EP3078111A1 - Device comprising an electric motor and a motor controller - Google Patents

Device comprising an electric motor and a motor controller

Info

Publication number
EP3078111A1
EP3078111A1 EP14790571.5A EP14790571A EP3078111A1 EP 3078111 A1 EP3078111 A1 EP 3078111A1 EP 14790571 A EP14790571 A EP 14790571A EP 3078111 A1 EP3078111 A1 EP 3078111A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microcontroller
electric motor
absolute
motor
encoder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14790571.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Forscht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3078111A1 publication Critical patent/EP3078111A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the invention relates to a device comprising an electric motor and a motor controller according to the preamble of the independent claims. It is already a device comprising an electric motor and a
  • the motor control has a microcontroller and the microcontroller performs the control of the electric motor. It is also known that a
  • Microcontroller a stepper motor, a brush motor or a brushless
  • the device according to the invention with the features of the main claim has the advantage of a compact design, which results from the fact that the microcontroller comprises an absolute encoder.
  • the absolute value encoder makes it possible to determine the position of a component to be measured relative to the sensor. If, for example, the component rotates about an axis, in particular in the case of a toothed wheel or the rotor of an electric motor, then the absolute value sensor determines the angle between the sensor and a defined measuring point on the rotating component.
  • the absolute value encoder is a magnetoresistive sensor.
  • Magnetoresistive sensors are based on the magnetoresistive effect, in particular the AMR, GMR, CMR or TMR effect.
  • a magnetoresistive sensor changes its resistance depending on the influence of an external magnetic field. This resistance change can be
  • Magnetoresistive sensor the determination of a position value, in particular distance or angle between the sensor and measuring point, despite contamination between the sensor and the component to be measured possible.
  • the motor control can thus also be used in areas in which the sensor or the entire device is exposed to an increased degree of contamination.
  • the device can be used in applications with increased reliability requirements.
  • Absolute encoder reached in the microcontroller.
  • the integration reduces the space requirements of the microcontroller and the absolute encoder.
  • Absolute value and the microcontroller very short fail, or parts of the microcontroller can be merged with the absolute encoder, nearby or adjacent to be arranged.
  • the short connecting lines reduce the influence of, for example, electromagnetic radiation over a longer connecting line, as it is in one of
  • Microcontroller separate absolute encoder is the case. It may be expedient for the microcontroller and the absolute value encoder to be designed as a monolithic chip, in particular as an integrated circuit, or IC for short. Here, the circuits of the micro-controller and the circuits or components of the absolute encoder on a (semiconductor) substrate wafer are housed. The absolute value encoder is integrated in the microcontroller. Thus, the microcontroller with the absolute encoder can be easily mounted. Further, by using a common semiconductor wafer for the microcontroller and the absolute encoder, the
  • the absolute value encoder is an absolute angle sensor.
  • the absolute angle sensor makes it possible to determine the angle between the sensor and a defined point on an axis rotating about an axis
  • a rotor a fan, a valve, a flap, a pump impeller or a transmission component
  • the position of a rotor, a fan, a valve, a flap, a pump impeller or a transmission component can be determined.
  • the motor controller comprises an electrical circuit board which carries at least the absolute-angle sensor.
  • the electrical board allows a fixation of the absolute angle sensor, or the
  • Microcontroller with the absolute angle sensor on the electrical board Also allows the electrical board with their electrical conductors an electrical connection without a cable line between the absolute angle sensor, or the microcontroller with the absolute angle sensor and other components, such as inverter, H-bridge, power supply, communication interface,
  • Bridge circuit for controlling an electrically commutated electric motor, temperature sensor, power amplifier or GPIO.
  • the electrical circuit board can be combined after assembly with the electric motor to be controlled and an arrangement to be measured. This allows
  • the electric motor drives a transmission.
  • the transmission includes a gear wheel.
  • Absolute angle sensor allows the determination of the angular position of the Gear wheel opposite the absolute angle sensor. By knowing the angular position of the gear further information can be determined or calculated. For example, the speed of the gearbox can be determined. Or the position of a structure moved by the gear wheel can be determined.
  • An inventive device comprises the arrangement of
  • Absolutwinkelelsors on the gear wheel side facing the electrical board The arrangement on the side of the electric circuit board facing the transmission has the advantage that the distance between the transmission u absolute value transmitter, in particular the absolute angle sensor, is minimal.
  • the gear has a magnet, in particular a transmitter magnet.
  • a magnet or a magnetic field generating element enables a precise determination of the angular position of the gear wheel relative to the absolute encoder.
  • the angular position is defined by the relative position absolute encoder to magnet.
  • the angular position 0 of the gear wheel relative to the sensor can be defined.
  • Absolute-angle sensor facing side of the gear is arranged.
  • the arrangement of the encoder magnet on the side facing the absolute angle sensor side of the gear prevents interference by the gear itself.
  • the use of a gear made of metal or at least one metal-reinforced gear is possible.
  • the gear can thus be made of plastic or metal or a combination of metal and plastic.
  • the electric motor is a brushless DC motor or stepping motor.
  • a brushless electric motor, in particular an electrically commutated electric motor allows an accurate control of the
  • Figure 1 shows a schematic structure of a motor controller with a
  • Absolute value encoder a microcontroller and an output stage
  • FIG. 2 shows a device according to the invention according to an embodiment in which the absolute value encoder and the microcontroller are combined schematically
  • FIG. 3 shows a four-quadrant of a power amplifier for a
  • FIG. 4 shows a pulse of a pulse width modulation
  • FIG. 5 shows an excitation device, an output stage for a brushless
  • FIG. 6 shows an embodiment according to the invention
  • FIG. 7 shows an embodiment according to the invention with an absolute value transmitter for determining the angular position of a transmission gear wheel
  • FIG. 8 shows an embodiment according to the invention with an absolute encoder and a linear motor
  • FIG. 9 shows an embodiment according to the invention with an absolute encoder for determining the angular position of a motor shaft. Description of the embodiments
  • Figure 1 shows a schematic structure of a motor controller 5.
  • Motor controller 5 has a microcontroller 15, an absolute value encoder 10, a power supply 30, an output stage 18, a motor 20 and further encoders 25, which are referred to below as components of the motor controller 5.
  • the components of the engine controller 5 are mounted on an electrical board 27. On the electrical board 27, the individual
  • the electrical board 27 provides a mechanical connection between the individual
  • Connecting lines 28, the components of the motor controller 5 are electrically connected.
  • the electrical connections 28 are shown schematically in FIG.
  • the number of actual electrical connections 28 between the components of the engine controller 5 is not limited to one line as shown. Also further direct line can connect the individual components of the engine controller 5 with each other.
  • the power supply 30 supplies all components of the engine control unit 5 with energy. To power the components is usually a
  • the voltage converter transforms one
  • the power supply 30 includes, for example, protection devices for protecting the motor controller 30 from voltage or current spikes occurring in the
  • Power supply 30 has a current transformer.
  • a central component of the motor control 5 forms the microcontroller 15.
  • the microcontroller 15 includes a plurality of signal inputs and signal outputs and a connection for connecting the microcontroller 15 with the
  • the task of the microcontroller 15 is to process the signals at the signal inputs. It also changes the signals at the signal outputs according to the signals at the signal inputs and given rules.
  • the microcontroller 15 can thus, for example, depending on an input signal and a predetermined
  • a relay which is connected to one of its signal outputs, control. Further, it can also be used to drive electrical switches, for example, transistors, field effect transistors or IGBTs.
  • microcontroller 15 are also used to control
  • an absolute encoder 10 With one of the signal inputs of the microcontroller 15, an absolute encoder 10 is connected. Absolute encoders include, among others, length or angle encoders. Absolute encoders 10 provide an absolute measurement without homing immediately after their activation. In contrast for this purpose, an incremental encoder requires an initial referencing, in particular a reference run.
  • the absolute value encoder 10 can be used, for example, to determine the angular position of a fan 50 (not shown in the figure), a gear 40 or the distance to any moving device.
  • the output value of the absolute value encoder 10 is available without prior referencing of the absolute value encoder 10 immediately after activation of the device. Thus, for example, reference runs of the motor 20 or other methods for determining the relative position, the moving component, relative to the absolute encoder 10 is not required.
  • the device according to the invention is very quickly operational after activation.
  • Transducers such as temperature sensors, position sensors, etc. with the
  • Microcontroller 15 may be connected.
  • the further sensor signals can also be included in the signal evaluation and thus in the generation of the signals at the signal outputs of the microcontroller 15.
  • FIG. 1 further shows an output stage 18.
  • the output stage 18 is schematically connected to the power supply and the signal output of the microcontroller 15.
  • the output stage 18 is used to control an electric motor 20.
  • the output stage 18 includes, depending on the type of the driven electric motor 20 different circuit structures.
  • the output stage 18 can drive DC or AC motors. For the control of a
  • Brush-commutated electric motor 20 an electrical switch 19 or a relay is used.
  • an electrical switch 19 or a relay is used for the control of a brush commutated
  • Electric motor 20 which is to rotate forward and backward becomes one
  • FIG. 5 shows schematically a device according to the invention according to an embodiment in which the absolute encoder 10 and the microcontroller 15 are summarized. Also more transmitters 25, like
  • Temperature sensors can be integrated into the microcontroller 15.
  • the microcontroller 15 may also include the output stage drive and the output stage 18.
  • the microcontroller 15 may include a processing unit 80 for processing the information, a memory 81, in particular a ROM / FLASH memory for receiving the software, timers or interrupts necessary for the operation, the power supply 30 with its voltage regulator, a communication interface 82, in particular for LIN, CAN, FlexRay, etc., include a watchdog 84 for monitoring the software, ADCs for various measurement functions, GPIOs and HV ports 83 for controlling the peripherals.
  • Figure 3 is a four-quadrant 33 of a power amplifier 18 for a
  • the four-quadrant 33 consists of an electronic H-bridge circuit with four electrical switches or relays 19a, 19b, 19c and 19d.
  • the bridge circuit with four electrical switches or relays 19a, 19b, 19c and 19d converts one
  • the electrical switches 19a to 19d or the relay are turned on or off.
