DE102020208675A1

DE102020208675A1 - Verfahren zum Positionieren einer Magnetvorrichtung

Info

Publication number: DE102020208675A1
Application number: DE102020208675.3A
Authority: DE
Inventors: Benedicte Thomas
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-01-13
Also published as: US20220014127A1; CN113916116A; US11936324B2

Abstract

Das Verfahren zum Positionieren einer Magnetvorrichtung (5), die einen Impulsring (11), der einen Codierer bildet, und zumindest drei magnetische Detektionszellen (8, 9, 10) aufweist, die einen Magnetsensor bilden, wobei der Impulsring (11) mit einem Zielobjekt (18) ausgestattet ist, das Paare von magnetischen Polen (N10, N11, N12, N13, N14, N15, N16, N17, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:- Zählen der Anzahl (Npp1) von Paaren von magnetischen Polen, und- Positionieren der magnetische Detektionszellen um den Zielobjektring (18) des Impulsrings gemäß der Anzahl von Paaren von magnetischen Polen und gemäß der Anzahl (Ncell) von Detektionszellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Magnetvorrichtungen, die einen Codierer aufweisen, der mit magnetischen Detektionszellen zusammenwirkt, und insbesondere auf Verfahren zum Positionieren der Magnetvorrichtung.
Magnetvorrichtungen weisen im Allgemeinen Magnetsensoren auf, die analoge sinusförmige Signale liefern, die sich auf die Rotorwinkelposition beziehen. Genauer weist ein solcher Sensor einen rotierenden Teil, der aus einem Impulsring gebildet ist, der mit magnetischen Polen ausgestattet und an einem Lager befestigt ist, und einen statischen Teil auf, der mit magnetischen Detektionszellen ausgestattet ist, die das Magnetfeld jedes magnetischen Pols detektieren können.
Wenn eine Rotation auf den Rotor angewendet wird, laufen die magnetischen Pole nacheinander vor den magnetischen Detektionszellen vorbei. Eine Spannung wird in den magnetischen Detektionszellen basierend auf ihrem Abstand zu den magnetischen Polen induziert. Die Spannung bildet ein periodisches Signal, sinusförmig, Funktion der Zeit, wobei die Intensität des Signals von dem Abstand zwischen den magnetischen Detektionszellen und den magnetischen Polen abhängt. Die Zeitabhängigkeit kann in eine Winkelabhängigkeit basierend auf der bekannten Geometrie des Sensors und der Rotationsgeschwindigkeit umgewandelt werden. Es ist daher möglich, die Zeit mit der Winkelposition des Rotors zu verknüpfen und ein Sinussignal zu erhalten, das die Intensität mit der Winkelposition verknüpft.
Solche Magnetsensoren werden allgemein in der Motorsteuerung verwendet. In dem speziellen Fall von Riemenstartergeneratoren ist die Anforderung an die Sensorausgangssignalgenauigkeit aufgrund der Tatsache mehr und mehr wichtig, dass das Maschinendrehmoment ordnungsgemäß mit der geringsten Menge an Rauschen gesteuert werden muss. Des Weiteren muss der Pegel des oszillierenden Stroms der Batterie unter einer festen Grenze bleiben, um nicht die Gesamtleistungen des Fahrzeugs zu verschlechtern.
Im Allgemeinen weisen solche Magnetsensoren drei Halleffektdetektionszellen auf, die zueinander um einen elektrischen Winkel von 120° versetzt sind, sodass die drei magnetischen Detektionszellen an einem Polpaar des Impulsrings positioniert sind.
1 stellt schematisch einen Magnetsensor dar, der einen Impulsring 1, eine erste magnetische Detektionszelle 2, eine zweite magnetische Detektionszelle 3, eine dritte magnetische Detektionszelle 4 und eine feste Referenz R auf, die einen Ursprung O1, der mit der Mitte des Impulsrings verwechselt wird, eine horizontale Achse X1 und eine vertikale Achse X2 senkrecht zu der ersten Achse aufweist, wobei die Referenz R gegen den Uhrzeigersinn orientiert ist.
