传感器误差检测与校正的制作方法

文档序号:18220184发布日期:2019-07-19 22:56阅读:292来源:国知局
传感器误差检测与校正的制作方法

本技术一般涉及电动机,更具体地涉及转子对准估计的误差检测和/或校正和转子控制处理。



背景技术:

电动机越来越普遍,并且可以在越来越多的应用中找到。电动机通常具有称为转子的旋转部分,其可用于驱动电动机部件,例如通过与转子耦合的驱动轴。电动机通常还具有称为定子的静态部分。可以在例如定子的一部分上形成电磁场,并且转子的一部分与形成的电磁场之间产生的力相互作用可以在转子上提供扭矩,使得其可以相对于定子旋转。将一个或多个电流脉冲传输到缠绕在定子齿周围的线圈绕组(在此称为激活定子齿)可以相对于定子齿形成一个或多个电磁场。因为通过激活不正确的定子齿和/或在不正确的时间激活形成的电磁场可能阻碍转子的预期旋转,所以可能需要在特定的时间激活特定的定子齿。在某些情况下,转子位置和速度是可以作出脉冲定时决定的因素。因此,可能期望电动机具有促进转子速度和/或位置确定的机构。一些复杂的转子速度和/或位置检测处理、误差检测和/或错误校正处理可能包括资源密集型方面和/或可能涉及成本过高的组件(例如,处理元件、存储器等)。因此,可能需要利用较少的资源、较便宜的部件和/或最小处理能力来检测错误、提供校正(例如,偏移)和/或控制转子旋转的方法。

附图说明

在说明书的结论部分中特别指出并明确要求了保护的主题。然而,关于组织和/或操作方法及其目的、特征和/或优点,可以通过结合附图阅读,参考以下详细描述而最好地理解,其中:

图1是电动机的实施例的图示;

图2a-2c是转子和定子的实施例的图示;

图3a是在一个示例性实施例中电动机的三个传感器的布置的示意图;

图3b是示出图3a所示的三个传感器的可能的传感器输出的表;

图4是用于向具有误差检查和校正的电动机的线圈绕组提供电流脉冲的方法的实施例的流程图;

图5是用于确定转子速度的方法实施例的流程图;

图6是用于确定转子位置的方法实施例的流程图;

图7是用于误差检测和处理的方法实施例的流程图;

图8是用于确定位置校正或偏移的方法实施例的流程图;

图9是用于确定处理偏移的方法实施例的流程图;

图10是用于向电动机的线圈绕组提供电流脉冲的方法实施例的流程图;

图11是根据一个实施例的驱动器板的示意图;

图12是一个实施例中例如图11所示的包括八个驱动器板的电动机驱动器装置的示意图;以及

图13是根据一个实施例的电动机部件的示意图。

具体实施方式

在以下的详细描述中参考了形成描述的一部分的附图,其中相同的附图标记始终表示相应的和/或类似的相似部件。应当理解,附图不一定按比例绘制,例如为了说明的简单和/或清楚。例如,一些方面的尺寸可能相对于其他方面被夸大。另外,应该理解,可以使用其他实施例。此外,在不脱离所要求保护的主题的情况下,可以进行结构和/或其他改变。本说明书中对“要求保护的主题”的提及是指旨在由一个或多个权利要求或其任何部分涵盖的主题,并且不一定旨在表示完整的权利要求集、对权利要求集的特定组合(例如,方法权利要求,设备权利要求等)或特定权利要求。还应注意,例如,诸如上、下、顶部、底部等的方向和/或参考可用于促进附图的讨论,并不旨在限制所要求保护的主题的应用。因此,以下详细描述不应被视为限制所要求保护的主题和/或等同物。

本说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”、“一个实施例”、“实施例”等的引用意味着关于特定实施方式和/或实施例描述的特定特征、结构、特性等包括在所要求保护的主题的至少一个实施方式和/或实施例中。因此,例如,在整个说明书中的各个地方出现这样的短语不一定旨在表示相同的实施方式和/或实施例或任何一个特定实施方式和/或实施例。此外,应当理解,所描述的特定特征、结构、特性等能够在一个或多个实施方式和/或实施例中以各种方式组合,并且因此在预期的权利要求范围内。当然,通常,如专利申请的说明书的情况一样,这些和其他问题在特定的使用环境中有可能变化。换句话说,贯穿本公开,描述和/或使用的特定上下文提供了关于要作出的合理推断的有用指导。然而,同样地,通常没有进一步限定的“在此上下文中”指的是本公开的上下文。

电动机(例如图1中的电动机10)可以包括用于向驱动轴提供扭矩的一个或多个部分。例如,电动机10可包括具有多个定子齿16的定子14,为了便于说明,在电动机10下方示出其中一个定子齿16。一个或多个线圈绕组18可以缠绕在定子齿16周围。应该理解,尽管围绕一个定子齿16仅示出线圈绕组18,但这仅是为了便于说明,并且线圈绕组18可以缠绕在附加的(如果不是全部)定子齿16周围。转子12可具有多个转子齿(例如转子齿20a和20b),其可以靠近定子齿16。转子12能够旋转运动,其可进而向连接到转子12的驱动轴提供旋转运动。控制电路(例如控制器24、驱动器22和/或电源26)可以电耦合到线圈绕组18。例如,可以从驱动器22通过线圈绕组18驱动一个或多个电流脉冲,并且可以在线圈绕组18附近形成电磁场和电磁力(emf)。感应的emf可以与一个或多个转子齿(例如转子齿20a和/或20b)相互作用,并且可能由此向转子12提供扭矩。为简单起见,通过定子齿16的线圈绕组18的脉冲电流在下文中称为“激活”定子齿16。因此,例如,有源或激活的定子齿可以指具有通过其传输电流脉冲的线圈绕组18的定子齿。如上所述,emf可以形成在有源定子齿16上,其可以在转子12上提供扭矩。

在一个实施例中,至少部分地由于定子14的对称性,可以在大致相同的时间激活多个定子齿,例如以实现期望的电动机功率特性。例如,参考图2a,定子齿组1-4的第一组定子齿1可以在大约相同的时间被激活,以在四个不同的转子齿上产生扭矩(图2a中的转子齿a、e、i和m)。类似地,再次参考图2a的示例,定子齿组1-4的第二组定子齿4也可以在大约相同的时间被激活(但是可能具有与定子齿组1-4的第一组定子齿1不同的定向)在另外四个转子齿上产生扭矩(例如,图2a中的转子齿c、g、k和o)。因此,在一个或多个实施例中,可以以协调的方式在一个或多个定子齿16上产生emf,例如通过激活不同组的定子齿(例如,图2a中的组1-4)中的相应定子齿,以例如引起转子12的顺时针旋转。当然,定子齿(例如,线圈绕组18的电流脉冲)的激活的定时和协调可以至少部分地基于特定的电动机实施例(例如,多个定子和/或转子齿)和转子运动(例如,转子速度和/或对准)而改变。

与前述说明相反,定子齿的不正确和/或不协调的激活可在不期望的时间和/或以不期望的方向向转子12提供扭矩和/或向不正确的转子齿提供扭矩。例如,再次参考图2a的特定转子对准,如果将定子齿组1-4的定子齿2和5激活,而不是定子齿1和4,则扭矩将被施加到转子12,例如使转子12沿逆时针方向旋转(例如,与图2a所示的方向相反)。虽然在定子齿组1-4的定子齿2和5上形成emf可能适合于图2b所示的转子对准,启动或保持转子12的顺时针旋转。在图2a中,这些定子齿组的激活可能具有不期望的效果,例如停止或以其他方式阻碍转子12的顺时针旋转。然后,应当显而易见的是,不正确的emf形成(例如在不期望的时间或如果转子齿相对于定子齿不在预期位置)可能妨碍期望的操作。在一些电动机实施例中,不正确的脉冲定时可能损坏或破坏电动机10的支持电路,例如图1的驱动器22、电源26和/或控制器24。例如,通过非限制性示例,通过向线圈绕组18提供电流脉冲而不允许线圈绕组18完全放电并因此可能将过量电流负载引入驱动器22,可以超过驱动器22的操作容量。

因此,可能需要可靠地指示转子12的位置和/或速度,以避免不正确地激活定子齿。例如,参考图1,为了向转子12提供旋转运动,可能需要关于转子齿20a和20b相对于定子齿16的对准的指示(例如,使得形成的emf有助于期望的转子旋转而不是阻止旋转)。可以使用许多机构来提供转子位置和/或速度估计。为简单起见,转子位置和/或速度确定机构在下文中称为转子位置感测机构。一种可能的转子位置感测机构可包括转子位置传感器。通过示例,示例位置传感器能够确定转子相对于定子的绝对位置,例如以度或弧度为单位。开关磁阻电动机使用的一种形式的位置传感器可包括绝对旋转编码器。例如,稳健和/或高度精确的转子位置传感器能够提供可靠的转子速度和/或位置估计。然而,这种转子位置感测机构可能是昂贵的和/或复杂的。作为非限制性示例,示例性传感器可以是稳健的和/或精确的(但可能过于昂贵)可以包括非接触式磁性位置传感器。

