[发明专利]监控借助于分解器对旋转轴的转子角进行确定的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于监控借助于分解器对旋转轴的转子角进行确定的方法和装置以及系统。

背景技术

在借助于电驱动运动的机器情况下，所谓的分解器经常用于确定机器运动，其方式是，分解器检测与电动机耦合的旋转轴的转子角或转子角变化，由此可以确定机器元件的位置，所述机器元件借助于电驱动或轴运动。

分解器是成本低的以磁方式工作的编码器（Geber）。所述分解器利用在至少一个转子绕组和至少两个定子绕组之间的与角度有关的耦合。典型地，分解器包括第一定子绕组、第二定子绕组和转子绕组，其中第二定子绕组的绕组轴线与第一定子绕组的绕组轴线成直角，所述转子绕组与旋转轴抗扭地连接。两个定子绕组通常固定地布置在编码器的外壳中。分解器在双倍极距内直接提供转子角。从角度变化中可以确定转速。此外，也参照有关的专业文献。

在安全关键的应用中，需要所使用的编码器系统的可诊断性。因此为了能够在安全关键的应用中将成本低的分解器用作为编码器，需要除了借助于分解器确定转子角之外还实现分解器功能的可信性或监控，以便例如能够识别分解器的故障或缺陷并且对于该情况引起电驱动的关断。

发明内容

本发明所基于的任务是，提供用于监控借助于分解器对旋转轴的转子角进行确定的方法和装置以及系统，其能够实现可靠的和成本低地可实现的监控并且尤其是可容易地集成到用于利用分解器确定角度的传统系统中。

本发明通过根据权利要求1的方法、根据权利要求8的装置和根据权利要求9的系统来解决该任务。

优选的实施形式是从属权利要求的主题，所述从属权利要求的表述以此通过引用而成为说明书的内容。

在用于监控借助于分解器对旋转轴的转子角进行确定的方法中，分解器包括第一定子绕组、至少一个第二定子绕组和至少一个转子绕组，其中所述至少一个第二定子绕组的绕组轴线相对于第一定子绕组的绕组轴线旋转预定的角度、尤其是90^o，所述至少一个转子绕组与旋转轴抗扭地连接。为了确定转子角执行以下步骤：给第一定子绕组施加具有励磁频率和与转子角有关的第一幅度的尤其是正弦形的第一励磁交变电压，给至少一个第二定子绕组施加具有励磁频率和与转子角有关的第二幅度的尤其是正弦形的第二励磁交变电压，并且借助于调节器这样产生第一幅度和第二幅度，使得在至少一个转子绕组中基于第一和第二励磁交变电压在静止状态下不感生电压，其中调节器的调整参量映射转子角。基于励磁信号所产生的磁交变场在静止状态下与转子绕组的轴线垂直。这样的方法在公开文献DE 38 34 384 A1中得以描述，该文献在避免不必要的重复的程度上通过引用而成为说明书的主题。为了监控转子角的确定执行以下步骤：给第一定子绕组施加具有与励磁频率不同的测试频率的尤其是正弦形的第一测试交变电压，和给至少一个第二定子绕组施加具有测试频率的尤其是正弦形的第二测试交变电压，其中第一和第二测试交变电压或其幅度这样与转子角有关地、也即根据调节器的、映射转子角的调整参量来产生，使得在至少一个转子绕组中基于第一和第二测试交变电压持久地感生交变电压。不言而喻，励磁交变电压和/或测试交变电压也可以通过相应的励磁交变电流或测试交变电流来代替。在至少一个转子绕组中基于第一和第二测试交变电压感生的交变电压可以被用于分解器功能的可信性/监控。

在一种改进方案中，第一和第二测试交变电压、尤其是其幅度根据转子角这样来产生，使得基于第一和第二测试交变电压所产生的磁交变场基本上并行于转子绕组的绕组轴线延伸。

在一种改进方案中，测试频率可表示为                                                ，其中ft表示测试频率，fe表示励磁频率，并且k是大于零的有理数。优选地，k=2，也即测试频率是励磁频率的两倍那样大。

在一种改进方案中，为了确定转子角仅仅使用在转子绕组中感生的这种信号分量，所述信号分量由第一和第二励磁交变电压引起，也即在确定转子角时抑制了测试交变电压的贡献。

在一种改进方案中，基于第一和第二测试交变电压在转子绕组中感生的信号分量被分析用于确定分解器的线路中断、短路和/或机械缺陷和/或被分析用于冗余地确定转子角。