Der Impulsring 1 ist mit 8 magnetischen Nordpolen, benannt N1 bis N8, alternierend mit 8 magnetischen Südpolen, benannt S1 bis S8, ausgestattet, die 8 Polpaare bilden.
Die magnetischen Detektionszellen 2, 3, 4 sind derart positioniert, dass die erste Zelle auf der vertikalen Achse X2 ist, die dritte Zelle 4 um einen elektrischen Winkel von 120° von der ersten Zelle 2 versetzt ist und die zweite Zelle 3 um einen elektrischen Winkel von 120° von der dritten Zelle 4 versetzt ist.
Jede magnetische Detektionszelle 2, 3, 4 erzeugt ein Signal V1, V2, V3, das repräsentativ für die Spannung ist, die in den magnetischen Detektionszellen 2, 3, 4 induziert wird.
Die Signale V1, V2 und V3 werden an jeweils einen ersten Eingang E1, einen zweiten Eingang E2 und einen dritten Eingang E3 einer Verarbeitungseinheit PU geliefert, die einen Algorithmus ALGO implementiert, um ein Frequenzdiagramm eines Winkelfehlers zu berechnen, das verwendet wird, um die Leistungen des Fahrzeugs zu optimieren.
Die Spannungen, die durch die magnetischen Detektionszellen 2, 3, 4 erzeugt werden, werden durch die Clarke-Transformation verarbeitet, um ein Sinus- und ein Kosinussignal zu berechnen, die um 90° versetzt sind.
Das bestimmte Sinus- und das bestimmte Kosinussignal werden verwendet, um die Winkelposition des Rotors mit der Arkustangensfunktion zu berechnen.
Der berechnete Winkel wird mit einem Referenzwinkel verglichen, wobei die Winkeldifferenz gleich dem Winkelfehler ist.
Signalverarbeitungsoperationen werden an dem Winkelfehler durchgeführt, beispielsweise ein schneller Fouriertransformationsalgorithmus, um ein Ausgangssignal θ_out an einem Ausgang S1 der Verarbeitungseinheit PU zu erzeugen.
Der Winkelfehler muss minimiert werden, um die Leistung des Fahrzeugs zu optimieren.
Die schnelle Fouriertransformation des Winkelfehlers offenbart, dass der Wert der ersten Harmonischen des Winkelfehlers zu hoch ist, was zu Stromoszillationen führt, die über der festen Grenze sind, die die Batterie vorzeitig verschlechtert und häufigere Batteriewechsel impliziert.
Die Dokumente WO2011070391 , WO2014060040 und WO2010082086 beschreiben Verfahren und Vorrichtungen, um die Genauigkeit der Winkelposition des Rotors durch Positionieren der Detektionszellen zu verbessern.
Jedoch beschäftigen sich diese Dokumente nicht mit der Reduzierung der ersten Harmonischen des Winkelfehlers eines Positionssensors.
Des Weiteren erfordert es die vorgeschlagene Positionierung der Detektionszellen, den Algorithmus ALGO zu modifizieren.
Es gibt einen Bedarf, zumindest manche der vorher erwähnten Nachteile zu vermeiden, insbesondere durch Reduzieren des Pegels von Harmonischen der induzierten Spannung in den magnetischen Detektionszellen des Magnetsensors, während die induzierte Spannung ohne Modifizieren von implementierten Algorithmen verarbeitet wird, um die Signale zu verarbeiten, die durch die magnetischen Detektionszellen geliefert werden.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Positionieren einer Magnetvorrichtung vorgeschlagen.
Die Magnetvorrichtung weist einen Impulsring, der einen Codierer bildet, und zumindest drei magnetische Detektionszellen auf, die einen Magnetsensor bilden, wobei der Impulsring mit einem Zielobjekt ausgestattet ist, das Paare von magnetischen Polen aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Zählen der Anzahl von Paaren von magnetischen Polen, und
- Positionieren des Zielobjektrings der magnetische Detektionszellen um den Impulsring gemäß der Anzahl von Paaren von magnetischen Polen und gemäß der Anzahl von Detektionszellen.

