用于调整具有电子换相的执行器驱动器的定位系统的执行器部件的方法和装置与流程

无刷电动机可以用来控制机械的执行器。一个例子是使用无刷直流马达(BLDC)或电子换相的执行器驱动器，这将会比传统的机械换相的DC马达更有优势。这包括，例如改进的EMC性能，降低的摩擦，减少的安装空间和减轻的重量。一般来说，此类马达通过齿轮机构连接到实际的控制元件或执行器部件。

通常，为了给BLDC马达换相，需要在任意时刻的关于其转子位置的信息。为此，经常通过转子位置传感器在马达轴处对转子位置进行直接测量。可选地，借助于马达和控制元件或执行器部件之间的机械耦合，转子位置也可以通过执行器部件上的位置传感器而被间接确定。例如在DE 10 2011 005 566 A1中描述了这样的定位系统。

技术实现要素：

本发明是基于这样一种认知：需要在即使没有转子位置的连续确定时，也能对由BLDC马达驱动的执行器部件进行可靠和精确地调节。这样一来，定位系统中昂贵的传感器可以被省略，这种定位系统所需的安装空间也会减小。

同时也需要创建一种定位系统，其中尽管设置了用于确定转子位置的传感器，但是系统也可以甚至在位置确定失效时对执行器部件进行可靠和精确的调节。这样的话，例如，或许需要在失去位置信息时，将执行器部件永久和可靠地移动到任意的位置。同样，也可能需要在失去位置信息后，只是将执行器部件移动到应急位置，其中，很可能地，只有通过克服反力例如弹簧力才能达到应急位置。

发明的有益效果

根据独立权利要求的本发明的主题可以满足这些需求。在从属权利要求中，描述了本发明的优选实施例和改进方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于调节定位系统执行器部件的方法，其允许经由电子换相的执行器驱动器或者无刷DC马达驱动的执行器部件，甚至在没有转子位置的连续确定时，都可以被可靠和精确地调节。

其实现方式为：定位系统包括与执行器部件耦合的电换相的执行器驱动器或者无刷DC马达，其中执行器驱动器包括具有永磁体的转子，其中该转子具有沿着转子的极轴延伸的第一轴线，其中该执行器驱动器具有电换相的定子。该定子可以以空间相量激励，其中该空间相量具有电相位和幅值，其中该空间相量是关于相对于转子的第一轴线的差值相位来定向的。该方法包括以下步骤用于控制执行器部件的预定位置：

■设定空间相量的差值相位为工作差值相位，

■设定该幅值为工作幅值，其中，工作差值相位和工作幅值被设置为：使得工作差值相位小于45°，并产生作用于转子上且适于接近执行器部件的预定位置的转矩。

通过将空间相量的电相位转过合适的差值相位角达到驱动器部件的预定位置。

执行器部件可能会受到反力，即，例如具有总是会施加反抗转矩于执行器驱动器上的弹簧以在执行器驱动器未供能时将执行器部件移动到初始位置。

定位系统可以是诸如节流阀、废气循环阀门控制器、充气移动阀、通用执行器或者是屏幕雨刷马达。

定子可具有整体极对数NP，NP可以是诸如NP＝1或NP＝2或NP＝3，或其他极对数。

执行器部件通过具有一定齿数比的齿轮机构耦合到执行器驱动器。该齿数比可以是例如：10:1或20:1或40:1。但是，在1：1到500:1之间的其他齿数比也是可行的。

当齿数比是1:1，且极对数NP＝1时，从而，空间相量的360°电相位的一次旋转，与执行器部件的一次完整旋转正好对应，即：执行器部件旋转的机械调整角α也是360°。当齿数比是20:1，且极对数NP＝1时，空间相量的20次完整旋转，即电相位转过7200°，与执行器部件的一次完整旋转正好对应，即：执行器部件旋转的机械调整角α为360°。当齿数比是20:1，且极对数NP＝2时，空间相量的40次完整旋转，即电相位转过14400°，与执行器部件的一次完整旋转正好对应，即：执行器部件的360°旋转。

与现有技术相比，本方法的益处在于：可以无须连续地确定转子的第一轴线的位置或转子位置，就能将执行器部件可靠地移动到预定位置。因此，例如，无须安装传感器来确定定位系统内的位置，由此，定位系统可具有结构更加紧凑和生产成本更为低廉的优势。

换言之，执行器驱动器或马达无须以效率最优目的运行。根据所提供的方法实现此，其中，空间相量并未被操控为具有90°左右的差值相位，而具有最小可行幅值。这样，空间相量并未被近似地定向在转子的第二轴线的方向上，该第二轴线垂直于转子的第一轴线延伸。如此，空间相量并不是以其全部量对转矩起作用。为了空间相量的效率最优定向，需要对第一轴线位置的精确了解，因为90°左右的差值相位可视为不稳定的状态：由于空间相量引起的转矩，转子被迫将其第一轴线定向在空间相量的方向上，即：以减小差值相位。

相反，根据所提供的方法，空间相量近似地在转子的第一轴线的方向上转动，且因此具有小于45°的差值相位，理想情况下是更小的角度，例如5°。与此同时，空间向量的幅值扩展为这样的量：其足以以选定的工作差值相位施加转矩在转子上，该转矩足够克服产生和作用在转子上的最大反抗转矩，该反抗转矩发生在从执行器部件的位置(在该位置处，设定工作差值相位)到执行器部件预定位置的路径上。

