[发明专利]具有谐波补偿的电子换向的电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电驱动装置，尤其是一种电子换向的电机或者具有定子和尤其永磁地构造的转子的电子换向的电动机。该电动机还具有与定子连接的控制单元。该控制单元构造用于，生成用于激励用于生成旋转磁场的定子的定子线圈的控制信号。该电动机构造用于，至少部分地补偿由转子生成的转矩的转矩脉动。

发明内容

根据本发明，电驱动装置、尤其是前述类型的电动机或者电机具有转子位置传感器和电流传感器。该电流传感器构造用于，获取定子线圈中流动的电流以及生成表示这些电流的电流信号。优选地该控制单元具有处理单元，该处理单元构造用于，根据该电流信号和施加在定子线圈上的电压以及由转子位置传感器生成的转子位置信号确定电动势的谐波并且生成补偿该谐波的作用的控制信号。该控制单元、尤其是该处理单元构造用于，叠加该补偿的控制信号与控制信号，从而能够至少部分地或者完全地补偿该谐波的作用以及因此补偿转矩脉动。

即可以得知，在时间过程中呈正弦状的电动势的情况下该电动机的转矩引起恒定的转矩，对此永磁地构造的转子在EMK(电动势)中生成谐波，这在时间转矩曲线中造成不期望的频率成分，其明显地表现为所谓的转矩脉动。

因此在生成转矩时该电驱动装置能够有利地不生成令人讨厌的噪声。在例如为机动车的助力转向装置的组成部分的电动机中，由电动机生成的谐波能够将人耳可听见的噪声传到车辆内部空间中或者作为振动越过转向柱传递。该电动机作为其他的电驱动装置的组成部分，例如作为洗衣机的驱动装置、作为电动自行车的驱动装置或者作为电动车辆的驱动装置也能够有利地生成更小的干扰噪声。

该电子换向的电动机例如是现场电机、具有永磁地构造的转子的现场电机、异步电机、磁阻电机或者横向磁通电机。

本发明还涉及一种具有前述类型的电动机的特征的电机。该电机能够不仅作为电动机而且附加地作为发电机工作。在以下实施例中阐述该电动机的特征，因此其按照意义也适用于电机。

优选地该处理单元由微处理器、微控制器、ASIC(ASIC＝专用集成电路)或者数字信号处理器构成。

在一优选的实施方式中，该电动机具有电压传感器，其中该电压传感器与定子线圈连接且构造用于，获取在落在该定子线圈上的电压，其中该控制单元、尤其是处理单元构造用于，根据该获取的、落在该定子线圈上的电压生成补偿谐波的控制信号。于是落在定子线圈上的电压相当于前述的、施加在定子线圈上的电压。因此该电压能够有利地通过电压传感器获取，对此众所周知通常能够假设该电压为预定的定压。

在一优选的实施方式中该控制单元、尤其是处理单元具有，RLS(最小二乘法)估算器，其构造用于通过最小二乘法确定谐波、尤其是谐波的相位和幅度。进一步优选地，该控制单元构造用于，根据所确定的谐波生成补偿的控制信号。因此能够有利地根据定子线圈电流或者附加的定子线圈电压和转子位置电压由控制单元、尤其是处理单元执行对由电动机生成的谐波的现场确定。

该现场特征意味着，该确定进一步优选地能够在电动机运行的过程中在信号的尽最快可能的处理路径上进行补偿谐波。

在一优选的实施方式中该控制单元、尤其是处理单元构造用于，根据补偿的控制信号，以及因此根据由RLS估算器确定的EMK谐波借助于基于平整度的控制来控制定子。通过该基于平整度的控制能够有利地控制由电动机表示的非线性系统。

在一优选的实施方式中该控制单元构造用于，根据补偿的控制信号生成用于施加给定子线圈的电压。因此该由电动机生成的转矩有利地消除转矩脉动，或者降低转矩中的转矩脉动。

在一优选的实施方式中处理单元构造用于，根据由RLS估算器确定的谐波生成表示补偿的转矩的转矩信号以及根据补偿的转矩信号生成补偿的控制信号。因此尤其能够根据获取的相位电流和相位电压，有利地进行对由电动机生成的谐波的现场确定。因此同样能够现场完成补偿谐波。该现场补偿意味着，在电动机运行过程中尽可能快地、尤其是通过处理单元和提供的确定装置，在电动机的当前的电流馈电状态期间实现电动机生成的谐波，从而实际上能够不导致谐波的明显辐射，因为不出现具有补偿的转矩信号的谐波。

在电动机的一优选的的实施方式中，该处理单元具有电动机的电模型，该电模型表示根据定子线圈的电感和所确定的磁通的用于施加在定子线圈上的电压的调节量，其中该磁通具有待补偿的谐波，且该处理单元构造用于，根据该调节量生成补偿的控制信号。因此能够有利地生成补偿的控制信号，而不用测量由电动机实际上辐射的谐波——例如通过麦克风或者固体声音接收器测量。