不是试图检测绝对转子位置,对准感测机构能够检测转子和定子齿的对准并且可用于例如脉冲控制和定时。例如,对准感测机构可以能够检测转子和定子齿的对准,使得与定子齿相交的轴线也与定子齿附近的转子齿的近似中心相交。例如,参考图2a,可以使用如下所述的对准感测机构的实施例确定定子齿组4的定子齿3与转子齿b对准。对准感测机构还能够检测部分对准,例如。图2c所示的定子齿组4的定子齿2,其仅示出为与转子齿b部分对准(例如,定子齿2和转子齿b的中心轴未对准,但定子齿2和转子齿b的部分仍然交叠)。作为非限制性示例,示例对准感测机构可包括无传感器感测机构、线圈传感器和光学传感器。

某些对准感测机构虽然可能比转子位置感测机构便宜,但可能不如更稳健和/或复杂的感测系统(例如,绝对位置感测系统)准确,并且因此在某些情况下尽管它们的成本降低了但可能不太理想。然而,尽管某些位置感测机构具有潜在的准确性优点,但是对准感测机构可能有利于例如实现“无传感器”对准和/或速度估计机构。作为非限制性示例,示例无传感器对准感测机构可包括能够在转子齿相对于定子14的定子齿16的一个或多个线圈绕组旋转时感测电感水平的变化的机构。如本文所使用的,“无传感器”对准传感机构是指使用电动机的现有部件(例如通过使用电动机10的线圈绕组18)来估计转子和定子齿的对准的机构。例如,无传感器对准和/或速度估计机构可以在不使用独立传感器(例如,非接触式磁性位置传感器、光学传感器等)的情况下确定转子对准。在一个电动机实施例中,例如图2a-2c中所示,在与转子齿未对准时激活定子齿的实施例中可以进行无传感器操作(例如,当与转子齿对准的定子齿未被激活时,因此可能使对准的定子齿的线圈绕组自由运行以感测电感的变化)。因此,在一些实施方式中,例如为了使成本和/或复杂性最小化,可能期望使用具有廉价感测机构的对准感测机构(例如,诸如使用“无传感器”机构),尽管可能存在错误读数。例如,可以使用误差检测和/或校正来减少错误的转子对准估计的可能性。本文讨论了许多电动机实施例,其可以至少部分地使用对准感测机构(例如使用廉价的感测设备或“无传感器”机构)来实现传感器误差检测和/或校正。这种对准感测机构可以使得能够在可接受的精度阈值内确定转子对准和/或速度。当然,要求保护的主题还可以与位置感测机构结合使用,但不限于此。

图3a中示出了三个传感器100、102和104(其样本输出值在图3b中示出)以示出能够提供描述转子和定子齿对准的对准估计的示例对准感测机构。图3a示出了具有三个传感器100、102、104的实施例,其可包括光学传感器、线圈传感器或能够提供对准估计的其他类似传感器。传感器100、102和104可以布置在三个定子齿附近,并且被调整大小和校准使得如果转子齿与定子齿对准,则仅一个传感器记录转子齿(例如,图3a中的传感器104)的存在。在图3a的实施例中可检测到转子和定子齿的部分对准,例如,如图3b中的传感器读数的行所示,其中两个传感器输出“接通”值,在一个对准估计实施例中,如果转子和定子齿部分对准,则传感器100、102或104中的至多两个可记录转子齿。另外,应注意,在无传感器转子对准感测实施例中,可以在检测区域中检测转子和定子齿的对准,这可以类似于传感器100、102和104的检测区域。因此,传感器100、102和104的讨论不是限制性的,也可以应用于无传感器的实施例。

例如图3a和3b所示的三传感器实施方式可以使得对于具有16个转子齿和24个定子齿的实施例,仅使用三个传感器(例如,提供三个位信息-可能在模数转换后,取决于所使用的传感器的类型),可以确定转子与定子的相对定向(例如,对准)在3.75°内。此外,在一些情况下,可能没有可用的中间对准图案(例如图3b中示例所示,在下文中讨论)。因此,如果转子停止,则其对准可以容易地确定,例如便于激活定子齿以向转子提供扭矩,使得它可以开始旋转。

图3b示出了根据一种实施方式的当转子相对于定子旋转时传感器100、102和104的可能的传感器输出。应当理解,虽然以二进制开/关符号描述转子齿的检测,其中检测到或未检测到转子,但是在一些实施例中,可以使用产生模拟信号的传感器。例如,可以直接使用模拟信号,例如确定转子对准,或者可以将模拟信号转换为二进制信号。因此,例如,模数转换器(adc)可用于将来自一个或多个传感器100、102或104的模拟信号转换为数字信号。在一个实施例中,诸如传感器100、102或104之一的传感器能够响应于检测特定频谱(例如,频率)内的电磁辐射(例如,光)而生成信号。例如,图3a中所示的传感器104可以检测从特定转子齿反射的电磁辐射,响应于其可以生成一个或多个信号并将信号传输到控制电路,例如图1中的控制器24。在一个实施例中,由传感器100、102和104生成的信号可以被传输到布置在传感器100、102和104与控制器24之间的adc。然而,在替代实施例中,控制器24可以能够接收来自传感器100、102或104的模拟信号,或者使用直接接收的模拟信号或者使用例如可由控制器24的处理元件执行的指令将接收的模拟信号转换成数字等效信号。在其他示例中,传感器100、102和/或104例如可以能够检测电感。

如本文所使用的,在传感器(例如传感器100、102或104)的上下文中的术语“接通”是指检测到特定传感器在检测区域(例如,视场)内的转子齿。检测区域是指传感器能够检测物体的特定区域。同样地,在诸如传感器100、102或104的传感器的上下文中的术语“关闭”指的是在特定传感器的检测区域(例如,视场)内没有检测到转子齿的情况。因此,在图3a中所示的示例布置的上下文中,传感器100可以发送对应于“关闭”的一个或多个信号,传感器102可以发送对应于“关闭”的一个或多个信号,并且传感器104可以发送对应于“接通”的一个或多个信号。这种来自传感器100、102和104的特定的信号模式关闭、关闭和接通可以由控制器(例如控制器24)使用,以确定相对于定子的特定部分的转子对准。

返回图3b,其中列1对应于传感器100,列2对应于传感器102,列3对应于传感器104,为包括16个转子齿和24个定子齿的特定的转子/定子实施例提供了六个可能的转子位置的列表。如上所述,可以使用图3b中所示的六种可能的转子对准图案来确定转子对准在约3.75°的精度内。此外,应该显而易见的是,转子对准感测机构能够产生诸如图3b中的那些的对准图案,对于允许至少部分地基于对准图案顺序确定旋转方向(例如,顺时针或逆时针)也是有用的。在至少一些电动机实施例中,这种旋转方向确定是不可行的。然而,应该理解的是,本说明书预期了任何数量的可能传感器,例如无接触磁传感器、“无传感器”感测机构、光学传感器、线圈传感器等。

在一些情况下,至少部分地基于传感器读数的一个或多个转子对准估计可能是可能的错误的。例如,图3b中所示的一个或多个输出可能是可能的错误的。有时,作为非限制性示例,错误的传感器读数可能导致不正确的定子齿的激活和/或不正确的定子齿激活定时。因此,可能期望提供用于识别和/或处理可能错误的传感器(或无传感器)位置或对准确定的机构。此外,典型的电动机控制系统往往相对简单并且可能缺乏用于运行复杂和/或稳健的误差检测处理的处理和/或存储器能力。因此,还可能期望可以使用最少的处理和/或存储器资源来执行的误差检测和/或补偿处理。因此,在下文中讨论用于检测和/或校正错误的传感器信号的样本处理,并且可以允许使用很少资源(例如,有限处理和/或存储器资源)进行误差检测和/或处理。

考虑错误传感器读数的不同来源可能是有用的。以下讨论涉及示例转子对准感测机构(例如,涉及转子和传感器对准),然而,应理解,在许多情况下,以下原理可同样适用于转子位置感测机构。因此,例如,在一种情况下,可能的错误的传感器读数可能是不正确的传感器放置的结果。通过示例,可用于检测转子对准、定时和/或速度的传感器可以不必放置在预期位置。例如,电动机中的传感器放置方差可能在转子对准、定时和/或速度确定中产生相对显著的不准确性(例如,在多个mm或更多的量级上)。潜在错误的传感器读数的另外的来源可以包括检测方差的传感器区域。例如,传感器100、102和104的检测区域(例如,视场)可以从一个传感器到下一个传感器而变化。例如,示例光学传感器可能能够检测比另一示例光学传感器更宽的表面区域。因此,通过示例,一个传感器可能比另一个传感器更敏感,例如通过能够在比另一个传感器更大的表面区域上接收电磁辐射。传感器放置和检测区域的变化(例如,在电动机的一个或多个传感器之间)可能产生相对不准确的对准、定时和/或速度确定,这可能反过来产生不期望的操作。

为了检测和处理误差,可以使用一个或多个时间戳来例如在误差检测和/或校正处理中确定速度(例如,定时)、对准和/或任何校正或偏移。这种时间戳的使用可以允许以相对简单的方式进行误差处理,例如不必执行复杂的数学计算(例如,可能不计算转子速度和/或加速度)。另外,可以使用一种或多种计数器或某种类型的标志来检测可能错误的传感器读数。误差计数器可以允许控制器24管理定子齿激活(例如,电流脉冲的传输),使得如果检测到可能错误的转子对准、定时和/或速度确定,则可以不传输电流脉冲。另外,可能期望在进行脉冲定时确定的同时补偿处理时间。然后,在一些情况下,处理偏移可以用于计算以确定脉冲定时。

图2a-2c可以指导理解上述示例偏移如何用于确定定子齿激活控制和/或定时。例如,图2a-2c示出了旋转角度ω1、ω2和ω3。这些旋转角度表示可以预期转子将至少部分地基于估计的转子对准和速度值在单位时间内行进的旋转角度。在一个实施例中,在确定脉冲定时的同时考虑偏移可以包括:将确定的对准偏移值(例如,校正值)加到或减去旋转角度,以产生校正的转子对准估计,其可以用于向定子齿提供脉冲。例如,如果确定转子对准偏移约为0.05°,则可以从相关的角距离值(例如,ω1)加上或减去该值。因此,例如,如果确定转子实际上在预期值后面约0.05°处对准,则可以改变对准估计,例如如下:ω1-0.05°。当然,这只是简单的示例,主题并不限于该示例。

应注意,执行对准计算(例如使用对准度或弧度)可使用相对重要的计算和/或存储器资源。因此,在一个实施例中,不是根据旋转距离或角度确定偏移,而是可以根据时间单位确定偏移。例如,如果行进角度距离ω1的时间是t1,并且偏移量是toff,则结果值可以表示为t1-toff。应当理解,可能期望这样的简化,诸如减少处理(例如,可能避免计算密集的乘法或除法)和/或存储器(例如,存储选择时间戳可以使用比存储转子对准值、平均值等更少的存储器资源)考虑因素。考虑到这一点,以下讨论涉及以时间单位表示的偏移和对准值,可能表示为时间戳。此外,注意到(并且在下文中更详细地讨论),由于转子和定子的结构一致性(例如,定子齿和转子齿可具有大致相同的相应宽度和相应间距),而不是在在不同的时间进行转子速度确定,转子速度也可以由时间值表示(例如,第一转子速度可以通过转子齿与第一定子齿的对准之间第一时间差δt1来表征,第二转子速度可以通过转子齿与第二定子齿的对准之间的第二时间差δt2来表征。

图4示出了用于使用一个或多个传感器信号来向线圈绕组(例如,激活选择的定子齿)提供电流脉冲的示例方法400,例如图1的线圈绕组18。简言之,方法400包括使用在块405和410处确定的转子速度和/或对准估计(例如使用多个时间戳)来确定用于激活电动机(例如图1的电动机10)的所选定子齿的脉冲定时。如上所述,可以根据时间单位确定在块405和410确定的转子速度和/或对准值。例如,因为定子和/或转子齿之间的距离可以是恒定的,所以在至少一些情况下,可以省略速度确定中的距离项,仅留下定时项。在一个实施方式中,可以在速度估计块405处识别停止的转子。例如,在一个实施例中,如果在时间窗口期间没有可确定的速度值,则不是运行整个误差检测和/或校正例程,可以确定转子是静止的。确定的脉冲定时可以通过误差检查例程运行,并且确定的对准偏移可以用于修改确定的脉冲定时。下面讨论对应于块405和410的示例方法实施例500和600。在替代实施例中,可以在块415处,确定脉冲定时之前执行误差检查例程。另外,应注意,虽然在下文中讨论的块420-440被示为在脉冲定时确定框架内发生(例如,在块415内),这仅仅是为了便于说明。这些块可以独立于(例如块415所示的)脉冲定时确定来完成。

在块420处,例如,可以运行误差检测例程以确定转子对准确定是否可能是错误的。在一个实施例中,例如,如果在预期的时间窗口(例如,块420处的时间窗口可能小于用于确定转子是否静止的时间窗口)中未检测到转子齿,则可以递增计数器(例如,误差计数器)或者可以在存储器结构内引发标志。如果存在错误条件,则在块420处,可以触发(例如块425所示的)误差处理例程。在下文中关于图4的方法实施例700讨论块420和425的一个示例实施例。在一个实施例中,当这样的误差处理程序运行时,电动机10可以避免向定子齿提供额外的电流脉冲,例如直到误差计数器或标志被清除。如果随后确定转子是静止的,则可以清除误差计数器中的任何计数,并且可以假设检测到的估计对准足够准确以用于确定定子齿以激活和脉冲定时(例如开始转子旋转)。

假设误差计数器为空,可以确定一个或多个对准校正。对准校正可以用于在脉冲确定例程中调整确定的对准(例如在块415处)。在一个实施例中,可以在块430处确定对准校正并将其应用于转子对准和/或速度估计,或者可以用于修改确定的脉冲定时。在一个实施方式中,可以通过每次转子齿通过传感器时保存时间戳来确定对准校正(例如,对于具有三个传感器的实施例为三个时间戳)。特定传感器的时间戳可用于例如通过平均开始和停止时间来寻找传感器“中间值”。可以将使用时间戳确定的传感器中间值与预测的中间值进行比较,例如可以基于预期的传感器位置和检测区域(例如,视场),以产生对准校正因子或偏移。例如,在一个实施例中,预测的中间值可以从确定的中间值顺时针旋转0.05°,并且该确定的差可以被加到(例如,基于转子旋转方向的)转子对准确定中或从转子对准确定中减去以产生校正的转子对准值。如上所述,在某些情况下,偏移可以用时间单位表示。因此,不是旋转距离偏移,而是基于时间的值可以从确定的定时值(例如,一个或多个定子和转子齿的对准定时)增加或减去。在一些实施方式中,对准校正可一次性、连续地或周期性地计算,并且应用于例如可用于确定当前脉冲定时的对准确定。在下文中结合图8讨论用于确定如块430所示的对准校正的示例方法实施例800。

如先前所介绍的,除了传感器位置和检测相关偏移的区域之外,可以使用处理偏移并且可以包括执行与转子速度和对准确定相关的处理的时间。处理偏移可以包括处理单元(例如,给定处理任务可以对应于给定单位时间值等)。处理偏移确定还可以包括处理周期开始时的时间戳、处理周期结束时的时间戳和/或这些值之间的差。例如,处理偏移的初始时间戳可以对应于最后的对准时间戳,其可以指示处理的开始。下文中讨论图9的方法实施例900作为用于确定处理例如块435所示偏移的一种可能方法。

虽然在图4中连续地示出块430和435的校正和偏移确定,但是应该理解,可以同时确定(其中)这样的示例偏移。实际上,在一个实施例中,可以在块405和410处与转子速度和位置确定同时进行偏移确定。

偏移可用于向线圈绕组(例如线圈绕组18)提供脉冲,如块440所示。在下文中结合图10中的示例方法1000讨论用于确定脉冲定时的处理。

上面的表1和2提供了一些样本说明性值,其将在以下对误差检测和校正处理实施例的操作的讨论中使用。应注意,为简单起见,在该示例中,假设转子的旋转速度是每单位时间ti约π/24弧度的常数。当然,如本领域技术人员所理解的,在复杂的示例中,某些接通/关闭模式可以持续比表1中所示的更多或更少的时间单位。此外,因为假设旋转速度是恒定的以简化该讨论,转速值不包括在表1和2中。然而,在其他实施方式中,可以使用与前述类似的一个或多个表来存储对应于转子速度的值。例如,在一个或多个实施方式中,至少部分地基于在传感器处进行的测量而进行的多个速度估计可以存储在存储器结构中,可以用于脉冲确定处理,和/或可以被显示到显示单元(例如lcd屏幕或类似设备)上。在一种情况下,转子的旋转速度可以表示为每单位时间的旋转(例如,每分钟的旋转(rpm))。多个时间戳、速度或对准值等可以被称为历史值。在一些实施方式中,可以为每个传感器存储速度值。例如,在一个实施方式中,可以为每个传感器确定速度值,并且可以为每个传感器存储多个历史速度值。在另一示例中,并且如上所述,取代确定速度值,转子的旋转速度可以由时间单位表示(例如,可以使用时间戳等来存储)。速度值(例如时间戳)可以存储在类似于数组或表的结构中,其中可以覆写值以便尽可能少地使用存储器。类似地,在某些情况下,上面表1和2中所示的值可能被后续值覆写。

虽然对于该示例假设转子的旋转速度是恒定的,但是提供了关于如何根据一个实施方式确定速度的以下说明。当然,如上所述,在某些情况下,可以在不计算转子速度的情况下执行误差检测和校正。相反,诸如可以在块405执行的速度检测可以包括确定定时,诸如转子齿与给定定子齿对准的第一时间和转子齿与给定定子齿对准的下一时间之间的时间段。在图5中示出了对应于块405的实施例(用a表示)的方法500。如上所述,一些传感器可以略微偏移(例如,相对于定子齿)和/或可以具有不同的检测区域(例如,视场)。因此,通过使用多于一个传感器来确定速度(或定时)可能在速度确定中引入误差,例如至少部分地由于传感器偏移和/或传感器检测区域变化。相反,本说明书提出使用在单个传感器处确定的值(例如,时间戳)来产生转子速度(例如,连续转子齿与给定定子齿对准之间的定时)。因此,在一个实施方式中,可以在每个传感器(例如传感器100、102和104)处独立地确定方法500。

