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1. WO2012019669 - MOTEUR À COMMUTATION ÉLECTRONIQUE

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[ DE ]

Patentansprüche

1. Elektronisch kommutierter Motor (20), welcher aufweist:

Einen ersten Anschluss (46) zum Anschließen an einen positiven Pol einer

Gleichspannungsquelle (47);

einen zweiten Anschluss (50) zum Anschließen an einen negativen Pol (50) dieser Gleichspannungsquelle (47);

einen Stator mit einer Statorwicklungsanordnung, welche mindestens einen

Wicklungsstrang (26) aufweist;

einen permanentmagnetischen Rotor (28) welcher im Betrieb bei seiner Drehung die Form des Stromes (ii, W) in der Statorwicklungsanordnung (26) beeinflusst;

eine Erfassungsanordnung (64), welche dazu ausgebildet ist, einen aus der

Gleichspannungsquelle (47) dem Motor (20) zugeführten Strom in zeitlichen Abständen zu erfassen und zu digitalisieren, welcher Strom im Betrieb vom ersten Anschluss (46) durch die Erfassungsanordnung (64) zum zweiten Anschluss (50) fließt,

wobei der Absolutwert des Motorstroms (ii, ί ) im Betrieb verschiedene Abschnitte aufweist, wie folgt:

einen ersten Abschnitt (1 13), im Folgenden Stromrücken genannt, der ausgehend von der Kommutierung (1 18, 1 18') bis zu einem Maximum (1 14) des Absolutwerts ansteigt, einen zweiten Abschnitt (1 1 5), im Folgenden Stromsattel genannt, der ausgehend vom Maximum (1 14) bis zu einem Minimum (1 16) des Absolutwerts absinkt,

einen dritten Abschnitt (1 17), im Folgenden Stromschwanz genannt, der sich an den Stromsattel (1 15) anschließt;

und einen programmgesteuerten Rechner (36), welcher zur Ausführung folgender Schritte ausgebildet ist:

a) aus den digitalisierten Stromwerten wird die Lage des Stromrückens (1 13) ermittelt; b) aus den digitalisierten Stromwerten wird die Lage des Stromsattels (1 1 5) ermittelt; c) ausgehend von den erfassten Stromwerten an Stromrücken (1 13) und/oder

Stromsattel (1 15) wird ein Stromwert (1 18; 1 18') ermittelt, bei dem ein Kommutierungsvorgang beginnen soll;

d) wenn der Motorstrom (ii, ii ') diesen Stromwert (1 18; 1 18') erreicht oder

überschreitet, wird der Kommutierungsvorgang eingeleitet.

Motor nach Anspruch 1 , bei welchem der programmgesteuerte Rechner (36) zur Durchführung folgender Schritte ausgebildet ist:

a) die Absolutwerte zeitlich einander folgender digitalisierter Stromwerte werden

verglichen, um durch die Vergleiche ein im Bereich des Stromrückens (1 13) auftretendes Maximum (1 14) zu ermitteln und einen diesem Maximum (1 14) zugeordneten digitalisierten Stromwert (Max) zu speichern;

b) zeitlich nacheinander ermittelte digitalisierte Werte werden verglichen, um ein auf dieses Maximum (1 14) folgendes Minimum (1 16) des Absolutwerts im Bereich des Stromsattels (1 15) zu ermitteln.

Motor nach Anspruch 2, bei welchem der programmgesteuerte Rechner (36) zur Durchführung folgender Schritte ausgebildet ist:

Nach der Ermittlung des Maximums (1 14) im Bereich des Stromrückens (1 13) wird abgewartet, bis die Differenz zwischen dem diesem Maximum (1 14) zugeordneten Stromwert und dem augenblicklichen Stromwert einen vorgegebenen Mindestwert erreicht hat, bevor das auf dieses Maximum (1 14) folgende Minimum (1 16) des

Absolutwerts ermittelt wird.

Motor nach Anspruch 3, bei welchem dann, wenn der vorgegebene Mindestwert nicht ermittelbar ist, die Ermittlung des Minimums (1 16) durch eine vorgegebene

Korrekturmaßnahme ersetzt wird.

Motor nach Anspruch 4, bei welchem als Korrekturmaßnahme der Strom in der

Statorwicklungsanordnung (26) auf eine Stromrichtung umgesteuert wird, welche einer anderen Drehrichtung zugeordnet ist.

Motor nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem als Korrekturmaßnahme der Motor (20) mindestens zeitweise stromlos gemacht wird, um eine Überhitzung bei einer Blockierung des Motors zu verhindern.

Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Messung der Versorgungsspannung (UB) eine Messvorrichtung (36, 79, 181 , 182, 184) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, einen von dieser Spannung (UB) abhängigen Wert zu digitalisieren.

Motor nach Anspruch 7, bei welchem mindestens ein Element (T3, T4) der H-Brücke (22) durch ein PWM-Signal (pwm3, pwm4) steuerbar ist, dessen Tastverhältnis eine Größe hat, die bei einer Änderung der Versorgungsspannung (UB) des Motors (20) diese Spannungsänderung mindestens nahezu kompensiert, um dem Motor (20) im Betrieb eine etwa konstante Gleichspannung (UM) zuzuführen.

9. Motor nach Anspruch 8, bei welchem der programmgesteuerte Rechner (36) dazu ausgebildet ist, nach dem Einschalten des Motors eine Messung (S202) der

Versorgungsspannung (UB) durchzuführen, um zu diesem Zeitpunkt ein geeignetes Tastverhältnis (pwml , pwm2; pwm3, pwm4) des PWM-Signals ermitteln und einstellen zu können.

10. Motor nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem der programmgesteuerte Rechner (36) dazu ausgebildet ist, die Messung der Versorgungsspannung (UB) auch nach dem

Einschalten des Motors fortzusetzen, um bei einer Änderung der Versorgungsspannung (UB) das Tastverhältnis (pwml , pwm2; pwm3, pwm4) des PWM-Signals auch im Lauf des Motors an die augenblickliche Höhe der Versorgungsspannung (UB) anzupassen.

1 1 . Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem im Betrieb mindestens ein Element (T3, T4) der H-Brücke (22) durch ein PWM-Signal (pwm3, pwm4) ein- und ausschaltbar ist, so dass im eingeschalteten Zustand dieses Elements im Betrieb ein Strom R) vom ersten Anschluss (46) über dieses Element und die Erfassungsanordnung (64) zum zweiten Anschluss (50) fließt, welcher Strom (IR) durch die Erfassungsanordnung (64) erfassbar ist,

und im ausgeschalteten Zustand dieses Elements (T3, T4) ein abnehmender Kreisstrom (i*, i*') in der H-Brücke (22) fließt.

12. Motor nach Anspruch 1 1 , bei welchem die Messanordnung (80) einen Kondensator (94) aufweist, dessen Ladespannung (uc) im eingeschalteten Zustand des genannten Elements (T3, T4) eine Funktion des von der Erfassungsanordnung (64, 80) erfassten Motorstroms R) ist und ihrerseits als Grundlage für die Erfassung und Digitalisierung des Motorstroms dient,

und dem eine Entladeschaltung (96) zugeordnet ist, um während des Fließens eines Kreisstroms (i\ i*') eine abnehmende Ladespannung (uc) am Kondensator (94) zu erzeugen, die als Basis für die Strommessung während des Fließens dieses Kreisstroms (i*, i*') geeignet ist.

13. Motor nach Anspruch 1 1 oder 12, bei welchem im Betrieb der Kreisstrom (i\ i*') gemäß einer ersten Zeitkonstante (xw) abnimmt, die hauptsächlich durch die elektrischen Daten (L, R) des Wicklungsstranges (26) beeinflusst ist, durch welchen dieser Kreisstrom (i*, i*') fließt,

und bei welchem die Ladespannung (uc) im Betrieb mit einer hieran angepassten zweiten Zeitkonstante (xc) abnimmt, die durch die elektrischen Daten des Kondensators (94) und seines Entladekreises (96) beeinflusst ist.

14. Motor nach Anspruch 13, bei welchem die erste Zeitkonstante (xw) und die zweite

Zeitkonstante (τ<_) aufeinander abgestimmt sind, so dass während des Fließens eines Kreisstroms (i*, i*') eine Ladespannung (uc) am Kondensator (94) erfassbar ist, welche einen vergleichbar abnehmenden Verlauf hat wie der abnehmende Kreisstrom (i*, i*').

1 5. Motor nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei welchem der Verlauf der Ladespannung (uc) des Kondensators (94) um einen Amplituden-Offset gegenüber dem Verlauf des in der Erfassungsvorrichtung (64) fließenden Stromes OR) versetzt ist.

16. Motor nach Anspruch 1 5, bei welchem durch den Amplituden-Offset die zu

digitalisierende Spannung (uc) in einen anderen Messbereich des zugeordneten A D- Wandlers (1 00) verschoben ist.

1 7. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem mindestens ein

ermittelter Stromwert vor seiner Verwendung einer Plausibilitätsprüfung (S282, S290) unterzogen wird.

18. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem eine H-Brückenschaltung (22) vorgesehen ist, welche zwei Halbbrücken (S1 , S3 bzw. S2, S4) aufweist, in deren

Brückendiagonale (24) ein Wicklungsstrang (26) des Motors (20) angeordnet ist, wobei in Reihe mit jeder Halbbrücke (S 1 , S3 bzw. S2, S4) ein Messwiderstand (RA, RB) angeordnet ist, welche Messwiderstände eine Serienschaltung bilden, die intermittierend von einem Kreisstrom (i\ i*') des Motors durchflössen wird, welcher in den Messwiderständen (RA, RB) der Serienschaltung einen Spannungsabfall (URA, URB) hervorruft, der zur Ermittlung desjenigen Stromes geeignet ist, der beim Fließen eines Kreisstroms (i\ i*') durch den in der Brückendiagonalen (24) angeordneten Wicklungsstrang (26) fließt.

19. Motor nach Anspruch 18, bei welchem zum Filtern des Spannungsabfalls (URA, URB) dem zugeordneten Messwiderstand (RA, RB) Filterelemente (144, 1 54) zugeordnet sind.

20. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die A/D-Wandlung so gesteuert ist, dass sie außerhalb der Schaltflanken (180, 186, 185) des PWM-Signals (pwm, pwm 1 , pwm2, pwm3, pwm4) eingeleitet wird.

21 . Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die A/D-Wandlung (310) so gesteuert ist, dass sie während des Fließens eines Kreisstroms (i*, i*') eingeleitet wird.