检测驱动装置可移动组件位置的方法及位置检测装置制造方法
【专利摘要】本发明关于一种利用位置检测装置（511）来检测驱动装置（501）的可移动组件（503、707）的位置的方法，所述位置检测装置（511）包含至少一个场线圈(507)和与该场线圈（507）相关联的至少一个二级线圈（509），其中将电激励脉冲施加至所述场线圈（507）以诱导出所述二级线圈（509）中的电压，测量二级线圈电压，以及基于所测量的二级线圈电压来决定所述可移动组件（503、707）的所述位置。本发明还关于位置检测装置（511）。本发明还关于驱动装置（501）。
【专利说明】检测驱动装置可移动组件位置的方法及位置检测装置
[0001]本发明涉及ー种用于检测驱动装置的可移动组件位置的方法以及位置检测装置。本发明更涉及ー种驱动装置。
[0002]专利说明书US 6，781，524揭露了一种用于在道路上移动的车辆的位置检测系统。所述已知的系统包含配置在每个所述车辆上的磁性组件。传感器线圈被配置在所述道路中。如果具有其磁性组件的车辆接着在这种传感器线圈之上移动，利用所述磁性组件在所述传感器线圈中产生了磁通。然后可利用传感器线圈电压的测量来測量所述磁通，使得可检测到所述传感器线圈上所述车辆的存在。
[0003]有关于此的缺点是，例如，在基于所测量的传感器线圈电压而可能决定车辆位置之前，大量的时间消逝。那是由于事实上，特别是连续的周期性电压信号被施加至所述传感器线圈，所以只有连续的測量信号可用于位置決定的目的，这里所述测量信号的包络在多个周期期间被测量，其花费了大量的时间。
[0004]本发明所解决的问题可因此视为是具体说明了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法，其克服了已知的缺点，井能够有更快的位置检测。
[0005]此外本发明所解决的问题可视为是具体说明了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的相应装置。
[0006]本发明所解决的问题也可视为是具体说明了ー种包含可移动组件的相应驱动装置，在该装置中，让所述可移动组件的所述位置的快速检测变得可能。
[0007]这些问题利用独立权利要求的各自标的来解決。本发明的有利配置是相应从属权利要求的标的。
[0008]根据本发明的一方面，提供了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法。用于检测所述位置的装置，其也可称为位置检测装置，包含至少ー个励磁线圈以及至少一个指派至所述励磁线圈的ニ级线圏。将电激励脉冲施加至所述励磁线圈。然后所述激励脉冲在所述ニ级线圈中诱导出电压。測量所述ニ级线圈电压，也就是存在于所述ニ级线圈的电压。所述可移动组件的位置随后基于所测量的ニ级线圈电压来決定。
[0009]根据本发明的进ー步方面，提供了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的装置，其具有至少ー个励磁线圈以及至少ー个指派至所述励磁线圈的ニ级线圈。此外，提供了ー种脉冲产生器，其被形成用以将电激励脉冲施加至所述励磁线圈，结果藉此在所述ニ级线圈中诱导出电压。此外，形成了检测器，其可測量所述ニ级线圈中的电压，也就是ニ级线圈电压。在本发明含义中ー种用于检测驱动装置的可移动组件位置的装置一般也可称为位置检测装置。
[0010]依照本发明的另一方面，提供了一种驱动装置，其包含可移动组件以及根据本发明用于检测所述可移动组件位置的位置检测装置。优选的是，所述位置检测装置是以整合在所述驱动装置中的方式来形成。所述位置检测装置也可特别与所述驱动装置分开形成，结果是让在现有驱动装置上的改造，例如随后的整合，变得有利地可能。
[0011 ] 因此本发明包含将电激励脉冲施加至励磁线圈的概念。所述施加可优选地包含供应所述励磁线圈AC电压。作为施加所述电激励脉冲的结果，在ニ级线圈中诱导出了电压。如果可移动组件然后在所述ニ级线圈上移动，这将改变所述ニ级线圈中时间线圈电压分布的最大值。这个改变(其特别是利用所诱导的线圈电压的测量来发现)用于决定所述可移动组件的位置。如果没有可移动组件在所述ニ级线圈上移动，电磁耦合不被扰乱，所述诱导出的线圈电压彼此抵销，使得所測量出的ニ级线圈电压趋向零。由于事实上只有ー个电激励脉冲被施加至所述励磁线圈，所述诱导出的线圈电压也将只具有时间上限制的持续期间。因此，相较于现有技术，在所述激励脉冲已施加至所述励磁线圈之后，即使在非常短的时间之后，可有利地决定所述可移动组件的位置。特别是关于一般牵涉在信号的更多多个周期期间测量电压测量信号的包络的已知方法，根据本发明的方法能够有短很多的測量持续期间(确实不需要在多个周期期间进行測量)其结果是，相较于已知的系统，决定所述可移动组件的位置具有相当较短的持续期间。
[0012]根据本发明的ー个具体实施例，測量了ニ级线圈的差分电压。在本发明含义中的线圈特别具有线圈开端以及线圈末端，其中差分电压特别是在所述线圈开端以及所述线圈末端之间测量。优选的是，线圈，也就是励磁线圈及/或ニ级线圈，包含n个绕组，其中n代表绕组的数目。在本发明的进ー步具体实施例中，所述线圈末端或所述线圈开端接地，其中，特别是，接着測量分别在所述线圈开端以及线圈末端之间的电压，其相应于所述线圈的差分电压。然后所测量的差分电压使得特别可能推导出可移动组件的位置。在此情况中，通过范例的方式，使用数学函数而基于所测量的差分电压来计算所述位置。
[0013]根据本发明的ー个具体实施例，ニ级线圈具有正弦或余弦几何学。特别是，所述ニ级线圈也可也具有三角形几何学。这种几何学特别意指在可移动组件的位置上映像的ニ级线圈中所诱导出的电压的最大值具有余弦或正弦或三角形的时间剖面。这种几何学可特别利用相应的绕组配置来实现。如果提供了多个ニ级线圈，它们可具有正弦或余弦几何学，例如，其优选地以关于彼此偏移90°的方式来配置。也就是说，在所分别诱导出的传感器线圈电压之间的相差是90°。然而，优选的是，这种相移也可不同于90°。
[0014]在本发明含义内的激励脉冲特别具有限制的时间持续期间。所述时间持续期间优选的是在微秒范围中。所述电激励脉冲的时间持续期间也可优选地少于1000 US或少于100 U S，特别是少于10 u So所述电激励脉冲越短，在ニ级线圈中所诱导出的线圈电压的时间持续期间也越短。此外，因此，也可能特别有利地避免在邻近的励磁线圈或ニ级线圈的电磁干扰性。因此可特别敏感地进行位置決定。