转到方法500的块,对于给定的传感器,可以在块505处确定传感器是否为“接通”(例如,在传感器的视场内是否检测到转子齿)。使用表1和传感器1中的值来说明如何进行该操作的一个示例,在块505处,在时间t0、t1和t2处,可以确定传感器1未接通(例如,传感器1关闭)。方法500可以继续循环回到块505,直到t3,此时传感器1可以接通,指示检测到传感器1的检测区域(例如,视场)中的转子齿。响应于在块505处检测到该传感器,可以在块510处确定在t3传感器2和3未关闭(例如,在t3处传感器2也接通)。因此,方法500可以返回到块505。在块505处,在时间t4,可以再次确定传感器1接通。并且在块510处,可以确定传感器2和传感器3都关闭(例如,传感器2或传感器3都没有检测到转子齿)。在该实施例中,并且如上所述,传感器可以间隔开,使得当转子齿与定子齿对准(并且因此大约在传感器的检测区域中心)时,其余传感器可以关闭。因此,返回到方法500,作为非限制性示例,如果确定给定的传感器接通并且其余传感器关闭,则在块515处,可以例如在控制电路内的存储器中记录对应于转子和定子齿对准的时间戳。在这种情况下,在块515处记录的时间戳可以对应于传感器1接通并且传感器2和传感器3都关闭的时间。在块520处,可以将在块515处记录的时间戳与先前记录的时间戳进行比较以产生差值。时间戳之间的差可以用于产生δt值,该δt值可以对应于一个实施方式中的“速度”值。例如,可以通过记录与转子齿和给定定子齿对准的时间talign1相对应的时间戳,并记录随后的转子齿和给定定子齿对准的时间talign2相对应的下一时间戳来进行该确定。因此,在时间talign2的“速度”可以表示为talign1和talign2之间的差异(例如,δt=talign2-talign1)。如下文所示,δt值可用于确定偏移。对于可能期望计算速度(例如,距离x时间)的实施方式,如上所述,从一个转子齿的中点到相邻转子齿的中点的距离是恒定的(例如,已知的)值。因此,在块520处产生的时间差δt可以与转子齿之间的已知径向距离一起使用以产生速度。在一些实施方式中,时间差δt和/或速度值可以存储在存储器中和/或在方法400中使用。应当理解,使用时间值可能是有利的,例如减少执行的计算和/或使用的资源的数量。例如,使用2的幂和逐位旋转,在某些情况下可以避免乘法和除法运算。下面讨论这种技术的示例。

在方法400的块410处(由b表示),可以估计转子对准。同样,在一些情况下,不是使用转子对准值,而是可以至少部分地使用时间单位来确定转子对准,如下文所讨论的。图6的方法600示出了根据一种实施方式可以确定转子对准的处理。在一个实施例中,在可以大致同时执行的块605、610和615处,可以确定传感器1、2和3(例如,图3a的传感器100、102和104)是否接通或者关闭以及接通/关闭值可以与时间戳相关联。例如在块620处可以使用相应的值来基于传感器感测的接通/关闭模式(例如,包括二进制值)来确定转子对准,例如图1的转子12。例如,在一个实施例中,可以基于特定的接通/关闭模式来查阅查找表,例如图3b中所示,以产生转子对准估计。在另一个实施例中,至少部分地由于传感器与特定转子和定子布置的多个相位之间的数值相关性,可以至少部分地基于对准的定子和转子齿(例如,激活相邻的未对准的定子齿以在期望的方向上旋转等)来确定要激活哪个定子齿。如上所述,转子对准确定可能存在不准确性。例如,如果传感器的布置和/或传感器的检测区域不如预期的那样,则传感器可能返回错误的接通或关闭值,这可能因此导致错误的转子对准确定。由于诸如可能的转子对准估计误差的原因,可能希望能够检测错误和/或校正可能的错误。在任何情况下,返回到方法600,一旦确定了转子位置,就可以发送该值,例如图4的块415,用于进一步处理。

方法400示出了块420处的误差检测处理和块425处的误差处理过程(如c所示)。图7的方法700示出了用于误差检测和错误处理的过程的一种实施方式。虽然方法400的块420和425是分开示出的,但应注意,各个处理可以整体或部分地组合,例如由方法700示出。此外,应注意,虽然块420和425与在其他块分开示出,它们可以与其他块基本同时执行。例如,在一个实施例中,可以结合块405执行块420和/或425的处理。在另一个实施例中,块420和/或425的处理可以与块410基本上同时执行。

在块705处,可以确定定时窗口,在该定时窗口内期望转子齿被传感器(例如传感器100、102或104中的一个)检测。在一种情况下,考虑到估计的转子速度和/或对准可以建立定时窗口或阈值。如果在定时窗口内未检测到转子,则可以递增误差计数器以指示可能的错误操作和/或估计。在一个实施例中,可以建立定时窗口,其下限约为先前时间戳的0.75,并且上限比前一时间戳约大1.25。在另一个实施例中,可以建立定时窗口,其下限约为先前时间戳的0.5,上限约为前一时间戳的2倍。在该示例中,如果在定时窗口内未检测到转子,则可以在误差计数器中递增误差计数,以便指示可能错误的传感器值、确定和/或操作。

在块710处,可以确定在块705处确定的定时窗口内是否检测到转子齿。例如,控制器24的时钟或计时器可以与一个或多个传感器结合使用,以确定传感器是否在定时窗口期间检测到转子齿(例如,传感器接通)。在块720处,如上所述,如果在时间窗口内未检测到转子齿,则可以递增误差计数。在一个实施例中,如果在误差计数器中存在非零值,例如可以在方法400的块420和/或方法700的块715处检测到,则后续的电流脉冲可以不被传输到线圈绕组,例如图1的线圈绕组18,直到重新建立正确的操作。

在误差处理例程中的后续点处,类似于上面讨论的误差计数器的计数器可用于确定电动机是否正确地操作并且可能至少部分地用于清除误差计数器的处理。例如,对于误差计数器不为零但在确定的定时窗口内检测到转子齿的时间,可以在计数器中递增“准确(good)”计数。在一个实施方式中,指示在定时窗口内连续五次检测到转子齿的五个“准确”计数可足以移除误差计数或标志。因此,在该示例中,一旦误差计数再次为空,则可以重新开始正常操作(例如,电流脉冲的传输)。当然,可以使用其他可能的阈值。例如,可以使用多于或少于五个“准确”计数(例如,3、10等)。或者,在另一示例中,可以替代地使用标志。在任何情况下,在块725处,可以确定是否已经满足阈值(例如,准确计数),并且例程可以相应地返回到块415或继续到块430。

如上所述,在一些非限制性示例中,电动机的一个或多个传感器(例如电动机10)可能未完全对准和/或传感器的检测区域的尺寸可能不等于另一个传感器的检测区域的尺寸。在一个实施例中,可以至少部分地使用传感器速度确定来检测和/或补偿转子对准确定中的不准确性。在一个实施方式中,这可以通过跟踪单个转子齿通过所有传感器(例如,传感器100、102和104)并且通过在每次转子齿进入和离开传感器的检测区域时记录时间戳来实现。

在块430处(用d表示),可以进行对准校正或偏移的确定。图8示出了用于确定对准校正值的示例方法800。在块805处,可以确定是否检测到转子齿(例如,传感器是否接通)。如果是,则可以记录于传感器检测到转子齿的时间相对应的时间戳。接下来,如果转子齿离开传感器的视场(例如,传感器关闭),则在块815,可以在块820处记录时间戳。在一个示例中,有限量的存储器可以专用于存储时间戳,使得在记录指示传感器接通和关闭的时间的给定数量的时间戳之后,可以在先前的时间戳上写入随后的时间戳。因为在第一转子齿离开一组传感器的最后传感器的检测区域之前,一个或多个后续转子齿也可以进入第一传感器的检测区域,所以针对传感器维持一定数量的先前跟踪的时间戳可能是有利的。因此,例如,参考表2,在第一行中进入的传感器1的检测区域(例如,使传感器1接通)的转子齿可以对应于在第二行中进入传感器2的检测区域(例如,使传感器2接通)的转子齿,并且还可以对应于在第三行中进入传感器3的检测区域(例如,使传感器3接通)的转子齿。因此,可以使用这些值来确定转子对准校正或偏移。

在一个实施例中,可以为传感器确定“中间值”,例如在块825处所示。为了确定传感器的中间值,可以比较该传感器的一系列时间戳以找到中间值。例如,采用表2中的传感器1的示例值,通过每次在传感器的视场中检测到转子时找到中间值,并且对中间值求平均以产生传感器的中间值,可以找到中间值。例如,在一个实施方式中,可以通过(toff-ton)/2确定中间值,其中toff和ton分别是指传感器关闭和接通的时间。因此,表2中的传感器1的第一行中的时间戳的中间值可以由(t0-t0-3)/2等确定。在一个实施方式中,可以通过平均相应的中间值来确定传感器的中间值。因此,通过非限制性示例,表2中的传感器1的前三行中间值可以通过((t0-t0-3)+(t6-t3)+(t12-t9))/6来确定。可以对剩余传感器进行类似的确定。可以将中间值与例如使用转子速度确定的预期中间值进行比较。因为可以以比较精度确定转子速度的测量(例如在时间或每单位时间的弧度方面),所以可以使用转子速度的测量来确定期望转子齿与定子齿对准的时间(例如,以秒或毫秒等为单位)。再次注意,通过在单个传感器处记录(和比较)时间戳,可以在一个实现方式中准确地进行速度确定,以避免将可能的传感器对准误差引入到确定中。

