DE102022005094A1

DE102022005094A1 - Vorrichtung zur NV-Zentren basierenden Kommutierung eines Motors

Info

Publication number: DE102022005094A1
Application number: DE102022005094.3A
Authority: DE
Inventors: Lutz Langguth; Romy Müller; Robert Staacke; Dominik Rajsp
Original assignee: Quantum Technologies GmbH
Current assignee: Quantum Technologies GmbH
Priority date: 2022-08-24
Filing date: 2022-08-24
Publication date: 2024-02-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der magnetischen Flussdichte B in einem Luftspalt (LS) eines Motors. Der Motor weist ein Gehäuse (GHR, GH) und ein Sensorelement (NV) mit einem Trägermittel (TM) mit einer Vielzahl von Diamanten (DM) mit NV-Zentren (NVZ) auf. Die magnetischen Flussdichte B in einem Luftspalt (LS) und/oder im Streufeld des Luftspalts (LS) des Motors wirkt dabei auf die NV-Zentren (NVZ) ein. Die NV-Zentren (NVZ) des Sensorelements (NV) emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung eine Fluoreszenzstrahlung (FL). Das Gehäuse (GH) umfasst eine erste Öffnung (OF) für den Zutritt von Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungsquelle (PL) zu dem Sensorelement (NV) und eine zweite Öffnung (OF) für den Austritt von Fluoreszenzstrahlung (FL) des Sensorelements (NV) zu einem Fotodetektor (PD) hin. Die Vorrichtung weist eine Vorrichtung, insbesondere einen dichroitischen Spiegel F1, auf, um die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Pumpstrahlung (LB) zu trennen, sodass im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung (FL) auf den Fotodetektor (PD) fällt. Der Fotodetektor (PD) wandelt das Intensitätssignal der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfängerausgangsignal (S0). Die Vorrichtung wertet das Empfängerausgangssignal (S0) aus, um Informationen über die Position des magnetischen Feldes B im Motor zu erlangen oder Informationen für die Kommutierung zu erlangen, die diese Information über die Position des magnetischen Feldes B im Motor umfassen.

Description

Feld der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Vermessung des magnetischen Feldes innerhalb eines Elektromotors und zur Kommutierung dieses Elektromotors.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2020 129 367 A1 ein System bekannt, bei dem vorgesehen ist, die Auswerteelektronik eines ähnlichen Systems direkt auf dem Stator zu positionieren. Bei der Ausarbeitung des hier in diesem Dokument vorgelegten Vorschlags wurde erkannt, dass die technische Lehre der DE 10 2020 129 367 A1 anfällig für EMV-Störungen ist und ein Problem mit der galvanischen Trennung und der Temperaturbelastung verursacht. Der hier vorgelegte Vorschlag löst diese Probleme.
Aus der Schrift Ilja Fescenko, Andrey Jarmola, Igor Savukov, Pauli Kehayias, Janis Smits, Joshua Damron, Nathaniel Ristoff, Nazanin Mosavian und Victor M. Acosta „Diamond magnetometer enhanced by ferrite flux concentrators“, Phys. Rev. Research 2, 023394, 24 June 2020, DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.023394 ist die Verwendung eines dichroitischen Spiegels für die Trennung von Pumpstrahlung und Fluoreszenzstrahlung bekannt.
Aus dem Dokument Georgios Chatzidrosos, Joseph Shaji Rebeirro, Huijie Zheng, Muhib Omar, Andreas Brenneis, Felix M. Stürner, Tino Fuchs, Thomas Buck, Robert Rölver, Tim Schneemann, Peter Blümler, Dmitry Budker, Arne Wickenbrock, „Fiberized Diamond-Based Vector Magnetometers“ Front. Photon., 20 August 2021, Sec. Quantum Optics, Volume 2 - 2021| https://doi.org/10.3389/fphot.2021.732748 und aus dem Dokument Yuji Hatano, Jaewon Shin, Daisuke Nishitani, Haruki Iwatsuka, Yuta Masuyama, Hiroki Sugiyama, Makoto Ishii, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Keigo Arai, Takayuki Iwasaki, Mutsuko Hatano, „Simultaneous thermometry and magnetometry using a fiber-coupled quantum diamond sensor“ Appl. Phys. Lett. 118, 034001 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0031502 ist die Übertragung der Pumpstrahlung zur Anregung von NV-Zentren mittels Lichtwellenleiter bekannt.
Die Web-Seite https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwellenleiter offenbart weitere Informationen über Lichtwellenleiter.
Alle diese Schriften lösen nicht das Problem, wie das Sensorelement des Lichtwellenleiters beschaffen sein soll um eine Stabilität aufzuweisen, die den thermischen Anforderungen für den Einsatz in einem Motor geeignet ist.
Aufgabe
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für das obige Problem der notwendigen thermischen und galvanischen Trennung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Lösung der Aufgabe
Die hier vorgelegte Schrift schlägt eine Vorrichtung zur Erfassung der magnetischen Flussdichte B in einem Luftspalt LS und/oder im Streufeld BSTR des Luftspalts LS eines Motors vor. Der Motor weist ein Gehäuse (GHR, GH) auf. Des Weiteren weist der Motor ein Sensorelement NV mit einem Trägermittel TM auf. In das Trägermittel TM sind vorzugsweise eine Vielzahl von Diamanten DM eingebettet. Bevorzugt umfasst das Trägermaterial TM Glas und/oder einen ausgehärteten Kunststoff. Das Trägermaterial fixiert die Diamanten DM und verhindert eine Repositionierung der Diamanten DM. Bevorzugt ist das Trägermaterial nach der Verfestigung im Herstellungsprozess für die Pumpwellenlänge der Pumpstrahlung LB und für die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamanten DM transparent. Einer oder mehrere oder alle Diamanten DM dieser Diamanten DM weisen typischerweise NV-Zentren NVZ auf. Der vorschlagsgemäße Motor umfasst vorzugsweise einen Rotor und einen Stator. Ein Luftspalt LS trennt den Rotor vom Stator. Der Rotor ist um eine Achse AX drehbar gegenüber dem Stator gelagert. Die magnetische Flussdichte B in dem Luftspalt LS und/oder im Streufeld BSTR des Luftspalts LS des Motors wirkt auf die NV-Zentren NVZ ein.
Typischerweise bewirkt die magnetische Flussdichte B eine Reduktion der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL. Das Gehäuse GH besitzt vorzugsweis eine erste Öffnung OF für den Zutritt von Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungsquelle PL zu dem Sensorelement NV. Die Pumpstrahlung LB besitzt bevorzugt eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Im Falle von NV-Zentren in Diamant oder in Diamanten ist eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B beispielsweise als Pumpstrahlungsquelle PL1 mit 520nm Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp geeignet. Die NV-Zentren NVZ des Sensorelements NV emittieren typischerweise bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB der oben beschriebenen Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer typischen Fluoreszenzwellenlänge λ_fl von ca. 637nm bei NV-Zentren. Andere Wellenlängen können durch plasmonische Kopplung mit metallischen Nanokristallen in dem Trägermaterial TM erreicht werden. Die optischen Eigenschaften der NV-Zentren können durch Kombination der Nanodiamanten DM im Trägermaterial TM mit metallischen Nanopartikeln modifiziert werden. Das Gehäuse GH weist bevorzugt eine zweite Öffnung OF für den Austritt von Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements NV zu einem Fotodetektor PD hin auf. Die vorgeschlagene Vorrichtung weist darüber hinaus eine Teilvorrichtung, insbesondere einen dichroitischen Spiegel F1, auf, um die Fluoreszenzstrahlung FL von der Pumpstrahlung LB zu trennen, sodass im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung FL und möglichst keine Pumpstrahlung LB auf den Fotodetektor PD fällt. Diese Teilvorrichtung in Form eines Filters F1 oder dichroitischen Spiegel lässt die Passage von Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL - z.B. 637nm bei NV-Zentren mit einem Phononenseitenband von 637nm bis 850 nm - in Richtung des Fotodetektors PD passieren, während es die Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle PL und somit die modulierte Pumpstrahlung LB nicht passieren lässt oder so führt, dass sie den Fotodetektor PD nicht trifft oder beeinflusst. Der Fotodetektor PD wandelt das Intensitätssignal der Fluoreszenzstrahlung FL in ein Empfängerausgangsignal S0. Die Vorrichtung wertet das Empfängerausgangssignal S0 aus, um Informationen über die Position des magnetischen Feldes B im Motor zu erlangen oder Informationen zu erlangen, die diese Information über die Position des magnetischen Feldes B im Motor umfassen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung hat den Vorteil, dass das Magnetfeld des Motors durch Zuleitungen wie z.B. bei der Magnetfeldmessung mit Hall-Sensoren nicht gestört wird. Des Weiteren ist das Sensorelement vollkommen diamagnetisch. Eine Rückwirkung der Motorfelder auf die Auswertelektronik des Sensorsystems über das Sensorelement und den Lichtwellenleiter LWL ist wegen der galvanischen Trennung sehr unwahrscheinlich. Dadurch kann das System auch in Hochspannungssystemen mit Motoren, die mit sehr hohen Spannungen angetrieben werden, eingesetzt werden. Ebenso ist das System für Generatoren in Kraftwerken geeignet. Systeme aus dem Stand der Technik zeigen dies nicht. So ist aus der DE 10 2020 129 367 A1 ein System bekannt, bei dem vorgesehen ist, die Auswerteelektronik direkt auf dem Stator zu positionieren. bei der Ausarbeitung des hier in diesem Dokument vorgelegten Vorschlags wurde erkannt, dass die technische Lehre der DE 10 2020 129 367 A1 anfällig für EMV-Störungen ist und ein Problem mit der galvanischen Trennung und der Temperaturbelastung verursacht. Der hier vorgelegte Vorschlag hat diese Probleme dies nicht.
In einer ersten Variante befinden sich bevorzugt befinden sich NV-Zentren NVZ des Sensorelements NV nicht nur im Streufeld des Luftspalts, sondern im Luftspalt LS des Motors selbst. Dies ermöglicht ein besseres Signal und präzisere Messwerte mit geringeren Störungen.
In einer zweiten Variante sind die Diamanten DM im Trägermaterial TM im Wesentlichen zueinander unterschiedlich mit einer jeweils im Wesentlichen unterschiedlichen Orientierung orientiert. Dies hat den Fertigungstechnischen Vorteil, dass eine Ausrichtung der Diamanten DM nicht mehr notwendig ist und die das Herstellverfahren zur Herstellung des Sensorelements beispielsweise Diamantpulver mit einer sehr großen Anzahl sehr kleiner Diamanten DM verwenden kann. Ein Sensorelement mit einer solchen ungeordneten Vielzahl von Diamanten DM hat den Vorteil, dass die Messung der magnetischen Flussdichte isotrop ist. Das bedeutet, dass das Sensorelement nur den Betrag der magnetischen Flussdichte erfasst, nicht jedoch die Richtung. Dies hat den Vorteil, dass eine Ausrichtung des Sensorelements und des Lichtwellenleiters im Motor nicht mehr notwendig ist. Die Montage eines solchen Sensorelements können Hilfskräfte oder wenig präzise maschinelle Vorrichtungen übernehmen, die das Sensorelement mit dem Lichtwellenleiter nur in eine dafür vorgesehene Öffnung OF am Motor stecken müssen. Hierdurch sinken die Fertigungskosten für einen solche Motor drastisch. Um die räumliche Isotropie zu erreichen, ist es daher vorteilhaft, wenn die Orientierung der Diamanten DM stochastisch im Wesentlichen gleichverteilt ist.
Im Zuge der Ausarbeitung der technischen Lehre dieses Dokuments hat die Anmelderin erkannt, dass es entsprechend den vorausgehenden Ausführungen auch vorteilhaft ist, wenn das Sensorelement NV sich im Luftspalt LS oder im Streufeld BSTR des Luftspalts LS befindet.
Um die Anzahl der Lichtwellenleiter LWL zu minimieren und die Modifikationen am Motor gering zu halten, ist es vorteilhaft einen einzigen Lichtwellenleiter LWL für die Zuführung der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle PL zum Sensorelement und für die Rückführung der Fluoreszenzstrahlung vom Sensorelement zum Fotodetektor PD zu benutzen. In dem Fall ist nur eine einzige Öffnung OF für die Montage des Lichtwellenleiters LWL notwendig, sodass dann die erste Öffnung OF mit der zweiten Öffnung OF identisch ist. Der folgende Text bezeichnet dann eine solche Öffnung OF als gemeinsame Öffnung OF.
Somit umfasst der vorschlagsgemäße Motor ein Sensorelement mit einer Vielzahl von Diamanten mit NV-Zentren NVZ in einem Trägermaterial TM und einen ersten Lichtwellenleiter LWL, an dem das Sensorelement befestigt ist, wobei der Lichtwellenleiter LWL die Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle PL zu dem Sensorelement NV transportiert, sodass die Pumpstrahlung LB das Sensorelement NV bestrahlt und die NV-Zentren NVZ Fluoreszenzstrahlung FL abgeben, die der Lichtwellenleiter LWL erfasst und in Richtung auf den Fotodetektor PD zurücktransportiert.
Der Lichtwellenleiter LWL kann dabei parallel zur Achse AX des Motors eingebracht werden, wobei sich dann das Sensorelement bevorzugt im Streufeld des Luftspalts LS befindet. Der Lichtwellenleiter kann aber auch senkrecht zur Rotationsachse AX mittels einer Bohrung in das Blechpaket des Stators zwischen die Nuten, in denen die Stäbe der Stator-Spulen SL eingelegt sind eingebracht und bis zum Luftspalt vorgeschoben werden, sodass das Sensorelement dann die magnetische Flussdichte B in einer Stator-Spule SL erfasst. Das Sensorelement kann auch bis in den Luftspalt vorgeschoben werden, wobei dann aber das Problem auftaucht, dass die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung im Betrieb des Motors durch eine Bewegung oder Schwingung beweglicher Komponenten des Motors oder unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten steigt.
Sofern die Rückführung der Fluoreszenzstrahlung FL vom Sensorelement zum Fotodetektor PD separat von der Hinführung der Pumpstrahlung LB zum Sensorelement erfolgen soll, umfasst in diesem Fall der Motor bevorzugt einen zweiten Lichtwellenleiter LWL, der Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements NV erfasst, und die Fluoreszenzstrahlung FL in Richtung des Fotodetektors PD transportiert.
Wie oben ausgeführt, ist jedoch bevorzugt der erste Lichtwellenleiter LWL mit dem zweiten Lichtwellenleiter LWL identisch. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet im Folgenden einen solchen Lichtwellenleiter LWL als gemeinsamen Lichtwellenleiter LWL. Ein solche gemeinsamer Lichtwellenleiter LWL spart Kalibrationsaufwand und reduziert die Montagekomplexität und spart Material und ist daher vorteilhaft. Insbesondere werden die notwendigen Modifikationen am Motor selbst reduziert.
Der erste Lichtwellenleiter LWL weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Der zweite Lichtwellenleiter LWL weist ebenfalls ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Der gemeinsame Lichtwellenleiter LWL weist ebenso ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das hier vorgelegte Dokument schlägt nun vor, das Sensorelement NV an dem ersten Ende des ersten Lichtwellenleiters LWL und/oder zweiten Lichtwellenleiters LWL oder des gemeinsamen Lichtwellenleiters LWL zu befestigen, um die optische Kopplung zwischen Lichtwellenleiter LWL und Sensorelement NV zu stabilisieren.
Wenn nun das erste Ende des ersten und/oder der zweiten oder des gemeinsamen Lichtwellenleiters LWL von dem Trägermaterial TM des Sensorelements NV umhüllt ist, ergibt sich eine besonders gute Stabilisierung dieser optischen Kopplung.
Bevorzugt bildet dabei eine Endfläche EF des ersten Endes des ersten und/oder der zweiten oder des gemeinsamen Lichtwellenleiters LWL eine ebene Endfläche EF senkrecht zur Mittenlinie ML des Lichtwellenleiters LWL. Die Mittelline ML entspricht typischerweise der optischen Achse des Lichtwellenleiters. Eine solche ebene Endfläche EF ermöglicht eine verbesserte Auskopplung der elektromagnetischen Pumpstrahlung LB aus dem Lichtwellenleiter LWL und eine verbesserte optische Einkopplung der Fluoreszenzstrahlung FL in den Lichtwellenleiter LWL. Bevorzugt ist der Abstand eines oder bevorzugt mehrerer Diamanten DM von dieser ebenen Endfläche EF kleiner als die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und/oder besser kleiner als ½ der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/4 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/8 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/10 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/20 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/50 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/100 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, , und/oder besser kleiner als 1/200 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/500 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/1000 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
Die Mittenlinie ML, die eine gedachte Hilfskonstruktion zur Verdeutlichung des Sachverhalts ist, durchstößt die Endfläche EF an einem Mittelpunkt MP der Endfläche EF. Die Dicke d_l des Trägermaterials TM ist bevorzugt an diesem Mittelpunkt MP dicker ist als die Dicke d_r an anderen Punkten der Endfläche EF des ersten Endes des ersten und/oder der zweiten oder des gemeinsamen Lichtwellenleiters LWL. Dies hat den Vorteil, dass Licht durch die Grenzfläche Trägermaterial TM/ Luft in den Lichtwellenleiter zurückgespiegelt wird und dass dann die Effizienz und der Wirkungsgrad steigt.
Bevorzugt formt daher das Trägermaterial TM am ersten Ende ELWL1 des Lichtwellenleiters LWL eine Linse LWLL aus. Der Durchmesser D_LWLL der Linse LWLL ist typischerweise kleiner als der Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL. Der Durchmesser D_LWLL der Linse LWLL kann aber auch so groß wie der der Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL sein, was aber nach den Erfahrungen bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieses Dokuments nicht optimal ist.
Bevorzugt ist der der erste Lichtwellenleiter LWL im Bereich des Motors und/oder innerhalb des Motors ganz oder teilweise durch eine mechanische Hülle MH umhüllt. Bevorzugt ist der der zweite Lichtwellenleiter LWL im Bereich des Motors und/oder innerhalb des Motors ganz oder teilweise ebenfalls durch eine mechanische Hülle MH umhüllt. Bevorzugt ist der der gemeinsame Lichtwellenleiter LWL im Bereich des Motors und/oder innerhalb des Motors ganz oder teilweise in gleicher Weise durch eine mechanische Hülle MH umhüllt. Die mechanische Hülle MH stützt und schützt den jeweiligen Lichtwellenleiter LWL gegen die rauen Bedingungen innerhalb des Motors. Die mechanische Hülle innerhalb des Motors muss besondere Anforderungen hinsichtlich thermischer und chemischer Stabilität gegen Hitze und Betriebsflüssigkeiten erfüllen. Die mechanische Hülle MH ist daher bevorzugt aus Glas oder Keramik oder dergleichen gefertigt.
Die mechanische Hülle MH weist daher bevorzugt einen Keramikwerkstoff oder ein anderes nicht magnetisierbares und/oder elektrisch nichtleitendes Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 100°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 140°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 170°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 200°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 250°C stabiles Material oder umfasst diese oder besteht aus diesen im Extremfall. Die mechanische Hülle MH kann also aus einem Keramikwerkstoff oder aus einem anderen nicht magnetisierbaren und/oder elektrisch nichtleitendes Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 100°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 140°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 170°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 200°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 250°C stabilen Material gefertigt sein.
Bevorzugt ist die mechanische Hülle MH zumindest abschnittweise ein Rohr oder Röhrchen oder eine Kapillare oder eine Kanüle, in die der jeweilige Lichtwellenleiter LWL hineingeschoben ist. Dies vereinfacht die Fertigung des Systems aus Lichtwellenleiter, Sensorelement und mechanischer Hülle MH. Der Innendurchmesser D_ro eines solchen Rohrs oder eines solchen Röhrchens oder einer solchen Kapillare oder einer solchen Kanüle ist bevorzugt nur ein Wenig größer als der Durchmesser der Lichtwellenleiterlinse LWLL und der Durchmesser DLWL des Lichtwellenleiters LWL.
Um den Zutritt von Fremdlicht im Betrieb zum Sensorelement zu minimieren, ist es sinnvoll, wenn der erste Spalt zwischen dem Rand der ersten Öffnung OF und dem ersten Lichtwellenleiter LWL mit einer optisch intransparenten Füllmasse FM ganz oder teilweise verschlossen ist. Aus dem gleichen Grund ist es sinnvoll, wenn der zweite Spalt zwischen dem Rand der zweiten Öffnung OF und dem zweiten Lichtwellenleiter LWL mit einer optisch intransparenten Füllmasse FM ganz oder teilweise verschlossen ist und/oder wenn der gemeinsame Spalt zwischen dem Rand der gemeinsamen Öffnung OF und dem gemeinsamen Lichtwellenleiter LWL mit einer optisch im Wesentlichen nicht transparenten Füllmasse FM ganz oder teilweise verschlossen ist. Die gemeinsame Füllmasse FM kann den jeweiligen Lichtwellenleiter am Motor befestigen.
Bevorzugt ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, den zeitlichen Werteverlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL, insbesondere in Form eines Empfängerausgangssignals S0 zu ermitteln. Des Weiteren ist die Vorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, den zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL aus dem zeitlichen Werteverlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL, insbesondere aus dem Empfängerausgangssignal S0 und insbesondere mittels eines Lock-In-Verstärkers LIV oder einer funktionsäquivalenten Teilvorrichtung, zu ermitteln. Schließlich ist die Vorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL, die elektrische Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen SL des Motors und/oder die elektrische Bestromung von Rotor-Spulen des Motors und insbesondere mittels einer Halbbrückensteuerung CTR im Zusammenwirken mit Halbbrücken HB zu steuern. Hierdurch ist es möglich ohne das Magnetfeld des Motors durch Leitungen etc. zu modifizieren und ohne Probleme mit der galvanischen Trennung das Magnetfeld im Motor zu erfassen und den Motor zu steuern.
Der Motor weist typischerweise n Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) mit n als ganzer positiver Zahl größer 2 auf. In den Beispielen der Figuren weist der beispielhafte Motor n=3 Motorphasen auf. Die Vorrichtung bestromt mittels Halbbrücken HB jede dieser Motorphasen (MPH_U, MPHv, MPHw) mit einem jeweils zugehörigen Motorphasenstrom (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW). Typischerweise moduliert die Halbbrückensteuerung CTR die Halbbrücken HB mit einem jeweiligen pulsmodulierten Steuersignal, das sie individuell für jede Motorphase jeweils erzeugt. Diese Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) sind typischerweise zumindest zeitabschnittsweise periodisch mit einer Periode T. Bevorzugt ist jedem der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) ein Stromwinkel (φ_MPHU, φ_MPHV, φ_MPHW) zugeordnet. Die Motorphasenströme können stets so in Form einer Folge von Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) geordnet werden, dass ein vorausgehender Motorphasenstrom sich in seinem jeweiligen Stromwinkel von dem Stromwinkel des nachfolgenden Motorphasenstroms um 2π/n unterscheidet. Somit ist dann jedem Motorphasenstrom ein Motorphasenstromvektor zugeordnet, dessen Orientierung dem Stromwinkel des Motorphasenstroms und dessen Länge dem Betrag des Motorphasenstroms entspricht.
Vorzugsweise ist die vorschlagsgemäße Vorrichtung dazu eingerichtet, insbesondere mittels eines Hochpassfilters oder eines funktionsäquivalenten Filters, aus dem zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL einen Wechselanteil des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL zu ermitteln. Erst dieser Wechselanteil und insbesondere dessen Nulldurchgänge ermöglichen die Regelung der Kommutierung auf Basis der Intensität der Fluoreszenzstrahlung des Sensorelement mit den V-Zentren NVZ.
Bevorzugt ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, insbesondere mittels eines zweiten Tiefpasses TP2, einen niederfrequenten Gleichanteil im zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL zu ermitteln. Dieser Gleichanteil kann die Vorrichtung zur Überwachung des Sensorelements NV und der optischen Strecke nutzen und Abweichungen von Erwartungswerten feststellen. Hierzu vergleicht die Vorrichtung den Wert des Gleichanteils mit einem Erwartungswertintervall. Liegt der Wert des Gleichanteils außerhalb des Erwartungswertintervalls, so schließt die Vorrichtung bevorzugt auf einen Fehler und löst entsprechende Maßnahmen aus. Eine solche Maßnahme kann beispielsweise sein, dass die Halbbrückensteuerung CTR über einen externen Datenbus EXTDB eine Signalisierung an ein übergeordnetes Rechnersystem übermittelt, das dann alles Weitere veranlasst.
Bevorzugt weist die Halbbrückensteuerung CTR einen Rechnerkern mit einem nichtflüchtigen Speicher, einen typischerweise flüchtigen Schreib/Lese-Speicher, eine Reset-Schaltung, einen Taktgenerator mit einem Taktsystem zur Versorgung der Halbrückensteuerung mit einem Betriebstakt, eine Datenbusschnittstelle zu externen Datenbus EXTDB, eine Schnittstelle zur Steuerung der Halbbrücken, einen internen Datenbus zur datentechnischen Verbindung dieser Komponenten und eine Spannungsversorgung sowie ggf. weitere übliche Prozessorkomponenten auf. Bevorzugt versorgt die Spannungsversorgung auch die anderen Vorrichtungsteile mit elektrischer Energie aus einer positiven und einer negativen Versorgungsspannungsleitung. Bevorzugt stellt die Spannungsversorgung auch die Bezugspotenzialleitung GND bereit.
Bevorzugt ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, diesen niederfrequenten Gleichanteil im zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL von dem zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL abzutrennen und so den Wechselanteil des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL zu ermitteln. auf diese Weise stellt die Vorrichtung ein Signal bereit, das zur Steuerung der Kommutierung der Halbbrücken geeignet ist.
Bevorzugt ist die Vorrichtung daher dazu eingerichtet, einen Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL zu ermitteln. Die Detektion des Nulldurchgangs hat den Vorteil, dass Schwankungen der Amplitude des Signals etc. für den Nulldurchgang unerheblich sind.
Des Weiteren ist die Vorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, in einem zeitlichen Zusammenhang mit dem ermittelten Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL eine Kommutierung der elektrischen Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen SL des Motors und/oder die elektrische Bestromung von Rotor-Spulen des Motors und insbesondere mittels einer Halbbrückensteuerung CTR im Zusammenwirken mit Halbbrücken HB, durchzuführen.
Schließlich ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, einen oder mehrere Spannungswerte einer oder mehrerer Motorphasenspannungen (V_MPHU, V_MPHV, V_MPHW) einer oder mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) der Motorphasen MPH gegen eine oder mehrere von dieser Motorphase verschiedenen Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) der Motorphasen MPH und/oder gegen ein Bezugspotenzial GND zu ermitteln, und/oder einen oder mehrere Stromwerte einer oder mehrerer Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) einer oder mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) der Motorphasen MPH zu ermitteln und/oder einen oder mehrere Summenstromwerte eines oder mehreres Summenströme mehrerer Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) der Motorphasen MPH, insbesondere einen Sternpunktstrom von einem Sternpunkt von Spulen des Motors zu einem Referenzknoten oder einem Bezugspotenzialknoten GND, zu ermitteln. In der Folge ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, eine Information über den Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL als erstem Regelparameter einerseits zu ermitteln. Des Weiteren ist sie bevorzugt dazu eingerichtet, mit dem einen Spannungswert einer Motorphasenspannung der Motorphasenspannungen (V_MPHU, V_MPHV, V_MPHW) einer Motorphase der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder mit mehreren Spannungswerten der mehreren Spannungswerte mehrerer Motorphasenspannungen (V_MPHU, V_MPHV, V_MPHW) mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder mit dem einen Stromwert eines Motorphasenstroms der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) einer Motorphase der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder mit mehrere Stromwerte der Stromwerte mehrerer Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder mit dem einen Summenstromwert eines Summenstroms mehrerer Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder mit mehreren Summenstromwerten mehrerer Summenströme der Summenströme mehrerer Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) als zweitem Regelparameter andererseits mit dem ersten Regelparameter zu kombinieren. Dabei ist die Vorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, den Zeitpunkt der Kommutierung der Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen SL und/oder insbesondere von Rotor-Spulen des Motors, in Abhängigkeit vom ersten Regelparameter und von einem solchen zweiten Regelparameter zu ändern.
Vorzugsweise ist darüber hinaus die Vorrichtung dazu eingerichtet, aus dem ersten Regelparameter und dem zweiten Regelparameter auf eine Position des magnetischen Feldes mit der Flussdichte B im Luftspalt LS des Motors relativ zu einem oder mehreren Motorphasenstromvektoren der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) zu schließen und einen räumlichen Winkelwert des Winkels zwischen der Position des Sensorelements als Referenzposition einerseits und der Richtung eines oder mehrerer Motorphasenstromvektoren der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL andererseits zu ermitteln.
Darüber hinaus ist eine Sensor-Fusion hier sinnvoll. Bevorzugt umfasst die vorgeschlagene Vorrichtung einen Positionssensor POS. Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, mittels dieses Positionssensors POS eine Positionsinformation POSS zu ermitteln und eine Information über den Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL als erstem Regelparameter einerseits mit der Positionsinformation als zweitem Regelparameter andererseits zu kombinieren. In dem Fall ist die Vorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, den Zeitpunkt der Kommutierung der Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen SL und/oder insbesondere von Rotor-Spulen, in Abhängigkeit vom ersten Regelparameter und von einem solchen zweiten Regelparameter zu ändern, um insbesondere auf die Position des magnetischen Feldes B im Luftspalt LS relativ zu einem oder mehreren Motorphasenstromvektoren der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) zuschließen.
In einer anderen Variante ist die Vorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, aus dem ersten Regelparameter und dem zweiten Regelparameter auf eine Position des magnetischen Feldes mit der Flussdichte B im Luftspalt LS des Motors relativ zur Position des Rotors (GHR, PM, RMK) zu schließen und einen räumlichen Winkelwert des Winkels zwischen der Position des Sensorelements als Referenzposition einerseits und der räumlichen Position des Rotors zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL andererseits zu ermitteln.
Vorteil
Eine solche Vorrichtung, wie in der obigen Beschreibung beschrieben, ermöglicht eine Erfassung des Magnetfelds im Luftspalt eines Motors, ohne dieses Magnetfeld zu stören, ohne EMV-Probleme zu verursachen und ohne Probleme mit einer nicht vorhandenen galvanischen Trennung zu verursachen. Der Bauraum einer solchen Lösung ist extrem klein. Die Lösung ist robust gegen thermische und chemische Anforderungen. Sie funktioniert z.B. auch bei 100°K und möglicherweise bis hinunter zu 0°K.
