Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Auswertevorrichtung zur eindeutigen Zuordnung der Rotorstellungssignale zur Rotorstellung des Rotors des Elektromotors.The invention relates to an electric motor with an evaluation device for unambiguously assigning the rotor position signals to the rotor position of the rotor of the electric motor.
Bei vierpoligen oder höherpoligen Elektromotoren mit Rotorstellungssensoren besteht für manche Anwendungsfälle das Erfordernis, eine eindeutige Zuordnung der Rotorstellungssignale der Rotorstellungssensoren zur Rotorstellung des Rotors herzustellen. Auch bei zweipoligen Rotoren kann dieses Problem bestehen, wenn aus den Rotorstellungssignalen nicht hervorgeht, welcher der beiden Pole für das Rotorstellungssignal verantwortlich ist.In the case of four-pole or higher-pole electric motors with rotor position sensors, there is a need for some applications to produce an unambiguous assignment of the rotor position signals of the rotor position sensors to the rotor position of the rotor. Even with bipolar rotors, this problem may exist if the rotor position signals do not show which of the two poles is responsible for the rotor position signal.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Elektromotor bereit zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.It is therefore an object of the invention to provide a new electric motor. This object is achieved by the subject matter of claim 1.
Die Sensorspur hat erste Sensorspurwechsel, welche jeweils einem der Rotorpolwechsel zugeordnet sind. Zusätzliche sind zwischen den ersten Sensorspurpolwechseln zweite Sensorspurpolwechsel in unterschiedlicher Anzahl vorgesehen. Das ungleichmäßige Vorsehen der zusätzlichen zweiten Sensorspurpolwechsel ermöglicht eine eindeutige Zuordnung der Rotorstellungssignale zur Rotorstellung des Rotors. Die Rotorstellung wird bildlich gesprochen unterscheidbar.The sensor track has first sensor track changes, which are each associated with one of the rotor pole changes. In addition, second sensor track changes in different numbers are provided between the first sensor track changes. The uneven provision of the additional second change of the sensor track allows an unambiguous assignment of the rotor position signals to the rotor position of the rotor. The rotor position is figuratively distinguishable.
Damit kann bspw. bei einer Pumpe eine vorgegebene Drehstellung des Rotors im Rahmen der verfügbaren Genauigkeit erzielt werden.Thus, for example, in a pump a predetermined rotational position of the rotor can be achieved within the available accuracy.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen mindestens einem der ersten Sensorspurpolwechseln zwei zweite Sensorspurpolwechsel vorgesehen, welche mit gleichem Abstand von der Mitte zwischen den ersten Sensorspurpolwechseln beidseitig der Mitte angeordnet sind.According to a preferred embodiment, at least one of the first sensor track pole changes is provided with two second sensor track pole changes, which are arranged at the same distance from the center between the first sensor track pole changes on both sides of the center.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:
- 1 den schematischen Aufbau eines elektronisch kommutierten Motors,
- 2 den schematischen Aufbau einer Endstufe des elektronisch kommutierten Motors von 1,
- 3 einen vierpoligen Rotor in abgewickelter Darstellung,
- 4 ein Diagramm mit Rotorstellungssignalen H1', H2', H3',
- 5 ein Diagramm mit Rotorstellungssignalen H1, H2, H3,
- 6 eine Gesamtdarstellung der Rotorstellungssignale und der dazugehörigen Ansteuerung der Endstufe,
- 7 eine Pumpe mit einem die Pumpe antreibenden Elektromotor,
- 8 einen Querschnitt durch die Pumpe von 7,
- 9 den Querschnitt von 8 in einer anderen Drehstellung des Pumpenrotors,
- 10 ein Flussdiagramm für die Auswertung der Rotorstellungssignale,
- 11 eine weitere Ausführungsform einer Auswertevorrichtung entsprechend 10,
- 12 eine zweite Ausführungsform eines vierpoligen Rotors in abgewickelter Darstellung, und
- 13 eine dritte Ausführungsform eines vierpoligen Rotors in abgewickelter Darstellung.
Further details and advantageous developments of the invention will become apparent from the hereinafter described and illustrated in the drawings, in no way as a limitation of the invention to be understood embodiments, and from the dependent claims. It shows: - 1 the schematic structure of an electronically commutated motor,
- 2 the schematic structure of an output stage of the electronically commutated motor of 1 .
- 3 a four-pole rotor in unwound representation,
- 4 a diagram with rotor position signals H1 ', H2', H3 ',
- 5 a diagram with rotor position signals H1, H2, H3,
- 6 an overall representation of the rotor position signals and the associated control of the output stage,
- 7 a pump with an electric motor driving the pump,
- 8th a cross section through the pump of 7 .
- 9 the cross section of 8th in another rotational position of the pump rotor,
- 10 a flowchart for the evaluation of the rotor position signals,
- 11 a further embodiment of an evaluation device accordingly 10 .
- 12 a second embodiment of a four-pole rotor in developed view, and
- 13 a third embodiment of a four-pole rotor in developed view.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines elektronisch kommutierten Motors 10. Dieser hat eine Wicklungsanordnung 30 mit Strängen 31, 32, 33, deren Anschlüsse mit L1, L2 und L3 bezeichnet sind. Diese drei Stränge werden auch als Phasen bezeichnet, und sie sind im Ausführungsbeispiel im Stern geschaltet, können aber auch im Dreieck geschaltet sein. Ein permanentmagnetischer Rotor 40 des Motors 10 ist in der Nähe der Wicklungsanordnung 30 schematisch angedeutet, und um ihn herum sind drei Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 angeordnet. Als Rotorstellungssensoren können bspw. Hall-ICs oder AMR-Bausteine verwendet werden. Die Rotorstellungssensoren liefern im Betrieb Signale H1, H2 bzw. H3, die als Rotorstellungssignale bezeichnet werden. 1 shows schematically the structure of an electronically commutated motor 10 , This has a winding arrangement 30 with strands 31 . 32 . 33 whose connections are labeled L1, L2 and L3. These three strands are also referred to as phases, and they are connected in the embodiment in the star, but can also be connected in a triangle. A permanent magnetic rotor 40 of the motor 10 is near the winding arrangement 30 schematically indicated, and around it are three rotor position sensors 11 . 12 . 13 arranged. As rotor position sensors, for example, Hall ICs or AMR devices can be used. During operation, the rotor position sensors supply signals H1, H2 or H3, which are referred to as rotor position signals.
Die Signale H1, H2, H3 werden über zugeordnete Leitungen 14, 15, 16 einer Auswertevorrichtung 23 zugeführt, und die Auswertevorrichtung 23 ermöglicht eine Auswertung der Rotorstellungssignale. Die Auswertevorrichtung 23 kann bspw. modifizierte Rotorstellungssignale erzeugen, die zur Kommutierung (englisch: commutation) verwendet werden können und als H1C, H2C, H3C bezeichnet sind, sie kann ein Index-Signal INDEX und /oder ein Drehrichtungssignal DIR erzeugen und ggf. über eine Schnittstelle ausgeben. Die Auswertevorrichtung 23 ist mit einer Steuervorrichtung 20 über Leitungen verbunden, und die Signale H1C, H2C, H3C, INDEX, DIR können der Steuervorrichtung 20 zugeführt werden. The signals H1, H2, H3 are via assigned lines 14 . 15 . 16 an evaluation device 23 supplied, and the evaluation device 23 allows an evaluation of the rotor position signals. The evaluation device 23 For example, it can generate modified rotor position signals which can be used for commutation and are denoted H1C, H2C, H3C, and can generate an index signal INDEX and / or a direction-of-rotation signal DIR and possibly output via an interface. The evaluation device 23 is with a control device 20 connected via lines, and the signals H1C, H2C, H3C, INDEX, DIR can the control device 20 be supplied.
Die Steuervorrichtung 20 kann die Rotorstellungssignale H1C, H2C, H3C auswerten und hieraus Signale zur Ansteuerung der Endstufe 22 generieren, um mit diesen über die Wicklungsanordnung 30 ein antreibendes oder bremsendes Drehmoment zu bewirken. Hierzu gibt die Steuervorrichtung 20 über Leitungen 21 Signale T1, B1, T2, B2, T3, B3 an die Endstufe 22 aus. Die Endstufe 22 gibt über die Anschlüsse L1, L2 und L3 der Wicklungsanordnung 30 eine entsprechende Bestromung vor.The control device 20 can evaluate the rotor position signals H1C, H2C, H3C and from this signals to control the output stage 22 generate with these over the winding arrangement 30 to effect a driving or braking torque. For this purpose, the control device 20 via lines 21 Signals T1, B1, T2, B2, T3, B3 to the power amplifier 22 out. The final stage 22 are via the terminals L1, L2 and L3 of the winding arrangement 30 a corresponding power supply before.
Die Auswertevorrichtung 23, die Steuervorrichtung 20 und ggf. auch die Endstufe 22 können mit Hilfe eines Mikroprozessors oder Mikrocontrollers oder als separate Auswertemodule ausgeführt werden.The evaluation device 23 , the control device 20 and possibly also the power amplifier 22 can be carried out with the help of a microprocessor or microcontroller or as separate evaluation modules.
Die Auswertevorrichtung 23 kann eine Schnittstelle, z.B. eine serielle Schnittstelle oder einen I2C-Bus aufweisen, um das Indexsignal INDEX auszugeben.The evaluation device 23 may have an interface, eg a serial interface or an I 2 C bus, to output the index signal INDEX.