因此,例如,在一个实施方式中,可以至少部分地基于对应于传感器的定子齿的布置,为每个相应的传感器计算预期的中间值me。在一个实现方式中,可以相对容易地使用时间戳来确定预期的中间值me,以产生作为时间单位的偏移,而不是像位置传感机制那样例如使用度或弧度值。例如,可以记录对应于第一转子齿与给定传感器对准的时间talign1的第一时间戳,并且可以记录对应于随后的转子齿与给定的传感器对准的时间talign2的第二时间戳。时间talign1和talign2之间的差异可以表示给定传感器的“接通”周期或tsensoron之间的时间段。该值可以至少部分地用于确定转子齿从一个传感器行进到下一个传感器的预期时间trotore。该值trotore可以至少部分地基于电动机的转子齿与定子齿的比率来确定。例如,图2a的电动机的转子12和定子14可以具有16:24的比率。基于在第一传感器的接通周期tsensoron之间计算的时间段,该比率可以至少部分地用于确定转子齿从第一传感器行进到下一个传感器所期望的时间段trotore。例如,如果tsensoron是1ms,则可以确定trotore是1ms×16/24,或大约0.67ms。可以将trotore的值与对应于转子齿从第一传感器行进到下一个传感器的测量时间的时间trotord进行比较。并且trotore和trotord值之间的差可以产生偏移,如方法800的块830所示。该对准校正可以由控制器(例如控制器24)使用,以便确定到线圈绕组的电流脉冲的定时。例如,在一种情况下,所确定的偏移可以被添加到当前脉冲定时确定或从当前脉冲定时确定中减去(例如,对应于向给定定子齿提供电流脉冲的时间)。

当然,所要求保护的主题还可以预期确定转子对准偏移的其他方法。例如,在一个这样的替代实施方式中,确定图3a中的传感器100的中间值,可以使用相应定子齿的“中间值”。在一个实施例中,传感器的预期中间值可以基于对应定子齿的中间值对应于传感器的中间值的假设来确定。在另一个实施例中,通过示例,可以通过使用转子对准时间戳来确定预期的中间值。例如,参考图3b,第三行中的值可以指示转子齿在传感器2(例如,传感器102)上居中的时间,并且第五行可以指示同一转子齿在传感器3上居中的时间。在一个实施例中,可以假设从传感器2上的中间位置到传感器3上的中间位置的径向距离可以是大约π/12弧度(例如,对于具有24个定子齿的电动机)。并且在假定的每单位时间ti径向速度为π/24弧度,可以确定在两个时间单位2ti处,可以预期转子齿已经从传感器2的中间行进到传感器3的中间。因此,在该示例中,在时间2ti,预期的中间me可以预期为π/12弧度。可以将该值与确定的中间值md进行比较,以产生偏移me-md,其可以作为转子对准校正加到后续位置确定或从后续位置确定减去。该对准校正可以由诸如控制器24的控制器使用,以便确定到线圈绕组的电流脉冲的定时。例如,在一种情况下,所确定的偏移可以被添加到当前脉冲定时确定或从当前脉冲定时确定中减去(例如,对应于向给定定子齿提供电流脉冲的时间)。

在任何情况下,可以使用偏移,例如在块835,来确定检测区域偏移,其是指传感器(或者无传感器传感机构,可能是这种情况)可能感测或检测转子齿在其上的区域的变化。因此,为了采用确定了中间值和偏移的传感器(例如传感器100)的示例,可以使用所确定的传感器的中间值以及对应于传感器接通和关闭的时间戳来产生检测区域“宽度”。在一个实施例中,可以将确定的区域宽度与预期的检测区域(例如,基于标准检测区域)进行比较,以产生在确定何时提供电流脉冲时也可以考虑的偏移,如下面进一步讨论的。

返回到图4的方法400,在块435处,可以确定处理偏移(如e所示)。图9示出了用于确定处理偏移的方法实施例900的一种实施方式。当然,为了确定转子对准、速度和偏移,可以花费时间来例如通过控制器24的处理元件处理读数(例如时间戳)。可以在多种可能的方式进行处理时间和/或延迟的补偿。作为非限制性示例,方法900示出了包括记录对应于处理开始的时间戳的方法,如块905所示。一旦处理完成(例如,如判定块910所示),后续时间戳可以被记录,如块920所示。可以使用时间戳之间的差来确定处理偏移,如块920所示。

返回到图4的方法400,在块440处,可以考虑所确定的速度(例如,定时)、转子对准、转子对准偏移、检测区域偏移和/或处理偏移(如f所示)将一个或多个脉冲提供给线圈绕组。图10的方法1000示出了用于确定脉冲定时的方法。在块1005,除了转子对准和速度确定之外,还可以接收校正和偏移值。如上所述,可能希望在位置和/或速度确定可能不正确的时避免向线圈绕组提供电流脉冲。在一些情况下,可能作为故障保护,可能希望在提供电流脉冲之前再次检查是否引发错误标志或误差计数是否为非零,例如在块1010(可选)所示。在块1015,可以确定操作模式,例如,确定在齿对准之间是否有足够的时间来确定偏移等。在块1020,可以确定哪个定子齿用于激活(例如,向哪个定子齿线圈绕组传输一个或多个电流脉冲)等。控制脉冲到线圈绕组可至少包括以下考虑因素:(1)要激活哪个定子齿,(2)什么时间激活那些定子齿线圈绕组,以及(3)定子齿激活的持续时间。在下文中结合图10讨论这些考虑因素。

可以采用任何数量的已知方法来确定激活哪个定子齿。在一个示例中,定子齿组之间的对应关系可以至少部分地用于引导定子齿线圈绕组激活确定。例如,如图2a-2c所示,如果确定转子12被布置并且基本上如图2a所示那样旋转,则然后在示例性时刻t0,可以检测定子齿组1-4的定子齿3和6以对准某些转子齿(转子齿b、d、f、h、j、l、n和p)。至少部分地基于对准的齿的这种确定,可以确定定子齿组1-4的定子齿2和5将被激活,如图2b所示,以继续旋转转子12。图2a-2c示出了具有不同取向的所产生的emf,如不同的“n”和“s”极布置所示。例如,在图2a中,在定子齿组1-4的定子齿1上形成的电磁场示出为具有最靠近转子的n极和位于定子齿1的最远端的s极。该电磁场具有与形成在定子齿组1-4的定子齿4上的电磁场不同的取向。当电动机通过方法400前进时,可以随后确定定子齿组1-4的定子齿3和6将被激活,如图2c所示。随后,定子齿组1-4的定子齿1和4可以被激活,但是处于与图2a中所示不同的电磁场取向。当然,这仅是一个示例,并非旨在限制。

应注意,在一些情况下,随着转子12的转速增加,定子和转子齿对准之间的时间可减小,并执行上述各种确定(例如,速度、转子对准、误差检测和处理等),并且在可用时间的有限窗口中驱动电流通过线圈绕组可能是具有挑战性的。例如,以转子和定子实施例以及图2a中所示的特定旋转位置为例,应注意,当转子和定子齿对准时,相邻的定子齿可布置在全定子齿弧之间的点处(例如,转子在给定转子齿与定子齿在初始对准时的对准和转子齿与相邻定子齿在随后对准时的对准之间行进的旋转距离)。在一个实施例中,围绕对准的定子齿的定子齿可以布置在定子齿弧之间的大约一半处(例如,半弧)。如果转子12足够缓慢地旋转,则通过半弧旋转的时间段足以进行必要的确定并激活期望的定子齿(例如,将脉冲通过线圈绕组上升到期望的幅度)。例如,在图2a中所示的转子对准处,如果转子12缓慢地旋转以进行处理并且定子齿激活在半弧(近似为d1)中执行,则激活定子齿组1-4的定子齿1和4可以提供扭矩,使得转子12顺时针方向旋转。然而,如果转子12足够快地旋转,则直到转子齿a与定子齿1对准或通过定子齿1之后才可能发生定子齿组4的定子齿1的处理和定子齿激活(例如,图2b和2c中所示的转子对准)。如果在转子齿a已经对准(或已经通过)之后激活组4的定子齿1,则所提供的扭矩可能导致在与可能预期相反的方向(例如,逆时针方向)上的结合或旋转(或者可能吸引不同的转子齿)。因此,在至少一些情况下,如果转子12旋转太快,则激活导致在慢速旋转模式下沿一个方向施加力的定子齿将导致在相反方向上施加力。例如,在快速操作模式中,图2a中的定子齿1的脉冲可以引起逆时针方向的旋转。因此,用于在慢速操作模式下提供顺时针脉冲的激活定子齿可以在快速操作模式下提供逆时针脉冲,并且用于在慢速操作模式下提供逆时针脉冲的定子齿可以在快速操作模式下提供顺时针脉冲。为简单起见,这可以称为反转定子齿激活逻辑。通过这样做,可以提供全定子齿弧用于处理和定子齿激活。当然,如本领域技术人员可以理解的,这可以扩展到附加的操作模式,其中处理和定子齿激活(例如,激活对准的定子齿等)需要额外的弧距。

