直流电动机的控制方法.pdf

《直流电动机的控制方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流电动机的控制方法.pdf（15页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911237631.4 (22)申请日 2019.12.05 (30)优先权数据 18210868.8 2018.12.06 EP (71)申请人 斯沃奇集团研究和开发有限公司 地址 瑞士马林 (72)发明人 J-J博恩C格尔米奎特 L纳吉 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 秘凤华吴鹏 (51)Int.Cl. H02P 7/285(2016.01) (54)发明名称 直流电动机的控制方法 (57)摘要 本发明涉及一种控制直流电动机(1)的转子 。

2、(3)的转速的方法， 该直流电动机(1)包括用于使 转子旋转的电感器电路(A， B)， 该转子构造成连 续旋转并配备有永久磁体。 该方法包括： 测量转 子的转速； 确定相比于基准信号的转子旋转中的 时间漂移； 定义N个速度阈值， 并且至少一个速度 阈值是取决于所确定的时间漂移的可变速度阈 值， 所述N个速度阈值定义转子的N+1个转速范 围； 确定所确定的转子转速处于所述N+1个转速 范围中的哪一个； 以及最后基于所确定的转速范 围来选择关于电感器电路的控制的动作， 以控制 转子的转速。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 111293936 A 2020.06.16 CN 111293。

3、936 A 1.一种直流电动机(1)的控制方法， 所述直流电动机(1)包括转子(3)和用于驱动所述 转子的电感器电路(A， B)， 所述转子构造成连续旋转并且配备有永久磁体， 所述方法包括以 下步骤： -从起始时间点起， 通过将检测到的所述转子的旋转循环的数目与对应于名义转速的 所述转子的名义旋转循环的基准数目进行比较来测量(101， 111， 115)转子旋转中的时间漂 移(Cv)， 所述名义旋转循环通过基准时钟信号来确定； -定义(121， 125， 129， 131， 141)N个速度阈值， 其中N大于零， 并且至少一个速度阈值是 取决于所测得的转子旋转中的时间漂移的可变速度阈值(dt_。

4、T1， dt_T2)， 所述N个速度阈值 限定所述转子的N+1个转速范围； 所述方法还包括以下步骤的周期性序列： -测量(105)所述直流电动机的时间参数(dt_Peak)， 所述时间参数的值通过所述转子 的转速确定； -根据所述时间漂移的当前值来调整所述至少一个可变速度阈值； -基于所测得的时间参数， 确定(133， 137， 141)所述转子的转速是处于所述N+1个转速 范围中的哪一个； 以及 -基于在前一步骤中确定的转速范围， 在关于通过所述电感器电路的电流的控制的一 组被定义的不同动作中选择(135， 139， 143)一个动作， 以控制所述转子的转速。 2.根据权利要求1所述的控制方。

5、法， 其中， N大于1； 所述N个速度阈值中的至少一个是固 定阈值。 3.根据权利要求1或2所述的控制方法， 其中， 所述电感器电路(A， B)包括第一电感器 (A)和第二电感器(B)， 所述转子(3)的旋转感应出跨所述第一电感器(A)的第一感应电压和 跨所述第二电感器(B)的第二感应电压； 并且所述时间参数是所述第一感应电压和第二感 应电压的两次相继交叉之间的时间差。 4.根据权利要求1所述的控制方法， 其中， 所述一组被定义的不同动作包括以下动作： 跨所述电感器电路的至少一部分施加一个或多个能量脉冲； 无驱动动作； 以及使所述电感 器电路的至少一部分短路。 5.根据权利要求4所述的控制方法。

6、， 其中， 所述一组被定义的不同动作包括： 第一动作， 其中施加具有第一电压电平和第一持续时间的第一电压脉冲； 以及第二动作， 其中施加具 有第二电压电平和第二持续时间的第二电压脉冲； 并且所述第二电压电平低于所述第一电 压电平。 6.根据权利要求5所述的控制方法， 其中， 所述第二持续时间短于所述第一持续时间。 7.根据权利要求1、 2、 4至6中任一项所述的控制方法， 其中， 存在多个可变速度阈值； 并 且， 如果确定转子旋转中的时间漂移对应于基本零值或对应于给定的很少时间提前， 则将 所述可变速度阈值选择为允许基本上维持所述转子的当前转速。 8.根据权利要求7所述的控制方法， 其中， 如。