2 zeigt schematisch den Aufbau der Endstufe 22. Eine erste Leitung 48 ist mit einem Potenzial + Ub (z. B. + 24 V) verbunden, und eine zweite Leitung 50 ist bspw. mit einem Potenzial 0 V (GND) verbunden. Der erste Wicklungsanschluss L1 ist über einen oberen Schalter 52 mit der ersten Leitung 48 und über einen unteren Schalter 60 mit der zweiten Leitung 50 verbunden. Der zweite Wicklungsanschluss L2 ist über einen oberen Schalter 54 mit der ersten Leitung 48 und über einen unteren Schalter 62 mit der zweiten Leitung 50 verbunden. Der dritte Wicklungsanschluss L3 ist über einen oberen Schalter 56 mit der ersten Leitung 48 und über einen unteren Schalter 64 mit der zweiten Schaltung 50 verbunden. Den oberen Schaltern 52, 54, 56 und den unteren Schaltern 60, 62, 64 ist jeweils eine Freilaufdiode 52', 54', 56', 60', 62', 64' antiparallel geschaltet, um die Schalter vor einem entgegen gesetzten Strom zu schützen. Die oberen Schalter 52, 54, 56 werden über die Signale T1, T2, T3 angesteuert, und die unteren Schalter 60, 62, 64 werden durch die Signale B1, B2, B3 angesteuert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die oberen und unteren Schalter als bipolare Transistoren ausgebildet, sie können aber in gleicher Weise auch als MOSFETs, Darlingtontransistoren etc. ausgebildet werden. 2 shows schematically the structure of the final stage 22 , A first line 48 is connected to a potential + Ub (eg + 24V), and a second line 50 is, for example, with a potential 0 V (GND) connected. The first winding terminal L1 is via an upper switch 52 with the first line 48 and a lower switch 60 with the second line 50 connected. The second winding terminal L2 is via an upper switch 54 with the first line 48 and a lower switch 62 with the second line 50 connected. The third winding terminal L3 is via an upper switch 56 with the first line 48 and a lower switch 64 with the second circuit 50 connected. The upper switches 52 . 54 . 56 and the lower switches 60 . 62 . 64 is each a freewheeling diode 52 ' . 54 ' . 56 ' . 60 ' . 62 ' . 64 ' anti-parallel connected to protect the switches from an opposite current. The upper switches 52 . 54 . 56 are controlled by the signals T1, T2, T3, and the lower switches 60 . 62 . 64 are driven by the signals B1, B2, B3. In the present embodiment, the upper and lower switches are formed as bipolar transistors, but they can also be formed in the same way as MOSFETs, Darlington transistors, etc.
Überblick über die Steuerung eines elektronisch kommutierten MotorsOverview of the control of an electronically commutated motor
3 zeigt schematisch einen vierpoligen Rotor 40 in abgewickelter Darstellung. Der Rotor 40 hat vier Pole 71, 72, 73, 74, die abwechselnd Nord, Süd, Nord, Süd magnetisiert sind und zur Erzeugung eines magnetischen Hauptflusses 75 zum Antrieb oder zur Bremsung des Rotors 40 dienen. Die vier Pole 71, 72, 73, 74 werden daher auch als Rotorpole bezeichnet und der Rotor 40 als vierpoliger Rotor 40. Zwischen den benachbarten Polen 71, 72, 73, 74 ist jeweils ein Rotorpolwechsel 76, 77, 78, 79 vorgesehen. Bei Außenläufermotoren wird üblicherweise eine radiale Magnetisierung gewählt, so dass hauptsächlich die inneren Pole 71, 72, 73, 74 mit dem Stator wechselwirken. Zu jedem der Pole 71, 72, 73, 74 existiert auf der Außenseite des Rotors 40 ein Gegenpol, wobei diese Gegenpole üblicherweise zur Bildung des magnetischen Kreises durch einen Rückschlussring miteinander magnetisch leitend verbunden sind. Bei einem Innenläufermotor wird entsprechend der magnetische Fluss auf der radial äußeren Seite des zugehörigen Rotors 40 verwendet, wobei die Magneten beispielsweise radial oder linear magnetisiert sind. Bei einem Scheibenläufer werden üblicherweise axial magnetisierte Magneten verwendet. 3 schematically shows a four-pole rotor 40 in developed form. The rotor 40 has four poles 71 . 72 . 73 . 74 which are magnetized alternately north, south, north, south and to generate a magnetic main flux 75 for driving or braking the rotor 40 serve. The four poles 71 . 72 . 73 . 74 are therefore also referred to as rotor poles and the rotor 40 as a four-pole rotor 40 , Between the neighboring poles 71 . 72 . 73 . 74 is in each case a rotor pole change 76 . 77 . 78 . 79 intended. In external rotor motors usually a radial magnetization is chosen so that mainly the inner poles 71 . 72 . 73 . 74 interact with the stator. To each of the poles 71 . 72 . 73 . 74 exists on the outside of the rotor 40 a counter pole, these opposite poles are usually magnetically connected to form the magnetic circuit by a return ring with each other. In an internal rotor motor, accordingly, the magnetic flux on the radially outer side of the associated rotor 40 used, wherein the magnets are magnetized, for example, radially or linearly. In a pancake usually axially magnetized magnets are used.
Zusätzlich zu den Polen 71, 72, 73, 74 hat der Rotor 40 auf der unteren Seite einen Pol (Indexpol) 81, welcher im Bereich des Pols 72 angeordnet und entgegengesetzt zu diesem magnetisiert ist. Der untere Bereich 80 unterscheidet sich daher von den eigentlichen Rotorpolen, und er kann auch als Sensorspur 80 für die Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 bezeichnet werden. Der Begriff Sensorspur 80 umfasst dabei sowohl die Ausführungsform von 3, bei der die Sensorspur 80 teilweise mit den Rotorpolen 71, 72, 73, 74 zusammen hängt, als auch eine Ausführungsform, bei der die Sensorspur 80 von den Rotorpolen 71, 72, 73, 74 beabstandet ist, beispielsweise durch einen neutralen Bereich oder ein zusätzliches Bauteil des Rotors 40. Die Sensorspur 80 hat durch die Aufteilung des Rotorpols 72 in drei Pole 72', 81, 72" insgesamt sechs Pole 71, 72', 81, 72", 73, 74 bzw. sechs Polwechsel 76, 86, 87, 77, 78, 79.In addition to the poles 71 . 72 . 73 . 74 has the rotor 40 on the lower side one pole (index pole) 81 which is in the area of the pole 72 arranged and magnetized opposite to this. The lower area 80 Therefore, it differs from the actual rotor poles, and it can also be used as a sensor track 80 for the rotor position sensors 11 . 12 . 13 be designated. The term sensor track 80 includes both the embodiment of 3 where the sensor track 80 partly with the rotor poles 71 . 72 . 73 . 74 hangs together, as well as an embodiment in which the sensor track 80 from the rotor poles 71 . 72 . 73 . 74 is spaced, for example, by a neutral region or an additional component of the rotor 40 , The sensor track 80 did through the division of the rotor pole 72 in three poles 72 ' . 81 . 72 " a total of six poles 71 . 72 ' . 81 . 72 " . 73 . 74 or six pole changes 76 . 86 . 87 . 77 . 78 . 79 ,
Eine der beiden möglichen Drehrichtungen ist durch einen Pfeil 41 angedeutet.One of the two possible directions of rotation is indicated by an arrow 41 indicated.
Drei obere Rotorstellungssensoren 11', 12', 13' sind am oberen Rand des Rotors 40 angeordnet und dazu ausgebildet, den von den Rotorpolen 71, 72, 73, 74 erzeugten magnetischen Fluss zu detektieren. Three upper rotor position sensors 11 ' . 12 ' . 13 ' are at the top of the rotor 40 arranged and adapted to that of the rotor poles 71 . 72 . 73 . 74 to detect generated magnetic flux.
Drei untere Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 sind am unteren Rand des Rotors 40 angeordnet und dazu ausgebildet, den von den Rotorpolen 71, 72, 73, 74 und 81 erzeugten magnetischen Fluss zu detektieren.Three lower rotor position sensors 11 . 12 . 13 are at the bottom of the rotor 40 arranged and adapted to that of the rotor poles 71 . 72 . 73 . 74 and 81 to detect generated magnetic flux.
Eine volle Umdrehung des Rotors 40 entspricht einer Bewegung um 360 ° mech., und nach einer Umdrehung befindet sich der Rotor 40 wieder im Ausgangszustand. Da jedoch insgesamt - aus Sicht des Stators - vier Pole vorhanden sind, sehen die Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 bereits nach einer halben Umdrehung (180 ° mech.) wieder das gleiche Signal, und daher spricht der Fachmann von einer elektrischen Umdrehung von 360 ° el., welche bei einem vierpoligen Rotor 40 nach einer halben Umdrehung (180 ° mech.) des Rotors 40 beendet ist. Dementsprechend entspricht eine elektrische Umdrehung (360 ° el.) bei einem zweipoligen Rotor 40 einer ganzen mechanischen Umdrehung (360 ° mech.), und bei einem sechspoligen Rotor entspricht eine elektrische Umdrehung einem Drittel einer mechanischen Umdrehung, also 120 ° mech.One full turn of the rotor 40 corresponds to a movement of 360 ° mech., And after one revolution, the rotor is 40 back in the initial state. However, since there are four poles from the perspective of the stator, the rotor position sensors see 11 . 12 . 13 after half a revolution (180 ° mech.) Again, the same signal, and therefore the expert speaks of an electrical revolution of 360 ° el., Which in a four-pole rotor 40 after half a revolution (180 ° mech.) Of the rotor 40 finished. Accordingly, one electrical revolution (360 ° el.) Corresponds to a two-pole rotor 40 a complete mechanical revolution (360 ° mech.), and in the case of a six-pole rotor, one electrical revolution corresponds to one third of a mechanical revolution, ie 120 ° mech.
