[发明专利]监控可旋转的轴的位置的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年11月6日提交的美国临时申请No.60/985,737的权益，该申请通过引用而由此被结合。

技术领域

本公开涉及监控旋转的轴的位置。

背景技术

旋转装置的控制系统依赖于位置反馈来进行运行控制和诊断。旋转装置的转角可以使用转角感测系统测得。当旋转的轴连接到电机上，例如永磁同步电动机上时，该轴的真实转角的测量是有用的。

由于各种因素，包括制造变化和公差，安装过程中感测系统的初始校正等，来自转角感测系统的输出信号容易出现误差。制造商们试图在组装和组装后的校正过程中使用调整的方法来纠正深藏于控制系统中的误差。制造商们还使用诸如严格的机器公差，精确组装方法等技术以及多位置传感装置来提供更为精确的转角测量。

解算器(resolver)组件和其它的旋转感测系统能够提供精密的转角测量。已知的解算器装置能够用来测量轴的转角，提供对应于轴的真实转角和轴旋转方向的高分辨率的信号。这些装置在宽范围的环境温度下工作，温度范围从-40℃到+125℃，从而使得能够应用于宽范围的系统之上。使用解算器组件的应用对角位置和速度测量有着精确的要求。已知制造变化会影响解算器的信号输出，从而影响使用来自解算器的输出信号来进行控制和诊断的控制系统的运行。转角测量的精度直接受解算器安装和机械调整的影响。

发明内容

可旋转的轴的角位置测量误差由转动轴和对于轴的完整的旋转测量对应于不连续角位置的转角来决定，在该完整的旋转期间轴的转速大体上恒定。对于完整的旋转，确定轴的真实角速度，而不连续角位置的相邻对之间的角速度是计算得到的。确定不连续角位置的各相邻对的速度修正，并且对于不连续角位置的各相邻对确定基于该速度修正的转角误差项也。

附图说明

参照附图，现在将用举例的方式描述一个或多个实施例，附图中该图是根据本公开的可旋转的轴和测量系统的简图。

具体实施方式

现在参看附图，其中图示仅出于图解特定的示范性实施例的目的而并非出于对其进行限制的目的，该图示意性地描绘了根据当前描述的实施例构造的用于可旋转的轴10的测量系统20。该测量系统20和轴10可用于采用旋转机械轴，例如电动机的部件和系统。

测量系统20包括解算器组件30，该解算器组件30可操作地且信号地连接到集成电路40(“解算器处理IC”)上。解算器组件30包括可变磁阻装置，该装置包括解算器定子32和解算器转子34。解算器转子34同轴地且固定地连接到轴10上并随其旋转。解算器转子34被适当地定位和组装在轴10上，该轴10包括指向磁北或真北的凹槽(未示出)，其在制造公差之内用于定向。解算器转子34包括位于外圆周上的多个凸耳或偏心距(eccentricity)。在图中所示的系统中，解算器转子34显示了两个凸耳，但是解算器组件30可以使用其它数量的凸耳。解算器定子32优选固定地安装到轴10在其中旋转的壳体上(图中未表示)，例如电动机外壳上。解算器定子32包括包含感应线圈的主励磁变压器36以及包含拾取感应线圈的一对辅助接收变压器38和39。辅助变压器38和39优选放置成使得它们的纵轴线成90度直角，以产生包含正弦函数和余弦函数的输出信号。图中所描绘的实施例中该解算器组件30包含具有一个极对(pole-pair)的单独的速度装置。

集成电路40优选地包含适于和解算器组件30相互作用的专用电子装置，包括电气地连接到主变压器36上以及信号地连接到辅助变压器38和39上的电子装置。含有正弦电压的激励信号由集成电路40的元件产生，并被传递至主变压器36。对主变压器36应用激励信号在辅助变压器38和39中引发对应于解算器转子34的转角的输出信号。辅助变压器38和39的输出信号被集成电路40中的分析元件监控和分析。在计算中，当用数学函数例如Sin(2πF_et)表示到主变压器36的激励信号时，辅助变压器38和39中引发的输出信号可由用于辅助变压器38的数学函数和用于辅助变压器39的来表示，其中表示解算器转子34的测得转角，而F_e是基于到主变压器34的激励信号的频率。因此，辅助变压器38和39被来自主变压器36的激励信号激发并产生可由集成电路40读取的与激励信号同频的信号。从辅助变压器38和39输出的电压电平的量级取决于具有凸耳的解算器转子34与解算器定子32之间的接近程度。