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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Positionserkennungsvorrichtungen
vom Induktionstyp und insbesondere eine Positionserkennungsvorrichtung
vom Induktionstyp, bei welcher der Rotor keine Wicklungen und keinen
Drehwandler aufweist.
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Unter
verschiedenen Drehpositionsdetektoren vom Induktionstyp sind solche,
die zweiphasige (Sinus- und Cosinus-Phase) Ausgangssignale in Reaktion
auf ein einphasiges Erregungseingangssignal erzeugen, allgemein
als "Drehpositionsgeber" bekannt, und diejenigen,
die dreiphasige (in bezug zueinander um 120° phasenverschobene) Ausgangssignale
in Reaktion auf ein einphasiges Erregungseingangssignal erzeugen,
sind als "Drehmelder" bekannt. Die ältesten
Drehpositionsgeber haben zweipolige (Sinus- und Cosinus-Pol) Sekundärwicklungen,
die am Stator derart vorgesehen sind, daß sie einander unter einem
mechanischen Winkel von 90° kreuzen,
wobei eine Primärwicklung
auf dem Rotor vorgesehen ist (das Verhältnis den Primär- und Sekundärwicklungen
kann je nach gewünschter
Anwendung umgekehrt sein). Die Drehpositionsgeber dieses Typs sind
jedoch dahingehend nachteilig, daß sie Bürsten für den elektrischen Kontakt
mit der primären Wicklung
auf dem Rotor erfordern. Bürstenlose
Drehpositionsgeber, welche die Notwendigkeit derartiger Bürsten eliminieren,
sind ebenfalls bekannt, wobei ein Drehwandler anstelle der Bürsten auf
dem Rotor vorgesehen ist. Durch das Vorsehen des Drehwandlers ist
die Größe des Drehpositionsgebers
nicht leicht oder nur in begrenztem Maß zu verringern. Ferner führt die
Verwendung des Drehwandlers zu einer erhöhten Anzahl von für den Drehpositionsgeber
erforderlichen Bauteilen und somit zu erhöhten Kosten.
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Kontaktlose
Drehpositionserkennungsvorrichtungen vom Typ mit variabler Reluktanz
sind unter der Handelsbezeichnung "Microsyn" bekannt, wobei Primär- und Sekundärwicklungen an mehreren vorstehenden
Polen des Stators vorgesehen sind, und der Rotor aus einem magnetischen
Körper
mit einer vorbe stimmten Form (exzentrisch kreisförmig oder oval, oder eine Form
mit einem Vorsprung) besteht. Bei derartigen kontaktlosen Drehpositionserkennungsvorrichtungen
vom Typ mit variabler Reluktanz verändern sich die Spalte zwischen
den vorstehenden Polen des Stators und dem magnetischen Körper des
Rotors in Reaktion auf die sich verändernde Drehposition des Rotors,
wobei Reluktanzänderungen
in Reaktion auf die sich verändernde
Drehposition des Rotors auftreten, so dass Ausgangssignale erzeugt
werden, die den Reluktanzänderungen entsprechen.
Ferner werden ähnliche
Drehpositionserkennungsvorrichtungen, die auf dem Prinzip der variablen
Reluktanz beruhen, beispielsweise in den
Japanischen Offenlegungsschriften SHO-55-46862 ,
SHO-55-70406 und
SHO-59-28603 beschrieben. In Verbindung
mit derartigen Vorrichtungen sind ein Phasenband-Positionserkennungsverfahren
(bei dem die Daten der erkannten Position einem elektrischen Phasenwinkel
des Ausgangssignals entsprechen) und ein auf Spannung basierendes
Positionserkennungsverfahren (die Daten der erkannten Position entsprechen
einem Spannungspegel des Ausgangssignals) als Verfahren zum Erkennen
von Positionen basierend auf den Ausgangssignalen der Vorrichtungen
bekannt. Bei Verwendung des Phasenband-Positionserkennungsverfahrens
werden unter verschiedenen mechanischen Winkeln angeordnete Primärwicklungen
durch mehrphasige (beispielsweise zwei- oder dreiphasige) Erregungseingangssignale
erregt, um ein einphasiges Ausgangssignal zu erzeugen, das entsprechend
der sich verändernden Drehposition
des Rotors in seinem elektrischen Phasenwinkel variiert. Bei Verwendung
des spannungsbasierten Positionserkennungsverfahrens wird das Verhältnis zwischen
den Primär-
und den Sekundärwicklungen
gegenüber
dem zuvor genannten phasenbasierten Verfahren umgekehrt, und mehrphasige
Ausgangssignale (oder ein einphasiges Ausgangssignal mit einem Spitzenamplitudenwert,
der einer sich verändernden
Drehposition des Rotors entspricht) werden wie bei den zuvor genannten "Drehpositionsgebern" oder "Drehmeldervorrichtungen" in Reaktion auf
ein einphasiges Erregungseingangssignal erzeugt.
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Die
genannten kontaktlosen Drehpositionserkennungsvorrichtungen vom
Typ mit variabler Reluktanz waren jedoch nicht in der Lage, eine
gute Linearität der
Positionserkennungsdaten und eine hohe Erkennungsgenauigkeit zu
erreichen, da keine Wicklungseinrichtungen, wie Primär- und Sekundärwicklungen
und ein Drehwandler auf dem Rotor angeordnet waren, obwohl sie besser
geeignet waren, um eine im Vergleich mit den herkömmlichen
Drehpositionsgebern verringerte Größe zu erreichen.
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Nach
einer Studie seitens der Erfinder et al. ist einer der Gründe für die geringe
Erkennungsgenauigkeit der bekannten Drehpositionserkennungsvorrichtungen
ohne Wicklungseinrichtungen, wie Primär- und Sekundärwicklungen
und ein Drehwandler auf dem Rotor, wahrscheinlich, dass der Grad
der magnetischen Kopplung zwischen den Primär- und den Sekundärwicklungen
nicht ideal proportional zu der sich verändernden Drehposition des Rotors
variiert. Beispielsweise ist bei den herkömmlichen kontaktlosen Drehpositionserkennungsvorrichtungen
vom Typ mit variabler Reluktanz der aus einem magnetischen Körper gebildete
Rotor exzentrisch kreisförmig,
oval oder zahnradartig oder dergleichen geformt, so dass die Reluktanz
in einem durch einen bestimmten Magnetpol des Stators verlaufenden
Magnetkreis variiert, während
sich der Spalt zwischen dem Ende des Magnetpols an dem Stator und
dem magnetischen Körper
des Rotors infolge der sich verändernden
Drehposition des Rotors verändert.
Auf der Basis der Reluktanzveränderung verändert sich
der Grad der magnetischen Kopplung zwischen den Primär- und den
Sekundärwicklungen an
dem Magnetpol des Stators entsprechend der Drehposition, wodurch
in die Sekundärwicklungen Ausgangssignale
induziert werden, welche der Drehposition entsprechen.
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Bei
einer derartigen Form der Induktion beeinflusst eine auf der Spaltänderung
an einem Punkt eines bestimmten Magnetpols des Stators beruhende
Veränderung
der Reluktanz oder des Grads der magnetischen Kopplung die Erkennungsgenauigkeit der
Vorrichtung merklich, so dass ein hochgenauer Erkennungsausgang
mit guter Linearität
nicht über die
gesamte Drehung des Rotors konstant erhalten werden kann. Verschiedene
Ansätze
zur Lösung
dieser Probleme wurden bisher vorgeschlagen, wobei ein typisches
Beispiel das Ausbilden des Rotors mit einer speziellen Form, wie
einer Herzform oder einer gleicharti gen Form, vorsieht. Zwar kann
ein derartiger Ansatz die Erkennungsgenauigkeit erheblich verbessern,
jedoch erscheint er nicht sehr nützlich,
da er sowohl ein umständliches
Design, als auch eine hohe Herstellungsgenauigkeit erfordert. Darüber hinaus bewirkt
die Tatsache, dass die Spaltänderung
an einer Stelle eines bestimmten Magnetpols des Stators die Erkennungsgenauigkeit
beeinflusst, das weitere Problem, dass erhebliche Herstellungs-
und Montagegenauigkeit für
jeden der Magnetpole des Stators erforderlich ist.
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EP 0 527 673 beschreibt
eine Drehpositionserkennungsvorrichtung vom Induktionstyp, bei der eine
verteilte Wicklung auf einem Reluktanzsensor aufgebracht ist. Diese
Wicklung liegt in Form einer einzelnen Spule vor, welche auf komplizierte
Wicklungsart auf einem Statorring an mehreren Kerben angeordnet
ist. Die Kerben sind in kleinen gleichmäßigen Intervallen voneinander
beabstandet.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erkennungsgenauigkeit
einer Drehpositionserkennungsvorrichtung eines Typs zu verbessern,
bei dem an dem Stator keine Wicklungseinrichtungen wie Primär- und Sekundärwicklungen
und Drehwandler vorgesehen sind.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehpositionserkennungsvorrichtung vom
Induktionstyp zu schaffen, die eine verbesserte Linearität der Positionserkennungsdaten
erreicht.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehpositionserkennungsvorrichtung vom
Induktionstyp zu schaffen, die eine verbesserte Erkennungsgenauigkeit
und eine verbesserte Linearität
der Positionserkennungsdaten mit einem vereinfachten Aufbau erreicht.
