DE102019126113A1 - Procedure for calibrating a synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Synchronmotors, der eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehlage seines Rotors aufweist, welche Sensoreinrichtung mehrere in einem Stator angeordnete, über einen Innenumfang verteilte Sensoren und einen rotorfesten Sensormagneten aufweist, wobei in einem ersten Schritt der Rotor des Synchronmotors drehfest mit einer Drehmoment- und Drehwinkelmesswelle verbunden wird, welche Messwelle weiter an einen externen Motor angeschlossen ist, in einem zweiten Schritt der externe Motor derart betrieben wird, dass er den Rotor mittels der Messwelle mit einer konstanten Drehzahl antreibt, in einem dritten Schritt zumindest ein Spulenstrang des Stators bestromt wird, während zum einen ein sich dadurch sinusförmig ändernder Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf des Rotors mittels der Drehmoment- und Drehwinkelmesswelle und zum anderen eine Winkellage des Rotors mittels der Sensoreinrichtung erfasst werden, und in einem vierten Schritt zumindest eine Polstelle eines an dem Rotor angebrachten Rotormagneten an einem Maximum und/oder einem dem Maximum unmittelbar folgenden Minimum des Drehmoment-Drehwinkel-Verlaufs in ihrer Winkelposition der durch die Sensoreinrichtung erfassten Winkellage des Rotors zugeordnet wird.The invention relates to a method for calibrating a synchronous motor, which has a sensor device for detecting a rotational position of its rotor, which sensor device has several sensors arranged in a stator, distributed over an inner circumference and a rotor-fixed sensor magnet, the rotor of the synchronous motor in a rotationally fixed manner in a first step is connected to a torque and angle of rotation measuring shaft, which measuring shaft is further connected to an external motor, in a second step the external motor is operated in such a way that it drives the rotor by means of the measuring shaft at a constant speed, in a third step at least one coil strand of the stator is energized, while on the one hand a sinusoidally changing torque-angle of rotation curve of the rotor by means of the torque and angle of rotation measuring shaft and on the other hand an angular position of the rotor by means of the sensor device are detected, and in a fourth step at least a pole point of a rotor magnet attached to the rotor is assigned to a maximum and / or a minimum of the torque-angle of rotation curve immediately following the maximum in its angular position of the angular position of the rotor detected by the sensor device.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Synchronmotors, der vorzugsweise in einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist.The invention relates to a method for calibrating a synchronous motor, which is preferably used in a clutch actuation device of a motor vehicle.
Aus dem Stand der Technik ist es durch die
Des Weiteren ist Stand der Technik durch die
Es sind folglich auch bereits Ausführungen bekannt, mit denen der Grundaufbau eines sensorgesteuerten EC-Motors gezeigt ist. Es besteht prinzipiell bei diesen Ausführungen die Anforderung, dass das Statorfeld in Abhängigkeit der Rotorlage erzeugt werden muss, um das maximale elektromagnetische Drehmoment, eine hohe Dynamik sowie eine Funktionssicherheit zu erreichen. Insbesondere wird das Drehmoment bei gleichbleibendem Strom dann maximal, wenn das Stator- und das Rotorfeld innerhalb einer elektrischen Periode mit einem Winkel von 90° zueinander stehen. Dadurch werden die Effizienz sowie Dynamik des Motors gesteigert. Die Funktionssicherheit kann verbessert werden, dass eine genauere Positionsregelung des Rotors durchgeführt wird.There are consequently already known designs with which the basic structure of a sensor-controlled EC motor is shown. In principle, there is a requirement in these designs that the stator field must be generated as a function of the rotor position in order to achieve the maximum electromagnetic torque, high dynamics and functional reliability. In particular, with the current remaining constant, the torque is at its maximum when the stator and rotor fields are within an electrical period at an angle of 90 ° to one another. This increases the efficiency and dynamics of the engine. The functional reliability can be improved that a more precise position control of the rotor is carried out.
Als ein Nachteil der bisher umgesetzten Verfahren zum Kalibrieren von Synchronmotoren hat es sich jedoch herausgestellt, dass die durchgeführten Verfahrensschritte gegenüber Reibkrafteinflüssen stark anfällig sind. Zwar kann die Reibung durch Mittelwertbildung oder anderen Methoden teilweise korrigiert werden, dazu ist es jedoch notwendig, dass die vorhandene Reibung in ihrer Größe bekannt ist oder zumindest in beiden Drehrichtungen des Rotors identisch ist. Insbesondere für Synchronmotoren, bei denen die Reibung in beiden entgegengerichteten Drehrichtungen unterschiedlich ist, sind diese Verfahren ungeeignet.However, a disadvantage of the previously implemented methods for calibrating synchronous motors has been found to be that the method steps carried out are highly susceptible to the effects of frictional forces. Although the friction can be partially corrected by averaging or other methods, it is necessary, however, that the existing friction is known in terms of its magnitude or is at least identical in both directions of rotation of the rotor. These methods are particularly unsuitable for synchronous motors in which the friction is different in the two opposite directions of rotation.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein verlässliches, von äußeren Reibungseinflüssen möglichst unabhängiges Kalibrierverfahren zum Kalibrieren eines Synchronmotors zur Verfügung zu stellen.It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and, in particular, to provide a reliable calibration method for calibrating a synchronous motor that is as independent as possible of external friction influences.
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Synchronmotors umgesetzt, wobei der Synchronmotor eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehlage seines Rotors aufweist, welche Sensoreinrichtung weiterhin mehrere in einem Stator angeordnete, über einen Innenumfang verteilte Sensoren und einen rotorfesten Sensormagneten aufweist, wobei in einem ersten Schritt der Rotor des Synchronmotors drehfest mit einer Drehmoment- und Drehwinkelmesswelle verbunden wird, welche Messwelle weiter an einen externen Motor angeschlossen ist, in einem zweiten Schritt der externe Motor derart betrieben wird, dass er den Rotor mittels der Messwelle mit einer konstanten Drehzahl antreibt, in einem dritten Schritt zumindest ein Spulenstrang des Stators bestromt wird, während zum einen ein sich dadurch sinusförmig ändernder Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf des Rotors mittels der Drehmoment- und Drehwinkelmesswelle und zum anderen eine Winkellage des Rotors (/ des Sensormagneten) mittels der Sensoreinrichtung erfasst werden, und in einem vierten Schritt zumindest eine Polstelle (vorzugsweise zwei Polstellen) eines an dem Rotor angebrachten Rotormagneten an einem Maximum und/oder einem dem Maximum unmittelbar folgenden Minimum des Drehmoment-Drehwinkel-Verlaufs in ihrer Winkelposition der durch die Sensoreinrichtung erfassten Winkellage des Rotors zugeordnet wird.This is achieved according to the invention by the subject matter of claim 1. Accordingly, a method for calibrating a synchronous motor is implemented, the synchronous motor having a sensor device for detecting a rotational position of its rotor, which sensor device also has a plurality of sensors arranged in a stator, distributed over an inner circumference and a sensor magnet fixed to the rotor, with the rotor in a first step of the synchronous motor is non-rotatably connected to a torque and angle of rotation measuring shaft, which measuring shaft is further connected to an external motor, in a second step the external motor is operated in such a way that it drives the rotor by means of the measuring shaft at a constant speed, in a third step At least one coil strand of the stator is energized, while on the one hand a sinusoidally changing torque-angle of rotation curve of the rotor by means of the torque and angle of rotation measuring shaft and on the other hand an angular position of the rotor (/ of the sensor magnet) by means of the sensor device and in a fourth step at least one pole point (preferably two pole points) of a rotor magnet attached to the rotor at a maximum and / or a minimum of the torque-angle-of-rotation curve immediately following the maximum in its angular position of the angular position detected by the sensor device Rotor is assigned.
