[发明专利]具有转子位置预测的电子换向电动机以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子换向电动机。该电子换向电动机具有定子和尤其是永磁构成的转子。该电动机还具有与定子有效连接的控制单元，该控制单元构成为产生用于使定子换向的控制信号以使得定子可以产生用于使转子旋转运动的旋转磁场。该电动机还具有至少一个转子位置传感器，其构成为检测转子的转子位置、尤其是角位置并且产生表示该转子位置的转子位置信号。所述控制单元构成为依据转子位置信号产生控制信号。

背景技术

由DE 103 57 504 A1已知一种电动机，其中借助传感器和与传感器的输出信号同步的振荡器确定转子的转子位置。在此，借助所述振荡器的振荡推导出输出信号的检测位置之间的转子位置。

在电子换向电动机快速旋转时产生以下问题，即如果在转子旋转期间应当进行换向模式的频繁变换，则在电动机运行期间必须以高的检测频率来执行转子位置检测。于是电动机的控制单元为此必须具有相应高的计算能力。

发明内容

根据本发明开头所述类型的电子换向电动机的控制单元被构成为，对转子位置信号进行采样和量化，并且产生数字预测转子位置信号。数字预测转子位置信号形成时间的数据流，该数据流相应于所采样的和量化的转子位置信号并且包括至少一个或多个将来的、在时间上晚于（hinausfuerhren）转子位置信号的转子位置值。通过这样形成的预测转子位置信号可以有利地提供针对当前转子位置的转子位置、或者针对将来的转子位置的转子位置以用于电动机的换向。此外有利的是，在转子位置传感器、尤其是角度传感器在例如模拟转子位置信号转换为数字转子位置信号之后可以将这样转换的转子位置信号提供给进一步信号处理所用之前，这样预测的转子位置可以提供用于电动机的换向。

转子位置传感器优选是角度传感器。角度传感器例如是巨磁电阻传感器（GMR传感器）或各向异性磁阻传感器（AMR传感器）。在另一种实施方式中，电动机例如具有多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器分别构成为产生模拟转子位置信号。优选地，角度传感器、尤其是GMR传感器或AMR传感器构成为产生时间连续的、模拟的转子位置信号。于是，角度传感器的角度分辨率通过将模拟转子位置信号模拟到数字地转换的模拟数字转换器的采样率来确定。

在优选的实施方式中，所述控制单元构成为依据其它的、借助转子位置传感器检测的转子位置尤其是按照FIFO（先入先出）原理校正尤其是数字的预测转子位置信号。为此，预测转子位置信号例如可以通过预定数量的转子位置值形成，其中根据FIFO原理用每个新的由角度传感器检测的—进一步优选地附加地由模拟数字转换器转换的转子位置值来更新转子位置值。由此有利地也可以用非静止的运动模式进行电动机的换向。例如，所述控制单元可以在转子旋转期间在定子上施加多个相互不同的换向模式。

在优选的实施方式中，所述控制单元构成为，借助依据转子位置信号的近似函数作为待近似的输出函数来产生数字预测转子位置信号。由此可以有利地估计借助转子位置传感器产生的、针对将来转子位置的转子位置信号。

优选的，近似函数是多项式，尤其是至少二阶或正好二阶或三阶多项式。针对近似函数的其它有利实施例是样条函数或指数函数。

所述控制单元在有利的实施方式中具有定时器，并且构成为依据由该定时器产生的时间信号并且依据预测转子位置信号尤其是借助换向模式来使定子换向。由此，定子有利地可以在由定时器产生的时间信号—例如这样形成的时间间隔—期满之后在根据近似函数确定的时刻换向。

优选的，所述控制单元可以构成为，借助预测转子位置信号的两个尤其是相继的、优选将来的转子位置值之间的线性内插确定换向时刻。

本发明还涉及一种用于运行电子换向电动机、尤其是上面描述的电动机的方法。在该方法中，借助转子位置传感器检测转子位置并且产生与转子位置相应的转子位置信号。此外，在该方法中优选对转子位置信号进行采样和量化，并且产生尤其是数字的、形成时间数据流的预测转子位置信号。预测转子位置信号表示所采样的和量化的转子位置信号，并且包括至少一个或多个将来的、在时间上晚于转子位置信号的转子位置值。

在本方法的优选实施方式中，依据其它、借助转子位置传感器检测的转子位置来校正数字预测转子位置信号。