因此,图10的块1015可包括用于确定电动机是否以超过阈值的速度运行的子例程(例如,至少部分地基于转子在相邻定子齿之间旋转全弧的时间)。示例设备可以能够至少部分地基于转速阈值确定来确定脉冲定时。

例如,在一个实施例中,可以使用形成弧的时间(例如,转子齿从与第一定子齿对准的位置行进到与第二定子齿对准的位置的时间),至少部分地用于确定是否已满足转速阈值。至少部分地基于转子的弧时间是否小于或大于转速阈值,可以(例如在块1015)确定是否使用慢速旋转或快速旋转处理。

在慢速旋转实施例中,例如转子旋转半弧的时间足以进行上述确定的情况,例如,在方法块1015,可以确定布置在转子齿之间的半弧位置的定子齿的脉冲定时,例如上面关于图2a-2c描述的那样。一旦确定了脉冲定时,就可以将一个或多个电流脉冲传输到这些半弧定子齿。然而,如果确定已经超过转速阈值,则可以使用快速旋转实施例,例如在块1015,并且可以反转定子齿激活逻辑(例如,在慢速操作模式下激活将提供顺时针脉冲的定子齿)以在快速操作模式下提供逆时针脉冲等)。如上所述,确定要激活哪个定子齿可以至少部分地基于确定处理和脉冲激活所需的弧长。

除了识别所需的操作模式(例如,慢速或快速)之外,还可以解决诸如上面提到的脉冲定时和脉冲宽度的后续考虑。例如,在一个实施方式中,可以确定脉冲定时,例如在块1015处。有时,脉冲定时可以至少部分地基于耦合到电动机的负载的类型。例如,可能希望电动机能够为恒定和可变扭矩设备提供动力。例如,这可以通过配置电动机以提供恒定功率模式和可变功率模式来完成。虽然在某些情况下可能需要恒定功率操作模式,但有时,例如当电动机耦合到恒定扭矩设备(例如,一些测力计,如涡流制动单元)时,可能需要改变电动机功率输出,例如以避免设备处的rpm变化。

块1020的块1022和1024示出了用于在一个示例性电动机实施方式中确定脉冲定时和脉冲宽度的两种说明性可能方法。块1022可以对应于恒定功率方法,作为非限制性示例,其可以使用至少部分地基于期望的电动机功率输出确定的恒定宽度电流脉冲。如所指出的,在该示例中脉冲宽度可以近似恒定,因此剩余的确定可以包括使用恒定脉冲宽度以及任何偏移来确定传输一个或多个电流脉冲以激活期望的定子齿的时间。

因此,在一个实施例中,块1022可以包括向脉冲时间添加偏移并从剩余的时间量减去结果值以完成半弧(或者在齿对准之前的其他弧值也称为齿对准的时间)。至少部分地使用确定的开始电流脉冲的时间,可以例如通过图1的驱动器22来发送一个或多个电流脉冲,以激活定子齿。用于确定脉冲开始时间的一个示例关系可以表示为tpstart=tarc-(tpulse+(tao+tpo+tado)),其中tpstart是指脉冲开始时间或脉冲延迟,tarc是指直到齿对准的时间,tpulse是指脉冲宽度,tao是指转子对准偏移,tpo是指处理偏移,tado是指检测偏移的区域。tpstart值可以至少部分地用于使定子齿能够激活布置在半弧位置(例如,定子齿之间)的定子齿,例如通过图1的驱动器22。

然而,如果电动机耦合到恒定扭矩装置(例如,涡流制动测力计),则可以使用方法块1024代替块1022。在恒定扭矩装置示例中,不是使用具有恒定宽度(和恒定扭矩输出)的脉冲,而是可以缩放脉冲宽度以适合齿对准之前的可用时间。在一些情况下,这可以允许恒定扭矩设备在每单位时间(例如,rpm)旋转没有显著变化的情况下操作。通过示例,可以使用类似于以下的关系来确定缩放的脉冲宽度:tpulse=tarc-(tao+tpo+tado)。在该示例中,可以在已经进行确定之后发送具有宽度tpulse的结果脉冲。虽然这种方法对于易于确定可能是有利的,但在某些情况下,可以缩放tpulse值(例如,tpulsex2/3等)。然后可以使用所得到的值,例如结合参照块1022讨论的关系来确定tpstart。当然,这些仅是示例,并且旨在仅提供某些说明性示例实施例,而不应被视为具有限制意义。当然,这种操作不限于恒定扭矩设备。实际上,可能需要缩放脉冲宽度的能力,以可能允许电动机以可编程的扭矩曲线操作。例如,可以确定扭矩宽度以提供与设备的扭矩曲线上的期望点相对应的扭矩(例如,对应于电动机和设备的扭矩曲线之间的交叉点)。作为非限制性示例,可确定具有正斜率或负斜率的扭矩曲线和/或可确定具有非线性斜率的扭矩曲线,例如以利用给定设备按需操作。

在块1030,可以至少部分地使用来自块1020的所得脉冲和/或定时值来将一个或多个电流脉冲传输到定子齿。在一个实施例中,控制器(例如图1的控制24)可以与诸如驱动器22的驱动器一起操作。有时,可以执行故障保护例程,例如块1035所示,以确认所确定的脉冲宽度将适合于齿对准之前剩余的时间。例如,在脉冲不适合的情况下,可以使用某种形式的误差处理例程,例如上面关于图7所讨论的。否则,可以基于确定的偏移、脉冲宽度和脉冲起始值来传输脉冲并激活定子齿。

如上所述,可能希望降低在处理元件处执行的处理的复杂性,例如在控制器24处。在一个实施方式中,作为非限制性示例,可以通过避免处理密集的数学运算(例如乘法和除法)来减少处理复杂性和/或资源。在一种情况下,这可以通过将数学运算限制为2的幂(例如,乘以或除以2)来实现,这可以通过使用可以相对快速的按位旋转(例如,移位)来实现。例如,这种方法可以使得可以避免对多个变量进行乘法运算。在这种情况下,与使用完全乘数相比,使用两个级数的幂的和可以将数学运算加速大约十倍。为了说明,提供了以下简单示例。

f(x)=x/3(1)

f(x)=x*0.333333333333(2)

f(x)=((x)+(x>>2)+(x>>4)+(x>>6)+(x>>8)+2)>>2(3)

出于计算的目的,表达式1-3中的三个关系可以近似等效。然而,通过将关系表示为算术移位之和,在表达式3中的示例的情况下右移,处理组件可能能够使用显著更少的处理资源和/或比尝试直接求解表达式1或2更少的时间来得到答案。使用这样的方法,例如当执行方法400时,可以用于显着减少处理时间和复杂性。

在前面的讨论中,作为示例,针对各个传感器讨论了不同的校正和偏移,例如对准偏移。可以添加到激活定子齿的处理(例如方法400)的一个偏移可以包括全局偏移或共同传感器偏移。例如,在一些情况下,与定子齿相比,传感器可以共同地偏移。实际上,与单个传感器偏移或误差相比,全局传感器偏移可能对电动机操作的危害较小。然而,可以调整校准例程中的全局偏移,例如,可以在制造时或在启动时执行。在一个实施例中,校准可以包括使用线圈来对准齿(例如,产生和维持足够长的emf以使定子和线圈齿完全对准),然后使电动机沿相反方向旋转以测量到与转子齿与相应的定子齿对准的位置相对应的位置的传感器偏移。因为无传感器感测机构实施例不使用独立感测机制,所以可能没有全局偏移。

在一些情况下,可以使用控制电路(例如图1中的控制器24和/或驱动器22)来执行上述操作。虽然这种控制电路可以形成在单独的设备上,但是在某些情况下,可能希望在单个设备上形成一个或多个控制器和/或驱动器(例如,控制器24和/或驱动器22)。例如,可以使用若干合适的cmos处理技术中的任何一种在单个设备中形成多个驱动器22。在其他实现中,可以在单个设备上(例如,作为芯片上的系统)与处理器(例如,数字控制器或微处理器核)一起形成多个驱动器。这种处理器可以提供信号以控制多个驱动器的开关的打开和关闭,多个驱动器控制电动机的多个定子齿的线圈绕组。在特定实施方式中,集成处理器和多个驱动器的单个装置可包括具有可安装到印刷电路板的多个外部端子(例如,球栅阵列封装)的封装。例如,封装的外部端子可以耦合到电荷存储设备(例如,电容器),相应定子齿的一个或多个绕组以及与电动机集成的电源26。当然,本说明书考虑了其他实施例,例如,能够耦合到多个线圈绕组集合的驱动器。线圈绕组集合可以例如根据设计约束串联或并联电耦合,以便容纳更大和/或更少的驱动器等。

图11示意性地示出了在一个示例实施例中的驱动器板,其包括在单个驱动器板110上的多个驱动器22。驱动器板110被提供为单个集成电路板,在其上布置有六个驱动器电路112、114、116、118、120和122,控制电路126和共用dc电源124。控制电路可以为每个驱动器电路单独地提供用于定子线圈的电流脉冲(例如,升压和降压信号)。

