具有諧波補(bǔ)償?shù)碾娮訐Q向的電動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電驅(qū)動(dòng)裝置，尤其是一種電子換向的電機(jī)或者具有定子和尤其永 磁地構(gòu)造的轉(zhuǎn)子的電子換向的電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)還具有與定子連接的控制單元。該控制單 元構(gòu)造用于，生成用于激勵(lì)用于生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定子的定子線(xiàn)圈的控制信號(hào)。該電動(dòng)機(jī)構(gòu) 造用于，至少部分地補(bǔ)償由轉(zhuǎn)子生成的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 根據(jù)本發(fā)明，電驅(qū)動(dòng)裝置、尤其是前述類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)或者電機(jī)具有轉(zhuǎn)子位置傳感 器和電流傳感器。該電流傳感器構(gòu)造用于，獲取定子線(xiàn)圈中流動(dòng)的電流W及生成表示運(yùn)些 電流的電流信號(hào)。優(yōu)選地該控制單元具有處理單元，該處理單元構(gòu)造用于，根據(jù)該電流信號(hào) 和施加在定子線(xiàn)圈上的電壓W及由轉(zhuǎn)子位置傳感器生成的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)確定電動(dòng)勢(shì)的諧 波并且生成補(bǔ)償該諧波的作用的控制信號(hào)。該控制單元、尤其是該處理單元構(gòu)造用于，疊加 該補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)與控制信號(hào)，從而能夠至少部分地或者完全地補(bǔ)償該諧波的作用W及因 此補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0003] 即可W得知，在時(shí)間過(guò)程中呈正弦狀的電動(dòng)勢(shì)的情況下該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩引起恒定 的轉(zhuǎn)矩，對(duì)此永磁地構(gòu)造的轉(zhuǎn)子在EMK(電動(dòng)勢(shì)）中生成諧波，運(yùn)在時(shí)間轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)中造成不 期望的頻率成分，其明顯地表現(xiàn)為所謂的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0004] 因此在生成轉(zhuǎn)矩時(shí)該電驅(qū)動(dòng)裝置能夠有利地不生成令人討厭的噪聲。在例如為機(jī) 動(dòng)車(chē)的助力轉(zhuǎn)向裝置的組成部分的電動(dòng)機(jī)中，由電動(dòng)機(jī)生成的諧波能夠?qū)⑷硕陕?tīng)見(jiàn)的噪 聲傳到車(chē)輛內(nèi)部空間中或者作為振動(dòng)越過(guò)轉(zhuǎn)向柱傳遞。該電動(dòng)機(jī)作為其他的電驅(qū)動(dòng)裝置的 組成部分，例如作為洗衣機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置、作為電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置或者作為電動(dòng)車(chē)輛的 驅(qū)動(dòng)裝置也能夠有利地生成更小的干擾噪聲。
[0005] 該電子換向的電動(dòng)機(jī)例如是現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)、具有永磁地構(gòu)造的轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)、異步 電機(jī)、磁阻電機(jī)或者橫向磁通電機(jī)。
[0006] 本發(fā)明還設(shè)及一種具有前述類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)的特征的電機(jī)。該電機(jī)能夠不僅作為電 動(dòng)機(jī)而且附加地作為發(fā)電機(jī)工作。在W下實(shí)施例中闡述該電動(dòng)機(jī)的特征，因此其按照意義 也適用于電機(jī)。
[0007] 優(yōu)選地該處理單元由微處理器、微控制器、ASIC(ASIC=專(zhuān)用集成電路）或者數(shù)字 信號(hào)處理器構(gòu)成。
[0008] 在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，該電動(dòng)機(jī)具有電壓傳感器，其中該電壓傳感器與定子線(xiàn) 圈連接且構(gòu)造用于，獲取在落在該定子線(xiàn)圈上的電壓，其中該控制單元、尤其是處理單元構(gòu) 造用于，根據(jù)該獲取的、落在該定子線(xiàn)圈上的電壓生成補(bǔ)償諧波的控制信號(hào)。于是落在定子 線(xiàn)圈上的電壓相當(dāng)于前述的、施加在定子線(xiàn)圈上的電壓。因此該電壓能夠有利地通過(guò)電壓 傳感器獲取，對(duì)此眾所周知通常能夠假設(shè)該電壓為預(yù)定的定壓。
[0009] 在一優(yōu)選的實(shí)施方式中該控制單元、尤其是處理單元具有，化S(最小二乘法）估 算器，其構(gòu)造用于通過(guò)最小二乘法確定諧波、尤其是諧波的相位和幅度。進(jìn)一步優(yōu)選地，該 控制單元構(gòu)造用于，根據(jù)所確定的諧波生成補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)。因此能夠有利地根據(jù)定子線(xiàn) 圈電流或者附加的定子線(xiàn)圈電壓和轉(zhuǎn)子位置電壓由控制單元、尤其是處理單元執(zhí)行對(duì)由電 動(dòng)機(jī)生成的諧波的現(xiàn)場(chǎng)確定。
[0010] 該現(xiàn)場(chǎng)特征意味著，該確定進(jìn)一步優(yōu)選地能夠在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中在信號(hào)的盡 最快可能的處理路徑上進(jìn)行補(bǔ)償諧波。
[0011] 在一優(yōu)選的實(shí)施方式中該控制單元、尤其是處理單元構(gòu)造用于，根據(jù)補(bǔ)償?shù)目刂?信號(hào)，W及因此根據(jù)由化S估算器確定的EMK諧波借助于基于平整度的控制來(lái)控制定子。通 過(guò)該基于平整度的控制能夠有利地控制由電動(dòng)機(jī)表示的非線(xiàn)性系統(tǒng)。
[0012] 在一優(yōu)選的實(shí)施方式中該控制單元構(gòu)造用于，根據(jù)補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)生成用于施加 給定子線(xiàn)圈的電壓。因此該由電動(dòng)機(jī)生成的轉(zhuǎn)矩有利地消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，或者降低轉(zhuǎn)矩中的 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0013] 在一優(yōu)選的實(shí)施方式中處理單元構(gòu)造用于，根據(jù)由化S估算器確定的諧波生成表 示補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩信號(hào)W及根據(jù)補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)矩信號(hào)生成補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)。因此尤其能夠 根據(jù)獲取的相位電流和相位電壓，有利地進(jìn)行對(duì)由電動(dòng)機(jī)生成的諧波的現(xiàn)場(chǎng)確定。因此同 樣能夠現(xiàn)場(chǎng)完成補(bǔ)償諧波。該現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償意味著，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中盡可能快地、尤其是通 過(guò)處理單元和提供的確定裝置，在電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前的電流饋電狀態(tài)期間實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)生成的諧 波，從而實(shí)際上能夠不導(dǎo)致諧波的明顯福射，因?yàn)椴怀霈F(xiàn)具有補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)矩信號(hào)的諧波。
[0014] 在電動(dòng)機(jī)的一優(yōu)選的的實(shí)施方式中，該處理單元具有電動(dòng)機(jī)的電模型，該電模型 表示根據(jù)定子線(xiàn)圈的電感和所確定的磁通的用于施加在定子線(xiàn)圈上的電壓的調(diào)節(jié)量，其中 該磁通具有待補(bǔ)償?shù)闹C波，且該處理單元構(gòu)造用于，根據(jù)該調(diào)節(jié)量生成補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)。因 此能夠有利地生成補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)，而不用測(cè)量由電動(dòng)機(jī)實(shí)際上福射的諧波一-例如通過(guò) 麥克風(fēng)或者固體聲音接收器測(cè)量。
[0015] 在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，該磁通表示W(wǎng)傅立葉級(jí)數(shù)的形式的諧波。因此能夠借助 于補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)矩信號(hào)尤其有利地有針對(duì)性地補(bǔ)償奇次諧波，該奇次諧波決定性地參與轉(zhuǎn)矩干 擾譜。
[0016] 本發(fā)明還設(shè)及一種用于具有前述類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)的車(chē)輛的電的助力轉(zhuǎn)向裝置。該助 力轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)造用于，通過(guò)電動(dòng)機(jī)生成轉(zhuǎn)向輔助的轉(zhuǎn)向矩。
[0017] 本發(fā)明還設(shè)及一種用于具有前述類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)的車(chē)輛的制動(dòng)力放大器。該制動(dòng)力 放大器構(gòu)造用于，通過(guò)電動(dòng)機(jī)生成輔助制動(dòng)的制動(dòng)力。
[0018] 本發(fā)明還設(shè)及一種具有前述類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車(chē)。該電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)自行車(chē) 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 在此下文根據(jù)附圖和其他的實(shí)施例闡述本發(fā)明。其他有利的實(shí)施變型由附圖和從 屬權(quán)利要求書(shū)的特征得出。