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Diese
Aufgaben werden mit einer Drehpositionserkennungsvorrichtung nach
den Ansprüchen
1 und 2 gelöst.
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Zur
Lösung
der genannten Aufgaben ist eine Drehpositionserkennungsvorrichtung
vom Induktionstyp nach einem Aspekt der Erfindung versehen mit:
einem Statur, an dem Primär-
und Sekundärwicklungen
vorgesehen sind, und einem in bezug auf den Statur drehbaren Rotor,
um in Reaktion auf eine sich verändernde
Drehposition des Rotors Schwankungen in der magnetischen Kopplung
zwischen den Primär-
und den Sekundärwicklungen
des Stators zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine
Gruppe der Sekundärwicklungen
an dem Statur angeordnet und über
einen vorbestimmten Drehpositionsbereich verteilt ist, und dass
die jeweilige Induktanz der Sekundärwicklungen derart eingestellt
ist, dass eine angestrebte Induktanzverteilung über den vorbestimmten Drehpositionswinkelbereich
erreicht wird. Die Primärwicklung
wird durch einen einphasigen Eingang zumindest entsprechend der
Gruppe angeregt, und jeweilige Ausgänge der Sekundärwicklungen
werden zum Erzeugen eines einzigen Ausgangssignals summiert.
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Die
Drehpositionserkennungsvorrichtung vom Induktionstyp nach einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Bildung einer Erkennungsvorrichtung,
beispielsweise eines Drehpositionsgebers oder eines Drehmelders,
bei der die Primärwicklung
durch ein einphasiges Erregungseingangssignal erregt wird. Das heißt, dass
eine Gruppe der Sekundärwicklungen über einen
vorbestimmten Drehpositionsbereich verteilt ab dem Statur vorgesehen
ist, und die jeweilige Induktanz der Sekundärwicklungen in dieser Gruppe
derart eingestellt ist, dass sie eine angestrebte Induktanzverteilung über den
vorbestimmten Drehpositionsbereich aufweisen. Wenn sich daher der
Rotor, der eine besondere Form aufweist (bei der es sich um eine
beliebige bekannte oder unbekannte exzentrische Form, wie eine exzentrische Kreisform
oder ein Oval oder eine Form mit einem Vorsprung, handeln kann),
um Veränderungen
in der magnetischen Kopplung an einzelnen Polen des Stators in Reaktion
auf seine gegenwärtige
Drehposition zu bewirken, über
den vorbestimmten Drehpositionsbereich bewegt, treten in den in
dem Bereich befindlichen Sekundärwicklungen
Veränderungen
in der magnetischen Kopplung in Reaktion auf die sich verändernde
Drehposition des Rotors auf, und in die einzelnen Sekundärwicklungen
induzierte Spannungspegel werden entsprechend der Induktanzvertei lung festgestellt.
Betrachtet man dieses Auftreten von einem bestimmten Punkt (beispielsweise
einem Ausgangspunkt) innerhalb des vorbestimmten Drehpositionsbereichs
aus, variiert nicht nur die magnetische Kopplung an diesem Punkt
als Funktion der Drehposition des Rotors, sondern es werden auch
induzierte Spannungen verschiedener Pegel, welche der Induktanzverteilung
entsprechen, in den Sekundärwicklungen
innerhalb des Bereichs als Funktion der Drehposition des Rotors
erzeugt. Infolgedessen weist durch eine additive oder multiplikative
kombinierte Wirkung der beiden Phänomene ein letztendliches Ausgangssignal,
das aus dem Summieren jeweiliger Ausgänge der Sekundärwicklungen
in der Gruppe resultiert, eine hohe Genauigkeit und eine gute Linearität in Abhängigkeit
von der Drehposition des Rotors auf.
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Da
die vorliegende Erfindung nicht ausgelegt ist, um Schwankungen in
Induktionskoeffizienten in Reaktion auf eine sich verändernde
Drehposition des Rotors in ausschließlicher Abhängigkeit von der Form des Rotors
zu erhalten, ausgelegt ist, sind die Formgebung, das Designen und
das Herstellen des Rotors stark vereinfacht, und eine ausreichende
Erkennungsgenauigkeit ist erreichbar, selbst wenn die Erkennungsvorrichtung
in ihrer Größe erheblich
verringert wird. Da das Ausgangssignal ferner als Summe der jeweiligen
Ausgänge
der einzelnen Sekundärwicklungen
bereitgestellt wird, welche entsprechend der angestrebten Induktanzverteilung
in dem vorbestimmten Drehpositionsbereich bestimmt werden, wird
eine Art von Durchschnittswertbildung bewirkt, und diese Durchschnittswertbildung
ist dahingehend sehr vorteilhaft, dass sie eine Minimierung von
Ausgangsfehlern bewirkt, obwohl der Stator und der Rotor einige
Herstellungs- und Montagefehler aufweisen. Da die vorliegende Erfindung
den Herstellungs- und Montageaufwand erheblich verringern kann,
kann sie wirksam eine Verringerung der Kosten und der Größe der Erkennungsvorrichtung
bewirken, während
eine hohe Erkennungsgenauigkeit gewährleistet wird.
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Die
Induktanzeinstellung der Sekundärwicklungen
kann durch variables Einstellen der Anzahl der Windungen jeder Sekundärwicklung
in der Gruppe erfolgen. Üblicherweise
kann es sich bei der Induktanzverteilung um eine solche handeln,
welche eine Charakteristik einer trigonometrischen Funktion, beispielsweise
einer Sinus- oder Cosinus-Funktion, aufweist.
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Selbst
wenn nur eine Gruppe von Sekundärwicklungen
vorgesehen ist, können
diese die beabsichtigten Zwecke der Drehpositionserkennungsvorrichtung
erfüllen,
da sie ein einphasiges Ausgangssignal erzeugen, das eine erkannte
Position angibt. Vorzugsweise ist jedoch eine Vielzahl von derartigen Gruppen
derart vorgesehen, dass die Induktanzverteilung der Gruppen um einen
vorbestimmten mechanischen Winkel zueinander versetzt ist, um mehrphasige
Positionserkennungsausgangssignale zu erzeugen. Wenn beispielsweise
zwei Gruppen von Sekundärwicklungen
derart vorgesehen sind, dass die Induktanzverteilung der Gruppen
zueinander um einen mechanischen Winkel von ungefähr 90° versetzt ist,
so dass in Reaktion auf einen einphasigen Erregungseingang zweiphasige
Ausgänge
erzeugt werden können,
kann die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung
als zu einem bekannten Drehpositionsgeber äquivalente Drehpositionserkennungsvorrichtung
verwendet werden. Wenn drei Gruppen von Sekundärwicklungen derart vorgesehen
werden, dass die Induktanzverteilung der Gruppen zueinander um einen
mechanischen Winkel von ungefähr 120° verschoben
ist, um dreiphasige Ausgänge
in Reaktion auf einen einphasigen Erregungseingang erzeugen zu können, kann
die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung
als zu einem bekannten Drehmelder äquivalente Drehpositionserkennungsvorrichtung
verwendet werden. In derartigen Fällen können die von den einzelnen
Gruppen abgedeckten Drehpositionsbereiche einander teilweise oder
völlig überlappen.
Auf diese Weise überlappen
die Sekundärwicklungen
verschiedener Phasen, d.h., verschiedener Gruppen einander an der
gleichen Stelle oder in dem gleichen Bereich, weisen jedoch dennoch
unterschiedliche Induktanzverteilungen auf (beispielsweise eine
Sinus- und Cosinus-Verteilung), wobei sie eine komplizierte Form
der Platzierung einnehmen. Daraus ergibt sich noch deutlicher, dass
die Form der Wicklungen gemäß der vorliegenden
Erfindung sehr einzigartig ist.
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Wird
das zuvor genannte technische Konzept der vorliegenden Erfindung
weiter entwickelt, ist ferner ersichtlich, dass das Verhältnis zwischen
den Primär- und Sekundärwicklungen
umgekehrt werden kann, um eine Positionserkennungsvorrichtung zu implementieren.
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Die
vorliegende Erfindung schafft, als zweiten Aspekt, eine Drehpositionserkennungsvorrichtung
vom Induktionstyp, die einen Stator mit daran angeordneten Primär- und Sekundärwicklungen
und einen Rotor aufweist, der in bezug auf den Stator derart drehbar
ist, dass er eine Schwankung der magnetischen Kopplung zwischen
den Primär-
und Sekundärwicklungen
auf dem Stator in Reaktion auf die sich verändernde Drehposition des Rotors
bewirkt, wobei die Primärwicklung
durch mehrphasige Erregungseingänge
angeregt wird, und wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Drehpositionserkennungsvorrichtung entsprechend den
mehrphasigen Erregungseingängen
Gruppen von Sekundärwicklungen
umfasst, welche an dem Stator vorgesehen und über einen vorbestimmten Drehpositionsbereich
verteilt sind, und die jeweilige Induktanz der Sekundärwicklungen
in jeder der Gruppen derart eingestellt ist, dass sie eine angestrebte
Induktanzverteilung über
den vorbestimmten Drehpositionsbereich aufweisen, wobei die Induktanzverteilung
der Gruppen zueinander um einen vorbestimmten mechanischen Winkel
versetzt ist.
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Die
Drehpositionserkennungsvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung betrifft die Ausbildung einer sogenannten Phasenband-Positionserkennungsvorrichtung,
bei der mehrere, in unterschiedlichen mechanischen Winkeln angeordnete
Primärwicklungen
durch mehrphasige Wechselstromsignale erregt werden, um ein einphasiges
Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Phasenverschiebung aufweist,
die einer sich verändernden
Drehposition des Rotors entspricht. Diese Vorrichtung bringt aus ähnlichen
Gründen
wie zuvor genannt ebenfalls zahlreiche vorteilhafte Ergebnisse mit
sich, wie eine verbesserte Erkennungsgenauigkeit, mit sich.
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Wenn
das vorgenannte technische Konzept der vorliegenden Erfindung weiter
entwickelt wird, ist ferner ersichtlich, dass eine Gruppe der Sekundär- oder
Primärwicklungen,
die einen vorbestimmten Drehpositionsbereich abdeckt, eine Reihe
von verteilten Wicklungen umfassen kann.
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Im
Hinblick darauf schafft die vorliegende Erfindung nach einem dritten
Aspekt eine Drehpositionserkennungsvorrichtung vom Induktionstyp,
die einen Stator und einen Rotor aufweist, der in bezug auf den
Stator derart drehbar ist, dass die magnetische Kopplung zwischen
den Primär-
und den Sekundärwicklungen
des Stators in Reaktion auf die sich ändernde Drehposition des Rotors
variiert wird, und wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Drehpositionserkennungsvorrichtung mindestens eine
Gruppe entweder der Primär- oder der Sekundärwicklungen
aufweist, die verteilt derart auf den Stator gewickelt ist, dass
sie eine angestrebte Induktanzverteilung über einen vorbestimmten Drehpositionsbereich
aufweist. Die verteilten Wicklungen können, obwohl aufwändige Arbeiten
zu deren Herstellung erforderlich sein können, als eine nützliche
Abwandlung der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein.
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Zum
besseren Verständnis
des Vorhergehenden und anderer Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
näher beschrieben,
welche zeigen:
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1 eine
schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung;
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2 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1;
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3 eine
Kurve zur Darstellung eines Beispiels für die Induktanzverteilung,
die für
zwei Gruppen von in 1 dargestellten Sekundärwicklungen eingestellt
ist;
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4 ein
Wicklungsdiagramm zur Darstellung einer exemplarischen Erregung
von Primärwicklungen
und der exemplarischen Verbindung der Sekundärwicklungen;
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5 eine
schematische Vorderansicht zur Darstellung einer Abwandlung der
Form eines die magnetische Kopplung verändernden Teils eines Rotors;
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6 eine
schematische Vorderansicht zur Darstellung einer Abwandlung der
Form des die magnetische Kopplung verändernden Teils;
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7 eine
schematische Vorderansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung;
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8A und 8B eine
schematische Vorderansicht bzw. eine fragmentarische Seitenansicht eines
weiteren Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung;
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9 eine
schematische Vorderansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung;
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10 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie X-X in 9;
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11 eine
schematische Vorderansicht eines Beispiels für eine Kernschicht nach 2;
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12 eine
schematische Vorderansicht zur Darstellung eines Stators nach einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung;
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13 eine
Kurve zur Darstellung eines Beispiels für eine Induktanzverteilung,
die für
zwei Gruppen von Sekundärwicklungen
nach 12 eingestellt ist;
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14 eine
schematische Vorderansicht zur Darstellung eines Stators nach einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung;
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15 eine
Kurve zur Darstellung eines Beispiels für eine Induktanzverteilung,
die für
zwei Gruppen von Sekundärwicklungen
nach 14 eingestellt ist;
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16 ein
Wicklungsdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung,
bei der das Verhältnis
zwischen den Primär-
und den Sekundärwicklungen
gegenüber
demjenigen des Ausführungsbeispiels
von 1 umgekehrt ist, wobei eine exemplarische Erregung
von Primärwicklungen
und eine exemplarische Verbindung der Sekundärwicklungen dargestellt ist;
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17 eine
schematische Vorderansicht eines Stators nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung,
bei dem die gewünschte
Induktanzverteilung durch Induktionswicklungen realisiert ist;
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18 eine
schematische Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehpositionserkennungsvorrichtung,
das zum Bereitstellen einer Induktanzverteilung ausgebildet ist,
die mehrere Variationszyklen pro Drehung aufweist; und
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19 eine
Kurve zur Darstellung eines Beispiels für eine Induktanzverteilung,
die für
zwei Gruppen von Sekundärwicklungen
nach 18 eingestellt ist.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine Drehpositionserkennungsvorrichtung des Typs, bei dem Primärwicklungen
durch einen einphasigen Erregungseingang erregt werden und zweiphasige
(d.h. sinus-phasige und cosinus-phasige) Ausgänge durch Sekundärwicklungen
auf ähnliche
Weise wie bei herkömmlichen
Drehpositionsgebern erzeugt werden. 1 ist eine
schematische Vorderansicht der Drehpositionserkennungsvorrichtung
und 2 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang
der Linie II-II der 1.
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In
einem Stator 3 der Drehpositionserkennungsvorrichtung sind
sechs Pole A, B, C, D, E und F in Umfangsrichtung des Stators 3 verteilt
und gleichmäßig voneinander
um ungefähr
60° beabstandet
angeordnet, und zwei überlappende
Sekundärwicklungen 2As, 2Ac; 2Bs, 2Bc; 2Cs, 2Cc; 2Ds, 2Dc; 2Es, 2Ec; 2Fs, 2Fc sind
an jedem der Pole A, B, C, D, E und F vorgesehen. Diese Sekundärwicklungen
bilden zwei Gruppen; eine der Gruppen ist durch die Sekundärwicklungen 2As, 2Bs, 2Cs, 2Ds, 2Es und 2Fs gebildet
und entspricht einer Sinusphase, während die andere Gruppe durch
die Sekundärwicklungen 2Ac, 2Bc, 2Cc, 2Dc, 2Ec und 2Fc gebildet
ist und einer Cosinusphase entspricht.
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Die
jeweiligen Induktanzen der Sekundärwicklungen der ersten Gruppe 2As, 2Bs, 2Cs, 2Ds, 2Es und 2Fs sind
derart eingestellt, dass sie eine gewünschte Induktanzverteilung
(in diesem Ausführungsbeispiel
entsprechend einer Sinusfunktion) über einen vorbestimmten Drehpositionsbereich
(einer vollen Umdrehung in diesem Ausführungsbeispiel) aufweisen. Ähnlich sind
die jeweiligen Induktanzen der Sekundärwicklungen der zweiten Gruppe 2Ac, 2Bc, 2Cc, 2Dc, 2Ec und 2Fc sind
derart eingestellt, dass sie eine gewünschte Induktanzverteilung (in
diesem Ausführungsbeispiel
entsprechend einer Cosinusfunktion) über einen vorbestimmten Drehpositionsbereich
(einer vollen Umdrehung in diesem Ausführungsbeispiel) aufweisen.
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3 zeigt
Beispiele für
die gewünschte
Induktanzverteilung. Diese Beispiele gehen davon aus, dass die Sekundärwicklungen 2As und 2Ac an
dem Pol A in jeder der Gruppen auf eine Winkelposition eingestellt
sind, die gegenüber
einer Ausgangsdrehposition (Drehwinkel 0°) um 45° verschoben ist. Somit entsprechen
die Positionen der Pole A bis F der Sekundärwicklungen den mechanischen
Winkeln 45°,
105°, 165°, 225°, 285° bzw. 345°. Die Induktanz jeder
der Sekundärwicklungen
ist auf einen Wert eingestellt, der ihrer mechanischen Winkelposition
in der zugehörigen
Induktanzverteilungsfunktion entspricht. Das heißt, bei dem dargestellten Beispiel
von 3, dass die Induktanz der Sekundärwicklungen 2As, 2Bs, 2Cs, 2Ds, 2Es und 2Fs in
der Sinusphasengruppe entsprechend Funktionswerten eingestellt wird,
welche als weiße
kleine Kreise entlang der Sinusfunktionskurve angegeben sind, während die
Induktanz der Sekundärwicklungen 2Ac, 2Bc, 2Cc, 2Dc, 2Ec und 2Fc in
der Cosinusphasengruppe entsprechend Funktionswerten eingestellt
wird, die als schwarze kleine Kreise entlang der Cosinusfunktionskurve
angegeben sind. Beispielsweise kann die gewünschte Induktanzeinstellung
jeder der Sekundärwicklungen
durch Einstellen der Anzahl ihrer Spulenwindungen erfolgen, wie
dies auf diesem Gebiet bekannt ist. In diesem Beispiel sind daher
die Grundinduktanzwerte der einzelnen Sekundärwicklungen auf der Basis der
folgenden Funktionswerte eingestellt:
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Sinusphasen-Sekundärwicklungen:
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- 2As: sin 45°
- 2Bs: sin 105°
- 2Cs: sin 165°
- 2Ds: sin 225°
- 2Es: sin 285°
- 2Fs: sin 345°
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Cosinusphasen-Sekundärwicklungen:
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- 2Ac: cos 45°
- 2Bc: cos 105°
- 2Cc: cos 165°
- 2Dc: cos 225°
- 2Ec: cos 285°
- 2Fc: cos 345°
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In
dem Beispiel wird eine Induktanz, die negativen (Minus-) Werten
entspricht, durch Umkehr der Wicklungsrichtungen der Wicklungen
eingestellt. Es kann somit gesagt werden, dass die Sinusphasengruppe
aus einer Untergruppe, bestehend aus den Sekundärwicklungen 2As, 2Bs und 2Cs,
welche in Vorwärtsrichtung
gewickelt sind, und einer anderen Untergruppe gebildet ist, die
aus den Sekundärwicklungen 2Ds, 2Es und 2Fs besteht,
die in die entgegengesetzte Richtung gewickelt sind. Die Sekundärwicklungen
in jeder der Gruppen sind in Reihe miteinander verbunden, wie in 4 dargestellt,
so dass ihre induzierten Ausgänge
summiert werden, um einen Sinusphasenausgang (sin θ sin ωt) erzeugt wird,
wenn die Wechselstromkomponente und der erkannte Winkel durch sin ωt und θ wiedergegeben werden.
In ähnlicher
Weise kann gesagt werden, dass die Cosinusphasengruppe aus einer
Untergruppe, bestehend aus den Sekundärwicklungen 2Ac, 2Bc und 2Cc,
welche in Vorwärtsrichtung
gewickelt sind, und einer anderen Untergruppe gebildet ist, die aus
den Sekundärwicklungen 2Dc, 2Ec und 2Fc besteht,
die in die entgegengesetzte Richtung gewickelt sind. Die Sekundärwicklungen
in jeder der Gruppen sind in Reihe miteinander verbunden, wie in 4 dargestellt,
so dass ihre induzierten Ausgänge
summiert werden, um einen Cosinusphasenausgang (cos θ sin ωt) zu erzeugen.
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Zwar
ist die jeweilige Induktanz der einzelnen Sekundärwicklungen in dem vorangehenden Beispiel
basierend auf der Annahme eingestellt, dass der Pol "A" sich im wesentlichen an der Position
von 45° befindet,
jedoch so ist dies nur illustrativ. Die jeweilige Induktanz kann
so eingestellt werden, dass die Positionen der einzelnen Sekundärwicklungen
in der gewünschten
Induktanzverteilungsfunktion in geeigneter Weise gegenüber dem
Vorhergehenden verschoben sind. Wenn beispielsweise der Pol A an dem
Ausgangsdrehwinkel 0 angeordnet ist, wird der Grundinduktanzwert
der einzelnen Sekundärwicklungen
auf der Basis der folgenden Funktionswerte eingestellt.
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Sinusphasen-Sekundärwicklungen:
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- 2As: sin 0°
- 2Bs: sin 60°
- 2Cs: sin 120°
- 2Ds: sin 180°
- 2Es: sin 240°
- 2Fs: sin 300°
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Cosinusphasen-Sekundärwicklungen:
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- 2Ac: cos 0°
- 2Bc: cos 60°
- 2Cc: cos 120°
- 2Dc: cos 180°
- 2Ec: cos 240°
- 2Fc: cos 300°
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In
dem vorangehenden Beispiel können
die Sekundärwicklungen 2As und 2Ds entfallen,
da sin 0° und
sin 180° einen
Wert 0 angeben. Dies zeigt, dass ein bestimmtes Verhältnis zwischen
der Form der angestrebten Induktanzverteilung und den Positionen
der Sekundärwicklungen
zu einem Selbstinduktanzwert von "0" führen kann,
wodurch einige der Wicklungen unnötig werden. Darüber hinaus
müssen die
Wicklungen nicht notwendigerweise in gleichen Abständen angeordnet
sein, und somit können
dort, wo die theoretische Selbstinduktanz null ist, die Positionen
der Sekundärwicklungen
verschoben werden, um einen geeigneten Wert der Selbstinduktanz
zu liefern.
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Ferner
sind in dem Stator 3 des Ausführungsbeispiels nach den 1 und 2 mehrere Primärwicklungen 1A, 1B, 1C, 1D, 1E und 1F entlang einem
Kreis angeordnet, der konzentrisch mit dem Kreis ist, entlang welchem
die Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc angeordnet
sind, jedoch einen größeren Durchmesser
als dieser aufweist. Pole für
die Primärwicklung 1A bis 1F (Primärpole) sind
abwechselnd zwischen den Polen A bis F für die Sekundärwicklungen
(Sekundärpole)
derart vorgesehen, dass die Primär-
und die Sekundärpole in
versetzter Form angeordnet sind. Diese versetzte Anordnung ist dahingehend
nützlich,
dass sie ein kompaktes Platzieren der Primär- und Sekundärpole in
einem begrenzten Statorraum ermöglicht.
Jede der Primärwicklungen 1A bis 1F wird
durch ein einphasiges Wechselstromsignal erregt (beispielsweise
sin ωt),
wie in 4 dargestellt.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 beschreibt der folgende Absatz
wie die einzelnen Wicklungen in dem Stator 3 vorgesehen
werden. Ein stiftförmiger Kern 3P aus
einem ferromagnetischen Material wie Eisen ist für jeden der Pole der Primärwicklungen 1A bis 1F und
für jeden
der Pole A bis F der Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc vorgesehen.
Die Primärwicklungen 1A bis 1F und
die Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc werden auf
die entsprechenden stiftförmigen
Kerne 3P gesetzt. Die stiftförmigen Kerne 3P werden
sodann an einer Statorbasis 3B mittels Schrauben 3S oder
dergleichen in einer vorbestimmten Anordnung befestigt, wie in 1 dargestellt.
Dies vereinfacht die Herstellung und die Montage des Stators 3 erheblich, wodurch
die Herstellungskosten stark verringert werden. Es ist offensichtlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Herstellung
und Montage des Stators 3 beschränkt ist. Wenn die vorgenannte
Herstellung und Montage des Stators 3 verwendet werden,
können
bei der Positionierung der Pole der Primärwicklungen 1A bis 1F und
der Pole A bis F für
die Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc Montagefehler
auftreten, weshalb eine fehlerfreie genaue Montage höchst erwünscht ist.
Als eine Möglichkeit,
einen derartigen nachteiligen Einfluss zu verhindern, kann eine
Kernschicht 5 in Kontakt mit den Endflächen der stiftförmigen Kerne 3P vorgesehen
werden, wie durch eine strichpunktierte Linie in 1 dargestellt.
Die Kernschicht 5 wird im folgenden noch näher beschrieben.
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Bei
einem exemplarischen Aufbau eines Rotors 4 ist der Rotor 4 allgemein
plattenförmig
und weist eine Basisplatte 4B, die an einer Drehwelle 4c angebracht
ist, auf welche die zu erkennende Drehbewegung eines Objekts übertragen
wird, und ein Teil 4A zum Ändern der magnetischen Kopplung
auf, das an einer Fläche
der Basisplatte 4B vorgesehen ist. Das Teil 4A zum Ändern der
magnetischen Kopplung, das einen Hauptteil des Rotors 4 bildet,
verändert
die magnetische Kopplung zwischen den Primär- und den Sekundärwicklungen
des Stators 3 je nach der gegenwärtigen Drehposition des Rotors 4. Beispielsweise
besteht das Teil 4A zum Ändern der magnetischen Kopplung
aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen, dessen Außenkontur
die Form eines echten Kreises hat, der zum Abdecken oder Aufnehmen
der Anordnung der Primärwicklungen 1A bis 1F bemessen
ist, die, wie durch 4A' in 1 dargestellt,
näher an
dem Außenrand
des Stators 3 angeordnet sind, und ferner eine exzentrische Innenkontur
aufweist, wie bei 4A'' in 1 dargestellt.
Das Teil 4A zum Ändern
der magnetischen Kopplung liegt nämlich allgemein in Form eines
Kragens vor, dessen Mittelbereich exzentrisch ausgestanzt ist, um
eine exzentrische Öffnung
zu bilden. Die exzentrische Innenkontur 4A'' des
Rotorteils 4A zum Ändern
der magnetischen Kopplung ist geeigneterweise derart ausgebildet,
dass die Flächen
des Änderungsteils 4A,
welche den jeweiligen Endflächen
der einzelnen Magnetpole A bis F in der Sekundärwicklungsanordnung gegenüberliegen,
während der
Drehung des Rotors 4 auf der Welle 4C variieren (beispielsweise
derart, dass ein Variationszyklus in den Endflächenbereichen pro Drehung des
Rotors 4 auftritt). Die Basisplatte 4B des Rotors 4 besteht
aus einem nicht magnetischen Material und kann aus einem elektrischen
Leiter wie Kupfer bestehen.
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Aufgrund
der vorgenannten Anordnung wird die magnetische Kopplung zwischen
den Primärwicklungen
und den Sekundärwicklungen
an den einzelnen Polen A bis F in dem Stator 3 nach einer
periodischen Funktion mit einer Rate von einem Zyklus pro Umdrehung
verändert,
während
der Rotor 4 auf der Welle 4C dreht. Wie von herkömmlichen
Drehpositionsgebern oder anderen Drehvorrichtungen bekannt weisen
derartige Schwankungen der magnetischen Kopplung, welche auf der
exzentrischen Form des Rotors basieren, Sinusphasen-Schwankungen und
Cosinusphasen-Schwankungen in bezug auf zwei Sekundärwicklungen
auf, die voneinander um einen mechanischen Winkel von 90° versetzt
sind. Sofern die Form des Rotors nicht ausreichend korrekt ausgebildet
ist, können
die allein auf der exzentrischen Form des Rotors basierenden Schwankungen der
magnetischen Kopplung jedoch keine idealen funktionalen Schwankungen
erreichen und weisen Probleme hinsichtlich der Erken nungsgenauigkeit und
der Linearität
der Erkennungsdaten auf. Im Gegensatz dazu ist die vorliegende Erfindung
gekennzeichnet durch das variable Einstellen der Induktanzverteilung
der einzelnen Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc in
einem vorbestimmten Drehpositionsbereich derart, dass ideale funktionale Schwankungen
erreicht werden, so dass sie die Erkennungsgenauigkeit leicht verbessern
kann.
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Genauer
gesagt treten beim Drehen des Rotors 4 auf der Welle 4C Schwankungen
der magnetischen Kopplung in den einzelnen Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac und 2Fc auf,
die von der sich verändernden
Drehposition des Rotors 4 abhängen, und die in die Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac und 2Fc induzierten
Spannungspegel folgen der zuvor genannten Spannungsverteilung. Betrachtet
man das Auftreten auf der Basis eines bestimmten Punkts (beispielsweise
dem Ausgangspunkt) des Rotors 3, variiert nicht nur die
magnetische Kopplung an dem bestimmten Punkt als Funktion der Drehposition
des Rotors 4, sondern es treten auch induzierte Spannungen
verschiedener Pegel, welche der Induktanzverteilung der einzelnen
Gruppen entsprechen, in den Sekundärwicklungen der Gruppen als
Funktion der Drehposition des Rotors 4 auf. Infolgedessen
weist aufgrund der additiven oder multiplikativen Wirkung der beiden
Phänomene
ein durch Summieren der jeweiligen Ausgänge der Sekundärwicklungen
in jeder der Gruppen eine hohe Erkennungsgenauigkeit und eine gute
Linearität
als Funktion der Drehposition des Rotors 4 auf.
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Beispielsweise
sollten als zweiphasige Ausgangssignale eines Drehpositionsgebers
ein sinusphasiges Ausgangssignal (beispielsweise sin θ sin ωt) von einer
Gruppe der Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs erzeugt
werden, während
ein cosinusphasiges Ausgangssignal (beispielsweise cos θ sin ωt) von der
anderen Gruppe von Sekundärwicklungen 2Ac bis 2Fc erzeugt
werden sollte. Die vorliegende Erfindung kann derartige ideale Ausgangssignale leicht
erreichen. Indem die Induktanzverteilung der Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs der
Sinusphasengruppe einer Sinusfunktion, wie in 3 dargestellt, entsprechend
gewählt
wird, entspricht die Schwankung der Induktanz L in dieser Gruppe,
wel che auf die Veränderung
der Drehposition θ des
Rotors 4 reagiert, der Gleichung L = sin θ. Obwohl
die tatsächliche
Induktanz L sich nicht kontinuierlich in Reaktion auf eine kontinuierliche
Veränderung
der Drehposition θ verändert, sondern
durch das Verbinden von sechs Punkten wiedergegeben ist, wie in 6 dargestellt,
kann ein ideales Ausgangssignal, wie zuvor erwähnt, durch die Induktanzschwankungen
basierend auf der Induktanzverteilung der Sekundärwicklungen und auch auf der
additiven oder multiplikativen Wirkung kontinuierlicher Schwankungen
der magnetischen Kopplung in Reaktion auf die Drehung des Rotors 4 leicht
erreicht werden. Das gleiche gilt für die Cosinusphase.
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Erfindungsgemäß werden
Veränderungen der
Induktionskoeffizienten, die in Reaktion auf sich verändernde
Drehpositionen des Rotors 4 auftreten, nicht allein in
Abhängigkeit
von der Form des Magnetkopplungsänderungsteils 4A des
Rotors 4 erreicht, die Formgebung, das Designen und die
Herstellung des Teils 4A kann einfacher durchgeführt werden,
und es kann eine ausreichende Erkennungsgenauigkeit bereitgestellt
werden, selbst wenn die Größe der Vorrichtung
verringert wird. Da das Ausgangssignal ferner als Summe der jeweiligen Ausgänge der
einzelnen Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc bereitgestellt
wird, welche entsprechend der angestrebten Induktanzverteilung in
dem vorbestimmten Drehpositionsbereich bestimmt werden, wird eine
Art von Durchschnittswertbildung bewirkt, und diese Durchschnittswertbildung ist
dahingehend sehr vorteilhaft, dass sie eine Minimierung von Ausgangsfehlern
bewirkt, selbst wenn der Stator und der Rotor einige Herstellungs-
und Montagefehler aufweisen. Da die vorliegende Erfindung den Herstellungs-
und Montageaufwand erheblich verringern kann, kann sie wirksam eine
Verringerung der Kosten und der Größe der Erkennungsvorrichtung
bewirken, während
eine hohe Erkennungsgenauigkeit gewährleistet wird.
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Da
die ideale Einstellung der Induktanzverteilung der Sekundärwicklungen
auf die vorgenannte Art und Weise erheblich zu dem Erhalten idealer
Ausgangssignale beiträgt,
kann das Magnetkopplungsänderungsteil 4A des
Rotors 4 jede gewünschte Form
aufweisen, solange das Änderungsteil 4A tatsächlich Ände rungen
der magnetischen Kopplung zwischen den Primär- und den Sekundärwicklungen in
Reaktion auf die Drehung des Rotors 4 bewirkt.
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Die 5 und 6 zeigen
modifizierte Formen des Magnetkopplungsänderungsteils 4A des Rotors 4.
In dem Beispiel von 5 weist das Magnetkopplungsänderungsteil 4A eine
innere Kontur 4A'' auf, die allgemein
die Form eines echten Kreises hat und einen radial einwärts gerichteten
Vorsprung 4P in einem Bereich desselben aufweist. Die stärkste magnetische
Kopplung zwischen den Primär-
und den Sekundärwicklungen
an einem der Pole A bis F der Sekundärwicklungen besteht in der
Nähe des
radial einwärts
gerichteten Vorsprungs 4P, so dass periodische Schwankungen
in der magnetische Kopplung in Reaktion auf die Drehung des Rotors 4 auftreten.
Selbst Schwankungen der magnetischen Kopplung, die auf einem solchen
einfachen Vorsprung 4P beruhen, können durch die Induktanzverteilung
ideale Ausgangseigenschaften gewährleisten,
so dass dies ausreichend praktisch •sein kann. Bei dem Beispiel
von 6 weist das Magnetkopplungsänderungsteil 4A eine
allgemein herzförmige
Innenkontur 4A'' auf. Es wurde
in dieser Zeit bestätigt,
dass periodische Veränderungen
der magnetischen Kopplung, die durch die herzartige Form in Reaktion
auf die Drehung des Rotors 4 erhalten werden, vorteilhafter
sind, als diejenigen der exzentrischen Form von 1.
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Zwar
besteht das Magnetkopplungsänderungsteil 4A bei
den beschriebenen Beispielen vorzugsweise aus einem ferromagnetischen
Material wie Eisen, jedoch kann es auch aus einem guten elektrischen
Leiter wie Kupfer bestehen. Wird ein guter elektrischer Leiter wie
Kupfer für
das Magnetkopplungsänderungsteil 4A verwendet,
fließen
Wirbelströme
in dem Leiter, während
das Änderungsteil 4A sich
nacheinander einem beliebigen der Magnetpole A bis F annähert, und
ein daraus resultierender Verlust verringert die Kopplung, so dass
in Reaktion auf die sich verändernde
Drehposition des Rotors 4 Schwankungen der magnetischen
Kopplung zwischen den Primär-
und Sekundärwicklungen
erzeugt werden. In einem solchen Fall besteht die Basisplatte 4B des
Rotors 4 aus einem nicht leitfähigen Material, beispielsweise
einem magnetischen Material wie Eisen.
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Das
Verhältnis
zwischen den Primär-
und Sekundärpolen
in dem Ausführungsbeispiel
nach 1 kann umgekehrt werden. Wie in 7 dargestellt,
können
die Pole, an denen die Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc vorgesehen sind,
näher an
dem Außenumfang
des Stators 3 angeordnet sein, wobei die Pole für die Primärwicklungen 1A bis 1F entlang
dem Kreis mit dem kleineren Durchmesser angeordnet werden. In diesem
Fall ist das Magnetkopplungsänderungsteil 4A des
Rotors 4 mit einer normalen exzentrischen Form ausgebildet, anstatt
wie in 1 dargestellt im Mittelbereich ausgestanzt zu
sein.
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Alternativ
können
die Primärwicklungen
an den selben Polen wie die Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc angeordnet
sein, wie in den 8A und 8B dargestellt. 8B ist
eine Seitenansicht eines der Pole A, welche zeigt, dass die Primärwicklung 1A und
zwei Sekundärwicklungen 2As und 2Ac an
einem der Stifte 3P in überlappender Weise
angeordnet sind. In diesem Fall kann das Magnetkopplungsänderungsteil 4A des
Rotors 4 in seinem Mittelbereich ausgeschnitten sein, wie
in 1 dargestellt, oder es kann mit einer normalen
exzentrischen Form ausgebildet sein, wie in 8A dargestellt.
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Eine
weitere Abwandlung ist in 9 dargestellt,
bei der eine einzelne Primärwicklung 1S in
dem Stator 3 entlang des gesamten äußersten Umfangsrands vorgesehen
ist und die mehreren Pole A bis F der Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc radial
einwärts
der am Umfang befindlichen Primärwicklung 1S angeordnet
sind. 10 ist eine schematische Schnittdarstellung
entlang der Linie X-X der 9. Bei dieser
modifizierten Anordnung kann ein durch die am Umfang befindliche
Primärwicklung 1S erzeugtes
Magnetfeld während
einer Umdrehung gleichmäßig an die
Sekundärpole
A bis F angelegt werden, und die Effizienz der magnetischen Kopplung
an jedem der Sekundärpole
A bis F kann erhöht
werden, so dass die Erkennungsgenauigkeit noch weiter verbessert
werden kann. Die abgewandelte Anordnung ist auch dahingehend sehr nützlich,
dass sie die Struktur für
das Platzieren der Primärwicklung
vereinfacht. In diesem Fall kann der Rotor 4 ähnlich dem
in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
aufgebaut sein.
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Als
abgewandelte Form der Konstruktion der 9 und 10 kann
die einzelne Primärwicklung 1S nahe
dem Innenumfang des Stators 3 angeordnet sein, d.h. einwärts der
kreisförmigen
Anordnung der Sekundärpole
A bis F.
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Für jeden
der zuvor in Zusammenhang mit den 7 bis 10 erörterten
abgewandelten Statoren 3 kann der damit zusammenwirkende
Rotor 4 selbstverständlich
je nach Erfordernis eine der verschiedenen Abwandlungen hinsichtlich
der Form und des Materials des Magnetkopplungsänderungsteils 4A verwenden.
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11 ist
eine Draufsicht auf ein Detail der Kernschicht 5, die in
Kontakt mit den Endflächen
der stiftförmigen
Kerne 3P in dem Stator 3 der 2 angeordnet
sein kann. Die Kernschicht 5 wird durch Stanzen, mittels
einer Presse oder dergleichen, einer Bahn aus einem ferromagnetischen
Material wie Eisen gebildet, und sie weist Magnetpolbereiche 51A bis 51F,
die in exakter Positionsübereinstimmung
mit den Magnetpolen der Primärwicklungen 1A bis 1F angeordnet
sind, und andere Magnetpolbereiche 52A bis 52F auf,
die in exakter Positionsübereinstimmung
mit den Magnetpolen der Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc angeordnet
sind. Die Magnetpolbereiche 51A bis 51F, 52A bis 52F sind über mehrere
Abzweigbereiche 53 miteinander verbunden. Die derart aufgebaute
Kernschicht 5 ist in Kontakt mit den Endflächen der
stiftförmigen
Kerne 3P der Primär-
und der Sekundärpole
des Stators 3 angeordnet und durch jegliches geeignete
Mittel befestigt. Auf diese Weise werden die Primär- und Sekundärpole des
Stators 3 tatsächlich
zwangsweise auf die Positionen der entsprechenden Magnetpolbereiche 51A bis 51F, 52A bis 52F der
Kernschicht 5 eingestellt, so dass eine genaue Platzierung
der Magnetpole erreicht wird. Trotz der zuvor erwähnten kostengünstigen
Statorstruktur, die sehr einfach herzustellen und zu montieren ist,
und bei welcher der Stator 3 gebildet wird, indem durch
Schrauben oder dergleichen die stiftförmigen Kerne 3P, welche
mit den erforderlichen Wicklungen versehen sind, an der Statorbasis 3B befestigt
werden, können
somit Positionierungsfehler der Magnetpole, die auf den Montagefehlern
basieren, automatisch durch die Kernschicht 5 kor rigiert
werden. Die Kernschicht 5 kann durch einen sehr einfachen
Pressschritt sehr einfach und mit sehr geringen Kosten so geformt
werden, dass sie eine genaue Anordnung der Magnetpole aufweist.
Da, wie zuvor erwähnt,
ein gewisser Fehlergrad bei der Montage des Stators 3 durch
die Kernschicht 5 korrigiert werden kann, bietet die vorliegende
Erfindung den Vorteil, dass die Herstellung und die Montage des
Stators 3 keine sehr hohe Genauigkeit erfordern.
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Die
Kernschicht 5 weist Keileingriffsausnehmungen 54 auf,
die an mehreren (in dem dargestellten Beispiel drei) Stellen entlang
des Außenumfangs gebildet
sind, so dass beim Anordnen der Kernschicht 5 in Kontakt
mit den Endflächen
der stiftförmigen
Kerne 3P der Primär-
und Sekundärpole
in dem Stator 3 die Ausnehmungen 54 in Eingriff
mit (nicht dargestellten) Keileingriffsvorsprüngen gelangen, die an dem Stator 3 ausgebildet
sind, um so die Kernschicht 5 an einer vorbestimmten Position
einzusetzen.
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Wenn
der Durchmesser der Erkennungsvorrichtung klein oder sehr klein
ist, können
nachteilige Auswirkungen durch Magnetleckage aufgrund des Vorhandenseins
der Abzweigbereiche 53 auftreten und es kann daher manchmal
erwünscht
sein, die Kernschicht 5 nicht vorzusehen.
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Es
ist ersichtlich, dass der Stator 3 anstatt, wie zuvor vorgeschlagen,
auf vereinfachte und vorteilhafte Weise hergestellt und montiert
zu werden, die bekannte herkömmliche
Konstruktion aufweisen kann; beispielsweise kann der Stator 3 mehrere Kernteile
aufweisen, die aufeinander geschichtet sind, um mehrpolige Statorkerne
und an den Polen vorgesehene Wicklungen zu bilden.
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Zwar
ist die Anzahl der Sekundärwicklungen, die
eine Gruppe in dem Stator 3 bilden, mit "sechs" angegeben, jedoch
ist dies nur illustrativ und selbstverständlich kann jede andere Anzahl
verwendet werden. 12 zeigt ein Beispiel, bei dem
vier Sekundärwicklungen
eine Gruppe in dem Stator 3 bilden, und 14 zeigt
ein Beispiel, bei dem acht Sekundärwicklungen eine Gruppe in
dem Stator 3 bilden.
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Bei
dem Beispiel von 12 weist der Stator 3 vier
Pole A, B, C und D auf, die voneinander um einen Winkel von 90° beabstandet
sind, und die Sekundärwicklungen 2As bis 2Ds der
Sinusphasengruppe und die Sekundärwicklungen 2Ac bis 2Dc der
Cosinusphasengruppe sind an den vier Polen A, B, C und D vorgesehen,
wobei an jedem Pol ein Paar der Sekundärwicklungen der Sinusphasengruppe
und der Cosinusphasengruppe angeordnet ist. In diesem Fall ist die
Induktanzverteilung der Sekundärwicklungen jeder
der Gruppen beispielsweise wie in 13 eingestellt.
Bei dem Beispiel von 13 ist die jeweilige Induktanz
der Sekundärwicklungen
so eingestellt, dass die Pole A bis D unter mechanischen Winkeln von
45°, 135°, 225° und 315° angeordnet
sind, jedoch können
sie, ähnlich
wie vorher beschrieben, optional verschoben werden.
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Bei
dem Beispiel von 14 weist der Stator 3 acht
Pole A, B, C, D, E, F, G und H auf, die voneinander um einen Winkel
von 45° versetzt
sind, und die Sekundärwicklungen 2As bis 2Hs der
Sinusphasengruppe sowie die Sekundärwicklungen 2Ac bis 2Hc der
Cosinusphasengruppe sind an den acht Polen A, B, C, D, E, F, G und
H vorgesehen, wobei an jedem Pol ein Paar der Sekundärwicklungen
der Sinusphasengruppe und der Cosinusphasengruppe angeordnet ist.
In diesem Fall ist die Induktanzverteilung der Sekundärwicklungen
jeder der Gruppen beispielsweise wie in 15 eingestellt.
Bei dem Beispiel von 15 ist die jeweilige Induktanz
der Sekundärwicklungen
so eingestellt, dass die Pole A bis H unter mechanischen Winkeln
von 45°,
90°, 135°, 180°, 225°, 270° und 315° angeordnet
sind, jedoch können
sie, ähnlich
wie vorher beschrieben, optional verschoben werden. Ferner können, wie
ebenfalls zuvor erwähnt, diejenigen
Wicklungen, für
welche die Induktanzwerte "0" sind (beispielsweise
sin 0°,
sin 180°,
cos 90° und
cos 270°)
entfallen. Wenn die Wicklungen nicht entfallen sollen, können die
Winkel, unter denen die Pole A bis H angeordnet werden, geringfügig verschoben
werden, da sie nicht notwendigerweise in gleichen Abständen angeordnet
sein müssen.