7、果确定转子旋转中的时间漂移对应于至少 一给定的时间提前， 则将所述可变速度阈值选择为允许减慢所述转子的转速。 9.根据权利要求7所述的控制方法， 其中， 如果确定转子旋转中的时间漂移对应于至少 一给定的时间延迟， 则将所述可变速度阈值选择为允许加速所述转子的转速。 10.根据权利要求1、 2、 4至6中的任一项所述的控制方法， 其中， 所述直流电动机(1)属 权利要求书 1/2 页 2 CN 111293936 A 2 于钟表类型， 并且旨在与实施所述方法的控制单元一起集成在电子机械手表机芯中。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111293936 A 3 直流电动机的控制方法 技术领域 00。

8、01 本发明涉及一种用于直流(DC)电动机(诸如无刷直流电动机)的转子的控制方法。 所提出的方法特别适合于驱动例如在钟表应用中并且更特别地在电子机械手表机芯中使 用的小尺寸电动机。 背景技术 0002 直流电动机是众所周知的， 并且已经存在了很长时间。 这些电动机将电能转换为 用于许多类型的应用的机械能。 电子机械移动设备如电子机械腕表通常包括直流电动机， 并由直流电源如电池供电。 直流电动机的一个示例是永磁体直流电动机。 这种直流电动机 没有电刷， 并且通常具有在转子上的永久磁体。 定子包括通常不移动的线圈。 这种电动机允 许较小的设计并且降低了功耗。 0003 在钟表应用中， 一般使用步进。

9、电动机。 特定命令生成(电压)脉冲， 其使转子步进地 前移。 步进电动机是无刷直流电动机， 其将整圈旋转分为多个相等的步幅。 定子为配备有永 久磁体的转子限定稳定的位置。 每一整圈360度通常会有两个或三个稳定位置。 所述驱动电 压脉冲需要一定功率和足够电压电平。 尤其是当用于电子机械手表时在这些电动机中使用 的电压源通常产生1.2V至1.5V之间的电压值。 因此， 这些应用可用的电池供应的电压在此 数值范围内。 然而， 连续旋转直流电动机相比于步进电动机的优势是， 当用于钟表应用时， 手表指针可以连续旋转。 这使得这些手表的操作类似于机械手表。 以这种方式， 可以避免尤 其在夜间可能烦人的由。

10、转子的步进引起的噪声。 0004 直流电动机由电动机驱动单元控制。 驱动单元通常设置成使在定子线圈中传输的 电流以及因此耦合到转子的磁体的磁通线的方向发生交替。 H桥电路是电动机驱动单元的 一个示例。 术语 “H桥” 是从这种包括布置在电源电压节点与大地之间的四个开关的电路的 典型图示中衍生的。 通过以期望的方式断开和闭合这些开关， 可以跨电动机电感器电路选 择性地施加正电压或负电压。 换句话说， 通过根据转子的位置或更具体地根据转子磁体来 操纵所述四个开关， 电流可以设置成选择性地在第一方向和相反的第二方向上传输通过定 子线圈。 0005 控制单元(其可以是电动机驱动单元的一部分或单独设置)。

11、设置成控制电动机驱 动单元的操作。 在钟表应用中， 必须控制平均的 “每时间单位的转子转数” ， 以便最终时间显 示保持正确。 一种简单的控制方法会出现问题， 其中每当检测到一定的延迟时， 都会施加固 定持续时间的驱动电压脉冲。 事实上， 转子速度变化很大， 周期性地出现速度峰值， 然后出 现减速， 其中速度下降到相对较低的速度。 因此， 会出现速度的不稳定， 这对于手表的模拟 显示是不利的。 此外， 这种情况可能会周期性地导致速度太低， 从而例如由于较小的冲击震 动即由于手表可能经历的较小加速度而导致电动机被容易地停止， 或者其旋转方 向发生改变。 说明书 1/8 页 4 CN 111293。

12、936 A 4 发明内容 0006 本发明的一个目的是， 通过在控制转子每时间单位的平均转数的同时允许速度的 平稳变化来控制直流电动机的转子的旋转， 并且这可以在不使用太复杂且能耗高的控制单 元的情况下实现。 0007 根据本发明的第一方面， 提供了一种直流电动机的控制方法， 该直流电动机包括 转子和用于驱动该转子的电感器电路， 该转子构造成连续旋转并且配备有永久磁体。 该方 法包括以下步骤： 0008 -从开始时间点起， 通过将检测到的转子的旋转循环(rotation cycle)的数目与 对应于名义转速的转子的名义旋转循环的基准数目进行比较来测量转子旋转中的时间漂 移， 该名义旋转循环由基。