[0015]依照本发明ー个优选的具体实施例，可将多个电激励脉冲施加至励磁线圈。此有利地使其可能连续地进行多个位置測量。在这方面，可有利地追踪可移动组件的移动路径。一般而言，电激励脉冲可也称为电脉冲激励信号。在两个电激励脉冲或两个脉冲激励信号之间的时间间隔可为，例如20 u S。所述电激励脉冲优选地以I kHz至I MHz的重复频率施加。所述激励脉冲的时间持续期间也可特别在600 ns以及2000 ns之间，其中所述激励脉冲优选地具有接近600 ns或接近2000 ns的时间持续期间。
[0016]依照本发明的一个示范性具体实施例，对于多个ニ级线圈，特别是两个，例如四个，优选的是，八个ニ级线圈，也可能被指派至励磁线圈。根据本发明的进ー步具体实施例，也可能提供多个励磁线圈，特别是两个，例如三个，特别是四个励磁线圈。特别是多个ニ级线圈的准备能够有可移动组件位置的特别精确的决定，因为所述可移动组件关于所述ニ级线圈的相对位置可利用所测量的差分电压的相应数学评估来決定。如果提供了多个ニ级线圈，可优选地測量相对于ニ级线圈的差分电压。此外，或作为替代，也可能特别测量两个ニ级线圈之间的差分电压。也就是说，特别測量了一个ニ级线圈的差分电压以及另ー个ニ级线圈的差分电压，然后利用数学函数彼此在计算上考虑了这两个测量的差分电压。基于这些测量的差分电压，然后可有利地决定驱动装置的可移动组件位置。
[0017]通过范例的方式，差分电压或两个测量的差分电压之间的差可接近0 V。这特别是如果ニ级线圈的电磁场不被可移动组件的存在所干扰的情况，其特别是如果所述可移动组件不位在所述ニ级线圈邻近处的情况，例如在所述ニ级线圈之上。特别当所述可移动组件干扰所述ニ级线圈中的电磁场时，差分电压或两个测量的差分电压之间的差不是0 V，也就是不等于0 V。这种干扰特别是当所述可移动组件位在所述ニ级线圈的邻近处，例如在所述ニ级线圈之上时发生。特别是，因为特定的线圈配置、相移以及所述ニ级线圈的形式，然后可使用数学函数以计算所述位置。根据本发明的ー个具体实施例，所述ニ级线圈也可也成对地被指派至励磁线圈。在此情况中，则对于每对ニ级线圈測量差分电压。这有利地使得即使在其相对长的移动距离上，可能连续地測量所述可移动组件的位置。
[0018]在本发明含义内的位置可特别是坐标系统中(特别是在笛卡尔坐标系统中)的位置。可移动组件的位置可因此利用x、y以及z坐标来描述。优选的是，所述可移动组件的位置也可利用球坐标来描述。特别的是，如果所述可移动组件是旋转可移动组件，位置也可包含旋转的角度。也就是说，特别决定了所述旋转组件的旋转角度。
[0019]依照本发明的一个优选具体实施例，可将励磁线圈及/或ニ级线圈形成为ー个或多个电路板上的导体轨道。也就是说，特别是，导体轨道以它们形成线圈的这种方式被形成于电路板上。电路板也可被形成为印刷电路板。这种印刷电路板特别是一种用于电子组件的载体。由于事实上所述线圈优选地是通过所述电路板上的导体轨道来实现，特别紧凑的结构变得可能。特别是，这能够以特别简单的方式而与所述线圈做出电接触。
[0020]依照ー个具体实施例，励磁线圈具有长方形形式，ニ级线圈优选地以长方形形式来配置。一般而言，所述励磁线圈的绕组也可称为激励绕组。一般而言，ニ级线圈的绕组也可称为ニ级绕组。
[0021]依照本发明ー个优选的具体实施例，所测量的ニ级线圈电压被取样并数字化，用于进一歩的数字处理。因此，以有利的方式，不再需要通过激励信号方式的仿真解调。可因此达成特别是ー些kHz的取样频率，例如50 kHz。在已知的现有技术中，所测量的仿真电压信号用于与仿真激励电压信号互相关。然后只有导因于所述互相关的仿真信号被数字化。然而，相对于此，在本发明的此优选具体实施例中，所测量的ニ级线圈电压被直接数字化，然后进一步处理，其能够有更快的位置计算。
[0022]根据本发明进ー步的优选具体实施例，激励脉冲具有随时间減少的振幅。这有利地使得可能避免了一个情况，其中在另外的励磁线圈及/或指派至所述另外的励磁线圈的ニ级线圈中(该ニ级线圈特别是邻近于电激励脉冲施加至的所述励磁线圈而配置)，在较晚的时间点，如果在此另外的线圈配置中意欲进行测量，则诱导出干扰信号。所述激励脉冲优选地具有随时间衰退的正弦振荡或随时间衰退的余弦振荡。这有利地使具有所诱导出的线圈电压信号中的最大值变得较平坦的效果。也就是说，在所述最大值(其可为局部或总体的最大值)附近，梯度相较于信号分布的其它区域中还平坦。因此，所述线圈电压信号至最大值的右边以及左边仍具有充分的振幅，使得信噪比特别地有利。[0023]在本发明的另一个优选具体实施例中，位置检测装置具有邻近配置的两个励磁线圏，以时间偏移将激励脉冲施加至所述励磁线圈的每ー个。也就是说，特别是，首先将激励脉冲施加至ー个励磁线圈。在时间偏移或时间暂停之后，然后将相同或不同的激励脉冲施加至第二个励磁线圈。特别是，也可提供多于两个邻近的励磁线圈，其中在每个例子中接着以时间偏移类似地将激励脉冲施加至它们。这有利地避免了其中ー个励磁线圈的电磁场在所述邻近的另ー个励磁线圈中以及特别是在指派至所述邻近励磁线圈的ニ级线圈中诱导出电流的情況，其可能另外产生循环的位置错误。
[0024]在本发明的另一个示范性具体实施例中，激励脉冲的施加与时间信号在时间上是同步化的，特别是外部时间信号。这里外部特别意指所述时间信号不在用于检测驱动装置的可移动组件位置的装置中产生，而是在关于此装置的外部，例如在所述驱动装置中。为了能够产生时间信号，提供了例如定时器。可将所述定时器整合于所述驱动装置中，例如，以及在此情况中特别可称为外部定时器。然而，对于将要提供的内部定时器也可做出准备，所述内部定时器整合在用于检测所述可移动组件位置的装置中。依照本发明的进ー步具体实施例，所述内部定时器可在时间上与所述外部定时器同步化。特别是，所述内部定时器产生内部时间信号，其可特别与外部时间信号同步化。施加所述激励脉冲的瞬时优选地与所述内部时间信号同步化，但也可与所述外部时间信号同步化。特别是，施加所述激励脉冲的瞬时(其中此瞬时一般也可称为开始瞬吋)在所述内部或外部时间信号之后可具有时间偏移。在此情况中，可能优选的是，在决定所述位置的期间忽视相应的时间偏移，特别是以足够高的取样频率，在取样以及数字化所测量的ニ级线圈电压期间，但此时间偏移也可优选地利用插值来编制。