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In
den 12 und 14 umfasst
der Stator 3 eine einzelne Umfangs-Primärwicklung 1S,
wie in dem Beispiel von 9, jedoch können, wie bei je dem der verschiedenen
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
mehrere Primärwicklungen
vorgesehen und aufgebaut sein. Zwar zeigen die 12 und 14 nicht
den Rotor, jedoch kann der Rotor wie bei jedem der verschiedenen
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
aufgebaut sein.
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Zwar
wurde zuvor eine Drehpositionserkennungsvorrichtung beschrieben,
die zweiphasige Ausgangssignale ausgibt, wie sie von einem Drehpositionsgeber
erzeugt werden, jedoch kann die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung auch
derart aufgebaut sein, dass sie dreiphasige Ausgangssignale ausgibt,
wie sie von einem Drehmelder erzeugt werden. Zu diesem Zweck können drei
Gruppen von Sekundärwicklungen
vorgesehen sein, und jeweilige Induktanzwerte der Wicklungen können derart
eingestellt sein, dass die Induktanzverteilung für die einzelnen Gruppen Charakteristiken
von sin θ,
sin (θ + 120°) und sin
(θ + 240°) aufweist.
Die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung
kann auch derart aufgebaut sein, dass sie ein mehrphasiges Ausgangssignal
erzeugt. Jedes Paar von Sinus- und Cosinusphasen-Wicklungen kann
um separate Pole gewickelt sein, anstatt in überlappender Weise um den gleichen
Pol gewickelt zu sein. Das Wickeln jedes Paares von Sinus- und Cosinusphasenwicklungen
ist jedoch dahingehend vorteilhafter, dass es die Anzahl der Pole
und die Größe der Vorrichtung
verringern kann.
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Wenn
ein einphasiges Ausgangssignal ausreicht, kann nur eine Gruppe von
Sekundärwicklungen
vorgesehen sein. In dem Beispiel von 1 können beispielsweise
die Sekundärwicklungen 2As und 2Fs der
Sinusphasengruppe vorgesehen sein, und die anderen Sekundärwicklungen 2Ac bis 2Fc der Cosinusphasengruppe
können
entfallen. In einem derartigen Fall kann die Primärwicklungsstruktur,
anstelle der Sekundärwicklungsstruktur,
aus mehreren Wicklungen bestehen, die derart eingestellt sind, dass
sie eine gewünschte
Induktanzverteilung aufweisen.
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Die
vorhergehende Beschreibung betraf Fälle, in denen die vorliegende
Erfindung als Erkennungsvorrichtung des Typs ausgeführt ist,
der mehrphasige oder einphasige Ausgangssignale in Reaktion auf
ein einphasiges Eingangssignal erzeugt; umgekehrt kann die vorliegende
Erfindung als eine Vorrichtung von dem Typ ausgebildet werden, der
ein einphasiges Ausgangssignal in Reaktion auf mehrphasige Eingangssignale
erzeugt, d.h. als Positionserkennungsvorrichtung vom Phasetyp. In
einem solchen Fall kann die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung in
ihrem mechanischen Aufbau mit den zuvor in Zusammenhang mit den 1 bis 15 beschriebenen
Ausführungsbeispielen
identisch sein, mit der Ausnahme, dass die Primär- und Sekundärwicklungen
umgekehrt werden müssen.
Um die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung
mit dem mechanischen Aufbau nach 1 zu dem
Typ mit zweiphasigen Eingangssignalen (zweiphasige Erregung) und
einphasigem Ausgangssignal zu verändern, werden die beiden Gruppen
der Sekundärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac bis 2Fc zu
den Primärwicklungen
und die Primärwicklungen 1A bis 1F werden
zu Sekundärwicklungen,
derart dass ein einphasiger Ausgang in Reaktion auf zweiphasige
Eingangssignale erzeugt wird, wie in 16 dargestellt. In
diesem Fall wird die jeweilige Induktanz der Primärwicklungen 2As bis 2Fs und 2Ac und 2Fc der beiden
Gruppen entsprechend einer vorbestimmten Verteilung (Sinus- und
Cosinusfunktion) eingestellt. Durch das Erregen der Primärwicklungen 2As bis 2Fs der
Sinusphasengruppe mit einem gemeinsamen Wechselstromsignal sin ωt und das
Erregen der Primärwicklungen 2Ac bis 2Fc der
Cosinusphasengruppe mit einem gemeinsamen Wechselstromsignal cos ωt, das von
dem Signal sin ωt
um 90° versetzt
ist, wird das Signal sin (ωt ± θ), das eine
elektrische Phasenverschiebung angibt, welche einem Drehwinkel θ eines zu
erkennenden Objekts entspricht, als ein einphasiges Ausgangssignal
erhalten, das einer Summe induzierter Spannungen in den Sekundärwicklungen 1A bis 1F entspricht.
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Es
ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht nur die Erkennungsvorrichtung
vom Typ mit zweiphasiger Erregung und einphasigem Ausgangssignal
implementieren kann, sondern auch eine Erkennungsvorrichtung vom
Typ mit dreiphasiger Erregung und einphasigem Ausgangssignal, oder
jeden anderen Typ.
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Zwar
verwenden die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele jeweils eine
Wicklungsstruktur, bei der die Sekundärwicklungen (oder Primärwicklungen)
jeder Gruppe, welche die gewünschte
Induktanzverteilung erreichen, voneinander unabhängig sind, jedoch kann eine
verteilte Wicklungsstruktur verwendet werden. 17 zeigt
ein Beispiel für
eine derartige verteilte Wicklungsstruktur, bei welcher der Stator 3 mehrere
(nicht dargestellte) Schlitze aufweist, die entlang seines Umfangs
gebildet sind. In dem Stator 3 ist eine Wicklung 2S-1,
die der ersten Sinusphasenuntergruppe entspricht, verteilt über einen
Drehwinkelbereich von 0° bis
180° gewickelt,
um so eine Induktanzverteilung zu erreichen, welche funktionalen
Charakteristiken in einem Bereich von sin 0° bis sin 180° entspricht, und eine andere
Wicklung 2S-2, die der zweiten Sinusphasenuntergruppe entspricht,
ist über
einen Drehwinkelbereich von 180° bis
360° verteilt
gewickelt, um eine Induktanzverteilung zu erreichen, die funktionalen
Charakteristiken in einem Bereich von sin 180° bis sin 360° entsprechen. Die beiden Wicklungen 2S-1 und 2S-2 sind
miteinander verbunden, um ein einzelnes Ausgangssignal zu erzeugen,
das der Sinusphase entspricht.
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Ferner
ist in dem Stator 3 eine andere Wicklung 2C-1,
die der ersten Cosinusphasenuntergruppe entspricht, über einen
Drehwinkelbereich von 270° bis
90° verteilt
gewickelt, um eine Induktanzverteilung zu erreichen, die funktionalen
Charakteristiken in einem Bereich von cos 270° bis cos 90° entspricht, und eine andere
Wicklung 2C-2, die der zweiten Cosinusphasenuntergruppe
entspricht, über
einen Drehwinkelbereich von 90° bis
270° verteilt
gewickelt, um eine Induktanzverteilung zu erreichen, die funktionalen
Charakteristiken in einem Bereich von cos 90° bis cos 270° entspricht. Die beiden Wicklungen 2C-1 und 2C-2 sind
miteinander verbunden, um ein einzelnes Ausgangssignal zu erzeugen,
das der Cosinusphase entspricht. Bei dem in 17 dargestellten
Beispiel handelt es sich bei der Primärwicklung 1S um eine
einzelne Wicklung, die entlang des Außenumfangs des Stators 3 gewickelt
ist. Auch bei einem derartigen verteilten Wicklungsaufbau kann das
Verhältnis
zwischen den Primär-
und den Sekundärwicklungen
umgekehrt werden; das heißt,
die verteil ten Wicklungen 2S-1, 2S-2, 2C-1 und 2C-2 können zu
Primärwicklungen
gemacht werden.
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Die
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele
wurden derart beschrieben, dass sie die Veränderungen der magnetischen
Kopplung durch den Rotor solchermaßen erreichen, dass ein Schwankungszyklus
pro vollständiger
Umdrehung vorliegt, und dass die Induktanzverteilung der Wicklungsgruppen
derart eingestellt ist, dass sie Schwankungscharakteristiken von
einem Zyklus pro vollständiger
Umdrehung aufweist. Alternativ können
die durch den Rotor bewirkten Veränderungen der magnetischen Kopplung
derart erreicht werden, dass zwei oder mehr Schwankungszyklen pro
vollständiger
Umdrehung vorliegen, und die Induktanzverteilung der Wicklungsgruppen
kann derart eingestellt werden, dass sie Schwankungscharakteristiken
von zwei oder mehr Schwankungszyklen pro vollständiger Umdrehung aufweist.
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18 ist
eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Alternative, bei dem
der Rotor 4 vier magnetische Vorsprünge (oder Zähne) 4P1, 4P2, 4P3 und 4P4 aufweist,
die sich radial nach außen
erstrecken und umfangsmäßig in gleichen
Abständen
(von 90°)
voneinander beabstandet sind, so dass vier Zyklen von Magnetkopplungsschwankungen
pro voller Umdrehung erreicht werden. Der Stator 3 weist
12 entlang seines Umfangs angeordnete, voneinander beabstandete
Magnetpole auf. Sinusphasen-Sekundärwicklungen 2As1, 26s1, 2Cs1;
und 2As2, 2Bs2, 2Cs2; und 2As3, 2Bs3, 2Cs3;
und 2As4, 2Bs4, 2Cs4 sowie Cosinusphasen-Sekundärwicklungen 2Ac1, 26c1, 2Cc1;
und 2Ac2, 2Bc2, 2Cc2; und 2Ac3, 2Bc3, 2Cc3;
und 2Ac4, 2Bc4, 2Cc4 sind an den 12 Magnetpolen
vorgesehen, jeweils ein Paar aus Sinusphasen- und Cosinusphasen-Sekundärwicklungen
an jeweils einem der Magnetpole. Die jeweilige Induktanz der einzelnen
Sinusphasen-Sekundärwicklungen 2As1 bis 2Cs4 ist
derart eingestellt, dass sie eine Induktanzverteilung gemäß einer
Sinusfunktion mit vier Zyklen pro Umdrehung aufweist; beispielsweise
ist, wie in 19 dargestellt, die Induktanz
der Wicklungen (beispielsweise 2As1, 2Bs1 und 2Cs1)
für drei
Pole (beispielsweise A, B und C) derart eingestellt, dass eine Induktanzverteilung
nach einer Einzyklus-Sinusfunktion in einem Drehwinkel bereich von
90° vorliegt. Ähnlich wird
die jeweilige Induktanz der einzelnen Cosinusphasen-Sekundärwicklungen 2Ac1 bis 2Cc4 derart eingestellt,
dass sie eine Induktanzverteilung gemäß einer Cosinusfunktion mit
vier Zyklen pro Umdrehung aufweist; beispielsweise ist, wie in 19 dargestellt,
die Induktanz der Wicklungen (beispielsweise 2Ac1, 2Bc1 und 2Cc1)
für drei
Pole (beispielsweise A, B und C) derart eingestellt, dass eine Induktanzverteilung
nach einer Einzyklus-Cosinusfunktion in einem Drehwinkelbereich
von 90° vorliegt.
-
Wie
zuvor beschrieben, kann die erfindungsgemäße Positionserkennungsvorrichtung,
die Ausgangsschwankungscharakteristiken über zwei oder mehr Zyklen pro
Umdrehung aufweist, kann ähnlich
wie eine bekannte hochauflösende
Drehpositionserkennungsvorrichtung mit einem "mehrzahnigen Rotor" verwendet werden.
-
Zwar
ist dies in 18 nicht dargestellt, jedoch
kann die Primärwicklung
auf verschiedene Arten vorgesehen werden, wie zuvor beschrieben.
Ferner kann, ähnlich
wie zuvor beschrieben, das Verhältnis
zwischen den Primär-
und den Sekundärwicklungen
umgekehrt werden, und die Form und das Material des Rotors 4 kann,
wie zuvor beschrieben, auf zahlreiche Arten abgewandelt werden.
Bei dem in 18 dargestellten Beispiel weist
die Intensität
der Magnetfelder um die einzelnen Magnetpole in dem Stator 3 eine
kreisförmige
Verteilung auf, während die
magnetischen Vorsprünge 4P1 bis 4P4 im
wesentlichen gerade geformt sind. Durch die Bewegung der geraden
magnetischen Vorsprünge 4P1 bis 4P4 durch
die kreisförmig
verteilten Magnetfelder, weisen die durch den Rotor 4 bewirkten
Magnetkopplungsschwankungen gute Charakteristiken auf, die trigonometrischen
Funktionscharakteristiken, wie denen einer Sinuswelle, nahe kommen.
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Bei
beiden zuvor genannten Erkennungsvorrichtungen, derjenigen mit einem
Zyklus von Schwankungscharakteristiken pro Umdrehung und derjenigen
mit zwei oder mehr Zyklen von Schwankungscharakteristiken pro Umdrehung,
kann der Drehpositionsbereich nur einen Teil des Bereichs abdecken,
der ei nem Zyklus der von dem Rotor bewirkten Magnetkopplungsschwankungen
entspricht, anstatt den gesamten Bereich abzudecken.
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Während bei
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
der Rotor 4 generell die Form einer Platte aufweist und
dem Stator 3 in axialer Richtung gegenüberliegt, können der Aufbau des Rotors 4 und die
strukturelle Beziehung des Rotors 4 zu dem Stator 3 von
dem Vorhergehenden abweichen. Beispielsweise kann der Rotor als
Ganzes zylindrisch (oder exzentrisch zylindrisch) geformt sein,
und der Rotor kann in den Innenraum des Stators derart eingesetzt
sein, dass seine Radialrichtung der Richtung des Magnetflusses entspricht,
der von den Magnetpolen des Stators auf den Rotor aufgebracht wird, und
der Rotor dem Stator in radialer Richtung gegenüberliegt.
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Bei
den vorliegenden Ausführungsbeispielen kann
jedes von den Sekundärwicklungen
erzeugte Ausgangssignal wie bei herkömmlich bekannten Vorrichtungen
wie Drehmeldern verwendet werden, und Positionsdaten, die einer
erkannten Drehposition entsprechen, können einer beliebigen geeigneten
Signalverarbeitung oder Datenverarbeitung unterzogen werden, um
in digitaler oder analoger Form erhalten zu werden, wie auf diesem
Gebiet bekannt. Es ist beispielsweise ein bekanntes Verfahren, zweiphasige Drehpositionsgeberausgänge durch
einen RD-Wandler zu verarbeiten, um Positionsdaten zu erhalten,
die einer erkannten Drehposition in digitaler Form entsprechen.
Eine derartige Erkennungsschaltung kann nach Bedarf in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. In einem solchen Fall können Ausgangssignale
der Sekundärwicklungen
durch Drähte
aus der Erkennungsvorrichtung gezogen werden und an eine externe
Erkennungsschaltung geliefert werden, oder die Erkennungsschaltung
kann in einem LSI oder dergleichen integriert sein, so dass sie
in dem Gehäuse
der Erkennungsvorrichtung aufgenommen ist.
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Darüber hinaus
sollte offensichtlich sein, dass die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung auch
bei der Ausführung
eines herkömmlichen
bekannten Verfahrens verwendet werden kann, das die Erkennung von
absoluten Drehpositionen über
mehrere Umdrehungen durch das Vorsehen mehrerer Drehpo sitionserkennungsvorrichtungen
ermöglicht, an
welche die zu erkennende Drehung einer Drehwelle mit unterschiedlichen Übertragungsverhältnissen übertragen
wird.
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Die
auf die zuvor beschriebene Weise ausgebildete vorliegende Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe der Sekundärwicklungen über einen
vorbestimmten Drehpositionsbereich verteilt auf dem Stator angeordnet
ist und die jeweilige Induktanz der Sekundärwicklungen in dieser Gruppe derart
eingestellt ist, dass sie eine gewünschte Induktanzverteilung über den
vorbestimmten Drehpositionsbereich aufweist. Wenn der Rotor, der
eine bestimmte Form aufweist, um Schwankungen in der magnetischen
Kopplung an einzelnen Polen des Stators in Reaktion auf seine gegenwärtige Drehposition zu
erzeugen, sich drehend durch den vorbestimmten Drehpositionsbereich
bewegt, treten Magnetkopplungsschwankungen in den in diesem Bereich
vorhandenen Sekundärwicklungen
in Reaktion auf die sich verändernde
Drehposition des Rotors auf, und die Pegel der in die einzelnen
Sekundärwicklungen induzierten
Spannung werden entsprechend der Induktanzverteilung festgestellt.
Durch die additive oder multiplikative kombinierte Wirkung der beiden Phänomene weist
infolgedessen ein letztendliches Ausgangssignal, das sich aus dem
Summieren jeweiliger Ausgänge
der Sekundärwicklungen
in der Gruppe ergibt, vorteilhafterweise eine hohe Genauigkeit und
eine gute Linearität
als Funktion der Drehposition des Rotors auf.
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Da
ferner die vorliegende Erfindung nicht zum Erhalten von Schwankungen
von Induktionskoeffizienten in Reaktion auf eine sich verändernde Drehposition
des Rotors, die nur von der Form des Rotors abhängt, ausgelegt ist, sind die
Formgebung, das Designen und die Herstellung des Rotors erheblich
vereinfacht, und eine ausreichende Erkennungsgenauigkeit ist erreichbar,
selbst wenn die Erkennungsvorrichtung in ihrer Größe erheblich
verringert wird. Da das Ausgangssignal ferner als Summe der jeweiligen
Ausgänge
der einzelnen Sekundärwicklungen
bereitgestellt wird, welche entsprechend der angestrebten Induktanzverteilung
in dem vorbestimmten Drehpositionsbereich bestimmt werden, wird
eine Art von Durchschnittswertbildung bewirkt, und diese Durch schnittswertbildung
ist dahingehend sehr vorteilhaft, dass sie eine Minimierung von
Ausgangsfehlern bewirkt, selbst wenn der Stator und der Rotor einige
Herstellungs- und Montagefehler aufweisen. Da die vorliegende Erfindung
den Herstellungs- und Montageaufwand erheblich verringern kann,
kann sie wirksam eine Verringerung der Kosten und der Größe der Erkennungsvorrichtung
bewirken, während
eine hohe Erkennungsgenauigkeit gewährleistet wird.