TWI387195B - 磁阻馬達之調整方法 - Google Patents

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Description

磁阻馬達之調整方法
本發明係有關一種磁阻馬達之調整方法，其包括一轉子及一定子，轉子具複數個轉子區，定子具相應數目之線圈，例如六個轉子區八個線圈，並包括一啟動裝置，其輸出一電壓至定子某一相位的線圈，第一線圈被激勵時，亦即一轉子區移向該線圈，轉子轉動方向上的第二線圈亦被激勵，轉子的位置被感測器感知。
磁阻馬達開啟時，轉子是否均勻轉動及轉子的啟動受轉子對定子場的位置左右。因此力矩，尤其是轉速低時，可為極小，視轉子對定子場之位置而定，轉子會停止轉動。
為解決此問題，使第一線圈被激勵時，轉子轉動方向上的第二線圈亦被激勵。此種方法參閱DE 102 29 443 A1。其所揭示內容完全包含於本案之申請專利範圍中。如此可克服轉子轉動不均勻甚至停止轉動之風險。
本發明之目的在於提供一種方法，以改良一高轉速磁阻馬達之調整，尤其是在極低轉速時。
依據申請專利範圍第1項，以一預設但可變的時間視窗激勵第一線圈，且在該時間視窗中依據偵測之轉子位置激勵下一個線圈，使得相位重疊，該相位重疊維持至時間視窗結束。較佳為使時間視窗超過所謂的校正位置，亦即轉子區對轉動方向上下一個線圈的死角位置，故不同於只供 電於一相位，轉子不再產生不合適的擺動動作，而被校正位置後的發電機作動和緩制動。亦即轉子到達一穩定位置。相位重疊維持至相位供電時間結束。一感測器偵測轉子到達的位置。調整時可觀察轉子到達可致能另一相位之位置所需的時間。由於致能第二相位，故得到一相位或兩相位致能時間範圍的隨機供電時間。如此並可改良音聲特性，因單音無法再被辨識。此音聲特性改良係由於轉子轉動步(step)因到達致能另一相位之位置而被分成兩部分，即只供電於一相位之位置之前的部份及供電於兩相位之位置之後的部份。到達該位置之時間原則上為隨機，亦即非為恆定，故不會產生可聽得見的單音。每一轉動步為另一頻率，故產生舒適的音聲。除了此有利音聲特性外，本發明方法並可改變轉子轉動特性。尤其是在低於每分鐘100轉之極低轉速時，觀察到一輕微的停頓，其係由於一相位供電時馬達加速變化與發電機制動所致。本發明方法之轉子特性使用於廚房用具之磁阻馬達以處理食物時特別有利，因輕微停頓的轉動雖使攪拌物可被連續移動，但可避免傷害攪拌物，尤其是將其切碎。
其他申請專利範圍係依據申請專利範圍第1項，但其亦可為獨立。
在一較佳設計中，致能第二線圈之位置為轉子轉動方向上轉子區與第一線圈間之頂點前方7.5°的位置。轉子區與轉子轉動方向上第一線圈間的頂點位置為已述校正位 置。依據本發明轉子轉動方向上第二線圈之致能位置為校正位置前方-7.5°的位置。此外，亦為有利的是，配合轉子到達致能另一相位之位置所需的時間而改變電流。亦可配合負載而改變時間視窗。負載高時較有利的是，提早到達第二線圈之致能位置。另一設計可有利地反應作用的負載。故可藉連續未達到另一相位之供電位置而使得轉子轉動方向逆轉。如此可使轉子以反向轉動。因此，本發明調整磁阻馬達之方法可防止攪拌食物之攪拌容器被攪拌物卡住或塞住，卡緊時攪拌物會被破壞或甚至磨碎。故本發明提供一種可敏銳調整磁阻馬達之方法。轉動方向的逆轉保持在一預設的轉動角度內，例如90°。轉動方向的逆轉亦可以時間限制。激勵第一相位之電流強度保持在一最低電流之上。由於該磁阻馬達低轉速級工作最低電流之設定，得到一特殊轉動特性。馬達在此處非均勻轉動，而是步進式轉動。其伴隨產生一相應的噪音，使得其可與馬達的正常工作明顯區隔。
在另一較佳設計中，為避免單音而使轉子固定轉動頻率由具無法觀察出之不同作動強度的轉子轉動步組成。即使在轉子轉動360°後重複之轉子轉動步作動強度亦不同。轉子轉動步包括一加速相位及一制動相位，馬達電流的調整較佳為利用此種轉動步所到達轉子位置的分析，該位置可由感測器測得。馬達例如為4/6極磁阻馬達時，亦即馬達具四個轉子區及六個定子極時，感測器可偵測在約15°轉動角內的轉子。轉子位置偵測、感測器配置及轉子轉動 產生之偵測信號的分析參閱DE 102 29 443 A1。
較佳為使用轉速達每分鐘12000轉及以上之磁阻馬達。本發明方法亦可用於設一感測裝置之8/6極SR馬達(切換式磁阻馬達，switched reluctance motor)，例如具兩叉形光柵。此種感測裝置參閱DE 102 29 443 A1。該感測裝置在轉子每一轉產生24個脈衝，並同時測得轉子位置與定子相位的關係。校正位置前方-22.5°至-7.5°的範圍屬於一相位。本發明方法在到達-7.5°的位置時，下一相位同時被致能，故純以靜態來看，轉子可到達上一相位校正位置後方約+10°的位置。不同於只供電給一相位，本發明轉子不會產生不合適的擺動動作，轉子可被和緩制動而達到一穩定位置。相位重疊維持至相位供電結束。然後感測裝置可進行到達位置之分析。下述為三種情形：
a)轉子未到達相對於校正位置-7.5°之位置
b)轉子在相對於校正位置-7.5°至+7.5°之位置
c)轉子在相對於校正位置>+7.5°之位置
視到達的位置而調整馬達電流。
圖1顯示轉子轉動方向上前後兩相位PH1 及PH2 之供電，其係依照時間視窗。時間視窗可配合時間視窗結束後測得的轉子位置而改變，其亦相對影響相位PH1 及PH2 之供電及相位重疊。故轉子轉動方向上第一相位PH1 之去能時間亦受校正前的位置左右。第一相位PH1 之供電較佳為到校正位置後方7.5°的位置。
亦可選擇時間視窗(如虛線所示)，使得下一相位PH2 在-7.5°與校正位置間的角度範圍內才被致能，第一相位的去能則在校正位置與+7.5°間的角度範圍內。相對地可使相位重疊較小。
負載突變時，本發明方法耐受力極高。過衝傾向極小。此外，負載突變可被極快速調整。本發明方法可將轉子轉速設定在每分鐘0至500轉，尤其是每分鐘0-200轉。
本發明方法使較高轉速馬達亦可以極低轉速轉動。使用如此調整之磁阻馬達於處理食物之烹煮/攪拌器時，相較於習知之調整可有利地使食物的破壞較少。容器中的食物夾緊時會使得轉子以相反方向轉動。同時利用相位重疊減少力矩波動及利用超過校正位置之制動效果減少轉子振盪。本發明方法特別有利的是可使無傳動裝置之磁阻馬達每分鐘轉動0至12000轉甚至以上。本發明方法主要用於SR馬達，因可自動配合負載條件。
所有揭示特徵本身皆具有發明性質。本發明揭示之特徵完全包含於本案之申請專利範圍中。
圖1顯示轉子轉動方向上前後兩相依PH1 及PH2 之供電。

Claims (10)

  1. 一種磁阻馬達之調整方法，其包括一轉子及一定子，轉子具複數個轉子區，定子具相應數目之線圈，例如六個轉子區八個線圈，並包括一啟動裝置，其輸出一電壓至定子某一相位的線圈，第一線圈被激勵時，亦即一轉子區移向該線圈，轉子轉動方向上的第二線圈亦被激勵，轉子的位置被感測器感知；進一步以一預設但可變的時間視窗激勵第一線圈，且在該時間視窗中依據偵測之轉子位置激勵下一個線圈，使得相位重疊，該相位重疊維持至時間視窗結束；其特徵為：該時間視窗超出對準位置，即，轉子區相對於轉子轉動方向上的下一個線圈之死點位置，使得因出現發電機模式而進行制動，並且，當轉速低於100/min時，由於交替地以馬達模式加速及以發電機模式制動，而出現間歇性的馬達運行。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，致能第二線圈之位置係為轉子轉動方向上轉子區與第一線圈間之頂點前方7.5°的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，配合轉子達到致能另一相位之位置所需要的時間而改變電流。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，時間視窗係配合負載而改變。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中，藉連續未達到另一相位之供電位置而使得轉子轉動方向 逆轉。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，轉動方向的逆轉係保持在一預設的轉動角度內。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，激勵第一相位之電流強度係保持在一最低電流之上。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，為避免單音而使轉子固定轉動頻率係由具不同作動強度的轉子轉動步所組成。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該轉子轉動步係包括一加速相位及一制動相位。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，馬達電流的調整係利用一轉子轉動步到達轉子位置的分析。
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