DE102020206482A1 - Verfahren zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts eines Impulsrings einer Lagereinheit an dem Rotationsmittelpunkt der Lagereinheit - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts (C4) eines Impulsrings (7) einer Lagereinheit (4) an dem Rotationsmittelpunkt eines Lagers (4) der Lagereinheit, das einen ersten Ring (8) und einen zweiten Ring (9) aufweist, die konzentrisch relativ zueinander rotieren können, wobei der Impulsring (7) mit einem Zielobjekt (14), das Paare von magnetischen Polen aufweist, und mit einer Befestigungshülse (15) ausgestattet ist, die an dem ersten Ring (8) des Lagers befestigt ist, wobei das Verfahren aufweist:- a) Einsetzen des Impulsrings (7) axial zwischen dem ersten Ring (8) und der Befestigungshülse (15), wobei der erste Ring und die Befestigungshülse dazu ausgebildet sind, den Impulsring in einer axialen Richtung des Lagers zu halten; wobei ein radialer Spalt (g7) zwischen dem Impulsring (7) und der Befestigungshülse (15) bleibt,- b) Aufnehmen eines Winkelsignals über eine mechanische Drehung des Impulsrings (7), wobei das Winkelsignal durch ein Detektionsmittel (5) erzeugt wird, das dazu ausgebildet ist, mit den Paaren von magnetischen Polen zusammenzuwirken;- c) Bestimmen eines Gesamtteilungsabweichungsvektors des Impulsrings (7) basierend auf dem Winkelsignal;- d) Verschieben des Impulsrings (7) in einer radialen Richtung des Lagers, wobei die Amplitude der Verschiebung und die Richtung der Verschiebung aus dem Gesamtteilungsabweichungsvektor bestimmt werden; und- e) Sichern des Impulsrings (7) relativ zu dem ersten Ring (8).

