CN114729819A - 旋转机械 - Google Patents

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Abstract

一种旋转机械具有定子(13)和可转动安装的转子(11)，其中相对于定子(13)以距关于定子(13)固定不动的轴(20)的径向距离固定不动地安置一个或更多个磁场传感器(12)，还具有至少一个设计成借助上述磁场传感器(12)检测磁场变化的测量装置(1)，转子(11)设计成利用一个或更多个恒定的磁源电压和磁场传感器(12)中的一个或更多个分别产生一个或更多个电信号，其具有对应于转子旋转频率(171)和磁场传感器(12)与转子(11)之间的各自距离的信号分量，其特征在于设有解调器单元(4)，其设计成对由磁场传感器(12)产生或由此导出的信号进行解调，从而产生对应于转子(11)与对应于各自信号的磁场传感器(12)之间的距离的信号(140)。

Description

旋转机械
本申请涉及根据权利要求1的旋转机械。本申请还涉及操作旋转机械的方法和具有旋转机械的系统。
旋转机械的特点是具有至少一个关于一个坐标系固定安置的、一般被称为定子的部分以及至少一个一般被称为转子的旋转部分。旋转机械的示例尤其是电机、压缩机、涡轮机。其应用领域是多种多样的。例如电机或涡轮机可被用作驱动装置，其又驱动其它做功机械，例如像压缩机或泵。旋转机械可以与此对应地本身被用作驱动装置，但或者也可以被用作被驱动的机械。驱动机械和工作机械的组合也是可行的，例如在电机压缩机或泵中，就像其例如被用在心脏辅助系统中那样，在此电机和泵被集成到一个系统中。在此也可行的是，泵和电机功能仅以一个转子来实现。
通常，轴承例如像滚动轴承、滑动轴承或磁轴承用作在活动转子和固定安置的定子之间的中间件。就像例如在旋转时因不平衡力或在使用中因外力而出现的对转子的力作用可能使转子振动。该振动在此通常不仅包含对应于转子的旋转频率的分量，也除了真正的旋转频率外还包含旋转频率的谐波。但此外也有以下可能，转子以其它的不与旋转频率同步的频率振动，例如以谐振频率振动，其振动频率不仅与转子本身相关，也与转子支承相关。是否和激起哪种谐振频率尤其也取决于对转子的力作用。
原则上，该振动通过轴承被传递至定子，使得振动以颤振形式也能依靠测量技术在定子上利用颤振传感器来检测。为了长期使用，一般针对允许振动值设定极限值。
通常，人们就此对在转子和定子内都保持小的振幅以抑制磨损和功能受影响感兴趣。特别是在磁轴承机械、即其转子应通过磁力被保持就位在与定子相关所限定的理论位置中的机械中，通常存在较大的转子活动能力，其由固定的定子与可转动安装的转子之间的间隙设定。为了检测振动水平并且或许也为了有效抵制，转子的振动通常被持续测量，特别是利用固定安置在定子上的距离传感器，其测量在传感器与转子之间的且进而也在定子和转子之间的相对距离，以便从该距离的时间曲线中推导出转子振动。
虽然该测量法广泛流传，但一个主要缺点在于，为了测知转子位置而需要完整的测量链，此外必须在机械结构内给传感器系统留出空间。通常，这种测量链例如可以包括诸如传感器、信号处理器、放大器以及还有模数转换器这样的部件。因此在一些实施方式中可能有利的是执行转子位置检测或附加的传感器技术，即，转子位置至少有时利用本来在机械结构内就有的机构执行。在此情况下提出了无传感器式转子位置探测。这种系统尤其在专利文献US9506475B2和US8226373B2中有所描述。
本文所公开的旋转机械中的任务在于提供一种转子位置探测装置，借此可省去一个或更多个通常用在用于转子位置探测的测量链中的部件。该任务通过一种具有权利要求1的特征的装置和一种具有根据权利要求8的特征的方法来完成。在各自的引用独立权利要求的权利要求中说明本发明的其它有利实施方式。
所公开的旋转机械除了定子外还包含可转动安装的转子，该转子被设计成相对于于定子运动。对于该旋转机械，还限定一个关于定子固定的轴线。一个或更多个磁场传感器关于定子以距该轴线的径向距离固定不动地安置。所述磁场传感器在此可以明确具备特定能力来执行用于转子位置探测的测量。但它们也可以是其它部件的一部分，其主要应用领域不是执行用于转子位置探测的测量，而是例如用于驱动转子。于是它们例如可以是电机线圈，其主要应用领域是产生磁场以产生力，从而使转子旋转起来。各个电机线圈就此必须设计成分别产生适用于驱动转子的磁场。关于定子固定不动的轴线例如可以基本上平行于旋转轴线延伸并且例如可被用于限定转子理论位置。
另外，旋转机械包含至少一个测量装置，其设计成借助上述磁场传感器测量磁场变化。该测量装置在此也具备如下性能，其如此变换由磁场传感器提供的呈电压或电流形式的信号，即，它们适用于随后的处理步骤。因此，该测量装置例如可以包含阻抗匹配、将电压转换为电流或将电流转换为电压、减小或增大电流或电压的幅值或还有模数转换。
旋转机械还包含转子，其设计成利用一个或更多个恒定磁源电压和上述磁场传感器中的一个或更多个分别产生一个或更多个电信号，电信号所具有的信号分量对应于转子旋转频率和在磁场传感器与转子之间的各自距离。这意味着在转子上安置产生磁场的部件，例如永磁铁或电磁铁。当旋转时，该磁铁产生可变磁场。上述磁场传感器被布置成使其遇到该可变磁场并产生信号，该信号对应于在各自时刻存在的磁场的强度或其随时间的转变以及空间取向。这种布置对于同步电机、还有无刷式直流电机或轴流式电机是典型的，并且对于在其它转子上例如布置磁铁(如永磁铁)的机械也是常见的。在此情况下，磁场传感器例如可由电机线圈形成，电机线圈一般被安置在转子上的磁铁的磁场穿过。特别是在转子旋转时得到交变磁场，这导致在电机线圈中感生电压。
由配备有磁铁的转子和磁场传感器构成的组件也可以被解读为振幅调制器。因转子旋转所产生的交变磁场在例如设计成电机线圈的磁场传感器产生交变电压，其在线圈情况下与线圈内磁通变化成比例。磁通在此一方面取决于磁铁关于各自线圈的当前位置。但另一方面，磁通也取决于所属磁回路的配置、特别是所用材料以及存在于磁回路内的间隙，该间隙包含有不导磁或仅略微导磁的材料。磁通特别是和各自线圈与各自转子磁铁之间的距离相关。因此，磁通通过与线圈相关的转子位置和与之相应地还有各自线圈内的电压通过转子与线圈之间的距离进行调制。所出现的电压信号因此具有振幅调制信号的特点，其特点是载波振荡和调制载波振荡的调制信号。载波振荡的频率、即载波振荡频率在此情况下是如下频率，其来自转子旋转频率与转子极偶数的乘积并且该调制信号是线圈与转子之间的各自距离。因此，载波振荡频率位于如下范围内，其与电机转速范围重叠或紧邻转子转速范围。转子的极偶数涉及布置在各自磁场传感器附近且其磁场在旋转时形成的转子磁极，在该磁场中磁场传感器感生电压。极偶数由磁极数量除以二来计算。
具有所述布置的转子设计用于利用其磁铁和距磁场传感器的距离能产生距离调制信号。这尤其在其磁铁本来就安放在转子上的电机(例如像同步电机或无刷直流电机或轴流式电机)中是有意义的。
旋转机械还包含解调器单元，其设计成在由磁场传感器产生的或由此推导出的具有对应于转子旋转频率和磁场传感器与转子之间各自距离的信号分量的信号情况下执行解调，从而产生对应于转子与对应配属于各自信号的磁场传感器之间的距离的信号。
解调器单元是如下部件，其例如执行振幅解调。信号的振幅解调一般包括将在载波振荡频率周围限定的信号频带转换至0赫兹频率周围的范围。实际的转换例如可以利用已知的包络解调来进行，但或者也可通过乘以具有载波振荡频率的正弦形信号和随后的低通滤波来进行。还知道其它解调方法，例如在此代替乘以正弦形信号地乘以周期性信号，其中该周期频率或谐波对应于载波振荡频率。所述的乘法例如可以利用电子混合电路执行。另外，频带转换可借助傅里叶变换执行。这种方法优选被用在数字范围、或时间和振幅离散范围内，因为在这里快速高效算法可供计算傅里叶变换(FFT)所用。
还有以下可能，在该旋转机械中将至少一个磁场传感器设计为线圈。如果随后也可被称为传感器线圈的线圈被用作磁场传感器，则其分别感生的且在线圈端子处可测量的电压与线圈内磁通变化成比例。
从先前的实施方式中清楚知道了并且应在此明确提到的是该旋转机械可以是电机。
也可以想到，至少一个磁场传感器被设计成电机线圈并且设计用于检测磁场变化并产生适于驱动转子的磁场。在此可行的是，为了实际上运动该转子，多个电机线圈必须分别产生一个适于驱动转子的磁场。如果通电的电机线圈或轴承线圈被用作磁场传感器，则在线圈端子处可测量的电压是因线圈内磁通变化而引起的感生电压、由线圈电感引起的自身感生电压和在线圈金属丝电阻上的电阻电压降之和。较大的交变磁通振幅因此导致在线圈端子处的成比例变大的交流电压分量。磁场传感器也可以被设计成差分霍尔传感器。由霍尔传感器产生的信号与磁通成比例。
在电动机中产生适于转子驱动的磁场的线圈(即电机线圈)能同时被用于检测磁场变化。在此情况下，电机内已有部件例如能担负附加的传感器任务，因此不需要单独的传感器。但替代地，尽管如此也可能用到不同于磁场传感器的其它传感器，例如差分霍尔传感器或并非主要配属于驱动的电机线圈的线圈。
旋转机械也可以配备有提供转子旋转频率的装置。在此有以下可能，转子旋转频率由电机控制器提供，因为该信息在那里或许本来就有。但另外也可以测量转子旋转频率，例如做法是一个或更多个标记被施加在转子上并且在工作中由合适的传感器来检测。用于测量转子旋转频率的装置的一个可能示例尤其是作为标记的细长槽和对准转子的距离传感器、即所谓的键相(keyphasor)，其被设置成在经过也被称为键相槽的槽时输出一个电压信号，该电压信号与由其输出的电压信号在转子循环的相方面不同，在该相下键相和键相槽未对置。利用比较装置，由键相产生的电压信号可以被转换为短的电压脉冲/转子循环，其随后可以由处理单元例如计数器组件被转换为转速信号。类似的方法例如也可以基于光学来实现。转速信号最后能以不同形式存在，例如作为电压、电流、数值、脉冲/循环形式或者具有对应于转子旋转频率的频率的周期性信号。原则上，转子旋转频率也可以通过频率分析如傅里叶变换来执行。在此，磁传感器信号被变换到频率区中并借助峰识别来检测转动频率。
可选地，解调器单元被设计成将转子旋转频率用在解调中。当不同于包络解调地借助计算机或微控制器在使用傅里叶变换、特别是离散傅里叶变换且伴随其高效实现、快速傅里叶变化或例如还伴随Goertzel算法的情况下执行数字范围内的解调时，尤其是这种情况。
为此，待解调信号借助傅里叶变换被变换到频率域中。在离散傅里叶变换中，信号的傅里叶变换体在扫描状态下、即以在频率基准位处的离散值形式存在。为了解调，首先屏蔽掉在不属于对应于转子旋转频率的载波振荡频率和振幅调制信号的频率基准位处的所有值，即降至零。余下的未被屏蔽的频率基准位以载波振荡频率值被移动向0赫兹频率。所有被移动向0赫兹频率周围区域的信号部分被相加，所得到的信号被变换回至时间域。这种做法的优点在于其简单。缺点在于距离传感器的相位丧失，因此失去可能在一些实施方式中对产生控制信号重要的信息。还有以下可能，至少确定转子振动的功率。但因为该功率原则上根据帕塞瓦尔定理也可在频率域内被确定，故该转子振动功率也可以直接在频率域内来确定。振动功率可被用来评估各自当前的振动水平并且产生基于此的控制信号，例如像紧急关断。
旋转机械也可以配备有提供转子旋转角度的装置。转子旋转角度是因转子旋转而出现的角度，其在垂直于转子的转子轴线的平面、即角平面内被限定并且来自在转子上的一个参考点的当前位置、该参考点关于定子的参考位置和转子转动轴线穿过角平面的、作为转子旋转角度的顶点的穿透点。作为参考点，例如可以采用键相槽，其也被用于转速确定。例如键相的位置适合作为关于定子的参考位置。当前的转子旋转角度最终借助当前转速来确定，在此：
转子旋转角度＝(转子旋转频率*dt*360mod 360)゜，
其中，dt是经过的时间，自该时间起，转子的参考点最后一次经过与定子相关的参考位置。该时间例如可以利用时钟或计数器组件来测量。
利用已知的转子旋转角度，前述解调方法在频率域内可被补充相位校正。相位校正在此情况下是指给每个傅里叶系数的相位角度添加一个与转子旋转角度相关的偏差，从而在变换回到时间域时该信号的相位对应于转子振动信号相位。
此外，利用转子旋转角度可以借助电子电路通过乘以正弦振荡来执行信号解调。为此，例如借助振荡器来产生一个频率，该频率对应于载波振荡频率并且如此例如用锁相环路调节所产生的频率的相位，即，使其对应于载波振荡的相位。相位在此可以直接从载波振荡相位中抽取或者替代地也可以根据转子旋转角度来计算。
可选地或附加地，旋转机械包含第一处理单元，其设计成将前述磁场传感器的一个或更多个电信号叠加和/或滤波成一个或更多个信号，使得在各自造成的信号的包含转子与各自磁场传感器之间的距离的信息的信号部分分别相比于其它信号部分被放大。
第一处理单元可被设计成模拟电路并且例如可以包含加法电路或减法电路或滤波电路，其例如能以运算放大器来实现。但原则上该第一处理单元也可以部分或完全设计成数字式，例如基于一个或更多个微控制器、处理器、专用电路或还有现场可编程门阵列或者替代地具有离散元件的数字计算单元。
在可能在第一处理单元内由磁场传感器测量的信号的信号叠加的情况下，例如可以选择以正确相位添加多个测量信号，使得不包含转子位置信息的信号分量被消除。当旋转机械例如是电动机并且与驱动相关的磁场部分占被测磁场功率的相当一部分或者与转子轴线位置无关的信号分量与转子位置信号叠加时，该可能方案可有利地被用在一些实施方式中。
如果在第一处理单元中可以对由磁场传感器测量的信号进行信号滤波，则在某些实施方式中可以选择例如有利地使用频率选择滤波器，例如低通滤波器，使得位于测量信号中包含转子位置信息的频带之外的所有信号分量都被抑制、即阻尼。这种待抑制的信号部分例如可以是源自电机控制器的信号部分。电机控制信号可以例如被脉宽调制，其中脉宽调制的开关频率例如可以为几千赫兹。通过低通滤波器，开关频率以及还有其谐波被抑制。
