DE102019220480A1 - Method for determining rotational information of a turning device and device for performing the method - Google Patents

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Kamil Pogorzelski
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehinformation einer Drehvorrichtung (12) mit einem Stator (36) und einem sich relativ zum Stator (36) drehenden Rotor (22), wobei der Rotor (22) eine Mehrzahl im Wesentlichen kreisförmig über seinen Umfang verteilter Segmente (46) aufweist und am Stator (36) eine Mehrzahl von Sensorelementen (32) derart angeordnet ist, dass die Sensorelemente (32) während einer Drehbewegung des Rotors (22) mit den Segmenten (46) zur Erzeugung zeitversetzter Sensorsignale (S1, S2, S3) zusammenwirken. Es wird vorgeschlagen, dass sich eine Anzahl virtueller Segmente (48) aus dem Produkt der Anzahl der Segmente (46) des Rotors (22) und der Anzahl der Sensorelemente (32) des Stators (36) derart ergibt, dass die Sensorsignale (S1, S2, S3) eine Mehrzahl von Abtastzeitpunkten (tn) zur Ermittlung von Einzelinformationen (Ai, Bi, Ci, ...) der virtuellen Segmente (Ai, Bi, Ci, ...) definieren, und dass sich die Drehinformation der Drehvorrichtung (12) zu den definierten Abtastzeitpunkten (tn) aus der Summe der Einzelinformationen (Ai, Bi, Ci,...) der virtuellen Segmente (46) berechnet. Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (20) zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Vorrichtung (20) eine Auswerteeinheit (30) zur Berechnung der Drehinformation der Drehvorrichtung (10, 12) aufweist.The invention relates to a method for determining rotational information of a rotary device (12) with a stator (36) and a rotor (22) rotating relative to the stator (36), the rotor (22) having a plurality of substantially circularly distributed over its circumference Has segments (46) and a plurality of sensor elements (32) are arranged on the stator (36) in such a way that the sensor elements (32) with the segments (46) to generate time-shifted sensor signals (S1, S2) during a rotary movement of the rotor (22) , S3) work together. It is proposed that a number of virtual segments (48) result from the product of the number of segments (46) of the rotor (22) and the number of sensor elements (32) of the stator (36) in such a way that the sensor signals (S1, S2, S3) define a plurality of sampling times (tn) for determining individual items of information (Ai, Bi, Ci, ...) of the virtual segments (Ai, Bi, Ci, ...), and that the rotation information of the rotating device ( 12) calculated at the defined sampling times (tn) from the sum of the individual items of information (Ai, Bi, Ci, ...) of the virtual segments (46). The invention also relates to a device (20) for performing the method, the device (20) having an evaluation unit (30) for calculating the rotation information of the rotating device (10, 12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehinformation einer Drehvorrichtung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method for determining rotational information from a turning device and a device for carrying out the method according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Zu Erfassung einer Drehinformation, insbesondere einer Drehzahl, einer Drehvorrichtung wird herkömmlicherweise in periodischen Abständen eine Umdrehungsdauer einer sich relativ zu einer ersten Komponente drehenden zweiten Komponente der Drehvorrichtung gemessen. Dies kann beispielsweise durch eine Zählung von Impulsen erfolgen, die mittels eines in Segmente aufgeteilten Drehzahlgebers (z.B. die Pole eines Magnetrades) erzeugt werden. Dabei werden die Impulse innerhalb eines definierten Zeitfensters gezählt, um daraus unter Berücksichtigung einer Polpaarzahl der Drehvorrichtung die Drehzahl zu berechnen. Nachteilig bei diesen Ansätzen ist jedoch die relativ grobe Auflösung der Drehzahlerfassung, so dass es mitunter zu starken Verzögerungen bei einem nachfolgenden Steuerungs- oder Regelungsprozess kommen kann. Dies ist insbesondere bei schnellen Drehzahländerungen oder bei sehr langsam drehenden Drehvorrichtungen ein Problem.To detect rotational information, in particular a rotational speed, of a rotary device, a period of rotation of a second component of the rotary device that rotates relative to a first component is conventionally measured at periodic intervals. This can be done, for example, by counting pulses that are generated by means of a tachometer divided into segments (e.g. the poles of a magnetic wheel). The pulses are counted within a defined time window in order to calculate the speed, taking into account a number of pole pairs of the rotating device. A disadvantage of these approaches, however, is the relatively coarse resolution of the speed detection, so that there can sometimes be severe delays in a subsequent control or regulation process. This is a problem in particular in the case of rapid changes in speed or in the case of very slowly rotating rotating devices.

Aus der DE 10 2011 078 041 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehzahl einer Drehvorrichtung bekannt, wobei die Drehvorrichtung einen Drehzahlgeber aufweist, auf welchem über einen radialen Umfang verteilt Segmente angeordnet sind. Die Drehvorrichtung weist relativ zum Drehzahlgeber einen im Wesentlichen ortsfesten Sensor auf. Das Verfahren sieht ein kontinuierliches Ermitteln von Durchlaufzeiten aller Segmente relativ zum Sensor sowie ein kontinuierliches Ermitteln von Umdrehungszeiten des Drehzahlgebers durch Summieren der Durchlaufzeiten aller Segmente vor, wobei sich die Drehzahl kontinuierlich aus den Umdrehungszeiten ergibt. Die Umdrehungszeiten werden nach jedem Durchlauf eines Segments relativ zum Sensor ermittelt, wobei zur Ermittlung jeder Umdrehungszeit die aktuellsten Durchlaufzeiten aller Segmente verwendet werden.From the DE 10 2011 078 041 A1 a method for determining a speed of a rotary device is known, the rotary device having a speed sensor on which segments are arranged distributed over a radial circumference. The rotating device has an essentially stationary sensor relative to the speed sensor. The method provides for a continuous determination of throughput times of all segments relative to the sensor as well as a continuous determination of revolution times of the speed sensor by adding up the throughput times of all segments, the speed continuously resulting from the revolution times. The rotation times are determined after each passage of a segment relative to the sensor, the most recent passage times of all segments being used to determine each rotation time.

