[发明专利]用于确定永磁式升降机电动机的位置的方法及装置

说明书

技术领域

本文中公开的主题涉及确定电动机的位置的方法，更具体地，本文中公开的主题涉及对同步电动机的电动机驱动装置中的累积的位置误差进行补偿的方法。

背景技术

如现有技术中已知的，同步电动机设计成使得转子以与定子中建立起的旋转磁场相同的速度旋转。在永磁式(PM)同步电动机中，转子嵌入有或安装有磁体，并且所述磁体在转子中建立起磁场。当给定子提供交流(AC)电压时，定子中建立起磁场。PM电动机所产生的转矩的大小是存在于定子和转子中的磁场的角度对准的函数。由于转子磁场一直存在，因此期望知道转子的角位置以及转子磁场对于转子的角位置的关系，使得可以在恰当的电角度处对定子施加AC电压。PM电动机可以安装有编码器以提供所述角位置的测量。

使用PM同步电动机的一个应用是用以对升降机轿厢的操作进行控制。以往用于对升降机轿厢进行控制而所使用的电动机主要有直流(DC)电动机或AC感应电动机。这些电动机安装在机房中，机房通常在建筑的屋顶上，位于升降机井上方。电动机通过齿轮箱连接至槽轮，升降机轿厢的绳索绕所述槽轮延伸。然而，PM电动机提供较大的转矩密度，从而使得物理上比DC电动机或AC电动机更小的电动机能够控制具有相当容量的升降机轿厢。除了提供较大的转矩密度之外，用于对升降机轿厢进行控制的PM电动机设计成提供较小的占地面积。这些PM电动机可以包括高极数、径向通量构造及外转子。所述电动机的半径通常大于轴向长度，并且所述电动机还可以包括槽轮，该槽轮安装至转子，提供升降机轿厢的直接驱动。改进的转矩密度和物理构造也可以允许PM电动机安装在升降机井中，从而省去机房，继而这又能够减少费用并且能够提高建筑的美观性。

然而，PM电动机的物理构造会影响将编码器安装至电动机的能力。由于外转子，PM电动机不可以包括中央旋转构件。如果PM电动机例如为包括中央旋转构件的双转子电动机，然而所不期望的是包括可以安装有编码器的轴向延伸的轴。该轴会增加PM电动机的轴向长度，而这对于安装有轴的PM电动机来说会进一步突出到升降机井中。因此，PM电动机可以安装有这样的编码器，该编码器包括摩擦轮，该摩擦轮在径向上远离PM电动机安装，并且该摩擦轮构造成与外转子的表面接合。

然而，利用摩擦轮以与转子接合的编码器具有各种缺点。所述编码器是由摩擦轮驱动而不是由转子直接驱动的。因而，编码器产生与摩擦轮的角位置对应的角位置信号。摩擦轮的直径可以比其所接合的旋转表面的直径小数倍。为了确定转子的角位置，必须使用摩擦轮的直径与旋转表面的直径之间的比值。转子的角位置的值的误差可以根据所述比值的精度等级而累积。另外，摩擦轮会抵着所述旋转表面滑动，而这会导致编码器所产生的角位置信号与转子的角位置之间进一步的位置误差。由于PM电动机可以具有高极数，因此在确定转子的角位置时的少量的误差会导致施加于定子的电压的电角度的误差很大。

近来，已经研发出对所述角位置进行补偿以矫正所累积的位置误差的方法。这些方法利用无传感器技术来确定电动机的预估的角位置。无传感器技术利用电信号的指令值或测量值——比如给电动机提供的电压或电流——来确定电动机的角位置。从指令值或测量值中提取电信号的角度，并且基于电动机的性能和电动机将会如何响应于电信号的知识来确定电动机的角位置。然而，这些无传感器技术通常依赖于不太好确定或受到低速的电噪音影响的电信号。因而，这些无传感器技术不能够补偿例如低于三分之一额定速度的累积的位置误差。因而，所期望的是提供这样的一种系统，该系统能够补偿电动机的整个全运行范围中的累积的位置误差。

发明内容

本文中公开的主题描述了一种用于确定同步电动机的角位置的系统。具有摩擦轮的编码器与电动机的旋转表面接合。摩擦轮通过电动机的旋转而旋转，并且编码器产生与摩擦轮的角位置对应的信号。设置有独立传感器，比如近程传感器，以在电动机每转一圈时产生一次脉冲。独立传感器检测固定至电动机的旋转表面或与电动机的旋转表面一体地形成的目标对象的存在，并且独立传感器在目标接近于传感器时产生脉冲。控制器接收与摩擦轮的角位置对应的信号以及独立传感器所产生的脉冲以确定电动机的角位置。每当产生脉冲时，控制器对电动机的角位置进行补偿，用于矫正例如由于摩擦轮的滑动所产生的位置误差。