信号发生器和具有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，其具有能够围绕旋转轴线转动的转动元件。信号发生器还具有一定数量的传感器，其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，正弦信号和余弦信号输送给该计算单元。计算单元通过传感器的正弦信号和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。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的处理。此外，本发明专利技术涉及一种具有该信号发生器的电机。

Signal generator and motor having the same

The present invention relates to a signal generator having a rotating element capable of rotating around a rotating axis. The signal generator also has a certain number of sensors, which output sinusoidal signals and cosine signals respectively. The sine and cosine signals of the respective sensors represent the sine and cosine characteristics of the rotational position of the rotating element relative to the reference direction. The direction of reference is orthogonal to the axis of rotation. The signal generator includes a computing unit, a sinusoidal signal and a cosine signal, which are fed to the computing unit. The calculating unit determines the obtained sinusoidal signal and the cosine signal obtained by the Arithmetic Association of the sine signal of the sensor and the cosine signal. The computing unit provides the resulting sinusoidal signal and the resulting cosine signal for further processing. In addition, the invention relates to a motor with the signal generator.

【技术实现步骤摘要】
信号发生器和具有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，该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，给该计算单元输送正弦信号和余弦信号。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，并且其中，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，计算单元通过传感器的正弦信号和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，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的处理，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的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。因此执行由传感器输出的正弦信号和余弦信号的加法、减法和可能还有乘法。通常不需要进行除法。所提出的计算操作结合传感器的设计相互协调成，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。在第一优选的设计方案中提出，传感器的数量大于1，并且传感器的参考方向成对地分别形成角度，所述角度不等于0°或180°。角度值0°和180°显然表示几何的机械的角度。只要下面没有明确地指出其为电角的话，这也适用于其他的角度值。通过该设计方案，根据传感器的数量尤其可行的是，以高的精度确定角度信号，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。可行的是，传感器的数量是偶数。在该情况下，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是传感器的数量。替选地可行的是，传感器的数量是奇数。在该情况下，传感器的参考方向也能够形成具有180°/n的角间距的网格布置，其中n是传感器的数量。然而替选地，在该情况下同样可行的是，传感器的参考方向形成具有360°/n的角间距的网格布置。在另一设计方案中提出，计算单元提供传感器中的一个传感器的正弦信号和余弦信号以用于进一步处理，和/或通过对传感器中的一个传感器的正弦信号和余弦信号进行三角函数的求值来确定另外的角度信号，并且也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)之外，也一同提供机械角或基于机械角的信号。这调节位置的框架下能够是有利的。优选地提出，传感器设置在唯一的芯片处。通过该设计方案，特别地，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，计算单元也设置在芯片处。这引起的是，芯片的输出信号在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的变化的整数倍的变化相对应。通过该设计方案，尤其能够直接地确定角度信号或直接提供角度信号，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。根据本专利技术，在开头提出类型的电机中，根据本专利技术地构造信号发生器。优选地，信号发生器与电机相协调，在转子以一定的转速转动时，在提供得出的正弦信号和得出的余弦信号的情况下，通过计算单元改变得出的正弦信号和得出的余弦信号，并且在提供得出的角度信号的情况下，通过计算单元以一定的频率改变得出的角度信号，并且由计算单元提供的信号的频率与转子的转速的商等于转子的极对的数量。附图说明本专利技术的上述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法结合下面描述的实施例变得更加清楚易懂，所述实施例结合附图详细阐述。在此，以示意图示出：图1示出电机和根据本专利技术的信号发生器的立体透视图，图2示出穿过图1的电机的剖面图，图3示出穿过图1的电机的转子的横截面，图4示出传感器的示意图，图5示出正弦信号和余弦信号的示意图，图6示意性地示出信号发生器的方框图，图7示出具有两个传感器的信号发生器，图8示出具有四个传感器的信号发生器，图9示出具有三个传感器的信号发生器，以及图10示出具有三个传感器的另外的信号发生器。具体实施方式下面，结合图1至3中示意性地示出的电机1阐述本专利技术，所述电机具有在图1中同样示出的信号发生器2，因为这是最常用的应用情况。然而，就信号发生器2而言，其也能够使用在其他的应用中。根据图1和2，电机1具有转子3和定子4。转子3设置在转子轴5上，所述转子轴本身可转动地支承在轴承6中。转子轴5与其转子4因此能够围绕旋转轴线7转动。转子3根据图3中的图具有多个极对。在图3中示出四个极8，即两个极对。然而，极对的数量也能够是1或大于2，例如三个极对、四个极对等。信号发生器2的传感器部件相对于定子4位置固定地设置。特别地，信号发生器2的传感器部件通常设置在电机1的轴承盖上。将信号发生器2的转动元件9设置在转子3处。转动元件9位置固定地设置在转子轴5处。因此，所述转动元件连同转子3一起转动。转动元件9与信号发生器2的传感器部件共同作用。特别地，信号发生器2的传感器部件具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号发生器，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，所述信号发生器还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，所述计算单元(14)通过所述传感器(10)的所述正弦信号(y)和所述余弦信号(x)的算数关联来确定得出的正弦信号(yR)和得出的余弦信号(xR)，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)以用于进一步的处理，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)进行三角函数的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 102015218945.71.一种信号发生器，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，所述信号发生器还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，所述计算单元(14)通过所述传感器(10)的所述正弦信号(y)和所述余弦信号(x)的算数关联来确定得出的正弦信号(yR)和得出的余弦信号(xR)，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)以用于进一步的处理，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)进行三角函数的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(10)的数量大于1，并且所述传感器(10)的所述参考方向(11)成对地分别形成角度(β)，所述角度不等于0°或180°。3.根据权利要求2所述的信号发生器，其特征在于，所述传感器(10)的数量是偶数，并且所述传感器(10)的所述参考方向(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(10)的数量。4.根据权利要求2所述的信号发生器，其特征在于，所述传感器(10)的数量是奇数，并且所述传感器(10)的所述参考方向(11)形成具有180°/n或360°/n的角间距(β)的网格布置，其中n是所述传感器(10)的数量。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：康拉德·卡普泽，蒂穆尔·维尔纳，
申请(专利权)人：西门子公司，英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE