DE112006001125T5

DE112006001125T5 - Motorstromumformung

Info

Publication number: DE112006001125T5
Application number: DE112006001125T
Authority: DE
Inventors: Shuichi Otsuka; Eric Tempe Hardt
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-03-20
Also published as: WO2007016235A2; US7521883B1; WO2007016235A3; CN101501968A; TW200721660A; JP2009505615A

Abstract

Verfahren zum Ansteuern eines Motors, das ein Erzeugen eines Ansteuersignals, um eine Spule zu erregen, die der Motor aufweist, und ein Erregen der Spule mit dem Ansteuersignal während einer ersten Kommutationsdauer aufweist, wobei das Ansteuersignal eine Mehrzahl von Komponentenpulsen aufweist, wobei einige der Komponentenpulse zu anderen der Komponentenpulse unterschiedlich sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Anmeldungen in gemeinsamem Besitz: US-Anmeldung Nr. 09/556 717 , eingereicht am 21. April 2000, jetzt US-Patent Nr. 6 611 117 , veröffentlicht am 26. August 2003, und US-Anmeldung Nr. 10/175 654 , eingereicht am 20. Juni 2022, jetzt US-Patent Nr. 6 801 004 , veröffentlicht am 5. Oktober 2004, von denen beide hierin in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke durch Verweis eingeschlossen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Elektromotoren und die Verwaltung von Rauschen, das während eines Betriebs von Elektromotoren erzeugt wird. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Rauschverwaltung in bürstenlosen DC-(Gleichstrom)-Motoren und insbesondere ein Umformen des Signals zum Erregen der Spulen in einem bürstenlosen DC-Motor.
Der grundlegende Aufbau eines bürstenlosen DC-Motors beinhaltet einen sich drehenden Permanentmagnet(en) (den Permanentmagnetläufer), der von einer Anzahl von Spulenwicklungen (Ständerspulen) umgeben ist. Es wird bewirkt, dass ein Strom in einer aufeinanderfolgenden Weise durch jede der Spulen fließt, was die Spulen der Reihe nach erregt. Die Magnetfelder, die durch diesen Fluss eines Stroms durch die Spulen erzeugt werden, interagieren mit dem Magnet(en) des Läufers. Eine Drehbewegung entsteht durch Ändern des Stromflusses in den Spulen, wenn die Pole des Permanentmagnetläufers eine Winkelposition ändern. Das Verfahren eines Änderns des Stromflusses wird als "Kommutation" bezeichnet. Die Zeitdauer, während welcher eine Spule oder Spulen erregt werden, wird allgemein als die "Kommutationsdauer" bezeichnet.
Strom durch die Spulenwicklungen (die die Spulen erregen) fließt. Ein Verfahren eines Erregens der Spulen besteht darin, eine Konstantspannung für die Dauer der Kommutationsdauer über die Spulen anzulegen. Ein weiteres Verfahren eines Erregens der Spulen besteht darin, eine Reihe von Pulsen für die Dauer der Kommutationsdauer über die Spulen anzulegen.
Um Änderungen der Drehzahl zu erzielen, wird der Spannungspegel geändert, der an die Spulen angelegt wird. In einem Fall kann der Spannungspegel einer Konstantspannungsversorgung geändert werden, der über die Spulen angelegt wird. Daher kann eine maximale Drehzahl durch Erregen der Spulen mit dem Maximalwert V_max der Spannungsversorgung erzielt werden. Eine niedrigere Drehzahl (angenommen 50%) kann durch Erregen der Spulen mit einem Spannungspegel von 0,5 V_max erzielt werden.
Ein allgemeiner verwendeter und energiewirksamer Lösungsweg besteht darin, die Spulen mit einem pulsbreitenmodulierten (PWM) Signal zu erregen. Daher wird die Spannung V_max der Spannungsversorgung während der Kommutationsdauer als eine Reihe von Pulsen angelegt. Der Arbeitszyklus (EIN/AUS-Verhältnis) bestimmt die Drehzahl des Motors. Zum Beispiel erfordert eine maximale Drehzahl einen Arbeitszyklus von 100%, das heisst immer EIN. Eine Drehzahl von 75% würde einen Arbeitszyklus von ungefähr 75% erfordern, wobei der Puls für 75% der Pulsdauer bei V_max und für die verbleibenden 25% der Pulsdauer bei Masse (0 Volt) ist.
Die 6 und 7 zeigen den Stromfluss durch eine Spule während einer Kommutationsdauer der Dauer P. 6 zeigt das Stromprofil, wenn eine Spule mit einer Konstantspannungsquelle erregt wird. Es ist zu sehen, dass es zu dem Ende der Kommutationsdauer eine Stromspitze gibt. Diese Stromspitze besteht aufgrund eines Zusammenbrechens des Magnetfelds (ebenso als die Gegen-EMF, elektromotorische Kraft bezeichnet) in der Spule, wenn die Spannung an dem Ende der Kommutationsdauer beseitigt wird.
Ein ähnlicher Effekt ist in 7 zu sehen, in der die PWM verwendet wird, um die Spulen zu erregen. Ein ähnlicher Spitzeneffekt ergibt sich an dem Ende der Kommutationsdauer, wenn die Erregungspulse zu dem Ende der Kommutationsdauer beseitigt werden.
Diese Spitzen können hörbares Rauschen erzeugen. Bedeutsamer können die Spitzen eine Quelle einer EM-Interferenz (EMI) sein. Herkömmliche Lösungswege beinhalten die Verwendung einer Schaltung, um die Spitzen zu filtern, die sich während eines Betriebs des Lüftermotors ergeben, oder anderweitig die Effekte der Spitzen zu verringern.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Ansteuersignals, das während einer Kommutationsdauer an eine Spule eines Motors angelegt wird. Das Ansteuersignal weist eine Mehrzahl von Pulsen auf. Für die Dauer der Kommutationsdauer werden die Pulse geändert und dadurch wird eine Rauschverringerung während eines Betriebs des Motors erzielt. Die vorliegende Erfindung schafft ebenso eine Rauschverwaltung durch zweckmäßiges Steuern des Ansteuersignals während einer Kommutationsdauer, wenn eine Spule durch das Ansteuersignal erregt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Aspekte, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich, die in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung dargestellt wird, wobei:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines bürstenlosen DC-Motors und einer Steuereinrichtung zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung betreibbar sind;
2 eine schematische Darstellung des bürstenlosen DC-Motors zeigt, der in 1 gezeigt ist;
3 ein Flussdiagramm zeigt, das die Kommutation des bürstenlosen DC-Motors, der in den 1 und 2 gezeigt ist, gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt;
4 herkömmliche Ansteuersignale zum Erregen einer Ständerspule zeigt;
5A bis 5C Beispiele von Ansteuersignalwellenformen zum Erregen einer Ständerspule gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
6 das Stromprofil über einer Spule zeigt, die gemäß einem herkömmlichen Verfahren erregt wird; und
7 das Stromprofil über einer Spule zeigt, die gemäß einem weiteren herkömmlichen Verfahren erregt wird.
BESCHREIBUNG DER SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Obgleich die vorliegende Erfindung einfach an irgendeinem bürstenlosen DC-Motoraufbau angewendet wird, wird eine Lüftervorrichtung eines bürstenlosen DC-Motors der Anmelderin als ein geeignetes Mittel zum Beschreiben eines spezifischen veranschaulichenden Ausführungsbeispiels der Erfindung dienen. Insbesondere wird hierin die Motorvorrichtung beschrieben, die in dem US-Patent Nr. 6 611 117 der Anmelderin offenbart ist.
Die 1 und 2 zeigen ein vereinfachtes Blockschaubild und eine schematische Darstellung eines allgemein mit 100 bezeichneten bürstenlosen DC-Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Motor 100 beinhaltet einen Hall-Sensor 10, der einen Ausgang 12 aufweist; einen Mikrocontroller 20, der komplementäre Ausgänge 30 und 40 aufweist; eine Ständerspule 50; und Schalter SW1 und SW2. In dem Blockschaltbild, das in 1 gezeigt ist, weisen die Schalter SW1 und SW2 die zwei Schalter auf, die in einer Vollbrücken-Ansteuerstufe gleichzeitig eingeschaltet sind. In der schematischen Darstellung, die in 2 gezeigt ist, sind die Schalter SW1 und SW2 von 1 durch Schalter 60 und 70 oder Schalter 80 und 90 dargestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Hall-Sensor 10 eine Vorrichtung mit einer Industrieteilenummer UA3175 auf und weist der Mikrocontroller 20 eine Vorrichtung mit einer Industrieteilenummer 12C671 auf.
Eine Anwendung für den bürstenlosen DC-Motor, der in den 1 und 2 gezeigt ist, ist in einem Lüfter des Typs, der zum Kühlen von elektronischen Schaltungen verwendet wird. Ein derartiger bürstenloser DC-Lüfter, das heisst ein Lüfter, der von einem bürstenlosen DC-Motor angesteuert wird, beinhaltet weiterhin einen Flügel, der in ein Flügelgehäuse (nicht gezeigt) montiert ist. Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, wird bewirkt, dass sich der Flügel des Lüfters dreht, wenn der Strom durch den oberen Schalter von SW1 70, durch die Ständerspule 50 und durch den unteren Schalter von SW1 60 und alternativ durch den oberen Schalter von SW2 90, durch die Ständerspule 50 und durch den unteren Schalter von SW2 60 fließt.
Das Flügelgehäuse enthält einen Permanentmagnet, welcher den Permanentmagnetläufer des bürstenlosen DC-Lüfters bildet. Der Hall-Sensor 10 erfasst eine Änderung des Zustands des Magnetfelds, das erzeugt wird, wenn sich der Lüfter (und daher der Permanentmagnetläufer) des bürstenlosen DC-Lüfters dreht. Wenn der Flügel ein Drehextrem erreicht, erfasst der Hall-Sensor 10 die Änderung des Zustands des Magnetfelds des bürstenlosen DC-Lüfters und ändert der Ausgang 12 des Hall-Sensors seinen logischen Zustand. Für nachstehende Diskussionszwecke wird dieses Ereignis als eine Hall-Unterbrechung bezeichnet.
Der Ausgang 12 des Hall-Sensors 10 ist mit dem Mikrocontroller 20 versehen und der Zustand der Ausgänge 30 und 40 des Mikrocontrollers 20 ist eine Funktion des Ausgangs 12 des Hall-Sensors 10. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ändert daher der Mikrocontroller 20, immer dann, wenn der Mikrocontroller 20 eine Änderung des Ausgangs 12 des Hall-Sensors 10 erfasst, gemäß der vorliegenden Erfindung seine Ausgänge 30 und 40. Ein zusätzliches Detail des Betriebs des Mikrocontrollers 20 wird in dem Flussdiagramm von 3 diskutiert. Es wird für Fachleute ersichtlich, dass die besondere Beziehung zwischen dem Zustand der Ausgänge 30 und 40 des Mikrocontrollers 20 und des Ausgangs 12 des Hall-Sensors 10 geeignet angewendet werden kann, um den Erfordernissen für irgendeinen gegebenen bürstenlosen DC-Motor oder -Lüfter zu entsprechen.
3 erläutert den Betrieb des Motors 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in 2 gezeigt ist. Genauer gesagt ändert gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Mikrocontroller 20 den Zustand von seinen Ausgängen 30 und 40 gemäß Softwareprogrammanweisungen, die es gemäß Verfahren ausführt, die im Stand der Technik bekannt sind und welche hierin nicht weiter beschrieben werden. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bewirkt der Mikrocontroller 20 eine Kommutation des bürstenlosen DC-Motors durch Ausführen von Softwareprogrammanweisungen gemäß Schritten, die durch das Flussdiagramm 300 hervorgehoben sind, das in 3 gezeigt ist.