此外，旋转机械还可以包含第二处理单元，其设于解调器下游并设计成从经解调的信号产生一个或更多个转子位置信号。经解调的信号包含对应于转子与各自磁场传感器之间的距离的信号。因为磁通变化与磁通交变频率成比例，故距离信号的振幅不仅对应于磁场传感器与转子之间的距离，也对应于载波振荡频率，其又与转子旋转频率相关联。为了从信号中消除该相关性，首先进行距离信号的与转速相关的缩放，接着借助磁场传感器的已知位置和所确定的磁场传感器与转子之间的距离信息来确定与固定于定子的坐标系相关的转子位置。在此，该坐标系通常(但非必要地)是笛卡尔坐标系。基于该坐标系产生转子位置信号，其对于每个测量时刻表示与坐标系相关的转子坐标。其优选是如下坐标，其描述垂直于旋转轴线或也平行于旋转轴线的转子位置。
旋转机械也可以优选包含控制单元，其设计成从转子位置信号中产生控制信号。控制单元例如可以是监测单元，其例如在转子振动过大时完成整个系统的紧急关断，引起转速改变，操作控制阀或致使例如以光学或声学方式输出警告信号。另外，可以执行转子位置信号的记录。或者，控制单元也可以被设计成调整装置，其产生的控制信号通过一个或更多个致动器施加一个或更多个力至转子，该力影响转子振动、特别是转子相对于固定不动的磁场传感器的位置或速度。致动器例如可以是振动件，其例如传递振动至定子，由此例如可通过所述支承传递力至转子，其可能导致转子振动的阻尼。阻尼作用的前提是以相位正确方式产生振动件的振动。用于施力至转子的其它致动器例如是电磁铁或也可以是压电致动器。
对于监测、晚些的信号评估或者还有错误查找有意义的是，该旋转机械可选地配备有或连接至数据收集单元，其设计成存储一个或更多个所确定的转子位置值。数据收集单元为此可以安置在旋转机械中或旋转机械处。但它或者也可以与旋转机械空间分开地布置，例如安置在远程服务器上。
针对旋转机械，本申请还涉及一种采用前述组件的方法。该方法的主要核心是，在第一步骤中在磁场传感器处测量电信号，在第二步骤中对该电信号或由此导出的信号进行解调。该电信号可以是由磁场传感器产生的电流或电压。解调可以利用各种不同的方法来执行，例如作为包络解调，但或也可以使用在时间域或频率域内的转子旋转频率，可选地也可以使用转子旋转角度。
在解调前，可以规定可选的中间步骤，在此，前述磁场传感器的一个或更多个电信号被处理成一个或更多个信号，使得在分别得到的信号中的包含转子和各自磁场传感器之间的距离信息的信号部分分别相对于其它信号部分被放大。该任务例如可以通过使用频率选择性滤波器(例如像低通滤波器)或也可以通过磁场传感器的一个或更多个信号的线性组合来执行。
在另一个方法步骤中还有以下可能，从经解调的信号确定转子位置和/或转子轴线的线性移动速度和/或线性加速度。为了确定转子位置，优选从磁场传感器的已知位置起并借助所确定的转子至磁场传感器的距离来确定呈坐标系的坐标形式的转子位置。
在一个可选方法步骤中，可以从转子位置信号产生控制信号。该控制信号可以被用于监测以便例如在振动值过高时能引起紧急关断或者改变一定的工作参数。例如控制装置可以引起转速变化，控制控制阀或致使例如以光学或声学的方式输出警告信号。另外，可以引发转子位置信号的记录。
另外，该控制信号也可被用于例如借助电磁致动器、压电致动器或振动件来影响转子相对于固定不动的磁场传感器的位置或速度，从而主动反向控制振动。致动器例如可以是呈电机线圈形式的电磁铁，或者也可以是主动磁轴承的电磁铁。控制信号产生例如可以借助控制器来进行，其例如具有PID特性，或者也可选地可被补充其它滤波件。控制器也能可选地设计成按照状态空间表示的多元控制器，在这种表示中控制器参数通过优化方法例如H∞-方法来确定。位置和速度的影响旨在影响转子的中心位置以及抑制转子振荡的趋势。
当磁场传感器被设计成具有中心抽头的电机线圈时，所公开的方法可选地设计成产生一个或更多个控制信号以用于对称控制或非对称控制一个或更多个电机线圈并且在此路程中影响转子相对于固定不动的磁场传感器的位置或速度。在对称控制时，控制电流如此被加到一个相的电机线圈中，即所述控制在相端子处且因而对于电机控制并不显眼。在非对称控制时，例如在控制分相器的仅一个电机线圈时，在相端子处由该控制引起的电流不会消除。
在另一个实施方式中，用由开关元件例如晶体管构成的可控的旁路跨接电机相或电机相的一部分。该可控的旁路使一部分电机线圈电流在电机线圈旁经过并因此减弱由定子产生的力或所产生的转矩。可控的旁路具备控制输入端，其规定衰减的强度。可控的旁路是能量无源系统，并因此可以在没有用于致动器的供电的情况下将例如用于振动阻尼的力产生集成到电机中。
在用旋转频率被解调的转子位置传感器元件与用旋转频率被调制的致动器元件组合时得到特殊优点。解调和调制在此情况下相互抵消并且可以省掉。该效果在此被称为自混合。图1至图15的传感器元件尤其适用于此。加载外部信号的传感器元件不适用于此。因省掉解调器和调制器，故出现很紧凑的阻尼系统，其与可控旁路结合地还能以能量无源的方式构建(图22)。紧凑性代价是位置信号不可用且无法测量或监测。
可选地，所公开的方法被设计成从转子位置信号中确定作用于转子的力或转矩。转子位置不仅说明了与固定于定子上的坐标系相关的位置，也说明了与被用来支承转子的轴承相关的位置。例如可以采用滚动轴承、滑动轴承或磁轴承。这些轴承分别具有已知的刚性，因此能通过刚性比例系数直接确定借此将转子压入轴承中的力。另外可行的是，利用该作用的力来确定与固定于转子上的点相关的转矩。当使用致动器来控制转子位置时，由致动器施加的力必须在确定作用于转子的力或转矩时予以考虑。
可选地，所公开的方法可被设计成依据存放在泵控制器内的表格或简单的具有n级多项式(优选不大于4)的多维近似值从转子位置和作用于转子的转矩中推导出流动特性参数，如压力分布、压力产生或流量。除此之外，这也可以结合电机的速度和功耗以及估计的粘度来完成。此外，转子的运动、尤其是其运动频率可被用于在泵范围内检测血栓并估算血粘度。
另外，可选地作用于转子的力或作用于转子的转矩可被评估以推导出系统参数，如老化、磨损、腐蚀或生物生长。
另外，在所公开的方法的范围内能可选地在数据收集单元内存储一个或更多个所确定的转子位置值。另外还可能的是，其它次级数据例如所确定的力、转矩以及与老化、磨损、腐蚀或关于生物生长的其它估算参数被存储在数据收集单元中。
以下，结合附图示出了实施例并在下文对这些实施例进行说明，其中：
图1示出了系统概览；
图2沿径向示出了转子和磁场传感器的示例；
图3a沿轴向示出了转子和磁场传感器的示例；
图3b示出了对关于定子固定不动的轴线的限定；
图4a示出了被设计成电机线圈的具有两极转子的磁场传感器的示例；
图4b示出了被设计成电机线圈的具有四极转子的磁场传感器的示例；
图4c示出了对固定不动的坐标系的限定的示例；
图5示出了电机线圈布线连接及其用于磁场测量的示例；
图6a示出了利用频率选择性滤波对磁场传感器信号进行预处理的示例；
图6b示出了利用频率选择性滤波和信号组合对磁场传感器信号进行预处理的示例；
图6c示出了利用信号组合对磁场传感器信号进行预处理的示例；
图7a示出了借助计数器组件来确定转子旋转频率和转子旋转角度的示例；
图7b示出了借助电机控制器哎来确定转子旋转频率和转子旋转角度的示例；
图8a示出了在时间域内的振幅调制的信号示例；
图8b示出了在频率域内的振幅调制的信号示例；