  • the electrical switches 19a to 19d are advantageously provided by the microcontroller 15 or by the computing unit 80
  • Output stage control of the microcontroller 15 is driven. Controlled means dependent on a signal of the arithmetic unit 80, advantageously the output stage of the microcontroller control 15 control or block the electrical switch 19, the current flow. Depending on the control of the output stage 18 by the microcontroller 15, the power amplifier 18 can the
  • the output stage 18 can also influence the direction of rotation of the electric motor 20. For example, if the electric motor 20 to rotate in the clockwise direction, the electrical switches 19a and 19d are turned on. The electrical switches 19c and 19b are disabled. If the electric motor 20 is to rotate counterclockwise, the electrical switches 19c and 19b are turned on. The electrical switches 19a and 19d are disabled.
  • the speed and the positive or negative acceleration of the electric motor 20 can be controlled.
  • the electrical switches 19a, 19b, 19c and 19d, according to the direction of rotation alternately turned on and off.
  • Switch 19 repeats with a period T. Depending on the ratio between pulse 43 and pulse pause 44, more or less energy is conducted into the electric motor 20. This energy is then converted into a rotary motion.
  • FIG. 5 shows an excitation device, an output stage 18 for a brushless electric motor 20, in particular a brushless DC motor.
  • the output stage 18 has electrical switches 19a to 19f.
  • the brushless electric motor 20 comprises three lines U, V and W which are connected in a star.
  • the strands can consist of several parallel or series connected coils. It is also possible to connect the three strands U, V and W in the context of the invention as a triangle.
  • the microcontroller 15 controls the
  • FIG. 6 shows a transmission assembly 60 with a device according to FIG.
  • the transmission assembly 60 includes an electric motor 20, a Motor controller 5 and a gear 62.
  • the electric motor 20 is a
  • the electric motor 20 has a rotor 64 which is rotatably connected to a shaft 65 on. Next includes the
  • the stator 67 comprises a yoke 66 with poles 68, 69, the poles 68 and 69 being arranged diametrically opposite one another.
  • the poles 68, 69 may be designed as permanent magnets, permanent magnets or other coils.
  • the rotor 64, the electric motor 20, carries the coil, in particular winding or field windings (not shown in detail).
  • the rotor 64 is usually designed as a laminated core, wherein the laminated core carries the windings.
  • the rotor 64 is between the salient
  • Poles 68, 69 of the stator 67 arranged.
  • the commutator 71 is longitudinal, opposite the rotor 64 with the shaft
  • the commutator comprises at least 2 blades.
  • the slats are insulated from each other.
  • the ends of the windings of the rotor 64 are electrically connected to the fins, the commutator 71. It is also possible to cover the electric motor 20 as a generator.
  • the electric motor 20 comprises sliding contacts 74, in particular brushes, carbon brushes or hammer brushes and a brush holder 73.
  • the sliding contacts 74 on the commutator 71 are arranged diametrically opposite one another. During the rotation, an alternating contacting of the sliding contacts 74 with lamellae of the commutator 71 takes place
  • the sliding contacts 74 are made of a low-wear and good-contacting
  • busts 74 self-lubricating graphite, partially mixed with copper powder used.
  • the brushes 74 are pressed against the commutator 71 with springs (not shown).
  • the spring contacts brush 74 at the point of contact. This can be a contact between commutator 71 and brush 74 too with increasing wear and tear associated with reduction or
  • the spring ensures optimum contact of the brush 74 with the commutator 71.
  • a brushless electric motor 20 is used.
  • commutation of the electric motor 20 is not via brushes but an electrical circuit, in particular the previously described exciter device according to Figure 5, an output stage 18.
  • the windings U, V and W are located in the stator and are directly connected to the excitation circuit of the power amplifier
  • the rotor 64 contains magnets or ferrites. By a defined energization of the windings, a rotating field is generated. The rotating field leads to a rotational movement of the rotor 64.
  • the electric motor 20 drives a gear 62.
  • the transmission 62 is located in a transmission housing 61.
  • the transmission 62 has at least one
  • Transmission gear 40 on.
  • the transmission gear 40 rotates around the
  • Transmission shaft 57 The transmission gear 40 and the transmission shaft 57 are mounted relative to the transmission housing 61 via bearings. In particular, the transmission gear 40 is rotatably connected to the transmission shaft 57.
  • Transmission shaft 57 is rotatably supported in the transmission housing 61 by bearings (not shown).
  • FIG. 6 shows a motor control 5.
  • the motor control 5 comprises an electrical circuit board 27.
  • the microcontroller 15 with the absolute value encoder 10 is mounted on the electrical circuit board 27.
  • the microcontroller 15 is connected to the electrical circuit board 27 by a solder connection.
  • the microcontroller 15 comprises connection pins which are connected to conductor tracks on the electrical circuit board 27 via soldering. Via the conductor tracks of the electrical circuit board 27 and the connection pins of the microcontroller 15, the microcontroller 15 establishes an electrical connection with further electrical components on the electrical circuit board 27.
  • the electrical board 27 connects the microcontroller 27 only with, for example, an electrical Connector. However, depending on the field of application, only a few components in the microcontroller 15 may be combined or integrated.
  • On the gear 40 is a magnet 47 ( Figure 7), in particular a
  • Encoder magnet 47 is arranged.
  • the gear wheel 40 rotates about the shaft 57.
  • the absolute encoder 10 thus determines the angle between the
  • Absolute value encoder 10 and the gear 40 If the magnet 47 and the absolute encoder 10 at the same height, this corresponds to the angle 0.
  • the absolute encoder 10 is in the embodiment of FIG 6 as
  • the absolute value encoder 10 determines the distance between the absolute value encoder 10 and the defined point on one of the moving devices or parts moved by the linear motor.
  • a magnetoresistive sensor works on the basis of the magnetoresistive effect. In this effect, the electrical resistance changes by applying an external magnetic field.
  • the absolute value encoder 10 functions inter alia on the basis of one of the following explained magnetoresistive
  • the magnetoresistive absolute encoder is based on the AMR effect (ansitrop magnetoresistive effect).
  • the AMR effect is based on ansitroper, spatially dependent scattering in ferromagnetic metals.
  • the absolute encoder 10 comprises a material with its own
  • the material is Permolly, an alloy of nickel (81%) and iron (19%).
  • the electrical resistance of the material depends on the external magnetic field. The influence on the resistance by the outside
  • Magnetic field is greatest when the magnetic field is directed in the current direction or against the current direction. The smallest influence on the resistance by the external magnetic field, when the external magnetic field is directed perpendicular to the current direction in the layer plane.
  • the magnetoresistive absolute encoder is based on the GMR effect
  • the encoder for detecting the GMR effect consists of structures that consist of alternating magnetic and
  • nonmagnetic thin layers with a few nanometers layer thickness.
  • the magnetization of two magnetic layers, separated by a nonmagnetic layer, are directed in opposite directions. Even small external magnetic fields suffice for this antiferromagnetic
  • the magnetoresistive absolute value encoder is based on the CM R effect (colossal magnetoresistive effect).
  • CM R effect colossal magnetoresistive effect
  • the electrical resistance of some materials, in particular mixed-valent manganese oxides changes massively in the presence of a magnetic field.
  • the effect is based on the fact that in these materials with sufficiently large fields by shifting the band structure, the conductor becomes the insulator.
  • the absolute encoder has two
  • Ferromagnets separated by a thin insulator. If the insulator is thin enough, especially a few nanometers, electrons can tunnel between both ferromagnets. Using an external magnetic field, the direction of magnetization of the two magnetic layers can be controlled independently. With the magnetizations aligned, the probability of electrons tunneling through the insulator layer is greater than in the opposite (antiparallel) orientation. Thus, the electrical resistance of the contact between two
  • Magnetoresistive absolute encoders 10 based on the GMR and TMR effect allow the absolute encoder 10 to be used as 360 °
  • the angular position 0 is defined by the relative position of the absolute encoder 10 to a magnet.
  • the accuracy depends on the positioning accuracy of the absolute encoder 10 to the magnet and the
  • FIG. 7 shows an embodiment according to the invention.
  • An electric motor 20 is non-positively connected to a gear 41.
  • the electric motor 20 drives the gear 41.
  • the gear 41 drives another gear 40 at. The further
  • Gear 40 rotates about the shaft 57.
  • a magnet 47 in particular a donor magnet is mounted.
  • the magnet 47 generates a magnetic field.
  • the magnet 47 is aligned in the direction of an electrical circuit board 27, or a microcontroller 15.
  • the magnet 47 is located on the motor controller 5 associated side of the gear 40.
  • the magnet 47 is in
  • the microcontroller 15 includes the magnetoresistive sensor 10.
  • Magnetoresistive sensor 10 is based on the AMR, GMR, CMR or the
  • the magnetoresistive sensor 10 changes its resistance depending on the strength and direction of the magnetic field.
  • the resistance of the magnetoresistive sensor 10 is evaluated and based on the evaluation, the angle between the sensor 10 and the magnet 47 on the gear 40 can be determined. The determination of the angle between
  • Magnet 47 and sensor 10 is absolute.
  • Figure 8 shows a further embodiment of the invention with a
  • An electric motor 20 is non-positively connected to a spindle 90 or a worm 90. By the rotation of the spindle 90 is a
  • Mother or a carriage 91 moves linearly.
  • a magnet 47 in particular a donor magnet is mounted on the mother 91.
  • the magnet 47 is connected to the
  • the magnet 47 is arranged on the side of the carriage 91 assigned to an electrical circuit board 27. Further is on the carriage associated side of the electrical board 27, a microcontroller 15 is arranged.
  • the microcontroller 15 includes the one sensor 10. The sensor 10 allows by evaluating the resistance a
  • the resistance of the sensor 10 is influenced by the magnet 47.
  • the sensor 10 is in particular a magnetoresistive sensor.
  • the sensor 10 may also be designed as magnetoresistive absolute value encoder 10.
  • the magnet 47 is arranged on the shaft 65 of the electric motor 20, or fixed to the shaft 65.
  • the magnet 47 is connected to the shaft 65 so that the shaft 65 of the electric motor 20 is completed by it, or the magnet 47 is disposed at one end, or the end face of the shaft 65.
  • FIG. 9 shows an arrangement of the magnet 47 on the shaft 65.
  • the electric motor 20 has a shaft 65.
  • the shaft 65 exits the housing of the electric motor 20.
  • the magnet 47 is non-positively and / or positively connected to the shaft 65, in particular glued, welded, pressed, soldered. Further, the magnet 47 can be generated by magnetizing one end of the shaft 65, or the end face of the shaft 65.
  • the absolute value encoder 10 of the microcontroller 15 is assigned to the magnet 47.
  • the absolute encoder 10 of the microcontroller 15 is assigned to the rotor magnetic field.
