[发明专利]可旋转的机器组件的运动学状态的检测

说明书

本发明涉及一种用于检测电机(1)的能围绕转轴旋转的机器组件(3)的运动学状态的装置和方法。所述装置包括：固定布置在机器组件(3)上的、或者压入机器组件(3)的表面结构(9)，其圆环形地并且围绕转轴上的参照点(P)同心地延伸；用于不触碰地检测在至少一个相对于转轴位置固定的检测区(11)内的表面造型的传感器装置(15)；和用于根据借助传感器装置(15)检测的表面造型确定机器组件(3)的运动学状态的评估单元。

技术领域

本发明涉及一种用于检测电机的能够围绕转轴旋转的机器组件的运动学状态的装置和方法。

背景技术

在此，电机的可旋转的机器组件的运动学状态以机器组件的旋转速度、旋转方向和/或位置为特征。电机的可旋转的机器组件例如是电机的转子或随着转子旋转的构件。

为了检测并测量这类机器组件的旋转速度、旋转方向和位置，必须设置发送器系统(Gebersystem)。在这里，通常是耗费大并且因此成本高的外购件(Zukaufteil)。在变流器运行时，经常强制性需要这种发送器系统。转数发送器例如轴向地装配在电机的机轴上。这样的安装使得所述机器变得更大，并且更加难以实现经常希望的、紧凑的构造方式。安装上去的转数发送器通常由其安接构造决定而有回转故障，这种故障又对使用寿命造成影响。此外，所述机器上的振荡导致在信号评估时出现问题，这限制了装配到转轴上的转数发送器的准确度。

已知了许多光学的发送器系统，它们采用正弦形式的信号，并且大部分以高分辨率、例如在每转超过1024个周期的情况下工作。基于大部分由玻璃制成的量具以及在装配和校准方面增高的耗费，使得这些发送器系统的成本很高。这些发送器经常安装在机轴端部上，并且通过转矩接管可靠地固定在不动的构件上防止随转。发送器系统具有自己的支承系统，并且在转数性能(Drehzahleignung)上受限。由于这种安装构造方式，这类系统有回转故障，由此局限了使用寿命。

其他的发送器系统使用了具有相应数量的北极和南极的磁环。磁环内北极和南极的数量由“量具”的需要、电机的理想的极对数得出。在发送器系统中，信号轮固定在机轴上，大部分情况下通过粘附实现。由于粘附在装配和拆卸时产生了缺点。

公知的旋转变压器经常利用已装配的、特别是粘上的、围着轴线的测量线圈工作。这些旋转变压器容易失灵，不方便保养并且不能在不去除轴承盖的情况下进行更换，而且在更换轴承时不一定能够再利用，也就是说不能总是在不造成损坏的情况下更换。此外，旋转变压器在装配方面有明显的缺点，例如在同步电机中热压配合、接线和定向(校准)时。

DE 10 2007 060 688 A1公开了一种带有转子、用于引导磁场的器件和至少两个在轴向上贯通的开口的电机。为了确定转子的转数，分别在电机的一个端侧上相对置地布置了一个发送器和一个接收器，其中，发送器将能够通过转子的开口传输的信号发送给接收器。这类发送器系统需要两个装入位置，并且只能为特定的电机实现。

US 5 650 679 A公开了一种用于变速的驱动件。在此可以设计一个具有外表面的转子，这个外表面具有有规律的刻痕，并且能够借助速度传感器读取。

DE 10 2012 205 760 A1公开了一种旋转的、具有至少一个功能组件的电机，这个功能组件是从包含绕组头遮盖物、平衡件和转子位置传感器的发送器轮的组中选择的。

EP 0 377 835 A2公开了一种用于测定带有至少一个布置在转子上的信号轨道的电动机的转子转数的装置，所述信号轨道由与评估电路相连的传感器扫描。所述信号轨道如下地构造，即，它将传感器替换地转入第一、第二或第三状态，其中，这些单个的状态产生不同大小的电平。

FR 2 917 476 A1公开了一种工具化的、具有用于检测旋转参数(如角位置、旋转方向、速度或加速度)的装置的滚动轴承。

US 5 665 965 A公开了一种用于将机电设备(例如电动机)的周期性运动转换成至少一个具有预定波形的电信号的光学转数传感器。