图9a示出了在时间域内的振幅解调的信号示例；
图9b示出了在频率域内的振幅解调的信号示例；
图10a示出了在频率域内的屏蔽的示例；
图10b示出了在频率域内的频移的示例；
图10c示出了在频率域内的解调信号的示例；
图11示出了在频率域内通过屏蔽实现载波合成的示例；
图12a示出了借助振荡器电路进行载波合成以便进行振幅解调的示例；
图12b示出了借助傅里叶变换进行载波合成以便进行振幅解调的示例；
图13a示出了利用在频率域内的转子旋转频率但没有转子旋转角度的解调的示例；
图13b示出了利用在频率域内的转子旋转频率且利用转子旋转角度的解调的示例；
图13c示出了利用在时间域内的转子旋转频率和转子旋转角度的解调的示例；
图14示出了将解调磁场传感器信号映射到坐标系中；
图15示出了在可控转子轴承系统内使用转子位置的示例；
图16a示出了将致动器信号耦合到电机线圈中；
图16b示出了利用可控旁路在电机线圈内对致动器力的调制；
图16c示出了借助附加半桥将致动器信号加载至电机相的中心抽头中；
图16d示出了将致动器信号加载至电机相的中心抽头并加载补偿信号以抑制电机工作受致动器信号的影响；
图17示出了用于补偿转子位置干扰的通用控制电路；
图18示出了用于通过PID控制器和相移器反馈补偿干扰力的模型；
图19示出了例如实现用于具有同步电机的泵的图17的控制电路、借助霍尔传感器的转子位置的测量自己经由变压器耦合致动器信号；
图20示出了借助作为致动器的振动件的干扰补偿；
图21示出了具有自混合功能的阻尼控制电路；
图22示出了以能量无源方式实现具有自混合功能的阻尼控制电路；
图23例如示出了具有和不具主动阻尼的动态系统的振幅特性。
图1示出了基本系统部件即转子位置检测装置300、控制单元6和数据收集单元8。测量装置1尤其设计成也在叠加成电机信号中检测一个或更多个磁场或磁场的变化，将其转变为电流信号或电压信号并且使该电压信号变为其可被进一步处理的形式。测量装置1为此包括磁场传感器12，例如像电连接器和接线端以及可选的测量放大器、电平转换器或阻抗转换器。在测量装置1的输出端将电信号101、102、103、104、105、106、107或110提供给可选的信号处理器2供其使用。信号处理器2进行信号预处理，在此过程中，包含转子位置信息或磁场传感器与转子之间的距离的信息的信号部分相对于其它信号部分被相对放大。这例如可以通过频率选择性滤波来实现，做法是在信号中仅留下相关信息，或者也通过线性组合多个测量信号来实现。信号处理器2的输出信号120可选地利用模数转换器3被转换为数字信号。原则上可行的是，将模数转换器3集成到信号处理器2中，从而可选地，也可以在模数转换器3之后加入进一步的信号处理方法。模数转换器3的输出信号130作为用于解调器4的输入信号，解调器被设计用于执行振幅解调。视是否采用可选的模数转换器3，解调以模拟或数字方式来执行。可选地还存在以下可能，借助用于提供转子旋转频率171和可选的转子旋转角度172的装置7，转子旋转频率171和/或转子旋转角度172被用在振幅解调中。在装置5中从经解调的信号140确定转子位置的至少一个分量、优选多个分量、尤其至少是可被调整的转子位置分量。输出信号150在可选的控制单元6被用来产生控制信号160。可选地，所测量的和/或所计算的信号和数据可被存储在数据收集单元8内。
图2示出了一种组件，其包括在笛卡尔坐标系14中的转子11、磁场传感器12。原则上，坐标系14被限定为关于定子13固定不动，确切地说在垂直于关于定子固定不动的轴20的平面内。转子转动轴线理论位置一般被置于坐标系14的坐标原点。磁场传感器12在此示例中分别布置在坐标系14的轴中，它们可被转子产生的磁场穿过。转子11至少在旋转机械的轴向部段(磁场传感器12也位于此)内包含磁铁，该磁铁在此示例中被设计为带有北极26和南极27的永磁铁，但也可以是电磁铁。与此相应地，偶数个磁极分散在转子11的周面18上，从而在转子转动时磁场传感器12遇到周期交变的磁场。交变磁场的周期频率对应于转子旋转频率171和转子极偶数的乘积。在此示例中，磁场传感器12被设计为线圈，因而因交变磁通而分别在线圈12感生出电压Vx或Vy，该电压与磁通变化成比例。感生电压Vx或Vy因此不仅取决于转子旋转频率171，也取决于转子11至各自线圈12的距离141，其在此示例中分别表示转子11相对于固定不动的轴20的径向距离。
图3a示出了具有转子11和磁场传感器12的组件。转子11至少在一个端侧包含一个具有至少北极26和南极27的磁铁25，因此在轴向上与转子11间隔的磁场传感器12可被磁铁25的在转动时交变的磁场穿过。磁场传感器12在此视图中被设计成线圈12。线圈12也可被设计成电机线圈。根据感应法则，在线圈12内感生出与磁通变化成比例的电压。感生电压因此不仅取决于转子旋转频率171、也取决于转子11距线圈12的距离140，该距离说明转子与线圈12的固定不动的位置相关的轴向位置。图3a还示出了关于定子13固定不动地限定的轴20。转子轴线19‘位于转子横截面的几何中心。转动轴线19可以尤其在转动时由外力或不平衡引起偏离转子轴线19‘和关于定子固定不动限定的轴20。
图3b示出了在可能轴承21区域内的转子11的局部。轴承可以例如是滚动轴承、滑动轴承或磁轴承。与定子13相关固定不动的轴20的位置例如由轴承平面22与轴20之间角度以及由轴20穿过处于轴承中心的轴承平面22的穿透点23限定，其中，该轴承中心通过距轴承21的径向对置元件的相同的间距r24来限定。
图4a示出了典型用于电动机配置的由转子11和定子13构成的组件的轴向视图。示出了磁场传感器12，其可以在电机应用中同时用作驱动线圈或电机线圈，它们被设计成产生一个或更多个磁场以产生转矩。所述线圈以对置的对A1-A2、B1-B2和C1-C3为特点。在电机应用中，每一对可被电串联。转子11包含由具有由北极26和南极27组成的极偶的磁铁25构成的组件。
图4b与图4a相似地示出了由转子11和定子13构成的典型用于电动机配置的组件的轴向视图。不同于图4a，转子11包含由具有两个极偶、即两个北极26和两个南极27的磁铁构成的组件。原则上也可采用超过两个的转子极偶，其分别由一个北极26和一个南极27组成，或超过或少于所绘三个的线圈对。
图4c示出了由转子11和定子13组成的组件及已限定的具有两个相互正交的轴的坐标系14的轴向视图。另外绘制出了由线圈对A1-A2、B1-B2和C1-C2限定的轴，其通过转动角度α15、β17和γ16偏离坐标系14的x轴。角度15、16和17可被用来将关于传感器12所测量的距离141换算为坐标系14的坐标。
图5示出了电机线圈的布线连接及其用于磁场测量的(即用作磁场传感器12)的示例。示出了星形电路，在这里，电机为了电动机工作而被电连接至相接线端2101、2102和2103以及汇接点接线端2104。各个相接线端2101、2102和2103是用于电机的一个电气相1101、1102和1103的接线端，其分别由线圈对A1-A2、B1-B2和C1-C2构成。相1101、1102和1103在汇接点接线端2104被相互电连接。另外限定出中心抽头接线端2105、2106和2107。另外，电压101、102、103、104、105、106和107例如分别被对地测量。除了经由相接线端1101、1102和1103由电机控制器施加的电压或电流外，在转子11转动时在线圈12内感生出电压，其分别在线圈12A1、A2、B1、B2以及C1和C2上降低。该图示因此示出了在其被设计成电机线圈时用于磁场传感器12的电布线连接的示例。电机线圈因此是测量装置1的一部分。电压101、102、103、104、105、106、107还有各自总体在线圈12上下降的电压110、Va1、Va2、Vb1、Vb2、Vc1和Vc2可以例如通过电连接器和接线端以及可选的测量放大器、电平转换器或阻抗转换器来进行后续处理。
信号处理器2在图6的部分中被示出。
图6a在此示出了信号处理器2，其利用滤波器31对线圈电压110进行滤波，该滤波器被设计成低通滤波器。通过低通滤波，从线圈电压信号110去除与转子位置确定不相关的高频信号部分。例如不相关的信号部分可以是电机控制器的脉宽调制(PWM)信号，其可以具有例如4kHz或8kHz的高频开关频率并且其谐波部分能直至兆赫区域。被设计成抑制电机控制器的脉宽调制信号部分的低通滤波器例如可以具有3.9kHz的闭锁极限频率，其中该闭锁极限频率是如下频率，信号中高于该频率的信号分量将被抑制。这种低通滤波器的导通极限频率例如可被如此确定，与转子位置确定相关的信号分量能未阻尼地或阻尼作用弱地经过滤波器。最小导通极限频率在该示例中来自载波振动频率176与调制信号179的最大频率之和。或者，在这里也可以采用其它的滤波器31，例如带通滤波器，其中该带通滤波器例如可以作为所述低通滤波器的上导通极限频率和上闭锁极限频率具备所述低通滤波器的闭锁极限频率。带通的下导通极限频率在这个示例中来自载波振荡频率176减去调制信号179的最大频率。下闭锁频率必须小于下导通极限频率，但例如在其它情况下可以自由选择。
图6b示出了通过多个测量信号组合实现的信号处理2。例如相位A的电压101、汇接点处的电压104以及中心抽头A处的电压105被组合。所有三个电压101、104、105例如都是对地测量的。首先，所有三个电压信号101、104和105利用被设计成低通滤波器的滤波器31被滤波以去除PWM信号部分，接着它们随即被加权相加。利用该电路例如可以从电压信号中除去电机信号部分，因为利用该电路确定了在图5中施加的电压Va1-Va2之差。两个电压在假定线圈A1和A2相同情况下处于追溯至电机控制器的电压Vm以及追溯至调制后转子位置信号的电压Vp，但它们因为线圈A1和A2对置布置而具有不同的符号。图6b所示的电路因此如下计算电压：
(Va1-Va2)/2＝((Vm+Vp)–(Vm-Vp))/2＝2Vp/2＝Vp。
对于两极转子也遵守该公式结果。
该示例表明，多个线圈电压110的组合在一些实施方式中可被有利地用于减少与转子位置确定无关的信号部分。在经处理的信号120中抑制了配属于电机控制器的信号分量。
图6c示出了图6b所示的带有变压器的信号处理器2的实际转换可能方式。从文献中已知的具有运算放大器的有源计算电路提供了变压器电路的替代方案。
图7a示出了用于提供转子旋转频率171和可选的转子旋转角度172的装置7的一个可能实现方式。作为装置7的主要组成部件例如示出了计数器组件174，其例如递增定期循环的内部计数器。在输入端，计数器组件174获得由键相173产生的信号例如电压脉冲。例如由键相173产生的电压脉冲可以通过其它组件被转换为电压脉冲，该电压脉冲例如具有统一的预定电压例如5V并且例如也具有同一长度例如50μs。当转子11转动一圈有一个键相槽经过该键相173时，总是由键相173产生电压脉冲。因此，每圈转子转动产生的电压脉冲数量与布置在转子上的键相槽一样多。以转子11上恰好设置一个键相槽的情况下的电压脉冲的进一步处理为例进行说明。在计数器组件174中，内部计数器例如在电压脉冲的上升信号沿被重置为零，并且包括计数器的时钟递增的计数过程开始。时钟频率的设置方式是，即使在最大速度下，转子每转一圈也会执行大量增量。当后续电压脉冲的同一边沿到来时，当前存在的计数器值被存储，计数器被回调至零，并且技术过程被重新启动。通过将时钟频率除以存储的计数器值来确定转子旋转频率171。例如，为了估计转子在随后旋转期间的旋转角度，当前计数器值除以存储的计数器值并乘以360°。在装置7的输出端提供转子旋转频率171和转子旋转角度172。
图7b示出了替代的用于提供转子旋转频率171和可选的转子旋转角度172的装置7，其可在一些电机中实现。转子旋转频率171和转子旋转角度172例如在此情况下本来就存在于电机中并且通过电机控制器175提供。
图8a示出了用于在时间域内产生振幅调制信号180的信号示例。振幅调制信号180来自载波振荡178乘以调制信号179。载波振荡178的频率被称为载波振荡频率176。载波振荡频率176在振幅调制信号180中可见。另外，振幅调制信号180的振幅与调制信号179同步波动。在所公开的旋转机械中，调制信号179对应于磁场传感器12与转子11之间的距离141。由转子磁极26、27引起的磁场传感器12内磁通变化造成在磁场传感器12中出现载波振荡信号。
图8b示出了用于在频率域内产生振幅调制信号180的信号示例。调制信号179的频谱(即傅里叶变换体)与载波振荡178的频谱(即傅里叶变换体)进行卷积。结果是振幅调制信号180的频谱，即傅里叶变换体。振幅调制信号180的频谱表明调制信号179的频谱分别以载波振荡频率176向左、即朝向负频率移位以及以载波振荡频率176向右、即朝向正频率移位。
图9a示出了用于在时间域内的振幅调制信号180的振幅解调的信号示例。振幅调制信号180乘以载波振荡178并接着用低通滤波器被滤波。结果出现经解调的信号179。低通滤波的必要性在图9b中变得更加清晰。
图9b示出了用于在频率域内的振幅调制信号180的振幅解调的信号示例。其分量分布在载波振荡频率176周围的振幅调制信号180与载波振荡178的频谱(即傅里叶变换体)进行卷积。结果可以看到在三个范围内的调制信号(见图8b)频谱。为了抑制两个不处于0Hz的频谱区域并且恢复调制信号179的频谱，信号用低通滤波器进行滤波(虚线区域)。
图10示出了在频率域内的解调方法的示例。
图10a示出了振幅调制信号180的频谱。它分别分布在载波振荡频率176周围。为了频率域内的解调，所有不属于振幅调制信号的信号分量(即傅里叶系数)通过用于屏蔽43的装置被屏蔽、即降至零。
真正的解调在图10b中被示出。屏蔽后余下的信号部分从初始位置被移位至0Hz频率，即被复制并且在初始点被消除。所述移位以对应于载波振荡频率176的频率值进行。移位之后位于相同位点的系数被相加。
图10c示出了通过所述做法而出现的频谱。它对应于调制信号179的频谱。
图11示出了通过在频率域内的屏蔽进行的基于软件的载波合成201的示例。为此，振幅调制信号180在频率域内被屏蔽，使得不属于载波振荡178的所有信号部分、即具有不包含载波振荡频率176的频率分量的信号部分通过用于峰识别和屏蔽204的装置被降至零。通过这种方式被屏蔽的信号在基于软件的载波合成201范围内被变换到时间域。如果不知道载波振荡频率176，则它例如可以通过峰识别由装置204来估算。
图12a示出了一种可以利用用于载波合成200的电子组件产生载波振荡的可能方式。这种组件200可以例如是电子振荡器电路，在此载波振荡178使用针对从转子旋转频率171和转子旋转角度172产生的频率和相位的设定条件。作为其替代，载波合成200可借助微控制器或计算机如此进行，即，存储在存储器内的信号被调用并利用数模转换器被转换为电压信号。在一些实施方式中，该方法的优点在于灵活性较高以及更容易的可配置性。将由载波合成200产生的载波振荡频率176在此来自转子旋转频率与转子极偶数的乘积。它在用于计算载波振荡频率176的组件205内进行计算。待产生的相位177在用于计算相位177的组件206中进行计算。它必须针对每个磁场传感器信号或待解调信号单独调整。它取决于磁场传感器和固定于定子上的转子旋转角度参考点的位置、固定于转子上的转子旋转角度参考点的当前位置以及转子极偶数。
图12b示出了使用离散傅里叶变换的基于软件的载波合成201的示例。为此，被转换到数字范围内的信号130例如通过设计用于执行快速傅里叶变换(FFT)的FFT变换单元202被变换到频率域中。变换后的信号被转移至一个用于峰识别和屏蔽204的单元，其被设计成识别傅里叶变换体内的峰值并屏蔽频带或各个频率，即降至零。单元204屏蔽傅里叶变换体的不位于载波振荡频率176周围的预定范围内的所有区域。载波振荡频率176来自转子旋转频率171与转子极偶数的乘积。被屏蔽的信号在设计用于执行傅里叶逆变换(iFFT)的iFFT单元中被变换到时间域。结果存在具有适用于解调的载波振荡频率176和相位177的载波振荡信号。
图13示出了在时间域和频率域内的解调器的不同示例。
图13a示出了在频率域内的解调4的示例，此时利用转子旋转频率171但没有转子旋转角度172。在此，以数字形式存在的信号130借助快速傅里叶变换(FFT)41被变换到频率域。在傅里叶变换体中执行屏蔽43，即，所有未处于载波振荡频率176周围的频率分量被降至零。载波振荡频率176由单元205提供以用于计算载波振荡频率176。它来自转子旋转频率171与转子极偶数的乘积。要关注的是，屏蔽43不仅针对对应于正频率的频率基准位执行，也针对对应于负频率的频率基准位执行。另外，余下的频率分量以载波振荡频率176的大小向频率0Hz移位44。在此，移位频率分别被复添加至已在0Hz左右存在的频率部分。所得到的信号借助快速傅里叶逆变换被变换回到时间域。所得到的信号140不包含正确的相位信息，因此无法被用于计算转子位置。但是，其功率可被用于估算转子的当前振动水平。
除了图13a所示的处理级外，还在图13b的示例中执行相位校正。在此执行每个朝向0Hz移位的傅里叶系数的相位校正，使得经过校正的相位的值来自未校正相位与载波振荡频率176相位值之差的值。
图13c示出了在时间域内借助载波振荡频率176和相位177的解调的示例。在此情况下，以数字形式存在的信号130利用由用于载波合成201的组件所合成的具有载波振荡频率176和估算的相位177的余弦信号借助乘法器46和随后的低通滤波进行解调。该低通滤波可以不仅在时间域内作为数字滤波器实现，也可以在频率域内通过屏蔽待去除频率分量来实现。
图14示出了用于计算转子位置的装置5的示例。该装置5作为第一处理级包含与转速相关的缩放51，其在使用转子旋转频率171和转子极偶数信息的情况下计算与转速相关的校正系数。该校正系数考虑当例如磁场传感器被设计成线圈时感生电压与磁通变化成比例。但磁通变化直接与转子旋转频率171相关，因此在计算磁场传感器与转子之间的距离时须消除该影响。与转速相关的缩放51在此例如可设计成表格或特性曲线族并在计算机或微处理器中实现。
通过这种方式被修正的距离值随后被用于确定转子位置。为此，针对每个距离值来计算与预定理论值的偏差，做法是从校正后的距离值中分别减去预定理论值。由于表明由磁场传感器12限定的轴相对于坐标系14的角度错位的角度α15、β17和γ16已知，故转子位置可以从各自磁场传感器轴通过三角学关系被映射到坐标系14的坐标系轴上。从不同的磁场传感器12得到的在该坐标系14内的坐标例如可以通过求平均值进行组合。
图15依据电机的示例示出了转子位置信号150可如何被用于控制致动器。在该示例中让人感兴趣的是，产生驱动磁场本来就需要的电机线圈被用作磁场传感器12并且也用作致动器。图15示出了例如转子位置检测在相分支C 1103中利用在线圈C1和C2上所测的电压进行。可以可选地由另外的传输元件补充的控制器400(例如PID控制器)计算用于将转子保持在特定位置或抑制转子的振荡行为的控制信号。该控制信号利用振幅调制器260被变换，从而使它们关于转子旋转角度172具有如下相位，该相位导致稳定的调节回路。调制信号借助可控的电流源243被施加到变压器的初级绕组242中，其与次级绕组240、241一起形成致动器-耦合单元210。通过次级绕组240和241，电流230被施加到线圈A1中，电流231被施加到线圈A2中，在该示例中的电流被定向为使得它们在相接线端A 2101处相互抵消它们的影响因此也不会对其他相接线端2102和2103处的电压和电流产生影响。将电流加入相A1101中的对称方式可以替代地由用于加载电流的非对称方式替代，做法是可以将如致动器-耦合单元210仅耦合到一个线圈12A1或A2中。
本文尤其包含以下方案：
1.一种旋转机械，该旋转机械具有：
-定子(13)和可转动安装的转子(11)，该转子被设计成相对于该定子(13)运动，其中，一个或更多个磁场传感器(12)相对于该定子(13)以距关于该定子(13)固定不动的轴线(20)的径向距离固定不动地安置，
-至少一个测量装置(1)，其被设计成借助所述磁场传感器(12)检测磁场变化，
-转子(11)，其被设计成利用一个或更多个恒定的磁源电压和所述磁场传感器(12)中的一个或更多个分别产生一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)，所述电信号具有与转子旋转频率(171)以及磁场传感器(12)与转子(11)之间的各自距离相对应的信号分量，
其特征在于，
-设有解调器单元(4)，其被设计成对由磁场传感器(12)产生或由此推导出的具有与转子旋转频率(171)以及磁场传感器(12)与转子(11)之间的各自距离相对应的信号分量的信号(101,102,103,104,105,106,107,110,120,130)进行解调，从而产生与转子(11)和对应于各自信号的磁场传感器(12)之间的距离相对应的信号(140)。
2.根据方案1的旋转机械，其特征在于，该旋转机械是电机。
3.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，磁场传感器(12)
-被设计为线圈，和/或
-被设计为电机线圈并被设计用于检测磁场变化并产生适于驱动所述转子的磁场。
