-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine induktive Drehzahlbestimmung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Drehzahlbestimmung an einer Welle, beispielsweise einer elektrischen Maschine.
-
An einer elektrischen Maschine ist eine Welle gegenüber einem Gehäuse bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert. Die elektrische Maschine kann beispielsweise einen Elektromotor oder einen Generator, beispielsweise eines Windkraftwerks, umfassen. Zur Überwachung oder Steuerung der elektrischen Maschine soll die Drehzahl der Welle gegenüber dem Gehäuse bestimmt werden. Dazu kann auf der Welle eine drehbare Lochblende angebracht werden, die nur in einer vorbestimmten Drehstellung der Welle Licht einer Lichtquelle auf einen Lichtsensor fallen lässt. Der Lichtsensor kann ein Lichtsignal bereitstellen, das jeweils bei der gleichen Drehstellung der Welle gegenüber dem Gehäuse abgegeben wird. Auf Basis eines zeitlichen Abstands aufeinander folgender Impulse kann die Drehzahl der Welle bestimmt werden.
-
Häufig lagert sich jedoch Schmutz, Öl, Feuchtigkeit oder Staub entlang der optischen Strecke an, sodass die Genauigkeit der Bestimmung beeinflusst sein kann.
-
Ein anderer Ansatz verwendet einen an der Welle angebrachten Permanentmagneten und einen integrierten Hall-Sensor zur Bestimmung eines Magnetfelds. Magnetsensor und Magnet sind derart aufeinander ausgerichtet, dass der Sensor ein Signal bereitstellen kann, das auf eine vorbestimmte Drehposition der Welle bezüglich des Gehäuses hinweist. Der Magnet oder der Magnetsensor können relativ kostspielig sein. Außerdem kann ein externes Magnetfeld, das beispielsweise im industriellen Umfeld auf Basis eines großen, in einem nahegelegenen Kabel fließenden Stroms entstehen kann, die magnetische Drehzahlbestimmung beeinträchtigen.
-
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zur induktiven Drehzahlbestimmung anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
-
Ein erstes Element ist gegenüber einem zweiten Element bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert. Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element umfasst eine Spule, die zur Anbringung am ersten Element eigerichtet ist; ein Beeinflussungselement, das zur Anbringung am zweiten Element eingerichtet ist, sodass einmal pro Umdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element eine Oberfläche des Beeinflussungselements einer Stirnseite der Spule zugewandt ist und ein Spalt zwischen dem Beeinflussungselement und der Spule eine vorbestimmte Breite unterschreitet; ferner eine Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Änderung der Induktivität der Spule; und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, auf Basis eines zeitlichen Abstands zwischen aufeinander folgenden Änderungen der Induktivität die Drehzahl zu bestimmen.
-
Die Vorrichtung kann einfach und kostengünstig ausgeführt werden. Die Drehzahl des ersten gegenüber dem zweiten Element kann einfach und sicher bestimmbar sein. Die Vorrichtung kann beispielsweise an einer elektrischen Maschine, einem Verbrennungsmotor, einem Antriebsstrang, einem Getriebe oder einer anderen Anordnung angebracht werden, bei der sich ein erstes Element fortgesetzt bezüglich eines zweiten Elements dreht. Durch die Bestimmung der Änderung der Induktivität kann ein externer Einfluss, beispielsweise durch ein Verschieben des Beeinflussungselements oder der Spule bezüglich des zugeordneten Elements kompensiert werden.
-
Bevorzugt ist die Bestimmungsvorrichtung dazu eingerichtet, eine Wechselspannung an die Spule anzulegen, um im Bereich der Spule ein magnetisches Wechselfeld zu erzeugen. Das Beeinflussungselement ist ferner dazu eingerichtet, das magnetische Wechselfeld in Abhängigkeit seines Abstands zur Spule unterschiedlich stark zu beeinflussen. Dabei ist die Bestimmungsvorrichtung dazu eingerichtet, die Änderung der Induktivität auf der Basis einer Veränderung der Wechselspannung zu bestimmen.