图12示意性地示出了一个示例性实施例中的示例开关磁阻电动机驱动器装置130,其包括八个驱动器板132(例如,如图11所示的配置)并且因此可以配置为控制48个单独的定子齿。整体控制单元134也可以形成装置130的一部分并且可以指示八个驱动器板132的高级操作。作为非限制性示例,控制单元134可以能够使各个驱动器板当相应的电动机应该在较低功率模式下工作时以及当每个单独的驱动器板耦合到一组定子线圈(例如每个定子部分中的象限)(可以关断以实现这种低功率模式)时临时关断。然而,应注意,由控制单元134和板控制器126提供的驱动器电路控制的组合可能由于多种原因而是有利的。例如,这种布置可以允许任何单独的驱动器电路接通或关断,而不管其他驱动器电路的操作。而且,对由相应的驱动器电路提供的任何一个定子线圈的控制可以完全独立于对由任何其他驱动器电路提供的任何其他定子线圈的控制。因此,电动机驱动器装置130能够提供对多达48个驱动器电路和定子线圈的单独控制。在一些情况下,可以选择紧密地链接一些驱动器电路的操作,例如减少电力的相位以驱动转子等。例如,在一个实施例中,通过链接多个驱动器电路的操作,可以使用提供给各种定子线圈的相同相位的电能。

在本公开的上下文中,术语“连接”、术语“组件”和/或类似术语旨在是物理的,但不一定总是有形的。因此,这些术语是否涉及有形主题可能在特定的使用上下文中有所不同。作为示例,可以形成有形连接和/或有形连接路径,例如通过能够在两个有形组件之间传导电流的有形电连接(例如包括金属或其他电导体的导电路径)。同样地,有形连接路径可以至少部分地受到影响和/或受控,使得通常有形连接路径可以是打开或关闭的,有时是由诸如电气开关的一个或多个外部导出的信号(例如外部电流和/或电压)的影响导致的。电气开关的非限制性说明包括晶体管、二极管等。然而,在特定的使用上下文中,“连接”和/或“组件”同样虽然是物理的,但也可以是无形的,例如作为客户端和服务器之间通过网络的连接,通常是指客户端和服务器发送、接收和/或交换通信的能力。

因此,在特定的使用上下文中,例如正在讨论有形组件的特定上下文中,以使得术语不是同义的方式使用术语“耦合”和“连接”。也可以以展现出类似意图的方式使用类似术语。因此,“连接”用于表示例如两个或多个有形组件等有形地直接物理接触。因此,如前所述,使用先前的示例,电连接的两个有形部件通过有形电连接进行物理连接。然而,“耦合”用于表示潜在地两个或多个有形部件有形地直接物理接触。尽管如此,也用于表示两个或更多个有形组件等不一定有形地直接物理接触,而是能够例如通过“光学耦合”进行合作、联络和/或交互。同样,术语“耦合”可以理解为意指在适当的上下文中间接连接。进一步注意到,在本公开的上下文中,如果与存储器(例如存储器组件或存储器状态)相关地使用术语物理作为示例,必然意味着存储器(诸如存储器组件和/或存储器状态),在继续该示例的过程中是有形的。

此外,在本公开中,在特定的使用情境中,例如其中讨论有形组分(和/或类似地,有形材料)的情况,在“上(on)”和“上方(over)”之间存在区别。作为示例,在基板上“沉积”物质是指涉及直接物理且有形接触而在此后者示例中在沉积的物质与基板之间无中间物质(例如,在中间工艺操作期间形成的中间物质)之类的中间体的沉积;尽管如此,尽管理解为潜在地包括沉积在基板“上”(由于“上”也可准确描述为“上方”),沉积基板“上方”应理解为包括一种或多种中间体(例如,一种或多种中间物质)在沉积的物质和基板之间存在使得沉积的物质不必直接物理并有形接触基板的情况。

在“下(beneath)”和“下方(under)”之间的相似区别在诸如其中论述有形材料和/或有形组分的用法的适当特定使用情境中产生。尽管在此特定使用情境中,“下(beneath)”旨在必然意味着物理和有形接触(类似于刚才描述的“上”),“下方(under)”潜在地包括其中存在直接物理和有形接触,但不一定意味着直接物理和有形接触的情况,例如如果存在一种或多种中间体,例如一种或多种中间物质。因此,“上”应理解为表示“紧接着上方”,并且“下”应理解为表示“紧接着下方”。

同样应理解,诸如“上方”和“下方”之类的术语以与前面提到的术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”等类似的方式理解。这些术语可用于方便讨论,但并非旨在必然限制所要求保护的主题的范围。例如,术语“上方”作为示例并不意味着权利要求范围仅限于其中实施例例如为正向上(例如与向下倒置的实施例相比)的情况。作为说明,示例包括倒装芯片,其中,例如在不同时间(例如,在制造期间)的方位可能不一定对应于最终产品的方位。因此,作为示例,如果以特定方位(例如向下颠倒)的对象是在可应用的权利要求范围内,作为示例,同样地,意味着后者也被解释为再次地以另一方位(例如正向上)包括在可应用的权利要求范围内,作为示例,并且反之亦然,即使适用的字面权利要求语言具将被另外解释的可能。当然,再次,一般情况为:如在专利申请的说明书中,描述和/或使用的特定情境提供关于将得出的合理推断的有用指导。

除非另有说明,否则在本公开的上下文中,如果用于关联列表,例如a、b、或c,术语“或”旨在表示此处以包含性含义使用的a、b、和c,以及此处以排他性含义使用的a、b、和c。根据这种理解,“和”以包含性含义使用并且意图表示a、b、和c;而“和/或”可谨慎地用以明确表示全部上述含义,尽管不需要这样的用法。另外,术语“一个或多个”和/或类似术语用以描述单数形式的任何特征、结构、特性等,“和/或”也用以描述多个和/或特征、结构、特性等的某一其他组合。此外,除非另外明确指出,否则术语“第一”、“第二”、“第三”等用于区分不同方面,例如不同组分,作为示例,而非提供数字限制或建议特定顺序。同样地,术语“基于”和/或类似术语被理解为不一定旨在传达一组排他性因素,而是允许不必明确描述的额外因素的存在。

此外,旨在以下面的方式理解关于所要求保护的主题的实施方式并且经历测试、测量、和/或关于程度的说明的情况。作为示例,在给定情况下,假设待测量物理性质的值。如果普通技术人员很可能会想到继续该示例的至少关于性质的用以测试、测量、和/或关于程度的说明的替代的合理方法,至少出于实现的目的,所要求保护的主题旨在涵盖那些替代的合理方法,除非另外明确说明。作为示例,如果产生在区域上方的测量曲线并且所要求保护的主题的实施方式是指采用该区域上方的斜率的测量,但存在用以估计在该区域上方的斜率的各种合理和替代的技术,则所要求保护的主题旨在涵盖那些合理的替代技术,即使这些合理的替代技术不提供相同的值、相同的测量、或相同的结果,除非另外明确说明。

进一步注意,如果例如结合特征、结构、特性等一起使用,则术语“类型”和/或“类似(like)”(使用“光学”或“电学”作为简单示例)表示特征、结构、特性等的至少部分和/或以存在微小变化的此方式关于特征、结构、特性等,甚至另外可不认为与特征、结构、特性等完全一致的变化通常不妨碍该特征、结构、特性等作为“类型”和/或作为“类似”(例如为“光学类型”或“类光学”,例如),如果该微小变化足够微小使得特征、结构、特性等仍被认为主要存在且这样的变化同样存在。因此,继续该示例,术语光学类型和/或类光学性质必然旨在包括光学性质。同样地,作为另一示例,术语电气类型和/或类似电气性质必然旨在包括电气性质。应注意,本公开的说明书仅提供一个或多个说明性示例,并且所要求保护的主题不旨在限于一个或多个说明性示例;然而,再次地,一般为如下情况:关于专利申请的说明书,描述和/或使用的特定上下文提供关于将得出的合理推断的有用指导。

本文档中使用的术语电子文件和/或术语电子文档是指以一种方式关联的一组存储的存储器状态和/或一组物理信号,使得至少在逻辑上形成文件(例如,电子的)和/或电子文档。也就是说,并不意味着隐含地引用例如关于一组相关联的存储器状态和/或一组相关联的物理信号所使用的特定语法、格式和/或方法。例如,如果打算使用特定类型的文件存储格式和/或语法,则明确地引用。还应注意,存储器状态的关联例如可以是逻辑意义上的,并且不一定是有形的物理意义上的。因此,在实施例中尽管文件和/或电子文档的信号和/或状态组件例如在逻辑上相关联,但是其存储例如可以存在于有形物理存储器中的一个或多个不同位置。

在一个示例实施例中,如图13所示,电动机实施例可包括诸如电连接到电源26的控制器24的部件、以及一个或多个驱动器22(例如关于图1所讨论的)、和/或计算机可读介质1040。在一个实施例中,例如图11和12所示的,多个驱动器22可以包括在单个板上,并且多个驱动器板可以电耦合到控制器24。例如,在一个示例情况下,电源26可以包括电池(或其他电荷存储设备),并且信号脉冲可以(例如通过一个或多个驱动器22)从电源26传输到电动机的一个或多个线圈绕组。电源26可以可选地电耦合到控制器24。在另一个实施例中,例如图11所示,电动机的电源可以电耦合到驱动器,例如图10的共用dc电源124所示。