  • the absolute value encoder 10 makes it possible to determine the

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

The invention relates to a device comprising an electric motor (20) and a motor controller (5) that includes a microcontroller (15) for controlling the electric motor (20). According to the invention, the microcontroller (15) comprises an absolute value generator (10).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Vorrichtung umfassend einen Elektromotor und eine Motorsteuerung Stand der Technik  Device comprising an electric motor and a motor control state of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung umfassend einen Elektromotor und eine Motorsteuerung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Es ist bereits eine Vorrichtung umfassend einen Elektromotor und eine The invention relates to a device comprising an electric motor and a motor controller according to the preamble of the independent claims. It is already a device comprising an electric motor and a
Motorsteuerung bekannt. Weiter ist bekannt einen Mikrokontroller zur  Motor control known. Next is known a microcontroller for
Ansteuerung eines Elektromotors einzusetzen. Auch ist bekannt, dass die Motorsteuerung einen Mikrokontroller aufweist und der Mikrokontroller die Ansteuerung des Elektromotors durchführt. Weiter ist bekannt, dass ein Use control of an electric motor. It is also known that the motor control has a microcontroller and the microcontroller performs the control of the electric motor. It is also known that a
Mikrokontroller einen Schrittmotor, einen Bürstenmotor oder einen bürstenlosenMicrocontroller a stepper motor, a brush motor or a brushless
Motor ansteuert. Motor controls.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, einer kompakten Bauweise, die sich dadurch ergibt, dass der Mikrokontroller einen Absolutwertgeber umfasst. Der Absolutwertgeber ermöglicht die Ermittlung der Position einer zu messenden Komponente relative zu dem Sensor. Dreht sich beispielsweise die Komponente um eine Achse, insbesondere bei einem Zahnrad oder dem Rotor eines Elektromotors, so ermittelt der Absolutwertgeber den Winkel zwischen Sensor und einem definierten Messpunkt, an der sich drehenden Komponente. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. DISCLOSURE OF THE INVENTION The device according to the invention with the features of the main claim has the advantage of a compact design, which results from the fact that the microcontroller comprises an absolute encoder. The absolute value encoder makes it possible to determine the position of a component to be measured relative to the sensor. If, for example, the component rotates about an axis, in particular in the case of a toothed wheel or the rotor of an electric motor, then the absolute value sensor determines the angle between the sensor and a defined measuring point on the rotating component. The measures listed in the dependent claims, advantageous refinements and improvements of the main claim features.
Besonders vorteilhaft ist, dass der Absolutwertgeber ein magnetoresistiver Sensor ist. Magnetoresistive Sensoren basieren auf dem magnetoresistiven Effekt, insbesondere dem AMR-, GMR-, CMR- oder dem TMR-Effekt. Ein magnetoresistiver Sensor verändert abhängig vom Einfluss eines äußeren Magnetfelds seinen Widerstand. Dieser Widerstandsänderung kann It is particularly advantageous that the absolute value encoder is a magnetoresistive sensor. Magnetoresistive sensors are based on the magnetoresistive effect, in particular the AMR, GMR, CMR or TMR effect. A magnetoresistive sensor changes its resistance depending on the influence of an external magnetic field. This resistance change can
anschließend von einer Verarbeitungseinrichtung, insbesondere eines subsequently by a processing device, in particular a
Mikrokontrollers ausgewertet werden. Die Auswertung des Widerstandswertes des Sensors benötigt nur geringen Schaltungsaufwand oder eine geringe Komplexität bei der Software. Weiter ist durch den Einsatz eines Microcontroller to be evaluated. The evaluation of the resistance value of the sensor requires only little circuit complexity or a low complexity in the software. Next is through the use of a
magnetoresistiven Sensors die Ermittlung eines Positionswertes, insbesondere Abstands oder Winkels zwischen Sensor und Messpunkt, trotz Verunreinigungen zwischen Sensor und zu messender Komponente möglich. Die Motorsteuerung kann somit auch in Bereichen verwendet werden, in denen der Sensor, bzw. die gesamte Vorrichtung einem erhöhten Verschmutzungsgrad ausgesetzt ist. Somit ist die Vorrichtung in Einsatzgebieten mit erhöhten Anforderungen an die Zuverlässigkeit verwendbar. Magnetoresistive sensor, the determination of a position value, in particular distance or angle between the sensor and measuring point, despite contamination between the sensor and the component to be measured possible. The motor control can thus also be used in areas in which the sensor or the entire device is exposed to an increased degree of contamination. Thus, the device can be used in applications with increased reliability requirements.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung wird durch die Integration des A particularly advantageous embodiment is achieved by integrating the
Absolutwertgebers in den Mikrokontroller erreicht. Die Integration senkt den Platzbedarf des Mikrokontrollers und des Absolutwertgebers. Weiter werden zur Übertragung der ermittelten Sensorwerte Verbindungsleitungen, insbesondere Kommunikationsleitungen zwischen dem Absolutwertgeber und dem Absolute encoder reached in the microcontroller. The integration reduces the space requirements of the microcontroller and the absolute encoder. Furthermore, for the transmission of the determined sensor values, connection lines, in particular communication lines, between the absolute value transmitter and the
Mikrokontroller benötigt. Aufgrund der Integration des Absolutwertgebers in den Mikrokontroller können die Verbindungsleitungen zwischen dem Microcontroller needed. Due to the integration of the absolute encoder in the microcontroller, the connecting lines between the
Absolutwertgeber und dem Mikrokontroller sehr kurz ausfallen, bzw. Teile des Mikrokontrollers können mit dem Absolutwertgeber zusammengeführt, in der Nähe oder benachbart angeordnet werden. Die kurzen Verbindungsleitungen senken den Einfluss durch beispielsweise elektromagnetische Strahlungen gegenüber einer längeren Verbindungsleitung, wie es bei einem vom Absolute value and the microcontroller very short fail, or parts of the microcontroller can be merged with the absolute encoder, nearby or adjacent to be arranged. The short connecting lines reduce the influence of, for example, electromagnetic radiation over a longer connecting line, as it is in one of
Mikrokontroller getrennten Absolutwertgeber der Fall ist. Es kann zweckmäßig sein, dass der Mikrokontroller und der Absolutwertgeber als monolithischer Chip, insbesondere als integrierter Schaltkreis, kurz IC ausgebildet ist. Hierbei sind die Schaltkreise des Mikro kontrollers und die Schaltkreise oder Komponenten des Absolutwertgebers auf einem (Halbleiter-) substral wafer untergebracht. Der Absolutwertgeber ist in den Mikrokontroller integriert. Damit kann der Mikrokontroller mit dem Absolutwertgeber einfach montiert werden. Weiter kann durch die Verwendung eines gemeinsamen Halbleiterwafers für den Mikrokontroller und den Absolutwertgeber die Microcontroller separate absolute encoder is the case. It may be expedient for the microcontroller and the absolute value encoder to be designed as a monolithic chip, in particular as an integrated circuit, or IC for short. Here, the circuits of the micro-controller and the circuits or components of the absolute encoder on a (semiconductor) substrate wafer are housed. The absolute value encoder is integrated in the microcontroller. Thus, the microcontroller with the absolute encoder can be easily mounted. Further, by using a common semiconductor wafer for the microcontroller and the absolute encoder, the
Herstellung vereinfacht werden. Production to be simplified.
Besonders vorteilhaft ist, dass der Absolutwertgeber ein Absolutwinkelsensor ist. Der Absolutwinkelsensor ermöglicht das ermitteln des Winkels zwischen dem Sensor und einem definierten Punkt, an einer um eine Achse drehenden It is particularly advantageous that the absolute value encoder is an absolute angle sensor. The absolute angle sensor makes it possible to determine the angle between the sensor and a defined point on an axis rotating about an axis
Komponente. Somit kann beispielsweise die Lage eine Rotors, eines Lüfters, eines Ventils, einer Klappe, eines Pumpenrads oder einer Getriebekomponente ermittelt werden. Component. Thus, for example, the position of a rotor, a fan, a valve, a flap, a pump impeller or a transmission component can be determined.
Weiter hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, dass die Motorsteuerung eine elektrische Platine umfasst, die zumindest den Absolutwinkelsensor trägt. Die elektrische Platine ermöglicht eine Fixierung des Absolutwinkelsensors, bzw. desIt has also been shown that it is advantageous for the motor controller to comprise an electrical circuit board which carries at least the absolute-angle sensor. The electrical board allows a fixation of the absolute angle sensor, or the
Mikrokontrollers mit dem Absolutwinkelsensor an der elektrischen Platine. Auch ermöglicht die elektrische Platine mit ihren elektrischen Leitern eine elektrische Verbindung ohne eine Kabelleitung zwischen dem Absolutwinkelsensor, bzw. dem Mikrokontroller mit dem Absolutwinkelsensor und weiteren Bauteilen, wie beispielsweise Inverter, H-Brücke, Netzteil, Kommunikationsschnittstelle,Microcontroller with the absolute angle sensor on the electrical board. Also allows the electrical board with their electrical conductors an electrical connection without a cable line between the absolute angle sensor, or the microcontroller with the absolute angle sensor and other components, such as inverter, H-bridge, power supply, communication interface,
Brückenschaltung zur Ansteuerung eines elektrisch kommutierten Elektromotors, Temperatursensor, Endstufe oder GPIOs. Die elektrische Platine kann im Anschluss an den Zusammenbau mit dem zu steuerenden Elektromotor und einer zu messenden Anordnung kombiniert werden. Hierdurch können Bridge circuit for controlling an electrically commutated electric motor, temperature sensor, power amplifier or GPIO. The electrical circuit board can be combined after assembly with the electric motor to be controlled and an arrangement to be measured. This allows
Prozessschritte verschlankt werden, was eine Kosteneinsparung zur Folge hat. Process steps are streamlined, resulting in a cost savings.
In einer bevorzugten Ausführungsform treibt der Elektromotor ein Getriebe an. Das Getriebe umfasst ein Getrieberad. Somit ist ein Getriebe mit einem In a preferred embodiment, the electric motor drives a transmission. The transmission includes a gear wheel. Thus, a transmission with a
Getrieberad vorgesehen, das von dem Elektromotor antreibbar ist. Der Gear provided, which is driven by the electric motor. Of the
Absolutwinkelsensor ermöglicht die Bestimmung der Winkelposition des Getrieberades gegenüber dem Absolutwinkelsensor. Durch das Wissen der Winkelposition des Getrieberades können weiter Informationen ermittelt oder berechnet werden. So kann zum Beispiel die Drehzahl des Getriebes ermittelt werden. Oder es kann die Position eines durch das Getrieberad bewegten Aufbaus ermittelt werden. Absolute angle sensor allows the determination of the angular position of the Gear wheel opposite the absolute angle sensor. By knowing the angular position of the gear further information can be determined or calculated. For example, the speed of the gearbox can be determined. Or the position of a structure moved by the gear wheel can be determined.