-
Die Erfassung einer vorbestimmten Drehposition des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element kann so leicht und störsicher ausgeführt sein. Ein externes konstantes oder veränderliches Magnetfeld kann die an der Spule anliegende Wechselspannung üblicherweise nur in einem Frequenzbereich beeinflussen, der außerhalb der Drehfrequenz der Elemente gegeneinander liegt. Insbesondere kann ein konstantes oder sehr niederfrequentes magnetisches Störsignal so leicht ausgefiltert werden.
-
Die Spule ist bevorzugt als Flachspule ausgebildet. Dadurch kann die Spule einfach herstellbar sein. Die fertige Spule kann klein und leicht sein, sodass ihre Anbringung am ersten oder zweiten Element nur geringe oder gar keine Nebenwirkungen auf das zugeordnete Element haben kann.
-
Die Erstreckungsrichtung der Spule ist bezüglich einer Achse definiert, um welche die einzelnen Windungen der Spule verlaufen. In einer Ausführungsform liegen alle Windungen der Spule in einer Lage, die insbesondere eben verlaufen kann. In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Lagen vorgesehen, die bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Dazu können die Windungen einer Lage auf die Oberfläche eines Trägermaterials aufgebracht sein. Elektrische Verbindungen zwischen Windungen unterschiedlicher Lagen können mittels Durchkontaktierungen realisiert werden. Es ist bevorzugt, dass die Flachspule mehrere Windungen in jeder Lage umfasst. In einer besonders einfachen Ausführungsform sind zwei Lagen vorgesehen, die an der Oberseite und der Unterseite eines Trägermaterials angeordnet sind. Windungen der Flachspule am Trägermaterial können beispielsweise mittels Methoden der Herstellung einer gedruckten Schaltung (Leiterplatte, Platine) bereitgestellt werden.
-
Es ist besonders bevorzugt, dass die Spule flexibel ausgeführt ist. Insbesondere kann eine Flachspule flexibel ausgeführt sein, sodass sie sich verbessert an die zylindrische Oberfläche einer Welle oder eines Gehäuses anbringen lässt. Die Flexibilität der Spule kann dadurch bewirkt werden, dass das Trägermaterial, das Windungen auf unterschiedlichen Lagen voneinander trennt, ebenfalls flexibel ist.
-
Das Trägermaterial ist bevorzugt ein elektrischer Nichtleiter und in einer Ausführungsform ist die Spule an einer oder beiden Stirnseiten durch eine zusätzliche Schicht elektrisch isoliert. Diese Schicht kann beispielsweise eine Abdeckschicht, eine Farbschicht oder eine dedizierte Isolierschicht umfassen.
-
In ähnlicher Weise kann das Beeinflussungselement flexibel ausgeführt sein. Das Beeinflussungselement ist bevorzugt flach und dünn ausgeführt, wie unten noch genauer beschrieben wird. Durch seine Flexibilität kann es verbessert an eine zylinderförmige Mantelfläche angepasst werden, die das zugeordnete erste oder zweite Element beschreibt. Auch das Beeinflussungselement kann ein- oder beidseitig elektrisch isoliert sein.
-
Das Beeinflussungselement kann in unterschiedlichen Varianten dazu eingerichtet sein, das magnetische Wechselfeld der Spule zu dämpfen oder zu verstärken. In einer ersten Variante umfasst das Beeinflussungselement einen elektrischen Leiter, um einem magnetischen Wechselfeld durch Bildung von Wirbelströmen Energie zu entziehen. Dadurch wird das magnetische Wechselfeld geschwächt, sodass die an der Spule anliegende Wechselspannung reduziert werden kann. Beispielsweise kann für das Beeinflussungselement ein dünnes Stück Metall, beispielsweise ein Blech oder eine Folie verwendet werden. Das Metall ist bevorzugt sehr gut leitfähig und kann beispielsweise Kupfer umfassen.
