使用感应传感确定电机的卡住情况转让专利
申请号 : CN200910179649.3
文献号 : CN101729008A
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 梁富灵 , 邓光明 , 张清荣
申请人 : 马维尔国际贸易有限公司
摘要 :
本发明使用感应传感确定电机的卡住情况。一种控制系统包括位置控制模块、电源控制模块和诊断模块。位置控制模块施加用于将电机的转子定位在第一位置和第二位置中的一者处的驱动电流。电源控制模块在位置控制模块施加用于将电机的转子定位在第一位置处的驱动电流之后，将第一电压施加到电机的第一相和第二相中的一者以产生第一电流。电源控制模块在位置控制模块施加用于将电机的转子定位在第二位置处的驱动电流之后，将第二电压施加到电机的第一相和第二相中的一者以产生第二电流。诊断模块，其根据第一电流和第二电流来确定所述转子何时被限制旋转。
权利要求 :
1.一种控制系统，包括：
位置控制模块，其施加驱动电流，所述驱动电流用于将电机的转子定位在第一位置和第二位置中的一者处；
电源控制模块，其：
在所述位置控制模块施加用于将所述转子定位在所述第一位置处的驱动电流之后，将第一电压施加到所述电机的第一相和第二相中的一者以产生第一电流；以及在所述位置控制模块施加用于将所述转子定位在所述第二位置处的驱动电流之后，将第二电压施加到所述第一相和所述第二相中的一者以产生第二电流；以及诊断模块，其根据所述第一电流和所述第二电流来确定所述转子是否被限制旋转。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述位置控制模块：将用于将所述转子定位在所述第一位置处的所述驱动电流施加到所述第一相和所述第二相中的至少一者；以及将用于将所述转子定位在所述第二位置处的所述驱动电流施加到所述第一相和所述第二相中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电源控制模块：将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流；以及将所述第二电压施加到所述第一相以产生所述第二电流。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电源控制模块：将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流；以及将所述第二电压施加到所述第二相以产生所述第二电流。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述诊断模块：确定第一周期，其中所述第一周期在施加所述第一电压时开始并在所述第一电流大于或等于阈值电流时结束；
确定第二周期，其中所述第二周期在施加所述第二电压时开始并在所述第二电流大于或等于所述阈值电流时结束；以及根据所述第一周期和所述第二周期确定所述转子被限制旋转。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其中，当所述第一周期与所述第二周期之间的差大于或等于预定阈值时，所述诊断模块确定所述转子被限制旋转。
7.根据权利要求5所述的控制系统，其中，当所述第一周期与所述第二周期之间的差小于或等于预定阈值时，所述诊断模块确定所述转子被限制旋转。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电机为双相无刷直流电机。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第一电流和所述第二电流小于足以导致所述转子旋转的电流的量。
10.一种方法，其包括：
施加驱动电流，所述驱动电流用于将电机的转子定位在第一位置和第二位置中的一者处；
在施加用于将所述转子定位在所述第一位置处的驱动电流之后，将第一电压施加到所述电机的第一相和第二相中的一者以产生第一电流；
在施加用于将所述转子定位在所述第二位置处的驱动电流之后，将第二电压施加到所述第一相和所述第二相中的一者以产生第二电流；以及根据所述第一电流和所述第二电流来确定所述转子是否被限制旋转。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：将用于将所述转子定位在所述第一位置处的所述驱动电流施加到所述第一相和所述第二相中的至少一者；以及将用于将所述转子定位在所述第二位置处的所述驱动电流施加到所述第一相和所述第二相中的至少一者。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流；以及将所述第二电压施加到所述第一相以产生所述第二电流。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流；以及将所述第二电压施加到所述第二相以产生所述第二电流。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：确定第一周期，其中所述第一周期在施加所述第一电压时开始并在所述第一电流大于或等于阈值电流时结束；
确定第二周期，其中所述第二周期在施加所述第二电压时开始并在所述第二电流大于或等于所述阈值电流时结束；以及根据所述第一周期和所述第二周期确定所述转子被限制旋转。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：当所述第一周期与所述第二周期之间的差大于或等于预定阈值时，确定所述转子被限制旋转。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：当所述第一周期与所述第二周期之间的差小于或等于预定阈值时，确定所述转子被限制旋转。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括：施加所述驱动电流，所述驱动电流用于定位双相无刷直流电机的转子。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括：将所述第一电压施加到所述电机的所述第一相和所述第二相中的一者以产生第一电流，所述第一电流小于足以导致所述转子旋转的电流的量；以及将所述第二电压施加到所述第一相和所述第二相中的一者以产生第二电流，所述第二电流小于足以导致所述转子旋转的电流的量。