Eine erfindungsmäßige Vorrichtung umfasst die Anordnung des An inventive device comprises the arrangement of
Absolutwinkelsensors auf der dem Getrieberad zugewandten Seite der elektrischen Platine. Die Anordnung auf der dem Getriebe zugewandten Seite der elektrischen Platine hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen Getriebe u Absolutwertgeber, insbesondere Absolutwinkelsensor minimal ist. Das Absolutwinkelelsors on the gear wheel side facing the electrical board. The arrangement on the side of the electric circuit board facing the transmission has the advantage that the distance between the transmission u absolute value transmitter, in particular the absolute angle sensor, is minimal. The
Sensorfeld muss die Platine nicht durchdringen, was die Beeinflussung des Sensorfelds durch die Platine minimiert. Besonders vorteilhaft ist, dass das Getrieberad einen Magneten, insbesondere einen Gebermagneten aufweist. Ein Magnet oder ein magnetfelderzeugendes Element ermöglicht eine präzise Bestimmung der Winkellage des Getrieberades gegenüber dem Absolutwertgeber. Die Winkellage definiert sich durch die relative Position Absolutwertgeber zu Magnet. Weiter kann die Winkellage 0 des Getrieberades gegenüber dem Sensor definiert werden. Sensor field does not have to penetrate the board, which minimizes the influence of the board by the board. It is particularly advantageous that the gear has a magnet, in particular a transmitter magnet. A magnet or a magnetic field generating element enables a precise determination of the angular position of the gear wheel relative to the absolute encoder. The angular position is defined by the relative position absolute encoder to magnet. Furthermore, the angular position 0 of the gear wheel relative to the sensor can be defined.
Weiter ist besonders vorteilhaft, dass der Gebermagnet auf der dem It is also particularly advantageous that the transmitter magnet on the
Absolutwinkelsensor zugewandten Seite des Getrieberads angeordnet ist. Die Anordnung des Gebermagnets auf der dem Absolutwinkelsensor zugewandten Seite des Getrieberads verhindert Störeinwirkungen durch das Getrieberad selbst. Auch wird der Einsatz eines Getrieberades aus Metall oder zumindest ein mit Metall verstärktes Getrieberad ermöglicht. Das Getrieberad kann somit aus Kunststoff oder Metall oder einer Kombination von Metall und Kunststoff sein. Absolute-angle sensor facing side of the gear is arranged. The arrangement of the encoder magnet on the side facing the absolute angle sensor side of the gear prevents interference by the gear itself. Also, the use of a gear made of metal or at least one metal-reinforced gear is possible. The gear can thus be made of plastic or metal or a combination of metal and plastic.
Vorteilhaft ist, dass der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor oder Schrittmotor ist. Ein bürstenloser Elektromotor, insbesondere ein elektrisch kommutierter Elektromotor ermöglicht eine genaue Ansteuerung des It is advantageous that the electric motor is a brushless DC motor or stepping motor. A brushless electric motor, in particular an electrically commutated electric motor allows an accurate control of the
Elektromotors. Für die genaue Ansteuerung kann der Absolutwinkel, der von dem Absolutwinkelsensor bestimmt wird, verwendet werden. Beschreibung der Zeichnungen The electric motor. For the accurate driving, the absolute angle determined by the absolute angle sensor can be used. Description of the drawings
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung in der nachfolgenden im Einzelnen Further features of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings in the following in detail
beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen: described embodiments of the invention are shown. Show it:
Figur 1 einen schematischen Aufbau einer Motorsteuerung mit einem Figure 1 shows a schematic structure of a motor controller with a
Absolutwertgeber, einem Mikrokontroller und einer Endstufe,  Absolute value encoder, a microcontroller and an output stage,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, in dem der Absolutwertgeber und der Mikrokontroller schematisch zusammengefasst sind, 2 shows a device according to the invention according to an embodiment in which the absolute value encoder and the microcontroller are combined schematically,
Figur 3 einen Vierquadrantensteller einer Endstufe für einen 3 shows a four-quadrant of a power amplifier for a
bürstenkommutierten Elektromotor,  brush-commutated electric motor,
Figur 4 einen Puls einer Pulsweitenmodulation, FIG. 4 shows a pulse of a pulse width modulation,
Figur 5 eine Erregereinrichtung, einer Endstufe für einen bürstenlosen FIG. 5 shows an excitation device, an output stage for a brushless
Elektromotor,  Electric motor,
Figur 6 eine erfindungsgemäße Ausführungsform, FIG. 6 shows an embodiment according to the invention,
Figur 7 eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Absolutwertgeber zur Bestimmung der Winkellage eines Getriebezahnrads,  FIG. 7 shows an embodiment according to the invention with an absolute value transmitter for determining the angular position of a transmission gear wheel,
Figur 8 eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Absolutwertgeber und einem Linearmotor und 8 shows an embodiment according to the invention with an absolute encoder and a linear motor and
Figur 9 eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Absolutwertgeber zur Bestimmung der Winkellage eines Motorwelle. Beschreibung der Ausführungsbeispiele  9 shows an embodiment according to the invention with an absolute encoder for determining the angular position of a motor shaft. Description of the embodiments
Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Motorsteuerung 5. Die Figure 1 shows a schematic structure of a motor controller 5. Die
Motorsteuerung 5 weist einen Mikrokontroller 15, einen Absolutwertgeber 10, eine Energieversorgung 30, eine Endstufe 18 einen Motor 20 und weitere Geber 25 auf, die im folgenden als Komponenten der Motorsteuerung 5 bezeichnet werden. Die Komponenten der Motorsteuerung 5 sind auf einer elektrischen Platine 27 montiert. An der elektrischen Platine 27 werden die einzelnen Motor controller 5 has a microcontroller 15, an absolute value encoder 10, a power supply 30, an output stage 18, a motor 20 and further encoders 25, which are referred to below as components of the motor controller 5. The components of the engine controller 5 are mounted on an electrical board 27. On the electrical board 27, the individual
Komponenten der Motorsteuerung 5 angebracht, bzw. befestigt. Die elektrische Platine 27 stellt eine mechanische Verbindung zwischen den einzelnen Components of the engine controller 5 attached, or attached. The electrical board 27 provides a mechanical connection between the individual
Komponenten der Motorsteuerung 5 her. Weiter umfasst die elektrische Platine 27 elektrische Verbindungsleitungen 28. Über die elektrischen Components of the engine controller 5 ago. Next includes the electrical board 27 electrical connection lines 28. About the electrical
Verbindungsleitungen 28 sind die Komponenten der Motorsteuerung 5 elektrisch verbunden. Die elektrischen Verbindungen 28 sind schematisch in Figur 1 dargestellt. Die Anzahl der tatsächlichen elektrischen Verbindungen 28 zwischen den Komponenten der Motorsteuerung 5 ist nicht wie dargestellt auf eine Leitung begrenzt. Auch können weiter Leitung direkte die einzelnen Komponenten der Motorsteuerung 5 miteinander verbinden. Connecting lines 28, the components of the motor controller 5 are electrically connected. The electrical connections 28 are shown schematically in FIG. The number of actual electrical connections 28 between the components of the engine controller 5 is not limited to one line as shown. Also further direct line can connect the individual components of the engine controller 5 with each other.
Die Energieversorgung 30 versorgt alle Komponenten der Motorsteuerung 5 mit Energie. Zur Energieversorgung der Komponenten wird meist ein The power supply 30 supplies all components of the engine control unit 5 with energy. To power the components is usually a
Spannungswandler benötigt. Der Spannungswandler wandelt eine  Voltage transformer required. The voltage converter transforms one
Eingangsspannung in eine benötigte Ausgangsspannung um. Auch umfasst die Energieversorgung 30 beispielsweise Schutzeinrichtungen zum Schutz der Motorsteuerung 30 vor Spannungs- oder Stromspitzen, die in der Input voltage to a required output voltage around. Also, the power supply 30 includes, for example, protection devices for protecting the motor controller 30 from voltage or current spikes occurring in the
Eingangsspannung auftreten können. Weiter ist denkbar, dass die Input voltage can occur. It is also conceivable that the
Energieversorgung 30 einen Stromwandler aufweist.  Power supply 30 has a current transformer.
Eine zentrale Komponente der Motorsteuerung 5 bildet der Mikrokontroller 15. Der Mikrokontroller 15 umfasst mehrere Signaleingänge und Signalausgänge sowie einen Anschluss zur Verbindung des Mikrokontrollers 15 mit der A central component of the motor control 5 forms the microcontroller 15. The microcontroller 15 includes a plurality of signal inputs and signal outputs and a connection for connecting the microcontroller 15 with the
Energieversorgung 30. Die Aufgabe des Mikrokontrollers 15 besteht in der Verarbeitung der Signale an den Signaleingängen. Weiter verändert er entsprechend der Signale an den Signaleingängen und vorgegebenen Regeln die Signale an den Signalausgängen. Der Mikrokontroller 15 kann somit beispielsweise abhängig von einem Eingangssignal und einer vorgegebenen Power supply 30. The task of the microcontroller 15 is to process the signals at the signal inputs. It also changes the signals at the signal outputs according to the signals at the signal inputs and given rules. The microcontroller 15 can thus, for example, depending on an input signal and a predetermined
Regel ein Relais, das an eines seiner Signalausgänge angeschlossen ist, ansteuern. Weiter kann er auch zur Ansteuerung elektrischen Schaltern, beispielsweise von Transistoren, Feldeffekttransistoren oder IGBTs verwendet werden. Mikrokontroller 15 werden jedoch auch zur Ansteuerung von Usually a relay, which is connected to one of its signal outputs, control. Further, it can also be used to drive electrical switches, for example, transistors, field effect transistors or IGBTs. However, microcontroller 15 are also used to control
Elektromotoren 20 verwendet. Electric motors 20 used.
