DE10303392A1 - Electric machine speed and angular position measurement device comprises a signaling wheel with incremental teeth on its outer circumference and index teeth on its inner circumference - Google Patents

Electric machine speed and angular position measurement device comprises a signaling wheel with incremental teeth on its outer circumference and index teeth on its inner circumference Download PDF

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Abstract

Device has a signaling wheel (20) on the outer circumference (20.1) of which in an incremental tooth set (21) made up of teeth (22) and gaps (23) with a first tooth pitch (24). The teeth are detected by sensors (25, 26) and provide high angular resolution. On the inner circumference of the wheel is an index tooth set (27) with which a set of zero impulses corresponding to the number of machine poles (32) can be generated.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Zur Erfassung der Drehzahl bzw. der Drehlage von rotierenden Wellen wie zum Beispiel der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine werden Geberräder eingesetzt, die am Außenumfang mit voneinander beabstandeten Zähnen versehen sind. So werden beispielsweise Geberräder mit einer oder mehreren Indexlücken, d.h. Zahnlücken am Außenumfang eingesetzt, mit denen Null-Impulse erzeugt werden können, die ihrerseits zum Rücksetzen eines Inkrementzählers dienen.To record the speed or the Rotational position of rotating shafts such as the crankshaft an internal combustion engine, encoder wheels are used on the outer circumference with spaced teeth are provided. For example, donor wheels with one or more Index gaps i.e. gullets on the outer circumference used with which zero pulses can be generated in turn to reset an increment counter serve.

DE 2 010 999 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Auslöseimpulsen. Es wird ein Verfahren zum Erzeugen eines gegenüber einer bestimmten Phase eines in stetig veränderbarer Periode ablaufenden Bewegungsvorganges um eine von der Periodendauer in gewünschter Weise abhängigen Zeit vorverlegten Auslöseimpulses offenbart. Gemäß des Verfahrens werden während aufeinanderfolgender Bewegungsperioden Impulsfolgen generiert, die den einzelnen Bewegungsperioden synchron zugeordnet sind. Anschließend werden die Anzahl der Impulse der einzelnen Impulsfolgen, beginnend jeweils mit dem ersten Impuls gezählt und gespeichert und bei einem vorbestimmten Speicherzustand ein Auslöseimpuls erzeugt. Die Impulse einer dieser Impulsfolgen werden nur während einer im Vergleich zur Gesamtdauer der einzelnen Impulsfolgen geringeren vorgegebenen Zeitdauer gezählt und gespeichert. Die Impulsfolge einer weiteren, zeitlich nachfolgenden, vorzugsweise der nächsten Impulsfolge werden so lange gezählt und gespeichert, bis sich als vorbestimmte, die Erzeugung des Auslöseimpulses bestimmender Zähl- bzw. Speicherwert eine vorbestimmte Zahl als Summe der gezählten bzw. gespeicherten Impulse der ersten und zweiten Impulsfolge ergibt. DE 2 010 999 relates to a method and an apparatus for generating trigger pulses. The invention relates to a method for generating a triggering impulse that is advanced in relation to a specific phase of a movement process that takes place in a continuously variable period by a time that is dependent on the period duration in the desired manner. According to the method, pulse sequences are generated during successive movement periods, which are assigned synchronously to the individual movement periods. The number of pulses of the individual pulse sequences is then counted and stored, starting with the first pulse, and a trigger pulse is generated in a predetermined storage state. The pulses of one of these pulse trains are only counted and stored for a shorter period of time compared to the total duration of the individual pulse trains. The pulse sequence of a further, temporally subsequent, preferably the next pulse sequence is counted and stored until a predetermined number as the predetermined count or storage value determining the generation of the trigger pulse is obtained as the sum of the counted or stored pulses of the first and second pulse sequences results.

Wird ein Geberrad mit einer oder mehreren Indexlücken am Außenumfang eingesetzt, ist der mit einem solcherart beschaffenen Impulsrad verbundene Auswertealgorithmus sehr umfangreich, da die fehlenden Zähne durch einen Schätzalgorithmus ersetzt werden, um die erforderliche hohe Auflösung zu erzielen.If a sensor wheel with a or multiple index gaps on the outer circumference used, is the one with such a pulse wheel associated evaluation algorithm very extensive, as the missing Teeth through an estimation algorithm be replaced to achieve the required high resolution.

Nach der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird ein ferromagnetisches geblechtes oder aus massivem Material gefertigtes Impulsrad als Geberrad eingesetzt, welches am Außenumfang eine feine Verzahnung aufweist, um eine entsprechend hohe Winkelauflösung zu erzielen. Am Innenumfang des aus ferromagnetisch geblechtem Material oder aus massivem Material gefertigten Impulsrades befindet sich eine Verzahnung, die im Vergleich zur feinen Außenverzahnung des als Geberrad eingesetzten Impulsrades eine gröbere Verzahnung aufweist, die lediglich Null-Impulse erfasst. Die Außenverzahnung am Umfang des als Impulsrad eingesetzten Geberrades ist als Inkrementverzahnung ausgebildet, während die am Innenumfang des als Impulsrad eingesetzten Geberrades als Indexverzahnung ausgebildet ist.After the proposed according to the invention solution becomes a ferromagnetic sheet metal or solid material manufactured impulse wheel used as an encoder wheel, which on the outer circumference has fine toothing in order to achieve a correspondingly high angular resolution achieve. On the inner circumference of the material made of ferromagnetic sheet metal or impulse wheel made of solid material a toothing, which compared to the fine external toothing of the sender wheel used impulse wheel a coarser Has toothing that only detects zero pulses. The external toothing is formed as an incremental toothing on the circumference of the encoder wheel used as a pulse wheel, while the on the inner circumference of the encoder wheel used as a pulse wheel as Index toothing is formed.

