JP2020536483A - 回転量を検出するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、機械的に整流される電気モータ（１２）の回転可能に取り付けられたロータ（２６）の回転量を検出するための方法であって、電気モータ（１２）が、電気モータ（１２）の２つのブラシ要素（４０）の間に形成されたモータ電流経路（５２）であって、ブラシ要素（４０）と接触する整流子板（３６）を介して、および整流子板（３６）に導電接続されたロータ（２６）のコイル巻線（３２）によって導かれるモータ電流経路（５２）を備え、モータ電流経路（５２）に、振動する入力信号（８２）が供給され、モータ経路（５２）の機械的な整流によって生じる、得られた出力信号（８６）の電流リップルに基づいて、回転量が決定される、方法に関する。

Description

本発明は、機械的に整流される電気モータの回転可能に取り付けられたロータの回転量を検出するための方法に関する。さらに、本発明は、そのような方法を実施するための装置に関する。

自動車には、通常、サイドウィンドウおよび／またはスライディングルーフなどの変位部品を開閉することができる電動式の変位駆動装置が組み込まれる。さらに、自動車は、電動のシート変位機能を有するシートを備えることも多い。ここで、それぞれの変位部品は、電気モータによって駆動されるギアによって動かされる。ギアは、特に、モータシャフトにある（駆動側）ウォームと（被動側）ウォームホイールとを備えたウォームギアの形態で設計されることが多い。

電気モータとしては、通常、ブラシタイプのまたは機械的に整流される電気モータが使用される。そのような電気モータは、（整流子）板を備えた整流子と、少なくとも２つのブラシ要素とを有し、ブラシ要素によって、整流、したがって電気モータのロータのコイル巻線の電気的極性反転が行われる。一般に圧縮された炭塵から製造されるブラシ要素は、中央整流子の周りに配置され、対応する収納部内にある。ここで、ブラシは、ばね負荷により整流子に押し付けられ、それにより、ブラシとブラシによって掃引される整流子板との間の電気的な摺動または摩擦接触がモータ動作中に保証されている。

回転方向でそれぞれ連なる整流子板へのブラシ要素の電気的接触の移行時に、電気モータの電気（電機子）抵抗が増加する。その結果、この時点で、電気モータを通って流れる電流（モータ電流、電機子電流）が低下する。これは、整流子またはロータの回転により、ブラシ要素が整流子板のそれぞれ１つと再び電気的に接触するまで続く。この周期的な抵抗の増減により、モータ電流に交流成分が加えられる。ここで、「電流リップル」または「リップル電流」とも呼ばれるこの交流成分は、ロータの回転量、特にロータ位置またはロータ回転数を決定するために使用されることが多い。ここで、電流リップルは通常、シャント抵抗器で検出される。

不利なことに、ここで、回転量（ロータ位置、ロータ回転数）の検出は、負荷またはモータ電流に依存する。換言すると、電気モータの非通電状態では検出が可能でない。これにより、例えば、低い負荷電流および／またはそれに対応して低いモータ回転数での動作状況に関して、センサーレスでの位置および／または回転数の決定のために、モータモデルをコントローラに保存し、このモータモデルに基づいて電気モータを動作させる必要がある。

本発明の課題は、機械的に整流される電気モータの回転可能に取り付けられたロータの回転量を検出するための特に好適な方法を提示することにある。特に、低い負荷またはモータ電流でも回転量を確実に検出することができる、構造上できるだけ単純な構成を提示すべきである。さらに、本発明の課題は、そのような方法に適した装置を提示することにある。

本発明によれば、この課題は、方法に関しては請求項１の特徴によって解決され、装置に関しては請求項７の特徴によって解決される。方法に関して言及する利点および好ましい構成は、装置にも等価に転用可能であり、逆もまた同様である。有利な構成および発展形態は、それぞれの従属請求項の主題である。