对于选定的工作差值相位，空间相量的仅部分幅值——在垂直于转子第一轴线的方向上起作用的那部分——对转矩是起作用的，即：由总幅值乘以差值相位的正弦值所得的那部分。因此，最小可行工作差值相位，首先由待被克服的最大反抗转矩(例如，来自将执行器部件耦合于执行器驱动器的齿轮机构的摩擦力，或者是来自具有反力的执行器部件的装载，如以复位弹簧形式)确定，其次由空间相量的最大可用幅值和转子的结构设计(如其磁力和长度)和齿数比确定。空间相量的最大可用幅值是由例如定子线圈或者定子的结构设计决定，特别是由其电阻或者是其极对数确定。另外，可用的电源和相电压的预备，即电源供应的最后阶段及其控制方法，对最大可用幅值也起作用。这是因为，最终，这些因素将影响马达中所能达到的最大电流向量。

力矩与差值相位的正弦值(近似)成线性关系。对于90°的差值相位，即：sin(90°)，转矩T_M由下式(近似)计算：

T_M＝3/2*NP*Km*I,

其中，NP是极对数，Km是马达常数，I是(具有差值相位90°的)电流向量的量。

取决于马达类型和其磁路结构设计，在该方程上增加另外的项。但是，其对转矩的影响通常并不大。

由于并不存在针对效率最优化的差值相位，转子以准稳定平衡的方式跟随空间相量的定向，这种方式下，其可以转至任何期望的位置，由此，与转子耦合的执行器部件也可以转至任何期望的位置。因此，有利的是，不再需要转子的精确位置信息，而只需要与以针对效率最优化的差值相位的运行相比的空间相量的幅值中的更高值。

本发明的进一步改进方案提出：定位系统包含用于检测转子第一轴线位置的位置值或者转子位置的手段。术语“第一轴线位置的位置值”指的是第一轴线相对于空间相量的电相位的位置。这有利地保证了至少在一个时刻——例如，紧跟在转子安装在驱动器执行器中之后——或者任意的其它时刻，执行器驱动器的转子的位置可以被检测。如此，该方法可以尤其可靠地执行。

这样，例如对于齿数比40：1，极对数NP＝1的定位系统，为了描述执行器部件(在真实空间中)的一次完整旋转，第一轴线的位置可假定为0°到14400°(电相位)之间的取值；或者为了以90°(在真实空间中)机械地移位执行器部件，第一轴线的位置可假定为0°到3600°(电相位)之间的取值。因此，在真实空间中，需要转子的10次旋转(或者是空间相量260在电相位空间的3600°)来实现执行器部件在真实空间中的90°的一次旋转。因此，通过该手段确定的转子第一轴线的位置与执行器部件的位置精确地耦合。如果检测到的位置值是例如1800°，从而同时也知道了执行器部件处于45°的位置角。

至少一次精确地了解转子第一轴线位置的位置值是有利的，因为在齿数比不等于1:1或者极对数不为NP＝1的情况下，可能会出现模棱两可的情况。因此，在电相位在真实空间中每转过360°时，空间相量总是指向相同的空间方向。根据所提供的方法，转子在真实空间中被近似地定向在空间相量的此空间方向上。对转子第一轴线相对于电相位的位置的位置值的精确了解然后允许确定为使执行器部件调整到预定位置而必需的空间相量的电相位改变。如果，例如执行器部件在真实空间中位于45°的位置，为了达到90°的位置，需要转子(以及空间相量)五次完整的旋转。于是，空间相量或者第一轴线的位置位于1800°的(电相位的)位置值，且必须被调整到3600°。如果第一轴线的位置是完全未知的，则换言之，对电相位没有了解。则，转子可能的确朝向空间相量，但是很难确定为了将执行器部件带到期望位置所需的转子(或空间相量)旋转多少次或者必须以多少量调整电相位。在上述提出的示例中，例如，当电相位从1800°旋转到2160°(即：转过360°的差值相位)之后，空间相量处于与在3600°的必要值处相同的真实空间方向上。然而，执行器部件此时不是移动了45°而移动到90°，而仅移动了9°而移动到54°。用于确定第一轴线位置的位置值的手段从而有利地保证了，使用该方法，执行器部件可被安全和可靠地调整到任意期望的预定位置。

由于该手段是用于确定位置值的至少一个校准步骤，其有利地保证了该位置值被确定一次，例如是在定位系统启动之时或者是安装转子在执行器驱动器中的时候，以及可以实现电相位到转子的真实空间方向的必要指定。这样的校准方法或者校准步骤有利地是例如由外部提供的传感器执行，以使驱动器执行器本身不需要为其所有的传感器。更有利地，在校准步骤之后，无需确定另外的位置值，由此，本方法的执行具显著的鲁棒性。例如，该校准步骤可以在每次定位系统启动之后执行。

