一个1.5转子转动的、慢速模式下的可能启动波形。波形802对应于从光传感组件508接收的信号。例如，对应于从光传感组件508接收的信号的波形802可以是由微控制器512产生的方波或矩形波。更特别地，尽管从光传感组件508接收的信号可能不是方波或矩形波的形式，但微控制器512中的一个或多个软件例程可以识别该信号中的转换为对应于从逻辑高值到逻辑低值的转换，或者相反。然后，微控制器512可以相应地生成对应的方形或矩形波形。用于识别这种转换的示例性例程被总地描述在诺雷尔等人的名称为“SYSTEMANDMETHODOFENSURINGLEGITIMACYOFASENSORSIGNALRECEIVEDFROMAROTORPOSITIONSENSORINAMOTOR（确保从电动机中的转子位置传感器接收的传感器信号的合理性的系统和方法）”的美国专利No.7,050,929中，其全部公开通过引用合并于此。

波形804例示了相“A”的高侧，而波形806例示了相“A”的低侧。波形810例示了相“B”的高侧，而波形812例示了相“B”的低侧。进一步例示了在点814，电动机10的电源被接通。图17A中预定的电源接通延迟（方框706）被显示在时刻814和818之间。从波形可以看到，在点814，当接通电源时，相“A”和“B”的低侧被接通，以对自举电容器充电。应当指出的是，对于本实施例，只有当给定相的低侧和高侧被接通，全电流才被供给到各自定子绕组。

图19还例示了慢速模式例程中的多个波形。和图18相似，波形822对应于来自光传感组件508的输出。波形824例示了相“A”的高侧，而波形826例示了相“A”的低侧。波形830例示了相“B”的高侧，而波形832例示了相“B”的低侧。图19还例示了当到相的电源打开时，它实际上是36％占空比的脉冲宽度调制信号。高和低侧开关的调制同时被称为硬斩波。软斩波是两侧之一的切换。硬斩波被用于所公开的实施例中，以在上电时最小化电流突发。从图19也可以看到，由于电动机10的加速，波形的周期长度减少。如图18和图19所示，在一些实施例中，当来自光传感组件508的输出是逻辑高时，到相“A”的电源可以是打开。

回到图17A，在开始慢速模式例程（方框740）后，例程然后将检查看是否已发生光转换（方框742）。例如根据各种实施例，当来自光传感组件508的信号从逻辑高值变化到逻辑低值时，和/或当来自光传感组件508的信号从逻辑低值变化到逻辑高值时，可以检测到光转换。如果没有记录光转换，生成错误表明启动的问题（方框744）。如果确定（方框742）发生光转换，例程可以检查转子16的旋转速度（方框746）。如果确定（方框748）转子16的旋转速度小于预定的阈值S1，则例程返回到方框740所描述的功能，以继续执行慢速模式例程。然而，如果确定（方框748）转子16的旋转速度在第二范围内，如大于预定的阈值S1，则图17A所示的例程将移动到激活第二控制模式，如快速模式例程（图17C的方框770，在图17D中更详细）。在所公开的实施例中，预定的速度阈值S1是约9191RPM，但其它速度的阈值水平是可能的。此外，如这里所用，术语“快速模式”、“超前”、“相超前”、“相超前加速”和“超前加速”被互换使用，意味着对应由图17C的方框770所描述的功能的实施例。

在图17C中，当在快速模式770操作时，例程可以监视光传感组件508所表示的对应于转子运动的光转换780。如果没有检测到预期的光转换（方框780），则可以产生错误782。如果检测到预期的光转换（方框780），则可以检查或确定785电动机的速度。如果确定（方框788）速度超过预定的阈值S2，则可以产生错误790。如果确定（方框792）速度下降到可接受的限度内（也就是如果速度超过阈值S1但不超过阈值S2），则快速模式例程可继续被激活770。对于任何所产生的错误或故障（例如方框782或790），错误或故障可能被记录和/或对应于故障的LED（发光二极管）可以发光。在一些实施例中，电动机可关机，或可能要求重引导微控制器512来重设所检测的故障情况。当然，如果在激活快速模式例程770期间的任何时间，接收到用户指示的电源关闭指示，则控制代码可以通过例如完全停止产生后续的PWM脉冲来正常退出快速模式例程770。此外，如果在任何时间在785确定速度小于S1（方框792），则图17C所示的例程将移动到激活从快速模式（或相超前加速）例程到慢速模式（或固定脉冲宽度PWM）例程的转换例程1100。该转换例程在图17E中更详细，并将在后面的部分中讨论。

图17D更详细地例示了图17C的激活的快速模式或相超前例程770。在超过速度阈值S1的速度，快速模式例程可以利用电子相超前来优化电动机的扭矩并促进平稳地加速到正常运行速度。在图17D例示的本实施例中，快速模式例程基于扭矩和电动机的当前速度对后续的PWM脉冲确定电子相超前。

关于扭矩，快速模式例程可以包括：基于在较低工作负载下电动机的最大扭矩和在较高工作负载下电动机的最大扭矩（在电流限制内）确定斜率771。可以通过例如在电动机对于各种工作负载优化配置（例如被配置为使得通过对于各种工作负载的每一个调整相超前到最佳水平来实现给定负载的最大功率）时，获得对于电动机的经验最大扭矩数据来确定771斜率。经验数据可以被绘制在基于工作负载的最大扭矩的曲线图或者相超前对周期的曲线图上，从该图可以确定或估计斜率。在一些实施例中，凭经验确定的斜率可能会首先确定，然后可以调整斜率值。当然，除了凭经验的绘制，用于基于扭矩确定斜率771的其它实施例也是可能的。

关于当前电动机速度，快速模式例程可以包括：基于来自光传感组件508的信号确定电动机的当前速度772。例如，快速模式例程可以通过确定编码器/传感器下降沿之间的时间（例如，两个相邻的编码器/传感器510从高到低的转换之间的时间）来确定转子转动的周期，该周期对于具有一个磁极的转子可以对应于转子的完整转动，或对应于具有多个磁极的转子的部分转动。例如，对于具有两个转子磁极的转子，周期可以对应于转子的半周转动时间，而对于具有三个磁极的转子，周期可以对应于转子的完整转动的三分之一的时间。在一些实施例中，电动机的速度772可能已经被确定（例如方框746或方框785）。

快速模式例程可以包括基于斜率和周期确定相超前（方框775）。相超前可以表示超前后续相触发的时间量，并且可以对于电动机的每个周期被确定。在一个实施例中，相超前可以由公式确定：

ADVANCE=MLA-（（MLV-PERIOD）/m）

其中ADVANCE是所确定的相超前，MLA是最大负载优化超前，MLV是对应于MLA的最大负载速度，PERIOD是所确定的周期，m是所确定的斜率。MLA和MLV对于给定的负载可能相关联，并且可以例如基于用来确定斜率的凭经验的扭矩数据的一个或多个数据点来确定。在这个例子中，MLA可以是对应于电动机的功率被优化的特定负载的相超前值，而MLV可以是对应于对于该特定负载的MLA的电动机的速度。

在一些实施例中，ADVANCE和MLA可以以对应于计时器计数值的单位来表示，而MLV可以以每分钟的转数的单位来表示。和斜率m相似，MLA和MLV中的一个或两个可凭经验和/或先验确定。在一些实施例中，MLA和MLV中的一个或两个可以是可调的。确定的相超前可以被应用（方框778）到对应于后续周期的后续相触发，使得这样后续的相触发会提前ADVANCE的时间发生。因此，对于具有多于一个磁极的转子，所确定的相超前可以被应用到转子的后续部分转动。

在一些实施例中，可以确定（方框775）待应用于后续相触发的一个或多个附加参数。例如，PERIOD和ADVANCE值可以被用来确定所需的正扭矩区尺寸（PTZ_SIZE）、相驻留（PHASE_DWELL）、相驻留补充（PHASE_DWELL_C）、执行相超前计算的时间量（CALC_TIME）和后续周期的驻留余数（DWELL_REMAINDER）。下面将进一步详细描述这些参数。

关于所需的正扭矩区尺寸（PTZ_SIZE），PTZ_SIZE参数可以表示物理正扭矩区的百分比。如前所述，随着转子在两个相邻的、通电的定子磁极之间旋转，第一角部分可以由于正扭矩（例如“物理正扭矩区”）导致转子在所需旋转方向上运动，第二角部分可能会在所需的旋转方向相反的方向上（例如“负”或“制动”扭矩区）影响转子。因此，第一角部分或正扭矩区代表如果转子相被通电则将产生正方向的扭矩的转子/定子径向关系的角部分。对于和这里公开的至少一部分一起配置的开关磁阻电动机，实际的物理正扭矩区被确定为两个定子磁极之间的旋转角度的约90-95％。应用电流到实际物理正扭矩区之外的定子线圈（例如，在余下的5％至10％的旋转角度）导致转子的制动。

所需的正扭矩区的大小（PTZ_SIZE）可以和实际的物理扭矩区一样，或所需的正扭矩区的大小可被确定为是实际物理正扭矩区的子集。在一些实施例中，可以预先确定PTZ_SIZE。例如，如果电动机具有比它的应用所需更大的最大功率，则所需的正扭矩区的大小PTZ_SIZE可被设置为小于实际物理正扭矩区的水平。在一些实施例中，对于电动机的不同的所需速度和/或功率电平，可以确定不同的所需正扭矩区的大小。例如，对于电动机的所需高（HIGH）速度，对应的所需正扭矩区的大小可以是两个定子磁极之间的旋转角度的约62％，对于所需的低（LOW）速度，对应的所需正扭矩区的大小可以约为55％。

电动机的实际速度可以基于在通电状态下每个相的驻留时间（PHASE_DWELL）被控制。驻留时间PHASE_DWELL可以对应于之前确定（方框722）的PERIOD以及所需的正扭矩区的大小PTZ_SIZE。驻留时间可表示每个PWM脉冲通电的时间量。在包括具有两个转子磁极和两个定子磁极对的电动机的仅仅一个可能例子中，可以通过计算对应于所需的正扭矩区的大小的半周期的百分比来确定驻留时间：例如PHASE_DWELL=（PERIOD/2）*PTZ_SIZE。本领域普通技术人员很容易会注意和了解所需正扭矩区的大小、驻留时间和电动机的百分比负载之间存在关系。特别地，所需正扭矩区的大小影响驻留时间，并因此影响电动机的百分比负载。

相驻留补充参数PHASE_DWELL_C，可以表示对于PWM脉冲不通电的时间量。例如，在具有两个转子磁极和两个定子磁极对的电动机中，PHASE_DWELL_C可以由PHASE_DWELL_C=（PERIOD/2）-PHASE_DWELL确定。然而，在每个周期中需要一些有限的（通常是固定的）的时间量来进行相超前计算（CALC_TIME）。因此，可以由下面的公式：DWELL_REMAINDER=PHASE_DWELL–ADVANCE–CALC_TIME来确定在后续相没有通电期间的每个周期的驻留余数。

图20示出了例示图17C的快速模式例程770的一个实施例的波形。波形1202对应于从光传感组件508接收的信号。波形1205例示了相“B”的高侧，波形1208例示了相“B”的低侧。波形1210例示了相“A”的高侧，波形1212例示了相“A”的低侧。图20示出了来自光传感组件508的输出和到电动机10的相的功率之间的关系在不同的实施例中可以不同。特别地，虽然图18和图19示出了当来自光传感组件508的输出是逻辑高时到相“A”的功率可以打开，图20示出了在一些实施例中当来自光传感组件508的输出是逻辑高时到相“B”的功率可以打开。图22A、图22B和图23也示出了当来自光传感组件508的输出是逻辑高时到相“B”的功率可以打开。

波形1215例示了在每个周期内需要对后续周期的超前进行计算的时间量（ADVANCE_CALC）。标号1218例示了由光传感组件508表示的下降沿之间的周期（PERIOD）或时间。标号1220例示了后续相“B”通电的所确定的超前（ADVANCE）。标号1222例示了后续相“B”通电的驻留时间（PHASE_DWELL），标号1225例示了驻留补充（PHASE_DWELL_C），标号1228例示了驻留余数（DWELL_REMAINDER）。

在微控制器设计的环境中，中断是一个异步事件，导致用户程序流从它的当前执行循环立即转移到中断服务例程（ISR）。中断的目的是对外部事件提供快速、确定的响应，而不需要在主前台程序例程中不断轮询。ISR就像处理具有一个异常的指令的正常子例程。也就是说，因为可以在独立于当前的前景执行循环的几乎任何时候调用或引用ISR，因此应采取特别措施以确保它不会对主程序产生不利影响。

如图21所示，一旦接收到来自光传感组件508的信号的下降沿的指示，就可以和中断例程一起使用周期计时器。在公开的实施例中，周期计时器是8位倒数计时器，从0（256）倒数到1并自动重新加载。计时器的分辨率对应于脉冲发生器572内的晶体，该晶体是约10MHz的晶体，也可以是不同的晶体。周期计时器中的一个可以是指定计时器1（T1），这是一个8位倒数计时器，从％FF（255）倒数到1并停止。T1由64预分频器的分频被初始化。因此，它的分辨率是51.2uS。表1例示了用于周期计时器的值的部分。

表1

T1	T0	时间（uS）	uS8MHZ REF
				FF	00	0
FF	FF	0.8	1
				FF	FE	1.6	2
FF	C1	50.4	63
				FE	C0	51.2	64
FE	BF	52	65
				FC	01	204	255
FB	00	204.8	256
				FB	FF	205.6	257

还应当指出，周期计时器倒数计数，而不是正计数。此外，T0的上两位包含冗余信息。两个8位值被合并或重叠，以产生真正的14位周期。为了计算周期，应理解T0中的“00”等于256，而不是0。因此，最大计数为约13,107uS。有几微秒计时器不运行，当计算周期时需要考虑该时间。

在一些实施例中，计时器的一个（例如T1）可以被专用于固定宽度PWM加速控制。随着专用计时器对应于来自光传感组件508的信号的下降沿重设，固定宽度脉冲可与电动机的变化周期同步。

在一些实施例中，计时器的一个可以对应于快速模式或相超前加速例程。图20的标号1230例示了单个计时器（标识为“ADVANCETIMING(TIMER)（超前定时（计时器））”）可以在快速模式期间被重复用于协调用于相控制的各种参数的实施例。在快速模式期间，序列器TIMER_SEQ可以在整个单个周期期间操作，以顺序加载由快速模式例程（例如方框770）确定的值到单个计时器ADVANCETIMING(TIMER)。当目前加载的值到期时，下一个值可以被加载到单个计时器。标号1230例示了TIMER_SEQ和来自光传感组件508的信号的下降沿一致或者在PERIOD的开始时加载第一时间值到ADVANCETIMING(TIMER)，然后在DWELL_REMAINDER的结束或者PHASE_DWELL_C的开始时加载第二时间值，在PHASE_DWELL_C的结束或者ADVANCE的开始时加载第三时间值，在PHASE_DWELL的结束时加载第四时间值，并且在后续相的ADVANCE的开始时加载第五时间值。在下一个周期的开始，序列器TIMER_SEQ可以然后重新开始加载时间值。在本实施例中，一个或多个参数值可以以相对于计时器的计数值的单位来表示。当然，使用其它类型的单位的一个或多个计时器的其它实施例可以被考虑并和本公开一起使用。

在一些实施例中，可以使用额外功率电平计时器或其它内存存储位置（未示出）来跟踪电动机的运行功率电平。例如，额外功率电平计时器或内存存储位置可以反映用户是否指示所需的“HIGH”或“LOW”功率电平。快速模式控制例程可以基于额外功率电平计时器的值确定所需的正扭矩区的大小，并因此可以基于所指示的运行功率电平影响驻留时间和电动机产生的可用扭矩。在一些实施例中，额外功率电平计时器可以在电动机启动时被初始化为所需的“HIGH”功率电平。

在另一个实施例中，可以使用额外计时器或其它内存存储位置（未示出）来跟踪电动机的运行速度。例如，额外计时器或内存存储位置可以反映用户是否已指示电动机的所需“HIGH”或“LOW”速度设置。快速模式控制例程可以基于额外计时器的值确定所需的正扭矩区的大小，并因此可以基于所指示的速度设置影响驻留时间和电动机产生的可用扭矩。在一些实施例中，额外计时器可以在电动机启动时被初始化为对应于所需的“HIGH”速度设置。

图21是从开关磁阻电动机得到的百分比负载对电动机速度的观测到的数据的曲线图。虚线1250对应于执行没有电子的基于扭矩的相超前的代码的SR电动机，实线1252对应于执行有电子的基于扭矩的相超前的代码的SR电动机（例如，结合图17C、图17D和图20讨论的快速模式例程控制代码）。

虚线1250例示没有基于扭矩的超前，在从慢速模式到快速模式的整个转换过程中，也就是在负扭矩区，相被触发太早（标号1255），从而产生制动。实线1252例示具有电子的基于扭矩的相超前，净正倾斜扭矩已经由相控制的更好处理增加。这里，从慢速模式到快速模式的转换被证明是非常高效的，几乎是一个完美的阶跃函数（标号1258）。此外，由于制动显著下降，具有基于扭矩的超前的快速模式代码控制被观测到更快并且在听觉上更安静。

如前所述，可以定义阈值电动机速度（例如图17A的S1），使得低于该阈值速度，可以使用固定宽度的PWM来控制电动机的加速，高于该阈值速度，进行相超前控制。在一些实施例中，在超过该阈值的速度，可以和固定宽度的PWM控制同时执行相超前控制。在这些实施例中，加速控制的模式中的一个（例如，固定宽度的PWM或相超前控制）可以取决于电动机的速度覆盖其它模式。也就是，当特定的定子磁极对被断电时，加速模式中只有一个起作用。

为了例示，图22A包括由根据这里公开的方法和系统配置的电动机的一个实施例产生的一组波形1300，阈值已经被定义为9191rpm，电动机包括两个转子磁极和两个定子磁极对。波形对应于以8940rpm的速度运行的电动机，并包括对应于来自光传感组件508的信号的波形1302、相A波形1305和相B波形1308。在本实施例中，在8940rpm，电动机采用固定宽度PWM加速控制，其中每个脉冲的固定宽度为x（标号1310），半周期是y₁（标号1312）。

图22B包括用于和图22A的电动机的相同实施例的一组波形1320。这里，电动机在例如高于9191rpm的阈值速度的9270rpm的速度下运行。在9270rpm的一组波形1320包括对应于来自光传感组件508的信号的波形1322、相A波形1325和相B波形1328。在本实施例中，在9270rpm，相超前控制和固定宽度PWM控制同时发生。通过示例，对于基于扭矩的控制，用于电动机的所需驻留时间被确定为当前半周期y₂（标号1330）的64%，或0.64*y₂。然而，在9270rpm，所需的驻留时间将延长脉冲比固定宽度PWM脉冲x（标号1310）更长的持续时间，这可能导致过度耗尽电动机10的晶体管（例如IGBT562-568）的高电流尖脉冲。因此，在本实施例中，在9270rpm，固定宽度PWM脉冲控制相比相超前控制占主导地位，并可以覆盖相超前控制，以使各个相对应于固定宽度PWM脉冲控制被断电。因此，在该组波形1320中，对于每个相，由于固定宽度PWM脉冲的覆盖该相是“低”或“断开”的时间w（标号1332）可以由w=（0.64*y₂）-x计算。

随着电动机加速，周期和由此导致的所需驻留时间减少，直到理想的所需的驻留时间变得比固定宽度PWM脉冲的幅度更短（例如（0.64*y_n）<x）。在这样的速度以及更快的速度，相超前控制相比固定宽度PWM脉冲控制占主导地位，并且可以覆盖固定宽度PWM控制。在这些更高的速度，电流尖峰可能不再受关注，因此，每个相可以对应于相超前控制被断电。在电动机的本实施例中，在19,200rpm所需的驻留时间变得比固定宽度PWM脉冲更短。

回到图17C，如上所述，如果在快速模式或相超前例程被激活770时的任何时候，在785电动机的速度被确定为小于S1（方框792），则图17C所示的例程将移动到激活转换例程1100，详见图17E。在某些情况下，在电动机的速度增加超过S1后，电动机的速度在几个因素的影响下可以短时减少到低于S1，此后不久再次超过阈值S1。例如，转子16的从一个周期到另一个周期的机械运动中的轻微变化，包括轻微的摩擦变化，可能导致电动机的速度围绕阈值S1波动。作为另一个示例，随着电动机的速度增加超过阈值S1，转子16遇到的空气湍流的变化，例如由电动机的叶轮系统（未示出）引起的湍流，可能会很快导致电动机的转速下降到低于阈值S1。对电动机速度具有轻微影响的其它因素是本领域技术人员所理解的，这里将不再进一步讨论。

图23例示了从快速模式或相超前例程到慢速模式或固定脉冲宽度PWM例程的转换期间的波形。标号1426例示了该转换。图23包括显示了没有采用图17E的转换例程（在下面详细描述）被施加到相A的PWM的一个波形1408，以及显示了当微控制器512执行图17E的转换例程时被施加到相A的PWM的另一个波形1410。图23还包括对应于从光传感组件508接收的信号的波形1402，以及例示了在从快速模式到慢速模式之前或之后被施加到相B的PWM的波形1404。标号1418例示了由来自光传感组件508的信号表示的下降沿之间的周期（PERIOD）或时间。标号1420例示了后续相A通电的所确定的超前（ADVANCE）。所确定的超前可以以和关于图17D的方框775所描述的功能所讨论的方式相似的方式计算，或以另外的方式计算。标号1422例示了在慢速模式（或固定脉冲宽度PWM）例程下每个脉冲的PWM驻留或固定宽度。

显示了没有采用图17E的转换例程被施加到相“A”的PWM的波形1408的特征在于由快速模式例程产生的相超前PWM脉冲的至少一部分在时间上与完整的慢速模式PWM脉冲相邻地发生。更具体地说，波形1408包括超前相通电脉冲，该脉冲的持续时间对应于所确定的超前1420（这发生在电动机仍然在快速模式下操作），在时间上与具有对应于PWM驻留（或固定宽度）1422（这发生在电动机的速度下降到低于阈值S1）的持续时间的完整的慢速模式PWM脉冲相邻。在从快速模式到慢速模式的转换期间由这些背对背高脉冲引起的过电流可能引起IGBT562-568饱和和/或故障。

为了缓解IGBT562-568的饱和或故障的风险，微控制器512可以执行转换例程，如图17E的转换例程，以防止这样的背对背高脉冲。如图17E所示，一旦确定电动机的速度从高于预定阈值下降到低于预定阈值，例如如图23显示的从快速模式到慢速模式的转换1426，转换例程从对接收了相超前PWM脉冲的相禁用1102电源来开始。例如，根据实施例，另外将已经被施加到接收了相超前PWM脉冲的相的第一固定宽度PWM脉冲被禁用（方框1102），从而防止了上述背对背高脉冲。转换例程然后可以包括施加额外的PWM脉冲到电动机10的相。以这种方式，额外的PWM脉冲可以经由开关器件518被施加到定子绕组32，使得通过IGBT562-568（或开关器件518的其它电子开关机制）的电流不超过对应的IGBT562-568的最大电流容量。因此，IGBT562-568的饱和或故障的风险可以被显著减少或甚至消除。

例如，在进行电动机10的另一次速度确定之前，PWM脉冲可以被施加（方框1104）到电动机的在脉冲宽度调制被禁用（方框1102）的相之后的相。例如，如果另外将已经被施加到相A的PWM脉冲被禁用（方框1102），则在电动机10的速度的下一次检查之前，固定宽度PWM脉冲可以随后被施加到相B（方框1104）。在另一个实施例中，电动机10的预定阈值速度可以足够低，使得在电动机10的速度下降到低于预定阈值后，在每个周期期间两个或更多固定宽度PWM脉冲被施加到每个相。因此，实施由方框1104描述的功能可以首先包括在转换例程之前施加固定宽度PWM脉冲到相A，该脉冲在时间上和已经被施加到相A的相超前PWM脉冲不相邻。实施由方框1104描述的功能然后可以包括如前所述地施加一个或更多固定宽度PWM脉冲到相B。

继续图17E，转换例程1100可以监视由光传感组件508指示的对应于转子运动的光转换（方框1106）。如果没有检测到预期的光转换（方框1106），可以产生1108错误。错误或故障可以被记录和/或指示该故障的LED（发光二极管）可以发光。在一些实施例中，可能需要重新启动微控制器512来重置检测到的故障情况（方框1108）。另一方面，如果检测到预期的光转换（方框1106），则该例程可以检查转子16的旋转速度（方框1110）。如果确定转子16的旋转速度小于预定阈值S1（方框1112），则该例程将移动到激活慢速模式例程（图17A的方框740）。在慢速模式例程被激活的情况下，固定宽度PWM脉冲以如上所述的方式，并从例如波形1410进一步看到的那样，随后被施加到定子绕组32的每个相。然而，如果确定（方框1112）转子16的旋转速度大于预定阈值S1，则在一些实施例中，该例程将移动到激活快速模式例程（图17C的方框770）。当然，在一些实施例中，如果确定（方框1112）转子的旋转速度大于预定阈值S1，则相超前控制可以和固定宽度PWM控制同时被执行，如前面关于图22A和图22B所描述的那样，相超前控制或固定宽度PWM控制中的一个可以覆盖另一个模式。

在任何情况下，将被理解的是，一旦检测到从快速模式到慢速模式的转换，PWM的禁用1102提供了对IGBT562-568的饱和和/或故障增加的保护。因为，作为禁用1102的结果，微控制器512不提供PWM到定子绕组32的相A，在来自确定电动机的速度下降到低于阈值S1的光传感组件508的信号的下降沿之后，完整的慢速模式PWM脉冲不会立即出现。结果，如可从波形1410看到的那样，没有这样的脉冲在时间上和在电动机仍然在快速模式时施加的超前相通电脉冲相邻。因此，在从快速模式到慢速模式的转换期间，前述的背对背高脉冲不会出现，IGBT562-568的饱和和/或故障的风险显著减少，甚至消除。

虽然前述文字提出了本发明的许多不同的实施例的详细描述，但应当理解，本发明的范围由在此专利的末尾提出的权利要求的词语所限定。详细描述可被解释为只是示范性的，并没有描述本发明的每一个可能的实施例，因为描述每一个可能的实施例如果不是不可能的，也是不切实际的。可以使用目前的技术或在本专利的申请日之后发展的技术实施许多可替代的实施例，这将仍然落入限定本发明的权利要求的范围内。

因此，可以对所描述和所例示的技术和结构进行许多修改和变化，而不背离本发明的精神和范围。因此，应该理解的是，这里所描述的方法和装置仅仅是例示性的，并不限制本发明的范围。

Claims (16)

1.一种基于扭矩加速无刷DC电动机(BLDC电动机)的方法，包括：

在所述BLDC电动机中将脉宽调制(PWM)脉冲施加至具有多个定子磁极的定子，以引起具有多个转子磁极的转子转动；

基于在第一工作负载下的所述BLDC电动机的最大扭矩以及在第二工作负载下的所述BLDC电动机的最大扭矩来确定斜率，所述第二工作负载大于所述第一工作负载；

通过用于所述转子的每个部分旋转的传感器，产生第一信号和第二信号；

基于所述第一信号和所述第二信号，确定每个部分旋转的周期；

基于每个部分旋转的所述周期和所述斜率，为所述转子的随后部分旋转确定相超前；以及

将所述相超前施加至与所述转子的所述随后部分旋转对应的施加至所述多个定子磁极的随后的PWM脉冲。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：确定最大负载最优超前，并且其中为所述转子的所述随后部分旋转确定所述相超前包括基于每个部分旋转的所述周期、所述斜率以及所述最大负载最优超前来确定所述相超前。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括：确定所述BLDC电动机的最大负载速度，并且其中为所述转子的所述随后部分旋转确定所述相超前包括基于每个部分旋转的所述周期、所述斜率以及所述最大负载速度来确定所述相超前。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：确定最大负载最优超前，并且其中为所述转子的所述随后部分旋转确定所述相超前包括基于每个部分旋转的所述周期、最大负载速度、所述斜率以及所述最大负载最优超前来确定所述相超前。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定正扭矩区尺寸，包括确定在对所述定子的相进行通电时产生沿转子转动的期望方向的扭矩期间所述转子和所述定子之间径向关系的角部分；以及

基于所述正扭矩区尺寸和所述周期，确定所述转子的所述随后部分旋转的相驻留，

其中将所述相超前施加至所述随后的PWM脉冲包括将所述相超前和所述相驻留施加至所述随后的PWM脉冲。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括：

基于所述相驻留和所述相超前，确定驻留余数；

基于所述周期和所述相驻留，确定相驻留补充；以及

将所述相超前和所述相驻留施加至所述随后的PWM脉冲，包括将所述相超前、所述相驻留、所述驻留余数以及所述相驻留补充施加至所述随后的PWM脉冲。

7.如权利要求1所述的方法，其中将所述相超前施加至所述随后的PWM脉冲包括在所述BLDC电动机的速度超过预定的阈值时将所述相超前施加至所述随后的PWM脉冲。

8.如权利要求7所述的方法，进一步包括在所述BLDC电动机的速度低于所述预定的阈值时将随后的固定宽度PWM脉冲而不是将所述相超前施加至所述随后的PWM脉冲。

9.一种用于控制开关磁阻电动机的脉冲宽度调制的系统，包括：

控制器；

所述开关磁阻电动机的定子，具有多个定子磁极且通信地连接至所述控制器；以及

所述开关磁阻电动机的转子，具有多个转子磁极且被配置为响应于施加至所述多个定子磁极的脉冲宽度调制(PWM)脉冲而转动，

其中所述控制器包括存储器，所述存储器具有存储在其上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于基于扭矩控制所述开关磁阻电动机的加速，包括：

基于由传感器生成的第一信号和第二信号确定所述转子的第一转动的周期；

基于所述第一转动的所述周期和斜率，为所述转子的随后转动确定相超前，其中所述斜率基于在第一工作负载下所述开关磁阻电动机的最大扭矩和在第二工作负载下所述开关磁阻电动机的最大扭矩，所述第二工作负载大于所述第一工作负载；以及

将所述相超前施加至与所述转子的所述随后转动对应的施加至各个定子磁极的随后的PWM脉冲。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述相超前进一步基于最大负载速度或者最大负载最优超前中至少一个。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述斜率、所述最大负载速度或者所述最大负载最优超前中至少一个是预定的或者能调节。

12.如权利要求10或者权利要求11所述的系统，进一步包括计时器计数，并且其中以与所述计时器计数的值对应的单位表示的所述相超前通过以下公式确定：

MLA-((MLV-PERIOD)/m)

其中MLA是以与所述计时器计数的值对应的单位表示的最大负载最优超前，MLV是最大负载速度，PERIOD是以与所述计时器计数的值对应的单位的所述第一转动的所述周期，并且m是所述斜率。

13.如权利要求9所述的系统，其中：

所述存储器进一步包括用于将相驻留施加至与所述转子的所述随后转动对应的所述随后的PWM脉冲的计算机可执行指令；

所述转子的所述随后转动的所述相驻留基于正扭矩区尺寸和所述转子的所述第一转动的所述周期；以及

所述正扭矩区尺寸包括所述转子和所述定子之间径向关系的角部分，该部分的特征在于在对所述定子的相进行通电时，产生沿转子转动的期望方向的扭矩。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述正扭矩区尺寸进一步基于所述扭矩的期望大小或者所述开关磁阻电动机的期望速度中至少之一。

15.如权利要求9所述的系统，其中所述控制器被配置为在所述开关磁阻电动机的速度在阈值以上时用于基于扭矩控制所述开关磁阻电动机的加速的计算机可执行指令。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述控制器被配置为在所述开关磁阻电动机的所述速度在所述阈值以下时进一步执行用于基于固定宽度PWM脉冲而不是相超前PWM脉冲控制所述开关磁阻电动机的加速的计算机可执行指令。