CN103299538A - 用于测定电机的转子位置的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测定电机（4）的转子相对于定子的位置的设备，其中，所述电机（4）包括至少三个相支路（1、2、3），这些相支路分别具有至少一个带有可磁化的芯的励磁线圈，所述设备具有用于检测测量信号（29a-31a）的装置（18-25），所述测量信号受励磁线圈芯的瞬时的、依赖于转子位置而由其磁场作用的磁化度影响。根据本发明，用于检测测量信号（29a-31a）的装置（18-25）为了截取测量信号（29a-31a）仅在电机（4）之外设置在用于给电机供电的端子导线（10-12）上。优选的是，开关装置（18-20）用于暂时将其中至少一个端子导线（10-12）与运行电源（14）断开，其中测量信号（29a-31a）在与运行电源（14）断开的端子导线（10-12）上可截取。

Description

用于测定电机的转子位置的设备
技术领域
本发明涉及一种用于测定电机的转子相对于定子的位置的设备，其中，所述电机包括至少三个相支路，这些相支路分别具有至少一个带有可磁化的芯的励磁线圈，所述设备具有用于检测测量信号的装置，所述测量信号受励磁线圈芯的瞬时的、依赖于转子位置的磁化度影响。
背景技术
由EP1005716B和DE102006046637A1已知一些这样用于确定电机的转子位置的设备。在每半个磁性的周期内存在一种在测量信号和转子位置之间唯一的可用于位置确定的泛函数关系。测量信号在这种已知的设备以及其他中在以星形连接的相支路的星形接点处被截取。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种新颖的开头所述类型的设备，该设备不需要在电机本身上的防护措施或/和影响该电机。
根据本发明，解决所述任务的设备的特征在于，用于检测测量信号的装置为了截取测量信号仅在电机之外设置在用于给电机供电的端子导线上。
有利的是，根据本发明的用于确定瞬时的转子位置的设备可以独立于电机地完全集成到一个用于运行电机的供电装置中。
电机的相支路可以以星形和/或三角形连接。
在本发明的一种特别优选的实施形式中，设置有用于暂时将其中至少一个端子导线与运行电源断开的开关装置，并且测量信号可尽可能不受干扰影响地在与运行电源断开的端子导线上截取。
特别地，开关装置可以设置用于在短的时间间隔内依次将端子导线与运行电源断开，在该时间间隔内，转子的位置变化可忽略不计，并且可在当前与运行电压断开的端子导线上截取多个测量信号。转子位置可以相应更精确地确定。
在本发明的另一种设计方案中，设置有用于提供一个分开的、产生测量信号的测量电压的装置和/或测量信号由在电机运行中施加的运行电压产生。
分开的测量电压优选涉及一个测量电压脉冲，运行电压涉及一个在脉冲宽度调制框架内施加的供电脉冲。
优选的是，一个运行电源的按照瞬时感应率被其中至少两个相支路分压的直流电压（UB）用作测量信号。
附图说明
下面借助一些实施例和与这些实施例相关的附图详细解释本发明。其中，
图1本发明设备示意图，
图2和3说明图1设备的测量原理的图，
图4用于本发明设备的另一实施例，
图5说明图4设备的测量原理的图。
具体实施方式
在图1中示意描述的电机4包括三个相支路1、2、3。根据电机1的磁性的周期数量，每个相支路1、2、3具有多个串联的励磁线圈5，每个励磁线圈带有一个铁芯。
三个相支路1、2、3在星形接点6相互连接。相支路1、2、3的另一端向外通到用于导线10、11、12的端子7、8、9，所述导线用于为电机1供电。
导线10、11、12经由供电电路13可与蓄电池14连接。供电电路13包括开关装置15、16、17，通过所述开关装置，可以经由导线10、11、12有选择地将蓄电池14的正或负极安置到相关的相支路1、2、3上。供电电路13还具有断路开关18、19、20，这些断路开关可以有选择地将相支路1、2、3与蓄电池14完全断开。
在所示实施例中，在形成供电电路13的结构单元内，从导线10、11、12引出用于截取电压信号的信号线21、22、23。信号线21、22、23将电压信号输入测量电路24。测量电路24经由控制线25与供电电路13连接。
根据图2，在电机4的运行中通过供电电路13循环地将蓄电池电压UB的供电脉冲26、27、28按照脉冲宽度调制法（PWM法）加到相支路1、2、3上。受到测量电路24的控制，供电电路13还在每第n个（n=1,2,3...）PWM循环产生额外的测量脉冲29、30、31，这些测量脉冲相互时间错开△t地分别加到三个相支路1、2、3的两个上，从而在两个相支路上产生蓄电池电压UB。相应的第三相支路同时通过相关的断路开关18、19或20与蓄电池14断开。测量电路24经由信号线21、22、23分别测定在相关相支路的自动接通端上受测量脉冲29、30、31影响的电位。
在相支路1、2、3中每两个相支路上有蓄电池电压UB的电压降情况下，蓄电池电压UB被相关的相支路分压，其中分压的电压US1、US2、US3加在相应的第三相支路的自动接通端上。测量脉冲29、30、31因此在自动接通端上按照分压比产生高度US1、US2、US3的脉冲。
就分压比来说，励磁线圈的铁芯的磁化度是决定性的，其通过电机的励磁场引起的在每半个磁性的周期内的分量是电机的转子相对于定子的位置的唯一函数。因此由连续测定的高度US1、US2、US3的脉冲可以测定转子的位置，如在本申请人的在这里引用的DE102006046637A1中描述的那样。
如图3可知，在自动接通端上截取的、由测量脉冲29、30、31产生的脉冲在其高度上以电压值UB/2波动。在自动接通的相支路中感应的电压（EMK）与这些脉冲叠加，然而所述电压在一个PWM循环内实际上是不变的且因此作为恒定值通过在所截取的电压之间的减法US1－US2、US2－US3和US1－US3是可消除的。由差信号可以测定转子的位置，如由上述DE102006046637A1可知的那样。
代替分开的测量脉冲29、30、31，也可以利用供电脉冲26、27、28本身在不同时间下降沿来产生依赖位置的测量信号。这些下降沿在分别自动接通的相支路上导致阶梯突变，其中突变高度可以用作测量信号。
在图4中显示的设备与图1的设备的不同之处在于，相支路1、2、3不以星形连接而是以三角形连接。如在图1的实施例中那样，在这个实施例中电机4的三个供电端子7、8、9中的每一个也可以有选择地与蓄电池14断开。
根据图5，通过将蓄电池14的正极与端子8连接并且将蓄电池的负极与端子9连接的方式，测量脉冲29例如加到端子8、9上。该测量脉冲29在自动接通的端子7上产生电压脉冲，其高度通过在相支路1和3之间的瞬时分压比确定。
在图4的实施例中，也可以利用供电脉冲本身替代分开的测量脉冲来测定转子的位置，这些供电脉冲在当前自动接通的供电端子上导致电位的阶梯状突变，其中可以测定梯形高度作为用于确定位置的信号。

Claims (8)

1.用于测定电机（4）的转子相对于定子的位置的设备，其中，所述电机（4）包括至少三个相支路（1、2、3），这些相支路分别具有至少一个带有可磁化的芯的励磁线圈，所述设备具有用于检测测量信号（29a-31a）的装置（18-25），所述测量信号受励磁线圈芯的瞬时的、依赖于转子位置的磁化度影响，其特征在于，用于检测测量信号（29a-31a）的装置（18-25）为了截取测量信号（29a-31a）仅在电机（4）之外设置在用于给电机供电的端子导线（10-12）上。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，相支路（1、2、3）以星形和/或三角形连接。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，设置有用于暂时将其中至少一个端子导线（10-12）与运行电源（14）断开的开关装置（18-20），并且测量信号（29a-31a）在与运行电源（14）断开的端子导线（10-12）上可截取。
4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，设置有用于在短的时间间隔内依次将端子导线（10-12）与运行电源（14）断开的开关装置（18-20），在该时间间隔内，转子的位置变化可忽略不计，并且在当前与运行电源（14）断开的端子导线（10-12）上可截取测量信号（29a-31a）。
5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，设置有用于提供一个分开的、产生测量信号（29a-31a）的测量电压（29-31）的装置（13-25）和/或测量信号（29a-31a）由在电机（4）运行中施加的运行电压（26-28）产生。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，分开的测量电压是测量电压脉冲（29-31）。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，运行电压涉及在脉冲宽度调制框架内施加的供电脉冲（26-28）。
8.根据权利要求1至7之一所述的设备，其特征在于，测量信号（29a-31a）涉及运行电源（14）的按照瞬时感应率被其中至少两个相支路（1、2、3）分压的直流电压UB。
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