DE102009020506A1 - Drive, has sensor form-fittingly connected with stator along circumferential direction of stator package, so that relative angular position is determined between sensor and stator winding - Google Patents

Drive, has sensor form-fittingly connected with stator along circumferential direction of stator package, so that relative angular position is determined between sensor and stator winding Download PDF

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Jochen Dr. Mahlein
Christian HÜBERS
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
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Abstract

The drive has a recording unit for recording an angular position of rotors (4) of electric motors. A stator includes a stator package (5) with a stator winding. A rototably connected transducer is provided on the rotor, and a sensor (1) is form-fittingly connected with the stator along a circumferential direction of the package, so that relative angular position is determined between the sensor and stator winding. The angular position is detected between the transducer and the sensor, where the transducer is designed as a permanent magnet (3). An independent claim is also included for a method for manufacturing a drive.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb und ein Verfahren zur Herstellung eines Antriebs.The invention relates to a drive and a method for producing a drive.

Es ist allgemein bekannt, an den Rotor eines Elektromotor einen Winkelsensor anzubauen zur Detektion der Winkellage des Rotors.It is generally known to attach an angle sensor to the rotor of an electric motor for detecting the angular position of the rotor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit einer verbesserten Winkelerfassung in kompakter Weise weiterzubilden.The invention is therefore the object of developing an electric motor with improved angle detection in a compact manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the drive according to the features specified in claim 1 and in the method according to the features specified in claim 10.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb mit einer Anordnung zur Erfassung der Winkellage eines Rotors eines Elektromotors sind, dass der Motor einen Stator, insbesondere umfassend ein Statorblechpaket mit Statorwicklung, und einen Rotor umfasst,
wobei am Rotor ein drehfest verbundener Geber vorgesehen ist,
wobei von einem mit dem Stator verbundenen Sensor die Winkellage zwischen Geber und Sensor detektierbar ist,
wobei der Sensor mit dem Stator, insbesondere Statorblechpaket zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist, insbesondere so dass die relative Winkellage zwischen Sensor und Statorwicklung eindeutig festgelegt ist.
Important features of the invention in the drive with an arrangement for detecting the angular position of a rotor of an electric motor are that the motor comprises a stator, in particular comprising a stator laminated core with stator winding, and a rotor,
wherein a rotatably connected encoder is provided on the rotor,
wherein the angular position between the sensor and the sensor is detectable by a sensor connected to the stator,
wherein the sensor with the stator, in particular stator lamination stack is positively connected at least in the circumferential direction, in particular so that the relative angular position between the sensor and the stator winding is clearly defined.

