專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)中的振動(dòng)和噪聲控制策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機(jī)中的特別是電機(jī)氣隙中的麥克斯韋力根據(jù)電機(jī)的拓?fù)鋾?huì)產(chǎn)生外部結(jié)構(gòu)例如轉(zhuǎn)子或定子的高頻(高達(dá)6000 Hz)振動(dòng)。這會(huì)造成強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲水平。J. Le Besnerais、V. Lanfranchi、Μ. Hecquet、P. Brochet 在 IEEE Trans on Ind. Elecj η 99，Aug 2009 上的一篇論文“Characterization and reduction of audible magnetic noise due to PWM supply in induction machines，，提及了主要來(lái)源于氣隙徑向麥克斯韋力的可聽(tīng)噪聲，其中氣隙徑向麥克斯韋力在可聽(tīng)范圍(磁噪聲)內(nèi)激勵(lì)定子。分析顯示，通過(guò)適當(dāng)選擇PWM開(kāi)關(guān)頻率，可避免PWM激勵(lì)力的諧振和相應(yīng)定子模式， 因而可減少磁噪聲。然而，這種噪聲減少處理了諧振問(wèn)題，但還是沒(méi)能處理強(qiáng)迫振動(dòng)。鑒于上述情況，需要一種改進(jìn)的技術(shù)，其能夠提供有效的電機(jī)，同時(shí)基本上避免或至少減少一個(gè)或更多上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
這一需求可通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題得以實(shí)現(xiàn)。本申請(qǐng)公開(kāi)主題的有利實(shí)施例通過(guò)各從屬權(quán)利要求進(jìn)行描述。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種包括電機(jī)的電機(jī)裝置，其中所述電機(jī)具有產(chǎn)生所述電機(jī)中的第一振動(dòng)分量的構(gòu)造。進(jìn)一步地，所述電機(jī)裝置包括用于轉(zhuǎn)換電力的轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器被電聯(lián)接到所述電機(jī)。所述轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所述電機(jī)中的第二振動(dòng)分量。進(jìn)一步地，所述電機(jī)和所述轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造彼此被適配成使得所述第一振動(dòng)分量和所述第二振動(dòng)分量至少部分地發(fā)生相消干涉。本發(fā)明的該方面基于下述思想如果由所述電機(jī)的構(gòu)造產(chǎn)生的主要振動(dòng)分量被來(lái)源于電聯(lián)接到所述電機(jī)的轉(zhuǎn)換器的振動(dòng)分量至少部分地抵消(或者反之亦然)，則振動(dòng)因而由電機(jī)產(chǎn)生的整體噪聲水平可被降低。降低的噪聲水平可提供更大的聲舒適度，并可減少與強(qiáng)烈振動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題，例如材料疲勞。一般地，在此，術(shù)語(yǔ)“電機(jī)的構(gòu)造”可指的是電機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)(例如，磁極、槽、繞組的構(gòu)造)至材料結(jié)構(gòu)(例如，用于構(gòu)造電機(jī)的材料)等待。根據(jù)第一方面的實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分來(lái)分量為磁力振動(dòng)。在此，術(shù)語(yǔ)“磁力振動(dòng)”表示由于電機(jī)中的磁力引起的振動(dòng)。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述第二振動(dòng)分量為磁力振動(dòng)。因而，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分量和/或所述第二振動(dòng)分量為磁力振動(dòng)。例如，在實(shí)施例中，磁力為麥克斯韋力。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，術(shù)語(yǔ)“所述電機(jī)和所述轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造彼此適應(yīng)”包括使所述轉(zhuǎn)換器適應(yīng)于所述電機(jī)。