电机中的转子位置检测制造技术

一种具有转子位置传感器的电机，所述传感器对控制系统提供输出信号。所述输出信号包括由于部件缺陷和制造缺陷而导致的误差。公开了一种方法，所述方法通过连续运行ｒｐｔ信号中具有一组假设误差的电机、并形成一组测试结果，而可以确定信号中的误差。随后可以将这些结果互相比较，从而确定电机的控制系统的最优校正值。可以将所述校正值存储在控制系统中，并用于改进传感器输出信号的精确度，从而改善了电机的输出。

【技术实现步骤摘要】
电机中的转子位置检测
本专利技术涉及电机的转子位置检测器中的误差补偿，尤其涉及但不限于开关磁阻电机的转子位置检测器中的误差补偿。
技术介绍
开关磁阻系统的特征和运行在本领域是公知的，并且在例如Stephenson和Blake的“The Characteristics，design and application ofswitched reluctance motors and drives”(1993年6月21-24日，Nürnberg，PCIM’93)中得到描述，其在此引入作为参考。对驱动装置的一般处理可以在许多教科书中找到，例如，TJE Miller的“Electronic Control ofSwitched Reluctance Machines”(2001年，Newnes)。图1示意性地示出了一种典型的开关磁阻驱动装置，其中开关磁阻电动机12驱动负载19。输入直流电源11可以是电池，或者是整流和滤波过的交流电源。电源11提供的直流电压通过电子控制单元14控制下的电力变换器13开关跨接电动机12的相绕组16。为了驱动器的正确运行，开关切换必须和转子的旋转角度精确同步。转子位置传感器(′rpt′)15通常用于提供对应于转子角度位置的信号。rpt15是输出二进制信号的装置，该信号在每个电机相周期中进行两次变换，并且rpt15具有电机的电周期的周期性。所述变换表示电机的电周期中的事件，比如出现最大和最小电感、或者是位置非常接近进行控制动作的情况。通常，将一组控制规则编程到控制单元14中，这些规则用来响应例如速度或转矩的用户请求而操作驱动器。这些规则通常以控制角度项表示，例如，将激励施加到相绕组的角度、将激励从相上去除的第二角度、以及-->描述采用的任何空转(freewheeling)周期的持续时间的第三角度。虽然已经存在这样的技术，即在试运行期间实验地确定每个驱动器的这些规则，但是，更普遍的是对驱动器样机进行详细测试，则在驱动器充分类似以致于性能上的微小差异并不重要的假设下，确定控制规则，并将这些规则编程到驱动器的相承模型中。然而，这个过程基于假定每个驱动器的rpt被精确制造和对准。已知许多不同的电力变换器的拓扑，其中一些在上述Stephenson的论文中得到讨论。图2示出了多相系统中的一相的最普遍的结构，其中，电机的相绕组16串联两个开关装置21和22，跨接在母线26和27之间。母线26和27统称为变换器的“直流链路”。能量恢复二极管23和24连接到绕组，以便使绕组电流在开关21和22打开时能够流回DC链路。电阻器28串联到下端开关22，以提供电流反馈信号。被称为“直流链路电容器”的电容器25跨接DC链路以作为不能来源于或返回电源的DC链路电流的任何交流分量(即，所谓的“波纹电流”)的源或宿。实际上，电容器25可包括几个串联和/或并联的电容器，并且，在使用并联时，某些元件可分布于整个变换器中。多相系统通常使用若干在图2中并联的“相脚”以激励电机各相。替代电流检测电阻，可以采用隔离的和/或非接触式的电流检测器。开关磁阻电机的相电感周期是该相或每一相的电感变化周期，例如，所述周期在转子极和相对的各个定子极完全对准的最大值之间。相电感曲线的理想形式在图3(a)中示出。实际上，Lmin和Lmax的锐角转角是圆角，这是磁路的磁通量的边缘效应和饱和造成的。电感的最大值可以是依赖于电流的。不过，该曲线可以用来解释电机的一般工作。如在上述Stephenson的论文中更详细的说明的，最大电感区域Lmax以一对转子极完全与一对定子极对准的转子位置附近为中心。在图3(b)中，示出3相、6极定子、4极转子的电机的相A。类似，最小电感区域Lmin对应于转子的极间轴与定子极轴对准的位置，如图3(c)所示。开关磁阻电机的性能部分依赖于关于转子位置对相激励的精确定时。-->转子位置检测通常通过使用转子位置传感器15来实现，如图1所示，该位置传感器例如是安装在电机转子上的旋转齿盘，其可以和安装在定子上的光学或磁性传感器协作使用。产生表示相对于定子的转子位置的脉冲序列并将其提供给控制电路，以允许精确的相激励。通常，1相和2相系统采用单个传感器；3相系统采用三个传感器；以及4相系统采用4个或2个传感器。在三相或更多相的系统中有时使用仅采用一个传感器的更简单的配置。这种位置传感器的分辨率比例如分解器或编码器低得多，但是便宜得多。尽管可以采用高精确度的传感器，但是投入的成本将会对驱动器的总成本产生影响，尤其是在小型低成本驱动器中。图4示意性地示出用于3相系统的转子位置传感器(rpt)的必要部件。叶轮40是成比例的，从而使三个传感器的输出具有相等的传号∶空号(mark∶space)比。这些传感器以对应于相的电感分布的位移角度的角度分布在叶轮周边，并通常相对于定子极设置，以分别在Lmin和Lmax提供上升和下降边沿。如图5所示，这使得来自传感器的信号和相的电感分布之间关联。如上所述，rpt15是输出二进制信号的装置，该信号在每个电机相周期上进行两次变换，并且rpt15具有电机的电周期的周期性。这些变换表示电机的电周期中的事件，比如出现最大和最小电感，或者位置非常接近进行控制动作的情况。这些信号通常由控制系统采用，从而根据预定的控制规则，产生激励电机绕组的正确时刻。由于电机性能极其依赖于这种激励的精确性，所以，精确制造并对准rpt的部件是非常重要的。在rpt中通常包括一些误差的来源。而且，一组rpt的输出并不一致，从而理论上应当单独调节每个rpt。叶轮的传号∶空号比显著影响输出信号的传号∶空号比，但是该关联不是完全直接的，因为它还受到rpt中使用的传感器类型特性的影响。例如，如果传感器是光学型的，它将具有有限的束宽。根据所述变换是从通过光变换到阻挡光还是从阻挡光变换到通过光，这将对信号产生不同的影响。如果传感器是霍尔效应型的，铁磁叶轮的进入边缘的接近将产生磁通的边缘现象，并产生比预期早的开关切换。此外，这两种类型的传感器都可能出现磁滞效应，根据旋转方向将使得信号输出-->发生变化。为了抵消这些效应，已知的是可以调整叶轮的物理传号∶空号比，从而使得传感器输出更接近一致的传号∶空号比。还已知的是，可以偏置转子叶轮的对准，从而至少部分补偿磁滞、磁化强度的精确度、束宽和/或边缘效应。然而，通常不能同时补偿所有的误差，因此，至少一些误差通常保留在输出信号中。然而，这些误差只是一部分问题。从图4中可以明显看到，传感器相对于定子的绝对位置以及相对于其它传感器的位置，将影响对应于各相的电感分布的各相的RPTA、RPTB、RPTC信号。因此，已经开发出一些方法来减小在布置传感器部件中的制造误差，这些传感器部件一般被设置在印刷电路板上。例如，在美国5877568和美国6661140中均公开了改进传感器与定子之间的对准的方法，但是带来了因额外部件和制造过程造成的费用上的增加。类似，叶轮相对于转子极的对准影响rpt信号与各个电感分布之间的相位关联。在美国5786646中公开了已知的用于减小这种误差的方法中的一种，该方法采用特别设计的锁紧环和恰当的工具，使得以公知的方式将叶轮与转子极固定。这些方法，虽然至少某种程度地改善了rpt输出的质量，但是由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定对电机的转子位置传感器（ｒｐｔ）的输出的补偿值的方法，所述方法包括：在预定条件下重复运行所述电机，并将选定的候选补偿值施加到所述转子位置传感器的所述输出中；　对于所述ｒｐｔ输出补偿的候选值，记录所述电机的至少一个参数作为一组测试结果；以及　从所述测试结果中选出所述ｒｐｔ输出补偿的希望值。

【技术特征摘要】
GB 2004-7-27 0416736.71.一种确定对电机的转子位置传感器(rpt)的输出的补偿值的方法，所述方法包括：在预定条件下重复运行所述电机，并将选定的候选补偿值施加到所述转子位置传感器的所述输出中；对于所述rpt输出补偿的候选值，记录所述电机的至少一个参数作为一组测试结果；以及从所述测试结果中选出所述rpt输出补偿的希望值。2.如权利要求1所述的方法，其中根据存储的程序运行所述电机、并记录所述测试结果。3.如权利要求1或2所述的方法，其中由控制器控制所述电机，将所述程序和/或所述rpt输出补偿的希望值存储在所述控制器中。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述参数是选自于...

【专利技术属性】
技术研发人员：PM莫里亚蒂，MP坦卡德，
申请(专利权)人：开关磁阻驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]