-
In einer zweiten Variante umfasst das Beeinflussungselement ein weichmagnetisches und elektrisch isolierendes Material, um ein magnetisches Wechselfeld insb. lokal zu verstärken. Lokal im Sinne der Erfindung bedeutet innerhalb ein vorbestimmter Abstand zur Spule. Das Material kann beispielsweise ein hochpermeables Ferritmaterial umfassen. Dieses Material kann dazu beitragen, das magnetische Wechselfeld der Spule zu richten, sodass die Induktivität der Spule ansteigt. Die an der Spule anliegende Wechselspannung kann in dieser Variante ansteigen, wenn das Beeinflussungselement an die Spule angenähert wird.
-
Ein System umfasst die oben beschriebene Vorrichtung und die beschriebene Anordnung mit dem ersten und dem zweiten Element. Dabei ist die Spule an einem der Elemente und das Beeinflussungselement am anderen Element angebracht.
-
Die Anordnung kann insbesondere eine elektrische Maschine umfassen und die Vorrichtung kann in eine Steuerung der elektrischen Maschine integriert sein. Beispielsweise kann die elektrische Maschine einen bürstenlosen Gleichstrommotor umfassen und die Steuerung von einzelnen Phasen des Elektromotors kann in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder Drehposition der Elemente gegeneinander durchgeführt werden. Insbesondere kann die Steuerung feldorientiert durchgeführt werden.
-
Allgemein ist bevorzugt, dass die Spule an demjenigen drehbaren Element angebracht ist, das gegenüber einer Umgebung stillsteht. Die oben beschriebene Vorrichtung kann so einfacher befestigt und ggf. mit elektrischen Signalen oder Energie versorgt werden. Das Beeinflussungselement wird in diesem Fall an dem Element befestigt, das sich gegenüber der Umgebung dreht.
-
In einer Variante des Systems ist die Spule koaxial zur Drehachse ausgerichtet. Zur Befestigung der Spule bzw. des Beeinflussungselements an demjenigen drehbaren Element, das gegenüber der Umgebung nicht stillsteht, kann eine Scheibe oder Halterung vorgesehen sein. In einer anderen Variante des Systems ist die Spule radial zur Drehachse ausgerichtet. Diese Variante empfiehlt sich insbesondere dann, wenn das Anbringen einer Scheibe oder Halterung am drehbaren Element unerwünscht ist.
-
Die Spule und/oder das Beeinflussungselement können am jeweils zugeordneten drehbaren Element angeklebt werden. Dazu kann das System ein adhäsives Element zur Befestigung der Spule oder des Beeinflussungselements am jeweils zugeordneten drehbaren Element umfassen. Insbesondere in der zweiten Variante mit radial zur Drehachse verlaufender Spule kann eine Oberfläche der Spule und/oder des Beeinflussungselements an eine zylindrische Oberfläche angepasst und flächig mittels des adhäsiven Elements befestigt werden.
-
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein System mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl zweier gegeneinander drehbar gelagerter Elemente in einer ersten Ausführungsform;
- 2 ein System mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl zweier gegeneinander drehbar gelagerter Elemente in einer zweiten Ausführungsform;
- 3 einen beispielhaften Zusammenhang zwischen der Induktivität einer Spule und dem Abstand eines Beeinflussungselements;
- 4 ein beispielhaftes zeitabhängiges Signal an einer Vorrichtung nach 1 oder 2;
- 5 beispielhafte Ausführungsformen einer Spule und eines Beeinflussungselements für eine Vorrichtung nach 1 oder 2
darstellt.