13、准时钟信号确定； 0009 -定义N个速度阈值， 其中N大于零， 并且至少一个速度阈值是取决于测得的转子旋 转中的时间漂移的可变速度阈值， 所述N个速度阈值定义转子的N+1个转速范围； 0010 该方法还包括以下步骤的周期性序列： 0011 -测量直流电动机的时间参数， 该时间参数的值由转子的转速确定； 0012 -根据时间漂移的当前值来调整所述至少一个可变速度阈值； 0013 -基于测得的时间参数， 确定转子的转速处于所述N+1个转速范围中的哪一个； 以 及 0014 -基于所确定的转子的转速所处的转速范围， 在关于通过电感器电路的电流的控 制的一组被定义的不同动作中选择一个动作， 以控制转。

14、子的转速。 0015 根据其中N大于1的一个特定变型， 所述N个速度阈值中的至少一个是固定阈值。 0016 根据一个优选变型， 所述一组被定义的不同动作包括以下可能的动作： 跨电感器 电路的至少一部分施加一个或多个能量脉冲； 没有驱动动作并终止该序列； 以及使电感器 电路的至少一部分短路。 0017 在其中存在多个可变速度阈值的一个优选实施例中， 调整这些可变速度阈值， 使 得如果确定转子的旋转具有至少一给定的时间提前， 则可变速度阈值选择为允许降低转子 的转速。 但是， 如果确定转子的旋转具有基本为零的累积时间差或预定的很少的提前， 则可 变速度阈值选择为允许基本保持转子的当前转速。 最后，。

15、 如果确定转子的旋转具有至少一 给定的时间延迟， 则可变速度阈值选择为允许加速转子的转速。 然而， 应注意的是， 控制通 过电感器电路的电流以控制转子的转速还取决于转子的瞬时转速， 在该控制方法的周期性 序列的每个序列中检测该瞬时转速。 0018 所提出的方案的优点在于， 所提出的方法非常有效， 最大限度地减少了功耗， 因为 不需要复杂的计算。 所提出的方法是精确的， 并且在需要的情况下也非常灵活， 因为它很容 易添加决策阈值。 附图说明 0019 根据以下参考附图对非限制性的示例性实施例的描述， 本发明的其它特征和优点 将变得显而易见， 在附图中： 0020 -图1以简化和示意性的方式示出了。

16、可以应用本发明的教导的直流电动机； 0021 -图2是示出了图1的电动机的电动机驱动电路的简化电路图； 说明书 2/8 页 5 CN 111293936 A 5 0022 -图3是示出了根据本发明的一个示例性实施例所提出的速度控制方法的流程图； 0023 -图4示出了图2的电路， 并且进一步示出了在第一起动阶段期间电流如何在电路 中流动； 0024 -图5示出了图2的电路， 并且进一步示出了在第二起动阶段期间电流如何在电路 中流动； 0025 -图6a和6b示出了信号图， 其示出在测量阶段期间跨图2的电路的电感器的感应电 压的值和图2的电路的比较器输出； 以及 0026 -图7示出了图2的电路。

17、， 并且进一步示出了在测量阶段期间电路是如何连接的。 具体实施方式 0027 现在将参考附图详细描述本发明的一个实施例。 将在诸如腕表之类的手表的连续 旋转直流电动机的转子的速度控制方法且更具体地平均速度控制方法的上下文中描述本 发明， 其中电动机的转子配备有双极永久磁体(这些磁体具有轴向极化状态和交替的极 性)。 然而， 本发明的教导不限于此环境或应用。 在不同附图中出现的相同或相应的功能和 结构元件被赋予相同的附图标记。 如本文所用的，“和/或” 是指列表中的任何一个或多个项 目通过 “和/或” 方式结合。 用词 “包括” 以更广义的含义 “包含” 或 “含有” 来解释。 0028 图1示。

