BRPI0519347B1 - "processo e esquema de ligações para determinação da posição do rotor sem sensor de um motor de corrente contínua sem escovas e dispositivo" - Google Patents

Abstract

processo e esquema de ligações para determinação sem transmissor da posição do rotor de um motor de corrente contínua sem escovas. é sugerido um processo e um esquema de ligações para a determinação sem transmissor da posição do rotor, bem como, para a operação de um motor de corrente contínua (10) sem escovas, com um rotor (12) excitado, de preferência, por ímã permanente, e com um enrolamento do induzido (14), de preferência, trifásico, ligado em estrela, bem como, com uma unidade de controle (26) para um dispositivo de ligação do semicondutor (24) para a conexão sucessiva dos enrolamentos do motor de corrente contínua (10) em uma rede de tensão contínua (16, 18), em função da posição do rotor. de acordo com a invenção, à unidade de controle (26) é conduzido um sinal de disparo (58) derivado da corrente de soma de fases (i) do motor (10), para a fixação dos instantes para o registro dos valores de referência das tensões induzidas (u~ i~) nas fases individuais, como critério para a produção dos sinais de comutação (30) para o dispositivo de ligação do semicondutor (24), ou como sinal de posição para a posição do rotor, sendo que o sinal de saída de um somador (34, 36, 38) formado da diferença, respectivamente, de uma tensão de fases (u~ x~) e da tensão de ponto de estrela (u~ s~) é comparado em um comparador (40, 42, 44) subordinado com um valor de tensão para a queda de tensão produzida por uma corrente de fases (i~ ref~) predeterminada na resistência (r) interna da fase, e disto são definidas as tensões induzidas (u~ ix~) e suas passagens por zero.

Description

(54) Título: PROCESSO E ESQUEMA DE LIGAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DO ROTOR SEM SENSOR DE UM MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA SEM ESCOVAS E DISPOSITIVO (51) lnt.CI.: H02P 6/14; H02P 6/16; H02P 6/18 (30) Prioridade Unionista: 27/12/2004 DE 10 2004 062 821.1 (73) Titular(es): ROBERT BOSCH GMBH (72) Inventor(es): TORSTEN HEIDRICH; JOCHEN FASSNACHT

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO E ESQUEMA DE LIGAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DO ROTOR SEM SENSOR DE UM MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA SEM ESCOVAS E DISPOSITIVO.

Estado da Técnica [001] A invenção parte de um processo e de um esquema de ligações para a determinação da posição do rotor sem sensor, bem como, para a operação de um motor de corrente contínua sem escovas.

[002] Um processo desse tipo e um esquema de ligações correspondente, para a determinação da posição do rotor de um motor de corrente contínua sem escovas são conhecidos da patente DE 100 64 468 A, sendo que, do mesmo modo, para a determinação da posição do rotor, é determinada a tensão de fase induzida de, pelo menos, uma fase de motor, e é comparado com um valor de referência. Nesse caso, como valor de referência é usada a tensão do ponto neutro real ou de um ponto neutro reproduzido das fases do motor, sendo que é sugerido sincronizar um valor de polaridade determinado em um ponto de ligação para a alimentação de corrente de, pelo menos, uma fase do motor, e para realizar a medição depois de um tempo de espera predeterminado, que se segue ao instante de ligação. Esse processo, em princípio, pode ser usado durante o tempo que o motor é operado na denominada faixa do número de rotações básico, sendo que, na fase não alimentada por corrente é determinada a passagem por zero da tensão induzida por meio dos comparadores, e assim é concluída a posição do rotor. Nesse caso, vale que o vetor da tensão induzida está perpendicular sobre o campo magnético, que está fixo em relação ao rotor, no caso de um motor de corrente contínua, excitado por ímã permanente. Durante a operação com números de rotações mais altos, contudo, para o enfraquecimento do campo, essa fase anterior2/13 mente sem corrente precisa ser alimentada por corrente, uma vez que o vetor de corrente precisa se adiantar em relação à alimentação de corrente normal, a fim de reagir contra o campo do rotor e reduzir esse campo. A partir de um deslocamento de mais que 30°, a passagem por zero da tensão induzida não pode mais ser determinada através da ligação de medição simples conhecida, o que limita nitidamente a área de aplicação do motor controlado dessa forma.

[003] À invenção cabe a tarefa de indicar um processo aperfeiçoado e um esquema de ligações correspondente para a determinação da posição do rotor sem sensor, bem como, para a operação de um motor de corrente contínua sem escovas, excitado, de preferência, com ímã permanente, sendo que, mediante o emprego de meios de ligação a preço razoável, o motor pode ser operado com boa precisão de regulagem tanto na faixa de número de rotações básica, como também, em particular, com números de rotações mais altos acima de seu número de rotações nominal, isto é, com números de rotações, que sob carga pode ser alcançado somente através de um adiantamento do vetor de corrente de mais que 30° em relação à alimentação de corrente normal. Deste modo é aumentada nitidamente a faixa de aplicação desses motores relativamente mais em conta.

[004] A tarefa especificada é solucionada pelas características que caracterizam as reivindicações do processo e do esquema superiores. Nesse caso, as medidas tomadas se baseiam, em essência, no fato de que, para a realização da regulagem de acordo com a invenção são empregados um modelo do estator do motor e uma conexão do ponto neutro da máquina, sendo que as indutividades de distribuição do rotor são desprezadas. Nesse caso, mediante o emprego de formadores de diferença análogos mais em conta e de um único sensor de corrente no circuito intermediário de corrente contínua é possível, para instantes predeterminados fixamente, com conhecimento do

3/13 modelo de comutação do motor somente através do registro dos potenciais de contato relevantes, bem como, da potência do ponto neutro do enrolamento do rotor, determinar as passagens por zero das tensões induzidas que não podem ser medidas diretamente nas fases individuais, para a determinação dos instantes de comutação, ainda que a respectiva fase, na operação de enfraquecimento do campo, conduza corrente. Nesse caso, de acordo com a invenção à unidade de controle é conduzido um sinal de disparo derivado da corrente de circuito intermediário correspondente à corrente de fases e à corrente de soma de fases, para a fixação dos instantes para a avaliação dos valores de referência das tensões induzidas nas fases individuais. De suas passagens por zero, então, pode ser concluído sobre a posição do rotor da máquina. Uma vez que a medição ocorre ao alcançar o valor de pico da corrente do motor regulada em forma de dente de serra, e a unidade de controle é sincronizada para o alcance do valor de pico, pode ser dispensado o registro das correntes de fase variáveis. As passagens por zero das tensões induzidas são determinadas pelo fato de que a diferença de uma tensão de fases e da tensão de ponto neutro é comparada com a queda de tensão produzida pela corrente de fases predeterminada na resistência interna reduzida da fase. Nesse caso, de forma apropriada, ocorre primeiramente em um amplificador de soma a medição da diferença de uma tensão de fases e da tensão do ponto neutro e, em seguida, é extraído do sinal de saída do somador assim formado, em um comparador subordinado, a queda de tensão produzida através da conhecida corrente de fases, na resistência interna da fase, e a saída do comparador é conduzida a uma entrada da unidade de controle para a ligação de semicondutor.

[005] A corrente pulsante na área do quilohertz, registrada através do sensor de corrente no circuito intermediário de corrente contínua em um outro comparador, a cada pulso é supervisionado o alcan4/13 ce do valor de referência predeterminado, através da comparação com uma tensão de referência correspondente à corrente de referência. Esse outro comparador, então, ao alcançar o valor de referência emite, então, após uma curta fase de funcionamento em vazio da corrente decorrida, os sinais de disparo para a unidade de controle do dispositivo de ligação semicondutora.