Der Magnetsensor kann mehr als drei magnetische Detektionszellen aufweisen.
Wenn die Anzahl von Polpaaren nicht gleich einem Vielfachen der Anzahl von magnetischen Detektionszellen ist, weist die Bestimmung der Winkelposition der Detektionszellen vorteilhafterweise den Schritt auf:

- Bestimmen eines ersten Rests, wobei der erste Rest gleich 120 modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 1}})$
ist, wobei N_PP1 die Anzahl von Paaren von magnetischen Polen ist,
- Bestimmen eines zweiten Rests, wobei der zweite Rest gleich 240 modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 1}})$
ist,
- Vergleichen des ersten Rests und des zweiten Rests, und
- Bestimmen der Winkelposition der magnetischen Detektionszellen gemäß dem Ergebnis des Vergleichs.

Wenn der zweite Rest größer als der erste Rest ist, wird vorzugsweise eine zweite magnetische Detektionszelle um 120° von einer ersten magnetischen Detektionszelle versetzt und die dritte magnetische Detektionszelle wird um 240° von der ersten magnetischen Detektionszelle versetzt.
Wenn der erste Rest größer als der zweite Rest ist, wird vorteilhafterweise eine dritte magnetische Detektionszelle um 120° von einer ersten magnetischen Detektionszelle versetzt und die zweite magnetische Detektionszelle wird um 240° von der ersten magnetischen Detektionszelle versetzt.
Wenn die Anzahl von magnetischen Polpaaren gleich einem Vielfachen der Anzahl von magnetischen Detektionszellen ist, weist die Bestimmung der Winkelposition der magnetischen Detektionszellen vorzugsweise den Schritt auf:

- Bestimmen eines dritten Rests, wobei der dritte Rest gleich $(120 + \frac{120}{N_{P P 2}})$
modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 2}})$
ist, wobei N_PP2 gleich der Anzahl von Paaren von magnetischen Polen ist,
- Bestimmen eines vierten Rests, wobei der vierte Rest gleich $(240 + \frac{240}{N_{P P 2}})$
modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 2}})$
ist,
- Vergleichen des dritten Rests und des vierten Rests, und
- Bestimmen der Winkelposition der magnetischen Detektionszellen gemäß dem Ergebnis des Vergleichs.

Wenn der vierte Rest größer als der dritte Rest ist, wird vorteilhafterweise eine zweite magnetische Detektionszelle um $120 ° + \frac{120 °}{N_{P P 2}}$
von einer ersten magnetischen Detektionszelle versetzt und die dritte magnetische Detektionszelle wird um $240 ° + \frac{240 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten magnetischen Detektionszelle versetzt.
Wenn der dritte Rest größer als der vierte Rest ist, wird eine dritte magnetische Detektionszelle vorzugsweise um $120 ° + \frac{120 °}{N_{P P 2}}$
von einer ersten magnetischen Detektionszelle versetzt und die zweite magnetische Detektionszelle wird um $240 ° + \frac{240 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten magnetischen Detektionszelle versetzt.
Gemäß einem anderen Aspekt wird eine Sensorlagereinheit, die einen ersten Ring und einen zweiten Ring, die konzentrisch relativ zueinander rotieren können, einen Impulsring, der an dem ersten Ring gesichert und mit einem Zielobjekt ausgestattet ist, das Paare von magnetischen Polen aufweist, und Magnetdetektionszellen aufweist, die um das Zielobjekt des Impulsrings gemäß einem wie oben definierten Verfahren positioniert sind, vorgeschlagen.
Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden bei einer Untersuchung der detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, die in keiner Weise beschränkend sind, und den angehängten Zeichnungen ersichtlich werden, in denen:

1, die bereits erwähnt wurde, schematisch einen Magnetsensor gemäß dem Stand der Technik darstellt;
2 eine axiale Schnittansicht einer Lagereinheit gemäß einem Beispiel der Erfindung ist, die an einer rotierenden Welle befestigt ist;
3 schematisch eine erste Ausführungsform eines Impulsrings darstellt;
4 schematisch eine zweite Ausführungsform eines Impulsrings darstellt;
5 eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Positionieren der Magnetvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt; und
6 die Amplitude der ersten Harmonischen gemäß der Anzahl von Polpaaren darstellt.

Im Folgenden bezeichnet der Begriff „Winkel“ einen mechanischen Winkel.
Bezug wird auf 2 genommen, die einen Längsschnitt einer Magnetvorrichtung 5 darstellt, die eine rotierende Welle 6, eine Lagereinheit 7 und eine erste magnetische Detektionszelle 8, eine zweite magnetische Detektionszelle 9, eine dritte magnetische Detektionszelle 10 aufweist.
Die magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 sind magnetische Halleffektsensoren.
Die Welle 6 und die Lagereinheit 7 sind an einer Mittelachse X10 der Magnetvorrichtung 5 zentriert.
Die Lagereinheit 7 weist ein Lager 10, das an der Welle 6 befestigt ist, und einen magnetischen Impulsring 11 auf, der an dem Lager 10 befestigt ist.
Die Detektionszellen 8, 9, 10 sind mit dem Impulsring 11 zum Nachverfolgen der Rotation der Rotationswelle 6 verbunden.
Das Lager 10 weist einen rotierenden Innenring 12 und einen nicht rotierenden Außenring 13 auf, die an der Achse X10 zentriert sind. Das Lager 10 weist auch Wälzkörper 14, beispielsweise Kugeln, auf, die zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 13 angeordnet sind.
Der Innenring 12 weist eine zylindrische Bohrung 15 und eine zylindrische Nut 16 auf, die in der Bohrung 15 hergestellt ist. Unter Bezugnahme auf die Achse X10 ist der Durchmesser der zylindrischen Bohrung 15 kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Nut 16.
Der Impulsring 11 weist einen Zielobjekthalter 17, ein Zielobjekt 18 und eine Befestigungshülse 19 auf.
Von der Mittelachse X10 weggehend weist der Zielobjekthalter 17 einen Innenumfang 20, einen radialen Abschnitt 21 und einen Außenumfang 22 auf. Der Innenumfang 20 definiert eine Innenbohrung des Zielobjekthalters 17 und ist an dem rotierenden Innenring 12 des Lagers 10 mittels der Befestigungshülse 19 befestigt. Der radiale Abschnitt 21 erstreckt sich im Wesentlichen radial von dem Innenumfang 20 in Richtung der Außenseite des Lagers 10. Der Außenumfang 22 des radialen Abschnitts 21 ist radial über den Außenring 13 hinaus angeordnet.
Ein Spalt g21 ist axial zwischen dem radialen Abschnitt 21 des Zielobjekthalters 17 und der Seitenfläche des Außenrings 13 vorgesehen.
Der Außenumfang 22 des Zielobjekthalters 17 weist einen äußeren röhrenförmigen Abschnitt 23 auf, der sich axial von dem radialen Abschnitt 21 erstreckt. Der äußere röhrenförmige Abschnitt 23 erstreckt sich parallel zu der Achse X10 und ist radial über dem Außenring 13 des Lagers 10 angeordnet.
Das Zielobjekt 18 wird durch den äußeren röhrenförmigen Abschnitt 23 des Zielobjekthalters 17, über den Außenring 13 hinaus radial zur Achse X10, gehalten und erstreckt den Impulsring 11 nach innen.
Das Zielobjekt 18 und die magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 wirken zum Nachverfolgen der Rotation des Impulsrings 11, des Zielobjekthalters 17, des Innenrings 12 und der Welle 6 um die Mittelachse X10 zusammen. Ein Spalt g8, g9, g10 ist radial zwischen der Außenfläche des Zielobjekts 18 und den Detektionszellen 8, 9, 10 vorgesehen.
Das Zielobjekt 18 weist eine Abfolge von magnetischen Polen entgegengesetzter Polarität auf, sodass die magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 eine Spannung induzieren, wenn die magnetischen Pole nacheinander vor den Detektionsmitteln vorbeilaufen.
Der Innenumfang 20 des Zielobjekthalters 17 ist an dem rotierenden Innenring 12 des Lagers 10 mittels der Befestigungshülse 19 befestigt.
Alternativ weist der Impulsring 11 keine Fixierungshülse auf, wobei der Innenumfang 20 an dem rotierenden Innenring 12 durch andere Mittel befestigt ist.
Die Befestigungshülse 19 weist einen ringförmigen röhrenförmigen Abschnitt 24 auf, der sich axial parallel zu der Achse X10 erstreckt.
Der röhrenförmige Abschnitt 24 ist in die Nut 16 des rotierenden Innenrings 12 eingepasst.
Die Befestigungshülse 19 weist des Weiteren eine radiale Schulter 25 auf, die sich radial nach außen von einem Ende des ringförmigen röhrenförmigen Abschnitts 24 erstreckt.
Die radiale Schulter 25 überlappt den Innenumfang 20 der radialen Ausdehnung des Zielobjekthalters 17. Der Innenumfang 20 wird axial durch die radiale Schulter 25 auf die Seitenfläche des Innenrings 12 gepresst, um eine relative Rotation zwischen der Befestigungshülse 19, dem Zielobjekthalter 17 und dem Innenring 12 zu verhindern.
Die magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 sind innerhalb und um den Impulsring 11 gemäß der Anzahl von Polpaaren und gemäß der Anzahl von Detektionszellen positioniert.
Der Impulsring 11 bildet einen Kodierer und die magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 bilden einen Magnetsensor.