3 zeigt die Funktionsweise des Mikrocontrollers 20 gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 302 wird eine Drehzahlauswahl durchgeführt. In einem typischen Computerlüfteraufbau liefert das System, in welchem der Computerlüfter betrieben wird, seine eigenen PWM-Ansteuersignale (ebenso als ein externes oder ein von einem System geliefertes PWM-Ansteuersignal bezüglich des Lüfters bezeichnet) zum Betreiben des Lüftermotors. Der Arbeitszyklus der von einem System gelieferten Ansteuersignale steuert die Lüfterdrehzahl. In der vorliegenden Erfindung erfasst der Mikrocontroller 20 die von einem System gelieferten Ansteuersignale und kann den erwünschten Lüfterdrehzahlbetrieb auf der Grundlage des Arbeitszyklus der ankommenden Ansteuersignale sicherstellen. Natürlich wird es ersichtlich, dass irgendwelche von zahllosen alternativen Verfahren verwendet werden können, um die Drehzahl des Motors auszuwählen. Zum Beispiel kann eine Datenschnittstelle vorgesehen sein, in die das externe System, innerhalb welchem der Motor betrieben wird, eine digitale Information senden kann, die eine Motordrehzahl darstellt.
In einem Schritt 304 wird die Kommutationsdauer auf der Grundlage mindestens der Drehzahlauswahl bestimmt. Die körperlichen Abmessungen des Motors können an dem Mikrocontroller 20 verfügbar gemacht werden. Die Kommutationsdauer kann einfach aufgrund der Drehzahlauswahl (zum Beispiel Umdrehungen pro Minute), der körperlichen Abmessungen (zum Beispiel Läuferdurchmesser) und Entwurfsparametern des Motors (zum Beispiel Anzahl von Polen) berechnet werden. Die Kommutationsdauer zeigt die Zeitdauer an, für die eine oder mehrere der Ständerspulen erregt werden, bevor eine Kommutation durchgeführt werden muss.
In einem Schritt 306 wählt der Mikrocontroller 20 einen Anfangs-Arbeitszykluswert und einen Zeitgeberwert aus. Hierbei kann die Kommutationsdauer, die in dem Schritt 304 bestimmt wird, in zwei oder mehr Unterdauern geteilt werden. Zum Beispiel wird in einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kommutationsdauer in drei Unterdauern einer Zeit geteilt, wie es in 5A gezeigt ist. Die Figur zeigt drei Unterdauern einer Dauer s₁, s₂ und s₃. Jedoch versteht es sich, dass die Kommutationsdauer in mehr (oder weniger) Anzahlen von Unterdauern geteilt werden kann. Die Unterdauern können von unterschiedlichen Dauern sein (siehe zum Beispiel 5B). Ein Zeitgeberwert wird entsprechend der ersten Unterdauer ausgewählt. Ebenso wird ein Anfangs-Arbeitszykluswert ausgewählt oder anderweitig bestimmt.
In einem Schritt 308 stellt der Mikrocontroller 20 einen Zeitgeber mit dem Anfangszeitgeberwert ein, der in dem Schritt 306 bestimmt wird. Dann erzeugt der Mikrocontroller 20 in einem Schritt 310 einen Puls, der einen Arbeitszyklus aufweist, der gleich dem Anfangs-Arbeitszykluswert von Schritt 306 ist oder mindestens auf diesem beruht.
In einem Entscheidungsschritt 312 schreitet, wenn der Zeitgeber, der in dem Schritt 308 eingestellt worden ist, unterbricht, dann die Verarbeitung zu einem anderen Entscheidungsschritt 316 fort. Die Zeitgeberunterbrechung bezeichnet das Ende einer Kommutationsunterdauer. In einem Schritt wird ein Bestimmen durchgeführt, ob die letzte Unterdauer verstrichen ist. Ein geeigneter Zähler oder irgendein anderer ähnlicher Mechanismus kann verwendet werden, um eine Information zu verfolgen, die sich auf die Anzahl von Kommutationsunterdauern und welche Unterdauer wirksam ist und eine andere derartige Information bezieht, die erforderlich sein könnte. Wenn ein Bestimmen durchgeführt wird, dass die letzte Unterdauer der Kommutationsdauer verstrichen ist, wird eine Kommutation in einem Schritt 318 durchgeführt. Ein Verstreichen der letzten Unterdauer bezeichnet, dass die Kommutationsdauer beendet ist und dass eine Kommutation durchgeführt werden sollte.
