WO2011035802A1 - Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner - Google Patents

Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner Download PDF

Info

Publication number
WO2011035802A1
WO2011035802A1 PCT/EP2009/062224 EP2009062224W WO2011035802A1 WO 2011035802 A1 WO2011035802 A1 WO 2011035802A1 EP 2009062224 W EP2009062224 W EP 2009062224W WO 2011035802 A1 WO2011035802 A1 WO 2011035802A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resolver
magnetic
resolver according
soft
winding
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/062224
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Reinhard
Jürgen SCHIMMER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to PCT/EP2009/062224 priority Critical patent/WO2011035802A1/en
Priority to EP09783253A priority patent/EP2480864A1/en
Publication of WO2011035802A1 publication Critical patent/WO2011035802A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2046—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K24/00—Machines adapted for the instantaneous transmission or reception of the angular displacement of rotating parts, e.g. synchro, selsyn

Definitions

  • the invention relates to a resolver for detecting a rotational angle of an axis according to the preamble of patent claim 1 and a method for field-oriented control of an electrical machine according to claim 12
  • Resolvers are often preferred over other systems because they are very robust; For brushless devices, only the bearings, if any, are subject to wear. The accuracy is sufficient for many applications.
  • the main applications are machines in the mining industry, in the textile industry and other industries ⁇ in which optical position encoder (incremental encoder) may have due to contamination problems.
  • optical position encoder increasing encoder
  • incremental encoders still have problems with the lifespan of the LEDs.
  • the operation of a conventional resolver based on the transmission of electrical energy from the stator to the rotor by a magnetic field of a coil and by the formation of the signal magnetic poles on the rotor through current-carrying windings.
  • Today's resolvers (rotor energized) consist of a fixed part, the stator or stator, and a (rotating) part, the rotor or rotor.
  • the stand generally carries three windings.
  • the runner usually wears two windings.
  • a sinusoidal signal (usually about 5 V amplitude at eini ⁇ gen kHz frequency) is fed.
  • This signal induces a likewise sinusoidal voltage in ei ⁇ ne cylinder winding on the rotor transformer.
  • the cylindrical windings ste ⁇ hen thereby separated by the air gap directly Compared with.
  • the voltage induced in the rotor winding (rotor-side cylinder winding) is applied to the second rotor winding.
  • This second winding is not a cylindrical winding around the circumference of the rotor, but a more complex winding around teeth of electrical steel. Due to the alternating opposing winding of the teeth, they represent magnetic north and south poles alternately at a current through the winding and depending on the phase position of the Er ⁇ regersignals.
  • the other two stator windings (often referred to as "sinusoidal track” and “cosine track”) have the same structure and are arranged offset by 90 ° to each other. In these two windings, the magnetic north and south poles each induce a voltage. These stresses are modulated by the rotation. The result is a sinusoidal envelope.
  • these same envelope curves in the two stator windings also have an offset of 90 ° electrically.
  • demodulating the signals in the two stator windings can be closed to the rotor position.
  • the direction of rotation and the speed can be determined.
  • a runner of a prior art resolver includes a sleeve of non-magnetic material (aluminum, stainless steel, ...); this carries a structure made of electrical steel for mounting take the winding.
  • the bleached iron has a good ⁇ ⁇ to form the magnetic field.
  • This "ge ⁇ forked out iron” is relatively expensive to produce
  • the sheet stack to be packaged Back coating, welding, riveting or pressing plates;.. All of these methods are complicated, expensive, and have various disadvantages
  • a bore in the sleeve is used to hold whose rotational movement is to be detected of the shaft. at one end of the rotor, the cylinders winding is applied.
  • a central idea of the invention lies in the substitution of the cost-intensive windings of the laminated rotor and the sleeve carrying these windings by components made of a soft magnetic material, whereby the rotor can be designed without lamination and without windings.
  • the leadership of the magnetic field by a magnetic circuit is new.
  • the fixed part of the resolver according to the invention is constructed analogously to that of a resolver from the prior art, so that the stator and the associated evaluation unit can be adopted substantially unchanged.
  • a resolver for detecting a rotation angle of an axis, in particular the axis of an electrical machine, with a fixed part with at least two signal windings for detecting at least one by a rotation of the axis modulated magnetic field, and with a third winding for generating a force acting on at least two components of a rotating part Magneti ⁇ rule field.
  • a part of the magnetic field generated by the third winding is at least directly by a respective soft magnetic member of the rotating part, ie without an intermediate conversion of the energy of the alternating magnetic field into electrical energy and vice ⁇ versa, in the axial direction to each of the signal Guided windings.
  • a quadrature signal (orthogonal signal pair) comprises the rotating part while two match each other configured soft magnetic ⁇ mechanical components wherein each of the at least two soft magnetic ⁇ rule components of transferring a portion of the magnetic field to each of the two signal Windings of fixed ⁇ standing part is provided.
  • the resolver proposed here can be produced at lower cost than conventional resolvers. The complex and expensive windings on the rotor for the formation of the mutual magnetic south and north poles and energy transfer can be saved. In addition, such a resolver is more reliable than the known arrangement.
  • the stand of the resolver proposed here is not necessarily changed in comparison to the prior art, ie that for such a resolver the fixed part can be reused from a device according to the state of the art; this also applies to the electronics and data processing for signal evaluation.
  • the solution of the task further provides a method for field-oriented control of an electrical machine, wherein an inventive resolver is used to detect a required for the field or camp-oriented Regi ⁇ ment information about the rotation angle and / or the rotational speed of the electric machine.
  • the required information can thus be obtained by a cost-effective and reliable device.