Die Merkmale der obigen Beschreibung und deren Untermerkmale können, miteinander und mit anderen Merkmalen und Untermerkmalen dieses Vorschlags und mit anderen Merkmalen der Beschreibung beliebig kombiniert werden, soweit das Ergebnis dieser Kombination sinnhaft ist. Hierfür ist es nicht notwendige im Falle einer Kombination alle Untermerkmale eines Merkmals in ein Merkmal aufzunehmen.
Die Merkmale der Beschreibung und der Ansprüche sind also nur bevorzugte Kombinationen von Charakteristika verschiedener Beispiele. Die Merkmalsbezüge können also bei Sinnhaftigkeit ausdrücklich geändert werden. Sie vereinfachen die Nacharbeit des Vorschlags. Die Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.
Liste der Figuren

1 zeigt beispielhaft und schematisch vereinfacht ein beispielhaftes, vorschlagsgemäßes System.
2 zeigt einen Lichtwellenleiter LWL mit einem Sensorelement NV direkt auf dem Zentrum MP des Kerns des Lichtwellenleiters LWL..
Die 3 zeigt einen Motor, wie ihn 1 schematisch vereinfacht skizziert, wobei zusätzlich zu dem Lichtwellenleiter LWL mit dem Sensorelement NV, der über die besagte Öffnung OF in den Motor hineinreicht und der mit der mechanischen Hülle MH umhüllt ist, die Aufhängung des Motors einen Positionssensor POS mit einer LED und einer Fotodiode aufweist, die das Positionssignal POSS mit Hilfe einer Markierung MRK auf dem Rotorgehäuse GHR erzeugt.
4 zeigt das von dem Lock-In-Verstärker LIV erzeugte Flussdichtemesssignal S4 und das Positionssignal POSS des Positionsdetektors POS der 3.

Beschreibung der Figuren
Die Figuren erläutern den Vorschlag schematisch und vereinfacht. Die Offenlegung der hier vorgelegten Schrift ist nicht auf die Figuren begrenzt und umfasst auch andere Kombinationen.
Figur 1
1 zeigt beispielhaft und schematisch vereinfacht ein beispielhaftes, vorschlagsgemäßes System. Der Motor umfasst das Stator-Gehäuse GH. An dem Stator-Gehäuse GH ist der magnetische Stator-Kreis befestigt. Der magnetische Stator-Kreis kann beispielsweise einen ferrit-Körper umfassen. Der Motor umfasst des Weiteren die Stator-Spulenwicklungen SL. Der Motor umfasst außerdem die Achse AX, die der Stator vorzugsweise drehbar lagert. Bevorzugt ist die Achse AX um die Längsachse der Achse drehbar im Stator gelagert. Bevorzugt ist die Achse AX gegen Verschiebungen längs der Längsachse der Achse AX gesichert. An der Achse AX ist bevorzugt ein Rotor-Gehäuse GHR befestigt. An dem Rotor-Gehäuse und/oder der Achse AX ist bevorzugt ein magnetischer Rotorkreis RMK befestigt. Bevorzugt umfasst der magnetische Rotorkreis RMK ein ferromagnetisches Blechpaket oder dergleichen. An dem magnetischer Rotorkreis RMK und/oder an dem Rotor-Gehäuse GHR sind typischerweise mehrere Permanentmagneten PM befestigt. Zwischen den Stator-Spulen SL und den Permanentmagneten PM befindet sich typischerweise ein Luftspalt LS.
Eine Halbbrückensteuerung steuert mittels Halbbrückensteuerleitungen HSL mehrere Halbbrücken HB. Die Halbbrücken bestromen die Motorphasen, die mit den Stator-Spulen SL verbunden sind. In dem Beispiel der 1 ist der beispielhafte Motor dreiphasig. Der beispielhafte Motor umfasst dabei dann bevorzugt N*3 Stator-Spulen. Hierbei ist N eine ganze positive Zahl größer 0. Die Halbbrücken kommutieren die Ansteuerung der Stator-Spulen in Abhängigkeit von den Halbbrückensteuerleitungen HSL mittels der Motorphasen MPH.
Der Generator G erzeugt das Sendevorsignal. Bevorzugt ist das Sendevorsignal Pulsmoduliert mit einer Pulsfrequenz. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein Rechtecksignal mit einem Duty-Cycle von bevorzugt 50%. Andere Duty-Cycles sind denkbar. Die Offset-Addition OFF1 addiert bevorzugt einen Offset zu dem Wert des Sendevorsignals, um die Pumpstrahlungsquelle PL nutzen zu können. Bevorzugt weist das resultierende Sendesignal S5 keine negativen Signalanteile auf. Die Pumpstrahlungsquelle PL erzeugt in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 eine modulierte Pumpstrahlung LB. In dem Beispiel der 1 transmittiert die Pumpstrahlungsquelle die Pumpstrahlung LB durch einen dichroitischer Spiegel F1 und strahlt Pumpstrahlung in den Lichtwellenleiter LWL ein. Das Motorgehäuse weist zumindest eine Öffnung OF auf, durch die der Lichtwellenleiter in das Gehäuse tritt. Am Ende des Lichtwellenleiters befindet sich das Sensorelement NV. Das Sensorelement NV umfasst bevorzugt eine Vielzahl von Nanodiamanten, die bevorzugt eine statistisch geleichverteilte unterschiedliche Kristallorientierung aufweisen und die in ein Matrixmaterialeingebettet sind. Typischerweise verbindet das Matrixmaterial diese NanoDiamanten mechanisch mit dem Ende des Lichtwellenleiters LWL. Bevorzugt hat der eigentliche Lichtwellenleiter einen Durchmesser von ca. 100µm. Hinzukommt typischerweise ein Knickschutz des Lichtwellenleiters LWL. Die Pumpstrahlung LB trifft auf die Nanodiamanten im Sensorelement NV. bevorzugt umfasst das Sensorelement NV Diamanten mit NV-Zentren. Typischerweise regt die Pumpstrahlung LB die Nanodiamanten zu einer Fluoreszenzstrahlung FL an. Bevorzugt befindet sich das Sensorelement am Ende des Lichtwellenleiters LWL. Bevorzugt hat das Sensorelement einen Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des Lichtwellenleiters ist. Typischerweise strahlen die NV-Zentren des Sensorelements NV die Fluoreszenzstrahlung FL wieder in den Lichtwellenleiter LWL ein. Die Fluoreszenzstrahlung FL tritt am anderen Ende des Lichtwellenleiters LWL aus dem Lichtwellenleiter wieder aus und bestrahlt umgelenkt durch den dichroitischen Spiegel F1 den Fotodetektor PD. Der dichroitische Spiegel lenkt die gestreute Pumpstrahlung LB nicht in Richtung des Fotodetektors PD. Hierdurch empfängt der Fotodetektor PD im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung FL. Der Fotodetektor wandelt bevorzugt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL in einen Werteverlauf eines Empfangssignals S0. Ein Verstärker V1 verstärkt und filtert ggf. das Empfängerausgangssignal S0 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1. In dem Beispiel der 1 multipliziert ein Multiplizierer M1 das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit dem Sendevorsignal S1 zum Filtereingangssignal S3. Ein Tiefpassfilter entfernt typischerweise die Frequenzanteile mit addierter Frequenz aus dem Spektrum. der Tiefpassfilter TP filtert so das Empfängereingangssignal zum Flussdichtemesssignal S4. Die Halbbrückensteuerung CTR steuert die Kommutierung des Motors mittels der Halbbrücke HB in Abhängigkeit von dem Flussdichtemesssignal S4. Das Besondere an dem Messverfahren der 1 ist, dass der Lichtwellenleiter LWL zusammen mit dem Sensorelement typischerweise keine ferromagnetischen oder elektrisch leitenden Materialien umfasst und damit das magnetische Feld des Motors im Wesentlichen nicht beeinflusst.