根據(jù)另一實(shí)施例，所引用的術(shù)語(yǔ)包括改變所述電機(jī)和所述轉(zhuǎn)換器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電機(jī)包括轉(zhuǎn)子、定子和在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的氣隙。在此情況下，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分量由沿著所述電機(jī)的所述氣隙的磁阻變化或與基波電流聯(lián)系的其他諧波產(chǎn)生，特別地包括轉(zhuǎn)子和定子mmf空間諧波的相互作用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分量由于與基波電流聯(lián)系的麥克斯韋力產(chǎn)生。這種麥克斯韋力在對(duì)所述電機(jī)供應(yīng)非正弦電流時(shí)保持不變。因而，這種麥克斯韋力和合成的諧波讀克斯韋力諧波)包括由氣隙磁阻空間諧波產(chǎn)生的所有力諧波，其例如受到磁體形狀、極數(shù)量、槽形狀和數(shù)量的至少一個(gè)影響，并包括由轉(zhuǎn)子和定子磁通勢(shì)(mmf)空間諧波形成的力諧波。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于相消干涉的所述第一振動(dòng)分量是在所有其他第一振動(dòng)分量中，即由于所述電機(jī)的構(gòu)造引起的振動(dòng)分量中具有最大振幅的振動(dòng)分量。然而，根據(jù)其他實(shí)施例，可使用其他第一振動(dòng)分量。例如，根據(jù)各實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分量由于下述中的至少一個(gè)引起 (i)由于槽中的定子和轉(zhuǎn)子的離散化引起的磁通勢(shì)(mmf)諧波；
( )由于開(kāi)槽效應(yīng)引起的氣隙磁導(dǎo)諧波；
(iii)由于飽和效應(yīng)引起的氣隙磁導(dǎo)諧波；
(iv)由于動(dòng)態(tài)和偏心效應(yīng)引起的氣隙磁導(dǎo)諧波。所有這些諧波被包括在本文所用術(shù)語(yǔ)“開(kāi)槽諧波”或與基波電流聯(lián)系的諧波中。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述第二振動(dòng)分量由所述轉(zhuǎn)換器的脈寬調(diào)制(PWM)操作產(chǎn)生。脈寬調(diào)制經(jīng)常與變速電機(jī)結(jié)合使用，并特別地與發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)結(jié)合使用。將諸如發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的電機(jī)與因脈寬調(diào)制增大時(shí)間諧波的轉(zhuǎn)換器聯(lián)接，可導(dǎo)致強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲水平。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)換器被配置為利用調(diào)諧的開(kāi)關(guān)頻率產(chǎn)生用于所述脈寬調(diào)制操作的脈沖，使得所述第二振動(dòng)分量的一個(gè)頻率等于所述第一振動(dòng)分量的一個(gè)頻率。例如，根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)換器被配置為利用使PWM電流諧波頻率中的一個(gè)等于所述第一振動(dòng)分量的頻率(PWM和載波頻率的模式，也被稱(chēng)為開(kāi)關(guān)頻率，根據(jù)電壓諧波頻率和振幅作用于電壓光譜，并隨后同樣根據(jù)頻率和振幅作用于電機(jī)中的電流光譜)的頻率產(chǎn)生用于所述脈寬調(diào)制操作的脈沖。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電機(jī)和所述轉(zhuǎn)換器被適應(yīng)，使得最強(qiáng)PWM振動(dòng)的頻率與由于基波電流引起的振動(dòng)的頻率，即實(shí)施例中的開(kāi)槽振動(dòng)的頻率相匹配。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，為了在所述第一振動(dòng)分量與所述第二振動(dòng)分量之間產(chǎn)生相消干涉，振動(dòng)必須反相，即相移大約180°。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分量具有0或2p的空間頻率(空間級(jí)數(shù)，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)在下文中表示為“階(或稱(chēng)級(jí)數(shù))”)，其中P為所述電機(jī)的極對(duì)的數(shù)量。在實(shí)施例中，最大脈寬調(diào)制(PWM)激勵(lì)為O和2p階，其中P為上述提到的極對(duì)的數(shù)量。因而，對(duì)于來(lái)源于所述電機(jī)的幾何構(gòu)造的最大振動(dòng)，例如開(kāi)槽振動(dòng)具有0或2p階的電機(jī)而言，因此，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM電流諧波的頻率和相位角可以形成相消干涉。在示例性實(shí)施例中，頻率和/或相位角的調(diào)節(jié)由PWM載波的相應(yīng)調(diào)節(jié)執(zhí)行。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分量與所述第二振動(dòng)分量之間的相移由所述電機(jī)裝置的幾何和電參數(shù)預(yù)先固定地確定(即，在操作期間不修改)。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電機(jī)裝置并不包括用于調(diào)節(jié)相移的有源控制回路，因而獨(dú)立于該有源控制回路。最佳相移，例如根據(jù)一個(gè)實(shí)施例可以通過(guò)模擬獲得。根據(jù)其他實(shí)施例，最佳相移用實(shí)驗(yàn)方法獲得。
為了獲得有效的相消干涉，除了上述提及的頻率匹配和所述第一振動(dòng)分量與所述第二振動(dòng)分量之間的反相位角，在實(shí)施例中需要空間級(jí)數(shù)匹配，其中所述第一振動(dòng)分量的空間級(jí)數(shù)(空間頻率)與所述第二振動(dòng)分量的空間級(jí)數(shù)匹配。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電機(jī)為自然提供空間級(jí)數(shù)匹配的同步電機(jī)。根據(jù)其他實(shí)施例，所述電機(jī)為異步電機(jī)，例如感應(yīng)電機(jī)，其中空間級(jí)數(shù)匹配在設(shè)計(jì)階段通過(guò)適當(dāng)選擇電機(jī)的槽數(shù)量和極數(shù)量而獲得。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述電機(jī)和所述轉(zhuǎn)換器彼此被適配成使得所述第一振動(dòng)分量和所述第二振動(dòng)分量的波形至少類(lèi)似或相同。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一振動(dòng)分量與所述第二振動(dòng)分量之間至少部分的相消干涉使得至少一個(gè)振動(dòng)分量被衰減至少20%，即，與沒(méi)有相消干涉的情況相比，該至少一個(gè)振動(dòng)分量的合成振幅被減少至少20%。根據(jù)其他實(shí)施例，衰減至少為30%或至少為50%。百分比與線(xiàn)性標(biāo)度有關(guān)。根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)主題的第二方面，提供一種方法，該方法包括使電機(jī)和電聯(lián)接到所述電機(jī)的轉(zhuǎn)換器彼此被適配成使得由所述電機(jī)的構(gòu)造產(chǎn)生的第一振動(dòng)分量和由所述轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的第二振動(dòng)分量至少部分地發(fā)生相消干涉。根據(jù)第二方面的各實(shí)施例，所述電機(jī)、所述轉(zhuǎn)換器和/或所述電機(jī)與所述轉(zhuǎn)換器的彼此適應(yīng)根據(jù)第一方面的各實(shí)施例和各示例被構(gòu)造。根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)主題的第三方面，提供一種操作轉(zhuǎn)換器的方法，該轉(zhuǎn)換器能聯(lián)接到或被聯(lián)接到電機(jī)，該轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步被構(gòu)造為用于產(chǎn)生所述電機(jī)中的第二振動(dòng)分量，使得該第二振動(dòng)分量至少部分地對(duì)所述電機(jī)的構(gòu)造產(chǎn)生的所述電機(jī)中的第一振動(dòng)分量產(chǎn)生相消干涉。例如，在所述電機(jī)為電動(dòng)機(jī)的情況下，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)換器被配置為對(duì)所述電動(dòng)機(jī)供應(yīng)脈寬調(diào)制輸入信號(hào)。在所述電機(jī)為發(fā)電機(jī)的情況下，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)換器針對(duì)調(diào)制所述發(fā)電機(jī)的輸出電流的脈沖寬度而配置。在兩種情況下，所述轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所述電機(jī)中的PWM電流諧波。根據(jù)第三方面的進(jìn)一步的各實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)換器、其操作方法和/或其與所述電機(jī)的適應(yīng)根據(jù)第一和/或第二方面的各實(shí)施例和各示例被構(gòu)造。