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Magnetsensoren, die Lagereinheiten aufweisen, die mit Detektionsmitteln zusammenwirken, und insbesondere auf Verfahren zum Zentrieren von Impulsringen solcher Lagereinheiten.
• Magnetsensoren liefern analoge sinusförmige Signale, die auf die Rotorwinkelposition bezogen sind. Genauer weist ein solcher Sensor einen Rotor, der aus einem Impulsring gebildet ist, der mit Magnetpolen ausgestattet ist, und einen Stator auf, der mit einem Detektionsmittel ausgestattet ist, das in der Lage ist, das Magnetfeld jedes magnetischen Pols zu detektieren.
• Wenn eine Rotation auf den Rotor angewendet wird, laufen die magnetischen Pole nacheinander vor dem Detektionsmittel vorbei. Ein Strom wird in dem Detektionsmittel basierend auf seinem Abstand zu den magnetischen Polen induziert. Der Strom bildet ein periodisches Signal, sinusförmig, Funktion der Zeit, wobei die Intensität des Signals von dem Abstand zwischen dem Detektionsmittel und den magnetischen Polen abhängt. Die Zeitabhängigkeit kann in eine Winkelabhängigkeit basierend auf der bekannten Geometrie des Sensors und der Rotationsgeschwindigkeit umgewandelt werden. Es ist daher möglich, die Zeit mit der Winkelposition des Rotors zu verknüpfen und ein Sinussignal zu erhalten, das die Intensität mit der Winkelposition verknüpft.
• Solche Magnetsensoren werden allgemein in der Motorsteuerung verwendet. In dem speziellen Fall von Riemenstartergeneratoren ist die Anforderung an die Sensorausgangssignalgenauigkeit aufgrund der Tatsache mehr und mehr wichtig, dass das Maschinendrehmoment ordnungsgemäß mit der geringsten Menge an Rauschen gesteuert werden muss. Des Weiteren muss der Pegel des oszillierenden Stroms der Batterie unter einer festen Grenze bleiben, um nicht die Gesamtleistungen des Fahrzeugs zu verschlechtern.
• Eine der Quellen einer Sensorausgangsungenauigkeit ist der Impulsring selbst, da er kein perfektes Bild der Rotorposition gibt.
• Aufgrund einer Fehlausrichtung der unterschiedlichen Komponenten der Lagereinheit ist der Impulsring nicht perfekt mit dem Detektionsmittel ausgerichtet, sodass der induzierte Strom kein genaues Bild der Winkelposition ist. Der magnetische Mittelpunkt des Impulsrings und der mechanische Mittelpunkt des Rotors fallen nicht zusammen.
• Eine allgemein verwendete Lösung, um die Fehlausrichtung der unterschiedlichen Komponenten zu reduzieren, ist es, die Genauigkeit der Herstellungsvorgänge zu verbessern, um genauere Komponenten zu erzeugen.
• Jedoch beinhaltet ein Verbessern der Herstellungsvorgänge allgemein ein Verlängern der Herstellungsvorgangszykluszeiten und ein Erhöhen der Produktionskosten.
• Es gibt einen Bedarf, zumindest manche der vorher erwähnten Nachteile zu vermeiden, insbesondere durch Reduzieren der Fehlausrichtung des Impulsrings in der Lagereinheit, ohne die Genauigkeit der Lagereinheitskomponenten zu verbessern.
• Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts eines Impulsrings einer Lagereinheit an dem Rotationsmittelpunkt eines Lagers der Lagereinheit, das einen ersten Ring und einen zweiten Ring aufweist, die konzentrisch relativ zueinander rotieren können, vorgeschlagen.
• Der Impulsring ist mit einem Zielobjekt, das Paare von magnetischen Polen aufweist, und mit einer Befestigungshülse ausgestattet, die an dem ersten Ring des Lagers befestigt ist, wobei das Verfahren aufweist:
• - a) Einsetzen des Impulsrings axial zwischen dem ersten Ring und der Befestigungshülse, wobei der erste Ring und die Befestigungshülse dazu ausgebildet sind, den Impulsring in einer axialen Richtung des Lagers zu halten; wobei ein radialer Spalt zwischen dem Impulsring und der Befestigungshülse bleibt,
• - b) Aufnehmen eines Winkelsignals über eine mechanische Drehung des Impulsrings, wobei das Winkelsignal durch ein Detektionsmittel erzeugt wird, das dazu ausgebildet ist, mit den Paaren von magnetischen Polen zusammenzuwirken;
• - c) Bestimmen eines Gesamtteilungsabweichungsvektors des Impulsrings basierend auf dem Winkelsignal;
• - d) Verschieben des Impulsrings in einer radialen Richtung des Lagers, wobei die Amplitude der Verschiebung und die Richtung der Verschiebung aus dem Gesamtteilungsabweichungsvektor bestimmt werden; und
• - e) Sichern des Impulsrings relativ zu dem ersten Ring.
• Vorteilhafterweise weist das Bestimmen eines Gesamtteilungsabweichungsvektors des Impulsrings auf:
• - Bestimmen eines Einzelteilungsabweichungswerts für jedes Intervall, das als der Winkelabstand zwischen zwei nächstgelegenen magnetischen Polen derselben Polarität definiert ist;
• - Auswählen des maximalen Einzelteilungsabweichungswerts und des minimalen Einzelteilungsabweichungswert;
• - Bestimmen eines ersten Einzelteilungsabweichungsvektors, der dem maximalen Einzelteilungsabweichungswert zugeordnet ist, und eines zweiten Einzelteilungsabweichungsvektors, der dem minimalen Einzelteilungsabweichungswert zugeordnet ist; und
• - Berechnen der Vektordifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Vektor, wobei der Gesamtteilungsabweichungsvektor gleich dem resultierenden Vektor ist.
• Vorzugsweise weist das Bestimmen des Einzelteilungsabweichungswert für ein Intervall auf:
• - Bestimmen der aktuellen Periode des Winkelsignals, das durch das Detektionsmittel über das Intervall gemessen wird;
• - Bestimmen der Periode des Winkelsignals über das Intervall; und
• - Berechnen der Einzelteilungsabweichung als die Differenz zwischen der theoretischen Periode des Winkelsignals und der aktuellen Periode des Winkelsignals als ein Prozentsatz von der theoretischen Periode des Winkelsignals.
• Vorteilhafterweise weist die Bestimmung der Amplitude und der Richtung der Verschiebung auf
• - Bestimmen einer Relation, die die Amplitude der Verschiebung mit dem Modul des Gesamtteilungsabweichungsvektors verknüpft,
• - Berechnen der Amplitude mit der Relation, wobei die Richtung der Verschiebung die entgegengesetzte Richtung des Gesamtteilungsabweichungsvektors ist.
• Vorzugsweise wird die Relation, die die Amplitude der Verschiebung mit dem Modul des Gesamtteilungsabweichungsvektors verknüpft, mathematisch oder empirisch bestimmt.
• Vorteilhafterweise werden die Schritte a), b), c) und d) ausgeführt; die Schritte b) und c) werden wiederholt, um einen neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor zu bestimmen; und Schritt e) wird ausgeführt, wenn das Modul des neuen Gesamtteilungssektors geringer oder gleich einem Schwellwert ist.
• Vorzugsweise werden die Schritte a), b), c) und d) ausgeführt; die Schritte b) und c) werden wiederholt, um einen neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor zu bestimmen; Schritt d) wird wiederholt, wenn das Modul des neuen Gesamtteilungsvektors größer als ein Schwellwert ist, wobei die Amplitude der Verschiebung und die Richtung der Verschiebung aus dem neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor bestimmt werden; und Schritt e) wird ausgeführt, wenn das Modul des neuen Gesamtteilungsvektors geringer als oder gleich einem Schwellwert ist.
• Vorteilhafterweise ist der Impulsring durch Schweißen, Kleben oder Durchsetzfügen gesichert.
• Vorzugsweise ist die Befestigungshülse an dem Innenring des Lagers befestigt.
• Gemäß einem anderen Aspekt wird eine Lagereinheit gemäß einem Verfahren, wie es oben definiert ist, hergestellt.
• Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden bei einer Untersuchung der detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, die in keiner Weise beschränkend sind, und den angehängten Zeichnungen ersichtlich werden, in denen:
• 1 eine axiale Schnittansicht einer Lagereinheit gemäß einem Beispiel der Erfindung ist, die an einer rotierenden Welle befestigt ist;
• 2 schematisch eine Ausführungsform eines Impulsrings darstellt;
• 3 eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts des Impulsrings gemäß der Erfindung darstellt;
• 4 den Impulsring darstellt, der axial zwischen dem ersten Ring und der Befestigungshülse eingesetzt ist;
• 5 ein Beispiel eines Winkelsignals darstellt;
• 6 schematisch den magnetischen Mittelpunkt und einen mechanischen Mittelpunkt, die um einen Abstand verschoben sind, darstellt;
• 7 einen Verschiebungsvektor darstellt; und
• 8 eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts des Impulsrings gemäß der Erfindung darstellt.
• Bezug wird auf 1 genommen, die einen Längsschnitt einer Vorrichtung 1 darstellt, die eine rotierende Welle 2, eine Lagereinheit 4 und ein Detektionsmittel 5 aufweist.
• Das Detektionsmittel weist beispielsweise eine Spule auf.
• Die Welle 2 und die Lagereinheit 4 sind an einer Mittelachse X1 der Vorrichtung 1 zentriert.
• Die Lagereinheit 4 weist ein Lager 6, das an der Welle 2 befestigt ist, und einen magnetischen Impulsring 7 auf, der an dem Lager 6 befestigt ist.
• Das Detektionsmittel 5 ist mit dem Impulsring 7 zum Nachverfolgen der Rotation der Rotationswelle 2 verbunden.
• Das Lager 6 weist einen rotierenden Innenring 8 und einen nicht rotierenden Außenring 9 auf, die an der Achse X1 zentriert sind. Das Lager 6 weist auch Wälzkörper 10, beispielsweise Kugeln, auf, die zwischen dem Innenring 8 und dem Außenring 9 angeordnet sind.
• Der Innenring 8 weist eine zylindrische Bohrung 11 und eine zylindrische Nut 12 auf, die in der Bohrung 11 hergestellt ist. Unter Bezugnahme auf die Achse X1 ist der Durchmesser der zylindrischen Bohrung 11 kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Nut 12.
• Der Impulsring 7 weist einen Zielobjekthalter 13, ein Zielobjekt 14 und eine Befestigungshülse 15 auf.
• Von der Mittelachse X1 weggehend weist der Zielobjekthalter 13 einen Innenumfang 16, einen radialen Abschnitt 17 und einen Außenumfang 18 auf. Der Innenumfang 16 definiert eine Innenbohrung des Zielobjekthalters 13 und ist an dem rotierenden Innenring 8 des Lagers 6 mittels der Befestigungshülse 15 befestigt. Der radiale Abschnitt 17 erstreckt sich im Wesentlichen radial von dem Innenumfang 16 in Richtung der Außenseite des Lagers 6. Der Außenumfang 18 des radialen Abschnitts 17 ist radial über den Außenring 9 hinaus angeordnet.
• Ein Spalt g17 ist axial zwischen dem radialen Abschnitt 17 des Zielobjekthalters 13 und der Seitenfläche des Außenrings 9 vorgesehen.
• Der Außenumfang 18 des Zielobjekthalters 13 weist einen äußeren röhrenförmigen Abschnitt 19 auf, der sich axial von dem radialen Abschnitt 17 erstreckt. Der äußere röhrenförmige Abschnitt 19 erstreckt sich parallel zu der Achse X1 und ist radial über dem Außenring 9 des Lagers 6 angeordnet.
• Das Zielobjekt 14 wird durch den äußeren röhrenförmigen Abschnitt 19 des Zielobjekthalters 13, über den Außenring 9 hinaus radial zur Achse XI, gehalten.
• Das Zielobjekt 14 und das Detektionsmittel 5 wirken zum Nachverfolgen der Rotation des Impulsrings 7, des Zielobjekthalters 13, des Innenrings 6 und der Welle 2 um die Mittelachse X1 zusammen. Ein Spalt g5 ist radial zwischen der Fläche und dem Detektionsmittel 5 vorgesehen.
• Das Zielobjekt 14 weist eine Abfolge von magnetischen Polen entgegengesetzter Polarität auf, sodass das Detektionsmittel 5 einen Strom induziert, wenn die magnetischen Pole nacheinander vor dem Detektionsmittel vorbeilaufen.
• Als eine andere Alternative können das Detektionsmittel 5 und der Impulsring 7 eine andere geeignete Technologie statt der magnetischen Technologie verwenden. Beispielsweise kann eine Induktionstechnologie oder optische Technologie in der Lagereinheit 4 der Vorrichtung 1 implementiert werden.
• Der Innenumfang 16 des Zielobjekthalters 13 ist an dem rotierenden Innenring 9 des Lagers 6 mittels der Befestigungshülse 15 befestigt.
• Die Befestigungshülse 15 weist einen ringförmigen röhrenförmigen Abschnitt 20 auf, der sich axial parallel zu der Achse X1 erstreckt.
• Der röhrenförmige Abschnitt 20 ist in die Nut 12 des rotierenden Innenrings 8 eingepasst.
• Die Befestigungshülse 15 weist des Weiteren eine radiale Schulter 21 auf, die sich radial nach außen von einem Ende des ringförmigen röhrenförmigen Abschnitts 20 erstreckt.
• Die radiale Schulter 21 überlappt den Innenumfang 16 der radialen Ausdehnung des Zielobjekthalters 13. Der Innenumfang 16 wird axial durch die radiale Schulter 21 auf die Seitenfläche des Innenrings 8 gepresst, um eine relative Rotation zwischen der Befestigungshülse 15, dem Zielobjekthalter 13 und dem Innenring 8 zu verhindern.
• 2 stellt schematisch ein Beispiel einer Ausführungsform des Impulsrings 7, der an der Welle 2 befestigt ist, und des Detektionsmittel 5 dar.
• Das Zielobjekt 14 weist beispielsweise 8 magnetische Nordpole auf, die N1 bis N8 benannt sind, die mit 8 magnetischen Südpolen alternieren, die S1 bis S8 benannt sind, die 8 Paare von Polen bilden, die Npp benannt sind.
• In einer anderen Ausführungsform weist der Impulsring 7 mehr oder weniger als 8 Paare von Polen auf.
• Der magnetische Mittelpunkt des Impulsrings 7 ist C4 benannt und fällt nicht mit dem Rotationsmittelpunkt des Lagers 6 zusammen, wobei der Rotationsmittelpunkt auf der Achse X1 liegt, wobei die zwei Mittelpunkte um einen Abstand e getrennt sind.
• Das Detektionsmittel 5 erzeugt ein Winkelsignal S_DE, das den induzierten Strom I_induziert über eine mechanische Drehung des Impulsrings 7 enthält.
• Ein Intervall i ist als der Winkelabstand zwischen zwei nächstgelegenen Polen N_i, S_i derselben Polarität definiert, wobei i von 1 bis 8 variiert.
• Wenn eine Rotation auf die rotierende Welle 2 angewendet wird, induziert jedes Paar von Polen S_i, N_i vor dem Detektionsmittel 5 einen Strom I_real(i), sodass: $$I_{induziert}={\displaystyle \sum {}_{i=1}^8{I}_{real}\left(i\right)}$$

  
• Das Winkelsignal S_DE wird beispielsweise durch eine Verarbeitungseinheit PU verarbeitet.
• 3 stellt eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts C4 des Impulsrings 7 an dem Rotationsmittelpunkt des Lagers 6 dar.
• In einem Schritt 30 wird der Impulsring 7 zwischen dem Innenring 8 und der Befestigungshülse 15 eingesetzt, wobei der Innenring 8 und die Befestigungshülse 15 dazu ausgebildet sind, den Impulsring 7 in der axialen Richtung X1 des Lagers 6 zu halten.
• Wie in 4 dargestellt ist, bleibt ein radialer Spalt g7 zwischen dem Zielobjekthalter 13 des Impulsrings 7 und der Befestigungshülse 15.
• Der radiale Spalt g7 bleibt zwischen der Befestigungshülse 15 und der Bohrung des Zielobjekthalters.
• Dann erzeugt in einem Schritt 31 das Detektionsmittel das Winkelsignal S_DE über eine mechanische Drehung des Impulsrings 7.
• In Schritt 32 bestimmt die Verarbeitungseinheit PU einen Gesamtteilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{TPD}$

  

  des Impulsrings 7 basierend auf dem Winkelsignal S_DE.
• Zuerst wird ein Einzelteilungsabweichungswert SPD für jedes Intervall i auf der Basis der Formel berechnet: $$\text{SPD}\left(i\right)=\frac{P_{Theo}-P_{real\left(i\right)}}{P_{Theo}}x100$$

  

  wobei:
• PTheo(i): Theoretische Periode des Winkelsignals für das Intervall i
• Preal(i): Aktuelle Periode des Winkelsignals für das Intervall i.
• Es ist zu beachten, dass die aktuelle Periode Preal(i) zwischen Polen desselben Vorzeichens zu bestimmen ist, d. h. zwischen Nordpolen oder zwischen Südpolen. In ähnlicher Weise ist die aktuelle Periode Preal(i) zwischen derselben Art von Signalflanken zu bestimmen, d. h. zwischen steigenden Flanken oder zwischen fallenden Flanken.
• 5 stellt den induzierten Strom I_induziert, der die Ströme Ireal(i) enthält, die theoretische Periode PTheo(i) und die aktuelle Periode Preal(i) über eine mechanische Drehung dar, wobei i von 1 bis 8 variiert.
• Dann wählt die Verarbeitungseinheit PU den maximalen Einzelteilungsabweichungswert SPDmax und den minimalen Einzelteilungsabweichungswert SPDmin aus und bestimmt einen ersten Einzelteilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{SPD}max,$

  

  der mit dem maximalen Einzelteilungsabweichungswert assoziiert ist, und einen zweiten Einzelteilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{SPD}min,$

  

  der mit dem minimalen Einzelteilungsabweichung assoziiert ist.
• Das Modul des ersten Einzelteilungsabweichungsvektors $\overrightarrow{SPD}max$

  

  ist durch den maximalen Einzelteilungsabweichungswert SPDmax, beispielsweise gleich 0,16 %, definiert und die Richtung des Vektors ist durch die Winkelposition des maximalen Einzelteilungsabweichungswert SPDmax in der mechanischen Drehung, beispielsweise $\frac{7}{4}\mathrm{\pi }$

