CN104833511B - 可旋转的机器组件的运动学状态的检测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测电机(1)的能围绕转轴旋转的机器组件(3)的运动学状态的装置和方法。所述装置包括：固定布置在机器组件(3)上的、或者压入机器组件(3)的表面结构(9)，其圆环形地并且围绕转轴上的参照点(P)同心地延伸；用于不触碰地检测在至少一个相对于转轴位置固定的检测区(11)内的表面造型的传感器装置(15)；和用于根据借助传感器装置(15)检测的表面造型确定机器组件(3)的运动学状态的评估单元。

Description

可旋转的机器组件的运动学状态的检测

技术领域

本发明涉及一种用于检测电机的能够围绕转轴旋转的机器组件的运动学状态的装置和方法。

背景技术

在此，电机的可旋转的机器组件的运动学状态以机器组件的旋转速度、旋转方向和/或位置为特征。电机的可旋转的机器组件例如是电机的转子或随着转子旋转的构件。

为了检测并测量这类机器组件的旋转速度、旋转方向和位置，必须设置发送器系统(Gebersystem)。在这里，通常是耗费大并且因此成本高的外购件(Zukaufteil)。在变流器运行时，经常强制性需要这种发送器系统。转数发送器例如轴向地装配在电机的机轴上。这样的安装使得所述机器变得更大，并且更加难以实现经常希望的、紧凑的构造方式。安装上去的转数发送器通常由其安接构造决定而有回转故障，这种故障又对使用寿命造成影响。此外，所述机器上的振荡导致在信号评估时出现问题，这限制了装配到转轴上的转数发送器的准确度。

已知了许多光学的发送器系统，它们采用正弦形式的信号，并且大部分以高分辨率、例如在每转超过1024个周期的情况下工作。基于大部分由玻璃制成的量具以及在装配和校准方面增高的耗费，使得这些发送器系统的成本很高。这些发送器经常安装在机轴端部上，并且通过转矩接管可靠地固定在不动的构件上防止随转。发送器系统具有自己的支承系统，并且在转数性能(Drehzahleignung)上受限。由于这种安装构造方式，这类系统有回转故障，由此局限了使用寿命。

其他的发送器系统使用了具有相应数量的北极和南极的磁环。磁环内北极和南极的数量由“量具”的需要、电机的理想的极对数得出。在发送器系统中，信号轮固定在机轴上，大部分情况下通过粘附实现。由于粘附在装配和拆卸时产生了缺点。

公知的旋转变压器经常利用已装配的、特别是粘上的、围着轴线的测量线圈工作。这些旋转变压器容易失灵，不方便保养并且不能在不去除轴承盖的情况下进行更换，而且在更换轴承时不一定能够再利用，也就是说不能总是在不造成损坏的情况下更换。此外，旋转变压器在装配方面有明显的缺点，例如在同步电机中热压配合、接线和定向(校准)时。

DE 10 2007 060 688 A1公开了一种带有转子、用于引导磁场的器件和至少两个在轴向上贯通的开口的电机。为了确定转子的转数，分别在电机的一个端侧上相对置地布置了一个发送器和一个接收器，其中，发送器将能够通过转子的开口传输的信号发送给接收器。这类发送器系统需要两个装入位置，并且只能为特定的电机实现。

US 5 650 679 A公开了一种用于变速的驱动件。在此可以设计一个具有外表面的转子，这个外表面具有有规律的刻痕，并且能够借助速度传感器读取。

DE 10 2012 205 760 A1公开了一种旋转的、具有至少一个功能组件的电机，这个功能组件是从包含绕组头遮盖物、平衡件和转子位置传感器的发送器轮的组中选择的。

EP 0 377 835 A2公开了一种用于测定带有至少一个布置在转子上的信号轨道的电动机的转子转数的装置，所述信号轨道由与评估电路相连的传感器扫描。所述信号轨道如下地构造，即，它将传感器替换地转入第一、第二或第三状态，其中，这些单个的状态产生不同大小的电平。

FR 2 917 476 A1公开了一种工具化的、具有用于检测旋转参数(如角位置、旋转方向、速度或加速度)的装置的滚动轴承。

US 5 665 965 A公开了一种用于将机电设备(例如电动机)的周期性运动转换成至少一个具有预定波形的电信号的光学转数传感器。

发明内容

本发明的基本目的在于，提供一种改良的装置和一种改良的方法，用于检测电机的可旋转的机器组件的运动学状态。

根据本发明的用于检测电机的能围绕转轴旋转的机器组件的运动学状态的装置包括固定布置在机器组件上的、或者压入机器组件的表面结构，这个表面结构圆环形地并且围绕着机器组件的转轴上的参照点同心地延伸，并且具有表面造型，这种表面造型取决于从参照点向表面结构周围上的点的扇区角、方向参量化，和/或取决于与参照点的距离而变化。此外，所述装置还包括用于不触碰地检测至少一个相对于转轴位置固定的检测区内的表面造型的传感器装置和用于根据借助传感器装置在所述至少一个检测区内检测的表面造型确定机器组件的运动学状态的评估单元。

通过表面造型的改变，使得在机器组件旋转期间，相对于机器组件的转轴位置固定的区域内的表面造型发生变化。如果选择这类区域作为检测区，在这些区域内检测表面造型，那么就能够根据在这些检测区域内分别检测的表面造型及其随着时间的变化来检测机器组件的旋转速度、旋转方向和位置。表面结构的围绕转轴的圆环形构造在这里适应了所述机器组件的需要检测的旋转运动和位置。在下面会详细描述表面造型的一些特别适合于检测机器组件的运动学状态的构造方式。

所述表面结构能够以单独制造的、并且牢固布置在机器组件上的结构元件的形式构成，或者构造成印入其中一个机器组件的结构或者本来就已经存在的结构(在同步电机中例如以插入盘和/或平衡盘和/或通风结构的形式)。作为用于不接触地检测表面造型的传感器装置，例如可以使用成本低廉的、可购买的距离传感器，用于检测传感器装置与检测区内的表面结构的表面的距离。

根据本发明的装置是一种简单并且成本低廉的、用于检测机器组件的运动学状态的发送器系统，该系统仅仅包括一种合适的表面结构和一个检测这个结构且与所述机器组件分隔开的传感器装置以及一个评估单元。这使得所述发送器系统的一种紧凑从而节约构造空间的实施方式成为可能，并且特别是不用设计布置在机器组件或电机的转轴上的复杂的旋转发送器系统，这种系统成本高，需要很高的装配或保养耗费或者有损机器组件的旋转特性。根据本发明的发送器系统此外还适合于超过20000rpm的高转数，这是因为根据原理不需要自身的支承系统，并且使得一种简单的服务及保养方案成为可能，这是因为表面结构实际上不需要保养，并且能够在不依赖机器组件的情况下更换传感器装置。根据本发明的发送器系统尤其适合用在电动车中。

因此，根据本发明的装置在测量灵敏度足够准确的情况下取代靠近轴的、挤压到一条轴上的(更换起来很难的)旋转变压器，其中，甚至可以避免在车间内进行校准。所述装置特别是可以布置成对转子的某个电相位是理想的，而不会像在传统的编码器中那样需要要从外部安装的量具。此外，相比安装在机轴端部上的发送器系统，该机轴端部可以用于其他的安装连接件或输出件。转数性能被机器组件限定，并且不被发送器系统的组件限定。在根据本发明的发送器系统中，此外也没有不希望的轴承电流起作用，这些轴承电流是由定子和转子之间的电势引起的，这是因为发送器系统不需要与转子或定子的电连接并且不需要轴承系统。

本发明的一种构造方案提出，所述表面造型具有至少一个周期性的圆环轨道，这个圆环轨道圆环形地并且围绕参照点同心地延伸，并且沿着这个轨道，表面造型取决于扇区角周期性地随着周期性的圆环轨道的一个角周期变化。

这种周期性的圆环轨道有利地使得周期性的测量信号的产生成为可能，从这些测量信号的频率中能够以简单的方式测定机器组件的旋转速度。

本发明的前述构造方案的拓展方案提出，至少一个周期性的圆环轨道的表面造型正弦形地随着扇区角变化。

正弦形式的圆环轨道使得一种至少几乎正弦形的测量信号成为可能。这种测量信号特别有利，因为它们仅具有少量高次谐波。此外，恰恰在浇铸模具中，例如转子的短路环或用于电机的被浇铸的端圆盘中，设置正弦形式的表面造型对于在浇铸流程中进行脱模是有利的。正弦形轨道此外还可以构造成相比简单的、用于制造测量脉冲的深凹造型占据更大的空间，然而因为在模拟扫描中具有良好的可内插性，导致相比简单的深凹造型具有更好的(角度)分辨率，并且同时也在低转数时被用于控制转数。

本发明的前面所述的构造方案的另一种拓展方案提出了至少一个周期性的圆环轨道，在这些圆环轨道的区域内有两个检测区，这些检测区具有至参照点不同的距离，并且相互偏移了周期性圆环轨道的角周期的四分之一。

由于两个检测区相互偏移，使得能够从在这些检测区内探测到的测量信号的相应的偏移情况中推导出机器组件的旋转方向。在此，偏移了一个角周期的四分之一在正弦形轨道中特别有利，因为这导致测量信号的特别明显的、因此可以轻松评估的偏移。

一种作为代替的或者作为补充的拓展方案提出了两个不同的周期性的圆环轨道，这些轨道具有相同的角周期，并且相对地相位偏移了角周期的四分之一。

这也有利地使得能够通过评估在所述两个相对偏移的周期性的圆环轨道中检测到的测量信号的偏移情况，测定机器组件的旋转方向。即使在这种情况下，出于已经提到的原因，偏移角周期的四分之一也特别地有利。

另一种拓展方案提出了至少一个周期性的圆环轨道，它们的角周期数量与电机的一个极对数对应一致。

这种圆环轨道特别有利地适合用于确定带有许多极对数的电机的机器组件的位置。

本发明的另一种构造方案提出，所述表面造型具有至少一个单调的圆环轨道，这个轨道圆环形地并且围绕参照点同心地延伸，并且表面造型在围绕参照点环绕时沿着这个轨道单调地改变。

这种单调的圆环轨道同样也适用于测定机器组件的位置。

本发明的另一种构造方案提出，所述表面结构具有至少一个宽度调制的环形轨道，这个轨道沿着一条圆形线围绕参照点延伸，并且具有取决于扇区角周期性地变化的宽度。

连带有周期性被调制的宽度的环形轨道也有利地使得一种周期性的测量信号成为可能，从测量信号的频率中能够测定机器组件的旋转速度。

本发明的另一种构造方案提出，所述表面结构具有至少一个导光的环形轨道，这个轨道圆环形地并且围绕参照点同心地延伸，并且具有反射光的表面，这个表面在取决于扇区角的方向上反射光。

这特别是使得能够或者改进光学检测表面结构，这个结构通常相对于其他的检测方法如电感法或电容法是优选的，因为光学的传感器装置不受电机中的电流的影响。

本发明的另一种构造方案提出，所述传感器装置具有至少一个光学的和/或电感的和/或电容的距离传感器，用于检测距离传感器与至少一个检测区内的表面结构的表面的距离。

通过距离传感器能够以简单的方式通过确定至表面的距离来测定表面造型。此外也可以使用有利地可购买的并且成本低的光学、电感式和/或电容式距离传感器。

电机的根据本发明能够围绕转轴旋转的机器组件具有根据本发明的用于检测具有上述优点的机器组件的运动学状态的装置。

在根据本发明的方法中，借助于根据本发明的装置检测电机的能够围绕转轴旋转的机器组件的运动学状态。在此，通过传感器装置不碰触地检测至少一个检测区内的表面造型，并且借助于评估单元根据借助于传感器装置在所述至少一个检测区内检测的表面造型测定机器组件的运动学状态。

在此优选地检测机器组件的旋转速度和/或旋转方向和/或位置作为运动学状态。

根据本发明的方法在此利用根据本发明的装置的所述优点。

附图说明

结合下面对结合附图详尽阐述的实施例的描述使得本发明的上述特征、特点和优点以及如何实现这些的方式和方法更加清楚明白。图中示出：

图1示意性地用剖面图示出了电机的一个截取部，

图2是对有两个周期性的圆环轨道的表面结构的俯视图，

图3是带有两个周期性的圆环轨道的表面结构的截取部的透视图，

图4是带有一个周期性的圆环轨道的表面结构的俯视图，

图5是测量信号随着时间的信号变化图，

图6是带有宽度被调制的环形轨道的表面结构的俯视图，

图7是带有三个周期性的圆环轨道的表面结构的透视图，

图8用倾斜的透视图示出带有导光的环形轨道的表面结构的一个截取部，

图9是带有导光的环形轨道的机器组件的示意性剖面图，

图10是带有导光的环形轨道的机器组件的一个截取部的示意性剖面图和几个光学的距离传感器，

图11是带有一个周期性的圆环轨道和一个分区段的环形轨道的表面结构的俯视图，

图12是带有一个周期性的圆环轨道和两个单调的圆环轨道的表面结构的俯视图，

图13是用于测定机器组件的位置的两个周期性圆环轨道的俯视图，以及

图14是一个测量信号的随着时间的信号变化图。

相互等同的部件在所有的附图中都配有相同的附图标记。

具体实施方式

图1用剖面图示意性地示出了电机1的一个截取部。所述电机1具有一个定子2和一个构造成转子的机器组件3，这些机器组件围绕着位于图1的绘图面内的(在图1中却未示出的)转轴可旋转地支承住。定子2和转子位于电机1的壳体4内。

转子具有带有端面7的短路环5，所述端面位于垂直于转轴的平面内。端面7配有表面结构9，它的表面造型在相对于转轴位置固定的检测区11内借助于传感器装置15的距离传感器13检测。

在图1中示出了一个距离传感器13，该距离传感器布置在壳体4上，并且构造成光学的距离传感器13，这个距离传感器向检测区11内发射光17，并且接收从检测区11内的表面结构9的表面反射的光17。根据由光学距离传感器13接收的光信号，借助于未示出的评估单元，例如通过评估接收到的光17的传播时间和/或强度，测定距离传感器13至表面结构9的位于检测区11内的表面的距离，或者测定这个距离随着时间的改变情况。对于光学距离传感器13的补充或代替，也可以使用电感的和/或电容的距离传感器13。距离传感器13例如布置在与表面结构9距离大约在0.1mm和10mm之间的地方。

图2和3分别示出了一个用于检测电机1的能够围绕转轴旋转的机器组件3的运动学状态的装置的第一实施例的表面结构9。在这里，图2示出了表面结构9的俯视图，并且图3示出了表面结构9的一个截取部的透视图。

表面结构9具有两个周期性的圆环轨道19，它们分别圆环形地并且围绕转轴上的一个参照点P同心地延伸，并且通过一个在它们之间延伸的分离轨道21相互分隔开。沿着每个圆环轨道19，所述表面造型都周期性变化并取决于扇区角、从参照点P到表面结构9的周围上的点的方向被参量化。

在此，两个圆环轨道19具有同样的角周期α，然而它们相对相位偏移了这个角周期α的四分之一。由此能够借助于重复地检测两个圆环轨道19分别在至少一个检测区11内的表面造型和评估所检测的表面造型随着时间变化曲线，不仅测定旋转速度，而且还测定了机器组件3的旋转的旋转方向。

圆环轨道19的表面造型在此优选地取决于扇区角至少几乎以正弦形式变化。特别有利地，所述表面造型以如下方式变化，即，这种表面造型导致距离传感器13的尽可能不含有高次谐波的测量信号。为了实现距离传感器13的这种最优化的测量信号，在构造圆环轨道19的表面造型时，可以考虑并补偿距离传感器13的依赖于距离的测量灵敏度。例如如下地构造一种表面造型，即，使得距离传感器13的测量信号在机器组件3均匀旋转时至少几乎是正弦形式的。

检测区11优选地分别延伸过例如一个角周期α的区域。周期性的圆环轨道19优选地分别具有大约2mm并且直至大约80个周期的调制深度。这种表面结构9例如具有大约60mm的半径。

图4示意性地示出了一种用于检测电机1的能够围绕转轴旋转的机器组件3的运动学状态的装置的第二实施例的表面结构9的俯视图。与在图1和2中所示的实施例的区别在于，这种实施例的表面结构9只有一个周期性的圆环轨道19，这个轨道原则上能够如同每一个在图1和2中所示的、并且在上面描述的周期性圆环轨道19一样实现，然而总体上比这个轨道更宽。在周期性的圆环轨道19区域内，有至少两个相互分隔开的检测区11，它们具有至参照点P不同的距离，并且彼此偏移了圆环轨道19的角周期α的四分之一。

图5示意性地示出了测量信号S1、S2随着时间t的信号变化图S1(t)、S2(t)。这些测量信号S1、S2在图4中所示的两个检测区11内分别借助于一个距离传感器13在机器组件3均匀旋转时被检测。在此，在靠近参照点P设置的检测区11内检测第一测量信号S1，并且在更加远离参照点P的检测区11内检测第二测量信号S2。从信号变化曲线S1(t)、S2(t)的周期持续时间或频率中测定机器组件3的旋转的旋转速度，从信号变化曲线S1(t)、S2(t)的随着时间的偏移情况中测定该旋转的旋转方向。

图6示意性地示出了一种用于检测电机1的能够围绕转轴旋转的机器组件3的运动学状态的装置的第三实施例的表面结构9的俯视图。这种表面结构9具有多个宽度调制的环形轨道23，它们分别沿着一条圆形线围绕着转轴上的一个参照点P延伸，并且具有取决于扇区角周期性变化的宽度。这些宽度受调制的环形轨道23通过分离轨道21相互分隔开，并且相对于分离轨道21以例如大约2mm的级高度降级。

图7示意性地示出了一种用于检测电机1的能够围绕转轴旋转的机器组件3的运动学状态的装置的第四实施例的表面结构9的透视图。所述表面结构9具有多个周期性的圆环轨道19，这些轨道分别圆环形地并且围绕着转轴上的参照点P同心地延伸，并且通过分离轨道21相互分隔开。每个圆环轨道19都如在图2和3中所示的、并且在上面借助这些附图描述的圆环轨道19的其中一个那样构成，其中，与在图2和3中所示的实施例的区别在于，各个圆环轨道19的角周期α彼此不同。由此能够有利地实现一种游标原理(Noniusprinzip)，用于更准确并且更可靠地确定旋转速度，以及在其中一个圆环轨道19的周期数作为与电机1的极对数相对一致的实例中用于测定机器组件3的位置，这至少在与电相位处于某种关系之中、也就是为了相位正确地调节或驱控电机1而进行。

图8至10示意性地示出了一种用于检测电机1的能够围绕转轴旋转的机器组件3的运动学状态的装置的第五实施例的表面结构9。这种表面结构9具有至少一个导光17的环形轨道25，这个轨道圆环形地并且围绕转轴上的一个参照点P同心地延伸，并且具有反射光17的表面，这个表面在取决于扇区角的方向上反射光17。图8用倾斜的视角示出了导光17的环形轨道25的一个截取部。图9示出了带有导光17的环形轨道25的机器组件的透视图。图10示出了带有导光17的环形轨道的机器组件3的一个截取部的示意性剖面图和传感器装置15的光学距离传感器13。

导光17的环形轨道25可以为了光偏转而例如具有在图8和9中示意性示出的微型棱镜27。对于微型棱镜27的补充或者代替，可以使用用于光衍射的栅格结构或者合适的涂层。图10示出了具有相对倾翻的反射面28的导光的环形轨道25，其中，这种倾翻度取决于扇区角而变化(在图10中用虚线表示的反射面28位于与绘图面错开的剖面内)。优选地，反射面28的倾翻度取决于扇区角如下地变化，即，由光学的距离传感器13检测的光强度在机器组件3均匀旋转时以正弦的形式改变。