Aus der WO 2015/069998 A1 ist ferner ein Verfahren zur Reduzierung von Fehlern bei der Drehzahlmessung eines Rotors bekannt. Dazu werden Zeitintervalle für das Durchlaufen der Zähne des Rotors in einem Ringpufferspeicherfeld gespeichert. Die Geschwindigkeit wird durch Extrahieren der Zeit für eine vollständige Umdrehung bestimmt, so dass geometrische Fehler und Asymmetrien des Rotor-Sollwerts keinen Einfluss auf die Geschwindigkeitsbestimmung haben, die die Durchschnittsgeschwindigkeit über die letzte vollständige Umdrehung darstellt.From the WO 2015/069998 A1 a method for reducing errors in the speed measurement of a rotor is also known. For this purpose, time intervals for passing through the teeth of the rotor are stored in a ring buffer memory field. The speed is determined by extracting the time for a complete revolution, so that geometrical errors and asymmetries of the rotor setpoint have no influence on the speed determination, which represents the average speed over the last complete revolution.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Ermittlung einer Drehinformation einer Drehvorrichtung insbesondere für schnelle Drehzahländerungen und/oder sehr langsam drehende Drehvorrichtungen weiter zu verbessern.It is the object of the invention to further improve the methods known from the prior art for determining rotational information of a rotary device, in particular for rapid changes in rotational speed and / or very slowly rotating rotary devices.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehinformation einer Drehvorrichtung mit einem Stator und einem sich relativ zum Stator drehenden Rotor, wobei der Rotor eine Mehrzahl im Wesentlichen kreisförmig über seinen Umfang verteilter Segmente aufweist und am Stator eine Mehrzahl von Sensorelementen derart angeordnet ist, dass die Sensorelemente während einer Drehbewegung des Rotors mit den Segmenten zur Erzeugung zeitversetzter Sensorsignale zusammenwirken. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass sich eine Anzahl virtueller Segmente aus dem Produkt der Anzahl der Segmente des Rotors und der Anzahl der Sensorelemente des Stators derart ergibt, dass die Sensorsignale eine Mehrzahl von Abtastzeitpunkten zur Ermittlung von Einzelinformationen der virtuellen Segmente definieren, und dass sich die Drehinformation der Drehvorrichtung zu den definierten Abtastzeitpunkten aus der Summe der Einzelinformationen der virtuellen Segmente berechnet. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine Auswerteeinheit zur Berechnung der Drehinformation der Drehvorrichtung aufweist.The invention relates to a method for determining rotational information of a rotary device with a stator and a rotor rotating relative to the stator, the rotor having a plurality of segments distributed essentially circularly over its circumference and a plurality of sensor elements being arranged on the stator in such a way that the Sensor elements interact with the segments during a rotary movement of the rotor to generate time-shifted sensor signals. To solve the problem, it is provided that a number of virtual segments result from the product of the number of segments of the rotor and the number of sensor elements of the stator in such a way that the sensor signals define a plurality of sampling times for determining individual items of information in the virtual segments, and that the rotation information of the rotating device is calculated from the sum of the individual information of the virtual segments at the defined sampling times. The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention, the device having an evaluation unit for calculating the rotation information of the rotating device.

Mit besonderem Vorteil erlauben das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Abtastrate der Messung während einer mechanischen Umdrehung des Rotors der Drehvorrichtung. Damit kann die systembedingte Verzögerung einer nachgelagerten Regelung deutlich reduziert oder ganz vermieden werden. Insbesondere in Verbindung mit einer so genannten Kickback-Erkennung bei Bohrmaschinen, Bohrhämmern, Schraubern, etc. kann so die Sicherheit eines Bedieners erhöht werden, weil die Regelung im Falle eines Festklemmens des Einsatzwerkzeugs im Werkstück schneller das Elektrowerkzeug abschalten kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist ihre Unabhängig gegenüber der Verteilung der Segmente des Rotors bzw. eines mit dem Rotor verbundenen Signalgebers. Somit haben unsymmetrisch oder symmetrisch über den Umfang des Rotors bzw. Signalgebers verteilte Segmente keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung. Entsprechendes gilt für die Verteilung der Sensorelemente am Stator.The method according to the invention and the associated device particularly advantageously permit an increased sampling rate of the measurement during a mechanical rotation of the rotor of the rotating device compared to the prior art. This means that the system-related delay in a downstream control can be significantly reduced or avoided entirely. In particular in connection with a so-called kickback detection in drills, hammer drills, screwdrivers, etc., the safety of an operator can be increased because the control can switch off the power tool more quickly if the insert tool gets stuck in the workpiece. Another advantage of the invention is that it is independent of the distribution of the segments of the rotor or of a signal transmitter connected to the rotor. As a result, segments distributed asymmetrically or symmetrically over the circumference of the rotor or signal transmitter have no influence on the accuracy of the measurement. The same applies to the distribution of the sensor elements on the stator.

Unter einem Stator und einem Rotor der Drehvorrichtung sollen eine erste und eine zweite Komponente der Drehvorrichtung verstanden werden, die sich relativ zueinander drehen. Dabei weist der Stator die Sensorelemente und der Rotor die mit den Sonsorelementen in einer Wirkverbindung stehenden Segmente auf. Eine relative Drehbewegung zwischen Stator und Rotor kann aber auch bedeuten, dass sich der Stator bzw. die gesamte Drehvorrichtung in einer Bewegung, insbesondere einer Drehbewegung, befinden können. Wesentlich für die Erfindung ist, dass es eine relative Drehbewegung zwischen Rotor und Stator gibt, deren Drehinformation mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfasst werden kann.A stator and a rotor of the rotating device should be understood to mean a first and a second component of the rotating device that rotate relative to each other. The stator has the sensor elements and the rotor has the segments that are operatively connected to the sensor elements. However, a relative rotational movement between the stator and rotor can also mean that the stator or the entire rotary device can be in a movement, in particular a rotary movement. It is essential for the invention that there is a relative rotational movement between the rotor and the stator, the rotational information of which can be detected with the method according to the invention or the device according to the invention.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Abtastzeitpunkte zu den Flankenwechseln der einzelnen Sensorsignale ergeben. Die Anzahl der definierten Abtastzeitpunkte während einer mechanischen Umdrehung des Rotors entspricht somit der Anzahl der virtuellen Segmente. Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass die Einzelinformation eines virtuellen Segments dessen Winkeldauer und dass die Drehinformation eine Umdrehungsdauer bzw. eine daraus ableitbare Drehzahl des Rotors beschreiben. Die gegenüber den Segmenten des Rotors erhöhte Anzahl der virtuellen Segmente bewirkt damit in besonders vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Abtastrate, so dass die Messung der Umdrehungsdauer bzw. der Drehzahl des Rotors entsprechend genauer ist.In a further embodiment of the invention it is provided that the sampling times result at the edge changes of the individual sensor signals. The number of defined sampling times during a mechanical rotation of the rotor thus corresponds to the number of virtual segments. Furthermore, the invention provides that the individual information of a virtual segment describes its angular duration and that the rotational information describes a rotation duration or a rotational speed of the rotor which can be derived therefrom. The increased number of virtual segments compared to the segments of the rotor thus brings about an increase in the sampling rate in a particularly advantageous manner, so that the measurement of the period of rotation or the speed of the rotor is correspondingly more accurate.

