CN108667254B - 电马达,齿轮马达,擦拭系统及相关控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电马达(1),包括:‑包转子(15),‑定子(3),‑霍尔效应传感器(23),‑控制单元(25),其连接到所述霍尔效应传感器(23)并被构造成确定转子(15)相对于定子(3)的角位置,并且生成控制信号(C)以给定子(3)供电,其中控制单元(25)包括时钟(26)并被构造为:‑从以前的状态变化的时刻(I0,I1)估计在所述传感器的两个状态变化之间的多个预定时刻(i21...i25)处转子(15)的角位置,‑确定与针对所述预定时刻估计的转子的角位置相关联的控制电压的值,使得可以生成基本正弦的控制信号(C),‑从确定的电压值生成正弦的控制信号(C)。本发明还涉及齿轮马达,擦拭系统和用于控制电马达(1)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆擦拭系统的电马达,特别地齿轮马达的电马达。
背景技术
不同类型的电马达可用于齿轮马达,尤其是无刷直流电马达,其具有诸如长寿命、减小体积和消耗以及低声级的许多优点。
然而,与带电刷的电马达相比,无刷直流电马达的控制更复杂,因为为了允许良好的操作,需要准确地知道无刷直流电马达的转子的角位置。
实际上,这样的电马达包括电磁激励线圈,其布置在定子上并且通过逆变器可替代地供电,以便能够驱动布置在转子上的永磁体。
有三种类型的用于切换逆变器的开关并为电磁励磁线圈供电的控制:
-通过使用例如三个霍尔效应传感器来确定在开关切换时刻转子的角位置的分块控制,
-无传感器控制,其中在启动时施加预定的顺序,然后从旋转速度足够时测得的反电动势确定转子的角位置,但该控制不允许以高扭矩启动,
-正弦控制,其可以增加扭矩常数并具有较平缓的调节,这可以降低噪音,但是这种控制器需要一个精确的编码器来确定转子在每个时刻的角位置,这使得该解决方案成本高昂。
在用于机动车辆的擦拭系统的齿轮马达的电马达的情况下,最好同时具有能够以高扭矩进行启动的电马达(例如在擦拭器刮片被污物或冰粘附的情况下),能够在高旋转速度下(在干的风挡的情况下)具有高扭矩的电动马达,发出低噪音并降低成本的马达。
发明内容
因此,本发明旨在提供一种解决方案,以允许有效地控制用于擦拭系统的齿轮马达,该齿轮马达能够在启动和高速时提供高扭矩,同时限制操作噪音和成本价格。
为此目的,本发明涉及一种尤其用于擦拭系统的无刷直流电马达,包括:
-包括控制磁体的转子,
-具有转子的电磁激励线圈的定子,
-至少一个霍尔效应传感器,构造为检测控制磁体的角位置,
-控制单元,该控制单元连接到所述霍尔效应传感器并且被构造为从来自于霍尔效应传感器的信号来确定转子相对于定子的至少一个角位置并且生成控制信号以作为如所确定的转子的角位置的函数来给定子的电磁激励线圈供电,
其中所述控制单元包括时钟并且被构造为:
-从前述状态变化的时刻估计在位于霍尔效应传感器的两个状态变化之间的多个预定时刻处转子的角位置,
-确定与针对预定时刻估计的转子的角位置相关联的控制电压的值,所述电压值使得能够生成正弦或基本上正弦的控制信号,
-从确定的电压值生成正弦或基本上正弦的控制信号。
估计在由霍尔效应传感器传送的信号之间的中间时刻所述转子的角位置使得可以以低成本复制精确的编码器并因此允许生成正弦控制信号而无需使用昂贵的精确度编码器。
本发明还涉及可以被组合以再次提供的以下方面。
控制单元被构造成从至少一个霍尔效应传感器的状态变化生成用于低于第一预定阈值的旋转速度的分块控制信号并且生成用于高于第一预定阈值的旋转速度的基本上正弦的控制信号。
控制单元被构造为当旋转速度超过第二预定阈值时生成具有预定相位超前的正弦控制信号。
第一预定阈值对应于等于最大旋转速度的10%的旋转速度。
控制单元被构造为当要提供的扭矩高于预定阈值时生成具有预定相位超前的正弦控制信号。
