ES2225537T3 - Procedimiento para la determinacion de la posicion del rotor de un motor electromagnetico sin colector y dispositivo para su puesta en practica. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de determinación de la posición angular del rotor de un motor electromagnético sin colector de conmutación, del tipo de los que comprenden un estator formado por una armadura de material magnético dulce y varios bobinados dispuestos en la proximidad de la citada armadura y provistos, cada uno, de dos bornes, y un rotor que comprende un imán que define un eje magnético y dispuesto frente al estator, alimentado por la aplicación de una tensión en los bornes de los bobinados de intensidad suficiente, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: interrumpiendo la alimentación, aplicación, respectivamente, en los bornes de un primero y de un segundo bobinado, de un par de impulsos sucesivos de polaridad inversa, determinados por una duración, una intensidad, una carga y una pendiente, teniendo uno de estos parámetros un valor predefinido y los otros un valor dependiente del tiempo y de la posición del rotor, siendo la intensidad suficiente para que el campo magnético inducido lleve el material del estator a saturación cuando éste se suma al campo magnético del rotor, determinación, para cada impulso, de una señal de un primer tipo representativa de uno de los parámetros cuyo valor no está predefinido, definición de dos señales de un segundo tipo, representativas, respectivamente, del valor de la diferencia entre las señales del primer tipo correspondientes a cada bobinado, establecimiento, a partir de informaciones inicialmente memorizadas, de una correlación con los valores de las señales del segundo tipo para determinar las posiciones angulares posibles del citado rotor, y selección entre las citadas posiciones angulares de aquélla que es la más probable.

Description

Procedimiento de determinación de la posición del rotor de un motor electromagnético sin colector y dispositivo para su puesta en práctica.

La presente invención se refiere a los motores electromagnéticos sin colector de conmutación, del tipo de los que comprenden un estator formado por una armadura de material magnético dulce y varios bobinados dispuestos en la proximidad de la armadura y provistos cada uno de dos bornes, y un rotor que comprende un imán que define un eje magnético y está dispuesto frente al estator, alimentado por la aplicación de una tensión eléctrica en los bornes de los bobinados.

En la presente solicitud, varios términos necesitan ser precisados en cuanto a su significado. Así, el término imán abarca, tanto a los imanes permanentes como a los electroimanes. Hay que considerar como material magnético dulce cualquier material que asegure una buena conducción de un flujo magnético generado por un imán. La palabra "carga" designa el valor de la integral de una corriente eléctrica entre dos instantes dados.

La invención se refiere, de modo más particular, a un procedimiento de determinación de la posición angular del rotor de un motor sin colector. En lo que sigue de la descripción, este ángulo se denominará "ángulo del rotor", pero se utilizarán, igualmente, en el mismo sentido, las expresiones "posición angular" y "posición" del rotor.

La invención se refiere, también, a un dispositivo para la puesta en práctica de este procedimiento.

Con frecuencia es necesario conocer la posición de un rotor, especialmente en el momento del arranque del motor, a fin de que el circuito de mando pueda poner el rotor en movimiento en la dirección deseada y con el par óptimo.

Se han propuesto ya numerosas soluciones. En primer lugar, las que utilizan captadores que cooperan con el eje de rotación del motor, tales como células fotoeléctricas o elementos de efecto Hall. Un motor que utiliza fotodiodos ha sido descrito en detalle, por ejemplo, en la patente CH 670 341. Aunque el objeto buscado puede conseguirse de este modo, sin embargo esto es a costa de ciertos inconvenientes. En efecto, los captadores ocupan espacio, necesitan conexiones, encarecen el producto y, sometidos a las vibraciones y a la temperatura elevada del motor, son susceptibles de disminuir la fiabilidad del sistema. Además, para tener una buena resolución angular, el número de captadores debe ser elevado. Típicamente, con tres captadores solamente, la posición angular no puede determinarse con una precisión mejor de \pm 30 grados.

