專利名稱：開關磁阻電機控制系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種開關磁阻電機控制系統及其控制方法，特別是涉及一種對傳感器輸出信號和微機中輸出的柵極信號進行邏輯加，以使控制開關磁阻電機時，即使感知轉子位置的傳感器信號發生噪聲，也可以避免操作錯誤的開關磁阻電機控制系統及其控制方法。
背景技術：
請參閱圖1至圖3所示，圖1所示為普通開關磁阻電機結構的示意圖。圖2所示為單相開關磁阻電機的驅動電路的示意圖。圖3是傳統開關磁阻電機控制系統中產生的信號波形示意圖。
單相開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor，SRM)包含驅動部；通過上述驅動部接收電流的勵磁線圈(W1至W3)繞組的定子20；在上述定子20內側將電流流向勵磁線圈時，通過與上述定子20之間發生的磁阻轉矩旋轉的轉子10。
上述定子20包含與上述轉子10間隔一定距離的突起形成的多個凸極21；還有繞組于上述凸極的勵磁線圈(W1至W3)；上述轉子10與柱狀外側相隔一段距離，層疊突起形成6個凸極11的磁芯的轉子磁芯18。而上述轉子10的中央設置傳輸電機驅動力的轉子軸，從而與上述轉子共同旋轉并驅動。而且，為了支持轉子10的下部及旋轉，在上端和下端設置了軸承19。
上述驅動部是從感知上述轉子10的位置或速度的多個光傳感器或霍爾傳感器等傳感裝置30接收感知信號，從而隨著產生斷開和連接與依次相向的一對勵磁線圈連接的開關的驅動脈沖柵極信號，以使電流得以傳輸。
開關磁阻電機在斷開和連接開關(SW1、SW2、SW3)時，與圍繞凸極周圍的勵磁線圈(W1至W3)連接，促使由上述驅動部輸入的電流傳輸到上述勵磁線圈時，如果流通電流，就會在上述定子20和轉子10之間產生磁阻轉矩，向磁致電阻最低的方向旋轉驅動。
并且，上述開關磁阻電機包括在上述轉子10的周圍以環型形成的環形磁鐵15及與上述環型磁鐵15產生互磁的停滯磁鐵(parking magnet)16，以使向單一方向旋轉驅動。
通常上述傳感裝置的兩個傳感器(S1、S2)包含電機起動時感知轉子位置的運行傳感器(S1)以及起動傳感器(S2)。圖3示出了根據上述運行/起動傳感器(S1、S2)中，在電機產生的磁阻轉矩的大小發生的高/低信號以及由此從驅動部所輸出柵極信號的PWM信號與DWELL信號的曲線。上述驅動部是電機起動時，以柵極信號輸出PWM信號，而電機運行時，則以柵極信號輸出DWELL信號。
此時，上述驅動部是接收由傳感器輸出的高低信號的邊沿信號而輸出柵極信號。即，起動區間接收起動傳感器(S2)的上升沿信號而輸出PWM信號，并接收運行傳感器(S1)的下降邊沿信號而斷開PWM信號。另外，高速運行期間，則接收運行傳感器(S1)的上升沿信號，并通過一定時間的DWELL信號執行高速運行。
可是，開關磁阻電機安裝在清潔器時，將以2～4萬rpm運行，從而不僅可以使傳感器輸出的信號幅度較小，也可以使噪聲由于強電流的轉換傳輸到傳感器。
如上所述，傳統技術的弊端在于導致誤認傳感器的邊緣，以致不在準確位置輸出柵極信號，并向電機輸入過載電流，從而損壞元件或者出現電機的錯誤運行。
由此可見，上述現有的開關磁阻電機控制系統及其控制方法在結構、方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決開關磁阻電機控制系統及其控制方法存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。
有鑒于上述現有的開關磁阻電機控制系統及其控制方法存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的開關磁阻電機控制系統及其控制方法，能夠改進一般現有的開關磁阻電機控制系統及其控制方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。

發明內容
本發明的主要目的在于，克服現有的開關磁阻電機控制系統及其控制方法存在的缺陷，而提供一種新的開關磁阻電機控制系統及其控制方法，所要解決的技術問題是使吸塵器加載開關磁阻電機時，根據電機運行狀態將電機驅動用柵極信號與傳感器中輸出的信號邏輯加，即使傳感器輸出的信號較小或者信號中出現噪聲時，也可以防止接收較高的過電流，最終防止電機的誤操作，從而更加適于實用，且具有產業上的利用價值。