根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)主題的第四方面，提供一種用于控制轉(zhuǎn)換器的操作的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序當(dāng)由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)適于控制根據(jù)第三方面或其實(shí)施例的方法。如在此使用，參照計(jì)算機(jī)意在等同于參照程序單元和/或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該程序單元和/或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指令，用于協(xié)調(diào)根據(jù)第三方面或其實(shí)施例所述方法的性能。計(jì)算機(jī)程序通過(guò)使用任一合適的編程語(yǔ)言，例如JAVA、C++可被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀指令碼，并可被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(可移動(dòng)磁盤(pán)、易失或非易失性存儲(chǔ)器、嵌入式存儲(chǔ)器/處理器等)。指令碼可操作用于對(duì)計(jì)算機(jī)或任一其他可編程裝置進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。計(jì)算機(jī)程序可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，例如萬(wàn)維網(wǎng)獲得，從網(wǎng)絡(luò)上可下載該計(jì)算機(jī)程序。通常，本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各方面和各實(shí)施例可通過(guò)計(jì)算機(jī)程序或軟件實(shí)現(xiàn)。然而， 本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各方面和各實(shí)施例還可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用電路或硬件實(shí)現(xiàn)。而且，本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各方面和各實(shí)施例還可實(shí)現(xiàn)成混合形式，即軟件模塊和硬件模塊的組合。
在下文中，將參照一種電機(jī)、一種操作電機(jī)裝置的方法、一種操作轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)程序的方法來(lái)描述本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各示例性實(shí)施例。應(yīng)指明，當(dāng)然，與本申請(qǐng)公開(kāi)主題的不同方面相關(guān)的各特征的任一組合也是可以的。特別地，一些實(shí)施例參照裝置類(lèi)型權(quán)利要求進(jìn)行描述，而其他實(shí)施例參照方法類(lèi)型權(quán)利要求進(jìn)行描述。然而，技術(shù)人員根據(jù)以上并根據(jù)以下描述應(yīng)獲悉，除非另有說(shuō)明，除了屬于一個(gè)方面的各特征的任一組合之外，而且，與不同方面或?qū)嵤├嘘P(guān)的各特征之間的任一組合，例如甚至裝置類(lèi)型權(quán)利要求的各特征與方法類(lèi)型權(quán)利要求的各特征之間的任一組合，被視為通過(guò)本申請(qǐng)而公開(kāi)。進(jìn)一步地，參照裝置明確公開(kāi)的各特征也被視為參照方法而隱含地公開(kāi)。進(jìn)一步地，參照方法明確公開(kāi)的各特征也被視為參照裝置而隱含地公開(kāi)。以上限定的各方面和各實(shí)施例以及本申請(qǐng)公開(kāi)主題的進(jìn)一步的各方面和各實(shí)施例根據(jù)待在下文中參照附圖解釋而進(jìn)行描述的各示例是明顯的，但本發(fā)明并不限于各示例。


圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各實(shí)施例的電機(jī)。圖2示出了在對(duì)PWM和開(kāi)槽振動(dòng)之間的相消干涉不具有最佳相移情況下的模擬聲譜，其中。圖3示出了了在對(duì)PWM和開(kāi)槽振動(dòng)之間的相消干涉具有最佳相移情況下的模擬聲
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具體實(shí)施例方式附圖中的圖示是示意性的。應(yīng)指出，在不同附圖中，類(lèi)似或相同的元件提供有相同的附圖標(biāo)記。圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各實(shí)施例的電機(jī)裝置100的橫截面圖。電機(jī)裝置100包括定子102和轉(zhuǎn)子104。在圖1中所示的實(shí)施例中，定子被徑向布置在轉(zhuǎn)子外。然而，根據(jù)其他實(shí)施例，轉(zhuǎn)子被徑向布置在定子外。轉(zhuǎn)子104和定子102限定位于轉(zhuǎn)子104與定子102之間的氣隙105。