TW411662B - Electronically commutated engine - Google Patents

Description

4U662 A7 B7 五、發明説明（ί ) 本發明關於一種電子式換流之馬達，具有一觸带數個 (讀先閏讀背面之注意事項再填窍本頁) 繞組條帶（繞組相）（Wickiungsstrang )的定子及一轉子， 其中，個別繞組條帶的控制係經由功率終級在時間錯開的 週期中達成，該週期分成控制時間及休止時間。 在這類習知之電子式換向馬達，要影響馬達出力功率 ，係藉利用脈波寬度調變（pwivn的功率終級的脈波頻 率或藉改變功率終階段的終切換期間而達成。在此，電流 係在控制的整個時間範圍中作振盪，或在終切換期間改變 ，這點在高馬達電流的場合造成高切換損失，此損失値大 約隨電流的平方成比例增加。這種高切換損失減低了馬達 的效率，另方面對功率終級產生相當之熱負荷，這種熱負 荷往往也造成功率終級所用的電子切換元件故障。 本發明之目的在於，對於上述種類的電子式換向馬達 ，將功率終級的控制作改革，使得在高馬達電流時可避免 高弨換損失以及功率終級之較高負載。 依本發明，這種目的達成之道，一方面係將控制時間 分成一開始時段及一終時段，在低馬達電流時，功率終級 在開始時段中只用頻寬調變作振盪。而在高馬達電流時， 則在終時段中將功率終級另外用多少有些長久的導通時間 完全地導通，或者，另一種方式，也可以將控制時間分成 一開始時段及一終時段，在低馬達電流時，將功率終級在 終時段中利周脈波寬度調變而振盪，而在高馬達電流時* 將功率終級在整個終時段中另外還在起始時段中甩多少有 些大的終⑺換期間完全導通。 本紙张尺度適用中阀國家標準（CNS ) Λ4規格（2】0Χ 297公釐） 41X662 五、發明説明（> ) 在這種設計中，脈波寬度調變只在控制時間的開始時 段中或終時段中進行，且其脈波宽度隨馬達電流增加而增 加。在高馬達電流時，有一附加的導通期間加到開始時段 或終時段，此期間隨馬達電流增加而加大，且最後可包含 整個終時段或開始時段β如此，在開始或終時段之時，以 及在該附力Π的導通時期時，功率終級完全地導通，以避免 切換損失 低電流與高電流的二種操作方式可用最簡單的方式如 下分開：將具有低馬達電流及(¾[馬達電流的區域預設一個 一定·之電流値ΓΓΠ區別’其中，隨著小電流增加，脈波寬度 變大，且隨著大電流增加，導通期間增大。 如果依一種設計，將功率終級的週期的控制時間與開 始時段部分地重疊，且只在非重叠的部分時段振盪，則個 別繞組電流不重叠，且如果在高電流時，將供電方式做成 使導通時期直接地接到開始時段，且多少延仲過終時段的 範圍，則在總電流中不會有漏尖情事。 最好，在此週期中的控制時間與沭止時間選設成一樣 大，而控制時間延伸過週期（P )的大約2/3。 脈寬調變的、脈波頻率係在人聽覺範圍以上，例如2 0 仟赫。 控制時間的加大用以下方式做：將導通期間直接地接 到開始時段，且多少延伸過終時段範圍，或者該導通期間 多少延渖到週期的相關開始時段中-- 具有這種方式控制的功率終級的控制電路不但能用於 II · ^pn - t J —if —^― II 士-^·. ^^1 f (对先M讀背面之注意事項再填本頁) 訂 本紙张尺度適州屮阀國家榡牟（CNS ) Λ4現格（2丨0X297公釐) ^ 662 Α7 Β7 五、發明説明（今） 電子方式換流的馬達，而且也可使其他電器以對應地減低 的切換損失及較高的效率控制與調節. 茲利用圖式中所示的一個實施例詳細說明本發明。圖 式中： 第一圖係控制作m的時序圖，附有所闱之圖號， 第二圖係闬脈寬調變的控制作甩的時序圖， 第三圖係用於控制一個電子式換流之馬達的四個繞組 條帶所用之四個功率終級的控制圖， 第四圖係相關的控制電路， 第五圖係習知及本發明的控制電路的功率切換圖， 第六圖係在一功率終級中的損失功率與控制作甩的關 係圖= 如第一圖所不’功率終級係作週期式控制，其中週期 p包含一控制時間T a及一休止時間T p。在圖示實施例 中，控制時間T a與休止時間T p —樣大。控制時間丁 a 本身分成一間始時段τ 1及一終時段T 2。開始時段τ a 各在時間t 1開始，且一直延丨申到時間t 2爲止：終時段 T 2緊接在開始時段T a之後，因此該時段從時間t 2到 時間t 3，t 3顯示終時段丁 2的結束。 如果馬達的負載使得只需要泜到一預定電流値之低馬 達電流，則在開始時段（τ 1 )中利用脈寬調變（PWM )使功率終級振盪，如第二圖所示。在此，在工作範圍中 ，脈波寬度隨電流升高而加大，終時段T 2深持無電流* 如果所需電流超出預設電流値，則在開始時T 1中完全導 I--------裝----；--§1------t (請先閲讀背面之注意事項再"艿本頁) 本紙乐尺度過/«中阉國家標準（CNS) Λ4規格（2丨0X297公釐） «1662 Α7 Β7 ^¾—部中^<iT^/:Jm-T消开合竹杉卬妒 五、發明説明（中） 通，然後，緊接在時間t. 2後有一導通期間τ e ’在其間 ，該功率終級τ T 1〜.T 丁 4同樣地完全導通，如第三圖 所示，導通期間τ e隨電流需求增加而上升，一直到此期 間最後包含整個終時段T 2 +爲止=如第三圖所示，四個功 率終級Τ Τ 1〜Τ T 4的週期P在時間上互相錯開’使得 開急時間Τ 1各約重叠1 0 %左右》如豢只有約9 0%的 開始時段Τ 1利用PWM振盪，則個別之功率終級的電流 不重疊，且在總電流中亦無洩漏。在其他數目功率終級的 情形，怛用類似方式進行。 功率終級τ Τ 1〜Τ T 4的控制作用如第四圖所示， 即使在低馬達電流時，也用脈寬調變（PWM)在控制時 間之終時段T 2中達成，其中，脈波寬度隨低馬達電流上 升及增加。如果達到一預定馬達電流，則功率終級τ τ1 〜τ T 4在終時段T 2中完全導通，且隨馬達電流進一步 增加而在開始時段Τ 1中加一段附加之導通期間T e，在 此期間，功率終級T T 1〜T T 4同樣完全地導通=如此 在開始時段Τ 1與終時段T 2相同的期間〔爲週期之期間 P的四分之一〕的憤形，讀附加之導通時間T e最大爲週 期之期間P的四分之一。 該附加的導通時間此時不再如第三圖所示接到開始時 段丁1之後，而係緊接到終時段丁 2的開始= 第五圈顯示四個功率終級Τ Τ 1〜Τ T 4的控制電路 ，它有一Μ◦ S — F E 了電晶體，在其輸出回路中各設有 一電子式換流的馬達的一繞組條帶L 1〜L 4 繞組條帶 (锖先鬩讀背面之注意事項再填商本頁) - -ί-'' 丁 本紙张尺度適爪中國國家標羋（CNS ) Λ4規格（2ί〇Χ297公釐） 411662 A7 B7 五、發明説明（f) L 1〜L 4係交替地反向繞，因此電流方向可相同，控制 電路由一電池（GND — UBAT)供電，其電壓用一電 容器C 1使之平穩。在第三圖中所示之控制電流對應地在 時間上錯開地供應到MO S - F E T電晶體的四個控制電 極 在第六圖的座標圖中顯示在一功率終級中的損失功率 與控制作用的關係。在此，値1表示全負載時，功率終級 完全切換，而値1 0 0表示在損失功率時的一參考値，此 値相當於在全負載時，在無負載的操作中的控制，如實線 之持性線所示。如果在整個控制時間T a中利用PWM做 振盪，則得到虛線所示之損失特牲線，它在高電流時有較 高之損失功率。最後，在本發明的操作方式中，得到虛線 所示之特性線，損失功率之闬N v表示之陰影區域在本發 明的控制中，並不會發生，這和在整個控制時間中振盪的 工作方式不同。因此，功率終級的負載在大電流的範圍中 減少，而馬達效率提高=特性線不會超出該未振盪之操作 的損失功率，這點在高電流時很有利，且在滿載時才會達 到損失値1 0 0。谅本發明的控制電路也可用於控制其他 電器，而具有相同的優點。 誚先閱讀背注意事項再填寫本頁 等 订 本紙张尺度適川中1¾國家標隼（CNS ) Λ4规格（210X29·?公嫠）

Claims (1)

1. 411662 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1·一種電子式換流之馬達’具有一個帶數個繞組條 帶的定子及一轉子’其中’個別繞組條帶的控制係經由功 率終級在時間錯開的週期中達成，該週期分成控制時問及 休止時間，其特徵在： 將控制時間C 丁 a )分成一開始時段c T 1，從t 1 到t 2 )及一終時段（T _2，従t 2到t 3 )，且在低的 馬達電流時，只在開始時段（從t 1到t 2 )將功率終級 (T 丁 1到T T 4 )用脈寬調變（P WM :)做脈波振盪， 而在高馬達電流時，將功率終級（T T 1到T T 4 )在整 個閧始'時段（T 1 )以及另外在多少有些長久的導通時期 C T e )的終時段（T 2〕中完全導通。 2，一種電子式換流之馬達，具有一個帶數個繞組條 帶的定子及一轉子’其中，個別繞組條帶的控制係經由功 率終級在時間互相錯開的週期中逹咸，該週期分成控制時 間及休止時間，其特徵在： 將控制時間（T a )分成一開始時段（T 1 )及一終 時段（T 2 )，在低馬達電流時，將功率終級〔T T 1 ) CTT2) (TT3) (TT4)在終時段中利用脈波寬 度調變振盪，而在高馬達電流時，將功率終級（T T 1 ) (τ 丁 ‘2 ) ( T T 3 ) ( T T 4 )在多少有些大的終切換 期間（T e )的開始時段〔T 2 )中完全導通。 3·如申請專利範圍第1或第2項的電子式換流之馬 達，其中： 具有低馬達電流及高馬達電流的區域藉著預設一定的 -----^---4----Γ--、玎------^ {請先閱讀背面之汶意事項再填寫本頁) 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 本紙掁尺度適用中國國家橾準（CMS ) A4規格（210X297公釐} 411662 經濟部中央楯準局貝工消費合作社印聚 A8 B8 C8 D8 ___ 六、申請專利範圍 電流値而作區別，脈波寬度隨著小電流增加而加大，且導 通期間（T e )隨高電流之增大而加大。 4·如申請專利範圍第1項之電子式換流之馬達，其 中： 功率終級〔丁 τ 1〜T下4 )的週期C P )的控制時 間（T a )與其開始時段重疊，且只在未重疊之部分時段 中才作振盪。 5·如申請専利範圍第2項之電子式換流之馬達，其 中： ~ 該週期（P)的終時段（T 2 )在時間上互緊挨排列 6 *如申請專利範圍第1或2項之電子式換流之馬流 ，其中： 該控制時間（T a )與休止時間（T p ) —樣長。 7·如申請專利範圍第1或2項之電子式換流之馬達 ，其中： 該控制時間〔T a )約延伸過週期（P )的2/3。 8 ‘如申請專利範圍第1或第2項之電子式換流之馬 達，其中： 脈波寬度調變（PWM )的脈波頻率選設定在人聽覺 範圍以上（例如2 0仟赫）。 9 *如申請專利範圍第1項之電子式換流之馬達，其 中： 該導通期間（T e )緊接到開始時段（T 1，從t 1 ---；--；---—裝---------訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項存填寫本育) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 411662 ABCD 六、申請專利範圍 〜t 2 )，且多少延伸過終時段（T 2 ’従t 2〜t 3 ) 〇 、10♦如申請專利範圍第2項之電子式換流之馬達’ 其中： 該導通期間C T e _)多少延伸到週期之相關的開始時 段（T 1 )中。 11·如申請專利範圍第1或第2項之電子式換流之 馬達，其中： 使用Μ 0 S — F E T電晶體當做功率終級（T T 1〜 Τ Τ 4 )。 1 2 · —種電器的控制裝置，其係利用申請專利範園 第1項或第2項中的功率終級（Τ Τ 1〜Τ Τ 4)者。 n^i ml - I I I_.-- I- - - IJi --- I_ I (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央襟準局貝工消費合作社印製 3 本紙ί長尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）