18、意性地以简化方式示出了可以应用本发明的直流电动机1。 如图1所示的电 动机1包括转子3， 以及由第一电感器A和第二电感器B形成的定子， 该转子3具有规则地布置 在两个铁磁盘3a上的永久双极磁体3b。 在正常工作模式下， 转子设置成沿第一方向但是任 选地还沿相反的第二方向连续旋转。 从转子3的旋转轴线并从第一和第二定子电感器A、 B的 中心测量， 第一和第二电感器A、 B相对于彼此成角度 。 在本示例中， 角度 优选为104 ， 但在 一个有利变型中， 其可以是95 与115 之间的任何值。 电动机驱动单元5配置成控制通过电 感器或线圈的电流， 并由此驱动转子3。 数字控制单元或电路或简单地控制。

19、器7继而配置成 基于检测到的转子的操作来控制电动机驱动单元的操作。 例如， 如果控制单元7检测到转子 旋转太慢， 则它可以命令电动机驱动单元5使转子3加速， 如稍后更详细说明的。 应注意的 是， 在本示例中， 电动机驱动单元5(包括控制单元7)被认为是电动机的一部分， 但是替代 地， 它可以被认为不是电动机的一部分。 0029 图2以简化的方式示出了可以应用本发明的教导的电动机驱动单元5的电路。 然而 本发明决不限于这种特定的电路构型。 但是， 图2的电路省略了数字控制单元7， 其操作将在 后面更详细地说明。 图2的电路接收来自电源电压源例如电池的电源电压Valim， 该电池提供 电池电压Vb。

20、at。 电源电压Valim可被选择为小于电池电压。 因而， 此电源电压Valim可以根据控 制方法的特定阶段而变化。 该电路还包括在电源电压Valim的节点与处于恒定电位的基准电 压节点11之间的开关电路。 在图2所示的示例中， 基准电压节点11接地(即， 处于零电位)。 开 关电路包括形成传统的H桥的四个开关SA+、 SA-、 SB+和SB-。 其它开关SComAB、 SAB和SCom例 如用于起动电动机并用于监测转子的运行。 为了这种监测， 提供中间基准电压VRef和布置在 中间基准电压VRef的节点与H桥之间的开关SM。 此示例中的电动机驱动电路还包括两个电感 器或线圈， 即第一电感器A。

21、和第二电感器B， 其共同形成定子电感器电路(如图1所示)。 两个 电感器A、 B与布置在它们之间的开关SAB串联布置。 然而， 这些电感器可以替代地并联布置， 或者在特定情况下可以并联布置， 特别是在需要重要转矩的控制阶段期间。 此外， 本发明的 说明书 3/8 页 6 CN 111293936 A 6 教导不限于具有两个电感器的构型。 换句话说， 具有两个以上电感器(例如三个电感器)的 构型同样是可以的。 0030 在此示例中， 这些开关是晶体管， 例如n型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)。 这些开关的操作由数字控制单元7控制。 更具体地， 数字控制单元配置成控制这 些开关被闭。

22、合或断开。 在本说明书中， 当开关被说成闭合时， 则相应晶体管的源极和漏极节 点之间的路径是导电的， 而当开关被说成断开时， 则该路径是不导电的。 该数字控制单元还 设置成监测电动机的各种参数， 例如转子3的转速， 并且更具体地是瞬时转速。 控制单元还 可以确定转子3的旋转方向， 并判断转子相对于给定的基准(时间)信号是具有一定提前还 是延迟。 0031 图2的电动机驱动电路还包括由比较器组形成的测量电路， 该比较器组包括第一 比较器15和第二比较器17。 这两个比较器中的每一个都具有模拟负输入端子、 模拟正输入 端子和一个二进制输出端子。 第一比较器的负输入端子连接到第一电感器A的第一端子，。

23、 而 第一比较器15的正输入端子连接到第二电感器B的第一端子。 第二比较器的负输入端子连 接到第二电感器B的第二端子， 并穿过开关SComAB和SM连接到中间基准电压节点VRef。 第二 比较器17的正输入端子连接到第二电感器B的第一端子。 应注意的是， 所有的比较器输入信 号都是模拟电压值。 优选地， 中间电压VRef被选择为具有大约等于电源电压Valim和节点11处 的基准电压之差的一半的值。 第一和第二比较器用于测量电路中的某些参数， 如后面更详 细说明的。 在此示例中， 输出节点连接到控制单元7。 0032 接下来参考图3的流程图更详细地说明所提出的转子速度控制或调整方法。 该方 法可。