因为在执行器部件的预定位置处执行器部件是完全打开的，和/或执行器部件停靠在机械止动部上，这有利地保证了该方法能尤其可靠地设定执行器部件的预定位置。因此，例如，可以将空间相量的电相位转过多个360°超出实际的目标值，以用这种方式来保证执行器部件确实达到机械止动部或者完全打开的位置。在这种空间相量的过旋转中，机械止动部或者是执行器部件完全打开的位置防止了执行器部件也转动到超过期望位置，对应于空间向量。然而，如果在方法的开始阶段对执行器部件的位置的假设(空间相量的电相位旋转基于该预设)估计不足，则通过过旋转空间相量和通过机械止动部或执行器部件的完全打开，可以可靠地达到执行器部件的精确定义位置。达到这样良好定义的应急工作点对于本方法在很多应用中的使用都是极重要的，例如在机动车辆领域。

因为，执行器部件的预定位置会在300ms之内达到，特别是在100ms之内达到，这有利地保证了该方法能应用在时间要求严格的定位系统之中，例如，用在内燃机的节流阀装置中。

由于空间相量的电相位的旋转被控制为，使得相位控制值随控制时间的描述给定在任何时刻均可微的曲线，即：特别地，在任何时刻，左导数和右导数一致，这有利地保证了执行器驱动器的转子能可靠地跟随空间相量的相位位置，例如在空间相量旋转的开始或结束时，转子不会由于反力应用或者由于惯性力矩而拖后(trailing)。换言之，因此有利地实现了执行器部件被精确地移动到正确位置，且空间相量不会仅在电相位位置旋转过多个360°之后才开始移动转子，且转子在相位变化结束时不会由于其惯性力矩而冲过目标位置。本实施例保证了空间相量移动的平缓开始和停止。有利地，其也消除了将可能导致对例如轴承和其它机械部件的高负荷的执行器部件的忽动忽停或突然移动。

根据本发明的第二方面，提出了一种用于调整根据本发明第一方面的定位系统执行器部件的方法，其中，该方法只在发生定义事件之后执行，并且其中在用于调整执行器部件的位置的定义事件未发生时，空间相量被定向为相对于转子的第一轴线的差值相位位于90°+/-45°的范围之内，即，在45°和135°之间，特别是在90°+/-20°的范围之内，即70°到110°。如果在用于对执行器部件位置移位的定义事件未发生的情况下，空间相量被定向为相对于转子的第一轴线的差值相位位于85°到110°的范围之内，则特别有利的效果会出现。

与现有技术相比，所提出的方法益处在于：在定义事件未发生时一直存在的常规工作模式下，定位系统以效率最优目标运行，上述提出的有利方法仅应用在定义事件发生之后。这里益处是在于：在定位系统的常规运行中，减小的能耗是足够的，但是在定义事件发生之后，无需对转子第一轴线的位置的连续检测，就可以迅速和可靠地达到执行器部件的任何预定位置。因此，例如，在定义事件发生之后，定位系统可以快速达到执行器部件的应急运转点，例如执行器部件的全开位置。有利地，与现有技术中惯用的应急运转点相比，这种应急运转点还可以是执行器部件的如此位置：在该位置，弹性力作用于执行器部件上，这将会在执行器驱动器未被供能(即例如节流阀的完全打开状态)的情况下使得执行器部件远离应急运转点。

对于根据本发明第二方面的方法的改进提出：定位系统包含用于检测第一轴线位置的位置值的手段，其中该用于检测第一轴线位置的位置值的手段为设置在执行器部件上的至少一个传感器和/或设置在执行器驱动器上的至少一个传感器。本发明的此改进能有利地实现：在常规运行时，即在定义事件发生之前，可以安全可靠地设定执行器驱动器的效率最优的运行。例如，可以提供二到三个传感器用于检测转子第一轴线位置的位置值，以使系统具有冗余，并在一个传感器失效时，仍然可以获得位置信息。

由于定位系统包括用于存储第一轴线位置的位置值的存储器，且由于在定义事件发生时，会从该存储器中检索位置值以设定工作差值相位，即小于45°的差值相位，所以，其有利地实现了当定义事件发生时，可以可靠地获得转子第一轴线位置的位置值。例如，定义事件可以为传感器故障或传感器失效。在这种情况下，特别有利的是：如果在存储器中可获得位置值，则定位系统可以使用似真性(plausibility)检验算法，以检验最近存储的位置值中有哪些仍包含合理的位置信息。因此，例如，在传感器逐渐失效时，算法可以检验从哪个时间开始存储的位置值不再具有与提供的用于控制空间相量的控制信号看起来合理(似真，plausibe)的关联。以此方式，有利地，能够从存储器中检索适于设定工作差值相位的位置值，根据本发明第一方面的方法能得以应用。

换言之，以此方式，可以从基于通过至少一个传感器对转子第一轴线的位置值的检测的效率最优模式切换到应急运转模式，后者以提高的能量消耗在执行器部件的控制上达到相似的可靠性，而无需(例如)通过传感器检测转子第一轴线位置。

