(57)【要約】本発明は、直流電圧源における電気モータ、例えば自動車の直流電圧網における永久磁石式に励起される直流電流モータを駆動させるための回路装置および方法に関する。回路装置はロータ（２０）の回転位置を検知する回転位置発生器（３２）と、ロータ（２０）の位置に依存してステータ（１２）の電機子巻線への電流供給を切り換える電子的な整流制御部（３２）とを有する。回転位置発生器（３２）はステータ（１２）に関連して早めの整流を意図して位置決めされており、実際の整流時点は測定技術的にそれぞれのモータ（１０）に対して別個に求められた遅延補正によって、電子的な整流制御部（３０）において調節可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの回転位置を検知する回転位置発生器と、前記ロータの位置に依存してステータの電機子巻線への電流供給を切り換える電子的な整流制御部とを備えた、直流電圧源における電気モータ、例えば自動車の直流電圧網における永久磁石式に励起される直流電流モータを駆動させるための回路装置において、
前記回転位置発生器（３２）は前記ステータ（１２）に関連して早めの整流を意図して位置決めされており、実際の整流時点は測定技術的にモータに対して求められた遅延補正によって、前記電子的な整流制御部（３０）において調節可能であることを特徴とする、回路装置。
【請求項２】
前記電子的な整流制御部は、遅延装置（Ｔ，Ｔ１，Ｔ２）を備えたディジタルシグナルプロセッサまたはマイクロコントローラ（３０）を有する、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記遅延装置は遅延素子（Ｔ１，Ｔ２）を包含し、該遅延素子（Ｔ１，Ｔ２）は電機子巻線（１４，１６）の出力段（２２，２４）を制御する、請求項１または２記載の回路装置。
【請求項４】
回転位置発生器としてバイポーラ式のホールＩＣ（３２）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項５】
前記回転位置発生器（３２）の信号から前記整流制御部（３０）の信号の出力までの遅延の程度は測定装置（３４）によって求められ、前記整流制御部（３０）の永久的なメモリ（Ｔ）に記憶される、請求項１から４までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項６】
前記モータ（１０）の前記電機子巻線は相互に異なる方向に巻かれている２つのコイル（１４，１６）を有し、該コイル（１４，１６）は前記整流制御部（３０）によって、２つの電子的なスイッチ（２２，２４）を介して交番的に且つ時間的に可変に遅延して前記直流電圧源（２６，２８）と接続される、請求項１から５までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項７】
ロータの回転位置を検知する回転位置発生器と、前記ロータの位置に依存してステータの電機子巻線への電流供給を切り換える電子的な整流制御部とを備えた、直流電圧源における電気モータ、例えば自動車の直流電圧網における永久磁石式に励起される直流電流モータを駆動させるための方法において、
前記回転位置発生器（３２）の機械的な位置決めによって早めの整流時点を調節し、該調節に基づいて前記整流時点を、測定技術的に各モータ（１０）に対して求められた補正によって、前記電子的な整流制御部（３０）において、機械的、磁気的および／または電気的な公差を考慮したモータ（１０）の最適な整流時点に遅延させることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記電子的な整流制御部（３０）の出力信号の遅延を回転数に依存して行う、請求項７記載の方法。
【請求項９】
整流時点に関する信号を回転位置発生器（３２）から整流制御部（３０）に供給して、該整流制御部（３０）に記憶し、前記回転位置発生器（３２）の信号変化の識別後に、外部の測定装置（３４）によって決定された待機サイクルに基づいて遅延させる、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
