用于確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電刷換向的電機(jī)，特別地涉及用于確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置或轉(zhuǎn)速的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)已知電刷換向的電動(dòng)馬達(dá)用作用于直流電應(yīng)用的伺服馬達(dá)。因此，例如在機(jī)動(dòng)車中，電刷換向的電動(dòng)馬達(dá)用作用于座椅調(diào)節(jié)器、車窗玻璃升降器、滑動(dòng)天窗系統(tǒng)等的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。通常的構(gòu)造是四極和六極永磁體勵(lì)磁的直流伺服馬達(dá)，其具有帶有兩個(gè)電刷的換向器。
[0003]在此類電動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行時(shí)，由于換向過程而在供電線上產(chǎn)生了電流波紋(Stromwe 11 i gke i t)。電流波紋對應(yīng)于周期性的、取決于電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速的信號，所述信號的基頻取決于換向片的數(shù)量。電流波紋可以在無傳感器的系統(tǒng)中用于檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。
[0004]根據(jù)電動(dòng)馬達(dá)的極數(shù)和換向器的換向片的數(shù)量，在電刷同時(shí)換向時(shí)產(chǎn)生了特別高的電流波紋，所述電流波紋的主級次(Hauptordnung)(基頻)由換向片的數(shù)量和電動(dòng)馬達(dá)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速得到。替代地，電刷也可以布置為使得所述電刷交替地?fù)Q向，由此得到了較不顯著的電流波紋，其主級次對應(yīng)于換向片數(shù)量的多倍，通常在電刷的交錯(cuò)量是n+1/2個(gè)換向片時(shí)對應(yīng)于主級次的兩倍。在此，在通過換向片數(shù)量預(yù)先給定的級次中幾乎不存在可檢測的電流波紋。
[0005]為保持低的電磁力激勵(lì)和與之相關(guān)的小的噪聲污染，有利的是將換向片的數(shù)量和轉(zhuǎn)子極的數(shù)量選擇為使得電刷交替地?fù)Q向。這由于特別是在換向片數(shù)量的級次下小的電流波紋而不適合于在如下的控制設(shè)備上運(yùn)行，即所述控制設(shè)備使用電流波紋來檢測電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)子位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種方法和一種設(shè)備，利用該方法和設(shè)備可以以改進(jìn)的方式檢測帶有交替換向的電刷的電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)子位置。
[0007]此目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)子位置的方法以及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的馬達(dá)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明的其他有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出。
[0009]根據(jù)第一方面提供了電刷換向的電機(jī)，其包括:
-帶有布置在轉(zhuǎn)子極上的轉(zhuǎn)子線圈的轉(zhuǎn)子；
-帶有換向片和兩個(gè)電刷的換向器，所述換向片與轉(zhuǎn)子線圈電連接，所述電刷彼此錯(cuò)開地布置，從而電刷在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)交替地?fù)Q向；
-帶有布置在周向上的定子極的定子，所述定子極至少部分地設(shè)置有定子磁體，
其中，定子極如此構(gòu)造和/或布置，使得通過所述定子極在周向上產(chǎn)生的交替的定子磁場取決于各定子極的極方向不同地形成。
[0010]以上方法的構(gòu)思在于，定子極在電刷換向的電機(jī)中特別是在電動(dòng)馬達(dá)中不同地構(gòu)造有交替換向的電刷，從而所述定子極引起交替的不同地形成的磁場。磁場可以在形式、范圍和強(qiáng)度上不同。
[0011]由此實(shí)現(xiàn)了，電流波紋的、通過交替換向的電刷而通常被抑制的主級次在由換向片的數(shù)量和當(dāng)前轉(zhuǎn)速所確定的頻率中不那么強(qiáng)地被抑制(unterdrilckt)。采用該種方式使得具有主級次的頻率的電流波紋的份額保持在由換向片數(shù)量所確定的頻率范圍內(nèi)，從而使得所述份額保持適合于評估轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)子位置。采用該種方式可以利用常規(guī)的馬達(dá)控制設(shè)備來檢測電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)子位置，而不必放棄由利用錯(cuò)開的電刷進(jìn)行換向所得到的優(yōu)點(diǎn)。
[0012]特別地，定子極的不同設(shè)計(jì)導(dǎo)致在正電刷和負(fù)電刷上換向的轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)所感應(yīng)的電壓變得不同。在正電刷和負(fù)電刷上的電流特性曲線由此也不同，且電流特性曲線的、通過交替的換向所導(dǎo)致的相移的疊加因此導(dǎo)致電流波紋在由換向片數(shù)量所確定的頻率的主級次下降低的衰減(Abschwjichung)。
[0013]此外，定子磁體可以布置在交替極結(jié)構(gòu)(Folgepolanordnung)中，其中，在各兩個(gè)相鄰的定子磁體之間設(shè)置未構(gòu)造有磁體的、被動(dòng)的(passive)定子極，所述定子極與定子的接地區(qū)(RUckschlussbereich)聯(lián)接(gekoppelt)。
[0014]替代地或附加地，定子磁體可以取決于所屬的定子極的極化方向(Polungsrichtung)構(gòu)造有不同的磁場強(qiáng)度。
[0015]此外，定子極可以取決于其極化方向構(gòu)造有不同的切向?qū)挾取?br>[0016]根據(jù)一種實(shí)施方式，在周向上相鄰的定子極具有彼此相反的極方向。
[0017]此外，電刷可以相對于換向片在周向上以換向片之一的n+1/2個(gè)切向?qū)挾鹊慕诲e(cuò)量布置，其中，η是整數(shù)。
[0018]根據(jù)另一方面，提供了帶有以上電機(jī)和控制設(shè)備的馬達(dá)系統(tǒng)，所述控制設(shè)備被構(gòu)造用于通過評估流過電機(jī)的馬達(dá)電流的電流波紋來確定轉(zhuǎn)子位置和/或轉(zhuǎn)速。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在下文中根據(jù)附圖詳細(xì)解釋。在附圖中:
圖1為具有馬達(dá)控制設(shè)備和電動(dòng)馬達(dá)的馬達(dá)系統(tǒng)的示意圖；并且
圖2a和圖2b示出了用于提供定子極的可行方案，所述定子極用于產(chǎn)生取決于極化方向的不同的定子磁場。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1為具有電動(dòng)馬達(dá)2作為電機(jī)的馬達(dá)系統(tǒng)I的示意圖。電動(dòng)馬達(dá)2是電刷換向的直流馬達(dá)，其具有設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)永磁體3的定子4和在定子4內(nèi)部中可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子5 (Rotor)ο
[0021]定子4構(gòu)造為帶有定子極11，所述定子極在定子4的內(nèi)部中引起由于永磁體3(定子磁體)所導(dǎo)致的定子磁場，所述定子磁場沿周向交替。在本實(shí)施例中，電動(dòng)馬達(dá)2構(gòu)造為帶有四個(gè)定子極U。替代的實(shí)施方式也可以設(shè)置多于四個(gè)定子極11，設(shè)置例如六個(gè)定子極。
[0022]轉(zhuǎn)子5在圖示的實(shí)施例中具有十個(gè)轉(zhuǎn)子極6 (轉(zhuǎn)子齒)，所述轉(zhuǎn)子極分別由轉(zhuǎn)子線圈7圍繞。轉(zhuǎn)子線圈7分別與換向器9的兩個(gè)換向片8電連接。借助于布置在換向器9上的電刷10，換向片8且由此轉(zhuǎn)子線圈7被電接觸且流過以供電電壓UVOTS。
[0023]電刷10如此布置，使得轉(zhuǎn)子線圈的換向通過換向片8在轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)時(shí)交替地進(jìn)行，即在電刷10的第一個(gè)在換向片8上方掃過期間，電刷10的第二個(gè)從另一個(gè)換向片8向相鄰的換向片改變。換言之，沿?fù)Q向器9的周向在兩個(gè)電刷10之間的距離等于(n+1/2)個(gè)換向片。例如，在帶有十個(gè)轉(zhuǎn)子線圈7的構(gòu)造方案中，所述轉(zhuǎn)子線圈與十個(gè)換向片8連接，其中，特別地電刷在n=2時(shí)就以大致90度相互布置。
[0024]通過控制設(shè)備20使電動(dòng)馬達(dá)2運(yùn)行，所述控制設(shè)備20借助于可調(diào)節(jié)的電壓源21可以規(guī)定供電電壓Uvots的大小。特別地，可以通過規(guī)