CN104995397B - 使用无刷电机和电子部件的简单组合件、用于驱动外部构件的机电一体化部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于定位构件的机电一体化部件，包括控制单元和致动器，控制单元包括伺服控制算法和功率桥，所述算法控制所述功率桥，功率桥提供双线电信号，致动器包括具有N相(N为2或更多)的多相无刷电机、用于检测所述电机的转子的位置的双择探测器、以及适于从双线电信号给电机的N相供电的功率开关，其特征在于，功率开关的状态直接由检测探测器发射的信号控制。

Description

使用无刷电机和电子部件的简单组合件、用于驱动外部构件 的机电一体化部件
技术领域
本发明涉及多相无刷直流(英语为brushless或BLDC)电机领域。更具体地，本发明涉及一种在不使用微处理器并且仅需要两个供电线对电机供电的情况下控制这种电机的方法。
对机电一体化致动器的需要在许多活动领域中越来越急迫，并且环境越来越严峻。汽车领域也不例外，原始设备制造商(OEM)出于减少污染物排放的需要，在内燃机上增加许多附加物。此外，发动机尺寸减小以及外围功能的丰富使可用空间越来越小。事实上，需要安装外围功能的环境具有非常严重的热限制和机械限制(温度、振动和可用空间)。
因此，提出面对这些限制越来越鲁棒的系统变得很重要。无刷直流(BLDC)电机技术是对这些限制的一种回应，但经常受到对控制电子器件的需求的限制。电子器件快速变成了确保高温系统的寿命的关键点。从而需要发展优化和创新的解决方案。
此外，汽车领域总是竞争性更强的领域，许多机电一体化功能在与传动装置相关联的无刷直流电机的技术环境中已经失败了。事实上，对于系统成本问题，有刷直流电机(BDC)通常比无刷直流电机(BLDC)更受欢迎，这特别地并且主要地出于控制容易的原因，但也是出于电子成本的原因，因为没有微处理器，降低了电子成本。使其更具说服力的事实是，用于车辆的许多电子控制单元(ECU)配备有用于单相致动器(直流电机或者极化或非极化的螺旋管)的双向控制的功率桥(称为“H桥”)。
然而，工程师们可能会为纯粹出于经济原因而不能使用与直流电机相比具有无比优势的技术而遗憾。BLDC的优势包括：鲁棒性、低磨损、电磁兼容性、紧凑性等。
使用现有的ECU,还能够通过避免对新的控制和调节软件的调试和确认，从而加速在市场上推出产品。
背景技术
相当数量的功能，无论在汽车领域还是在其他领域，都需要允许进行旋转或平动的伺服定位的系统，这样的系统可能是气动的、液压的或电驱动的。在本发明的上下文中，仅考虑电致动器。在本发明中，术语“致动器”是指由以下部件形成的组合件：电机；可能有的用于检测电机转子的位置的检测装置；可能有的运动转换装置；输出位置传感器；换相电子器件；以及连接器。
可以找到两种主要类型的致动器：
-所谓的笨”致动器或非智能致动器。图1示出了这样的致动器(2)，其包括有刷直流电机(20)以及位置传感器(7)，该位置传感器可以概括为与滑动触头相关联的电阻性轨道。负责位置伺服控制的智能部分位于本领域技术人员称为ECU(电子控制单元)的单独的电子单元(1)中。
-所谓的“聪明”致动器或智能致动器。该致动器包括负责位置伺服控制功能的微控制器。通常，这种类型的致动器由脉宽调制(PWM)信号或汽车领域中公认为标准的LIN或CAN通信总线控制。
对于接近内燃机的汽车应用，例如涡轮系统的阀门“废气门”(wastegate)，出于电子部件尤其微控制器的高温兼容性的原因，“笨”解决方案远优于“聪明”解决方案。
在笨解决方案中，如图1中简要示出，ECU(1)读取由耦接到致动器(2)的机械输出(12)的位置传感器(7)提供的位置信号，然后计算施加到有刷直流电机(20)的转矩和方向信号(6)。机械输出(12)耦接到要被移动的外部构件(未示出)，例如阀门或针阀。电机(20)上的动作经由机械减速器级或(旋转到直线)运动转换器传到致动器(2)的机械输出(12)。因此，该闭环能够对致动器(2)的机械输出(12)进行位置伺服控制。在ECU(1)和致动器(2)之间的连接(3)很少：用于有刷直流电机(20)的2根线—这2根线之间的差分信号可以是正信号或负信号；以及用于位置传感器(7)的3根线--包括一根地线、一根用于供电的正信号和一根用于位置信号。直流电机(20)响应于由ECU(1)经由由4个晶体管(15a,15b,15c,15d)组成的称为“H桥”(见图24)的功率桥提供的转矩和方向信号(6)。
专利US005773941描述了能够使用2根线单向控制三相无刷直流电机的发明，2根线中的1根是参考线(接地或0V)，另1根是转矩信号线。外部电源提供可以是连续信号或斩波信号的转矩信号。换相电子器件是由从转矩信号获取能量的可充电电源供电。
无论工业还是汽车应用，无刷直流电机是目前广泛应用和优选使用的，因为与专利US4365187(列1行9)中描述的直流电机相比具有优势。这种类型的无刷电机的优势是具有一个线圈或2个半线圈的单相无刷直流电机结构。可以集成在电机附近或甚至电机的壳中的简单电子器件基于由一个或两个霍尔效应探测器提供的信号管理所述电机的自动换相。
现有技术的缺陷
汽车引擎罩下功能电气化的增加，使得电致动器受到各种各样的而且越来越严酷的限制，尤其是在承受高于125℃的环境温度方面。
搭载对电机进行控制和对致动器的位置伺服所需的微控制器和/或复杂电子器件的现有“聪明”系统在环境温度方面受到限制。经济上“可行的”组件类型不能够跨过125℃的限制并且经常需要昂贵的冷却装置。
现有的“笨”系统本身与期望的环境温度兼容，因为致动器不包括任何复杂和敏感的电子部件。然而，这样的致动器使用有刷直流电机，工业上讲，有刷直流电机的性能和紧凑性不如无刷直流电机，无刷直流电机还具有寿命远长于传统有刷直流电机的寿命的巨大优势。本领域技术人员承认，有刷直流电机是电磁干扰源，这在越来越多地由电子系统和计算机占据的环境中是敏感点。
多相无刷直流电机的传统结构之一是具有星形或三角连接的三相电机，从而有为电机供电的3个连接点。用于定位应用的无刷直流电机的自动换相需要3个探测器用于确定电机转子的位置。设计具有无刷直流电机而非有刷直流电机的“笨”致动器需要使用适于并且被设计用于控制三相电机的ECU，即具有6个晶体管和与转子探测器连接的5个连接点的三相桥。位置伺服控制系统需要电机旋转的双向控制，这不能通过专利US005773941中描述的、输入(该文献中标记为22)仅接受一个极性的发明来实现。
诸如专利US4365187中描述的大多数单相的无刷直流电机的其他应用主要用于仅需一个旋转方向的风扇或泵。如上述专利的列5行3中描述，通过几何形状或探测器的定位，电机的结构应当被设计成确保电机在优选旋转方向上正确启动。其结果是，单相无刷直流电机及其控制电子部件不适于作为本发明主题的定位应用，本发明的应用需要不断地校正位置，以实现电机的双向旋转。
本发明的解决方案
本发明涉及一种由能量源供电的控制系统以及一种根据施加到机械输出的运动变换系统而定可以是直线或旋转类型的致动器。绝对传感器测量致动器的机械输出处的、由控制系统伺服控制的角位置或直线位置。
本发明的目的是提出一种保留与基于有刷直流电机的系统一致的现有元件，但是由无刷直流电机驱动的致动器。致动器经由连接器连接到控制系统，该连接器将来自位置传感器的模拟和/或数字信号，以及由BLDC电机产生的方向和转矩组成的信号，组合在一起。
耐受高温(>125℃)的基本电子电路借助指示电机的转子的位置的N个探测器管理电机的N个相的自动换相。下面描述的解决方案的目的是提出一种解决上述问题的折中技术方案：提出一种不需要任何微处理器的经济的解决方案，能够使用无刷直流电机代替有刷直流电机，同时保持使用可逆多相电机以及在两个旋转方向上控制电机的可能性。因此，本发明应用于具有N个相的任何多相电机。
本发明提供了一种使用无刷直流电机代替有刷直流电机同时满足以下标准的经济的解决方案：
1-保持现有的分离的控制单元(ECU)，无需任何硬件或软件的变化。
2-与现有产品直接互换。
3-增加致动器的寿命。
4-能够双向控制电机。
5-只需很少的(简单和鲁棒的)电子部件嵌入到致动器中。
6-使用的部件对>125℃的环境温度提供兼容性和耐受性。
7-无刷直流电机和约束性部件的数量允许高度紧凑的整合。
8-能够实现减少致动器的重量。
9-减少电磁干扰。
更特别地，本发明提供用于定位构件的机电一体化部件，该机电一体化部件包括控制单元(1)和致动器(2)，控制单元(1)包括伺服控制算法和功率桥，所述算法控制所述功率桥，功率桥提供由转矩信号和方向信号组成的双线电信号(6)，致动器(2)包括具有N相的多相无刷电机(8)、用于检测所述电机(8)的转子的位置的双择检测探测器(11)以及适于从双线电信号(6)对电机(8)的N相供电的功率开关(25)，所述机电一体化部件的特征在于功率开关(25)的状态直接由来自检测探测器(11)的信号控制。
在本专利中，“直接控制”是指控制功率开关的状态的信号没有经过任何其他处理，从以下位置发出:
1-检测探测器的输出；或者
2-多个检测探测器的逻辑组合；或者
3-一个或更多个检测探测器和方向(如上所述的电机的旋转方向)信号的组合。
除了非常简单的逻辑操作之外，在来自检测探测器的信号和功率开关的状态控制之间不施加任何其他处理。这些简单的操作是用逻辑门或分立部件诸如晶体管、二极管、电阻器等可实现的。
在一种优选实施方式中，电机的旋转方向是由基于双线电信号的极性和来自检测探测器的信号建立的基本组合逻辑施加的。
在特定实施方式中，机电一体化部件还包括用于构件的绝对伺服控制的伺服控制传感器，该传感器由第二电信号供电。
在另一实施方式中，用于构件的绝对伺服控制的伺服控制传感器由双线电信号供电。
在特定实施方式中，用于检测转子的位置的双择检测探测器由双线电信号供电。
在另一实施方式中，用于检测转子的位置的双择检测探测器由第二电信号供电。
在特定实施方式中，双线电信号是连续信号，该连续信号的符号和振幅由所述伺服控制算法基于由伺服控制传感器给出的位置信息来控制。
在另一特定实施方式中，双线电信号是斩波信号，该斩波信号的占空比由伺服控制算法基于由伺服控制传感器给出的位置信息来控制。
在一种优选实施方式中，双线信号被二极管桥整流以将正电流馈送到电机的N相。
本发明还涉及流体流量控制阀，其特征在于，其包括由配备有控制单元(1)的机电一体化部件的致动器驱动的阀门，控制单元(1)包括伺服控制算法和功率桥，所述算法控制所述功率桥，功率桥提供由转矩信号和方向信号组成的双线电信号(6)，致动器(2)包括具有N相的多相无刷电机(8)、用于检测所述电机(8)的转子的位置的双择检测探测器(11)以及适于从双线电信号(6)给电机(8)的N相供电的功率开关(25)，所述流体流量控制阀的特征在于，功率开关(25)的状态直接由来自检测探测器(11)的信号控制。
本发明还涉及用于伺服控制安装在内燃机上的移动构件的致动器的伺服控制电路，所述伺服控制电路的特征在于，其包括执行伺服控制算法的计算机和功率桥，所述算法控制所述功率桥，功率桥提供由转矩信号和方向信号组成的双线电信号(5)，致动器(2)包括具有N相的多相无刷电机(8)、用于检测所述电机(8)的转子的位置的双择检测探测器(11)以及适于从双线电信号(6)给电机(8)的N相供电的功率开关(25)，所述伺服控制电路的特征在于，功率开关(25)的状态直接由来自检测探测器(11)的信号控制。
附图说明
参照附图，从下面通过说明性而非限制性方式给出的描述，本发明的其他特点和优点将充分显现，附图中：
-图1示出了现有技术的机电一体化部件；
-图2示出了本发明的机电一体化部件；
-图3示出了本发明涉及的电机的各种多相线圈的示例；
-图4详细地示出了以双向方式控制的致动器的情况下的基本电子电路；
-图5详细地示出了以单向方式控制的致动器的情况下的基本电子电路；
-图6示出了第一实施方式中的换相逻辑的电源；
-图7示出了第二实施方式中的换相逻辑的电源；
-图8示出了称为“120°单极”的第一运行模式中的电流和转矩的波形；
-图9示出了称为“180°单极”的第二运行模式中的电流和转矩的波形；
-图10示出了称为“中点双相双极”的第三运行模式中的电流和转矩的波形；
-图11示出了由图8和图9所示的两种模式的情况下的探测器的设置；
-图12示出了“120°单极”第一模式中换相逻辑的电子电路及其真值表；
-图13示出了“180°单极”第二模式中换相逻辑的电子电路及其真值表；
-图14示出了“中点双相双极”第三模式中换相逻辑的电子电路及其真值表；
-图15示出了能够双向控制电机的特定实施方式中的换相逻辑(应用于由图12、13和14示出的方案)的电子电路的一部分及其真值表；
-图16示出了能够双向控制电机的特定实施方式中的换相逻辑(应用于由图12、13和14示出的方案)的电子电路的一部分及其真值表，作为图15中提出的解决方案的代替；
-图17示出了能够双向双极控制电机的特定实施方式中的换相逻辑的电子电路的一部分及其真值表；
-图18示出了能够双向双极(磁)控制电机的特定实施方式中的换相逻辑的电子电路的一部分及其真值表；
-图19示出了能够提取包含在控制信号中的方向信息的一种电路；
-图20示出了能够提取包含在控制信号中的方向信息的一种电路；
-图21示出了来自图19和图20中示出的电路的信号；
-图22示出了能够提取包含在控制信号中的方向信息的一种电路；
-图23示出了来自图22中所示的电路的信号；以及
-图24示出了控制单元的功率桥的典型配置。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术，现有系统中普遍使用的机电一体化定位部件，该部件包括对控制单元(1)供电的能源(4)，控制单元(1)控制由与运动变换机械部件(9)相关联的有刷直流电机(20)组成的致动器(2)。耦接到致动器的机械输出(12)的传感器(7)反馈位置信息(5)到控制系统(1)，控制系统(1)对链路连接器(3)组合起来的转矩和方向组合信号(6)进行操作。机械输出(12)耦接到要被移动的外部构件，诸如汽车应用中的阀门或针阀。
图2示出了本发明的机电一体化定位部件，包括对控制单元(1)供电的能源(4)，控制单元(1)控制由与运动变换机械部件(9)相关联的无刷直流电机(8)组成的致动器(2)。耦接到致动器(2)的机械输出(12)的传感器(7)反馈位置信息(5)到控制单元(1)，控制单元(1)对链路连接器(3)组合起来的转矩和方向组合信号(6)进行操作。借助N个探测器(11)读取电机(8)的转子的位置，探测器(11)经由基本电子电路(10)对电机(8)的N个相进行自动换相。
(旋转或线性)定位系统(图2)由分离的电子控制单元即ECU以及集成了基本电子电路(10)的致动器(2)组成，以对无刷直流电机进行自动换相，所述基本电子电路(10)使用来自探测器(11)的、指示无刷直流电机(18)的转子位置的信号。本发明应用于图3中示出的两相结构(C)和三相结构(A和B)的一些示例中所示的任何类型的多相无刷直流电机。为了阅读容易，下面给出的描述仅基于N范围为2至3的子集，其中，N是无刷直流电机的相的数量。ECU(1)借助由耦接到机械输出(12)的传感器(7)提供的位置信号(5)读取致动器(2)的机械输出(12)的位置。由车辆的电池(4)供电的ECU(1)执行位置伺服控制算法并且产生电机的转矩和方向信号(6)，然后经由变速机构或运动变换机构(9)作用于致动器的机械输出(12)。自动换相电子电路(10)被设计成使得致动器(2)无论由无刷直流电机(图2)驱动还是由有刷直流电机(图1)驱动都提供功能和连接(3)的兼容性。
出于经济原因，无刷直流电机(8)由单极方式控制，仅需3个晶体管。这也简化了自动换相电路。被设计成实现定位的系统优选地运行于180°模式(图9)，与120°模式(图8)中的3个电机步相比较，每个电周期提供6个电机步。针对这些运行模式的每个运行模式，每个电周期的步数可以从转矩信号的波形(图9中的39和图8中的37)推导出。针对120°模式和180°模式，能够使无刷直流电机自动换相的最简电子电路图分别示出在图12和图13中。
针对这些模式中的每个模式，分别针对120°模式和180°模式在图8和图9中示出了电机的相中流动的电流的波形。根据运行模式120°或180°的不同，探测器的换相时刻是不同的。如图11中所示，在120°模式中定位角提前30°以能够借助图11中描述的简化电子电路获得具有确保最大平均转矩的反电动势(35a，35b，35c)的相电流。
图8示出了针对电机(8)的每相的电流的波形(36a，36b，36c)以及它们相对于电机(8)的所述相的反电动势(35a，35b，35c)的各个相。这种控制模式称为120°单极模式。曲线(37)示出了电机转矩的波形。
图9示出了针对电机(8)的每相的电流的波形(38a，38b，38c)以及它们相对于电机(8)的所述相的反电动势(35a，35b，35c)的各个相。这种控制模式称为180°单极模式。曲线(39)示出了电机(8)转矩的波形。
图11给出了能够相对于作为参考的由电机(8)的相产生的反电动势信号(35a，35b，35c)，选择探测器(11)的最佳定位角的各种指标。
特别地，图11示出了针对120°自动换相模式的各个线圈的反电动势(35a，35b，35c)，探测器Ha、Hb、Hc的信号(40a，40b，40c)的定相，以及针对180°自动换相模式的各个线圈的反电动势(35a，35b，35c)，探测器Ha、Hb、Hc的信号(41a，41b，41c)的定相。
本领域技术人员知道，可以通过电机的相的每个线圈的交叉连接，或通过反转每个探测器(11)的输出信号，来反转电机的旋转方向。该第二种可能是选择的解决方案，通过在图15中所示的探测器的输出中插入“异或(EXCLUSIVE OR)”功能实现，以形成双向控制(13)。每个“异或”门(U4a，U4b，U4c)共有的方向信号反转或不反转来自探测器(11)的信号，以这种方式限定电机(8)的旋转方向。这种选择(13)与120°模式或180°模式的双向控制兼容。图16中示出的另一实施方式(13-2)能够实现相同的“异或”功能，但仅用分立部件(二极管、电阻器和晶体管)实现，从而更容易提供与高温环境的良好兼容性。真值表对应于(GATE：门；NOT：非；DIRECTION：方向)。这种实施方法在需要与>125℃环境的高温兼容的应用中可以是优选的。
ECU(1)的控制致动器的输出级通常是具有形成“H”功率桥的4个晶体管(15a，15b，15c，15d)的电路(图24)，能够在输出(6)处提供限定电机的旋转方向的正号或负号的电流，以及通过对施加到晶体管(15a，15b，15c，15d)的信号进行斩波(PWM)来控制所述电流的可变幅度。
因为基本电子电路(10)不接受反极性的电源，所以二极管整流桥(27)的使用能够将由图4中所示的ECU(1)提供的转矩+方向组合信号(6)分开。
在通过二极管整流桥(27)的整流之后，连接器(3)上存在的方向+转矩组合信号(6)馈送到电机(8)。N个探测器(11)通知由N个功率晶体管(25)组成的换相逻辑(26)对电机(8)的N个相中的电流进行换相。在整流器桥(27)的上游取得的信号(29)向换相逻辑(26)指示旋转方向。电压调节器(28)向探测器(11)和换相逻辑(26)提供所需的电源。
在整流桥(27)的上游获取信号(29)以从中提取施加到“异或”门(U4a，U4b，U4c)的方向信号。因为该方向信号受由ECU(1)产生的PWM命令影响并且调制电机(8)中的电流以控制电机(8)的转矩，重要的是借助图19中所示的调节器形成该方向信号，图19示出了能够提取包含在转矩+方向控制信号(6)中的方向信息的电路的示例。图20示出了一种不同的实施方式的电子电路图，其优点是能够自动适应由ECU(1)产生的PWM控制信号的频率。转矩+方向控制信号(6)施加到由晶体管Q12和Q13组成的RS触发器的入口，产生图21中所示的方向信号。实现图22中所示的两个级联RS触发器的扩展电子电路能够从双线信号(6)提取方向信号，无论何种控制模式：“低侧”(LOW SIDE)晶体管上斩波或“高侧””(HIGH SIDE)晶体管上斩波(模式取决于ECU(1)的控制算法)。图23中示出了由这些触发器产生的信号。
对于通过外部元件例如在致动器的输出处的复位弹簧提供致动器(2)的双向功能的应用，可以简化电子电路图，使之符合图5中所提出的电子电路图。在这种情况下，由ECU(1)提供的信号(6)不再包含转矩信息。因为信号的极性被固定，所以整流桥(27)不再是必需的，用于提取方向信号的电路(图19)和“异或”功能(U4a，U4b，U4c)也不是必需的。
当不对电机(8)供电时，机械机制使致动器(2)的机械输出(12)返回到休止位置。连接器(3)上存在的转矩信号(6)馈送到电机(8)。N个探测器(11)通知N个功率晶体管(25)的换相逻辑(26)对电机(8)的N个相中的电流换相。电压调节器(28)对探测器(11)和换相逻辑(26)提供所需的电力。
为了保持与现有致动器系统的兼容性，探测器(11)和基本电子电路(10)的电源(28)应当经由连接器(3)从可用信号提取。
第一种建议是取ECU提供的转矩信号为源，如图6所示。调节器电路(28)能够获得来自斩波信号(33)的适当振幅的连续信号(34)。在此，电压调节器(28)由控制信号(6)供电。二极管(29)/电容器(30)电路能够存储时间Ton期间由PWM控制信号(33)传送的能量。电阻器(31)/齐纳二极管(32)电路将电压限制到自动换相电子部件(26)可接受的值。然而ECU(1)必须提供最低限度的转矩信号，以便电容器(30)可以在Ton期间充电。二极管(29)防止电容器(30)放电到电机(8)的相中。
第二种建议是用位置传感器(7)共有的电源给探测器(11)和基本电子电路(10)供电，如图7所示。耦接到致动器(2)的机械输出(12)的位置传感器(7)由通常为5V电压源但不一定是5V电压源提供的外部信号(5)供电。同一电压源被调节器(28)用于给自动换相电子电路(26)供电。
因为该解决方案中使用的组件非常基本，它们能够从工作温度大于125℃的目录中选择。图7中所示的建议在需要工作温度远高于125℃的情形中是优选的。事实上，考虑到所需的值，在以前的实施方式中使用的电容器(C30)是电化学类型的，这种类型的技术当前是困难的，对于高温应用而言甚至是瓶颈。
以上基于三相电机的示例所描述的本发明还可以应用于具有1至N个线圈的多相电机。
图14中示出了一种特定的实施方式，涉及具有4个半线圈(N＝2)的两相无刷直流电机。两个探测器(Ha和Hb)借助4个功率开关(Q8、Q9、Q10和Q11)直接控制N相A和B的状态。检测单元(13)针对需要无刷直流电机的双向控制的应用，还可以集成图15和图16中所示的“异或”功能。
本领域技术人员知道，与电感性负载诸如电机的相的线圈串联的功率开关的转换产生如下公式定义的过电压：E＝-Ld(i)/d(t)。在具有三相电机的传统电路中(例如：图12和图13)，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的特征V(BR)DSS(漏源击穿电压)在线圈的去磁相期间高度加压。因此，晶体管必须相应调整。
在使用“中点双相”无刷直流电机的特定实施中(图14)，使用称为“双线叠绕(法文deux fils en main，英文two wires in hand)”的线圈是有利的，以利用每相的半线圈之间的良好耦合。由于因此获得相当大的相A+/相A-以及相B+/相B-互感，当功率开关Q8打开时，磁通量从“相A+”线圈切换到“相A-”线圈(以互补方式控制Q9)。由于该耦合，功率开关的端子上的过电压被限制到供电电压(PWR+)的两倍。这也适用于电机的其他相：相B+/相B-，Q10，Q11。上面基于实施无刷直流电机(8)的单极控制(电流仅在绕组的单向上流动)的自动换相电子电路(26)描述的本发明对提供双极控制的特定实施方式(电流在绕组的两个方向上流动)仍然适用。图17示出了该特定实施方式的原理图；用于6个功率晶体管(Q1，Q1’，Q2，Q2’，Q3，Q3’)的控制逻辑(14)服从同一附图中所示的真值表。
这种实施方式供需要电机的更高效率和/或更小体积的应用之用。另一方面，基本电子电路(10)由6个晶体管(多了3个)组成，其相关的控制逻辑(14)比图12和图13的基本电路图更复杂。图18中示出了提供相同优点、在电机优化方面折中的另一特定实施方式及其真值表。不同之处在于半线圈的使用。

Claims (15)

1.一种用于定位构件的机电一体化部件，所述机电一体化部件包括控制单元(1)和致动器(2)，所述控制单元(1)不包括任何微处理器，所述控制单元(1)包括伺服控制算法和功率桥，所述伺服控制算法控制所述功率桥，所述功率桥提供由转矩信号和方向信号组成的双线电信号(6)，所述致动器(2)包括具有N相的多相无刷电机(8)、用于检测所述多相无刷电机(8)的转子的位置的双择检测探测器(11)、以及适于从所述双线电信号(6)给所述多相无刷电机(8)的N相供电的功率开关(25)，所述机电一体化部件的特征在于，所述功率开关(25)的状态直接由来自所述双择检测探测器(11)的信号控制。
2.根据权利要求1所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述具有N相的多相无刷电机(8)由N个单极或双极线圈或者Nⅹ2个单极半线圈组成。
3.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述多相无刷电机(8)的旋转方向是由基于双线电信号(6)的极性和来自所述双择检测探测器(11)的信号建立的基本组合逻辑施加的。
4.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，还包括用于构件的绝对伺服控制的伺服控制传感器(7)，所述传感器由第二电信号(5)供电。
5.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，还包括用于构件的绝对伺服控制的伺服控制传感器(7)，所述传感器由所述双线电信号(6)供电。
6.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，用于检测转子的位置的所述双择检测探测器(11)由所述双线电信号(6)供电。
7.根据权利要求4所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，用于检测转子的位置的所述双择检测探测器(11)由所述第二电信号(5)供电。
8.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述双线电信号(6)是连续信号，该连续信号的符号和振幅由所述伺服控制算法基于由伺服控制传感器(7)给出的位置信息来控制。
9.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述双线电信号(6)是斩波信号，该斩波信号的占空比由所述伺服控制算法基于由伺服控制传感器(7)给出的位置信息来控制。
10.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述双线电信号(6)被二极管桥(27)整流以将正电流馈送到所述多相无刷电机的N相。
11.根据权利要求9所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述多相无刷电机(8)的旋转方向借助一个或两个触发器、由从双线电信号(6)提取的方向信号确定，所述一个或两个触发器使所述方向信号不依赖所述双线电信号(6)的斩波的占空比和频率。
12.根据权利要求3所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述多相无刷电机(8)的旋转方向借助一个或两个触发器、由从双线电信号(6)提取的方向信号确定，所述一个或两个触发器使所述方向信号不依赖所述双线电信号(6)的斩波的占空比和频率。
13.根据权利要求1或2所述的用于定位构件的机电一体化部件，其特征在于，所述多相无刷电机(8)由具有高磁耦合的半线圈组成，限制所述线圈的去磁相期间功率开关(25)中的耗散。
14.一种流体流量控制阀，其特征在于，其包括由配备有控制单元(1)的机电一体化部件的致动器驱动的阀门，所述控制单元(1)不包括任何微处理器，所述控制单元(1)包括伺服控制算法和功率桥，所述伺服控制算法控制所述功率桥，所述功率桥提供由转矩信号和方向信号组成的双线电信号(6)，所述致动器(2)包括具有N相的多相无刷电机(8)、用于检测所述多相无刷电机(8)的转子的位置的双择检测探测器(11)、以及适于从双线电信号(6)给所述多相无刷电机(8)的N相供电的功率开关(25)，所述流体流量控制阀的特征在于，所述功率开关(25)的状态直接由来自所述双择检测探测器(11)的信号控制。
15.一种用于伺服控制安装在内燃机上的移动构件的致动器的伺服控制电路，所述伺服控制电路的特征在于，所述伺服控制电路不包括任何微处理器，所述伺服控制电路包括执行伺服控制算法的计算机和功率桥，所述伺服控制算法控制所述功率桥，所述功率桥提供由转矩信号和方向信号组成的双线电信号(6)，所述致动器(2)包括具有N相的多相无刷电机(8)、用于检测所述多相无刷电机(8)的转子的位置的双择检测探测器(11)、以及适于从双线电信号(6)给所述多相无刷电机(8)的N相供电的功率开关(25)，所述伺服控制电路的特征在于，所述功率开关(25)的状态直接由来自所述双择检测探测器(11)的信号控制。
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