-
1 zeigt ein System 100 mit einer Vorrichtung 105, die an einem ersten Element 110 und einem zweiten Element 115 angebracht sind. Die Elemente 110, 115 sind bezüglich einer Drehachse 120 drehbar gegeneinander gelagert. Vorliegend ist das erste Element 110 beispielhaft als Gehäuse und das zweite Element 115 als Welle einer elektrischen Maschine 125 ausgebildet. In anderen Ausführungsformen können die Elemente 110, 115 jedoch auch anderen Zwecken dienen bzw. anders ausgeführt sein.
-
Die Vorrichtung 105 umfasst eine Bestimmungsvorrichtung 130, eine Spule 135 und ein Beeinflussungselement 140. Vorliegend ist die Spule 135 mechanisch am ersten Element 110 und das Beeinflussungselement 140 am zweiten Element 115 angebracht; eine umgekehrte Zuordnung ist ebenfalls möglich. Die Spule 135 erstreckt sich entlang einer Achse 145, die radial zur Drehachse 120 verläuft. Ein Winkel zwischen der Achse 145 und der Drehachse 120 beträgt bevorzugt ca. 90°, wobei sich die Achsen 120, 145 schneiden oder windschief zueinander liegen können.
-
Die Spule 135 ist bevorzugt flach ausgeführt, das heißt, dass ihr Außendurchmesser bevorzugt um ein Mehrfaches größer als ihre Dicke entlang der Achse 145 ist. Eine Stirnseite 150 der Spule 135 weist radial auf das zweite Element 115 im Bereich des Beeinflussungselements 140.
-
Das Beeinflussungselement 140 ist derart auf einem Umfang um die Drehachse 120 angebracht, dass es einmal bei jeder Umdrehung der Elemente 110, 115 gegeneinander der Stirnseite 150 der Spule 135 zugewandt ist. Ein Spalt 155 zwischen der Spule 135 und dem Beeinflussungselement 140 weist dabei eine Breite von d auf. Dreht sich das zweite Element 115 in der Darstellung von 1 gegenüber dem ersten Element 110 weiter, so wandert das Beeinflussungselement 140 seitlich aus dem Bereich gegenüber der Stirnseite 150 der Spule 135 aus. Liegen die Spule 135 und das Beeinflussungselement 140 einander gegenüber, so verläuft ihre relative Bewegungsrichtung in einer Ebene, die den Spalt 150 im Wesentlichen enthält.
-
Die Bestimmungsvorrichtung 130 umfasst eine Wechselspannungsquelle 160, die eine Wechselspannung beispielsweise von Sinus- oder Rechteckform bereitstellt, die hier mittels eines Widerstands 165 an die Spule 135 eingekoppelt wird. Dabei hat die Wechselspannung eine vorbestimmte Frequenz und Amplitude, beispielsweise kann die Frequenz im Bereich von ca. 10 bis 15 MHz und die Amplitude im Bereich von ca. 5 V liegen. Durch die Wechselspannung bildet sich im Bereich der Spule 135 und insbesondere ihrer Stirnseite 150 ein magnetisches Wechselfeld, das durch das Beeinflussungselement 140 beeinflusst werden kann. Die Stärke der Beeinflussung ist abhängig von der Lage des Beeinflussungselements 140 bezüglich der Spule 135 und damit von der Drehposition der Elemente 110, 115 gegeneinander.
-
Die Bestimmungsvorrichtung 130 umfasst ferner einen Gleichrichter 170, der beispielsweise eine Schottky-Diode und optional einen Glättungskondensator oder Tiefpass umfassen kann. Die gleichgerichtete Spannung der Spule 135 kann mittels eines Komparators 175 mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen werden. An einer ersten Schnittstelle 180 kann dann ein binäres Signal bereitgestellt werden, dessen Pegel darauf hinweist, ob sich die Elemente 110, 115 in einer Drehstellung befinden, in der das Beeinflussungselement 140 nahe an der Spule 135 liegt oder nicht. Dieses Signal kann mittels einer Verarbeitungseinrichtung 185 weiter ausgewertet werden. Insbesondere können zeitliche Abstände zwischen steigenden oder fallenden Flanken des binären Signals bestimmt und daraus die Drehzahl der Elemente 110, 115 gegeneinander abgeleitet werden. Die bestimmte Drehzahl kann an einer zweiten Schnittstelle 190 bereitgestellt werden.
