[发明专利]用于确定电机的转子位置和转速的方法和设备

说明书

本发明涉及一种电刷换向的电机（2），包括：‑带有布置在转子极（6）上的转子线圈（7）的转子（5）；‑带有换向片（8）和两个电刷（10）的换向器（9），所述换向片与所述转子线圈（7）电连接，所述电刷彼此错开地布置，从而所述电刷（10）在所述转子（5）运动时交替地换向；‑带有布置在周向上的定子极（11）的定子（4），所述定子极至少部分地设置有定子磁体（3），其中，定子极（11）如此构造和/或布置，使得通过所述定子极在周向上产生的交替的定子磁场取决于各定子极（11）的极方向地不同地形成。

技术领域

本发明涉及电刷换向的电机，特别地涉及用于确定电机的转子位置或转速的方法。

背景技术

已经已知电刷换向的电动马达用作用于直流电应用的伺服马达。因此，例如在机动车中，电刷换向的电动马达用作用于座椅调节器、车窗玻璃升降器、滑动天窗系统等的驱动马达。通常的构造是四极和六极永磁体励磁的直流伺服马达，其具有带有两个电刷的换向器。

在此类电动马达运行时，由于换向过程而在供电线上产生了电流波纹（Stromwelligkeit）。电流波纹对应于周期性的、取决于电动马达的转速的信号，所述信号的基频取决于换向片的数量。电流波纹可以在无传感器的系统中用于检测马达转速和转子位置。

根据电动马达的极数和换向器的换向片的数量，在电刷同时换向时产生了特别高的电流波纹，所述电流波纹的主级次（Hauptordnung）（基频）由换向片的数量和电动马达的当前转速得到。替代地，电刷也可以布置为使得所述电刷交替地换向，由此得到了较不显著的电流波纹，其主级次对应于换向片数量的多倍，通常在电刷的交错量是n+1/2个换向片时对应于主级次的两倍。在此，在通过换向片数量预先给定的级次中几乎不存在可检测的电流波纹。

为保持低的电磁力激励和与之相关的小的噪声污染，有利的是将换向片的数量和转子极的数量选择为使得电刷交替地换向。这由于特别是在换向片数量的级次下小的电流波纹而不适合于在如下的控制设备上运行，即所述控制设备使用电流波纹来检测电动马达的转速和/或转子位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和一种设备，利用该方法和设备可以以改进的方式检测带有交替换向的电刷的电动马达的转速和/或转子位置。

此目的通过根据权利要求1的用于检测电机的转速和/或转子位置的方法以及根据独立权利要求的马达系统来实现。

本发明的其他有利的设计方案在从属权利要求中给出。

根据第一方面提供了电刷换向的电机，其包括：

-带有布置在转子极上的转子线圈的转子；

-带有换向片和两个电刷的换向器，所述换向片与转子线圈电连接，所述电刷彼此错开地布置，从而电刷在转子运动时交替地换向；

-带有布置在周向上的定子极的定子，所述定子极至少部分地设置有定子磁体，

其中，定子极如此构造和/或布置，使得通过所述定子极在周向上产生的交替的定子磁场取决于各定子极的极方向不同地形成。

以上方法的构思在于，定子极在电刷换向的电机中特别是在电动马达中不同地构造有交替换向的电刷，从而所述定子极引起交替的不同地形成的磁场。磁场可以在形式、范围和强度上不同。

由此实现了，电流波纹的、通过交替换向的电刷而通常被抑制的主级次在由换向片的数量和当前转速所确定的频率中不那么强地被抑制（unterdrückt）。采用该种方式使得具有主级次的频率的电流波纹的份额保持在由换向片数量所确定的频率范围内，从而使得所述份额保持适合于评估转速和/或转子位置。采用该种方式可以利用常规的马达控制设备来检测电动马达的转速和/或转子位置，而不必放弃由利用错开的电刷进行换向所得到的优点。