在该方法的进一步实施例中，预定位置可以是执行器部件的位置或设定，在该处执行器部件停靠在机械止动部上。根据该方法，给出了空间相量的电相位为了达到执行器部件的预定位置或设定而要转过的空间相量电相位的差值相位角。该差值相位角从在预定位置处的空间相量的第一电相位和空间相量的第二电相位之间的差加上正或负的多个360°特别是加上720°或-720°来确定或算得，该第二电相位是空间相量在从存储器中检索到的位置值处所具有的相位。这样，能有利地保证执行器部件非常确定地达到预定位置，即便从存储器检索到的位置值与同时达到的位置值有显著差别。通过将空间相量在实际所需空间相量电相位位置之上或之下过旋转或欠旋转，转子被可靠地带到机械止动部。如果执行器部件已经到达了机械止动部，鉴于根据该方法设定的空间相量的大幅值，空间相量电相位的过旋转或欠旋转至多具有如此影响：转子因为作用于其上的反力而少量地跳回，然而之后再次通过旋转空间相量而被带到机械止动部。与现有技术相比，这样的益处是负载有反力的应急运转点也可以非常确定地达到。这种负载有反力的应急运转点，可以例如在存在节流阀的情况下为节流阀的完全打开状态。如果是在内燃机中，可能需要如此，例如，所必需的空气供应量不再是由节流阀的打开控制，而是通过内燃机阀门的冲程控制。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于调整定位系统执行器部件的装置。该定位系统具有与执行器部件耦合的电换相的执行器驱动器。该执行器驱动器包括具有永磁体的转子，其中该转子具有沿着转子的极轴延伸的第一轴线。该执行器驱动器进一步包括电换相的定子，其中该定子可以以空间相量激励，其中该空间相量具有电相位和幅值，其中该空间相量可以关于相对于该转子的第一轴线的差值相位来定向。提供该装置被配置为达到执行器部件的预定位置，其中：空间相量可被控制以使得差值相位可设定在工作差值相位，其中，空间相量可被控制以使得幅值可设定为工作幅值，其中，工作差值相位和工作幅值可被设置为：使得工作差值相位小于45°，且空间相量产生作用于转子上且适于达到预定位置的转矩。

与现有技术相比，该装置有利地实现了在带有电换相的执行器驱动器的定位系统中，无需对转子第一轴线位置的连续测量，执行器部件就能被安全可靠地调节。这样，定位系统可被尤其紧凑和经济地生产，因为例如传感器布置可被省略。此外，以此方式，由于不再需要对转子第一轴线的位置进行检测和计算，节省了用于确定位置信息的计算过程的时间，执行器部件的控制可以尤其快捷。同时，也有利地减小用于此计算的能耗。

本发明这一方面的改进提供了：该装置被配置为在常规运行状态下达到驱动器部件的预定位置，其中，空间相量可被定向为关于相对于转子的第一轴线的差值相位大于45°，特别是关于差值相位大于70°，其中，幅值可以设置为使空间相量产生作用于转子上且适于接近预定位置的转矩。进一步地，该装置被配置为仅在定义事件发生之后接近执行器部件的预定位置，其中，工作差值相位和工作幅值可设置为：使得工作差值相位小于45°，且空间相量产生作用于转子上且适于接近预定位置的转矩。这有利地保证了：在常规运行状态下，即在定义事件发生之前，定位系统可以以效率最优目的运行，而在定义事件发生之后，对转子第一轴线位置的连续检测可以省略。

在该装置进一步的实施例中，提供了定位系统包括用于检测第一轴线位置的位置值的手段，其中该用于检测位置值的手段为设置在执行器部件上的至少一个传感器和/或设置在执行器驱动器上的至少一个传感器。其中，定位系统包括用于存储第一轴线位置的位置值的存储器，且其中，当定义事件发生时，从存储器中检索位置值以设定工作差值相位，其中，定义事件为传感器故障或传感器失效。这种改良有利地保证：只要转子第一轴线位置的可靠位置值能通过至少一个传感器检测到，就可保持以低能量消耗的常规的效率最优工作模式来操控空间相量以激励定子。如果传感器信号丢失或者不再似真(plausible)，系统切换到应急模式，其允许将执行器部件可靠地调整到执行器部件的任何期望位置或设定，而无需转子第一轴线位置的连续位置值是可用的。例如，以此方式，可以达到执行器部件的至少一个应急运转点或者应急设定。

应用该方法，原则上是也可以，在定义事件发生之后，即例如在传感器失效之后，将执行器部件永久地调整到任何期望的或者是外部预定位置或设定。最终，以此方式，定位系统的可靠运行甚至在没有转子第一轴线位置的位置值的连续测量时，也是可行的。因此，例如，将此定位系统应用于机动车辆时，如节流阀或者用于技术系统中，机动车辆或者技术系统的操作者需在定义事件发生之后立即咨询维修中心(workshop)的情形可被避免或延后。这会具有安全方面的优势，因为例如在节流阀只是稍稍打开的跛行模式下，无需驱动机动车辆，直到下一个修理站，这对在多山的地形中满载运行的机动车辆来说十分困难，而在高速公路上则会对其它交通造成安全隐患。

根据本发明的第四方面，提供了一种含有程序代码的计算机程序产品，该代码在数据处理单元上运行时，执行根据本发明第一或第二方面的方法。此计算机程序产品有利地适于安全和可靠地调整定位系统中的执行器部件，例如，甚至是在传感器失效时。