在实施例中,图13中的控制24可以包括例如计算设备的特征。还应注意,术语计算设备通常至少是指由通信总线连接的处理器和存储器。同样地,至少在本公开的上下文中,这被理解为在35usc§112(f)含义内的指代足够结构,因此具体是指35usc§112(f)不受使用术语“计算设备”和/或类似术语牵连;但是,如果确定由于某种原因不能立即明白,上述理解不能成立,因此,必然会因使用术语“计算设备”和/或类似术语而牵连,然后,根据该法定部分,旨在理解并解释为至少在本公开的图4-10中和相应的文本中(例如,本文档的提交版本中的段落[0017]-[0037])描述用于执行一个或多个功能的相应结构、材料和/或动作。

现在参考图13,在实施例中,处理器(例如,处理元件)1320和存储器1322(其可以包括主存储器1324和辅助存储器1326)可以例如通过通信总线1315进行通信。在本公开的上下文中,术语“计算设备”是指包括处理(例如,执行计算)和/或存储以信号和/或状态的形式的数字内容(例如电子文件、电子文档、测量、文本、图像、视频、音频等)的能力的系统和/或设备(例如计算设备)。因此,在本公开的上下文中,计算设备可以包括硬件、软件、固件或其任何组合(除了软件本身)。

除非另外特别说明,否则所描述的处理(例如参考流程图和/或其他方式)也可以全部或部分地由控制24执行和/或影响,例如作为计算设备操作。诸如控制24的控制可以在能力和/或特征方面变化。所要求保护的主题旨在涵盖广泛的可能变化。

诸如控制24的计算设备可以包括和/或可以执行各种现在已知和/或将要开发的操作系统、衍生物和/或其版本,包括计算机操作系统(例如windows、osx、linux)、移动操作系统(例如ios、android、windowsmobile等)。诸如控制24的计算设备可以包括和/或可以执行各种可能的应用,诸如能够与其他设备通信的客户端软件应用。例如,包括消息(例如,内容)的一个或多个电子信号可以例如通过一个或多个协议(现在已知和/或稍后开发的)进行传送,可以用于在设备的多个电动机之间、和/或在电动机和设备的中央控制部件(例如,车辆的主要控制器或处理部件)之间传输电动机相关特性(例如转子位置、速度、偏移等)。诸如控制24的计算设备还可以包括用于处理和/或传送数字内容(例如文本内容,数字多媒体内容等)的可执行计算机指令。诸如控制24的计算设备还可以包括执行各种可能任务的可执行计算机指令,例如确定转子位置、确定转子速度、错误检查和/或处理、确定校正或偏移、确定当前脉冲定时、便于脉冲传输到线圈绕组(例如通过驱动器等)。提供前述内容仅仅是为了说明所要求保护的主题旨在包括各种可能的特征和/或能力。

在图13中,例如,控制24可以以物理状态和/或信号(例如,存储在存储器状态中)的形式提供一个或多个可执行计算机指令源。例如,控制器24可以通过电耦合与一个或多个驱动器22通信。如前所述,电耦合虽然是物理的,但可能不一定是有形的。尽管图13的控制24示出了各种有形的物理组件,要求保护的主题不限于仅具有这些有形组件的计算设备,因为其他实施方式和/或实施例可以包括可以包含附加有形组件或更少有形组件的替代布置,例如,其功能不同但同时取得类似的成果。相反,仅提供示例作为说明。并不旨在将所要求保护的主题限制于说明性示例的范围。

存储器1322可以包括任何非暂时性存储机构。存储器1322可以包括例如主存储器1324和辅助存储器1326,可以使用附加存储器电路、结构、或其组合。存储器1322可以包括例如随机存取存储器、只读存储器等,例如以一个或多个存储设备和/或系统的形式,例如包括光盘驱动器的磁盘驱动器、磁带驱动器、固态存储器驱动器等。

存储器1322可用于存储可执行计算机指令的程序。例如,处理器1320可以从存储器获取可执行指令并继续执行所获取的指令。存储器1322还可以包括用于访问可以承载内容的设备可读介质1340的存储器控制器,该内容可以包括例如可由处理器1320和/或一些其他设备(例如控制器)执行的代码和/或指令作为能够执行计算机指令的一个示例。在处理器1320的指导下,诸如存储物理状态(例如,存储器状态)的存储器单元的非暂时性存储器包括例如可执行计算机指令的程序,其可以由处理器1320执行并且能够生成信号以通过网络进行通信,如前所述。生成的信号也可以存储在存储器中,也如先前建议的。

存储器1322可以存储电子文件和/或电子文档,并且还可以包括可以承载内容和/或使内容可访问的设备可读介质,包括例如可由处理器1320和/或一些其他设备(例如控制器)执行的代码和/或指令作为能够例如执行计算机指令的一个示例。如前所述,在本文档中使用术语电子文件和/或术语电子文档是指以使得从而形成电子文件和/或电子文档的方式关联的一组存储的存储器状态和/或一组物理信号。也就是说,并不意味着隐含地引用例如关于一组相关联的存储器状态和/或一组相关联的物理信号所使用的特定语法、格式和/或方法。还应注意,存储器状态的关联例如可以是逻辑意义上的,并且不一定是有形的物理意义上的。因此,尽管电子文件和/或电子文档的信号和/或状态成分在逻辑上是相关联的,但是在实施例中,例如,其存储可以驻留在有形物理存储器中的一个或多个不同位置。

算法描述和/或符号表示是信号处理和/或相关领域的普通技术人员用于将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员的技术的示例。在本公开的上下文中,算法通常被认为是自洽的操作序列和/或导致期望结果的类似信号处理。在本公开的上下文中,操作和/或处理涉及物理量的物理操纵。通常,尽管不是必须的,但是这样的量可以采取能够被存储、传输、组合、比较、处理和/或以其他方式操纵的电信号和/或磁信号和/或状态的形式,例如,作为组成各种形式的数字内容的成分(例如信号测量、文本、图像、视频、音频等)的电子信号和/或状态。

主要出于通用的原因,已经证明有时可以方便地将将这些物理信号和/或物理状态称为比特、值、元素、参数、符号、字符、术语、数字、数值、测量、内容等。然而,应该理解,所有这些和/或类似的术语都与适当的物理量相关联,并且仅仅是方便的标签。除非另外特别说明,否则从前面的讨论中可以明显看出,应当理解,在整个说明书中,利用诸如“处理”、“计算”、“估算”、“确定”、“建立”、“获得”、“识别”、“选择”、“生成”等的术语的讨论可以指特定装置(例如专用计算机和/或类似的专用计算和/或网络设备)的动作和/或处理。因此,在本说明书的上下文中,专用计算机和/或类似的专用计算和/或网络设备能够在存储器、寄存器和/或其他存储设备、处理设备和/或专用计算机和/或类似的专用计算和/或网络设备的显示设备中通常以物理电子和/或磁量的方式处理、操纵和/或转换信号和/或状态。在本具体公开的上下文中,如上所述,术语“特定装置”因此包括通用计算和/或网络设备,例如通用计算机,一旦被编程就例如依据程序软件指令执行特定功能。

在一些情况下,例如,存储器设备的操作(诸如状态从二进制一到二进制零的变化或反之亦然)可以包括诸如物理变换的变换。对于特定类型的存储器设备,这种物理变换可以包括物品到不同状态或物体的物理变换。例如,但不限于,对于某些类型的存储器设备,状态的改变可能涉及电荷的累积和/或存储或存储的电荷的释放。同样地,在其他存储器设备中,状态的改变可以包括物理改变,例如磁取向的转变。同样,物理改变可以包括分子结构的转变,例如从结晶形式到无定形形式,或反之亦然。在其他存储设备中,物理状态的变化可能涉及量子力学现象,例如叠加、纠缠等,其可能涉及例如量子比特(量子比特)。前述内容并非旨在作为所有示例的详尽列表,其中存储器设备中的二进制一到二进制零的状态变化或反之亦然可包括变换,例如物理的但非暂时的变换。相反,前述内容旨在作为说明性示例。

再次参照图13,处理器1320可以包括一个或多个电路(例如数字电路)以执行计算过程和/或处理的至少一部分。通过示例而非限制,处理器1320可以包括一个或多个处理器,例如控制器、微处理器、微控制器、专用集成电路、数字信号处理器、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列等,或其任何组合。在各种实施方式和/或实施例中,处理器1320可以通常基本上根据所获取的可执行计算机指令来执行信号处理,例如操纵信号和/或状态、构造信号和/或状态等(例如以这种方式生成的状态被传送和/或存储在存储器中)。

在前面的描述中,已经描述了所要求保护的主题的各种实施例。出于解释的目的,阐述了作为示例细节(例如,数量、系统、和/或配置)。在其他情况下,省略和/或简化了公知的特征,以免模糊所要求保护的主题。虽然本文已说明和/或描述了某些特征,但本领域技术人员将想到许多修改、替换、改变和/或等同物。因此,应理解,所附权利要求旨在涵盖落入所要求保护的主题内的所有修改和/或改变。

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