Wenn die Unterdauer nicht die letzte Kommutationsunterdauer ist (das heisst der NEIN-Zweig des Entscheidungsschritts 314), schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 316 fort. Hier wird ein neuer oder eingestellter Arbeitszykluswert für Pulse ausgewählt, die während der nächsten Kommutationsunterdauer erzeugt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der neue Arbeitszykluswert von seinem vorhergehenden Wert um irgendeine Höhe verringert. Zum Beispiel ist in einem bestimmten Ausführungsbeispiel der neue Arbeitszyklus der vorhergehende Arbeitszyklus um ein Viertel weniger des Anfangsarbeitszyklus, daher ist Dneu = Dvorher – 0,25 × DAnfang.
Weiterhin kann es zum Einstellen des Arbeitszyklus für die nächste Kommutationsunterdauer erforderlich sein, den Zeitgeberwert für die nächste Unterdauer einzustellen. In dem Fall, in dem jede Unterdauer eine gleiche Dauer aufweist, muss der Zeitgeberwert nicht zurückgesetzt werden. Jedoch kann, wie es zuvor diskutiert worden ist, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Unterdauern einer sich ändernden Dauer verwenden. In diesem Fall würde der Zeitgeberwert für eine nächste Dauer der nächsten Kommutationsunterdauer zurückgesetzt werden müssen.
Von Schritt 316 fährt eine Verarbeitung durch Zurückkehren zu dem Schritt 308 fort. Dort wird der Zeitgeber möglicherweise mit einem neuen Zeitgeberwert zurückgesetzt und schreitet eine Verarbeitung mit dem eingestellten Arbeitszykluswert fort, wie es zuvor diskutiert worden ist. Daher werden die Schritte 308 bis 316 für jede Kommutationsunterdauer wiederholt. Wie es dann während der Kommutationsdauer zu sehen ist, ändert sich der Arbeitszyklus. Durch eine geeignete Auswahl von Arbeitszykluswerten kann das Rauschen, das aufgrund der Gegen-EMF in einer Ständerspule an dem Ende der Kommutationsdauer erzeugt wird, im Wesentlichen verringert werden.
Es wird nun auf die 4, 5A und 5B verwiesen. Diese Figuren zeigen das Spannungsprofil über einer Ständerspule in einem Motor. 4 zeigt herkömmliche PWM-Ansteuersignale, die an eine Spule angelegt werden. Während einer ersten Kommutationsdauer P_c1 weist das Ansteuersignal irgendeine Anzahl von Pulsen (die Figur zeigt drei) eines gegebenen Arbeitszyklus auf, die an die Spule angelegt sind. Dann wird zu einer späteren Zeit während einer anderen Kommutationsdauer P_c2 ein anderes Ansteuersignal, das einen zweiten Satz von Ansteuerpulsen aufweist, an die Spule angelegt. Wie es sich aus dem Stand der Technik versteht, ist der Arbeitszyklus der Pulse, die das Ansteuersignal aufweisen, während der Kommutationsdauer im Wesentlichen konstant.