  • the at least two soft magnetic compo ⁇ le in an axial portion which is arranged in the detection range of at least one of the signal windings, each rotationally asymmetric configured for rotation angle-dependent modulation of the at least one sensor winding conducting magnetic field; in particular, in that the components have a radial profile of the type or the like of a claw-pole rotor at least at this end.
  • a compact design is achieved by the at least two soft magnetic components are mounted at least partially inserted into each other in the axial direction.
  • a magnetic insulating layer is vorgese ⁇ hen between the at least two weichmag ⁇ netic components. If the soft-magnetic component is composed of a substantially non-magnetic material are embedded in said soft magnetic ⁇ cal particles, inexpensive, and vative in ⁇ manufacturing processes, such as can the injection molding are used, in particular, provided that the substantially non-magnetic material is a plastic or a Ceramics is.
  • a frequent application is supported by the resolver according to the invention, when the component is applied non-positively on the shaft of an electrical machine.
  • Figure 1 shows an inner cylinder of the rotating part of a
  • Figure 2 shows an outer cylinder of the rotating part of a
  • Resolvers with, for example, four axially projecting teeth
  • FIG. 3 shows a partially assembled state of the inner and outer cylinders (pushed into one another);
  • FIG. 4 shows a third cylinder for the rotating part of a resolver for aligning the outer circumference of the inner cylinder with the outer circumference of the outer cylinder
  • Figure 6 is a schematic representation of a resolver ge ⁇ Josess the prior art
  • Figure 7 is a schematic diagram of the resolver according to the
  • FIG. 6 schematically shows a prior art resolver.
  • a sinusoidal excitation voltage VE is induced by a field winding R1R2.
  • An applied on the axis of rotation RA of the resolver second winding (in Fig. 6 arranged on the left) is thus on the rotating transformer RTR with a frequency and in phase equal to exciter voltage VE voltage formed VR and a resulting excitation current supplied, whereby in two stator side angeord ⁇ Neten sensor windings S1S3 and S2S4, which are mutually orthogonal, the signal voltages VI, V2 are induced.
  • FIG. 7 shows a schematic equivalent circuit diagram of this arrangement.
  • FIG. 5 completely and in the Figures 1, 2 and 4 rotor LAD ⁇ pelt, the magnetic field of the cylindrical stator winding R1R2 such into two magnetically highly conductive components IZ, AZ, the inner cylinder IZ and the outer cylinder AZ, that results in a magnetic north and south pole; North and South ⁇ pole change in each case according to the frequency of the excitation voltage Ve.
  • the field or the resulting magnetic flux (flooding) is then passed through the components in each axia- 1er direction.
  • the components IZ, AZ are kon ⁇ ted in that the crenellations / teeth located at the other end serving as magnetic poles;
  • FIG. 1 shows the claw-shaped teeth KIZ of the inner cylinder.
  • FIG 2 is shown as a second soft-magnetic component of the outer cylinder AZ with the likewise claw-shaped teeth KAZ.
  • the components IZ, AZ for example, consist of injection-molded plastic, in the soft magnetic particles (eg iron filings) with Kitlas ⁇ sen are.
  • These SMC components Soft Magnetic Composite
  • SMC are electrically non-conductive (to suppress eddy currents) and easy to produce on injection molding machines.
  • ferrite material or ceramic-bonded iron could also be used.
  • a magnetic insulating layer ensures that the field lines penetrating into the rotor in the area of the field winding R1R2 essentially run within the components IZ, AZ and only emerge at the teeth KIZ, KAZ.
  • the insulating layer is formed either by a further component imple- mented, or directly during the molding process with injection-molded, for example, a layer of plastics are applied without iron ⁇ particle during spraying of the parts.
  • the resolver is designed so that the components IZ, AZ can be inserted into each other after the injection process;
  • FIG. 4 In order to achieve uniform flooding in the resolver according to the invention, either a third cylinder H shown in FIG. 4 is used, or the cylindrical winding in the stator is wound with a tapered inner diameter. This results in a mounted complete component, which is in the figure 5 Darge ⁇ is.
  • the parts are essentially of cylindrical form, each with an internal bore.
  • Cylinder except for the region of the teeth KIC so- ⁇ selected such that it fits AZ in the bore of the outer cylinder.
  • the inner diameter of the inner cylinder IZ is selected so that it forms, for example, a slight interference fit with the shaft of a motor or of another component whose rotational movement is to be detected.
  • the components IZ, AZ, H must be firmly connected. This can be done by a suitable choice of fit or the use of adhesive.
  • the width of the teeth KIZ, KAZ and the intervening recesses is chosen so that always one tooth of the outer and a tooth of the inner ring alternately juxtaposed; possibly with the intervening magnetic insulating layer. So that the teeth KIZ of the inner cylinder extend radially as far outward as those of the outer cylinder, the teeth KIZ of the inner cylinder extend radially as far outward. that they span the same outer diameter as the outer cylinder AZ.
  • the inner cylinder IZ is slightly longer (in this case by half of the excitation device) than the outer cylinder AZ, so that the half of the end facing the exciting coil has only the outer diameter of the inner cylinder. This can be seen in the right part of FIG. When excited by a homogeneous field of a ring coil of the stator, this would lead to the inner cylinder IZ being flooded by fewer field lines than the outer cylinder AZ. Therefore, after the assembly of the two cylinders IZ, AZ on the inner cylinder IZ nor the annular sleeve H, in Figure 4 represents, for example, sprayed or plugged SMC material. The thus mounted rotor has a constant diameter over the entire length.
  • This third cylinder H can alternatively be saved by the use of plastic with higher iron filling in the inner cylinder IZ.
  • the magnetically insulating layer between the Zy ⁇ lindern IZ, AZ should prevent a magnetic closure in the field of excitement, no insulation may take place between the sleeve H and the inner cylinder IZ. On the contrary, it is important here to ensure good magnetic conductivity.
  • the inner cylinder IZ and the sleeve H of magnetically conductive material better than the outer cylinder AZ. This can also compensate for the disadvantage of the radial extension of the teeth KIZ. Is the shaft on which the components IZ, AZ, H are mounted, made of ferromagnetic material, must Zvi ⁇ rule the shaft and the inner cylinder IZ also a magnetic insulation are introduced. If a current is impressed into the cylindrical winding R1R2 in the stator, depending on the polarity of the current, a magnetic north pole forms on one side and a south pole on the other side.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