Zur Erzielung einer möglichst hohen Anzahl virtueller Segmente und damit einer möglichst genauen und zeitnahen Ermittlung der Drehinformation der Drehvorrichtung, ist ein Winkelversatz zweier benachbarter Sensorelemente des Stators ungleich einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten Winkelmaßes der Segmente des Rotors.To achieve the highest possible number of virtual segments and thus the most precise and timely determination of the rotational information of the rotary device, an angular offset of two adjacent sensor elements of the stator is not equal to an integral multiple of the smallest angular dimension of the segments of the rotor.

Typische Drehvorrichtungen sind beispielsweise elektrische Maschinen, also alle Arten von elektrischen Motoren und Generatoren. Die Erfindung kann aber auch auf Verbrennungsmotoren, Radnaben, Drehlager, Lüfter, Ventilatoren, Pumpen oder dergleichen angewendet werden, die zwei sich relativ zueinander drehende Komponenten aufweisen. Mit besonderem Vorteil ist die Drehvorrichtung eine elektrische Maschine, wobei die Segmente des Rotors als abwechselnd gepolte Permanentmagnete und die Sensorelemente des Stators als Hall-Sensoren ausgebildet sind. Insbesondere im Falle einer passiven Drehvorrichtung, also einer Drehvorrichtung, deren Rotor durch einen externen Antrieb in eine Drehbewegung versetzt wird, ist es auch denkbar, dass die Sensorelemente durch Optokoppler oder andere auf Lichtreflexionen entsprechend ausgestalteter Segmente des Rotors reagierende Sensorelemente realisiert sind. Ebenso sind Sensorelemente auf Basis kapazitiver oder induktiver Signaländerungen entsprechend ausgestalteter Segmente des Rotors denkbar.Typical rotating devices are, for example, electrical machines, i.e. all types of electrical motors and generators. However, the invention can also be applied to internal combustion engines, wheel hubs, rotary bearings, fans, fans, pumps or the like, which have two components rotating relative to one another. The rotating device is particularly advantageously an electrical machine, the segments of the rotor being designed as alternately polarized permanent magnets and the sensor elements of the stator being designed as Hall sensors. In particular in the case of a passive rotating device, i.e. a rotating device whose rotor is set in rotation by an external drive, it is also conceivable that the sensor elements are implemented by optocouplers or other sensor elements that respond to light reflections accordingly. Likewise, sensor elements based on capacitive or inductive signal changes of appropriately designed segments of the rotor are conceivable.

AusführungsbeispieleEmbodiments

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 10 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten.The invention is explained below with reference to 1 to 10 explained by way of example, the same reference numerals in the figures indicating the same components with the same mode of operation.

Es zeigen

  • 1: ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2: eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen EC-Motor mit einem Stator mit drei symmetrisch über den Umfang verteilten Sensorelementen und einem Rotor mit vier Segmenten,
  • 3: eine Aufteilung der virtuellen Segmente gemäß des ersten Ausführungsbeispiels als Tabelle,
  • 4: eine Tabelle zur Berechnung der Umdrehungsdauer T für das erste Ausführungsbeispiel,
  • 5: eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen EC-Motor mit einem Stator mit drei unsymmetrisch über den Umfang verteilten Sensorelementen und einem Rotor mit vier Segmenten,
  • 6: eine Aufteilung der virtuellen Segmente gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels als Tabelle,
  • 7: eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen EC-Motor mit einem Stator mit zwei unsymmetrisch über den Umfang verteilten Sensorelementen und einem Rotor mit acht Segmenten,
  • 8: eine Aufteilung der virtuellen Segmente gemäß des dritten Ausführungsbeispiels als Tabelle,
  • 9: eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Drehvorrichtung mit einem Stator mit drei symmetrisch über den Umfang verteilten Sensorelementen und einem Rotor mit sechs unsymmetrisch verteilten Segmenten und
  • 10: eine Aufteilung der virtuellen Segmente gemäß des vierten Ausführungsbeispiels als Tabelle.
Show it
  • 1 : a block diagram of a device for applying the method according to the invention,
  • 2 : a sectional view of a first embodiment for applying the method according to the invention to an EC motor with a stator with three sensor elements symmetrically distributed over the circumference and a rotor with four segments,
  • 3 : a division of the virtual segments according to the first embodiment as a table,
  • 4th : a table for calculating the rotation time T for the first embodiment,
  • 5 : a sectional view of a second exemplary embodiment for applying the method according to the invention to an EC motor with a stator with three sensor elements distributed asymmetrically over the circumference and a rotor with four segments,
  • 6th : a division of the virtual segments according to the second embodiment as a table,
  • 7th : a sectional view of a third embodiment for applying the method according to the invention to an EC motor with a stator with two asymmetrically distributed over the circumference sensor elements and a rotor with eight segments,
  • 8th : a division of the virtual segments according to the third embodiment as a table,
  • 9 : a sectional view of a fourth embodiment for applying the method according to the invention to a rotating device with a stator with three symmetrically distributed over the circumference sensor elements and a rotor with six asymmetrically distributed segments and
  • 10 : a division of the virtual segments according to the fourth embodiment as a table.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

Die Erfindung soll zunächst exemplarisch anhand einer als bürstenloser Gleichstrommotor 10 - nachfolgend auch kurz als BLDC- (brushless direct current) bzw. EC-Motor (electronically commutated) bezeichnet - ausgestalteten Drehvorrichtung 12 erläutert werden. Der EC-Motor 10 weist gemäß der 1 und 2 statorseitig eine Drehstromwicklung 14 auf, deren Einzelzahnwicklungen 16 sternförmig zu den drei Phasensträngen U, V und W verschaltet sind. Die Drehstromwicklung 14 ist derart über eine Leistungsendstufe 18 einer Vorrichtung 20 steuer- oder regelbar ist, dass ein drehendes magnetisches Feld erzeugt wird, welches einen permanenterregten Rotor 22 mitzieht (vergleiche 2). Alternativ ist ebenso denkbar, die Erfindung im Zusammenhang mit einem Generator zu verwenden.The invention is initially intended as an example using a brushless DC motor 10 - hereinafter also referred to for short as BLDC (brushless direct current) or EC (electronically commutated) motor - designed rotating device 12th explained. The EC motor 10 points according to the 1 and 2 A three-phase winding on the stator side 14th on whose individual tooth windings 16 star-shaped to the three phase strands U , V and W. are interconnected. The three-phase winding 14th is such a power output stage 18th a device 20th Can be controlled or regulated that a rotating magnetic field is generated, which a permanently excited rotor 22nd pulls along (compare 2 ). Alternatively, it is also conceivable to use the invention in connection with a generator.