Von Vorteil ist dabei, dass ein Einmessen bei Inbetriebnahme entfällt und es sind auch keine zusätzlichen Komponenten zur Kennzeichnung der Winkellage notwendig. Somit ist ein kompakter Antrieb realisierbar und eine schnelle und einfache Inbetriebnahme erreicht.The advantage here is that a calibration during commissioning is eliminated and there are no additional components for identifying the angular position necessary. Thus, a compact drive can be realized and a quick and easy commissioning achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Geber ein Dauermagnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine störsichere, also fehlerarme Winkelerkennung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the encoder is a permanent magnet. The advantage here is that a fail-safe, so low-error angle detection is executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor auf einer Leiterplatte befestigt, insbesondere fest und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere wobei Anschlussfüße des Sensors durch Ausnehmungen der Leiterplatte geführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Festlegung der relativen Winkellage erreichbar ist.In an advantageous embodiment of the sensor is mounted on a circuit board, in particular fixed and / or materially connected, in particular wherein the connecting feet of the sensor are guided by recesses of the circuit board. The advantage here is that a simple determination of the relative angular position can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte in Umfangsrichtung formschlüssig mit einem Gehäuseteil des Motors verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Winkellage des Sensors einfach und schnell festlegbar ist.In an advantageous embodiment, the circuit board is positively connected in the circumferential direction with a housing part of the motor. The advantage here is that the angular position of the sensor is easy and quick to fix.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuseteil des Motors zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig mit dem Stator, insbesondere Statorblechpaket und/oder Statorwicklung, verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine relative Ausrichtung in einfacher Weise ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the housing part of the motor is at least in the circumferential direction positively connected to the stator, in particular stator lamination and / or stator winding connected. The advantage here is that a relative orientation is made possible in a simple manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Geber formschlüssig verbunden mit dem Rotor. Von Vorteil ist dabei, dass die relative Lage des Gebers zum aktiven Rotorteil bei der Herstellung des Rotors festlegbar ist.In an advantageous embodiment, the encoder is positively connected to the rotor. The advantage here is that the relative position of the encoder to the active rotor part in the manufacture of the rotor can be fixed.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Geber bei seiner Herstellung oder Verbindung mit dem Rotor in einer vorbekannten Winkellage zum aktiven Rotorteil, insbesondere Dauermagneten, festgelegt. Von Vorteil ist dabei, dass die Festlegung dauerhaft herstellbar ist und in einfacher Weise.In an advantageous embodiment of the encoder is in its manufacture or connection to the rotor in a known angular position to the active rotor part, in particular permanent magnets set. The advantage here is that the determination is permanently produced and in a simple manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Winkelsensor einen Hallsensor oder einen anderen Magnetfelddetektierenden Sensor auf. Von Vorteil ist dabei, dass einfache kostengünstige Sensoren verwendbar sind.In an advantageous embodiment, the angle sensor has a Hall sensor or another magnetic field detecting sensor. The advantage here is that simple inexpensive sensors can be used.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuerelektronik mit Mitteln zur Stromerfassung und mit dem Winkelsensor verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Herstellung eines Antriebs sind, dass der Sensor mit einer Leiterplatte stoffschlüssig verbunden wird, wobei die relative Lage des Sensors zur Leiterplatte mittels des Layouts eindeutig vorgegeben wird,
wobei die Leiterplatte zum Gehäuseteil zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist,
wobei das Statorblechpaket zum Gehäuseteil in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist,
wobei der Geber mit dem Rotor fest verbunden wird, wobei eine vorgegebene Winkelausrichtung zwischen Geber und aktivem eingehalten wird.
In an advantageous embodiment, the control electronics are connected to means for current detection and with the angle sensor. The advantage here is that important features in the method for producing a drive, that the sensor is materially connected to a circuit board, the relative position of the sensor to the circuit board by means of the layout is clearly specified,
wherein the printed circuit board is connected in a form-fitting manner to the housing part at least in the circumferential direction,
wherein the stator lamination stack is connected in a form-fitting manner to the housing part in the circumferential direction,
wherein the encoder is fixedly connected to the rotor, wherein a predetermined angular alignment between encoder and active is maintained.