The invention relates to a resolver for detecting an angle of rotation (v) of a shaft (RA), in particular of the shaft (RA) of an electrical machine, having a stationary part with at least two signal windings (S1S3, S2S4) for detecting at least one magnetic field which is modulated by rotation of the shaft (RA) and with a third winding (R1R2) for generating a magnetic field which acts on at least one component (IZ, AZ) of a rotating part, wherein at least one part of the magnetic field generated by the third winding (R1R2) is guided directly to a respective one of the at least two signal windings (S1S3, S2S4) of the stationary part through at least two soft-magnetic components (IZ, AZ) of the rotating part. Such a resolver manages without windings on the rotor side and is therefore robust and can be produced in a simple manner.

Description

Beschreibung description
Resolver zur Erfassung eines Drehwinkels einer Achse und Verfahren zur feldorientierten Regelung einer elektrischen Ma- schine Resolver for detecting a rotation angle of an axis and method for field-oriented control of an electrical machine
Die Erfindung betrifft einen Resolver zur Erfassung eines Drehwinkels einer Achse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur feldorientierten Regelung ei- ner elektrischen Maschine gemäß dem Patentanspruch 12 The invention relates to a resolver for detecting a rotational angle of an axis according to the preamble of patent claim 1 and a method for field-oriented control of an electrical machine according to claim 12
Die Erfassung eines Drehwinkels, oft auch "Erfassung einer Drehlage" o.ä. genannt, ist bei vielen (elektro- ) mechanischen Geräten und Anlagen notwendig. Häufiger Anwendungsfall ist die feldorientierte Regelung elektrischer Maschinen, wobei je nach Regelverfahren ein Frequenzumrichter zum Einprägen des Stroms ein Lagesignal benötigt, um einen feldorientierten Be¬ trieb zu gewährleisten. Durch die Feldorientierung steigt der Wirkungsgrad, die Drehzahl- und Positioniergenauigkeit und die Momentenausbeute. Zum feldorientierten Betrieb von Syn¬ chronmaschinen ist fast immer ein Lagesignal nötig; das Glei¬ che gilt für hochwertige Asynchronantriebe. Dieses Signal wird oft mittels eines sog. Resolvers erzeugt. Resolver sind elektromagnetische Messumformer, die eine Winkellage in ein elektrisches Signal übertragen. The detection of a rotation angle, often also "detection of a rotational position" or the like. called, is in many (electro) mechanical devices and equipment necessary. Frequent application is the field-oriented control of electrical machines, depending on the control method, a frequency converter for impressing the current requires a position signal to ensure a field-oriented Be ¬ drive. The field orientation increases the efficiency, the speed and positioning accuracy and the torque yield. For field-oriented operation of Syn ¬ chronmaschinen a position signal is almost always necessary; the sliding ¬ che applies to high-quality asynchronous. This signal is often generated by means of a so-called. Resolver. Resolvers are electromagnetic transducers that transmit an angular position to an electrical signal.
Resolver werden oft gegenüber anderen Systemen bevorzugt, weil sie sehr robust sind; bei bürstenlosen Geräten sind nur die Lager, sofern überhaupt vorhanden, verschleißbehaftet. Die Genauigkeit ist für viele Anwendungen völlig ausreichend. Haupteinsatzgebiete sind Maschinen im Bergbau, in der Textil¬ industrie und andere Industrien, bei denen optische Lagegeber ( Inkrementalgeber) durch Verschmutzung Probleme aufweisen können. Bei Maschinen mit langer Lebensdauer kommen bei In- krementalgebern noch Probleme mit der Lebensdauer der LEDs hinzu . Die Wirkungsweise eines herkömmlichen Resolvers beruht auf der Übertragung elektrischer Energie vom Ständer auf den Läufer durch ein Magnetfeld einer Spule und durch die Ausbildung der Signalmagnetpole auf dem Läufer durch stromdurchflossene Wicklungen. Heutige Resolver (rotorerregt) bestehen dabei aus einem feststehendem Teil, dem Ständer oder Stator, und einem (mit- ) rotierendem Teil, dem Läufer oder Rotor. Der Ständer trägt i.a. drei Wicklungen. Der Läufer trägt zumeist zwei Wicklungen. In eine Zylinderwicklung im Ständer wird ein si- nusförmiges Signal (in der Regel etwa 5 V Amplitude bei eini¬ gen kHz Frequenz) eingespeist. Dieses Signal induziert in ei¬ ne Zylinderwicklung auf dem Läufer transformatorisch eine ebenfalls sinusförmige Spannung. Die Zylinderwicklungen ste¬ hen sich dabei, durch den Luftspalt getrennt, direkt gegen- über. Die in die Läuferwicklung ( läuferseitige Zylinderwicklung) induzierte Spannung wird an die zweite Läuferwicklung angelegt. Diese zweite Wicklung ist keine Zylinderwicklung um den Umfang des Läufers, sondern eine aufwendigere Wicklung um Zähne aus Elektroblech . Durch die abwechselnde gegensinnige Bewicklung der Zähne stellen diese bei einem Stromdurchfluss durch die Wicklung abwechselnd und je nach Phasenlage des Er¬ regersignals magnetische Nord- und Südpole dar. Die beiden anderen Ständerwicklungen (oft als "Sinusspur" und "Cosinusspur" bezeichnet) sind gleich aufgebaut und werden um 90° versetzt zueinander angeordnet. In diese beiden Wicklungen induzieren die magnetischen Nord- und Südpole jeweils eine Spannung. Diese Spannungen werden durch die Drehbewegung moduliert. Es entsteht eine sinusbetragförmige Hüllkurve. Durch den um 90° weisen diese an sich gleichen Hüllkurven in den beiden Ständerwicklungen ebenfalls einen Versatz um 90° elektrisch auf. Durch Demodulation der Signale in den beiden Ständerwicklungen kann auf die Rotorlage geschlossen werden. Außerdem kann die Drehrichtung und die Drehzahl ermittelt werden . Resolvers are often preferred over other systems because they are very robust; For brushless devices, only the bearings, if any, are subject to wear. The accuracy is sufficient for many applications. The main applications are machines in the mining industry, in the textile industry and other industries ¬ in which optical position encoder (incremental encoder) may have due to contamination problems. On machines with a long service life, incremental encoders still have problems with the lifespan of the LEDs. The operation of a conventional resolver based on the transmission of electrical energy from the stator to the rotor by a magnetic field of a coil and by the formation of the signal magnetic poles on the rotor through current-carrying windings. Today's resolvers (rotor energized) consist of a fixed part, the stator or stator, and a (rotating) part, the rotor or rotor. The stand generally carries three windings. The runner usually wears two windings. In a cylindrical winding in the stator, a sinusoidal signal (usually about 5 V amplitude at eini ¬ gen kHz frequency) is fed. This signal induces a likewise sinusoidal voltage in ei ¬ ne cylinder winding on the rotor transformer. The cylindrical windings ste ¬ hen thereby separated by the air gap directly Compared with. The voltage induced in the rotor winding (rotor-side cylinder winding) is applied to the second rotor winding. This second winding is not a cylindrical winding around the circumference of the rotor, but a more complex winding around teeth of electrical steel. Due to the alternating opposing winding of the teeth, they represent magnetic north and south poles alternately at a current through the winding and depending on the phase position of the Er ¬ regersignals. The other two stator windings (often referred to as "sinusoidal track" and "cosine track") have the same structure and are arranged offset by 90 ° to each other. In these two windings, the magnetic north and south poles each induce a voltage. These stresses are modulated by the rotation. The result is a sinusoidal envelope. By 90 °, these same envelope curves in the two stator windings also have an offset of 90 ° electrically. By demodulating the signals in the two stator windings can be closed to the rotor position. In addition, the direction of rotation and the speed can be determined.
