-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren des magnetischen Erfassens einer absoluten Rotationsposition und auf einen magnetischen Absolutwertgeber (Absolutwert-Encoder), die geeignet sind, zwei magnetische Geber zu benutzen, um die absolute Position einer rotierenden Welle innerhalb einer Rotation präzise zu erfassen.
-
Stand der Technik
-
Magnetische Absolutwertgeber (Absolutwert-Encoder), bei denen zwei magnetische Geber benutzt werden, um die absolute Position einer rotierenden Welle präzise zu erfassen, sind wohlbekannt. In dem Aufbau, der im Patentdokument 1 offenbart ist, wird ein 12-Bit Absolutausgangswert mit 4096 Teilungen (64×64) durch Benutzen eines zweipoligen magnetischen Gebers und eines 64-poligen magnetischen Gebers erhalten. In diesem magnetischen Geber werden sechs obere Bits durch den zweipoligen magnetischen Geber und sechs untere Bits durch den 64-poligen magnetischen Geber erzeugt.
-
Patentdokument 1:
japanische nicht geprüfte Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 06-10813 .
-
Bei einem magnetischen Geber mit diesem Aufbau muss jedoch die Genauigkeit des zweipoligen magnetischen Gebers äquivalent zu den sechs Bits des 64-poligen magnetischen Gebers sein. Die Genauigkeit des zweipoligen magnetischen Gebers muss daher weiter erhöht werden, um einen Ausgangswert mit höherer Präzision zu erhalten und das Erhöhen der Genauigkeit ist daher schwierig. Die Startpunkte des Ausgangssignals des zweipoligen magnetischen Gebers und des Ausgangssignals des 64-poligen magnetischen Gebers müssen aufeinander abgestimmt werden und dies ist problematisch, da Zeit erforderlich ist, um diese Abstimmungen vorzunehmen.
-
In
DE 10 041 089 A1 wird ein Verfahren zur Korrektur einer Winkelmessung vorgeschlagen, das insbesondere zusammen mit einem magnetischen Multipolrad verwendbar ist. Dem Multipolrad werden wenigstens zwei, vorzugsweise drei Magnet-Sensoren zugeordnet. Bei Verwendung von drei Sensoren sind diese im Winkel von 120° angeordnet. Aufgrund von mechanischen und fertigungstechnischen Toleranzen ergeben sich jedoch unterschiedliche Messsignale dieser drei Sensoren, die zu nicht unerheblichen Winkelfehlern führen würden. Um diese Fehler zu korrigieren, wird vorgeschlagen, die Messwerte zu mitteln und die Oberwellen mit Hilfe einer Filterung zu reduzieren. Des Weiteren ist vorgesehen eine Phasenkorrektur für eine evtl. vorhandene Fehlplazierung der Anordnung durchzuführen. Eine Korrektur der Oberwellen wird mit Hilfe einer Fourier-Analyse durchgeführt. Die Winkelbestimmung erfolgt mittels einer Arcustangensfunktion aus den gemessenen Sinus- und Cosinussignalen. Zur Korrektur eines Offsets der Arcustangensfunktion kann des Weiteren eine Modulo-Division durchgeführt werden.
-
US 6,693,422 B2 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines bürstenlosen Elektromotors mit einem Rotor, einem Sensorelement, das mehrere magnetische Pole hat, und einem ersten und einem zweiten Sensor, die um weniger als 120° voneinander beabstandet angeordnet sind und Sensorebenen haben, die rechtwinklig zu einer benachbarten Fläche des Sensorelements und rechtwinklig zu einer Bewegungsrichtung des Sensorelements in Bezug auf die Sensoren angeordnet sind, wobei entweder das Sensorelement oder der erste und der zweite Sensor fest an dem Rotor befestigt sind und das Verfahren einschließt, den magnetischen Fluss der mehreren magnetischen Polpaare mit dem ersten und dem zweiten Sensor zu messen und ein zugehöriges Messsignal auszugeben, basierend auf den Messsignalen einer Rotationsposition des Rotors zu bestimmen und den Motor basierend auf der bestimmten Rotorposition zu steuern.