Mit einem der Signaleingänge des Mikrokontrollers 15 ist ein Absolutwertgeber 10 verbunden. Zu Absolutwertgeber zählen unter anderem Längen- oder Winkelmessgeräte. Absolutwertgeber 10 stellen einen absoluten Messwert ohne Referenzieren unmittelbar nach ihrer Aktivierung zur Verfügung. Im Gegensatz hierzu benötigt ein Inkrementalgeber eine anfängliche Referenzierung, insbesondere eine Referenzfahrt. Der Absolutwertgeber 10 kann beispielsweise zur Bestimmung der Winkellage eines Lüfters 50 (in Figur nicht gezeigt), eines Zahnrades 40 oder dem Abstand zu einer beliebigen bewegten Einrichtung verwendet werden. With one of the signal inputs of the microcontroller 15, an absolute encoder 10 is connected. Absolute encoders include, among others, length or angle encoders. Absolute encoders 10 provide an absolute measurement without homing immediately after their activation. In contrast For this purpose, an incremental encoder requires an initial referencing, in particular a reference run. The absolute value encoder 10 can be used, for example, to determine the angular position of a fan 50 (not shown in the figure), a gear 40 or the distance to any moving device.
Der Ausgabewert des Absolutwertgebers 10 steht ohne vorhergehendes Referenzieren des Absolutwertgebers 10 unmittelbar nach dem Aktivieren der Vorrichtung zur Verfügung. Somit werden beispielsweise Referenzfahrten des Motors 20 oder weitere Verfahren zur Bestimmung der relativen Position, der bewegten Komponente, gegenüber dem Absolutwertgeber 10 nicht benötigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nach der Aktivierung sehr schnell einsatzfähig. The output value of the absolute value encoder 10 is available without prior referencing of the absolute value encoder 10 immediately after activation of the device. Thus, for example, reference runs of the motor 20 or other methods for determining the relative position, the moving component, relative to the absolute encoder 10 is not required. The device according to the invention is very quickly operational after activation.
An weiteren Signaleingängen des Mikro kontrollers 15 können weitere At further signal inputs of the micro-controller 15 can more
Messwertgeber, wie Temperatursensoren, Lagesensoren usw. mit dem Transducers, such as temperature sensors, position sensors, etc. with the
Mikrokontroller 15 verbunden sein. Die weiteren Sensorsignale können dabei ebenfalls in die Signalauswertung und somit bei der Erzeugung der Signale an den Signalausgängen des Mikrokontrollers 15 mit einfließen. Microcontroller 15 may be connected. The further sensor signals can also be included in the signal evaluation and thus in the generation of the signals at the signal outputs of the microcontroller 15.
In Figur 1 ist weiter ein Endstufe 18 gezeigt. Die Endstufe 18 ist schematisch mit der Energieversorgung und dem Signalausgang des Mikrokontrollers 15 verbunden. Die Endstufe 18 dient zur Ansteuerung eines Elektromotors 20. Die Endstufe 18 umfasst abhängig von der Art des angesteuerten Elektromotors 20 verschiedene Schaltungsaufbauten. Die Endstufe 18 kann Gleichstrom oder Wechselstrommotoren ansteuern. Für die Ansteuerung eines FIG. 1 further shows an output stage 18. The output stage 18 is schematically connected to the power supply and the signal output of the microcontroller 15. The output stage 18 is used to control an electric motor 20. The output stage 18 includes, depending on the type of the driven electric motor 20 different circuit structures. The output stage 18 can drive DC or AC motors. For the control of a
bürstenkommutierten Elektromotors 20 wird ein elektrischer Schalter 19 oder ein Relais verwendet. Für die Ansteuerung eines bürstenkommutierten Brush-commutated electric motor 20, an electrical switch 19 or a relay is used. For the control of a brush commutated
Elektromotors 20, der vorwärts und rückwärts drehen soll, wird eine Electric motor 20, which is to rotate forward and backward becomes one
Vierquadrantensteller 33 bestehend aus vier elektrischen Schaltern 19, gemäß Figur 3 verwendet. Für die Ansteuerung eines bürstenlosen Gleichstrommotors 20 wird eine Erregereinrichtung gemäß Figur 5 verwendet. Vorteilhaft weist der Mikrokontroller 15 eine Endstufenansteuerung zur Ansteuerung der Endstufe 18 auf. Figur 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, in dem der Absolutwertgeber 10 und der Mikrokontroller 15 zusammengefasst sind. Auch weitere Messwertgeber 25, wie Four-quadrant actuator 33 consisting of four electrical switches 19, used according to FIG. For driving a brushless DC motor 20, an exciter device according to FIG. 5 is used. Advantageously, the microcontroller 15 has an output stage control for controlling the output stage 18. Figure 2 shows schematically a device according to the invention according to an embodiment in which the absolute encoder 10 and the microcontroller 15 are summarized. Also more transmitters 25, like
Temperatursensoren können in den Mikrokontroller 15 integriert werden. Temperature sensors can be integrated into the microcontroller 15.
Abhängig von der Leistungsaufnahme, des über die Endstufe 18 angesteuerten elektrischen Bauteils kann der Mikrokontroller 15 auch die Endstufenansteuerung und die Endstufe 18 umfassen. Der Mikrokontroller 15 kann eine Recheneinheit 80 zur Verarbeitung der Informationen, einen Speicher 81, insbesondere einen ROM/FLASH Speicher zur Aufnahme der für den Betrieb notwendigen Software, Timer oder Interrupts, die Energieversorgung 30 mit ihren Spannungsregler, eine Kommunikationsschnittstelle 82, insbesondere für LIN, CAN, FlexRay usw., einen Watchdog 84 zur Überwachung der Software, ADC's für verschiedene Messfunktionen, GPIOs und HV Ports 83 zur Steuerung der Peripherie umfassen oder aufweisen. Depending on the power consumption, of the electrical component driven via the output stage 18, the microcontroller 15 may also include the output stage drive and the output stage 18. The microcontroller 15 may include a processing unit 80 for processing the information, a memory 81, in particular a ROM / FLASH memory for receiving the software, timers or interrupts necessary for the operation, the power supply 30 with its voltage regulator, a communication interface 82, in particular for LIN, CAN, FlexRay, etc., include a watchdog 84 for monitoring the software, ADCs for various measurement functions, GPIOs and HV ports 83 for controlling the peripherals.
In Figur 3 ist ein Vierquadrantensteller 33 einer Endstufe 18 für einen In Figure 3 is a four-quadrant 33 of a power amplifier 18 for a
bürstenkommutierten Elektromotor 20 gezeigt. Der Vierquadrantensteller 33 besteht aus einer elektronischen H-Brückenschaltung mit vier elektrischen Schaltern oder Relais 19a, 19b, 19c und 19d. Die Brückenschaltung mit vier elektrischen Schaltern oder Relais 19a, 19b, 19c und 19d wandelt eine brush-commutated electric motor 20. The four-quadrant 33 consists of an electronic H-bridge circuit with four electrical switches or relays 19a, 19b, 19c and 19d. The bridge circuit with four electrical switches or relays 19a, 19b, 19c and 19d converts one
Gleichspannung in eine Wechselspannung mit variabler Frequenz und variabler Pulsweite um. Abhängig von der gewünschten Bewegungsart des Elektromotors 20 werden die elektrischen Schalter 19a bis 19d oder die Relais leitend geschaltet oder gesperrt. Die elektrischen Schalter 19a bis 19d werden von dem Mikrokontroller 15, bzw. von der Recheneinheit 80, vorteilhaft einer DC voltage in an alternating voltage with variable frequency and variable pulse width to. Depending on the desired type of movement of the electric motor 20, the electrical switches 19a to 19d or the relay are turned on or off. The electrical switches 19a to 19d are advantageously provided by the microcontroller 15 or by the computing unit 80
Endstufenansteuerung des Mikrokontrollers 15 angesteuert. Angesteuert bedeutet abhängig von einem Signal der Recheneinheit 80, vorteilhaft der Endstufenansteuerung des Mikrokontrollers 15 leiten oder sperren die elektrischen Schalter 19 den Stromfluss. Abhängig von der Ansteuerung der Endstufe 18 durch den Mikrokontroller 15, kann die Endstufe 18 den Output stage control of the microcontroller 15 is driven. Controlled means dependent on a signal of the arithmetic unit 80, advantageously the output stage of the microcontroller control 15 control or block the electrical switch 19, the current flow. Depending on the control of the output stage 18 by the microcontroller 15, the power amplifier 18 can the
Elektromotor 20 beschleunigen, abbremsen oder gleichmäßig drehen lassen. Weiter kann die Endstufe 18 auch die Drehrichtung des Elektromotors 20 beeinflussen. Soll beispielsweise der Elektromotor 20 in Richtung des Uhrzeigers drehen, so werden die elektrischen Schalter 19a und 19d leitend geschaltet. Die elektrischen Schalter 19c und 19b werden gesperrt. Soll der Elektromotor 20 gegen den Uhrzeiger drehen, so werden die elektrischen Schalter 19c und 19b leitend geschaltet. Die elektrischen Schalter 19a und 19d werden gesperrt. Acceleration, deceleration or even rotation of electric motor 20. Furthermore, the output stage 18 can also influence the direction of rotation of the electric motor 20. For example, if the electric motor 20 to rotate in the clockwise direction, the electrical switches 19a and 19d are turned on. The electrical switches 19c and 19b are disabled. If the electric motor 20 is to rotate counterclockwise, the electrical switches 19c and 19b are turned on. The electrical switches 19a and 19d are disabled.
Durch den Einsatz einer Pulsweitenmodulation kann die Geschwindigkeit und die positive oder negative Beschleunigung des Elektromotors 20 geregelt werden. Bei der Pulsweitenmodulation werden die elektrischen Schalter 19a, 19b, 19c und 19d, gemäß der Drehrichtung abwechselnd leitend und sperrend geschaltet.By using a pulse width modulation, the speed and the positive or negative acceleration of the electric motor 20 can be controlled. In the pulse width modulation, the electrical switches 19a, 19b, 19c and 19d, according to the direction of rotation alternately turned on and off.
Eine elektrische Größe wechselt dabei zwischen zwei Werten. Ist der elektrische Schalter 19 leitend geschaltet, fließt insbesondere ein Strom, wie in Figur 4 Bezugszeichen 43 dargestellt. Ist der elektrische Schalter 19 gesperrt, wird der Stromfluss unterbrochen, ebenfalls in Figur 4, mit dem Bezugszeichen 44 dargestellt. Das abwechselnde Sperren und leitend schalten des elektrischenAn electrical variable changes between two values. If the electrical switch 19 is turned on, in particular, a current flows, as shown in Figure 4 reference numeral 43. If the electrical switch 19 is blocked, the current flow is interrupted, also shown in FIG. 4 by the reference numeral 44. The alternating locking and conductive switching of the electric
Schalter 19 wiederholt sich mit einer Periodendauer T. Abhängig von dem Verhältnis zwischen Puls 43 und Pulspause 44 wird mehr oder weniger Energie in den Elektromotor 20 geleitet. Diese Energie wird dann in einer Drehbewegung umgewandelt. Switch 19 repeats with a period T. Depending on the ratio between pulse 43 and pulse pause 44, more or less energy is conducted into the electric motor 20. This energy is then converted into a rotary motion.
Figur 5 zeigt eine Erregereinrichtung, einer Endstufe 18 für einen bürstenlosen Elektromotor 20, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor. Die Endstufe 18 weist elektrische Schalter 19a bis 19f auf. Der bürstenlose Elektromotor 20 umfasst drei Stränge U, V und W die zu einem Stern verschaltet sind. Die Stränge können aus mehreren Parallel oder in Reihe geschalteten Spulen bestehen. Es ist auch möglich die drei Stränge U, V und W im Rahmen der Erfindung als Dreieck zu verschalten. Der Mikrokontroller 15 steuert die FIG. 5 shows an excitation device, an output stage 18 for a brushless electric motor 20, in particular a brushless DC motor. The output stage 18 has electrical switches 19a to 19f. The brushless electric motor 20 comprises three lines U, V and W which are connected in a star. The strands can consist of several parallel or series connected coils. It is also possible to connect the three strands U, V and W in the context of the invention as a triangle. The microcontroller 15 controls the
Endstufe 18, bzw. die elektrischen Schalter 19a bis 19f an. Durch die Output stage 18, and the electrical switches 19a to 19f. By the
Ansteuerung der elektrischen Schalter 19a bis 19f werden die Stränge U, V und W des Elektromotor 20 bestromt. Durch die Bestromung wird ein Drehfeld erzeugt, das die Magnete, die an einem Rotor angebracht sind, anzieht und somit den Rotor 64 mitreißt. Es wird eine Drehung des Rotors 64 erzeugt. Control of the electrical switches 19a to 19f, the strands U, V and W of the electric motor 20 are energized. By the energization of a rotating field is generated which attracts the magnets which are mounted on a rotor, and thus the rotor 64 entrains. A rotation of the rotor 64 is generated.
Figur 6 zeigt einen Getriebeaufbau 60 mit einer Vorrichtung gemäß des FIG. 6 shows a transmission assembly 60 with a device according to FIG
Anspruchs 1. Der Getriebeaufbau 60 umfasst einen Elektromotor 20, eine Motorsteuerung 5 und ein Getriebe 62. Der Elektromotor 20 ist ein Claim 1. The transmission assembly 60 includes an electric motor 20, a Motor controller 5 and a gear 62. The electric motor 20 is a
bürstenkommutierter Elektromotor 20. Der Elektromotor 20 weist eine Rotor 64, der mit einer Welle 65 drehfest verbunden ist auf. Weiter umfasst der brush-commutated electric motor 20. The electric motor 20 has a rotor 64 which is rotatably connected to a shaft 65 on. Next includes the
Elektromotor 20 einen Stator 67 auf. Der Stator 67 umfasst ein Joch 66 mit Polen 68, 69, wobei die Pole 68 und 69 einander diametral gegenüber liegend angeordnet sind. Die Pole 68, 69 können als Dauermagnete, Permanentmagnete oder weitere Spulen ausgeführt sein. Der Rotor 64, des Elektromotors 20, trägt die Spule, insbesondere Wicklung bzw. Erregerwicklungen (nicht näher dargestellt). Der Rotor 64 ist gewöhnlich als Blechpaket ausgeführt, wobei das Blechpaket die Wicklungen trägt. Der Rotor 64 ist zwischen den ausgeprägtenElectric motor 20 to a stator 67. The stator 67 comprises a yoke 66 with poles 68, 69, the poles 68 and 69 being arranged diametrically opposite one another. The poles 68, 69 may be designed as permanent magnets, permanent magnets or other coils. The rotor 64, the electric motor 20, carries the coil, in particular winding or field windings (not shown in detail). The rotor 64 is usually designed as a laminated core, wherein the laminated core carries the windings. The rotor 64 is between the salient
Polen 68, 69 des Stators 67 angeordnet. Dabei sind die Wicklungen des RotorsPoles 68, 69 of the stator 67 arranged. Here are the windings of the rotor
64 und die Pole 68, 69 des Stators 67 so angeordnet, dass im Fall des Betriebs als Elektromotor 20 und damit verbunden einer Bestromung der Wicklungen über einen Kommutator 71, eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment erzeugt wird. Der Kommutator 71 ist in Längsrichtung, gegenüber dem Rotor 64 mit der Welle64 and the poles 68, 69 of the stator 67 are arranged so that in the case of operation as an electric motor 20 and connected to a current supply of the windings via a commutator 71, a rotational movement or torque is generated. The commutator 71 is longitudinal, opposite the rotor 64 with the shaft
65 drehfest verbunden. Der Kommutator umfasst mindestens 2 Lamellen. Die Lamellen sind gegeneinander isoliert. Die Enden der Wicklungen des Rotor 64 sind mit den Lamellen, des Kommutator 71 elektrisch verbunden. Es ist auch möglich den Elektromotor 20 als Generator zu berteiben. 65 rotatably connected. The commutator comprises at least 2 blades. The slats are insulated from each other. The ends of the windings of the rotor 64 are electrically connected to the fins, the commutator 71. It is also possible to cover the electric motor 20 as a generator.
Des Weiteren umfasst der Elektromotor 20 Schleifkontakte 74, insbesondere Bürsten, Kohlebürsten oder Hammerbürsten und eine Bürstenhalter 73. Die Schleifkontakte 74 am Kommutator 71 sind diametral gegenüberliegend angeordnet. Während der Drehung erfolgt eine wechselnde Kontaktierung der Schleifkontakte 74 mit Lamellen des Kommutators 71. Entsprechend der Furthermore, the electric motor 20 comprises sliding contacts 74, in particular brushes, carbon brushes or hammer brushes and a brush holder 73. The sliding contacts 74 on the commutator 71 are arranged diametrically opposite one another. During the rotation, an alternating contacting of the sliding contacts 74 with lamellae of the commutator 71 takes place
Kontaktierung zwischen Schleifkontakt 74 und Lamelle wird ein magnetisches Feld aufgrund des Stromflusses durch die Wicklung erzeugt. Die Pole des Stators und das magnetische Feld sorgen für eine Drehbewegung des Rotors 64. Die Schleifkontakte 74 sind aus einem verschleißarmen und gut kontaktierenden Contact between sliding contact 74 and lamination, a magnetic field is generated due to the current flow through the winding. The poles of the stator and the magnetic field provide for a rotational movement of the rotor 64. The sliding contacts 74 are made of a low-wear and good-contacting
Material gefertigt. Vorteilhafterweise wird für die Schleifkontakte 74, Material made. Advantageously, for the sliding contacts 74,
insbesondere Büsten 74 selbstschmierender Graphit, teilweise gemischt mit Kupferpulver verwendet. Die Bürsten 74 werden mit Federn (nicht dargestellt) an den Kommutator 71 angedrückt. Die Feder berührt die Bürste 74 im Berührpunkt. Damit kann eine Kontaktierung zwischen Kommutator 71 und Bürsten 74 auch bei zunehmender Abnutzung und damit verbundener Verkleinerung bzw. in particular busts 74 self-lubricating graphite, partially mixed with copper powder used. The brushes 74 are pressed against the commutator 71 with springs (not shown). The spring contacts brush 74 at the point of contact. This can be a contact between commutator 71 and brush 74 too with increasing wear and tear associated with reduction or
Verkürzung der Bürsten 74 gewährt werden. Trotz Verkleinerung bzw. Shortening of the brush 74 are granted. Despite reduction or
Verkürzung der Bürste durch Abnutzung im Betrieb, sorgt die Feder für eine optimale Kontaktierung der Bürste 74 mit dem Kommutator 71. Shortening of the brush due to wear during operation, the spring ensures optimum contact of the brush 74 with the commutator 71.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein bürstenloser Elektromotor 20 eingesetzt. Hierbei erfolgt Kommutierung des Elektromotors 20 nicht über Bürsten sondern eine elektrische Schaltung, insbesondere der zuvor erläuterten Erregereinrichtung gemäß Figur 5, einer Endstufe 18. Die Wicklungen U, V und W befinden sich im Stator und sind direkt mit der Erregerschaltung der EndstufeIn a further embodiment, a brushless electric motor 20 is used. In this case, commutation of the electric motor 20 is not via brushes but an electrical circuit, in particular the previously described exciter device according to Figure 5, an output stage 18. The windings U, V and W are located in the stator and are directly connected to the excitation circuit of the power amplifier
18 verbunden. Am Rotor 64 befinden sich Magneten oder Ferrite. Durch eine definierte Bestromung der Wicklungen wird ein Drehfeld erzeugt. Das Drehfeld führt zu einer Drehbewegung des Rotors 64. Der Elektromotor 20 treibt ein Getriebe 62 an. Das Getriebe 62 befindet sich in einem Getriebegehäuse 61. Das Getriebe 62 weist mindestens ein 18 connected. The rotor 64 contains magnets or ferrites. By a defined energization of the windings, a rotating field is generated. The rotating field leads to a rotational movement of the rotor 64. The electric motor 20 drives a gear 62. The transmission 62 is located in a transmission housing 61. The transmission 62 has at least one
Getriebezahnrad 40 auf. Das Getriebezahnrad 40 dreht sich um die Transmission gear 40 on. The transmission gear 40 rotates around the
Getriebewelle 57. Das Getriebezahnrad 40 und die Getriebewelle 57 sind gegenüber dem Getriebegehäuse 61 über Lager gelagert. Insbesondere ist das Getriebezahnrad 40 mit der Getriebewelle 57 drehfest verbunden. Die Transmission shaft 57. The transmission gear 40 and the transmission shaft 57 are mounted relative to the transmission housing 61 via bearings. In particular, the transmission gear 40 is rotatably connected to the transmission shaft 57. The
Getriebewelle 57 ist durch Lager (nicht dargestellt) drehbar im Getriebegehäuse 61 gelagert.  Transmission shaft 57 is rotatably supported in the transmission housing 61 by bearings (not shown).