Por estas razones, se han propuesto diferentes realizaciones sin captadores. Éstas se basan en el hecho de que las propiedades magnéticas locales del estator varían en función de la posición del rotor y de las corrientes que circulan por los bobinados del inductor. El campo de inducción magnética creado por el imán del rotor y el creado por las corrientes en los bobinados se oponen, en efecto, en ciertos lugares del estator, pero se suman en otros, donde provocan, entonces, una saturación local del material.

Si el rotor se desplaza o si las corrientes se modifican en intensidad o en sentido, lo mismo ocurrirá con las zonas saturadas. Ahora bien, la variación, en función del tiempo, de la corriente que circula por un bobinado, en respuesta a una tensión de amplitud y de polaridad dadas aplicadas en sus bornes, depende de la autoinducción de este bobinado y, por tanto, del estado magnético del material atravesado por las líneas del campo magnético creado por esta corriente. Pero, puesto que el estado magnético del material depende también de la posición del rotor, finalmente, para condiciones de excitación del bobinado idénticas, la variación de la corriente con el tiempo será representativa del ángulo del rotor.

La patente US 5 117 165 (Cassat) describe un motor en el cual se aplica este principio. El estator comprende un bobinado trifásico conectado en estrella, y el rotor, supuesto en reposo, está constituido por un imán.

Una tensión de amplitud y de polaridad dadas se aplica en los bornes de uno de los bobinados y se mide y memoriza el valor I_{1} de la corriente que resulta, después de un lapso de tiempo dado. Esta corriente es representativa, como acaba de explicarse, de la posición del rotor. En este documento, se muestra, sin embargo, que la relación entre la corriente y el ángulo no es unívoca. En un motor de este tipo, una misma corriente puede corresponder, en efecto, a más de una posición del rotor. Para eliminar la ambigüedad, se aplica en los mismos bornes otra tensión de igual amplitud, pero de polaridad opuesta, y después del mismo lapso de tiempo se mide y memoriza la corriente I_{2} que resulta.

El signo I_{1}-I_{2} permite, entonces, determinar si el ángulo del rotor está comprendido, por ejemplo, entre 0 y 180 grados, o entre 180 y 360 grados. En otras palabras, el signo de I_{1}-I_{2} permite establecer si el ángulo del rotor es de 90 o de 270 grados, con una incertidumbre en cada caso de \pm 90 grados.

Procediendo de la misma manera con los otros bobinados, la posición del rotor puede ser localizada, finalmente, con un margen de error de \pm 30 grados alrededor de los ángulos 0, 60, 120, 180, 240 y 300 grados.

La medición del ángulo permite a continuación asegurar que el rotor ha girado, comprobando que las corrientes medidas han cambiado. A continuación, la tensión inducida por el rotor, que es representativa de su ángulo y de su velocidad, se hace suficiente en amplitud para permitir el servocontrol en fase del campo inductor con la posición del rotor, de manera conocida.

Una variante de la solución anterior está descrita en la patente EP 452 729, correspondiente a la patente US 028 852 (Dunfield), en la cual, no son las corrientes las que se miden después de un tiempo dado, sino los tiempos T_{1} y T_{2} necesarios para que la corriente alcance un valor predeterminado. El signo de T_{1}-T_{2} permite, entonces, encontrar la posición del rotor con la misma precisión que en el caso precedente.

Una y otra de las soluciones mencionadas anteriormente permiten determinar la posición del rotor en reposo. Como la estructura del estator origina, generalmente, un par de posicionamiento, el rotor ocupa, en reposo, posiciones bien definidas. También, con una precisión del orden de la mitad del ángulo recorrido por el rotor durante una fase del motor, la posición se conoce, de hecho, con una aproximación de algunos grados.

En ciertas aplicaciones, por ejemplo, cuando el rotor debe girar a baja velocidad, o en motores cuyo estator no define par de posicionamiento, es deseable, incluso necesario, determinar con precisión la posición del rotor, a fin de aplicar impulsos motores que generen un par máximo para una corriente dada.

Una solución a este problema está descrita en un artículo titulado "Sensorless control of permanent-magnet synchronous machines at arbitrary operating points using modified inform flux model" de Schrodi M. y publicado en European transactions on electrical power engineering, Vol. 3 No 4, 1993, Berlín, así como en la patente AT 397 440.

El procedimiento descrito consiste en modular la tensión aplicada por medio de una señal de baja amplitud, en determinar la variación de la inductancia entre los momentos en que la señal de medición se suma y en los que se substrae a la señal de alimentación, y en calcular la posición del rotor.

Una solución de este tipo necesita un circuito de mando que permita modular la señal de alimentación cualquiera que sea la fase, y necesita medios de cálculo importantes. La presente invención tiene por objeto permitir una determinación precisa de la posición del rotor, que necesite una electrónica de mando simple y poco costosa.

De acuerdo con la invención, el procedimiento comprende las etapas siguientes:

aplicación, interrumpiendo la alimentación, en los bornes de un primero y de un segundo bobinado, respectivamente, de un par de impulsos sucesivos de polaridad inversa, determinados por una duración, una intensidad, una carga y una pendiente, teniendo uno de estos parámetros un valor predefinido y los otros un valor dependiente del tiempo y de la posición del rotor,

determinación, para cada impulso, de una señal de un primer tipo representativo de uno de los parámetros cuyo valor no está predefinido,

definición de dos señales de un segundo tipo, representativas, respectivamente, del valor de la diferencia entre las señales del primer tipo correspondientes a cada bobinado,

establecimiento, a partir de informaciones inicialmente memorizadas, de una correlación con los valores de las señales del segundo tipo para determinar las posiciones angulares posibles del citado rotor, y

selección entre las citadas posiciones angulares de aquélla que es la más probable.

Por el documento US 4 772 839 (MacMinn) se conocía, ciertamente, comparar los valores medidos con informaciones memorizadas para determinar la posición angular de un rotor. El dispositivo descrito se refiere a un motor reluctante, en el cual se pone en memoria la última posición conocida, obteniéndose la nueva posición por interpolación. Una solución de este tipo necesita una memoria viva, lo que es costoso en energía y representa un coste no despreciable.

La práctica ha demostrado que la solución más simple consiste en elegir el tiempo como parámetro predeterminado, mientras que la señal es representativa de la intensidad de la corriente.

La presente invención se refiere, igualmente, a un dispositivo para medir la posición del rotor de un motor tal como el definido anteriormente. De acuerdo con la invención, este dispositivo comprende:

un generador de impulsos que comprende medios para aplicar, respectivamente, en los bornes de un primero y de un segundo bobinado, un par de impulsos sucesivos de polaridad inversa, determinados por una duración, una intensidad, una carga y una pendiente, teniendo uno de estos parámetros un valor predefinido y los otros un valor dependiente del tiempo y de la posición del rotor,

un circuito de medición que facilita, para cada impulso, una señal de un primer tipo representativo de uno de los parámetros cuyo valor no está predefinido

un circuito de mando unido a los bornes para alimentar secuencialmente los bobinados del estator y crear un campo de inducción magnética giratorio que produce un par en el rotor,

medios para desactivar el circuito de mando durante la aplicación de los impulsos, y

medios de cálculo, que comprenden:

-

un circuito substractor conectado al circuito de medición y que facilita dos señales de un segundo tipo, representativas, respectivamente, de la diferencia entre las señales del primer tipo correspondientes a cada bobinado,

-

una memoria que contiene informaciones que establecen una correlación entre los valores de la señales del segundo tipo y la posición angular del rotor,

-

un circuito de comparación conectado a la memoria y al circuito substractor, para determinar, a partir de los valores de las señales del segundo tipo y en relación con las informaciones contenidas en la memoria, las posiciones angulares posibles del rotor, y

-

un circuito de determinación unido al circuito de comparación, para definir cuál de las posiciones angulares es la más probable.

Un dispositivo de este tipo permite conocer la posición de un rotor con una precisión mejor de un 1º de ángulo.

De manera ventajosa, el circuito de medición comprende medios para medir el valor que alcanza la intensidad de la corriente después de un tiempo de duración predeterminada.

En un modo de realización privilegiado, el circuito de comparación comprende medios para determinar un primer conjunto de posiciones angulares correspondientes a la primera señal del segundo tipo, y un segundo conjunto de posiciones angulares correspondientes a la segunda señal del segundo tipo, mientras que el circuito de determinación comprende:

medios para comparar las posiciones angulares del primero y del segundo conjunto y para seleccionar el ángulo común a los dos conjuntos, y

medios para transmitir el valor del citado ángulo como posición instantánea del citado rotor.