[0025]依照本发明的一个示范性具体实施例，所测量的ニ级线圈电压的测量是在预先决定的时间间隔内进行。此预先決定的时间间隔也可称为时间窗。因此，在此时间窗之内，特别取样并数字化所测量的线圈电压。可随后进行所数字化的数据的进一歩处理。优选的是，所述预先決定的时间间隔在时间上相对于施加激励脉冲的瞬时被位移，使得所诱导出的线圈电压的振幅最大值可被检测。在此情况中，所述时间窗可优选地在纳秒时间帧中位移。优选地提供调节系统，其以这种方式控制所述激励信号或所述激励脉冲的产生的开始瞬时，使得其发生在关于所述外部时间信号的所定义瞬时。一般而言，所述外部时间信号也可在控制系统中产生，特别是上位控制系统。这种控制系统可例如整合在所述驱动装置中，并控制相应组件的驱动移动。
[0026]依照本发明进ー步的优选具体实施例，检测器连接至用于取样以及数字化所测量的ニ级线圈电压的仿真-数字转换器(A/D转换器)。所述检测器优选地包含所述仿真-数字转换器。特别是，可在几纳秒的范围中取样所述线圈电压。因此，这有利地具有可直接取样以及数字化所测量的线圈电压而用于数字的进ー步处理的效果。
[0027]在本发明另一个优选的具体实施例中，在脉冲产生器以及励磁线圈之间形成用于协调激励脉冲的电共振电路。优选的是，所述脉冲产生器包含所述电共振电路。协调特别具有，例如，长方形激励脉冲变成正弦振荡或余弦振荡的效果。特别是，所述电共振电路可从激励脉冲产生具有随时间衰退的正弦振荡或随时间衰退的余弦振荡的脉沖。
[0028]在本发明的进ー步具体实施例中，脉冲产生器具有用于形成激励脉冲的逻辑电路。可优选地将这种逻辑电路形成为集成电路。优选地将所述逻辑电路形成为可编程的逻辑电路。这种可编程的逻辑电路也称为「场可编程栅数组」(FPGA)或「可编程逻辑装置」(PLD)0通过范例的方式，可将所述逻辑电路形成为称为「专用集成电路(ASIC)」的电路。特别是，可将同步计数器或时钟产生器或定时器并入于所述逻辑电路中，也就是，特别是在所述FPGA或所述ASIC中。优选地将所述逻辑电路设计成用以评估所测量的ニ级线圈电压。此外，也可将所述逻辑电路设计成用以产生所述激励脉冲。优选的是，所述逻辑电路控制所述激励脉冲的开始瞬吋。此外，所述逻辑电路特别控制所述ニ级线圈上的线圈电压测量。优选的是，在当到达振荡的最大值时的瞬时测量所述线圈电压。为了有利地确保在所述振荡的最大值进行測量，可在进ー步的方法中调节此瞬时或关于所述激励绕组的信号的时间差。可因此有利地补偿外部影响，例如温度波动。逻辑电路的准备具有优势，特别是，不同的功能性，例如产生所述激励脉冲、測量所述线圈电压、同步化内部时间信号与外部时间信号或决定可移动组件的位置，可紧凑地整合在电子逻辑或逻辑电路中。
[0029]在本发明进一歩的具体实施例中，检测器具有用于评估所测量的ニ级线圈电压的进ー步逻辑电路。因此可对脉冲产生器以及所述检测器提供准备，以具有两个分开的逻辑电路，其中也可将在所述检测器中的所述逻辑电路形成为FPGA或ASIC。然而，优选的是也可对于将要提供的单ー逻辑电路(特别是FPGA或ASIC)做出准备，其形成于所述检测器中或所述脉冲产生器中或相对于两者而形成于外部，且可进行上述的相应功能性。
[0030]在本发明的一个优选示范性具体实施例中，脉冲产生器具有内部时钟产生器。此内部时钟产生器优选地产生内部时钟信号，其可用于调节系统，用于产生激励脉冲的瞬吋。此内部时钟产生器优选地与外部时钟产生器同步化。也就是说，特别是，内部时钟信号或时间信号在时间上与外部时钟信号或时间信号同步化。
[0031]优选的是，形成所谓的延迟锁相环(DLL)电路。这种DLL电路特别是ー种具有输入以及输出的电子电路，其中存在于所述输入的信号，特别是时钟信号或时间信号，是以时间延迟的方式经由所述输出来输出。时钟产生器及/或逻辑电路可包含这种DLL电路，结果是，利用此装置，特别是以有利的方式，可能在信号序列及/或測量中引起定义的时间延迟。
[0032]在本发明的一个优选的具体实施例中，可移动组件具有至少ー个用于电磁干扰在ニ级线圈中诱导出的电磁场的导电组件。此干扰在所测量的ニ级线圈电压中特别可见，使得可能建立出所述ニ级线圈的区域中可移动组件的存在。如果不存在这种干扰信号，可以推论的是，没有可移动组件位在所述ニ级线圈的所述区域中。可优选地将所述导电组件形成为本体，特别是长方形本体。导电特别意指所述组件至少部分从导电材料来形成。优选的是，所述组件也可完全从导电材料来形成。优选的是，将所述导电组件形成为薄板。在本发明含义内的薄板是长方形本体。优选的是，也可提供多个导电组件，其特别可不同地或相同地来体现。干扰信号特别取决于导电组件的设计及/或所述导电组件的数目，使得关于此方面的差异也导致不同的干扰信号，其随之导致不同的诱导线圈电压。因此，可将具体的导电组件指派至相应的测量线圈信号，其结果是有利地使所述可移动组件的识别变成可能。
[0033]在进ー步的示范性具体实施例中，驱动装置具有直线电动机，其可移动可移动组件。在这种情况中，特别决定了所述可移动组件的直线位置。优选的是，将所述可移动组件形成为可利用所述直线电动机移动的滑块。特别是，在所述滑块上配置了一个或多个导电组件。[0034]优选的是，提供了可利用直线电动机移动的多个滑块。特别是，也可提供多个直线电动机。在每个情况中，所述滑块可特别具有导电组件。在此情况中，可相同或不同地形成所述导电组件。对于ー个或多个滑块也可优选地做出准备，以在每个情况中具有多个导电组件。通过范例的方式，滑块可具有两个导电组件。因为由ニ级线圈中不同导电组件所引起的不同干扰信号，有利地使个别滑块的识别变得可能。在此方面，所述滑块具有专用的标识符。因此可明确地区分它们彼此。此外，此明确的标识符使得特别可使用标靶的方式来监控所述个别滑块上的磨损现象。
[0035]在另ー个优选的具体实施例中，在位置检测装置中，提供了两个励磁线圈，其至少部分以重迭的方式彼此配置在旁边。可因此有利地检测出较大的路径距离。特别是，因为励磁线圈的这种互相配置，可能检测出任意长度的距离。优选的是，可将以重迭方式彼此配置在旁边并相邻的两个这种励磁线圈整合在模块中。然后可非常简单地将这种模块彼此配置在旁边，以因此检测任意长度的路径距离。这种路径距离不一定需要成直线地延伸，而可具有任意形式。因此，激励或主要线圈以及ニ级线圈的形式然后被改变，因此，使得在它们之间的比例維持相同。以此方式，则可能特别有利地检测任意几何学，例如直线或具有不同曲线半径的广泛变化的曲线。对于具有将要配置在模块中的所指派ニ级线圈的多于两个励磁线圈也是可能的，其也可称为线圈模块。通过范例的方式，可在模块中提供具有所指派ニ级线圈的三、四或更多个励磁线圈。优选的是，所述励磁线圈至少部分以重迭的方式彼此配直在芳边。