Die Leistungsendstufe 18 weist je Phasenstrang U, V, W der Statorwicklung 14 eine als Inverterschaltung ausgebildete Halbbrücke 24 auf. Jede Halbrücke 24 besteht aus einem ersten Leistungsschalter 26, der mit einem hohen Versorgungspotenzial VH (High Side) verbunden ist, und einem zweiten Leistungsschalter 28, der mit einem niedrigen Versorgungspotenzial VL (Low Side) verbunden ist. Die Leistungsschalter 26, 28 können als Halbleiterschalter in Form von IGBT, IGCT, Thyristoren, Leistungs-MOSFETs oder dergleichen aber auch als Relais ausgebildet sein. Eine Steuer- bzw. Regeleinheit 30 der Vorrichtung 20 steuert bzw. regelt die Leistungsschalter 26, 28 zur Bestromung von jeweils zwei Phasensträngen U, V; U, W; V, W entsprechend einer Pulsweitenmodulation (PWM) derart an, dass einer der ersten Leistungsschalter 26 (z.B. T1) einer der drei Halbbrücken 24 geschlossen ist, während die beiden anderen ersten Leistungsschalter 26 (T3, T5) geöffnet sind, und dass einer der zweiten Leistungsschalter 28 (z.B. T2) einer weiteren der Halbbrücken 24 geschlossen ist, während die beiden übrigen zweiten Leistungsschalter 28 (T4, T6) geöffnet sind. Auf diese Weise können zur Erzeugung eines elektromagnetischen Drehfelds im Wechsel die ersten Leistungsschalter 26 und die zweiten Leistungsschalter 28 mittels dreier Sensorelemente 32, die beispielsweise als Hall-Sensoren 34 ausgebildet sind, derart geschaltet werden, dass immer vier Einzelzahnwicklungen 16 der Statorwicklung 14 bestromt sind, so dass während des Betriebs die resultierende Statordurchflutung im Mittel senkrecht zur Rotordurchflutung orientiert ist. Dem Fachmann ist diese Art der Beschaltung bekannt, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen werden soll.The power output stage 18th shows each phase strand U , V , W. the stator winding 14th a half-bridge designed as an inverter circuit 24 on. Every half bridge 24 consists of a first circuit breaker 26th , which is connected to a high supply potential V H (high side), and a second power switch 28 , the one with a low supply potential V L (Low Side) is connected. The circuit breakers 26th , 28 can be designed as semiconductor switches in the form of IGBT, IGCT, thyristors, power MOSFETs or the like, but also as relays. A control or regulation unit 30th the device 20th controls or regulates the circuit breakers 26th , 28 for energizing two phase strands each U , V ; U , W. ; V , W. according to a pulse width modulation (PWM) in such a way that one of the first power switches 26th (e.g. T1 ) one of the three half bridges 24 is closed while the other two first circuit breakers 26th ( T3 , T5 ) are open and that one of the second circuit breakers 28 (e.g. T2) another of the half bridges 24 is closed, while the other two second circuit breakers 28 ( T4 , T6 ) are open. In this way, the first circuit breakers can alternate to generate a rotating electromagnetic field 26th and the second circuit breaker 28 by means of three sensor elements 32 , for example as Hall sensors 34 are designed to be switched in such a way that there are always four individual tooth windings 16 the stator winding 14th are energized so that the resulting stator flow is oriented on average perpendicular to the rotor flow during operation. This type of wiring is known to the person skilled in the art, so that it will not be discussed further here.

2 zeigt den EC-Motor 10 bzw. die Drehvorrichtung 12 in einer schematischen Schnittansicht. Der Stator 36 des EC-Motors 10 ist als ein hohlzylinderförmiger Körper ausgebildet, der sechs nach innen gerichtete Statorzähne 38 aufweist, auf denen er die Einzelzahnwicklungen 16 der Statorwicklung 14 trägt. Diese sind gemäß 1 in einer Sternschaltung verschaltet, wobei die gegenüberliegenden Einzelzahnwicklungen 16 jeweils miteinander zu einem Phasenstrang U, V, W verbunden sind. Es sei angemerkt, dass die Verschaltung der Statorwicklung 14 sowie die Anzahl der Einzelzahnwicklungen 16 und der Statorzähne 38 für die Funktionsweise der Erfindung unerheblich ist. Ein Fachmann könnte daher ebenso eine Dreieckschaltung oder dergleichen verwenden. 2 shows the EC motor 10 or the rotating device 12th in a schematic sectional view. The stator 36 of the EC motor 10 is designed as a hollow cylindrical body, the six inwardly directed stator teeth 38 has, on which he has the individual tooth windings 16 the stator winding 14th wearing. These are in accordance with 1 interconnected in a star connection, with the opposing individual tooth windings 16 each with one another to form a phase strand U , V , W. are connected. It should be noted that the interconnection of the stator winding 14th as well as the number of individual tooth windings 16 and the stator teeth 38 is irrelevant for the functioning of the invention. A person skilled in the art could therefore also use a delta connection or the like.

Zwischen den Statorzähnen 38 sind äquidistant bzw. symmetrisch über den Umfang des Stators 36 verteilt drei als Hall-Sensoren 34 ausgebildete Sensorelemente 32 angeordnet. Im Innern des als hohlzylindrischen Körper ausgebildeten Stators 36 ist der Rotor 22 relativ zum Stator 36 drehbar gelagert. Dazu ist der Rotor 22 drehfest mit einer Motorwelle 40 verbunden, die beispielsweise über entsprechende Kugel- oder Wälzlager drehbar im EC-Motor 10 gelagert ist. Dem Fachmann sind die Möglichkeiten zur Lagerung des Rotors 22 hinlänglich bekannt, so dass hierauf nicht weiter eingegangen werden soll.Between the stator teeth 38 are equidistant or symmetrical over the circumference of the stator 36 distributed three as Hall sensors 34 trained sensor elements 32 arranged. Inside the stator designed as a hollow cylindrical body 36 is the rotor 22nd relative to the stator 36 rotatably mounted. To do this is the rotor 22nd non-rotatably with a motor shaft 40 connected, which can be rotated in the EC motor, for example via appropriate ball or roller bearings 10 is stored. A person skilled in the art knows the options for mounting the rotor 22nd well known so that we will not go into this further.

Der Rotor 22 trägt auf seinem äußeren Umfang einen Magnetring 42 mit bevorzugt vergrabenen Permanentmagneten 44, die sich in ihrer Polarität N, S abwechseln. Ohne Einfluss auf die Erfindung sind aber auch Oberflächenmagnete 44 verwendbar. Die Permanentmagnete 44 bilden Segmente 46, die einerseits in Wechselwirkung mit der Statorwicklung 14 stehen und andererseits mit den Sensorelementen 32 zusammenwirken. Dabei dient die Wechselwirkung zwischen der Statorwicklung 14 und den Magneten 44 der Erzeugung einer Drehbewegung des Rotors 22 in Drehrichtung R infolge des aus der Beschaltung der Statorwicklung 14 resultierenden elektromagnetischen Drehfelds, während das Zusammenwirken der Magnete 44 mit den Sensorelementen 32 Sensorsignale S1, S2, S3 erzeugt, die zur Positionsbestimmung und zur Regelung der PWM mittels der Steuer- bzw. Regeleinheit 30 der Vorrichtung 20 dienen. Die Segmente 46 des Rotors 22 sind gleichmäßig über den Umfang des Rotors 22 verteilt und weisen daher alle dasselbe Winkelmaß Ws auf.The rotor 22nd carries a magnetic ring on its outer circumference 42 with preferably buried permanent magnets 44 that differ in their polarity N , S. alternate. However, surface magnets also have no influence on the invention 44 usable. The permanent magnets 44 form segments 46 which, on the one hand, interact with the stator winding 14th stand and on the other hand with the sensor elements 32 cooperate. The interaction between the stator winding is used here 14th and the magnet 44 the generation of a rotary motion of the rotor 22nd in the direction of rotation R as a result of the wiring of the stator winding 14th resulting electromagnetic rotating field, while the interaction of the magnets 44 with the sensor elements 32 Sensor signals S1 , S2 , S3 generated for determining the position and for regulating the PWM by means of the control or regulating unit 30th the device 20th serve. The segments 46 of the rotor 22nd are evenly around the circumference of the rotor 22nd distributed and therefore all have the same angular dimension Ws.

Mit Bezug auf 3, kann nun für jede ganze mechanische Umdrehung mit dem mechanischen Drehwinkel 0 < φM < 360° des Rotors 22 eine Anzahl virtueller Segmente 48 aus dem Produkt der Anzahl der als Permanentmagnete 44 ausgebildeten Segmente 46 des Rotors 22 und der Anzahl der Sensorelemente 32 des Stators 36 gebildet werden. Im vorliegenden Beispiel ergeben sich auf diese Weise insgesamt 12 virtuelle Segmente 48 mit ihren jeweiligen Winkeldauern Ai bis Li, wobei der Index i die i-te mechanische Umdrehung des Rotors 22 beschreibt. Die virtuellen Segmente 48 weisen aufgrund ihrer gleichmäßigen Verteilung alle dasselbe Winkelmaß Wv auf. Ihre Winkeldauern Ai bis Li hängen aber von der Drehgeschwindigkeit ab. Sprich, dreht sich der Rotor 22 schnell, sind die Winkeldauern Ai bis Li entsprechend kurz, dreht er sich langsam, sind sie entsprechend lang. Verändert sich die Drehgeschwindigkeit während einer mechanischen Umdrehung i, so weisen die virtuellen Segmente 48 unterschiedliche Winkeldauern Ai bis Li auf.Regarding 3 , can now for every complete mechanical revolution with the mechanical angle of rotation 0 <φ M <360 ° of the rotor 22nd a number of virtual segments 48 from the product of the number of permanent magnets 44 trained segments 46 of the rotor 22nd and the number of sensor elements 32 of the stator 36 are formed. In the present example, this results in a total of 12 virtual segments 48 with their respective angle durations A i to L i , where the index i is the i-th mechanical revolution of the rotor 22nd describes. The virtual segments 48 wise due to their uniform distribution all have the same angular dimension Wv. Your angle durations A i to L i depend on the speed of rotation. In other words, does the rotor turn 22nd fast, are the angle durations A i until L i is correspondingly short, if it rotates slowly, they are correspondingly long. If the rotational speed changes during a mechanical revolution i, the virtual segments point 48 different angle durations A i to L i .

Neben den mechanischen Umdrehungen lassen sich aufgrund der Periodizität der Sensorsignale S1, S2, S3 auch elektrischen Umdrehungen mit elektrischen Drehwinkeln 0 < φE < 360° definieren. Im vorliegenden Beispiel ergeben sich pro mechanischer Umdrehung i zwei elektrische Umdrehungen. Es ist daher ebenso möglich, die Anzahl der virtuellen Segmente 48 auf die elektrischen Umdrehungen zu beziehen. Der Einfachheit halber soll jedoch nachfolgend immer der Bezug der virtuellen Segmente 48 zu den mechanischen Umdrehungen i gelten.In addition to the mechanical revolutions, the periodicity of the sensor signals S1 , S2 , S3 also electrical rotations with electrical angles of rotation 0 Define <φ E <360 °. In the present example, there are two electrical revolutions per mechanical revolution i. It is therefore also possible to change the number of virtual segments 48 refer to the electrical revolutions. For the sake of simplicity, however, the reference to the virtual segments is always intended below 48 apply to the mechanical revolutions i.