Beispielsweis kann die Halbbrückensteuerung CTR einen Nulldurchgang der magnetischen Flussdichte im Luftspalt LS oder der magnetischen Flussdichte des Streufeldes des Luftspalts feststellen.
Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Diamanten des Sensorelements NV hängt von der magnetischen Flussdichte am Ort der NV-Zentren des Sensorelements ab. Da der Wert des Flussdichtemesssignals S4 angibt, wieviel von dem Sendevorsignal S5w in dem verstärkten Empfängerausgangssignal S1 enthalten ist, ist dieses Signal ein Maß für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL. Damit ist das Flussdichtemesssignals S4 ein Maß für die magnetische Flussdichte am Ort der NV-Zentren im Sensorelement NV. Die Halbbrückensteuerung CTR wertet den Nulldurchgang des Wechselsignalanteils des Flussdichtemesssignals S4 aus und steuert bevorzugt in Abhängigkeit davon die Kommutierung des Motors mittels der Halbbrücken HB.
In dem Beispiel der 1 ist das Sensorelement NV im Streufeld BSTR des Luftspalts LS des Motors platziert. Ein Positionssensor POS liefert mittels einer Markierung MRK am Rotor des Motors ein Positionssignal. In dem folgenden Beispiel der 4 wird klar, dass das Signal ein binäres Signal mit einer beispielhaften 1 Bit-Auflösung ist. Der magnetischer Stator-Kreis SMK ist an dem Gehäuse GH befestigt. Eine mechanische Hülle MH aus Keramik schützt den gemeinsamen Lichtwellenleiter LWL. Eine Füllmasse FM dichtet die Öffnung OF im Motor ab. Ein externer Datenbus EXTDB ermöglicht der Halbbrückensteuerung CTR die Kommunikation mit einem übergeordneten Steuerungssystem. Der Externe Datenbus kann eine drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindung sein. Mehrere parallele Datenverbindungen, die unterschiedliche realisiert sein können, sind denkbar.
Figur 2
Die 2 zeigt einen Lichtwellenleiter LWL mit einem Sensorelement NV direkt auf dem Zentrum MP des Kerns des Lichtwellenleiters LWL. Auf einem Teil der Endfläche EF des Lichtwellenleiters LWL ist das Sensorelement als Lichtwellenleiterlinse LWLL ausgeführt.
Figur 3
Die 3 zeigt einen Motor, wie ihn 1 schematisch vereinfacht skizziert. Zusätzlich zu dem Lichtwellenleiter LWL mit dem Sensorelement NV, der über die besagte Öffnung OF in den Motor hineinreicht und der mit der mechanischen Hülle MH umhüllt ist, weist die Aufhängung des Motors einen Positionssensor POS mit einer LED und einer Fotodiode auf, die das Positionssignal POSS mit Hilfe einer Markierung MRK auf dem Rotorgehäuse GHR erzeugt. Die Leitungen der Motorphasen treiben den Motor an und steuern diesen. Der Rotor ist mittels der Achse AX drehbar im Stator gelagert. Die Motorphasen MPH bestromen die Stator-Spulen SL. Das Gehäuse fixiert die Komponenten des Stators, wie beispielsweise die Stator-Spulen SL, die Achse und AX (ohne die Drehbarkeit der Achse zu beeinträchtigen) und den Lichtwellenleiter LWL mit der mechanischen Hülle MH.
Figur 4
4 zeigt das von dem Lock-In-Verstärker LIV erzeugte Flussdichtemesssignal S4 und das Positionssignal POSS des Positionsdetektors POS der 3. Der Motor dreht sich mit der Motordrehperiode EU. Es handelt sich um einen dreiphasigen Motor mit vier Spulen je Motorphase.
Das Besondere ist, dass die Messung des magnetischen Feldes B im Streubereich BSTR des Motorluftspalts LS rein optisch erfolgt. Die Frequenzen der Messignale zur Positionsmessung dieses magnetischen Feldes B im Luftspalt LS des Motors liegen allesamt und ausschließlich in dem Beispiel der 3 und 4 im optischen Bereich, also zwischen 3*10¹⁴Hz und 10¹⁴Hz. Hierdurch ist ein Übersprechen zwischen elektrischen Vorrichtungsteilen des Motors und der Messvorrichtung sehr gering, wenn die Ansteuer- und Auswertelemente der Vorrichtung weit genug von dem Motor entfernt sind. Bevorzugt liegt die Energieintensität der elektromagnetischen Strahlung, die der Lichtwellenleiter in den Motor transportiert und die die Messvorrichtung in dem Motor verwendet, im Frequenzbereich von 1Hz bis 10¹⁰Hz gegenüber der Energieintensität im Frequenzbereich zwischen 3*10¹⁴Hz und 10¹⁴Hz um -40dB, besser um -60dB, besser um -90dB, besser um -120dB, besser um -200dB niedriger. Die Vorrichtung arbeitet also mikrowellenfrei.
Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber einer Messung mit Hall-Sonden oder dergleichen oder Messungen mit NV-Zentren unter Nutzung von Mikrowellen.
Figur 5
5 zeigt einen Querschnitt durch das beispielhafte erste Ende ELWL1 eines vorschlagsgemäßen Lichtwellenleiters LWL. Der Lichtwellenleiter LWL weist einen Lichtwellenleiterkern LWLC auf. Es kann sich bei dem Lichtwellenleiter um einen Monomodelichtwellenleiter oder einen Multimodelichtwellenleiter handeln. Der Lichtwellenleiter kann ein Gradientenlichtwellenleiter oder ein Step-Index-Wellenleiter oder dergleichen sein, bei dem der Lichtwellenleiterkern fließend in den Außenbereich des Lichtwellenleiters hinsichtlich des Brechungsindex übergeht. Die mechanische Hülle MH schützt den Lichtwellenleiter LWL und lässt das erste Ende ELWL1 des Lichtwellenleiters LWL bevorzugt frei. Das Trägermaterial TM des Sensorelements NV umgibt das erste Ende ELWL1 des Lichtwellenleiters LWL. Das Trägermaterial TM des Lichtwellenleiters ist bevorzugt transparent für die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl. Die Transparenz bezieht sich hierbei auf die Dimensionen des Lichtwellenleiters der einen Durchmesser durchaus kleiner als 100µm aufweisen kann. Die Endfläche EF des Lichtwellenleiters LWL ist bevorzugt senkrecht zur optischen Achse des Lichtwellenleiters LWL, die hier als Mittenlinie ML beispielhaft gezeichnet ist. Am Durchstoßpunkt der optischen Achse, also der Mittenlinie ML, durch die Endfläche EF ist in dem Trägermaterial ZM eine Lichtwellenleiterlinse LWLL als Verdickung des Trägermaterials TM gefertigt. Dort ist die Dicke d_l des Trägermaterials TM typischerweise am dicksten. In den übrigen Bereichen des Sensorelements NV ist der Lichtwellenleiter LWL ggf. nur dünn mit einer kleineren Dicke d_r mit dem trägermaterial TM beschichtet. Die Dicke d_r kann auch 0m betragen. Der Durchmesser D_LWLL der Lichtwellenleiter Linse LWLL ist typischerweise kleiner als der Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL. Zur Verdeutlichung ist das Ende des Lichtwellenleiters mit der Endfläche EF und der Lichtwellenleiterlinse LWLL links noch einmal herausvergrößert. Die kleinen stochastisch gleichverteilten Diamanten DM im material des Trägermaterials TM sind zur Verdeutlichung angedeutet. bevorzugt sind die Diamanten Nanodiamanten mit einer Größe kleiner 10µm, besser kleiner 5µm, besser kleiner 2µm, besser kleiner 1µm, besser kleiner 0,5µm, besser kleiner 0,2µm, besser, kleiner 0,1µm, kleiner 50nm, kleiner 20nm, , kleiner 10nm. Besonders bevorzugt sind Größen über 100nm, das Größen kleiner 100nm spezielle Oberflächeneffekte zwischen NV-Zentrum NVZ und Diamantoberfläche des betreffenden Diamanten DM hervorrufen können. Bevorzugt umfassen eine Vielzahl dieser Diamanten DM ein oder mehrere NV-zentren NVZ, die dann die Fluoreszenzstrahlung FL erzeugen.