[0036]在本发明含义内的直线电动机特别包含多个路径组件。每个路径组件具有特定数目的线圈。这些线圈可优选地都，例如利用控制装置，彼此分开被驱动。特别是在可移动组件上，特别是在滑块上，配置ー个或多个磁板，在所述磁板上以南北方向交替地配置了多个磁铁。利用所述路径组件的个别线圈的个别通电来产生磁场，使得经由所产生的场与在所述可移动组件上的移动永久磁铁的场的叉积来建立前进力，且所述滑块或所述可移动组件在速度以及位置方面变得可调节。
[0037]在此情况中，个别线圈的通电优选地由控制系统或上位控制系统预先定义，因此有利地导致可移动组件(特别是滑块)的连续移动。在此情况中，从时间点的观点，可将所述线圈重复地指派至其它的可移动组件，特别是其它滑块。
[0038]因此可能在共同的移动路径上实现如所想要一祥多的可移动组件(特别是滑块)的无接触移动，所述共同移动路径具有合并成彼此的广泛变化的几何学，例如直线、圆形、弧形或S曲线，也连续地在封闭的循环中。这种封闭的循环也可称为封闭系统。所述可移动组件(特别是所述滑块)一般不具有，特别是，至固定路径的电缆为基础的连接。在此方面，所述可移动组件，特别是所述滑块，以无电缆的方式被配置或形成在移动路径上。在这种直线电动机系统中的可移动组件也可称为被动可移动组件，特别是被动滑块。
[0039]在本发明的一个示范性具体实施例中，位置检测装置也可具有三个励磁线圈，优选地配置在模块中，其中特别是在每个情况中，一个或多个ニ级线圈被指派至这三个励磁线圈。这三个励磁线圈至少部分以重迭的方式彼此配置在旁边。特别是，对于可移动元可做出准备以具有导电组件，所述导电组件具有使得所有三个线圈可被所述组件涵盖的长度。特别是，也可对于所述导电组件做出准备，以具有使得所述组件只涵盖ー个或两个励磁线圈的长度。优选的是，也可能提供多个导电组件，其可具有相应地不同的长度。特别是，所述位置检测装置包含多个模块。
[0040]涵盖所有三个励磁线圈的导电组件也将在所有三个励磁线圈中诱导出相应的干扰信号。只涵盖ー个或两个励磁线圈的导电组件在此方面也可在ー个或两个励磁线圈中只诱导出一个干扰信号。可因此达成包含这种导电组件的可移动组件的识别。当然，此原理也可应用至多于三个励磁线圈。
[0041]优选的是，也可能提供四个或更多个励磁线圈，其特别可整合在模块中。优选的是，也可能改变两个或更多个导电组件之间的距离，使得通过距离的方式，指派至可移动组件的相应指派也变得可能。一般而言，所述导电组件可具有相同或不同的几何学形式。优选的是，所述组件在关于它们的长度及/或它们的宽度及/或它们的高度及/或由于它们的材料而可不同。特别是，对于与ー个导电组件不同而将同一形成的所有导电组件可做出准备，所述不同的导电组件由于其几何学及/或其材料而与其它组件不同。在此方面，可有利地独特识别具有这种不同组件的可移动组件。特别在具有多个可移动组件的封闭系统中，由于所述组件的顺序在封闭系统中不可改变，具有不同组件的一个可移动组件的独特标识符因此变得可能。
[0042]在本发明替代性的示范性具体实施例中，驱动装置包含旋转电动机。可将这种旋转电动机形成为，例如，电动机。优选地将可移动组件形成为可利用所述旋转电动机旋转的圆盘。优选的是，所述可移动组件被配置在所述旋转电动机的电动机轴上。通过范例的方式，励磁线圈以及ニ级线圈以静止的方式配置在所述旋转电动机中，使得所述可移动组件，特别是所述可旋转的圆盘，可在所述线圈上移动或旋转。通过范例的方式，所述线圈可配置或形成在以静止的方式(即，在所述电动机旋转的情况中为非移动的方式)配置的电路板上。在所述旋转电动机的情况中，特别检测所述可移动组件的旋转角度，特别是所述可旋转圆盘的旋转角度。
[0043]根据本发明一个优选的具体实施例，通过驱动装置将电能传输至可移动组件。为了此目的，在直线电动机的情况中，例如，在已沿着所述移动区域或移动路径存在的所述直线电动机的线圈中，其产生用于滑块直线移动的旋转场，另外可能形成高频率电流，例如在几百Hz的范围中。所产生的场然后可影响，例如特别是配置在所述可移动组件(例如所述滑块)上的接收机线圈中的电压，而在此情况中不影响所述滑块的直线移动。
[0044]优选的是，然而，对于这种能量传输，也可能使用直线电动机的线圈，其不在所述能量传输的时间点被供能用于直线移动カ的形成。以无电缆方式沿着所述移动路径的这种能量传输特别能够有每个线圈数瓦的功率传输。此有利地能够无线传输能量至所移动的系统，也就是所述滑块，例如，并同时利用电子产品以及所述电动机的静止部分，也就是所述直线电动机，例如，特别是所述线圈，用于产生所述移动力以及所述能量传输。
[0045]參照附图，基于优选的示范性具体实施例，在下面更详细地解释了本发明，其中 图1示出了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的装置，
图2示出了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的进ー步装置，
图3示出了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法的流程图，
图4示出了ー种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法的进ー步流程图，
图5示出了一种驱动装置，
图6示出了进ー步的驱动装置， 图7示出了另ー个驱动装置，
图8示出了进ー步的驱动装置，
图9示出了ー种包含具有所指派ニ级线圈的两个励磁线圈的模块，
图10示出了ニ级线圈的示意性结构，
图11示出了包含具有所指派ニ级线圈的三个励磁线圈的进ー步模块，
图12示出了显示激励脉冲以及诱导线圈电压的时间剖面的图表，
图13示出了为圆盘形式具有冲压成形部分的可移动组件，以及图14示出了根据图13与励磁线圈以及指派至所述励磁线圈的多个ニ级线圈交互作用的圆盘。
[0046]此后，对于相同的特征使用相同的參照符号。
[0047]图1示出了ー种用于检测驱动装置(未示出)的可移动组件(未示出)位置的装置101。所述位置检测装置101具有至少ー个励磁线圈102以及至少ー个指派至所述励磁线圈的ニ级线圈102a。优选的是，也可提供多个励磁线圈及/或多个ニ级线圈。所述装置101此外包含脉冲产生器103，其可将电激励脉冲施加至所述励磁线圈102。因为将所述电激励脉冲施加至所述励磁线圈102，在所述ニ级线圈102a中诱导出电线圈电压。此外，提供了检测器105，其可測量所述ニ级线圈电压。可基于所测量的线圈电压来决定所述可移动组件的位置。通过范例的方式，可提供评估装置用于所述決定。