说明书 :
技术领域
本发明涉及电机控制，尤其涉及确定电机转子是否被限制旋转。
背景技术
这里所提供的背景说明主要是为了引出本公开的上下文。到在背景技术部分中所说明的工作的程度为止的、现在所说的发明人的工作以及在申请的时候不能被认为是现有技术的说明书的方面，并没有被表述也没有被隐含地承认为本公开的现有技术。
冷却扇部件可以提供气流以消散由电子组件产生的热量。冷却扇部件可以包括通过转子驱动扇叶的电机。当物体被放置在扇叶的路径中时，转子可以被限制旋转(下文中称作“被限制”)。当转子被限制时，气流减小。因此，由于当转子被限制时散热的减小，电子组件可能被热损伤。
现在参照图1，冷却风扇系统100包括电机102和电机控制模块104。电机102可以包括双相无刷直流(DC)电机。电机102可以包括四个定子极：极A1 106、极A2 108、极B1 110和极B2 112。每个定子极可以缠绕有定子线圈114。极A1 106和极A2 108可以被共同称作“极对A”。极B1 110和极B2 112可以被共同称作“极对B”。电机控制模块104可以将电压和/或电流施加到极对A的定子线圈114，以产生极A1 106与极A2 108之间的磁场。将电压和/或电流施加到极对A的定子线圈114的步骤可以被称作“驱动相A”。电机控制模块104可以将电压和/或电流施加到极对B的定子线圈114，以产生极B1 110与极B2 112之间的磁场。将电压和/或电流施加到极对B的定子线圈114的步骤可以被称作“驱动相B”。
电机102包括转子116。转子116可以包括至少一个永久磁体。电机控制模块104可以驱动相A和/或相B，以围绕轴118致动转子116。轴118可以将转子116机械地连接到装置。例如，轴118可以机械地将转子116连接到用于冷却电子组件的风扇120。虽然图1中的转子116在定子极106、108、110、112之间旋转，电机102可以包括围绕定子极106、108、110、112旋转的转子。
电机控制模块104可以在驱动相A与驱动相B之间交替以致动转子116。电机102可以包括至少一个指示转子116的旋转的霍尔效应传感器122。例如，当转子116的磁极通过霍尔效应传感器122时，霍尔效应传感器122可以产生脉冲。电机控制模块104可以基于来自霍尔效应传感器122的脉冲确定转子116是否在旋转。因此，电机控制模块104可以根据该脉冲确定转子116被限制。例如，当电机控制模块104从霍尔效应传感器122没有接收到脉冲时，电机控制模块104可以确定转子116被限制。当电机102驱动风扇120时，转子116可以在物体被放置在风扇120的路径中时被限制。
冷却扇部件可以提供气流以消散由电子组件产生的热量。冷却扇部件可以包括通过转子驱动扇叶的电机。当物体被放置在扇叶的路径中时，转子可以被限制旋转(下文中称作“被限制”)。当转子被限制时，气流减小。因此，由于当转子被限制时散热的减小，电子组件可能被热损伤。
现在参照图1，冷却风扇系统100包括电机102和电机控制模块104。电机102可以包括双相无刷直流(DC)电机。电机102可以包括四个定子极：极A1 106、极A2 108、极B1 110和极B2 112。每个定子极可以缠绕有定子线圈114。极A1 106和极A2 108可以被共同称作“极对A”。极B1 110和极B2 112可以被共同称作“极对B”。电机控制模块104可以将电压和/或电流施加到极对A的定子线圈114，以产生极A1 106与极A2 108之间的磁场。将电压和/或电流施加到极对A的定子线圈114的步骤可以被称作“驱动相A”。电机控制模块104可以将电压和/或电流施加到极对B的定子线圈114，以产生极B1 110与极B2 112之间的磁场。将电压和/或电流施加到极对B的定子线圈114的步骤可以被称作“驱动相B”。
电机102包括转子116。转子116可以包括至少一个永久磁体。电机控制模块104可以驱动相A和/或相B，以围绕轴118致动转子116。轴118可以将转子116机械地连接到装置。例如，轴118可以机械地将转子116连接到用于冷却电子组件的风扇120。虽然图1中的转子116在定子极106、108、110、112之间旋转，电机102可以包括围绕定子极106、108、110、112旋转的转子。
电机控制模块104可以在驱动相A与驱动相B之间交替以致动转子116。电机102可以包括至少一个指示转子116的旋转的霍尔效应传感器122。例如，当转子116的磁极通过霍尔效应传感器122时，霍尔效应传感器122可以产生脉冲。电机控制模块104可以基于来自霍尔效应传感器122的脉冲确定转子116是否在旋转。因此，电机控制模块104可以根据该脉冲确定转子116被限制。例如，当电机控制模块104从霍尔效应传感器122没有接收到脉冲时，电机控制模块104可以确定转子116被限制。当电机102驱动风扇120时，转子116可以在物体被放置在风扇120的路径中时被限制。
发明内容
控制系统包括位置控制模块、电源控制模块和诊断模块。位置控制模块施加用于将电机的转子定位在第一位置和第二位置中的一者处的驱动电流。电源控制模块在位置控制模块施加用于将电机的转子定位在第一位置处的驱动电流之后，将第一电压施加到电机的第一相和第二相中的一者以产生第一电流。电源控制模块在位置控制模块施加用于将电机所述转子定位在第二位置处的驱动电流之后，将第二电压施加到电机所述第一相和第二相中的一者以产生第二电流。诊断模块，其根据第一电流和第二电流来确定所述转子何时被限制旋转。
在其他特征中，电源控制模块将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第一相以产生所述第二电流。