Ein derart beschaffenes, als Geberrad eingesetztes Impulsrad kann zur Polradanfangslageerfassung für eine Synchronmaschine sowie eine Indeximpulserfassung im Betrieb dieser Maschine eingesetzt werden. Die Innenverzahnung des als Impulsrad eingesetzten Geberrades bildet die Anzahl der Polpaare der Synchronmaschine ab. Mittels zweier um 90° elektrisch versetzter Sensoren, mit welchen Flankenverlauf und Pegel erkannt werden, kann ermittelt werden, ob sich in der Ausgangslage ein Nord- oder ein Südpol des Rotors in der Nullachse des Stators befindet, was einer 90° elektrischen Diskretisierung gleichkommt. Ein Impulsgeberrad umfasst so viele Indexzähne, wie Polpaare an der elektrischen Maschine vorhanden sind. Sind 12 Polpaare vorhanden, so entsprechen 90 Winkelgrade elektrisch, 7,5 Winkelgrade mechanisch. Umfasst die elektrische Maschine einen Nordpol und einen Südpol, so entsprechen 90° elektrisch, 90° mechanisch. Die Achse des Rotors der elektrischen Maschine liegt gewöhnlich in Nord-Südrichtung orientiert. Entsprechend dazu ist ein Impulsgeberrad mit seinen Indexzähnen am Rotor ausgerichtet. Die Stator-Nullachse der elektrischen Maschine kann entsprechend des zum Einsatz kommenden Regelungsverfahrens frei gewählt werden. Die Indexsensoren werden am Stator genau entsprechend der Stator-Nullachse (bzw. 90° elektrisch dazu versetzt) angeordnet. Um das Regelverfahren für die elektrische Maschine möglichst einfach zu gestalten, ist es vorteilhaft, die Stator-Nullachse mit einer Stator-Wicklungsachse identisch zu wählen. Damit lässt sich eine 90° elektrisch-Diskretisierung beim Einschalten der elektrischen Maschine erzielen, die ausreichend ist, um eine Synchronmaschine in die beabsichtigte Drehrichtung zu starten.Such a design, as a donor wheel The pulse wheel used can be used to detect the initial position of the pole wheel for a synchronous machine as well as an index pulse detection used in the operation of this machine become. The internal toothing of the encoder wheel used as a pulse wheel maps the number of pole pairs of the synchronous machine. through two electrical by 90 ° offset sensors, with which edge profile and level detected can be determined whether there is a north or a south pole of the rotor is in the zero axis of the stator, which is a 90 ° electrical Discretization equals. A pulse wheel encompasses so many Index teeth how pole pairs are present on the electrical machine. Are 12 Pole pairs present, 90 electrical degrees correspond to 7.5 electrical degrees mechanically. Does the electrical machine include a north pole and one South Pole, so 90 ° correspond electrically 90 ° mechanical. The axis of the rotor of the electrical machine is usually in North-south oriented. Corresponding to this is an impulse wheel with its Index teeth on Rotor aligned. The stator zero axis the electrical machine can be used according to the Control procedure freely chosen become. The index sensors are exactly on the stator Stator zero axis (or 90 ° electrical offset) arranged. To the control procedure for electrical Machine if possible simple to design, it is advantageous to use the stator zero axis to select an identical stator winding axis. With that you can a 90 ° electrical discretization achieve enough when turning on the electrical machine is to a synchronous machine in the intended direction of rotation to start.

Mit der höheren Zähnezahl, d.h. den Inkrementzähnen, die am Außenumfang des als Impulsrad eingesetzten Geberrades ausgebildet sind, kann eine hohe Auflösung der Drehlage für den feldorientierten Betrieb einer Synchronmaschine gewährleistet werden. Mit zwei, den Inkrementzähnen am Außenumfang des als Impulsrad eingesetzten Geberrades zugeordneten Sensoren kann eine Drehrichtungserkennung durchgeführt werden.With the higher number of teeth, i.e. the increment teeth that on the outer circumference of the encoder wheel used as a pulse wheel can be designed high resolution the rotational position for guarantees the field-oriented operation of a synchronous machine become. With two, the increment teeth on the outer circumference of the sensors assigned as a pulse wheel direction detection can be carried out.

Aufgrund der Ausgestaltung des aus ferromagnetischem geblechtem Material oder aus massivem Material gefertigten Impulsrades ohne Lücken kann ein einfacher Auswertealgorithmus eingesetzt werden. Ferner ist eine genaue relative Lageermittlung der Außenverzahnung zur Innenverzahnung durch ein gleichzeitiges Fertigen der beiden Verzahnungen möglich. Ferner kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung die Anfangslagenerkennung der Synchronmaschine auf 90° elektrisch genau bestimmt werden.Due to the design of the impulse wheel made of ferromagnetic sheet metal material or of solid material without gaps, a simple evaluation algorithm can be used. Furthermore, there is an exact relative position determination of the external toothing to the internal toothing possible by simultaneously manufacturing the two gears. Furthermore, the solution proposed according to the invention enables the starting position detection of the synchronous machine to be determined electrically precisely to 90 °.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter beschrieben.The invention is described below with reference to the drawing described in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 ein Geberrad aus Vollmaterial, an dessen Außenverzahnung mehrere Zahnlükken vorgesehen sind, 1 a sensor wheel made of solid material, on the external teeth of which several tooth gaps are provided,

2 die Draufsicht auf ein erfindungsgemäß konfiguriertes Geberrad mit einer lükkenlosen Außen- sowie einer Innenverzahnung, wobei den beiden Verzahnungen jeweils zwei zueinander benachbart angeordnete Sensoren zugeordnet sind, 2 the top view of a sensor wheel configured according to the invention with a gapless external and an internal toothing, the two toothings each being assigned two sensors arranged adjacent to one another,

3.1 die Relativlage der Maschinenpole einer Synchronmaschine zum als Impulsrad eingesetzten Geberrad sowie die Sensoren, 3.1 the relative position of the machine poles of a synchronous machine to the encoder wheel used as a pulse wheel and the sensors,

3.2 die Signalabfolge der Sensoren am Außen- bzw. Innenumfang des als Geberrad eingesetzten Impulsrades für eine erste Drehrichtung einer Synchronmaschine und 3.2 the signal sequence of the sensors on the outer or inner circumference of the pulse wheel used as a sensor wheel for a first direction of rotation of a synchronous machine and

3.3 die Impulsabfolgen der dem Außenumfang und im Innenumfang des Geberrades zugeordneten Sensoren für eine zweite Drehrichtung einer Synchronmaschine, 3.3 the pulse sequences of the sensors assigned to the outer circumference and in the inner circumference of the sensor wheel for a second direction of rotation of a synchronous machine,

4.1 den Schritt durch Stator und Rotor einer elektrischen Maschine und 4.1 the step through the stator and rotor of an electrical machine and

4.2 eine Ausführungsvariante auf ein erfindungsgemäß konfiguriertes Geberrad für eine Polpaarzahl einer zweipoligen elektrischen Maschine. 4.2 an embodiment of a sensor wheel configured according to the invention for a number of pole pairs of a two-pole electrical machine.

Ausführungsvariantenvariants

1 ist die Draufsicht auf ein Geberrad zu entnehmen, dessen Inkrementverzahnung am Außenumfang mehrere Zahnlücken aufweist. 1 the top view of a sensor wheel can be seen, the increment toothing of which has several tooth gaps on the outer circumference.