本発明による方法は、機械的に整流される、すなわちブラシタイプの電気モータの回転可能に取り付けられたロータの回転量を検出するように適合および構成されている。電気モータは、例えば、変位部品を変位路に沿って動かす自動車の変位駆動装置である。ここで、電気モータは、モータ動作時に整流子の整流子板にわたって掃引する整流子およびブラシ要素を備える。換言すると、電気モータは、ブラシタイプの整流子モータである。ここで、ブラシまたはブラシ要素は、ステータのブラシシステムの構成要素であり、整流子は、電気モータのロータの構成要素である。ロータは、特に、ステータに対して回転可能に取り付けられる。ここで、ロータは、電磁石を形成する複数のコイル巻線（電機子巻線、ロータ巻線）を有する電磁石構造を備える。ここで、各コイル巻線の第１および第２のコイル端部は、それぞれ、整流子の２つの整流子板に連通される。

したがって、電気モータの２つのブラシ要素の間にモータ電流経路が形成されており、モータ電流経路は、ブラシ要素と接触する整流子板を介して、およびそれらに導電接続されたロータのコイル巻線によって導かれる。ここで、本発明は、整流によってコイル巻線のインピーダンスまたはインダクタンスが変えられるという認識に基づいている。

この方法によれば、振動する入力信号が、モータ電流経路と無線干渉抑制経路との並列接続に供給されることが企図される。ここで、入力信号は、例えば電機子電流信号としてモータ電流経路に供給される。ここで、入力信号は、特に、直流でのモータまたは負荷電流と共に、またはその代替としてモータ電流経路に供給されるさらなる電流信号である。整流状態に応じて、モータ電流経路のインピーダンスまたはインダクタンスが変化する。モータ経路の機械的な整流によって生じる、得られた出力信号の電流リップルに基づいて、回転量が決定される。これにより、回転量を検出するための特に好適な方法が実現される。特に、モータまたは負荷電流が流れない、または非常にわずかしか流れない電気モータの非通電状態でも、入力信号の供給によって回転量、特にロータ位置またはロータ回転数を決定することができる。

ロータ回転の過程で、ブラシ要素が、１つの整流子板への接触と２つの整流子板への接触とを交互に行う。ここで、従来技術から、異なる電機子抵抗により、導かれる負荷またはモータ電流の電流リップルを検出することが知られている。ここで、負荷またはモータ電流は、通常は直流である。すなわち、電気モータは、直流モータである。これとは対照的に、本発明によれば、振動する入力信号、すなわち交流信号がモータ経路に供給される。ここで、出力信号の変調は、変化する電機子抵抗によってだけでなく、特に、様々に通電されるコイル巻線、すなわち可変インダクタンスによっても行われる。したがって、本発明によれば、回転量を検出するために負荷および／またはモータ電流は使用されない。したがって、この方法は、特に電気モータの停止状態、または非通電状態でも使用可能である。２つの異なるインピーダンスまたはインダクタンス値により、整流状態、したがって回転量を、出力信号の信号振幅（電流リップル、リップル）の変化として検出することが可能である。

ここで、結果として生じる出力信号の電流は例えば抵抗を介して検出され、異なる電圧降下に基づいて２つの整流状態が区別される。次いで、この電圧降下に基づいて、回転量、すなわちロータの位置および／またはロータ回転数を決定可能である。従来技術とは対照的に、負荷電流の電流リップルではなく、交流での出力信号の電流リップルが評価される。以下では、出力信号の電流リップルを高周波電流リップル（ＨＦ電流リップル、ＨＦリップル）とも呼ぶ。

出力信号の評価は、好ましくは、相対検出、すなわち２つの可能な整流状態間の振幅測定によって行われる。そのような相対的な検出により、構成要素公差の効果および影響が抑制される。これは、この方法が、電気モータまたは駆動装置の構成要素公差の影響を本質的に受けないことを意味する。したがって、さらに、例えば、出力信号の特に単純なソフトウェア技法に基づく評価が可能である。

代替として、モータまたは負荷電流を交流として設計することもでき、しかしこの場合、この交流は、入力信号に比べて低い交流周波数を有する。したがって、例えば、モータまたは負荷電流がパルス幅変調によって生成され、例えば２０ｋＨｚの周波数を有し、入力信号は、これに比べてかなり大きい、約５００ｋＨｚの範囲内の測定周波数を有することが考えられる。モータまたは負荷電流と、入力信号または出力信号とが互いに異なる周波数を有し、それにより、評価の過程でそれらを容易に区別することができることが重要である。