-
US 6,522,130 B1 offenbart eine kostengünstige Vorrichtung zum genauen Erkennen der Rotorposition und Drehzahl eines Elektromotors über einen weiten Drehzahlbereich mit einem Sensor-Ringmagneten (Sensorring) und zwei analogen Halleffektsensoren. Der Sensorring ist abwechselnd in Nord- und Süd-Richtung magnetisiert, wobei die Anzahl seiner Pole mit der Anzahl der Pole des Elektromotors übereinstimmt. Die Halleffektsensoren sind so angeordnet, dass sie den magnetischen Fluss tangential zum Sensorring messen. Die Halleffektsensoren sind vorzugsweise in einem Abstand von dem Sensorring angeordnet, wobei die von den Halleffektsensoren ausgegebenen Wellenformen im Wesentlichen dreieckig sind und zwischen den minimalen und maximalen Spitzen einen sehr linearen Bereich um den Nullpunkt aufweisen. Die linearen Bereiche der Wellenformen werden unter Verwendung eines A/D-Konverters decodiert und eine Steuersoftware ermöglicht es, die Position des Rotors akkurat zu messen.
-
Gemäß
US 7,023,203 B2 hat der Kodierer-Rotor eines absolut magnetischen Kodierers, der an der Welle eines Servomotors angebracht ist, eine erste Trommel bipolarer Magnete und eine zweite Trommel mit einer Q-bit Multipolarmagnetpolspur und einer Referenzspur. Ein Signalprozessor erzeugt auf der Basis der detektierten Signale aus der X-Phase und der Y-Phase, der Magnetsensoren, die so angeordnet sind, dass sie der ersten Trommel zugewandt sind, und auf der Basis von A-Phasen- und B-Phasen-Signalen, die sich in der Phase um 90° unterscheiden, und einem Referenzsignal, die von den A-, den B- und den Z-Phasen Magnetsensoren erhalten werden, die der zweiten Trommel zugewandt sind, absolute Signale, deren Phase sich um 90° unterscheidet und bei denen eine einzelne Rotation einer einzigen Periode entspricht. Selbst wenn die Anzahl der Bits Q der multipolaren Magnetpolspur erhöht wird, um die Auflösung zu verbessern, muss die Anzahl der Magnetpolspuren nicht erhöht werden. Die Auflösung kann daher verbessert werden, ohne die Länge in Axialrichtung zu erhöhen. Die erste Trommel und die zweite Trommel können insbesondere als eine gemeinesame integrierte Magenttrommel ausgebildet sein.
-
Angesichts dieser Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren des Erfassens einer absoluten Rotationsposition vorzuschlagen, das geeignet ist, einen Absolutwert, der eine hohe Genauigkeit hat, zu erfassen, ohne von der Genauigkeit und Auflösung eines zweipoligen magnetischen Gebers beeinflusst zu werden, wenn die Absolutposition einer rotierenden Welle unter Benutzung eines zweipoligen magnetischen Gebers und eines mehrpoligen magnetischen Gebers bestimmt wird.