[0048]图2示出了用于检测驱动装置(未示出)的可移动组件(未示出)位置的进ー步装置201。所述装置201具有逻辑电路203，其优选地形成为FPGA或ASIC。所述逻辑电路203具有脉冲产生器205，其可将电激励脉冲施加至励磁线圈102，用于在ニ级线圈102a中诱导出电线圈电压。此外，所述逻辑电路203具有用于测量所述ニ级线圈电压的检测器207。可优选地将所述脉冲产生器205以及所述检测器207形成为所述逻辑电路203中的电子电路。然而，也可能的是，特别是，可使用软件而在所述逻辑电路203中实现所述脉冲产生器205及/或所述检测器207。
[0049]图3示出了利用位置检测装置用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法的流程图，所述位置检测装置包含励磁线圈以及指派至所述励磁线圈的ニ级线圈。在步骤301中，将电激励脉冲施加至所述励磁线圈，使得在所述ニ级线圈中诱导出电压或线圈电压。在随后的步骤303中，接着測量在所述ニ级线圈中的所述ニ级线圈电压。在步骤305中，基于所测量的ニ级线圈电压来决定所述可移动组件的位置。
[0050]图4示出了用于检测驱动装置的可移动组件的位置的另ー个方法的流程图。在步骤401中，将电激励脉冲施加至所述励磁线圈。因此，藉此在所述ニ级线圈中诱导出电压。在步骤403中，取样并数字化所述ニ级线圈电压用于数字的进ー步处理。在随后的步骤405中，基于所取样以及数字化的測量数据来决定所述可移动组件的位置。
[0051]图5示出了ー种包含可移动组件503的驱动装置501。利用驱动机505来移动所述可移动组件503。此外，形成了励磁线圈507以及指派至所述励磁线圈507的ニ级线圈509，其由装置511所包含，所述装置511可检测所述驱动装置501的所述可移动组件503的位置。所述位置检测装置511此外包含检测器513以及脉冲产生器515。所述装置511可以是，例如来自图1的位置检测装置101或来自图2的位置检测装置201。如这里所示，所述装置511可以整合至所述驱动装置501中的方式来形成。或者，特别是对于将独立于所述驱动装置501操作的所述位置检测装置511可做出准备，例如，使得其可被改造成现有的驱动装置。优选的是，可将所述位置检测装置511形成为独立的模块，其与所述驱动装置501分开形成，且可随后整合于所述驱动装置501中。
[0052]图6示出了另ー个驱动装置601。所述驱动装置601包含可移动组件，其被体现为滑块603，且可利用直线电动机605来移动，特别是直线地移动。此外，提供了位置检测装置611，其可检测所述滑块603的位置。所述位置检测装置611可以是，例如，来自图1的装置101或来自图2的装置201。所述位置检测装置611包含励磁线圈607，对于励磁线圈607指派了ニ级线圈609。在本发明含义中的励磁线圈一般也可称为主要线圈。所述位置检测装置611此外包含检测器613以及脉冲产生器615。在一个未示出的具体实施例中，也可提供多个滑块。特别是，也可形成多个励磁线圈及/或多个ニ级线圈。所述位置检测装置611将电激励脉冲施加至所述励磁线圈607。藉此在所述ニ级线圈609中诱导出电压。如果，通过范例的方式，然后所述滑块603位在所述ニ级线圈609之上，所述ニ级线圈609的电磁场被干扰或影响。然后在相应的诱导线圈电压中显现出此干扰或此影响，使得，利用所述线圈电压的測量，可能检测所述滑块603是否位在所述ニ级线圈609之上。如果没有滑块603位在所述ニ级线圈609之上，没有所述电磁场的干扰或影响被确定或测量到。
[0053]本发明含义内的直线电动机特别相应于具有主要部分以及反应部分的旋转机器的直线具体实施例，电流流经所述主要部件，且所述电流可相比于旋转电动机的静子，所述反应部件即ニ级部件，其相应于所述旋转电动机的转子。在直线电动机的情况中，特别是在异步以及同步电动机之间可做出区别，其中在异步设计的情况中，所述ニ级部分配备有短路条，而在同步电动机的情况中，其由永久磁铁构成。同步电动机特别具有的优势是，它们具有高效率以及高连续前进力。在本发明含义内的直线电动机可特别用于产生转译前进移动。
[0054]图7示出了包含旋转电动机703的进ー步驱动装置701。例如,可将所述旋转电动机703可形成为电动机。所述旋转电动机703具有驱动轴705。可移动组件707被配置在所述驱动轴705上。通过范例的方式，所述可移动组件707可为圆盘。特别是，所述可移动组件707的对称中心或矩心被放在所述驱动轴705上。此有利地使所述可移动组件707可能利用所述旋转电动机703而以可旋转的方式设置。所述可移动组件707优选地包含导电材料。特别是，所述可移动组件707也可完全从导电材料来形成。
[0055]此外旋转电动机703包含励磁线圈709以及指派至所述励磁线圈709的ニ级线圈711，其中两个线圈709以及711由位置检测装置713所包含。在未示出的示范性具体实施例中，也可提供多个励磁线圈及/或多个ニ级线圈。优选地将所述励磁线圈709以及所述ニ级线圈711形成为电路板上的导体轨道，其中以静止的方式将所述电路板配置在所述旋转电动机703上或在所述旋转电动机703中。一般而言，所述励磁线圈709以及所述ニ级线圈711以静止或固定的方式固定或配置在所述旋转电动机703上或在所述旋转电动机703中。也就是说，特别是利用所述旋转电动机703，在所述可移动组件707的旋转期间，所述线圈不伴随地移动。
[0056]位置检测装置713以整合的方式形成于驱动装置701中，但也可特别形成为独立的模块，其可随后整合至已产生的驱动装置中。特别是，所述位置检测装置713可检测可移动组件707的旋转角度。所述装置713可为，例如，来自图1的位置检测装置101或来自图2的位置检测装置201。所述位置检测装置713将电激励脉冲或多个电激励脉冲施加至所述励磁线圈709，使得在ニ级线圈711中诱导出电压。因为所述可移动组件707 (其优选地具有一个或多个断流器，例如为冲压成形部分的形式)的旋转，所述ニ级线圈711中的电磁场被干扰。此干扰可利用所述ニ级线圈711的线圈电压的测量来检测，且基于该测量可决定所述可移动组件707的旋转角度。由于所述可移动组件707固定地位在驱动轴705上或连接至所述驱动轴705，可因此决定所述驱动轴705的旋转角度。在此方面，所述位置装置713也可称为所述旋转电动机703的电动机位置传感器，其中可独立于线圈几何学以及所述线圈之间的相移来执行所述位置检测。此外，倘若所述可移动组件707以允许旋转移动的方式连接至所述驱动轴705，可想到所述可移动组件707与所述线圈配置709、711以及所述电动机703的内部中的所述位置检测装置713配置在一起。