附图说明

从对示意性实施例的以下描述并参照附图，本发明的进一步特征和优点对本领域技术人员来说将更加清晰，然而这些不应被理解为对本发明的限制。

附图中：

图1a是定位系统的示意图；

图1b描述了针对绕定子运转的空间相量的各种幅值和差值相位，由定子施加在转子上的转矩，以及，描述了作为执行器部件旋转角的函数的作用于执行器部件上的反抗转矩；

图2描述了在转子上施加相同转矩的各种空间相量的向量；

图3a描述了在常规运行下的方法过程；

图3b描述了发生定义事件后的方法过程；

图4描述了使得空间相量的电相位从第一位置到位于执行器部件的预定位置的位置的控制。

具体实施方式

根据发明的示意性实施例，所有的附图仅仅是对根据本发明的方法、装置或者其组成部分的图示描述。特别是，附图中并未显示用以标定的距离和尺寸比例。在不同的附图中，相应的元件具有相同的参考标记。

图1a示出了定位系统100，其可以被控制单元(图中未示)控制。该定位系统包括电子换相的执行器驱动器200，例如，无刷电动机。

执行器驱动器200通过具有齿数比G＝n1：n2的齿轮机构280耦合到执行器部件300。执行器驱动器200包括具有永磁体的转子210，其中该转子具有沿着转子210的极轴290延伸的第一轴线212。第一轴线212一般被命名为d-轴。转子210还具有被定向为垂直于第一轴线212的第二轴线214，因此，第二轴线214也垂直于极轴290，且(在转子坐标系中)习惯上被称为q-轴。

执行器驱动器200还具有电子换相的定子230，本实施中显示它具有的极对数是1。因此，定子具有3个励磁线圈232A、232B、232C，它们被布置为以120°彼此偏移。相应地，极对数是2时，将提供总共6个励磁线圈，每个彼此以60°偏移。定子230，或者是线圈232A、232B、232C可以以空间相量260激励。空间相量260可用极坐标描述。相对于定子230的位置上固定的坐标系，空间相量260可以由电相位φ_el和幅值A明确地确定，电相位φ_el描述到定子230中的参考轴线的角度值，幅值A表示空间相量260的长度并且与加载定子230的电流大小成比例。电相位φ_el可以假定为任意正的或负的值，其中在定子230的位置上固定的坐标系中，在多个360°之后空间相量260总是指向同一方向。因此，在定子260的位置上固定的坐标系中，空间相量260的方向只能反映上至多个360°的空间相量260的电相位φ_el。相对于转子210，空间相量260具有差值相位θ，其中差值相位θ是空间相量260相对于转子210的第一轴线212(在转子210的位置上固定的坐标系内)转过的角度。差值相位θ按照定义可以假定为-180°和+180°之间的任意角度。由于定子线圈232励磁产生的定子磁场，具有永磁体的转子210这时将被迫对自身定向，以其极轴290沿着该定子磁场。从而，空间相量260的旋转和定子磁场随着空间相量260的同向旋转(co-rotating)，引起转子210的机械旋转。因此，当定子磁场施加力或者由该力引起的转矩在转子210上时，转子210转动。在没有反抗转矩的状态下，仅可能是这样的情况，定子磁场以及由此的空间相量260相对于转子210的第一轴线212转过大于0°的差值相位。

在定子230的坐标系中看出，只要空间相量260具有足够大的幅值A来克服作用在转子210上的任何反抗转矩，具有其机械角相位的转子210于是会跟随空间相量260的电相位。假定无反抗转矩的状态，转子的机械相位，或者是转子位置，或者是转子210的第一轴线212位置，则因此与空间相量260的电相位φ_el精确地耦合。因此，术语“转子210的第一轴线212位置的位置值L”可以被理解为转子210从初始状态0°开始的机械角度旋转。

图中示出了两个不同的空间相量260的例子，它们相对于转子210具有相同的差值相位θ，但是长度不同，即具有不同的幅值A。标为260A的空间相量的幅值A1要小于标为260B的空间相量的幅值A2。同时，还示出了记为i_q和i_d的空间相量260。这里，记为i_d的空间相量260被定向为沿着转子210的第一轴线，并具有差值相位θ为0°。记为i_q的空间相量260被定向为沿着转子210的第二轴线214，并具有差值相位为90°。一般来说，每个空间相量260都可被描述为记为i_q的空间相量260和记为i_d的空间相量260的线性组合。所示的空间相量260的电相位φ_el在此暂且是无关紧要的。

图1a的右手部分示出了与执行器驱动器200耦合的执行器部件300。执行器部件可以是诸如节流阀、通用执行器部件、充气移动阀、废气循环控制阀，或者是屏幕雨刷马达，或者是安装在执行器部件上的任何其它元件。在所示的示意性实施例中，执行器部件300是弹簧式的。为第一弹簧312提供第一支座310，其中，第一弹簧312被配置为将执行器部件300移动到第一支座310。同时，为在与第一弹簧312的相反方向上起作用的第二弹簧322提供第二支座320。在所示的示意性实施例中，执行器部件300例如是位于在图中是水平的位置，即停留在第一支座310上的闭合位置。可以逆时针地将其移动机械相位或者是机械调整角α至机械止动部380。此移动可以由执行器驱动器的转子210的转动引发。在执行器驱动器200的未供能状态，执行器部件300移动到第一弹簧312和第二弹簧322的弹力可以互相抵消的位置。为了将执行器部件在两个方向之一上自此位置移开，则必需与弹簧作用相反的转矩。在所示的示意性实施例中，在执行器部件300上提供传感器350来检测执行器部件300的位置值。

