CN1316733C

CN1316733C - 用于矢量控制的传感器系统及方法

Info

Publication number: CN1316733C
Application number: CNB2003801019880A
Authority: CN
Inventors: 拉尔斯·黑尔格·戈特弗里德·托兰德
Original assignee: Iropa AG
Current assignee: Iropa AG
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: CN1708895A; DE10249641A1; EP1554797A1; AU2003283263A1; WO2004038907A1

Abstract

本发明涉及一种传感器系统，用于使用微处理器(MP)电同步电机，特别是纱线输入设备(F)的永磁电机(PM)的矢量控制。由转子(R)转动驱动的且有相同磁性的扇区永磁体(11)均匀地分布在360度范围内。至少两个固定的霍尔传感器(H1、H2)沿着扇区永磁体的轨迹方向设置，所说的霍尔传感器沿转动方向间隔设置的方式为，每个永磁体(11)至少临时同时激活至少两个霍尔传感器，而且带有相反磁性的零点永磁体(14)设置为至少在一个霍尔传感器前面经过。

Description

用于矢量控制的传感器系统及方法

技术领域

本发明涉及一种用于同步电机矢量控制的传感器系统和方法。

背景技术

在一些转速变化大且需要停机(stoppage)的情况下，永磁电机被证明是较好的驱动源，这是因为永磁电机提供非常精确的力矩控制和高的工作效率，即有适中的耗能和低的热辐射。对于所谓的永磁电机的矢量控制，或者需要一个与三个用于测量转子角位置的位置传感器结合使用的用于测量角速度的传感器，或者所需的信息是在运行中测量到的参数的帮助下通过计算而被粗略地确定。

如EP1,052,766A所公开的永磁电机操作时不带位置传感器。用于执行矢量控制的、有关角速度和角位置的信息由在各相位电流的估算确定，该电流通过分流电阻测量。电动反作用力的零交点用作参考时间。

为了进行永久矢量控制，发明PCT/EP 02/10700提出一种使用按照正弦过程激励的、在无位置传感器的状态下工作的永磁电机，通过检测到的、在定子绕组中由转子感应产生的电动反作用力的形式计算相应的转子转动的位置。

在由US4,814,677A公开的、不带有位置传感器的一种永磁电机中，为了通过三相/两相转换器控制电压信号和电流信号，对绕组中的电压和电流进行了监测。

在特定的工作条件下永磁电机不能最佳地工作，例如在如上所述情况，它必须处理显著不同的转动速度和恢复期(resting phase)或停止期(stopping phase)。在转动速度显著变化的情况下，对于每一转动速度，实现具有最佳效率和最佳力矩的最佳矢量控制比较困难。在频繁停止的情况下，在重新获得实际的转子转动角度之前，对于每一次重启动，必须将一个时间延迟考虑在内，以使得矢量控制能够重新以最佳的方式进行。趋向于转动转子的外力，例如在停止阶段，在先前的转动方向上向前或甚至向后时，会产生一种特殊的问题。这种特殊的问题是实际转子的转动角度不再是已知的。对于纱线输入设备的缠绕驱动电机，这些缺陷是特别不希望的，其中在恢复期纱线输入设备频繁受到纱线输入设备中弹性部件和/或纱线的外力，或者如果缠绕组件被有意地或偶尔地手动转动。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种传感器系统和方法用于可以避开这些缺陷的矢量控制。为实现无时间延迟的最佳矢量控制，这些传感器系统必须提供准确的信息，特别是在停止阶段或低的重启动速度的情况下。一个重要的方面是提供一种用于矢量控制的传感器系统和方法，特别用于作为纱线输入设备的缠绕驱动的永磁电机，并且使得甚至在纱线输入过程的复杂要求下，该永磁电机能够以其固有的、积极的工作特性，以一种最佳的方式工作。

依据本发明的目的，提供了一种用于矢量控制传感器系统，用于通过微处理器对同步电机进行矢量控制，该同步电机包括一定子和一作为纱线输入设备的缠绕驱动电机的多磁极转子，其中：具有相同磁性的一些扇区永磁体被均匀地360度环绕地设置以便被转子可转动地驱动；两个或多个静止的霍尔传感器沿扇区永磁体的轨迹设置；该霍尔传感器在旋转运动的方向上间隔设置，这样每个扇区永磁体同时激活两个霍尔传感器；和设置具有与扇区永磁体的相同磁性相对应的相反的磁性的一个零点永磁体，用于当该零点永磁体被转子驱动转动时经过至少一个霍尔传感器。

依据本发明的目的，提供了一种矢量控制的方法，用于同步电机的矢量控制，该同步电机包括一定子和一多磁极转子，该同步电机作为纱线输入设备的缠绕驱动电机，使用一微处理器，用于根据转子转动角度调整定子矢量，其中：借助两个或多个霍尔传感器和一些扇区永磁体，通过利用转子转动或相对的转子转动位置，产生实际角度扇区信号，该实际角度扇区信号带有与零点信号结合的时间(timewise)的叠加；和，为了矢量控制，微处理器从实际角度扇区信号连续地得到转动方向和相应的扇区信息，该扇区信息是以二进制或双重系统编码的形式。

当扇区永磁体在电机停机和重启动和甚至是很低速的情况下激励霍尔传感器时，微处理器在信息的零点信号的帮助下在任何时间处于保持状态，该位于转子周边360度范围内的扇区由霍尔传感器定位。该信息也可以在停机的过程中得到。另外，甚至是在停机时存在转动转子的外力的情况下，微处理器能够从至少临时的实际角度信号之间的叠加得到正确的旋转方向的信息，从而微处理器能够最佳地调整定子矢量。也就是说，微处理器能够跟踪由外力产生的转子的转动。此外，在重启动的过程中和在低电机转速的情况下，用于最佳矢量控制的正确的转动角度信息是可以直接得到的。该传感器系统对于永磁电机的矢量控制是特别方便，其中该永磁电机作为纱线输入设备的缠绕驱动，在此情况下频繁的意外的外力，特别在停机的过程中，可能起作用。

该方法对于最佳矢量控制是方便的，特别是对于用作纱线输入设备的缠绕驱动的永磁电机，这是因为该方法在任何时间至少确定扇区上的信息，该扇区处于霍尔传感器前、精确跟踪由外力引起的转子转动运动的信息和识别转动方向的信息，这样定子矢量能够优选地且对于电机的重启动无延迟地被调节。

方便的是，设置一数字和一模拟的霍尔传感器。两传感器对应扇区永磁体。该零点永磁体在经过一个通道时激励模拟霍尔传感器，该模拟霍尔传感器的信号代表参考转动角度，这样在每个扇区到达霍尔传感器的实际角度信号产生时，通知微处理器。

在另一实施例中，为扇区永磁体设置两个数字霍尔传感器，同时为零点永磁体设置一个第三模拟传感器或一个用数字霍尔传感器。这简化了正确信号的评估。

通过定义了15度扇区的24个扇区永磁电机，能够得到高的分辨率。扇区永磁体的数量可以更多或更少，且此数量间接依赖电机磁极的数量。

为了方便微处理器的信号评估，霍尔传感器应该连接至分离的端口。

特别方便的是，在微处理器中设置有一附加的程序部分，通过该程序部分，通过依靠电动力的变化的电机运行的方法，确定转子转动的角度。该程序部分与在两个依赖于速度的评估过程之间切换的程序部分结合。只在停机和重启动的过程中，对霍尔传感器的信号评估，同时忽略电动力的变化。相反，当高于预定的电机运行速度，忽略霍尔传感器的信号，同时只有电动力的变化被扫描。通过这一方法，最佳的矢量控制可以在宽的转速范围和在从停止到重启动的过程中实现。

尽管永磁体和霍尔传感器可以安装在电机内，但是为了不改变电机的本义，可以更方便地将永磁体安装在承载物上，该承载物接合在转子上。

在永磁电机用作纱线输入设备的缠绕驱动电机的情况下，转子通过轴和缠绕单元接合；该缠绕单元或者是缠绕盘或者是缠绕筒。永磁体被安装在缠绕单元上，同时霍尔传感器安装在纱线输入设备中邻近永磁体的轨迹的位置。无论何时永磁电机停止，为了永磁电机的永久矢量控制而得到的信息，可以另外用于通过微处理器调整缠绕单元到至少一个预定的转动位置。该转动位置对于纱线输入设备中的次要功能是方便的，例如对于新纱线的自动穿入。更进一步，永久性重新得到的信息可以用于阻止在一些情况下由纱线产生的外力导致的转子的倒转，阻止的方式是产生一个具有一定大小的保持力矩，该保持力矩抑制缠绕单元的正转和反转。