图11示意性地示出了一种用于检测电机1的能够围绕转轴旋转的机器组件3的运动学状态的装置的第六实施例的表面结构9的俯视图。这种表面结构9具有一个周期性的圆环轨道19，这个轨道如在图4中所示的周期性圆环轨道19那样构造而成。在这个周期性的圆环轨道19内布置了一个分区段的环形轨道29，所述环形轨道具有多个(在所示实例中是四个)区段30。在各个区段30中，表面造型分别是恒定不变的。这些区段30的表面造型却相对降级，例如以大约在0.5mm和2mm之间的高度级降级。

通过检测并评估位于分区段的环形轨道29的区域内的检测区11中的表面造型，(粗略地)测定了机器组件3的位置。这种周期性的圆环轨道19用于相应于图4和5的以上说明测定旋转速度和旋转方向。

图12示意性地示出了一种用于检测电机1的能够围绕转轴旋转的机器组件3的运动学状态的装置的第七实施例的表面结构9的俯视图。这种表面结构9也具有周期性的圆环轨道19，这个轨道如在图4中所示的周期性圆环轨道19那样构造而成。然而，在这个周期性的圆环轨道19中，在图11中所示的分区段的环形轨道29的位置上存在两个相互分隔开的单调的圆环轨道31，这些圆环轨道分别圆环形地并且围绕着参照点P同心地延伸，并且所述表面造型在围绕着参照点P延伸时沿着这个轨道分别单调地、例如线性地改变。在这里，两个单调的圆环轨道31的表面造型相互反方向地改变，由此至少部分地补偿单调的圆环轨道31的非对称的质量分布。

通过检测并评估至少一个位于某个单调的圆环轨道31区域内的检测区11内的表面造型，测定机器组件3的位置。这个周期性的圆环轨道19又用于相应于图4和5的以上说明测定旋转速度和旋转方向。

图13示出了两个周期性的圆环轨道19，可以使用这些圆环轨道代替在图11中所示的分区段的环形轨道29或者在图12中所示的单调的圆环轨道31，用于检测电机1的机器组件3的位置。这两个在图13中所示的周期性圆环轨道19的构造类似于在图2中所示的周期性圆环轨道19，然而相比后者具有明显更大的角周期α。优选地，这个角周期α与电机1的极对数对应一致，所以每个周期性的圆环轨道19的角周期数量都与电机1的极对数或者极对数的多倍一致。在图13中所示的实例中，每个周期性的圆环轨道19具有120°的角周期α，这个角周期与极对数三对应一致。

作为与用于检测旋转速度和旋转方向的某个单个的周期性圆环轨道19进行组合的代替，用于检测机器组件3的位置的、在图11中所示的分区段的环形轨道29、在图12中所示的单调的圆环轨道31和在图13中所示的周期性的圆环轨道19分别还能够与多个这种相应于图2或3的以上说明的周期性圆环轨道19组合。在这里，用于检测机器组件3的位置的环形轨道29、31、19分别可以布置在用于检测旋转速度和旋转方向的周期性圆环轨道19以内、以外或者它们之间。在将至少一个用于检测机器组件3的位置的环形轨道29、31、19布置在两个用于检测旋转速度和旋转方向的周期性的圆环轨道19之间的情况下，可以省去附加的分离轨道21，因为用于检测位置的环形轨道29、31、19可以承担分离轨道21的功能。

可代替或者附加地，至少一个用于检测旋转速度和旋转方向的周期性的圆环轨道19可以与用于检测位置的环形轨道29、31、19重叠。最终得到的表面造型不仅可以用于检测机旋转速度和旋转方向，还可以用于检测器组件3的位置。

图14例如示意性地示出了针对一种表面造型的测量信号的随着时间的信号变化曲线S(t)，这种表面造型是由根据图13的长波的周期性的圆环轨道19与根据图2至4中任一附图所示的波长明显更短的周期性的圆环轨道19的重叠得到的。因此，信号变化图S(t)具有包络线33，其具有相比测量信号S小得多的频率。包络线33的频率可以用于测定机器组件3的位置，而测量信号S的频率可以用于测定旋转速度。

所有的上述实施例都可以如下拓展，即设置检测至少一个参考信号，借助于这个参考信号介绍了被检测的测量信号S、S1、S2的至少一种信号特性，例如在光学距离传感器的情况下的依赖于反射的光强度，并且被用于评估和/或最佳化对机器组件3的运动学状态的检测，例如用于补偿表面结构9的反射度因为温差、污染和磨损产生的空间上和/或时间上的变化。

例如可以在一条附加的、表面造型沿着其不变化的轨道上或者在一条分离轨道21上检测参考信号。可代替或者附加地，可以在一个周期性的圆环轨道19上检测参考信号，其中，用于参考信号的检测区11被构造成明显大于相应于一个角周期α的区域。

尽管通过优选的实施例更详尽地阐述并描述了本发明的细节，但是本发明不受所公开的实例的局限，并且专业技术人员能够从中推导出其他的变化方案，而不离开本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于检测电机(1)的能够围绕转轴旋转的机器组件(3)的运动学状态的装置，包括：

固定地布置在所述机器组件(3)上的、或者压入所述机器组件(3)的表面结构(9)，所述表面结构圆环形地并且围绕所述转轴上的参照点(P)在径向上同心地延伸，并且所述表面结构具有表面造型，所述表面造型取决于从所述参照点(P)向所述表面结构(9)周围上的点的扇区角、方向参量化，和/或取决于与所述参照点(P)的距离而变化，

传感器装置(15)，所述传感器装置用于不触碰地检测至少一个相对于所述转轴位置固定的检测区(11)内的所述表面造型，

评估单元，所述评估单元用于根据借助所述传感器装置(15)在至少一个检测区(11)内检测的所述表面造型确定所述机器组件(3)的运动学状态，

其中，所述表面造型具有至少一个周期性的圆环轨道(19)，所述圆环轨道圆环形地并且围绕所述参照点(P)同心地延伸，并且沿着所述轨道，所述表面造型取决于扇区角(α)周期性地随着所述周期性的圆环轨道(19)的角周期(α)变化，其特征在于，

在至少一个周期性的圆环轨道(19)区域内有两个检测区(11)，所述检测区具有至所述参照点(P)的不同距离并且相互偏移了所述周期性的圆环轨道(19)的所述角周期(α)的四分之一，和/或所述表面造型(19)具有至少两个不同的周期性的圆环轨道(19)，所述周期性的圆环轨道具有相同的角周期(α)并且相对地相位偏移了所述角周期(α)的四分之一。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个周期性的圆环轨道(19)的上述表面造型正弦形地随所述扇区角变化。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于至少一个周期性的圆环轨道(19)，所述至少一个周期性的圆环轨道的角周期数量与所述电机(1)的极对数对应一致。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述表面造型具有至少一个单调的圆环轨道(31)，所述单调的圆环轨道圆环形地并且围绕所述参照点(P)同心地延伸，并且表面造型在围绕所述参照点(P)环绕时沿着所述单调的圆环轨道单调地改变。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述表面结构(9)具有至少一个宽度受调制的环形轨道(23)，所述宽度受调制的环形轨道沿着圆形线围绕所述参照点(P)延伸并且具有取决于所述扇区角周期性地变化的宽度。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述表面结构(9)具有至少一个导光(17)的环形轨道(25)，所述导光的轨道圆环形地并且围绕所述参照点(P)同心地延伸并且具有反射光(17)的表面，所述表面在取决于所述扇区角的方向上反射所述光(17)。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述传感器装置(15)具有至少一个光学的和/或电感的和/或电容的距离传感器(13)，用于检测所述距离传感器(13)与至少一个检测区(11)内的所述表面结构(9)的表面的距离。

8.一种电机(1)的能够围绕转轴旋转的机器组件(3)，所述电机带有根据权利要求1至7中任一项所述的用于检测所述机器组件(3)的运动学状态的装置。

9.一种用于借助根据权利要求1至7中任一项所述的装置检测电机(1)的能够围绕转轴旋转的机器组件(3)的运动学状态的方法，其中

-借助所述传感器装置(15)不碰触地检测至少一个检测区(11)内的表面造型，

-借助评估单元根据借助所述传感器装置(15)在所述至少一个检测区(11)内检测的表面造型测定所述机器组件(3)的运动学状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，检测所述机器组件(3)的旋转速度和/或旋转方向和/或位置作为运动学状态。