進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子104限定旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)106，轉(zhuǎn)子 104在電機(jī)101操作時(shí)圍繞該旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)106旋轉(zhuǎn)。電機(jī)裝置100進(jìn)一步包括用于轉(zhuǎn)換電力的轉(zhuǎn)換器108。轉(zhuǎn)換器108例如通過(guò)圖1中以110表示的電線(xiàn)電聯(lián)接到電機(jī)101。應(yīng)指出， 盡管轉(zhuǎn)換器108在圖1中聯(lián)接到電機(jī)101的定子102，根據(jù)其他實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器108聯(lián)接到轉(zhuǎn)子，或者聯(lián)接到定子和轉(zhuǎn)子。根據(jù)圖1中所示的實(shí)施例，電機(jī)101為將供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)其他實(shí)施例(未示出)，電機(jī)為將供應(yīng)到發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的電發(fā)電機(jī)。根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各實(shí)施例，電機(jī)101具有生成電機(jī)101中的第一振動(dòng)分量的構(gòu)造。特別地，第一振動(dòng)分量歸因于由通過(guò)與基波電流聯(lián)系的一些定子和轉(zhuǎn)子mmf空間諧波的相互作用產(chǎn)生的麥克斯韋力。第一振動(dòng)分量在對(duì)電機(jī)供應(yīng)非正弦電流時(shí)保持不變。 因而，根據(jù)該實(shí)施例，第一振動(dòng)分量與供應(yīng)到電機(jī)101的脈寬調(diào)制電流無(wú)關(guān)。進(jìn)一步地，根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)主題的各實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器108生成電機(jī)101中的第二振動(dòng)分量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在圖1的電機(jī)裝置100中，轉(zhuǎn)換器108生成第二振動(dòng)分量，該第二振動(dòng)分量歸因于麥克斯韋力，只要電機(jī)被供給純粹的正弦電流，則第二振動(dòng)分量消失。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，如果轉(zhuǎn)換器108施加脈寬調(diào)制(PWM)，則第二振動(dòng)分量歸因于PWM電流諧波生成的麥克斯韋力。應(yīng)指出，在此，通常，術(shù)語(yǔ)“諧波”還包括基波振動(dòng)和更高階的振動(dòng)。脈寬調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率在可獲得同步PWM策略的轉(zhuǎn)換器上可容易地改變。因此，最強(qiáng)PWM振動(dòng)的頻率可容易地與由于基波電流(開(kāi)槽振動(dòng))引起的所述振動(dòng)相匹配。然而，為了具有很大程度上的相消干涉，該頻率匹配狀態(tài)并不充足，而且兩個(gè)激勵(lì)的波形應(yīng)相同或至少相似，頻率應(yīng)反相，并且兩個(gè)振動(dòng)的空間級(jí)數(shù)應(yīng)匹配。對(duì)于這種實(shí)施例，獲得很大程度上的相消干涉。在一個(gè)實(shí)施例中，PWM激勵(lì)具有0或2p階，其中ρ為極對(duì)數(shù)量。對(duì)于一些開(kāi)槽振動(dòng)也具有0或2p階(并非必然是最大)的電機(jī)而言，因而，可以通過(guò)調(diào)節(jié)PWM電流諧波的頻率和相位角形成干涉，該調(diào)節(jié)例如可通過(guò)改變調(diào)制信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)而實(shí)現(xiàn)。例如，對(duì)于三相永磁電機(jī)，其中主要開(kāi)槽振動(dòng)已知具有0或2p階，并且其中主要開(kāi)槽振動(dòng)與6倍的基波定子頻率(6kf，其中k等于1、2、3，并且f為提供給定子的基波電流的頻率)成比例。這些開(kāi)槽振動(dòng)因此能夠用于抵消有時(shí)比開(kāi)槽振動(dòng)更為強(qiáng)烈和嘈雜的主要PWM振動(dòng)。對(duì)于常規(guī)三角形對(duì)稱(chēng)載波，最大的PWM振動(dòng)諧波相應(yīng)地為頻率為2 fs的0階(其中fs為開(kāi)關(guān)頻率)，頻率為2 fs+/"2 f的2p階。如果ρ較高，即p>3，則2p階的振動(dòng)通過(guò)電機(jī)的結(jié)構(gòu)而被衰減， 因而主要振動(dòng)具有0階的6kf和0階的2fs的頻率。