SE535717C2 - Motorenhet innefattande en borstlös DC-motor med styrelektronik - Google Patents

Motorenhet innefattande en borstlös DC-motor med styrelektronik Download PDF

Info

Publication number
SE535717C2
SE535717C2 SE1130047A SE1130047A SE535717C2 SE 535717 C2 SE535717 C2 SE 535717C2 SE 1130047 A SE1130047 A SE 1130047A SE 1130047 A SE1130047 A SE 1130047A SE 535717 C2 SE535717 C2 SE 535717C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
motor
motor unit
brushless
unit according
outer rotor
Prior art date
Application number
SE1130047A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1130047A1 (sv
Inventor
Johan Linder
Original Assignee
Johan Linder
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johan Linder filed Critical Johan Linder
Priority to SE1130047A priority Critical patent/SE1130047A1/sv
Priority to PCT/SE2012/050539 priority patent/WO2012161643A1/en
Priority to CN201280024733.8A priority patent/CN103609005B/zh
Priority to EP12788899.8A priority patent/EP2715921B1/en
Priority to PL12788899T priority patent/PL2715921T3/pl
Priority to CA2837168A priority patent/CA2837168C/en
Priority to JP2014512794A priority patent/JP6146621B2/ja
Priority to US14/118,135 priority patent/US20140203746A1/en
Publication of SE535717C2 publication Critical patent/SE535717C2/sv
Publication of SE1130047A1 publication Critical patent/SE1130047A1/sv
Priority to US15/700,454 priority patent/US10312839B2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/35Devices for recording or transmitting machine parameters, e.g. memory chips or radio transmitters for diagnosis
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

En motorenhet (101),styrelektronik (103) som innefattar minst två magnetfältsgivare anordnade för innefattande en borstlös DC-motor (102) med att mäta magnetiskt flöde från magnetiska poler på en rotor i den borstlösa DC-(102).vinkelpositionnhos rotorn i avsikt att styra strömmen till den borstlösa DC-motorn utgående från den fastställda vinkelpositionen. Den borstlösa DC-motorn är en ytterrotormotor (102) som innefattar en inre stator (104), samten yttre rotor (105) med en periferi (106) och en insida (107) som uppvisar ettflertal av permanentmagneter (108, 109, 110, 111) anordnade medregelbundna mellanrum längs insidan (107) för att tillhandahålla de magnetiskapolerna. Magnetfältsgivarna (112, 113) är anordnade på ett avstånd frånvarandra i närheten av periferin (106) för att mäta det magnetiska flödet som motorn Magnetfältsgivarna är anordnade för att fastställa en läcker radiellt genom den yttre rotorn (105) från permanentmagneterna (108,109,11o,111)påin§dan(1o7y (Hg.1)

Description

25 30 35 535 717 EP 1 099 092 B1 beskriver en borstlös elmotor och ett förfarande för styrning av denna. Elmotorn innefattar en rotor, ett avkännbart element med ett flertal magnetiska poler, samt första och andra Halleffektgivare som är monterade med sina sensorplan vinkelräta mot en yta hos det avkännbara elementet för att mäta magnetiskt flöde från de magnetiska polerna i en riktning som är tangentiell mot det avkännbara elementet, varvid endera av det avkännbara elementet och de första och andra 'Halleffektgivarna är monterade i ett fast förhållande till rotorn. Halleffektgivarna är anordnade för att mata ut en mätsignal så att åtminstone en utsignal från minst en av de första och andra sensorerna är linjär vid varje rotationsläge hos rotorn, varvid mätsignalerna används för att avläsa ett absolut rotationsläge hos rotorn inom en elektrisk cykel, varvid motorn är anordnad för att styras baserat på det avlästa rotorläget.
US 7 S79 799 B2 beskriver ett system för mätning av vinkelläget hos en rotor, ett förfarande för mätning av vinkelläget, samt ett förfarande för styrning av en elmotor. Systemet har en rotorenhet som innefattar ett flertal ringformigt anordnade magnetiska domäner hos motoms magnetpoler och en sensormodul som har minst två Halleffektanordningar placerade med ett specificerat vinkelavstånd i förhållande till varandra. Sensormodulen är konfigurerad på lämpligt sätt för att generera ett flertal insignaler som svar på en variation av magnetflöde som motsvarar axiell rotation hos de magnetiska domänerna hos motorns magnetpoler. En modul för lägesmätning är på lämpligt sätt konfigurerad för att behandla nämnda insignaler för att generera omvandlade sinusformade referenssignaler. De sinusformade referenssignalema har åtminstone endera av en skalfaktor för förskjutningen och skalfaktor för amplituden. En felterm bestäms genom att behandla nämnda insignaler för att generera en lägesestimeringssignal som motsvarar en approximativ mätning av rotorns vinkelläge. Därefter genereras en förbättrad mätning av rotorns vinkelläge genom att behandla feltermen.
Vidare beskriver US 6 906 494 B2 en motorstyrenhet för drivning av en motor med en rotor som innefattar magneter. Motorstyrenheten innefattar en detektor för magnetiskt flöde för att detektera ett magnetiskt flöde från magneterna och erhålla en magnetpolsignal, en lägessignalomvandlare för att bestämma ettläge hos rotorn baserat på magnetpolsignalen, en deriverare för att bestämma en varvtalssignal baserad på utsignalen från lägessignal- 10 15 20 25 30 35 535 717 omvandlaren, en styrenhet för varvtal för att jämföra varvtalssignalen med ett förutbestämt föreskrivet varvtal och för att mata ut en ordersignal, samt en styrenhet för pulsbreddmodulering för att utföra pulsbreddsmodulerad drivning av motorn i enlighet med ordersignalen. Styrenheten för pulsbreddsmodulering driver motorn i en sinusvågform, varvid magnetpolsignalen är en 2-fas- sinusvågsignal med en fasdifferens om 90°.
En nackdel med många av de tidigare kända motorenheterna med borstlösa DC-motorer och integrerad styrelektronik är att motorenheterna ofta är större och klumpigare än vad som är önskvärt för många tillämpningar. En orsak till detta är att en konventionell borstlös DC-motori .allmänhet genererar ett ganska lågt moment, vilket leder till att en större motorstorlek måste väljas eller att motorn måste förses med en växellåda för att få en motorenhet med tillräckligt högt utgående vridmoment. En annan orsak är att många av de tidigare kända motorenheterna har en konstruktion som kräver ett komplicerat och utrymmeskrävande mätarrangemang, ofta placerat vid motorns axelände, för att kunna mäta rotorns vinkelläge och/eller en skrymmande styrelektronik som ökar motorenhetens längd eller övriga ytterdimensioner avsevärt.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett första syfte med uppfinningen är således att tillhandahålla en mycket kompakt motorenhet med borstlös DC-motor och styrelektronik som ger avsevärt bättre prestanda, när det gäller utgående vridmoment, effekt/volymförhållande och verkningsgrad, till ett avsevärt lägre pris än vad som har varit möjligt med de tidigare kända motorenheterna.
Detta första syfte uppnås med hjälp av en motorenhet enligt patentkrav 1, vilken innefattar en borstlös DC-motor med styrelektronik, som innefattar minst två magnetfältsgivare anordnade för att mäta magnetiskt flöde från magnetiska poler på en rotor i den borstlösa DC-motorn och varvid magnetfältsgivarna, utgående från mätningen av magnetiskt flöde, är anordnade för att fastställa en vinkelposition hos rotorn i avsikt att styra strömmen till den borstlösa DC- motorn utgående från den fastställda vlnkelpositionen, samt varvld den borstlösa DC-motorn är en ytterrotormotor som innefattar en inre stator och en yttre rotor, varvid den yttre rotorn har en periferi och en insida som uppvisar ett flertal av permanentmagneter, vilka är anordnade med regelbundna mellanrum längs nämnda insida för att tillhandahålla nämnda magnetiska poler, samt varvid de minst två magnetfältsgivarna är anordnade på ett avstånd från 10 '15 20 25 A30 35 535 717 4 varandra i närheten av periferin för att mäta det magnetiska flöde som läcker radiellt genom den yttre rotorn från permanentmagneterna på insidan.