Jeder Flankenwechsel der Sensorsignale S1, S2 oder S3 definiert gemäß 4 einen Abtastzeitpunkt tn, zu dem die Winkeldauern Ai bis Li der virtuellen Segmente 48 durch die Steuer- bzw. Regeleinheit 30 ermittelt werden, wobei n den über die mechanischen Umdrehungen i fortlaufenden Index der Abtastzeitpunkte tn beschreibt. Dabei werden die Winkeldauern Ai bis Li von der Steuer- bzw. Regeleinheit 30 der Vorrichtung 20 für die mechanischen Umdrehungen i aufsummiert, um daraus eine entsprechende Umdrehungsdauer T als Drehinformation zu berechnen. So ergibt sich z.B. zum Zeitpunkt ts die Umdrehungsdauer T während der ersten Umdrehung i = 1 des Rotors 22 aus der Summe der Winkeldauern A1 + B1 + C1 + D1 + E1 + F1 + G1 + H1, während sich zum Zeitpunkt t22 die Umdrehungsdauer für die erste und einen Teil der zweiten Umdrehung zu T = A1 + B1 + C1 + D1 + E1 + F1 + G1 + H1 + I1 + J1 + K1 + L1 + A2 + B2 + C2 + D2 + E2 + F2 + G2 + H2 + I2 + J2 berechnet. In 4 wird das Verfahren für die Abtastzeitpunkte t1 bis t25 verdeutlicht. Es lässt sich entsprechend beliebig fortführen.Every change in the edge of the sensor signals S1 , S2 or S3 defined according to 4th a sampling time t n at which the angle durations A i to L i of the virtual segments 48 by the control or regulation unit 30th can be determined, where n describes the index of the sampling times t n which continues over the mechanical revolutions i. The angle durations are thereby A i to L i from the control or regulating unit 30th the device 20th for the mechanical revolutions i summed up to derive a corresponding revolution duration T to calculate as rotation information. For example, at time ts the duration of the revolution is obtained T during the first revolution i = 1 of the rotor 22nd from the sum of the angle durations A 1 + B 1 + C 1 + D 1 + E 1 + F 1 + G 1 + H 1 , while at the time t 22 the rotation duration for the first and part of the second rotation to T = A 1 + B 1 + C 1 + D 1 + E 1 + F 1 + G 1 + H 1 + I 1 + J 1 + K 1 + L 1 + A 2 + B 2 + C 2 + D 2 + E 2 + F 2 + G 2 + H 2 + I 2 + J 2 calculated. In 4th the method for the sampling times t 1 to t 25 is illustrated. It can be continued as required.

Es ist ebenso denkbar, die Winkeldauern Ai bis Li nur für jede einzelne mechanische oder elektrische Umdrehung zu summieren, um die resultierende Umdrehungsdauer T für die nachfolgende Umdrehung wieder auf null zu setzen. In dem Fall würde sich T zum Zeitpunkt t8 entsprechend dem vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß 4 berechnen, während sich T zum Zeitpunkt t22 zu A2 + B2 + C2 + D2 + E2 + F2 + G2 + H2 + I2 + J2 ergibt. Weiterhin kann die Umdrehungsdauer T auch nach einer bestimmten Anzahl mechanischer oder elektrischer Umdrehungen oder nach einem Stopp des EC-Motors 10 bzw. der Drehvorrichtung 12 durch die Steuer- bzw. Regeleinheit 30 automatisch zu null gesetzt werden.It is also conceivable that the angle durations A i to L i for each individual mechanical or electrical revolution to add up to the resulting revolution duration T to be set back to zero for the following revolution. In that case it would T at time t 8 according to the previous exemplary embodiment 4th calculate while yourself T at the time t 22 to A 2 + B 2 + C 2 + D 2 + E 2 + F 2 + G 2 + H 2 + I 2 + J 2 results. Furthermore, the duration of the revolution T even after a certain number of mechanical or electrical revolutions or after the EC motor has stopped 10 or the rotating device 12th by the control or regulation unit 30th are automatically set to zero.

Mit besonderem Vorteil erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren infolge der virtuellen Segmente 48 eine erhöhte Abtastrate der Messung während des Betriebs des EC-Motors 10 bzw. der Drehvorrichtung 12, so dass eine systembedingte Verzögerung der nachgelagerten Regelung deutlich reduziert oder ganz vermieden werden kann. Ist der EC-Motor 10 beispielsweise ein Antrieb einer Bohrmaschine, eines Bohrhammers, eines Schraubers, eines Winkelschleifers oder dergleichen, so erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einer Kickback-Erkennung ein wesentlich schnelleres Abschalten des Antriebs im Falle eines festgeklemmten Einsatzwerkzeugs im Werkstück.The method according to the invention allows with particular advantage as a result of the virtual segments 48 an increased sampling rate of the measurement during operation of the EC motor 10 or the rotating device 12th so that a system-related delay in the downstream control can be significantly reduced or avoided entirely. Is the EC motor 10 For example, a drive for a drill, hammer drill, screwdriver, angle grinder or the like, the method according to the invention, in conjunction with kickback detection, allows the drive to be switched off much faster in the event of a stuck insert tool in the workpiece.

Zur Erzielung einer möglichst hohen Anzahl virtueller Segmente 48 und damit einer möglichst genauen und zeitnahen Ermittlung der Umdrehungsdauer T des EC-Motors 10 sollte der Winkelversatz V zweier benachbarter Sensorelemente 32 des Stators 36 ungleich einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten Winkelmaßes Ws der Segmente 46 des Rotors 22 sein (vgl. hierzu auch 2). Es sei angemerkt, dass unter einem ganzzahligen Vielfachen auch eine Multiplikation mit Eins zu verstehen ist. Wären die Sensorelemente 32 z.B. mit einem Windelversatz V benachbart zueinander angeordnet, der exakt einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten Winkelmaßes Ws der Segmente 46 entspricht, so würden die Sensorsignale S1 bis S3 lediglich redundante Informationen erhalten, was zur Folge hätte, dass sich die Anzahl der virtuellen Segmente 48 nicht von der Anzahl der Segmente 46 des Rotors 22 unterscheiden würde.To achieve the highest possible number of virtual segments 48 and thus the most accurate and timely determination of the rotation period T of the EC motor 10 should be the angular offset V two adjacent sensor elements 32 of the stator 36 unequal to an integer multiple of the smallest angular dimension Ws of the segments 46 of the rotor 22nd be (see also 2 ). It should be noted that an integral multiple is also to be understood as a multiplication by one. Would be the sensor elements 32 eg with a diaper offset V arranged adjacent to one another, which is exactly an integral multiple of the smallest angular dimension Ws of the segments 46 corresponds to the sensor signals S1 to S3 only receive redundant information, which would result in a decrease in the number of virtual segments 48 not on the number of segments 46 of the rotor 22nd would distinguish.

