优选地分别分配空转二极管(参见图26),以便阻止以相反的方向 经过开关的电流,如该电流例如可能在被切换为不导通的开关51至56和转动的转子40的 情况下由于所感应的电压而出现。在此,替代地也可以仅仅在开关51、52、53、54中设置空 转二极管,并且开关56可以没有空转二极管,因为通过开关56的通电可以限制在起动过 程,从而还未出现大的感应电压。
[0043] 在转子40处优选地布置转子位置传感器67(例如霍尔传感器或MR(磁阻)传感 器或编码器)以用于确定转子位置,并且转子位置传感器67通过导线68与控制装置70连 接。
[0044] 控制装置70通过导线72与导线59连接,以便测量基点电阻60处的电位。
[0045] 运行方式 在正常运行中,即当转子40转动并且优选地已经达到最小转速时,通过全桥电路51、 52、53、54实现绕组装置30的通电。
[0046] 对此,例如交替地要么在第一状态Zl下将开关51和54切换为导通的,要么在第 二状态Z2下将开关53和52切换为导通的。
[0047] 在第一状态Zl下,电流从第一导线57通过开关51、绕组接线端子11、绕组装置 30、第二绕组接线端子12、开关54、导线59和基点电阻60流到第二导线58。
[0048] 在第二状态Z2下,电流从运行电压57通过开关53、第二绕组接线端子12、绕组装 置30、第一绕组接线端子11、开关52、导线59和基点电阻60流到地58。
[0049] 其余开关在第一状态Zl和第二状态Z2下被切换为不导通的。
[0050] 根据转子40的转子位置,在第一状态Zl与第二状态Z2之间来回切换,以便这样 驱动转子40。在此,转子位置通过转子位置传感器67来检测。但是该检测也可以无传感器 地进行。
[0051] 针对输出级50在运行中的正常通电的所述激励是示例性的,并且本领域技术人 员熟知输出级的多种激励方案、即例如也有开关51至54的至少一部分的脉冲激励或者块 换向。
[0052] 基点电阻60用于测量经过输出级50的电流,以便控制装置70可以通过导线72 识别过电流。
[0053] 控制装置70控制开关51至53,以便驱动电机10或者必要时还制动电机10。在 此,例如还可以实现转速控制、转速调节、功率控制、功率调节等等。
[0054] 因为通过开关(在此为51至54)而不是换向刷进行换向,所以电机亦被称为无刷 型或电子换向电机。
[0055] 电机的起动 在图2中的电机10起动时,转子40可能具有不利的转子位置,在该转子位置处,绕组 装置30通过开关51、54或53、52的通电不生成转矩或仅仅生成非常小的转矩。
[0056] 通过第三绕组接线端子13,可以在第三状态Z3下将开关51和56切换为导通的, 使得电流从第一导线57通过开关51、第一绕组接线端子11、线圈31和32、第三绕组接线端 子13、开关56、导线59、基点电阻60流到第二导线58。该通电因此通过线圈31至36的仅 仅包括线圈31和32的第一分组TGl进行。
[0057] 同样可以在第四状态Z4下将开关53和56切换为导通的,使得电流从第一导线57 通过开关53、第二绕组接线端子12、线圈36、35、34、33、第三绕组接线端子13、开关56、导线 59、基点电阻60流到第二导线58。该通电因此通过线圈31至36的仅仅包括线圈33和36 的第二分组TG2进行。
[0058] 因此在该实施例中,在分组TG1、TG2中不包含共同的线圈,而是分别给不同的线 圈通电。
[0059]针对电机10的磁(内)转矩M_i适用: M_i = k_m I (I) 其中 k_m=转矩常数(亦称磁链),I=经过绕组30的绕组电流。
[0060] 针对实际转矩(英语:0utputtorque(输出转矩))M,还须考虑起负面作用的摩擦 力矩M_R。
[0061] 针对在绕组装置30中感应的(内)电压(英语:inducedvoltage(感应电压))U_ i,适用: U_i=k_momega=k_m2pin/60 (2) 其中 omega= 〇 =角速度n=每分钟转速。
[0062] 施加在绕组接线端子11、12上的电压(电枢电压)U在截止的输出级或不导通的输 出级晶体管51、52、53、54、56的情况下得出为: U=IR+U_i其中 R=绕组装置30的电阻。
[0063] 在此,转矩常数k_m依赖于转子40的转子位置phi,即k_m=k_m(phi)。替代于 转矩常数k_m,常常还观察电压常数kE,该电压常数kE与k_m成比例并且有时也被表示成 Ke0
[0064] 如从方程(1)和(2)中可以看出,转矩常数k_m既建立转矩M_i与绕组电流I之间 的比例性,又建立感应电压U_i与角速度omega之间的比例性。因此,例如可以通过以恒定 角速度omega外部地驱动电机40并同时测量感应电压U_i来确定转矩常数k_m,并且所确 定的曲线的走向曲线与磁转矩M_i的走向曲线成比例或相同。
[0065] 图3示出了通过转子40的phi= 0 ?? 360°完全旋转感应的电压U_i的测量。
[0066] 曲线201示出了在第一绕组接线端子11与第二绕组接线端子12之间测量的感应 电压U_i。可以看出,曲线201具有六个过零点,并且如果电机停留在曲线201具有过零点 的转子位置处,则不能通过在第一绕组接线端子11与第二绕组接线端子12之间通电来生 成转矩。
[0067] 曲线202示出了在第一绕组接线端子11与第三绕组接线端子13之间在线圈31、 32 (分组TG1)中感应的感应电压U_i。曲线202具有比曲线201更小的幅度,因为仅仅两 个线圈31、32的信号相加,而不是如在曲线201中所有六个线圈31至36的信号被相加。可 以看出,曲线202的过零点与曲线201的过零点相比在不同转子位置处出现。
[0068] 曲线203示出了在第二绕组接线端子12第三绕组接线端子13之间在线圈33至 36 (分组TG2)中感应的感应电压U_i。曲线203具有比曲线201更小的幅度、以及比曲线 202更大的幅度,因为四个线圈33至36的信号被相加。可以看出,曲线203的过零点与曲 线201和202的过零点相比在不同转子位置处出现。
[0069] 图4示出了图3中的具有0°至大约150°角范围的区段。
[0070] 反映第一绕组接线端子11与第二绕组接线端子12之间的感应电压U_i的曲线 201在60°的情况下具有过零点,其中角度60°由垂直线210来表征,并且在120°情况下 的过零点由垂直线215来表征。在位置210和215处,不能通过绕组接线端子11和12之 间的通电来生成转矩,因为转矩常数k_m的走向曲线对应于感应电压U_i的走向曲线,并且 其分别具有过零点。
[0071] 但是曲线202在处于位置210之后的位置213 (在大约62°的情况下)处具有过 零点,并且曲线202在位置210处仍具有负值,该负值被表征为水平线211。
[0072] 曲线203在位置210之前在位置214 (在大约57°的情况下)处具有过零点,并且 曲线203在位置210处已经升高到正的范围中,其中该值用水平线212来表征。
[0073] 通过曲线202、203在位置210处不等于零,可以在那里要么通过分配给曲线202 的线圈31、32 (分组TGl)、要么通过分配给曲线203的线圈33至36 (分组TG2)生成转矩。
[0074] 在与120°的转子位置相对应的位置215处,曲线202已经在较小角度的情况下在 位置218处具有过零点,并且下降到负值,该负值由水平线216来表征。
[0075] 曲线203紧跟在位置215之后在位置219处具有过零点,并且曲线203在位置215 稍微处于正范围中。
[0076] 如能够辨认的那样,可以通过曲线202、203实现的转矩在位置215处比在位置210 处小,并且通过对分配给曲线202的线圈31、32进行通电,与通过对分配给曲线203的线圈 33至36进行通电相比可以生成更大的转矩。
[0077] 在曲线202的过零点213、218处,其它曲线20U203分别是正或负的,并且在曲线 203的过零点214、219处,其它曲线20U202分别是正或负的、即不等于零。
[0078] 结果,在每个转子位置phi的情况下都可以生成转矩。
[0079] 在已经基本上示出原理以后,下面深入阐述细节和变型方案。
[0080] 电机类型 可用来在每个转子位置的情况下生成转矩的所提出的解决方案原则上不依赖于电机 类型。例如可以使用内转子、外转子或者盘式转子。
[0081] 定子20可以具有定子芯(英语:statorcore),例如这如图1中所示,但是其也可 以没有定子芯地来实施,并且这亦称无铁式绕组。定子芯优选地被构造成定子叠片或定子 叠片组,但是其它变型方案也是可以的。
[0082] 定子极21、22等等的数目S优选地为偶数,并且为S= 2,4,6,8,?..或2 * N,其中 1,2,3,...。
[0083] 转子极41、42等等的数目R优选地对应于定子极21、22等等的数目S。
[0084] 转子40优选地是永磁转子40,其具有永磁转子极41、42等等或永磁转子磁体 40'。但是也可以使用具有电磁生成的转子极41、42等等的电机,其中例如每个转子极41、 42等等都具有在图28中示出的在运行中被通电的绕组,所述绕组由电压源49来通电并且 例如围绕着叠片组缠绕。电压源49可以布置在转子40处,但是其不必一定布置在转子40 中。在外部的布置的情况下,电连接例如可以通过滑动接触或即使在转子转动运动的情况 下仍然实现导电的其它接触进行。转子40的通电优选地进行,使得转子磁体41、42等等在 运行中总是生成相同方向上的磁场,使得其可以如永磁转子磁体41、42等等那样被使用。
[0085] 在图1中的实施例中,定子20具有六个沟槽,在所述沟槽中分布有绕组装置。因 此,这样的电机亦称6槽/6极的。
[0086] 用于给线圈进行部分通电的绕组装置和接线 图5至图7和图26示出了用于对具有两个极的单相、单线电机进行接线的不同变型方 案。两个线圈31、32具有第一绕组接线端子11和第二绕组接线端子12。第一绕组接线端 子11通过开关51朝着第一导线57连接,并且通过开关52朝着第二导线58连接。第二绕 组接线端子12通过开关53朝着第一导线57连接,并且通过开关54朝着第二导线58连接, 其中开关51至54形成全桥电路。在线圈31、32之间布置有第三绕组接线端子13。
[0087] 在图5中,第三绕组接线端子13通过开关56朝着第二导线58连接。借助于开关 56,电流可以通过开关51、线圈31 (分组TGl)和开关56流动,或者电流可以通过开关53、 线圈32 (分组TG2)和开关56流动。开关56朝着第二导线58的布置所具有的优点是,相 应半导体开关和驱动电路与用在第一导线57与绕组接线端子11、12、13之间的开关相比常 常是更有利的。
[0088] 在图6中,第三绕组接线端子13通过开关55朝着第一导线57连接。借助于开关 55,电流可以...