用于起動轉(zhuǎn)速可變的電動馬達的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于起動轉(zhuǎn)速可變的電動馬達特別是同步馬達或者異步馬達的 方法，以及涉及電動馬達特別是同步馬達或者異步馬達本身。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種驅(qū)動裝置或者說機器具有電動馬達，所述電動馬達完成了為機器功能所需的 驅(qū)動工作。在一定的運行條件下可能會由于污染而出現(xiàn)傳動系的鎖死。這種問題通常出現(xiàn) 在電驅(qū)動的栗系統(tǒng)中，因為所需的體積流量將染污沖入栗殼體或者說馬達殼體中，所述污 染然后可以導(dǎo)致栗軸或者說馬達軸的鎖死。
[0003] 通常將鎖死的栗或者驅(qū)動裝置拆解和清潔，以便保障繼續(xù)運行。另一個可能性在 于，通過機械力作用于馬達或者驅(qū)動機的軸上，解除鎖死或者說減小被增高的啟動轉(zhuǎn)矩。例 如在DE 3210761 C1中提出的是，在軸鎖死的情況下利用螺絲刀起動軸。
[0004] 在EP 0771065 B1中介紹了用于識別栗工作輪或者說任意驅(qū)動裝置的軸的鎖死的 方法。只要馬達所需的啟動電流超過了固定的極限值，則認定軸的鎖死。在這種情況下，應(yīng) 該利用在變化的轉(zhuǎn)動方向上的最大啟動轉(zhuǎn)矩、也就是說利用最大的正向轉(zhuǎn)矩或者說負向啟 動轉(zhuǎn)矩來加載驅(qū)動裝置。然而這種方法的缺點在于，驅(qū)動裝置可以短時間地起動進入相反 的運動方向，只要在施加負向的啟動轉(zhuǎn)矩時克服鎖死。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此本發(fā)明的任務(wù)在于，改進設(shè)計已知的用于電動馬達啟動的方法，所述方法可 以克服上述問題。
[0006] 該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的方法予以解決。所述方法的有利的實施方案 是與主權(quán)利要求并列的依附的從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
[0007] 因而根據(jù)權(quán)利要求1提出了用于啟動轉(zhuǎn)速可變的電動馬達的方法。電動馬達的具 體的實施方案是任意的，因此所述電動馬達可以例如實施為單相或者多相的同步馬達，特 別是同步磁阻馬達。唯一的條件是用于調(diào)節(jié)馬達轉(zhuǎn)速的調(diào)整器件的集成。轉(zhuǎn)速例如可以借 助頻率逆變器予以控制。因此所述方法可以同樣地在具有頻率逆變器的異步馬達上實施。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的方法在第一個方法步驟中設(shè)置的是，基于確定的運行條件可靠地識 別馬達軸的鎖死。只要確定了馬達軸的鎖死，就應(yīng)該利用正向轉(zhuǎn)矩激勵該馬達軸。在這種 情況下，正向轉(zhuǎn)矩可以理解為在期望的馬達方向上引起轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩。與此相對，負向轉(zhuǎn)矩可 以理解為反方向上的軸的轉(zhuǎn)動。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明從現(xiàn)在起設(shè)置的是，所施加的正向轉(zhuǎn)矩經(jīng)歷連續(xù)的改變，其中利用不 同的頻率進行這種連續(xù)的改變，以便實現(xiàn)從鎖死中起動。對本發(fā)明而言重要的是持續(xù)地施 加正向轉(zhuǎn)矩。通過連續(xù)的頻率變化的轉(zhuǎn)矩改變可以通過充分利用所謂的共振效應(yīng)獲得被固 定的驅(qū)動軸的起動。據(jù)此相對于由技術(shù)現(xiàn)狀已知的方法避免了在馬達的轉(zhuǎn)子軸的起動時在 一定的情況下在相反的方向上起動。
