CN102301570B - 电气驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电气驱动装置，特别是用于旋转臂，例如机器人臂，具有一个转子(2)、多个磁周期(5、6)以及一个用于借助至少一个测量信号确定转子(2)的旋转位置的装置，所述测量信号用于决定励磁绕组链(11、12)的感应率，所述感应率取决于励磁绕组链(11、12)相对于磁周期(5、6)的位置。根据本发明解决这一问题的电气驱动装置的特征在于，设置两个耦合的、共同以彼此固定的旋转角度关系可旋转转子部件(3、4)并且为所述转子部件(3、4)分开地设置磁周期(5、6)和励磁绕组链(11、12)，其中，各转子部件(3、4)的磁周期的数量是互质的，并且用于确定转子(2)的旋转位置的装置用于从针对两个转子部件(3、4)的测量信号(S3、S4)进行位置确定。

Description

电气驱动装置
技术领域
本发明涉及一种电气驱动装置，特别是用于旋转臂，例如机器人臂，具有一个转子、多个磁周期以及一个用于借助至少一个测量信号确定转子的旋转位置的装置，所述测量信号用于决定励磁绕组链的感应率，所述感应率取决于励磁绕组链相对于磁周期的位置。
背景技术
从DE10031423A1和DE046638A1已知一种此类型的电气驱动装置。一个电气机械的转子的旋转位置借助一个取决于相链感应率的电压信号确定。在电气机械的运行中，通过脉冲宽度调制可以量取例如在星形汇接点上以星形连接的相链的这样的信号。因为相链感应率周期性地根据磁周期而变化，所以转子的旋转位置以这种方式只在一个磁周期的各自旋转角度范围内进行确定。此外，只间接地通过计算经过的磁周期进行旋转位置确定是可能的。这种计算信息不允许丢失。
发明内容
本发明的该任务在于，实现一种开始所述类型的新的电气驱动装置，它能够在一个比按现有技术更大的旋转角度范围内实现一种直接的旋转位置确定。
按本发明，完成所述任务的电气驱动装置的特征在于，设置两个耦合的、共同以彼此固定的旋转角度关系可旋转的转子部件，并且为这些转子部件分开地设置磁周期和励磁绕组链，其中各转子部件的磁周期的数量是互质的，并且用于确定转子的旋转位置的装置用于从针对两个转子部件的测量信号进行位置确定。
有利的是，通过本发明，转子旋转角度可以直接在一个整圈的旋转内进行测定。在整圈旋转内没有出现两个测量信号的一致的数值对，从而在测量信号数值对与旋转角度之间存在一种明确的关系。
因此，根据本发明的驱动装置特别适用于有限运动的物体，例如旋转臂。
同时可想象的是，将电气驱动装置分成两个完全独立的机械，其转子轴例如通过一个齿轮保持彼此驱动连接，根据本发明的一种优选的实施形式，转子部件具有一个共同的旋转轴线。特别是转子部件以1∶1的旋转角度关系彼此轴向刚性地耦合。
在一种这样的实施形式中，为转子部件设置一个共同的壳体，其中转子部件构成一个外转子。相应地，分开的励磁绕组装置可以安装在一个共同的、设置在转子部件内的定子支座上。
优选的是，用于测定转子的旋转位置的装置包括在励磁绕组装置上量取测量信号作为电压信号的测量装置。
所述测量装置可以特别设定用于量取励磁绕组装置在星形汇接点上以星形连接的相链的测量信号。
合乎目的的是，用于测定转子的旋转位置的装置包括标定测量信号的装置，这些装置改善了测量信号的可比较性。
合乎目的的是，用于测定转子的旋转位置的装置进一步包括一个将测量信号与存储的表列数值进行比较的装置。在比较装置中可以存储测量信号的关系到旋转角度位置(α)的一些数值对或比值。
附图说明
下面借助一个实施例和所附的针对该实施例的附图进一步说明本发明。其中：
图1根据本发明的电气驱动机械，
图2说明图1的机械的相链感应率的旋转位置函数的图，和
图3用于图1的驱动机械的运行设备，该运行设备包括一个用于测定转子旋转位置的装置。
具体实施方式
一个电气机械具有一个围绕轴线1可旋转的转子2。在图1中不可见的定子位于形成一个外转子的转子2内。
多极的电气机械除了共同的外壳和保持部件外还包括两个转子部件3和4，它们具有分开的每个设置以不同的数量设置的磁周期5和6，其中，磁周期5和6由永久磁铁7和8构成并且永久磁铁与一个对转子部件来说共同的壳体21连接。分开的、为各转子部件3和4配置的励磁绕组装置的定子极的数量也是不同的。
在所述的实施例中，励磁绕组装置分别具有三个以星形连接的相链11或12(图3)，每个相链具有多个励磁绕组。
所述相链的感应率取决于穿过励磁绕组铁心的磁场的场强继而取决于转子2相对于各相链的位置。各个相链的感应率1周期性地随转子旋转角度α而变化，其中反复的感应率的旋转角度周期与磁周期一致。
图2a示出了一个为转子部件3配置的相链11的感应率l3，而图2b示出了一个为转子部件4配置的相链12的感应率l4，分别取决于针对转子2绕360°转一圈的转子旋转角度α。根据转子部件3和4的磁周期的不同数量，针对整圈转子旋转以不同的数量产生感应率l3和l4的周期性反复的最大值。
如果所述转子部件3和4的磁周期5和6的数量是互质的，则在转子2的一个整圈旋转内不产生重复的数值对l3、l4。为每个数值对l3、l4明确地配置一个旋转角度α。
在此所述的实例中，图1的电气机械的运行在采用图3中示意示出的设备情况下按照脉冲调制法进行。
在图3中的虚线9和10代表转子部件3和4，其为这些转子部件配置的励磁绕组装置分别包括三个以星形连接的相链11或12。
相链11与一个控制装置14保持连接，而相链12与一个控制装置15保持连接。控制装置14、15从一个蓄电池13的直流电压产生电压脉冲，用于分开地运行包括转子部件3和4的各分机械。
一个第一测量装置16在相链11的星形汇接点上必要时通过控制装置14受控地量取一个取决于感应率l3的电压信号S3。一个第二测量装置17在相链12的星形汇接点上量取一个相应的电压信号S4。
对于特别是在星形汇接点上产生或量取电压信号的可能性，参阅在些列举的保护权文献DE10031423A1和DE046638A1。
在测量装置15和17上分别连接一个标定装置18或19。标定装置从所述电压信号S3、S4形成一些标定的、例如关于转子的一个机械止挡位置的电压信号S3、S4。
一个与标定装置18、19连接的比较装置20包含一个参照列表，在该参照列表中为数值对S3、S4或比值S3/S4配置转子2的与其相应的旋转角度α。

Claims (11)

1.电气驱动装置，具有一个转子(2)、多个磁周期(5、6)以及一个用于借助至少一个测量信号确定转子(2)的旋转位置的装置(14-20)，所述测量信号用于决定励磁绕组装置的励磁绕组链(11、12)的感应率，所述感应率取决于励磁绕组装置的励磁绕组链(11、12)相对于磁周期(5、6)的位置，其中，转子由转子部件形成，其特征在于，设置两个耦合的、共同以彼此固定的旋转角度关系可旋转的转子部件(3、4)并且为所述转子部件(3、4)分开地设置磁周期(5、6)和励磁绕组装置的励磁绕组链(11、12)，其中，所述两个转子部件(3、4)的磁周期(5、6)的数量是互质的，所述磁周期分别由两个相邻的永久磁铁组成，并且用于确定转子(2)的旋转位置的装置用于从针对所述两个转子部件(3、4)的分别取决于励磁绕组链的感应率(I3、I4)的测量信号(S3、S4)进行位置确定，其中，为配置给各转子部件(3、4)的励磁绕组链的感应率的每个数值对(I3、I4)明确配置转子的一个旋转角度(α)。
2.根据权利要求1所述的电气驱动装置，其特征在于，转子部件(3、4)具有一个共同的旋转轴线(1)。
3.根据权利要求1或2所述的电气驱动装置，其特征在于，转子部件(3、4)彼此轴向刚性地耦合。
4.根据权利要求1或2所述的电气驱动装置，其特征在于，为转子部件(3、4)设置一个共同的壳体(21)。
5.根据权利要求1或2所述的电气驱动装置，其特征在于，用于确定转子(2)的旋转位置的装置(14-20)包括对在励磁绕组装置上的作为电压信号的测量信号(S3、S4)进行量取的测量装置(16、17)。
6.根据权利要求5所述的电气驱动装置，其特征在于，测量装置(16、17)设定用于量取励磁绕组装置的在星形汇接点上以星形连接的励磁绕组链(11、12)的测量信号(S3、S4)。
7.根据权利要求1或2所述的电气驱动装置，其特征在于，用于确定转子(2)的旋转位置的装置(14-20)包括标定测量信号(S3、S4)的装置(18、19)。
8.根据权利要求1或2所述的电气驱动装置，其特征在于，用于确定转子(2)的旋转位置的装置(14-20)包括一个将测量信号(S3、S4)与存储的表列数值进行比较的比较装置(20)。
9.根据权利要求8所述的电气驱动装置，其特征在于，在比较装置(20)中存储测量信号(S3、S4)的关系到旋转角度位置(α)的一些数值对或比值。
10.根据权利要求1所述的电气驱动装置，其特征在于，所述电气驱动装置用于旋转臂。
11.根据权利要求1所述的电气驱动装置，其特征在于，所述电气驱动装置用于机器人臂。
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