Von Vorteil ist dabei, dass bei der Herstellung die relative Winkellage in einfacher und kostengünstiger Weise erreichbar ist. Somit ist die Einmessung verzichtbar. Außerdem ist ein kompakter Motor herstellbar.The advantage here is that in the production of the relative angular position can be achieved in a simple and cost-effective manner. Thus, the calibration is dispensable. In addition, a compact engine can be produced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Geber durch Aufmagnetisierung eines magnetisierbaren Bereiches, insbesondere Ferritbereichs, am Rotor erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass die Festlegung der relativen Winkellage besonders einfach und kostengünstig festlegbar ist.In an advantageous embodiment, the transmitter is generated by magnetization of a magnetizable region, in particular ferrite, on the rotor. The advantage here is that the determination of the relative angular position is particularly simple and inexpensive fixable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der aktive Rotorteil Dauermagnete, die in Umfangsrichtung nacheinander angeordnet sind und deren Magnetisierung in radialer Richtung abwechselnd vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Motor als Synchronmotor ausführbar ist. Statt der Dauermagnete ist auch eine Erregerwicklung vorsehbar, so dass der Synchronmotor als fremderregter Synchronmotor ausführbar ist.In an advantageous embodiment of the active rotor part permanent magnets, which are arranged one after the other in the circumferential direction and whose magnetization is provided alternately in the radial direction. The advantage here is that the Motor can be executed as a synchronous motor. Instead of the permanent magnets and a field winding is providable, so that the synchronous motor can be executed as a third-excited synchronous motor.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der aktive Rotorteil einen Kurzschlusskäfig, insbesondere in einem von dem axialen Bereich der Dauermagnete verschiedenen Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass ein Anlaufen des Motors bei relativ hoch frequentem Drehfeld mit höherem Drehmoment erzielbar ist, insbesondere bei einer Frequenz des Drehfeldes die der Frequenz des öffentlichen Versorgungsnetzes gleicht.In an advantageous embodiment, the active rotor part comprises a short-circuit cage, in particular in a different area from the axial region of the permanent magnets. The advantage here is that a start of the engine at relatively high-frequency rotary field with higher torque can be achieved, especially at a frequency of the rotating field equal to the frequency of the public supply network.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden der Steuerelektronik erfasste Werte des Motorstroms und erfasste Winkelwerte zugeführt, wobei der Elektromotor, insbesondere dessen Statorwicklung, gespeist wird von einem Wechselrichter, dessen Schalter von einer Steuerelektronik angesteuert werden, so dass Statorflussraumzeiger vorgebbar ist,
wobei Sensorsignale eines Winkelsensors zur Detektion der Winkellage des Rotors des Elektromotors zur Steuerelektronik zugeleitet werden,
wobei die vom Winkelsensor erfassten Werte als Istwerte für Winkelstellung des Rotors an eine Regelungseinheit der Steuerelektronik übermittelt werden. Von Vorteil ist dabei, dass der Motor als Drehzahlgeregelter Antrieb betreibbar ist oder Sollverläufe von Winkelpositionen anfahrbar sind.
In an advantageous embodiment, the control electronics are supplied with detected values of the motor current and detected angle values, the electric motor, in particular its stator winding, being fed by an inverter whose switches are controlled by an electronic control unit, so that stator flux space vector can be predetermined.
wherein sensor signals of an angle sensor for detecting the angular position of the rotor of the electric motor are fed to the control electronics,
wherein the detected by the angle sensor values are transmitted as actual values for angular position of the rotor to a control unit of the control electronics. The advantage here is that the engine is operable as a speed-controlled drive or target curves of angular positions can be approached.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Motorstrom erfasst, insbesondere wobei ein Motorstromraumzeiger gebildet wird, und der Steuerelektronik zugeführt wird, insbesondere im Normalbetrieb oder im geregelten Betrieb, zur Regelung auf einen Sollraumzeiger hin, wobei die Motorspannung vom Wechselrichter gestellt wird, dessen steuerbare Schalter von der Steuerelektronik entsprechend pulsweitenmodulierte Ansteuersignale erhalten.In an advantageous embodiment of the motor current is detected, in particular wherein a motor power space pointer is formed, and the control electronics is supplied, in particular in normal operation or in regulated operation, for control to a desired space pointer, the motor voltage is provided by the inverter, the controllable switch of the Control electronics receive corresponding pulse width modulated drive signals.

Außerdem ist der Motor mit integriertem Winkelsensor sehr kompakt ausführbar, da nur ein Dauermagnet in einem Schraubteil vorzusehen ist, das in einen axialen Endbereich des Rotors des Motors einzuschrauben ist.In addition, the motor with integrated angle sensor is very compact executable, since only a permanent magnet is provided in a screw which is to be screwed into an axial end portion of the rotor of the motor.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Motorstrom erfasst, insbesondere wobei ein Motorstromraumzeiger gebildet wird, und der Steuerelektronik zugeführt wird, insbesondere im Normalbetrieb oder im geregelten Betrieb, zur Regelung auf einen Sollraumzeiger hin, wobei die Motorspannung vom Wechselrichter gestellt wird, dessen steuerbare Schalter von der Steuerelektronik entsprechend pulsweitenmodulierte Ansteuersignale erhalten. Von Vorteil ist dabei, dass ein Umrichter zu Speisung des Elektromotors in einfacher Weise verwendbar ist.In an advantageous embodiment of the motor current is detected, in particular wherein a motor power space pointer is formed, and the control electronics is supplied, in particular in normal operation or in regulated operation, for control to a desired space pointer, the motor voltage is provided by the inverter, the controllable switch of the Control electronics receive corresponding pulse width modulated drive signals. The advantage here is that a converter for feeding the electric motor can be used in a simple manner.