Das Geberrad 1 wird zur Drehzahl- und Lageerfassung der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine auf dieser angeordnet. Das Geberrad 1 ist symmetrisch zu einer Symmetrieachse 2 ausgebildet und umfasst eine Bohrung 3. Am Außenumfang 4 des Geberrades 1 befinden sich in der Darstellung des Geberrades 1 gemäß 1 mehrere Zahngruppen 5, 6, 7, 8, 9 und 10. Jede der Zahngruppen 5, 6, 7, 8, 9 und 10 umfasst Zähne 17, die voneinander durch eine der Zahnbreite entsprechende Lücke 18 getrennt sind. Die Zahngruppen 5, 6, 7, 8, 9 und 10 am Außenumfang 4 des Geberrades 1 sind jeweils durch Zahnlücken, d.h. einen fehlenden Zahn 11, 12, 13, 14, 15 und 16 voneinander getrennt. Mittels der Zahnlücken 11, 12, 13, 14, 15 und 16 werden Null-Impulse bei der Rotation des Geberrades 1 generiert, mit denen ein in 1 nicht dargestellter Inkrementzähler jeweils zu Null gesetzt wird. Auf diese Weise lassen sich eventuell auftretende Zählfehler durch Null-Impulse eliminieren.The encoder wheel 1 is arranged for speed and position detection of the crankshaft of an internal combustion engine on this. The encoder wheel 1 is symmetrical to an axis of symmetry 2 trained and includes a bore 3 , On the outer circumference 4 of the encoder wheel 1 are in the representation of the encoder wheel 1 according to 1 several groups of teeth 5 . 6 . 7 . 8th . 9 and 10 , Each of the tooth groups 5 . 6 . 7 . 8th . 9 and 10 includes teeth 17 which are separated by a gap corresponding to the tooth width 18 are separated. The tooth groups 5 . 6 . 7 . 8th . 9 and 10 on the outer circumference 4 of the encoder wheel 1 are each due to tooth gaps, ie a missing tooth 11 . 12 . 13 . 14 . 15 and 16 separated from each other. By means of the tooth gaps 11 . 12 . 13 . 14 . 15 and 16 become zero impulses when the encoder wheel rotates 1 generated with which an in 1 increment counter (not shown) is set to zero. In this way, any counting errors that may occur can be eliminated by zero pulses.

Gemäß der in 1 wiedergegebenen Darstellung des Geberrades 1 sind zur Null-Impuls-Erkennung ein oder mehrere Zahnlücken 11, 12, 13, 14, 15 und 16 erforderlich. Hinsichtlich des erzielbaren Auflösungsvermögens, beispielsweise im feldorientierten Betrieb einer als Synchronmaschine beschaffenen Maschine, ist der Auswertealgorithmus zur Auswertung der generierten Impulse sehr umfangreich, da die in den Zahnlücken 11, 12, 13, 14, 15 bzw. 16 fehlenden Zähne durch einen Schätzalgorithmus ersetzt werden müssen, um die erforderliche hohe Auflösung zu gewährleisten.According to the in 1 reproduced representation of the encoder wheel 1 are one or more tooth gaps for zero pulse detection 11 . 12 . 13 . 14 . 15 and 16 required. With regard to the achievable resolving power, for example in the field-oriented operation of a machine procured as a synchronous machine, the evaluation algorithm for evaluating the generated pulses is very extensive, since it is in the tooth gaps 11 . 12 . 13 . 14 . 15 respectively. 16 missing teeth must be replaced by an estimation algorithm to ensure the required high resolution.

2 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes, als Impulsrad eingesetztes Geberrad mit einer Inkrementverzahnung am Außenumfang und einer Indexverzahnung am Innenumfang. 2 shows an inventively designed, used as a pulse wheel encoder wheel with an incremental toothing on the outer circumference and an index toothing on the inner circumference.

Das in 2 in der Draufsicht dargestellte Imipulsrad 20 umfasst einen Außenumfang 20.1 und einen Innenumfang 20.2. Das Geberrad 20 gemäß der Darstellung in 2 kann als ein aus ferromagnetischem Material, z.B. Blechen zusammengesetztes Bauteil sein, andererseits ist es auch möglich, das in 2 dargestellte Geberrad 20 aus massivem Vollmaterial zu fertigen.This in 2 Imipulsrad shown in plan view 20 includes an outer circumference 20.1 and an inner circumference 20.2 , The encoder wheel 20 as shown in 2 can be as a component composed of ferromagnetic material, for example sheet metal, on the other hand it is also possible that the in 2 shown encoder wheel 20 to be made from solid solid material.

Am Außenumfang 20.1 des Geberrades 20 ist eine Inkrementverzahnung 21 ausgebildet, deren Zähne 22 und Lücken 23 in einer ersten Zahnteilung 24 ausgebildet sind. Die Zahnteilung 24 ist so gewählt, dass sich beispielsweise im feldorientierten Betrieb einer als Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine eine hohe Winkelauflösung erzielen lässt.On the outer circumference 20.1 of the encoder wheel 20 is an increment toothing 21 trained whose teeth 22 and gaps 23 in a first tooth division 24 are trained. The tooth division 24 is selected such that a high angular resolution can be achieved, for example, in the field-oriented operation of an electrical machine designed as a synchronous machine.

Der Inkrementverzahnung 21 am Außenumfang 20.1 des Geberrades 20 sind ein erster äußerer Sensor 25 sowie ein zweiter äußerer Sensor 26 zugeordnet. In Rotationsrichtung des Geberrades 20 gesehen sind der erste äußere Sensor 25 und der zweite äußere Sensor 26 voneinander beabstandet. Mittels der beiden äußeren Sensoren 25, 26 erfolgt eine Drehrichtungserkennung des Geberrades 20 (vgl. Impulsabfolgen gemäß der 3.2 bzw. 3.3).The increment toothing 21 on the outer circumference 20.1 of the encoder wheel 20 are a first external sensor 25 and a second outer sensor 26 assigned. In the direction of rotation of the encoder wheel 20 seen the first outer sensor 25 and the second outer sensor 26 spaced from each other. By means of the two outer sensors 25 . 26 the direction of rotation of the encoder wheel is detected 20 (see pulse sequences according to 3.2 respectively. 3.3 ).

Am Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 ist eine Indexverzahnung 27 ausgebildet. Die Indexverzahnung 27 wird bevorzugt derart ausgeführt, dass diese eine Anzahl von Zähnen und Zahnlücken 29 aufweist, die der Anzahl der Polpaare (NS), d.h. der Maschinenpole 32 einer als Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine entspricht. Gemäß der Darstellung des Geberrades 20 in 2 umfasst die Indexverzahnung 27 zum Beispiel 12 Zähne und 12 Zahnlücken und lässt sich somit beispielsweise an einer 12-poligen Synchronmaschine einsetzen. Durch die gewählte Ausbildung der Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 lassen sich beispielsweise 12 Null-Impulse erzeugen. Die Anzahl der generierten Null-Impulse entspricht der Anzahl der Polpaare (NS), d.h. der Maschinenpole 32 einer als Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine. Zur Abtastung der Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 sind zwei Sensoren 30, 31 vorgesehen. Die Indexverzahnung 27 wird über einen ersten inneren Sensor 30 und einen in Umfangsrichtung von diesem beabstandeten zweiten inneren Sensor 31 abgetastet. Die beiden dem Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 zugeordneten Sensoren 30, 31 sind in der Lage, Flanken und Pegel der Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 zu erkennen. Mittels der eingesetzten Sensorik 30, 31 kann festgestellt werden, ob sich in der Ausgangslage der elektrischen Maschine ein Nord- oder ein Südpol eines Maschinenpols der als Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine in der Stator-Nullachse befindet 49, was einer 90° elektrischen Diskretisierung gleichkommt. Die Stator-Nullachse 49 kann prinzipiell entsprechend des gewählten Regelungsverfahrens, mit welchem die elektrische Maschine geregelt werden soll, frei gewählt werden. Die Sensoren werden am Stator entsprechend der gewählten Stator-Nullachse 49 (bzw. 90° elektrisch dazu versetzt) angeordnet. Zur Vereinfachung des Regelverfahrens für die elektrische Ma schine ist es besonders vorteilhaft, die Stator-Nullachse 49 mit einer Stator-Wicklungsachse identisch zu wählen, wozu die Achsen der Wicklungen V-V, U-U und W-W herangezogen werden können. Bei einer Polpaarzahl von 12 an der elektrischen Maschine entsprechen 90° elektrisch einem mechanischen Winkel von 7,5°.On the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 is an index gear 27 educated. The index gearing 27 is preferably carried out in such a way that it has a number of teeth and tooth gaps 29 has the number of pole pairs (NS), ie the machine poles 32 corresponds to an electrical machine designed as a synchronous machine. According to the representation of the encoder wheel 20 in 2 includes the index gearing 27 for example 12 Teeth and 12 Tooth gaps and can therefore be used on one 12 - Insert the synchronous machine. Through the chosen design of the index gearing 27 on the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 can for example 12 Generate zero pulses. The number of generated zero pulses corresponds to the number of pole pairs (NS), ie the machine poles 32 an electrical machine designed as a synchronous machine. For scanning the index tooth voltage 27 on the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 are two sensors 30 . 31 intended. The index gearing 27 is via a first inner sensor 30 and a second inner sensor spaced circumferentially therefrom 31 sampled. The two the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 assigned sensors 30 . 31 are able to flanks and level of the index toothing 27 on the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 to recognize. By means of the sensors used 30 . 31 It can be determined whether there is a north or a south pole of a machine pole of the electrical machine designed as a synchronous machine in the stator zero axis in the starting position of the electrical machine 49 , which is equivalent to 90 ° electrical discretization. The stator zero axis 49 can in principle be freely selected in accordance with the selected control method with which the electrical machine is to be controlled. The sensors on the stator correspond to the selected stator zero axis 49 (or 90 ° electrically offset). To simplify the control method for the electrical machine, it is particularly advantageous to use the stator zero axis 49 to be chosen identically with a stator winding axis, for which the axes of the windings VV, UU and WW can be used. With a number of 12 pairs of poles on the electrical machine, 90 ° electrically corresponds to a mechanical angle of 7.5 °.

Durch die Detektion des in der Stator-Nullachse 49 der als Synchronmaschine ausgibildeten elektrischen Maschine liegenden Nord- oder Südpols eines Maschinenpols wird eine Information bereitgestellt, die ausreicht, eine als Synchronmaschine ausgeführte elektrische Maschine in die richtige Drehrichtung zu starten.By detecting the in the stator zero axis 49 Information is provided to the north or south pole of a machine pole located as a synchronous machine, which is sufficient to start an electrical machine designed as a synchronous machine in the correct direction of rotation.

3.1 ist eine Zuordnung der erfindungsgemäß mit einer am Außenumfang ausgebildeten Inkrementverzahnung und einer am Innenumfang angeordneten Indexverzahnung ausgeführten Geberrades zu einem Maschinenpol einer elektrischen Maschine zu entnehmen. 3.1 An assignment of the encoder wheel designed according to the invention with an increment toothing formed on the outer circumference and an index toothing arranged on the inner circumference to a machine pole of an electrical machine can be seen.

Aus der Darstellung gemäß 3.1 geht hervor, dass ein Maschinenpol 32 der als Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine jeweils einen Nordpol (N) und einen Südpol (S) umfasst. Mit dem mit Bezugszeichen 33 gekennzeichneten Pfeil ist eine erste Drehrichtung der elektrischen Maschine bezeichnet, mit dem gestrichelt dargestellten Pfeil 34 wird die zweite Drehrichtung der elektrischen Maschine identifiziert.From the representation according to 3.1 shows that a machine pole 32 the electrical machine designed as a synchronous machine comprises a north pole (N) and a south pole (S). With the one with reference numerals 33 marked arrow is a first direction of rotation of the electrical machine, with the arrow shown in dashed lines 34 the second direction of rotation of the electrical machine is identified.

In dem in 3.1 dargestellten Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Geberrades mit Inkrementverzahnung am Außenumfang und Indexverzahnung am Innenumfang kann eine Polradaxifangslageerfassung einer Synchronmaschine dargestellt werden. Zwischen den Maschinenpolen 32 – von denen in der schematischen Darstellung gemäß 3.1 lediglich einer dargestellt ist – und der Inkrementverzahnung 21 am Außenumfang 20.1 des Geberrades 20 befinden sich der erste äußere Sensor 25 sowie der zweite äußere Sensor 26. Die beiden Sensoren 25 bzw. 26 liegen um einen Abstand auseinander. Die Inkrementverzahnung 21 wird durch einzelne Zähne 22 gebildet, die durch eine Lücke 23 voneinander getrennt sind. Die erste Teilung, in der die Inkrementverzahnung 21 kontinuierlich am Außenumfang 20.1 des Geberrades 20 ausgebildet ist, wird durch Bezugszeichen 24 identifiziert. Am dem Außenumfang 20.1 des Geberrades 20 gegenüberliegenden Innenumfang 20.2 ist eine in einer zweiten Zahnteilung 28 hergestellte Indexverzahnung 27 ausgebildet. Die zweite Zahnteilung 28, in der die Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 ausgebildet ist, übersteigt die erste Teilung 24 der Inkrementverzahnung 21 am Außenumfang 20.1 des Geberrades 20 um ein Vielfaches, in der Darstellung gemäß 3 um den Faktor 3.In the in 3.1 Application example of the sensor wheel proposed according to the invention with increment toothing on the outer circumference and index toothing on the inner circumference, a pole wheel axial position detection of a synchronous machine can be represented. Between the machine poles 32 - Of which according to the schematic representation 3.1 only one is shown - and the increment toothing 21 on the outer circumference 20.1 of the encoder wheel 20 are the first outer sensor 25 as well as the second outer sensor 26 , The two sensors 25 respectively. 26 are separated by a distance. The increment toothing 21 is through single teeth 22 formed by a gap 23 are separated from each other. The first division in which the increment toothing 21 continuously on the outer circumference 20.1 of the encoder wheel 20 is formed by reference numerals 24 identified. On the outer circumference 20.1 of the encoder wheel 20 opposite inner circumference 20.2 is one in a second tooth pitch 28 manufactured index toothing 27 educated. The second tooth division 28 in which the index toothing 27 on the inner circumference 20.2 is formed, exceeds the first division 24 the increment toothing 21 on the outer circumference 20.1 of the encoder wheel 20 many times over, according to the representation 3 by a factor of 3.

Wie aus der Darstellung gemäß 3.1 hervorgeht, entspricht die Erstreckung eines Zahnes 29.1 der Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 des Geberrades der Ausdehnung des Nordpols (N) des Maschinenpols 32 der als Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine. Die äußeren Sensoren 25 und 26 liegen um den Abstand A1 auseinander, während die beiden, der Indexverzahnung 27 zugeordneten inneren Sensoren 30, 31 um einen Abstand A2 auseinanderliegend angeordnet sind.As shown in the illustration 3.1 shows the extent of a tooth 29.1 the index toothing 27 on the inner circumference 20.2 the encoder wheel of the extension of the north pole (N) of the machine pole 32 the electrical machine designed as a synchronous machine. The outside sensors 25 and 26 lie apart by the distance A 1 , while the two, the index toothing 27 assigned internal sensors 30 . 31 are spaced apart by a distance A 2 .

Aus 3.2 geht die Abfolge der durch die Sensoren 25, 26 bzw. 30 und 31 für die erste Drehrichtung generierten Signale näher hervor.Out 3.2 the sequence goes through the sensors 25 . 26 respectively. 30 and 31 generated signals for the first direction of rotation.

Für die erste Drehrichtung 33 (Linksdrehung) generiert der erste äußere Sensor 25 eine erste Impulsfolge 35. Der erste äußere Sensor 25 generiert die erste Impulsfolge 35, die durch ein Rechtecksignal gekennzeichnet ist, welches zwischen einem High-Pegel 37 und einem Low-Pegel 38 – entsprechend der Passage eines Zahnes 22 bzw. einer Zahnlücke 23 – am ersten äußeren Sensor 25 vorbei – verursacht wird. Der dem ersten äußeren Sensor 25 in Richtung der ersten Drehrichtung 33 gesehen vorgeschaltete zweite äußere Sensor 26 generiert eine zweite Impulsfolge 36, die ebenfalls einem Rechtecksignal entspricht, welches zwischen einem High-Pegel 37 und einem Low-Pegel 38 verläuft. Aufgrund des in 3.1 dargestellten Abstandes A1 zwischen dem ersten äußeren Sensor 25 und dem zweiten äußeren Sensor 26 stellt sich eine Phasenverschiebung zwischen der ersten Impulsfolge 35 des ersten äußeren Sensors 25 und der zweiten Impulsfolge 36 des zweiten äußeren Sensors 26 bei Rotation des erfindungsgemäßen Geberrades 20 in die erste Drehrichtung 33 (Linksdrehung) ein. Bei der Drehung des Geberrades 20 in die erste Drehrichtung 33 liefern die beiden, dem Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 zugeordneten inneren Sensoren 30 bzw. 31 aufgrund der am Innenumfang 20.2 ausgebildeten Indexverzahnung 27 ebenfalls Signale. Bezugszeichen 39 bezeichnet eine dritte Impulsfolge, die vom ersten inneren Sensor 30 erzeugt wird. Entsprechend der zweiten Zahnteilung 28 der Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 stellt sich ebenfalls ein Rechteckblocksignal ein, welches zwischen einem High-Pegel 41 und einem Low-Pegel 42 schwankt. Aufgrund des Abstandes A2 (vgl. Darstellung gemäß 3.1) zwischen dem ersten inneren Sensor 30 und dem zweiten inneren Sensor 31 ist das Signal, welches vom zweiten inneren Sensor 31 geliefert wird, die vierte Impulsfolge 40 zur dritten Impulsfolge 39 des ersten inneren Sensors 30 phasenverschoben. Auch das Rechteckblocksignal der vierten Impulsfolge 40 des zweiten inneren Sensors 31 schwankt zwischen einem High-Pegel 41 und einem Low-Pegel 42. Aufgrund der Übereinstimmung der Umfangslage des Nordpols (N) des Maschinenpols 32 mit dem Zahn 29.1 der Indexverzahnung 27 erkennt der erste innere Sensor 30 die Passage des Nordpols (N) des Maschinenpols 32 durch die Stator-Nullachse 49. Die dritte Impulsfolge 39 weist im Bereich des Südpols (S) des Maschinenpols 32 den Low-Pegel 42 auf, so dass eine zum Start der Synchronmaschine in die richtige, beabsichtigte Drehrichtung weisende Information vorliegt.For the first direction of rotation 33 (Left turn) generates the first outer sensor 25 a first pulse train 35 , The first outer sensor 25 generates the first pulse train 35 , which is characterized by a square wave signal which is between a high level 37 and a low level 38 - according to the passage of a tooth 22 or a tooth gap 23 - on the first outer sensor 25 over - is caused. The first outer sensor 25 in the direction of the first direction of rotation 33 seen upstream second outer sensor 26 generates a second pulse train 36 , which also corresponds to a square-wave signal which is between a high level 37 and a low level 38 runs. Due to the in 3.1 distance A 1 shown between the first outer sensor 25 and the second outer sensor 26 there is a phase shift between the first pulse train 35 of the first outer sensor 25 and the second pulse train 36 of the second outer sensor 26 upon rotation of the encoder wheel according to the invention 20 in the first direction of rotation 33 (Left turn) on. When turning the encoder wheel 20 in the first direction of rotation 33 deliver the two, the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 assigned internal sensors 30 respectively. 31 due to the inside circumference 20.2 trained index gearing 27 also signals. reference numeral 39 denotes a third pulse train from the first inner sensor 30 is produced. According to the second tooth pitch 28 the index toothing 27 on the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 there is also a rectangular block signal, which is between a high level 41 and a low level 42 fluctuates. Due to the distance A 2 (see illustration according to 3.1 ) between the first inner sensor 30 and the second inner sensor 31 is the signal from the second inner sensor 31 is delivered, the fourth pulse train 40 to the third pulse train 39 of the first inner sensor 30 phase. Also the square block signal of the fourth pulse train 40 of the second inner sensor 31 fluctuates between a high level 41 and a low level 42 , Due to the agreement of the circumferential position of the north pole (N) of the machine pole 32 with the tooth 29.1 the index toothing 27 recognizes the first inner sensor 30 the passage of the north pole (N) of the machine pole 32 through the stator zero axis 49 , The third pulse train 39 points in the area of the south pole (S) of the machine pole 32 the low level 42 so that there is information pointing to the start of the synchronous machine in the correct, intended direction of rotation.

Aus der Darstellung gemäß 3.3 gehen die Signalsequenzen der äußeren Sensoren, die der Inkrementverzahnung zugeordnet sind, sowie die der inneren Sensoren 30, 31, die der Indexverzahnung zugeordnet sind, für die zweite Drehrichtung der elektrischen Maschine hervor.From the representation according to 3.3 go the signal sequences of the outer sensors, which are assigned to the increment toothing, as well as those of the inner sensors 30 . 31 , which are assigned to the index toothing, for the second direction of rotation of the electrical machine.

Für die zweite Drehrichtung 34 (Rechtsdrehung) des Geberrades 20 stellt sich am ersten äußeren Sensor 25 eine fünfte Imipulsfolge 45 ein, die als ein Rechtecksignal charakterisierbar ist, welches zwischen dem High-Pegel 37 und dem Low-Pegel 38 entsprechend des Vorbeibewegens eines Zahnes 22 am ersten äußeren Sensor 25 verläuft. Phasenverschoben dazu verläuft die sechste Impulsfolge 46 des zweiten äußeren Sensors 26 bei einer Drehung des Geberrades 20 in die zweite Drehrichtung 34 (Rechtsdrehung). Aufgrund des aus 3.1 hervorgehenden Abstandes A1 zwischen dem ersten äußeren Sensor 25 und dem zweiten äußeren Sensor 26 stellt sich eine Phasenverschiebung zwischen der Rechtecksignale gemäß der fünften Impulsfolge 45 und der sechsten Impulsfolge 46 der beiden äußeren Sensoren 25 bzw. 26 ein. Die in Blockform vorliegenden Rechtecksignale sind jeweils durch eine ansteigende Flanke 43 und eine abfallende Flanke 44 gekennzeichnet.For the second direction of rotation 34 (Clockwise rotation) of the encoder wheel 20 turns on the first outer sensor 25 a fifth pulse sequence 45 a, which can be characterized as a square wave signal, which is between the high level 37 and the low level 38 according to the passing of a tooth 22 on the first outer sensor 25 runs. The sixth pulse sequence is shifted in phase 46 of the second outer sensor 26 when turning the encoder wheel 20 in the second direction of rotation 34 (Clockwise rotation). Because of the 3.1 resulting distance A 1 between the first outer sensor 25 and the second outer sensor 26 there is a phase shift between the square wave signals according to the fifth pulse train 45 and the sixth pulse train 46 of the two outer sensors 25 respectively. 26 on. The square-wave signals in block form are each due to a rising edge 43 and a falling edge 44 characterized.

Bei Rotation des Geberrades 20 in die zweite Drehrichtung 34 (Rechtsdrehung) generieren die beiden inneren Sensoren 30 bzw. 31 ebenfalls rechteckblockförmige Signale. Diese weisen einen der zweiten Zahnteilung 28 entsprechenden Verlauf auf und schwanken ebenfalls zwischen einem High-Pegel 41 und einem Low-Pegel 42. Die beiden Impulsfolgen, die bei Rotation des Geberrades 20 in die zweite Drehrichtung 34 (Rechtsdrehung) durch die beiden inneren Sensoren 30, 31 generiert werden, sind durch die Bezugszeichen 47 bzw. 48 gekennzeichnet. In Bezug auf die Lage des Nordpols (N) des Maschinenpols 32 generiert im Falle der zweiten Drehrichtung 34 (Rechtsdrehung) des Geberrades 20 der erste innere Sensor 30 ein Low-Pegel-Signal 42.When the encoder wheel rotates 20 in the second direction of rotation 34 (Clockwise rotation) generate the two inner sensors 30 respectively. 31 also rectangular block-shaped signals. These have one of the second tooth pitches 28 corresponding course and also fluctuate between a high level 41 and a low level 42 , The two pulse sequences that occur when the encoder wheel rotates 20 in the second direction of rotation 34 (Clockwise rotation) by the two inner sensors 30 . 31 are generated by the reference numerals 47 respectively. 48 characterized. Regarding the location of the north pole (N) of the machine pole 32 generated in the case of the second direction of rotation 34 (Clockwise rotation) of the encoder wheel 20 the first inner sensor 30 a low level signal 42 ,

Aufgrund der höheren Zähnezahl, d.h. der kleineren ersten Zahnteilung 24 der Inkrementverzahnung 21 am Außenumfang 20.1 des Geberrades 20 kann eine hohe Auflösung der Winkellage des Geberrades 20 für den feldorientierten Betrieb einer als Synchronmaschine beschaffenen elektrischen Maschine gewährleistet werden. Mittels der beiden inneren Sensoren 30 bzw. 31, mit denen Flanken 43, 44 sowie Pegel 41, 42 erkannt werden können, lässt sich feststellen, ob sich in der Ausgangsdrehlage der elektrischen Maschine ein Nordpol (N) oder ein Südpol (S) in der Stator-Nullachse 49 befindet. Anhand dieser Information kann eine als Synchronmaschine ausgebildete elektrische Maschine in die richtige Drehrichtung gestartet werden. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung des Geberrades 20 mit Inkrementverzahnung 21 am Außenumfang 20.1 und Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 lässt sich ein einfacher Auswertealgorithmus einsetzen, bei dem Zahnlücken nicht durch aufwendig zu implementierende Schätzalgorithmen ersetzt werden müssen. Durch eine gemeinsame Fertigung der Inkrementverzahnung 21 am Außenumfang 20.1 und der Indexverzahnung 27 am Innenumfang 20.2 des Geberrades 20 lässt sich eine genaue Relativlage der beiden Verzahnungen 21, 27 zueinander erreichen.Because of the higher number of teeth, ie the smaller first tooth pitch 24 the increment toothing 21 on the outer circumference 20.1 of the encoder wheel 20 can be a high resolution of the angular position of the encoder wheel 20 for the field-oriented operation of an electrical machine procured as a synchronous machine. By means of the two inner sensors 30 respectively. 31 with which flanks 43 . 44 as well as level 41 . 42 can be recognized, it can be determined whether there is a north pole (N) or a south pole (S) in the stator zero axis in the starting rotational position of the electrical machine 49 located. On the basis of this information, an electrical machine designed as a synchronous machine can be started in the correct direction of rotation. Due to the design of the encoder wheel proposed according to the invention 20 with increment toothing 21 on the outer circumference 20.1 and index teeth 27 on the inner circumference 20.2 a simple evaluation algorithm can be used, in which tooth gaps do not have to be replaced by estimation algorithms that are difficult to implement. By jointly manufacturing the increment toothing 21 on the outer circumference 20.1 and the index toothing 27 on the inner circumference 20.2 of the encoder wheel 20 can be an exact relative position of the two gears 21 . 27 reach each other.

4.1 ist der Querschnitt durch Stator und Rotor einer elektrischen Maschine zu entnehmen. 4.1 the cross section through the stator and rotor of an electrical machine can be seen.

Eine elektrische Maschine 50, bei der es sich beispielsweise um einen Synchronmotor handeln kann, umfasst einen Stator 51 und einen relativ zu diesem beweglichen Rotor 52. Die Lagerungsstellen des Rotors sind in der Schnittdarstellung gemäß 4.1 nicht dargestellt. Am Stator 51 befinden sich Wicklungen 53, 54, 55, nämlich die V-Wicklung, die U-Wicklung sowie die W-Wicklung. Zwischen dem Außenumfang des Rotors 52 und dem Innenumfang des den Rotor 52 umgebenden Stators 51 ist ein Luftspalt 56 ausgebildet. Die Stator-Nullachse ist mit Bezugszeichen 49 gekennzeichnet und fällt gemäß der Schnittdarstellung in 4.1 mit der Statorwicklungsachse der V-Wicklung 53 zusammen.An electrical machine 50 , which can be a synchronous motor, for example, comprises a stator 51 and one relative to this movable rotor 52 , The bearing points of the rotor are shown in the sectional view 4.1 not shown. On the stator 51 there are windings 53 . 54 . 55 , namely the V-winding, the U-winding and the W-winding. Between the outer circumference of the rotor 52 and the inner circumference of the rotor 52 surrounding stator 51 is an air gap 56 educated. The stator zero axis is with reference numerals 49 marked and falls in accordance with the sectional view 4.1 with the stator winding axis of the V winding 53 together.

4.2 ist eine Ausführungsvariante eines Geberrades für eine elektrische Maschine entnehmbar, deren Polpaarzahl 1 beträgt. 4.2 is an embodiment of a transmitter wheel for an electrical machine whose number of pole pairs 1 is.

Das Geberrad 20 gemäß 4.2 umfasst analog zum in 2 dargestellten Geberrad 20 eine Inkrementverzahnung 21, die am Außenumfang 20.1 angeordnet ist. Die einzelnen Zähne 22 der Inkrementverzahnung 21 sind durch Zahnlücken 23 voneinander getrennt. Die Inkrementverzahnung 21 ist in der ersten Zahnteilung 24 ausgebildet. An der Innenseite des Geberrades 20 gemäß der Darstellung in 4.2 sind ein Nordpol und ein Südpol ausgebildet, die in diesem Falle einen Winkel von 180° an der Innenseite des Geberrades 20 überstreichen. Der Nordpol und der Südpol werden durch den ersten inneren Sensor 30 sowie den zweiten inneren Sensor 31 abgetastet. Mit Bezugszeichen 33 ist die erste Drehrichtung der elektrischen Maschine 50, mit Bezugszeichen 34 die zweite Drehrichtung der elektrischen Maschine 50 bezeichnet. Die Geberräder 20 gemäß der Darstellungen in den 2 und 4.2 sind drehfest mit dem Rotor 52 der elektrischen Maschine 50 verbunden. In der Ausführungsvariante des Geberrades 20 gemäß 4.2 entsprechen 90° elektrisch, 90 mechanischen Winkelgraden, während in der Ausführungsvariante des Geberrades 20 für eine 12-polige elektrische Maschine 50 90° elektrisch 7,5 mechanischen Winkelgraden entsprechen.The encoder wheel 20 according to 4.2 analogous to in 2 shown encoder wheel 20 an increment toothing 21 that on the outer circumference 20.1 is arranged. The individual teeth 22 the increment toothing 21 are due to tooth gaps 23 separated from each other. The increment toothing 21 is in the first tooth pitch 24 educated. On the inside of the encoder wheel 20 as shown in 4.2 a north pole and a south pole are formed, which in this case has an angle of 180 ° on the inside of the encoder wheel 20 sweep. The north pole and the south pole are through the first inner sensor 30 and the second inner sensor 31 sampled. With reference numbers 33 is the first direction of rotation of the electrical machine 50 , with reference numerals 34 the second direction of rotation of the electrical machine 50 designated. The encoder wheels 20 as shown in the 2 and 4.2 are rotatable with the rotor 52 of the electrical machine 50 connected. In the variant of the encoder wheel 20 according to 4.2 correspond to 90 ° electrical, 90 mechanical angular degrees, while in the variant of the encoder wheel 20 for a 12-pole electrical machine 50 90 ° electrical correspond to 7.5 mechanical angular degrees.

Mit Bezugszeichen 32 ist das Maschinenpolpaar einer elektrischen Maschine 50, deren Polpaarzahl gleich 1 ist, bezeichnet. Die Indexverzahnung 27 entsprechend dieser Ausführungsvariante umfasst einen halbkreisförmig konfigurierten Zahn 29.1 und eine dem Zahn 29.1 gegenüberliegende Zahnlücke 29.2, die ebenfalls halbkreisförmig gestaltet ist. Die inneren Sensoren 30, 31 werden am Stator 51 (vgl. Darstellung gemäß 4.1) der elektrischen Maschine 50 entsprechend der gewählten Stator-Nullachse 49 angeordnet. Damit lässt sich auch bei einer einpolig ausgeführten elektrischen Maschine 50 eine Diskretisierung von 90° elektrisch beim Einschalten der elektrischen Maschine 50 erzielen.With reference numbers 32 is the machine pole pair of an electrical machine 50 , whose number of pole pairs is 1. The index gearing 27 according to this embodiment variant comprises a semicircular tooth 29.1 and one tooth 29.1 opposite tooth gap 29.2 , which is also semicircular. The inner sensors 30 . 31 are on the stator 51 (cf. representation according to 4.1 ) of the electrical machine 50 according to the selected stator zero axis 49 arranged. It can also be used with a single-pole electrical machine 50 a discretization of 90 ° electrical when switching on the electrical machine 50 achieve.

11
Geberradsensor wheel
22
Symmetrieachseaxis of symmetry
33
Bohrungdrilling
44
Außenverzahnungexternal teeth
55
erste Zahngruppefirst dental group
66
zweite Zahngruppesecond dental group
77
dritte Zahngruppethird dental group
88th
vierte Zahngruppefourth dental group
99
fünfte Zahngruppefifth group of teeth
1010
sechste Zahngruppesixth dental group
1111
erste Zahnlückefirst gap
1212
zweite Zahnlückesecond gap
1313
dritte Zahnlückethird gap
1414
vierte Zahnlückefourth gap
1515
fünfte Zahnlückefifth tooth gap
1616
sechste Zahnlückesixth gap
1717
Zahntooth
1818
Lückegap
2020
Impulsradpulse wheel
20.120.1
Außenumfangouter periphery
20.220.2
Innenumfanginner circumference
2121
InkrementverzahnungInkrementverzahnung
2222
Zahntooth
2323
Lückegap
2424
erste Zahnteilungfirst tooth pitch
2525
erster äußerer Sensorfirst outer sensor
2626
zweiter äußerer Sensorsecond outer sensor
2727
IndexverzahnungIndex teeth
2828
zweite Zahnteilungsecond tooth pitch
29.129.1
Zahntooth
29.229.2
Zahnlückegap
3030
erster innerer Sensorfirst inner sensor
3131
zweiter innerer Sensorsecond inner sensor
3232
MaschinenpolpaarMaschinenpolpaar
3333
erste Drehrichtungfirst direction of rotation
3434
zweite Drehrichtungsecond direction of rotation
3535
erste Impulsfolgefirst pulse train
3636
zweite Impulsfolgesecond pulse train
3737
High-PegelHigh level
3838
Low-PegelLow level
3939
dritte Impulsfolgethird pulse train
4040
vierte Impulsfolgefourth pulse train
4141
High-PegelHigh level
4242
Low-PegelLow level
4343
ansteigende Flankerising flank
4444
abfallende Flankefalling flank
4545
fünfte Impulsfolgefifth pulse train
4646
sechste Impulsfolgesixth pulse train
4747
siebte Impulsfolgeseventh pulse train
4848
achte Impulsfolgeeighth pulse train
4949
Stator-NullachseStator neutral axis
A1 A 1
Abstand äußere SensorenDistance outside sensors
A2 A 2
Abstand innere Sensorendistance inner sensors
5050
elektrische Maschineelectrical machine
5151
Statorstator
5252
Rotorrotor
5353
V-WicklungV-coil
5454
U-WicklungU-winding
5555
W-WicklungW-winding
5656
Luftspaltair gap

Claims (9)

Vorrichtung zur Erfassung der Drehlage einer elektrischen Maschine, welcher ein Geberrad (1, 20) zugeordnet ist, an dessen Außenumfang (20.1) eine Inkrementverzahnung (21) ausgebildet ist, deren Zähne (22) und Zahnlücken (23) in einer ersten Zahnteilung (24) ausgeführt sind und die mittels mindestens eines Sensors (25, 26) abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkrementverzahnung (21) am Außenumfang (20.1) in einer eine hohe Drehwinkelauflösung ermöglichenden ersten Zahnteilung (24) ausgeführt ist und am Innenumfang (20.2) des Geberrades (20) eine Indexverzahnung (27) vorgesehen ist, mittels derer eine der Zahl von Maschinenpolen (32) der elektrischen Maschine entsprechende Anzahl von Null-Impulsen generierbar ist.Device for detecting the rotational position of an electrical machine, which has a sensor wheel ( 1 . 20 ) is assigned, on the outer circumference ( 20.1 ) an increment toothing ( 21 ) is formed, whose teeth ( 22 ) and tooth gaps ( 23 ) in a first tooth division ( 24 ) are executed and which are by means of at least one sensor ( 25 . 26 ) is scanned, characterized in that the increment toothing ( 21 ) on the outer circumference ( 20.1 ) in a first tooth pitch that enables a high rotation angle resolution ( 24 ) and on the inner circumference ( 20.2 ) of the encoder wheel ( 20 ) an index toothing ( 27 ) is provided, by means of which one of the number of machine poles ( 32 ) the number of zero pulses corresponding to the electrical machine can be generated. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkrementverzahnung (21) am Außenumfang (20.1) des Geberrades (20) kontinuierlich ausgebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that the increment toothing ( 21 ) on the outer circumference ( 20.1 ) of the encoder wheel ( 20 ) is continuously trained. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Indexverzahnung (27) am Innenumfang (20.2) des Geberrades (20) in einer die erste Zahnteilung (24) der Inkrementverzahnung (21) übersteigenden, zweiten Zahnteilung (2g) ausgeführt ist.Device according to claim 1, characterized in that the index toothing ( 27 ) on In inner circumference ( 20.2 ) of the encoder wheel ( 20 ) the first tooth pitch ( 24 ) of the increment toothing ( 21 ) exceeding second tooth pitch ( 2g ) is executed. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberrad (20) als aus ferromagnetischen Blechen gefertigtes Bauteil ausgebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that the transmitter wheel ( 20 ) is designed as a component made of ferromagnetic sheets. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberrad (20) aus massivem Vollmaterial gefertigt ist.Device according to claim 1, characterized in that the transmitter wheel ( 20 ) is made of solid solid material. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkrementverzahnung (21) am Außenumfang (20.1) zur Drehrichtungserkennung der elektrischen Maschine (20) ein erster und ein zweiter äußerer Sensor (25, 26) zugeordnet sind.Device according to claim 1, characterized in that the increment toothing ( 21 ) on the outer circumference ( 20.1 ) for detecting the direction of rotation of the electrical machine ( 20 ) a first and a second outer sensor ( 25 . 26 ) assigned. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indexverzahnung (27) am Innenumfang (20.2) des Geberrades (20) ein erster und ein zweiter innerer Sensor (30, 31) zugeordnet sind.Device according to claim 1, characterized in that the index toothing ( 27 ) on the inner circumference ( 20.2 ) of the encoder wheel ( 20 ) a first and a second inner sensor ( 30 . 31 ) assigned. Vorrichtung gemäß der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (25, 26; 30, 31) in Umfangsrichtung des Geberrades (20) in Abständen A1 bzw. A2 voneinander beabstandet sind.Device according to claims 6 or 7, characterized in that the sensors ( 25 . 26 ; 30 . 31 ) in the circumferential direction of the encoder wheel ( 20 ) are spaced from each other at intervals A 1 and A 2 . Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (N), (S) der Maschinenpole (32) jeweils in einer einem Zahn (29.1) oder einer Zahnlücke (29.2) der Indexverzahnung (27) entsprechenden Länge ausgebildet sind.Device according to claim 1, characterized in that the poles (N), (S) of the machine poles ( 32 ) each in one tooth ( 29.1 ) or a tooth gap ( 29.2 ) the index toothing ( 27 ) are of appropriate length.
DE2003103392 2003-01-29 2003-01-29 Electric machine speed and angular position measurement device comprises a signaling wheel with incremental teeth on its outer circumference and index teeth on its inner circumference Withdrawn DE10303392A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007009568A1 (en) 2007-02-27 2008-09-11 Robert Bosch Gmbh Hybrid drive comprises electrical machine with drive shaft, where internal combustion engine is provided with another drive shaft, and both drive shafts are temporally coupled with one another
WO2011029654A3 (en) * 2009-09-10 2011-10-20 Robert Bosch Gmbh Method for the operation of an electric machine, and driving device
FR3033457A1 (en) * 2015-03-04 2016-09-09 Valeo Equip Electr Moteur ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH IMPROVED FOLLOW-UP MEANS OF THE ANGULAR POSITION OF THE ROTOR

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