-
Um die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren des Erfassens einer absoluten Rotationsposition unter Benutzung eines zweipoligen Absolutwertgebers und eines mehrpoligen Absolutwertgebers bereitgestellt, um absolute Rotationspositionen einer rotierenden Welle innerhalb einer Rotation zu erfassen, wobei der mehrpolige Absolutwertgeber Pp Paare magnetischer Pole hat (wobei Pp eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist). Das Verfahren des Erfassens einer absoluten Rotationsposition ist dadurch gekennzeichnet, dass es einschließt, dass der zweipolige Absolutwertgeber einen bipolar magnetisierten zweipoligen Magneten hat, der integral mit der rotierenden Welle rotiert, und ferner ein Paar magnetischer Erfassungselemente hat, wobei als eine Wellenperiode pro Umdrehung der rotierenden Welle in Übereinstimmung mit der Rotation des zweipoligen Magneten sinusförmige Signale mit einer Phasendifferenz von 90° ausgegeben werden; und der mehrpolige Absolutwertgeber einen mehrpoligen Magneten hat, der so magnetisiert ist, dass er Pp Paare magnetischer Pole hat, wobei der mehrpolige Magnet integral mit der rotierenden Welle rotiert, und ferner ein Paar magnetischer Erfassungselemente hat, wobei sinusförmige Signale mit einer Phasendifferenz von 90° als Pp Wellenperioden pro Rotation der rotierenden Welle in Übereinstimmung mit der Rotation des mehrpoligen Magneten ausgegeben werden; wobei vor einem Betrieb zum Erfassen der Rotationsposition der Rotationswelle bewirkt wird, dass die Rotationswelle rotiert, Absolutwerte θelt des mehrpoligen Absolutwertgebers gemessen und jeweiligen Absolutwerten θt des zweipoligen Absolutwertgebers zugeordnet werden, und temporär Polpaarnummern Nx des mehrpoligen Magneten den jeweiligen Absolutwerten θt des zweipoligen Absolutwertgebers zugeordnet werden; und wobei, wenn das Erfassen der Rotationsposition der rotierenden Welle gestartet wird, ein Absolutwert θti der rotierenden Welle mit dem zweipoligen Absolutwertgeber gemessen wird; der Absolutwert θelr der Rotationswelle mit dem mehrpoligen Absolutwertgeber gemessen wird; die temporäre Polpaarnummer Nx, die dem Absolutwert θti zugeordnet worden ist, korrigiert wird und eine Polpaarnummer Nr auf der Basis des Absolutwertes θelt, der dem gemessenen Absolutwert θti zugeordnet ist, und auf der Basis des gemessenen Absolutwertes θelr zugeordnet wird, und eine mechanische Winkelabsolutposition θabs der rotierenden Welle innerhalb einer Rotation gemäß der folgenden Gleichung unter Benutzung eines mechanischen Winkels θelp berechnet wird, der einem elektrischen Winkel einer Periode eines Ausgangssignals des mehrpoligen Absolutwertgebers entspricht: θabs = (Nr × θelp + θelr)/Pp.
-
Eine genaue Polpaarnummer Nr kann aus der temporären Polpaarnummer Nx wie im Folgenden bestimmt werden, wenn die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertgebers die folgende Gleichung erfüllt, wobei Rt eine Auflösung des zweipoligen Absolutwertgebers ist: X < 2 × ((θelp/2) – (Pp × θelp/Rt))/Pp.
-
Insbesondere wird, wenn θelt ≥ θelp/2 ist, die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt – θelp/2) ist, und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx + 1 gesetzt, wenn θelr < (θelt – θelp/2).
-
Umgekehrt wird, wenn θelt < θelp/2 ist, die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr < (θelt + θelp/2) und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx-1 gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt + θelp/2).
-
Die Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertgebers kann so gesetzt werden, dass sei die folgende Gleichung erfüllt, wobei Rtmin der Minimalwert der Auflösung des zweipoligen Absolutwertgebers für jedes der magnetischen Polpaare des mehrpoligen Absolutwertgebers ist. X < 2 × ((θelp/2) – (θelp/Rtmin))/Pp
-
Im Allgemeinen kann eine genaue Polpaarnummer Nr aus der temporären Polpaarnummer Nx wie folgt bestimmt werden, wenn die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit des zweipoligen Absolutwertgebers die folgende Gleichung erfüllt, wobei m eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist. X < 2 × ((θelp/M) – (Pp × θelp/Rt))/Pp
-
Wenn θelt ≥ θelp/M ist, wird die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt – θelp/M) ist, und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx + 1 gesetzt, wenn θelr < (θelt – θelp/M) ist.
-
Wenn θelt < θelp/2 ist, wird die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr < (θelt + θelp/M), und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx – 1 gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt + θelp/M) ist.
-
Die Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertgebers kann so eingestellt werden, dass sie die folgende Gleichung erfüllt, wobei Rtmin der Minimalwert der Auflösung des zweipoligen Absolutwertgebers für jedes der magnetischen Polpaare des mehrpoligen Absolutwertgebers ist. X < 2 × ((θelp/M – (θelp/Rtmin))/Pp
-
Gemäß dem Verfahren des Erfassens einer absoluten Rotationsposition gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Auflösung zum Erfassen der Absolutposition der rotierenden Welle durch Pp × Rm beschrieben, wobei Rm die Auflösung des mehrpoligen Absolutwertgebers ist. Die Erfassungsgenauigkeit hängt nur von der Auflösung des mehrpoligen Absolutwertgebers ab. Die Auflösung und Genauigkeit des zweipoligen Absolutwertgebers stehen nicht in Relation zur Auflösung und Genauigkeit der Erfassung der absoluten Position und werden nur benutzt, um die Polpaarnummer zu erhalten. Ein magnetischer Absolutwertgeber mit hoher Auflösung kann daher gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden, ohne die Auflösung und Genauigkeit des zweipoligen Absolutwertgebers zu erhöhen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines magnetischen Absolutwertgebers, in dem die vorliegende Erfindung genutzt wird;
-
2 ist ein Wellenformdiagramm, das die Ausgangswellenform des zweipoligen Absolutwertgebers und des mehrpoligen Absolutwertgebers aus 1 zeigt, und ein beschreibendes Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Bereich [des Wellenformdiagramms] (*2) in Richtung der Zeitachse vergrößert ist;
-
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensablauf zum Berechnen der Absolutposition des mechanischen Winkels zeigt;
-
4 ist ein beschreibendes Diagramm, das den Verfahrensablauf vom Schritt ST13 zum ST19 in 3 zeigt;
-
5 ist ein beschreibendes Diagramm, das den Verfahrensablauf vom Schritt ST13 zum Schritt ST21 in 3 zeigt; und
-
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensablauf zum Berechnen der Absolutposition des mechanischen Winkels zeigt.
-
Beste Art, die Erfindung auszuführen
-
Ausführungsbeispiele von magnetischen Absolutwertgebern, in denen die vorliegende Erfindung benutzt wird, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen magnetischen Absolutwertgeber zum Erfassen der absoluten Rotationsposition einer rotierenden Welle innerhalb einer Rotation unter Benutzung des Verfahrens des Erfassens der Absolutposition gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein magnetischer Absolutwertgeber 1 hat einen zweipoligen Absolutwertgeber 2, einen mehrpoligen Absolutwertgeber 3, der Pp Paare magnetischer Pole hat (wobei Pp eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist), und ein Steuerteil zum Berechnen der absoluten Rotationsposition innerhalb einer Rotation einer rotierenden, zu messenden Welle 4 auf der Basis des Erfassungsausgabewertes der Absolutwertgeber 2, 3.
-
Der zweipolige Absolutwertgeber 2 hat einen zweipoligen Magnetring 21, der an zwei Polen magnetisiert ist und integral mit der Rotationswelle rotiert, und ein Paar magnetischer Erfassungselemente, z. B. Hallelemente Ao, Bo, zum Ausgeben sinusförmiger Signale gemäß der Rotation des zweipoligen Magnetrings 21, wobei die sinusförmigen Signale eine Phasendifferenz von 90° haben und eine einzige Wellenperiode einer Rotation der rotierenden Welle entspricht.
-
Der mehrpolige Absolutwertgeber 3 hat einen mehrpoligen Magnetring 31, der der integral mit der rotierenden Welle 4 rotiert und so magnetisiert ist, dass er Pp Polpaare hat, und ein Paar magnetischer Erfassungselemente z. B. Hallelemente Am, Bm zum Ausgeben sinusförmiger Signale gemäß der Rotation des mehrpoligen Magnetrings 31, wobei die sinusförmigen Signale einer Phasendifferenz von 90° haben und Pp Wellenperioden einer Rotation der Rotationswelle entsprechen.