[0057]图8示出了另ー个驱动装置801。所述驱动装置801被体现为直线电动机系统。所述驱动装置801包含滑块803，其中，优选的是，也可形成多个滑块。所述滑块803具有两个永久磁铁805a以及805b，其可优选地配置在由磁性材料构成的板子上(未示出)。所述永久磁铁805a以及805b以南北走向交替地配置。在一个未示出的具体实施例中，也可提供多个永久磁铁，其然后以南北走向交替地配置在所述滑块803上或在所述板子上。
[0058]此外，沿着移动路径形成多个路径组件807a、807b、807c、807d以及807e。优选的是，也可形成多于五个或少于五个路径组件。特别是，所述路径组件形成自容的移动路径。也就是说，特别是，所述移动路径的开端也相应于其末端。一般而言，移动路径，无论是否封闭，可具有任何想要的几何学，例如直线、圆形、弧形或曲线，例如S曲线。
[0059]每个路径组件807a至807e包含三个线圈809，其也可称为驱动线圈。优选的是，路径组件807a至807e也可提供多于或少于三个驱动线圏。每个路径组件的ー些驱动线圈可为不同或相同的。
[0060]此外，每个路径组件807a至807e被指派相应的电子单元811a、811b、811c、811d以及811e,用于供电给驱动线圈809。利用所述电子单元811a至811e,所述驱动线圈809的个别通电变得可能。然后利用所述个别驱动线圈809的此个别通电，然后产生磁场，使得经由所产生的磁场与在侧803上的永久磁铁805a以及805b的磁场的叉积来建立前进力，使得可有利地关于速度以及位置来调节所述滑块803的移动，特别是直线移动。在此情况中，所述个别驱动线圈809的通电是由上位控制系统(未示出)预定义，以导致所述滑块803的连续移动。在此情况中，从时间上的观点，所述线圈可重复地被指派至其它滑块。因此，有利地可能在共同移动路径上实现如所想要一祥多的滑块的无接触移动，所述共同移动路径具有合并成彼此的广泛变化的几何学，例如直线、圆形、弧形、曲线或S曲线，包括连续地在封闭的循环中。所述循环也可为开放式的。
[0061]驱动装置801此外包含位置检测系统或可检测可移动滑块803的位置的位置检测装置。特别是，所述位置检测装置可检测所述滑块803的直线位置。为了清楚的目的，所述位置检测装置未示于图8中。所述位置检测装置特别包含多个主要线圈以及指派至主要线圈的多个ニ级线圈。这些线圈可整合在模块(对照图9)中。如果所述滑块803然后沿着移动路径在个别路径组件807a至807e移动，所述滑块803将干扰在所述ニ级线圈中诱导出的电磁场，可利用所述ニ级线圈电压的测量来检测该电磁场。
[0062]图9示出了模块901，其一般也可称为线圈模块。所述线圈模块901包含两个励磁线圈903以及905，其中所述励磁线圈903以及905在每个情况中被指派了多个ニ级线圈对。第一ニ级线圈对是由第一余弦ニ级绕组907a以及第一正弦ニ级绕组907b所形成。所述第ニニ级线圈对是由第二余弦ニ级绕组907c以及第二正弦ニ级绕组907d所形成。为了清楚的目的，只有所述励磁线圈903的第一ニ级绕组已由相应的组件符号所识别。也相似地体现了所述励磁线圈905的ニ级线圏。
[0063]励磁线圈903以及905部分地以重迭的方式彼此配置在旁边，因此有利地能够在任意长度的路径距离上决定位置，而无任何中断。这种线圈模块901可，例如，简单地彼此配置在旁边，以因此检测任意长度的路径距离。
[0064]这种线圈模块，像是线圈模块901，可特别整合在图8中所示出的路径组件807a至807e中。一般而言，这种线圈模块也可直接整合在位置检测装置中。因此，通过范例的方式，现有的驱动装置，特别是直线驱动装置，可随后特别简单且方便地升级用于位置检测。
[0065]图10示出了个别ニ级绕组1001的示意性示例。所述ニ级绕组1001优选地形成为电路板上的导体轨道(未示出)。在此情况中，提供了「正」正弦导体轨道1003以及「负」正弦导体轨道1005。所述导体轨道1003优选地配置在第一位置中，以及所述导体轨道1005优选地配置在第二位置中。所述第一位置也可称为位置A。所述第二位置也可称为位置B。两个导体轨道1003以及1005做出了穿过的接触，并在点1007连接至彼此。所述连接点1007也可称为穿过接触。
[0066]导体轨道1003具有第一绕组端1010。所述导体轨道1005具有第二绕组端1009。然后在所述两个绕组端1009以及1011測量ニ级绕组1001的差分电压。所述差分电压可称为Uab，其中「a」代表所述第一绕组端1011以及「b」代表所述第二绕组端1009。
[0067]优选的是，点「b」，也就是第二绕组端1009接地。然后优选地相对于接地也测量存在于点U」的电压，使得在此情况中也测量ニ级绕组1001或ニ级线圈的差分电压Uab。
[0068]将在下面更详细地解释根据本发明基于图9中所示出的线圈配置或线圈模块而用于检测来自图8的滑块803位置的測量原理。
[0069]外部励磁线圈903具有包含多个内部ニ级线圈的n个绕组，部分从ニ级绕组907a至907d所形成。优选的是，所有的线圈，也就是励磁线圈以及ニ级线圈，可通过电路板上的导体轨道来实现。优选的是，所述ニ级线圈具有正弦或余弦几何学。特别是，这些都以关于彼此偏移90°的方式来配置。然而，优选的是，其它的几何学，例如，三角形几何学及/或90°之外的相移也是可能的。对所述励磁线圈903特别地供应AC电压，并测量所述ニ级线圈的输出电压。如果所述线圈的场不被导电物体干扰，例如滑块803，所述输出电压之间的差异(例如Uab)接近零。如果滑块803然后在所述线圈之上移动，在所述ニ级线圈中或所述ニ级线圈之间测量差分电压。特别是，可对所述滑块803做出准备，以具有导电薄板，所述导电薄板具有不等于所述ニ级线圈周期长度的有效宽度。所述差分电压因此使得可能推导出所述滑块803或金属薄板的位置。因为所述ニ级线圈的特定配置、相移以及形式，可能使用数学函数用于计算所述位置。供应所述励磁线圈903的AC电压的频率优选地在100kHz至10 MHz的范围中。在此情况中，根据本发明的測量方法也特别有利地允许多对ニ级线圈能够容纳在励磁线圈中。在此情况中，然后优选地对于每对ニ级线圈測量两个差分电压。此有利地能够在较长的距离上连续测量所述滑块803或所述薄板的位置。
[0070]与励磁线圈903相似有关的测量原理描述也适用于励磁线圈905或具有指派的ニ级线圈配置在线圈模块中的进ー步励磁线圈。
[0071]根据本发明所描述的测量原理不仅可应用于直的路径距离，也适用于任意形式。为了此目的，则特别以这种方式改变激励或主要线圈以及ニ级线圈的形式，使得它们之间的比例維持相同。以此方式，例如，则可有利地检测任意的几何学，例如直线或广泛变化的曲线。
[0072]图11示出了包含三个励磁线圈1103、1105以及1107的进ー步线圈模块1101。所述三个励磁线圈1103、1105以及1107至少部分地以重迭的方式彼此配置在旁边。多对ニ级线圈1109、1111以及1113被指派至每个励磁线圈1103、1105以及1107。三个导电薄板1115,1117以及1119位在所述线圈模块1101之上。所述三个薄板1115、1117以及1119分别配置在滑块(未示出)上，其在每个例子中可被体现，例如来自图8的滑块803。两个外部滑块的导电薄板1115以及1117具有相同的几何学，而中央滑块的导电薄板1119具有从其偏离的几何学。特别是，所述中央滑块的所述薄板1119的长度与所述两个外部滑块的所述薄板1115以及1117的长度不同。所述薄板1119的长度足以能够涵盖所有三个励磁线圈1103,1105以及1107。如果只有ー个外部滑块，例如所述薄板1115所指派至的滑块，然后在所述线圈模块1101上移动，只在所述ニ级线圈1109中诱导出干扰信号，或如果所有的三个滑块被进ー步朝向右边移动，在所述ニ级线圈1111中额外地诱导出干扰信号。因此，虽然可确定的是，可移动组件位在所述位置，仍不可能明确地识别出所述滑块。然而，如果所述薄板1119所指派至的所述中央滑块然后在所述线圈模块1101上移动，在所述ニ级线圈1109以及1111 (取决于所述滑块的位置)以及在所述ニ级线圈1113中都诱导出干扰信号。由于此滑块具有也涵盖所述ニ级线圈1113的导电薄板1119，现在可能明确地确定此滑块确切地位在哪里，且其可因此被识别。如果在封闭的循环系统中配置了多个滑块，则其足以配备具有加长薄板1119的ー个滑块。由于明确地识别出此滑块，另外滑块的顺序也总是是明确的，由于毕竟它们的顺序不可改变。此外，具有不同导电薄板的这种配置也提供了其中滑块不需要进行通过任意其它传感器的初始移动以能够独特地识别每个个别滑块的优势。
[0073]在一个未示出的示范性具体实施例中，线圈模块也可包含多于三个具有指派的ニ级线圈对的励磁线圈。特别是，也可提供具有多于三个薄板或少于三个薄板的滑块。在滑块具有两个薄板的情况中，所述两个薄板的其中一个优选地被体现或配置在所述滑块上，使得此薄板只涵盖ー个具有其指派ニ级线圈的励磁线圈。由于所述两个薄板之间的距离是多变化的，然后可特别地彼此区分这种滑块，使得可改变此距离。这些滑块中的每个滑块在所述薄板的彼此之间则具有其本身定义的距离，且在此方面可有利地被明确地识别。
[0074]在未示出的进ー步具体实施例中，对于薄板1115、1117以及1119的其中之一可做出准备，让它比另外两个薄板更宽或更窄。由于所诱导出的线圈电压的电磁干扰特别取决于薄板的宽度，因此有利地可能达成具有与其它薄板不同宽度的滑块的独特标识符。在未示出的进ー步具体实施例中，如上面进ー步的描述，利用具有不同宽度以及具有不同长度的薄板，也可达到此独特的标识符。虽然这里仅已描述了三个薄板，这不意欲表示限制。特别是，也可能提供多个薄板或较少的薄板。所描述的所述独特标识符的原理可应用至任意数目的薄板。
[0075]图12示出了显示激励脉冲信号以及ニ级线圈的线圈电压信号的时间剖面图表。标绘出了以伏特表示的电压U相对于以秒表示的时间t。组件符号1201称为所述激励脉冲的时间剖面。组件符号1203识别直接存在于所述ニ级线圈的诱导电压信号。在前置放大之后，组件符号1205识别所述ニ级线圈的诱导电压信号。特别是，这种前置放大一般可利用前置放大器来进行。
[0076]激励脉冲1201具有长方形，此脉冲特别不直接施加至励磁线圈，但优选的是，施加至共振电路，特别是谐波共振电路。此共振电路协调所述长方形脉冲以及波形，特别是具有谐波振荡的激励脉冲，特别是正弦振荡或余弦振荡，所协调的激励脉冲优选地具有随时间减少的振幅。然后此激励脉冲被施加至所述励磁线圈。
[0077]具有组件符号1207的点识别ニ级线圈的线圈电压的最大值。线圈电压信号1203或1205的測量优选地在包含各自最大值的预先决定时间窗中执行。为了检测此最大值1207，此预先決定的时间窗可在时间轴上位移。
[0078]在ニ级线圈的电压1203或在前置放大之后的电压1205的直接取样优选地在特别是数纳秒的范围中利用仿真-数字转换器来进行。特别是利用逻辑组件，特别是逻辑电路，例如FPGA或ASIC来评估所测量的电压。
[0079]此外这种逻辑组件或这种逻辑电路可用以产生用于所述激励绕组的AC电压。特别是，谐波共振电路可连接至所述逻辑电路。优选的是，产生衰退的振荡而非连续的AC电压。此外所述逻辑电路可特别控制所述AC电压或所述振荡，也就是所述激励脉冲的开始瞬时。
[0080]在未示出的ー个具体实施例中，逻辑电路也控制在ニ级线圈的电压测量。在此情况中，优选地当达到振荡的最大值时测量线圈电压。此瞬时或关于将激励脉冲施加至励磁线圈的开始瞬时的时间差优选地以这种方式调节，以有利地确保总是在所述振荡的最大值进行测量。可因此有利地补偿外部影响，例如温度波动。
[0081]此外可优选地将逻辑电路设计成用以产生用于励磁线圈的适合AC电压。特别是，所述逻辑电路是由软件所编程，使得其可与上位控制系统的时间信号同步化，且因此所述AC电压或一般而言激励脉冲可与所述控制系统或控制器的外部时间信号同步产生。
[0082]产生激励脉冲或脉冲激励信号的开始瞬时可优选地在纳秒的时间帧中位移。相应的调节特别具有下述效果:产生所述激励脉冲的开始瞬时在关于上位控制器或控制系统的外部时间信号的定义瞬时执行。利用这种方法，因此有利地可能达成数千赫兹的取样频，例如接近50 kHz。
[0083]总结，因为，特别是，同步地且在关于上位控制系统的固定时间点进行了位置检测，利用上述示范性具体实施例，使得横跨多个线圈模块的位置检测变得可能。一般将所述控制系统设计成特别用于个别滑块的直线移动。
[0084]如果两个线圈模块彼此并排地同时操作，可发生的是，邻近的励磁线圈互相影响彼此。通过范例的方式，可发生的是，当进行位置检测时，ー个励磁线圈的电磁场诱导指派至所述邻近励磁线圈的ニ级线圈中的电流。这可能但不一定产生再发的位置错误。
[0085]为了预防这种互相干扰以及为了能够有甚至更精确的位置检测，本发明提出，将激励脉冲，例如AC电压，以时间偏移施加至在邻近线圈模块中的这种邻近励磁线圈。所述个别激励脉冲或所述AC电压的开始瞬时特别关于上位控制器的外部时间信号而在时间上偏移。因此，有利的是，两个邻近励磁线圈现在可不再互相影响彼此，因为它们不在相同时间操作。相应的控制逻辑可优选地整合至可编程的逻辑电路中。特别是在高取样频率，在评估中的时间偏移可被忽视，但也可例如利用插值来編制。