Wichtige Merkmale bei dem Antrieb sind auch, dass der Elektromotor und Wechselrichter einen Winkelsensor umfasst, der einen Hallsensor aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass der Winkelsensor in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar ist.Important features in the drive are also that the electric motor and inverter comprises an angle sensor having a Hall sensor. The advantage here is that the angle sensor can be produced in a simple and cost-effective manner.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt.In the 1 a device according to the invention is shown schematically.

Dabei ist am axialen Ende eines Rotors 4 eines Elektromotors ein Dauermagnet 3 befestigt. Vorzugsweise wird der Dauermagnet 3 hierzu in einem Kopf einer Schraube eingelassen und drehfest mit dieser verbunden. Die Schraube ist in einer zur Rotorachse koaxial ausgerichteten Gewindebohrung schraubverbunden. Die Magnetisierungsrichtung des Dauermagnets 3 ist in radialer Richtung, also senkrecht zur Rotorachse vorgesehen.It is at the axial end of a rotor 4 an electric motor is a permanent magnet 3 attached. Preferably, the permanent magnet 3 For this purpose embedded in a head of a screw and rotatably connected to this. The screw is screw-connected in a threaded bore coaxial with the rotor axis. The magnetization direction of the permanent magnet 3 is provided in the radial direction, that is perpendicular to the rotor axis.

Axial gegenüber angeordnet ist eine Leiterplatte 2, auf der zumindest ein Sensor 1 und eine elektronische Auswerteschaltung, der die Sensorsignale zugeführt werden, angeordnet sind. Vorzugsweise wird als Sensor zumindest ein Hall-Sensor verwendet. Mittels des Sensors ist eine Detektion des Magnetfeldes des Dauermagnets und somit der Winkellage des Rotors 4 ausführbar.Axially opposite is a printed circuit board 2 on which at least one sensor 1 and an electronic evaluation circuit, the sensor signals are supplied, are arranged. Preferably, at least one Hall sensor is used as the sensor. By means of the sensor is a detection of the magnetic field of the permanent magnet and thus the angular position of the rotor 4 executable.

Der Elektromotor ist vorzugsweise als Synchronmotor ausgeführt, wobei am Rotor als aktives Rotorteil Dauermagnete vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung aufeinander folgend jeweils in radialer Richtung abwechselnd magnetisiert sind. Der Stator des Elektromotors, umfassend eine Statorwicklung, welche auf einem Statorblechpaket aufgebracht ist, ist vorzugsweise mit einer Drehstromwicklung ausgeführt, so dass ein Drehfeld erzeugbar ist. Der Rotor folgt dem Drehfeld bis auf geringe Winkelabweichungen exakt, insbesondere bei nicht vorhandener Last. Statt eines solchen Synchronmotors ist aber auch eine fremderregte Synchronmaschine verwendbar, bei der auf dem Rotor ein Rotorblechpaket angeordnet ist, um dessen radial ausgerichteten, in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Zähne eine Erregerwicklung vorgesehen ist. Vorzugsweise sind die Zähne in Umfangsrichtung in äquidistantem Abstand zueinander angeordnet.The electric motor is preferably designed as a synchronous motor, wherein permanent magnets are provided on the rotor as the active rotor part, which are alternately magnetized alternately in the circumferential direction in each case in the radial direction. The stator of the electric motor, comprising a stator winding, which is mounted on a laminated stator core, is preferably designed with a three-phase winding, so that a rotating field can be generated. The rotor follows the rotating field exactly to small angular deviations exactly, especially with no load. Instead of such a synchronous motor, however, it is also possible to use a separately excited synchronous machine, in which a rotor laminated core is arranged on the rotor, around whose radially oriented, circumferentially successive teeth a field winding is provided. Preferably, the teeth are arranged in the circumferential direction at an equidistant distance from each other.