24、以分为四个不同阶段(图3中用虚线框示出)， 即， 起动阶段、 测量阶段(当两个线圈中的 两个感应电压具有相同振幅时也称为峰值检测阶段)、 速度阈值设置阶段和速度控制阶段。 起动阶段通常在电动机驱动电路通电之后开始， 并且包括三个起动步骤。 在步骤101中， 提 前/延迟双向计数器C(在本说明书的下文中也简称为 “计数器C” )启动。 然后是具有第一持 续时间的第一起动阶段或步骤103， 接着是具有第二持续时间的第二起动阶段或步骤104。 第一持续时间通常比第二持续时间长得多。 第一起动阶段包括将转子的一对磁体在第一电 感器A(或第二电感器B)处定心， 也就是将分别沿轴向布置在两个铁磁盘(见图1。

25、)上的两个 双极永久磁体与第一线圈A对准。 这通过使开关SA+、 SAB和SCom闭合来实现。 通过闭合开关 SB-来使第二电感器B短路， 可以衰减转子振荡。 在此示例中， 第一起动阶段的持续时间为 700ms。 图4示出了在第一起动阶段期间电流设置为如何在电路中流动(用粗线表示的开关 是闭合的， 其它开关是断开的)。 0033 在步骤104中的第二起动阶段期间， 没有电流流过第一电感器A， 因为开关SAB和 SCom是断开的。 在此阶段期间， 通过使开关SComAB闭合(开关SB-保持闭合)来将电压供应节 点直接连接到第二电感器B。 在此示例中， 第二起动阶段的持续时间为30ms。 图5说明。

26、了在第 二起动阶段期间电流设置为如何在电路中流动。 在此阶段期间， 此时由电源电压Valim供给 的第二电感器B在第一起动阶段之后吸引相对于第二电感器具有偏移的一对磁体。 以这种 方式， 转子3被加速以获得接近其名义(即， 期望或目标)速度的速度(例如， 大约为名义速度 的75)。 0034 计数器C在每个线圈A、 B中的感应电压的每个名义半周期以给定值递增一次， 在此 示例中该给定值是1， 该名义半周期是从基准时钟信号获得的或由基准时钟信号确定的。 在 说明书 4/8 页 7 CN 111293936 A 7 所描述的示例中， 名义半周期约为20.8ms。 对于图1所示的电动机， 该名义半周。

27、期的值等于 转子的名义转速(在此示例中， 等于每秒八转8Hz)的倒数除以6， 即， 该值等于转子以名义 转速旋转一个名义循环/一转的持续时间除以转子的每个铁磁盘上的具有交替的轴向极化 状态的双极磁体的数目。 0035 接下来说明测量阶段。 图7示出了在每个测量阶段期间电路如何连接。 开关SM和 SComAB闭合， 而其它开关断开。“线圈中/线圈的感应电压或跨电感器电路的感应电压” 应理 解为线圈或电感器电路的两个端子之间的感应电压(由转子的旋转引起)。 0036 第一比较器15用于跟踪第一和第二电感器A、 B的感应电压VIA和VIB(由转子的旋转 或转动引起)交叉的时间点。 换句话说， 在此示。

28、例中， 当转子沿正确方向(即顺时针)旋转时， 如果VIAVIB， 则第一比较器的输出信号等于 “0” ， 否则该输出等于 “1” 。 第一比较器的数字输 出信号表示第一和第二电感器A、 B中的感应电压之间的差信号的数学符号， 并且缩写为 Diff_AB。 因此， 该数字输出信号中的转变对应于两个感应电压VIA和VIB的交叉。 图6a示出了 当转子顺时针旋转时的感应电压波形以及第一和第二比较器15、 17的输出信号， 而图6b示 出了当转子逆时针旋转时的感应电压波形以及第一和第二比较器15、 17的输出信号。 应注 意的是， 当转子顺时针旋转时， 转子磁体首先面对第一电感器A， 然后面对第二电感。