3 stellt schematisch ein erstes Beispiel einer Ausführungsform des Impulsrings 11, der an der Welle 6 befestigt ist, und der Detektionszellen 8, 9, 10 dar.
Das Zielobjekt 18 weist beispielsweise 8 magnetische Nordpole auf, die N10 bis N17 benannt sind, die mit 8 magnetischen Südpolen alternieren, die S10 bis S17 benannt sind, die 8 Polpaare bilden, die N_pp11 benannt sind.
In einer anderen Ausführungsform weist der Impulsring 11 mehr oder weniger als 8 Polpaare auf, wobei die Anzahl N_pp1 von Polpaaren nicht gleich einem Vielfachen der Anzahl N_cell von magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 ist.
Eine Referenz R10, die einen Ursprung O10, der mit der Mitte X10 der Achse 6 verwechselt wird, eine vertikale Achse Y10 und eine horizontale Achse Z10 senkrecht zu der vertikalen Achse Y10 aufweist, ist definiert. Die Referenz R10 ist gegen den Uhrzeigersinn orientiert.
Die erste Detektionszelle 8 ist an der vertikalen Achse aufgestellt, die zweite Detektionszelle 9 ist um einen orientierten Winkel α1 von der ersten Zelle 8 versetzt und die dritte Detektionszelle 10 ist um einen orientierten Winkel α2 von der ersten Zelle 8 versetzt.
Jede magnetische Detektionszelle 8, 9, 10 erzeugt ein Winkelsignal V8, V9, V10, das repräsentativ für die induzierte Spannung innerhalb der magnetischen Detektionszelle ist, das beispielsweise durch die Verarbeitungseinheit PU verarbeitet wird, die den Algorithmus ALGO aufweist, um ein Frequenzdiagramm des Winkelfehlers zu bestimmen, das verwendet wird, um beispielsweise die Leistungen eines Fahrzeugs und insbesondere die Leistung einer Batterie des Fahrzeugs zu optimieren.
Die Signale V8, V9 und V10 werden an jeweils den ersten Eingang E1, den zweiten Eingang E2 und den dritten Eingang E3 der Verarbeitungseinheit PU geliefert, sodass der Algorithmus ALGO die Signale V8, von 9 und V10 verarbeiten kann, die durch die magnetischen Detektionszellen 8, 9 und 10 erzeugt werden, die anders als die magnetischen Detektionszellen des Stands der Technik positioniert sind, sodass keine Modifikation des Algorithmus ALGO erforderlich ist.
Ein Ausgangssignal θ_output, das repräsentativ für das Frequenzspektrum des Winkelfehlers ist, wird an den Ausgang S1 der Verarbeitungseinheit UT geliefert.
In anderen Ausführungsformen implementiert der Algorithmus ALGO andere Signalverarbeitungsverfahren.
4 stellt schematisch ein zweites Beispiel einer Ausführungsform des Impulsrings 11, der an der Welle 6 befestigt ist, und der magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 dar.
Das Zielobjekt 18 weist beispielsweise 6 magnetische Nordpole auf, die N20 bis N25 benannt sind, die mit 6 magnetischen Südpolen, die S20 bis S25 benannt sind, alternieren, die 6 Polpaare bilden, die mit N_pp2 bezeichnet sind.
In einer anderen Ausführungsform weist der Impulsring 11 mehr oder weniger als 6 Polpaare auf, wobei die Anzahl N_pp2 der Polpaare gleich einem Vielfachen der Anzahl N_cell von Detektionszellen 8, 9, 10 ist.
Eine Referenz R20, die einen Ursprung 020, der mit der Mitte X20 der Achse 6 verwechselt wird, eine vertikale Achse Y20 und eine horizontale Achse Z20 senkrecht zu der vertikalen Achse Y20 aufweist, ist definiert. Die Referenz R20 ist gegen den Uhrzeigersinn orientiert.
Die erste Detektionszelle 8 ist an der vertikalen Achse Y20 aufgestellt, die zweite Detektionszelle 9 ist um einen orientierten Winkel α3 von der ersten Zelle 8 versetzt und die dritte Detektionszelle 10 ist um einen orientierten Winkel α4 von der ersten Zelle 8 versetzt.
Die Signale V8, V9 und V10 werden an jeweils den ersten Eingang E1, den dritten Eingang E3 und den zweiten Eingang E2 der Verarbeitungseinheit PU geliefert, sodass der Algorithmus ALGO die Signale V8, von 9 und V10 verarbeiten kann, die durch die magnetischen Detektionszellen 8, 9 und 10 erzeugt werden, die anders als die magnetischen Detektionszellen des Stands der Technik positioniert sind, sodass keine Modifikation des Algorithmus ALGO erforderlich ist.
Das Ausgangssignal θ_output, das repräsentativ für das Frequenzspektrum des Winkelfehlers ist, wird an den Ausgang S1 der Verarbeitungseinheit UT geliefert.
Die Bestimmung der orientierten Winkel α1, α2, α3 und α4 wird im Folgenden erklärt.
5 stellt ein Beispiel einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Positionieren der Magnetvorrichtung 5 dar.
In einem Schritt 30 wird die Anzahl von Polpaaren des Impulsrings 11 gezählt.
Wenn die Anzahl von Polpaaren nicht gleich einem Vielfachen der Anzahl N_cell von Detektionszellen (Schritt 31) wie in der ersten Ausführungsform des Impulsrings 11 ist, der in 3 gezeigt ist, der N_pp1 Polpaare gleich 8 aufweist, dann weist in Schritt 32 die Bestimmung der Winkelposition der Detektionszellen 8, 9, 10 auf:

- die Bestimmung eines ersten Rests, wobei der erste Rest gleich 120 modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 1}})$
ist, und
- die Bestimmung eines zweiten Rests, wobei der zweite Rest gleich 240 modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 1}})$
ist,

Wenn der zweite Rest REM2 größer als der ersten Rest REM1 ist (Schritt 33), dann wird bei Schritt 34 die zweite magnetische Detektionszelle 9 um 120° von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt und die dritte magnetische Detektionszelle 10 wird um 240° von der ersten Detektionszelle 8 versetzt.
Wenn der erste Rest REM1 größer als der zweiten Rest REM2 ist (Schritt 33), dann wird bei Schritt 35 die dritte magnetische Detektionszelle 10 um 120° von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt und die zweite magnetische Detektionszelle 9 wird um 240° von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt.
In der ersten Ausführungsform des Impulsrings 11 ist der erste Rest REM1 gleich 7,5 und der zweite Rest REM2 ist gleich 15, sodass die zweite Detektionszelle 9 um den orientierten Winkel α1 gleich 120° von der ersten Zelle 8 versetzt wird und die dritte Detektionszelle 10 um den orientierten Winkel α2 gleich 240° von der ersten Zelle 8 versetzt wird (Schritt 33).
Wenn die Anzahl von Polpaaren gleich einem Vielfachen der Anzahl N_cell von Detektionszellen (Schritt 31) wie in der zweiten Ausführungsform des Impulsrings 11 ist, der in 4 gezeigt ist, der N_pp2 Polpaare gleich 6 aufweist, dann weist in Schritt 36 die Bestimmung der Winkelposition der magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 auf:

- die Bestimmung eines dritten Rests REM3, wobei der dritte Rest gleich (120 + $(120 + \frac{120}{N_{P P 2}})$
modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 2}})$
ist, und
- die Bestimmung eines vierten Rests REM4, wobei der vierte Rest gleich (240 + $(240 + \frac{240}{N_{P P 2}})$
modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 2}})$
ist.

Wenn der vierte Rest REM4 größer als der dritte Rest REM3 ist (Schritt 37), dann wird in Schritt 38 die zweite magnetische Detektionszelle 9 um $120 ° + \frac{120 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt und die dritte magnetische Detektionszelle 10 wird um $240 ° + \frac{240 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten Detektionszelle 8 versetzt.
Wenn der dritte Rest REM3 größer als der vierte Rest REM4 ist (Schritt 37), dann wird bei Schritt 39 die dritte magnetische Detektionszelle 10 um $120 ° + \frac{120 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt und die zweite magnetische Detektionszelle 9 wird um $240 ° + \frac{240 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt.
In der zweiten Ausführungsform des Impulsrings 11 ist der dritte Rest REM3 gleich 20 und der vierte Rest REM4 ist gleich 10, sodass die dritte magnetische Detektionszelle 10 um den orientierten Winkel α4 gleich 140° von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt wird und die zweite magnetische Detektionszelle 9 um den orientierten Winkel α3 gleich 280° von der ersten magnetischen Detektionszelle 8 versetzt wird.
6 stellt die Amplitude der ersten Harmonischen gemäß der Anzahl von Polpaaren dar.
Die runden Punkte stellen die Amplitude der ersten Harmonischen gemäß der Positionierung der magnetischen Detektionszellen in dem Stand der Technik dar und die Kreuzpunkte stellen die Amplitude der ersten Harmonischen gemäß der Positionierung der magnetischen Detektionszellen 8, 9, 10 für 6 und 8 Polpaare dar.
Die Amplitude der ersten Harmonischen für 6 und 8 Polpaare ist dramatisch reduziert.
Das Verfahren erlaubt es, die Amplitude der ersten Harmonischen stark zu reduzieren, sodass beispielsweise die Stromoszillationen der Batterie unter der kritischen Grenze sind, was die Lebenszeit Batterie verbessert.
Die Signale, die durch die magnetischen Detektionszellen geliefert werden, werden durch den Algorithmus ALGO verarbeitet, wobei keine Modifikationen des Algorithmus ALGO erforderlich sind.
Die Positionierung der magnetische Detektionszellen um den Impulsring erlaubt es, die Konzentritätsdefekte des Rotors und des Stators ohne Hartdrehen oder ohne Beschränkung der Toleranzen an der Vorrichtung zu kompensieren.
In dem dargestellten Beispiel ist die Sensorlagereinheit mit einem Wälzlager ausgestattet, das eine Reihe von Wälzkörpern aufweist. Alternativ kann das Wälzlager zumindest zwei Reihen von Wälzkörpern aufweisen. In dem dargestellten Beispiel sind die Wälzkörper Kugeln. Alternativ kann das Wälzlager andere Arten von Wälzkörpern, beispielsweise Rollen, aufweisen. In einer anderen Variante kann das Wälzlager auch mit einem Gleitlager ausgestattet sein, das keine Wälzkörper hat.
Ansonsten ist, wie vorher erwähnt, in diesem dargestellten Beispiel der erste Ring des Wälzlagers der Innenring 12, wohingegen der zweite Ring der Außenring 13 ist. Als eine Alternative könnte es möglich sein, eine umgekehrte Anordnung bereitzustellen, wobei der erste Ring den Außenring bildet und der zweite Ring den Innenring bildet. In diesem Fall ist der Impulsring an dem Außenring gesichert.
In dem dargestellten Beispiel erstrecken sich die magnetischen Pole nach innen von dem Impulsring 11, wobei die Detektionszellen 8, 9 und 10 innerhalb des Impulsrings 11 positioniert sind.
Alternativ können die magnetischen Pole an dem Außenumfang 22 des Impulsrings 11 befestigt sein, sodass sich die magnetischen Pole nach außen von dem Impulsring 11 erstrecken, wobei die Detektionszellen 8, 9 und 10 außerhalb und um den Impulsring 11 gemäß der Anzahl von Polpaaren und gemäß der Anzahl von Detektionszellen positioniert sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011070391 [0017]
WO 2014060040 [0017]
WO 2010082086 [0017]

