本发明专利技术涉及一种用于确定具有相对于定子的估计位置的旋转电机(1)的转子(3)的磁极的极性的方法，所述方法包括以下步骤：a)将励磁电压施加至所述定子以在所述磁极的可饱和磁区内相继生成两个不同的磁通量，一个通量与磁体的磁通量相合而另一个通量与磁体的磁通量相反，以对于所述磁通量中的至少之一使所述可饱和磁区饱和；以及b)根据通过所述两个磁通量在所述定子中生成的电流的时间演变的差异来确定所述磁极的极性。
【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旋转电机，并且具体地涉及包括具有永磁体的转子的旋转电机。本专利技术的目的是在静止状态下且在不使用常规的位置传感器的情况下确定具有永磁体的转子的至少一个磁极的位置。本专利技术更具体地涉及一种用于确定具有永磁体的转子的至少一个磁极的位置的方法，并且还涉及一种用于确定磁极的位置的设备。本专利技术通常应用于包括具有永磁体的转子的同步电机，并且优选地应用于具有永磁体的同步磁阻电机或者应用于具有通量集中的转子的电机。对具有永磁体的同步电机的控制基于知道转子的位置，并且具体地基于知道转子的北磁极和南磁极的位置和极性。在转子处于静止状态的启动阶段以及在转子旋转的操作期间，必须知道磁极的位置和极性。出于该目的，众所周知使用位置传感器，如霍尔效应传感器、编码器、解析装置或任意其他类型的物理传感器。然而，使用这样的传感器导致由于使用附加部件而产生的一定的过度拥挤、额外成本以及故障风险。还已知，在转子运动的情况下，使用集成在电机的变频机中的电压传感器，或者通过在变频机的输出端处施加零电压来使电流在电机中循环，例如所述电流可以通过变频机来检测和分析。该电流的方向与转子的方向直接相关。例如从公开US 6 163 127、US2004/0070362和US2007/0040528已知这类设备。在转子处于静止状态的情况下，不同的方法使得可以获得关于转子的位置的信息，然而，关于磁极的极性的信息缺失、不可靠或获得成本高。可以通过以下方式使电机的转子在变频机所知道的位置处对准：向电机的转子中注入方向已知的直流电并且等待转子(此时转子必须是自由的)自己在该方向对准。在一种变型中，在启动时的负荷扭矩低的情况下，还可以使用能够没有偏差地朝电机的正确位置会聚的观察器。另外的方法利用转子的特点。如申请US 2010/0171455所述，可以注入高频信号以确定转子在近似180电角度处的位置，也就是说，知道转子的磁极的位置，但是不知道其北极性或南极性。如申请US 2009/0128074所述，为了知道磁极的极性，可以分析注入频率的更高阶谐波，尤其是二阶谐波。然而，必须使用非常准确因而昂贵的电流传感器以测量这些由于其谐波阶次而具有极低的值的变量。另一方法包括注入方波电压以及分析电流中获得的响应以确定磁极的极性。在该方法中，通过在相对于磁体的空载通量的所测量通量变化上建造，来利用定子处的饱和现象，这使定子的磁路极化。上述方法的结果就是使磁体的空载通量更可靠更大，以便在通量变化之间获得足够显著的距离。然而，这仅在穿过定子的磁路的转子产生的通量足够显著时是这样的情况，即例如例如由于对转子的磁体使用稀土而导致的转子具有高通量集中的情况或者磁体具有高能量密度的情况。相比之下，该方法在应用于在转子处包括永磁体的同步磁阻电机时，并且更特别地在这些永磁体具有低能量密度时(例如，这些永磁体是由铁氧体制成的磁体)，该方法不能提供良好的结果。实际上，在同步磁阻电机并且使用具有能量密度低的永磁体的转子的情况下，空载通量对于获得的结果可能太低以至于并不足够可靠，并且可能导致高误差率。另外，为了补救该问题，试图获得较大的电流变化，然而，这可能引起低能量密度磁体退磁的高风险。还需要从用于确定旋转电机的转子的磁极的位置和极性的方法以较大可靠性和较低成本获益，即使在磁体的空载通量相对低的情况下。本专利技术旨在满足该需求，并且因此根据第一方面涉及一种用于确定旋转电机的具有相对于定子的估计位置的转子的磁极的极性的方法，该方法包括以下步骤：a)将励磁电压施加至定子，以在上述磁极的可饱和磁区内相继生成两个不同的磁通量，一个通量与磁体的磁通量相合而另一个通量与磁体的磁通量相反，以对于磁通量中的至少之一使可饱和磁区饱和；以及b)基于通过两个磁通量在定子中生成的电流的时间演变的差异来确定磁极的极性。根据本专利技术的方法优选地在静止状态下即在电机被设置为旋转之前执行。在本专利技术中，不是使所使用的定子饱和而是使转子饱和来确定转子的磁极的极性。根据本专利技术的方法可以在没有磁体退磁的风险而且具有满意的可靠性的情况下知道转子的磁极的极性，该风险在磁体具有低能量密度的情况下较大。另外，可以避免使用常规的位置传感器，这可以降低电机的成本并且消除位置传感器的故障风险和保养。根据本专利技术的方法降低了转子的不期望旋转的风险。转子的可饱和磁区的存在还可以用于改进转子的不同部件(特别是永磁体和磁转子块)的组装，并且可以有助于转子的机械鲁棒性。术语转子的“可饱和磁区”指的是转子的磁路中的可以非常迅速地饱和(即在转子的磁路的其余部分饱和之前)的区域。可饱和磁区的存在使得可以将通过在定子的绕组中循环的电流在转子的磁路中产生的通量加至磁体的通量，或者从磁体的通量减去通过在定子的绕组中循环的电流在转子的磁路中产生的通量。实际上，当产生的通量与磁体的通量反相时，所得到的电流较快地上升。这通过以下事实来说明：通过可饱和磁区的磁体的泄漏通量使转子的磁路的可饱和磁区极化，因而引起电机的电感减少。转子的每个磁极包括至少一个可饱和磁区。转子优选地包括具有低能量密度的永磁体。永磁体可以由例如铁氧体制成。在一种变型中，磁体可以具有高能量密度，但是具有低的空载通量。术语“低空载通量”指的是100V的施加电压的电动势小于65V，更好时要小于50V。用电压对定子进行激励可以包括将第一电压和第二电压施加至定子，上述电压可以是例如具有从以下列表选择的形式的方波电压的形式：方波电压、电压斜升、正弦电压波或这些形式的任意组合，该列表并非穷举。第一电压和第二电压可以具有相反的符号。第二电压优选地具有与第一电压相同的幅度。所得到的电流可以在退磁之前的最大电流的0％至导致磁体的退磁开始的最大电流或甚至小于该最大电流的100％(甚至更好时小于最大电流的50％)之间，上述电流例如在最大电流的2.5％至50％之间，甚至更好时在最大电流的5％至40％之间。保持允许由可饱和磁区的存在引起的磁极的极性的区别的足够变化。对于没有可饱和磁区的转子，需要大于最大电流的值的电流以便能够区分电流的变化中的差异以及确定磁极的极性。因而将存在磁体退磁的重大风险。在步骤b)中，确定通过两个磁通量在定子中生成的电流中的哪一个电流相对于另一个电流较弱和/或较迟。相对于另一个较弱或较迟的所生成的电流指示两个电压中的哪一个电压与对应磁极的一个或多个磁体相合地施加，也就是说，从而获得关于所研究的磁极的极性的所寻求的指示。如果所施加的正电压生成与永磁体的通量相合的通量，则这是北磁极。幅度较弱的电流对应于施加生成与北磁极相合的通量的电压。换言之，转子的北磁极与以下情况对应：在相同持续时间结束时并且对于相同幅度的施加电压，电流的水平较弱。以补充的方式，转子的南磁极与以下情况对应：在相同持续时间结束时并且对于相同幅度的施加电压，电流的水平较高。应当注意，这违背通常为具有能量密度高的永磁体的电机建立的标准。这源于以下事实：在本专利技术中，利用转子的可饱和磁区的饱和现象。当创建的通量与磁体的通量反相时，电流较快地上升。这通过以下事实来说明：通过可饱和磁区的磁体的泄漏通量使转子的磁路的可饱和磁区极化，这导致电机的电感减少。在一种变型中或另外地，可以通过在步骤a)中用高频信号激励定子来在步骤b)中确定谐波中之一特本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定具有相对于定子的估计位置的旋转电机(1)的转子(3)的磁极的极性的方法，所述方法包括以下步骤：a)将励磁电压施加至所述定子，以在所述磁极的可饱和磁区内相继生成两个不同的磁通量，一个通量与限定所述转子的磁极的所述转子的磁体的磁通量相合，而另一个通量与限定所述转子的磁极的所述转子的磁体的磁通量相反，从而对于所述磁通量中的至少之一使所述可饱和磁区饱和；以及b)基于通过所述两个磁通量在所述定子中生成的电流的时间演变的差异，来确定所述磁极的极性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 FR 14501011.一种用于确定具有相对于定子的估计位置的旋转电机(1)的转子(3)的磁极的极性的方法，所述方法包括以下步骤：a)将励磁电压施加至所述定子，以在所述磁极的可饱和磁区内相继生成两个不同的磁通量，一个通量与限定所述转子的磁极的所述转子的磁体的磁通量相合，而另一个通量与限定所述转子的磁极的所述转子的磁体的磁通量相反，从而对于所述磁通量中的至少之一使所述可饱和磁区饱和；以及b)基于通过所述两个磁通量在所述定子中生成的电流的时间演变的差异，来确定所述磁极的极性。2.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述转子(3)包括具有低能量密度的永磁体(11)，特别是铁氧体永磁体。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法在静止状态下即在所述电机(1)被设置为旋转之前被执行。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将励磁电压施加至所述定子包括将第一电压和第二电压施加至所述定子，所述电压具有从以下列表选择的形式：方波电压、电压斜升、正弦电压波。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，得到的电流小于退磁之前的最大电流(Imax)，甚至更好的情况下小于所述最大电流的50％，特别地在所述最大电流的2.5％至50％之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤b)中确定通过所述两个磁通量在所述定子中生成的电流中的哪一个相对于另一个较弱和/或较迟。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转子的北磁极与以下情况对应：在相同持续时间结束时并且对于相同幅度的施加电压，所述电流水平较低。8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二电压具有与所述第一电压相同的幅度。9.根据前述权利要求中...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙维尔·雅诺，雅克·圣米歇尔，马蒂亚斯·蒂恩切夫亚麻德，
申请(专利权)人：利莱森玛电机公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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