[发明专利]采用线圈电感确定法的装置以及用于操作该装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括具有定子、电枢尤其是转子、至少一个线圈的电动 电机的装置。本发明还涉及一种用于操作该装置的方法。

背景技术

电动电机(尤其是无刷DC电机)在医疗设备中用作激励器。例如，可 以在液体给药设备中提供电动电机，以激励药品交付。交付给病患的药品的 剂量可以于是直接取决于电机旋转，从而电机旋转的精确控制对于这些应用 是关键。用于电机控制的输入信号通常是在本领域中一般以电机上的附加传 感器以光学或磁方式所估计的电枢的位置。然而，附加传感器需要附加组件 并且因此增加成本。由于额外组件可能产生附加功能失效，因此它们也可能 连累设备对于故障的鲁棒性。

存在使用电动势测量法的已知的较少传感器的电机控制系统。电动势的 测量法对于高速度(高rpm)运作得良好，但对于低速度(低rpm)电机较 差。然而，对于一些应用(例如给药设备)，也必须以低速度精确地控制电 机。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在低速度也具有精确电机控制的受电 机驱动的装置，其不需要附加传感器。

该目的通过一种装置至少部分地得以解决，装置包括：电动电机，其具 有定子、电枢(尤其是转子)、至少一个线圈，其中，装置还包括检测部件， 其配置为通过测量在电机的操作期间与线圈有关的至少一个电学量以确定 线圈的电感L。通过提供这种检测部件，线圈电感L是可在电机操作期间确 定的，并且可以据此计算电机的操作参数(例如当前电枢位置)。

该目的进一步通过一种用于操作该装置的方法至少部分地得以解决，其 中，装置的检测部件通过测量在电机的操作期间与线圈有关的至少一个电学 量以确定线圈的电感L和/或作为线圈的电感L的函数的电枢的位置。

我们发现，通过确定在电机操作期间的线圈电感L，可以对于例如在给 药设备中的应用足够精确地确定电枢位置。此外，通过测量与线圈有关的电 学量而不使用附加感测部件(比如例如另外用于例如控制电枢位置的光学或 磁传感器)，电感L被发现为在操作操作期间是可确定的。

装置包括电动电机，其具有定子、电枢、至少一个线圈。电动电机可以 是具有定子、转子的旋转式电机，但也可以是具有定子、线性移动电枢的线 性电机。具体地说，电机可以是医疗设备中经常使用的DC电机(尤其是无 刷DC电机)。电机可以受线路电流或移动功率模块(例如电池)供电，并 且受控于例如脉宽调制。电机的线圈服务于在电机内生成磁场，并且可以置 于定子或电枢上。在旋转式电机的情况下，线圈可以例如置于转子上。

电机优选地配置为以0.01与20000rpm之间，优选地0.1与1000rpm之 间，更优选地1与10rpm之间的速度工作。该电机速度典型地用在例如医疗 交付设备中。

装置还包括检测部件。这些检测部件可以例如包括连接到用于操作电机 的电路的电路。例如，检测部件可以包括集成电路或模拟电子器件或其组合。 检测部件配置为确定线圈的电感L。线圈的电感L一方面取决于预定线圈参 数(例如绕组的的数量、线圈的尺寸、线圈核心等)，另一方面取决于线圈 环境的(时间依赖性)磁特性(例如尤其是线圈对于电枢的相对空间定向、 装置(尤其是电机)的永磁体和/或其它铁－、超－或抗磁组件)。电感L随 着时间的变化因此包含关于电枢位置(即关于线圈对于电枢的相对空间定向 (如果线圈处于定子上)或关于线圈对于定子的相对空间定向(如果线圈处 于电枢上))的信息。

检测部件配置为通过测量与线圈有关的至少一个电学量以确定线圈的 电感L。电学量可以具体地是线圈的放电电流(线圈电流)和/或线圈上的电 压(线圈电压)。例如，检测部件可以包括用于测量电压的相应电流的安培 计电路或伏特计电路。至少一个电学量待在电机操作期间受测量。因此，检 测部件必须如此配置以允许在电机操作期间的测量。具体地说，检测部件包 括控件，其配置为在电机操作期间执行测量。电机操作在该上下文中尤其表 示电枢处于运动中，例如，旋转式电机的转子相对于定子旋转。

以下将描述装置和方法的其它实施例。即使仅关于这些实施例之一描述 它们，它们的的特征和优点也理解为同样应用于装置和方法。