In den 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei die drei als Hall-Sensoren 34 ausgebildeten Sensorelemente 32 nun nicht mehr symmetrisch mit einem Winkelversatz V von 120° über den Umfang des Stators 36 verteilt angeordnet sind, sondern ungleichmäßige Winkelversätze V von 60° und 240° aufweisen, während die Segmente 46 des Rotors 22 entsprechend 2 weiterhin ein Winkelmaß Ws von 90° aufweisen.In the 5 and 6th a second embodiment of the invention is shown, the three being Hall sensors 34 trained sensor elements 32 now no longer symmetrical with an angular offset V of 120 ° over the circumference of the stator 36 are arranged distributed, but uneven angular misalignments V of 60 ° and 240 °, while the segments 46 of the rotor 22nd corresponding 2 continue to have an angular dimension Ws of 90 °.

6 kann entnommen werden, dass die unsymmetrische Verteilung der Sensorelemente 32 im Vergleich zu 3 keinen Einfluss auf die Aufteilung der virtuellen Segmente 48 hat. Lediglich die Sensorsignale S2 und S3 weisen aufgrund der abweichenden Anordnung der zugehörigen Sensorelemente 32 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 bis 4 einen um φM = 60° (S2) bzw. φM = 120° (S3) phasenverschobenen Zeitverlauf auf. Da die Flankenänderungen der Sensorsignale S1 bis S3 jedoch weiterhin im mechanischen Raster von 120° liegt, bleibt die Anzahl der virtuellen Segmente 48 gleich. 6th it can be seen that the asymmetrical distribution of the sensor elements 32 compared to 3 does not affect the distribution of the virtual segments 48 Has. Only the sensor signals S2 and S3 point due to the different arrangement of the associated sensor elements 32 compared to the first embodiment according to 2 to 4th shows a phase shifted by φ M = 60 ° (S2) or φ M = 120 ° (S3). Since the edge changes of the sensor signals S1 to S3 but is still in the mechanical grid of 120 °, the number of virtual segments remains 48 equal.

In den 7 und 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der zugehörigen Vorrichtung 20 (vgl. 1) gezeigt, wobei der Stator 36 nun nur noch zwei unsymmetrisch über seinen Umfang verteilt angeordnete Sensorelemente 32 mit Winkelversätzen V von 120° bzw. 240° aufweist und der Magnetring 42 des Rotors 22 über insgesamt acht Magnete 44 wechselnder Polarität N, S als Segmente 46 mit einem Winkelmaß Ws = 45° verfügt. Damit ergeben sich insgesamt 16 virtuelle Segmente 48 mit den zugehörigen Winkeldauern Ai bis Pi . 8 zeigt, dass eine mechanische Umdrehung i aufgrund der Periodizität der beiden Sensorsignale S1 und S2 nun in insgesamt vier elektrische Umdrehungen aufgeteilt werden kann. Die Umdrehungsdauer T lässt sich wiederum aus der Summe der Winkeldauern Ai bis Pi in Abhängigkeit von den mechanischen Umdrehungen i oder alternativ auch von den elektrischen Umdrehungen gemäß der vorherigen Ausführungsbeispiele berechnen.In the 7th and 8th is a third embodiment of the method according to the invention and the associated device 20th (see. 1 ) shown, with the stator 36 now only two sensor elements arranged asymmetrically distributed over its circumference 32 with angular offsets V of 120 ° or 240 ° and the magnetic ring 42 of the rotor 22nd via a total of eight magnets 44 alternating polarity N , S. as segments 46 with an angular dimension Ws = 45 °. This results in a total of 16 virtual segments 48 with the associated angle durations A i to P i . 8th shows that a mechanical revolution i due to the periodicity of the two sensor signals S1 and S2 can now be divided into a total of four electrical revolutions. The duration of the revolution T can in turn be derived from the sum of the angle durations A i to P i as a function of the mechanical revolutions i or, alternatively, also on the electrical revolutions according to the previous exemplary embodiments.

In einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der 9 und 10 ist der Rotor 22 der Drehvorrichtung 12 passiv, beispielsweise als ein Pumpen- oder Lüfterrad 50, einer nicht näher gezeigten Pumpe bzw. eines nicht näher gezeigten Lüfters 52 ausgebildet. Die Pumpe bzw. der Lüfter 52 weist ein als Stator 36 dienendes Gehäuse auf, in dem drei als Optokoppler 54 ausgebildete Sensorelemente 32 symmetrisch mit einem Winkelversatz von V = 120° verteilt angeordnet sind. Über den Umfang des Lüfter- bzw. Pumpenrad 50 sind sechs Segmente 48 verteilt, die als Reflexionsschichten 56 mit abwechselnden Reflexionsgraden (z.B. Schwarz und Weiß) ausgebildet sind und die mit den Optokopplern 54 zur Erzeugung entsprechender Sensorsignale S1 bis S3 zusammenwirken. Da die Segmente 46 des Rotors 22 nun unterschiedliche Winkelmaße Ws von 45° und 90° aufweisen, ergibt sich eine unsymmetrische Aufteilung der insgesamt 18 resultierenden virtuellen Segmente 48. Diese sind der Übersichtlichkeit halber nicht in 9 dargestellt.In a fourth embodiment according to 9 and 10 is the rotor 22nd the turning device 12th passive, for example as a pump or fan wheel 50 , a pump not shown in detail or a fan not shown in detail 52 educated. The pump or the fan 52 assigns one as a stator 36 serving housing, in which three as optocouplers 54 trained sensor elements 32 symmetrical with an angular offset of V = 120 ° are arranged distributed. About the circumference of the fan or pump wheel 50 are six segments 48 distributed as reflective layers 56 with alternating degrees of reflection (e.g. black and white) and those with the optocouplers 54 for generating corresponding sensor signals S1 to S3 cooperate. As the segments 46 of the rotor 22nd now have different angular dimensions Ws of 45 ° and 90 °, the result is an asymmetrical division of the total 18th resulting virtual segments 48 . For the sake of clarity, these are not in 9 shown.