29、器B。 0037 第二比较器17用于跟踪在第二电感器B中感应的电压的数学符号。 如果感应电压 的符号为正， 则第二比较器的输出等于 “1” ， 否则第二比较器的输出等于 “0” 。 因此， 第二比 较器的输出信号对应于在第二电感器B中感应的电压的极性信号， 并且被缩写为Pol_B。 信 号Pol_B与信号Diff_AB一起用于确定电动机的旋转方向， 而信号Diff_AB用于检测感应电 压的交叉。 在一个优选实施例中， 信号Diff_AB用于触发驱动电压脉冲以驱动转子3。 当信号 Pol_B的值从逻辑状态 “1” 变为逻辑状态 “0” 时， 例如可以通过确定信号Diff_AB的符号来确 定转子的。

30、旋转方向(例如， 当转子顺时针旋转时， 在信号Pol_B中发生从 “1” 到 “0” 的转变时， 信号Diff_AB等于 “1” 。 然而， 如果这种事件在转子逆时针旋转时发生， 则信号Diff_AB等于 “0” )。 0038 因此， 在步骤105中继续该过程， 其中确定转子3的转速， 并且更具体地确定瞬时转 速。 在此示例中， 通过检测两个相继的电压交叉(即， 分别在第一和第二电感器A、 B中的两个 感应电压的交叉)之间经过的时间(称为dtPeak)来确定瞬时转速。 在步骤105中， 检测两个 感应电压的每个电压交叉， 并在每次电压交叉检测之后开始控制方法的序列。 因此， 在每个 电压交叉。

31、之后， 即在每次检测到信号DIFF_AB中的转变之后， 启动控制方法的新序列。 在每 个序列中， 通过相应的时间参数dtPeak确定转子的瞬时转速， 该时间参数dtPeak由驱动单 元5在测量阶段期间基于对比较器15提供的信号DIFF_AB的两次相继转变即， 开始所考 虑的序列的最后检测到的转变和前一次转变的检测来测量。 然后， 在步骤107中， 将 dtPeak与给定值(阈值)进行比较， 该给定值在此示例中为固定值， 例如200ms。 应当注意的 是， 在此特定示例中， 转子的名义转速是8Hz(每秒八转)， 这意味着两个相继的感应电压交 叉之间的名义时间距离是约20.8ms(考虑到转子包括在。

32、转子的两个铁磁盘中的每一个上的 具有交替极性的三对磁体， 如图1所示， 并且每个感应电压周期有两次电压交叉， 该周期等 于转子旋转一个循环/一转的持续时间除以每个铁磁盘上的磁体对的数目)。 如果判定为 dtPeak大于给定值， 则该过程返回到步骤103。 换句话说， 在这种情况下， 判定为转子不适当 地旋转或旋转地太慢。 如果判定为dtPeak等于给定值或小于给定值， 则在步骤109中判定转 说明书 5/8 页 8 CN 111293936 A 8 子是否沿正确方向旋转， 即在此示例中为顺时针， 如前文所述。 0039 如果转子沿错误的方向旋转， 则在步骤111中， 提前/延迟计数器C递增1。。

33、 应当注意 的是， 计数器C的值越高， 转子的时间延迟越多。 相反， 计数器的当前值(负值)越小， 转子的 时间提前量就越大。 一旦计数器C已被更新， 则在步骤113中， 使电感器电路短路第三持续时 间， 即在图2的构型中， 开关SA+、 SComAB、 SAB和SB+闭合， 而其它开关断开。 以这种方式， 转子 快速地减速。 第三持续时间可以在5ms至15ms之间。 在此示例中， 第三持续时间为10ms。 然 后， 该过程返回到步骤105。 另一方面， 如果在步骤109中判定为转子沿正确的方向旋转， 则 在步骤115中， 计数器C递减1。 因此， 计数器C的值Cv对应于与名义转子旋转相比从起。

34、始时间 点起的转子旋转中的时间漂移。 从起始时间点起， 通过将检测到的转子的旋转循环的数目 与对应于名义转速的转子的名义旋转循环的基准数目进行比较来测量转子旋转中的时间 漂移。 名义旋转循环由基准时钟信号决定。 因此， 在所描述的变型中， 当转子以其名义速度 旋转时， 双向计数器C通过从基准时钟信号获得的数字基准信号在每个名义旋转循环递增 6， 但在步骤115中在此名义速度循环期间也递减6。 这意味着， 在这种情况下， 提前/延迟计 数器C具有保持恒定的值Cv。 计数器C的值可以采用任何正整数或负整数(包括零)。 步骤105 至115形成速度控制方法/过程的每个序列的测量阶段。 接下来， 过程。