微处理器方便地容纳在纱线输入设备的控制永磁电机的控制设备中；该纱线输入设备的控制设备也连接至纱线供应传感器；该纱线供应传感器用于根据纱线供应尺寸控制缠绕驱动电机。纱线供应传感器的信号决定缠绕驱动电机是否必须相应地驱动、停止、加速或减速。在停机和操作的过程中，永磁体和霍尔传感器提供的信息被微处理器用于控制电机和/或用于纱线输入设备的次要功能。

为了在最宽的转速范围内且同时为了从静止开始的重启动而优化矢量控制，根据本方法，在电机的速度超过预定的电机速度值时，定子的矢量被调整，同时霍尔传感器的信号被忽略时。定子矢量的调整和转动的执行依赖于电动力的变化，特别是反作用力的变化；该反作用力由定子中的转子(例如PCT/EP02/10700)引发和/或由测量定子的绕组中的电压和电流(例如US 4,814,677A)引发。相反，在停机和重启动的过程中，定子的矢量是通过计算霍尔传感器的信号进行调整的。

在每一个扇区中，产生几个区别信号的组合；这些信号的组合由微处理器作为编码读取；结合零点信号，这些编码向微处理器通知转动的方向和相应的扇区。进一步讲，从不同的信号组合中，微处理器能够得到另外进一步的信息，甚至是在相应的扇区中的转子转动角度位置。用这一方法，在位置的检测过程中通过编码可以得到更高的分辨率，且该分辨率与永磁体的数量有关。另一方面，高分辨率使减少扇区永磁体的数量或相应地增加扇区的大小成为可能。

附图说明

依据附图解释了本发明的一个实施例。图中：

图1用作纱线输入设备的缠绕驱动电机的永磁电机的纵向剖视图；

图2是图1中的纱线输入设备的剖视图；

图3一种位置检测的示意图；

图4另一种位置检测的示意图；

图5微处理器中的信号评估表；和

图6示出图3中的信号评估的结果。

具体实施方式

如图1和2所示的纱线输入设备F是用作织机的纬纱输入设备。然而，本发明也能应用于针织机(未示出)中的纱线输入设备，该针织机例如包括作为缠绕单元的可转动的储纱筒。更进一步，该发明甚至应用于其它的纱线处理机器。

图1和2中的纱线输入设备包括一个带有壳体支架2的壳体1，壳体支架2中容纳附加部件。一个中空的轴3可转动地安装在壳体1中的轴承4中。一个储纱筒D静止地固定在位于壳体支架2下方的自由端。为了避免储纱筒D随轴转动，该永磁体12静止地安装在壳体中，用于通过缠绕单元W与安装在储纱筒D中的未示出的永磁体的磁配合。

一个同步电机，特别是永磁电机PM，用作缠绕驱动电机。该电机包括一个安装在轴3上的转子R和定子部件ST。该定子部件ST例如由定位部件13(图2)固定在位于壳体1中的一个预先确定的相对旋转的位置。

在所示的实施例中，在壳体支架2中安装有一个电机控制设备CU和一个微处理器MP。该电机控制设备CU带有一安装有纱线供应传感器8的信号传输连接装置，用以根据例如形成在储纱筒D上以纱线缠绕形式存在的纱线供应量，控制永磁电机PM的旋转速度、力矩和恢复期。更进一步，一个穿纱轨道9设置在壳体支架2中，为了传入新纱线，该壳体支架2与一个未示出的机载的气动穿纱装置配合工作。用于纱线的一个缩回开关(withdrawal opening)7也被设置在壳体支架2上。

该永磁电机PM通过传感器系统SS的方式由微处理器MP进行矢量控制，即在定子部件ST中产生一个电磁矢量，该电磁矢量被调整成在旋转方向上有与转子产生的矢量相应的最佳角度提前量。另外，基于被扫描的电动力的变化，特别是基于转子产生的反作用力的变化和/或基于相应于在定子绕组中的电压或电流的测量，微处理器MP上提供有一个用于矢量控制的程序部件，并且也提供一个用于在一种矢量控制(对于速度超过预定的运行速度)和使用传感器系统SS的矢量控制(处于恢复期和用于重启动期)之间转换的程序部件。

