CN103270688A - 用于确定电机的电枢的位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定电机的电枢相对定子（6）的位置的方法，特别是用于确定电机的转子（7）相对定子的旋转位置的方法，其中，按照第一方法测定所述位置的第一测量值（α）。根据本发明，按照至少一种另外的测量方法同时测定另一测量值（α2）并且由所述测量值（α1，α2）来确定电枢的位置的平均值（α）。优选所述值（α）在包括考虑测量值（α1，α2）的不同的分散的加权因数（A，B）在内的情况下来确定。

Description

用于确定电机的电枢的位置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定电机的电枢相对定子的位置、特别是转子相对定子的旋转位置的方法，其中，按照第一测量方法测定所述位置的第一测量值（α1）。 
背景技术
除了通过传感器、特别是霍尔传感器进行位置测定之外，还已知有各种各样的用于确定电机的电枢的位置的方法，这些方法以不同的、与电枢的运动相关联的物理过程为基础。 
例如励磁线圈铁芯的磁化程度与电枢的位置相关地变化。另外，在励磁线圈内感应产生的反向电压也发生变化。两种效应都可以用于确定电枢位置。 
发明内容
本发明的目的是，提供一种文首述及类型的新方法，该新方法能够以较高的、特别是在电机的各种不同的运行状态的宽范围内保持不变的精度来确定电枢的位置。 
按照本发明实现这个目的的方法的特征在于：按照至少一种另外的测量方法同时测定另一个测量值（α2）并且由测量值（α1，α2）确定电枢的位置的平均值（α）。 
可以有利地从根据本发明的多个、以不同的方式方法确定的测量值中更加精密地测定电枢位置。 
特别地，所述值（α）可以有利地在包括加权因数（A，B）在内的情况下确定，这些加权因数考虑到测量值（α1，α2）的不同分散。分别根据测量值（α1，α2）的分散通过较小或较大的加权因数（A，B） 来加权计算这些测量值。 
优选采用可变的、与分散的相应的大小量相关的并且由此与电机的运行条件相关的加权因数（A，B）。这样能够在不同的运行条件下以保持不变的精密度测定所述值（α）。 
在本发明的一种优选的实施方式中，如下地获得平均值（α），即，由测量值（α1，α2）获得周期函数值，这些测量值（α1，α2）作为自变数应用在所述周期函数中，函数值与加权因数（A，B）相乘后相加，并且为了确定值（α），然后将加权的总和作为自变数应用到所述周期函数的反函数中。测量值（α1，α2）的不连续性在这个取平均值的方法中有利地不产生不利影响。 
在本发明的另一种设计方案中，加权因数（A，B）与对于测量值（α1，α2）来说决定性的测量信号的大小相关地变化。测量信号越大，测量值的分散就越小。 
在本发明的一种特别优选的实施方式中，按照第一方法或/和至少一种另外的方法无位置传感器地借助测量信号测定电枢（7）的位置的测量值（α1，α2），这些测量信号在电机的各相（Phasenstraengen）上量取。 
优选这些测量信号以励磁线圈铁芯的与电枢的位置相关地发生变化的磁化程度为基础或/和以在励磁线圈内感应产生的电压为基础。 
特别是在星形接线的各相的星形结点上量取以励磁线圈铁芯的变化的磁化程度为基础的测量信号。 
在上述实施方式中，加权因数（A，B）例如可以与星形结点上的电位变化（C）的大小和转子的转速（D）的大小相关地发生变化。 
附图说明
下文参照实施例和关于这些实施例之一的附图来进一步阐述本发明。附图中： 
图1示意性示出具有按照本发明的用于确定转子旋转位置的装置的电机； 
图2为图1所示的电机的示意性横剖视图； 
图3为图2所示的电机的横剖视图，其中转子旋转一个角度α； 
图4为根据本发明的用于由转子旋转位置的两个测量值（α1，α2）获得加权平均值的装置。 
具体实施方式
一台电机包括三个星形接线的相1、2、3，这些相在定子6上各包括一个具有铁芯4的励磁线圈5。构造成外电枢的转子7包括永久磁铁8和9，这些永久磁铁在所示出的实施例中构成唯一的、具有北极和南极的磁循环。 
在另一个实施例中，电机可以在所有述及的特征方面与前述电机不同。相电流的数量可以小于或大于3，并且特别地，每个相可以具有一个以上的励磁线圈。励磁线圈可以构成在转子上，特别是内电枢上。不仅考虑使用永久磁铁，而且也考虑使用电磁铁作为场磁铁。作为备选或补充，可以采用三角形接线法代替所示出的各相1、2、3的星形接线法。 
通电电路（Bestromungsschaltung）10按照脉冲宽度调制法（PWM－方法）将电池11的直流电压脉冲式循环地接在各相1、2、3上。 
通电电路10与中心控制电路12保持连接，通过该中心控制电路另一方面可控制电机的转速和转矩。另外，控制电路12与用于测定各相1、2、3中的电流的电流测量装置13至15相连。最后，中心控制电路12接收来自电位测量装置16至19的信号，这些电位测量装置测量各相1、2、3的端部上的电位以及星形结点20上的电位。 
如在图2和3中可以清楚地看到的那样，转子7的磁场分别根据该转子相对定子6的旋转位置以不同的量穿过励磁线圈5。铁芯4的磁化程度相应地不同。经过半个磁循环分别在磁化程度、即相应的磁滞函数的斜率与旋转角度α之间产生明确的函数关系。借助励磁线圈铁芯的与位置相关的磁化程度或者借助相的通过磁化程度而确定的电感可以测定转子7的旋转位置α，如这在被包括在这里的DE102006 046437A1中所描述的那样。 
在PWM－方法的范围内，施加在各相1、2、3上的脉冲或者分别施加的测量脉冲由于各相的不同的电感导致星形结点20上的独特的电位突变，电压测量装置19测量这些电位突变而控制电路12然后进行分析处理，必要时包括通过电流测量装置16至19测定的电流在内。 
另外为了分析处理，控制电路12接收来自电压测量装置16至18的信号。在转子的旋转位置实际上不变化的很短的时间间隔内持续地对所有接收到的信号进行测定和分析处理。由以这种方式借助测量装置13至19持续地测定的电压和电流、在考虑到施加的电压脉冲的情况下能够计算出感应产生的反向电压并且由此计算出对旋转位置重要的测量信号。 
根据图4所示，控制电路12包括第一分析处理装置21，该第一分析处理装置以励磁线圈铁芯4的与位置相关的磁化程度为基础提供转子7的旋转位置的第一测量值α1。此外，控制电路12包括第二分析处理装置22用于（大约）同时测量第二测量值α2，该第二测量值以在各相1、2、3中由于转子7的旋转而感应产生的电压为基础。 
另外，控制电路12具有一个接收所述测量值α1、α2的混合装置23，该混合装置与加权装置24保持连接，该加权装置提供加权因数A、B。混合装置23由两个测量值α1、α2获得包括加权因数A、B在内的平均值α。在所示出的实施例中，通过如下方式取平均值，即，平均值α满足下列公式： 
sinα=A sinα1+Bsinα2              （1） 
cosα=A cosα1+Bcosα2              （2） 
由（1）和（2）得出平均值α： 
α=arctan[(Asinα1+Bsinα2)/(Acosα1+Bcosα2)]         （3） 
加权装置24分别根据转子7的转速D和星形结点20上的所述电位突变的幅度C来改变加权因数A、B。 
在星形结点上的电位突变的幅度C大的情况下，即，在各相1、2、 3的电感之间的区别大的情况下，和在转速D小的情况下，即，在感应产生的电压小的情况下，选择A＞B并且由此强调按照第一方法测定的测量值α1。随着转速D的上升，加权因数B相应地增大而A变小。 

Claims (10)

1.用于确定电机的电枢相对定子（6）的位置的方法，特别是用于确定电机的转子（7）相对定子的旋转位置的方法，其中，按照第一测量方法测定所述位置的第一测量值（α1），其特征在于：按照至少一种另外的测量方法同时测定另一测量值（α2），并且由所述测量值（α1，α2）确定电枢的位置的平均值（α）。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在包括考虑所述测量值（α1，α2）的不同分散的加权因数（A，B）在内的情况下确定所述值（α）。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：由作为自变数的所述测量值（α1，α2）获得周期函数值，这些函数值与加权因数（A，B）相乘后相加，而且为了确定所述值（α），由作为自变数的加权的总和获得周期函数的反函数的值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：通过下列方式确定值（α）：
A sinα1+Bsinα2=sinα，
A cosα1+Bcosα2=cosα，
tanα=(A sinα1+Bsinα2)/(A cosα1+Bcosα2)，
Α=arctan[(Asinα1+Bsinα2)/(Acosα1+Bcosα2)]。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：该方法将可变的、与所述测量值（α1，α2）的相应的分散相关的加权因数（A，B）包括在内。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：加权因数（A，B）与对测量值（α1，α2）来说决定性的测量信号的大小相关地发生变化。
7.如权利要求1至6之任一项所述的方法，其特征在于：按照所述第一方法或/和所述至少一种另外的方法无位置传感器地借助在电机的各相（1，2，3）上量取的测量信号来测定电枢的位置的测量值（α1，α2）。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：量取的测量信号以与电枢的位置相关地发生变化的、励磁线圈铁芯（4）的磁化程度或/和以在励磁线圈（5）内感应产生的反向电压为基础。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在星形接线的各相（1，2，3）的星形结点上量取以励磁线圈铁芯的变化的磁化程度为基础的测量信号。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：加权因数（A，B）与各星形结点（20）上的电位变化（C）的最大大小和转子（7）的转速（D）的大小相关地发生变化。
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