35、前进到速度阈值设定 阶段。 0040 在步骤117中， 读取计数器C。 在步骤119中， 将计数器C的当前值Cv与第一计数器阈 值进行比较， 在此示例中， 第一计数器阈值被设置为-2。 更具体地， 在步骤119中， 判定Cv是 否小于-2(即， Cv-2？ )， 在此示例中， -2对应于约40ms的提前。 如果是， 则该过程继续到步 骤121。 在此步骤中， 调整第一或较低速度阈值dt_T1和第二或较高速度阈值dt_T2。 要注意 的是， 在本发明的描述中，“速度阈值” 的表述用于定义针对所选时间参数的阈值， 其对应于 转子速度。 在此特定示例中， 第一速度阈值dt_T1被设定为27ms， 而。

36、第二速度阈值dt_T2被设 定为31ms。 要注意的是， 第一和第二速度阈值都是可变阈值， 并且它们取决于转子的提前/ 延迟， 如下文中将清楚看到的。 在这种情况下， 确定转子具有一定的提前， 因此， 将第一和第 二速度阈值dt_T1和dt_T2两者都选择为高于每个线圈中的感应电压的名义半周期， 该名义 半周期等于20.8ms， 如前文所述。 0041 如果在步骤119中确定当前计数器值Cv等于或大于-2(即Cv-2？ )， 则在步骤123 中判定Cv是否大于第二计数器阈值， 其在此示例中被设置为零。 换句话说， 在此步骤中， 判 定是否Cv0。 如果不是， 则在步骤125中相应地调整第一和第。

37、二速度阈值。 在此特定示例 中， 将dt_T1设置为23ms， 而将dt_T2设置为27ms。 因此， 在这种情况下， 检测到转子没有任何 延迟或明显的提前。 因此， 在此示例中， 第一阈值dt_T1被选择为略高于感应电压的名义半 周期， 而第二阈值dt_T2被选择为高于该名义半周期约30。 0042 如果在步骤123中判定为Cv大于0， 则在步骤127中将Cv与第三计数器阈值进行比 较， 其在此示例中被设置为10。 更具体地说， 在步骤127中， 判定Cv是否大于第三计数器阈值 (即Cv10？ )。 如果是， 则在步骤129中相应地调整第一和第二速度阈值。 由于在这种情况下 转子有很多延迟(。

38、在此示例中为200ms以上)， 因此将第一速度阈值选择为小于感应电压的 名义半周期。 更准确地说， 在此示例中， 将第一速度阈值设置为16ms， 以便能够迅速加速转 子以赶上延迟， 如稍后将说明的。 将第二速度阈值设置为21ms， 其近似地对应于感应电压的 名义半周期。 说明书 6/8 页 9 CN 111293936 A 9 0043 如果在步骤127中判定条件不成立， 换言之， 如果0Cv10， 则在步骤131中， 基于 检测到的转子的延迟来调整第一和第二速度阈值。 在这种情况下， 转子具有轻微的延迟， 因 此将第一速度阈值dt_T1选择为小于感应电压的名义半周期， 而将第二速度阈值dt_。

39、T2选择 为大于感应电压的该名义半周期。 在此特定示例中， 将第一速度阈值设置为16ms， 而将第二 速度阈值设置为27ms。 应当注意的是， 在所有上述情况下， 都是基于检测到的转子的提前或 延迟(当前时间漂移)来调整第一和第二速度阈值。 速度阈值的确切值是基于实验结果选择 的， 但是作为替代， 可以使用特定算法来定义这些阈值。 如接下来将说明的， 第一和第二速 度阈值针对上述每种特定情况确定转子的平均转速的三个范围。 现在， 该过程将进行到接 下来概述的速度控制阶段。 0044 一旦已经如上所述的选择了第一速度阈值和第二速度阈值， 则该过程继续到步骤 133， 在此判定以下条件是否成立： 。