10 zeigt die Aufteilung der insgesamt 18 virtuellen Segmente 48 gemäß des vierten Ausführungsbeispiels. Ai, Fi, Gi, Li, Mi und Ri kennzeichnen virtuelle Segmente 48, die aufgrund der unsymmetrischen Verteilung der Segmente 46 eine gegenüber den anderen virtuellen Segmenten abweichende Winkeldauer aufweisen, weil der Flankenwechsel der Sensorsignale S1 bis S3 mit entsprechender Phasenverzögerung erfolgt. Dies kann aber bei der Berechnung der Umdrehungsdauer T durch die Steuer- bzw. Regeleinheit 30 berücksichtigt werden, so dass auch hier ohne Einschränkung das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist. 10 shows the breakdown of the total 18th virtual segments 48 according to the fourth embodiment. A i , F i , G i , L i , M i and R i mark virtual segments 48 due to the asymmetrical distribution of the segments 46 have an angle duration that differs from the other virtual segments, because the edge change of the sensor signals S1 to S3 takes place with a corresponding phase delay. However, this can be done when calculating the duration of the revolution T by the control or regulation unit 30th must be taken into account, so that the method according to the invention can also be used here without restriction.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die Erfindung weder auf die gezeigten Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 10 noch auf die darin genannten Werte beschränkt ist. So kann z.B. eine abweichende Anzahl von Segmenten 46 des Rotors 22 und/oder Sensorelementen 32 zum Einsatz kommen. Zudem sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf eine Anwendung in einem Elektromotor eingeschränkt ist. Vielmehr kann sie bei allen Drehvorrichtungen mit zwei sich relativ zueinander drehenden Komponenten, insbesondere einem Stator und einem Rotor, zum Einsatz kommen. Auch die hier beschriebene Art der Sensorelemente und Segmente ist nicht einschränkend zu verstehen.Finally, it should be pointed out that the invention does not apply to the exemplary embodiments shown in accordance with FIG 1 to 10 is still limited to the values specified therein. For example, a different number of segments can be used 46 of the rotor 22nd and / or sensor elements 32 come into use. In addition, it should be pointed out again that the invention is not restricted to an application in an electric motor. Rather, it can be used in all rotating devices with two components rotating relative to one another, in particular a stator and a rotor. The type of sensor elements and segments described here is also not to be understood as restrictive.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102011078041 A1 [0003]DE 102011078041 A1 [0003]
  • WO 2015/069998 A1 [0004]WO 2015/069998 A1 [0004]

Claims (7)

Verfahren zum Ermitteln einer Drehinformation einer Drehvorrichtung (12) mit einem Stator (36) und einem sich relativ zum Stator (36) drehenden Rotor (22), wobei der Rotor (22) eine Mehrzahl im Wesentlichen kreisförmig über seinen Umfang verteilter Segmente (46) aufweist und am Stator (36) eine Mehrzahl von Sensorelementen (32) derart angeordnet ist, dass die Sensorelemente (32) während einer Drehbewegung des Rotors (22) mit den Segmenten (46) zur Erzeugung zeitversetzter Sensorsignale (S1, S2, S3) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Anzahl virtueller Segmente (48) aus dem Produkt der Anzahl der Segmente (46) des Rotors (22) und der Anzahl der Sensorelemente (32) des Stators (36) derart ergibt, dass die Sensorsignale (S1, S2, S3) eine Mehrzahl von Abtastzeitpunkten (tn) zur Ermittlung von Einzelinformationen (Ai, Bi, Ci, ...) der virtuellen Segmente (Ai, Bi, Ci,...) definieren, und dass sich die Drehinformation der Drehvorrichtung (12) zu den definierten Abtastzeitpunkten (tn) aus der Summe der Einzelinformationen (Ai, Bi, Ci,...) der virtuellen Segmente (46) berechnet.Method for determining rotational information of a rotary device (12) with a stator (36) and a rotor (22) rotating relative to the stator (36), the rotor (22) having a plurality of segments (46) distributed essentially circularly over its circumference. and a plurality of sensor elements (32) are arranged on the stator (36) in such a way that the sensor elements (32) interact with the segments (46) during a rotational movement of the rotor (22) to generate time-shifted sensor signals (S1, S2, S3) , characterized in that a number of virtual segments (48) results from the product of the number of segments (46) of the rotor (22) and the number of sensor elements (32) of the stator (36) such that the sensor signals (S1, S2, S3) define a plurality of sampling times (t n ) for determining individual items of information (A i , B i , C i , ...) of the virtual segments (A i , B i , C i , ...), and that the rotation information of the rotating device (12) is defined to the en sampling times (t n ) are calculated from the sum of the individual items of information (A i , B i , C i , ...) of the virtual segments (46). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abtastzeitpunkte (tn) zu den Flankenwechseln der einzelnen Sensorsignale (S1, S2, S3) ergeben.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the sampling times (t n ) result at the edge changes of the individual sensor signals (S1, S2, S3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abtastzeitpunkte (tn) während einer mechanischen Umdrehung (i) des Rotors (22) der Anzahl der virtuellen Segmente (48) entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of sampling times (t n ) during a mechanical revolution (i) of the rotor (22) corresponds to the number of virtual segments (48). Verfahren nach einem der vorhergien Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelinformation (Ai, Bi, Ci,...) eines virtuellen Segments (48) dessen Winkeldauer und dass die Drehinformation eine Umdrehungsdauer (T) bzw. eine daraus ableitbare Drehzahl des Rotors (22) beschreiben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the individual information (A i , B i , C i , ...) of a virtual segment (48) is its angular duration and that the rotational information is a rotation duration (T) or a speed which can be derived therefrom of the rotor (22) describe. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelversatz (V) zweier benachbarter Sensorelemente (32) ungleich einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten Winkelmaßes (W) der Segmente (46) des Rotors (22) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an angular offset (V) of two adjacent sensor elements (32) is not equal to an integral multiple of the smallest angular dimension (W) of the segments (46) of the rotor (22). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung (10) eine elektrische Maschine (12) ist, wobei die Segmente (46) des Rotors (22) als abwechselnd gepolte Permanentmagnete (44) und die Sensorelemente (32) des Stators (36) als Hall-Sensoren (34) ausgebildet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotating device (10) is an electrical machine (12), the segments (46) of the rotor (22) as alternately polarized permanent magnets (44) and the sensor elements (32) of the stator (36) are designed as Hall sensors (34). Vorrichtung (20) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (20) eine Auswerteeinheit (30) zur Berechnung der Drehinformation der Drehvorrichtung (10, 12) aufweist.Device (20) for performing the method according to one of the preceding claims, wherein the device (20) has an evaluation unit (30) for calculating the rotation information of the rotating device (10, 12).
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