在其他特征中，所述电源控制模块将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第二相以产生所述第二电流。
在其他特征中，诊断模块确定第一周期，其中所述第一周期在施加所述第一电压时开始并在所述第一电流大于或等于阈值电流时结束。诊断模块确定第二周期，其中所述第二周期在施加所述第二电压时开始并在所述第二电流大于或等于所述阈值电流时结束。诊断模块根据所述第一周期和所述第二周期确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，当所述第一周期与所述第二周期之间的差大于或等于预定阈值时，所述诊断模块确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，当所述第一周期与所述第二周期之间的差小于或等于预定阈值时，所述诊断模块确定所述转子被限制旋转。
在另一特征中，一种方法包括施加驱动电流，所述驱动电流用于将电机的转子定位在第一位置和第二位置中的一者处。该方法还包括在施加用于将所述转子定位在所述第一位置处的驱动电流之后，将第一电压施加到所述电机的第一相和第二相中的一者以产生第一电流。该方法还包括在施加用于将所述转子定位在所述第二位置处的驱动电流之后，将第二电压施加到所述电机的第一相和第二相中的一者以产生第二电流。该方法还包括根据所述第一电流和所述第二电流来确定所述转子是否被限制旋转。
在其他特征中，该方法还包括将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第一相以产生所述第二电流。
在其他特征中，该方法还包括将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第二相以产生所述第二电流。
在其他特征中，该方法还包括确定第一周期，其中所述第一周期在施加所述第一电压时开始并在所述第一电流大于或等于阈值电流时结束。该方法还包括确定第二周期，其中所述第二周期在施加所述第二电压时开始并在所述第二电流大于或等于所述阈值电流时结束。该方法还包括根据所述第一周期和所述第二周期确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，该方法还包括当所述第一周期与所述第二周期之间的差大于或等于预定阈值时，确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，该方法还包括当所述第一周期与所述第二周期之间的差小于或等于预定阈值时，确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，通过由一个或多个处理器执行的计算机程序实施上述本系统和方法。计算机程序可以存在于计算机可读介质(例如但不限于存储器、非易失性数据存储器和/或适合的有形存储介质中)。
本公开的应用的其他领域将会从详细的说明书、权利要求和附图中变得更加清楚。详细的描述和具体的示例仅是为了说明而不是为了限制本公开的范围。
在其他特征中，电源控制模块将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第一相以产生所述第二电流。
在其他特征中，所述电源控制模块将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第二相以产生所述第二电流。
在其他特征中，诊断模块确定第一周期，其中所述第一周期在施加所述第一电压时开始并在所述第一电流大于或等于阈值电流时结束。诊断模块确定第二周期，其中所述第二周期在施加所述第二电压时开始并在所述第二电流大于或等于所述阈值电流时结束。诊断模块根据所述第一周期和所述第二周期确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，当所述第一周期与所述第二周期之间的差大于或等于预定阈值时，所述诊断模块确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，当所述第一周期与所述第二周期之间的差小于或等于预定阈值时，所述诊断模块确定所述转子被限制旋转。
在另一特征中，一种方法包括施加驱动电流，所述驱动电流用于将电机的转子定位在第一位置和第二位置中的一者处。该方法还包括在施加用于将所述转子定位在所述第一位置处的驱动电流之后，将第一电压施加到所述电机的第一相和第二相中的一者以产生第一电流。该方法还包括在施加用于将所述转子定位在所述第二位置处的驱动电流之后，将第二电压施加到所述电机的第一相和第二相中的一者以产生第二电流。该方法还包括根据所述第一电流和所述第二电流来确定所述转子是否被限制旋转。
在其他特征中，该方法还包括将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第一相以产生所述第二电流。
在其他特征中，该方法还包括将所述第一电压施加到所述第一相以产生所述第一电流，以及将所述第二电压施加到所述第二相以产生所述第二电流。
在其他特征中，该方法还包括确定第一周期，其中所述第一周期在施加所述第一电压时开始并在所述第一电流大于或等于阈值电流时结束。该方法还包括确定第二周期，其中所述第二周期在施加所述第二电压时开始并在所述第二电流大于或等于所述阈值电流时结束。该方法还包括根据所述第一周期和所述第二周期确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，该方法还包括当所述第一周期与所述第二周期之间的差大于或等于预定阈值时，确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，该方法还包括当所述第一周期与所述第二周期之间的差小于或等于预定阈值时，确定所述转子被限制旋转。