40、dt_Peakdt_T2。 换句话说， 在此步骤中， 将转子的转速 与第二速度阈值进行比较， 以检测转子的转速是否在第二速度阈值之上的第一范围内。 如 果是， 则可以判定为转子3旋转得太慢， 并且在步骤135中将高能脉冲注入电感器电路以使 转子3加速。 在此示例中， 高能脉冲对应于跨电感器电路施加高电压值(例如1.5V)第四持续 时间， 在此示例中该第四持续时间介于10ms与15ms之间。 更具体地， 通过将电压源连接到电 感器电路来实现高能脉冲， 该电感器电路暂时被置于其中两个线圈A和B串联布置的构型 中。 这种构型对应于这样的情况， 其中在正的高能脉冲期间， 开关SB+、 SAB和SA-闭。

41、合且其它 开关断开， 而在负的高能脉冲期间， 开关SA+、 SAB和SB-闭合且其它开关断开。 然后， 该序列 终止， 并且该过程随后继续到步骤105。 0045 如果在步骤133中判定该条件不成立， 即dt_Peakdt_T2， 则在步骤137中判定以 下条件是否成立： dt_Peakdt_T1。 如果成立， 则转子的转速处于第二范围内， 并且在步骤 139中， 将低能脉冲注入到电感器电路中以使转子3稍微加速。 此示例中的低能脉冲对应于 跨电感器电路施加低电压值(例如0.4V， 其略高于两个线圈中的两个感应电压之和的最大 值)第五持续时间， 在此示例中该第五持续时间在3ms至7ms之间。 该。

42、序列终止， 然后该过程 继续到步骤105。 0046 如果在步骤137中判定该条件不成立， 即dt_Peakdt_T1， 则在步骤141中， 将dt_ Peak与第三速度阈值T3进行比较， 在此示例中该第三速度阈值T3是固定阈值。 然而， 代替固 定阈值， 第三速度阈值也可以是取决于计数器C的当前值Cv的可变阈值。 在由步骤121、 125、 129和131确定的所有情况下， 将第三速度阈值均设置为小于第一速度阈值。 在此特定示例 中， 将T3设置为14ms。 因此在步骤141中， 判定以下条件是否成立： dt_PeakT3。 如果成立， 则 这意味着转子的转速在第三范围内。 在这种情况下， 。

43、关于转子3的驱动不采取驱动动作， 并 且该过程随后在步骤105中开始新的序列。 然而， 如果在步骤141中判定该条件不成立， 即 dt_PeakT3(这意味着转速在第四范围内， 并且转子明显旋转太快)， 则在步骤143中使电 感器电路短路， 与在步骤113中一样。 这使转子3变慢。 在步骤143之后， 该序列终止并且该过 程再次继续到步骤105。 0047 要注意的是， 当产生能量(电压)脉冲时， 有利的是在已检测到感应电压脉冲的交 叉之后不久(例如， 在1ms之内)产生这些能量(电压)脉冲， 以避免驱动脉冲相对于感应电压 之和(总感应电压)的最大值偏心。 换句话说， 驱动脉冲理想地尽可能靠近。

44、两个感应电压之 和的峰值产生。 此外， 可以通过使数目为N的不同的速度阈值定义N+1个转子转速范围(经由 说明书 7/8 页 10 CN 111293936 A 10 相应选择的时间参数)来概括上述示例。 至少其中一个速度阈值可以是固定阈值， 而其它速 度阈值可以是取决于计数器C的值Cv的可变阈值。 该控制方法包括基于所确定的转子转速 范围在关于通过电感器电路的电流的控制的一组被定义的不同动作中选择一个动作， 以控 制转子的转速。 还应注意的是， 可以互换图3的流程图的一些步骤的执行顺序。 0048 虽然已在附图和前面的说明书中示出和详细描述了本发明， 但是这种图示和描述 应被认为是说明性的或。

45、示例性的而非限制性的； 本发明并不限于所公开的实施例。 在实施 要求保护的本发明时， 本领域技术人员将理解并能够实现其它实施例和变型。 0049 在权利要求书中， 用词 “包括” 不排除其它要素或步骤， 并且不定冠词 “一” 或 “一 个” 不排除多个。 不同特征记载在彼此不同的从属权利要求中的单纯事实并不表示这些特 征的组合不能有利地使用。 权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为限制本发明的范 围。 说明书 8/8 页 11 CN 111293936 A 11 图1 图2 说明书附图 1/4 页 12 CN 111293936 A 12 图3 说明书附图 2/4 页 13 CN 111293936 A 13 图4 图5 说明书附图 3/4 页 14 CN 111293936 A 14 图7 说明书附图 4/4 页 15 CN 111293936 A 15 。