Tack vare att motorenheten enligt uppfinningen använder en integrerad styrelektronik med magnetfältsgivare för att fastställa rotorns vinkelposition hos en borstlös DC-motor, som enligt uppfinningen har valts till att vara en ytterrotormotor, kan en mycket billig och kompakt motorenhet med goda motorprestanda förverkligas. Motorenheten enligt uppfinningen kan, tack vare ytterrotormotom, ges ett tillräckligt högt vridmoment för att undanröja behovet av en växellåda, vilket ger en enklare och billigare konstruktion och mindre ytterdimensioner. Motorenheten enligt uppfinningen får dessutom, tack vare ytterrotormotorn, en mycket hög verkningsgrad som möjliggör högre uttagen effekt och lägre energiförbrukning. Tack vare arrangemanget med magnetfältsgivare i kombination med en ytterrotormotor kan rotorns vinkeiposition fastställas genom mätning av radiellt magnetiskt läckflöde genom den, i förhållande till statorn, yttre rotorn, vilket möjliggör att hela mätarrangemanget kan förenklas och styrelektroniken kan utformas på ett kompaktare sätt, så att motorenheten enligt uppfinningen kan ges mycket små ytterdimensioner i förhållande till dess motorprestanda.
KORTFATIAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande kommer ett antal utföringsformer av uppfinningen att beskrivas närmare, enbart som exempel och med hänvisning till de bilagda schematiska ritningarna, där: figur 1 är en tvärsnittsvy av en motorenhet enligt uppfinningen som illustrerar motorenhetens uppbyggnad och funktionsprincip, figur 2 är en perspektlvvy av en motorenhet enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, i delvis isärtaget skick, samt i figur 3 är en annan perspektlvvy av motorenheten enligt flg. 2, i hopmonterat skick.
BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I det följande kommer ett antal utföringsformer av uppfinningen att beskrivas i detalj med hänvisning till de bilagda ritningarna. På ritningarna visar figur 1 en schematisk framställning av ett tvärsnitt av en motorenhet enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 535 717 Figur 2 är en perspektivvy av en motorenhet enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen i delvis isärtaget skick, medan figur 3 visar samma motorenhet i hopmonterat skick.
Motorenheten 101 innefattar en borstlös DC-motor 102 med styrelektronik 103.
En borstlös DC-motor kan även definieras som en växelströmsmotor med perrnanentmagneter på rotorn och elektronisk kommutering.
Motorenhetens styrelektronik 103 innefattar minst två magnetfältsgivare anordnade för att mäta magnetiskt flöde från magnetiska poler på en rotor i den borstlösa DC-motorn 102. Magnetfältsgivarna är anordnade för att, utgående från mätningen av magnetiskt flöde, fastställa en vinkelposition hos rotorn i avsikt att styra strömmen till den borstlösa DC-motorn utgående från den fastställda vinkelpositionen.
Den borstlösa DC-motorn i motorenheten enligt uppfinningen är en ytterrotormotor 102. Denna typ av borstlösa DC-motorer har under de senaste åren blivit vanliga som motorer i modellflygplan och är kommersiellt tillgängliga. Ytterrotormotorn 102 innefattar en inre stator 104 och en yttre rotor 105. De snedstreckade fälten S1, S2, S3 i figur 1 illustrerar schematiskt kopparlindningen hos statorn. Den yttre rotorn 105 har en periferi 106 och en insida 107 som uppvisar ett flertal av permanentmagneter 108, 109, 110, 111, visade som svarta fält med vita prickar i fig. 1.
I en föredragen utföringsform av motorenheten enligt uppfinningen innefattar de tidigare nämnda magnetfältsgivarna minst två stationära Hallgivare 112, 113, vilka särskilt fördelaktigt kan vara linjära Hallgivare. Såsom har framgått tidigare i samband med beskrivningen av den tidigare kända tekniken är Hallgivare i och för sig välkända för användning i styrsystem för borstlösa DC- motorer och kommer därför inte att beskrivas närmare här. Man kan dock även tänka sig utföringsformer av uppfinningen där magnetfältsgivarna är av en annan typ, såsom magnetoresistiva givare, magnetostriktiva givare eller Flux gate-givare. Imotorenheten enligt uppfinningen är det fördelaktigt att givarna har små dimensioner och få eller inga rörliga delar, varför Halleffektgivare eller magnetoresistiva givare är föredragna.
I motorenheten enligt uppfinningen är permanentmagneterna 108, 109, 110, 111 anordnade med regelbundna mellanrum längs den yttre rotorns insida 107 10 15 20 25 30 35 535 717 för att tillhandahålla de tidigare nämnda magnetiska polerna, varvid de tidigare nämnda minst två magnetfältsgivarna 112, 113 är anordnade »på ett avstånd från varandra i närheten av periferin 106 för att mäta det magnetiska flödet som läcker radiellt genom den yttre rotom 105 från permanentmagneterna 1os, 109, 110, 111 på insidan 107 av rotom.
Tack vare kombinationen av ett mätarrangemang med magnetfältsgivare och permanentmagneter tillhörande rotorn hos ytterrotormotorn som används i motorenheten enligt uppfinningen kan den tidigare nämnda vinkelpositionen fastställas genom mätning av radiellt magnetiskt läckflöde genom den, i förhållande till statorn, yttre rotorn, vilket möjliggör att hela mätarrangemanget kan förenklas och att styrelektroniken kan utformas på ett kompaktare sätt.
Mätarrangemanget ger i synnerhet med Hallgivare dessutom en god mätnoggrannhet om ungefär i 1° och en god upplösning om ungefär 0,1°.
På insidan 107 av ytterrotormotoms yttre rotor 105 finns ett jämnt antal permanentmagneter 108, 109, 110, 111 anordnade. Varannan permanentmagnet har nordpolen inåt och varannan har sydpolen inåt. Det minsta möjliga antalet magnetiska poler i ytterrotormotom är således två poler som bildar ett elektriskt varv. Ett ökat antal magnetiska poler i en ytterrotormotor ger därför flera elektriska varv hos denna ytterrotormotor.
Geometriskt sett är det elektriska varvet, uttryckt i grader, lika med 2 gånger 360° delat med antalet magnetiska poler.
I en föredragen utföringsform av motorenheten enligt uppfinningen har ytterrotormotom 102 flera än 6 magnetiska poler på den yttre rotorn 105.
Genom ett sådant arrangemang blir det elektriska varvet, geometriskt sett, mindre än 30 grader, vilket gör det möjligt att placera två stationära magnetfältsgivare 112, 113 minst 90 grader isär i det elektriska varvet utan att magnetfältsgivarna hamnar alltför långt från rotorn.
I en särskilt föredragen utföringsform av motorenheten enligt uppfinningen motsvarar avståndet mellan två 112, 113 av magnetfältsgivarna ungefär 90 graders förskjutning av den borstlösa DC-motorns 102 elektriska varv.
Magnetfältsgivarna 112, 113 är fördelaktigt anordnade för att producera sin- och cos-signaler utgående från mätningen av det magnetiska läckflödet, varvid styrelektroniken 103 innefattar minst en mikroprocessor 114 (se figur 2) som 10 15 20 _25 30 35 535 717 är anordnad för att läsa in och omvandla mätsignalerna och beräkna den yttre rotorns 105 rotorvinkel i den borstlösa DC-motorns 102 elektriska varv utgående från mätsignalerna. Mikroprocessorn 114 är särskilt fördelaktigt anordnad för att beräkna rotorvinkeln med användning av invers trigonometri och en kalibreringskurva.
I en annan fördelaktig utföringsform är magnetfältsgivarna 112, 113 anordnade för att avge mätsignaler från mätningen av det magnetiska läckflödet, varvid styrelektroniken 103 innefattar minst en mikroprocessor 114 som är anordnad för att läsa in nämnda mätsignaler och estimera den yttre rotorns 105 vinkelposition i den borstlösa DC-motorns 102 elektriska varv utgående från mätsignalerna. Mikroprocessorn 114 är fördelaktigt anordnad för att estimera vinkelpositionen med användning av företrädesvis implementerad genom tabelluppslagning och interpolation. Mikroprocessorn 114 är särskilt fördelaktigt anordnad för att förbättra noggrannheten hos estimeringen ytterligare genom att applicera en kalibreringskurva på den estimerade vinkelpositionen. invers trigonometri, Funktionen hos den integrerade styrelektroniken i motorenheten enligt uppfinningen kan indelas i tre huvuddelar: 1) magnetfältsgivare med tillhörande Signalbehandling, 2) signalomvandling från givarsignaler till vinkel och vidare till vilken ström som ska levereras till vilka poler i statorn, samt 3) kraftelektronik som levererar strömmen till polerna. Styrelektroniken tillhandahåller dessutom en återkoppling så att ett återförande moment alltid påläggs på rotorn vid en avvikelse från ett börvärde för rotorns vinkelläge.
I en särskilt fördelaktig utföringsform av motorenheten enligt uppfinningen innefattar styrelektroniken minst ett plant kretskort 115 som är riktat tangentiellt mot den yttre rotorns 105 periferi 106, varvid de minst två magnetfältsgivama 112, 113 är monterade på detta kretskort 115. Ett sådant arrangemang ger en förenklad montering och en motorenhet med mycket liten längd i axelriktningen.
I en särskilt föredragen utföringsform av motorenheten enligt uppfinningen bildar de två magnetfältsgivarna 112, 113, den minst ena mikroprocessorn 114 tillsammans med nödvändig mjukvara, det minst ena kretskortet 115, samt övriga ingående komponenter hos styrelektroniken 103 tillsammans ett styrsystem, varvid styrsystemet och den borstlösa DC-motorn är integrerade i 10 15 20 25 30 35 535 717 8 ett gemensamt apparathölje 116. Ett sådant arrangemang möjliggör ett mycket kompakt integrerat styrsystem i motorenheten enligt uppfinningen.
I en fördelaktíg utföringsform innefattar apparathöljet 116 hos motorenheten enligt uppfinningen minst en aluminiumprofil 117 mot vilken kretskortet 115 är monterat, varvid aluminiumprofilen 117 är utformad för att kunna fungera både som kylfläns och kapsling för motom. 'Fllhandahållandet av en eller flera sådana, företrädesvis extruderade, aluminiumprofiler i motorenheten enligt uppfinningen säkerställer god värmeavledning från kretskortet och att elektronikkomponenterna monterade på kretskortet inte överhettas.