Weiter zeigt Figur 6 eine Motorsteuerung 5. Die Motorsteuerung 5 umfasst eine elektrische Platine 27. An der elektrischen Platine 27 ist der Mikrokontroller 15 mit dem Absolutwertgeber 10 angebracht. Der Mikrokontroller 15 wird durch eine Lötverbindung mit der elektrischen Platine 27 verbunden. Der Mikrokontroller 15 umfasst Anschlusspins die mit Leiterbahnen auf der elektrischen Platine 27 über löten verbunden wird. Über die Leiterbahnen der elektrischen Platine 27 und die Anschlusspins des Mikrokontrollers 15 stellt der Mikrokontroller 15 eine elektrische Verbindung mit weiteren elektrischen Bauteilen auf der elektrischen Platine 27 her. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und gemäß dem Aufbau wie in Figur 2 dargestellt, sind alle Komponenten in dem Mikrokontroller 15 zusammengefasst bzw. integriert. In diesem Fall verbindet die elektrische Platine 27 den Mikrokontroller 27 nur mit beispielsweise einem elektrischen Anschlussstecker. Es können jedoch abhängig von Anwendungsgebiet auch nur einige wenige Komponenten im Mikrokontroller 15 zusammengefasst oder integriert sein. Auf dem Getrieberad 40 ist ein Magnet 47 (Figur 7), insbesondere ein Furthermore, FIG. 6 shows a motor control 5. The motor control 5 comprises an electrical circuit board 27. The microcontroller 15 with the absolute value encoder 10 is mounted on the electrical circuit board 27. The microcontroller 15 is connected to the electrical circuit board 27 by a solder connection. The microcontroller 15 comprises connection pins which are connected to conductor tracks on the electrical circuit board 27 via soldering. Via the conductor tracks of the electrical circuit board 27 and the connection pins of the microcontroller 15, the microcontroller 15 establishes an electrical connection with further electrical components on the electrical circuit board 27. According to one embodiment of the invention and according to the structure as shown in Figure 2, all components in the microcontroller 15 are summarized or integrated. In this case, the electrical board 27 connects the microcontroller 27 only with, for example, an electrical Connector. However, depending on the field of application, only a few components in the microcontroller 15 may be combined or integrated. On the gear 40 is a magnet 47 (Figure 7), in particular a
Gebermagnet 47 angeordnet. Das Getrieberad 40 dreht sich um die Welle 57. Der Absolutwertgeber 10 ermittelt somit den Winkel zwischen dem  Encoder magnet 47 is arranged. The gear wheel 40 rotates about the shaft 57. The absolute encoder 10 thus determines the angle between the
Absolutwertgeber 10 und dem Getrieberad 40. Befindet sich der Magnet 47 und der Absolutwertgeber 10 auf gleicher Höhe, entspricht das dem Winkel 0. Der Absolutwertgeber 10 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 6 alsAbsolute value encoder 10 and the gear 40. If the magnet 47 and the absolute encoder 10 at the same height, this corresponds to the angle 0. The absolute encoder 10 is in the embodiment of FIG 6 as
Absolutwinkelsensor 10 ausgeführt. Es ist jedoch auch denkbar den Absolute angle sensor 10 executed. However, it is also conceivable the
Absolutwertgeber 10 bei einem Linearantrieb einzusetzen. In diesem Fall ermittelt der Absolutwertgeber den Abstand zwischen Absolutwertgeber 10 und definierten Punkt an einer der bewegten Einrichtungen oder einem durch den Linearmotor bewegten Teile. Use absolute value encoder 10 in a linear drive. In this case, the absolute value encoder determines the distance between the absolute value encoder 10 and the defined point on one of the moving devices or parts moved by the linear motor.
Ein magnetoresistiver Sensor funktioniert auf Basis des magnetoresistiven Effekts. Bei diesem Effekt ändert sich der elektrische Widerstand durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes. Der Absolutwertgeber 10 funktioniert unter anderem auf Basis eines der im Folgenden erläuterten magnetoresistivenA magnetoresistive sensor works on the basis of the magnetoresistive effect. In this effect, the electrical resistance changes by applying an external magnetic field. The absolute value encoder 10 functions inter alia on the basis of one of the following explained magnetoresistive
Effekte. Effects.
Der magnetoresistive Absolutwertgeber basiert auf dem AMR- Effekt (ansitrop magnetoresistiver Effekt). Der AMR Effekt beruht auf ansitroper, von der Raumrichtung abhängiger Streuung in ferromagnetischen Metallen. Hierzu umfasst der der Absolutwertgeber 10 ein Material mit einer eigenen The magnetoresistive absolute encoder is based on the AMR effect (ansitrop magnetoresistive effect). The AMR effect is based on ansitroper, spatially dependent scattering in ferromagnetic metals. For this purpose, the absolute encoder 10 comprises a material with its own
Magnetisierung. Das Material ist Permolly, einer Legierung aus Nickel (81%) und Eisen (19%). Der elektrische Widerstand des Materials ist abhängig vom äußeren Magnetfeld. Der Einfluss auf den Widerstand durch das äußere Magnetization. The material is Permolly, an alloy of nickel (81%) and iron (19%). The electrical resistance of the material depends on the external magnetic field. The influence on the resistance by the outside
Magnetfeld ist am größten wenn das Magnetfeld in der Stromrichtung oder gegen die Stromrichtung gerichtet ist. Am kleinsten ist der Einfluss auf den Widerstand durch das äußere Magnetfeld, wenn das äußere Magnetfeld senkrecht zur Stromrichtung in der Schichtebene gerichtet ist. Der magnetoresistive Absolutwertgeber basiert auf dem GMR- Effekt Magnetic field is greatest when the magnetic field is directed in the current direction or against the current direction. The smallest influence on the resistance by the external magnetic field, when the external magnetic field is directed perpendicular to the current direction in the layer plane. The magnetoresistive absolute encoder is based on the GMR effect
(Riesenmagnetowiderstand). Der Geber zur Erfassung des GMR- Effekts besteht aus Strukturen, die aus sich abwechselnden magnetischen und (Giant magnetoresistance). The encoder for detecting the GMR effect consists of structures that consist of alternating magnetic and
nichtmagnetischen dünnen Schichten mit einigen Nanometern Schichtdicke bestehen. Die Magnetisierung zweier magnetischer Schichten, getrennt durch eine nichtmagnetische Schicht, richten sich entgegengesetzt aus. Bereits kleine äußere magnetische Felder reichen aus, um diese antiferromagnetische nonmagnetic thin layers with a few nanometers layer thickness. The magnetization of two magnetic layers, separated by a nonmagnetic layer, are directed in opposite directions. Even small external magnetic fields suffice for this antiferromagnetic
Ordnung wieder in die ferromagnetische Ordnung umzuschalten. Damit bewirkt eine Änderung des äußeren Magnetfelds eine Änderung des elektrischen Widerstands. Der Effekt bewirkt, dass der elektrische Widerstand der Struktur von der gegenseitigen Orientierung der Magnetisierung der magnetischen Schichten abhängt. Er ist bei der Magnetisierung in entgegengesetzte Order to switch back to the ferromagnetic order. Thus, a change in the external magnetic field causes a change in the electrical resistance. The effect causes the electrical resistance of the structure to depend on the mutual orientation of the magnetization of the magnetic layers. It is opposite in magnetization
Richtungen deutlich höher als bei Magnetisierung in die gleiche Richtung. Directions significantly higher than magnetization in the same direction.
Der magnetoresistive Absolutwertgeber basiert auf dem CM R- Effekt (Kolossale Magnetoresistive Effekt). Bei dem CM R Effekt ändert sich der elektrische Widerstand einiger Materialien, insbesondere gemischtvalenten Manganoxiden bei Anwesenheit eines magnetischen Feldes massiv. Der Effekt beruht darauf, dass bei diesen Materialien bei hinreichend großen Feldern durch Verschiebung der Bandstruktur der Leiter zum Isolator wird. The magnetoresistive absolute value encoder is based on the CM R effect (colossal magnetoresistive effect). In the case of the CM R effect, the electrical resistance of some materials, in particular mixed-valent manganese oxides, changes massively in the presence of a magnetic field. The effect is based on the fact that in these materials with sufficiently large fields by shifting the band structure, the conductor becomes the insulator.
Der magnetoresistive Absolutwertgeber basiert auf dem TM R- Effekt The magnetoresistive absolute encoder is based on the TM R effect
(magnetische Tunnelwiderstand). Der Absolutwertgeber weist zwei (magnetic tunnel resistance). The absolute encoder has two
Ferromagnete auf, die durch einen dünnen Isolator getrennt sind. Ist der Isolator dünn genug, insbesondere einige Nanometer, so können Elektronen zwischen beiden Ferromagneten tunneln. Mithilfe eines äußeren Magnetfeldes kann die Richtung der Magnetisierung der beiden magnetischen Schichten unabhängig voneinander gesteuert werden. Wenn die Magnetisierungen gleich ausgerichtet sind, ist die Wahrscheinlichkeit, dass Elektronen durch die Isolatorschicht hindurch tunneln, größer als bei gegensätzlicher (antiparalleler) Ausrichtung. Damit kann der elektrische Widerstand des Kontakts zwischen zwei Ferromagnets separated by a thin insulator. If the insulator is thin enough, especially a few nanometers, electrons can tunnel between both ferromagnets. Using an external magnetic field, the direction of magnetization of the two magnetic layers can be controlled independently. With the magnetizations aligned, the probability of electrons tunneling through the insulator layer is greater than in the opposite (antiparallel) orientation. Thus, the electrical resistance of the contact between two
unterschiedlichen Widerstandszuständen - binär also 0 und 1 - hin und her geschaltet werden. Magnetoresistive Absolutwertgeber 10 basierend auf dem GMR und TMR Effekt ermöglichen eine Verwendung des Absolutwertgebers 10 als 360° different resistance states - binary so 0 and 1 - are switched back and forth. Magnetoresistive absolute encoders 10 based on the GMR and TMR effect allow the absolute encoder 10 to be used as 360 °
Absolutwinkelsensoren. Die Winkellage 0 definiert sich durch die relative Position des Absolutwertgebers 10 zu einem Magneten. Die Genauigkeit hängt von der Positioniergenauigkeit des Absolutwertgebers 10 zu dem Magnet und derAbsolute angle sensors. The angular position 0 is defined by the relative position of the absolute encoder 10 to a magnet. The accuracy depends on the positioning accuracy of the absolute encoder 10 to the magnet and the
Toleranz des Abstandes/Luftspalt zwischen Absolutwertgeber 10 und Magnet ab. Tolerance of the distance / air gap between absolute encoder 10 and magnet.