前記モータ（１０）の相互に異なる方向に巻かれている２つの電機子巻線（１４，１６）に、２つの電子的なスイッチ（２２，２４）を介して交番的に且つ時間的に可変に遅延して電流を流す、請求項７から９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＥ  １０１  １７  ２５２  Ａから公知であるような、直流電圧網における電気モータを駆動させるための回路装置、殊に自動車の直流電圧網における永久磁石式に励起される直流電流モータを駆動させるための回路装置から出発する。この刊行物には、永久磁石により励起されるロータと、制御電子機構により交番的に電力スイッチを介して電流が流される、ステータにおける２つの巻線とを備えた、電子的に整流される２相式の電気モータが開示されており、この際制御電子機構によって電気モータを制御するために、電流が流される個々の周期が単位時間毎に抑制される。モータの回転数は実際回転数と目標回転数間の比率から制御電子機構によって設定される。この刊行物には実際回転数の検出に関しては何ら示唆されていない。しかしながらこれに関して、ホールセンサを使用することは基本的に公知である。
【０００２】
さらには自動車における使用に関しても、永久磁石を装備したロータおよび巻線を備えたステータを有する、電子的な整流部を備えた電気モータが公知である。自動車においてはこの種のモータの使用領域は換気、ポンプおよび調節駆動部の領域である。この際、供給される電流および負荷トルクの大きさは回転数を決定し、回転運動はロータ位置に基づき制御されて交番的にステータ巻線を流れる直流電圧網からの電流によって生じる。制御電子機構は通常の場合、マイクロコントローラ（μＣ）またはディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）によって形成され、この場合整流は回転位置発生器によって制御され、この回転位置センサの正確な位置決めは動作時におけるモータの整流時点の遵守にとって重要である。
【０００３】
本発明の課題は、個々のモータに存在する公差を考慮して機械的な調整を行うことなく、すなわち回転位置発生器の位置を変更することなく、整流時点の調節を実現することである。このことは、モータの組み立て後での機械的、磁気的および電子的な構成要素の全体の公差を補償調整し、したがってモータの効率を最適化することを実現する、回路に関する独立請求項の特徴および方法に関する独立請求項の特徴によって達成される。例えばポンプモータの場合、この最適化は所定の駆動トルクでのモータの最大限可能な搬送効率の調節を意味する。
【０００４】
マイクロコントローラによる電子的な整流制御が、有利には回転位置発生器の信号の変化を識別した後のマイクロコントローラの待機サイクルによって達成される出力信号の時間遅延でもって構成される場合には有利であることが証明された。この際好適には、電機子巻線への電流供給はマイクロコントローラの遅延された出力信号が制御信号として供給される電子的な出力段、例えばＭＯＳＦＥＴを介して行われる。遅延補正は有利には、その都度の回転数に応じて最適な整流時点を維持するために回転数に依存して行われる。回転位置発生器として殊にバイポーラ式のホールＩＣが適している。ホールＩＣはサイズが小さいため、また高まった温度に対して不感であるため、電気モータへの取り付け、殊に自動車に使用される電気モータへの取り付けに特に適している。
【０００５】
本発明による回路装置および本発明による方法はその簡単且つ廉価な構成に基づき、大量に使用されている電気モータ、殊に２つの電子的なスイッチを介して交番的に電流が流され、相互に異なる方向に巻かれている２つの電機子巻線を備えた、自動車において頻繁に使用される電気モータにおいて殊に有利に使用することができる。組み立ての際に早めの整流時点に調節されている回転位置発生器の信号の電子的な整流補正は、殊に簡単なやり方で、個々のモータに対する正確な調節が外部の測定装置によってただ一度求められ、整流制御部として使用されるマイクロコントローラの永久的なメモリまたは外部のメモリに記憶されることによって可能になる。整流制御部が付加的に、例えば回転位置発生器の信号エッジの間隔から求められるモータのその都度の回転数を受け取る場合には、モータの電機子巻線を付加的に時間的に可変に遅延させて駆動制御することができる。
【０００６】
本発明のさらなる詳細および有利な実施形態は従属請求項および本発明の実施例の説明によりもたらされる。
【０００７】
図面は本発明による回路装置の原理図を示す。
【０００８】
図面には参照番号１０でもって、永久磁石的に励起される、電気的に二本撚線式の直流電流モータが示されており、この直流電流モータは磁気的に単相に形成されており、例えばクローポールモータとして構成されている。ステータ１２には磁芯１８において相互に異なる方向に巻かれている２つのコイル１４，１６が設けられている。参照番号２０でもって表されている２極性、または２の整数倍に相当する極数を有するように構成されているモータ１０のロータ２０は内部電機子として構成されている。この種の直流電流モータ１０の実施形態はコイル毎に５〜６ｍＨのインダクタンスおよび１〜３オームの抵抗を有する。
【０００９】
モータ１０は２つの電子的なスイッチ２２，２４を介して、正極２６およびアース２８を有する直流電圧網に接続されている。スイッチ２２，２４として有利にはＭＯＳＦＥＴが使用される。スイッチは、制御信号をスイッチ２２，２４に遅延して出力する２つの遅延素子Ｔ１，Ｔ２を有するマイクロコントローラ３０を用いる電子的な整流制御を介して駆動制御される。回転位置発生器としてバイポーラ式のホールＩＣ３２が使用される。このホールＩＣ３２は直流電圧網２６，２８に接続されており、起磁力方向Ｎ／ＳまたはＳ／Ｎに応じたロータ２０の位置に関する情報をマイクロコントローラ３０に供給する。マイクロコントローラ３０はさらに永久的で不揮発性のメモリＴを有し、このメモリＴは全ての公差を考慮して外部の測定装置３４によって個々のモータに関して測定された最適な整流時点のための長期メモリとして使用される。読み出し専用メモリＴに記憶されている値は、組み立ての際に早い整流時点に調整された回転数発生器３０の補正を決定する。しかしながらマイクロコントローラの内部メモリＴの代わりに外部メモリを使用することもできる。
【００１０】
この種の回路装置は以下のように動作する。
【００１１】
前述したように、モータ１０の組み立ての際に回転位置発生器として使用されるホールＩＣ３２は、ロータの磁界の変化によりトリガされるホールＩＣ３２の信号エッジに応じて、ロータ２０の位置によって決定される早めの整流時点をシグナリングするように、モータ１０のステータ１２に固定されて調整される。ホールＩＣ３２の信号エッジとマイクロコントローラ３０の信号出力との間の遅延素子Ｔ１、Ｔ２を介する遅延の程度は、各モータに接続されている測定装置３４によって一度だけ求められ、遅延値として読み出し専用メモリＴに格納される。この読み出し専用メモリＴは有利にはＦＬＡＨ、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭとして構成されているので、基本的には例えば動作において発生する公差の変化に起因する遅延値の事後的な補正も可能である。
【００１２】
ロータ２０の位置によって、その都度電流を流すべきコイル１４，１６が決定されており、図示されている磁気的に単相のモータでは一方のコイルにしか電流は流れない。つまり、例えばホールＩＣ３２の信号が入力されると左側のコイル１４のみに電流が供給される。右側のモータコイル１６に配属されているスイッチ２４は、ロータ２０の起磁力方向の変化に応じてホールＩＣ３２の信号のエッジの変化がマイクロコントローラ３０に達するまで開かれたままである。この時点において左側のコイル１４が左側のスイッチ２２を介して遮断されて、右側のコイル１６に遅延して電流が流れる。この遅延は有利にはロータ２０の回転数に応じて可変である。何故ならば回転数の変化と共にモータの理想的な整流時点も変化するからである。ロータ２０の回転速度はホールＩＣ３２の２つの信号エッジ変化間の時間間隔から検出され、これらの信号エッジ変化はロータ２０の磁場方向変化に対応する。測定装置３４は個々のモータの部分ではなく、モータの組み立てのための製造装置に属する。
【００１３】
動作時にマイクロコントローラ３０は、ホールＩＣ３２の入力信号に加えて別の制御入力側３６を介してモータ１０の目標回転数についての信号を受信し、この信号はホールＩＣ３２の実際信号と比較され、電子スイッチ２２，２４を導電的に切り換える。
【００１４】
したがって本発明の本質は、ホールＩＣ３２から供給される信号変化の識別後のマイクロコントローラ３０における待機サイクルによる整流時点の遅延にある。遅延時間は、モータの効率の最適化、例えばポンプモータの搬送効率の最適化を達成するために、モータの組み立て後における機械的、磁気的および電子的な構成要素の基本的に等しく維持されている全体の公差を考慮して、測定装置３４を用いて一度だけプログラミングされる。しかしながら本発明の用途はこの種のモータに制限されるものではなく、むしろ本発明を他の電子的に整流されるモータ、殊に他のブラシレス直流電流モータにも同様に適用することができ、しかもホールＩＣを用いて整流識別が行われる場合には有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による回路装置の原理図
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【国際調査報告】
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