Im nach der Inbetriebnahme erfolgenden Normalbetrieb wird zu jedem Zeitpunkt wiederum ein Winkelwert mittels des Sensors bestimmt. Der korrigierte Winkelwert der Steuerelektronik des den Elektromotor speisenden Wechselrichters zugeführt als Rückführgröße. Vorzugsweise wird aus diesen Winkelwerten die Drehzahl des Rotors bestimmt und einem in der Steuerelektronik vorgesehenen Drehzahlregler als Istwert zugeführt.In the normal operation after commissioning, an angle value is again determined at any time by means of the sensor. The corrected angle value of the electronic control unit of the inverter feeding the electric motor fed as a feedback variable. Preferably, the rotational speed of the rotor is determined from these angle values and fed to a provided in the control electronics speed controller as an actual value.

Der Sensor, vorzugsweise ein Hall-Sensor oder ein anderer gleichwertig verwendbarer Magnetfeldsensor, ist auf der Leiterplatt befestigt. Somit ist seine zur Leiterplatte 2 relative Position und Ausrichtung eindeutig und mit geringen Toleranzen festgelegt, da die Bestückung durch das Layout der Leiterplatte festgelegt ist. The sensor, preferably a Hall sensor or other equivalent usable magnetic field sensor, is mounted on the printed circuit board. Thus, his is to the circuit board 2 Relative position and orientation determined clearly and with low tolerances, since the assembly is determined by the layout of the circuit board.

Da die Leiterplatte am Gehäuseteil 7 oder einem mit diesem fest verbundenen Gehäuseteil befestigt ist, insbesondere schraubverbunden, ist auch die zum Gehäuseteil 7 relative Ausrichtung und Lage der Leiterplatte 1 festgelegt. Hierbei werden bevorzugt Ausnehmungen und/oder Löcher in der Leiterplatte 2 vorgesehen, die mit Ausnehmungen oder Gewindebohrungen im Gehäuseteil 7 oder einem mit diesem fest verbundenen Gehäuseteil korrespondieren. Beim Hindurchführen und Einschrauben von Befestigungsschrauben ist dann die relative Lage und Ausrichtung der Leiterplatte zum Gehäuseteil eindeutig festgelegt.As the circuit board on the housing part 7 or attached to this fixedly connected housing part, in particular screw-connected, is also the housing part 7 relative orientation and position of the circuit board 1 established. In this case, preferably recesses and / or holes in the circuit board 2 provided with recesses or threaded holes in the housing part 7 or correspond to a firmly connected to this housing part. When passing and screwing in fastening screws then the relative position and orientation of the circuit board to the housing part is clearly defined.

Ebenso ist das Statorblechpaket 5 zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden mit dem Gehäuseteil 7. Somit ist die relative Winkellage des Statorblechpakets eindeutig festgelegt. Die in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung ist vorzugsweise dadurch herstellbar, dass das Statorblechpaket eine an der Oberfläche des Statorblechpakets axial verlaufende Nut oder Ausnehmung aufweist, die in einen entsprechend am Gehäuseteil ausgeformten, zum Statorblechpaket hin gerichtet vorgesehenen Federbereich einführbar ist.Likewise, the stator lamination is 5 at least in the circumferential direction positively connected to the housing part 7 , Thus, the relative angular position of the stator lamination stack is clearly defined. The form-fitting connection in the circumferential direction can preferably be produced by virtue of the fact that the stator lamination stack has a groove or recess extending axially on the surface of the stator lamination stack, which can be inserted into a spring region which is shaped correspondingly on the housing part and directed towards the laminated stator core.

