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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Drehbewegung und/oder einer Winkelposition eines um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Elements sowie ein elektrischer Antrieb.
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Stand der Technik
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Die fortschreitende Miniaturisierung hat Auswirkungen auf die elektrischen Antriebe, welche immer kleiner werden. Entsprechend werden auch die Komponenten der elektrischen Antriebe immer kleiner. Ferner werden bürstenlose elektrische Antriebe immer häufiger verwendet. Dies benötigen genaue Methoden und Vorrichtungen zum Erfassen der Drehbewegung sowie der Winkelposition des elektrischen Antriebs.
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Es ist bekannt, dass zum Erfassen der Drehposition und/oder Winkelposition magnetfeldbasierte Sensoren eingesetzt werden. Bekannte Sensortechnologien sind Hall-, xMR, Circular-Hall-, Hall Array-, GMR- und AMR-Sensoren. Jede der zuvor genannten Sensortechnologien weist spezielle Anwendungsmöglichkeiten auf. Die Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus dem Zusammenspiel eines Magneten mit dem Sensor, sowie aus dem vom Magneten generierten Magnetfeld-Komponenten und ihre Wandlung in elektrische Signale.
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Es kann beispielsweise ein Sensor mit xMR-Technologie nicht eingesetzt werden, wenn die Magnetfeldkomponenten nicht in der Ebene des Sensors verlaufen. Auch die anderen zuvor genannten Sensoren haben Nachteile insbesondere bezogen auf die Systemkosten, die Abmessungen und/oder die Genauigkeit des elektrischen Antriebs.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Drehbewegung und/oder einer Winkelposition eines um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Elements. Das Element weist eine Erregereinheit auf, bzw. an dem Element ist eine Erregereinheit angeordnet. Die Erregereinheit ist ausgebildet und eingerichtet ein Magnetfeld, bzw. Magnetfeldkomponenten zu erzeugen.
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Das erzeugte Magnetfeld setzt sich aus mehreren Magnetfeldkomponenten zusammen.
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Ferner weist die Vorrichtung eine Sensoreinheit auf. Die Sensoreinheit ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, feststehend gegenüber dem Element ausgebildet. Die Sensoreinheit ist ausgebildet und eingerichtet, anhand des von der Erregereinheit erzeugten Magnetfelds die Bewegung und/oder Winkelposition des Elements zu erfassen.
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Vorteilhaft ist, dass die Sensoreinheit einen TMR- (Tunnelmagnetoresistiven-) Sensor zur Erfassung des Magnetfelds aufweist. Vorteilhaft ist der TMR-Sensor bezogen auf die Erstreckung der Erregereinheit entlang der Rotationsachse außermittig angeordnet.
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Vorteilhaft ermöglicht die außermittige Anordnung des Sensors die Verwendung eines TMR-Sensors zur Erfassung der Drehbewegung und/oder der Winkelposition. Ferner ergeben sich beispielsweise durch die außermittige Anordnung des TMR-Sensors in der Sensorebene insbesondere eine Verwertung von Magnetfeldern, insbesondere Streufelder durch den TMR-Sensor. Es ist möglich die Vorteile eines axialen MR-basierten Sensor-Systems auch in eine radiale Anordnung auszunutzen.
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Vorteile sind beispielsweise der Einsatz von kostengünstigen Komponenten ist möglich. Es wird eine hohe Dynamik oder Winkelgenauigkeit über Temperatur und Lebensdauer oder die Flexibilität bei der mechanischen Integration ermöglicht.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Erregereinheit als rotationssymmetrischer, insbesondere als hohlzylinderförmiger, vorzugsweise als ringförmiger, Magnet ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Erregereinheit zentrisch zur Rotationsachse ausgebildet. Es ergibt sich eine kostengünstige Umsetzung der Erregereinheit.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Erregereinheit als diametral magnetisierter kunststoffgespritzter Ringmagnet ausgebildet. Eine solche Erregereinheit ist einfach und kostengünstig herstellbar.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet darin aus, dass der TMR-Sensor eine Oberfläche aufweist, welche der Rotationsachse zugerichtet ist. Vorzugsweise weist der TMR-Sensor einen Normalenvektor auf, der die Rotationsachse des Elements schneidet. Insbesondere erfolgt das Schneiden innerhalb oder am Rande der Erregereinheit. Der Normalenvektor bezieht sich vorzugsweise auf die mechanische Anordnung.
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Die Sensivitätsrichtung des TMR-Sensors ist senkrecht zu dem Normalenvektor ausgebildet. Vorzugsweise ist die Sensivitätsrichtung parallel zur Rotationsachse ausgebildet. Eine Ausrichtung entsprechend dem TMR-Sensor in Richtung der Rotationsachse verbessert die Genauigkeit des Sensors.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der TMR-Sensor zwei ferromagnetische Schichten, die durch eine isolierende Schicht (Tunnelbarriere) getrennt sind, aufweist. Vorzugsweise ist die isolierende Schicht extrem dünn ausgebildet. Es können Elektronen zwischen den ferromagnetischen Schichten tunneln. Jede Schicht weist vorzugsweise einen Normalenvektor auf. Die Normalenvektoren der Schichten verlaufen parallel zu dem Normalenvektor des TMR-Sensors. Die Schichten sind vorzugsweise parallel zueinander ausgebildet. Es ergibt sich eine vorteilhafte verbesserte Erfassung.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gegeben, dass der Normalenvektor des TMR-Sensors, insbesondere Näherungsweise, durch den Mittelpunkt zumindest einer der, vorzugsweise aller, Schichten des TMR-Sensors, verläuft. Es wird eine optimale Anordnung des Sensors gewährleistet, wodurch eine bestmögliche Messung erfolgen kann.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist gegeben, wenn das Element als Rotor eines elektrischen Antriebs oder als Welle ausgebildet ist. An dem Element ist, vorzugsweise drehfest, die Erregereinheit angeordnet. Somit ist das Element, dessen Drehbewegung und/oder Winkelposition erfasste werden soll, direkt mit dem Erzeuger der Drehbewegung verbunden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Erregereinheit Teil des Elements, insbesondere des Rotors ist. Vorzugsweise wird die Erregereinheit von dem Rotor und umgekehrt gebildet.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der TMR-Sensor derart außermittig angeordnet ist, dass die von der Erregereinheit erzeugten Feldkomponenten Bx und By, ein Verhältnis von 1 aufweisen. Das Verhältnis der Feldkomponenten Bx, also der Feldkomponente parallel zur Rotationsachse, und By, also der Feldkomponente in Tangentialrichtung, in dem TMR-Sensor ist im Wesentlichen 1, insbesondere Näherungsweise 1, vorzugsweise gleich 1. Es ist ein minimaler Winkelfehler gegeben.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der TMR-Sensor ausgebildet ist sinus-und/oder cosinus-förmige Spannungsverläufe zur Verfügung zu stellen, aus denen eine Positionsbestimmungseinheit die Drehbewegung und/oder Winkelposition des Elements ermittelt. Entsprechende Spannungsverläufe lassen eine einfache Auswertung zu.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Steuereinheit mittels einer FFT die von dem TMR-Sensor erfassten Streufelder, die einen Winkelfehler ergeben, kompensiert. Bei den Streufeldern handelt es sich um durch die Erregereinheit erzeugte Magnetfelder, die auf die Sensoreinheit, insbesondere in der Sensivitätsebene des TMR-Sensors auf den TMR-Sensor, wirken. Die Genauigkeit der Drehbewegung und der Winkelposition wird verbessert.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Kompensation, insbesondere der winkelfehlerbeitragenden Harmonischen einmalig erfolgt. Die Kompensation erfolgt beispielsweise am Produktionsende. Vorteilhaft kann der zumindest eine Kompensationsparameter zur Kompensation der winkelfehlerbeitragenden Harmonischen mit einem leistungsfähigen System ermittelt und an eine Positionsbestimmungseinheit übermittelt werden. Die Positionsbestimmungseinheit wiederum benötigt eine geringere Rechenleistung, weshalb insbesondere Kosten eingespart werden können. Vorzugsweise erfolgt die Identifikation der winkelfehlerbeitragenden Harmonischen und die Kompensation dieser am Produktions-Band-Ende.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation der winkelfehlerbeitragenden Harmonischen im laufenden Betrieb erfolgt. Es ist möglich auf Veränderungen beispielsweise an der Erregereinheit, der Umgebung oder des Antriebs zu reagieren.
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Ferner umfasst die Erfindung einen, insbesondere elektrischen, Antrieb mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Bewegung und/oder einer Winkelposition. Die Vorrichtung weist die Merkmale und optional die zuvor aufgeführten Weiterbildungen auf.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der elektrische Antrieb elektrisch kommutiert angetrieben ist, und dass eine Ansteuereinheit vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit der Winkelposition die Kommutierung des elektrischen Antriebs steuert.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise bei einem Wischer, einer Sitzverstellung, einem Lüfter, einer Pumpe, einem Türöffner oder Schiebedach eingesetzt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 den Schichtaufbau eines tunnelmagnetoresistiven Sensors,
- 2 die Anordnung eines tunnelmagnetoresistiven Sensors an einem Element, insbesondere einer Welle eines elektrischen Antriebs,
- 3 eine Seitenansicht der Anordnung tunnelmagnetoresistiven Sensors an einem Element, insbesondere einer Welle eines elektrischen Antriebs,
- 4 das Verhältnis der erfassten Feldkomponente Bx/By entlang der x-Achse bzw. der Rotationsachse und
- 5 den berechneten Winkelfehler.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinheit 10 ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei der Sensoreinheit 10 um einen tunnelmagnetoresistiven Sensor, kurz TMR Sensor.
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Ein TMR-Sensor nutzt den magnetoresistiven Effekt. Es lassen sich mit Hilfe eines TMR-Sensors Magnetfeldänderungen, die Indikatoren für magnetische elektrische oder mechanische Parameter sein können in elektrische Signale umwandeln. Die elektrischen Signale können von einer Positionserfassungseinheit 8 verarbeitet werden. Die Messung erfolgt berührungslos. Der TMR-Sensor erfasst den magnetischen Tunnelwiderstand. Die Erfassung erfolgt auf dem magnetoresistiven Effekt.
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Der TMR-Sensor 10 weist mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier, Schichten zwischen zwei Kontaktierungselementen 11, 16 auf. Der TMR-Sensor 10 weist zwei ferromagnetische Schichten, nämlich die aktive Schicht 12 und die fixierte Schicht 14 auf.
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Die aktive Schicht 12 und die fixierte Schicht 14 sind durch einen isolierende Schicht 13 getrennt. Die isolierende Schicht 13 wird auch als Tunnelbarriere bezeichnet. Die isolierende Schicht 13 ist extrem dünn, insbesondere einige wenige Nanometer. Es können Elektronen zwischen den beiden Ferromagneten, bzw. ferromagnetischen Schichten 12, 14 tunneln. Es handelt sich hierbei um ein quantenmechanisches Phänomen.
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Die aktive Schicht 11 ist insbesondere als NiFe ausgebildet. Die Isolationsschicht 13 ist insbesondere als MgO ausgebildet. Die fixierte Schicht 14 ist als CoFe ausgebildet.
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Weiterhin weist der TMR-Sensor 10 eine antiferromagnetische Schicht 15 auf. Die Kontaktfläche 16 und die fixierte Schicht 14 werden durch die antiferromagnetische Schicht 15 getrennt.
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Die temperaturbezogenen Driften eines TMR Sensors 10 sind gering im Vergleich mit anderen MR- und Hall-Sensoren. Es ist möglich eine hohe Winkelgenauigkeit zu realisieren. Eine genaue Bestimmung der Drehbewegung und/oder Winkelposition ist gegeben.
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Insbesondere ist die Flexibilität bei der mechanischen Integration einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft. Das magnetische Arbeitsfenster eines TMR- Sensors ist im Vergleich zu anderen MR-Technologien breit und lässt dadurch die Verwendung von unterschiedlich starken Magneten sowie Variation von Luftspalten zwischen der Erregereinheit und dem TMR-Sensor zu.
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In 1 ist der Normalenvektor 18 des TMR- Sensors 10 dargestellt. Der Normalenvektor 18 ist hierbei als Normalenvektor der Schicht 11 dargestellt. Vorzugsweise verlaufen die normalen Vektoren der weiteren Schichten 12, 13, 14, 15 und/oder 16 ebenfalls parallel zu dem dargestellten Normalenvektor 18. Der Normalenvektor 18 würde insbesondere näherungsweise durch den Mittelpunkt zumindest einer der, vorzugsweise aller Schichten des Sensors verlaufen.
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Vorzugsweise verläuft der Normalenvektor 18 durch den Mittelpunkt aller Schichten. Der Mittelpunkt einer Schicht ist insbesondere der Schnittpunkt der Diagonalen bei einer eckigen Ausbildung. Bei einem Kreis ist der Mittelpunkt der Punkt in der Mitte, von dem aus alle Punkte des Umfangs gleich weit entfernt sind. Ferner ist der Mittelpunkt das Fixelement einer Spiegelung, welche die vorgegebene Figur in sich selbst überführt.
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Vorzugsweise ist der TMR Sensor Teil einer magnetoresistiven Wheatstonebrücke. Die Sensoreinheit 5 weist ein magnetoresistive Wheatstonebrücke mit einem TMR-Sensor auf.
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In 2 ist ein um eine Rotationsachse 20 drehbar gelagertes Element 30 dargestellt. Das Element 30 weist eine Erregereinheit 32 auf. Die Erregereinheit 32 ist gemäß 2 beispielhaft an einer Welle 34 drehfest angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann die Erregereinheit 32 auch direkt durch die Welle 34 gebildet werden. Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die Erregereinheit auch durch einen Rotor eines elektrischen Antriebs 7 gebildet werden. Insbesondere kann die Erregereinheit 32 Teil eines Rotors eines elektrischen Antriebs 7 sein.
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Die Erregereinheit 32 ist insbesondere als diametral magnetisierter, kunststoffgespritzter Ringmagnet, ausgebildet. Ein solcher Aufbau ist kostengünstig und einfach herstellbar.
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Die Erregereinheit 32 ist ausgebildet und/oder eingerichtet ein Magnetfeld, welches insbesondere auch Streufelder aufweist, zu erzeugen. Vorzugsweise wird ein Magnetfeld mit mehreren Magnetfeldkomponenten erzeugt.
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Eine Sensoreinheit 5 ist ausgebildet und/oder eingerichtet das durch die Erregereinheit 32 erzeugte magnetische Feld zu erfassen. Die Sensoreinheit 5 weist zumindest den TMR-Sensor 10 auf. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit 5 als TMR-Sensor 10 ausgebildet. Weiterhin ist eine Positionsbestimmungseinheit 8 vorgesehen. Die Positionsbestimmungseinheit 8 ist insbesondere als Mikroprozessor und/oder Mikrokontroller ausgebildet. Vorzugsweise weist die Positionsbestimmungseinheit 8 einen analogen Eingang auf. Der TMR-Sensor 10 wandelt das Magnetfeld in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal des TMR-Sensors 10 wird über den Eingang an die Positionsbestimmungseinheit 8 übertragen. Die Positionsbestimmungseinheit 8 ermittelt aus dem elektrischen Signal die Drehbewegung und oder Winkelposition des Elements 30.
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Die Sensoreinheit 5, welche den TMR-Sensor 10 und vorzugsweise die Positionserfassungseinheit 8, umfasst, ermöglichen zusammen mit der Erregereinheit 32, welche als Ringmagnet ausgebildet ist, die Rotorlage, insbesondere die Drehbewegung und/oder Winkelposition, eines beliebigen rotierenden Systems zu ermitteln z.B. eines bürstenlosen Elektromotors 7.
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Es kann beispielsweise die Rotorposition in einer Motoransteuerung 9 verwendet werden, um eine elektrische Kommutierung zu realisieren. Durch die Motorkommutierung erfolgt die lagerichtige Bestromung der Statorspulen, die den Rotor in Bewegung setzt oder auf eine Position hält.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine hohe Dynamik. Die analogen, differenziellen Ausgangsspannungen des TMR-Sensors 10, die ohne Latenzzeit direkt an den Spannungswandler einer Positionsbestimmungseinheit 8, insbesondere eines Mikrokontrollers angeschlossen werden können. Ferner ist ein Einsatz zur Winkelberechnung bei hohen Drehzahlen möglich (-30000 rpm und höher).
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Die Information, also die Drehbewegung bzw. die Winkelposition des Elements 30 kann insbesondere an einem Motorsteuerung 9 weitergegeben werden. Die Motorsteuerung 9 ermittelt hiermit die Ansteuerung des Motors 7. Der Motor 7 wiederum treibt die Welle 34 an.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Motor 7 Teil des Elements 30. Insbesondere ist lediglich der Rotor des Motors 7 Teil des Elements 30. Gemäß einer Weiterbildung bildet der Rotor gleichzeitig auch die Erregereinheit 32 und/oder umgekehrt.
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Die Erregereinheit 32 erstreckt sich entlang der Rotationsachse 20. Beim Anlegen eines virtuellen kartesischen Koordinatensystems verläuft die Rotationsachse parallel zur x-Achse. Senkrecht zur x-Achse verläuft die z-Achse. Mittels der z-Achse kann der Abstand zwischen der Erregereinheit 32 und dem TMR-Sensor 10 angegeben werden. Beispielhaft erstreckt sich in 2 die Erregereinheit 32 entlang der Rotationsachse 20 über eine Länge 33. Die y-Achse verläuft senkrecht zu der x-Achse und der z-Achse.
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Die Rotationsachse 20 erstreckt sich parallel zur x-Achse. Die Hälfte der Erstreckung der Erregereinheit 32 entlang der Rotationsachse 20 entspricht der Mitte bezogen auf die Rotationsachse 20, bzw. der x-Achse. Gleiches gilt für die Mitte des TMR-Sensors 10, bezogen auf die x-Achse, welche ebenfalls der Hälfte der Erstreckung entlang der x-Achse entspricht. Eine außermittige Anordnung des TMR Sensors 10 gegenüber der Erregereinheit 32 parallel zur Rotationsachse 20, wirkt wie ein Verschieben des TM R-Sensors 10 parallel zur x-Achse, bzw. parallel zur Rotationsachse 20. Der TMR-Sensor 10 und die Erregereinheit sind parallel zu Rotationsachse derart verschoben angeordnet, dass die Mitte 34 der Erregereinheit 32 und die Mitte 19 des TMR-Sensors 10 entlang der Rotationsachse 20 beabstandet sind. Der TMR-Sensor 10 ist hierbei um die Länge 40 verschoben angeordnet.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform entspricht die Verschiebung 40 zirka der halben Ausdehnung der Erregereinheit 32 entlang der Rotationsachse 20. Der Normalenvektor des TMR-Sensors 10 schneidet die Rotationsachse im Randbereich, insbesondere im Rand, der Erregereinheit 32.
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Die Mitte 34 der Erregereinheit 32 bezogen auf die Erstreckung entlang der Rotationsachse 20 entspricht der halben Länge 33.
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Der TMR Sensor 10 ist bezogen auf die Erstreckung der Erregereinheit 32 entlang der Rotationsachse 20 außermittig angeordnet. Das bedeutet, dass der Mittelpunkt 19 des TMR-Sensors 10, bezogen auf die Erstreckung entlang der Rotationsachse 20, parallel zur Rotationsachse 20, insbesondere in oder entgegen der x-Achsenrichtung, gegenüber der Mitte 34 der Erregereinheit 32 verschoben angeordnet ist.
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Der TMR-Sensor 10 ist bezogen auf die Erstreckung der Erregereinheit 32 entlang der Rotationsachse 20 außermittig angeordnet.
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In 3 ist die Seitenansicht des Aufbaus aus 2 dargestellt. Der Abstand 42 entspricht dem Abstand zwischen der Erregereinheit 32 und dem TMR-Sensor 10.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der TMR-Sensor 10 zusätzlich parallel zu y-Achse verschoben.
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Die optimale Position des TMR-Sensors 10, also der Verschiebung parallel zur Rotationsachse 20, ist durch eine Magnetvermessung und Auswertung des Verhältnisses zwischen den Feldkomponenten Bx und By ermittelt. Der Sensor stellt sinus-und cosinusförmige Spannungsverläufe zur Verfügung aus denen in der Positionsbestimmungseinheit 8 die Drehbewegung und die Winkelposition des Elements 20, insbesondere der rotierenden Welle 34, auf der die Erregereinheit 32 befestigt ist, berechenbar ist.
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In 4 ist das Verhältnis der Feldkomponente Bx/By entlang der x-Achse bzw. der Rotationsachse 20 dargestellt. Auf der x-Achse ist die außermittige Verschiebung des TMR-Sensors 10 gegenüber der Erregereinheit 32 dargestellt.
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Die Angaben sind in mm. Der Wert entspricht der Verschiebungslänge 40 aus 2. Auf der y-Achse ist das Verhältnis Bx zu By dargestellt. Die einzelnen Kurven sind abhängig von dem Abstand zwischen Erreger Einheit 32 und TMR-Sensor 10 in z-Richtung ausgebildet. Die Abstände erstrecken sich von 0,6 mm bis 1,8 mm. Wenn das Verhältnis der Feldkomponenten gleich 1 ist, dann ist der Winkelfehler minimal.
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In 5 ist der berechnete Winkelfehler dargestellt. Die x-Achse zeigt die außermittige Verschiebung des TMR-Sensors 10 gegenüber der Erregereinheit 32. Die Werte sind in mm angeben.
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Auf der y-Achse ist der Winkelfehler Φerr eingetragen. Entsprechend 4 ist näherungsweise bei 1 und bei 7 der Winkelfehler am geringsten. Der Winkelfehler entsteht durch das Magnetfeld, insbesondere Streufelder.
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Der Winkelfehler wird mittels FFT (Fast Fourier Transformation) basierenden Algorithmen in der Positionsbestimmungseinheit 8 kompensiert. Im Normalfall reicht eine einmalige Kompensation am Produktionsbandende. Bei größeren mechanischen Toleranzen, ist es erforderlich die Algorithmen auch im laufendem Betrieb laufend zu aktivieren.
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Im Folgenden sind beispielhaft die Messergebnisse in einer Tabelle zusammengefasst die Messung wurde durchgeführt mit einem 14 Bit differential +/- 5V Analog Digital Wandler mit 2kHz und „Fixed point implementation“.
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Aufgrund der Verwertung von Streufelder, bleibt ein relativ großer Winkelfehler erhalten. Bei den Magnetfeldern im TMR-Sensor handelt es sich um Streufelder.
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Der Winkelfehler wird mittels FFT (Fast Fourier Transformation) basierenden Algorithmen im Mikrokontroller kompensiert. Dabei werden 10 Winkelharmonischen an einer starren Position kompensiert und die 2-te Harmonische während der Drehbewegung (on-line). Die zweite Harmonische wird online nachgeführt.
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Die Umdrehungsgeschwindigkeit beträgt 1000 rpm. Bei der Erregereinheit 32 handelt es sich um einen kunststoffgespritzten Ferrit (Br~270mT), diametral magnetisierter Ringmagnet. Der Ringmagnet wies einen Außendurchmesser von 12mm und einen Innendurchmesser von 6mm auf. Die Ausdehnung 33 beträgt 8mm.
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Es ergeben sich die in der folgenden Tabelle angegebenen Messergebnisse. Die Verschiebung entlang der x-Achse und der y-Achse wird jeweils ausgehend vom Mittelpunkt
34 ermittelt.
| Position [mm]: | Verschieb ung (40) entlang der Rotations achse | Verschie bung entlang der y-Achse | Abstand (42) zwischen Erregereinheit und TMR-Sensor | Max. Fehler (peakto peak) vor der Kompensat ion [deg] | Kompensi erter Winkelfeh ler [deg] |
| | x: typ
y: typ
z: min | 1 | 0 | 0,5 | 6,7 | 1,5 |
| Messung Nr. | 1 | 1,15 | 0 | 0,5 | | 1,2 |
| | 2 | 0,85 | 0 | 0,5 | | 1,8 |
| | 3 | 1 | 0,1 | 0,5 | | 1,4 |
| | 4 | 1 | 0 | 0,4 | | 1,6 |
| | 5 | 1,15 | 0,1 | 0,4 | | 1,4 |
| | 6 | 0,85 | 0,1 | 0,4 | | 1,8 |
| | x: min
y: typ
z: typ | 0,2 | 0 | 1 | 28,1 | 1,4 |
| Messung Nr. | 7 | 0,35 | 0 | 1 | | 2 |
| | 8 | 0,05 | 0 | 1 | | 3 |
| | 9 | 0,2 | 0,1 | 1 | | 1,4 |
| | 10 | 0,2 | 0 | 0,9 | | 1,4 |
| | 11 | 0,35 | 0,1 | 0,9 | | 1,8 |
| | 12 | 0,05 | 0,1 | 0,9 | | 4,5 |
| | x: max
y: typ
z: typ | 1,8 | 0 | 1 | 22,5 | 1,5 |
| Messung Nr. | 13 | 1,95 | 0 | 1 | | 2 |
| | 14 | 1,65 | 0 | 1 | | 2 |
| | 15 | 1,8 | 0,1 | 1 | | 1,7 |
| | 16 | 1,8 | 0 | 0,9 | | 1,6 |
| | 17 | 1,95 | 0,1 | 0,9 | | 2,1 |
| | 18 | 1,65 | 0,1 | 0,9 | | 2 |
| | x: typ
y: typ
z: max | 1 | 0 | 1,5 | 6 | 1,3 |
| Messung Nr. | 19 | 1,15 | 0 | 1,5 | | 1,3 |
| | 20 | 0,85 | 0 | 1,5 | | 1,5 |
| | 34 | 1 | 0,1 | 1,5 | | 1,2 |
| | 22 | 1 | 0 | 1,4 | | 1,3 |
| | 23 | 1,15 | 0,1 | 1,4 | | 1,3 |
| | 24 | 0,85 | 0,1 | 1,4 | | 1,5 |
| | x: typ
y: max
z: typ | 1 | 0,5 | 1 | 11,2 | 1,4 |
| Messung Nr. | 25 | 1,15 | 0,5 | 1 | | 1,3 |
| | 26 | 0,85 | 0,5 | 1 | | 1,7 |
| | 27 | 1 | 0,6 | 1 | | 1,4 |
| | 28 | 1 | 0,5 | 0,9 | | 1,4 |
| | 29 | 1,15 | 0,6 | 0,9 | | 1,3 |
| | 30 | 0,85 | 0,6 | 0,9 | | 1,7 |
| | x: max
y: max
z: min | 1,8 | 0,5 | 0,5 | 27,2 | 1,9 |
| Messung Nr. | 25 | 1,95 | 0,5 | 0,5 | | 2,4 |
| | 26 | 1,65 | 0,5 | 0,5 | | 2,4 |
| | 27 | 1,8 | 0,6 | 0,5 | | 2 |
| | 28 | 1,8 | 0,5 | 0,4 | | 2 |
| | 29 | 1,95 | 0,6 | 0,4 | | 2,5 |
| | 30 | 1,65 | 0,6 | 0,4 | | 2,3 |
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Vorteilhaft ist die Realisierung eines kostengünstigen radial-integrierten Sensorsystems in kleinem Raum z.B. einem flachgebautem EC-Antrieb eines Schiebedachs-Systems, ohne funktionale Einschränkungen z.B. in Drehzahlbereich und/oder Winkelgenauigkeit.
