CN101971467B - 具有转子的电机以及用于运行电机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机(12)以及用于运行这种电机的方法，该电机尤其用于机动地调整车辆中活动的部件，该电机具有定子(34)以及具有半径(62)的转子(18)，其中所述半径(62)在转子(18)的圆周上变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种按独立权利要求前序部分所述的具有转子的电机以及用于运行电机的方法。
背景技术
用EP 0 917 755 B1公开了一种直流马达的整流装置，其中电刷抵靠在整流器片的接触表面上。在此，电子线路检测马达电流波动性的频率，从而从中确定电动马达转速的大小。为了获得可靠的转速信息，整流器片的边缘相对于整流器纵轴线或者说电刷边缘具有特定的角度。制造这种整流器非常麻烦，并且不能产生比槽频率小的波动性频率。
在这种电动马达中，为了识别转速而分析电流信号的交流部分。该信号的波动性由不同的原因产生。大部分波动性具有整流器槽的数量。在电流信号中能够识别槽数量以及其倍数。在此，大多数出现由槽数和磁极数构成的最小公倍数的次序。在下面的转速区域(较小转速)内并且在由于电枢电阻通过整流得到改变而引起较大载荷的情况下导致该波动性。在空转转速附近并且在小电流时，通过感应电压的变化产生了所述波动性，该感应电压的变化由磁场中的线圈绕组引起。在中等马达载荷时，在电流信号的时间变化中的波动性通过两种效应造成。这两种效应可以相互相位移动并且在不同的工作点中消除，从而在关于马达特征曲线的电流变化中显著改变槽顺序以及其倍数，并且也可以使其消失。
如果为了产生可分析的电流波动信号而改变转子线圈的各个线匝的数量，那么转子同时经受扭矩波动性，该扭矩波动性对于特定的应用来说是不希望的。这种扭矩波动性同样导致电机的干扰噪音的形成。
发明内容
具有独立权利要求所述特征的按本发明的电机以及按本发明的用于运行这种电机的方法相应具有以下优点，即通过构造在转子圆周上变化的半径能够有针对性地产生可预先给出的扭矩波动性。能够如此构造由转子直径的变化产生的扭矩波动性，使得其与由转子绕组的线圈的构造造成的扭矩波动性相位颠倒地起作用。
通过在从属权利要求中提到的措施实现了在独立权利要求中说明的特征的有利的改进方案和改善方案。特别有利的是，如此改变转子的半径，使得该半径描绘与转子的圆形形状有偏差的变更。
所述变更曲线在转子的圆周上具有特定数量的最大值和最小值，该数量优选与定子磁极的数量一致。由此，尤其能够尽可能好地补偿由转子线圈的线匝数量的变化产生的扭矩波动性。
有利的是，半径变更的幅度大致描绘了正弦函数。由此，例如能够与线匝数量的正弦状的变化一起产生最佳的电流波动性信号，其中同时将转子的扭矩波动性最小化。
如果转子具有在其之间带有用于绕组线圈的槽的径向的转子接片，那么通过改变转子接片的径向长度能够产生半径的变更。根据转子接片和磁极的数量，例如两个相邻的转子接片的长度差特别有利地处于0.05到0.2mm的范围内。
优选所述转子由各个导磁的沿轴向相互连接的薄片板制成。在此，薄片板能够尤其连同不同长度的转子接片成本低廉地构造成冲压件。
所述电机有利地构造有两极的或者四极的定子，其中转子例如具有8、10、14或者18个转子接片连同相同数量的位于其之间的转子槽。
在转子上布置了整流器，该整流器与电绕组的各个线圈连接。在整流器上抵靠着两个或者更多个碳刷，检测碳刷的马达电流信号从而求得其波动性。从马达电流信号波动性中能够在电子方面确定转速信息。
为了实现明确的马达电流波动，优选正弦地改变在整流运行中不同线圈的各个线匝的数量。在此，能够与转子半径在其圆周上优选正弦状的变化相组合地将力矩波动性最小化。
在此，转子半径的变更有利地与线圈的各个线匝的数量的变化相位颠倒。
按本发明的用于运行电机的方法优选用于构造防夹功能，其中应该防止障碍物在有待调整的部件和固定的止挡之间夹住。为此，从变化的马达电流信号中确定至少一个表征防夹系统的参数，为了探测夹住事件将该参数与极限值进行比较。
附图说明
本发明的实施方式在附图中示出并且在下面的描述中进行详细解释。
其中：
图1是按本发明的转子的第一实施例连同转子半径变化的示意图，以及
图2是电机的另一实施例连同示意性的线匝数量变化。
具体实施方式
