[发明专利]具有转子位置预测和内插的电子整流电动机和方法

说明书

本发明涉及一种电子整流电动机。电子整流电动机具有定子和特别是永磁设计的转子。电动机也具有控制单元，所述控制单元和定子作用连接，并且设计成如此地产生用于定子整流的控制信号，即定子可产生用于转子旋转运动的旋转磁场。电动机也具有至少一个转子位置传感器，所述转子位置传感器设计成检测转子的转子位置，特别是角位置，和产生代表转子位置的转子位置信号。将控制单元设计成根据转子位置信号产生控制信号。

DE 103 32 381 A1公开了一种电动机。在这种电动机中无传感器地检测转子的转子位置，并且用于转子旋转运动的绕组电流相对于转子旋转的电流特性曲线连续地无突然跃变地延伸，并且没有用于无传感器转子位置检测的电流空隙。

在快速旋转的电子整流电动机中存在这样的问题，即在转子旋转期间应经常更换整流模型时在电动机运行期间必须以高的检测频率检测转子位置。然后为此电动机的控制单元必须具有相应高的计算能力。

极据本发明将本文开头所述类型的电子整流电动机的控制单元设计成扫描和量化转子位置信号，并且产生数字转子位置信号。所述数字转子位置信号形成时间数据流，所述数据流相当于被扫描和被量化的转子位置信号，其中，控制单元具有内插器。将所述内插器设计成在数字转子位置信号中产生至少一个位于两个在时间上前后相继的转子位置数值之间的中间值。通过内插器特别是对模拟的转子位置信号进行扫描和量化的模拟-数字转换器的扫描频率有利地可比没有内插器的小。通过这一措施例如由FPGA或者ASIC组成的控制单元的计算能力有利地可比没有内插器的小。

此外，优选地将控制单元设计成将数字式的转子位置信号作为数字式预测-转子位置信号产生，其中，数字预测转子位置信号，特别是时间数据流，包括至少一个，或者多个在未来的时间上超过转子位置信号的转子位置数值。优选地将内插器设计为产生在两个未来的转子位置数值之间的中间值。通过如此形成的预测转子位置信号有利地实际的转子位置，或者未来的转子位置的转子位置可提供给电动机的整流使用。在例如模拟的转子位置信号转变为数字式的转子位置信号之后，转子位置传感器，特别是角传感器可将如此转换的转子位置信号用于进一步的信号处理之前还可有利地可将如此预报的转子位置用于电动机的整流。

优选地转子位置传感器是一种角传感器。角传感器例如是一种巨磁电阻传感器（GMR-传感器），或者是一种各向异性磁电阻传感器（AMR-传感器）。在另一实施形式中电动机例如具有多个霍耳传感器。将这些霍耳传感器分别设计为产生一种特别是模拟的转子位置信号。优选地将角传感器，特别是GMR-传感器，或者AMR-传感器设计为生产一种时间连续的，优选地时间连续地代表绝对的转子位置的，且特别是模拟的转子位置信号。然后，角传感器的角度分辨率是通过将模拟的转子位置信号进行模-数转换的模-数转换器的扫描速率确定的。

在一个优选的实施形式中，将控制单元设计成根据另一些借助转子位置传感器检测的转子位置，特别是根据原则FIFO（FIFO=First-in-First-out）对特别是数字的预测-转子位置信号进行修正。为此，预测-转子位置信号例如可通过一定数量的转子位置数值形成，其中，所述转子位置数值用每个新的由角传感器检测的一进一步优选地附加地由模-数转换器转换的-转子位置数值，按照FIFO原则实现。这样有利地电动机的整流也可用非静态的运动模型进行。例如在转子旋转期间控制单元可将大量彼此不同的整流模型加载到定子上。

在一个优选的实施形式中将控制单元设计为根据作为待近似的初始函数的转子位置信号借助近似函数产生数字的预测转子位置信号。通过这一措施可有利地为未来的转子位置估算借助转子位置传感器产生的转子位置信号。

优选地近似函数是一种多项式，特别至少是二阶，或者准确的是二阶或者三阶的多项式。近似函数的其它有利的实施例是样条（Spline）-函数，或者是指数函数。

在一个有利的实施形式中控制单元具有计时器，并且设计成根据由计时器产生的时间信号产生预测-转子位置信号，其中，计时器的节拍频率大于数字的转子位置信号的彼此相继的转子位置数值的重复频率，并且根据预测-转子位置信号对定子进行整流。通过这一措施有利地可根据预测-转子位置信号的内插数值对定子进行整流。

优选地可将控制单元设计成求出预测-转子位置信号的优选的未来的转子位置数值的整流时刻，并且更进一步优选地在未来的转子位置数值整流定子。