CN105659490A - 用于运行通用电机的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于运行通用电机(100)的方法，其具有以下步骤：由所述通用电机(100)的至少两个物理运行参数求取合成参量(SG)；并且以所述运行参数运行所述通用电机(100)，使得所述合成参量(SG)基本上保持在恒定的水平上或者至少不超出所定义的、允许的上限。

Description

用于运行通用电机的方法
技术领域
本发明涉及用于运行通用电机的方法。本发明还涉及具有换向装置的通用电机。
背景技术
用于运行具有电子控制装置的通用电机的已知解决方案用于控制或调节或者所测量的转速值和其他物理上可测量的参量——例如用于影响通用电机特性的电流或者电压。但是，所储存的调节方法在此通常不考虑所提及的物理量对通用电机的换向系统的影响，所述影响例如可以表现为缩短的电刷使用寿命，缩短的碳刷耐用时间(Kohlenstandzeit)等等。
DE102010004311A1公开了一种用于通用电机的电动力学制动装置，其中，在制动运行期间由电网对磁激绕组(Feldwicklung)馈电并且电枢直接短接。在此，借助控制电子部件的控制器的程序实施制动过程，由此在相对微小的电刷磨损的情况下实现良好的制动。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于运行通用电机的改善的方法。
借助用于运行通用电机的方法解决所述任务，该方法具有以下步骤：
由所述通用电机的至少两个物理运行参数求取合成参量；并且以所述运行参数运行所述通用电机，使得所述合成参量基本上保持在恒定的水平上或者至少不超出所定义的、允许的上限。
所述任务还借助具有换向装置的通用电机解决，其特征在于，能够由所述通用电机的至少两个物理运行参数求取合成参量，其中，所述通用电机能够以所述运行参数运行，使得所述合成参量在所述通用电机的运行期间基本上保持在恒定的水平上或者至少不超出所定义的、允许的上限。
根据本发明的方法的和根据本发明的通用电机的优选实施方式是从属权利要求的主题。
根据本发明的方法的一种优选的实施方式设置，借助由所述通用电机的以下物理运行参数中的至少两个的数学关联构成所述合成参量：转速、电流强度、电枢电压、电枢场电压(Ankerfeldspannung)。通过这种方法和方式，可以考虑到电机的用于构成合成参量的不同的运行参数，由此，可以考虑到各个运行参数对通用电机的不同的、特定的影响。
根据本发明的方法的另一个有利的扩展方案设置，为了构成合成参量，使用通用电机的物理运行参数的峰值和有效值。由此可以根据待达到的效果来构型根据本发明的方法的特定的作用方式。例如，在通用电机的启动和制动运行时有效值的使用是有利的，在另外的情况——在所述情况下出现较小的机械影响，优选使用峰值。
根据本发明的方法的另一种有利的扩展方案设置，根据所述合成参量，将用于所述通用电机的经优化的参数集储存在所述通用电机的控制装置中。由此，通过有利的方式，提供用于实现根据本发明的方法的简单的技术可能性，其中，在控制装置的调节特性中储存提前求取的参数集。
根据本发明的方法的另一种有利的扩展方案设置，基本上实时检测用于构成合成参量的运行参数，其中，基本上实时构成合成参量，其中，根据合成参量，基本上实时改变对于通用电机的影响参量。通过这种方式，提供用于在技术上实现根据本发明的方法的另一种可能性。例如，可以通过所提及的方式实时调节或调整Triac(双向可控硅)的用作调节参量的点火角。替代地，也可以以脉冲宽度调制方法借助IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或其他开关电子构件影响点火角。
根据本发明的方法的另一种有利的扩展方案设置，对于合成参量实施自学习过程。通过这种方法和方式，提供一类自学习系统，其随着时间越来越好地匹配于用户的特定利用特性。
根据本发明的方法的另一种有利的扩展方案设置，基本上在所述通用电机的启动期间和/或制动运行期间实施所述方法。通过这种方法和方式，考虑到通用电机的两个关键的运行阶段，在其中，特别要求通用电机的换向装置并且其可以从根据本发明的方法中获益。
结果，通过这种方式可以实现换向装置的保护性运行。
所述方法的另一种有利的扩展方案设置，将合成参量保持在低水平上。这有利地导致特别小的电刷火花和因此换向装置的特别保护性的运行。
本发明的优点
特别有利地在本发明中看出，电刷火花最小化，这意味着对通用电机的换向器和碳刷的积极影响。由此，可以延长碳刷耐用时间并且更高效地和成本更有利地构造换向装置。