Die oberen Rotorstellungssensoren 11', 12', 13' und auch die unteren Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils um 120 ° el. versetzt, die Positionen können also als 0 ° el., 120 °el. und 240 ° el. bezeichnet werden. Hierdurch haben die Rotorstellungssignale ebenfalls einen entsprechenden Versatz. Ein Winkelabstand der Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 von jeweils 60 ° el. ist ebenso möglich, sofern dies vom für die Rotorstellungssensoren benötigten Platz her möglich ist. Es ist auch ein anderer Winkelabstand möglich, wobei dies die Auswertung komplizierter macht. Ein Abstand von 360 ° el. bzw. 180 ° el. wäre bspw. nicht sinnvoll, da hierdurch keine bzw. nur wenig zusätzliche Information ermittelt werden könnte.The upper rotor position sensors 11 ' . 12 ' . 13 ' and also the lower rotor position sensors 11 . 12 . 13 are offset in the present embodiment in each case by 120 ° el., The positions can therefore as 0 ° el., 120 ° el. and 240 ° el. As a result, the rotor position signals also have a corresponding offset. An angular distance of the rotor position sensors 11 . 12 . 13 each of 60 ° el. is also possible, provided that this is possible from the space required for the rotor position sensors. It is also possible a different angular distance, which makes the evaluation more complicated. A distance of 360 ° el. Or 180 ° el. Would, for example, not make sense, as this little or no additional information could be determined.
Beschrieben wurde ein vierpoliger Rotor 40. Allgemeiner ausgedrückt hat der Rotor 40 eine Anzahl RP von magnetischen Rotorpolen 71, 72, 73, 74 zur Erzeugung eines magnetischen Hauptflusses 75 zwischen dem Rotor 40 und dem Stator 30, wobei zwischen den benachbarten Rotorpolen 71, 72, 73, 74 jeweils ein Rotorpolwechsel 76, 77, 78, 79 vorgesehen ist. Der Rotor hat eine Sensorspur 80 mit einer Anzahl SP von magnetischen Sensorspurpolen 71, 72', 81, 72", 73, 74, wobei SP größer als RP ist, und wobei zwischen den benachbarten Sensorspurpolen 71, 72, 81, 72, 73, 74 jeweils ein Sensorspurpolwechsel 76, 86, 87, 77, 78, 79 vorgesehen ist. Die Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 sind jeweils dazu ausgebildet, einen von der Sensorspur 80 erzeugten, rotorstellungsabhängigen magnetischen Fluss zu erfassen und ein hiervon abhängiges Rotorstellungssignal H1, H2, H3 zu erzeugen. Die Sensorspurpolwechsel 76, 86, 87, 77, 78, 79 umfassen eine Anzahl SP1 von ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77, 78, 79, welche gleichmäßig um den Rotor 40 verteilt sind und jeweils einem der Rotorpolwechsel 76, 77, 78, 79 zugeordnet sind, um in Abhängigkeit von den ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77, 78, 79 eine Kommutierung zu ermöglichen, wobei die Anzahl SP1 der Anzahl RP entspricht. Die Bereiche zwischen den ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77, 78, 79 sind mit 710, 720, 730, 740 bezeichnet.Described was a four-pole rotor 40 , More generally, the rotor has 40 a number RP of magnetic rotor poles 71 . 72 . 73 . 74 for generating a magnetic main flux 75 between the rotor 40 and the stator 30 , wherein between the adjacent rotor poles 71 . 72 . 73 . 74 each a rotor pole change 76 . 77 . 78 . 79 is provided. The rotor has a sensor track 80 with a number SP of magnetic sensor tracks 71 . 72 ' . 81 . 72 " . 73 . 74 , where SP is greater than RP, and where between the adjacent sensor tracks 71 . 72 . 81 . 72 . 73 . 74 one sensor track change each 76 . 86 . 87 . 77 . 78 . 79 is provided. The rotor position sensors 11 . 12 . 13 are each adapted to one from the sensor track 80 to detect generated, rotor position-dependent magnetic flux and to generate a dependent thereon rotor position signal H1, H2, H3. The sensor track changes 76 . 86 . 87 . 77 . 78 . 79 comprise a number SP1 of first sensor track changes 76 . 77 . 78 . 79 , which evenly around the rotor 40 are distributed and each one of Rotorpolwechsel 76 . 77 . 78 . 79 are assigned in response to the first sensor track changes 76 . 77 . 78 . 79 to allow a commutation, where the number SP1 corresponds to the number RP. The areas between the first sensor track changes 76 . 77 . 78 . 79 are denoted by 710, 720, 730, 740.
Zwischen den jeweils benachbarten ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77; 77, 78; 78, 79; 79, 76 sind zumindest teilweise zusätzliche zweite Sensorspurpolwechsel 86, 87 vorgesehen, wobei die Anzahl der zweiten Sensorspurpolwechsel 86, 87 zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77; 77, 78; 78, 79; 79, 76 zumindest teilweise unterschiedlich voneinander ist. In 3 sind es beispielsweise keine zweiten Sensorspurpolwechsel in den Bereichen der Rotorpole 71, 73 und 74, und es sind zwei zweite Sensorspurpolwechsel 86, 87 im Bereich des Rotorpols 72 bzw. zwischen den ersten Sensorspurpolwechseln 76 und 77. Es kommt also die Anzahl 0 und 2 an Sensorpolwechseln vor, und man hat zwei unterschiedliche Werte.Between the adjacent first sensor track changes 76 . 77 ; 77 . 78 ; 78 . 79 ; 79 . 76 are at least partially additional second Sensorpurpolwechsel 86 . 87 provided, wherein the number of second Sensorpurpolwechsel 86 . 87 between each two adjacent first sensor track pole changes 76 . 77 ; 77 . 78 ; 78 . 79 ; 79 . 76 is at least partially different from each other. In 3 For example, there are no second sensor track changes in the areas of the rotor poles 71 . 73 and 74 , and there are two second sensor track changes 86 . 87 in the area of the rotor pole 72 or between the first sensor track changes 76 and 77 , So it comes the number 0 and 2 at sensor pole changes, and one has two different values.
Die Auswertevorrichtung 23 ist dazu ausgebildet, aus den Rotorstellungssignalen H1, H2, H3 eine eindeutige Zuordnung dieser Rotorstellungssignale H1, H2, H3 zur Rotorstellung des Rotors 40 zu ermöglichen.The evaluation device 23 is adapted to the rotor position signals H1, H2, H3 a unique assignment of these rotor position signals H1, H2, H3 to the rotor position of the rotor 40 to enable.
Die Winkelerstreckung 82 des Indexpols 81 bzw. die Winkelerstreckung 82 zwischen den benachbarten zweiten Sensorspurpolwechseln 86, 87 ist eingezeichnet. Die Winkelerstreckung 82 liegt bevorzugt im Bereich von 5 °el. bis 20 °el., weiter bevorzugt im Bereich von 8 °el. bis 14 °el. Diese Werte haben sich als vorteilhaft erwiesen, da bei einer zu kleinen Winkelerstreckung 82 eine sichere Erkennung der Sensorspurpolwechsel schwierig wird. Bei einer größeren Winkelerstreckung 82 erfolgt ggf. eine Beeinflussung des Hauptflusses, der unnötig geschwächt wird.The angular extension 82 of the index pole 81 or the angular extent 82 between the adjacent second sensor track poles 86 . 87 is drawn. The angular extension 82 is preferably in the range of 5 ° el. to 20 ° el., more preferably in the range of 8 ° el. up to 14 ° el. These values have proven to be advantageous because at too small an angular extent 82 a safe detection of Sensorpurpolwechsel is difficult. At a larger angular extent 82 If necessary, an influence of the main river, which is unnecessarily weakened.
Es sind zwischen den ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77 zwei zweite Sensorspurpolwechsel 86, 87 vorgesehen. Diese zweiten Sensorspurpolwechseln 86, 87 sind mit gleichem Abstand von der Mitte zwischen den ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77 beidseitig der Mitte angeordnet. Anders ausgedrückt ist der Indexpol 81 mittig zwischen den ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77 angeordnet.It's between change the first sensor track pole 76 . 77 two second sensor track changes 86 . 87 intended. These second sensor track changes 86 . 87 are equidistant from the center between the first sensor track changes 76 . 77 arranged on both sides of the middle. In other words, the index pole 81 centered between the first sensor track changes 76 . 77 arranged.
4 zeigt drei Rotorstellungssignale H1', H2', H3', welche bei der Drehung des Rotors 40 in die Drehrichtung 41 durch die oberen Rotorstellungssensoren 11', 12', 13' generiert werden. 4 shows three rotor position signals H1 ', H2', H3 ', which in the rotation of the rotor 40 in the direction of rotation 41 through the upper rotor position sensors 11 ' . 12 ' . 13 ' to be generated.
Die drei Rotorstellungssignale H1', H2', H3' sind auf Grund der mechanischen Anordnung der Rotorstellungssensoren jeweils um 120 ° el. zueinander versetzt. Der Winkel 0 ° el. wurde im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf den positiven Wechsel des Rotorstellungssignals gelegt, wobei diese Zuordnung naturgemäß beliebig ist. Es ist zu sehen, dass sich das Muster der Rotorstellungssensoren nach 360 °el. wiederholt. Über die Rotorstellungssignale H1', H2', H3' kann somit nicht eindeutig bestimmt werden, welche Hälfte des Rotors 40 das aktuelle Rotorstellungssignal bewirkt.The three rotor position signals H1 ', H2', H3 'are due to the mechanical arrangement of the rotor position sensors offset by 120 ° el. To each other. The angle 0 ° el. Was placed in the present embodiment on the positive change of the rotor position signal, this assignment is naturally arbitrary. It can be seen that the pattern of the rotor position sensors after 360 ° el. repeated. The rotor position signals H1 ', H2', H3 'can therefore not be used to unambiguously determine which half of the rotor 40 the current rotor position signal causes.
Ein Sonderfall ist der zweipolige Rotor, bei dem eine eindeutige Zuordnung der Wechsel der Rotorstellungssignale zur Rotorstellung gegeben ist, sofern das Rotorstellungssignal eine Unterscheidung von Nord und Süd ermöglicht.A special case is the two-pole rotor, in which an unambiguous assignment of the change of the rotor position signals is given to the rotor position, if the rotor position signal allows a distinction of north and south.
5 zeigt in gleicher Weise wie in 4 die drei Rotorstellungssignale H1, H2, H3, welche bei der Drehung des Rotors 40 in die Drehrichtung 41 durch die unteren Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 generiert werden. 5 shows in the same way as in 4 the three rotor position signals H1, H2, H3, which in the rotation of the rotor 40 in the direction of rotation 41 through the lower rotor position sensors 11 . 12 . 13 to be generated.
Es ist zu sehen, dass sich das Muster der Rotorstellungssensoren im ersten Bereich von 0 °el. bis 360 °el. unterscheidet vom zweiten Bereich von 360 °el. bis 720 °el., da die Rotorstellungssignale H1, H2, H3 im zweiten Bereich an den Stellen 811, 812 und 813 jeweils auf Grund des zusätzlichen Sensorpols 81 zwei zusätzliche Wechsel des Rotorstellungssignals aufweisen. Die Symmetrie, die eine eindeutige Zuordnung in 4 unmöglich macht, wird durch die Ausformung der Sensorspur 80 quasi beseitigt. Durch die Auswertung der zusätzlichen Stellen 811, 812, 813 kann eine eindeutige Zuordnung der Rotorstellung erzielt werden, da ermittelt werden kann, welche Hälfte des Rotors 40 das Rotorstellungssignal an den Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 bewirkt.It can be seen that the pattern of the rotor position sensors in the first range of 0 ° el. up to 360 ° el. different from the second range of 360 ° el. to 720 ° el., Since the rotor position signals H1, H2, H3 in the second area at the points 811 . 812 and 813 in each case due to the additional sensor pole 81 have two additional changes of the rotor position signal. The symmetry, which is a unique assignment in 4 impossible, is due to the shape of the sensor track 80 virtually eliminated. By the evaluation of additional posts 811 . 812 . 813 a clear assignment of the rotor position can be achieved because it can be determined which half of the rotor 40 the rotor position signal at the rotor position sensors 11 . 12 . 13 causes.
Dies funktioniert in gleicher Weise bei einem sechspolige, achtpoligen oder höherpoligen Rotor. Beispielsweise kann die Ausführungsform von 3 für einen sechspoligen Rotors derart geändert werden, dass die zusätzlichen Rotorpole ebenfalls keine Indexpole aufweisen, so dass insgesamt nur ein Indexpol vorhanden ist.This works in the same way for a six-pole, eight-pole or higher pole rotor. For example, the embodiment of 3 be changed for a six-pole rotor such that the additional rotor poles also have no index poles, so that in total only one index pole is present.
Der Rotorpol 72 und die Sensorpole 72', 72" sind zwar zusammen hängend, die Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 sehen jedoch die Sensorpole 72', 72" als zwei unterschiedliche Sensorpole, während der magnetische Hauptfluss zwischen dem Rotor und dem Stator im Wesentlichen nur einen Rotorpol 72 sieht.The rotor pole 72 and the sensor poles 72 ' . 72 " are hanging together, the rotor position sensors 11 . 12 . 13 but see the sensor poles 72 ' . 72 " as two different sensor poles, while the main magnetic flux between the rotor and the stator is essentially only one rotor pole 72 sees.
Kommutierungcommutation
6 zeigt beispielhaft in 6a das Rotorstellungssignal H1, in 6b das Rotorstellungssignal H2 und in 6c das Rotorstellungssignal H3. 6 shows by way of example in 6a the rotor position signal H1, in 6b the rotor position signal H2 and in 6c the rotor position signal H3.
In 6d ist tabellarisch der jeweilige Wert des Rotorstellungssignals H1, H2, H3 angegeben, und es ist zu sehen, dass - ohne Betrachtung der zusätzlichen Wechsel an den Stellen 811, 812, 813 während einer elektrischen Umdrehung sechs unterschiedliche Kombinationen der Rotorstellungssignale auftreten, die sechs Drehwinkelbereichen K1 bis K6 zugeordnet sind. So ist bspw. im Drehwinkelbereich K1 die folgende Kombination vorhanden: (H1, H2, H3) = (1, 0, 1). Diese „normalen“ Sensorspurpolwechsel können als erste Sensorspurpolwechsel bezeichnet werden.In 6d is tabulated the respective value of the rotor position signal H1, H2, H3, and it can be seen that - without consideration of the additional change at the points 811 . 812 . 813 during an electrical revolution, six different combinations of the rotor position signals occur, which are associated with six rotation angle ranges K1 to K6. Thus, for example, in the rotation angle range K1, the following combination is present: (H1, H2, H3) = ( 1 . 0 . 1 ). These "normal" sensor track changes can be referred to as first sensor track changes.
Für die Kommutierung der Endstufe 22 von 1 ist nur der elektrische Winkel relevant, da sich das Bestromungsmuster nach jeweils 360 °el. wiederholt. Daher kann die Kommutierung sowohl mit den Rotorstellungssensoren 11', 12', 13' als auch mit den Rotorstellungssensoren 11, 12, 13 durchgeführt werden.For the commutation of the power amplifier 22 from 1 only the electrical angle is relevant, since the energization pattern after every 360 ° el. repeated. Therefore, the commutation with both the rotor position sensors 11 ' . 12 ' . 13 ' as well as with the rotor position sensors 11 . 12 . 13 be performed.
6e zeigt beispielhaft ein Bestromungsmuster, wobei die Signale T1, B1, T2, B2, T3, B3 zur Ansteuerung der Endstufe 22 in Abhängigkeit von der aktuellen Kombination der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 dargestellt ist. Die Bestromung bzw. Kommutierung der Endstufe 22 erfolgt also in Abhängigkeit von den Rotorstellungssignalen H1, H2, H3. Im vorliegenden Fall wird jeweils nach der Änderung des Zustands der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 zu den Zeitpunkten CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6 eine Kommutierung durchgeführt, indem durch die Beeinflussung der Schalter der Endstufe 22 eine Änderung des Stroms bewirkt wird. Hierbei können die Kommutierungszeitpunkte CT1 bis CT6 insbesondere in Abhängigkeit von den ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77, 78, 79 ermittelt werden, also beispielsweise in Abhängigkeit vom Signal H1', H2', H3'. 6e shows an example Bestromungsmuster, the signals T1, B1, T2, B2, T3, B3 for controlling the power amplifier 22 is shown as a function of the current combination of the rotor position signals H1, H2, H3. The energization or commutation of the power amplifier 22 thus takes place as a function of the rotor position signals H1, H2, H3. In the present case, each time the state of the rotor position signals H1, H2, H3 changes at the times CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, a commutation occurs performed by influencing the switch of the power amplifier 22 a change of the current is effected. In this case, the commutation times CT1 to CT6 can in particular change as a function of the first sensor track pole change 76 . 77 . 78 . 79 be determined, that is, for example, in response to the signal H1 ', H2', H3 '.
Dem Fachmann sind auch andere Kommutierungsmöglichkeiten bekannt. So wird bspw. bei schnell laufenden Motoren eine sog. Vorzündung durchgeführt, bei der über Timer der Kommutierungszeitpunkt vor den eigentlichen Wechsel des Rotorstellungssignals gelegt wird, damit sich der Strom durch die Endstufe bereits frühzeitig aufbauen kann und so zu einem besseren Wirkungsgrad führt. Es sind auch Bestromungsmuster bekannt, bei denen die Endstufe getaktet angesteuert oder mit sinusförmigen Signalen angesteuert wird.The person skilled in the art also knows other commutation possibilities. Thus, for example, in fast-running engines, a so-called. Pre-ignition is performed in the timers commutation before the actual change of the rotor position signal is set so that the power through the power amplifier can build up early and thus leads to better efficiency. There are also Bestromungsmuster known in which the output stage is controlled clocked or driven with sinusoidal signals.
Erfordernis der Kenntnis der Drehstellung bei besonderen ApplikationenRequirement of knowledge of the rotational position in special applications
Wie oben erläutert wurde, geben die Rotorstellungssignale H1', H2', H3', also die Rotorstellungssignale ohne den zusätzlichen Sensorpol 81, bei vierpoligen, sechspoligen oder höherpoligen Rotoren 40 nur eine Information über den elektrischen Winkel, jedoch nicht über die genaue Rotorstellung des Rotors 40. In besonderen Anwendungsfällen ist der elektrische Winkel nicht ausreichend, bspw. dann, wenn der Rotor 40 ein Pumpenrad oder eine Klappe antreibt, und diese in eine vorgegebene Lage gebracht werden müssen. Eine eindeutige Zuordnung der Rotorstellung zur Stellung der mit dem Rotor verbundenen Applikation ist üblicherweise durch eine entsprechende Montage mit vorgegebener Lage relativ zueinander oder durch ein Erlernen nach der Montage möglich, so dass man bei eindeutiger Kenntnis der Drehstellung auch eine eindeutige Kenntnis der Drehstellung der Applikation und damit eine eindeutige Zuordnung hat.As explained above, the rotor position signals H1 ', H2', H3 ', that is, the rotor position signals without the additional sensor pole 81 , with four-pole, six-pole or higher pole rotors 40 only information about the electrical angle, but not about the exact rotor position of the rotor 40 , In special applications, the electrical angle is not sufficient, for example, when the rotor 40 a pump or a flap drives, and they must be brought into a predetermined position. An unambiguous assignment of the rotor position to the position of the application connected to the rotor is usually possible by a corresponding assembly with a predetermined position relative to each other or by learning after assembly, so that with a clear knowledge of the rotational position and a clear knowledge of the rotational position of the application and so that it has a clear assignment.
Im Folgenden wird hierzu ein beispielhafter Anwendungsfall gezeigt.In the following, an exemplary application is shown for this purpose.
7 zeigt einen Elektromotor 10 mit einem Rotor 40, welcher über eine - nicht sichtbare - Welle eine Pumpe 300 mit einem Anschluss 302 antreibt. 7 shows an electric motor 10 with a rotor 40 , which via a - not visible - wave a pump 300 with a connection 302 drives.