4.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，设有：
-被设计成提供转子旋转频率(171)的装置(7)，
-被设计成在解调时使用该转子旋转频率(171)的解调器单元(4)。
6.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，设有第一处理单元(2)，其被设计成将上述磁场传感器(12)的一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)叠加和/或滤波成一个或更多个信号(120)，使得各自得到的信号中的包含关于转子(11)与各自磁场传感器(12)之间的距离(141)的信息的信号部分分别相比于其它信号部分被放大。
6.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，设有：
-第二处理单元(5)，其设于解调器(4)的下游并且被设计成从经解调的信号(140)产生一个或更多个转子位置信号(150)，以及
-优选控制单元(6)，其被设计成从该转子位置信号(150)产生控制信号(160)。
7.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，设有数据收集单元(8)，其被设计成存储转子(150)的一个或更多个所确定的位置值。
8.一种使用根据前述方案之一的装置的情况下的方法，其特征在于，
-在磁场传感器(12)处测量一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)，并且
-对一个或更多个在磁场传感器(12)处测量的或由此推导出的信号(101,102,103,104,105,106,107,110,120,130)进行解调。
9.根据方案8的方法，其特征在于，转子旋转频率(171)被用于解调，并且优选是转子旋转角度(172)被用于解调。
10.根据方案8至9之一的方法，其特征在于，所述磁场传感器(12)的一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)被处理成一个或更多个信号(120)，使得各自得到的信号中的包含关于转子(11)与各自磁场传感器(12)之间的距离(141)的信息的信号部分分别相比于其它信号部分被放大。
11.根据权利要求8至10之一的方法，其特征在于，从经解调的信号(140)确定转子位置(150)的至少一个或更多个分量和/或转子轴线(19‘)的线性移动速度和/或线性加速度。
12.根据方案11的方法，其特征在于，从转子位置信号(150)产生控制信号(160)。
13.根据方案11至12之一的方法，其特征在于，从转子位置信号(150)中确定作用于转子的力和/或作用于转子的转矩。
14.根据方案11至13之一的方法，其特征在于，一个或更多个所确定的转子位置值(150)被存储在数据收集单元(8)中。
15.一种血泵系统，其具有根据方案1至7之一的旋转机械。
本发明的尤其在图16至图23中被示出的几个特征还体现在以下方案中：
1.一种旋转机械，该旋转机械具有：
-定子(13)，和
-可转动安装的转子(11)，其被设计成相对于定子(13)运动，其中，一个或更多个磁场传感器(12)相对于该定子(13)以距关于该定子(13)固定不动的轴线(20)的径向距离固定不动地安置，以及
-至少一个转子位置检测装置(300)，其被设计成提供一个或更多个信号(101,102,103,104,105,106,107,110,150)，其描绘转子(11)相对于定子(13)的一个或更多个空间参考点(10)的空间位置，
其特征在于，
-设有至少一个致动器-耦合单元(210)，其被设计成分别将一个线圈电流(162)施加到至少其中一个所述线圈(12)中，其中，各自所施加的线圈电流(162)分别包含至少一个振幅调制的信号分量(161)，其载波振荡频率(176)对应于转子(11)的极偶数与转子旋转频率(171)的乘积，并且其调制信号(179)由一个或更多个转子位置信号(150)和/或被设计成影响转子(11)的空间位置的控制信号(160)构成，
-设有线圈(12)，其被设计成产生一个或更多个作用于转子(11)的磁场，该磁场对应于各自所施加的线圈电流(162)，并且
-设有转子(11)，其被设计成利用一个或更多个关于转子(11)固定不动的分别具有恒定的磁源电压的磁场将对应于所加线圈电流(162)的磁场解调成一个或更多个作用于转子(11)的平移力。
2.根据方案1的旋转机械，其特征在于，该旋转机械是电机。
3.根据方案1的旋转机械，其特征在于，该旋转机械是被驱动的旋转机械。
4.根据方案1或2的旋转机械，其特征在于，线圈(12)被设计为电机线圈。
5.根据方案4的旋转机械，其特征在于，所述致动器-耦合单元(210)中的一个或更多个被设计成将线圈电流(162)施加到至少一个电机线圈(12)中，使得在属于各自电机相(1101,1102,1103)的电机线圈(12)中的电流一致性取消，由此对转子(11)施加至少一个力。
6.根据方案4或5的旋转机械，其特征在于，所述致动器-耦合单元(210)中的一个或更多个被设计成将线圈电流(162)施加到一个相的至少两个线圈(12)中，使得所加线圈电流(162)在对应的相接线端(2101,2102,2103)处和汇接点(2104)处相互抵消。
7.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，被用于转子位置检测(300)的空间参考点(10)中的一个或更多个布置于在空间上不同于所述线圈(12)中的一个或更多个的其它位置上。
8.根据方案4至6之一的旋转机械，其特征在于，转子位置检测(300)依据在第一电机相(1101,1102,1103)的电机线圈(12)处的其中一个或更多个所述信号(101,102,103,104,105,106,107,110)进行，并且致动器-耦合单元(210)作用于第二电机相(1101,1102,1103)的电机线圈(12)。
9.根据方案1至8之一的旋转机械，其特征在于，设有致动器-耦合单元(210)，其被设计成与线圈(240,241,242)感应地将线圈电流(162)耦合到一个或更多个线圈(12)中。
10.根据方案1至8之一的旋转机械，其特征在于，设有致动器-耦合单元(210)，其被设计成以可控旁路(245,246)将线圈电流(162)耦合到一个或更多个线圈(12)中。
11.根据方案1至8之一的旋转机械，其特征在于，设有致动器-耦合单元(210)，其被设计成以一个或更多个可控电流源(247,248)将线圈电流(162)耦合到一个或更多个线圈(12)中。
12.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，