-
2 zeigt ein System 100 mit einer Vorrichtung 105 in einer zweiten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform liegt hier die Achse 145, entlang der sich die Spule 135 erstreckt, im Wesentlichen koaxial bzw. parallel zur Drehachse 120. Rein exemplarisch ist die Spule 135 wieder dem ersten Element 110 und das Beeinflussungselement 140 dem zweiten Element 115 zugeordnet; eine umgekehrte Zuordnung ist auch hier möglich. Mit der geänderten Ausrichtung der Spule 135 ist auch die Ausrichtung des Beeinflussungselements 140 geändert. Der Spalt 155 verläuft in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 120, seine Breite d wird in axialer Richtung bemessen und das Beeinflussungselement 140 liegt im Wesentlichen in einer Rotationsebene um die Drehachse 120. Dementsprechend liegt die Spule 135 im Wesentlichen in einer dazu parallelen Rotationsebene.
-
Um das Beeinflussungselement 140 wie beschrieben anzuordnen, ist am zweiten Element 115 exemplarisch eine Scheibe 205 angebracht. Die Scheibe 205 kann entfallen, wenn am zweiten Element 115 ein anderes Element vorgesehen ist, gegenüber dem das Beeinflussungselement 140 in der gezeigten Position befestigt werden kann. Die freie Drehbarkeit der Elemente 110, 115 gegeneinander soll dadurch nicht beeinträchtigt werden. Die Spule 135 kann unmittelbar am ersten Element 110 oder wie dargestellt mittels eines Trägerelements an diesem befestigt werden. Im Vergleich zur Ausführungsform von 1 kann das Trägerelement einfacher gestaltet sein.
-
3 zeigt einen beispielhaften Zusammenhang zwischen der Induktivität einer Spule 135 und dem Abstand eines Beeinflussungselements 110. In horizontaler Richtung ist ein Abstand d zwischen der Spule 135 und dem Beeinflussungselement 140 und in vertikaler Richtung die Induktivität L der Spule 135 angetragen.
-
Ein erster Verlauf 305 zeigt an, wie die Induktivität L von einem Nominalwert (horizontale Achse) absinkt, wenn das als Dämpfungselement ausgebildete Beeinflussungselement 140 an die Spule 135 angenähert wird und sich Wirbelströme im Beeinflussungselement 140 bilden. Eine maximale Absenkung der Induktivität L bei minimalem Abstand d kann ca. 20 bis 30 % betragen. Ein zweiter Verlauf 310 zeigt die Anhebung der Induktivität L bei Annäherung des als Verstärkungselement ausgeführten Beeinflussungselements 140 an die Spule 135 an. Die Verstärkung kann bei kleinstem Abstand d ca. 40 bis 50 % erreichen.
-
Für die vorliegende Erfindung kann alternativ ein Verstärkungselement oder ein Dämpfungselement als Beeinflussungselement 140 verwendet werden, entscheidend ist die absolute Veränderung der Induktivität L der Spule 135 bei Annäherung des Beeinflussungselements 140. Die Lage von jeweils sinnvollen Schwellenwerten kann aus der Darstellung von 3 ungefähr abgeschätzt werden. Um eine Hysterese zu erreichen, können auch zwei Schwellenwerte verwendet werden.