[0010] 電動馬達特別是同步馬達的運行通過施加的線圈電壓或者說線圈電流予以控制， 所述線圈電流流動通過馬達固定部（Motorstjinder)的馬達繞組。依據(jù)所使用的相的數(shù)量 必須相應(yīng)地通過改變線圈電壓來調(diào)節(jié)多個線圈電流。優(yōu)選地單個的線圈電流可以轉(zhuǎn)換到具 有d軸和q軸的轉(zhuǎn)子坐標系之中。所述d軸在場方向上延伸，所述場由轉(zhuǎn)子自身產(chǎn)生。所 述q軸在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的平面內(nèi)垂直地與d軸交叉。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施變型方案，利用正向轉(zhuǎn)矩對馬達軸所進行的激 勵通過沿著q軸的電流分量Iq予以調(diào)節(jié)。
[0012] 特別優(yōu)選地，電動馬達、特別是同步馬達調(diào)節(jié)到用于電流分量Iq的常數(shù)值上。理 想地沿著q軸的最大電流Iq的一半的值I q/2作為常數(shù)值使用。此常數(shù)值隨后與振動、優(yōu)選 地與周期性振動進行疊加，以便實現(xiàn)用于從鎖死中起動的正向轉(zhuǎn)矩的連續(xù)變化。在這種情 況下如此選擇幅值，從而在馬達軸上始終施加正向轉(zhuǎn)矩。
[0013] 正弦或者說余弦函數(shù)或者各個其它的周期性振動證明是合適的振動函數(shù)，特別是 周期性振動函數(shù)。
[0014] 為了獲得共振效應(yīng)，對疊加振動的頻率優(yōu)選地進行變化，所述共振效應(yīng)可以加速 被固定的轉(zhuǎn)子的起動。據(jù)此不僅轉(zhuǎn)矩改變發(fā)生變化，而且改變的速度也發(fā)生了變化。這導(dǎo) 致了優(yōu)化的擺脫函數(shù)，所述擺脫函數(shù)基于共振效應(yīng)構(gòu)造產(chǎn)生了有效的和快速的鎖死消除。
[0015] 頻率理想地在具有最小和最大頻率的頻率通道內(nèi)變化。所述變化可以以離散步長 或者也可以以連續(xù)步長實現(xiàn)。
[0016] 存在以下的可能性，即電流分量Iq的常數(shù)值與振動疊加，所述振動具有可變的幅 值走勢。然而優(yōu)選使用具有常數(shù)振幅的振動。理想地，所應(yīng)用的疊加振動的幅值小于或者 等于電流分量Iq最大值的一半。隨后電流分量的作用方向不改變，從而始終施加正向轉(zhuǎn)矩。
[0017] 只要識別出鎖死的解除，則有意義的是，疊加振動的幅值減小為零。在這種情況下 馬達運行首先利用常數(shù)的電流分量Iq最大值的一半繼續(xù)并且在需要時逐步地提高，直到設(shè) 定出期望的馬達轉(zhuǎn)速。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合于在同步馬達特別是同步磁阻電動馬達中使用，所述 同步馬達設(shè)置了無傳感器的電角度測量。電角度在此可以理解為轉(zhuǎn)子的磁場走向的角度， 也就是說d軸相對于激勵的線圈相位的角度。電角度通常在沿著q軸與d軸的電流分量的 基礎(chǔ)上進行計算。
[0019] 在使用所計算的電角度時，在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的設(shè)計方案中可以推斷出轉(zhuǎn) 子軸的可能的鎖死。特別地，從控制中認定轉(zhuǎn)子軸的鎖死，只要當(dāng)前采樣步和之前采樣步的 角位置的差值不超過某一極限值。兩個采樣時間點之間的角度改變例如顯示為無差別或者 說僅顯示出可以忽略的小差值。如果同步馬達沒有經(jīng)歷電角度的改變，則可以基于消失的 轉(zhuǎn)動推斷出被固定的轉(zhuǎn)子軸。這可以形成鎖死的第一個必要的標準。
[0020] 額外地電流分量Iq的發(fā)展可以考慮作為第二個必要的標準。
[0021] 如果同時滿足兩個標準，則識別出鎖死。只要所計算的電流分量Iq達到或者超過 最大值并且角度改變位于極限閾值之下，則應(yīng)推斷出被固定的轉(zhuǎn)子軸。
[0022] 此外本發(fā)明涉及電動馬達，特