有利な実施形態では、干渉を低減するためのキャパシタンスを有する無線干渉抑制経路が、モータ電流経路と並列に接続される。ここで、この実施形態は、電気モータのモータ電流経路と電波干渉抑制経路とが電気的な並列共振回路を形成するという認識に基づいている。入力信号によって、この並列共振回路が励起され、整流状態に応じて異なる共振周波数になる。２つの異なる共振周波数により、整流状態、したがって回転量を、出力信号の信号振幅（電流リップル、リップル）の変化として特に確実にかつ高い動作信頼性で検出することができる。

有利な実施形態では、振動する入力信号は、出力信号の電流リップルの振幅を最大にする測定周波数で生成される。測定周波数を決定するために、例えば、電気モータの停止状態で、回転量を決定するための回路および／または測定パラメータが最適化されることが考えられる。特に、これに関して、位相変調されたテスト信号が、入力信号として並列共振回路に供給される。ここで、入力および／または出力信号の位相シフトに基づいて、最適な動作点を決定することが可能である。ここで、好ましくは、異なる位相シフトを有する複数の異なるテスト信号が順次に供給され、動作点は、異なる整流状態に関する出力信号の最大振幅差に基づいて決定される。ここで、上記または各テスト信号または入力信号の測定周波数は、広い周波数範囲内で選択することができる。

測定周波数は、好適には、動作時に生じる電気モータの回転周波数よりも大きい周波数値を有する。特に、測定周波数は、モータ周波数よりも１桁、特に２桁大きい周波数値を有する。例えば、電気モータは、モータ動作中に約１ｋＨｚの回転周波数またはモータ周波数を有する。ここで、測定周波数は、適切には、例えば３５０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの間の広い周波数範囲内で決定することができる。ここで、例えば、測定周波数は、約５５０ｋＨｚに固定される。したがって、出力信号のＨＦ電流リップルは、確実に負荷またはモータ電流と区別することができる。

電気モータの電磁両立性（ＥＭＣ: Electromagnetic Compatibility）を改良するために、好適な発展形態では、測定周波数が、電気モータの動作中に複数の周波数値の間で交番して切り替えられることが企図される。測定周波数は、出力信号の電流リップルの振幅、すなわち２つの整流状態の間の振幅差がほぼ一定である広い周波数範囲にわたって選択することができる。したがって、測定周波数の周波数値の変更によって、出力信号の電流リップルに本質的な影響を与えることなく切り替えることができ、電気モータのＥＭＣを改良する。

１つの可能な発展形態では、例えば、３つまたは４つの周波数値の間で時間的にタイミングが取られ、および／またはエンジン回転数に基づいて切り替えられることが考えられる。

この方法の１つの可能な形態では、入力信号は、一連の測定パルスとして生成される。換言すると、入力信号は、例えば、個々のパルス幅変調された測定パルスのビットシーケンスとして設計される。それにより、回転量を検出するための特に好適な方法が実現される。

本発明の追加のまたはさらなる態様は、回転量を決定するための出力信号が、ハイパスフィルタを介して評価ユニットのデジタルピンに供給されることを企図する。これにより、評価ユニットが追加のアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を備える必要がない。したがって、出力信号、またはロータ回転によって加えられる信号エッジは、デジタルピンへの供給によって直接認識することができ、それにより回転量が決定される。したがって、使用可能なハードウェアリソースがより良く使用され、信号評価の品質が向上する。

ここで、「デジタルピン」とは、特に、デジタル入力ピン、すなわち、例えばマイクロコントローラとして設計された評価ユニットの入力コンタクトまたはコンタクトピンを意味し、デジタル信号の受信のために適合および構成されている。これは、（フィルタされた）出力信号の信号エッジが、さらなる処理および回転量の決定のために、デジタルピンによってデジタルスイッチングエッジに直接変換されることを意味する。

デジタルピンの使用により、回転量を決定するための評価時間が短縮され、それにより、回転量の極大値、特に回転数の極大値を確実に認識することができる。好ましくは、ここで、遮断可能なデジタルピン、すなわち、ステータスが変わるとすぐに特別な（遮断）ルーチンをトリガするピンが使用され、それにより評価ユニットの性能が向上される。

１つの考えられる実施形態では、例えば回転量の閾値に達した、または下回った場合、例えば回転数制限を下回った場合、評価ユニットの既存のＡＤＣチャネルが、出力信号を変換するために活動化されることが有利である。これにより、非通電状態でも、回転量の特に確実な検出および決定が可能にされる。

ここで、ＡＤＣチャネルが、個々のユニットの現在の必要性に応じて、評価ユニットまたは制御ユニットのいくつかのインスタンスによって共有されてもよく、それにより、大抵は少数であるＡＤＣチャネルの需要が低減される。

ハイパスフィルタの代替または追加として、例えば、２つ以上のデジタルピンが接続されてＲ２Ｒネットワークを成し、それにより、出力信号の分解能の向上が可能にされることが考えられる。

本発明による装置は、機械的に整流される電気モータの回転可能に取り付けられたロータの回転量を検出するように適合および構成されている。このために、この装置は測定回路を備え、測定回路は、入力信号を発生するための、ブラシ要素の１つに容量結合された信号発生器と、出力信号を評価するための、別のブラシ要素に容量結合された評価ユニットとを備える。測定回路は、コントローラ、すなわち制御デバイスをさらに備え、コントローラは、上述した方法を実施するように適合および構成されている。

ここで、コントローラは、一般に、プログラムおよび／または回路技法的に、上述した本発明による方法を実施するように構成されている。したがって、コントローラは、信号発生器によって、測定周波数を有する振動する入力信号を生成し、出力信号のＨＦ電流リップルに基づいて、評価ユニットによって回転量を決定するように特別に構成されている。

好ましい実施形態では、コントローラは、少なくとも本質的に、プロセッサおよびデータメモリを備えるマイクロコントローラによって形成され、本発明による方法を実施するための機能は、オペレーティングソフトウェア（ファームウェア）の形でプログラム技法的に実装され、したがって、この方法は、（場合によっては自動車ユーザとの対話において）マイクロコントローラでのオペレーティングソフトウェアの実行時に自動的に実施される。

しかし、コントローラは、本発明の範囲内で、代替として、例えば本発明による方法を実施するための機能が回路技法に基づく手段を使用して実装されている、プログラム可能でない電子構成要素、例えば特定用途向け回路（ＡＳＩＣ）によって形成することもできる。

１つの可能な実施形態では、例えば、コントローラは、電気モータを制御および／または調整するモータ電子機器の一部であることが考えられる。

モータ電流経路への信号発生器および評価ユニットの容量結合によって、入力信号または出力信号の交流電流が負荷またはモータ電流から確実にデカップリングされることが保証される。ここで好ましくは、容量結合は、入力信号および出力信号の比較的高周波数の交流が本質的に妨げられずに通過することができ、負荷またはモータ電流の直流が確実にかつ高い動作信頼性で遮断されるように構成される。したがって、評価ユニットによって出力信号のみが検出されることが保証される。これにより、回転量の決定が改良される。

１つの好適な構成形態では、干渉を低減するためのキャパシタンスを有する無線干渉抑制経路が、モータ電流経路に並列に接続される。好適には、測定回路は、そのようにして形成された並列共振回路の領域内に接続される。好ましい実施形態では、ここで、測定回路は、ブラシ要素に連通される電気モータの直流回路からの直流デカップリング機能によって、信号技法的にデカップリングされている。直流デカップリング機能によって、入力信号または出力信号の交流電流が電気モータの直流回路に結合されることが妨げられる。換言すると、入力信号および出力信号の交流電流は、回路技法的に、測定回路、したがってモータ電流経路および電波干渉抑制経路に制限される。

１つの好適な形態では、直流デカップリング機能は、入力信号の測定周波数の範囲内で遮断作用を有する直列チョークとして設計される。換言すると、直列チョークによって周波数フィルタが形成され、この周波数フィルタは、直流でのモータまたは負荷電流を本質的に減衰させずに通過させ、特に入力信号および出力信号の測定周波数の範囲内での高周波電流成分に関しては確実に減衰する。

１つの可能な実施形態では、出力信号は、ハイパスフィルタを介して評価ユニットのデジタルピンに導かれる。これにより、定性的に特に良質であり、回路使用を削減したより簡単な回路による出力信号の評価が可能にされる。