-
4 zeigt ein beispielhaftes zeitabhängiges Signal, das an einer Vorrichtung 105 einer der 1 oder 2 beobachtet werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass sich die Elemente 110, 115 mit konstanter Geschwindigkeit gegeneinander drehen. Das Beeinflussungselement 140 ist bevorzugt als Verstärkungselement ausgeführt, sodass ein Signal 405 an der ersten Schnittstelle 180 logisch 1 ist, wenn sich das Beeinflussungselement 140 nahe an der Spule 135 befindet, und ansonsten logisch 0. Die Pegel 0 und 1 werden durch unterschiedlich große Spannungen in 4 repräsentiert.
-
Zum Zeitpunkt t1 wechselt das Signal 405 von 0 auf 1 und zu einem Zeitpunkt t2 wieder zurück auf 0. Ein entsprechender Vorgang findet später zu Zeitpunkten t3 und t4 statt. Der zeitliche Abstand zwischen t1 und t2 beträgt wie der zwischen t3 und t4 eine Dauer von tw. Der zeitliche Abstand zwischen t1 und t3 beträgt T.
-
Die Breite des auf die Annäherung des Beeinflussungselements 140 an die Spule 135 hinweisenden Signals 405, also die Dauer von tw ist im Wesentlichen davon abhängig, wie stark die drehwinkelabhängige Beeinflussung der Induktivität der Spule 135 durch das Beeinflussungselement 140 ist und wie groß ein Schwellenwert gewählt wurde, den die gleichgerichtete Spannung der Spule 135 übersteigen muss, um zu einer Signaländerung zu führen. Üblicherweise gilt: tw <<T.
-
Die Zeit
T, die alternativ auch zwischen den fallenden Flanken zu
t2 und
t4 bestimmt werden kann, gibt die Zeit wieder, die vergeht, während die Elemente
110,
115 gegeneinander eine volle Umdrehung beschreiben. Daraus kann die Drehzahl RPM wie folgt bestimmt werden:
Beträgt T beispielsweise 30 ms, so gilt
Die Winkelgeschwindigkeit co bestimmt sich zu
-
5 zeigt beispielhafte Ausführungsformen einer Spule 135 und eines Beeinflussungselements 140 für eine Vorrichtung 105 bzw. ein System 100 nach den 1 oder 2.
-
5A zeigt eine Draufsicht auf die Spule 135 in einer Ausführungsform als Flachspule mit eckigen Windungen. Runde, ovale oder anders geformte Windungen können ebenfalls verwendet werden. Das Beeinflussungselement 140, das nur als Umriss dargestellt ist, ist sechseckig und ausreichend groß, um die Spule 135 zumindest annähernd abzudecken. Bei Drehung der Elemente 110, 115 gegeneinander wird das Beeinflussungselement 140 bevorzugt in der Zeichenebene gegenüber der Spule 135 verschoben.
-
5B zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei der jedoch das Beeinflussungselement 140 rhombusförmig ist. Dabei kann der Rhombus in einen Umriss der Spule 135 einbeschrieben werden, sodass die Oberfläche des Beeinflussungselements 140 kleiner als die der Spule 135 ist.
-
5C zeigt eine Seitenansicht (im Längsschnitt) einer Ausführungsform der Spule 135 als Printspule oder gedruckte Schaltung. Bei Drehung der Elemente 135, 140 gegeneinander wird das Beeinflussungselement in der Darstellung von links nach rechts (bzw. umgekehrt) oder vom Betrachter weg (bzw. zu ihm hin) bewegt. Auf einem Trägermaterial 505 ist die Spule 135 in zwei Lagen 510 und 515 aufgeteilt. Das Trägermaterial kann beispielsweise Polyimid, Keramik, Glas oder FR4 umfassen. In jeder Lage 510, 515 sind bevorzugt mehrere Windungen der Spule 135 angeordnet, wie beispielsweise oben in 5A oder 5B. Vorliegend sind die Lagen 510 und 515 an entgegengesetzten Oberflächen des flachen Trägermaterials 505 gebildet. In anderen Ausführungsformen können auch mehrere Lagen Trägermaterial 505 abwechselnd mit Lagen 510, 515 verwendet werden, man spricht dabei auch von einer Multilayer-Platine.
