[发明专利]用于测量同步电机中旋转变压器的偏移角的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转电机。本发明特别针对具有旋转变压器或具有任意其他能够测量绝对角位置的传感器的旋转电机，并且本发明涉及到这个传感器的初始调整，例如旋转变压器。

背景技术

当电机的轴配置有旋转变压器时，其驱动旋转变压器的转子，旋转变压器在其定子的绕组的输出端产生一组交变电信号，这些交变电信号的相对幅度的特性真实地且即时地反映了电机的转子的角位置。在自动控制电机中，这个信号用来控制定子的绕组中的电流，以保持定子中的旋转磁场和产生在转子的极之间的磁场之间的最佳角度差（典型地在正交中）。

可以引用专利申请WO 2010/026159作为该旋转电机的实例。所述旋转电机包括定子，定子包括构成定子的能动部分的定子磁路。这个磁路贯穿于在其每个端面中产生切口。这些切口充满了在磁路中形成绕组的导体。在切口退出的磁路的每个轴向端面处，导体被折回并形成绕组以便从一个切口通过并到另一个。组织互相连结的绕组的接头以便形成感应线圈。绕组导线的端部旨在与连接器或适合的接线盒电气联接。下述引文在上述专利申请WO 2010/026159中被使用。参照附图的下述引文在上述专利申请中被使用。这个电机包括安装在电机的轴向端部的旋转变压器160。旋转变压器160包括在胎体内部的外壳中轴向居中固定的旋转变压器定子164和安装在电机的转子的轴31上且面对旋转变压器定子的旋转变压器转子162。旋转变压器定子164锁定在所述外壳中的轴向地且成角度地固定的位置中。安装设备包括用于旋转调整旋转变压器转子162在电机转子的轴31上的角位置的轴承，以及能够保持旋转变压器转子162以被选角位置静止在电机转子的轴31上的摩擦滚道202。

在现有技术中，从文献US 2006/125439或EP 1796257A1中，也已知配备有旋转变压器的电机。其提出通过计算来确定旋转变压器设置误差。在文献US 2006/125439中，计算要求使用电机参数的相位差估值器。但是，电机的参数是天生可变的，作为温度的函数更为显著，并且其在磁路的饱和状态的非线性方式中。在文献EP 1796257A1中，由旋转变压器给出的角度误差的估算要求用于处理电机的相位信号的各种操作。根据转子的位置，选择性地校正，这份文献描述了用于控制电机的阶段。因此该方法是不精准的并且就计算时间而言它是非常贪心的。

在例如具有永磁铁的三相同步电机中，转矩依靠转子磁通和定子磁通之间的相互作用而产生。通过永磁铁产生转子磁通，通过调节定子磁通而调节转矩，为此可使用两个参数：磁通的幅度，本身通过三相电源系统的电流幅度来调节，以及相对于转子磁通的定子磁通的相位。这个相位通过定子电流的相位来调节。在给定的电流幅度上，当转子磁通在相对于定子磁通的正交相位中且几乎没有在任何东西中时，得到最大转矩。电流的幅度借助使用电流传感器的测量值的调节器而受到控制。

为了能够准确地调节电流的相位，有必要知道马达转子（因此是转子磁通）相对于定子线圈的位置。这是旋转变压器的功能，所述旋转变压器是能够通过电旋转来测量旋转变压器转子的绝对位置的传感器。旋转变压器本身由定子和转子组成。测量的示值取决于在旋转变压器转子和旋转变压器定子之间的相对位置。对于在电机转子和电机定子之间的给定的参考位置，其对应例如零的参考值，用于转子位置的测量。旋转变压器能够以任意角度方式被安装在电机上，在旋转变压器测量的示值与转子位置的参考值之间存在差别。让我们称这种差别为“旋转变压器设置误差”。有必要知道这个旋转变压器设置误差，以便准确地得知电机转子磁通的位置，因此可以最优化电机的控制。当已知这个旋转变压器设置误差时，存在两种解决方法以回避它：软件补偿，或者在旋转变压器转子和旋转变压器定子之间的相对位置的机械调整，在后者中测量的示值实际上为零。让我们称这种操作分别为电机的旋转变压器的软件设置和旋转变压器的机械设置。

为了电机的控制以及按照惯例，当电机的转子磁极（已知转子上可以有一对或多对磁极，例如高性能电机中通常有三对磁极，从而定义三次电旋转为一次机械旋转）与相位A（也就是说定子的其中一个相位）的线圈的各自轴线对准时，电机转子的绝对位置的“零度”角基准在一次电旋转中发生，其中通过线圈的结构明显可以得知相位的空间位置。由于在电机转子和电机定子之间的这个特别的相对位置，因此有必要在测量示值实际上为零时，机械地调节在旋转变压器转子和旋转变压器定子之间的相对位置。让我们称这种操作为电机的旋转变压器的设置。