Jedoch ändert sich gemäß der vorliegenden Erfindung der Arbeitszyklus der Pulse für die Dauer der Kommutationsdauer. 5A zeigt ein veranschaulichendes Beispiel dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung. Die Figur zeigt auf einer vergrößerten Zeitskala das Ansteuersignal zum Erregen der Spule während einer einzelnen Kommutationsdauer einer Dauer P_c und die Pulse, die das Ansteuersignal aufweisen. Die Kommutationsdauer ist in drei Unterdauern, jede einer Dauer s₁, s₂ und s₃, geteilt gezeigt. Die Pulse, die während der ersten Unterdauer (s₁) nahe dem Beginn der Kommutationsdauer an die Spule angelegt werden, weisen einen Arbeitszyklus von D₁ auf. Die Pulse, die während der zweiten Unterdauer (s₂) an die Spule angelegt werden, weisen einen Arbeitszyklus von D₂ < D₁ auf. Schließlich weisen die Pulse, die während der dritten Unterdauer (s₃) zu dem Ende der Kommutationsdauer an die Spule angelegt werden, einen Arbeitszyklus von D₃ < D₂ auf. Das heisst, der Arbeitszyklus ändert sich während der Kommutationsdauer.
5A zeigt, dass die Unterdauern eine gleiche Dauer aufweisen; daher ist s₁ = s₂ = s₃. 5B zeigt, dass eine Kommutationsdauer in Unterdauern einer ungleichen Dauer geteilt werden kann, wobei zum Beispiel s₁ ≠ s₂ ≠ s₃ ist. Weiterhin zeigt 5B (und 5A), dass die Pulsdauern (P₁, P₂, P₃) der Pulse gleich sind.
In einer Anfangsrealisierung der vorliegenden Erfindung ist die Kommutationsdauer in vier Unterdauern geteilt worden. Der Arbeitszyklus der Pulse in einer nachfolgenden Unterdauer ist um 1/4 des ursprünglichen Arbeitszykluswerts verringert worden. Der Endpuls in der letzten Unterdauer ist beseitigt worden. Aus dem Vorhergehenden ist es ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung lehrt, dass Komponentenpulse des Ansteuersignals, das während der Kommutationsdauer an eine Ständerspule angelegt wird, auf verschiedene Weisen geändert werden können.
Zum Beispiel kann die Kommutationsdauer in irgendeine Anzahl von Unterdauern geteilt werden. Jede Unterdauer kann eine gleiche Dauer aufweisen oder jede Unterdauer kann eine unterschiedliche Dauer aufweisen. Der Mikrocontroller 20 kann unter Verwendung von bekannten Programmierungsverfahren programmiert werden, um diesen Aspekt der vorliegenden Erfindung zu realisieren.
Der Mikrocontroller 20 kann programmiert werden, um allmählich den Arbeitszyklus der Komponentenpulse des Ansteuersignals über die Dauer der Kommutationsdauer zu verringern. Daher können Pulse nahe dem Beginn der Kommutationsdauer Arbeitszyklen aufweisen, die größer als der Arbeitszyklus von Pulsen zu dem Ende der Kommutationsdauer sind. Im Allgemeinen kann der Arbeitszyklus der Komponentenpulse des Ansteuersignals geändert werden, die während einer Kommutationsdauer an eine Ständerspule angelegt werden.
Anstelle eines Änderns der Arbeitszyklen können die Dauern der Komponentenpulse (Pulsdauern) während der Kommutationsdauer geändert werden. Die Arbeitszyklen der sich in der Dauer ändernden Pulse können an einem konstanten Arbeitszyklus aufrechterhalten werden. 5C zeigt diesen Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Dauern p₁ bis p_n unterschiedlich sein können. Alternativ können sowohl die Dauer als auch die Arbeitszyklen der Pulse über den Verlauf der Kommutationsdauer geändert werden.
In einem herkömmlichen System wird, wenn eine gegebene Motordrehzahl erwünscht ist, der Arbeitszyklus des Ansteuersignals zweckmäßig ausgewählt und während der Kommutationsdauer für diese Spule an eine Spule angelegt. Anders ausgedrückt weisen während der Zeit, zu welcher eine Spule erregt ist, die Komponentenpulse des Ansteuersignals, das an diese Spule angelegt wird, einen Arbeitszyklus auf, der auf der Grundlage mindestens der erwünschten Drehzahleinstellung bestimmt wird. Der Arbeitszyklus wird derart ausgewählt, dass die mittlere Spannung, die für die Dauer der Kommutationsdauer über die Spule angelegt wird, gleich einem Wert ist, der der erwünschten Motordrehzahl entspricht.
Es ist anzumerken, dass die gleiche Bedingung für die Ansteuersignale gilt, die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Komponentenpulse bezüglich ihrer Arbeitszyklen, Anzahl von Unterdauern, der Pulsdauer oder irgendeiner Kombination von diesen Parametern für die Dauer der Kommutationsdauer geändert. Jedoch sollten die Parameter zum Auswählen der Änderung des Arbeitszyklus und/oder der Pulsdauer mit der Bedingung ausgewählt werden, dass die gesamte mittlere Spannung während der Kommutationsdauer für die erwünschte Drehzahl des Motors geeignet ist.
Ein Rauschverwaltungssystem kann durch Betreiben des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden. Rauschen, das während eines Betriebs von dem Motor erzeugt wird, kann durch Ansteuern der Ständerspulen gemäß der vorliegenden Erfindung verringert werden. Das heisst, für jede Ständerspule wird, wenn diese Ständerspule während ihrer Kommutationsdauer angesteuert wird, das Ansteuersignal gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt und an diese Spule angelegt. Das Verringern der Gegen-EMF führt zu einem entsprechenden Verringern des Rauschens und der EMI.
Zusammenfassung
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Ansteuersignals, das an eine Spule eines Motors angelegt wird, sind offenbart. Das Ansteuersignal wird während einer Dauer (Kommutationsdauer) zwischen einem Kommutationsereignis und dem unmittelbar folgenden Kommutationsereignis angelegt, wenn die Spule erregt wird. Das Ansteuersignal weist Pulse auf, welche sich über die Dauer der Kommutationsdauer ändern.

Claims

Verfahren zum Ansteuern eines Motors, das ein Erzeugen eines Ansteuersignals, um eine Spule zu erregen, die der Motor aufweist, und ein Erregen der Spule mit dem Ansteuersignal während einer ersten Kommutationsdauer aufweist, wobei das Ansteuersignal eine Mehrzahl von Komponentenpulsen aufweist, wobei einige der Komponentenpulse zu anderen der Komponentenpulse unterschiedlich sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich Arbeitszyklen der Komponentenpulse über die Dauer des ersten Kommutationspulses ändern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich Arbeitszyklen der Komponentenpulse über die Dauer des ersten Kommutationspulses verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Arbeitszyklen der Komponentenpulse zu dem Beginn der Kommutationsdauer größer als Arbeitszyklen der Komponentenpulse zu dem Ende der Kommutationsdauer sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kommutationsdauer in zwei oder mehr Unterdauern geteilt ist, wobei Pulse in jeder Unterdauer zu Pulsen in einer anderen Unterdauer unterschiedlich sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei derartige der Komponentenpulse, die zeitlich später als andere der Komponentenpulse sind, kürzere Dauerpulsbreiten aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pulsbreiten der Komponentenpulse zu dem Beginn der Kommutationsdauer eine längere Dauer als die Pulsbreiten der Komponentenpuls zu dem Ende der Kommutationsdauer aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pulsbreiten der Komponentenpulse von dem Beginn der Kommutationsdauer zu dem Ende der Kommutationsdauer eine fortschreitend kürzere Dauer aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor ein bürstenloser DC-Motor ist.
Verfahren eines Betreibens eines Lüftermotors gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1.
Lüfter, der einen Motor und eine Steuereinrichtung aufweist, um Ansteuersignale zu erzeugen, um den Motor zu betreiben, wobei die Steuereinrichtung betreibbar ist, um Ansteuersignale gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 zu erzeugen.