Otras características de la presente invención se deducirán de la descripción que sigue, hecha en relación con los dibujos anejos, en los cuales:

- la figura 1 representa el esquema eléctrico de un dispositivo de acuerdo con la invención, destinado a equipar un motor de corriente continua trifásico sin colector,

- la figura 2 muestra en a) la forma de los impulsos de tensión aplicados al bobinado de una fase del estator y en b) la variación en función del tiempo de las tensiones representativas de las corrientes que circulan por el bobinado en respuesta a los impulsos de tensión representados en a);

- la figura 3 es una vista esquemática de una parte de la figura 1; y

- las figuras 4 y 5 sirven para explicar cómo puede determinarse la posición angular del rotor.

La figura 1 muestra, de manera esquemática, un dispositivo destinado a equipar un motor 1 que comprende, de manera clásica, un rotor y un estator (no representados), y formado por una resistencia de medición 2, un circuito de mando y de potencia 3, un generador de impulsos 4, un circuito de medición 5, medios de cálculo 6 y medios 7 para desactivar el circuito de mando 3.

El motor 1 es de tipo trifásico de corriente continua sin colector de conmutación. Éste comprende tres bobinados asociados a las tres fases del estator e indicados, respectivamente, por R, S y T. Estos bobinados están conectados en estrella, estando unido su punto común N, el punto neutro, a través de la resistencia 2 de pequeño valor, a un punto de masa M.

El rotor comprende un imán que produce un campo de inducción orientado según un eje magnético radial. Este campo forma, con un punto de referencia del estator, un ángulo \varphi que, de acuerdo con la terminología convenida, es el ángulo del rotor.

El circuito de mando 3 está conectado a los tres bobinados R, S y T, así como al generador de impulsos 4. Este circuito está destinado a facilitar, en el tiempo deseado, las corrientes necesarias para crear un campo magnético giratorio, y generar, así, un par en el rotor a fin de asegurar el movimiento.

El generador de impulsos 4 está unido a masa M y a los bornes libres de los bobinados de, al menos, dos fases, por ejemplo, R y T, así como a los medios 7 destinados a desactivar el circuito de mando 3.

El circuito de medición 5 comprende dos entradas unidas a los bornes de la resistencia 2 y una salida unida a los medios de cálculo 6. Éste está dispuesto para medir la tensión en los bornes de la resistencia 2 cuyo valor es conocido, lo que permite determinar la intensidad de la corriente que pasa por esta resistencia. El circuito 5 es mandado por una base de tiempos, no representada en el dibujo, que permite efectuar las mediciones a intervalos de tiempo predefinidos.

Los medios de cálculo 6 comprenden una entrada y una salida, unidas, respectivamente, al circuito de medición 5 y al circuito de mando 3.

Como muestra la figura 3, los medios de cálculo 6 están formados por un circuito substractor 10, una memoria 11, un circuito de comparación 12 y un circuito de determinación 13. Los circuitos 10, 12 y 13 están conectados en serie, mientras que la memoria 11 está conectada al circuito 12.

Los medios 7 para desactivar el circuito de mando 3 comprenden una entrada y una salida, unidas, respectivamente, al generador de impulsos 4 y al circuito de mando 3.

Para asegurar el accionamiento del rotor, el circuito de mando 3 hace pasar secuencialmente por los bobinados R, S y T, una corriente que induce un campo de inducción en el estator. Resulta, así, un par motor aplicado al rotor, que le hace girar a una velocidad función de las condiciones de alimentación de los bobinados.

Este modo de proceder es bien conocido por el experto en la técnica. Éste se aplica a los motores denominados síncronos. Para que el rendimiento del motor sea óptimo, es necesario que el campo inducido por la corriente, forme, aproximadamente, un ángulo de 90º con el eje magnético del rotor. En el caso de los motores síncronos clásicos, este ajuste se hace de manera automática sintonizando el rotor su velocidad de rotación a la del campo giratorio. Una solución de este tipo no permite, sin embargo, variaciones bruscas de velocidad, ni movimientos lentos.

Para resolver este problema, es necesario medir la posición del rotor. Con este objeto, el circuito de mando 3 dirige al generador de impulsos 4 informaciones que le permiten definir el ritmo de medición de la posición del rotor. Para un motor que gira a una velocidad de, aproximadamente, 10 vueltas por segundo, la medición puede hacerse, ventajosamente, cada 10 ms.

Cada vez que el generador 4 debe efectuar una medición, éste comienza dirigiendo una señal a los medios 7 que desactivan momentáneamente el circuito de mando 3. La alimentación se interrumpe durante, aproximadamente, 200 \mus. Durante este tiempo, el generador 4 aplica, en primer lugar, entre el borne libre del bobinado R y la masa M, un par de impulsos que comprende un primer impulso de tensión continua positiva de amplitud V_{\rho}, mantenido durante un tiempo de duración \tau_{i}, como está representado en la figura 2a, y después un segundo impulso de tensión, de polaridad inversa V_{n}, de igual amplitud y la misma duración que el impulso precedente.

Los dos impulsos crean, en el bobinado R, una primera corriente, y una segunda corriente de sentido opuesto. Estos impulsos están definidos de manera que su intensidad sea insuficiente para producir una acción mecánica significativa en el rotor, pero suficiente para que el campo magnético que inducen lleve el material del estator a saturación cuando éste se suma al campo magnético del rotor.

Al atravesar la resistencia 2, estas dos corrientes producen en sus bornes, respectivamente, una primera tensión, indicada por V_{pR}, y una segunda tensión, indicada por V_{nR}, representativas de estas corrientes y cuyas variaciones en función del tiempo, medidas por medio del circuito 5, se ven en la figura 2b.

En esta figura se ve claramente que las tensiones medidas V_{pR} y V_{nR} son diferentes, aunque las tensiones aplicadas en los bornes R y M sean iguales en valor absoluto. Esto proviene del hecho de que el campo magnético inducido por estos impulsos se suma al del rotor o se substrae de éste. Cuando hay suma, el material magnético del estator se satura, de modo que la corriente resultante es más baja. Por este motivo, la tensión V_{pR} aumenta más lentamente que V_{nR}.

En otras palabras, las tensiones medidas V_{pR} y V_{nR} presentan características que son función de la posición del rotor. A otra posición del rotor, corresponderían, por tanto, curvas similares pero diferentes.

Hay que observar que no hay correspondencia biunívoca entre las señales medidas en los bornes de la resistencia 2 y la posición del rotor. Para eliminar la ambigüedad que se obtiene, es necesario, también, efectuar directamente después, en el transcurso de la misma interrupción de la alimentación, una segunda medición, según modalidades idénticas, siendo aplicada la tensión de medición en otro bobinado, por ejemplo el bobinado T.

En el dispositivo de la figura 1, el circuito de medición 5 determina el valor que alcanza la tensión después de un intervalo de tiempo medido dado \tau_{m}, contado a partir del comienzo de la aplicación del impulso de tensión. Circuitos que cumplen esta función y que memorizan el valor así obtenido son bien conocidos y, por tanto, no se describirán.

En lo que sigue de la presente descripción, los valores que alcanzan las tensiones V_{pR} y V_{nR} del bobinado de la fase R después del intervalo \tau_{m} se designarán, respectivamente, por V_{pRm} y V_{nRm}. Estos parámetros, medidos, dependen únicamente de la posición del rotor. De manera análoga, los parámetros asociados a los bobinados de las fases S y T se designarán, respectivamente, por V_{pSm}, V_{nSm} y V_{pTm}, V_{nTm}.

El conocimiento de los parámetros V_{pRm} y V_{nRm}, V_{pSm} y V_{nSm}, V_{pTm} y V_{nTm} permite determinar la posición angular \varphi del rotor. Esto se realiza con la ayuda de los medios de cálculo 6 representados en la figura 3.