由于转子210通过齿轮机构280精确地耦合到执行器部件300，通过确定执行器部件300的位置(即调整角α)，转子的第一轴线212的位置值，即转子210的第一轴线212的机械相位或转子位置，也可被精确地确立。执行器部件300的机械相位α通过以下关系与转子210的第一轴线212的位置值L联系起来：

α＝L/G,

其中，G是齿轮机构280的传动比，G＝n1:n2。

设若空间相量260在任何时刻都被充分地激励以拖动转子210跟随其，即定子230作用在转子210上的力大于例如来自第一弹簧312的反力，该反力随着执行器部件300进一步打开而增大，则执行器部件300的机械相位同样也与空间相量260的电相位φ_el精确耦合，遵从关系：

α＝L/(G*NP),

其中，NP是定子的极对数。

当极对数NP＝1，齿数比G＝40:1时，空间相量260的3600°的一次旋转对应转子210的第一轴线212的也3600°的一次旋转，并引起执行器部件300的调整角α为90°的机械旋转。明显，其他的齿数比也是可行的，例如，G＝20:1。

图1b在右手侧描述了作用在转子210上的反抗转矩T_C，反抗转矩T_C是执行器部件300的调整角α的函数。为了简化起见，假定反抗转矩T_C与执行器部件300的调整角α之间的函数关系是线性相关的，如对于遵守胡克定律的弹簧所给定的。明显地，在反抗转矩T_C和旋转角或调整角α之间可以存在不同的函数关系。因此，为了在方向上将执行器部件调整更大的调整角α，就必须克服转子210处的更大反抗转矩T_C。这个转矩T_C最终将由执行器驱动器200提供。这意味着，随着执行器部件300的调整角α的增大，空间相量260施加在转子210上的转矩也必须增大。

图1b在左手侧描述了对于激励定子230的空间相量260的不同幅值A和差值相位θ，定子230施加在转子210上的转矩T_M。这里，差值相位θ示出为在180°和+180°之间。如上文所述，对于理想条件下的0°差值相位θ，存在这样的状态，由于空间相量260和第一轴线212在此情况下被布置为是彼此共线的，空间相量260不施加转矩在转子210的第一轴线212上。

换言之，这种情况下，空间相量260在q-轴方向没有分量，q-轴即转子210的第二轴线214，其可以单独向转子210施加转矩。差值相位为-90°和+90°时，空间相量260施加在转子210的第一轴线212上的转矩为极大值。换言之，由此，以差值相位θ约为90°，即固定的幅值，可以获得最大的转矩；或者对于要达到的预定转矩T_M，其可在90°的差值相位θ处以比在任何其它差值相位θ处更小的幅值达到。从而，由于达到预定转矩T_M需要最小的功率消耗或者最小的空间相量260幅值，执行器驱动器200可以在约90°的差值相位θ以最优效率目的运行。

将图1b的左手侧和右手侧放在一起看，对于执行器部件300的每一个调整角α，可以确定反抗转矩T_C，反抗转矩T_C须由定子230的磁场施加，由空间相量260引起(provoke)，作用在转子210上以达到或维持执行器部件300的调整角α。如右手侧的例子所示，为了达到或维持27°的调整角，需要的反抗转矩T_C值为T1。在图表的上方，示出了对于一些调整角α的执行器部件300的调整角位置。

因此，提供的空间相量260必须能产生对转子210的T1值的转矩T_M。最终，对于每个调整角α，T_M＝T_C。如图1b左手侧所示，对于例如5°或175°的差值相位，这可以以具有幅值A3的空间相量260实现。如果使用幅值为A2的空间相量，其中A2比A3要小，则为了实现T1所需的差值相位为，例如25°或155°。然而，如果以效率最优的幅值A1使用空间相量260，A1小于A2，转矩T1只有在差值相位为90°时才能达到。

在幅值更小时，(如第一弹簧312的)反力将执行器部件300和与之耦合的转子210往回旋转，直至再次达到转矩平衡，即反抗转矩T_C被由幅值和差值相位θ生成的转矩T_M补偿。

对于72°的调整角α，使用第二反抗转矩T2，其大于第一反抗转矩T1。因此，有必要在转子上还提供第二转矩。在该示意性描述中，这可以以幅值为A2，在差值相位为90°处实现，也可以以更大的幅值，如此非90°的差值相位也已足够。