[0086]图13不出了一种为导电圆盘形式的可移动组件1501,所述导电圆盘可在例如依照图7的结构中使用。所述导电圆盘1501在圆形的中心同心地具有断流器1503。此外，所述圆盘1501具有在360°对称分布的四个四边形的断流器1505a、1505b、1505c以及1505d。这些断流器或凹处可优选地被冲压成形。使用特别用于将所述圆盘1501插入至旋转电动机的电动机轴或驱动轴(未示出)的所述中央圆形断流器1503，使得所述旋转电动机可旋转所述圆盘1501。
[0087]图14以平面图示意性地示出了当插在旋转电动机(未示出)的驱动轴(未示出)上时，图13中所示的圆盘1501。示出了励磁线圈1507，多个ニ级线圈1509、1511、1513以及1515被指派至所述励磁线圈1507。所述励磁线圈1507以及所述ニ级线圈1509、1511、1513以及1515以静止、也就是固定的方式来配置在所述旋转电动机中。优选地将所述线圈形成为电路板上的导体轨道。所述圆盘1501的旋转导致所述ニ级线圈1509、1511、1513、1515中的电磁干扰信号，其可利用线圈电压的相应差分測量来检测。由于所述圆盘1501是固定地连接至所述驱动轴，可因此有利地决定所述驱动轴的旋转角度。
[0088]优选的是，在断流器1505a至1505d中进行多个ニ级绕组的精细周期，优选的是，四个每个90°的精细周期。此有利地能够让旋转角度以甚至更高的分辨率以及精密度来检測。
[0089]优选的是，断流器1505a至1505d的其中一个以与其它断流器1505a至1505d不同的方式来形成。通过范例的方式，冲压成形面积可较大或较小。通过范例的方式，可做出所述冲压成形面积的尺寸，使得这ー个断流器涵盖具有进ー步相关的ニ级线圈(未示出)的进ー步励磁线圈(未示出)。因此，有利地使得在単一循环内所述旋转电动机角度的明确检测变得可能。
[0090]总结，本发明能够在驱动装置有特别快速的评估，特别是直线驱动装置，特别具有大于2 kHz的取样速率，其可优选地用于整流、电流、旋转速度及/或位置调节的移动应用中。
[0091]根据本发明用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法可独立于线圈的几何学以及所述线圈之间的相移，而优选地用于旋转电动机中的电动机位置传感器中。
[0092]此外，特别是通过在上位也就是例如外部时钟产生器(特别因为使用DLL电路以及因为使用脉冲激励信号)上的同步化，本发明能够同步评估用于位置检测的个别线圈模块以及无干扰地评估邻近线圈配置。
[0093]此外，特别是通过配置在可移动组件上或滑块上的不同及/或额外的薄板，特别是导电薄板，本发明使得可明确地识别个别的可移动滑块或一般的可移动组件变得可能。
[0094]此外，利用电子组件以及用于产生移动カ以及能量传输的电动机的静止部分的同时使用，本发明特别能够有传输到移动系统的能量传输。
【权利要求】
1.ー种利用位置检测装置(511)而用于检测驱动装置(501)的可移动组件(503、707)的位置的方法，所述位置检测装置(511)包含至少ー个励磁线圈(507)以及至少ー个指派至所述励磁线圈(507)的ニ级线圈(509)，其中将电激励脉冲施加至所述励磁线圈(507)以诱导出所述ニ级线圈(509)中的电压，測量ニ级线圈电压，以及基于所测量的ニ级线圈电压来决定所述可移动组件(503、707)的所述位置。
2.如权利要求1中所述的方法，其中所测量的ニ级线圈电压被取样以及数字化而用于数字的进ー步处理。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其中所述激励脉冲具有随时间减少的振幅。
4.如权利要求3中所述的方法，其中所述激励脉冲具有随时间衰退的正弦振荡。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述位置检测装置(511)具有相邻配置的两个励磁线圈(507)，所述激励脉冲以时间偏移而被施加至所述励磁线圈的每ー个。
6.ー种用于检测驱动装置(501)的可移动组件(503、707)的位置的位置检测装置(511)，其具有至少ー个励磁线圈(507)以及至少ー个指派至所述励磁线圈(507)的ニ级线圈(509)，其中形成了用于将电激励脉冲施加至所述励磁线圈(507)以诱导出所述ニ级线圈(509)中的电压的脉冲产生器(513)，以及用于测量所述ニ级线圈电压的检测器(515)。
7.如权利要求6中所述的位置检测装置(511)，其中所述检测器(515)连接至仿真-数字转换器，用于取样以及数字化所测量的ニ级线圈电压。
8.如权利要求6或7中所述的位置检测装置(511)，其中所述脉冲产生器(513)具有用于协调所述激励脉冲的电共振电路。
9.如权利要求6至8中任一项所述的位置检测装置(511)，其中所述脉冲产生器(513)具有用于形成所述激励脉冲的逻辑电路(203 )。
10.如权利要求6至9中任一项所述的位置检测装置(511)，其中所述脉冲产生器(513)具有内部时钟产生器。
11.一种驱动装置(501)，包含如权利要求6至10中任一项所述的可移动组件(503、707)以及位置检测装置(511)。
12.如权利要求11中所述的驱动装置(501)，其中所述可移动组件(503、707)具有至少ー个用于电磁干扰在所述至少ー个ニ级线圈(509)中所诱导出的电磁场的导电组件。
13.如权利要求11或12中所述的驱动装置(501)，其中提供了至少两个励磁线圈(507)，其至少部分地以重迭的方式彼此配置在旁边。
14.如权利要求11至13中任一项所述的驱动装置(501)，其中对直线电动机(605)做出准备，用于移动所述可移动组件(503 )。
15.如权利要求11至13中任一项所述的驱动装置(501)，其中对旋转电动机(703)做出准备，用于旋转所述可移动组件(707 )。
【文档编号】G01D5/20GK103562683SQ201180069725
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2011年12月27日 优先权日:2011年2月17日
【发明者】乌瑟·普鲁斯迈尔, 詹·阿特伯格, 曼努·班腾沃斯, 詹韩德里克·贝德 申请人:倍福自动化有限公司