Figur 7 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform. Ein Elektromotor 20 ist mit einem Zahnrad 41 kraftschlüssig verbunden. Der Elektromotor 20 treibt das Zahnrad 41 an. Das Zahnrad 41 treibt ein weiteres Zahnrad 40 an. Das weitereFIG. 7 shows an embodiment according to the invention. An electric motor 20 is non-positively connected to a gear 41. The electric motor 20 drives the gear 41. The gear 41 drives another gear 40 at. The further
Zahnrad 40 dreht sich um die Welle 57. An dem weiteren Zahnrad 40 ist ein Magnet 47, insbesondere ein Gebermagnet angebracht. Der Magnet 47 erzeugt ein Magnetfeld. Der Magnet 47 ist in Richtung einer elektrischen Platine 27, bzw. eines Mikrokontroller 15 ausgerichtet. Der Magnet 47 befindet sich auf der der Motorsteuerung 5 zugeordneten Seite des Zahnrads 40. Der Magnet 47 ist imGear 40 rotates about the shaft 57. At the other gear 40, a magnet 47, in particular a donor magnet is mounted. The magnet 47 generates a magnetic field. The magnet 47 is aligned in the direction of an electrical circuit board 27, or a microcontroller 15. The magnet 47 is located on the motor controller 5 associated side of the gear 40. The magnet 47 is in
Zentrum des Zahnrads 41 angeordnet, insbesondere ist er an der Welle 57 des Zahnrads 41 angeordnet. Weiter befindet sich auf der dem Magneten 47 zugeordneten Seite der elektrischen Platine 27 ein Mikrokontroller 15. Der Mikrokontroller 15 umfasst den magnetoresistiven Sensor 10. Der Center of the gear 41 is arranged, in particular it is arranged on the shaft 57 of the gear 41. Next is located on the magnet 47 associated side of the electrical board 27, a microcontroller 15. The microcontroller 15 includes the magnetoresistive sensor 10. Der
magnetoresistiven Sensor 10 basiert auf dem AMR-, GMR-, CMR- oder demMagnetoresistive sensor 10 is based on the AMR, GMR, CMR or the
TMR- Effekt. Das bedeutet, dass der magnetoresistive Sensor 10 abhängig von der Stärke und der Richtung des Magnetfelds seinen Widerstand verändert. Der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 10 wird ausgewertet und anhand der Auswertung kann der Winkel zwischen dem Sensor 10 und dem Magneten 47 am Zahnrad 40 bestimmt werden. Die Bestimmung des Winkels zwischenTMR effect. This means that the magnetoresistive sensor 10 changes its resistance depending on the strength and direction of the magnetic field. The resistance of the magnetoresistive sensor 10 is evaluated and based on the evaluation, the angle between the sensor 10 and the magnet 47 on the gear 40 can be determined. The determination of the angle between
Magnet 47 und Sensor 10 erfolgt absolut. Magnet 47 and sensor 10 is absolute.
Figur 8 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Figure 8 shows a further embodiment of the invention with a
Linearantrieb. Ein Elektromotor 20 ist kraftschlüssig mit einer Spindel 90 bzw. einer Schnecke 90 verbunden. Durch die Drehung der Spindel 90 wird eineLinear actuator. An electric motor 20 is non-positively connected to a spindle 90 or a worm 90. By the rotation of the spindle 90 is a
Mutter bzw. ein Schlitten 91 linear bewegt. An der Mutter 91 ist eine Magnet 47, insbesondere ein Gebermagnet angebracht. Der Magnet 47 wird mit dem Mother or a carriage 91 moves linearly. On the mother 91, a magnet 47, in particular a donor magnet is mounted. The magnet 47 is connected to the
Schlitten 91 mit bewegt. Durch geeignete Lagerung des Schlittens 91 erfolgt die Bewegung des Schlittens 91 nur linear. Der Magnet 47 ist auf der einer elektrischen Platine 27 zugeordnete Seite des Schlittens 91 angeordnet. Weiter ist auf der dem Schlitten zugeordneten Seite der elektrischen Platine 27 ein Mikrokontroller 15 angeordnet. Der Mikro kontroller 15 umfasst den einen Sensor 10. Der Sensor 10 ermöglicht durch Auswertung des Widerstands eine Sled 91 with moves. By suitable mounting of the carriage 91, the movement of the carriage 91 is only linear. The magnet 47 is arranged on the side of the carriage 91 assigned to an electrical circuit board 27. Further is on the carriage associated side of the electrical board 27, a microcontroller 15 is arranged. The microcontroller 15 includes the one sensor 10. The sensor 10 allows by evaluating the resistance a
Bestimmung des Abstands zwischen dem Sensor 10 und dem Magneten 47. Der Widerstand des Sensors 10 wird von dem Magneten 47 beeinflusst. Der SensorDetermining the distance between the sensor 10 and the magnet 47. The resistance of the sensor 10 is influenced by the magnet 47. The sensor
10 ist insbesondere ein magnetoresistive Sensor. Der Sensor 10 kann auch als magnetoresistive Absolutwertgeber 10 ausgeführt sein. 10 is in particular a magnetoresistive sensor. The sensor 10 may also be designed as magnetoresistive absolute value encoder 10.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Magnet 47 an der Welle 65 des Elektromotors 20 angeordnet, bzw. an der Welle 65 befestigt. Der Magnet 47 ist so mit der Welle 65 verbunden, dass durch ihn die Welle 65 des Elektromotors 20 abgeschlossen wird, beziehungsweise der Magnet 47 ist an einem Ende, bzw. der Stirnfläche der Welle 65 angeordnet. Figur 9 zeigt eine Anordnung des Magneten 47 an der Welle 65. Der Elektromotor 20 weist eine Welle 65 auf. Die Welle 65 tritt aus dem Gehäuse des Elektromotors 20 aus. Der Magnet 47 ist mit der Welle 65 kraft- und/oder formschlüssig verbunden, insbesondere geklebt, geschweißt, gepresst, gelötet. Weiter kann der Magnet 47 durch Magnetisierung eines Endes der Welle 65, bzw. der Stirnseite der Welle 65 erzeugt werden. Der Absolutwertgeber 10 des Mikrokontrollers 15 ist dem Magneten 47 zugeordnet. According to a further embodiment, the magnet 47 is arranged on the shaft 65 of the electric motor 20, or fixed to the shaft 65. The magnet 47 is connected to the shaft 65 so that the shaft 65 of the electric motor 20 is completed by it, or the magnet 47 is disposed at one end, or the end face of the shaft 65. FIG. 9 shows an arrangement of the magnet 47 on the shaft 65. The electric motor 20 has a shaft 65. The shaft 65 exits the housing of the electric motor 20. The magnet 47 is non-positively and / or positively connected to the shaft 65, in particular glued, welded, pressed, soldered. Further, the magnet 47 can be generated by magnetizing one end of the shaft 65, or the end face of the shaft 65. The absolute value encoder 10 of the microcontroller 15 is assigned to the magnet 47.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung der According to a further embodiment, the determination of the
Winkellage des Elektromotors 20 über das Magnetfeld des Rotors 64. Hierzu ist der Absolutwertgeber 10 des Mikrokontrollers 15 dem Rotormagnetfeld zugeordnet. Der Absolutwertgeber 10 ermöglicht eine Bestimmung der Angular position of the electric motor 20 via the magnetic field of the rotor 64. For this purpose, the absolute encoder 10 of the microcontroller 15 is assigned to the rotor magnetic field. The absolute value encoder 10 makes it possible to determine the
Winkellage anhand des Magnetfelds des Rotors 64. Angular position based on the magnetic field of the rotor 64.

Claims

Ansprüche claims
1. Vorrichtung umfassend einen Elektromotor (20) und eine Motorsteuerung (5), wobei die Motorsteuerung (5) einen Mikrokontroller (15) zur A device comprising an electric motor (20) and a motor controller (5), wherein the motor controller (5) comprises a microcontroller (15) for
Ansteuerung des Elektromotors (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller (15) einen Absolutwertgeber (10) umfasst.  Control of the electric motor (20), characterized in that the microcontroller (15) comprises an absolute encoder (10).
2. Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutwertgeber (10) ein magnetoresistiver Sensor ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the absolute value encoder (10) is a magnetoresistive sensor.
3. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 3. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Absolutwertgeber (10) in den Mikrokontroller (15) integriert ist.  in that the absolute value encoder (10) is integrated in the microcontroller (15).
4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller (15) und der Absolutwertgeber (10) als monolithischer Chip ausgebildet ist.  characterized in that the microcontroller (15) and the absolute encoder (10) is designed as a monolithic chip.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (5) eine elektrische Platine (27) umfasst, die zumindest den Absolutwertgeber (10) trägt.  characterized in that the motor control (5) comprises an electrical circuit board (27) carrying at least the absolute encoder (10).
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Absolutwertgeber (10) ein Absolutwinkelsensor ist.  characterized in that the absolute value encoder (10) is an absolute angle sensor.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 7. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass ein Getriebe (62) mit einem Getrieberad (40) vorgesehen ist, das von dem Elektromotor (20) antreibbar ist. characterized in that a gear (62) is provided with a gear wheel (40) which is drivable by the electric motor (20).
8. Vorrichtung gemäß den Ansprüche 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutwinkelsensor (10) auf der dem Getrieberad (40) zugewandten Seite der elektrischen Platine (27) angeordnet ist. 8. Device according to claims 5, 6 and 7, characterized in that the absolute angle sensor (10) on the gear wheel (40) facing side of the electrical circuit board (27) is arranged.
9. Vorrichtung gemäß dem Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieberad (40) einen Magneten, insbesondere einen Gebermagneten aufweist. 9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the gear wheel (40) comprises a magnet, in particular a transmitter magnet.
10. Vorrichtung gemäß dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebermagnet auf der dem Absolutwinkelsensor (10) zugewandten Seite des Getrieberads (40) angeordnet ist. 10. The device according to claim 9, characterized in that the transmitter magnet on the absolute angle sensor (10) facing side of the gear (40) is arranged.
11. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) ein bürstenloser 11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (20) is a brushless
Gleichstrommotor oder ein Schrittmotor ist.  DC motor or a stepping motor is.
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