用于定位磁性装置的方法与流程

function)计算转子的角度位置。
13.将计算出的角度与参考角度进行比较，角度差等于角度误差。
14.对角度误差执行信号处理操作(例如，快速傅里叶变换算法)，以在处理单元pu的输出s1上产生输出信号θout。
15.需要使角度误差最小化以优化车辆的性能。
16.角度误差的快速傅里叶变换暴露了角度误差的一次谐波的值过高，导致高于固定极限的电流振荡，从而使电池过早地劣化并且意味着更频繁的电池更换。
17.文献wo2011070391、文献wo2014060040和文献wo2010082086描述了通过定位检测单元来提高转子的角度位置的精度的方法和装置。
18.然而，这些文献没有处理位置传感器的角度误差的一次谐波的减小。
19.此外，所提出的对检测单元的定位需要修改算法algo。


技术实现要素：

20.需要避免先前提及的缺点中的至少一些，尤其地通过在处理感应电压的同时降低磁传感器的磁检测单元中的感应电压的谐波的电平，而不修改对由磁检测单元传送的信号进行处理的所实施算法。
21.根据一方面，提出了一种用于定位磁性装置的方法。
22.所述磁性装置包括形成编码器的脉冲环和形成磁传感器的至少三个磁检测单元，所述脉冲环设置有包括磁极对的靶(target)，所述方法包括以下步骤：
[0023]-对磁极对的数量进行计数，以及
[0024]-根据磁极对的数量并且根据检测单元的数量，将所述磁检测单元定位在脉冲环的靶圈周围(around)。
[0025]
所述磁传感器可以包括多于三个的磁检测单元。
[0026]
有利的是，当磁极对的数量不等于磁检测单元的数量的倍数时，确定检测单元的角度位置包括以下步骤：
[0027]-确定第一余数，所述第一余数等于n
pp1
是磁极对的数量，
[0028]-确定第二余数，所述第二余数等于
[0029]-对所述第一余数与所述第二余数进行比较，以及
[0030]-根据比较结果确定所述磁检测单元的角度位置。
[0031]
优选的是，如果所述第二余数大于所述第一余数，则第二磁检测单元从第一磁检测单元偏移120
°
，并且第三磁检测单元从第一磁检测单元偏移240
°
。
[0032]
有利的是，如果所述第一余数大于所述第二余数，则第三磁检测单元从第一磁检测单元偏移120
°
，并且第二磁检测单元从第一磁检测单元偏移240
°
。
[0033]
优选的是，当磁性极对的数量等于磁检测单元的数量的倍数时，确定磁检测单元的角度位置包括以下步骤：
[0034]-确定第三余数，所述第三余数等于n
pp2
等于磁极对的数量，
[0035]-确定第四余数，所述第四余数等于
[0036]-对所述第三余数和所述第四余数进行比较，以及
[0037]-根据比较结果确定所述磁检测单元的角度位置。
[0038]
有利的是，如果所述第四余数大于所述第三余数，则第二磁检测单元从第一磁检测单元偏移并且第三磁检测单元从第一磁检测单元偏移
[0039]
优选的是，如果第三余数大于第四余数，则第三磁检测单元从第一磁检测单元偏移并且第二磁检测单元从第一磁检测单元偏移
[0040]
根据另一个方面，提出了一种根据如上限定的方法的传感器轴承单元，所述传感器轴承单元包括：能够相对于彼此同心旋转的第一圈和第二圈、固定到所述第一圈并设置有包括磁极对的靶的脉冲环以及被定位在脉冲环的靶周围的磁检测单元。
附图说明
[0041]
本发明的其他优点和特征将在审查对没有任何限制的实施方式的详细描述和附图时呈现，附图中：
[0042]
已经提及的[图1]示意性地示出根据现有技术的磁传感器；
[0043]
[图2]是根据本发明的示例的安装在旋转轴上的轴承单元的轴向截面图；
[0044]
[图3]示意性地示出脉冲环的第一实施方式；
[0045]
[图4]示意性地示出脉冲环的第二实施方式；
[0046]
[图5]示出根据本发明的用于定位磁性装置的方法的实施方式；以及
[0047]
[图6]示出根据极对的数量的一次谐波的幅值。
具体实施方式
[0048]
在下面，术语“角度”表示机械角度。
[0049]
参照表示磁性装置(/磁装置)5的纵向截面的图2，其中，磁性装置5包括旋转轴6、轴承单元7以及第一磁检测单元(magnetic detection cell)8、第二磁检测单元9和第三磁检测单元10。
[0050]
磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10是霍尔效应磁传感器。
[0051]
轴6和轴承单元7以磁性装置5的中心轴线x10为中心。
[0052]
轴承单元7包括安装在轴6上的轴承10和安装在轴承10上的磁脉冲环(/磁性脉冲环)(magnetic impulse ring)11。
[0053]
磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10与脉冲环11相关联，以追踪(tracking)旋转轴6的旋转。
[0054]
轴承10包括以轴线x10为中心的旋转内圈12和非旋转外圈13。轴承10还包括位于内圈12与外圈13之间的滚动元件14，例如球。
[0055]
内圈12包括圆柱形孔(bore)15和形成在孔15中的圆柱形槽(groove)(/凹槽)16。参考轴线x10，圆柱形孔15的直径小于圆柱形槽16的直径。
[0056]
脉冲环11包括靶保持件(target holder)17、靶18和固定套筒19。
[0057]
远离中心轴x10，靶保持件17包括内周部20、径向部分21和外周部22。内周部20限定靶保持件17的内孔，并且通过固定套筒19固定到轴承10的旋转内圈12。径向部分21基本上(/实质上/大致)在径向上从内周部20朝向轴承10的外部延伸。径向部分21的外周部22在径向上位于外圈13之外(/超出外圈13)(beyond the outer ring 13)。
[0058]
在靶保持件17的径向部分21与外圈13的侧面(/侧向面)之间在轴向上设置有间隙g21。
[0059]
靶保持件17的外周部22包括从径向部分21在轴向上延伸的外管状部分23。外管状部分23平行于轴线x10延伸并且在径向上位于轴承10的外圈13的上方。
[0060]
靶18由靶保持件17的在径向上相对于轴线x10在外圈13之外的外管状部分23保持并且向脉冲环11内延伸。
[0061]
靶18以及磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10配合以追踪脉冲环11、靶保持件17、内圈12和轴6绕着中心轴线x10的旋转。在靶18的外表面与检测单元8、检测单元9、检测单元10之间在径向上设置有间隙g8、间隙g9、间隙g10。
[0062]
靶18包括一系列(a succession of)相反极性的磁极，使得当磁极在检测部件的前方连续经过时，磁检测单元8、检测单元9、检测单元10感应出电压。
[0063]
靶保持件17的内周部20通过固定套筒19固定到轴承10的旋转内圈12。
[0064]
作为另一种选择，脉冲环11不包括固定套筒，内周部20通过其他方式固定到旋转内圈12。
[0065]
固定套筒19包括平行于轴线x10在轴向上延伸的环形管状部分24。
[0066]
管状部分24装配在旋转内圈12的槽16中。
[0067]
固定套筒19还包括从环形管状部分24的端部在径向上向外延伸的径向套环(/凸缘)(radial collar)25。
[0068]
径向套环25与靶保持件17的径向延伸部的内周部20重叠。通过径向套环25在轴向上将内周部20压到内圈12的侧面上，以防止固定套筒19、靶保持件17和内圈12之间的任何相对旋转。
[0069]
根据极对的数量并根据检测单元的数量，将磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10定位在脉冲环11的内部和周围。
[0070]
脉冲环11形成编码器，并且磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10形成磁传感器。
[0071]
图3示意性地表示安装在轴6上的脉冲环11以及磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10的实施方式的第一示例。
[0072]
靶18包括例如与被命名为s10至s17的8个南磁极交替的被命名为n10至n17的8个北磁极，从而形成被表示为n
pp1
的8个极对。
[0073]
在另一实施方式中，脉冲环11包括多于或少于8个极对，极对的数量n
pp1
不等于磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10的数量n
cell
的倍数。
[0074]
定义了包括与轴线6的中心x10混同(confused with)的原点o10、竖直轴线y10以及垂直于竖直轴线y10的水平轴线z10的参照物r10。参照物r10逆时针方向取向。
[0075]
第一检测单元8在竖直轴线上排列，第二检测单元9从第一单元8偏移定向角(oriented angle)α1，并且第三检测单元10从第一单元8偏移定向角α2。
[0076]
每个磁检测单元8、9、10产生表示磁检测单元内的感应电压的角度信号v8、角度信号v9、角度信号v10，其中，角度信号v8、角度信号v9、角度信号v10例如由包括算法algo的处理单元pu来处理，以确定用于优化例如车辆的性能(更特别的是车辆的电池的性能)的角度误差的频率图。
[0077]
在处理单元pu的第一输入e1、第二输入e2和第三输入e3上分别传送信号v8、信号v10、信号v9，使得算法algo可以处理由与现有技术的磁检测单元不同地定位的磁检测单元8、磁检测单元9和磁检测单元10产生的信号v8、信号v9和信号v10，使得不需要修改算法algo。
[0078]
在处理单元ut的输出s1上传送(delivered)表示角度误差的频谱的输出信号θoutput。
[0079]
在其他实施方式中，算法algo实施其他信号处理方法。
[0080]
图4示意性地表示安装在轴6上的脉冲环11以及磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10的实施方式的第二示例。
[0081]
靶18包括例如与被命名为s20至s25的6个南磁极交替的被命名为n20至n25的6个北磁极，从而形成被表示为n
pp2
的6个极对。
[0082]
在另一种实施方式中，脉冲环11包括多于或少于6个极对，极对的数量n
pp2
等于检测单元8、检测单元9、检测单元10的数量n
cell
的倍数。
[0083]