Somit ist also die Leiterplatte 2 mit dem Statorblechpaket 5 zumindest in Umfangsrichtung indirekt oder direkt formschlüssig verbunden.Thus, therefore, the circuit board 2 with the laminated stator core 5 indirectly or directly positively connected at least in the circumferential direction.

Die Ausnehmung am Statorblechpaket ist beispielsweise als Kerbe ausführbar. Das Statorblechpaket ist vorzugsweise pressverbunden mit dem Gehäuseteil, wobei zusätzlich ein Aufschrumpfen ausführbar ist. Dabei wird die Temperaturdifferenz vor dem Pressverbinden erhöht und dann das ausgeführt.The recess on the stator lamination stack can be executed, for example, as a notch. The laminated stator core is preferably press-connected to the housing part, wherein shrink-fitting is additionally possible. The temperature difference is increased before the press connection and then carried out.

Das aktive Rotorteil 6 und der Rotor 4 sind miteinander drehfest verbunden.The active rotor part 6 and the rotor 4 are connected to each other in a rotationally fixed manner.

Wichtig ist also, dass durch in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung oder Verbindungen die relative Winkelausrichtung des Sensors zum Statorblechpaket festgelegt ist.It is therefore important that the relative angular orientation of the sensor is fixed to the stator lamination by circumferentially positive connection or connections.

Ebenso ist die relative Winkellage des am axialen Endbereich befestigten Dauermagnets 3 zum aktiven Rotorteil, insbesondere zu den dortigen Dauermagneten, eindeutig festgelegt.Likewise, the relative angular position of the attached at the axial end portion of the permanent magnet 3 to the active rotor part, in particular to the local permanent magnets, clearly defined.

Die Vorgabe des Drehfeldes erfolgt durch Vorgabe eines Motorstromraumzeigers, der einen entsprechenden Statorflussraumzeiger bewirkt. Bei einer als Statorwicklung verwendeten Drehstromwicklung werden die Phasenströme, also die Ströme in den drei Wicklungen des Stators, derart vorgegeben, dass der zugehörige Motorstromraumzeiger die erwünschte Winkellage hat. Vorzugsweise wird der Motor hierzu von einem Wechselrichter gespeist, dessen Ausgangsspannung gestellt wird und dessen Ausgangsströme, also Phasenströme, bestimmt werden und durch Stellen der Ausgangsspannung auf den gewünschten Wert hin geregelt werden.The specification of the rotating field is carried out by specifying a Motorstromraumze that causes a corresponding Statorflussraumzeiger. In the case of a three-phase winding used as a stator winding, the phase currents, that is to say the currents in the three windings of the stator, are predetermined such that the associated motor current space vector has the desired angular position. For this purpose, the motor is preferably fed by an inverter whose output voltage is set and whose output currents, ie phase currents, are determined and regulated by setting the output voltage to the desired value.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt des Dauermagneten 3 auch ein magnetisierbarer Bereich am axialen Endbereich des Rotors vorsehbar, der nach Herstellung des Rotors magnetisiert wird. Dabei ist die relative Winkellage zwischen der Magnetisierungsrichtung und dem aktiven Rotorteil, insbesondere zu den dortigen Dauermagneten, eindeutig festgelegt.In further embodiments of the invention is instead of the permanent magnet 3 Also, a magnetizable region at the axial end portion of the rotor vorsehbar, which is magnetized after manufacture of the rotor. In this case, the relative angular position between the magnetization direction and the active rotor part, in particular to the local permanent magnet, clearly defined.

Vorteiligerweise ist also kein Einmessen der Anordnung vor Aufnahme des Betriebs notwendig. Denn die relativen Winkellagen sind in einem Speicher der Steuerelektronik hinterlegbar und somit bei der Winkelbestimmung des Rotors berücksichtigbar.Advantageously, so no measurement of the arrangement before starting the operation is necessary. Because the relative angular positions can be stored in a memory of the control electronics and thus considered in the determination of the angle of the rotor.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die relative Lage zwischen Sensor 1 und Statorblechpaket mittels Zentrierstiften festgelegt anstatt der oben beschriebenen Schrauben.In further embodiments of the invention, the relative position between the sensor 1 and stator lamination set by means of centering pins instead of the screws described above.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird das Prinzip bei anderen Winkelsensoren in gleicher Weise angewendet. Beispielsweise ist das Prinzip anwendbar bei kapazitiven, optischen oder Resolver-Winkelsensoren.In further embodiments of the invention, the principle is applied to other angle sensors in the same way. For example, the principle is applicable to capacitive, optical or resolver angle sensors.

Dabei ist stets der die physikalische Feldgröße detektierende Sensor in seiner relativen Lage zum Statorblechpaket festgelegt. Die Quelle der Feldgröße ist auf dem Rotor derart vorgesehen, dass wiederum ihre Winkellage relativ zum aktiven Rotorteil des Rotors festgelegt ist.In this case, the sensor which detects the physical field variable is always fixed in its relative position to the stator lamination stack. The source of the field size is provided on the rotor such that, in turn, its angular position is fixed relative to the active rotor part of the rotor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sensorsensor
22
Leiterplattecircuit board
33
Dauermagnetpermanent magnet
44
Rotorrotor
55
Statorblechpaketstator lamination
66
aktives Rotorteilactive rotor part
77
MotorgehäuseteilMotor housing part

Claims (15)

Antrieb mit einer Anordnung zur Erfassung der Winkellage eines Rotors eines Elektromotors, wobei der Motor einen Stator, insbesondere umfassend ein Statorblechpaket mit Statorwicklung, und einen Rotor umfasst, wobei am Rotor ein drehfest verbundener Geber vorgesehen ist, wobei von einem mit dem Stator verbundenen Sensor die Winkellage zwischen Geber und Sensor detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mit dem Stator, insbesondere Statorblechpaket zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist, insbesondere so dass die relative Winkellage zwischen Sensor und Statorwicklung eindeutig festgelegt ist.Drive having an arrangement for detecting the angular position of a rotor of an electric motor, wherein the motor comprises a stator, in particular comprising a stator lamination with stator winding, and a rotor, wherein on the rotor a rotatably connected encoder is provided, wherein from a sensor connected to the stator Angular position between the encoder and sensor is detectable, characterized in that the sensor with the stator, in particular stator lamination, at least in the circumferential direction is positively connected, in particular so that the relative angular position between the sensor and stator winding is clearly defined. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber ein Dauermagnet ist.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the encoder is a permanent magnet. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor auf einer Leiterplatte befestigt ist, insbesondere fest und/oder stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere wobei Anschlussfüße des Sensors durch Ausnehmungen der Leiterplatte geführt sind.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor is mounted on a printed circuit board, in particular fixed and / or materially connected, in particular wherein connecting feet of the sensor are guided by recesses of the printed circuit board. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte in Umfangsrichtung formschlüssig mit einem Gehäuseteil des Motors verbunden ist.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the circuit board is connected in the circumferential direction form-fitting manner with a housing part of the motor. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil des Motors zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig mit dem Stator, insbesondere Statorblechpaket und/oder Statorwicklung, verbunden ist.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing part of the motor, at least in the circumferential direction is positively connected to the stator, in particular stator lamination and / or stator winding connected. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber formschlüssig verbunden ist mit dem Rotor.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the encoder is positively connected to the rotor. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber bei seiner Herstellung oder Verbindung mit dem Rotor in einer vorbekannten Winkellage zum aktiven Rotorteil, insbesondere Dauermagneten, festgelegt ist.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the encoder is set in its manufacture or connection to the rotor in a known angular position to the active rotor part, in particular permanent magnets. Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelsensor einen Hallsensor oder einen anderen Magnetfelddetektierenden Sensor aufweist und/oder dass die Steuerelektronik mit Mitteln zur Stromerfassung und mit dem Winkelsensor verbunden ist.Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the angle sensor comprises a Hall sensor or another magnetic field detecting sensor and / or that the control electronics are connected to means for current detection and to the angle sensor. Verfahren zur Herstellung eines Antriebs, insbesondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mit einer Leiterplatte stoffschlüssig verbunden wird, wobei die relative Lage des Sensors zur Leiterplatte mittels des Layouts eindeutig vorgegeben wird, wobei die Leiterplatte zum Gehäuseteil zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist, wobei das Statorblechpaket zum Gehäuseteil in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist, wobei der Geber mit dem Rotor fest verbunden wird, wobei eine vorgegebene Winkelausrichtung zwischen Geber und aktivem eingehalten wird.Method for producing a drive, in particular according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor is materially connected to a printed circuit board, whereby the relative position of the sensor to the printed circuit board is clearly specified by means of the layout, wherein the printed circuit board is connected in a form-fitting manner to the housing part at least in the circumferential direction, wherein the stator lamination stack is connected in a form-fitting manner to the housing part in the circumferential direction, wherein the encoder is fixedly connected to the rotor, wherein a predetermined angular alignment between encoder and active is maintained. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber durch Aufmagnetisierung eines magnetisierbaren Bereiches, insbesondere Ferritbereichs, am Rotor erzeugt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmitter is generated by magnetization of a magnetizable region, in particular ferrite, on the rotor. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Rotorteil Dauermagnete umfasst, die in Umfangsrichtung nacheinander angeordnet sind und deren Magnetisierung in radialer Richtung abwechselnd vorgesehen ist, und/oder eine Erregerwicklung, insbesondere zur Durchführung des Betriebs als fremderregter Synchronmotor.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the active rotor part comprises permanent magnets which are arranged one after the other in the circumferential direction and whose magnetization is provided alternately in the radial direction, and / or a field winding, in particular for performing the operation as a separately excited synchronous motor. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Rotorteil einen Kurzschlusskäfig umfasst, insbesondere in einem von dem axialen Bereich der Dauermagnete verschiedenen Bereich.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the active rotor part comprises a short-circuit cage, in particular in a different area from the axial region of the permanent magnets. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerelektronik erfasste Wert des Motorstroms und erfasste Winkelwerte zugeführt werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control electronics detected value of the motor current and detected angle values are supplied. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei der Elektromotor, insbesondere dessen Statorwicklung, gespeist wird von einem Wechselrichter, dessen Schalter von einer Steuerelektronik angesteuert werden, so dass Statorflussraumzeiger vorgebbar ist, wobei Sensorsignale eines Winkelsensors zur Detektion der Winkellage des Rotors des Elektromotors zur Steuerelektronik zugeleitet werden, wobei die vom Winkelsensor erfassten Werte als Istwerte für Winkelstellung des Rotors an eine Regelungseinheit der Steuerelektronik übermittelt werden. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electric motor, in particular its stator winding, is powered by an inverter whose switches are controlled by control electronics, so that Statorflussraumzeiger can be specified, wherein sensor signals of an angle sensor for detecting the angular position of the rotor the electric motor are supplied to the control electronics, wherein the values detected by the angle sensor are transmitted as actual values for angular position of the rotor to a control unit of the control electronics. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom erfasst wird, insbesondere wobei ein Motorstromraumzeiger gebildet wird, und der Steuerelektronik zugeführt wird, insbesondere im Normalbetrieb oder im geregelten Betrieb, zur Regelung auf einen Sollraumzeiger hin, wobei die Motorspannung vom Wechselrichter gestellt wird, dessen steuerbare Schalter von der Steuerelektronik entsprechend pulsweitenmodulierte Ansteuersignale erhalten.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the motor current is detected, in particular wherein a motor current space pointer is formed, and the control electronics is supplied, in particular in normal operation or in controlled operation, for control to a target room pointer out, the motor voltage from the inverter is provided, the controllable switch obtained by the control electronics according to pulse width modulated drive signals.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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