DE102009015016A1 - Sensor device for use at primary part of linear motor, has evaluation circuit for producing signal from measuring signal, and switching element for supplying another measuring signal or signal with two levels as output signal to exit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung sowie ein Primärteil eines Elektromotors.The The present invention relates to a sensor device and a primary part an electric motor.
Stand der TechnikState of the art
Hallsensoren aufweisende Sensoreinrichtungen werden beispielsweise im Bereich von Elektromotoren häufig verwendet. Dabei lassen sich zwei Arten von Sensoreinrichtungen unterscheiden: Sensoren, die das Messsignal in analoger oder digitaler Form ausgeben, und Sensoren, die ein oder mehrere Schaltsignale zur Kommutierungsbestimmung ausgeben.Hall sensors having sensor devices are, for example, in the field of electric motors frequently used. There are two types of sensor devices distinguish: sensors that transmit the measurement signal in analog or digital form output, and sensors, the one or more switching signals for Kommutierungsbestimmung output.
Insbesondere zur Bestimmung der Bewegung und Position von rotativen oder translatorischen Motoren werden analoge oder digitale Hallsensoren eingesetzt. Die zur Kommutierungsbestimmung verwendeten Sensoreinrichtungen geben üblicherweise drei um jeweils 120° phasenverschobene Schaltsignalfolgen aus. Entsprechend existieren Steuer- bzw. Regelgeräte, die Positionssensoren oder Kommutierungssensoren benötigen. Especially for determining the movement and position of rotary or translatory motors Analogue or digital Hall sensors are used. The commutation determination used sensor devices usually give three to each 120 ° out of phase Switching signal sequences. Accordingly, there are control or regulating devices that Need position sensors or commutation sensors.
Somit existieren auf der einen Seite Sensoren, die bestimmte Ausgabesignale liefern, und auf der anderen Seite Steuer- bzw. Regelgeräte, die bestimmte Eingabesignale erwarten. Diese Bauteilevielfalt führt zu erhöhten Lager- und Bereitstellungskosten. Bestimmte Sensoreinrichtungen können nicht oder nur unter Verwendung teuerer Adaptereinrichtungen mit bestimmten Regelgeräten verbunden werden.Consequently On the one hand there are sensors that produce certain output signals supply, and on the other hand, control equipment that expect certain input signals. This variety of components leads to increased storage and deployment costs. Certain sensor devices can not or only using expensive adapter devices with certain controllers get connected.
Es ist daher wünschenswert, die Bauteilevielfalt zu verringern.It is therefore desirable to reduce the variety of components.
Ausgehend von diesem Stand der Technik schlägt die vorliegende Erfindung eine Sensoreinrichtung sowie ein Primärteil für einen Elektromotor mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.outgoing of this prior art proposes the present invention a sensor device and a primary part for an electric motor with the Characteristics of the independent claims in front. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung ist insbesondere zur Verwendung an einem Primärteil eines Elektromotors vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung bei einem, insbesondere eisenlosen, Linearmotor. Die Sensoreinrichtung umfasst wenigstens einen Ausgang zur Ausgabe wenigstens eines Ausgabesignals, wenigstens ein Hall-Sensorelement zur Erzeugung wenigstens eines analogen Messsignals, wenigstens eine Auswerteschaltung zur Erzeugung wenigstens eines, genau zwei Pegel aufweisenden Signals aus dem wenigstens einen analogen Messsignal und wenigstens ein Schaltelement zum Anlegen des wenigstens einen analogen Messsignals oder des wenigstens einen, genau zwei Pegel aufweisenden Signals an den Ausgang als Ausgabesignal.A Sensor device according to the invention intended in particular for use on a primary part of an electric motor. Particularly preferred is the use in a, in particular ironless, Linear motor. The sensor device comprises at least one output for outputting at least one output signal, at least one Hall sensor element for generating at least one analog measuring signal, at least an evaluation circuit for generating at least one, exactly two Level having signal from the at least one analog measurement signal and at least one switching element for applying the at least one analogue Measuring signal or at least one, having exactly two levels Signal to the output as output signal.
Bei einem genau zwei Pegel aufweisenden Signals kann es sich entweder um ein Schaltsignal, das abwechselnd einen der beiden Pegel aufweist, oder um ein sogenanntes Digitalsignal, das digitalisierte Messwerte übermittelt, handeln.at an exactly two level signal may either be to a switching signal, which alternately has one of the two levels, or a so-called digital signal, which transmits digitized measured values, act.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine schaltbare bzw. umschaltbare Sensoreinrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, neben einem analogen Messsignal auch ein Schaltsignal und/oder Digitalsignal zu liefern. Somit kann eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung an unterschiedlichen Regelgeräten verwendet werden, ohne dass dafür mehrere Schnittstellen oder besondere Adaptervorrichtungen nötig wären.With the solution according to the invention becomes a switchable or switchable sensor device provided, the is capable, in addition to an analog measurement signal and a switching signal and / or digital signal. Thus, a sensor device according to the invention on different control devices be used without it multiple interfaces or special adapter devices would be necessary.
Das Schaltelement kann mechanisch, z. B. als Jumper, elektromechanisch, z. B. als Relais, oder vorzugsweise elektronisch ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung bietet darüber hinaus die Möglichkeit, die unterschiedlichen, erzeugbaren Ausgabesignale am selben Ausgang und damit über dieselben angeschlossenen Kabel zu übermitteln. Insbesondere bei Linearmotoren, vorzugsweise bei eisenlosen Linearmotoren, kann durch die Nutzung identischer Leiter im Kabel die Dicke des Kabels reduziert werden, so dass deutlich weniger Masse bewegt werden muss. Dies ist insbesondere bei den genannten Motoren vorteilhaft, da diese sehr hohe Beschleunigungswerte aufweisen, die direkt durch die bewegte Masse der Kabel beeinflusst werden.The Switching element can mechanically, z. B. as a jumper, electromechanical, z. B. as a relay, or preferably be carried out electronically. The sensor device according to the invention offers about it addition the possibility the different output signals that can be generated at the same output and over it to transmit the same connected cables. Especially at Linear motors, preferably in ironless linear motors, can by the use of identical conductors in the cable reduces the thickness of the cable so much less mass has to be moved. This is particularly advantageous in the mentioned engines, since these have very high acceleration values that move directly through the Mass of the cables are affected.
Das wenigstens eine Ausgabesignal kann als Spannungs- oder Stromsignal ausgebildet werden, wobei Stromsignale eine größere Störungssicherheit aufweisen und Spannungssignale weniger Leiter im Kabel erfordern.The at least one output signal may be a voltage or current signal be formed, wherein current signals have greater interference safety and Voltage signals require fewer conductors in the cable.
Durch Nutzung eines Pull-up- oder Pull-down-Widerstands kann ein definierter Schaltzustand der Sensoreinrichtung erreicht werden, falls eine Eingang für das Schaltelement nicht angeschlossen ist.By Using a pull-up or pull-down resistor can be a defined Switching state of the sensor device can be achieved if a Entrance for the switching element is not connected.
Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung wenigstens ein erstes und ein zweites Hall-Sensorelement zur Erzeugung wenigstens eines ersten bzw. zweiten analogen Messsignals auf. Durch die Bereitstellung von wenigstens zwei Sensorelementen kann insbesondere bei Elektromotoren wie z. B. Linearmotoren eine umfangreiche Bestimmung des Betriebszustands erfolgen. Es ist möglich, die Position, Richtung, Geschwindigkeit, Kommutierung usw. zu bestimmen.Preferably the sensor device has at least a first and a second Hall sensor element for generating at least a first or second analog measurement signal on. By providing at least two sensor elements, in particular in electric motors such. As linear motors an extensive determination of the operating condition respectively. It is possible, determine the position, direction, speed, commutation, etc.
Vorzugsweise ist die Auswerteschaltung zur Erzeugung von drei, genau zwei Pegel aufweisenden Signalen ausgebildet. Diese Schaltsignalfolge kann insbesondere besonders einfach als Kommutierungssignal verwendet werden. Vorzugsweise ist die Auswerteschaltung zur Erzeugung von drei genau zwei Pegel aufweisenden Signalen ausgebildet, wobei jeweils alle 180° ein Pegelwechsel stattfindet und die Signale um 120° zueinander phasenverschoben sind. Somit kann ein standardisiertes Kommutierungssignal ausgegeben werden.Preferably is the evaluation circuit for generating three, exactly two levels formed having signals. This switching signal sequence can in particular particularly easy to use as a commutation signal. Preferably is the evaluation circuit for generating three exactly two levels formed having signals, each every 180 ° a level change takes place and the signals are phase-shifted by 120 ° to each other. Thus, a standardized commutation signal can be output.
Ein erfindungsgemäßes Primärteil eines Elektromotors weist einen magnetische Fluss erzeugende Mittel sowie eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auf. Die Mittel sind als Elektromagnet ausgeführt. Besonders im Gebiet der Elektromotoren kann eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung vorteilhaft eingesetzt werden, um die Bauteilevielfalt zu verringern.One Inventive primary part of an electric motor has a magnetic flux generating means and a sensor device according to the invention on. The means are designed as electromagnet. Especially in the area of Electric motors, a sensor device according to the invention advantageously be used to reduce the diversity of components.
Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung so am Primärteil angeordnet, dass sie ein Streufeld des zugehörigen Sekundärteils erfassen kann. Insbesondere bei Linearmotoren ist möglicherweise der nutzbare Verfahrweg durch die herkömmliche Anordnung eines Sensorelements beschränkt. Wenn, wie üblich, die Sensoreinrichtung zur Detektion des Hauptfelds des Sekundärteils, d. h. axial vor oder hinter dem Primärteil, angeordnet ist, reduziert sich der nutzbare Verfahrweg um die Ausdehnung der Sensoreinrichtung und deren Befestigungsmittel. Dies ist bei der vorteilhaften Detektion des Streufelds des Sekundärteils nicht der Fall. Somit kann die Sensoreinrichtung beispielsweise oberhalb einer Permanentmagnetanordnung des Sekundärteils angeordnet werden, um das Streufeld zu detektieren. Das Streufeld ist weniger schwankend in der Amplitude, so dass die Ausgangssignale von einer hohen Qualität sind.Preferably the sensor device is arranged on the primary part that they a stray field of the associated secondary part can capture. Especially with linear motors is possibly the usable travel path through the conventional arrangement of a sensor element limited. If, as usual, the Sensor device for detecting the main field of the secondary part, d. H. axially in front of or behind the primary part, is arranged, reduced is the usable travel to the extent of the sensor device and their attachment means. This is in the advantageous detection the stray field of the secondary part not the case. Thus, the sensor device, for example arranged above a permanent magnet arrangement of the secondary part be used to detect the stray field. The stray field is less fluctuating in amplitude, so the output signals from one high quality are.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and attached drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It It is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The Invention is based on embodiments schematically shown in the drawing and is below under Referring to the drawings described in detail.
Figurenbeschreibungfigure description
In
Die
Auswerteschaltung
Das
aus drei Einzelsignalfolgen bestehende Kommutierungssignal wird,
ebenso wie das erste und das zweite analoge Messsignal, dem Schaltelement
Die
Sensoreinrichtung
Der
Ausgang
In
Das
Primärteil
weist ein Gehäuse
bzw. einen Träger
Das
Sekundärteil
Das
Primärteil
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann eine variabel verwendbare Sensoreinrichtung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, neben analogen Ausgabesignalen auch digitale und/oder Schaltsignale zu liefern.With the solution according to the invention can be a be provided variably usable sensor device, the is able, in addition to analog output signals also digital and / or To deliver switching signals.
Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.It is understood that in the illustrated figures only exemplary embodiments the invention are shown. Next to this is every other embodiment conceivable without departing from the scope of this invention.
Claims (9)
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