Cada vez que se efectúa una medición, el circuito de medición 5 dirige el valor del parámetro medido a los medios de cálculo 6 y, de modo más particular, al circuito substractor 10. Cada vez que este último ha recibido los parámetros relativos a un par de impulsos, éste calcula V_{m} = V_{pm} - V_{nm} para la fase considerada. La operación se repite con una segunda fase. En el ejemplo descrito anteriormente, el circuito substractor 10 calcula, por tanto, el valor de V_{Rm} y V_{Tm}.

Como se ha explicado anteriormente, el conocimiento de V_{Rm} y V_{Tm} permite conocer la posición angular del rotor.

Para determinar este ángulo, se pone en memoria un diagrama que representa la variación de V_{Rm} y V_{Tm} en función de \varphi. El diagrama, representado en la figura 4, muestra que esta variación se hace sensiblemente en sinusoide. Las curvas correspondientes a cada uno de los bobinados están desfasadas 120º. Este diagrama está almacenado en la memoria 11.

Los valores de V_{Rm} y V_{Tm} obtenidos del circuito substractor 10 son dirigidos al comparador 12 que va a buscar en la memoria 11 cuáles son los valores de \varphi que corresponden a V_{Rm} y V_{Tm} y los dirige al circuito de determinación 13. Este último, de hecho un substractor, tiene la función de definir el ángulo \varphi_{0} basándose en el hecho de que éste es necesariamente común para las curvas V_{R} y V_{S}. Este circuito, cuya realización está al alcance del experto en la técnica, calcula los desvíos \varphi_{R1} - \varphi_{S1}, \varphi_{R1} - \varphi_{S2}, \varphi_{R2} - \varphi_{S1}, \varphi_{R2} - \varphi_{S2} y selecciona los ángulos cuyo desvío es nulo, correspondiendo estos al ángulo buscado \varphi_{0}. En el caso representado \varphi_{0} = \varphi_{R2} = \varphi_{S1}, como muestra la figura 4.

Naturalmente, el mismo ángulo \varphi_{0} se habría obtenido con otra elección de las dos funciones, tomando, por ejemplo, V_{R} y V_{T}.

Una variante consiste en definir las ecuaciones de las curvas que representan en, al menos, dos bobinados, la variación de V en función de \varphi. En este caso, se calculan los diferentes valores posibles de \varphi y se comparan para definir finalmente el valor \varphi_{0} común a las dos curvas. La memoria se completa, entonces, por una unidad de cálculo que determina los valores posibles de \varphi a partir de las ecuaciones \varphi(V) y los dirige al comparador 12. La memoria 11 contiene los parámetros que definen estas ecuaciones.

Hay que observar que la igualdad de los ángulos \varphi_{R2} y \varphi_{S1} corresponde a un caso teórico. En realidad, los ángulos cuyo desvío en valor absoluto es más bajo son los que definen una banda en cuyo interior se encuentra el ángulo buscado, al cual puede atribuirse, ventajosamente, el valor medio de \varphi_{R2} y de \varphi_{S1}. Aparece, así, una cierta incertidumbre en el ángulo.

La precisión de la medición puede mejorarse por la utilización de la tercera función, o sea V_{T}. En efecto, esto permite determinar tres bandas, cuya intersección definirá una banda más estrecha para el ángulo buscado.

En la práctica, las variaciones de las funciones V_{R}, V_{S} y V_{T} son menos regulares que las variaciones de las curvas de la figura 4, y pueden presentar localmente saltos bruscos de signos opuestos, como se muestra en la figura 5, a escala agrandada, para V_{R}, mientras que V_{S} varía regularmente. Tales fluctuaciones son debidas a las formas particulares del estator.

En el ejemplo de la figura 5, a una tensión V_{R0} corresponden tres ángulos \varphi_{R1}, \varphi_{R2}, \varphi_{R3} y a una tensión V_{S0} un ángulo \varphi_{S1}. En este caso, el circuito de determinación 13 calcula los desvíos \varphi_{R1} - \varphi_{S1}, \varphi_{R2} - \varphi_{S1}, \varphi_{R3} - \varphi_{S1}. Siendo el valor \varphi_{R2} - \varphi_{S1} el más pequeño, el ángulo \varphi_{0} se define, entonces, como (\varphi_{S1} + \varphi_{R2})/2.