以下、本発明の例示的実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。図面には、簡略概略図が示されている。

機械的に整流される電気モータを備えた自動車ウィンドウの変位駆動装置を示す図である。 ロータおよびステータを備えた電気モータの部分図である。 ロータの回転量を検出するための装置を示す図である。 装置の周波数−振幅グラフを示す図である。

互いに対応する部分および量には、すべての図において常に同じ参照記号が付されている。

図１には、概略簡略図で、変位部品４としての可動式ウィンドウガラスを備えた電気的なウィンドウリフタ２が示されている。ここで、ウィンドウリフタ２は、適切には、自動車の車両ドア６に組み込まれている。変位部品４は、電動式の変位駆動装置８によって変位路１０に沿って変位される。

変位駆動装置８は、電気モータ１２を有し、電気モータ１２は、シャフト側でウォームギア１４と協働する。ウォームギア１４により、電気モータ１２の回転運動が変位部品４の並進運動に変換される。電気モータ１２は、自動車のユーザがボタン１８の作動によって変位路１０に沿った変位部品４の変位運動を開始するとすぐに、モータ電子機器１６によって電気エネルギーを供給される。

図２の斜視図には、電気モータ１２が部分的に示されており、電気モータ１２は、この例示的実施形態では内部回転子として設計されている。電気モータ１２は、複数の永久磁石２２を備えたステータ２０を有し、図２には、例として永久磁石２２のうちの２つが示されている。ここで、ステータ２０の永久磁石２２は、（ステータ）積層コア（詳細には図示せず）によって所定の位置に保持される。固定されているステータ２０の内側には、ロータ２６とロータシャフト２８とを備えた電機子２４が配置されており、ロータシャフト２８には、ウォームギア１４のウォームホイール（図示せず）が固定されている。

ロータ２６は、それぞれの電磁石を形成する複数のコイル巻線（ロータ巻線、電機子巻線）３２を有する電磁石構造３０を備えている。各コイル巻線３２は、ロータシャフト２８に固定された（ロータ）積層コア３４の周りにコイルとして巻かれ、整流子３８の２つの整流子板３６と電気的に接触する。整流子３８は、相対回転不能にロータシャフト２８に固定されている。ここで、整流子板３６は、ロータシャフト２８に対するそれらの配置のみに基づいて区別され、整流子板３６はそれぞれ、互いに一定の角度でずらして整流子３８に配置されている。

整流子３８は、２つの（カーボン）ブラシまたはブラシ要素４０と電気的に接触されている。電気モータ１２の動作時、ブラシ要素４０は、導電性の摺動または摩擦接触によって整流子板３６を掃引する。ここで、ブラシ要素４０は、それぞれ１つのライン４２によってモータ電子機器１６に電気的に接続されている。モータ電子機器１６は、ロータ２６の回転量を検出するためのコントローラ４６を備えた装置４４を含む。

以下、図３および図４を参照して、装置４４、および装置４４によって実施される回転量を検出するための方法をより詳細に述べる。

機械的に整流される電気モータ１２のモータ電子機器１６は、直流回路４８を有し、直流回路４８は、ライン４２によってブラシ要素４０に連通されている。直流回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（詳細には図示せず）を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータによって、自動車の電源系統の供給電圧が、動作電圧または動作電流に変換される。このために、直流回路４８は、装置４４に接続された２つのハーフブリッジ５０を有する。

図３の概略図で比較的明確に見ることができるように、電気モータ１２の２つのブラシ要素４０の間に電気モータ電流経路５２が形成されている。ここで、モータ電流経路５２は、ブラシ要素４０によって接触される整流子板３６、および整流子板３６に導電接続されたコイル巻線３２を介して導かれている。

モータ電流経路５２は、ブラシ側にそれぞれ１つのモータチョーク５４を有する。ステータ２０に対する電機子２４またはロータ２６の回転時、ブラシ要素４０は、整流子板３６に沿って掃引する。ここで、本質的に２つの異なる整流子状態が生じる。

第１の整流子状態では、２つのブラシ要素４０は、それぞれ２つの整流子板３６と電気的に接触されており、したがって、それにより電磁石構造３０の２つのコイルまたはコイル巻線３２が通電される。ここで、コイル巻線３２は、互いに並列に接続されている。特に、これにより、コイル巻線３２は、ブラシ要素４０によって電気的に短絡される。これは、直流回路４８の負荷またはモータ電流の通常の電流値を超える電流増加をもたらす。

ブラシ要素４０が、それぞれ整流子板３６の１つのみと電気的に接触されるとすぐに、より低い電流値によって特徴付けられる第２の整流子状態が生じる。これは、モータ電流経路５２が、本質的に、可変オーミック電機子抵抗５６と、異なる数のコイル巻線３２への接触により変化するインダクタンスとを有することを意味する。

モータ電流経路５２には、抵抗６０およびキャパシタンス６２を有する無線干渉抑制経路５８が並列に接続されている。これにより実現される電波干渉抑制回路は、モータ動作により生じ得る干渉信号を抑制する働きをする。図３の図で比較的明確に見ることができるように、モータ電流経路５２と無線干渉抑制経路５８との並列接続によって電気的な並列共振回路６４が形成される。特に、モータ電流経路５２の変化するインダクタンス値により、並列共振回路６４は、電気モータ１２の２つの整流子状態に対応する本質的に２つの共振周波数６６および６８を有する。

装置４４は測定回路７０を有し、測定回路７０は、２つの直流デカップリング機能（ＤＣデカップリング機能）７２によってハーフブリッジ５０のそれぞれ１つに接続されている。ここで、直流デカップリング機能７２は、特にそれぞれ１つの直列チョークとして設計されている。装置４４は、信号発生器７４をさらに有し、信号発生器７４は、コンデンサ７６によって、直流デカップリング機能７２と並列共振回路６４との間のライン４２の１つに接続されている。別のライン４２には、並列回路６４と直流デカップリング機能７２との間で、コンデンサ８０によって評価ユニット７８が接続されている。ここで、信号発生器７４および評価ユニット７８は、コントローラ４６の一部であるか、または少なくともコントローラ４６によって制御される。

この方法によれば、信号発生器７４は、動作中に振動する入力信号８２を生成する。ここで、入力信号８２は、特に、測定周波数８４を有する本質的に正弦波の交流信号である。入力信号８２は、コンデンサ７６を介してライン４２に供給される。これは、入力信号８２が電機子電流信号として並列共振回路６４に供給されることを意味する。したがって、信号発生器７４は、直流回路４８に加えて、追加または代替の電流源である。

直流回路４８によって、電気モータ１２の動作時、電機子２４またはロータ２６を駆動するための直流での負荷またはモータ電流が供給される。この負荷またはモータ電流は、入力信号８２と合わされて、並列共振回路６４に供給される。ここで、負荷またはモータ電流には、特に、ロータ２６の回転時に変化する電機子抵抗５６により、電流リップルが加えられる。負荷またはモータ電流のこの電流リップルは、いわゆるリップル周波数を有し、リップル周波数は、本質的に、回転する電機子２４の回転周波数またはモータ周波数に相当する。

同時に、交流での入力信号には、特に、モータ電流経路５２の変化するインダクタンス値、およびその結果生じる異なる共振周波数６６、６８により、やはり電流リップルが加えられる。しかし、コンデンサ８０による容量結合によって、変調された入力信号のみが出力信号８６として評価ユニット７８に導かれる。追加の電流源として機能する信号発生器７４により、出力信号８６の発生は、電気モータ１２の負荷またはモータ電流とは無関係である。したがって、特に、電気モータ１２が停止状態にあり、モータ電流が流れていないときでも、入力信号８２を並列共振回路６４に供給することが可能である。

出力信号８６は、カップリングコンデンサとして接続されたコンデンサ８０を介して、およびハイパスフィルタ８７を介して、評価ユニット７８のデジタルピン７８ａに導かれる。したがって、デジタルピン７８ａは、電流リップルによってもたらされる出力信号８６の信号エッジを、回転量を決定するためのデジタル信号に変換する。ここで、追加のハイパスフィルタ８７は、出力信号８６の高（ＨＩＧＨ）および低（ＬＯＷ）信号状態に関する一定の信号レベルを保証し、したがって、高い信頼性のデジタル化がピン７８ａによって保証されている。

図４に、周波数−振幅グラフが示されている。横軸（Ｘ軸）に沿って信号周波数ｆがプロットされている。縦軸（Ｙ軸）に沿って、出力信号８６の対応する信号振幅Ａがプロットされている。図４の図では、２つの整流状態を表す２つの信号プロファイルが示されており、以下ではまた、それぞれの共振周波数６６および６８に基づいて述べる。

信号プロファイル６６と６８は、本質的に同様の曲線プロファイルを有する。入力信号８２の信号周波数が低い場合、信号プロファイル６６および６８のそれぞれの出力信号８６は、低い信号振幅Ａを有する。これは、コンデンサ７６による信号発生器７４の容量結合、およびコンデンサ８０による評価ユニット７８の容量結合が、効果的な信号伝達を困難にするからである。

信号周波数の増加と共に、信号プロファイル６６および６８は、第１の信号極大値８８に達し、第１の信号極大値８８は、コンデンサ７６および８０のハイパス作用に本質的に相当する。入力信号８２の信号周波数がさらに増加すると、出力信号８６の信号振幅Ａは、信号極小値９０に到達するまで減少される。ここで、信号極小値９０は、モータ電流経路５２と無線干渉抑制部５８との並列共振回路６４のそれぞれの共振周波数６６、６８において生じる。

入力信号８２の信号周波数がより高いとき、出力信号８６の信号振幅Ａは、第２の信号極大値９２に達するまで連続的に増加する。ここで、信号極大値９２は、装置４４、すなわちモータ電流経路５２と無線干渉抑制経路５８との複合システムの共振時、ならびに直流デカップリング機能７２の直列チョークに対応する。

図４の図で比較的明確に見ることができるように、信号プロファイル６６および６８は、信号極小値９０と信号極大値９２との間の周波数範囲内で、本質的に一定の信号距離ｄを有する。この信号距離ｄは、第１の整流子状態と第２の整流子状態の励起時の出力信号８６の振幅の差に本質的に対応する。

回転量、特にロータ位置および／またはロータ回転数を検出するために、評価ユニット７８によって信号距離ｄが監視される。換言すると、評価ユニット７８は、出力信号８６の相対振幅変化を検出する。

好適な寸法では、電機子２４またはロータ２６は、モータ動作時に約１ｋＨｚの回転周波数で回転する。ここで、カップリングコンデンサ７６および８０は、第１の信号極大値８８が約１５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの間で生じるように寸法を定められる。ここで、信号極小値は、適切には約３５０ｋＨｚで生じ、信号極大値９２は、約６５０ｋＨｚで生じる。ここで、入力信号８２を生成するための測定周波数８４は、適切には、信号極小値９０と信号極大値９２との間の周波数範囲から選択される。適切には、ここで、信号距離ｄを最大値にする信号周波数ｆが選択される。これは、入力信号８２または出力信号８６が、整流によって生成される電流リップルの周波数とは本質的に異なる測定周波数８４を有することを意味する。

本発明は、上述した例示的実施形態に限定されない。本発明の主題から逸脱することなく、当業者は、上述した例示的実施形態から本発明の他の変形形態を導出することもできる。特に、さらに、例示的実施形態に関連して述べた個々の特徴はすべて、本発明の主題から逸脱することなく、他の形で組み合わせることもできる。

したがって、例えば、入力信号８２が、測定周波数８４を有する連続する正弦信号として生成されるのではなく、パルス幅変調された測定パルスのビットシーケンスとして生成されることも考えられ、ここで、各測定パルスが、測定周波数８４を有する正弦振動を有する。追加または代替として、例えば、測定周波数８４がいくつかの周波数値の間で切り替えられることも考えられる。ここで、例えば、入力信号が、複数の測定周波数８４の間、例えば４つの異なる測定周波数値の間で周期的に切り替えられることが可能である。これにより、ＥＭＣ要件に関して特に適したモータ動作が実現される。

２ ウィンドウリフタ
４ 変位部品
６ 車両ドア
８ 変位駆動装置
１０ 変位路
１２ 電気モータ
１４ ウォームギア
１６ モータ電子機器
１８ ボタン
２０ ステータ
２２ 永久磁石
２４ 電機子
２６ ロータ
２８ ロータシャフト
３０ 電磁石構造
３２ コイル巻線
３４ 積層コア
３６ 整流子板
３８ 整流子
４０ ブラシ要素
４２ ライン
４４ 装置
４６ コントローラ
４８ 直流回路
５０ ハーフブリッジ
５２ モータ電流経路
５４ モータスロットル
５６ 電機子抵抗
５８ 無線干渉抑制経路
６０ 抵抗
６２ キャパシタンス
６４ 並列共振回路
６６ 共振周波数
６８ 共振周波数
７０ 測定回路
７２ 直流デカップリング機能
７４ 信号発生器
７６ コンデンサ
７８ 評価ユニット
７８ａ ピン
８０ コンデンサ
８２ 入力信号
８４ 測定周波数
８６ 出力信号
８７ ハイパスフィルタ
８８ 信号極大値
９０ 信号極小値
９２ 第２の信号極大値
Ａ 信号振幅
ｄ 信号距離
ｆ 信号周波数

Claims (11)

1. 機械的に整流される電気モータ（１２）の回転可能に取り付けられたロータ（２６）の回転量を検出するための方法であって、
   前記電気モータ（１２）の２つのブラシ要素（４０）の間に形成されたモータ電流経路（５２）であって、前記ブラシ要素（４０）と接触する整流子板（３６）を介して、および前記整流子板（３６）に導電接続された前記ロータ（２６）のコイル巻線（３２）によって導かれる前記モータ電流経路（５２）を備え、
   前記モータ電流経路（５２）に、振動する入力信号（８２）が供給され、
   前記モータ電流経路（５２）の機械的な整流によって生じる、得られた出力信号（８６）の電流リップルに基づいて、前記回転量が決定される、方法。
2. キャパシタンス（６２）を有する無線干渉抑制経路（５８）が、前記モータ電流経路（５２）に並列に接続されており、前記入力信号（８２）が、前記モータ電流経路（５２）と前記無線干渉抑制経路（５８）との前記並列接続に供給される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記入力信号（８２）が、前記出力信号（８６）の前記電流リップルの振幅（Ａ）が最大になる測定周波数（８４）で生成される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記測定周波数（８４）が、前記電気モータ（１２）の動作中に、複数の周波数値の間で交番して切り替えられる
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記入力信号（８２）が、一連の測定パルスとして生成される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記回転量を決定するための前記出力信号（８６）が、ハイパスフィルタ（８７）を介して、評価ユニット（７８）のデジタルピン（７８ａ）に導かれる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 機械的に整流される電気モータ（１２）の回転可能に取り付けられたロータ（２６）の回転量を検出するための装置（４４）であって、
   前記電気モータ（１２）の２つのブラシ要素（４０）の間に形成されたモータ電流経路（５２）であって、前記ブラシ要素（４０）と接触する整流子板（３６）を介して、および前記整流子板（３６）に導電接続された前記ロータ（２６）のコイル巻線（３２）によって導かれるモータ電流経路（５２）と、
   入力信号（８２）を発生するための、前記ブラシ要素（４０）の１つに容量結合された信号発生器（７４）と、出力信号（８６）を評価するための、別のブラシ要素（４０）に容量結合された評価ユニット（７８）と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法を実施するためのコントローラ（４６）とを備える測定回路（７０）と
   を備える装置（４４）。
8. 前記モータ電流経路（５２）に、キャパシタンス（６２）を有する無線干渉抑制経路（５８）が並列に接続されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の装置（４４）。
9. 前記測定回路（７０）が、前記ブラシ要素（４０）に連通されている前記電気モータ（１２）の直流回路から、直流デカップリング機能（７２）によって信号技法的にデカップリングされる
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の装置（４４）。
10. 前記直流デカップリング機能（７２）が、前記入力信号（８２）の測定周波数（８４）の範囲で遮断作用を有する直列チョークを有する
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置（４４）。
11. 前記出力信号（８６）が、ハイパスフィルタ（８７）を介して前記評価ユニット（７８）のデジタルピン（７８ａ）に導かれる
    ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の装置（４４）。

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