最后，由此可见，为了获得转矩T1，存在具有差值相位θ和幅值A的各种组合的解空间，其中，对于90°的差值相位θ，只有一个合适的幅值Au，其中该幅值Au是解空间中所有幅值中的最小值。同时，对于更小的差值相位，为了提供期望的转矩T1就需要更大的幅值。因此，差值相位的下至0°值的下限和上至180°值的上限最终由于结构的原因，由最大可用幅值A_o(即，例如由定子线圈232的电流承载能力)决定。为了保持安装空间尽可能地小，并同时保持能量消耗尽可能地低，因此，经常是将这种电子换相的马达或执行器驱动器200以最优效率目标运行。在现实世界中，由于反抗转矩和内部的摩擦力，效率最优化的差值相位可能会偏离90°。因此，对高的旋转速度来说，稍微更高的量是合理的，借此，由于转子磁通量的削弱，可以获得更高的力矩。空间相量260的差值相位θ和幅值A的精确值可以通过多种途径确定，例如，使用直接测量相电流的所谓的场定向方法(field-oriented method，FOR方法)。这种情况下，为了置空间相量于效率最优模式，即位于约90°的差值相位，需要关于转子210的第一轴线212的位置的连续信息。

根据定位系统100的设计，对应每个调整角α的空间相量260的电相位φ_el，在第二x-轴上示出，第二x-轴布置于具有调整角α的第一x-轴的下方。只要转子210没有经历任何滑动，这对应于转子210的机械相位。

图2详细示出了具有其第一轴线212和其第二轴线214的转子210与三个不同的空间相量260C、260D、260E之间的关系。所有三个空间相量260C、260D、260E在转子210上施加的转矩都相同。这是因为，所有三个空间相量260C、260D、260E在转子210的第二轴线214方向上具有相同的矢量分量i_C,q、i_D,q和i_E,q。然而，由于所有三个空间相量260C、260D、260E具有不同的差值相位θ_C、θ_D和θ_E，为了获得期望转矩T1它们一定具有不同大小的幅值A_C、A_D和A_E。差值相位θ距离转子210的第一轴线212越近，为了在转子210的第二轴线214方向上生成相同的向量分量需要的幅值A就越大。

图3a左手边示出了控制电路，其用于实现将执行器部件300设置为期望值的方法。在步骤410，执行器部件300要达到的调整角默认值α_Soll或与其成比例的转矩默认值T_Soll，被馈送给控制器420，用于执行器驱动器换相或生成合适的空间相量260。这个值可以临时存储在控制器420中。另一种可能的实施例，其中该值被存储于单独的存储器480中，作为存储于控制器420的额外另存或者代替。空间相量260对执行器驱动器200的定子230进行激励，经此转子210将被转到期望的位置值L_Soll。借助于齿轮机构280，执行器部件300也被带动。安装在执行器部件300上的传感器350检测执行器部件300的位置，并且因此间接检测转子210第一轴线212的位置值L。传感器350可以是如图3a所示，为旋转角度传感器，或者，在此处未示出的其他实施例中，为用于检测平移位置的位置传感器。位置值L首先提供给存储器480。之后，结合对转子位置特性曲线440的了解，来确定为了达到目标值α_Soll或者转矩T_Soll，空间相量260的电相位φ_el还需要旋转过多少。在结果提供给执行器驱动器换相器的控制器420之前，在传感器信号评估手段450中检查传感器350的信号是否为似真的(plausible)，或者是否存在。如果检查步骤450的检查结果是有效的，执行器驱动器换相器的控制器420会被告知为了达到目标值α_Soll或者转矩T_Soll空间相量还需要旋转过多少。在这种常规运行模式下，执行器驱动器200优选地是以效率最优目标运行，即以位于45°到135°范围之内的工作差值相位θ_O运行，优选在70°到110°范围之内，特别是优选在85°到110°范围之内。理想的是，工作差值相位θ_O在90°附近。

图3a的右手侧以图表示出了为了在效率最优模式下补偿反抗转矩T_C，y-轴上的空间相量260的幅值A的量是如何必须随着x-轴上的空间相量260的电相位φ_el的增大而增大。对应于电相位φ_el的空间相量260的幅值A由控制器240利用转子位置特性曲线来赋值。

图3b示出了如此状态：其中在检查步骤450中已经确立，来自传感器350的传感器信号并非是似真的，或者已完全失去传感器信号。在这种情况下，在该方法的示出的示意性实施例中其对应于定义事件，检查步骤450触发从存储器480的似真位置值L的检索，如箭头452所示。同时，执行器部件300必须达到的调整角默认值α_Soll或与其成比例的转矩默认值T_Soll的关联值，也检索自控制器420和/或存储器480。似真(plausible)位置值L可以是诸如，最后的可用有效位置值L，或者是得自存储器480中保存的多个位置值L的滑动平均或其它均值或计算结果。与此同时，检查步骤450向执行器驱动器换相器的控制器420发送信号，用箭头454描述，将空间相量控制从常规运行模式切换到应急运行模式。

在应急运行模式下，由于执行器部件300和/或执行器驱动器200的转子210的可用似真位置信号的缺失，不再为了效率最优控制空间相量260。同时，执行器驱动器换向器通过根据箭头456所示的信号路径接收从存储器检索到的位置值L。从该位置值L和具有幅值A和差值相位θ的关联的最近空间相量260出发，以及从空间相量260的电相位φ_el，差值相位θ--其在常规模式下为至少45°，理想情况至少70°，优选地至少90°--立即变为小于45°的工作差值相位θ_O，理想的是近似0°和10°之间，与此同时，空间相量260的幅值A增大到工作幅值A_O。选择工作幅值A_O和工作差值相位θ_O的组合，以使得在转子210的第一轴线212上，在从执行器部件300的关于检索到的位置值L的当前位置到执行器部件300的预定期望位置将覆盖的整个路径上，空间相量260施加的转矩T_M大于该路径上发生的最大反抗转矩T_C。这在图表的右手侧用上升曲线750突然变化到具有恒定工作幅值A_O的水平线760来表示。差值相位θ同样会进行相位跳跃。