-
Das Steuerteil 5 hat eine Berechnungsschaltung 51, nicht flüchtigen Speicher 53, in dem ein zugehörige Tabelle 52 vorgehalten wird, und einen Ausgabeschaltung 54 zum Ausgeben einer berechneten absoluten Rotationsposition θabs an ein höherrangiges Antriebssteuergerät, das nicht gezeigt ist.
-
Eine Auflösung Rt, d. h. eine absolute Position θt des mechanischen Winkels zwischen 0 und 360° wird in der Berechnungsschaltung 51 des Steuerteils 5 aus den sinusförmigen Signalen, die eine Phasendifferenz von 90° haben und von dem Hallelementepaar Ao, Bo des zweipoligen Absolutwertgebers 2 ausgegeben werden, berechnet. Eine Auflösung Rm, d. h., eine absolute Position θelr des elektrischen Winkels zwischen 0 und 360° (mechanischer Winkel 0 bis 360°/Pp) wird in der Berechnungsschaltung 51 aus den sinusförmigen Signalen mit einer Phasendifferenz von 90°, die vom Hallelementepaar Am, Bm des mehrpoligen Absolutwertkodierers 3 ausgegeben werden, berechnet. Die Absolutposition des mechanischen Winkels θabs innerhalb einer Rotation der rotierenden Welle 4 wird gemäß der folgenden Gleichung unter Benutzung von θelp (= 360°/Pp) und einer Polpaarnummer Nr, die wie im Folgenden beschrieben berechnet wird, berechnet: θabs = (Nr × θelp + θelr)/Pp (1)
-
Um die Polpaarnummer Nr genau zu berechnen, wird die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit des zweipoligen Absolutwertgebers 2 so eingestellt, dass sie die folgende Gleichung erfüllt: X < 2 × ((θelp/2 – (Pp × θelp/Rt))/Pp (2)
-
In 2(a) wird der Zweipol-Wellenformausgangswert von dem Hallelement Ao durch die dünne Linie repräsentiert und der Multipol-Wellenformausgangswert von dem Hallelement Am wird durch die dicke Linie repräsentiert.
-
2(b) zeigt einen Bereich davon, der in Richtung der horizontalen Achse (Zeitachse) vergrößert ist.
-
3 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zum Berechnen der Polpaarnummer Nr zeigt.
-
4 und 5 sind beschreibende Diagramme, welche den Vorgang der Nr-Berechnung zeigen. Die Bedeutung der Symbole ist im Folgenden aufgelistet.
- Rm:
- Auflösung des mehrpoligen Absolutwertgebers
- Rt:
- Auflösung des zweipoligen Absolutwertgebers
- θelr:
- wirklicher Absolutwert des mehrpoligen Absolutwertgebers (0 bis (θelp – 1))
- θelt:
- temporärer Absolutwert des mehrpoligen Absolutwertgebers (0 bis (θelp – 1))
- θti:
- Absolutwert des zweipoligen Absolutwertgebers (0 bis (θtp – 1))
- Pp:
- Anzahl der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magnetrings
- Nr:
- wirkliche Polpaarnummer des mehrpoligen Magnetrings (0 bis (Pp – 1))
- Nx:
- temporäre Polpaarnummer des mehrpoligen Magnetrings (0 bis (Pp – 1)).
-
Vor dem eigentlichen Erfassungsvorgang im magnetischen Absolutwertgeber 1 wird die rotierende Welle bei einer konstanten Temperatur, Unwucht und Geschwindigkeit rotierend angetrieben und die Ausgabewerte des zweipoligen Absolutwertgebers 2 und des mehrpoligen Absolutwertgebers 2, 3 werden gemessen. Mit anderen Worten, der temporäre Absolutwert θelt des mehrpoligen Absolutwertgebers 3 wird relativ zum Absolutwert θti des zweipoligen Absolutwertgebers 2 gemessen. Eine temporäre Polpaarnummer Nx des mehrpoligen Magnetrings 31 wird dann jedem der Absolutwerte θti des zweipoligen Absolutwertdekoders 2 zugeordnet. Diese Information wird in die Korrespondenztabelle 52 eingetragen und im nicht flüchtigen Speicher 53 gespeichert und verwaltet (Schritt ST11 in 3).