  

  oder 315,07°, definiert.
• In ähnlicher Weise ist das Modul des zweiten Einzelteilungsabweichungsvektors $\overrightarrow{SPD}min$

  

  durch den minimalen Einzelteilungsabweichungswert SPDmin, beispielsweise gleich -0,13 %, definiert und die Richtung des Vektors ist durch die Winkelposition des maximalen Einzelteilungsabweichungswert SPDmin in der mechanischen Drehung, beispielsweise $\frac{5}{4}\mathrm{\pi }$

  

  oder 135,03°, definiert.
• Die Verarbeitungseinheit PU berechnet die Vektordifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Vektor, wobei der Teilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{TPD}$

  

  gleich dem resultierenden Vektor ist.
• Unter Verwendung der oben erwähnten Werte ist der Teilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{TPD}$

  

  durch sein Modul TPD gleich 0,20 % und durch die Winkelposition D_TPD gleich -85,55° definiert.
• Dann wird in Schritt 33 (3) der Impulsring 7 in einer radialen Richtung des Lagers 6 verschoben.
• Die Amplitude A_SH der Verschiebung und die Richtung D_SH der Verschiebung werden aus dem Gesamtteilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{TPD}$

  

  bestimmt, wobei die Verschiebung durch den Verschiebungsvektor $\overrightarrow{SH}$

  

  dargestellt ist, der durch die Amplitude A_SH und die Richtung D_SH charakterisiert ist.
• Eine Relation, F_link benannt, verknüpft die Amplitude A_SH der Verschiebung mit dem Modul des Gesamtteilungsabweichungsvektors $\overrightarrow{TPD}$

  

  und die Richtung D_SH der Verschiebung ist entgegengesetzt zu der Richtung des Vektors $\overrightarrow{TPD}$

  
• Die Relation F_link wird empirisch oder mathematisch bestimmt.
• Nun ist ein Verfahren herausgestellt, um mathematisch die Relation F_link zu bestimmen.
• 6 stellt schematisch den magnetischen Mittelpunkt C4 und den mechanischen Mittelpunkt X1 dar, die durch den Abstand e getrennt sind.
• Der Umfang C1 des Impulsrings 7 ist gleich dem Durchmesser D des Impulsrings 7 vor dem Detektionsmittel 5 multipliziert mit π.
• Ein elektrisches Grad ist gleich dem Umfang C1 geteilt 360 multipliziert mit der Anzahl von Paaren von magnetischen Polen Npp.
• Wie in 6 dargestellt ist, erzeugt eine Verschiebung der Amplitude gleich dem Abstand e des mechanischen Mittelpunkts X1 relativ zu dem magnetischen Mittelpunkt C4 eine Magnetsektorwinkelamplitude eines Winkels α multipliziert mit 2, angenähert durch eine Positionsamplitude des Abstands e multipliziert mit 2.
• Die Relation F_link ist gleich: $$A_{SH}=TPD\cdot 360\cdot \frac{c1}{2\cdot 360\cdot N_{PP}}$$

  

  wobei die Amplitude A_SH und der Umfang in Millimeter sind und das Modul TPD in Prozenten ist.
• Beispielsweise wird angenommen, dass der Durchmesser D gleich 63 mm ist.
• Da das Modul TPD gleich 0,2 % ist, ist die Amplitude A_SH der Verschiebung gleich 0,025 mm.
• Der Verschiebungsvektor $\overrightarrow{SH}$

  

  ist durch die Amplitude A_SH gleich 0,0525 mm und die Richtung D_SH gleich 94,45° (-85,55° plus 180°) definiert.
• 7 stellt den ersten Einzelteilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{SPD}max,$

  

  den zweiten Einzelteilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{SPD}min,$

  

  den Teilungsabweichungsvektor $\overrightarrow{TPD}$

  

  und den Verschiebungsvektor $\overrightarrow{SH}$

  
• Dann wird in Schritt 34 (3) der Impulsring 7 in der radialen Richtung verriegelt, sodass der Impulsring radial und axial zu dem Innenring 9 des Lagers 6 fixiert ist.
• Der Impulsring 7 wird beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder Durchsetzfügen verriegelt.
• 8 stellt eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts C4 des Impulsrings 7 an dem Rotationsmittelpunkt des Lagers 6 dar.
• Die Schritte 30, 31 und 32 werden ausgeführt.
• Wenn die Schritte 30, 31 und 32 das erste Mal ausgeführt werden (Schritt 35), dann wird Schritt 33 ausgeführt und dann werden die Schritte 31 und 32 wiederholt, um einen neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor zu bestimmen.
• Wenn der neue Gesamtteilungsabweichungsvektor bestimmt ist, wird das Modul des neuen Gesamtteilungsabweichungsvektors mit einem Schwellwert verglichen (Schritt 36). Der Wert des Schwellwerts ist beispielsweise gleich 0,30 %.
• Wenn das Modul des neuen Gesamtteilungsabweichungsvektors geringer oder gleich dem Schwellwert ist, dann wird Schritt 34 ausgeführt.
• Wenn das Modul des neuen Gesamtteilungsabweichungsvektors größer als der Schwellwert ist, wird Schritt 33 ausgeführt, um den Verschiebungsvektor, die Amplitude der Verschiebung und die Richtung der Verschiebung zu bestimmen, die aus dem neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor bestimmt werden.
• Das Verfahren erlaubt es, die Fehlausrichtung der unterschiedlichen Komponenten der Lagereinheit 2 zu kompensieren, indem der Impulsring 7 gemäß den Werten des Gesamtteilungsabweichungsvektors TPD angepasst wird, ohne die Genauigkeit der Lagereinheitskomponenten zu verbessern, sodass der magnetische Mittelpunkt des Impulsrings und der mechanische Mittelpunkt der Lagereinheit im Wesentlichen zusammenfallen, um die Qualität der Detektion der Winkelposition des Rotors zu verbessern.
• In dem dargestellten Beispiel ist die Sensorlagereinheit mit einem Wälzlager ausgestattet, das eine Reihe von Wälzkörpern aufweist. Alternativ kann das Wälzlager zumindest zwei Reihen von Wälzkörpern aufweisen. In dem dargestellten Beispiel sind die Wälzkörper Kugeln. Alternativ kann das Wälzlager andere Arten von Wälzkörpern, beispielsweise Rollen, aufweisen. In einer anderen Variante kann das Wälzlager auch mit einem Gleitlager ausgestattet sein, das keine Wälzkörper hat.
• Ansonsten ist, wie vorher erwähnt, in diesem dargestellten Beispiel der erste Ring des Wälzlagers der Innenring 8, wohingegen der zweite Ring der Außenring 9 ist. Als eine Alternative könnte es möglich sein, eine umgekehrte Anordnung bereitzustellen, wobei der erste Ring den Außenring bildet und der zweite Ring den Innenring bildet. In diesem Fall ist der Impulsring an dem Außenring gesichert.

Claims (10)

1. Verfahren zum Zentrieren des magnetischen Mittelpunkts (C4) eines Impulsrings (7) einer Lagereinheit (4) an dem Rotationsmittelpunkt eines Lagers (4) der Lagereinheit, das einen ersten Ring (8) und einen zweiten Ring (9) aufweist, die konzentrisch relativ zueinander rotieren können, wobei der Impulsring (7) mit einem Zielobjekt (14), das Paare von magnetischen Polen (N1, S1, N2, S2, N3, S3, N4, S4, N5, S5, N6, S6, N7, S7, N8, S8) aufweist, und mit einer Befestigungshülse (15) ausgestattet ist, die an dem ersten Ring (8) des Lagers befestigt ist, wobei das Verfahren aufweist: - a) Einsetzen des Impulsrings (7) axial zwischen dem ersten Ring (8) und der Befestigungshülse (15), wobei der erste Ring und die Befestigungshülse dazu ausgebildet sind, den Impulsring in einer axialen Richtung des Lagers zu halten; wobei ein radialer Spalt (g7) zwischen dem Impulsring (7) und der Befestigungshülse (15) bleibt, - b) Aufnehmen eines Winkelsignals (S_DE) über eine mechanische Drehung des Impulsrings (7), wobei das Winkelsignal durch ein Detektionsmittel (5) erzeugt wird, das dazu ausgebildet ist, mit den Paaren von magnetischen Polen zusammenzuwirken; - c) Bestimmen eines Gesamtteilungsabweichungsvektors $\left(\overrightarrow{TPD}\right)$