定义了包括与轴线6的中心x20混同的原点o20、竖直轴线y20以及垂直于第一轴线y20的水平轴线x20的参照物(/参照系)(referential)r20。参照物r20逆时针方向取向。
[0084]
第一检测单元8在竖直轴线y20上排列，第二检测单元9从第一单元8偏移定向角α3，并且第三检测单元10从第一单元8偏移定向角α4。
[0085]
在处理单元pu的第一输入e1、第三输入e3和第二输入e2上分别传送信号v8、信号v10和信号v9，使得算法algo可以处理由与现有技术的磁检测单元不同地定位的磁检测单元8、磁检测单元9和磁检测单元10产生的信号v8、信号v9和信号v10，使得不需要修改算法algo。
[0086]
在处理单元ut的输出s1上传送表示角度误差的频谱的输出信号θoutput。
[0087]
在下面说明对定向角α1、α2、α3和α4的确定。
[0088]
图5表示用于定位磁性装置5的方法的实施方式的示例。
[0089]
在步骤30中，对脉冲环11的极对的数量进行计数。
[0090]
如果极对的数量不等于检测单元的数量n
cell
的倍数(步骤31)，如在图3中所示出的包括等于8的n
pp1
个极对的脉冲环11的第一实施方式中那样，则在步骤32中，对检测单元8、检测单元9、检测单元10的角度位置的确定包括：
[0091]-对第一余数(remainder)的确定，第一余数等于以及
[0092]-对第二余数rem2的确定，第二余数等于
[0093]
如果第二余数rem2大于第一余数rem1(步骤33)，则在步骤34处，第二磁检测单元9从第一磁检测单元8偏移(shifted by)120
°
，并且第三磁检测单元10从第一检测单元8偏移240
°
。
[0094]
如果第一余数rem1大于第二余数rem2(步骤33)，则在步骤35处，第三磁检测单元
10从第一磁检测单元8偏移120
°
，并且第二磁检测单元9从第一磁检测单元8偏移240
°
。
[0095]
在脉冲环11的第一实施方式中，第一余数rem1等于7.5，第二余数rem2等于15，使得第二检测单元9从第一单元8偏移等于120
°
的定向角α1，第三检测单元10从第一单元8偏移等于240
°
的定向角α2(步骤33)。
[0096]
如果极对的数量等于检测单元的数量n
cell
的倍数(步骤31)，如在图4所示的包括等于6的n
pp2
个极对的脉冲环11的第二实施方式中，则在步骤36中，对磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10的角度位置的确定包括：
[0097]-对第三余数rem3的确定，第三余数等于以及
[0098]-对第四余数rem4的确定，第四余数等于
[0099]
如果第四余数rem4大于第三余数rem3(步骤37)，则在步骤38中，第二磁检测单元9从第一磁检测单元8偏移并且第三磁检测单元10从第一检测单元8偏移
[0100]
如果第三余数rem3大于第四余数rem4(步骤37)，则在步骤39处，第三磁检测单元10从第一磁检测单元8偏移并且第二磁检测单元9从第一磁检测单元8偏移
[0101]
在脉冲环11的第二实施方式中，第三余数rem3等于20，并且第四余数rem4等于10，使得第三磁检测单元10从第一磁检测单元8偏移等于140
°
的定向角α4，并且第二磁检测单元9从第一磁检测单元8偏移等于280
°
的定向角α3。
[0102]
图6表示根据极对的数量的一次谐波(harmonic)的幅值。
[0103]
圆点表示根据现有技术中的对磁检测单元进行定位的一次谐波的幅值，并且叉点表示根据在6个极对的情况下和8个极对的情况下对磁检测单元8、磁检测单元9、磁检测单元10进行定位的一次谐波的幅值。
[0104]
在6个极对的情况下和8个极对的情况下的一次谐波的幅值显著减小。
[0105]
该方法允许极大地减小一次谐波的幅值，使得例如电池的电流振荡低于临界极限(critical limit)，从而改善电池的寿命。
[0106]
通过算法algo处理由磁检测单元传送的信号，不需要对算法algo进行修改。
[0107]
对脉冲环周围的磁检测单元进行定位(/磁检测单元在脉冲环周围的定位)允许补偿转子和定子的同心度缺陷(concentricity defect)，而不需要硬车削(hard turning)或者不需要对设备限制容差(tolerance)。
[0108]
在所示出的示例中，传感器轴承单元设置有包括一列滚动元件的滚动轴承。作为另一种选择，滚动轴承可以包括至少两列滚动元件。在所示出的示例中，滚动体是球。作为另一种选择，滚动轴承可以包括其它类型的滚动元件，例如滚子。在另一种变型中，滚动轴承还可以设置有不具有滚动元件的滑动轴承。
[0109]
另外，在所示出的示例中，滚动轴承的第一圈是内圈12，而第二圈是外圈13。作为
另一种选择，可以设置第一圈形成外圈并且第二圈形成内圈的相反配置。在这种情况下，脉冲环固定到外圈。
[0110]
在所示出的示例中，磁极向脉冲环11内延伸，将检测单元8、检测单元9和检测单元10定位在脉冲环11内部。
[0111]
作为另一种选择，磁极可以固定在脉冲环11的外周部(/外周)(outer periphery)22上，使得磁极向脉冲环11外延伸，根据极对的数量并且根据检测单元的数量将检测单元8、检测单元9和检测单元10定位在脉冲环11的外部和周围。