-设有控制装置(6)，其被设计成从描绘转子(11)相对于定子(13)的一个或更多个空间参考点(10)的空间位置的一个或更多个信号(101,102,103,104,105,106,107,110,150)产生一个或更多个控制信号(160)，
-设有调制器单元(260)，其被设计成产生一个或更多个振幅调制的信号分量(161)。
13.根据方案1至11之一的旋转机械，其特征在于，设有传输构件(290)，其被设计成将一个或更多个可在线圈(12)处测量的电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)以线性传输函数改变和/或叠加成振幅调制的信号分量(161)。
14.根据前述方案之一的旋转机械，其特征在于，设有数据收集单元(8)，其被设计成存储一个或更多个描绘转子(11)相对于定子(13)的其中一个或更多个空间参考点(10)的空间位置的信号(101,102,103,104,105,106,107,110,150)和/或对应所属的控制信号(160)。
15.一种在使用根据前述方案之一的装置的情况下的方法，其特征在于，转子谐振被阻尼。
16.一种血泵系统，该血泵系统具有根据方案1至15之一的旋转机械。

Claims (16)

1.一种旋转机械，该旋转机械具有：
-定子(13)和以可转动的方式安装的转子(11)，所述转子(11)被设计成相对于所述定子(13)运动，其中，相对于所述定子(13)以距关于所述定子(13)固定不动的轴线(20)的一径向距离固定不动地安置一个或更多个磁场传感器(12)，
-至少一个测量装置(1)，所述至少一个测量装置(1)被设计成借助所述磁场传感器(12)检测磁场变化，
-转子(11)，所述转子(11)被设计成利用一个或更多个恒定的磁源电压以及所述磁场传感器(12)中的一个或更多个分别产生一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)，所述一个或更多个电信号具有与转子旋转频率(171)以及磁场传感器(12)与转子(11)之间的各自距离相对应的信号分量，
其特征在于，
-设有解调器单元(4)，所述解调器单元(4)被设计成对由所述磁场传感器(12)产生或由此推导出的具有与所述转子旋转频率(171)以及磁场传感器(12)与转子(11)之间的各自距离相对应的信号分量的信号(101,102,103,104,105,106,107,110,120,130)进行解调，从而产生与所述转子(11)和对应于各自信号的磁场传感器(12)之间的距离相对应的信号(140)。
2.根据权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，至少一个磁场传感器(12)被设计为电机线圈并且被设计成检测磁场变化并产生适于驱动所述转子的磁场。
3.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机械，其特征在于，至少一个磁场传感器(12)被设计为线圈。
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机械，其特征在于，所述旋转机械是电机。
5.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机械，其特征在于，设有：
-被设计成提供转子旋转频率(171)的装置(7)，
-被设计成在解调时使用所述转子旋转频率(171)的解调器单元(4)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机械，其特征在于，设有第一处理单元(2)，所述第一处理单元(2)被设计成将所述磁场传感器(12)的一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)叠加和/或滤波成一个或更多个信号(120)，使得在各自得到的信号中包含关于所述转子(11)与各自磁场传感器(12)之间的距离(141)的信息的信号部分分别相比于其它信号部分被放大。
7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机械，其特征在于，设有：
-第二处理单元(5)，所述第二处理单元(5)设于所述解调器(4)的下游并且被设计成从经解调的信号(140)产生一个或更多个转子位置信号(150)，以及
-优选控制单元(6)，所述控制单元(6)被设计成从所述转子位置信号(150)产生控制信号(160)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机械，其特征在于，设有数据收集单元(8)，所述数据收集单元(8)被设计成存储所述转子(150)的一个或更多个所确定的位置值。
9.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的装置的情况下的方法，其特征在于，
-在所述磁场传感器(12)处测量一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)，并且
-对一个或更多个在所述磁场传感器(12)处测量的或由此推导出的信号(101,102,103,104,105,106,107,110,120,130)进行解调。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述转子旋转频率(171)被用于解调，并且优选转子旋转角度(172)被用于解调。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器(12)的一个或更多个电信号(101,102,103,104,105,106,107,110)被处理成一个或更多个信号(120)，使得在各自得到的信号中包含关于所述转子(11)与各自磁场传感器(12)之间的距离(141)的信息的信号部分分别相比于其它信号部分被放大。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，从经解调的信号(140)确定转子位置(150)的至少一个或更多个分量和/或转子轴线(19‘)的线性移动速度和/或线性加速度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从所述转子位置信号(150)生成控制信号(160)。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，其特征在于，从所述转子位置信号(150)确定作用于所述转子的力和/或作用于所述转子的转矩。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，一个或更多个所确定的转子位置值(150)被存储在数据收集单元(8)中。
16.一种血泵系统，所述血泵系统具有根据权利要求1至8中任一项所述的旋转机械。
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