以下以特征和优点借助多个附图详细描述本发明。在此，所有所描述的或示出的特征单独地或者以任意组合地构成本发明的主题，而与其在专利权利要求或引用关系中的概括无关，以及与其在说明书中或者附图中的表达方式或示出方式无关。附图主要旨在阐明本发明本质上的原理。
附图说明
图1：在通用电机制动过程期间合成参量的常规时间变化曲线的原理示图；
图2：在通用电机的制动过程期间在使用根据本发明的方法的情况下合成参量的时间变化曲线的原理示图；
图3：在通用电机启动过程期间合成参量的常规时间变化曲线的原理示图；
图4：在通用电机的启动过程期间在使用根据本发明的方法的情况下合成参量的时间变化曲线的原理示图；
图5：根据本发明的方法的一种实施方式的流程的原理示图；
图6：根据本发明的通用电机的一种实施方式的原理示图。
具体实施方式
根据本发明设置，由通用电机的实际物理运行参数生成或构成用于通用电机的合成参量SG，例如通过电流乘以转速、电流除以转速等等。转速基本上确定换向装置的机械磨损，而电流基本上确定换向装置的电烧损。所提及的两个参量的数学关联影响在换向装置的片状裂纹(Lamellensprüngen)处的横向磁场或换向电压。
合成参量SG在通用电机运行期间被尽可能地保持在恒定的、低的水平上或者确保合成参量SG至少不超出所定义的、允许的上限，因为已确定，通过这种方式可以最小化或在最大程度上避免对通用电机的换向装置的负面影响，例如以电刷火花、烧损、磨损等等形式。
已确定，在通用电机的低转速区域中，电流具有对换向装置的相对小的负面影响并且因此可以以更高的电流强度流动。在较高转速区域中——在其中电流强度具有对换向装置的较强的负面影响，因此减小电流强度。
结果，由此可以延长换向装置的碳刷(Kohlen)的碳刷耐用时间，或者基于换向装置保护性地运行，可以更小地且由此成本更有利地构造碳刷。
结果，由此也得到通用电机的触觉上(haptisch)非常好的运行性能，其通过以下方式来说明：通用电机在短时间内达到预先设置的转速并且施展其完全功率。
从现在起借助多个附图阐述根据本发明的方法的作用方式。
图1示出通用电机的常规的时间上的制动变化曲线，其中，通用电机100的转速n(在图1的下段中在y轴上示出)基本上持续下降。在图1的上段中在y轴上无量纲地绘出合成参量SG。可以看出，在加框的t＝0至大约t＝1.2s的区域中合成参量SG的变化曲线震荡式地基本上持续上升。由此，在通用电机的换向装置10处可能出现强烈的电刷火花，电刷火花不利地强烈加载换向装置10并且可能显著减短换向装置10的使用寿命。
所提及的合成参量SG的在通用电机的制动过程期间的根据本发明的变化曲线原理性地在图2中示出。可以看出，相比于图1，合成参量SG从现在起在加框的区域中保持基本上恒定或者不超过所定义的、允许的上限，其中，制动过程的持续时间相比于图1基本上不变。然而有利地，基于图2的合成参量的变化曲线得到通用电机100的保护性运行，因为以基本上不引起或引起强烈减小的电刷火花的运行参数运行换向装置10。
根据本发明的方法也可以有利地应用在通用电机100的启动中。
图3示出通用电机100的传统启动(Softstart：软启动)。可识别转速n和合成参量SG的时间变化曲线，合成参量SG在这种情况下构造为通用电机100的转速n与电流i的数学乘积。此外，在图中还可以看出通用电机100的点火时间tz和电流i的时间变化曲线。可以看出，在前500ms内电流i具有高的值，所述值强烈地加载通用电机100的换向装置10负载并且可能导致电烧损。
在图4中示出在使用根据本发明的方法的情况下通用电机100的经优化的启动。可以看出相对于图3，转速n更快地达到其所设置的终值，其中，合成参量SG提早上升到极大值并且然后在启动的整个阶段期间保持恒定或者不超出所定义的、允许的上限。电流i仅仅在开始时非常短时间地达到极大值并且然后在启动的整个阶段中减小，由此支持换向装置10的保护性运行。
因此借助根据本发明的方法，主要在通用电机100的启动和制动运行中支持换向装置10的保护性运行。
代替所提及的物理运行参数电流i、转速n，也可以考虑其他在物理上可测量的参量——例如电枢电压、电枢场电压、转矩等等用于构成合成参量SG。在此可能的是，使用测量参量的不同的技术特征值，例如有效值、峰值等等。
在一种变型方案中可以设置，在合成参量SG的、提前实施的求取之后，将合成参量作为用于软件程序的静态参数集储存在控制装置20中并且通过这种方式将其用于通用电机100的调节或控制。
替代地也可以设置，在通用电机100运行期间，基本上实时检测用于运行的物理运行参数，其中，也实际上在实时运行中进行合成参量SG的构成并且通过电子开关装置(例如Triac、IGBT等等)的点火角或点火时刻的影响来控制通用电机100。通过这种方式，也可以在通用电机100的生命周期上有利也可以考虑运行特性方面的变化。
替代地也可以设置，实施用于合成参量SG的一类自学习过程，由此，电机100的性能随时间持久地匹配于用户的具体使用行为并且由此随时间越来越好地匹配地运行。
图5示意性地示出根据本发明的方法的一种实施方式的原理流程。
在第一步骤S1中，由通用电机100的至少两个物理运行参数求取合成参量SG。
在第二步骤S2中，以所述运行参数运行通用电机100，使得合成参量SG基本上保持在恒定的水平上或者至少不超出所定义的、允许的上限。
图6示出具有换向装置10的根据本发明的通用电机100的一种实施方式的原理方框图。可以看出，通用电机100具有电子控制装置20，在其中根据本发明的方法可以储存为固定的参数集或者借助所述电子控制装置根据本发明的方法基本上实时实施合成参量SG的求取并且通过换向装置10影响(例如调节或调整)换向装置10的开关半导体元件(未示出)的点火角或点火时刻。
概括而言，借助本发明提出用于运行通用电机的改善的方法，借助所述方法基于换向装置的经优化的运行可以改善通用电机的基于点火角的动态影响的基本运行特性。结果，可以在电枢处有利地实现电刷火花的明显减弱或者实现改善的换向循环，这有利地可以意味着通用电机的更小磨损以及因此延长的使用寿命。
此外，借助根据本发明的方法支持快速达到完全转速或功率，这使根据本发明的方法主要特别适合于在所述电动工具(例如角磨机、钻床等)中的应用：所述电动工具的电机在短的开关周期内在强烈波动的负载的情况下经受转速的大变化。
尽管借助通用电机描述了本发明，但显然本发明可用于具有电枢/转子的任何类型的一般电机，所述电机具有换向装置。
因此，本领域技术人员以合适的方式改动和/或互相组合本发明的所公开的特征，不偏离本发明的核心。

Claims (12)

1.一种用于运行通用电机(100)的方法，其具有以下步骤：
由所述通用电机(100)的至少两个物理运行参数求取合成参量(SG)；并且
以所述运行参数运行所述通用电机(100)，使得所述合成参量(SG)基本上保持在恒定的水平上或者至少不超出所定义的、允许的上限。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助由所述通用电机(100)的以下物理运行参数中的至少两个的数学关联构成所述合成参量(SG)：转速、电流强度、电枢电压、电枢场电压。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了构成所述合成参量(SG)，使用所述通用电机(100)的所述物理运行参数的峰值或有效值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，根据所述合成参量(SG)，将用于所述通用电机(100)的经优化的参数集储存在所述通用电机(100)的控制装置(20)中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，基本上实时检测用于构成所述合成参量(SG)的运行参数，其中，基本上实时构成所述合成参量(SG)，其中，根据所述合成参量(SG)，基本上实时改变用于所述通用电机(100)的影响参量。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，对于所述合成参量(SG)实施自学习过程。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，基本上在所述通用电机(100)的启动期间和/或制动运行期间实施所述方法。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述合成参量(SG)保持在低水平上。
9.一种通用电机(100)，其具有换向装置(10)，其特征在于，能够由所述通用电机(100)的至少两个物理运行参数求取合成参量(SG)，其中，所述通用电机(100)能够以所述运行参数运行，使得所述合成参量(SG)在所述通用电机(100)的运行期间基本上保持在恒定的水平上或者至少不超出所定义的、允许的上限。
10.根据权利要求9所述的通用电机，其中，所述合成参量(SG)在所述通用电机(100)的启动期间和/或制动运行期间基本上保持在恒定的水平上或者至少不超出所定义的、允许的上限。
11.一种将根据权利要求9或10所述的通用电机(100)应用在电动工具中的应用。
12.一种计算机程序产品，其具有程序代码单元，用于当所述计算机程序产品运行在电子控制装置(20)上或者存储在计算机可读的数据载体上时实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
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