Conocido el ángulo \varphi_{0}, éste se transmite al circuito de mando 3 a fin de que a su vez éste alimente de corriente las tres fases del estator y produzca los campos de inducción magnética giratorios necesarios para que el rotor arranque en el buen sentido y con el par óptimo (véase la figura 1). A continuación, el circuito de mando 3 crea, de acuerdo con un programa preestablecido, ventanas de medición de duración de, aproximadamente, 4\tau_{i}, durante los cuales interrumpe la alimentación de corriente del estator y transmite una señal al generador de impulsos 4. En respuesta a cada señal emitida en los instantes t_{1}, t_{2}...t_{n}, comienza un ciclo de medición que facilita, respectivamente, los ángulos \varphi_{1}, \varphi_{2}...\varphi_{n} al circuito de mando 3. Con estas informaciones, el circuito de mando puede servocontrolar el campo inductor giratorio con el ángulo de rotor para producir el par óptimo hasta la velocidad límite.

Todas las funciones realizadas por el circuito de mando 3 son conocidas en la técnica anterior. En efecto, el documento US 5 117 165 (Cassat) ya citado, por ejemplo, divulga un dispositivo que se distingue del que se acaba de describir por el hecho de que solamente permite la determinación de la precisión del rotor en la parada y con una precisión de 30º en un motor trifásico. Esta mejora se consigue gracias a las características del circuito de cálculo 6 del presente documento. Todos los otros circuitos tienen un circuito correspondiente similar, desde el punto de vista funcional, en el otro documento.

Naturalmente, el dispositivo que se acaba de describir puede sufrir todavía otras modificaciones y presentarse en otras variantes evidentes para el experto en la técnica, sin salirse del marco de la presente invención.

Entre estas variantes, se señalará la posibilidad de obtener un resultado totalmente comparable con un generador de impulsos 4 en el cual no es la duración del impulso la que es constante, sino la intensidad de la corriente medida, como se explicó anteriormente. En efecto, es posible, también, elegir la intensidad de la corriente, la carga o también la pendiente de la señal medida como parámetro fijo y la duración, la carga o la pendiente de la señal medida como parámetro medido, no pudiendo ser el mismo parámetro, naturalmente, a la vez, fijo y medido.

En la descripción hecha anteriormente, la medición se efectúa considerando que el rotor no se mueve entre dos impulsos sucesivos. Esta aproximación no afecta a la calidad de la medición, al menos en tanto que la velocidad de rotación del rotor sea baja y que las curvas V(\varphi) presenten estructuras regulares. Si la precisión de la medición debe mejorarse, es posible, entonces, en el segundo modo de realización dado anteriormente a título de variante, calcular el ángulo probablemente recorrido por el rotor entre los impulsos de medición, a partir de la velocidad determinada anteriormente.

De acuerdo con la aplicación, la duración entre dos mediciones sucesivas puede variar considerablemente en función de las limitaciones a las que está sometido el motor. Es posible, igualmente, mejorar la precisión de la medición calibrando cada uno de los motores de manera que los valores registrados en la memoria 11 correspondan exactamente a las características del motor. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, pueden memorizarse las mismas curvas para un mismo tipo de motor.

En el circuito de mando del dispositivo de la figura 1, la alimentación se hace fase a fase. Naturalmente, es posible, igualmente, alimentarlos de acuerdo con secuencias denominadas por el experto en la técnica "2 phases-ON" y "3 phases-ON" en las cuales los impulsos motores se dirigen simultáneamente a dos y a tres bobinas, respectivamente.

A fin de facilitar la descripción, el dispositivo de acuerdo con la invención se ha descrito como formado por varios circuitos unidos uno a otro para medir la posición del rotor. Es evidente que, en la práctica, las funciones aseguradas por el generador de impulsos 4, el circuito de medición 5, los medios de cálculo 6, y los medios 7 de desactivación, pueden ser reemplazadas por un microprocesador debidamente programado.