Ein Läufer eines Resolvers aus dem Stand der Technik umfasst eine Hülse aus nichtmagnetischem Material (Aluminium, Edelstahl, ...) ; diese trägt einen Aufbau aus Elektroblech zur Auf- nähme der Wicklung. Das geblechte Eisen weist ein gutes μΓ zur Ausbildung des Magnetfelds auf. Gleichzeitig werden durch den geblechten Aufbau Wirbelströme unterdrückt. Dieses „ge¬ blechte Eisen" ist in der Produktion relativ teuer. Außerdem muss das Blechpaket paketiert werden (Backlack, Schweißen, Nieten oder Pressplatten) ; alle diese Verfahren sind aufwendig, teuer und haben verschiedene Nachteile. Eine Bohrung in der Hülse dient zur Aufnahme der Welle, deren Drehbewegung erfasst werden soll. An einem Ende des Läufers ist die Zylin- derwicklung aufgebracht. Neben der Zylinderwicklung (am anderen Ende der Hülse) befinden sich die mit Lackdraht bewickel¬ ten Zähne. Dabei ist nachteilig, dass aufwendige und somit teuer zu produzierende Wicklungen auf dem Läufer zur Ausbildung der wechselseitigen magnetischen Süd- und Nordpole und zur Energieübertragung notwendig sind. Diese Wicklungen können durch Kurzschlüsse, Wicklungsschlüsse, Leitungs- und Kon¬ taktunterbrechungen versagen. A runner of a prior art resolver includes a sleeve of non-magnetic material (aluminum, stainless steel, ...); this carries a structure made of electrical steel for mounting take the winding. The bleached iron has a good μ Γ to form the magnetic field. At the same time eddy currents are suppressed by the laminated structure. This "ge ¬ forked out iron" is relatively expensive to produce In addition, the sheet stack to be packaged (Back coating, welding, riveting or pressing plates);.. All of these methods are complicated, expensive, and have various disadvantages A bore in the sleeve is used to hold whose rotational movement is to be detected of the shaft. at one end of the rotor, the cylinders winding is applied. in addition to the cylinder winding are located (at the other end of the sleeve) the bewickel ¬ th with enameled wire teeth. It is a disadvantage that complex and thus expensive to be produced on the rotor windings to form the mutual magnetic south and north poles and the power transmission is necessary. These windings can fail by short circuiting, winding circuit, cable and Kon ¬ clock interrupts.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, einen zuverlässigen und kostengünstig herzustellenden Resolver vorzuschlagen, mit dem diesen Nachteilen abgeholfen werden kann. It is therefore an object of the invention to propose a reliable and inexpensive to manufacture resolver, with which these disadvantages can be remedied.
Ein zentraler Gedanke der Erfindung liegt in der Substitution der kostenintensiven Wicklungen des geblecht aufgebauten Läu- fers und der diese Wicklungen tragenden Hülse durch Bauteile aus einem weichmagnetischen Material, wodurch der Läufer ohne Blechung und ohne Wicklungen ausgeführt werden kann. Außerdem ist die Führung des Magnetfelds durch einen magnetischen Kreis neu. Dabei ist der feststehende Teil des erfindungsge- mäßen Resolvers analog zu dem eines Resolvers aus dem Stand der Technik aufgebaut, so dass der Stator und die zugehörige Auswerte-Einheit im Wesentlichen unverändert übernommen werden können. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Resolver zur Erfassung eines Drehwinkels einer Achse, insbesondere der Achse einer elektrischen Maschine, mit einem feststehenden Teil mit zumindest zwei Signal-Wicklungen zur Erfassung zumindest eines durch eine Drehung der Achse modulierten magnetischen Feldes, und mit einer dritten Wicklung zur Erzeugung eines auf zumindest zwei Bauteile eines rotierenden Teils wirkenden magneti¬ schen Feldes. Dabei wird zumindest ein Teil des durch die dritte Wicklung erzeugten magnetischen Feldes durch jeweils ein weichmagnetisches Bauteil des rotierenden Teils direkt, d.h. ohne eine zwischengeschaltete Umwandlung der Energie des magnetischen Wechselfeldes in elektrische Energie und umge¬ kehrt, in axialer Richtung zu jeweils einer der Signal- Wicklungen geleitet. Zur Ausbildung eines Quadratur-Signals (orthogonales Signal-Paar) umfasst der rotierende Teil dabei zumindest zwei passend zueinander ausgestaltete weichmagneti¬ sche Bauteile, wobei jedes der zumindest zwei weichmagneti¬ schen Bauteile zur Übertragung eines Teils des magnetischen Feldes zu jeweils einer der zwei Signal-Wicklungen des fest¬ stehenden Teils vorgesehen ist. Der hier vorgeschlagene Re- solver kann kostengünstiger als herkömmliche Resolver produziert werden. Die aufwendigen und teueren Wicklungen auf dem Läufer zur Ausbildung der wechselseitigen magnetischen Süd- und Nordpole und zur Energieübertragung werden eingespart. Außerdem ist ein solcher Resolver zuverlässiger als die bekannte Anordnung. Der Ständer des hier vorgeschlagenen Resol- vers ist im Vergleich zum Stand der Technik nicht zwingend verändert, d.h., dass für einen solchen Resolver der festste- hende Teil aus einem dem Stand der Technik entsprechenden Gerätes weiterverwendet werden kann; dies gilt auch für die Elektronik und Datenverarbeitung zur Signalauswertung. A central idea of the invention lies in the substitution of the cost-intensive windings of the laminated rotor and the sleeve carrying these windings by components made of a soft magnetic material, whereby the rotor can be designed without lamination and without windings. In addition, the leadership of the magnetic field by a magnetic circuit is new. In this case, the fixed part of the resolver according to the invention is constructed analogously to that of a resolver from the prior art, so that the stator and the associated evaluation unit can be adopted substantially unchanged. The object is achieved by a resolver for detecting a rotation angle of an axis, in particular the axis of an electrical machine, with a fixed part with at least two signal windings for detecting at least one by a rotation of the axis modulated magnetic field, and with a third winding for generating a force acting on at least two components of a rotating part Magneti ¬ rule field. Here, a part of the magnetic field