8 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpe 300 entlang der Schnittlinie VIII - VIII von 7. Die Pumpe 300 ist als Exzenterpumpe ausgebildet, welche auch als Orbitalpumpe bezeichnet wird. Die Pumpe 300 hat ein ringförmiges Gehäuse 320 und einen elastischen Pumpenring 310, und zwischen dem Pumpenring 310 und dem Pumpengehäuse 320 ist ein ringförmiger Fluidkanal 314 ausgebildet, über welchen der erste Fluidanschluss 302 und ein zweiter Fluidanschluss 304 miteinander in Fluidverbindung stehen. Der Pumpenring 310 wird im Bereich zwischen den beiden Fluidanschlüssen 302 und 304 durch ein Klemmglied 302 nach außen gedrückt, so dass das zu fördernde Fluid nicht direkt zwischen den Fluidanschlüssen 302, 304 fließen kann. Der Pumpenring 310 ist stationär, er kann sich also nicht drehen. Im Inneren des Pumpenrings 310 ist ein Exzenter 306 vorgesehen, welcher über eine Welle 42 des Rotors 40 von 7 antreibbar ist. Zwischen dem Exzenter 306 und dem Pumpenring 310 ist ein Lager 308 vorgesehen, um eine Drehung des Exzenters 306 relativ zum Pumpenring 310 zu ermöglichen. Der Exzenter 306 zeigt im Ausführungsbeispiel nach links, und dies ist mit dem Pfeil 316 verdeutlicht. Durch die Drehstellung des Exzenters 306 wird der linke Bereich des Pumpenrings 310 gegen den Pumpenstator 320 gedrückt, und durch eine Drehung des Exzenters kann somit ein Fluid zwischen den Fluidanschlüssen 302, 304 gefördert werden, da die Stelle, an der der Exzenter 306 den Pumpenring 310 gegen das Pumpengehäuse 320 drückt, sich mit der Bewegung des Exzenters 306 ebenfalls im Kreis bewegt. 8th shows a cross section through the pump 300 along the section line VIII - VIII of 7 , The pump 300 is designed as an eccentric pump, which is also referred to as orbital pump. The pump 300 has a ring-shaped housing 320 and an elastic pump ring 310 , and between the pump ring 310 and the pump housing 320 is an annular fluid channel 314 formed, via which the first fluid connection 302 and a second fluid port 304 in fluid communication with each other. The pump ring 310 will be in the area between the two fluid connections 302 and 304 by a clamping member 302 pushed outward, so that the fluid to be delivered is not directly between the fluid ports 302 . 304 can flow. The pump ring 310 is stationary, so he can not turn. Inside the pump ring 310 is an eccentric 306 provided, which has a shaft 42 of the rotor 40 from 7 is drivable. Between the eccentric 306 and the pump ring 310 is a warehouse 308 provided to a rotation of the eccentric 306 relative to the pump ring 310 to enable. The eccentric 306 shows in the embodiment to the left, and this is the arrow 316 clarified. Due to the rotational position of the eccentric 306 becomes the left area of the pump ring 310 against the pump stator 320 pressed, and by rotation of the eccentric can thus a fluid between the fluid ports 302 . 304 be promoted because the point at which the eccentric 306 the pump ring 310 against the pump housing 320 expresses itself with the movement of the eccentric 306 also moved in a circle.
9 zeigt die Pumpe 300 von 8, wobei die Drehstellung 316 des Exzenters in Richtung zum Klemmglied 322 zeigt. Dies ist bei der gezeigten Pumpe eine bevorzugte Stopp-Position 316B , da der Exzenter 306 in dieser Position die Fluidanschlüsse 302, 304 zumindest bereichsweise abdichtet und durch den Aufbau der Pumpe 300 auch bestrebt ist, in dieser Position stehen zu bleiben. 9 shows the pump 300 from 8th , where the rotational position 316 of the eccentric towards the clamping member 322 shows. This is a preferred stop position in the pump shown 316B because of the eccentric 306 in this position the fluid connections 302 . 304 at least partially seals and by the construction of the pump 300 also endeavors to stay in this position.
Bei der Verwendung des vierpoligen Rotors 40 von 3 und der Rotorstellungssensoren 11', 12', 13' kann nicht eindeutig bestimmt werden, ob der Exzenter 306 in die gewünschte Position von 9 zeigt, oder ob er aber in die entgegengesetzte Richtung zeigt.When using the four-pole rotor 40 from 3 and the rotor position sensors 11 ' . 12 ' . 13 ' can not be clearly determined whether the eccentric 306 in the desired position of 9 shows, or if he points in the opposite direction.
Um eine eindeutige Position vorgeben zu können, könnte bspw. ein Absolutwertgeber im Bereich der Pumpe 300 angeordnet werden. Dies ist jedoch mit zusätzlichen Bauteilen und Kosten verbunden.In order to be able to specify a definite position, for example, an absolute value transmitter in the area of the pump could be used 300 to be ordered. However, this is associated with additional components and costs.
Das Gleiche gilt beispielsweise für den Anwendungsfall einer Lüftungsklappe, bei der ein zusätzlicher Lagegeber ebenfalls zu zusätzlichen Bauteilen und Kosten führt.The same applies, for example, to the application of a ventilation flap, in which an additional position sensor also leads to additional components and costs.
Durch die Verwendung der besonderen Sensorspur 80 von 3 mit dem zusätzlichen Sensorpol 81 ist trotz des vier- oder höherpoligen Rotors eine eindeutige Positionierung des Exzenters 306 möglich. Hierfür ist keine zusätzliche Hardware erforderlich, denn der zusätzliche Sensorpol 81 von 3 kann durch eine Magnetisiervorrichtung auf den üblichen Rotormagneten aufgebracht werden. By using the special sensor track 80 from 3 with the additional sensor pole 81 is despite the four or more pole rotor a clear positioning of the eccentric 306 possible. No additional hardware is required for this because the additional sensor pole 81 from 3 can be applied by a magnetizer on the usual rotor magnet.
Anders ausgedrückt hat der Elektromotor 10 die Steuervorrichtung 20 von 1, welche dazu ausgebildet ist, den Rotor 40 in Abhängigkeit von dem Rotorstellungssignal H1, H2, H3 in eine eindeutig vorgegebene Rotorstellung 316B zu drehen und dort in dieser vorgegebenen Rotorstellung 316B anzuhalten.In other words, the electric motor has 10 the control device 20 from 1 , which is adapted to the rotor 40 as a function of the rotor position signal H1, H2, H3 in a clearly predetermined rotor position 316B to turn and there in this predetermined rotor position 316B to stop.
Auswertevorrichtungevaluation
Die Auswertevorrichtung 23 von 1 wird im Folgenden näher beschrieben.The evaluation device 23 from 1 will be described in more detail below.
Auswertevorrichtung - DrehrichtungEvaluation device - direction of rotation
Die Auswertevorrichtung 23 kann die aktuelle Drehrichtung des Rotors 40 durch Auswertung der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 ermitteln, indem bspw. bei 6 die fallende Flanke des Rotorstellungssignals H1 bei 360 °el. detektiert wird und anschließend überprüft wird, ob der nächste Wechsel eines Rotorstellungssignals beim Rotorstellungssignal H2 (erste Drehrichtung) bzw. H3 (zweite Drehrichtung) erfolgt. Eine Ermittlung der Drehrichtung ist spätestens dann möglich, wenn zwei aufeinander folgende Wechsel der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 detektiert wurden. Die Drehrichtung kann also in Abhängigkeit von dem Rotorstellungssignal H1, H2, H3 ermittelt werden.The evaluation device 23 can change the current direction of rotation of the rotor 40 determine by evaluation of the rotor position signals H1, H2, H3, by, for example, at 6 the falling edge of the rotor position signal H1 at 360 ° el. is detected and then checked whether the next change of a rotor position signal in the rotor position signal H2 (first direction of rotation) or H3 (second direction of rotation) takes place. A determination of the direction of rotation is possible at the latest when two consecutive changes of the rotor position signals H1, H2, H3 were detected. The direction of rotation can thus be determined as a function of the rotor position signal H1, H2, H3.
Auswertevorrichtung - KommutierungEvaluation device - commutation
Die Kommutierung der Endstufe 22 ist ebenfalls mit den Rotorstellungssignalen H1, H2, H3 von 6 möglich. Hierbei muss jedoch berücksichtigt werden, dass keine Kommutierung bei den Wechseln an den Stellen 811, 812 bzw. 813 stattfindet bzw. durch diese Wechsel ausgelöst werden soll.The commutation of the power amplifier 22 is also with the rotor position signals H1, H2, H3 of 6 possible. However, it must be remembered that there is no commutation at the changes in the places 811 . 812 respectively. 813 takes place or should be triggered by this change.
Wie in 6d zu sehen ist, tritt bspw. im Abschnitt K5 ein kurzzeitiger Wechsel des Rotorstellungssignals H1 von 0 zu 1 und anschließend wieder zurück auf 0 auf. Bei der Verwendung eines einzigen zusätzlichen Sensorpols 81 tritt die Kombination
auf, die ohne einen entsprechenden Sensorpol 81 nicht vorkommen würde. Daher kann die Auswertevorrichtung 23 für den Zweck der Kommutierung einen entsprechenden Wechsel eines Rotorstellungssignals ignorieren, wenn dieser zu einer Kombination - hier (1, 1, 1) - führt, die üblicherweise nicht vorkommt. Durch diesen Trick kann mit Hilfe eines einfachen Vergleichs ein für die Kommutierung geeignetes Signal erzeugt werden. Die nicht vorkommende Kombination (1, 1, 1) wurde im vorliegenden Fall so ausgewählt. Sie könnte auch anders lauten (z.B. (1, 0, 1)), oder es könnten zwei üblicherweise nicht vorkommende Kombinationen (z.B. (1, 1, 1) und (0, 0, 0)) verwendet werden. Wenn beispielsweise das Signal H1 durch Vertauschung der Anschlüsse invertiert ausgewertet wird, kommen andere Kombinationen vor.As in 6d For example, in section K5 a momentary change of the rotor position signal H1 occurs from 0 to 1 and then back to 0 again. When using a single additional sensor pole 81 the combination occurs on, without a corresponding Sensorpol 81 would not occur. Therefore, the evaluation device 23 for the purpose of commutation ignore a corresponding change of a rotor position signal, if this to a combination - here ( 1 . 1 . 1 ) - which usually does not occur. By means of this trick, a signal suitable for commutation can be generated by means of a simple comparison. The non-existent combination ( 1 . 1 . 1 ) was chosen in the present case. It could also be different (eg ( 1 . 0 . 1 )), or two usually non-existent combinations (eg ( 1 . 1 . 1 ) and ( 0 . 0 . 0 )) be used. If, for example, the signal H1 is evaluated inverted by interchanging the connections, other combinations occur.
So können beispielsweise aus den Rotorstellungssignalen der 5 einfach die „normalen“ Rotorstellungssignale der 4 generiert werden, indem beim Auftreten des „unnormalen“ Zustands
ein Signal H1', H2', H3' ausgegeben wird, dass dem vor dem Erreichen des unnormalen Zustands vorhandenen Zustand entspricht, und mit den Rotorstellungssignalen H1', H2', H3' kann die Kommutierung durchgeführt werden, wie es dem Fachmann bekannt ist und beispielhaft in 6e beschrieben ist.For example, from the rotor position signals of 5 simply the "normal" rotor position signals of 4 generated by the occurrence of the "abnormal" state a signal H1 ', H2', H3 'is output that corresponds to the state existing before reaching the abnormal state, and with the rotor position signals H1', H2 ', H3', the commutation can be performed, as is known in the art and in example 6e is described.
In Fällen, in denen dieser Trick mit dem Ausfiltern bzw. Ignorieren unnormaler Kombinationen der Rotorstellungssignale nicht anwendbar ist, kann bspw. die aktuelle Drehzahl ermittelt werden, üblicherweise durch Messung der Zeitdauer T_HALL_MEAS zwischen zwei oder mehr benachbarten Wechseln der Rotorstellungssignale, und ein Wechsel eines Rotorstellungssignals wird dann berücksichtigt, wenn er in einem Zeitraum stattfindet, der durch die aktuelle Drehzahl vorgegeben ist, beispielsweise in einem Zeitraum, der bei 0,8 * T_HALL_MEAS beginnt, ausgehend vom letzten Wechsel eines Rotorstellungssignals, oder aber 0,9 * T_HALL_MEAS.In cases where this trick is inapplicable to filtering out or ignoring abnormal combinations of rotor position signals, for example, the current speed may be determined, typically by measuring time T_HALL_MEAS between two or more adjacent alternations of rotor position signals, and changing a rotor position signal is taken into account if it takes place in a time period which is predetermined by the current speed, for example in a time period which is at 0.8 * T_ HALL_MEAS starts from the last change of a rotor position signal, or 0.9 * T_HALL_MEAS.
Auswertevorrichtung - Index-SignalEvaluation device - index signal
Die Auswertevorrichtung 23 kann ein Index-Signal INDEX ausgeben, vgl. 1. Hierzu kann die Auswertevorrichtung 23 bspw. immer dann, wenn am Rotorstellungssensor 11 ein Wechsel durch den zusätzlichen Sensorpol 81 auftritt, ein entsprechendes Signal INDEX generieren und ggf. ausgeben. Das Indexsignal INDEX charakterisiert eindeutig eine vorgegebene Rotorstellung des Rotors 40.The evaluation device 23 can output an index signal INDEX, cf. 1 , For this purpose, the evaluation device 23 for example, whenever the rotor position sensor 11 a change through the additional sensor pole 81 occurs, generate a corresponding signal INDEX and output if necessary. The index signal INDEX uniquely characterizes a given rotor position of the rotor 40 ,
10 zeigt eine Routine S400 mit der Bezeichnung EVAL_HALL, welche zur Auswertung der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 ausgebildet ist. Die Routine S400 wird bspw. in regelmäßigen Abständen ausgeführt, oder sie wird durch einen Interrupt angefordert, der durch einen Wechsel eines Rotorstellungssignals ausgelöst wird. 10 shows a routine S400 with the name EVAL_HALL, which is designed to evaluate the rotor position signals H1, H2, H3. The routine S400 is executed, for example, at regular intervals, or it is requested by an interrupt, which is triggered by a change of a rotor position signal.
Im Schritt S402 wird überprüft, ob der aktuelle Wert H1 des Rotorstellungssensors 11 mit einem gespeicherten Wert H1C übereinstimmt. Falls nicht, hat ein Wechsel stattgefunden, und in S404 wird überprüft, ob der aktuelle Wechsel des Rotorstellungssignals H1 zu einem Muster der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 führt, der durch den zusätzlichen Sensorpol 81 (vgl. 3) erzeugt ist. Falls ja, erfolgt ein Sprung nach S412, und in einer Routine OUTPUT_INDEX wird ein Index-Signal ausgegeben, um anzuzeigen, dass aktuell die Indexposition erreicht worden ist. Anschließend erfolgt ein Sprung nach S440. Falls die Antwort im Schritt S404 negativ ist, liegt ein für die Kommutierung relevanter Wechsel des Rotorstellungssignals vor, und in S406 wird die Variable H1C auf den Wert des Rotorstellungssignals H1 gesetzt und somit auch ein Wechsel der Variablen H1C durchgeführt. Die Variable H1C macht somit die Wechsel zwischen den Rotorpolen 71, 72, 73 und 74 mit, nicht jedoch die durch den zusätzlichen Sensorpol 81 erzeugten Wechsel. Im Ergebnis entspricht der Wert der Variablen H1C somit dem Wert des Rotorstellungssignals H1' von 4. Anders ausgedrückt kann man sagen, dass die durch den zusätzlichen Sensorpol 81 hervorgerufenen Wechsel des Rotorstellungssignals herausgefiltert wurden. Der Wert der Variablen H1C kann somit als herkömmliches Rotorstellungssignal, also als Signal ohne den zusätzlichen Sensorpol 81, zur Durchführung der Kommutierung verwendet werden, beispielsweise für eine Kommutierung zum Zeitpunkt des Wechsels des entsprechenden Rotorstellungssignals, oder aber für eine Kommutierung mit Vorzündung. Trotzdem wurde auch die Indexposition ermittelt und in S412 ausgegeben. Im Ergebnis wird es möglich, die für die Kommutierung erforderlichen Rotorstellungssignale ohne zusätzliche Rotorstellungssensoren 11', 12', 13' zu generieren.In step S402, it is checked whether the current value H1 of the rotor position sensor 11 matches a stored value H1C. If not, a change has taken place and it is checked in S404 whether the current change of the rotor position signal H1 results in a pattern of rotor position signals H1, H2, H3 passing through the additional sensor pole 81 (see. 3 ) is generated. If so, a jump to S412 occurs, and in an OUTPUT_INDEX routine, an index signal is issued to indicate that the index position has been reached. Subsequently, a jump to S440 takes place. If the answer is negative in step S404, a change in the rotor position signal relevant to the commutation is present, and in S406, the variable H1C is set to the value of the rotor position signal H1 and thus a change of the variable H1C is also performed. The variable H1C thus makes the changes between the rotor poles 71 . 72 . 73 and 74 with, but not through the additional sensor pole 81 generated change. As a result, the value of the variable H1C thus corresponds to the value of the rotor position signal H1 'of 4 , In other words, it can be said that the additional sensor pole 81 caused change of the rotor position signal were filtered out. The value of the variable H1C can thus be used as a conventional rotor position signal, ie as a signal without the additional sensor pole 81 be used to perform the commutation, for example, for a commutation at the time of change of the corresponding rotor position signal, or for a commutation with preignition. Nevertheless, the index position was also determined and output in S412. As a result, it becomes possible to require the rotor position signals required for the commutation without additional rotor position sensors 11 ' . 12 ' . 13 ' to generate.
Falls im Schritt S402 die Variablen H1 und H1C gleiche Werte hatten, folgt ein Sprung nach S422, und dort wird überprüft, ob das Rotorstellungssignal H2 und die Variable H2C den gleichen Wert haben. Falls nein, wird in S424 wieder überprüft, ob ein durch den zusätzlichen Sensorpol hervorgerufener Wechsel vorliegt. Falls ja, wird dieser ignoriert und direkt nach S440 gesprungen. Falls nein, wird die Variable H2C auf den Wert des Rotorstellungssignals H2 gesetzt.If the variables H1 and H1C had the same values in step S402, a jump follows to S422, and there it is checked whether the rotor position signal H2 and the variable H2C have the same value. If not, it is checked again in S424 whether there is a change caused by the additional sensor pole. If so, it will be ignored and jumped directly to S440. If not, the variable H2C is set to the value of the rotor position signal H2.
Falls in S422 das Rotorstellungssignal H2 den gleichen Wert wie die Variable H2C hat, erfolgt ein Sprung nach S432, und dort wird überprüft, ob das Rotorstellungssignal den gleichen Wert hat wie die Variable H3C. Falls nein, erfolgt ein Sprung nach S434, und dort wird wie bei S424 überprüft, ob der Wechsel des Rotorstellungssignals durch den zusätzlichen Sensorpol 81 hervorgerufen wurde. Falls ja, erfolgt direkt ein Sprung nach S440. Falls nein, wird in S436 die Variable H2C auf den Wert des Rotorstellungssignals H3 gesetzt, und es erfolgt ein Sprung nach S440.If the rotor position signal H2 has the same value as the variable H2C in S422, a jump is made to S432, and there it is checked whether the rotor position signal has the same value as the variable H3C. If not, there is a jump to S434, where it is checked as in S424 whether the change of the rotor position signal by the additional sensor pole 81 was caused. If so, a jump to S440 takes place directly. If not, the variable H2C is set to the value of the rotor position signal H3 in S436, and a jump to S440 occurs.
Die gezeigte Auswertung der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 ist einfach, und es wurde nur überprüft, ob ein durch den zusätzlichen Sensorpol 81 von 3 erzeugter Wechsel des Rotorstellungssignals H1 aufgetreten ist. Dies wird im vorliegenden Fall als Information zur Bestimmung des Index gewertet. Es ist natürlich auch eine Auswertung der Indexposition am Rotorstellungssignal H2 oder H3 oder einer Kombination der Rotorstellungssignale möglich.The illustrated evaluation of the rotor position signals H1, H2, H3 is simple, and it was only checked if a through the additional Sensorpol 81 from 3 generated change of the rotor position signal H1 has occurred. This is considered in the present case as information for the determination of the index. Of course, it is also possible to evaluate the index position on the rotor position signal H2 or H3 or a combination of the rotor position signals.
Die Auswertevorrichtung 23 ist somit dazu ausgebildet, das Indexsignal INDEX aus der Folge der sich ändernden Muster der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 zu ermitteln bzw. daraus abzuleiten.The evaluation device 23 is thus designed to determine the index signal INDEX from the sequence of the changing patterns of the rotor position signals H1, H2, H3 and to derive therefrom.
Auswertevorrichtung - genauere Bestimmung der IndexpositionEvaluation device - more accurate determination of the index position
11 zeigt eine Variante S400' der Funktion EVAL_HALL von 10, und gleiche Verfahrensschritte sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 11 shows a variant S400 'the function EVAL_HALL of 10 , and the same process steps are provided with the same reference numerals.
Die Indexposition wird beispielhaft wieder anhand des Rotorstellungssignals H1 ermittelt. Im Schritt S404, in dem überprüft wird, ob der Wechsel des Rotorstellungssignals aufgrund des zusätzlichen Sensorpols 81 erfolgt ist, wird im Falle des Zutreffens zum Schritt S412' gewechselt, und dort wird eine Variable PRE_INDEX auf den Wert 1 gesetzt, die angibt, dass eine Index-Ausgabe erfolgen soll. Es wird also nicht sofort ein Index-Signal ausgegeben, sondern es wird in einem ersten Schritt registriert, dass der zusätzliche Sensorpol 81 beim Rotorstellungssignal H1 aktiv geworden ist. Bei Betrachtung der 6 befindet sich der Rotor 40 im Zustand K5. Die Index-Position wird im Folgenden erst dann ausgegeben, wenn der nächste Wechsel des Rotorstellungssignals H1 auftritt, der nicht durch den zusätzlichen Sensorpol 81 hervorgerufen wurde, also in 6a in Abhängigkeit von der Drehrichtung bei 180 °el. bzw. 360 °el. The index position is again determined by way of example with reference to the rotor position signal H1. In step S404, in which it is checked whether the change of the rotor position signal due to the additional sensor pole 81 is done, if appropriate, it goes to step S412 ', and there a variable PRE_INDEX becomes the value 1 set indicating that an index output should be made. It is therefore not immediately output an index signal, but it is registered in a first step that the additional sensor pole 81 has become active at the rotor position signal H1. Looking at the 6 is the rotor 40 in condition K5. The index position is subsequently output only when the next change of the rotor position signal H1 occurs that is not due to the additional sensor pole 81 was created, ie in 6a depending on the direction of rotation at 180 ° el. or 360 ° el.
In 11 wird diese Auswertung programmtechnisch dadurch durchgeführt, dass im Schritt S404 dann, wenn der Wechsel des Rotorstellungssignals H1 nicht durch den zusätzlichen Sensorpol 81 bewirkt wurde, ein Sprung nach S406 erfolgt. In S406 wird der Wert der Variablen H1C auf den Wert des Rotorstellungssignals H1 gesetzt, und anschließend erfolgt ein Sprung nach S408. In S408 wird überprüft, ob die Variable PRE_INDEX den Wert 1 hat. Falls nein, wird kein Index-Signal ausgegeben, und es erfolgt ein Sprung nach S440. Falls ja, wird im Schritt S410 durch eine Routine OUTPUT_INDEX ein Index-Signal ausgegeben, und die Variable PRE_INDEX wird wieder auf den Wert Null gesetzt.In 11 This evaluation is program technically carried out by the fact that in step S404, if the change of the rotor position signal H1 not by the additional sensor pole 81 caused a jump to S406. In S406, the value of the variable H1C is set to the value of the rotor position signal H1, and then jump to S408. In S408, it is checked if the variable PRE_INDEX is the value 1 Has. If no, no index signal is output and a jump to S440 occurs. If so, an index signal is output by a routine OUTPUT_INDEX in step S410, and the variable PRE_INDEX is reset to the value zero.
Die übrigen Schritte entsprechen denen von 10.The remaining steps are the same as those of 10 ,
Die Ausgabe des Index-Signals in Abhängigkeit von einem Wechsel des Rotorstellungssignals, der nicht durch einen zusätzlichen Sensorpol 81 bewirkt wurde, hat den Vorteil, dass die normalen Wechsel des Rotorstellungssignals definierter in einem vorgegebenen Winkelbereich liegen als die Wechsel, die durch den zusätzlichen Sensorpol 81 von 3 erzeugt werden. Der Sensorpol 81 von 3 ist vergleichsweise klein, und die absolute Lage ist daher weniger gut definiert als bei den normalen Wechseln der Rotorpole.The output of the index signal in response to a change in the rotor position signal that is not due to an additional sensor pole 81 has the advantage that the normal changes of the rotor position signal are defined within a predetermined angular range than the changes caused by the additional sensor pole 81 from 3 be generated. The sensor pole 81 from 3 is comparatively small, and the absolute position is therefore less well defined than in the normal changes of the rotor poles.
Im Ausführungsbeispiel von 11 wurde das Index-Signal bei einem Wechsel des Rotorstellungssignals H1 ausgegeben. Nach der Ermittlung eines durch den zusätzlichen Sensorpol 81 von 3 bewirkten Wechsels eines Rotorstellungssignals kann natürlich auch bei jedem anderen Wechsel eines beliebigen Rotorstellungssignals ein Index-Signal ausgegeben werden, bspw. in Abhängigkeit von einer gewünschten Position des Rotors 40.In the embodiment of 11 the index signal was output when the rotor position signal H1 was changed. After determining a through the additional sensor pole 81 from 3 Of course, an index signal can also be output at any other change of an arbitrary rotor position signal, for example as a function of a desired position of the rotor 40 ,
Anders ausgedrückt ist die Auswertevorrichtung 23 dazu ausgebildet, nach der Ermittlung einer vorgegebenen Rotorstellung des Rotors 40 in Abhängigkeit von den zweiten Sensorspurpolwechseln 86, 87 erst dann das Indexsignal INDEX auszugeben, wenn einer der nachfolgenden ersten Sensorspurpolwechsel 77, 78, 79, 76 an einem der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 auftritt. Die Ausgabe kann beispielsweise über einen Impuls, über eine Flanke oder über eine Änderung einer Variablen erfolgen.In other words, the evaluation device 23 adapted to after determining a predetermined rotor position of the rotor 40 in response to the second sensor track changes 86 . 87 only then output the index signal INDEX, if one of the subsequent first sensor track changes 77 . 78 . 79 . 76 occurs at one of the rotor position signals H1, H2, H3. The output can take place, for example, via a pulse, via an edge or via a change of a variable.
Auswertevorrichtung - ZustandsmaschineEvaluation device - state machine
12 zeigt schematisch ein Zustandsdiagramm mit zwölf unterschiedlichen Zuständen Z1 bis Z12. Dieses Zustandsdiagramm ist beispielhaft für einen vierpoligen Rotor 40 dargestellt. Bei einem vierpoligen Rotor 40 hat man zwölf Schritte über 360 °mech. und entsprechend sechs Schritte, die sich nach einer Drehung von 360 °el. wiederholen, und daher entsprechen die Zustände Z1 bis Z6 - ohne Berücksichtigung des zusätzlichen Sensorpols 81 von 3 - den Zuständen Z7 bis Z12. Auf der Innenseite sind bei jedem Zustand die entsprechenden Werte der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 angegeben, und zwar entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 6. 12 schematically shows a state diagram with twelve different states Z1 to Z12. This state diagram is exemplary of a four-pole rotor 40 shown. For a four-pole rotor 40 you have twelve steps over 360 ° mech. and accordingly six steps, which after a rotation of 360 ° el. repeat, and therefore correspond to the states Z1 to Z6 - without consideration of the additional sensor pole 81 from 3 - the states Z7 to Z12. On the inside, the corresponding values of the rotor position signals H1, H2, H3 are given for each state, and that according to the exemplary embodiment of FIG 6 ,
In den Zuständen Z5, Z7 und Z9 finden jeweils zusätzliche Wechsel der Rotorstellungssignale statt, welche durch den zusätzlichen Sensorpol 81 von 3 hervorgerufen werden.In the states Z5, Z7 and Z9 each additional change of the rotor position signals take place, which by the additional sensor pole 81 from 3 be caused.
Eine erste Drehrichtung ist durch einen Pfeil DIR1 und die entgegengesetzte Drehrichtung durch einen Pfeil DIR2 angedeutet. Die Drehrichtung bestimmt die Reihenfolge der logischen Zustände Z1 bis Z12.A first direction of rotation is indicated by an arrow DIR1 and the opposite direction of rotation by an arrow DIR2. The direction of rotation determines the order of the logic states Z1 to Z12.
Wenn der elektronisch kommutierte Motor 10 von 1 neu gestartet wird und der aktuelle Zustand nicht gespeichert worden ist, kann der aktuelle Zustand nicht sofort eindeutig definiert werden. Wenn bspw. das Muster der Rotorstellungssignale (H1, H2, H3) = (0, 0, 1) ist, kann entweder der Zustand Z6 oder der Zustand Z12 vorliegen. Wenn im Zustand Z5, Z7 oder Z9 ein durch den zusätzlichen Sensorpol 81 erzeugter Wechsel des Rotorstellungssignals und damit ein Zustand Z5A, Z7A oder Z9A auftritt, kann eine eindeutige Zuordnung des aktuellen Zustands zu einem der zwölf gezeigten Zustände Z1 bis Z12 erfolgen. Wenn im Zustand Z11, Z1 oder Z3 kein durch den zusätzlichen Sensorpol 81 erzeugter Wechsel der Rotorstellungssignale auftritt, kann ebenfalls eine eindeutige Zuordnung des aktuellen Zustands zu einem der zwölf gezeigten Zustände Z1 bis Z12 erfolgen, und anschließend kann bei jedem nicht durch den zusätzlichen Sensorpol 81 von 3 erzeugten Wechsel eines der Rotorstellungssignale H1, H2, H3 eine entsprechende Zustandsänderung erfasst und gespeichert werden. Sobald eine solche Initialisierung des aktuellen Zustand erfolgt ist, steht also immer der eindeutige Zustand des Rotors 40 und damit die Rotorstellung fest. Hierzu kann nach der erfolgten Initialisierung zumindest bei jedem ersten Sensorspurpolwechsel eine Information gespeichert werden, die eine eindeutige Zuordnung zwischen dem ersten Sensorspurpolwechsel und der Rotorstellung des Rotors 40 ermöglicht. Die Auswertevorrichtung merkt sich also den jeweiligen Zustand und den Wechsel in den nachfolgenden Zustand.When the electronically commutated motor 10 from 1 is restarted and the current state has not been saved, the current state can not be clearly defined immediately. If, for example, the pattern of the rotor position signals (H1, H2, H3) = ( 0 . 0 . 1 ), either state Z6 or state Z12 may be present. If in state Z5, Z7 or Z9 through the additional Sensorpol 81 generated change of the rotor position signal and thus a state Z5A, Z7A or Z9A occurs, an unambiguous assignment of the current state to one of the twelve states Z1 to Z12 shown. When in state Z11, Z1 or Z3 no through the additional sensor pole 81 generated change of the rotor position signals occurs, also an unambiguous assignment of the current state to one of the twelve states shown Z1 to Z12 can be done, and then can not at each by the additional sensor pole 81 from 3 generated change of one of the rotor position signals H1, H2, H3 detects a corresponding state change and stored. As soon as such an initialization of the current state has occurred, so always the unique state of the rotor 40 and thus the rotor position firmly. For this purpose, after the initialization has taken place, information can be stored at least at every first change of the sensor track, which information can be clearly assigned between the first sensor track change and the rotor position of the rotor 40 allows. The evaluation device thus remembers the respective state and the change to the subsequent state.
Hierdurch kann mit Hilfe der gezeigten Auswertevorrichtung der Rotor 40 in eine Position gedreht werden, die auch bei einer Verwendung eines vierpoligen, sechspoligen oder höherpoligen Rotors 40 eindeutig ist.As a result, with the aid of the evaluation device shown, the rotor 40 be rotated in a position that also when using a four-pole, six-pole or higher pole rotor 40 is unique.
Bei einem vierpoligen Rotor mit sechspoligem Stator, wie er bspw. bei dreiphasigen Motoren 10 verwendet werden kann, bestehen üblicherweise sechs Rastpositionen, in welchen der Rotor stehen bleibt, wenn keine zusätzlichen Kräfte auf ihn wirken. In a four-pole rotor with six-pole stator, as he used, for example, in three-phase motors 10 can be used, there are usually six locking positions in which the rotor stops when no additional forces act on him.
Durch die gezeigte Auswertevorrichtung kann jede dieser sechs Rastpositionen angefahren werden und der Rotor dort gestoppt werden. Ein aktives Stoppen kann durch eine längere Bestromung mit dem zugeordneten Bestromungsmuster erfolgen. Nach dem Stoppen des Rotors 40 kann die Bestromung bspw. beendet werden, und der Rotor wird in dieser Rastposition bleiben. In anderen Anwendungsfällen, bei denen bspw. zusätzliche Kräfte von außen wirken, kann die Bestromung des Motors 10 auch dann noch erfolgen, wenn der Rotor 40 bereits in der vorgegebenen Rotorstellung steht. Hierdurch wird der Rotor aktiv fest gehalten. Bei Anwendungsfällen mit einem großen Reibmoment kann auf ein aktives Bremsen bzw. Stoppen verzichtet werden.By means of the evaluation device shown, each of these six locking positions can be approached and the rotor stopped there. An active stopping can be done by a longer energization with the associated Bestromungsmuster. After stopping the rotor 40 the energization can, for example, be terminated, and the rotor will remain in this detent position. In other applications, in which, for example, additional forces act from the outside, the energization of the motor 10 even then done when the rotor 40 already in the specified rotor position. As a result, the rotor is actively held firmly. In applications with a large friction torque can be dispensed with an active braking or stopping.
Weitere AusführungsformenFurther embodiments
Der Rotor 40 von 3 hat im Bereich der Sensorpolwechsel 79-76, 77-78 und 78-79 keine zusätzlichen zweiten Sensorspurpolwechsel, und dies ist vorteilhaft, da es die Auswertung erleichtert. Zudem wird das Hauptfeld minimal gestört, sofern die Sensorspur in die Rotormagneten integriert oder nahe an diesen angeordnet ist.The rotor 40 from 3 has in the range of Sensorpolwechsel 79 - 76 . 77 - 78 and 78 - 79 no additional second sensor track changes, and this is advantageous because it facilitates the evaluation. In addition, the main field is minimally disturbed, provided that the sensor track is integrated into the rotor magnet or arranged close to it.
13 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Rotor 40 in einem ersten Bereich 720 zwischen zwei benachbarten ersten Sensorspurpolwechseln 76, 77 keinen zusätzlichen zweiten Sensorspurpolwechsel aufweist, und bei welchem die übrigen Bereiche 730, 740, 710 zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Sensorspurpolwechseln 77, 78; 78, 79; 79, 76 jeweils zwei (oder mehr) zusätzliche zweite Sensorspurpolwechsel 86, 87 aufweisen. Eine solche Sensorspur 80 hat den Vorteil, dass auf Grund der zusätzlichen zweiten Sensorspurpolwechsel eine genauere Ermittlung der Rotorstellung in den entsprechenden Signalbereichen möglich ist. 13 shows an embodiment in which the rotor 40 in a first area 720 between two adjacent first sensor track changes 76 . 77 has no additional second Sensorpurpolwechsel, and in which the remaining areas 730 . 740 . 710 between each two adjacent first sensor track pole changes 77 . 78 ; 78 . 79 ; 79 . 76 two (or more) additional second sensor track changes, respectively 86 . 87 exhibit. Such a sensor track 80 has the advantage that a more accurate determination of the rotor position in the corresponding signal ranges is possible due to the additional second change of the sensor track.
14 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Rotor 40 in den Bereichen 710, 730 und 740 jeweils vier zusätzliche zweite Sensorspurpolwechsel 86, 87 aufweist, im Bereich 720 dagegen nur zwei zusätzliche Sensorspurpolwechsel. Es kommen also die Anzahl 2 und 4 vor, und hierdurch wird eine Unterscheidung ermöglicht. 14 shows a further embodiment in which the rotor 40 in the fields of 710 . 730 and 740 in each case four additional second sensor track changes 86 . 87 has, in the area 720 but only two additional Sensorpurpolwechsel. So the number is coming 2 and 4 before, and this makes a distinction possible.
In gleicher Weise können beispielsweise auch die Anzahl 0, 2, 4 und 6 gewählt werden, so dass jeder Bereich 710, 720, 730 und 740 bereits nach einem vollständigen Rotorstellungssignal für einen der Bereiche eindeutig zugeordnet werden kann. Die eindeutige Zuordnung kann somit im Mittel etwas schneller erfolgen also bei den Varianten der 3 und 13. Die Auswertung erschwert sich allerdings etwas.In the same way, for example, the number 0 . 2 . 4 and 6 be chosen so that each area 710 . 720 . 730 and 740 Already after a complete rotor position signal for one of the areas can be clearly assigned. The unique assignment can thus be done a little faster on average so in the variants of 3 and 13 , The evaluation, however, makes it difficult.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.Naturally, many modifications and modifications are possible within the scope of the present invention.
In den Ausführungsbeispielen wurden dreiphasige Elektromotoren gezeigt. Die Auswertevorrichtung funktioniert genauso bei einphasigen Elektromotoren.In the embodiments, three-phase electric motors have been shown. The evaluation device works in the same way with single-phase electric motors.
Dargestellt sind Außenläufermotoren. Die Erfindung funktioniert grundsätzlich auch bei Innenläufermotoren, wobei bei diesen die Störungen durch die bestromte Wicklung größer sind. Daher ist die Verwendung bei Außenläufermotoren vorteilhafter.Shown are external rotor motors. In principle, the invention also works with internal rotor motors, in which the disturbances caused by the current-carrying winding are greater. Therefore, the use in external rotor motors is more advantageous.
Die Auswertelogik und die Kommutierungslogik können auch in getrennten Modulen vorgesehen sein. Es ist insbesondere vorteilhaft, die Auswertelogik direkt am Elektromotor vorzusehen, und der Motor kann so direkt die aufbereiteten Signale, also die für die Kommutierung aufbereiteten Rotorstellungssignale, das Indexsignal INDEX und/oder das Drehrichtungssignal DIR ausgeben. Die Kommutierungslogik kann in diesem Fall in einem externen Steuergerät vorgesehen werden.The evaluation logic and the commutation logic can also be provided in separate modules. It is particularly advantageous to provide the evaluation logic directly on the electric motor, and the motor can thus directly output the processed signals, that is, the rotor position signals prepared for the commutation, the index signal INDEX and / or the direction of rotation signal DIR. The commutation logic can be provided in this case in an external control device.