Folglich wird durch die Koppelung des Synchronmotors an den externen Motor ein verlässlicher, reibungsunabhängiger Antrieb des Rotors während der Messschritte erzielt. Zudem kommt es zu einer verlässlichen, fertigungstoleranzunabhängigen Zuordnung der tatsächlichen Winkelposition der Polstellen gegenüber der Winkellage des Rotors, sodass der Synchronmotor besonders leistungsfähig im Betrieb angesteuert werden kann. Da sich die jeweilige Polstelle am Rotor genau am Maximum oder am Minimum (je nach Magnetisierungsrichtung) befindet, können die Polstellen somit idealerweise genau bestimmt werden. Das bedeutet, dass pro Vollwelle der Sinusschwingung die Zuordnung zu den Statorspulen für genau ein Polpaar, also zwei Polstellen, bestimmt werden kann.As a result, by coupling the synchronous motor to the external motor, a reliable, friction-independent drive of the rotor is achieved during the measuring steps. In addition, there is a reliable, manufacturing tolerance-independent assignment of the actual angular position of the pole points in relation to the angular position of the rotor, so that the synchronous motor can be controlled particularly efficiently during operation. Since the respective pole position on the rotor is exactly at the maximum or the minimum (depending on the direction of magnetization), the pole positions can therefore ideally be precisely determined. This means that the assignment to the stator coils for exactly one pole pair, i.e. two pole positions, can be determined for each full wave of the sinusoidal oscillation.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous designs are claimed with the subclaims and explained in more detail below.
In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren von Vorteil, wenn in dem dritten Schritt ausschließlich ein Spulenstrang des Stators des dreiphasigen Synchronmotors bestromt wird (während die beiden weiteren Spulenstränge des Stators unbestromt bleiben).In this context, it is also advantageous if, in the third step, only one coil strand of the stator of the three-phase synchronous motor is energized (while the two other coil strands of the stator remain de-energized).
Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn in dem dritten Schritt drei Spulenstränge des Stators des dreiphasigen Synchronmotors bestromt werden, wobei zwei der drei Spulenstränge mit einem gleichen Stromwert mit gleicher Flussrichtung versorgt / betrieben werden. Dadurch erfolgt die Kalibrierung besonders verlässlich.As an alternative to this, it is also advantageous if three coil strands of the stator of the three-phase synchronous motor are energized in the third step, two of the three coil strands being supplied / operated with the same current value with the same flow direction. This makes the calibration particularly reliable.
Vorausgesetzt ist dabei stets, dass die Ausrichtung des Statorfeldes bekannt ist und in Richtung der Statorspulen eines Spulenstrangs liegt. Dazu wird prinzipiell bei Synchronmotoren, deren Schaltung es zulassen, nur ein Spulenstrang bestromt. Eine Ausnahme sind Stern-Motoren / Synchronmotoren in Sternschaltung mit Mittenabgriff, bei denen dies nicht möglich ist. Deshalb werden bei diesen Stern-Motoren alle drei Spulenstränge so bestromt, dass ein Spulenstrang den maximalen Strom aufweist und die anderen beiden Spulenstränge einen geringeren Strom aufweisen. Dadurch richtet sich das Magnetfeld in Richtung der am stärksten bestromten Statorspule aus. It is always a prerequisite that the alignment of the stator field is known and lies in the direction of the stator coils of a coil strand. For this purpose, only one coil strand is energized in principle with synchronous motors whose switching allows it. An exception are star motors / synchronous motors in star connection with center tap, where this is not possible. Therefore, in these star motors, all three coil strands are energized in such a way that one coil strand has the maximum current and the other two coil strands have a lower current. This aligns the magnetic field in the direction of the stator coil that is most energized.
Idealerweise werden die beiden anderen Spulenstränge so durchflossen, dass das Magnetfeld in Richtung der am stärksten durchströmten Statorspule verstärkt wird.Ideally, the other two coil strands are flown through in such a way that the magnetic field is strengthened in the direction of the stator coil with the strongest flow.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn in dem vierten Schritt mehrere Polstellen mehrerer Rotormagneten in ihrer Winkelposition der durch die Sensoreinrichtung erfassten Winkellage des Rotors zugeordnet werden. Dadurch wird die Steuerung des Synchronmotors noch effizienter umgesetzt.In addition, it is expedient if, in the fourth step, several pole positions of several rotor magnets are assigned in their angular position to the angular position of the rotor detected by the sensor device. As a result, the control of the synchronous motor is implemented even more efficiently.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn in oder nach dem vierten Schritt ein die feste Zuordnung der Winkelposition der zumindest einen Polstelle zu der Winkellage des Rotors umfassender Datensatz (durch eine externe Rechnereinheit) in einer Steuerungseinheit des Synchronmotors hinterlegt / gespeichert wird.Furthermore, it is advantageous if, in or after the fourth step, a data record comprising the fixed assignment of the angular position of the at least one pole point to the angular position of the rotor is stored / stored in a control unit of the synchronous motor (by an external computer unit).
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Verfahren zur Bestimmung der Rotorlage anhand von Drehmomentschwingungen (des Rotors) umgesetzt. Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren bestimmt den Zusammenhang zwischen einem Sensorwinkel und der Rotorlage inklusive der einzelnen Polstellenpositionen. Zur Durchführung des Verfahrens ist der EC-Motor (Synchronmotor) über eine Drehmoment- und Winkelmesswelle an einen externen Motor angeschlossen. Die Synchronmaschine wird dabei so mit Spannung versorgt, dass entweder ein oder drei Stränge des dreiphasigen EC-Motors bestromt werden. Dies ist abhängig von der Motorverschaltung. Falls alle drei Stränge bestromt werden, weisen zwei von drei Strängen einen möglichst gleich großen Strom mit gleicher Flussrichtung auf. Der externe Motor treibt den Motor dabei mit konstanter Drehzahl an. Durch die Bestromung der Statorspulen entsteht ein Magnetfeld, dessen Vektor genau entlang der Statorspulen des am stärksten bestromten Stranges verläuft. Die Kräfte, die dadurch auf den Rotor wirken, sind abhängig von der Winkellage des Rotors in einer elektrischen Periode, wodurch sie sich in Größe und Vorzeichen unterscheiden. Über den Umfang des Rotors entsteht ein Drehmoment, welches durch die externe Drehmomentmesswelle erfasst wird. Die Winkelinformation zu den Drehmomenten wird mittels des externen Winkelsensors erfasst.In other words, according to the invention, a method for determining the rotor position based on torque oscillations (of the rotor) is implemented. The calibration method according to the invention determines the relationship between a sensor angle and the rotor position, including the individual pole positions. To carry out the process, the EC motor (synchronous motor) is connected to an external motor via a torque and angle measuring shaft. The synchronous machine is supplied with voltage in such a way that either one or three strings of the three-phase EC motor are energized. This depends on the motor connection. If all three strands are energized, two of three strands have a current that is as large as possible with the same flow direction. The external motor drives the motor at a constant speed. The energization of the stator coils creates a magnetic field, the vector of which runs exactly along the stator coils of the strand with the most current. The forces that act on the rotor as a result are dependent on the angular position of the rotor in an electrical period, which means that they differ in size and sign. A torque is generated over the circumference of the rotor, which is recorded by the external torque measuring shaft. The angle information on the torques is recorded by means of the external angle sensor.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to a figure.
Es zeigt die einzige
Das Ausführungsbeispiel ist lediglich schematischer Natur und dient daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.The exemplary embodiment is merely of a schematic nature and is therefore used exclusively for understanding the invention.