本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種開關磁阻電機控制系統，其包括傳感器部，根據開關磁阻電機的轉子位置輸出高信號/低信號；微機，根據在上述傳感器部輸出的高信號/低信號產生柵極信號；邏輯加部，邏輯加上述傳感器部及微機輸出的信息，在傳感器部輸出的高信號/低信號中產生噪聲時，也會輸出與噪聲無關的最終柵極信號。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的開關磁阻電機控制系統，其中所述的傳感器部包括根據電機起動過程中的轉子的位置輸出高信號/低信號的起動傳感器；根據電機運行過程中的轉子位置輸出高信號/低信號的運行傳感器。
前述的開關磁阻電機控制系統，其中所述的邏輯加部使電機起動過程的上述運行傳感器和起動傳感器及柵極信號的AND值輸出為最終柵極信號，使電機運行過程中上述運行傳感器及柵極信號的AND值輸出為最終柵極信號。
前述的開關磁阻電機控制系統，其中所述的邏輯加包括電機起動過程和電機運行過程中輸入高信號的運行傳感器控制端口；電機起動過程中將會輸入低信號，電機運行中將會輸入高信號的起動傳感器控制端口；向上述兩個傳感器控制端口輸入高信號時，使相關傳感器的輸出信號和微機的柵極信號的AND值輸出為最終柵極信號。
前述的開關磁阻電機控制系統，其中，微機在電機起動時輸出PWM控制信號；在電機運行時輸出DWELL控制信號。
本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種開關磁阻電機控制系統的控制方法，其包括起動傳感器，根據電機起動時的轉子位置輸出高信號/低信號；運行傳感器，根據電機運行時轉子位置輸出高信號/低信號；微機，根據上述兩個傳感器中輸出的高信號/低信號而產生柵極信號。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的開關磁阻電機控制系統的控制方法，其還包含第一階段，根據電機是否起動或運行，邏輯加在上述起動傳感器或運行傳感器中輸出的信號和上述微機中輸出的信號；第二階段，上述第一階段的邏輯加信號作為最終柵極信號輸出到開關磁阻電機。
前述的開關磁阻電機控制系統的控制方法，上述的第一階段中，上述電機起動時，起動傳感器和運行傳感器及微機中輸出的信號將被AND邏輯加，從而電機運行時，促使運行傳感器和微機中輸出的信號被AND達成邏輯加。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明提供一種以如下內容為特征的開關磁阻電機控制系統及其控制方法，其包括根據開關磁阻電機的轉子位置輸出高信號/低信號的傳感器部；根據上述傳感器部輸出的高信號/低信號產生柵極信號的微機；邏輯加上述傳感器及微機中輸出的信號，使在傳感器部中輸出的高低信號發生噪聲時，可輸出與其噪聲無關的最終柵極信號的邏輯加部。
并且，本發明還提供一種以如下內容為特征的開關磁阻電機控制方法，其包含根據電機起動時的轉子位置輸出高信號/低信號的起動傳感器；根據電機運行時轉子位置輸出高信號/低信號的運行傳感器；根據上述兩個傳感器中輸出的高信號/低信號而產生柵極信號的微機。
而且，根據本發明，其還包括電機是否起動或運行，邏輯加在上述起動傳感器或運行傳感器中輸出的信號和上述微機中輸出的信號為第一階段；作為最終柵極信號，上述第一階段的邏輯加信號輸出到開關磁阻電機為第二階段。
經由上述可知，本發明是關于一種開關磁阻電機控制系統及其控制方法，其包括根據開關磁阻電機的轉子位置輸出高信號/低信號的傳感器部；根據在上述傳感器部輸出的高低信號產生柵極信號的微機；邏輯加上述傳感器部及微機輸出的信息，在傳感器部輸出的高信號/低信號中產生噪聲時，也會輸出與噪聲無關的最終柵極信號的邏輯加部。根據本發明，可以感知電機轉子位置的傳感器信號被傳輸到微機，而且即使發生噪聲也不受影響，而產生與輸出最終柵極信號，從而防止開關磁阻電機元件的損壞。除此之外，吸塵器加載開關磁阻電機，也可以防止操作錯誤。
借由上述技術方案，本發明開關磁阻電機控制系統及其控制方法至少具有下列優點本發明的開關磁阻電機控制系統及其控制方法，其特征在于，其包括根據開關磁阻電機的轉子位置輸出高信號/低信號的傳感器部；并根據在上述傳感器部輸出的高信號/低信號產生柵極信號的微機；邏輯加上述傳感器部及微機輸出的信息，在傳感器部輸出的高信號/低信號中產生噪聲時，也會輸出與噪聲無關的最終柵極信號的邏輯加部；從而使感知電機轉子位置的傳感器信號被傳輸到微機時，就算發生噪聲也會與其無關的生成并輸出最終的柵極信號，達到可以防止開關磁阻電機元件被破壞，并且吸塵器加載開關磁阻電機可防止錯誤操作的效果。
綜上所述，本發明特殊結構的開關磁阻電機控制系統及其控制方法，使吸塵器加載開關磁阻電機時，根據電機運行狀態將電機驅動用柵極信號與傳感器中輸出的信號邏輯加，即使傳感器輸出的信號較小或者信號中出現噪聲時，也可以防止接收較高的過電流，最終防止電機的誤操作。其具有上述諸多的優點及實用價值，并在同類產品及制造方法中未見有類似的結構設計及方法公開發表或使用而確屬創新，其不論在產品結構、制造方法或功能上皆有較大的改進，在技術上有較大的進步，并產生了好用及實用的效果，且較現有的開關磁阻電機控制系統及其控制方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。


圖1所示為普通開關磁阻電機結構的示意圖。
圖2所示為單相開關磁阻電機的驅動電路的示意圖。
圖3是傳統開關磁阻電機控制系統中產生的信號波形示意圖。
圖4所示為根據本發明的開關磁阻電機控制系統的示意圖。
圖5是在本發明的開關磁阻電機控制系統中產生信號波形的示意圖。
圖6a，6b是在傳統及本發明的開關磁阻電機控制系統中，傳感器信號中發生噪聲時輸出門及最終柵極信號的示意圖。
圖7a，7b所示為6a，6b的試驗值的示意圖。
40傳感器 S11運行傳感器S12起動傳感器 50微機60邏輯加部 61運行傳感器控制端口62起動傳感器控制端口具體實施方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的開關磁阻電機控制系統及其控制方法其具體實施方式
、結構、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖4所示，是根據本發明的開關磁阻電機的示意圖。如圖所示，其包括本發明的開關磁阻電機控制系統通過感知電機轉子的位置輸出高低信號的傳感器部40；根據上述傳感器部40感知，輸出脈沖信號PWM信號或DWELL信號的微機50；根據是否起動/運行上述電機，邏輯加上述傳感器部40及微機50中輸出的信號，最終輸出為柵極信號的邏輯加部60。
此時，上述傳感器部40包含電機運行過程中感知轉子位置的運行傳感器S11；電機起動過程中感知轉自位置的起動傳感器S12。上述微機50與傳統的微機操作相同，并根據兩個傳感器S11、S12中輸出的邊沿信號，輸出PWM信號或DWELL信號。
而且，上述邏輯加部60，如圖所示，其包括根據是否起動/運行電機輸入高低信號的控制端口61、62；多個二極管D1、D2；還有晶體管T11a、T11b、T12a、T12b。
此時，在上述電機起動時，從上述微機50輸出PWM信號，并通過上述運行傳感器控制端口61及起動傳感器控制端口62輸入高信號，隨后與運行傳感器S11及起動傳感器S12連接的多個晶體管T11a、T11b、T12a、T12b將開啟，最終由上述邏輯加部60邏輯加在上述兩個傳感器S11、S12中輸出的信號和微機50中輸出的PWM信號AND。
而且，上述電機運行特別是高速運行時，將在上述微機50中輸出DWELL信號，然后在上述運行傳感器控制端口61中輸入高信號，在上述起動傳感器控制端口62中輸入低信號。這時雖然與運行傳感器S11連接的晶體管T11a、T11b將開啟，但是與起動傳感器S12連接的晶體管T12a、T12b將會關閉。隨后，邏輯加部60中將會形成在上述運行傳感器S11中輸出的值和微機中輸出的DWELL信號的AND邏輯加。
上述邏輯加部60將AND邏輯加信號作為最終柵極信號輸出到開關磁阻電機。
請參閱圖5所示，是根據本發明的開關磁阻電機控制系統輸出的信號波形示意圖。如圖所示，根據磁阻的大小運行傳感器S11及起動傳感器S12的輸出信號級別有所不同，微機與傳統的開關磁阻電機一樣輸出PWM信號和DWELL信號。即，圖5所示，本發明的開關磁阻電機控制系統中各傳感器S11、S12和微機50中傳輸的信號與現有方式相同。但是，在最終柵極信號的情況下，電機起動時為運行傳感器S11(∩)、起動傳感器S12(∩)、微機輸出信號(PWM)，而電機運行時則為運行傳感器S11(∩)、微機輸出信號(DWELL)。
但是，本發明的控制系統與傳統技術不同，其是在邏輯加部生成最終柵極信號并輸出，圖6a和圖6b顯示了其顯著差異。
即，在起動傳感器中輸出的信號發生噪聲時，傳統驅動部將會跟其配合輸出PWM信號，輸入到電機的柵極信號依然如圖6a所示，相同。
但是，根據本發明，如圖6b所示，雖然微機與傳統技術相同輸出PWM信號，但是邏輯加后輸出的最終柵極信號與噪聲無關。并且開關磁阻電機無需損壞元件，也可以實現驅動。
請參閱圖7a和圖7b所示，分別是傳統開關磁阻電機控制系統和本發明開關磁阻電機控制系統的曲線圖，其包含傳感器信號、輸入于電機中的柵極信號、最終柵極信號及電機電壓和電流。
圖7a所示，傳統開關磁阻電機不在正常區間的狀況下，輸入傳感器信號時如果發生噪聲，將會事先輸出柵極信號，以此電機會接收所需的高電壓和強電流。
如圖7b所示，本發明的開關磁阻電機控制系統與傳感器信號on區間相同，只在正常的區間向電機傳輸最終柵極信號，并向電機傳輸正常的電壓和電流。
上述如此方法及結構結構構成的本發明開關磁阻電機控制系統及其控制方法的技術創新，對于現今同行業的技術人員來說均具有許多可取之處，而確實具有技術進步性。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種開關磁阻電機控制系統，其特征在于其包括傳感器部，根據開關磁阻電機的轉子位置輸出高信號/低信號；微機，根據在上述傳感器部輸出的高信號/低信號產生柵極信號；邏輯加部，邏輯加上述傳感器部及微機輸出的信息，在傳感器部輸出的高信號/低信號中產生噪聲時，也會輸出與噪聲無關的最終柵極信號。
2.根據權利要求1所述的開關磁阻電機控制系統，其特征在于其中所述的傳感器部包括根據電機起動過程中的轉子的位置輸出高信號/低信號的起動傳感器；根據電機運行過程中的轉子位置輸出高信號/低信號的運行傳感器。
3.根據權利要求2所述的開關磁阻電機控制系統，其特征在于其中所述的邏輯加部使電機起動過程的上述運行傳感器和起動傳感器及柵極信號的AND值輸出為最終柵極信號，使電機運行過程中上述運行傳感器及柵極信號的AND值輸出為最終柵極信號。
4.根據權利要求3所述的開關磁阻電機控制系統，其特征在于其中所述的邏輯加包括電機起動過程和電機運行過程中輸入高信號的運行傳感器控制端口；電機起動過程中將會輸入低信號，電機運行中將會輸入高信號的起動傳感器控制端口；向上述兩個傳感器控制端口輸入高信號時，使相關傳感器的輸出信號和微機的柵極信號的AND值輸出為最終柵極信號。
5.根據權利要求1所述的開關磁阻電機控制系統，其特征在于其中，微機在電機起動時輸出PWM控制信號；在電機運行時輸出DWELL控制信號。
6.一種開關磁阻電機控制系統的控制方法，其特征在于其包括起動傳感器，根據電機起動時的轉子位置輸出高信號/低信號；運行傳感器，根據電機運行時轉子位置輸出高信號/低信號；微機，根據上述兩個傳感器中輸出的高信號/低信號而產生柵極信號。
7.根據權利要求6所述的開關磁阻電機控制系統的控制方法，其特征在于其還包含第一階段，根據電機是否起動或運行，邏輯加在上述起動傳感器或運行傳感器中輸出的信號和上述微機中輸出的信號；第二階段，上述第一階段的邏輯加信號作為最終柵極信號輸出到開關磁阻電機。
8.根據權利要求7所述的開關磁阻電機控制系統的控制方法，其特征在于在上述的第一階段中，上述電機起動時，起動傳感器和運行傳感器及微機中輸出的信號將被AND邏輯加，從而電機運行時，促使運行傳感器和微機中輸出的信號被AND達成邏輯加。
全文摘要
本發明是關于一種開關磁阻電機控制系統及其控制方法，其包括根據開關磁阻電機的轉子位置輸出高信號/低信號的傳感器部；根據在上述傳感器部輸出的高低信號產生柵極信號的微機；邏輯加上述傳感器部及微機輸出的信息，在傳感器部輸出的高信號/低信號中產生噪聲時，也會輸出與噪聲無關的最終柵極信號的邏輯加部。根據本發明，可以感知電機轉子位置的傳感器信號被傳輸到微機，而且即使發生噪聲也不受影響，而產生與輸出最終柵極信號，從而防止開關磁阻電機元件的損壞。除此之外，吸塵器加載開關磁阻電機，也可以防止操作錯誤。
文檔編號H02P6/14GK1797933SQ200410097068
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月21日 優先權日2004年12月21日
發明者金相永 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司