该缠绕单元W安装在轴2上且具有一出口6。该出口6的旋转角度位置在结构上相应于转子R是固定的。在该实施例中，该缠绕单元W是漏斗形(funnel-shaped)盘10且包括一个未详细示出而且在出口6终结的缠绕管。该未示出的纱线穿过轴3且通过出口6缠绕在储纱筒D的邻近纱线缠绕上。

该传感器系统SS包括扇区永磁体11，这些永磁体11安装在转子R且在360度内将转子R分为相等的扇区。扇区永磁体11设置在，如实施例所示，例如位于漏斗形盘的外周并具有均匀的外周距离。也可以比所示更多的，例如二十四个，或更少的扇区永磁体11。所有扇区永磁体都具有相同的磁性，例如北极指向外，同时南极朝向轴3。至少两个霍尔传感器H1、H2，在永磁体11的轨迹，以静止的方式安装。该霍尔传感器处于旋转运动方向的相对偏移的位置上。

该霍尔传感器H1、H2可以是数字和/或模拟霍尔传感器。在有两个霍尔传感器H1、H2的情况下，其中一个以数字方式工作，另一个以模拟方式工作。在有三个霍尔传感器的情况下(未示出)，其中两个以数字方式工作，第三个以数字方式或模拟方式工作。

图2示出了永磁体P的几何分布，该永磁体P限定了转子R中的磁极。示出的定子部件仅用于示意性的图示(不包括其中的定子绕组)。另外，至少一个零点永磁体14被设置在例如第1扇区和缠绕单元W中，方便地设置在两个扇区永磁体11之间。该附加的零点永磁体14的磁性与具有相同磁性的扇区永磁体11的磁性相反(零点永磁体14的南极向外，北极朝向轴3)。通过速度控制设备CU和微处理器MP和通过传感器系统SS的方式，可以实施永磁电机PM的永久矢量控制。在这种情况下，转子R的转动位置被永久地确定下来，并且通过将相应的电流供应给定子的绕组实现定子向量的转动，这样会得到满意的速度和最佳的力矩输出。为矢量控制所需的、至少是分别相对于定子绕组或定子部件ST和壳体1的转子R的相应的角度位置信息，可以从扇区永磁体11(以及零点永磁体14)和霍尔传感器H1、H2之间的配合中以传感器系统SS的方式提取出来，甚至是在恢复期中或停机时。这一信息甚至可以用于相对于壳体1的绕组单元W的位置控制和/或位置监测，例如为了在永磁电机PM停机时总能将出口6停在与穿纱轨迹9对齐的位置上。

如图2，例如在检测到纱线断开的情况下，绕组单元W必须停在相对于壳体1的穿纱位置中的预定的旋转位置X1。当永磁电机M必须停止时，缠绕单元W甚至可以被调整到一个第二旋转位置X2(图2)，在该第二旋转位置出口6例如将相对于壳体支架2偏转90度。在有纱线的回拉力的情况下，转子R转动的角度位置的信息也可以用于阻止缠绕单元W旋转接近该调整的停止位置例如X1、X2；该信息可以永久地从传感器系统SS得到，在某些情况下，甚至和转动信息结合。这一动作是在速度控制设备CU的帮助下实现的；为了维持缠绕单元W静止，该速度控制设备CU通过永磁电机PM在相应适合的转动方向上建立一个维持力矩。甚至在永磁电机PM停机时，从扇区永磁体11和霍尔传感器H1、H2配合，可以得到转子R的转动位置，以在永磁电机PM重启动的过程中允许立即执行最佳的矢量控制。

该永磁体11、14也可以安装在另一个承载体上，该承载体连接转子R且与转子R一起转动，并且在一些情况下距离转动轴很近(较高的分辨率)。带有微处理器MP的传感器系统SS和相应地与霍尔传感器H1、H2配合工作的永磁体11或11和14基本也可以用于不同于纱线输入装置的应用中的电机矢量控制.

通过传感器系统SS且通过微处理器MP，永磁电机PM的矢量控制的方法可以借助图2到6得到解释。为了解释，不仅假设12个(如图2所示)而且甚至假设24个扇区永磁体11，它们定义了第1到第24扇区，零点永磁体安装在第1扇区。连接有霍尔传感器H1、H2的微处理器MP的输入端口被表示为H1’、H2’、H2”。箭头T表示顺时针的转动，箭头T’表示逆时针的转动。微处理器在它的输入端口H1’、H2’、H2”将霍尔传感器H1、H2的信号作为代表扇区和目前转动方向的信息读取，例如作为由数字1和0组成的二进制或双重系统编码，相应于例如高或低信号水平。基于这一信息，理想的转动方向和要求的力矩所需的定子矢量以最佳的方式调节。

图3中示出了微处理器MP如何在其输入端口H1’、H2’读取信号，该信号在霍尔传感器H1、H2中由扇区永磁体11和零点永磁体14产生。图中垂直的线将相应的扇区彼此分开。数字霍尔传感器H1产生矩形的信号，该信号彼此通过垂直的分隔线在中间被分开。模拟霍尔传感器H2产生山形的信号，每一个扇区信号都比扇区短，开始于垂直分隔线的位置，结束于扇区的中间。更进一步，由零点永磁体14通过处，模拟霍尔传感器H2在第1扇区(S1)另外产生朝下的山形信号。这一信号与由扇区永磁体11的信号相连续并且位于第1扇区(S1)的中央附近。矩形信号和正的山形信号相应地在分隔线开始并且在相应于每个矩形信号的半长度的范围内彼此叠加。

图4中示出了微处理器MP如何在分开的输入端口H1’、H2’、H3’读取在此实施例提供的三个数字霍尔传感器H1、H2、H3的信号。该霍尔传感器的信号是矩形信号，其中零点永磁体14的信号(较低的信号序列(signal train))是负矩形信号(因为相反的磁性)。霍尔传感器H1、H2的矩形信号在相应于大约在每一个矩形信号的纵向的一半的范围内相互叠加，该叠加范围起始于相应的扇区中间的垂直分隔线。霍尔传感器H3的矩形信号位于第1扇区(S1)的中间部分。

微处理器MP从图3和4的信号序列中，即从彼此不同的扇区信号的组合中，读取二进制或双重系统编码；结合零点永磁体14的信号，从该编码可以得到至少置于霍尔传感器前面的相应的扇区，和甚至转动方向信息。因为在每一个扇区有彼此不同的几个信号的结合，微处理器不仅能得到相应的扇区，而且甚至为了在位置检测中增加分辨率，在每个扇区中还可以得到离散的转子角度位置。这一点将被详细地解释。较高的分辨率甚至允许减少扇区永磁体的数目(节省)。

对应图5中的表，假设永磁电机PM必须停止，然后必须缓慢地转动直到零点永磁体14将要激励霍尔传感器H2且将要在输入端口H2’产生一个信号，该信号有高信号水平＝数字1。微处理器然后读取第1扇区的角度位置。在转动的方向T上进一步减速的过程中(进入第1扇区的入口)，首先霍尔传感器H1、H2都不被激励(它们产生低信号水平＝数字0/0相应于双重系统的数字0)。接着，第1扇区的扇区永磁体11激励霍尔传感器H1，这样当在输入H2’将出现低信号水平(＝数字0)时，高信号水平(＝数字1)将出现在输入H1’。由此，在双重系统中，微处理器从1/0中确定数字2。此后，扇区永磁体11将同步激励霍尔传感器H1、H2，这样各自的高信号水平将出现在输入端口H1’、H2’(相应于双重系统中的数字1/1＝数字3)。下一步，当霍尔传感器H连续产生高信号水平(＝数字1)时，扇区永磁体11离开发出低信号水平(＝数字0)的霍尔传感器H1。由此，在霍尔传感器H1、H2都将不再被激励前，这样微处理器将在双重系统中再次登记数字0，微处理器在双重系统中从0/1读取数字1。在此过程中，微处理器确定编码02310，从该编码中，微处理器也确认得到的转动的顺时针方向。更进一步，现在微处理器知道转子R将进入第2扇区，在该扇区内转子R将以相应于二进制编码02310的数字3，以与两霍尔传感器H1、H2的同步动作的形式，与第2扇区的扇区永磁体11一起停下。

现在为了电机的重启动，微处理器MP得到的信息有转子R在霍尔传感器H1、H2之间随第2扇区停下，和转子以转动的顺时针方向T到达此位置。现在为了初始化重启动，定子矢量被先于转子矢量在转动的顺时针方向上最佳地调整。考虑到各自的扇区和转动的方向，微处理器MP可以说跟随转子R的转动运动和通过此方式，也永久地跟随缠绕单元W的转动运动。这一过程能够被执行，直到达到最高转速。在一些情况下，无论如何，在高于预定的转子的工作速度值，转子被切换至另一种矢量控制；为了该矢量控制，微处理器有相应的程序过程，这样在该速度值之上时，在扫描电动力的变化帮助下，特别是，在定子的绕阻中或通过测量相应定子设备中的电压或电流，扫描转子矢量的反向作用的电动力的变化的帮助下，矢量控制得以执行。

为了简单起见，下一步假设转子R在顺时针转动过程中(方向T)停止，同时零点永磁体14精确地停止在霍尔传感器H2前，这样高信号水平(相应于数字1)出现在微处理器的输入端口H2”，且所得的信息是转子正好停止在第24扇区和第1扇区之间。现在假定一个外力，例如纱线的回拉力或人的手动力，作用于转动的逆时针方向T’，该力有意或偶然趋向于转动缠绕单元W。该外力产生的结果是，转子被在相反于顺时针的方向转动，例如通过第24扇区进入第23扇区。在反转的过程中，微处理器在输入端口H2’、H1’读取数字0/1/1/0/0和数字0/0/1/1/0，这样得到二进制编码01320。随着在二进制编码中数字01......的序列的产生，微处理器被通知，现在转动方向是逆时针方向T’。更进一步，为了在正确的转动的顺时针方向T上重新启动而再次最佳地调整定子矢量，微处理器从0和1的组合中读取相应的转动角位置或相应的转子所停的扇区数。

或者，微处理器可以配置一个程序过程，在上述与正常的转动方向相反的反向运动(在此是顺时针方向T)的发生时，该程序过程立即调整转子，从而产生一个低力矩，该低力矩将转子转回以前的停止位置(位于第24扇区和第1扇区之间)，或该低力矩根据检测到的反转的趋势足以抵消该反转，这样转子实际保持在第一次登记的停止位置。

只要转子被沿转动的逆时针方向T’转动，微处理器读取带有扇区数的二进制编码01320，与在沿着转动的正常方向T的情况下读入带有扇区数的二进制编码02310相反。

如图4再次示出了微处理器如何连续地在输入端口H1’、H2’从来自于霍尔传感器H1、H2的信号中确定编码，该编码在双重系统中在转动的顺时针方向的情况下是数字02310，但是在双重系统中在转动的逆时针方向的情况下是数字01320。方便的是，为了得到转动角度位置和转动方向的信息，微处理器只考虑数字序列231或123。

代替只有两个霍尔传感器H1、H2的，甚至可以设置三个霍尔传感器(图4)，每一个霍尔传感器与微处理器的一个分开的端口连接。在这些霍尔传感器中，为了和零点永磁体14配合工作，第三霍尔传感器或者是数字霍尔传感器(如所示)或者是模拟传感器。

相应于图2所示的实施例，在所示转子的停止的位置，在霍尔传感器H1、H2都工作时，微处理器得到的信息是停机发生在数字序列231的数字3处，先前的转动方向是方向T，和第3扇区位于霍尔传感器H1、H2之间。在停机过程中，外力进一步转动转子R，在这一情况下，微处理器MP将通过二进制编码中的数字1和数字0知道，转子已经进一步在正常的转动方向T上转动至第3和第4扇区之间的一个角度位置。尽管如此，如果在二进制编码中数字2紧跟数字3，处于第3扇区的停止状态和如果数字0将随后，这样微处理器MP将知道转子R已经被在错误的转动的逆时针方向转动回第3和第2扇区之间的位置。

从霍尔传感器H1、H2得到的信息也可以用于精确地将缠绕单元W相应地停止或固定在角度位置X1或X2，例如为了无问题地执行某些穿纱工艺(自动穿纱或手动穿纱)。

在霍尔传感器H1、H2产生的信号的帮助下，永磁电机PM甚至在转动的方向T’，通过最佳的矢量控制被有意地驱动。这点比较方便的，因为为了最佳地处理纱线，根据处理的纱线的扭曲，纱线输入设备必须在一个或另一个方向运行。

在所示的实施例中，转子R带有四个磁极P。在此情况下共12个扇区永磁体11比较有利(扇区大小30度)。尽管如此，24个扇区永磁体11更好(扇区大小15度)。在其它因素中，扇区的数量按照转子的磁极数量和/或定子绕阻的数量确定。为了得到高分辨率，磁极的数目越大，扇区应当越小。

因为对于每一个扇区可以从彼此不同的霍尔传感器H1、H2的信号的组合中得到编码02310或01320，所以为了在转子R的位置检测中到达与所设置的扇区永磁体11的数字相比较高的分辨率，进一步通过微处理器MP，从编码所包含的数字中或从信号的组合中得到位于每扇区内的转子的角度位置。为了得到非常精确的转子转动的角度信息，用以正确调整定子矢量，15度的扇区，例如可分为单一的较小的角度间隔。

Claims

1.一种用于矢量控制传感器系统(SS)，用于通过微处理器(MP)对同步电机进行矢量控制，该同步电机包括一定子(ST)和一作为纱线输入设备(F)的缠绕驱动电机的多磁极转子(R)，其特征在于：具有相同磁性的一些扇区永磁体(11)被均匀地360度环绕地设置以便被转子(R)可转动地驱动；两个或多个静止的霍尔传感器(H1、H2)沿扇区永磁体(11)的轨迹设置；该霍尔传感器(H1、H2)在旋转运动的方向上间隔设置，这样每个扇区永磁体(11)同时激活两个霍尔传感器(H1、H2)；和设置具有与扇区永磁体(11)的相同磁性相对应的相反的磁性的一个零点永磁体(14)，用于当该零点永磁体(14)被转子(R)驱动转动时经过至少一个霍尔传感器(H1、H2)。

2.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于：传感器系统(SS)是与永磁电机(PM)结合在一起的。

3.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于：设置有一数字和一模拟霍尔传感器(H1、H2)，且零点永磁体(14)设置为至少经过模拟霍尔传感器。

4.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于：设置有两个数字霍尔传感器(H1、H2)和一个为零点永磁体(14)设置的第三模拟或数字霍尔传感器。

5.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于：设置有24个扇区永磁体(11)。

6.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于：在微处理器(MP)中设置一程序部分，用于在电机运行的帮助下根据电动力变化或在定子绕组中的电压和电流测量的变化确定转子转动的角度；还设有另一个程序部分，用于根据速度在霍尔传感器信号评估进程和较高速度评估进程之间进行切换，用以评估电动反作用力或所测量的电压和电流，该霍尔传感器信号评估进程与电机停机、电机的重启动和低电机速度相结合，该较高速度评估进程与高于预定的转子的工作速度值的较高电机速度相结合。

7.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于：扇区永磁体(11)的区域设置在一个承载物上，该承载物与转子(R)相接合。

8.如权利要求6所述的传感器系统，其特征在于：转子(R)通过一轴(3)与纱线输入设备(F)的缠绕单元(W)接合；该缠绕单元(W)或者是缠绕盘(10)或者是轴(3)上的缠绕圆筒，该缠绕盘(10)带有位于中空的轴(3)上的整体的缠绕筒；且扇区永磁体(11)和零点永磁体(14)被设置在带有霍尔传感器(H1、H2)的缠绕单元(W)上，该霍尔传感器(H1、H2)被设置在纱线输入设备中，邻近缠绕单元(W)。

9.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于：微处理器(MP)被设置在纱线输入设备的电机控制设备(CU)中，该纱线输入设备的电机控制设备(CU)连接至少一个纱线输入设备的纱线供应传感器(8)。

10.一种矢量控制的方法，用于同步电机的矢量控制，该同步电机包括一定子(ST)和一多磁极转子(R)，该同步电机作为纱线输入设备(F)的缠绕驱动电机，使用一微处理器，用于根据转子转动角度调整定子矢量，其特征在于：借助两个或多个霍尔传感器(H1、H2)和一些扇区永磁体(11)，通过利用转子转动或相对的转子转动位置，产生实际角度扇区信号，该实际角度扇区信号带有与零点信号结合的时间(timewise)的叠加；和，为了矢量控制，微处理器从实际角度扇区信号连续地得到转动方向和相应的扇区信息，该扇区信息是以二进制或双重系统编码的形式。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：实际的角度扇区信号在速度超过预定的电机运行速度时被忽略，从而定子矢量根据电动力的变化调整，所述电动力是由定子中的转子或以在定子的绕组中测量的电压或电流的方式感应的反作用力。