-
Der Absolutwert θti der rotierenden Welle 4 wird am Beginn des aktuellen Erfassungsvorgangs mit dem zweipoligen Absolutwertgeber 2 gemessen (Schritt ST12 in 3). Der Absolutwert θti wird benutzt, um die Korrespondenztabelle 52 abzufragen und der temporäre Absolutwert θelt des mehrpoligen Absolutwertgebers 3 und die temporäre Polpaarnummer Nx des mehrpoligen Magnetrings 31, die dem Absolutwert θti zugeordnet sind, werden ausgelesen (Schritt ST13 in 3). Der Absolutwert θelr der rotierenden Welle wird gleichzeitig mit oder nach diesem Vorgang mit dem mehrpoligen Absolutwertgeber 3 gemessen (Schritt ST14 von 3).
-
Der Absolutwert θti des zweipoligen Absolutwertmessgebers 2, der dem aktuellen Absolutwert θelr entspricht, ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur, der Unwucht, der Geschwindigkeit und anderen Betriebsbedingungen und die Beziehung ist nicht konstant. Der Absolutwert θti und der Absolutwert θelt, die in der Korrespondenztabelle 22 als einander zugehörig zugeordnet werden, entsprechen daher häufig nicht den aktuellen Rotationszuständen. Mit anderen Worten, die Beziehung schwankt innerhalb des Bereiches der Winkelreproduzierbarkeit X, der durch die Gleichung (2) beschrieben wird.
-
Dementsprechend wird die temporäre Polpaarnummer Nx korrigiert und die genaue Polpaarnummer Nr wird wie folgt berechnet.
-
Zuerst wird bestimmt, ob der Absolutwert θelt, der temporär zugeordnet worden ist, gleich oder größer als der Wert θelp/2 ist (Schritt ST15 in 3).
-
Wenn θelt < θelp/2 ist, wird bestimmt, ob der gemessene Absolutwert θelr kleiner als (θelt + θelp/2) ist (Schritt ST16 in 3). Die Polpaarnummer Nr wird auf der Basis der Ergebnisse dieser Bestimmung wie folgt gesetzt.
-
Die Polpaarnummer Nr wird auf Nx gesetzt, wenn θelr < (θelt + θelp/2) (Schritt ST19 in 3). Umgekehrt wird die Polpaarnummer Nr auf Nx – 1 gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt + θelp/2) (Schritt ST18 in 3).
-
Der Ablauf des Verfahrens vom Schritt ST13 zu den Schritten ST18, ST19 in 3 ist in 4 gezeigt. Wie in der Figur gezeigt, schwankt der Absolutwert θelr des mehrpoligen Absolutwertgebers aufgrund der axialen Unwucht der rotierenden Welle 4 und anderen Rotationsbedingungen mit einer Schwankungsamplitude Δ, wenn der Absolutwert des zweipoligen Absolutwertgebers 2 gleich θti ist. Wenn die Abweichung in der Rotationsgröße bzw. Drehzahl der Rotationswelle 4 klein ist, wird die aktuelle Rotationsposition der rotierenden Welle 4 innerhalb des Winkelbereichs sein, dem die Polpaarnummer Nx – 1 zugeordnet worden ist. Der aktuelle Absolutwert θelr ist in diesem Fall größer als (θelt + θelp/2), auf dieser Basis kann die aktuelle Polpaarnummer Nr dementsprechend als Nx – 1 bestimmt werden.
-
Andererseits wird, wenn θelt ≥ θelp/2 ist, bestimmt, ob der gemessene Absolutwert θelr kleiner als (θelt – θelp/2) ist (Schritt ST17 in 3). Die Polpaarnummer Nr wird auf Basis der Ergebnisse dieser Bestimmung wie folgt zugeordnet.
-
Die Polpaarnummer Nr wird auf Nx gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt – θelp/2) ist (Schritt ST20 in 3). Umgekehrt wird die Polpaarnummer Nr auf Nx + 1 gesetzt, wenn θelr < (θelt – θelp/2) ist (Schritt ST21 in 3).
-
Der Ablauf des Verfahrens vom Schritt ST13 zu den Schritten ST20, ST21 in 3 ist in 5 gezeigt. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, schwankt der Absolutwert θelr des mehrpoligen Absolutwertgebers 3 aufgrund der axialen Unwucht der rotierenden Welle oder anderer Rotationsbedingungen mit einer Schwankungsamplitude Δ, wenn der Absolutwert des zweipoligen Absolutwertgebers 2 gleich θti ist. Wenn die Abweichung der Rotationsgröße bzw. Drehzahl der rotierenden Welle groß ist, wird die wirkliche Rotationsposition der rotierenden Welle innerhalb des Winkelbereichs liegen, dem die Polpaarnummer Nx + 1 zugeordnet worden ist. Der wirkliche Absolutwert θelr ist in diesem Fall kleiner als (θelt – θelp/2), auf dieser kann Basis die aktuelle Polpaarnummer Nr dementsprechend als Nx + 1 bestimmt werden.
-
Die Polpaarnummer Nr wird so berechnet und die absolute Position des mechanischen Winkels θabs der rotierenden Welle 4 wird auf der Basis der obigen Gleichung (1) berechnet. Die absolute Position des mechanischen Winkels θabs der rotierenden Welle kann danach kontinuierlich auf der Basis der Änderungen des Absolutwertes θelr des mehrpoligen Absolutwertgebers 3 erkannt werden.
-
Wenn der magnetische Absolutwertgeber 2 des vorliegenden Beispiels wie zuvor beschrieben benutzt wird, werden die Auflösung und die Genauigkeit der Erfassung durch den mehrpoligen Absolutwertgeber 3 vorgegeben und die Auflösung und Genauigkeit der Erfassung werden nicht durch die Auflösung und Genauigkeit des zweipoligen Absolutwertgebers 2 beschränkt. Auch ist eine Justierung, um die Startpunkte der Erfassungssignale des zweipoligen Absolutwertgebers 2 und des mehrpoligen Absolutwertgebers 3 in Übereinstimmung zu bringen, nicht notwendig.
-
Eine Variation kann in einer Größe Rti der Auflösung des zweipoligen Absolutwertgebers 2 für jedes der magnetischen Polpaare des mehrpoligen Absolutwertgebers 3 vorliegen. Die Summe der Auflösungen Rti des zweipoligen Absolutwertgebers 2, die jedem der magnetischen Polpaare zugeordnet ist, kann Rt sein. Wenn der Minimalwert der Auflösungen Rti gleich Rtmin ist, kann die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertgebers 2 wie in der folgenden Gleichung gesetzt werden, um die Polpaarnummer Nr genau zu berechnen. X < 2 × ((θelp/2 – (θelp/Rtmin))/Pp (2A)
-
Im Allgemeinen kann im erfindungsgemäßen Verfahren die absolute Position des mechanischen Winkels θabs gemäß dem in 6 gezeigten Ablauf berechnet werden, wenn die Genauigkeit oder Winkelreduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertgebers 2 so eingestellt wird, dass sie die folgende Gleichung erfüllt, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist. X < 2 × ((θelp/M – (Pp × θelp/Rt))/Pp (2B)
-
Auch in diesem Fall kann, um die Polpaarnummer Nr genau zu berechnen, die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit des zweipoligen Absolutwertgebers 2 so eingestellt werden, dass sie die folgende Gleichung erfüllt, wenn der Minimalwert der Größe Rti der Auflösung des zweipoligen Absolutwertgebers 2 für jedes der magnetischen Polpaare des mehrpoligen Absolutwertgebers 3 Rtmin ist. X < 2 × ((θelp/M – (θelp/Rtmin))/Pp (2C)