换言之，该方法基于空间相量260的差值相位θ的相位跳跃和幅值跳跃。从可获得自存储器480的位置值L，也确定空间相量260的电相位φ_el必须改变多少值以从检索自存储器的转子210的第一轴线212的位置值L到达转子210的第一轴线的位置值L_Ende(在该位置达到执行器部件300的预定义位置)。执行器驱动器换向器的控制器420此时改变空间相量260的电相位φ_el，直至达到预定位置值L_Ende。由于空间相量260施加在转子210上的转矩T_M总是大于最大反抗转矩Tc，转子210因此跟随空间相量260，以及通过齿轮机构280与执行器驱动器200耦合的执行器部件300，也移动到执行器部件300的预定义位置。

在传感器完全失效(例如，传感器供电电压损失，传感器传输故障，转换错误)的情况下，对具有电换相的执行器驱动器200的执行器部件来说，通过所述的方法，可以保持执行器或执行器部件300的可控性(可定位性)。如果多个传感器350突然发生传感器完全失效(所有传感器350全都失效)，通过迅速切换到应急模式下的执行器驱动器200的受控运行来保持可控性(空间相量260在第一轴线212方向上具有很高的幅值A)。如此，基于传感器信号(阀门位置或调整角α或平移位置)和转子位置或转子210第一轴线212的位置之间的最后调整的相互关系，执行器部件300仍可以以高精度被定位或调整。原则上，使用该方法，可以保持在不同电相位φ_el下的常规运行，即执行器部件300仍可以差值的方式受控制，不会固定在单一的预定位置。更确切的，“每个控制周期中的预定位置”指的是与来自步骤410的调整角默认值或转矩默认值相对应的位置。与此相伴的是，定子230在未针对效率最优化的运行模式下的更高能量消耗。

图4示出了优化的轨迹规划。y-轴表示空间相量260的电相位φ_el，x-轴表示时间。现在可以假定，例如对于第一电相位φ1，定义事件如传感器失效发生于第一时间t1，为了达到执行器部件300的预定位置，需要空间相量260的第二电相位φ2，其应该在时间Δt内达到，Δt为例如是少于300ms或少于100ms。

那么，在从常规运行模式切换到应急运行模式时，控制器原则上可以简单地将电相位沿着直线(图4中的线条700)以恒定相位变化率从第一电相位φ1移动到第二电相位φ2，或者简单地跳跃到值φ2。可是这样会有风险，在从第一时间之前的状态过渡过程，或者在第二时间t2之后达到第二相位之后的过渡过程中，机械组件(即，例如转子210和执行器部件300)可能会遭受突发的和极大的加速度或制动。这是因为，转子210在加速或制动时具有一定的惯性力矩，其与线圈232的非常快速的通电有关。为了避免加在转子210和/或执行器部件300的机械部件上的这种负荷，要应用算法来改变空间相量260的电相位φ_el，其确保在电相位从第一电相位φ1变化到第二电相位φ2的过程中，在时间变化中未发生不连续之处。例如，这在图4中以S-形曲线710表示，在任何时候，其左手或右手侧都是可微分的。此处，在切换到应急运行模式之后，从第一电相位φ1开始，电相位φ_el最初缓慢变化，以在之后一旦具有机械惯性的转子210可以跟上空间相量260就达到高的变化率。在电相位的调整即将结束之际，即在达到第二电相位φ2之前，之后相位变化率越来越大幅地(ever more greatly)减小和变缓，以使转子210的惯性力矩不会将转子转动为超过目标位置。这样的曲线路径例如可以通过适合的滤波，例如使用低通滤波器或带通滤波器来实现。

这样的用于最优轨迹规划的滤波器元件，例如可以是电路的形式，例如可被提供在图3a和3b的流程图中，例如设定调整角默认值α_Soll或与其成比例的转矩默认值T_Soll的步骤410和控制器420之间。可选地或者此外，也可被提供在检查步骤450和控制器420之间。

执行器部件300可以例如是可旋转地安装，例如是节流阀。同样，当执行器驱动器200被控制时，执行器部件300做平移运动而不是旋转运动的实施例(此处未示)也是可行的。因此，执行器部件300可以配置为，例如废气旁通阀执行器。以平移方式运行的执行器部件300可能是在输出侧具有能平移运动的活塞连杆，例如能在5mm到300mm范围内移动，优选地在10mm到30mm范围。对于废气旁通阀执行器，这种平移的执行器部件300因其运动形式而具有优势。无论如何，对其而言平行移动是有利的各种其它执行器与废气旁通阀一样也是可行的。

也可以想象，位置不借由角度传感器进行测量，而是用传感器测量渐变的位置，其之后通过映射或者是函数相关被转换为执行器驱动器200的转子位置，以因此对执行器驱动器200进行换相。