用于确定BLDC马达的转子姿态的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定BLDC马达(100)的转子姿态的方法(200)，所述BLDC马达具有磁性的转子(107)和具有至少一个励磁线圈(101、103、105)的定子(109)，根据换向(K1)将励磁电压(U

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定BLDC马达的转子姿态的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于确定BLDC马达的转子姿态的方法。本专利技术还涉及一种用于开动BLDC马达的方法。此外，本专利技术涉及一种马达，其具有设计用于执行用于确定BLDC马达的转子姿态的方法的设备。
[0002]本专利申请要求德国专利申请10 2018 128 354.7的优先权，其公开内容通过引用合并于此。

技术介绍

[0003]相对于具有换向器的直流马达，BLDC马达(英语：Brushless Direct Current Motors无刷直流马达
‑
德语：B
ü
rstenlose Gleichstrommotoren无刷直流马达)具有更紧凑构型、更连续运行和更长使用寿命的优点。由于BLDC马达没有换向器，所有对于BLDC马达的运行必须主动地将协调转子相对于BLDC马达的定子的位置。为了确定转子姿态，在现有技术中已知不同的解决方案。
[0004]例如，US 9,190,940 B2描述一种用于调节无刷马达的速度的系统，其中借助于霍尔传感器来确定马达的转子姿态。
[0005]此外，例如从US 8,159,162 B2中已知用于无传感器操控马达并且用于无无传感器确定马达中的转子姿态的方法。US 8,159,162 B32描述一种用于开动BLDC马达的方法，其中，将线圈切换到高阻的阶段随马达借助强制换向来加速的阶段之后，随后又是进行无传感器控制马达的阶段。
[0006]从EP 2 596 577 B1和US 8 093 847 B2中已知用于操控多相换向电机的方法，其中，通过在换向的机器的线圈中感应的电压的零位通过来求出转子姿态。
[0007]在已知的现有技术中，为了确定转子姿态而需要：将励磁线圈中的至少一个无功率运行相当长的时间段。然而，这导致马达运行中的性能损失。此外，在现有技术中，转子每转只能执行有限数量的转子姿态确定。这又会导致转子姿态的确定不够精确或需要长的时间段。

技术实现思路

[0008]本专利技术所基于的目的可在于：提供一种用于确定BLDC马达中的相对于BLDC马达中的励磁线圈的转子姿态的有效方法以及一种用于开动BLDC马达的有效方法。
[0009]该目的借助于独立权利要求的相应的主题来实现。本专利技术的有利的设计方案是各从属权利要求的主题。
[0010]根据第一方面，本专利技术公开一种用于确定BLDC马达的转子姿态的方法，所述BLDC马达具有磁性的转子和具有至少一个励磁线圈的定子，根据换向将励磁电压施加在所述励磁线圈处，方法步骤包括：中断施加在至少一个励磁线圈处的励磁电压，其中励磁电压具有带有至少一个部段的变化曲线，在所述部段中励磁电压的变化曲线具有不消失的有限的斜率，并且其中励磁电压在第一部段中中断；记录在至少一个励磁线圈中感应的电压；恢复励
磁电压；并且根据所记录的感应的电压确定转子相对于至少一个励磁线圈的转子姿态。如果在下文中提到励磁线圈，这就不仅涉及单独的励磁线圈而且也涉及多个励磁线圈。
[0011]借此，可以借助于测量在BLDC马达的励磁线圈中感应的电压来实现转子姿态的确定，更确切地说，在此无需BLDC马达无功率运行较长的时间段。由于可以将励磁线圈的励磁电压的中断减小到至少对于测量在相应的励磁线圈中感应的电压所需的持续时间，所有可以执行转子姿态的确定，而不会因用于确定转子姿态的该方法而损害BLDC马达的加速过程。因此，转子姿态的确定和BLDC马达的加速可以同时进行。结果，实现BLDC马达的更平稳的开动阶段并且可以避免功率损失。
[0012]转子姿态的确定不限于确定感应的电压的零位通过，因为在电压变化曲线中可以在任意部位处中断励磁电压。通过确定在相应的励磁线圈中感应的电压并且通过将所测量的感应的电压与该感应的电压的可预期的值的比较实现根据记录到的在相应的励磁线圈中感应的电压来明确地确定转子姿态。
[0013]因此，还可以在记录到在励磁线圈中感应的电压的测量值中实现更高的灵活性。由于在电压变化曲线中的任意部位处可以中断励磁电压并且可以记录感应的电压的测量值，对于转子每转可原则上可以记录任意数量的感应的电压测量值。由此，可以提高转子姿态确定的精度，并且可以缩短转子姿态的确定的持续时间。特别地，因此可以缩短两个转子姿态确定过程之间的间距，由此又可以实现更高的带宽。
[0014]通过在励磁电压的变化曲线具有不消失的有限斜率的时间点中断励磁电压，可以将感应的电压的测量到的电压值单义地与励磁电压的电压值相关联。这允许将在励磁线圈中感应的电压和施加在励磁线圈处的励磁电压进行单义的比较。经由感应的电压与施加在励磁线圈处的电压的比较，可以通过如下方式实现转子姿态的确定：即感应的电压与施加的励磁电压的偏差为实际转子姿态与第一转子姿态和换向最佳地相互协调的转子姿态的偏差的量度。
[0015]在下文中，将励磁线圈理解为载流的绕组，所述绕组在电负载下适合于感应磁场，借助所述磁场可以加速磁性的转子。在该上下文中，励磁电压是施加在励磁线圈处以产生磁场的电压。
[0016]在下文中，将感应的电压理解为在励磁线圈中通过磁性转子相对于励磁线圈的相对运动和磁性转子的穿过励磁线圈的磁通量的与该相对运行关联的变化所引起的电压。感应的电压与反电动势(BACK EMF)相关。
[0017]将励磁线圈的励磁电压的中断在下文中理解为将励磁线圈从激活状态切换到高阻状态。在励磁电压中断之后，中断励磁线圈中的电力通量，使得在中断励磁电压的持续时间期间励磁线圈不产生磁场。就当前意义而言的中断在换向的阶段中进行，在所述阶段中励磁电压具有非零值。励磁线圈由于换向而高阻的阶段不对应于就当前意义而言的中断。
[0018]可将具有不消失的有限斜率的变化曲线理解为电压时间曲线，其斜率既不取值0(零)，也不取值∞(无穷大)。
[0019]在下文中，将转子姿态应理解为在特定的时间点磁性的转子相对于定子的励磁线圈的取向。在特定的转子姿态中，转子在一时间点具有相对于励磁线圈、例如相对于励磁线圈的纵轴线单义的角度。在特定时间点的相对于励磁线圈的特定的转子姿态不排除在其他时间转子相对于励磁线圈的运动。同样地，均匀旋转的转子具有相对于励磁线圈单义的转
子姿态。
[0020]根据一个实施方式，在多个第一时间点中断励磁电压，并且在多个第二时间点恢复，其中对于励磁电压在第一时间点和第二时间点之间的每次中断，记录感应的电压，并且其中对于每个所记录的感应的电压确定转子姿态。
[0021]对转子的每转都可以记录感应的电压的多个测量值。通过提高数量的所记录的测量值可以提高转子姿态确定的精度。因此，可以加速转子姿态的确定，使得仅需要少量的转子转数以确定转子姿态。此外，可以减少错误测量和有错地确定转子姿态和与其关联有错地匹配换向。
[0022]在此，第一时间点应理解为采取励磁电压中断的时间点。励磁电压的实际中断的特征在于相应的励磁线圈是高阻的，因此在晚于第一时间点的稍后的时间点才出现。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定BLDC马达(100)的转子姿态的方法(200)，所述BLDC马达具有磁性的转子(107)和具有至少一个励磁线圈(101、103、105)的定子(109)，根据换向(K1)将励磁电压(U
101、103、105
)施加在所述励磁线圈处，方法步骤包括：中断(201)施加在所述至少一个励磁线圈(101、103、105)处的所述励磁电压(U
101、103、105
)，其中所述励磁电压(U
101、103、105
)具有带有至少一个部段(A)的变化曲线，在所述部段中所述励磁电压(U
101、103、105
)的所述变化曲线具有不消失的有限的斜率(m)，并且其中所述励磁电压(U
101、103、105
)在所述第一部段(A)中中断；记录(203)在所述至少一个励磁线圈(101、103、105)中感应的电压(U
IND
)；恢复(205)所述励磁电压(U
101、103、105
)；根据所记录的所述感应的电压(U
IND
)确定(207)所述转子(107)相对于所述至少一个励磁线圈(101、103、105)的转子姿态。2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中在多个第一时间点(t1)中断所述励磁电压(U
101、103、105
)，并且在多个第二时间点(t2)恢复，其中对于所述励磁电压(U
101、103、105
)在所述第一时间点(t1)和所述第二时间点(t2)之间的每次中断，记录所述感应的电压(U
IND
)，并且其中对于每个所记录的感应的电压(U
IND
)确定转子姿态。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中所述BLDC马达(100)的所述定子(109)具有多个励磁线圈(101、103、105)，分别将励磁电压(U
101、103、105
)施加在所述励磁线圈处，其中对于每个所述励磁线圈(101、103、105)时间上依次中断所述励磁电压(U
101、103、105
)，并且在所述中断期间记录在相应的所述励磁线圈(101、103、105)中感应的电压(U
IND
)，并且其中对于每个所记录的感应的电压(U
IND
)确定转子姿态。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中方法步骤确定(207)转子姿态包括如下方法步骤：将在测量时间点(t
EMF
)记录的所述感应的电压(U
IND
(t
EMF
))与对于所述测量时间点(t
EMF
)和对于最佳协调于所述换向(K1)的转子姿态能预期的感应的电压进行比较(501)；形成(503)所述感应的电压(U
IND
(t
EMF
))和所述能预期的感应的电压之间的差(ΔU)；和确定(505)换向误差(Δt)，其中所述换向误差(Δt)对应于所述测量时间点(t
EMF
)和第三时间(t3)之间的时间差(t
EM...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克，
申请(专利权)人：倍福自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：