电马达包括至少两个霍尔效应传感器,并且控制单元被构造为从仅由一个霍尔效应传感器提供的信号生成基本正弦的控制信号。
本发明还涉及一种齿轮马达,特别地用于擦拭系统的齿轮马达,其包括如前所述的电马达,该电马达联接到减速齿轮。
本发明还涉及一种特别用于机动车辆的擦拭系统,包括如前所述的齿轮马达。
本发明还涉及一种用于控制特别地用于擦拭系统的无刷直流电马达的方法,该方法包括:
-包括控制磁体的转子,
-具有转子的电磁激励线圈的定子,
-至少一个霍尔效应传感器,构造为检测控制磁体的角位置,
-控制单元,该控制单元连接到所述霍尔效应传感器并且被构造为从来自于霍尔效应传感器的信号确定转子相对于定子的角位置,并且生成控制信号以作为确定的转子的角位置的函数对定子的电磁激励线圈供电,
其中该方法包括以下步骤:
-从以前的状态变化的时刻估计在位于霍尔效应传感器的两个状态变化之间的多个预定时刻处所述转子的角位置,
-确定与针对预定时刻估计的转子的角位置相关联的控制电压的值,所述电压值使得可以生成基本正弦的控制信号,
-从所确定的电压值生成基本正弦的控制信号。
该方法还包括以下方面:
假定旋转速度是恒定的,估计在位于霍尔效应传感器的两个状态变化之间的多个预定时刻处所述转子的角位置的步骤是从霍尔效应传感器的两个以前的状态变化的时刻执行的。
估计在位于霍尔效应传感器的两个状态变化之间的多个预定时刻处所述转子的角位置的步骤是从霍尔效应传感器的至少三个以前的状态变化的时刻执行的,以考虑转子旋转速度的变化。
该方法包括保存转子的角位置与相关联的控制电压之间的映射表以获得基本上正弦的控制信号的预备步骤,以及确定与转子的角位置相关联的控制电压的值的步骤包括在保存的映射表中搜索这些值。
该方法包括其中当转子的旋转速度超过第二预定阈值时生成具有预定的相位超前的基本上正弦的控制信号的步骤。
该方法包括其中当要提供的扭矩高于预定阈值时生成具有预定的相位超前的基本正弦的控制信号的步骤。
具有相位超前的控制信号是通过引入时间偏移用于施加所确定的控制电压获得的。
对于低于第一预定阈值的旋转速度,从至少一个霍尔效应传感器的状态变化生成分块控制信号,并且对于高于第一预定阈值的旋转速度,根据以前所述的控制方法从来自于单个霍尔效应传感器的信号生成基本上正弦的控制信号。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从以下通过示例且以非限制性方式给出的描述中根据附图显现,在附图中:
-图1表示无刷直流电动齿轮马达的透视图;
-图2表示与霍尔效应传感器和电磁激励线圈连接的控制单元的示意图;
-图3a和3b分别表示与霍尔效应传感器相关联的和在控制磁体旋转期间由霍尔效应传感器提供的信号的透视图;
-图4表示在控制磁体旋转期间由霍尔效应传感器提供的作为时间的函数的信号、用于下一个循环的估计的信号和用于下一个循环的获得的控制信号的示意图;
-图5表示在控制磁体旋转期间由霍尔效应传感器提供的作为时间的函数的信号和用于时间偏移的下一个循环的估计的信号的示意图;以及
-图6表示用于控制无刷直流电马达的方法的不同步骤。
在所有图中,相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
以下实施例是示例。尽管描述参照一个或多个实施例,但这并不一定意味着每个参照涉及相同的实施例或者这些特征仅适用于单个实施例。不同实施例的简单特征也可以被组合或互换以提供其他实施例。
图1表示包括电马达1和减速齿轮2并且用于驱动例如机动车辆擦拭系统的齿轮马达100的透视示意图。
电马达1包括定子3,定子3包括通常由轭架(未示出)包围和保护的定子板7。定子板7构造成接收电磁激励线圈9。电马达1还包括布置在马达轴17的两端的两个轴承(图1中仅一个轴承11是可见的)。轴承11使得可以确保定子3与转子15之间的机械连接。永磁体(未示出)布置在马达轴17上。在电马达1的安装状态下,永磁体被构造为定位成面向电磁激励线圈9。因此,利用合适的控制信号给电磁激励线圈9供电使得可以产生旋转磁场,该旋转磁场通过永磁体引起转子15的旋转。
而且,为了能够建立合适的控制信号,需要知道转子15的角位置。为此,电马达1还包括安装在马达轴17上的控制磁体21。控制磁体21是多极的并且包括至少一对磁极。在安装状态下,控制磁体21意在定位成面对至少一个霍尔效应传感器23。霍尔效应传感器23例如定位在固定到定子3的印刷电路板24上。如果使用多个霍尔效应传感器23,则控制磁体21可以包括若干轴向多极层。在当前情况下,标记为23a,23b和23c的三个霍尔效应传感器分别与控制磁体21的标记为21a,21b和21c的三个轴向多极层相关联。
霍尔效应传感器23的数量通常在1和3之间。霍尔效应传感器23被构造为检测控制磁体21的磁极并因此检测控制磁体21的角位置。
电马达1还包括控制单元25,如图2所示,并被构造为接收由霍尔效应传感器23产生的信号并从由来自所述霍尔效应传感器23的信号确定转子15的角位置。控制单元25可以在印刷电路板24上实施。控制单元25例如经由印刷电路或经由有线连接或通过本领域技术人员已知的无线通信连接到霍尔效应传感器23。控制单元25还被构造为从所确定的转子15的角位置生成控制信号。这些控制信号被用于为定子3的电磁激励线圈9供电,以便驱动转子15的旋转。此外,控制单元25包括时钟26并且被构造为在从来自霍尔效应传感器23的一个或多个信号的状态的两个变化之间估计转子15的角位置。
优选地,控制单元25仅使用来自单个霍尔效应传感器23的信号来估计中间角位置,以避免由于其他霍尔效应传感器23的定位公差而将误差引入到估计值中。因此,在以后的描述中,将使用单个霍尔效应传感器23来执行中间角位置的估计值,但是也可以使用来自于多个霍尔效应传感器23的信号而不偏离本发明的范围。公差误差因此可以通过校准来校正。
此外,将仅描述其中控制磁体21包括一对磁极的情况,但是也可以使用包括更多数量的磁极对的控制磁体21而不脱离本发明的范围。
图3a表示安装在包括一对磁极的转子15的轴17上的控制磁体21的示例,图3b表示当支撑控制磁体21的转子15的旋转速度是恒定的时候随着时间的过去来自于霍尔效应传感器23的信号H。在这种情况下霍尔效应传感器23的状态的两个连续变化(状态变化的时刻标记为I0,I1...I5)对应于转子15的180°的旋转。
为了在来自于霍尔效应传感器23的信号H的两个状态变化之间执行转子15的角位置的估计,控制单元25可以使用例如两个在前的来自于霍尔效应传感器23的信号H的状态变化来估计转子15的旋转速度。因此,根据该估计的旋转速度,可以估计在每个时钟时刻26转子15的角位置。
图4表示表示在图3a的霍尔效应传感器23的状态变化的时刻I0和I2之间来自于霍尔效应传感器23的信号H的曲线图的示例。在时刻I2,例如从时刻I0和I1可以估计对应于下一次状态变化的时刻I3,例如通过考虑时间间隔I2-I3等于时间间隔I0-I1(恒定速度的假设,由于转子15的惯性常常可以接受的假设)。此外,然后可以确定位于状态I2和I3的变化时刻之间的由i21...i25表示的中间时刻处的转子15的角位置(因为在I2和I3之间速度被认为是恒定的)。期望的中间时刻的数量可以被选择,并且仅受时钟26的最小增量的限制。因此,与精确的编码器一样,可以获得在非常接近的时刻的转子15的位置,并且降低成本。在不同的中间时刻i21...i25处估计的转子15的角位置使得可以以与精确的编码器相同的方式施加正弦控制。为此,可以将与中间时刻i21...i25相对应的转子15的每个角位置的控制信号所施加的电压值保存在控制单元25的数据库中。替代地,可以通过控制单元25从预定的数学公式中生成这些值。因此,选择的中间时刻的数量越多,获得的控制信号越接近正弦信号。图4表示通过考虑中间时刻i21到i25获得的控制信号C的示例。实际上,由于在两个中间时刻之间向控制信号施加单个值,所获得的信号是准正弦曲线或基本正弦曲线,但是如果两个中间时刻i21...i25之间的持续时间足够小,则所获得的控制信号C接近正弦信号。
此外,为了提高转子15在中间时刻i21...i25处的角位置估计的准确性,还可以考虑若干在前的时刻I0,I1...以考虑到在两次状态变化之间的若干时间间隔内的旋转速度的变化。例如,在图4的情况下,I3和中间点i21...i25的估计不仅可以考虑时刻I0和I1,还可以考虑前一时刻。例如多项式或双曲线回归等的回归尤其可以施加以确定对应于速度变化的函数,以便确定时刻I2和I3之间的速度变化。然后通过考虑状态的新变化的时刻而随着时间的推移重复该确定,例如在与由霍尔效应传感器23提供的信号H的状态的变化相对应的每个时刻。在该特定情况下,在时刻I3,能够使用对应于间隔I1-I2的信息(例如结合间隔I0-I1)以确定I4和I3与I4之间的中间时刻。
此外,通过对时刻I1,I2...和中间时刻i21...i25施加时间偏移,可以生成所产生的正弦控制信号C的相位超前。图5表示其中时刻I'2和I'3由从时刻I2和I3的时间偏移ΔT产生的示意图,这使得还可以获得偏移中间时刻i'21...i'25,因此获得具有相位超前的正弦控制信号C。该相位超前可以增加由电马达1提供的扭矩,相位超前可以选择为所需的扭矩的函数。例如当转子15的旋转速度超过预定阈值(这里称为第二预定阈值)和/或期望扭矩超过预定阈值时,施加相位超前。具有相位超前的控制信号C的施加取决于要供给的扭矩。
此外,由于没有先前的状态变化信号来估计速度,所以在启动时在中间时刻估计转子15的角位置是不可能的。因此,在启动时,只要旋转速度低于第一预定阈值,例如转子15的最大旋转速度的10%,则控制单元25可以被构造为通过分块控制来控制电马达1。
为了执行这种分块控制,控制单元25可以使用来自于霍尔效应传感器23的一个或多个信号。例如,电马达1可以包括三个霍尔效应传感器23,该三个霍尔效应传感器围绕包括一对磁极并提供每60°转子15的角位置的控制磁体21彼此间隔120°以便确定用于分块控制的切换时刻,或通过使用三个霍尔效应传感器和包括布置为以便允许检测每60°转子15的角位置的三个轴向多极层的控制磁体21。
替代地,可以使用减少数目的霍尔效应传感器23(例如单个霍尔效应传感器23)与包括三对极的控制磁体21,以便检测每60°转子的角位置,从而确定切换时刻。
这样的分块控制允许以显著的扭矩启动电马达1。在其中电马达1用于机动车辆的擦拭装置的齿轮马达的情况下,特别地当擦拭器刮片由于灰尘或冰而结实地粘附在风挡上时,这样的可能性是重要的。
然后,当电马达1的转子15的旋转速度超过第一预定阈值时,施加如前所述的正弦控制。这样的正弦(或准正弦)控制使得可以在高速下获得显著的扭矩并且获得较平缓的操作并且因此限制电马达1的噪声。显著的扭矩使得可以获得擦拭装置的良好的操作,即使在例如干燥的风挡的情况下,并且由电马达1发出的噪音的降低可以改善车辆乘客的舒适度。
本发明还涉及一种齿轮马达,其中电马达联接到使用前述电马达1的减速机构和擦拭系统,该减速机构的输出轴例如连接到风挡擦拭器臂,可能通过连杆组件。
本发明还涉及用于控制无刷直流电马达1的方法。图6表示该方法的不同步骤。一些步骤可以是可选的,并且这些步骤的顺序也可以不同,某些步骤可以是并行的。
预备步骤100涉及保存转子15的角位置与用于电马达1的不同控制的相关控制电压之间的映射表。替代地,可以保存数学函数以使得可以计算与转子15的不同位置有关的控制电压。不同的数学函数可以作为期望的旋转速度的函数与电马达1的不同控制是相关联的。
第一步骤101在于建立对电马达1起动时的分块控制并且直到对应于第一预定阈值例如最大旋转速度的10%的电马达1的旋转速度。通过由来自于至少一个霍尔效应传感器23(通常为三个霍尔效应传感器23)的信号来确定转子15的角位置(并且因此确定开关时刻)以建立分块控制。
第二步骤102涉及在对应于霍尔效应传感器23的状态变化的两个时刻之间的预定时刻估计转子15的角位置。因此,在包括若干霍尔效应传感器23的电马达1的情况下,选择来自于霍尔效应传感器23之一的信号,并且在霍尔效应传感器23的状态变化的时刻之间估计转子15的角位置。例如,该估计在电马达1已达到对应于低于步骤101中限定的阈值的预定值的旋转速度,例如最大旋转速度的8%,就被执行。该估计在于估计从前一次状态变化的时刻的电马达1的旋转速度或旋转速度的变化,并将相同的旋转速度或相同的旋转速度变化施加到时间间隔直到来自于霍尔效应传感器23的信号H的下一次状态变化。可以对霍尔效应传感器23的每次新的状态变化重复和更新该确定。也可以在对应于来自于霍尔效应传感器23的信号的若干状态变化的时间间隔内,例如在控制磁体包括两个磁体的情况下在对应于电马达的360°的旋转的两个状态变化的时间间隔内,进行所述估计。因此,旋转速度或所估计的旋转速度的变化使得可以确定在每个时刻并且特别地在选定的预定时刻所述转子15的角位置。
第三步骤103涉及确定与每个选定的预定时刻相关的电压值。为此,与转子15的不同位置相关联的以获得与电马达1的控制对应的正弦控制信号C的电压值被保存在控制单元25的存储器中。替代地,这些电压值可以通过控制单元25从取决于转子15的角位置的数学函数进行计算。例如,不同的数学函数可以与作为期望的旋转速度的函数的电马达1的不同控制相关联。
第四步骤104涉及从在步骤103中确定的电压值生成伪正弦控制信号C。当电马达1的转子15的旋转速度高于第一预定阈值时,所生成的控制信号C被传送到电磁激励线圈9以产生旋转磁场并驱动转子15旋转。
第五步骤105是可选步骤并且涉及当转子15的旋转速度超过第二预定阈值时和/或当要提供的扭矩超过预定值时生成具有预定相位超前的基本上正弦的控制信号C。相位超前的值可以作为旋转速度和/或要提供的扭矩的函数而变化,使得要提供的旋转和/或扭矩越大,相位超前越大。通过在中间时刻的电平处插入时间偏移量来获得相位超前,使得在步骤103中确定的电压值以超前时间ΔT施加,如前面从图4和5中所描述的。
因此,这样的控制方法使得可以在在启动时和高旋转速度下获得高的扭矩,如果需要的话同时获得比通过分块控制更少的噪声操作。此外,这样的方法不需要昂贵的附加设备,例如精确的编码器。
Claims (16)
1.一种用于擦拭系统的无刷直流电马达(1),包括:
-包括控制磁体的转子(15),
-具有转子(15)的电磁激励线圈(9)的定子(3),
-至少一个霍尔效应传感器(23),被构造为检测所述控制磁体(21)的角位置,
-控制单元(25),该控制单元被连接到所述霍尔效应传感器(23)并被构造成从来自于霍尔效应传感器(23)的信号(H)来确定转子(15)相对于定子(3)的至少一个角位置并且生成控制信号(C)以作为所确定的转子(15)的角位置的函数来给定子(3)的电磁激励线圈(9)供电,
其特征在于,所述控制单元(25)包括时钟(26)并且被构造为:
-从以前的状态变化的时刻(I0,I1)估计在位于霍尔效应传感器(23)的两个状态变化之间的多个预定时刻(i21...i25)处所述转子(15)的角位置,
-确定与针对预定时刻(i21...i25)估计的转子(15)的角位置相关联的控制电压的值,所述电压值使得能够生成正弦或基本上正弦的控制信号(C),
-从所确定的电压值生成正弦或基本正弦的控制信号(C)。
2.根据权利要求1所述的电马达(1),其中,所述控制单元(25)被构造为从所述至少一个霍尔效应传感器(23)的状态变化生成用于低于第一预定阈值的旋转速度的分块控制信号并且生成用于高于第一预定阈值的旋转速度的基本上正弦的控制信号(C)。
3.根据权利要求2所述的电马达(1),其中,所述控制单元(25)被构造为当所述旋转速度超过第二预定阈值时生成具有预定相位超前(ΔT)的正弦控制信号(C)。
4.根据权利要求3所述的电马达(1),其中所述第一预定阈值对应于等于最大旋转速度的10%的旋转速度。
5.根据权利要求1所述的电马达(1),其中,所述控制单元(25)被构造为当要提供的扭矩高于预定阈值时生成具有预定相位超前(ΔT)的正弦控制信号(C)。
6.根据权利要求1所述的电马达(1),包括至少两个霍尔效应传感器(23),并且其中所述控制单元(25)被构造为从仅由霍尔效应传感器(23)之一提供的所述信号(H)生成基本正弦的控制信号(C)。
7.一种用于擦拭系统的齿轮马达(100),包括联接到减速齿轮(2)的根据前述权利要求之一所述的电马达(1)。
8.一种用于机动车辆的擦拭系统,包括根据权利要求7所述的齿轮马达。
9.一种用于控制用于擦拭系统的无刷直流电马达(1)的控制方法,所述无刷直流电马达包括:
-包括控制磁体(21)的转子(15),
-具有转子(15)的电磁激励线圈(9)的定子(3),
-至少一个霍尔效应传感器(23),被构造为检测所述控制磁体(21)的角位置,
-控制单元(25),该控制单元被连接到所述霍尔效应传感器(23)并被构造成从来自于霍尔效应传感器(23)的信号来确定转子(15)相对于定子(3)的角位置并且生成控制信号(C)以作为所确定的转子(15)的角位置的函数来给定子(3)的电磁激励线圈(9)供电,
其特征在于,该控制方法包括以下步骤:
-从以前的状态变化的时刻估计在位于霍尔效应传感器(23)的两个状态变化之间的多个预定时刻处所述转子(15)的角位置(102),
-确定与针对所述预定时刻估计的转子(15)的角位置相关的控制电压的值(103),所述电压值使得能够生成基本正弦的控制信号(C),
-从所确定的电压值生成基本正弦的控制信号(C)(104)。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其中估计在位于霍尔效应传感器(23)的两个状态变化之间的多个预定时刻处所述转子(15)的角位置的步骤(102)是从霍尔效应传感器(23)的两个以前的状态变化的时刻执行的,假定旋转速度是恒定的。
11.根据权利要求9所述的控制方法,其中估计在位于所述霍尔效应传感器(23)的两个状态变化之间的多个预定时刻处所述转子(15)的角位置的步骤(102)是从霍尔效应传感器(23)的至少三个以前的状态变化的时刻执行的,以考虑转子(15)的旋转速度的变化。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的控制方法,包括保存所述转子(15)的角位置与相关联的控制电压之间的映射表以获得基本上正弦的控制信号(C)的预备步骤(100),以及其中确定与转子(15)的角位置相关联的控制电压的值的步骤(103)包括在保存的映射表中搜索这些值。
13.根据权利要求9所述的控制方法,其中当所述转子(15)的旋转速度超过第二预定阈值时,生成具有预定的相位超前(ΔT)的基本上正弦的控制信号(C)(105)。
14.根据权利要求9所述的控制方法,其中,当要提供的扭矩高于预定阈值时,生成具有预定的相位超前的基本正弦的控制信号(C)(105)。
15.根据权利要求12所述的控制方法,其中当所述转子(15)的旋转速度超过第二预定阈值时,生成具有预定的相位超前(ΔT)的基本上正弦的控制信号(C)(105),且其中具有相位超前的控制信号(C)是通过引入时间偏移(ΔT)用于施加所确定的控制电压获得的。
16.一种控制方法,其中对于低于第一预定阈值的旋转速度,从至少一个霍尔效应传感器(23)的状态变化生成分块控制信号(101),以及对于高于第一预定阈值的旋转速度,根据权利要求9到15之一的控制方法从来自于单个霍尔效应传感器(23)的信号生成基本正弦的控制信号(C)(104)。
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WO2020224645A1 (zh) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 上海禹点电子科技有限公司 | 一种雨刮的调速控制系统 |
FR3121984B1 (fr) * | 2021-04-14 | 2023-04-14 | Vitesco Technologies | Procédé pour s’adapter aux tolérances d’un système comportant un capteur de position et une cible tournante |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1551466A (zh) * | 2003-02-21 | 2004-12-01 | ���µ�����ҵ��ʽ���� | 电动机驱动装置 |
JP2011010401A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Jtekt Corp | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 |
CN102023027A (zh) * | 2009-09-01 | 2011-04-20 | 株式会社万都 | 用于感测转子位置的装置和方法及使用其的电动转向系统 |
CN103227600A (zh) * | 2012-01-26 | 2013-07-31 | 三星电子株式会社 | 电机的无传感器控制设备及其控制方法 |
EP2840700A1 (en) * | 2012-04-16 | 2015-02-25 | Mitsuba Corporation | Brushless motor and wiper device |
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WO1995024071A1 (en) * | 1994-03-03 | 1995-09-08 | Iomega Corporation | Servo motor controller using position interpolation |
US6239564B1 (en) * | 1998-10-06 | 2001-05-29 | H.R. Textron, Inc. | State advance controller commutation loop for brushless D.C. motors |
WO2012008107A1 (ja) * | 2010-07-12 | 2012-01-19 | パナソニック株式会社 | 位相ずれ検出装置、モータ駆動装置、およびブラシレスモータ、並びに位相ずれ検出方法 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1551466A (zh) * | 2003-02-21 | 2004-12-01 | ���µ�����ҵ��ʽ���� | 电动机驱动装置 |
JP2011010401A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Jtekt Corp | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 |
CN102023027A (zh) * | 2009-09-01 | 2011-04-20 | 株式会社万都 | 用于感测转子位置的装置和方法及使用其的电动转向系统 |
CN103227600A (zh) * | 2012-01-26 | 2013-07-31 | 三星电子株式会社 | 电机的无传感器控制设备及其控制方法 |
EP2840700A1 (en) * | 2012-04-16 | 2015-02-25 | Mitsuba Corporation | Brushless motor and wiper device |
CN105656234A (zh) * | 2014-11-26 | 2016-06-08 | 株式会社理光 | 永磁体马达、位置估计装置和马达驱动控制装置 |
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