I en särskilt föredragen utföringsform av motorenheten enligt uppfinningen är de minst två magnetfältsgivarna 112, 113, den minst ena mikroprocessorn 114, samt de övriga i styrsystemet ingående komponenterna placerade på ett och samma kretskort 115. Ett sådant arrangemang förenklar monteringen och gör tillverkningen billigare, samt möjliggör att motorenheten enligt uppfinningen får så små ytterdimensioner som möjligt.
I en fördelaktíg utföringsform av motorenheten enligt uppfinningen utgör det i motorenheten 101 integrerade styrsystemet ett återkopplat styrsystem som är anordnat för att reglera position, hastighet eller acceleration hos den yttre rotorn 105.
Den borstlösa DC-motorn 102 hos motorenheten enligt uppfinningen är företrädesvis försedd med en utgående axel 118, varvid apparathöljet 116 uppvisar ett hål 119 som är avpassat för genomföring av den utgående axeln.
Motorenhetens utsida kan fördelaktigt uppvisa minst en synlig signalanordning 120, 121 för' indikering av en signal relaterad till den yttre rotorns 105 vinkelläge. I motorenheten enligt uppfinningen som illustreras i figurerna 1-3 uppvisar utsidan en röd 120 respektive en grön 121 lampa som är anordnade för att på lämpligt sätt indikera det momentana vinkelläget hos rotorn, vilket kan vara en fördel i samband med injustering av styrelektroniken.
För att möjliggöra att motorenheten enligt uppfinningen används som en servomotor, eller liknande, är det integrerade styrsystemet företrädesvis anordnat för att kunna kommunicera med ett överordnat styrsystem som ger börvärden för vinkelläge, hastighet eller acceleration. 10 15 20 25 535 717 I en fördelaktig utföringsform uppvisar motorenheten 101 således åtminstone en kommunikationsport 122 för anslutning till en extern enhet. En sådan port för datakommunikation kan vara utformad med vilket lämpligt standardgränssnitt som helst och användas för datakommunikation mellan motorenheten' enligt uppfinningen och ett externt styr-, mät eller diagnostiksystem.
Tabell 1 ne dan illus trerar nå gra parametrar för en kommersiellt tillgänglig konventionell motorenhet med borstlös DC-motor med encoder och integrerad positionsstyrning, i jämförelse med motsvarande parametrar för en prototyp av en motorenhet enligt uppfinningen av den typ som illustreras i de bilagda figurerna.
Tabell 1 Parameter: Kommersiell motorenhet Prototyp av motorenhet med konventionell teknik enligt uppfinningen Storlek 120x33x53, 495 gram 80x60x70, 600 gram verkningsgradå 70 % ' ss' % Effekt (max) 60 (270) W 100 (400) W Moment (max) 54 (218) mNm 600 (1100) mNm varvtal 12000 rpm 4000 rpm Pris 6000 SEK i butik Tillverkningskostnad ca 600-800 SEK Såsom framgår av den ovanstående tabellen har prototypen enligt uppfinningen i detta utförande något högre vikt och större volym, men ger mycket högre moment (11 gånger högre) och högre uteffekt vid högre verkningsgrad, än den kommersiella motorenheten med konventionell teknik. För att kunna komma i närheten av samma höga vridmoment som prototypen enligt uppfinningen skulle motorenheten med konventionell teknik behöva förses med en växellåda som skulle göra den mycket större och tyngre, sänka* varvtalet till en låg nivå, samt försämra verkningsgraden ytterligare i jämförelse med motorenheten enligt uppfinningen iTabell 1. '10 15 535 717 10 Man kan tänka sig många olika tillämpningsområden där fördelarna hos motorenheten enligt uppfinningen kan utnyttjas. En sådan tillämpning är att använda motorenheter enligt uppfinningen för att ersätta motorer av stegmotortyp i automationstillämpningar, t.ex. för ombyggnation av manuella tillverkningsmaskiner såsom svarv- och fräsmaskiner. I en sådan tillämpning ger motorenheten enligt uppfinningen förbättrade prestanda till samma eller lägre pris och är därmed mycket konkurrenskraftig. Fördelar som uppnås genom att ersätta en stegmotor med en motorenhet enligt uppfinningen är bland andra: återkopplad positionering, högre hastigheter och högre uteffekt, högt moment vid höga hastigheter, inga vibrationer, att effekt förbrukas bara när nödvändigt, mindre ytterdimensioner och lägre vikt.
I det ovanstående har ett antal utföringsforrner av uppfinningen beskrivits med hänvisning till figurerna på de bilagda ritningarna. Det måste förstås att de beskrivna utföringsformerna och detaljerna i figurerna enbart skall ses som exempel och att många andra utföringsformer av uppfinningen är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 535 71? 11 PATENTKRAV