在图1中示出了电机12的转子18，该电机例如构造成直流马达14。转子18具有转子轴16，在该转子轴上不可相对旋转地布置了电枢19，该电枢例如构造成薄片组26，该薄片组由各个轴向接合在一起的薄片27组成。所述转子18具有半径62，该半径从转子轴16的轴线17延伸到转子18的外圆周面64。在图1中以辅助方式描绘了圆周66，该圆周具有半径67，该半径相应于转子18的最大半径68。半径62在转子18的圆周上不是恒定的，而是在圆周上变化的，从而获得了半径62的变化的长度差70。该长度差70的变化优选在转子18的圆周上构造成正弦或者余弦状的。由此在示出的例子中，分别在0°和180°上获得半径62的最大值72并且在90°和270°上获得半径62的最小值73。具有两个最大值72的半径62的这种变化优选用于具有两个定子34磁极32的电机12。在实施例中，所述转子18具有径向延伸的转子接片76，在转子接片之间布置了用于缠绕线圈30的槽24。所述转子接片76例如在其径向外部的端部上具有极靴78，该极靴的径向外部的表面79形成了转子18的圆周面64。所述转子接片76具有不同的径向长度77，该长度的差相应于半径62的变更的长度差70。在实施例中，在0°处的第一转子接片80相对于两个相邻的转子接片88具有长度差70。相反，第三转子接片81具有和第四转子接片82相同的长度77，这两个转子接片关于90°时半径变更的最小值73对称布置。半径62在转子18的圆周上的变化可以连续地实现，或者根据转子接片76的数量以离散的步长实现。在图1中在坐标系中示出了转子18，从中例如获得14mm(0.014m)的半径62。半径62的整个变化优选在0.05和0.2mm之间，其中在图1中所示出的十个转子接片76中两个相邻的转子接片76的长度差70的数量级大约为0.05mm。在替代的实施方式中，所述电枢19例如也可以制成一体的，其中半径62优选在外面的圆周面64上连续变化。
在图2中示出了另一实施例，其中电机12具有带有磁环46的定子34，该磁环具有四个磁极32，所述磁极具有大约90°的极分度角50。磁环46例如构造成环绕的封闭环，使得各个磁极32无缝地相互过渡。所述转子18与定子34之间具有例如0.3到0.6mm的缝隙大小35地布置。在转子轴16上布置了整流器20，在该整流器上根据磁极32的数量同样抵靠着许多(例如四个)电刷28。在下半图中示意性地以先后整流的线圈30的顺序示出了线匝数量的正弦变化。每个线圈30的线匝36的数量例如在10和13之间变化，其中每个先后整流的线圈30仅仅变化了一个唯一的线匝36。在此，整流阶段在七个整流状态上延伸，所述整流状态共同形成了正弦曲线60的一个周期。由此，对于线匝数量的变化获得了特别平滑的正弦曲线60。在四极电机12的实施例中，由此对于额外的电流波动性的借助于线匝变化产生的频率获得了四倍的转子旋转频率。在此，震动以磁极顺序反映到马达电流曲线上。在此，这种电流波动性频率明显低于马达电流信号的相应的槽频率。先后整流的线圈30根据正弦曲线60的顺序在这种情况下不与线圈30关于转子18圆周的顺序叠合。在该实施例中，所述线圈30分别构造成两个对称的部分线圈29，所述部分线圈在几何上相互平行地关于通过转子轴线17的假想的平面对称地布置。在此，所述两个部分线圈29在电方面同样并联，并且分别与相同的整流器片22连接，使得所述两个部分线圈29关于定子34的磁极32如同一个唯一的线圈30一样共同作用。这示例性地在具体的线圈53上示出，其中第一部分线圈29在第一和第四槽24之间沿顺时针缠绕，并且第二部分线圈29在第八和第十一槽24之间缠绕。由两个部分线圈29组成的线圈53例如具有相应十三个线匝36。转子18的沿顺时针先后跟随的线圈30分别包括11、10、12、12、10、11个线匝36。在该实施例中，整流器20具有十四个整流器片22，所述整流器片与七个线圈30-由总共十四个部分线圈29组成-连接。在此，在整流七个先后跟随的线圈30之后又达到与在初始位置中一样的整流相位，从而在十四个转子接片76、十四个整流器片22以及四个电刷28的情况下在转子一转中获得四个周期38。
根据定子34的四个磁极32，转子18的半径62也具有四个最大值72(0°、90°、180°、270°)以及四个最小值73(45°、135°、225°)。半径62的变更又近似构造成正弦状的，使得其与沿整流器顺序的线圈30的线匝数量的近似正弦形的变化相位颠倒地起作用。在此，各个转子接片76的长度差70基本上与线匝36数量变化的示出的正弦曲线60相关。如此形成具有极靴78的转子接片76，使得线圈30能够直接缠绕在转子18的槽24上。