In der
Der Synchronmotor weist des Weiteren auf typische Weise einen Stator sowie einen relativ zum Stator verdrehbar angeordneten Rotor auf. Der Rotor umfasst mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Permanentmagnete, die mit mehreren Spulen des Stators im Betrieb zusammenwirken. Die Spulen sind in drei Spulenstränge unterteilt, die unter Ausbildung eines dreiphasigen Synchronmotors angesteuert werden.The synchronous motor furthermore typically has a stator and a rotor which is arranged so as to be rotatable relative to the stator. The rotor comprises several permanent magnets which are arranged evenly distributed in the circumferential direction and which interact with several coils of the stator during operation. The coils are divided into three coil strands, which are controlled with the formation of a three-phase synchronous motor.
Des Weiteren umfasst der Synchronmotor eine Sensoreinrichtung, welche Sensoreinrichtung mehrere in dem Stator aufgenommene, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Sensoren aufweist. Die Sensoren sind bspw. als magnetoresistive Sensoren ausgebildet. Die jeweiligen Sensoren wirken mit zumindest einem rotorfesten Sensormagneten zusammen.Furthermore, the synchronous motor comprises a sensor device, which sensor device includes a plurality of sensor devices received in the stator Has circumferentially distributed arranged sensors. The sensors are designed, for example, as magnetoresistive sensors. The respective sensors interact with at least one rotor-fixed sensor magnet.
In einem ersten Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rotor / eine unmittelbar den Rotor aufnehmende Rotorwelle des Synchronmotors mit einer Drehmoment- und Drehwinkelmesswelle (auch abgekürzt schlicht als Messwelle bezeichnet) verbunden. Die Messwelle ist folglich mit zumindest einem Sensor zum Erfassen eines durch die Messwelle übertragenen Drehmoments sowie einem Sensor zum Erfassen einer Winkelposition / eines Drehwinkels der Messwelle ausgestattet. Die Messwelle ist direkt drehfest an der Rotorwelle befestigt. Mit ihrem dem Rotor des Synchronmotors abgewandten Endbereich ist die Messwelle an einen externen Motor angeschlossen. Dieser externe Motor ist vorzugsweise ebenfalls als ein Elektromotor ausgeführt.In a first step a) of the method according to the invention, the rotor / a rotor shaft of the synchronous motor that directly accommodates the rotor is connected to a torque and angle of rotation measuring shaft (also simply referred to as measuring shaft for short). The measuring shaft is consequently equipped with at least one sensor for detecting a torque transmitted by the measuring shaft and a sensor for detecting an angular position / a rotation angle of the measuring shaft. The measuring shaft is attached directly to the rotor shaft in a torque-proof manner. With its end area facing away from the rotor of the synchronous motor, the measuring shaft is connected to an external motor. This external motor is preferably also designed as an electric motor.
In einem zweiten Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der externe Motor angeschaltet und derart betrieben, dass er den Rotor mit einer konstanten Drehzahl (in einer bestimmten Drehrichtung) antreibt / fortbewegt.In a second step b) of the method according to the invention, the external motor is switched on and operated in such a way that it drives / moves the rotor at a constant speed (in a specific direction of rotation).
In einem dritten Schritt c) wird dann, während der Rotor mit der konstanten Drehzahl angetrieben wird, in einer ersten Teilausführung nur einer der drei Spulenstränge des Synchronmotors bestromt. In einer weiteren Teilausführung werden gar alle drei Spulenstränge des Synchronmotors bestromt, wobei dann zwei der drei Stränge mit einem gleichen Stromwert und einer gleichen Flussrichtung bestromt werden. Folglich sind zwei der drei Spulenstränge mit gleichem Stromwert und der dritte Spulenstrang mit einem größeren Stromwert als die beiden anderen Spulenstränge bestromt, sodass sich das Statorfeld in Richtung des am stärksten bestromten Strangs ausrichtet.In a third step c), while the rotor is being driven at the constant speed, in a first partial embodiment only one of the three coil strands of the synchronous motor is energized. In a further partial embodiment, all three coil strands of the synchronous motor are even energized, with two of the three strands then being energized with the same current value and the same flow direction. As a result, two of the three coil strands are energized with the same current value and the third coil strand with a higher current value than the other two coil strands, so that the stator field is aligned in the direction of the strand with the most current.
Jedenfalls entsteht in dem dritten Schritt c) durch die Bestromung des zumindest einen Spulenstrangs ein Magnetfeld, dessen Vektor genau entlang der Statorspulen des am stärksten bestromten Spulenstranges verläuft. Somit richtet sich das Statorfeld entlang des bestromten oder am stärksten bestromten Spulenstrangs aus. Die Kräfte, die dadurch auf den Rotor wirken, sind abhängig von der Winkellage des Rotors in einer elektrischen Periode, wodurch sie sich in Größe und Vorzeichen unterscheiden. Über den Umfang des Rotors entsteht somit ein Drehmoment, welches durch die Messwelle über eine gewisse Zeitspanne (über zumindest eine volle Umdrehung des Rotors) erfasst wird. Auch die Winkelinformation / Winkellage der Messwelle und somit des Rotors wird von dem Winkelsensor der Drehmoment- und Drehwinkelmesswelle mit erfasst.In any case, in the third step c), the energization of the at least one coil strand creates a magnetic field, the vector of which runs precisely along the stator coils of the coil strand that is most energized. Thus, the stator field is aligned along the energized or the most energized coil strand. The forces that act on the rotor as a result are dependent on the angular position of the rotor in an electrical period, which means that they differ in size and sign. A torque thus arises over the circumference of the rotor, which is recorded by the measuring shaft over a certain period of time (over at least one full revolution of the rotor). The angular information / angular position of the measuring shaft and thus of the rotor is also recorded by the angle sensor of the torque and angle of rotation measuring shaft.
Aufgrund dieses Betriebs des Synchronmotors durch die unterschiedlichen Bestromung der Spulenstränge ändert sich das währenddessen an dem Rotor erzeugte sowie durch die Messwelle erfasste Drehmoment über den zurückgelegten Drehwinkel des Rotors / die Zeit sinusförmig. Bei der üblichen sinusförmigen Verteilung der Flussdichte am Rotor entsteht folglich ein sinusförmiger Verlauf des gemessenen Drehmoments. Dabei ist ein Maximum des Drehmoments umgesetzt, wenn ein Rotormagnet mit magnetischem Nordpol an der Außenseite des Rotors sich in Drehrichtung um 90° elektrisch vor der am stärksten bestromten Statorspule befindet. Ein Minimum des Drehmoments entsteht in Drehrichtung um 90° elektrisch hinter der am stärksten bestromten Statorspule.Due to this operation of the synchronous motor due to the different energization of the coil strands, the torque generated on the rotor and recorded by the measuring shaft changes sinusoidally over the rotation angle of the rotor / the time. With the usual sinusoidal distribution of the flux density on the rotor, a sinusoidal curve of the measured torque results. A maximum of the torque is implemented when a rotor magnet with a magnetic north pole on the outside of the rotor is in the direction of rotation by 90 ° electrically in front of the stator coil that is most energized. A minimum of the torque arises in the direction of rotation by 90 ° electrically behind the stator coil that is most energized.
Somit werden in dem dritten Schritt durch Bestromung des zumindest einen Spulenstrangs des Stators mittels der Messwelle ein sich sinusförmig ändernder Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf des Rotors sowie mittels der Sensoreinrichtung zugleich eine Winkellage des Sensormagneten / eine durch den Sensormagneten bestimmte Winkellage des Rotors erfasst.Thus, in the third step, by energizing the at least one coil strand of the stator by means of the measuring shaft, a sinusoidally changing torque / angle of rotation curve of the rotor and, by means of the sensor device, at the same time an angular position of the sensor magnet / an angular position of the rotor determined by the sensor magnet.
Im Anschluss wird in einem vierten Schritt d) zumindest eine Polstelle eines an dem Rotor angebrachten Rotormagneten festgelegt / bestimmt, welche Polstelle je nach Magnetisierungsrichtung des Rotormagneten genau am Maximum oder an dem diesem Maximum entlang des Drehmoment-Drehwinkel-Verlaufs unmittelbar folgenden Minimum liegt. Diese zumindest eine Polstelle wird in ihrer Winkelposition der durch die Sensoreinrichtung erfassten Winkellage des Rotors direkt zugeordnet. Dies kann auf einfache Weise erfolgen, da sich entlang einer sinusförmigen Vollwelle des Drehmoment-Drehwinkelverlaufs zwei Polstellen (eine erste Polstelle am Maximum und eine zweite Polstelle am Minimum) des am Rotor angebrachten Rotormagneten befinden.Subsequently, in a fourth step d) at least one pole point of a rotor magnet attached to the rotor is defined / determined which pole point, depending on the magnetization direction of the rotor magnet, is exactly at the maximum or at the minimum immediately following this maximum along the torque-rotation angle curve. The angular position of this at least one pole point is directly assigned to the angular position of the rotor detected by the sensor device. This can be done in a simple manner, since two pole points (a first pole point at the maximum and a second pole point at the minimum) of the rotor magnet attached to the rotor are located along a sinusoidal solid wave of the torque-angle of rotation curve.
Im Anschluss wird in dieser Ausführung über eine externe Recheneinheit in einem fünften Schritt e) die entsprechend gemessene Winkelposition der Polstelle bestimmt und mit dem internen Sensorsignal des Synchronmotors, d.h. der durch die Sensoreinrichtung erfassten Winkellage des Sensormagneten / Rotors abgeglichen und einer Steuerungseinheit des Synchronmotors zugeführt bzw. hierin gespeichert. Die Reibung ist bei diesem Verfahren nicht relevant, da der externe Motor die Drehung vorgibt und dies durch den externen Winkelsensor erfasst wird sowie da Drehmomentmaxima und -minima unabhängig von der Reibung entstehen und dadurch die Polstellen bestimmt werden können.In this embodiment, in a fifth step e), the correspondingly measured angular position of the pole is determined via an external computing unit and compared with the internal sensor signal of the synchronous motor, that is, the angular position of the sensor magnet / rotor detected by the sensor device, and fed or fed to a control unit of the synchronous motor .stored herein. The friction is not relevant with this method, since the external motor specifies the rotation and this is recorded by the external angle sensor, as well as torque maxima and minima arise independently of the friction and thus the pole positions can be determined.
In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Rotorlage über das an der Rotorwelle anliegende Drehmoment erfasst. Das Drehmoment entsteht durch eine feste Bestromung der Statorspulen. Der Rotor wird extern bei einer konstanten Drehzahl angetrieben, wodurch sich eine sinusförmige Änderung des Drehmoments ergibt. Das Drehmoment wird an einer Messwelle erfasst, gleichzeitig wird an der Welle der Winkel erfasst. Über die Minima und Maxima des Drehmomentverlaufs wird auf die Rotorlage und die einzelnen Polstellenpositionen geschlossen. Durch die rechnergestützte Auswertung des sinusförmigen Drehmomentverlaufs und der Zuordnung des motorinternen Sensorsignals zu den ermittelten Stützstellen gilt das Sensor-Motorsystem als kalibriert und kann in Betrieb genommen werden.In other words, according to the invention, the rotor position is detected via the torque applied to the rotor shaft. The torque is created by a fixed current supply to the stator coils. The rotor is driven externally at a constant speed, which results in a sinusoidal change in torque. The torque is recorded on a measuring shaft, at the same time the angle is recorded on the shaft. The rotor position and the individual pole positions are deduced from the minima and maxima of the torque curve. Due to the computer-aided evaluation of the sinusoidal torque curve and the assignment of the motor-internal sensor signal to the determined support points, the sensor-motor system is considered to be calibrated and can be put into operation.
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