-
5D zeigt eine Axialansicht auf eine weitere Ausführungsform, bei der die Spule 135 und/oder das Beeinflussungselement 140 im Wesentlichen die Form von Kreissegmenten haben. Diese Ausführungsform kann insbesondere bei axialer Ausrichtung der Elemente 135, 140, wie oben mit Bezug auf 2 erläutert wurde, eingesetzt werden.
-
Sowohl die Spule 135 als auch das Beeinflussungselement 140 sind bevorzugt flach ausgeführt. Das bedeutet, dass ihre Dicke wenigstens eine Größenordnung kleiner als ihre Kantenlänge ist. Die Spule 135 und das Beeinflussungselement 140 können jeweils an der Oberfläche eines Trägermaterials 505 angebracht sein. Das Trägermaterial 505 kann beispielsweise mittels eines adhäsiven Elements, also eines Klebstoffs, eines Klebefilms oder eines adhäsiven Trägermaterials an der Oberfläche eines Elements angebracht werden, das mit dem jeweils zugeordneten drehbaren Element 110, 115 in Eingriff steht. Anders ausgedrückt können die Spule 135 und/oder das Beeinflussungselement 140 mittels Kleben befestigt werden. Insbesondere bei der radialen Ausrichtung der Achse 145, die oben mit Bezug auf 1 genauer beschrieben wurde, kann es erforderlich sein, eines der Elemente 135, 140 an eine zylindrische Oberfläche anzupassen. In der Darstellung von 1 kann beispielsweise das Beeinflussungselement 140 unmittelbar auf die Welle 115 radial außen aufgeklebt werden. Dazu können die Spule 135 und/oder das Beeinflussungselement 140 entsprechend flexibel ausgebildet sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Trägermaterial 505 flexibel ist. Ein geeignetes flexibles Trägermaterial umfasst beispielsweise Polyimid.
-
Die Spule 135 und das Beeinflussungselement 140 können relativ klein sein, um die Drehzahl einer elektrischen Maschine 125 sicher zu bestimmen. In einer rein beispielhaften Ausführungsform nach 5A beträgt eine äußere Kantenlänge der quadratisch ausgeführten Spule 135 ca. 10 mm, die einzelnen Windungen haben eine Dicke von ca. 35 µm und eine Breite von ca. 0,12 mm. Es sind zwei Lagen 510, 515 vorgesehen, in denen jeweils 20 Windungen der Spule 135 liegen. Der vertikale Abstand zwischen den Lagen 510, 515 beträgt ca. 70 µm. Der Abstand d beträgt ca. 3 mm. Die Spule 135 wird an einer Wechselspannung von ca. 5 V mit einem Rechtecksignal von ca. 12 MHz betrieben. Die Induktivität der Spule 135 beträgt unbeeinflusst ca. 9 µH und unter dem Einfluss eines als Dämpfungselement realisierten Beeinflussungselements 140 aus Kupferblech oder -folie ca. 8,3 µH.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- System
- 105
- Vorrichtung
- 110
- erstes Element
- 115
- zweites Element
- 120
- Drehachse
- 125
- elektrische Maschine
- 130
- Bestimmungsvorrichtung
- 135
- Spule
- 140
- Beeinflussungselement
- 145
- Achse
- 150
- Stirnseite
- 155
- Spalt
- 160
- Wechselspannungsquelle
- 165
- Widerstand
- 170
- Gleichrichter
- 175
- Komparator
- 180
- erste Schnittstelle
- 185
- Verarbeitungseinrichtung
- 190
- zweite Schnittstelle
- 205
- Scheibe
- 305
- erster Verlauf (Dämpfungselement)
- 310
- zweiter Verlauf (Verstärkungselement)
- 405
- Signal
- 505
- Trägermaterial
- 510
- erste Lage
- 515
- zweite Lage
