信号发生器和使用该信号发生器的电机制造技术

本发明专利技术涉及一种信号发生器，具有能够围绕旋转轴线转动的转动元件并且还具有一定数量的传感器，该传感器分别输出正弦信号和余弦信号。相应的传感器的正弦信号和余弦信号相对于相应的参考方向地表征转动元件的转动位置的正弦和余弦的特性。参考方向正交于旋转轴线地定向。信号发生器具有计算单元，将正弦信号和余弦信号输送给计算单元。传感器形成一定数量的传感器组，传感器组分别具有至少两个传感器。对每个传感器组而言，参考方向彼此平行或彼此反向平行。对每个传感器组而言，相应的传感器组的传感器的正弦信号通过加法和/或减法与相应的组正弦信号关联。本发明专利技术还涉及一种该使用该信号发生器的电机。

Signal generator and motor using the same

The invention relates to a signal generator, which has a rotating element capable of rotating around a rotating axis, and also has a certain number of sensors, which outputs sinusoidal signals and cosine signals respectively. The sine and cosine signals of the corresponding sensors represent the sine and cosine characteristics of the rotational position of the rotating element in relation to the corresponding reference direction. The direction of reference is orthogonal to the axis of rotation. The signal generator has a calculating unit for transmitting sinusoidal signals and cosine signals to the computing unit. The sensor forms a certain number of sensor groups, and the sensor group has at least two sensors. For each sensor set, the reference directions are parallel to each other or antiparallel to each other. For each sensor set, the sinusoidal signals of the sensors of the corresponding sensor group are connected by the addition and / or subtraction corresponding to the set of sinusoidal signals. The invention also relates to a motor using the signal generator.

【技术实现步骤摘要】
信号发生器和使用该信号发生器的电机
本专利技术涉及一种信号发生器，其中，信号发生器具有转动元件，所述转动元件能够围绕旋转轴线转动，其中，信号发生器还具有一定的数量的传感器，其中，传感器分别输出正弦信号和余弦信号，其中，相应的传感器的正弦信号和余弦信号相对于相应的参考方向而言表征转动元件的转动位置的正弦和余弦的特性，其中，参考方向正交于旋转轴线地定向，其中，信号发生器具有计算单元，将正弦信号和余弦信号输送给计算单元。本专利技术还涉及一种电机，其中，电机具有转子和定子，其中，转子布置在转子轴上并且具有一定的数量的极对，其中，相对于定子位置固定地布置有信号发生器的一定的数量的传感器，其中，在转子轴处布置有与传感器共同作用的、信号发生器的能转动的转动元件。
技术介绍
在电机的面向场的调节中，需要了解电机的磁通轴的方位和/或转速(＝电角)。磁通量的定向紧密地与电机的转子的转动位置耦合。转子的转动位置对应于转子的机械角。在双极电机的情况下，转子的转动位置与用于面向场的调节相关的电角相同。然而当转子的磁极对的数量大于1时，代替于此适用如下关系在此，表示电角，表示机械角，并且n表示转子的磁极对的数量。在现有技术中，存在多种开头提出种类的信号发生器，其中由信号发生器的计算单元提供的角度信号与机械角相对应。传感器的数量为1。这种信号发生器的实例是基于磁阻技术(magnetoresistiveTechnologie)的信号发生器。对于多种需要而言，已知的信号发生器已经相当良好地工作。然而，在一些情况下，由计算单元所确定的角度信号的精度需要提高。提高的精度尤其能够对于电机的良好的调节而言是必要的，该电机的转子具有大于1的磁极对数量。在磁阻的信号发生器中尝试应用转动元件，所述转动元件不构造为双磁极，而是构造为四磁极或更多的极。然而在该情况下，由信号发生器检测的信号不再示出磁性转动元件的更多的极数。因此，在实际中采用其他的、通常明显更复杂的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出可简单实现的可行性，借助所述可行性能够以改进的精度确定角度信号。该目的通过本专利技术的信号发生器来实现。根据本专利技术，通过如下方式构造开头提出类型的信号发生器，传感器形成一定的数量的传感器组，传感器组分别具有至少两个传感器，其中，对每个传感器组而言，传感器的参考方向彼此平行地或彼此反向平行(antiparallel)地定向，其中，对每个传感器组而言，相应的传感器组的传感器的正弦信号由计算单元通过加法和/或减法与相应的组正弦信号关联，其中，对每个传感器组而言，相应的传感器组的传感器的余弦信号由计算单元通过加法和/或减法与相应的组余弦信号关联，并且其中，计算单元根据组正弦信号和组余弦信号来确定得出的正弦信号和得出的余弦信号，并且其中，计算单元提供得出的正弦信号和得出的余弦信号以用于进一步处理，和/或通过对得出的正弦信号和得出的余弦信号进行三角函数求值来确定得出的角度信号，并且提供得出的角度信号以用于进一步处理。在传感器的适当的设计方案中可行的是，包含在传感器的正弦信号中的偏差在将传感器信号进行加法和/或减法时进行相互补偿。由此，相应的组正弦信号和相应的组余弦信号与由传感器输出的正弦信号和余弦信号相比能够具有更高的精度。特别地，根据传感器的布置和转动元件的设计方案可行的是，当传感器的参考方向彼此反向平行地定向时，补偿偏差因此是尤其简单的。然而，根据传感器的布置和转动元件的设计方案同样可行的是，当传感器的参考方向彼此平行地定向时，补偿偏差因此是尤其简单的。能够通过简单的实验确定的是，在个别情况下何种设计方案会是优选的。在最简单的情况下，传感器组的数量等于1。在该情况下，得出的正弦信号与唯一的传感器组的组正弦信号相同。同样地，在该情况下，得出的余弦信号与唯一的传感器组的组余弦信号相同。然而，在许多情况下，传感器组的数量大于1。在该情况下，不同的传感器组的传感器的参考方向分别形成角度，所述角度不等于0°或180°。角度值0°和180°显然地表示几何的机械的角度。这也适用于其他的角度值，只要下面没有明确地指出角度值是电角的话。在该情况下，计算单元通过组正弦信号和组余弦信号的算数关联来确定得出的正弦信号和得出的余弦信号。因此执行组正弦信号和组余弦信号的加法、减法和可能还有乘法。在通常情况下不需要进行除法。所提出的计算操作结合传感器的设计相互协调，使得得出的正弦信号和得出的余弦信号和必要时还有确定的得出的角度信号具有改进的精度。由于仅必须执行简单的算数运算，对计算能力的要求相对小。通过该设计方案，根据传感器组的数量尤其可行的是，确定角度信号，所述角度信号在转动元件围绕旋转轴线的每转(机械转动)中具有多个周期，例如为2、3、4……个周期。当对每个传感器组而言传感器的参考方向彼此平行地定向且传感器组的数量是偶数时，传感器的参考方向形成具有180°/n的角间距的网格布置，其中n是传感器组的数量。而当对每个传感器组而言传感器的参考方向尽管彼此平行地定向然而传感器组的数量是奇数时，传感器的参考方向形成具有180°/n或360°/n的角间距的网格布置，其中n是传感器组的数量。当对每个传感器组而言传感器的参考方向彼此反向平行地定向时，传感器的参考方向与传感器组的数量是奇数或偶数无关地优选形成具有180°/n的角间距的网格布置，其中n是传感器组的数量。在本专利技术的一个可行的设计方案中，对于每个传感器组而言，传感器相对于转动元件的旋转轴线而言彼此成对地在径向上相对设置。通过该设计方案，在一些情况下，在确定组正弦信号和组余弦信号的框架下优化测量误差的补偿。在本专利技术的另一可行的设计方案中，相对于相应的传感器组，传感器分别形成对，其中，连接相应的对的两个传感器的连接线上的中间垂直线与旋转轴线相交。在另一设计方案中提出，计算单元提供组正弦信号中的一个组正弦信号和对应的组余弦信号以用于进一步处理，和/或通过对组正弦信号中的一个组正弦信号和对应的组余弦信号进行三角函数求值来确定另外的角度信号，并且提供另外的角度信号以用于进一步处理。通过该设计方案尤其能够实现的是，除了提供得出的正弦信号和得出的余弦信号和/或根据得出的正弦信号和得出的余弦信号而确定得出的角度信号(即电角的结果)，也共同提供机械角或基于该机械角的信号。这在调节位置的框架下能够是有利的。优选地提出，传感器布置在唯一的芯片处。通过该设计方案，尤其能够尤其可靠地设置传感器彼此间的布置。由此也可以将各个传感器彼此靠近地设置。优选地，计算单元也布置在芯片处。这引起的是，芯片的输出信号在该方案中与在现有技术中的芯片中相同，然而其中以根据本专利技术的方式处理传感器的正弦信号和余弦信号。如已经提及的那样，可行的是，在转动元件的转动位置变化的情况下，得出的正弦信号和得出的余弦信号的变化与转动元件的转动位置变化的整数倍的变化相对应。通过该设计方案，尤其能够直接地提供角度信号，所述角度信号的周期性与电机的转子的磁极对的数量相协调，其电驱控利用角度信号来执行。传感器所基于的技术能够根据需要决定。现在优选的是，传感器构造为磁阻的传感器。例如，传感器能够基于GMR(巨磁阻)效应、AMR(异向磁阻)效应、TMR(穿隧磁阻)效应或其他磁阻效应。该目的还通过本专利技术的电机来实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号发生器(2)，其中，所述信号发生器具有转动元件(9)，所述转动元件能够围绕旋转轴线(7)转动，其中，所述信号发生器具有一定的数量的传感器(10)，其中，所述传感器(10)分别输出正弦信号(y)和余弦信号(x)，其中，相应的所述传感器(10)的所述正弦信号(y)和所述余弦信号(x)相对于相应的参考方向(11)而言表征所述转动元件(9)的转动位置(α)的正弦和余弦的特性，其中，所述参考方向(11)正交于所述旋转轴线(7)地定向，其中，所述信号发生器具有计算单元(14)，给所述计算单元输送所述正弦信号(y)和所述余弦信号(x)，其中，所述传感器(10)形成一定的数量的传感器组(19)，其中，所述传感器组(19)分别具有至少两个传感器(10，10')，其中，对每个所述传感器组(19)而言，所述传感器(10，10')的所述参考方向(11，11')彼此平行地或彼此反向平行地定向，其中，对每个所述传感器组(19)而言，相应的所述传感器组(19)的所述传感器(10，10')的正弦信号(y，y')由所述计算单元(14)通过加法和/或减法与相应的组正弦信号(yG)关联，其中，对每个所述传感器组(19)而言，相应的所述传感器组(19)的所述传感器(10，10')的余弦信号(x，x')由所述计算单元(14)通过加法和/或减法与相应的组余弦信号(xG)关联，其中，所述计算单元(14)根据所述组正弦信号(yG)和所述组余弦信号(xG)来确定得出的正弦信号(yR)和得出的余弦信号(xR)，并且其中，所述计算单元(14)提供所述得出的正弦信号(yR)和所述得出的余弦信号(xR)以用于进一步处理，和/或通过对所述得出的正弦信号(yR)和所述得出的余弦信号(xR)进行三角函数求值来确定得出的角度信号(αR)，并且提供所述得出的角度信号(αR)以用于进一步处理。...

【技术特征摘要】
2015.09.30 DE 102015218855.81.一种信号发生器(2)，其中，所述信号发生器具有转动元件(9)，所述转动元件能够围绕旋转轴线(7)转动，其中，所述信号发生器具有一定的数量的传感器(10)，其中，所述传感器(10)分别输出正弦信号(y)和余弦信号(x)，其中，相应的所述传感器(10)的所述正弦信号(y)和所述余弦信号(x)相对于相应的参考方向(11)而言表征所述转动元件(9)的转动位置(α)的正弦和余弦的特性，其中，所述参考方向(11)正交于所述旋转轴线(7)地定向，其中，所述信号发生器具有计算单元(14)，给所述计算单元输送所述正弦信号(y)和所述余弦信号(x)，其中，所述传感器(10)形成一定的数量的传感器组(19)，其中，所述传感器组(19)分别具有至少两个传感器(10，10')，其中，对每个所述传感器组(19)而言，所述传感器(10，10')的所述参考方向(11，11')彼此平行地或彼此反向平行地定向，其中，对每个所述传感器组(19)而言，相应的所述传感器组(19)的所述传感器(10，10')的正弦信号(y，y')由所述计算单元(14)通过加法和/或减法与相应的组正弦信号(yG)关联，其中，对每个所述传感器组(19)而言，相应的所述传感器组(19)的所述传感器(10，10')的余弦信号(x，x')由所述计算单元(14)通过加法和/或减法与相应的组余弦信号(xG)关联，其中，所述计算单元(14)根据所述组正弦信号(yG)和所述组余弦信号(xG)来确定得出的正弦信号(yR)和得出的余弦信号(xR)，并且其中，所述计算单元(14)提供所述得出的正弦信号(yR)和所述得出的余弦信号(xR)以用于进一步处理，和/或通过对所述得出的正弦信号(yR)和所述得出的余弦信号(xR)进行三角函数求值来确定得出的角度信号(αR)，并且提供所述得出的角度信号(αR)以用于进一步处理。2.根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，所述传感器组(19)的数量大于1，不同的所述传感器组(19)的所述传感器(10，10')的所述参考方向(11，11')分别形成角度(β)，所述角度不等于0°或180°，并且所述计算单元(14)通过所述组正弦信号(yG)和所述组余弦信号(xG)的算数关联来确定所述得出的正弦信号(yR)和所述得出的余弦信号(xR)。3.根据权利要求2所述的信号发生器，其特征在于，对每个所述传感器组(19)而言，所述传感器(10，10')的所述参考方向(11，11')彼此平行地定向，所述传感器组(19)的数量是偶数，并且所述传感器(10，10')的所述参考方向(11，11')形成具有180°/n的角间距(β)的网格布置，其中n是所述传感器组(19)的数量。4.根据权利要求2中所述的信号发生器，其特征在于，对每个所述传感器组(19)而言，所述传感器(10，10')的所述参考方向(11，11')彼此...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂穆尔·维尔纳，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE