CN103299162B - 转子角位置的确定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定电机转子的角位置的方法、一种角位置传感器以及一种电机。为了能提出简单的用于确定转子的角位置的解决方案而提出，将至少一个磁体直接或间接与电机轴连接，至少一个具有多个存储器单元的磁敏储存器这样布置，即，至少一些存储器单元由磁体磁化，用于读出存储器单元并且从经过磁化的单元的几何位置确定角位置。

Description

转子角位置的确定

技术领域

本发明涉及一种用于确定电机的转子角位置的方法、角位置传感器以及电机。

背景技术

电机和/或负载的电子控制经常要求了解位置。特别是在多转应用(也就是电机在终端位置间经过多次旋转的情况)下，获知位于哪个绝对位置是非常重要的。

对于单转应用而言，位置的测定已经通过不同的方式实现，例如通过：

-增量位置编码器(也具有索引轨迹)，

-光学绝对值传感器(n轨迹得出2^n的角分辨率(Winkelaufloesung))，

-解算器(Resolver)，

-磁测定，例如借助霍尔效应或GMR效应(巨磁阻)，

-电容方法以及

-电阻方法。

除了前两种方法外，所有其它方法以模拟的基础工作，并且测量信号借助AD变换器为下一步处理做准备。

在多转应用下存在这种可能性，旋转次数或者机械地(例如借助变速器)或者电地(如在一个稳定的存储器中)存储。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于确定转子的角位置的简单的解决方案。

该目的通过一种用于确定电机转子的角位置的方法来实现，其中至少一个磁体直接或间接与电机轴连接，其中，至少一个具有多个存储器单元的磁敏储存器这样布置，即存储器单元中至少多个由磁体磁化，其中，读出存储器单元，并且其中，从经过磁化的单元的几何位置确定角位置。

该目的还通过一种角位置传感器以及电机来实现。

通过对外部磁场敏感的数字存储器(例如：MRAM，磁阻随机存取存储器)在磁性的基础上来读出，对于单转应用而言位置的测定根据本发明可以磁性地直接数字地测定。角位置这样适当地确定，这是因为经过磁化的单元的几何位置允许直接推断出磁体的角位置(并且因此推断出转子的角位置，因为磁体与电机轴是连接的)。同时，可以设计不同的磁体，例如可以是简单的条形磁体或者是多极磁体，重要的是，从经过磁化存储器单元里的“磁性模型”推断出角位置的可能性。存储器(芯片)上经过磁化的单元的几何位置那么对于转子位置来说是一个直接的测量标准。

建议的解决方案无需AD变换器而工作，并且基于数字基础直接提供测量信号。因而节省了相应的模拟的电路技术，包括所有相关的问题(例如比较误差、偏置误差、温度误差以及EMV敏感性和气候敏感性)。

在一个有利的设计方案的方式中，使用至少一种统计方法用于确定角位置。借此-例如通过几何平均值的形成-在确定角位置时能提高准确度。

在另一有利的实施方式中，磁体中心地磁化，并且与电机轴偏心地布置。这一变体能实现特别简单的评估，因为在电机轴旋转的情况下，磁敏存储器的、与磁体的内部磁化相应的存储器单元由外部磁化覆盖，并且转子的角位置近似从与内部磁化相应的存储器单元的(x/y-)位置得出。

在另一有利的实施方式中，旋转次数存储在非易失性的存储器中。以这种方式本发明也可以用于多转应用，其中，超出电压中断，位置将持续地存储。

在另一有利的实施方式中，在此磁敏存储器作为非易失性的存储器使用，次数存储在至少一个未由磁体磁化的存储器单元中。因此与单转角传感器相比，多转角传感器无需额外花费能持续为多转应用存储位置，其中，将使用磁敏芯片(存储器)上未由待检测的、磁体的磁场影响的(存储)区域。

在另一个有利的实施方式中，至少一个存储器单元这样与磁体屏蔽，即存储器单元不通过磁体磁化。因此，当没有区域不受磁体和存储器的布置/尺寸影响时，那么也可以使用磁敏存储器。

附图说明

以下将结合附图中示出的实施例详细说明和阐释本发明。附图示出：

图1是根据本发明的电机的示意图，

图2是经过磁化的存储器单元的图示。

具体实施方式

图1示出了一种具有根据本发明的角位置传感器的根据本发明的电机1，该角位置传感器具有至少一个磁体2，磁敏存储器4，读出单元6和评估单元7。磁体2安装在电机轴3上，并且因此随同电机轴一起转动。根据磁体2的相应的位置磁化例如可作为MRAM实施的存储器4的存储器单元5(参见图2)。在具有南极和北极的简单的磁体2中，存储器单元5的大致一半(根据所示出的布置)N磁化，并且另一半S磁化。

存储器单元5借助读出单元6来读出。结合它们的磁化(北/南)和经过磁化的单元在芯片4上的几何位置，评估单元7确定磁体2的角位置，并且从而也确定转子的角位置。评估单元7在此可以是可能已存在的电路板8的组成部分，印刷电路板可以如附图所示布置在电机盖9内。

替代简单的磁体2也可以使用多级磁体，例如4级，有利地该多极磁体与转子轴3偏心地安装，使得芯片4上的“磁性模型”允许单一地推断转子的角位置。同样地具有两个或多个较小磁体的实施方式也是可能的，利用它们同样可以产生单一的“模型”。当然使用多个(较小)的磁体存储器也是可能的。在一个特别有利的变体中，中心(环形)经过磁化的磁体与电机轴3偏心地布置，使得在电机轴3转动情况下，与磁体的内部磁化相应的存储器单元5通过外部磁化覆盖，并且这样实用地从磁敏存储器4上与内部磁化相应的存储器单元5的(x/y-)位置能推断出转子的角位置。

为了在此以有利的方式利用敏感度，不是为这一方面(角位置的确定)而开发并且为了原始应用(数据存储)显示不希望的敏感性的模块(储存器4)，其通过本发明的解决方案正好应用于确定角位置。同时本发明时无需AD变换器工作，并且基于数字基础直接提供测量信号，由此节省了相应模拟的电路技术，包括所有相关的问题。

图2示出了具有其存储器单元5的磁敏存储器4的俯视图，其中，存储器4布置在电路板8上。实心圆代表N磁化的单元5，空心圆代表S磁化的单元。从相应的单元的几何位置“立刻”就已经得出具有从左上方到右下方北极和南极的磁体2的角位置。有利地为提高准确度在使用至少一种统计方法的情况下，评估单元7(在此处没有示出)从这个模型相应地确定电机1的转子的角位置。

为把根据本发明的角位置传感器当做多转传感器来使用，旋转的次数存储在非易失性的存储器中。这个存储器例如可以集成到电路板中(或者与在那里已存在的存储器共同使用)，但是也可以使用存储器单元5存储旋转次数，这个存储器单元或者尚未由磁体2的磁场影响(和在图示中的不一样)，或者相应地屏蔽。因此，不仅只是在每一单转传感器下测定旋转角，而且超出电压中断也可以无需额外耗费持续地存储位置，其中，从旋转次数和当前角位置一起自然地也可以推断出通过电机驱动的、可移动的元件的(线性)位置。例如像电梯门一样的自动可操纵的开启机构，可以称为系统的实例，其中能应用具有优点的根据本发明的解决方案。

概括地说，本发明涉及一种用于确定电机转子的角位置的方法、一种角位置传感器以及一种电机。为了能给出一个简单的用于确定转子角位置的解决方案，提出至少一个磁体直接或间接与电机轴连接，至少一个具有多个存储器单元的磁敏储存器这样布置，即存储器单元中的至少多个能够由磁体磁化，用于读出存储器单元并且从经过磁化的单元的几何位置确定角位置。

Claims (13)

1.一种用于确定电机(1)的转子的角位置的方法，其中，至少一个磁体(2)直接或间接与电机轴(3)连接，其中，至少一个具有多个存储器单元(5)的磁敏储存器(4)这样布置，即至少一些所述存储器单元(5)由所述磁体(2)磁化，其中，读出所述存储器单元(5)，并且其中，从经过磁化的所述单元(5)的几何位置确定所述角位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用至少一种统计方法用于确定所述角位置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述磁体中心地磁化，并且与所述电机轴(3)偏心地布置。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，旋转次数存储在非易失性的存储器中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述磁敏存储器(4)作为非易失性的存储器使用，所述次数存储在至少一个未由所述磁体(2)磁化的所述存储器单元(5)中。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，至少一个所述存储器单元(5)这样与所述磁体(2)屏蔽，即所述存储器单元不通过所述磁体磁化。

7.一种用于确定电机(1)的转子的角位置的角位置传感器，具有至少一个直接或间接与电机轴(3)连接的磁体(2)，带有至少一个能这样布置的、具有多个存储器单元(5)的磁敏储存器(4)，即至少一些所述存储器单元(5)能够由所述磁体(2)磁化，具有用于读出所述存储器单元(5)的读出单元(6)和具有用于从经过磁化的所述单元(5)的几何位置确定所述角位置的评估单元(7)。

8.根据权利要求7所述的角位置传感器，其中，所述评估单元(7)设计用于根据至少一种统计方法确定所述角位置。

9.根据权利要求7或8所述的角位置传感器，其中，所述磁体中心地磁化，并且能与所述电机轴(3)偏心地布置。

10.根据权利要求7或8所述的角位置传感器，其中，旋转次数能存储在非易失性的存储器中。

11.根据权利要求10所述的角位置传感器，其中，所述磁敏存储器(4)能作为非易失性的存储器使用，并且所述次数能存储在至少一个不能由所述磁体(2)磁化的存储器单元(5)中。

12.根据权利要求11的所述的角位置传感器，其中，至少一个存储器单元(5)能这样与所述磁体(2)屏蔽，即所述存储器单元不能由所述磁体磁化。

13.一种具有根据权利要求7至12中任一项所述的角位置传感器的电机(1)。