Claims

Verfahren zum Positionieren einer Magnetvorrichtung (5), die einen Impulsring (11), der einen Codierer bildet, und zumindest drei magnetische Detektionszellen (8, 9, 10) aufweist, die einen Magnetsensor bilden, wobei der Impulsring (11) mit einem Zielobjekt (18) ausgestattet ist, das Paare von magnetischen Polen (N10, N11, N12, N13, N14, N15, N16, N17, N20, N21, N22, N23, N24, N25, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S20, S21, S22, S23, S24, S25) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Zählen der Anzahl (N_pp1, N_pp2) von Paaren von magnetischen Polen, und - Positionieren der magnetische Detektionszellen (8, 9, 10) um den Zielobjektring (18) des Impulsrings gemäß der Anzahl von Paaren von magnetischen Polen und gemäß der Anzahl (N_cell) von Detektionszellen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem, wenn die Anzahl (N_pp1) von Paaren von magnetischen Polen nicht gleich einem Vielfachen der Anzahl (N_cell) von magnetischen Detektionszellen ist, die Bestimmung der Winkelposition der Detektionszellen (8, 9, 10) den Schritt aufweist: - Bestimmen eines ersten Rests (REM1), wobei der erste Rest gleich 120 modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 1}})$
ist, wobei N_pp1 die Anzahl von Paaren von magnetischen Polen ist, - Bestimmen eines zweiten Rests (REM2), wobei der zweite Rest gleich 240 modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 1}})$
ist, - Vergleichen des ersten Rests und des zweiten Rests, und - Bestimmen der Winkelposition der magnetischen Detektionszellen gemäß dem Ergebnis des Vergleichs.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem, wenn der zweite Rest (REM2) größer als der erste Rest (REM1) ist, eine zweite magnetische Detektionszelle (9) um 120° von einer ersten magnetischen Detektionszelle (8) versetzt wird und die dritte magnetische Detektionszelle (10) um 240° von der ersten magnetischen Detektionszelle (8) versetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem, wenn der erste Rest (REM1) größer als der zweite Rest (REM2) ist, eine dritte magnetische Detektionszelle (10) um 120° von einer ersten magnetischen Detektionszelle (8) versetzt wird und die zweite magnetische Detektionszelle (9) um 240° von der ersten magnetischen Detektionszelle versetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem, wenn die Anzahl von magnetischen Polpaaren (N_pp2) gleich einem Vielfachen der Anzahl (N_cell) von magnetischen Detektionszellen ist, die Bestimmung der Winkelposition der magnetischen Detektionszellen (, 9, 10) vorzugsweise den Schritt aufweist: - Bestimmen eines dritten Rests (REM3), wobei der dritte Rest gleich (120 + $(120 + \frac{120}{N_{P P 2}})$
modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 2}})$
ist, wobei N_pp2 gleich der Anzahl von Paaren von magnetischen Polen ist, - Bestimmen eines vierten Rests (REM4), wobei der vierte Rest gleich (240 + $(240 + \frac{240}{N_{P P 2}})$
modulo $(\frac{360}{2 \cdot N_{P P 2}})$
ist, - Vergleichen des dritten Rests (REM3) und des vierten Rests (REM4), und - Bestimmen der Winkelposition der magnetischen Detektionszellen gemäß dem Ergebnis des Vergleichs.
Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem, wenn der vierte Rest (REM4) größer als der dritte Rest (REM3) ist, eine zweite magnetische Detektionszelle (9) um $120 ° + \frac{120 °}{N_{P P 2}}$
von einer ersten magnetischen Detektionszelle (8) versetzt wird und die dritte magnetische Detektionszelle (10) um $240 ° + \frac{240 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten magnetischen Detektionszelle (8) versetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem, wenn der dritte Rest (REM3) größer als der vierte Rest (REM4) ist, eine dritte magnetische Detektionszelle (10) um $120 ° + \frac{120 °}{N_{P P 2}}$
von einer ersten magnetischen Detektionszelle (8) versetzt wird und die zweite magnetische Detektionszelle (9) um $240 ° + \frac{240 °}{N_{P P 2}}$
von der ersten magnetischen Detektionszelle (8) versetzt wird.
Sensorlagereinheit (8), die einen ersten Ring und einen zweiten Ring, die konzentrisch relativ zueinander rotieren können, einen Impulsring (11), der an dem ersten Ring gesichert und mit einem Zielobjekt (18) ausgestattet ist, das Paare von magnetischen Polen aufweist, und Magnetdetektionszellen (8, 9, 10) aufweist, die um das Zielobjekt (18) des Impulsrings gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche positioniert sind.