PWM振動(dòng)因此能夠通過(guò)選擇fs=3kf和適當(dāng)?shù)腜WM電流諧波相位角而被抵消。再次，這里，fs為轉(zhuǎn)換器108的開(kāi)關(guān)頻率，k為自然數(shù)(1、2、3…)，并且f為提供給定子的基波電流的頻率。試驗(yàn)表明，如果k較低，則干涉更為有效。圖2顯示，在不期待得到形成相消干涉的正確相位角的情況下，對(duì)于f=200 Hz和 fs=6f=1200 Hz, p=6極的永磁電機(jī)的模擬聲譜(Α加權(quán)的磁性聲功率級(jí)光譜)。由于因此并不發(fā)生相消干涉，則由開(kāi)槽和PWM振動(dòng)(第一和第二振動(dòng)分量)造成接近MOO Hz的主要聲傳輸線(xiàn)250。在圖3中，這條在MOO Hz的線(xiàn)被第一振動(dòng)分量與第二振動(dòng)分量，即圖示實(shí)施例中的開(kāi)槽振動(dòng)和PWM振動(dòng)之間的最佳相移抵消。圖2和圖3中的單位為用于頻率f的赫茲(Hz)和用于振幅M的“dBA re. 1 pW”，即振幅被標(biāo)準(zhǔn)化至IpW (le-12 W)。最佳相移可根據(jù)分析電機(jī)的幾何和電參數(shù)而獲得，因此，不必具有基于例如加速計(jì)的有源控制回路。最佳相移還可用實(shí)驗(yàn)方法獲得。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電機(jī)裝置100 獨(dú)立于有源控制回路來(lái)調(diào)節(jié)第一振動(dòng)分量與第二振動(dòng)分量之間的相移。如先前已提及的，本申請(qǐng)公開(kāi)主題還適合于感應(yīng)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子槽^ 的數(shù)量與2p 成比例。在此情況下，由于定子槽的數(shù)量h總是與2p成比例并且通過(guò)適當(dāng)?shù)南嘁颇軌虬l(fā)生相消干涉，則開(kāi)槽振動(dòng)階也與2p成比例。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器對(duì)電機(jī)的適應(yīng)可通過(guò)提供控制單元112來(lái)執(zhí)行，該控制單元112通過(guò)第一振動(dòng)分量和第二振動(dòng)分量至少部分地相消干涉的方式來(lái)控制轉(zhuǎn)換器 108。如先前提及的，PWM電流諧波的相位角例如可通過(guò)改變PWM載波的時(shí)間基準(zhǔn)來(lái)改變。 然而，在其他實(shí)施例中，相位角可通過(guò)任一其他合適方式被調(diào)節(jié)到最佳值。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，相位角的調(diào)節(jié)由轉(zhuǎn)換器108的相應(yīng)控制提供。為此目的，控制單元112可被相應(yīng)地改變。 通常，控制單元112可包括用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的處理器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，相移在操作電機(jī)之前根據(jù)電機(jī)101的機(jī)械和電參數(shù)進(jìn)行確定。 在此情況下，相位角的規(guī)定值可預(yù)置到轉(zhuǎn)換器108中。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器108的任一合適部件，例如控制單元112，以相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式提供，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品使處理器能夠提供如在此公開(kāi)的轉(zhuǎn)換器的功能。根據(jù)其他實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器的任一這種部件被提供在硬件中。根據(jù)其他混合實(shí)施例，這些部件中的一些部件被提供在軟件中，而這些部件中的其他部件被提供在硬件中。進(jìn)一步地， 應(yīng)指出，分離部件可被提供用于在此公開(kāi)的轉(zhuǎn)換器的每一種功能。根據(jù)其他實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)部件被配置用于提供如在此公開(kāi)的轉(zhuǎn)換器的兩種或更多種功能。應(yīng)指出，術(shù)語(yǔ)“包括”并不排除其他元件或步驟，“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。而且，結(jié)合不同實(shí)施例描述的各元件可進(jìn)行組合。還應(yīng)指出，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解成限制權(quán)利要求的范圍。為了概括本申請(qǐng)公開(kāi)主題的上文所述實(shí)施例，可規(guī)定
公開(kāi)了一種電機(jī)裝置，該電機(jī)裝置包括電機(jī)和電聯(lián)接到該電機(jī)的轉(zhuǎn)換器。電機(jī)的構(gòu)造產(chǎn)生電機(jī)中的第一振動(dòng)分量，轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生電機(jī)中的第二振動(dòng)分量。電機(jī)和轉(zhuǎn)換器彼此被適配成使得第一振動(dòng)分量和第二振動(dòng)分量至少部分地相消干涉。進(jìn)一步地，公開(kāi)了相應(yīng)的用于控制轉(zhuǎn)換器或操作轉(zhuǎn)換器的方法和計(jì)算機(jī)程序。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)裝置(100)，包括 電機(jī)(101)；所述電機(jī)(101)具有產(chǎn)生所述電機(jī)(101)中的第一振動(dòng)分量的構(gòu)造； 用于轉(zhuǎn)換電力的轉(zhuǎn)換器(108)，所述轉(zhuǎn)換器被電聯(lián)接到所述電機(jī)(101)； 所述轉(zhuǎn)換器(108)產(chǎn)生所述電機(jī)(101)中的第二振動(dòng)分量；其中，所述電機(jī)(101)和所述轉(zhuǎn)換器(108)的構(gòu)造彼此被適配成使得所述第一振動(dòng)分量和所述第二振動(dòng)分量至少部分地相消干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)裝置(100)，所述第一振動(dòng)分量和/或所述第二振動(dòng)分量為磁力振動(dòng)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)裝置(100)， 所述第二分量由所述轉(zhuǎn)換器(108)的脈寬調(diào)制操作產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)裝置(101)，所述轉(zhuǎn)換器(108)被配置為利用調(diào)諧的開(kāi)關(guān)頻率產(chǎn)生用于所述脈寬調(diào)制操作的脈沖， 使得所述第二振動(dòng)分量的一個(gè)頻率等于所述第一振動(dòng)分量的一個(gè)頻率。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)裝置(101)，所述電機(jī)(101)包括轉(zhuǎn)子(104)、定子(102)和在所述轉(zhuǎn)子(104)與所述定子(102)之間的氣隙(105);并且所述第一振動(dòng)分量由沿著所述電機(jī)(101)的所述氣隙(105)的磁阻變化或與基波電流聯(lián)系的其他諧波產(chǎn)生。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)裝置，其中所述第一振動(dòng)分量具有0或2p的空間級(jí)數(shù)，其中ρ為所述電機(jī)(101)的極對(duì)數(shù)量。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)裝置，其中，所述第一振動(dòng)分量與所述第二振動(dòng)分量之間的相移由所述電機(jī)(101)的幾何和電參數(shù)限定。
8.一種用于操作轉(zhuǎn)換器(108)的方法，所述轉(zhuǎn)換器(108)能聯(lián)接到電機(jī)(101)，所述方法包括產(chǎn)生所述電機(jī)(101)中的第二振動(dòng)分量，使得所述第二振動(dòng)分量至少部分地對(duì)所述電機(jī)(101)中的第一振動(dòng)分量產(chǎn)生相消干涉，所述第一振動(dòng)分量由所述電機(jī)(101)的構(gòu)造產(chǎn)生。
9.一種用于控制轉(zhuǎn)換器操作的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序當(dāng)由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)適于控制權(quán)利要求8所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及電機(jī)中的振動(dòng)和噪聲控制策略。具體地，公開(kāi)了一種電機(jī)裝置，該電機(jī)裝置包括電機(jī)和電聯(lián)接到所述電機(jī)的轉(zhuǎn)換器。所述電機(jī)的構(gòu)造產(chǎn)生所述電機(jī)中的第一振動(dòng)分量，并且所述轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所述電機(jī)中的第二振動(dòng)分量。所述電機(jī)和所述轉(zhuǎn)換器彼此被適配成使得所述第一振動(dòng)分量和所述第二振動(dòng)分量至少部分地相消干涉。進(jìn)一步地，公開(kāi)了相應(yīng)的用于控制轉(zhuǎn)換器或操作轉(zhuǎn)換器的方法和計(jì)算機(jī)程序。
文檔編號(hào)H02K5/24GK102195393SQ201110049610
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者L. 貝納雷 J. 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司