generated by the third winding is at least directly by a respective soft magnetic member of the rotating part, ie without an intermediate conversion of the energy of the alternating magnetic field into electrical energy and vice ¬ versa, in the axial direction to each of the signal Guided windings. At least, to form a quadrature signal (orthogonal signal pair) comprises the rotating part while two match each other configured soft magnetic ¬ mechanical components wherein each of the at least two soft magnetic ¬ rule components of transferring a portion of the magnetic field to each of the two signal Windings of fixed ¬ standing part is provided. The resolver proposed here can be produced at lower cost than conventional resolvers. The complex and expensive windings on the rotor for the formation of the mutual magnetic south and north poles and energy transfer can be saved. In addition, such a resolver is more reliable than the known arrangement. The stand of the resolver proposed here is not necessarily changed in comparison to the prior art, ie that for such a resolver the fixed part can be reused from a device according to the state of the art; this also applies to the electronics and data processing for signal evaluation.
Die Lösung der Aufgabe sieht weiter ein Verfahren zur feld- orientierten Regelung einer elektrischen Maschine vor, wobei zur Erfassung einer für die feld- oder lagerorientierte Rege¬ lung benötigten Information über den Drehwinkel und/oder die Drehzahl der elektrischen Maschine ein erfindungsgemäßer Resolver verwendet wird. Die benötigten Informationen können somit durch eine kostengünstige und zuverlässige Vorrichtung gewonnen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Resolvers sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die dabei erwähnten Merkmale und Vorteile gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren. The solution of the task further provides a method for field-oriented control of an electrical machine, wherein an inventive resolver is used to detect a required for the field or camp-oriented Regi ¬ ment information about the rotation angle and / or the rotational speed of the electric machine. The required information can thus be obtained by a cost-effective and reliable device. Advantageous embodiments of the resolver according to the invention are specified in the dependent claims. The features and advantages mentioned apply mutatis mutandis to the inventive method.
Vorteilhaft sind die zumindest zwei weichmagnetischen Bautei¬ le in einem axialen Abschnitt, der im Erfassungsbereich zumindest einer der Signal-Wicklungen angeordnet ist, jeweils rotations-unsymmetrisch zur drehwinkelabhängigen Modulation des zu der zumindest einen Sensor-Wicklung geleitenden magnetischen Feldes ausgestaltet; insbesondere, indem die Bauteile zumindest an diesem Ende ein radiales Profil nach Art oder ähnlich eines Klauenpol-Läufers aufweist. Somit ist eine gute Modulation des magnetischen Feldes, welches eine Signalspan- nung in die Sensor-Wicklung bzw. Sensor-Wicklungen induziert, gewährleistet . Advantageously, the at least two soft magnetic compo ¬ le in an axial portion which is arranged in the detection range of at least one of the signal windings, each rotationally asymmetric configured for rotation angle-dependent modulation of the at least one sensor winding conducting magnetic field; in particular, in that the components have a radial profile of the type or the like of a claw-pole rotor at least at this end. Thus, a good modulation of the magnetic field, which induces a signal voltage in the sensor winding or sensor windings guaranteed.
Eine kompakte Bauform wird erreicht, indem die zumindest zwei weichmagnetischen Bauteile zumindest partiell in axialer Richtung ineinander gesteckt montiert sind. Zur Trennung der beiden Magnetkreise ist zwischen den zumindest zwei weichmag¬ netischen Bauteilen eine magnetische Isolierschicht vorgese¬ hen . Wenn das weichmagnetische Bauteil aus einem im Wesentlichen nicht magnetischen Material besteht, in welchem weichmagneti¬ sche Partikel eingebettet sind, können kostengünstige und in¬ novative Fertigungsverfahren wie z.B. das Spritzgießen zum Einsatz kommen, insbesondere, sofern das im Wesentlichen nicht magnetische Material ein Kunststoff oder eine Keramik ist . A compact design is achieved by the at least two soft magnetic components are mounted at least partially inserted into each other in the axial direction. To separate the two magnetic circuits, a magnetic insulating layer is vorgese ¬ hen between the at least two weichmag ¬ netic components. If the soft-magnetic component is composed of a substantially non-magnetic material are embedded in said soft magnetic ¬ cal particles, inexpensive, and vative in ¬ manufacturing processes, such as can the injection molding are used, in particular, provided that the substantially non-magnetic material is a plastic or a Ceramics is.
Ein häufiger Einsatzzweck wird durch den erfindungsgemäßen Resolver unterstützt, wenn das Bauteil auf der Welle einer elektrischen Maschine kraftschlüssig aufgebracht ist. A frequent application is supported by the resolver according to the invention, when the component is applied non-positively on the shaft of an electrical machine.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Resolvers wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es ist gleich- zeitig ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Ver¬ fahren . An embodiment of the invention resolver will be explained with reference to the drawings. It is equal to- early an embodiment of the invention Ver ¬ drive.
Dabei zeigen: Showing:
Figur 1 einen inneren Zylinder des rotierenden Teils eines Figure 1 shows an inner cylinder of the rotating part of a
Resolvers mit beispielhaft vier radial abstehenden Zähnen, Figur 2 einen äußeren Zylinder des rotierenden Teils eines  Resolver with four exemplary radially projecting teeth, Figure 2 shows an outer cylinder of the rotating part of a
Resolvers mit ebenfalls beispielhaft vier axial abstehenden Zähnen,  Resolvers with, for example, four axially projecting teeth,
Figur 3 ein teilmontierter Zustand des inneren und des äu- ßeren Zylinders (ineinander geschoben) , FIG. 3 shows a partially assembled state of the inner and outer cylinders (pushed into one another);
Figur 4 ein dritter Zylinder für den rotierenden Teil eines Resolvers zur Angleichung des äußeren Umfanges des inneren Zylinders an den äußeren Umfang des äußeren Zylinders, FIG. 4 shows a third cylinder for the rotating part of a resolver for aligning the outer circumference of the inner cylinder with the outer circumference of the outer cylinder,
Figur 5 den aus drei Einzelteilen fertig montierten Läufer des Resolvers, Figur 6 eine schematische Darstellung eines Resolvers ge¬ mäß dem Stand der Technik, und 5 shows the fully assembled of three individual parts of the resolver rotor, Figure 6 is a schematic representation of a resolver ge ¬ Mäss the prior art, and
Figur 7 ein Prinzipschaltbild des Resolvers gemäß dem Figure 7 is a schematic diagram of the resolver according to the