1. Motorenhet (101), innefattande en borstlös DC-motor (102) med styrelektronik (103), varvid nämnda styrelektronik (103) innefattar minst två magnetfältsgivare anordnade för att mäta magnetiskt flöde från magnetiska poler på en rotor i nämnda borstlösa DC-motor (102) och varvid nämnda magnetfältsgivare, utgående från nämnda mätning av magnetiskt flöde, är anordnade för att fastställa en vinkelposition hos nämnda rotor i avsikt att styra strömmen tillånämnda borstlösa DC-motor utgående från nämnda fastställda vinkelposition, varvid den borstlösa DC-motorn är en ytterrotormotor (102) som innefattar en inre stator (104) och en yttre rotor (105), varvid nämnda yttre rotor (105) har en periferi (106) och en insida (107) som uppvisar ett flertal av permanentmagneter (108, 109, 110, 111), varvid nämnda permanentmagneter (108, 109, 110, 111) är anordnade med regelbundna mellanrum längs nämnda insida (107) för att tillhandahålla nämnda magnetiska poler, samt varvid nämnda minst två magnetfältsgivare (112, 113) är anordnade på ett avstånd från varandra i närheten av nämnda periferi (106) för att mäta nämnda magnetiska flöde som läcker radiellt genom nämnda yttre rotor (105) från nämnda permanentmagneter (108, 109, 110, 111) på nämnda insida (107), kännetecknad av att nämnda styrelektronik innefattar minst ett plant kretskort (115) som är riktat tangentiellt mot nämnda yttre rotors (105) periferi (106), varvid nämnda minst två magnetfältsgivare (112, 113) är monterade på nämnda kretskort (115) .
2. Motorenhet enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda ytterrotormotor (102) har flera än 6 magnetiska poler på nämnda yttre rotor (105).
3. Motorenhet enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att avståndet mellan två (112, 113) av nämnda magnetfältsgivare motsvarar ungefär 90 graders förskjutning av nämnda borstlösa DC-motors ( 102) elektriska varv. 10 15 20 25 30 35 535 717 12
4. Motorenhet enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda minst två magnetfältsgivare (112, 113) är anordnade för att avge mätsignaler från nämnda mätning av det magnetiska läckflödet, varvid nämnda styrelektronik (103) innefattar minst en mikroprocessor (114) som är anordnad för att läsa in nämnda mätsignaler och estimera nämnda yttre rotors (105) vinkelposition i nämnda borstlösa DC- motors (102) elektriska varv utgående från nämnda mätsignaler.
5. Motorenhet enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda mikroprocessor (114) är anordnad för att estimera nämnda vinkelposition med användning av invers trlgonometri, företrädesvis ímplementerad genom tabelluppslagning och interpolation.
6. Motorenhet enligt patentkrav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda mikroprocessor (114) är anordnad för att förbättra noggrannheten hos nämnda estimering ytterligare genom att applicera en kalibreringskurva på den estimerade vinkelpositionen.
7. Motorenhet enligt något av patentkraven 4-6, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda minst två magnetfältsgivare (112, 113), nämnda minst en mikroprocessor (114) tillsammans med nödvändig mjukvara, nämnda minst ena kretskort (115), samt övriga ingående komponenter hos nämnda styrelektronik (103) tillsammans bildar ett styrsystem, varvid nämnda styrsystem och nämnda borstlösa DC-motor är integrerade i ett gemensamt apparathölje (116).
8. Motorenhet enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda apparathölje (116) innefattar minst en aluminiumprofil (117) mot vilken nämnda kretskort (115) är monterat, varvid nämnda aluminiumprofil (117) är utformad för att kunna fungera både som kylfläns och kapsling för motorn.
9. Motorenhet enligt patentkrav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda minst två magnetfältsgivare (112, 113), nämnda minst en mikroprocessor (114), samt nämnda övriga i styrsystemet ingående komponenter. är placerade påett och samma kretskort (115). 535 717 13
10. Motorenhet enligt något av patentkraven 7-9, k ä n n e t e c k n a d a v att det i motorenheten (101) integrerade styrsystemet utgör ett återkoppiat styrsystem som är anordnat för att reglera position, hastighet eller acceleration hos nämnda yttre rotor (105).
11. Motorenhet enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d a v att motorenheten (101) uppvisar åtminstone en kommunikationsport (122) för anslutning till en extern enhet.
SE1130047A 2011-05-22 2011-05-22 Motorenhet innefattande en borstlös DC-motor med styrelektronik SE1130047A1 (sv)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1130047A SE1130047A1 (sv) 2011-05-22 2011-05-22 Motorenhet innefattande en borstlös DC-motor med styrelektronik
PCT/SE2012/050539 WO2012161643A1 (en) 2011-05-22 2012-05-16 Motor assembly comprising a brushless dc motor with control electronics
CN201280024733.8A CN103609005B (zh) 2011-05-22 2012-05-16 由带有电子控制元件的无刷直流电机构成的电机总成
EP12788899.8A EP2715921B1 (en) 2011-05-22 2012-05-16 Motor assembly comprising a brushless dc motor with control electronics
PL12788899T PL2715921T3 (pl) 2011-05-22 2012-05-16 Zespół silnikowy zawierający bezszczotkowy silnik prądu stałego z elektroniką sterującą
CA2837168A CA2837168C (en) 2011-05-22 2012-05-16 Motor assembly comprising a brushless dc motor with control electronics
JP2014512794A JP6146621B2 (ja) 2011-05-22 2012-05-16 電子制御装置を有するブラシレスdcモーターを備えたモーターアッセンブリ
US14/118,135 US20140203746A1 (en) 2011-05-22 2012-05-16 Motor assembly comprising a brushless dc motor with control electronics
US15/700,454 US10312839B2 (en) 2011-05-22 2017-09-11 Brushless DC motor with control electronics motor assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1130047A SE1130047A1 (sv) 2011-05-22 2011-05-22 Motorenhet innefattande en borstlös DC-motor med styrelektronik