在其他特征中，通过由一个或多个处理器执行的计算机程序实施上述本系统和方法。计算机程序可以存在于计算机可读介质(例如但不限于存储器、非易失性数据存储器和/或适合的有形存储介质中)。
本公开的应用的其他领域将会从详细的说明书、权利要求和附图中变得更加清楚。详细的描述和具体的示例仅是为了说明而不是为了限制本公开的范围。
附图说明
从详细的说明书和附图中将会更加完整地理解本公开，其中：
图1为冷却风扇系统；
图2为根据本公开的电机控制系统；
图3A为根据本公开的包括位于位置A处的转子的电机控制系统；
图3B为根据本公开的包括位于位置B处的转子的电机控制系统；
图4示出了根据本公开的瞬时电流测量；
图5A示出了根据本公开的确定转子未被限制旋转的第一感应传感系统；
图5B示出了根据本公开的确定转子被限制旋转的第一感应传感系统；
图6A示出了根据本公开的确定转子未被限制旋转的第二感应传感系统；
图6B示出了根据本公开的确定转子被限制旋转的第二感应传感系统；
图7为根据本公开的用于检测转子何时被限制旋转的第一方法的流程图；
图8为根据本公开的用于检测转子何时被限制旋转的第二方法的流程图。
图1为冷却风扇系统；
图2为根据本公开的电机控制系统；
图3A为根据本公开的包括位于位置A处的转子的电机控制系统；
图3B为根据本公开的包括位于位置B处的转子的电机控制系统；
图4示出了根据本公开的瞬时电流测量；
图5A示出了根据本公开的确定转子未被限制旋转的第一感应传感系统；
图5B示出了根据本公开的确定转子被限制旋转的第一感应传感系统；
图6A示出了根据本公开的确定转子未被限制旋转的第二感应传感系统；
图6B示出了根据本公开的确定转子被限制旋转的第二感应传感系统；
图7为根据本公开的用于检测转子何时被限制旋转的第一方法的流程图；
图8为根据本公开的用于检测转子何时被限制旋转的第二方法的流程图。
具体实施方式
以下说明实际上仅是示例性的，并且决不是为了限制本公开及其应用或用途。为了清楚，在附图中使用相同的附图标记以标明相似的元件。如这里所使用的，短语“A、B和C中的至少一者”应该被理解为使用非排他的逻辑“或”来表示逻辑(A或B或C)。应该认识到可以以不同的顺序执行方法中的步骤，而不改变本公开的原理。
如这里所使用的，术语“模块”可以指以下内容，或者是以下内容的一部分或者包括以下内容：执行一个或多个软件或固件程序的特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共用的、专用的或者组群的)和/或存储器(共用的、专用的或者组群的)、组合逻辑电路和/或提供所述功能的适合的组件。
电机可以包括霍尔效应探测器，以检测转子何时被限制。例如，用在冷却风扇部件中的电机通常包括至少一个霍尔效应传感器，以检测物体是否阻碍了扇叶的路径。但是，霍尔效应探测器增加电机的成本。此外，霍尔效应探测器可能失效，由此减少电机的可靠性。
因此，本公开的感应传感系统不使用霍尔效应探测器而确定转子是否被限制。除去霍尔效应探测器可以减小包括在电机中的组件的数目，并由此可以减小电机的成本并增加电机的可靠性。
当转子处于预定位置时，感应传感系统将测试电压施加到电机的相上。当施加了测试电压时，系统测量经过电机的该相的瞬时电流。系统测量在一个或多个预定位置处的多个瞬时电流，并且基于多个瞬时电流来确定转子是否被限制。可以在启动电机之前或者在电机旋转时被停止的任何时间使系统生效。
现在参照图2，根据本公开的示例性电机系统200包括电机202和电机控制模块204。仅举例来说，电机202可以包括双相无刷直流电机。虽然使用双相无刷直流电机说明了感应传感系统，但是感应传感系统也可以被实施在其他电机系统中(例如，三相电机系统)。
电机控制模块204包括电源控制模块206、位置控制模块208、感应传感模块210和阈值确定模块212。电源控制模块206可以将电压和/或电流施加到定子线圈114。因此，电源控制模块206可以驱动相A和/或相B。电源控制模块206可以在驱动相A和驱动相B之间交替，以旋转转子116。
位置控制模块208可以通过电源控制模块206控制转子116的位置。转子116的位置表示转子116相对于极A1 106、极A2 108、极B1 110和极B2 112的方位。位置控制模块208将位置数据输出到电源控制模块206，以控制转子116的位置。电源控制模块206驱动相A和/或相B，以基于从位置控制模块208接收到的位置数据来调整转子116的位置。
现在参照图3A到图3B，电源控制模块206可以驱动相A和/或相B，以基于从位置控制模块208接收到的位置数据来调整转子116的位置。仅举例来说，位置控制模块208可以存储第一位置数据以及第二位置数据。位置控制模块208可以将第一位置数据输出到电源控制模块206，以将转子116定位在第一位置处。例如，第一位置可以包括转子116沿着极对A对准。因此，电源控制模块206可以驱动相A以基于第一位置数据来沿着极对A对准转子116。在图3A中，电源控制模块206驱动相A以沿着极对A(下文中称作“位置A”)调整转子116的位置。
位置控制模块208可以将第二位置数据输出到电源控制模块206，以将转子116定位在第二位置处。例如，第二位置可以包括转子116沿着极对B对准。因此，电源控制模块206可以驱动相B以基于第二位置数据来沿着极对B对准转子116。在图3B中，电源控制模块206驱动相B以沿着极对B(下文中称作“位置B”)定位转子116。
返回参照图2，感应传感模块210可以命令电源控制模块206以将测试电压施加到极对A和/或极对B的定子线圈114。当电源控制模块206施加了测试电压时，电源控制模块206可以测量经过定子线圈114的瞬时电流。瞬时电流可以包括在定子线圈114中响应于测试电压的施加而产生的时变电流。
当电源控制模块206将测试电压施加到极对A的定子线圈114时，电源控制模块206可以测量经过极对A的定子线圈114的瞬时电流。响应于测试电压的施加而产生的经过极对A的定子线圈114的电流可以被称作“瞬时电流A”。当电源控制模块206将测试电压施加到极对B的定子线圈114时，电源控制模块206可以测量经过极对B的定子线圈114的瞬时电流。响应于测试电压的施加而产生的经过极对B的定子线圈114的电流可以被称作“瞬时电流B”
现在参照图4，当转子116处于预定位置时，感应传感系统施加测试电压并且测量瞬时电流。感应传感系统根据瞬时电流确定传感周期。感应传感系统可以根据对应于多个预定位置的多个传感周期来确定转子116被限制。
位置控制模块208将位置数据输出给电源控制模块206，以将转子116定位在预定位置处。电源控制模块206可以驱动相A和/或相B，以将转子116定位在预定位置处。例如，当预定位置为位置A时，电源控制模块206可以驱动相A。当预定位置为位置B时，电源控制模块206可以驱动相B。
感应传感模块210命令电源控制模块206施加测试电压。当电源控制模块206施加测试电压时，电源控制模块206存储表示时间(T1)的值。电源控制模块206可以将测试电压施加到极对A和/或极对B的定子线圈114。例如，当转子116处于位置A时，电源控制模块206可以将测试电压施加到极对A的定子线圈114。可选择地，当转子116处于位置A时，电源控制模块206可以将测试电压施加到极对B的定子线圈114。
当电源控制模块206将测试电压施加到定子线圈114时，电源控制模块206测量所产生的瞬时电流。可以将在将测试电压施加到极对A的定子线圈114的同时测量经过极对A的定子线圈114的瞬时电流称作“测试极对A”。可以将在将测试电压施加到极对B的定子线圈114的同时测量经过极对B的定子线圈114的瞬时电流称作“测试极对B”。电源控制模块206可以测试极对A和/或极对B。
感应传感模块210将阈值电流输出到电源控制模块206，该阈值电流表示当施加测试电压时电源控制模块206可以输出的最大电流。感应传感模块210可以根据足以致动转子116的电流的量来确定阈值电流。例如，感应传感模块210可以将阈值电流设置为小于足以致动转子116的电流的量。感应传感模块210可以将阈值电流设置为小于足以致动转子116的电流的量，以减小由于转子116的旋转所引起的瞬时电流中的干扰。
电源控制模块206施加测试电压并且测量瞬时电流，直到瞬时电流大于或等于阈值电流。当瞬时电流大于或等于阈值电流时，电源控制模块206确定时间(T2)。当瞬时电流大于或等于阈值电流时，电源控制模块206可以减小测试电压。例如，当瞬时电流大于或等于阈值电流时，电源控制模块206可以将测试电压设置为零。当测试电压减小时，瞬时电流可以减小。电源控制模块206将时间T1和T2输出到感应传感模块210。
感应传感模块210可以根据T1和T2来确定传感周期。例如，感应传感模块210可以通过从T1中减去T2来确定传感周期。感应传感模块210将传感周期输出到阈值确定模块212。
传感周期的持续时间可以由所测试的转子116和极对的位置来决定。传感周期的持续时间可以被描述为短的或长的。仅举例来说，当电源控制模块206在转子116位于位置A时测试极对A或者在转子116位于位置B时测试极对B时，传感周期可以为短的。可选择地，当电源控制模块206在转子116位于位置A时测试极对B或者在转子116位于位置B时测试极对A时，传感周期可以为长的。此外，用于在转子116位于位置A时测试极对A的传感周期可以在持续时间上近似于用于在转子116位于位置B时测试极对B的传感周期。
感应传感系统可以根据多个传感周期和阈值周期来确定转子116被限制。该系统可以根据两个传感周期和阈值周期之间的差来确定双相无刷直流电机的转子116何时被限制。仅举例来说，当两个传感周期之间的差大于或等于阈值周期时，系统可以确定转子116被限制。
现在参照图5A和图5B，第一感应传感系统根据两个传感周期之间的差来确定双相无刷直流电机的转子116何时被限制。电源控制模块206将转子116定位在位置A处。电源控制模块206测试极对A，以在转子116位于位置A时确定传感周期(SP1)。电源控制模块206将转子116定位在位置B处。电源控制模块206测试极对B，以在转子116位于位置B时确定传感周期(SP2)。阈值确定模块212确定SP1与SP2之间的差。阈值确定模块212将SP1与SP2之间的差与第一阈值周期进行比较。当SP1与SP2之间的差大于或等于第一阈值周期时，阈值确定模块212确定转子116被限制。
换言之，用于在转子116位于位置A时测试极对A的传感周期可以在持续时间上近似于用于在转子116位于位置B时测试极对B的传感周期。因此，当转子116未被限制时(即，转子116可以自由地从位置A旋转到位置B)，传感周期SP1与SP2应该在持续时间上近似。在图5A中，因为传感周期SP1与SP2在持续时间上近似，所以感应传感系统确定转子116未被限制。在图5B中，因为传感周期SP1与SP2在持续时间上不近似(即，SP1与SP2之间的差大于或等于第一阈值周期)，所以感应传感系统确定转子116被限制。
现在参照图6A和图6B，第二感应传感系统根据两个传感周期之间的差来确定双相无刷直流电机的转子116何时被限制。电源控制模块206将转子116定位在位置A处。电源控制模块206测试极对A，以在转子116位于位置A时确定传感周期(SP3)。电源控制模块206将转子116定位在位置B处。电源控制模块206测试极对B，以在转子116位于位置B时确定传感周期(SP4)。阈值确定模块212确定SP3与SP4之间的差。阈值确定模块212将SP3与SP4之间的差与第二阈值周期进行比较。当SP3与SP4之间的差小于或等于第二阈值周期时，阈值确定模块212确定转子116被限制。
换言之，用于在转子116位于位置A时测试极对A的传感周期可以在持续时间上短于用于在转子116位于位置B时测试极对B的传感周期。因此，当转子116未被限制时，传感周期SP3与SP4应该在持续时间上不同。在图6A中，因为传感周期SP3与SP4在持续时间上不近似，所以感应传感系统确定转子116未被限制。在图6B中，因为传感周期SP3与SP4在持续时间上近似(即，SP3与SP4之间的差小于或等于第二阈值周期)，所以感应传感系统确定转子116被限制。
现在参照图7，用于检测转子何时被限制旋转的第一方法300在步骤301开始。在步骤302中，电源控制模块206将转子116定位在第一位置处。在步骤304中，电源控制模块206将测试电压施加到第一极对的定子线圈114。在步骤306中，电源控制模块206测量经过第一极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤308中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤308的结果为“否”，方法300重复步骤308。如果步骤308的结果为“是”，方法300继续步骤310。在步骤310中，感应传感模块210确定第一传感周期。
在步骤312中，电源控制模块206将转子116定位在第二位置处。在步骤314中，电源控制模块206将测试电压施加到第二极对的定子线圈114。在步骤316中，电源控制模块206测量经过第二极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤318中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤318的结果为“否”，方法300重复步骤318。如果步骤318的结果为“是”，方法300继续步骤320。在步骤320中，感应传感模块210确定第二传感周期。
在步骤322中，阈值确定模块212确定第一传感周期与第二传感周期之间的差。在步骤324中，阈值确定模块212确定该差是否大于或等于第一阈值周期。如果步骤324的结果为“否”，方法300继续步骤326。如果步骤324的结果为“是”，方法300继续步骤328。在步骤326中，阈值确定模块212确定转子116未被限制。在步骤328，阈值确定模块212确定转子116被限制。方法300在步骤330结束。
现在参照图8，用于检测转子何时被限制旋转的第二方法400在步骤401开始。在步骤402中，电源控制模块206将转子116定位在第一位置处。在步骤404中，电源控制模块206将测试电压施加到第一极对的定子线圈114。在步骤406中，电源控制模块206测量经过第一极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤408中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤408的结果为“否”，方法400重复步骤408。如果步骤408的结果为“是”，方法400继续步骤410。在步骤410中，感应传感模块210确定第一传感周期。
在步骤412中，电源控制模块206将转子116定位在第二位置处。在步骤414中，电源控制模块206将测试电压施加到第一极对的定子线圈114。在步骤416中，电源控制模块206测量经过第一极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤418中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤418的结果为“否”，方法400重复步骤418。如果步骤418的结果为“是”，方法400继续步骤420。在步骤420中，感应传感模块210确定第二传感周期。
在步骤422中，阈值确定模块212确定第一传感周期与第二传感周期之间的差。在步骤424中，阈值确定模块212确定该差是否小于或等于第二阈值周期。如果步骤424的结果为“否”，方法400继续步骤426。如果步骤424的结果为“是”，方法400继续步骤428。在步骤426中，阈值确定模块212确定转子116未被限制。在步骤428，阈值确定模块212确定转子116被限制。方法400在步骤430结束。
可以以各种形式实施本公开的广泛教导。因此，虽然本公开包括具体示例，但是因为在研究附图、说明书、权利要求书之后，其他的修改将会变得明显，所以公开的实际范围应该不被如此限制。
交叉引用
本申请要求递交于2008年10月24日的美国临时申请No.61/108,260的优先权。上述申请的公开内容通过引用全部结合在这里。
如这里所使用的，术语“模块”可以指以下内容，或者是以下内容的一部分或者包括以下内容：执行一个或多个软件或固件程序的特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共用的、专用的或者组群的)和/或存储器(共用的、专用的或者组群的)、组合逻辑电路和/或提供所述功能的适合的组件。
电机可以包括霍尔效应探测器，以检测转子何时被限制。例如，用在冷却风扇部件中的电机通常包括至少一个霍尔效应传感器，以检测物体是否阻碍了扇叶的路径。但是，霍尔效应探测器增加电机的成本。此外，霍尔效应探测器可能失效，由此减少电机的可靠性。
因此，本公开的感应传感系统不使用霍尔效应探测器而确定转子是否被限制。除去霍尔效应探测器可以减小包括在电机中的组件的数目，并由此可以减小电机的成本并增加电机的可靠性。
当转子处于预定位置时，感应传感系统将测试电压施加到电机的相上。当施加了测试电压时，系统测量经过电机的该相的瞬时电流。系统测量在一个或多个预定位置处的多个瞬时电流，并且基于多个瞬时电流来确定转子是否被限制。可以在启动电机之前或者在电机旋转时被停止的任何时间使系统生效。
现在参照图2，根据本公开的示例性电机系统200包括电机202和电机控制模块204。仅举例来说，电机202可以包括双相无刷直流电机。虽然使用双相无刷直流电机说明了感应传感系统，但是感应传感系统也可以被实施在其他电机系统中(例如，三相电机系统)。
电机控制模块204包括电源控制模块206、位置控制模块208、感应传感模块210和阈值确定模块212。电源控制模块206可以将电压和/或电流施加到定子线圈114。因此，电源控制模块206可以驱动相A和/或相B。电源控制模块206可以在驱动相A和驱动相B之间交替，以旋转转子116。
位置控制模块208可以通过电源控制模块206控制转子116的位置。转子116的位置表示转子116相对于极A1 106、极A2 108、极B1 110和极B2 112的方位。位置控制模块208将位置数据输出到电源控制模块206，以控制转子116的位置。电源控制模块206驱动相A和/或相B，以基于从位置控制模块208接收到的位置数据来调整转子116的位置。
现在参照图3A到图3B，电源控制模块206可以驱动相A和/或相B，以基于从位置控制模块208接收到的位置数据来调整转子116的位置。仅举例来说，位置控制模块208可以存储第一位置数据以及第二位置数据。位置控制模块208可以将第一位置数据输出到电源控制模块206，以将转子116定位在第一位置处。例如，第一位置可以包括转子116沿着极对A对准。因此，电源控制模块206可以驱动相A以基于第一位置数据来沿着极对A对准转子116。在图3A中，电源控制模块206驱动相A以沿着极对A(下文中称作“位置A”)调整转子116的位置。
位置控制模块208可以将第二位置数据输出到电源控制模块206，以将转子116定位在第二位置处。例如，第二位置可以包括转子116沿着极对B对准。因此，电源控制模块206可以驱动相B以基于第二位置数据来沿着极对B对准转子116。在图3B中，电源控制模块206驱动相B以沿着极对B(下文中称作“位置B”)定位转子116。
返回参照图2，感应传感模块210可以命令电源控制模块206以将测试电压施加到极对A和/或极对B的定子线圈114。当电源控制模块206施加了测试电压时，电源控制模块206可以测量经过定子线圈114的瞬时电流。瞬时电流可以包括在定子线圈114中响应于测试电压的施加而产生的时变电流。
当电源控制模块206将测试电压施加到极对A的定子线圈114时，电源控制模块206可以测量经过极对A的定子线圈114的瞬时电流。响应于测试电压的施加而产生的经过极对A的定子线圈114的电流可以被称作“瞬时电流A”。当电源控制模块206将测试电压施加到极对B的定子线圈114时，电源控制模块206可以测量经过极对B的定子线圈114的瞬时电流。响应于测试电压的施加而产生的经过极对B的定子线圈114的电流可以被称作“瞬时电流B”
现在参照图4，当转子116处于预定位置时，感应传感系统施加测试电压并且测量瞬时电流。感应传感系统根据瞬时电流确定传感周期。感应传感系统可以根据对应于多个预定位置的多个传感周期来确定转子116被限制。
位置控制模块208将位置数据输出给电源控制模块206，以将转子116定位在预定位置处。电源控制模块206可以驱动相A和/或相B，以将转子116定位在预定位置处。例如，当预定位置为位置A时，电源控制模块206可以驱动相A。当预定位置为位置B时，电源控制模块206可以驱动相B。
感应传感模块210命令电源控制模块206施加测试电压。当电源控制模块206施加测试电压时，电源控制模块206存储表示时间(T1)的值。电源控制模块206可以将测试电压施加到极对A和/或极对B的定子线圈114。例如，当转子116处于位置A时，电源控制模块206可以将测试电压施加到极对A的定子线圈114。可选择地，当转子116处于位置A时，电源控制模块206可以将测试电压施加到极对B的定子线圈114。
当电源控制模块206将测试电压施加到定子线圈114时，电源控制模块206测量所产生的瞬时电流。可以将在将测试电压施加到极对A的定子线圈114的同时测量经过极对A的定子线圈114的瞬时电流称作“测试极对A”。可以将在将测试电压施加到极对B的定子线圈114的同时测量经过极对B的定子线圈114的瞬时电流称作“测试极对B”。电源控制模块206可以测试极对A和/或极对B。
感应传感模块210将阈值电流输出到电源控制模块206，该阈值电流表示当施加测试电压时电源控制模块206可以输出的最大电流。感应传感模块210可以根据足以致动转子116的电流的量来确定阈值电流。例如，感应传感模块210可以将阈值电流设置为小于足以致动转子116的电流的量。感应传感模块210可以将阈值电流设置为小于足以致动转子116的电流的量，以减小由于转子116的旋转所引起的瞬时电流中的干扰。
电源控制模块206施加测试电压并且测量瞬时电流，直到瞬时电流大于或等于阈值电流。当瞬时电流大于或等于阈值电流时，电源控制模块206确定时间(T2)。当瞬时电流大于或等于阈值电流时，电源控制模块206可以减小测试电压。例如，当瞬时电流大于或等于阈值电流时，电源控制模块206可以将测试电压设置为零。当测试电压减小时，瞬时电流可以减小。电源控制模块206将时间T1和T2输出到感应传感模块210。
感应传感模块210可以根据T1和T2来确定传感周期。例如，感应传感模块210可以通过从T1中减去T2来确定传感周期。感应传感模块210将传感周期输出到阈值确定模块212。
传感周期的持续时间可以由所测试的转子116和极对的位置来决定。传感周期的持续时间可以被描述为短的或长的。仅举例来说，当电源控制模块206在转子116位于位置A时测试极对A或者在转子116位于位置B时测试极对B时，传感周期可以为短的。可选择地，当电源控制模块206在转子116位于位置A时测试极对B或者在转子116位于位置B时测试极对A时，传感周期可以为长的。此外，用于在转子116位于位置A时测试极对A的传感周期可以在持续时间上近似于用于在转子116位于位置B时测试极对B的传感周期。
感应传感系统可以根据多个传感周期和阈值周期来确定转子116被限制。该系统可以根据两个传感周期和阈值周期之间的差来确定双相无刷直流电机的转子116何时被限制。仅举例来说，当两个传感周期之间的差大于或等于阈值周期时，系统可以确定转子116被限制。
现在参照图5A和图5B，第一感应传感系统根据两个传感周期之间的差来确定双相无刷直流电机的转子116何时被限制。电源控制模块206将转子116定位在位置A处。电源控制模块206测试极对A，以在转子116位于位置A时确定传感周期(SP1)。电源控制模块206将转子116定位在位置B处。电源控制模块206测试极对B，以在转子116位于位置B时确定传感周期(SP2)。阈值确定模块212确定SP1与SP2之间的差。阈值确定模块212将SP1与SP2之间的差与第一阈值周期进行比较。当SP1与SP2之间的差大于或等于第一阈值周期时，阈值确定模块212确定转子116被限制。
换言之，用于在转子116位于位置A时测试极对A的传感周期可以在持续时间上近似于用于在转子116位于位置B时测试极对B的传感周期。因此，当转子116未被限制时(即，转子116可以自由地从位置A旋转到位置B)，传感周期SP1与SP2应该在持续时间上近似。在图5A中，因为传感周期SP1与SP2在持续时间上近似，所以感应传感系统确定转子116未被限制。在图5B中，因为传感周期SP1与SP2在持续时间上不近似(即，SP1与SP2之间的差大于或等于第一阈值周期)，所以感应传感系统确定转子116被限制。
现在参照图6A和图6B，第二感应传感系统根据两个传感周期之间的差来确定双相无刷直流电机的转子116何时被限制。电源控制模块206将转子116定位在位置A处。电源控制模块206测试极对A，以在转子116位于位置A时确定传感周期(SP3)。电源控制模块206将转子116定位在位置B处。电源控制模块206测试极对B，以在转子116位于位置B时确定传感周期(SP4)。阈值确定模块212确定SP3与SP4之间的差。阈值确定模块212将SP3与SP4之间的差与第二阈值周期进行比较。当SP3与SP4之间的差小于或等于第二阈值周期时，阈值确定模块212确定转子116被限制。
换言之，用于在转子116位于位置A时测试极对A的传感周期可以在持续时间上短于用于在转子116位于位置B时测试极对B的传感周期。因此，当转子116未被限制时，传感周期SP3与SP4应该在持续时间上不同。在图6A中，因为传感周期SP3与SP4在持续时间上不近似，所以感应传感系统确定转子116未被限制。在图6B中，因为传感周期SP3与SP4在持续时间上近似(即，SP3与SP4之间的差小于或等于第二阈值周期)，所以感应传感系统确定转子116被限制。
现在参照图7，用于检测转子何时被限制旋转的第一方法300在步骤301开始。在步骤302中，电源控制模块206将转子116定位在第一位置处。在步骤304中，电源控制模块206将测试电压施加到第一极对的定子线圈114。在步骤306中，电源控制模块206测量经过第一极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤308中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤308的结果为“否”，方法300重复步骤308。如果步骤308的结果为“是”，方法300继续步骤310。在步骤310中，感应传感模块210确定第一传感周期。
在步骤312中，电源控制模块206将转子116定位在第二位置处。在步骤314中，电源控制模块206将测试电压施加到第二极对的定子线圈114。在步骤316中，电源控制模块206测量经过第二极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤318中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤318的结果为“否”，方法300重复步骤318。如果步骤318的结果为“是”，方法300继续步骤320。在步骤320中，感应传感模块210确定第二传感周期。
在步骤322中，阈值确定模块212确定第一传感周期与第二传感周期之间的差。在步骤324中，阈值确定模块212确定该差是否大于或等于第一阈值周期。如果步骤324的结果为“否”，方法300继续步骤326。如果步骤324的结果为“是”，方法300继续步骤328。在步骤326中，阈值确定模块212确定转子116未被限制。在步骤328，阈值确定模块212确定转子116被限制。方法300在步骤330结束。
现在参照图8，用于检测转子何时被限制旋转的第二方法400在步骤401开始。在步骤402中，电源控制模块206将转子116定位在第一位置处。在步骤404中，电源控制模块206将测试电压施加到第一极对的定子线圈114。在步骤406中，电源控制模块206测量经过第一极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤408中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤408的结果为“否”，方法400重复步骤408。如果步骤408的结果为“是”，方法400继续步骤410。在步骤410中，感应传感模块210确定第一传感周期。
在步骤412中，电源控制模块206将转子116定位在第二位置处。在步骤414中，电源控制模块206将测试电压施加到第一极对的定子线圈114。在步骤416中，电源控制模块206测量经过第一极对的定子线圈114的瞬时电流。在步骤418中，电源控制模块206确定瞬时电流是否大于或等于阈值电流。如果步骤418的结果为“否”，方法400重复步骤418。如果步骤418的结果为“是”，方法400继续步骤420。在步骤420中，感应传感模块210确定第二传感周期。
在步骤422中，阈值确定模块212确定第一传感周期与第二传感周期之间的差。在步骤424中，阈值确定模块212确定该差是否小于或等于第二阈值周期。如果步骤424的结果为“否”，方法400继续步骤426。如果步骤424的结果为“是”，方法400继续步骤428。在步骤426中，阈值确定模块212确定转子116未被限制。在步骤428，阈值确定模块212确定转子116被限制。方法400在步骤430结束。
可以以各种形式实施本公开的广泛教导。因此，虽然本公开包括具体示例，但是因为在研究附图、说明书、权利要求书之后，其他的修改将会变得明显，所以公开的实际范围应该不被如此限制。
交叉引用
本申请要求递交于2008年10月24日的美国临时申请No.61/108,260的优先权。上述申请的公开内容通过引用全部结合在这里。