Stand der Technik.  State of the art.
In der Figur 6 ist schematisch ein Resolver aus dem Stand der Technik dargestellt. Dabei wird in einen rotierenden Trans¬ formator RTR eine sinusförmige Erregerspannung VE über eine Erregerwicklung R1R2 induziert. Eine auf der Rotationsachse RA des Resolvers aufgebrachte zweite Wicklung (in der Fig. 6 links angeordnet) wird über den rotierenden Transformator RTR somit mit einer frequenz- und phasengleich zu Erregerspannung VE ausgebildeten Spannung VR und einem daraus resultierenden Erregerstrom versorgt, wodurch in zwei ständerseitig angeord¬ neten Sensor-Wicklungen S1S3 und S2S4, die zueinander orthogonal angeordnet sind, die Signalspannungen VI, V2 induziert werden. In der Figur 7 ist ein schematisches Ersatzschaltbild dieser Anordnung dargestellt. FIG. 6 schematically shows a prior art resolver. Here, in a rotating Trans ¬ formator RTR a sinusoidal excitation voltage VE is induced by a field winding R1R2. An applied on the axis of rotation RA of the resolver second winding (in Fig. 6 arranged on the left) is thus on the rotating transformer RTR with a frequency and in phase equal to exciter voltage VE voltage formed VR and a resulting excitation current supplied, whereby in two stator side angeord ¬ Neten sensor windings S1S3 and S2S4, which are mutually orthogonal, the signal voltages VI, V2 are induced. FIG. 7 shows a schematic equivalent circuit diagram of this arrangement.
Im Folgenden soll anhand der Figuren 1 bis 5 der erfindungs¬ gemäße Resolver erläutert werden, wobei der feststehende Teil dem erfindungsgemäßen Resolver aus dem Stand der Technik, der vorstehend anhand der Figuren 6 und 7 erläutert wurde, ent¬ spricht. Daher wird der feststehende Teil (Stator) im Folgen¬ den nicht weiter erläutert. Bei dem in der Fig. 5 vollständig und in der Figuren 1, 2 und 4 bauteilweise Läufer (Fig. 3 zeigt eine teilmontierte Aus¬ sicht Ansicht ohne das optionale Bauteil aus der Fig. 4) kop¬ pelt das Magnetfeld der zylindrischen Ständerwicklung R1R2 derart in zwei magnetisch gut leitende Bauteile IZ, AZ, den inneren Zylinder IZ und den äußeren Zylinder AZ, ein, dass sich ein magnetischer Nord- und Südpol ergibt; Nord- und Süd¬ pol wechseln dabei jeweils gemäß der Frequenz der Erregerspannung Ve . Das Feld bzw. der resultierende magnetische Fluß (Durchflutung) wird dann durch die Bauteile jeweils in axia- 1er Richtung geleitet. Die Bauteile IZ, AZ sind so kon¬ struiert, dass die am anderen Ende befindlichen Zinnen/Zähne als Magnetpole dienen; hierbei zeigt die Figur 1 die klauen- förmigen Zähne KIZ des inneren Zylinders. In der Figur 2 ist als zweites weichmagentisches Bauteil der äußere Zylinder AZ mit den ebenfalls klauenförmigen Zähnen KAZ dargestellt. Die Bauteile IZ, AZ bestehen z.B. aus gespritztem Kunststoff, in den weichmagnetische Partikel (z.B. Eisenspäne) mit eingelas¬ sen sind. Diese SMC Bauteile (Soft Magnetic Composite) sind elektrisch nicht leitend (zur Unterdrückung von Wirbelströ- men) und auf Spritzgussmaschinen leicht herzustellen. Außer SMC könnte beispielsweise auch Ferritmaterial oder keramisch gebundenes Eisen zum Einsatz kommen. Durch eine magnetische Isolierschicht (nicht dargestellt) ist gewährleistet, dass die im Bereich der Erregerwicklung R1R2 in den Rotor eindringenden Feldlinien im Wesentlichen innerhalb der Bauteile IZ, AZ verlaufen und erst an den Zähnen KIZ, KAZ austreten. Die Isolierschicht wird entweder durch ein weiteres Bauteil rea- lisiert, oder direkt beim Spritzvorgang mit angespritzt z.B. kann beim Spritzen der Teile eine Lage Kunststoff ohne Eisen¬ partikel aufgebracht werden. In the following will be explained with reference to Figures 1 to 5 of Inventive ¬ proper resolver, wherein the fixed part, ent ¬ speaks the resolver according to the invention from the prior art which has been explained above with reference to FIGS 6 and 7. FIG. Therefore, the fixed part (stator) in consequences ¬ is not further explained. (Fig. 3 shows a partially assembled from ¬ Summary view without the optional component from Fig. 4) wherein the component, in Fig. 5 completely and in the Figures 1, 2 and 4 rotor LAD ¬ pelt, the magnetic field of the cylindrical stator winding R1R2 such into two magnetically highly conductive components IZ, AZ, the inner cylinder IZ and the outer cylinder AZ, that results in a magnetic north and south pole; North and South ¬ pole change in each case according to the frequency of the excitation voltage Ve. The field or the resulting magnetic flux (flooding) is then passed through the components in each axia- 1er direction. The components IZ, AZ are kon ¬ ted in that the crenellations / teeth located at the other end serving as magnetic poles; FIG. 1 shows the claw-shaped teeth KIZ of the inner cylinder. In the figure 2 is shown as a second soft-magnetic component of the outer cylinder AZ with the likewise claw-shaped teeth KAZ. The components IZ, AZ, for example, consist of injection-molded plastic, in the soft magnetic particles (eg iron filings) with eingelas ¬ sen are. These SMC components (Soft Magnetic Composite) are electrically non-conductive (to suppress eddy currents) and easy to produce on injection molding machines. In addition to SMC, for example, ferrite material or ceramic-bonded iron could also be used. By a magnetic insulating layer (not shown) ensures that the field lines penetrating into the rotor in the area of the field winding R1R2 essentially run within the components IZ, AZ and only emerge at the teeth KIZ, KAZ. The insulating layer is formed either by a further component imple- mented, or directly during the molding process with injection-molded, for example, a layer of plastics are applied without iron ¬ particle during spraying of the parts.
Der Resolver ist so konstruiert, dass die Bauteile IZ, AZ nach dem Spritzvorgang ineinander gesteckt werden können; The resolver is designed so that the components IZ, AZ can be inserted into each other after the injection process;
dies ist in der Figur 3 dargestellt. Um eine gleichmäßige Durchflutung im erfindungsgemäßen Resolver zu erreichen, wird entweder ein in der Figur 4 dargestellter dritter Zylinder H verwendet, oder die Zylinderwicklung im Ständer wird mit sich verjüngendem Innendurchmesser gewickelt. Es ergibt sich montiert ein komplettes Bauteil, welches in der Figur 5 darge¬ stellt ist. this is shown in FIG. In order to achieve uniform flooding in the resolver according to the invention, either a third cylinder H shown in FIG. 4 is used, or the cylindrical winding in the stator is wound with a tapered inner diameter. This results in a mounted complete component, which is in the figure 5 Darge ¬ is.
Die Teile sind im Wesentlichen von zylindrischer Form mit je- weils einer Innenbohrung. Der Außendurchmesser des innerenThe parts are essentially of cylindrical form, each with an internal bore. The outer diameter of the inner