Claims (5)

1. Procedimiento de determinación de la posición angular del rotor de un motor electromagnético sin colector de conmutación, del tipo de los que comprenden un estator formado por una armadura de material magnético dulce y varios bobinados dispuestos en la proximidad de la citada armadura y provistos, cada uno, de dos bornes, y un rotor que comprende un imán que define un eje magnético y dispuesto frente al estator, alimentado por la aplicación de una tensión en los bornes de los bobinados de intensidad suficiente, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

interrumpiendo la alimentación, aplicación, respectivamente, en los bornes de un primero y de un segundo bobinado, de un par de impulsos sucesivos de polaridad inversa, determinados por una duración, una intensidad, una carga y una pendiente, teniendo uno de estos parámetros un valor predefinido y los otros un valor dependiente del tiempo y de la posición del rotor, siendo la intensidad suficiente para que el campo magnético inducido lleve el material del estator a saturación cuando éste se suma al campo magnético del rotor,

determinación, para cada impulso, de una señal de un primer tipo representativa de uno de los parámetros cuyo valor no está predefinido,

definición de dos señales de un segundo tipo, representativas, respectivamente, del valor de la diferencia entre las señales del primer tipo correspondientes a cada bobinado,

establecimiento, a partir de informaciones inicialmente memorizadas, de una correlación con los valores de las señales del segundo tipo para determinar las posiciones angulares posibles del citado rotor, y

selección entre las citadas posiciones angulares de aquélla que es la más probable.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro predefinido es un tiempo y la citada señal es representativa de la intensidad de la citada corriente.

3. Dispositivo de medición de la posición del rotor de un motor electromagnético (1) sin colector de conmutación, del tipo de los que comprenden un estator formado por una armadura magnética dulce y varios bobinados dispuestos en la proximidad de la citada armadura y provistos, cada uno, de dos bornes, y un rotor que comprende un imán dispuesto frente al estator, caracterizado porque comprende:

un generador de impulsos (4) que comprende medios para aplicar, respectivamente, en los bornes de un primero y de un segundo bobinado, un par de impulsos sucesivos de polaridad inversa, determinados por una duración, una intensidad, una carga y una pendiente, teniendo uno de estos parámetros un valor predefinido y los otros un valor dependiente del tiempo y de la posición del rotor, siendo la intensidad suficiente para que el campo magnético inducido lleve el material del estator a saturación cuando éste se suma al campo magnético del rotor,

un circuito de medición (5) que facilita, para cada impulso, una señal de un primer tipo representativo de uno de los parámetros cuyo valor no está predefinido,

un circuito de mando (3) unido a los citados bornes para alimentar secuencialmente los bobinados del estator y crear un campo de inducción magnética giratorio que produce un par en el rotor,

medios (7) para desactivar el circuito de mando (3) durante la aplicación de los citados impulsos, y

medios de cálculo (6), que comprenden:

- un circuito substractor (10) conectado al citado circuito de medición (5) y que facilita dos señales de un segundo tipo, representativas, respectivamente, de la diferencia entre las señales del primer tipo correspondientes a cada bobinado,

- una memoria (11) que contiene informaciones que establecen una correlación entre los valores de la señales del segundo tipo y la posición angular del citado rotor,

- un circuito de comparación (12) conectado a la citada memoria y al citado circuito substractor, para determinar, a partir de los valores de las señales del segundo tipo y en relación con las informaciones contenidas en la citada memoria, las posiciones angulares posibles del rotor, y

- un circuito de determinación (13) unido al citado circuito de comparación, para definir cuál de las citadas posiciones angulares es la más probable.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el circuito de medición (5) comprende medios para medir el valor que alcanza la intensidad de la corriente después de un tiempo de duración predeterminada.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque el citado circuito de comparación (12) comprende medios para determinar un primer conjunto de posiciones angulares correspondientes a la primera señal del segundo tipo, y un segundo conjunto de posiciones angulares correspondientes a la segunda señal del segundo tipo, y porque el circuito de determinación (13) comprende:

medios para comparar las posiciones angulares del primero y del segundo conjunto y para seleccionar el ángulo común a los dos conjuntos, y

medios para transmitir el valor del citado ángulo como posición instantánea del rotor.