   

   des Impulsrings (7) basierend auf dem Winkelsignal; - d) Verschieben des Impulsrings (7) in einer radialen Richtung des Lagers, wobei die Amplitude der Verschiebung und die Richtung der Verschiebung aus dem Gesamtteilungsabweichungsvektor bestimmt werden; und - e) Sichern des Impulsrings (7) relativ zu dem ersten Ring (8).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Bestimmen eines Gesamtteilungsabweichungsvektors $\left(\overrightarrow{TPD}\right)$

   

   des Impulsrings (7) aufweist: - Bestimmen eines Einzelteilungsabweichungswerts (SPD) für jedes Intervall, das als der Winkelabstand zwischen zwei nächstgelegenen magnetischen Polen derselben Polarität definiert ist; - Auswählen des maximalen Einzelteilungsabweichungswerts und des minimalen Einzelteilungsabweichungswert; - Bestimmen eines ersten Einzelteilungsabweichungsvektors $\left(\overrightarrow{SPD}max\right),$

   

   der dem maximalen Einzelteilungsabweichungswert zugeordnet ist, und eines zweiten Einzelteilungsabweichungsvektors $\left(\overrightarrow{SPD}min\right),$

   

   der dem minimalen Einzelteilungsabweichungswert zugeordnet ist; und - Berechnen der Vektordifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Vektor, wobei der Gesamtteilungsabweichungsvektor gleich dem resultierenden Vektor ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Bestimmen des Einzelteilungsabweichungswert (SPD) für ein Intervall aufweist: - Bestimmen der aktuellen Periode des Winkelsignals (Preal(i)), das durch das Detektionsmittel (5) über das Intervall gemessen wird; - Bestimmen der theoretischen Periode des Winkelsignals (PTheo(i)) über das Intervall; und - Berechnen der Einzelteilungsabweichung als die Differenz zwischen der theoretischen Periode des Winkelsignals und der aktuellen Periode des Winkelsignals als ein Prozentsatz von der theoretischen Periode des Winkelsignals.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Bestimmung der Amplitude (A_SH) und der Richtung (D_SH) der Verschiebung aufweist: - Bestimmen einer Relation (F_link), die die Amplitude der Verschiebung mit dem Modul des Gesamtteilungsabweichungsvektors $\left(\overrightarrow{TPD}\right)$

   

   verknüpft, - Berechnen der Amplitude mit der Relation, wobei die Richtung der Verschiebung die entgegengesetzte Richtung des Gesamtteilungsabweichungsvektors ist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die Relation (F_link), die die Amplitude der Verschiebung mit dem Modul des Gesamtteilungsabweichungsvektors verknüpft, mathematisch oder empirisch bestimmt ist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Schritte a), b), c) und d) ausgeführt werden; die Schritte b) und c) wiederholt werden, um einen neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor zu bestimmen; und Schritt e) ausgeführt wird, wenn das Modul des neuen Gesamtteilungssektors geringer oder gleich einem Schwellwert ist.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Schritte a), b), c) und d) ausgeführt werden; die Schritte b) und c) wiederholt werden, um einen neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor zu bestimmen; Schritt d) wiederholt wird, wenn das Modul des neuen Gesamtteilungsvektors größer als ein Schwellwert ist, wobei die Amplitude der Verschiebung und die Richtung der Verschiebung aus dem neuen Gesamtteilungsabweichungsvektor bestimmt werden; und Schritt e) ausgeführt wird, wenn das Modul des neuen Gesamtteilungsvektors geringer als oder gleich einem Schwellwert ist.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Impulsring (7) durch Schweißen, Kleben oder Durchsetzfügen gesichert ist.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Befestigungshülse (15) an dem Innenring (8) des Lagers befestigt ist.
10. Lagereinheit (4), welche gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.

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