Zylinders ist mit Ausnahme des Bereiches der Zähne KIZ so ge¬ wählt, dass er in die Bohrung des äußeren Zylinders AZ passt. Der Innendurchmesser des inneren Zylinders IZ ist dabei so gewählt, dass er mit der Welle eines Motors oder eines ande- ren Bauteils, dessen Drehbewegung erfasst werden soll, z.B. eine leichte Presspassung bildet. Cylinder except for the region of the teeth KIC so-¬ selected such that it fits AZ in the bore of the outer cylinder. The inner diameter of the inner cylinder IZ is selected so that it forms, for example, a slight interference fit with the shaft of a motor or of another component whose rotational movement is to be detected.
Nach der Montage müssen die Bauteile IZ, AZ, H fest miteinander verbunden sein. Dies kann durch eine geeignete Wahl der Passung oder den Einsatz von Klebstoff geschehen. Die Breite der Zähne KIZ, KAZ und der dazwischen liegenden Aussparungen ist so gewählt, dass immer ein Zahn des äußeren und ein Zahn des inneren Rings abwechselnd nebeneinander liegt; ggf. mit der dazwischen liegenden magnetischen Isolierschicht. Damit die Zähne KIZ des inneren Zylinders radial genau so weit nach außen reichen, wie die des äußeren Zylinders, sind die Zähne KIZ des inneren Zylinders radial so weit nach außen verlän- gert, dass sie den gleichen Außendurchmesser wie der äußere Zylinder AZ aufspannen. After assembly, the components IZ, AZ, H must be firmly connected. This can be done by a suitable choice of fit or the use of adhesive. The width of the teeth KIZ, KAZ and the intervening recesses is chosen so that always one tooth of the outer and a tooth of the inner ring alternately juxtaposed; possibly with the intervening magnetic insulating layer. So that the teeth KIZ of the inner cylinder extend radially as far outward as those of the outer cylinder, the teeth KIZ of the inner cylinder extend radially as far outward. that they span the same outer diameter as the outer cylinder AZ.
Der innere Zylinder IZ ist etwas länger (hier: um die Hälfte der Erregereinrichtung) als der äußere Zylinder AZ, so dass das dasjenige Ende, das der Erregerspule gegenüber liegt, zur Hälfte nur den Außendurchmesser des inneren Zylinders aufweist. Dies ist im rechten Teil der Figur 3 erkennbar. Dies würde bei der Erregung durch ein homogenes Feld einer Ring- spule des Stators dazu führen, dass der innere Zylinder IZ von weniger Feldlinien als der äußere Zylinder AZ durchflutet wird. Daher wird nach der Montage der beiden Zylinder IZ, AZ auf den inneren Zylinder IZ noch die ringförmige Hülse H, in der Figur 4 darstellt, aus z.B. SMC-Material aufgespritzt oder aufgesteckt. Der somit montierte Rotor weist über die gesamte Länge einen konstanten Durchmesser aus. Dieser dritte Zylinder H kann alternativ durch den Einsatz von Kunststoff mit höherer Eisenfüllung im inneren Zylinder IZ eingespart werden. Alternativ ist es wie erwähnt möglich, die festste- hende Erregerspule R1R2 mit sich verjüngendem Innendurchmes¬ ser zu wickeln, so dass der Luftspalt zwischen der Erregerspule und dem Rotor im Bereich beider Zylinder IZ, AZ annähernd gleich ist. Während die magnetisch isolierende Schicht zwischen den Zy¬ lindern IZ, AZ einen magnetischen Schluss im Bereich der Erregung verhindern soll, darf zwischen der Hülse H und dem inneren Zylinder IZ keine Isolierung erfolgen. Hier ist im Gegenteil auf eine gute magnetische Leitfähigkeit zu achten. Um den höheren magnetischen Widerstand durch die Stoßstelle mög¬ lichst weit zu kompensieren, ist es möglich, den inneren Zylinder IZ und die Hülse H aus magnetisch besser leitendem Material zu fertigen, als den äußeren Zylinder AZ . Dies kann auch den Nachteil der radialen Verlängerung der Zähne KIZ ausgleichen. Besteht die Welle, auf der die Bauteile IZ, AZ, H montiert sind, aus ferromagnetischem Material, muss zwi¬ schen die Welle und den inneren Zylinder IZ ebenfalls eine magnetische Isolierung eingebracht werden. Wird in die Zylinderwicklung R1R2 im Ständer ein Strom eingeprägt, bildet sich je nach Polarität des Stroms auf einer Seite ein magnetischer Nordpol und auf der anderen Seite ein Südpol aus. Diese Pole übertragen sich einzeln auf je einen der Zylinder IZ, AZ . Dadurch bilden die Zähne eines der Zylinders IZ, AZ magnetische Nordpole und die Zähne des jeweils zweiten der Zylinder IZ, AZ Südpole aus; diese Polarität wechselt mit der Frequenz des Erreger-Stroms. Damit ist das gleiche Verhalten wie bei einem handelsüblichen Resolver erreicht. Der Ständer des Resolvers wird wie heute üblich ange¬ flanscht. Der Läufer könnte wie heute üblich auf die Welle aufgeschoben oder erfindungsgemäß sogar direkt auf die Welle eines Motors o.ä. aufgespritzt werden. The inner cylinder IZ is slightly longer (in this case by half of the excitation device) than the outer cylinder AZ, so that the half of the end facing the exciting coil has only the outer diameter of the inner cylinder. This can be seen in the right part of FIG. When excited by a homogeneous field of a ring coil of the stator, this would lead to the inner cylinder IZ being flooded by fewer field lines than the outer cylinder AZ. Therefore, after the assembly of the two cylinders IZ, AZ on the inner cylinder IZ nor the annular sleeve H, in Figure 4 represents, for example, sprayed or plugged SMC material. The thus mounted rotor has a constant diameter over the entire length. This third cylinder H can alternatively be saved by the use of plastic with higher iron filling in the inner cylinder IZ. Alternatively, it is as mentioned possible to wind the excitation coil festste- rising R1R2 with a tapering Innendurchmes ¬ ser, so that the air gap between the excitation coil and the rotor in the range both cylinders IZ, AZ is approximately equal. While the magnetically insulating layer between the Zy ¬ lindern IZ, AZ should prevent a magnetic closure in the field of excitement, no insulation may take place between the sleeve H and the inner cylinder IZ. On the contrary, it is important here to ensure good magnetic conductivity. To compensate for the higher magnetic resistance by the joint mög ¬ lichst far, it is possible to manufacture the inner cylinder IZ and the sleeve H of magnetically conductive material better than the outer cylinder AZ. This can also compensate for the disadvantage of the radial extension of the teeth KIZ. Is the shaft on which the components IZ, AZ, H are mounted, made of ferromagnetic material, must Zvi ¬ rule the shaft and the inner cylinder IZ also a magnetic insulation are introduced. If a current is impressed into the cylindrical winding R1R2 in the stator, depending on the polarity of the current, a magnetic north pole forms on one side and a south pole on the other side. These poles are transferred individually to each one of the cylinders IZ, AZ. As a result, the teeth of one of the cylinders IZ, AZ form magnetic north poles and the teeth of the respective second cylinder IZ, AZ south poles; this polarity changes with the frequency of the exciter current. This achieves the same behavior as a commercial resolver. The stand of the resolver is as common today is ¬ flanged. The runner could as usual today pushed onto the shaft or according to the invention even directly to the shaft of an engine o.ä. be sprayed on.