为了确定转速信息，分析流过电刷28和整流器20的马达电流信号的波动性，并且从中获得代表转子旋转的转速或者说周期时间的信号。为此，将马达电流信号输入电子单元40，该电子单元具有防夹功能44。为了确定例如是否超过用于借助于电机12调整的部件的特定的关闭力，检查代表转速的信号的改变。为此，将优选以按本发明的电流波动性的频率读入的测量值进行相互比较，从而识别转速下降。为了触发关闭力限制，将代表转速的信号或者其变化与规定的值进行比较，从而能够调节关闭力或者弹簧刚度的特定的阈值。
需要注意的是，在附图和说明书中示出的实施例方面能够实现各个特征相互间的多种多样的组合方案。如此，例如所述转子18可以由各个冲压板组成或者制成一体的，其中半径62在圆周上可以是连续的或者以离散的步长变化。磁极32、转子接片76以及槽24的数量、布置以及构造能够配合各个应用情况，尤其配合各个功率要求。如此，例如也能够将电机12构造成外转子。同样能够改变线圈30的缠绕方法，例如也可以使用单齿绕组，其线匝数量根据本发明进行变更。相应地调整半径62在圆周上的变更，从而补偿力矩波动性。所述电机12优选用于车辆中的伺服驱动装置、例如用于调整座位部件、车窗玻璃以及开口的盖板，然而不限制于这些应用。
Claims (14)
1.电机(12)，该电机具有定子(34)以及具有半径(62)的转子(18)，其中，所述半径(62)在所述转子(18)的圆周上变化，其中所述转子(18)具有转子接片(76)，在所述转子接片之间具有槽(24)，转子接片(76)具有不同的径向长度(77)，其中在所述槽(24)中布置了电线圈(30)的各个线匝(36)，所述线匝与整流器(20)的整流器片(22)接触，并且分析单元(40)从马达电流信号的波动性中求得转速信息，其特征在于，作为转速信息，将代表转子旋转的转速或者周期时间的信号输入分析单元(40)，该分析单元根据信号的时间变化识别活动的部件的夹住，并且倒转和/或停止电机(12)，其中将信号或者信号的变化与保存的极限值进行比较，从而在超过或者低于极限值时触发防夹功能(44)。
2.按权利要求1所述的电机(12)，其特征在于，所述电机(12)用于机动地调整车辆中活动的部件。
3.按权利要求1所述的电机(12)，其特征在于，所述半径(62)在所述转子(18)的整个圆周上的变更的最大值(72)以及相应最小值(73)的数量相应于所述定子(34)的磁极(32)的数量。
4.按权利要求1或2所述的电机(12)，其特征在于，所述半径(62)在所述转子(18)的圆周上的变更近似相应于正弦函数。
5.按上述权利要求中任一项所述的电机(12)，其特征在于，转子接片(76)并排地布置。
6.按权利要求5所述的电机(12)，其特征在于，所述转子接片(76)的径向长度的差(70)为0.05到0.2mm。
7.按上述权利要求中任一项所述的电机(12)，其特征在于，所述转子(18)具有多个轴向相互堆垛的薄片板(27) 。
8.按权利要求7所述的电机(12)，其特征在于，所述薄片板(27)制成相同的冲压件。
9.按上述权利要求中任一项所述的电机(12)，其特征在于，所述定子(34)具有两个或者四个磁极(32)，并且所述转子(18)具有八个、十个、十四个或者十八个转子接片(76)。
10.按上述权利要求中任一项所述的电机(12)，其特征在于，选择在整流运行中所述线圈(30)的各个线匝(36)的数量，使得在 整流运行中线匝(36)的数量的变化近似是正弦函数(60)。
11.按权利要求10所述的电机(12)，其特征在于，两个先后整流的线圈(30)的线匝(36)的数量相差刚好一个线匝(36)或者两个线匝(36)或者三个线匝(36)。
12.用于运行按上述权利要求中任一项所述的电机(12)的方法，其特征在于，选择在整流运行中各个线匝(36)的数量的变化，从而产生可探测的波动性频率，其中在这过程中产生的扭矩波动性至少部分地通过转子(18)半径(62)变化的相位颠倒的布置得到补偿。
13.按权利要求12所述的用于运行电机(12)的方法，其特征在于，所述电机(12)是车辆中的伺服驱动装置。
14.按上述权利要求中任一项所述的用于运行电机(12)的方法，其特征在于，作为转速信息，将代表转子旋转的转速或者周期时间的信号输入分析单元(40)，该分析单元根据信号的时间变化识别活动的部件的夹住，并且倒转和/或停止电机(12)，其中将信号或者信号的变化与保存的极限值进行比较，从而在超过或者低于极限值时触发防夹功能(44)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131120 Termination date: 20190209 |