[实用新型]带有测速装置的电机装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及永磁直流电机，具体涉及例如汽车座椅中使用的带有测量装置的电机装置。 

背景技术

永磁直流电机广泛应用中各个领域。例如，在现代的高级轿车中，通常会含有几十个电机，例如，用于调节汽车座椅位置的永磁直流电机。目前，通常采用霍尔传感器的电压来检测电机运转位置和转速，然后传送给电子控制单元（ECU）。ECU经过分析后可以发出执行命令，以通过驱动装置对汽车座椅位置进行调节。这种方法由于需要产生霍尔元件的电路、触发元件及各种电子元件，造成了电机成本上的提高，同时各器件也占用电机内部空间。 

为此，人们提出了一种无传感器的测速方法。这种方法直接通过分析电机的电枢电流中的交流分量来测量电机转速。根据直流电机的换向原理可知，在换向时，电刷会在换向片间滑动，接通和短路某些元件，因此电枢回路的电势是变化的，这将造成供电电源与电机构成的回路电流发生周期的脉动。与使用霍尔元件的技术不同，这种方法不需要专门的电路输出信号，只需要直接将电流的交流分量输出信号引入中央处理器，通过检测每转内的周期性的电流波型数目，即可得到电机转子或换向片所运行的具体位置，同时可以知道电机的转速。 

脉动分量的频率满足如下关系： 

f=cknp60]]>

其中，ｋ为换向器片数，ｎ为电机转速，ｐ为磁极对数，ｃ由换向片数的奇偶性所决定，当ｋ为偶数时，c=1；当ｋ为奇数时，c=2。根据该公式，只要知道脉动电流的频率，就可以求出电机的转速。这种方法简单方便，并具有较大的成本优势。 

然而，由于计算机CPU处理能力的限制，电枢电流需要满足一定的技术要求：例如电机的最高转速的限制，电流的有效值（如RMS）的要求，各次谐波所占的比例要求。例如，在有关汽车座椅用永磁直流电机的SLP技术标准（一种欧洲企业标准）中，当使用电枢电流检测电机转速时，要求满足以下条件： 

（1）波纹电流的有效值为I_rms≥0.18A； 

（2） 

PbfPtotal≥50%]]>Pbf+P2bfPtotal≥70%]]>

其中，P_bf为基频功率；P_2bf为二倍基频功率；P_total为总功率。 

（3）采样频率为: 

f_s=3.33kHz 

（4）电机转速要求: 

对于偶数的换向片数n_max≤84,000/k， 

对于奇数换向片数n_max≤42,000/k， 

其中k为换向片数。 

在以上要求中，波纹电流的有效值尤其重要。目前还不存在一种有效的提高永磁直流电机的电枢电流中的波纹电流的有效值以便于电机测速的技术。 

实用新型内容

在本实用新型的一个方面，提供了一种带有测速装置的电机装置，包括：永磁直流电机；电流测量装置，用于在永磁直流电机的运转过程中对永磁直流电机的电枢电流进行测量；速度计算装置，用于通过对所测量的电枢电流的周期性脉动的分析来计算永磁直流电机的转速，其特征在于，所述永磁直流电机的转子槽数和换向片数与磁极数之比为整数。