[0020] 圖1示出了用于一種電驅(qū)動(dòng)裝置，尤其是電子換向的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖1示出了用于一種電驅(qū)動(dòng)裝置、尤其是電子換向的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，該電動(dòng)機(jī) 構(gòu)造用于，補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩中的脈動(dòng)且為此根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電模型和所獲取的定子線(xiàn)圈電流、定子 線(xiàn)圈電壓和算出的轉(zhuǎn)子位置，來(lái)確定生成的諧波并且生成起補(bǔ)償諧波的作用的控制信號(hào)W 及控制具有補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)的電動(dòng)機(jī)，從而消除在電動(dòng)機(jī)中生成的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0022] 圖1示出了用于電子換向的電動(dòng)機(jī)1的實(shí)施例。該電動(dòng)機(jī)1具有控制單元2、定子 3和轉(zhuǎn)子5。在該實(shí)施例中，定子3具有=個(gè)定子線(xiàn)圈4、6和7。電動(dòng)機(jī)1還具有功率放大 器9。該功率放大器9在輸出端一側(cè)通過(guò)電流傳感器10與定子線(xiàn)圈4、6和7連接并且構(gòu) 造用于，激勵(lì)用于生成轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)的定子線(xiàn)圈4、6和7。在該實(shí)施例中轉(zhuǎn)子5構(gòu)造為永磁的。 電動(dòng)機(jī)1還具有轉(zhuǎn)子位置傳感器8,該轉(zhuǎn)子位置傳感器8構(gòu)造用于，獲取轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)子位置 并且生成或者發(fā)送對(duì)應(yīng)于該轉(zhuǎn)子位置的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。該轉(zhuǎn)子位置傳感器8例如是磁阻傳 感器，尤其是AMR傳感器（AMR=異性磁阻）或者GMR傳感器（GMR=巨磁阻）。在該實(shí)施例 中該電流傳感器由每個(gè)定子線(xiàn)圈的分流電阻構(gòu)成。
[0023] 該電動(dòng)機(jī)1還具有溫度傳感器18,該溫度傳感器18構(gòu)造用于，獲取定子的溫度、 尤其是獲取定子3的疊片組的溫度，并且生成表示該溫度的溫度信號(hào)。該控制單元2在輸 入端一側(cè)與轉(zhuǎn)子位置傳感器8通過(guò)連接線(xiàn)路19W及與溫度傳感器18通過(guò)連接線(xiàn)路20連 接。該電動(dòng)機(jī)1還具有電壓傳感器11，該電壓傳感器11在輸入端一側(cè)與定子線(xiàn)圈4、6和7 連接并且構(gòu)造用于，獲取經(jīng)過(guò)落在定子線(xiàn)圈上的電壓并且生成及在輸出端一側(cè)發(fā)送相應(yīng)的 電壓信號(hào)。該電壓傳感器11在輸出端一側(cè)通過(guò)連接線(xiàn)路21與控制單元2連接。
[0024] 電流傳感器10構(gòu)造用于，獲取流過(guò)定子線(xiàn)圈4、6和7的電流并且生成表示該電流 的電流信號(hào)W及在輸出端一側(cè)通過(guò)連接線(xiàn)路22向控制單元2發(fā)送。在該實(shí)施例中電流傳感 器10通過(guò)坐標(biāo)變換器12與控制單元2連接。該坐標(biāo)變換器12能夠是控制單元2的組成 部分，構(gòu)造用于獲取流過(guò)定子線(xiàn)圈4、6和7的相位電流并且用于轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中一一 尤其通過(guò)派克轉(zhuǎn)換一一并且在輸出端一側(cè)發(fā)送。該轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系例如為d-q坐標(biāo)系。
[0025] 控制單元2具有脈沖寬度調(diào)制器16,該脈沖寬度調(diào)制器16構(gòu)造用于，生成用于生 成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的控制信號(hào)并且在輸出端一側(cè)通過(guò)連接線(xiàn)路24、25和26向功率放大器9發(fā)送。 在該實(shí)施例中該功率放大器9具有用于每個(gè)定子線(xiàn)圈4、6和7的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)半橋。
[00%] 在該實(shí)施例中控制單元2具有補(bǔ)償單元17,該補(bǔ)償單元17能夠由前述提及的處理 單元構(gòu)成。
[0027] 該補(bǔ)償單元17構(gòu)造用于，根據(jù)在輸出端一側(cè)由電流傳感器10接收的電流信號(hào)、由 轉(zhuǎn)子位置傳感器8接收的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)和在輸入端一側(cè)由電壓傳感器11接收的電壓信號(hào) W及由溫度傳感器18接收的溫度信號(hào)估計(jì)諧波關(guān)于電動(dòng)機(jī)1的EMK的時(shí)間曲線(xiàn)（EMK=電 動(dòng)勢(shì)）W及生成補(bǔ)償諧波的作用的控制信號(hào)27并在輸出端一側(cè)向用于