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE535717C2 true SE535717C2 (sv) 2012-11-20
SE1130047A1 SE1130047A1 (sv) 2012-11-20

Family

ID=47149024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1130047A SE1130047A1 (sv) 2011-05-22 2011-05-22 Motorenhet innefattande en borstlös DC-motor med styrelektronik

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20140203746A1 (sv)
EP (1) EP2715921B1 (sv)
JP (1) JP6146621B2 (sv)
CN (1) CN103609005B (sv)
CA (1) CA2837168C (sv)
PL (1) PL2715921T3 (sv)
SE (1) SE1130047A1 (sv)
WO (1) WO2012161643A1 (sv)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111435811A (zh) * 2019-01-15 2020-07-21 哈米尔顿森德斯特兰德公司 磁通切换马达的感测和健康监测
WO2023140760A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Simplex Motion Ab A motor assembly

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013224865A1 (de) * 2013-12-04 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung umfassend einen Elektromotor und eine Motorsteuerung
US9825563B2 (en) 2014-09-19 2017-11-21 Flow Control LLC Method and means for detecting motor rotation
WO2017015638A1 (en) 2015-07-22 2017-01-26 Cepheid Encoderless motor with improved granularity and methods of use
US9705436B2 (en) * 2015-12-04 2017-07-11 Texas Instruments Incorporated Linear hall device based field oriented control motor drive system
DE102016206768A1 (de) * 2016-04-21 2017-10-26 Robert Bosch Gmbh Bürstenloser Gleichstrommotor und Verfahren zur Bereitstellung eines Winkelsignals
DE102016216889A1 (de) * 2016-09-06 2018-03-08 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Antriebsvorrichtung für einen Fensterheber, mit einer schräg erstreckten Wellenachse
JP1626582S (sv) * 2018-08-02 2019-03-18
US20210070361A1 (en) * 2019-09-06 2021-03-11 Sensata Technologies, Inc. Steer by wire system with redundant angular position sensing and an end-of-travel stop

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01143271U (sv) * 1988-03-25 1989-10-02
JPH04207950A (ja) * 1990-11-30 1992-07-29 Hitachi Ltd 位置検出素子の保持構造
JP3550750B2 (ja) * 1994-09-28 2004-08-04 松下電器産業株式会社 ブラシレスモータ
US5623177A (en) * 1995-03-02 1997-04-22 General Motors Corporation Electric motor with brushes slidable in response to centrifugal force
JPH1141896A (ja) * 1997-07-17 1999-02-12 Sony Corp モータ
JP2003287440A (ja) * 1997-09-26 2003-10-10 Sanyo Electric Co Ltd センサー装置およびこれを用いたブラシレスモータ
US6522130B1 (en) * 1998-07-20 2003-02-18 Uqm Technologies, Inc. Accurate rotor position sensor and method using magnet and sensors mounted adjacent to the magnet and motor
JP3740984B2 (ja) * 2000-02-10 2006-02-01 日産自動車株式会社 電動機の磁極位置検出装置
JP2001339911A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Alps Electric Co Ltd インデックス信号出力装置およびfdd装置
JP4618913B2 (ja) * 2001-03-13 2011-01-26 本田技研工業株式会社 アウターロータ型ブラシレスモータの構造
WO2003058796A1 (de) * 2002-01-11 2003-07-17 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Klein- oder kleinstlüfter
US7291949B2 (en) * 2003-08-06 2007-11-06 Delta Electronics, Inc. Mounting structure for motor controller of heat-dissipating device
WO2007062766A1 (de) * 2005-12-01 2007-06-07 Emb-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Elektromotor
US7323835B2 (en) * 2006-05-01 2008-01-29 Delphi Technologies, Inc. Brushless DC motor actuator having remote commutation sensing apparatus
US8049382B2 (en) * 2006-05-08 2011-11-01 Panasonic Corporation Brushless motor
US8004135B2 (en) * 2007-01-22 2011-08-23 Nidec Motor Corporation Electric motor and controller assembly with integrated sensor device
JP5457375B2 (ja) * 2008-02-29 2014-04-02 フスクバルナ アクティエボラーグ 電動鋸用通信方法
US8193748B2 (en) * 2008-10-10 2012-06-05 Smi Holdings, Inc. Integrated brushless DC motor and controller
DE102009044528A1 (de) * 2008-11-14 2010-06-02 Denso Corporation, Kariya-City Reluktanzmotor
DE102009039075A1 (de) * 2009-08-27 2011-03-03 Festo Ag & Co. Kg Elektrischer Außenläufermotor mit einem Encodersystem
US9819297B2 (en) * 2010-09-15 2017-11-14 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device, motor including the same, air conditioner having the motor incorporated therein, and ventilation fan having the motor incorporated therein
CN201860218U (zh) * 2010-11-29 2011-06-08 中山大洋电机股份有限公司 一种直流无刷电机结构
US8916999B2 (en) * 2011-01-01 2014-12-23 Asmo Co., Ltd. Motors containing segment conductor coils

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111435811A (zh) * 2019-01-15 2020-07-21 哈米尔顿森德斯特兰德公司 磁通切换马达的感测和健康监测
WO2023140760A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Simplex Motion Ab A motor assembly

Also Published As

Publication number Publication date
CA2837168A1 (en) 2012-11-29
JP2014519305A (ja) 2014-08-07
PL2715921T3 (pl) 2017-07-31
SE1130047A1 (sv) 2012-11-20
EP2715921B1 (en) 2016-11-09
EP2715921A1 (en) 2014-04-09
EP2715921A4 (en) 2015-09-16
US10312839B2 (en) 2019-06-04
CN103609005A (zh) 2014-02-26
CN103609005B (zh) 2017-04-26
WO2012161643A1 (en) 2012-11-29
US20140203746A1 (en) 2014-07-24
CA2837168C (en) 2018-10-16
JP6146621B2 (ja) 2017-06-14
US20180097462A1 (en) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE535717C2 (sv) Motorenhet innefattande en borstlös DC-motor med styrelektronik
JP6533413B2 (ja) ステッピングモータを駆動するためのコントローラ
JP4796472B2 (ja) ブラシレス直流モータ制御装置、ブラシレス直流モータの制御方法、および、ブラシレス直流モータモジュール
EP3407024A1 (en) Halbach array for rotor position sensing
CN202872710U (zh) 一种交流无刷永磁同步电机转子位置检测装置
KR20220047181A (ko) 모터 제어용 자기 센서 시스템
Yun et al. Position control of low cost brushless DC Motor using Hall sensor
JP2006280088A (ja) ブラシレスモータ
WO2019054475A1 (ja) モータ駆動システムおよびモータの制御方法
KR20180136451A (ko) 브러시리스 직류 모터 및 각도 신호의 제공 방법
JP2006158022A (ja) Dcブラシレスモータ装置およびターボ分子ポンプ
JP7291104B2 (ja) 3相ブラシレスモーター及び3相ブラシレスモーターの回転位置検出方法
JP2008029115A (ja) 単相位置センサレス永久磁石モータ制御装置
WO2012125246A2 (en) Position sensing system for a three (3) phase electric motor
US8853983B2 (en) Rotary position encoding method and unit
WO2024019003A1 (ja) 永久磁石モーターのトルク脈動測定方法及びトルク脈動測定装置並びに永久磁石モーターの製造方法
CN108063522A (zh) 用于旋转电机的磁传感器
US20240297600A1 (en) Apparatus and method for calibrating motor position offset using back electromotive force zero crossing detection
Kim et al. PMSM angle detection based on the edge field measurements by hall sensors
JP2023005537A (ja) 電動オイルポンプ
Nadurkari et al. Brushless DC Motor Position Control Based on Hall Effect Sensor using PI Controller
JP2023011158A (ja) モータ駆動装置、および電動ポンプ装置
EP2427733B1 (en) Rotary position encoding method and unit
JP2011182621A (ja) 位置検出装置
JP2013066324A (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed