用于在多相电机内确定转子位置的设备(1)，其中该多相电机具有第一相、第二相和第三相。功率控制单元(3)给所述第一相施加第一电压并且给所述第二相施加第二电压，所述第一电压和所述第二电压在交替周期的第一部分和第二部分之间进行交替，所述第一电压和所述第二电压是相反极性的周期信号。采样单元(4)采样所述第三相的第三电压以在所述第一部分的第一时刻获得第一采样并且在所述第二部分的第二时刻获得第二采样，并且确定所述第一采样和所述第二采样之间的差值，所述差值表示了由于所述转子位置而在所述定子线圈之间产生的互感。最后，确定单元(5)基于所述差值来确定所述转子位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种方法和设备，用于通过瞬时地确定转子相对于电机定子的取向和/或速度来控制处于静止状况和处于低速的多相电动机，例如无刷直流电机。在该领域，若干技术是已知的，它们通过使用附加电气设备，例如与电机的控制器连接的外部电动传感器来允许基于速度检测进行控制。
技术介绍
电动机包括转子和具有多个卷绕励磁线圈的定子。如今，无刷直流电机在中速和高速范围的应用被有利地实现。无刷直流电机的类型可以是可变磁阻、或永久磁体、或它们的组合。可变磁阻无刷电机具有铁芯转子，其顺次跟随或追逐定子线圈的移位磁场，以促进转子的转动运动。永久磁体无刷电机具有被顺次供能的励磁线圈，其吸引或排斥永久磁体转子，以促进转子的转动运动。多相电机通常包括永久磁体转子和三个电绕组。这三个电绕组与电机的三个相有关。三相电流流过电机绕组，通常相对于彼此是120电度相关系。相电流产生了转动电磁场，其导致了永久磁体转子的角运动。无刷直流电机的控制被布置成通过给单独的相绕组供能或解除供能而给电机相施加功率。该方法被称为换向。为了将转子从启动时驱动到某一方向并且在稳定状态下保持所期望的转速和转矩，根据当前的转子位置来应用换向序列或方案。通过这一措施，适当的相绕组在适当的时候被供能，导致相绕组和转子磁极相互吸引和/或相互排斥，从而导致永久磁体转子所期望的角运动。为了转子进行适当的转动运动，无刷直流电机的控制需要转子相对于定子绕组的位置信息。通过知道该位置，控制可能以适当的顺序给定子绕组供能，以给电机中施加旋转磁场来产生转子上所需的转动转矩。为了检测转子位置，已知的是使用由外部电动速度换能器和/或速度传感器收集的测量数据来感测转子相对于定子绕组的位置。使用这样的换能器和/或传感器的成本高的，因为它涉及到关于电机装置本身的增加的部件数量。增加的部件数量导致电机控制的较低可靠性，这是因为在某些条件下存在故障机会。此外，这些附加部件需要电机外壳内的宝贵空间。几十年以来，一直以减少由电机结构所消耗的空间并提高成本效益为目的。为了使外部电动速度换能器和/或速度传感器成为不必要的，已经多次尝试在不使用换能器和/或传感器的情况下获得换向位置反馈。为了测量转子相对于定子的位置和/或速度，通常使用数字无传感器反EMF(电动势)控制技术。这种技术是基于反EMF电压测量，是可靠的并且需要相对简单的实现方案，其包括作为电路的相对小的附加部件。在具有永久磁体转子和三个电绕组a、b和c的多相电机中，对应的反emf分量被假定为是转子位置、电机绕组电流和转子速度的函数。这种技术在若干应用中实现，以在中速和高速范围中操作无刷直流电机控制。反EMF技术可以从无刷直流电机的额定速度的5-10%进行使用。然而在静止状况和低速操作时，反EMF电压幅度非常低或是零，从而转子的位置是不可测量的。美国专利6，555，977描述了一种装置和方法，用于通过浮动相或未连接相或本专利技术所描述的第三相的电压测量得出被部署在第一相和第二相之间的互感值，来确定在低速时和甚至零速度时转子的位置，这是因为由于互感分量，浮动相的电压是转子位置的函数。然而该专利提出的是，通过使用零交叉和/或检测所测量互感的极性变化来进行第三相的电压测量，接着是过滤出由反EMF分量导致的低频分量，接着是整流信号，以及接着是过滤出由高频激励分量导致的高频分量。
技术实现思路
本专利技术如所附权利要求所描述。本专利技术的具体实施例在从属权利要求中被陈述。根据下文中描述的实施例，本专利技术的这些或其它方面将会很容易理解并且被阐述。【附图说明】根据附图，仅仅通过举例的方式，本专利技术的进一步细节、方面和实施例将被描述。在附图中，类似的符号被用于表示相同的或功能相似的元素。为了简便以及清晰，附图中的元素不一定按比例绘制。图1示意性地显示了设备的实施例的一个例子，该设备包括功率控制单元、采样单元和用于确定转子位置的确定单元。图2不意性地显不了电动机的实施例的一个例子，该电动机包括多相电动机的第一相、第二相和第三相，具有转子和定子，该转子具有相对于定子的第一位置。图3示意性地显示了根据图2的实施例的一个例子，该转子具有相对于定子的第二位置。图4是电动机的第一相上的第一电压的电信号。图5是电动机的第二相上的第二电压的电信号。图6是第三相上的第三电压的电信号，其对应于当所述转子处于第一位置时的互感。图7是第三相上的第三电压的电信号，其对应于当所述转子处于第二位置时的互感。图8是第三相上的第三电压的电信号，其对应于当所述转子处于图6的第一位置和图7的第二位置之间的位置时的互感。图9示意性地显示了根据本专利技术的方法的实施例的一个例子，该方法包括施加第一电压和第二电压、采样第三电压以及基于所述第三电压来确定转子位置。【具体实施方式】参照附图描述了本专利技术，其中在附图中类似的参考符号表示相似的部件。本专利技术涉及图1中所示的设备I以及图9中所示的方法100，用于无传感器检测多相电动机2，例如无刷直流电机2内的转子位置，其中所述电机具有如图2和图3中所示的永久磁体。设备I包括功率控制单元3、采样单元4和确定单元5。图1显示了这种设备1，其包括存储器单元6和同步单元7，会在下文中描述。图2显示了电动机2，其具有定子线圈26、27、28，并且包括第一相21、第二相22和第三相23。设备I被布置成确定转子9的位置或转子位置，例如在转子9的零速度和/或至少低速时的位置。在这个例子中，电动机2的转子9包括具有北极91和南极92的永久磁体。转子9能够围绕在附图纸面中横向取向的虚拟中心线25进行转动。转子9被布置成相对于定子外壳转动，其中线圈26、27、28安装在定子外壳上。图2显示了一种情况，其中转子9的北极91朝向被连接在第一相21的线圈26。图3显示了另一种情况，其中转子9的北极91朝向被连接在第二相22的线圈27。注意，用于确定转子位置的系统可以同样适用于具有多于三个线圈部分的多相电机，其重复地生成第一、第二和第三相磁定子场和具有多个极性的对应转子。确定转子位置是基于电动机2的绕组之间的互感的电特性的，这是由于互感根据转子位置而变化。由于磁阻随着转子位置改变而变化，因此电机2的相互电感分量随着转子位置而变化。在根据图2的情况的互感因此与根据图3的另一种情况的互感不同。可以通过借助于功率控制单元3给第一相21上施加第一电压31以及给第二相22上施加第二电压32来检测互感。可以通过借助于采样单元4采样第三相23上的第三电压33来分析互感，以获得表示由于转子位置而在定子线圈26、27、28之间产生的互感的值。图4显示了在交替周期T31的第一部分311和第二部分31当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定在多相电机(2)内的转子位置的设备(1)，所述多相电机(2)具有定子线圈，所述定子线圈包括第一相、第二相和第三相，所述设备(1)包括：‑功率控制单元(3)，用于给所述第一相上施加第一电压并且给所述第二相上施加第二电压，所述第一电压和所述第二电压二者在交替周期的第一部分和所述交替周期的第二部分之间进行交替，以及在所述第一部分中和所述第二部分中的电压相对于零电平具有相反极性，以及所述第一电压和所述第二电压具有相反极性，‑采样单元(4)，用于采样所述第三相上的第三电压，以获得所述第一部分中第一时刻的第一采样和所述第二部分中第二时刻的第二采样，以及用于确定所述第一采样和所述第二采样之间的差值，所述差值表示由于所述转子位置而在所述定子线圈之间导致的互感，‑确定单元(5)，用于基于所述差值来确定所述转子位置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：伊万·洛瓦斯，帕维尔·格拉斯布鲁姆，利博尔·普罗科普，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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