Bezugszeichenliste

AX: Motorachse;
B: magnetische Flussdichte;
BSTR: magnetisches Streufeld des Luftspalts LS;
CTR: Halbbrückensteuerung;
dl: Dicke des Trägermaterials TM am Mittelpunkt MP der Endfläche EF am ersten Ende ELWL1 des ersten und/oder der zweiten oder des gemeinsamen Lichtwellenleiters LWL;
dr: Dicke an anderen Punkten der Endfläche EF des ersten Endes ELWL1 des ersten und/oder der zweiten oder des gemeinsamen Lichtwellenleiters LWL;
DLWL: Durchmesser des Lichtwellenleiters LWL;
DLWLL: Durchmesser der Lichtwellenleiterlinse LWLL;
DM: Diamanten;
EF: Endfläche des ersten Endes ELWL1 des ersten und/oder der zweiten oder des gemeinsamen Lichtwellenleiters LWL;
ELWL1: erstes Ende des Lichtwellenleiters LWL;
EU: eine Umdrehung des Motors;
EXTDB: externer Datenbus;
F1: dichroitischer Spiegel;
FL: Fluoreszenzstrahlung;
FM: optisch intransparenten Füllmasse;
G: Signalgenerator;
GH: Gehäuse des Stators;
GHR: Rotorgehäuse;
GND: Bezugspotenzial;
HB: Halbbrücken;
HSL: Halbbrückensteuerleitungen;
IMPHU: Motorphasenstrom der U-Motorphase MPH_U;
IMPHV: Motorphasenstrom der V-Motorphase MPH_V;
IMPHW: Motorphasenstrom der W-Motorphase MPH_W;
LB: Pumpstrahlung;
LIV: Lock-In-Verstärker;
LS: Luftspalt;
LST: Wert des fluoreszenzintensitätsbasierenden Flussdichtemesssignals (in willkürlichen Einheiten);
LWL: Lichtwellenleiter;
LWLC: Kern (Englisch Core) des Lichtwellenleiters LWL;
LWLL: Lichtwellenleiterlinse;
M1: Multiplizierer;
MH: mechanische Hülle;
ML: Mittellinie des Lichtwellenleiters LWL (Es handelt sich um eine virtuelle Linie);
MP: Mittelpunkt der Endfläche EF des ersten Endes ELWL1 des Lichtwellenleiters LWL;
MPH: Motorphasen;
MPHU: U-Motorphase;
MPHV: V-Motorphase;
MPHW: W-Motorphase;
MRK: Markierung auf dem Rotorgehäuse GHR;
NV: Sensorelement. Bevorzugt umfasst das Sensorelement eine Vielzahl von Nanodiamanten, die unterschiedlich orientiert sind und bevorzugt eine Vielzahl von NV-Zentren aufweisen.
NVZ: NV-Zentren;
OF: Öffnung im Gehäuse GH für die Zuführung des Lichtwellenleiters LWL und/oder optisches Fenster im Gehäuse GH;
OFF1: Offset-Addition;
φMPHU: Stromwinkel deskomplexen Stromvektors des Motorphasenstroms I_MPHU der Motorphase MPH_U;
φMPHV: Stromwinkel deskomplexen Stromvektors des Motorphasenstroms I_MPHV der Motorphase MPH_V;
φMPHW: Stromwinkel deskomplexen Stromvektors des Motorphasenstroms I_MPHW der Motorphase MPH_W;
PD: Fotodetektor;
PL: Pumpstrahlungsquelle;
PM: Permanentmagnet des Rotors
POS: Positionsdetektor;
POSS: Positionssignal;
POSSW: Wert des Positionssignals POSS in willkürlichen Einheiten;
RMK: magnetischer Rotorkreis RMK;
S0: Empfängerausgangssignal;
S1: verstärktes Empfängerausgangssignal;
S3: Filtereingangssignal;
S4: Flussdichtemesssignal;
S5: Sendesignal;
S5w: Sendevorsignal;
SL: Wicklungen einer Stator-Spule;
SMK: magnetischer Stator-Kreis;
t: Zeit;
T: Periodendauer der Motorströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW);
TM: Trägermaterial;
TP: Tiefpass;
V1: Verstärker;
VDD: Versorgungsspannung;
VMPHU: Motorphasenspannung der U-Motorphase MPH_U bezogen auf das Bezugspotenzial GND;
VMPHV: Motorphasenspannung der V-Motorphase MPH_V bezogen auf das Bezugspotenzial GND;
VMPHW: Motorphasenspannung der W-Motorphase MPH_W bezogen auf das Bezugspotenzial GND;

Liste der zitierten Schriften
Sofern im Rahmen der Nationalisierung einer internationalen Folgeanmeldung es das Recht des jeweiligen Rechtssystems des Staates, in dem die Nationalisierung der internationalen Anmeldung der hier vorgelegten Schrift erfolgt, eine Offenbarung per Referenz erlaubt ist, ist der Inhalt der folgenden Schriften vollumfänglicher Teil der hier vorgelegten Offenlegung.
DE 10 2020 129 367 A1 ,
Ilja Fescenko, Andrey Jarmola, Igor Savukov, Pauli Kehayias, Janis Smits, Joshua Damron, Nathaniel Ristoff, Nazanin Mosavian und Victor M. Acosta „Diamond magnetometer enhanced by ferrite flux concentrators“, Phys. Rev. Research 2, 023394, 24 June 2020,
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.023394
Georgios Chatzidrosos, Joseph Shaji Rebeirro, Huijie Zheng, Muhib Omar, Andreas Brenneis, Felix M. Stürner, Tino Fuchs, Thomas Buck, Robert Rölver, Tim Schneemann, Peter Blümler, Dmitry Budker, Arne Wickenbrock, „Fiberized Diamond-Based Vector Magnetometers“, Front. Photon., 20 August 2021, Sec. Quantum Optics, Volume 2 - 2021 | https://doi.org/10.3389/fphot.2021.732748
Yuji Hatano, Jaewon Shin, Daisuke Nishitani, Haruki Iwatsuka, Yuta Masuyama, Hiroki Sugiyama, Makoto Ishii, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Keigo Arai, Takayuki Iwasaki, Mutsuko Hatano, „Simultaneous thermometry and magnetometry using a fiber-coupled quantum diamond sensor“ Appl. Phys. Lett. 118, 034001 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0031502,
https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwellenleiter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102020129367 A1 [0002, 0011, 0057]

Claims

Vorrichtung zur Erfassung der magnetischen Flussdichte B in einem Luftspalt (LS) und/oder im Streufeld des Luftspalts (LS) eines Motors wobei der Motor ein Gehäuse (GHR, GH) aufweist und wobei der Motor ein Sensorelement (NV) mit einem Trägermittel (TM) aufweist und wobei in das Trägermittel (TM) eine Vielzahl von Diamanten (DM) eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Diamanten (DM) dieser Diamanten (DM) NV-Zentren (NVZ) aufweisen und wobei die magnetischen Flussdichte B in einem Luftspalt (LS) und/oder im Streufeld des Luftspalts (LS) des Motors auf die NV-Zentren (NVZ) einwirkt und wobei das Gehäuse (GH) eine erste Öffnung (OF) für den Zutritt von Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungsquelle (PL) zu dem Sensorelement (NV) aufweist und wobei die NV-Zentren (NVZ) des Sensorelements (NV) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung eine Fluoreszenzstrahlung (FL) emittieren und wobei das Gehäuse (GH) eine zweite Öffnung (OF) für den Austritt von Fluoreszenzstrahlung (FL) des Sensorelements (NV) zu einem Fotodetektor (PD) aufweist und wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung, insbesondere einen dichroitischen Spiegel F1 aufweist, um die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Pumpstrahlung (LB) zu trennen, sodass im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung (FL) auf den Fotodetektor (PD) fällt und wobei der Fotodetektor (PD) das Intensitätssignal der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfängerausgangsignal (S0) wandelt und wobei die Vorrichtung das Empfängerausgangssignal (S0) auswertet, um Informationen über die Position des magnetischen Feldes B im Motor zu erlangen oder Informationen zu erlangen, die diese Information über die Position des magnetischen Feldes B im Motor umfassen und wobei der Motor einen ersten Lichtwellenleiter (LWL) umfasst, der die Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (PL) zu dem Sensorelement (NV) transportiert, sodass die Pumpstrahlung (LB) das Sensorelement (NV) bestrahlt und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, den zeitlichen Werteverlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL), insbesondere in Form eines Empfängerausgangssignals (S0) zu ermitteln, und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, den zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) aus dem zeitlichen Werteverlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL), insbesondere aus dem Empfängerausgangssignal (S0) und insbesondere mittels eines Lock-In-Verstärkers (LIV) oder einer funktionsäquivalenten Teilvorrichtung, zu ermitteln und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) die elektrische Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen (SL) des Motors und/oder die elektrische Bestromung von Rotor-Spulen des Motors und insbesondere mittels einer Halbbrückensteuerung (CTR) im Zusammenwirken mit Halbbrücken (HB), zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Motor n Motorphasen (MPH_U, MPHv, MPHw) mit n als ganzer positiver Zahl größer 2 aufweist und wobei die Vorrichtung jeder dieser Motorphasen mit einem jeweils zugehörigen Motorphasenstrom (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) bestromt und wobei die Motorphasenströme zumindest zeitabschnittsweise periodisch mit einer Periode T sind und wobei jedem der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) ein Stromwinkel (φ_MPHU, φ_MPHV, φ_MPHW) zugeordnet ist und wobei die Motorphasenströme so in Form einer Folge von Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) geordnet werden können, dass ein vorausgehender Motorphasenstrom sich in seinem jeweiligen Stromwinkel von dem Stromwinkel des nachfolgenden Motorphasenstroms um 2π/n unterscheidet, sodass jedem Motorphasenstrom ein Motorphasenstromvektor zugeordnet ist, dessen Orientierung dem Stromwinkel des Motorphasenstroms und dessen Länge dem Betrag des Motorphasenstroms entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, insbesondere mittels eines Hochpassfilters oder eines funktionsäquivalenten Filters, aus dem zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einen Wechselanteil des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, insbesondere mittels eines zweiten Tiefpasses (TP2), einen niederfrequenten Gleichanteil im zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, diesen niederfrequenten Gleichanteil im zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von dem zeitlichen Verlauf des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) abzutrennen und so den Wechselanteil des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, in einem zeitlichen Zusammenhang mit dem ermittelten Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) eine Kommutierung der elektrischen Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen (SL) des Motors und/oder die elektrische Bestromung von Rotor-Spulen des Motors und insbesondere mittels einer Halbbrückensteuerung (CTR) im Zusammenwirken mit Halbbrücken (HB), durchzuführen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere Spannungswerte einer oder mehrerer Motorphasenspannungen (V_MPHU, V_MPHV, V_MPHW) einer oder mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) der Motorphasen (MPH) gegen eine oder mehrere von dieser Motorphase verschiedenen Motorphasen (MPH_U, MPHv, MPH_W) der Motorphasen (MPH) und/oder gegen ein Bezugspotenzial (GND) zu ermitteln, und/oder wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere Stromwerte einer oder mehrerer Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) einer oder mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) der Motorphasen (MPH) zu ermitteln, und/oder wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere Summenstromwerte eines oder mehreres Summenströme mehrerer Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPHw) der Motorphasen (MPH), insbesondere einen Sternpunktstrom von einem Sternpunkt von Spulen des Motors zu einem Referenzknoten oder einem Bezugspotenzialknoten (GND), zu ermitteln, und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Information über den Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) als erstem Regelparameter einerseits - mit dem einen Spannungswert einer Motorphasenspannung der Motorphasenspannungen (V_MPHU, V_MPHV, V_MPHW) einer Motorphase der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder - mit mehreren Spannungswerten der mehreren Spannungswerte mehrerer Motorphasenspannungen (V_MPHU, V_MPHV, V_MPHW) mehrerer Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder - mit dem einen Stromwert eines Motorphasenstroms der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) einer Motorphase der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W) und/oder - mit mehrere Stromwerte der Stromwerte mehrerer Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen der Motorphasen (MPH_U, MPHv, MPHw) und/oder - mit dem einen Summenstromwert eines Summenstroms mehrerer Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen der Motorphasen (MPH_U, MPHv, MPHw) und/oder - mit mehreren Summenstromwerten mehrerer Summenströme der Summenströme mehrerer Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) mehrerer Motorphasen der Motorphasen (MPH_U, MPH_V, MPH_W), als zweitem Regelparameter andererseits zu kombinieren, und - wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, den Zeitpunkt der Kommutierung der Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen (SL) und/oder insbesondere von Rotor-Spulen, in Abhängigkeit vom ersten Regelparameter und von einem solchen zweiten Regelparameter zu ändern.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, aus dem ersten Regelparameter und dem zweiten Regelparameter auf eine Position des magnetischen Feldes mit der Flussdichte B im Luftspalt (LS) des Motors relativ zu einem oder mehreren Motorphasenstromvektoren der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) zu schließen und einen räumlichen Winkelwert des Winkels zwischen der Position des Sensorelements als Referenzposition einerseits und der Richtung eines oder mehrerer Motorphasenstromvektoren der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) andererseits zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Vorrichtung einen Positionssensor (POS) aufweist und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, mittels dieses Positionssensors (POS) eine Positionsinformation zu ermitteln, und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Information über den Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) als erstem Regelparameter einerseits mit der Positionsinformation als zweitem Regelparameter andererseits zu kombinieren, und - wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, den Zeitpunkt der Kommutierung der Bestromung von Spulen des Motors, insbesondere von Stator-Spulen (SL) und/oder insbesondere von Rotor-Spulen, in Abhängigkeit vom ersten Regelparameter und von einem solchen zweiten Regelparameter zu ändern, um insbesondere auf die Position des magnetischen Feldes B im Luftspalt (LS) relativ zu einem oder mehreren Motorphasenstromvektoren der Motorphasenströme (I_MPHU, I_MPHV, I_MPHW) zuschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, aus dem ersten Regelparameter und dem zweiten Regelparameter auf eine Position des magnetischen Feldes mit der Flussdichte B im Luftspalt (LS) des Motors relativ zur Position des Rotors (GHR, PM, RMK)zu schließen und einen räumlichen Winkelwert des Winkels zwischen der Position des Sensorelements als Referenzposition einerseits und der räumlichen Position des Rotors zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs Nulldurchgang des Wechselanteils des zeitlichen Verlaufs des Amplitudenwerts des zeitlichen Werteverlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) andererseits zu ermitteln.