Verfahren zum Verwalten von Rauschen, das während eines Betriebs eines Lüfters erzeugt wird, wobei der Lüfter einen bürstenlosen DC-Motor aufweist, wobei das Verfahren ein Erzeugen von Ansteuersignalen aufweist, um Ständerspulen zu erregen, die der bürstenlose DC-Motor aufweist, wobei die Ansteuersignale umgeformt werden, um das Erzeugen von Stromspitzen in den Ständerspulen zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Ansteuersignale eine Mehrzahl von Pulsen aufweisen, wobei sich für ein erstes Ansteuersignal, das über eine Zeitdauer, während welcher die Spule erregt wird, an eine Spule angelegt wird, Arbeitszyklen von Pulsen ändern, die das erste Ansteuersignal aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei sich der Wert der Arbeitszyklen über die Zeitdauer verringert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Ansteuersignale eine Mehrzahl von Pulsen aufweisen, wobei sich für ein erstes Ansteuersignal, das über eine Zeitdauer, während welcher die Spule erregt wird, an eine Spule angelegt wird, Pulsdauern von Pulsen ändern, die das erste Ansteuersignal aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei sich Arbeitszyklen der Pulse, die das erste Ansteuersignal aufweisen, zusätzlich zu den Pulsdauern ändern.
Verfahren zum Betreiben eines Lüftermotors, das ein Erregen einer Spule des Lüftermotors während einer ersten Kommutationsdauer aufweist, das ein Erzeugen einer Mehrzahl von Komponentenpulsen beinhaltet, wobei einige der Komponentenpulse, die während der ersten Kommutationsdauer erzeugt werden, Arbeitszyklen aufweisen, die zu Arbeitszyklen von anderen der Komponentenpulse unterschiedlich sind, die während der ersten Kommutationsdauer erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei diejenigen der Komponentenpulse, die zeitlich später sind, kleinere Arbeitszyklen aufweisen als die früher erzeugten Komponentenpulse.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Arbeitszyklen der Komponentenpulse, die nahe dem Beginn der ersten Kommutationsdauer erzeugt werden, größer als die Arbeitszyklen der Komponentenpulse sind, die nahe dem Ende der ersten Kommutationsdauer erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Arbeitszyklen der Komponentenpulse von dem Beginn der ersten Kommutationsdauer zu dem Ende der ersten Kommutationsdauer eine fortschreitend kürzere Dauer aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei Pulsdauern der Pulse von dem Beginn der ersten Kommutationsdauer zu dem Ende der ersten Kommutationsdauer eine fortschreitend kürzere Dauer aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Motor ein bürstenloser DC-Motor ist.
Lüfter, der einen Lüftermotor und eine Steuereinrichtung aufweist, um Ansteuersignale zu erzeugen, die den Lüftermotor betreiben, wobei die Steuereinrichtung betreibbar ist, um Ansteuersignale gemäß dem Verfahren nach Anspruch 17 zu erzeugen.
Verfahren eines Betreibens eines bürstenlosen DC-Motors, das aufweist: Erzeugen eines pulsbreitenmodulierten (PWM) Signals, um eine erste Spule aus einer Mehrzahl von Spulen zu erregen, die der bürstenlose DC-Motor aufweist, während einer ersten Kommutationsdauer, wobei die Dauer des PWM-Signals im Wesentlichen gleich der ersten Kommutationsdauer ist; und Erregen der ersten Spule während der ersten Kommutationsdauer durch Anlegen des PWM-Signals an diese, wobei das PWM-Signal während der ersten Kommutationsdauer einen nichtkonstanten Arbeitszyklus aufweist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das PWM-Signal eine Mehrzahl von Komponentenpulsen aufweist, wobei Arbeitszyklen der Komponentenpulse nicht gleich sind, wodurch während der ersten Kommutationsdauer die erste Spule durch Pulse von unterschiedlichen Arbeitszyklen erregt wird.
Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen DC-Motors, der mindestens eine erste Spule aufweist, wobei das Verfahren ein Erregen der mindestens einen Spule während einer Kommutationsdauer aufweist, wobei das Erregen ein Anlegen eines PWM-Signals an die mindestens erste Spule beinhaltet, wobei sich der Arbeitszyklus des PWM-Signals während der Kommutationsdauer ändert.