[006] Outras particularidades e execuções vantajosas do processo de acordo com a invenção e do esquema de ligações correspondente, resultam das reivindicações subordinadas e das representações nos desenhos. Esses desenhos mostram [007] Na figura 1 um esquema de ligações para a determinação sem transmissão da posição do rotor, bem como, para a operação de um motor de corrente contínua sem escovas, com um rotor excitado por ímã permanente, e com um enrolamento do induzido trifásico ligado em estrela, e [008] Na figura 2 diagramas das tensões e correntes relevantes para a medição no motor, e [009] Na figura 2a uma representação detalhada do trajeto da corrente do motor da figura 2.

[0010] Na figura 1 está designado com 10 um motor de corrente contínua sem escovas, com um rotor 12 excitado com ímã permanente, e com um estator 14 trifásico, ligado em estrela. A alimentação de tensão do motor 10 ocorre a partir de uma fonte de corrente contínua com uma tensão U de, por exemplo, 12V com um pólo positivo 16 e um pólo negativo 18 que fica aterrado. A fonte de corrente contínua alimenta o motor 10 através de um circuito intermediário de corrente contínua 20 não representado em detalhes, no qual está disposto um sensor de corrente 22, para o registro da corrente de soma de fases I. A conexão sucessiva das fases de enrolamento individuais do estator 14 à rede de corrente contínua ocorre através de um dispositivo de

5/13 ligação do semicondutor 24 na forma de um inversor eletrônico trifásico em conexões em ponte total na forma de construção conhecida, com dois interruptores semicondutores em série por fase, e um equipamento de funcionamento em vazio para a corrente do motor paralelo aos interruptores semicondutores individuais. Condutores de conexão das ligações entre os interruptores semicondutores em série e equipamentos de funcionamento em vazio em série alimentam as fases do motor com as tensões Ui, U₂ e U₃. As resistências internas das fases do estator 14 individuais ligadas com o ponto neutro S são iguais e estão designadas com R, as tensões induzidas na operação nas fases individuais estão caracterizadas simbolicamente por fontes de tensão Uii, Uj2 © Ui3[0011] O controle do dispositivo de ligação do semicondutor 24 ocorre através de uma unidade de controle 26 em forma de um microcontrolador, que através de um condutor 28 alimenta o dispositivo de ligação do semicondutor 24 com sinais de ligação 30 correspondentes a um modelo de comutação predeterminado. Na unidade de controle 26 está integrada uma fonte de tensão de referência 32, que correspondente à corrente do motor l_ref definida pela carga acionada e pelo número de rotações predeterminado, e à resistência interna R conhecida das fases produz uma tensão de referência U_ref. A fonte de tensão de referência 32 possui três saídas 32a, 32b e 32c, sendo que, na saída 32a aflora a tensão de referência positiva, na saída 32c, a tensão de referência negativa e na saída 32b, uma ligação de terra. O comando das três saídas diferentes ocorre através de uma chave 60, com auxílio do modelo de comutação para as diversas meias-pontes do dispositivo de ligação do semicondutor 24.

[0012] Entre o motor 10 e a unidade de controle 26 situa-se o equipamento de registro propriamente dito para as tensões induzidas nas fases do estator 14, o qual possibilita a detecção da posição do

6/13 rotor 12 necessária para o comando do dispositivo de ligação do semicondutor 24, com comparadores simples. Ao equipamento pertencem um somador 34, 36 e 38, bem como, um comparador 40, 42, 44 para cada. Os somadores situam-se, com sua entrada não invertida na conexão de fases lh, U₂ e U₃ do estator, com suas entradas invertidas eles estão ligados em conjunto com o ponto neutro S do estator, sendo que a saída de cada somador, de forma apropriada, está acoplada de volta para sua entrada invertida e as duas entradas estão ligadas com resistências adicionais adequadas. As resistências de acoplamento de retorno estão designadas com 46, as resistências adicionais na entrada não invertida, com 48 e as resistências adicionais na entrada invertida, com 50. Na saída dos somadores 34, 36, 38, por conseguinte, existe uma tensão correspondente à diferença da tensão de fases e da tensão do ponto neutro, que em seguida precisa ser reduzida para a definição da tensão induzida na fase ainda em torno da queda de tensão produzida na resistência interna R da fase pela respectiva corrente de fases l_1f l₂, l₃. Isso ocorre nos comparadores 40, 42 e 44 subordinados cujas entradas não invertidas estão ligadas com a saída dos somadores 34, 36 e 38, enquanto que suas entradas invertidas se situam na conexão de um divisor de tensão com as resistências 52 e 54. As resistências 52, nesse caso, estão ligadas com sua outra extremidade com a fonte de tensão de referência 32, as resistências 54 estão aterradas. A tensão de referência U_ref fornecida pela fonte de tensão de referência 32, nesse caso, não precisa corresponder ao valor l_refxR, esse valor de tensão também pode ser reproduzido através das resistências 52 e 54 dos divisores de tensão.

[0013] As saídas dos comparadores 40, 42 e 44 emitem os sinais para as tensões induzidas Um, U_i2 e U_i3 nas fases individuais para a unidade de controle 26, que aplica a tensão de referência +U_ref da fonte de tensão de referência 32 como valor de comparação também a

7/13 um outro comparador 56, que está ligado no lado de entrada com o sensor de corrente 22 e no lado de saída com a unidade de controle

26.

[0014] O esquema de ligações trabalha da seguinte maneira:

[0015] O modelo de comutação para a alimentação de corrente do motor 10 por meio do dispositivo de ligação do semicondutor 24 é predeterminado e formado na unidade de controle 26 de tal modo que duas fases da máquina são alimentadas por corrente, e a terceira fase permanece sem corrente. Para isso é aplicado, por exemplo, um vetor de tensão U-ι do pólo positivo 16 através do circuito intermediário de corrente contínua 20 e do interruptor do semicondutor na fase do estator 1, e a corrente aumenta nele até que o valor de referência l_ref predeterminado pela unidade de controle 26 correspondente à carga conectada seja alcançado. Depois, pela unidade de controle 26 por um curto período de tempo predeterminado é aplicado um vetor de tensão zero, e a fase é operada por curto tempo no funcionamento em vazio, antes que a tensão de fases Lh no início de um novo ciclo de regulagem de corrente seja aplicado novamente e a corrente de referência l_ref seja alcançada de novo. A corrente de fase passa, então, através do ponto neutro S e com seu valor negativo como corrente de fase l₂ para o borne de conexão da fase 2, e dali através do interruptor do semicondutor e do sensor de corrente 22 de volta para o pólo negativo 18, ou para a terra da rede de corrente contínua. A fase 3 permanece, em princípio, sem corrente. O fluxo que se forma através da alimentação de corrente das fases 1 e 2, com o fluxo produzido pelo ímã permanente do rotor 12 produz o momento de torção necessário, sendo que em um estator trifásico, de forma conhecida a alimentação de corrente continua a ser ligada em uma fase de acordo com de 60° el. [0016] O registro da tensão induzida U_i3 é não crítica na faixa do número de rotações básico, uma vez que na fase 3 não passa nenhu8/13 ma corrente, por conseguinte também nenhuma queda de tensão na resistência interna R é sobreposta à tensão induzida, e a passagem por zero pode ser registrada partindo de uma posição de partida como critério para a posição do rotor.

[0017] Na faixa de enfraquecimento do campo acima do número de rotações nominal do motor, o modelo de alimentação de corrente se altera, uma vez que agora no estator é produzido um fluxo resultante, o qual adianta o fluxo do rotor em mais que 90°. Isso significa que, para a produção do momento de torção necessário, então, ao invés da fase 2, a fase 3 é alimentada por corrente, enquanto que a fase 2 permanece sem corrente. O modelo de comutação, portanto, precisa ser alterado partindo daí, de tal modo que a corrente de fases passe como corrente positiva h, através do ponto neutro e continue com seu valor negativo como corrente de fases l₃, de volta para a terra. Nessa faixa de número de rotações, portanto, a fase 3 usada como fase de medição é alimentada por corrente, de tal modo que à tensão induzida υ_Μ é sobreposta uma queda de tensão na resistência interna R, e o resultado de medição é falho, quando durante a avaliação ele não é levado em consideração. O correspondente vale para os outros processos de alimentação de corrente das outras fases, ou combinações de fases. [0018] O processo de acordo com a invenção, então, se utiliza do fato de que a corrente I através das fases do estator não é nenhuma corrente contínua pura, mas é regulada para o valor médio predeterminado pela unidade de controle 26 em forma de dente de serra entre um máximo e um mínimo. Nesse caso, a tensão de fases é aplicada às fases do estator por um tempo até que o valor de corrente l_ref máximo predeterminado pela unidade de controle 26 seja alcançado. Depois a chave superior que conduz corrente do dispositivo de ligação do semicondutor 24 se abre, e se segue uma curta fase de funcionamento em vazio estabelecida temporalmente através de duas chaves do se9/13 micondutor inferiores, antes que a fase de alimentação de corrente seja admitida novamente com a tensão de fases, até o novo alcance do valor de referência l_ref predeterminado. Uma vez que, levando em consideração o sinal em uma ligação do ponto neutro, a corrente de fases corresponde à corrente de soma de fases I e ao circuito de corrente intermediária, esse trajeto da corrente fases pode ser registrado no sensor de corrente 22, e no comparador 56 determinado através da comparação com o valor de referência +U_ref do respectivo instante do alcance da corrente de referência l_ref predeterminada, conhecida em sua altura, e seja conduzida como sinal de disparo 58 à unidade de controle 26.

[0019] A corrente de referência l_ref predeterminada correspondendo à potência necessária para o motor é conhecida, da mesma forma, como a resistência interna R das fases do motor. Assim, através da fonte de tensão de referência 32 no ritmo da regulagem da corrente de fases pode ser colocada à disposição uma tensão de referência U_ref definida, e na verdade, como valor positivo na direção de corrente positiva, como valor negativo na direção de corrente negativa, e como terra para a fase sem alimentação de corrente. Essa tensão de referência, correta ao sinal, correspondente ao modelo de comutação existente na unidade de controle 26 é, então, aplicada como valor positivo ou negativo ou como ligação de terra através de uma chave 60 da fonte de tensão de referência 32 na coordenação correspondente ao modelo de comutação, aos divisores de tensão 52, 54 das diversas fases. Disso resulta uma tensão correspondente ao modelo de comutação predeterminado no ponto de ligação 55 dos divisores de tensão, e por conseguinte, na entrada invertida dos comparadores 40, 42 e 44. Devido à formação de diferença com a tensão de saída dos somadores 34, 36 e 38, então no instante do alcance da corrente de referência l_ref na saída dos comparadores 40, 42 e 44 existe um sinal correto para a

10/13 tensão induzida como diferença da tensão de fases, da tensão do ponto neutro e da queda de tensão interna na fase condicionada pela alimentação de corrente.

[0020] Na ligação de base representada dos comparadores 40, 42 e 44, as tensões induzidas U_l1; U_i2 e U_i3 existem como sinal HIGH (alto) ou LOW (baixo), sendo que durante a troca do sinal, os flancos definem as passagens por zero das tensões induzidas. A freqüência de regulagem da corrente do motor, nesse caso, é alta em relação à troca das tensões de alimentação condicionadas ao número de rotações nas fases individuais do motor, de tal modo que o período de tempo entre duas trocas de flancos dos sinais da tensão induzida correspondente ao ritmo através do comparador 56, é suficientemente exato como marcação da passagem por zero das tensões induzidas.

[0021] Com o processo sugerido não é necessária uma medição dispendiosa das correntes de fases nas fases individuais do estator

14. No instante do alcance da corrente de referência l_ref conhecida através do estado de operação do motor 10, sem medição, pode ser preparada uma tensão de referência U_ref correspondente e pode ser consultada correspondendo aos sinais de disparo do comparador 56. O resultado da detecção da passagem por zero das tensões induzidas é correto no instante de comutação do comparador 56 ao alcançar a corrente de referência l_ref. Com auxílio das passagens por zero das tensões induzidas, então, pode ser determinado em qual dos seis setores por rotação do rotor 12 se encontra atualmente o fluxo do rotor e, por conseguinte, a posição do rotor. Em cada uma das passagens por zero de cada fase de acordo com as trocas de flancos dos sinais de saída dos comparadores 40, 42 e 44, nesse caso, é detectada uma troca de setor para a determinação do modelo de ligação da regulagem do número de rotações sem transmissor.

[0022] Contudo, o processo proposto só funciona depois que o

11/13 motor 10 tiver iniciado a operar e tenha ocorrido, pelo menos, uma primeira troca de setor. Por isso, o processo de início de operação do motor precisa ser executado com um outro processo conhecido sem transmissor, pois um reconhecimento de ângulo sem sensor com base na tensão induzida da posição do rotor só pode ocorrer com o motor girando. Processos conhecidos para este caso são a elevação da rotação do motor de passo, o início do impulso e o início da sincronização. Esta sincronização é relativamente dispendiosa, pois, para isso, o motor precisa ser operado como um motor síncrono com três correntes senoidais elétricas deslocadas em torno de 120°, cuja realização exige um dispêndio adicional. De qualquer modo, primeiramente é necessário alinhar o rotor 12 através de uma alimentação de corrente fixa de duas fases em uma posição de saída definida. Em seguida, durante o início do impulso, ocorre então uma única alimentação da corrente do próximo ou do modelo de comutação depois do próximo, através de um curto impulso de corrente e uma observação das passagens por zero antes que possa ser comutado para a operação sem sensor. De modo alternativo, correspondente à elevação de rotação do motor de passo também pode ser produzido, em primeiro lugar, um campo de rotação controlado muito baixo, de preferência, de freqüência que aumenta ligeiramente através do tempo, e então é convertido a uma autocondução, assim que as tensões induzidas possibilitam um reconhecimento da posição.

[0023] A figura 2 mostra diagramas da tensão induzida, bem como, das correntes de fase e das tensões de diferença na saída dos somadores 34, 36 e 38, por um lado, na faixa de número de rotações básico (linhas contínuas) e, por outro lado, com número de rotações elevado através do enfraquecimento do campo (linhas tracejadas). As correntes de fase na faixa de número de rotações básico estão indicadas com h, l₂ e l₃ na faixa de enfraquecimento do campo l/, l₂' e l₃'. De

12/13 modo correspondente, as tensões induzidas na faixa de número de rotações básico estão indicadas com Um, U_i2 e U_i3 e na faixa de enfraquecimento do campo com 11,/, υ_ί2' e U_i3'. No exemplo de execução as tensões induzidas U_ix e U_ix' possuem o mesmo tamanho. As passagens por zero na fase 1 são indicadas por Tu e T₁₂, na fase 2 por T₂₁ e T₂₂ e na fase 3 por T₃₁ e T₃₂. Enquanto que agora, na faixa de número de rotações básico, no instante das passagens por zero das tensões induzidas, as fases estão sem corrente, no instante das passagens por zero das tensões induzidas na faixa de enfraquecimento do campo com número de rotações elevadas passam as correntes de fase I/, l₂' e l₃' que devem ser consideradas na determinação da posição do rotor.

[0024] A representação das correntes e das tensões na figura 2 está bastante esquematizada. Neste caso, para a explicação do processo de acordo com a invenção com respeito ao disparo da unidade de controle 26 através do comparador 56, por exemplo, ainda está representado de modo detalhado o traçado real da corrente I no instante de ligação na figura 2a. Pode se reconhecer disto que a corrente do circuito intermediário I, registrada por meio do sensor de corrente 22, regulada concordando com a corrente de soma de fase, primeiramente aumenta desde o instante de ligação t₀ até o alcance da corrente de referência l_ref predeterminada pela unidade de controle 26, no instante t|. Em seguida a tensão acionadora U-ι é desligada e ocorre uma curta fase de operação em vazio entre os instantes t-ι e t₂, sendo que, as chaves superiores do dispositivo de ligação do semicondutor 24 são abertas e as chaves inferiores são fechadas. No instante t₂ então, a chave correspondente superior do dispositivo de ligação do semicondutor 24 é fechada novamente através da unidade de controle 26, e a corrente de fases aumenta de novo até alcançar o valor de referência l_ref no instante t₃. Este processo se repete durante toda a duração de

13/13 alimentação de corrente da respectiva fase com uma freqüência de aproximadamente 10 kHz, que de acordo com a invenção, é aproveitada para o disparo da unidade de controle 26 através do comparador 56 para um registro correto dos valores de medição das tensões induzidas. A corrente de referência ajustada l_ref é especificada e conhecida e, com isto, a respectiva queda de tensão surgida neste momento na resistência interna das fases é definida sem medição.

[0025] O processo de acordo com a invenção, e o correspondente dispositivo de ligação estão explicados anteriormente por meio de um motor trifásico, contudo, da mesma forma, a proposta pode ser aplicada para disposições de estatores com número de fases maior, por exemplo, em um motor de quatro fases ou de seis fases, desde que este apresente um enrolamento em ligação de estrela. Além disso, a excitação por ímã permanente do rotor não é obrigatória, as mesmas medidas também podem ser aplicadas em um rotor excitado eletricamente. Como unidade de controle 26, ao invés de um microcontrolador, pode ser usado, por exemplo, também um processador de sinal digital.

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Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Processo para a determinação da posição do rotor sem sensor e para a operação de um motor de corrente contínua (10) sem escovas, com um rotor (12) excitado, de preferência, por ímã permanente, e com um enrolamento do induzido, de preferência, trifásico, ligado em estrela, bem como, com uma unidade de controle (26) para um dispositivo de ligação do semicondutor (24) para a conexão sucessiva dos enrolamentos do motor de corrente contínua (10) em uma rede de corrente contínua (16, 18), em função da posição do rotor (12), com um sinal de saída que é formado pela diferença entre uma tensão de fase (U_x, onde x = 1, 2, 3), e uma tensão de ponto nulo (U_s), de um somador (34, 36, 38) sendo comparada em um comparador (40, 42, 44) a jusante com um valor de tensão para a queda de tensão que é gerada através de um resistor interno (R) da fase por uma corrente de fase predeterminada (l_ref), e as tensões induzidas (U_ix, onde x = 1, 2, 3) e as passagens de zero das ditas tensões sendo determinadas pela dita comparação, caracterizado pelo fato de que um sinal de disparo (58), que é derivado da corrente de soma de fases (I), é alimentado à unidade de controle (26), para a definição dos instantes de detecção dos valores de referência das tensões (U_ix, onde x = 1, 2, 3) induzidas nas fases individuais, como critério para a produção dos sinais de comutação (30) para o dispositivo de ligação do semicondutor (24), ou como sinal de posição para a posição do rotor (12), com uma fonte de corrente de referência (32) sendo usada para simular a queda de tensão que é gerada em uma fase pelo valor de referência (l_ref) da corrente do motor (l_x, onde x = 1, 2, 3), a tensão (+/-U_ref, terra) da fonte de tensão de referência (32) sendo proporcional à queda de tensão produzida pela corrente do motor (l_x) na fase, no instante em que o valor de referência (l_ref) da corrente do motor é alcançado.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado

   2/4 pelo fato de que as correntes de fases (l_x) e a corrente de soma de fases (I) são determinadas por um sensor de corrente (22) no circuito intermediário de corrente contínua (20) do dispositivo de ligação do semicondutor (24).
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a corrente de soma de fases (I) registrada pelo sensor de corrente (22) é supervisionada em um outro comparador (56) para a obtenção de um valor de referência (l_ref) que pode ser predeterminado correspondente ao momento de torção e ao número de rotações exigido, sendo que, o outro comparador (56) ao obter o valor de referência (U_ref) fornece o sinal de disparo para a unidade de controle (26).
4. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a tensão (+U_ref) da fonte de tensão de referência (32) serve ao outro comparador (56) como valor de comparação, na formação dos sinais de disparo (58) para a unidade de controle (26).
5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a fonte de tensão de referência (32) pode ser ligada com a conexão de terra da rede de corrente contínua (16, 18) através de divisores de tensão (52, 54) separados para cada fase, sendo que, uma conexão do divisor (55) dos divisores de tensão (52, 54) fornece à entrada invertida dos comparadores (40, 42, 44) um valor de referência para a corrente predeterminada pelo modelo de comutação, enquanto que a entrada não invertida dos comparadores (40, 42, 44) é admitida com o valor de tensão correspondente à diferença da tensão de fases (U_x) e da tensão do ponto neutro (U_s) da saída do somador (34, 36, 38) associado.
6. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela capacidade de emprego, tanto na

   3/4 faixa do número de rotações básico, como também na faixa de enfraquecimento de campo do motor (10) no caso de números de rotações acima de seu número de rotações nominal.
7. 7. Esquema de ligações para a determinação da posição do rotor sem sensor, e para a operação de um motor de corrente contínua (10) sem escovas, com um rotor excitado, de preferência, por ímã permanente, e com um enrolamento do induzido, de preferência, trifásico, ligado em estrela, bem como, com uma unidade de controle (26) para um dispositivo de ligação do semicondutor (24) para a conexão sucessiva dos enrolamentos do motor de corrente contínua (10) em uma rede de corrente contínua (16, 18), em função da posição do rotor, com a unidade de controle (26) conectada através de um somador (34, 36, 38) para a tensão de fases (U_x, onde x = 1, 2,3), e a tensão de ponto neutro (U_s), bem como, através de um comparador (40, 42, 44) para a comparação da tensão de saída do somador (34, 36, 38) com um valor de referência (U_ref) para a queda de tensão produzida atravás da resistência (R) na resistência (R) da fase por uma corrente de fases (l_ref) predeterminada, caracterizado pelo fato de que sinais de disparo (58) para a detecção das tensões induzidas (U,) pela unidade de controle (26) são fornecidos por um outro comparador (56) no instante em que uma corrente do motor (l_ref) predeterminada é alcançada, o dito comparador (56) adicional sendo conectado por um lado, com um sensor de corrente (22) no circuito intermediário de corrente contínua (20) do motor (10) e, por outro lado, com uma fonte de tensão de referência (32), para a queda de tensão provocada pelo motor (l_x, onde x = 1,2,3), nas fases, com a tensão (+/- U_ref, terra) da fonte de tensão de referência (32) sendo proporcional a queda de tensão que é gerada pela corrente do motor (l_x) na fase no momento em que o valor de referência (l_ref) é alcançado.
8. 8. Esquema de ligações de acordo com a reivindicação 8,

   4/4 caracterizado pelo fato de que as tensões induzidas (U,) são determinadas através de formadores de diferença (34, 36, 38, 40, 42, 44) análogos.
9. 9. Esquema de ligações de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a fonte de tensão de referência (32) está ligada com a conexão de terra da rede de corrente contínua (16, 18) através de divisores de tensão (52, 54) separados para cada fase.
10. 10. Dispositivo, com um esquema de ligações como definido em qualquer uma das conexões de 7 a 9, caracterizado pelo fato de que uma conexão do divisor (55) dos divisores de tensão (52, 54) está conectada com a entrada invertida de um comparador (40, 42, 44), cuja entrada não invertida está conectada com a saída do somador (34, 36, 38) associado, e a saída do comparador está ligada com a unidade de controle (26) para o dispositivo de ligação do semicondutor (24).

    1/2

    a.+Uref

    Τ

    2/2 ~y

    CM

    CJ)

    LL