Claims

Patentansprüche claims
Resolver zur Erfassung eines Drehwinkels (v) einer Achse (RA) , insbesondere der Achse (RA) einer elektrischen Maschine, Resolver for detecting a rotation angle (v) of an axis (RA), in particular the axis (RA) of an electrical machine,
mit einem feststehenden Teil mit zumindest zwei Signal- Wicklungen (S1S3, S2S4) zur Erfassung zumindest eines durch eine Drehung der Achse (RA) modulierten magnetischen Feldes, und  with a stationary part with at least two signal windings (S1S3, S2S4) for detecting at least one magnetic field modulated by rotation of the axis (RA), and
mit einer dritten Wicklung (R1R2) zur Erzeugung eines auf zumindest ein Bauteil (IZ, AZ) eines rotierenden Teils wirkenden magnetischen Feldes,  with a third winding (R1R2) for generating a magnetic field acting on at least one component (IZ, AZ) of a rotating part,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zumindest ein Teil des durch die dritte Wicklung (R1R2) erzeugten magnetischen Feldes durch zumindest zwei weichmagnetische Bauteile (IZ, AZ) des rotierenden Teils direkt zu jeweils einer der zumindest zwei Signal- Wicklungen (S1S3, S2S4) des feststehenden Teils geleitet wird .  in that at least a part of the magnetic field generated by the third winding (R1R2) is conducted through at least two soft-magnetic components (IZ, AZ) of the rotating part directly to one of the at least two signal windings (S1S3, S2S4) of the fixed part.
Resolver nach Patentanspruch 1, Resolver according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die zumindest zwei weichmagnetischen Bauteile (IZ, AZ) jeweils in einem axialen Abschnitt, der im Erfas¬ sungsbereich zumindest einer der Signal-Wicklungen that the at least two soft magnetic components (IZ, AZ) respectively in an axial section, in the Erfas ¬ sungsbereich at least one of the signal windings
(S1S3, S2S4) angeordnet ist, rotations-unsymmetrisch zur drehwinkelabhängigen Modulation des zu dieser zumindest eine Signal-Wicklung (S153, S254) geleitenden magnetischen Feldes ausgestaltet sind. Resolver nach Patentanspruch 1 oder 2, (S1S3, S2S4) is rotationally-asymmetrically configured for the rotation angle-dependent modulation of this at least one signal winding (S153, S254) conducting magnetic field. Resolver according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die zumindest zwei weichmagnetischen Bauteile (IZ, AZ) zumindest partiell in axialer Richtung ineinander gesteckt montiert sind. in that the at least two soft-magnetic components (IZ, AZ) are mounted at least partially inserted into one another in the axial direction.
Resolver nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, Resolver according to one of the preceding claims, characterized
dass zwischen den zumindest zwei weichmagnetischen Bauteilen (IZ, AZ) eine magnetische Isolierschicht vorgese¬ hen ist. that between the at least two soft magnetic components (IZ, AZ) is a magnetic insulating layer vorgese ¬ hen.
Resolver nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, Resolver according to one of the preceding claims, characterized
dass die weichmagnetischen Bauteile (IZ, AZ) aus einem im Wesentlichen nichtmagnetischen Material bestehen, in welchem weichmagnetische Partikel eingebettet sind. the soft magnetic components (IZ, AZ) consist of a substantially non-magnetic material in which soft magnetic particles are embedded.
Resolver nach Patentanspruch 6, Resolver according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das im Wesentlichen nichtmagnetische Material ein Kunststoff ist. that the substantially non-magnetic material is a plastic.
Resolver nach Patentanspruch 6, Resolver according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das im Wesentlichen nicht magnetische Material eine Keramik ist. that the substantially non-magnetic material is a ceramic.
Resolver nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, Resolver according to one of the preceding claims, characterized
dass die zumindest zwei weichmagnetischen Bauteile (IZ, AZ) zumindest an einem zu einer der Signal-Wicklungen (S1S3, S2S4) ausgerichteten Ende jeweils ein radiales Schnittprofil (KIZ, KAZ) nach Art oder ähnlich eines Klauenpol-Läufers aufweist. the at least two soft-magnetic components (IZ, AZ) each have, at least at one end aligned with one of the signal windings (S1S3, S2S4), a radial sectional profile (KIZ, KAZ) of the type or similar to a claw-pole rotor.
9. Resolver nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, 9. Resolver according to one of the preceding claims, characterized
dass die zumindest zwei weichmagnetischen Bauteile (IZ, AZ) auf der Welle einer elektrischen Maschine kraftschlüssig aufgebracht sind.  in that the at least two soft magnetic components (IZ, AZ) are frictionally applied to the shaft of an electrical machine.
10. Resolver nach Patentanspruch 10, 10. Resolver according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zumindest eines der zwei weichmagnetischen Bauteile (IZ, AZ) als Spritzgießteil an der Welle der elektrischen Maschine angeformt ist.  that at least one of the two soft magnetic components (IZ, AZ) is formed as an injection molded part on the shaft of the electric machine.
11. Verfahren zur feldorientierten Regelung einer elektrischen Maschine, 11. Method for field-oriented regulation of an electrical machine,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Erfassung einer für die feld- oder lagerorientierte Regelung benötigten Information über den Drehwinkel (v) und/oder die Drehzahl der elektrischen Maschine ein Resolver nach einem der vorhergehenden Patentansprüche verwendet wird.  in that a resolver according to one of the preceding claims is used for detecting information about the angle of rotation (v) and / or the rotational speed of the electrical machine required for the field or bearing-oriented regulation.
PCT/EP2009/062224 2009-09-22 2009-09-22 Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner WO2011035802A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2009/062224 WO2011035802A1 (en) 2009-09-22 2009-09-22 Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner
EP09783253A EP2480864A1 (en) 2009-09-22 2009-09-22 Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2009/062224 WO2011035802A1 (en) 2009-09-22 2009-09-22 Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011035802A1 true WO2011035802A1 (en) 2011-03-31

Family

ID=42342518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/062224 WO2011035802A1 (en) 2009-09-22 2009-09-22 Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2480864A1 (en)
WO (1) WO2011035802A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0866312A1 (en) * 1997-03-18 1998-09-23 Mecagis Angular position sensor and applications
EP1351372A1 (en) * 2002-03-14 2003-10-08 Precilec Inductive angle sensor of the synchro resolver type
DE10309722A1 (en) * 2003-03-06 2004-10-14 Robert Bosch Gmbh Transformation angle detector for electric machine with stator and rotor with transformation of currents and voltages from one system into another and vice versa, with sensor for detecting speed and rotor angle
FR2854456A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-05 Precilec Differential induction transducer for e.g. aircraft, has stator with armatures including secondary windings that are arranged in two groups of notches, where each group is arranged symmetric with respect to other in median plane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0866312A1 (en) * 1997-03-18 1998-09-23 Mecagis Angular position sensor and applications
EP1351372A1 (en) * 2002-03-14 2003-10-08 Precilec Inductive angle sensor of the synchro resolver type
DE10309722A1 (en) * 2003-03-06 2004-10-14 Robert Bosch Gmbh Transformation angle detector for electric machine with stator and rotor with transformation of currents and voltages from one system into another and vice versa, with sensor for detecting speed and rotor angle
FR2854456A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-05 Precilec Differential induction transducer for e.g. aircraft, has stator with armatures including secondary windings that are arranged in two groups of notches, where each group is arranged symmetric with respect to other in median plane

Also Published As

Publication number Publication date
EP2480864A1 (en) 2012-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2047586B1 (en) Synchronous motor, motor system and method for operating a motor system
EP0178380A1 (en) Electronically commutated direct current machine and its use
DE102005030826A1 (en) synchronous machine
WO2011000362A1 (en) Bearing having a power generation unit
WO2003001216A1 (en) Device for generation of a signal dependent on rotational speed for an electric motor, in particular for an electronically-commutated d.c. motor
EP2770616A1 (en) Electrical machine with split stator
DE102010024344A1 (en) Direct current machine e.g. generator, has armature winding enclosing annular magnetic yoke as annular coil such that force- and movement effects occur between winding and permanent magnets or pole pieces
DE102016204154A1 (en) Rotating electrical machine
WO2012076276A2 (en) Electric machine with a rotor
DE102015110652B4 (en) ROTOR STATOR ARRANGEMENT FOR A HYBRID ROTATED SYNCHRONOUS MACHINE AND A ROTOR THEREFOR
WO2019001827A1 (en) Avionic or automotive drive train with an electrical machine
EP3309933A1 (en) Stator package for electric machine
EP2319164A2 (en) Rotor for an electric machine with reduced detent torque
WO2011035802A1 (en) Resolver for detecting an angle of rotation of a shaft and method for controlling an electrical machine in a field-oriented manner
DE102007038902A1 (en) Electrical power steering system has torque sensor and control device that is connected with torque sensor, and electro motor is connected with control unit
DE112017003375T5 (en) Rotating rotor of an electric machine
EP2149963B1 (en) Magnet spin motor
WO2013072373A1 (en) Inductive rotary transmitter
WO2015185262A1 (en) Magnet sensor for a rotor shaft of an electrical machine, and electrical machine
DE102016219623A1 (en) Method for interference suppression in the determination of an acceleration, speed and / or an angular position of a rotating component by means of a resolver
DE102014106617A1 (en) Wireless energy transmitter
DE102013225245A1 (en) Electric machine and method for controlling an electrical machine
DE102009029396A1 (en) Method for operating electric machine involves determining angular position of rotor or stator of electric machine by resolver formed at rotor winding and stator windings
EP3198707B1 (en) Electrodynamic transducer
DE102016011886B4 (en) Electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09783253

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009783253

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE