本發(fā)明不僅涉及一種用于運行電機的方法，而且還涉及一種電機。該電機具有定子和動子。電機理解為發(fā)電機，然而尤其是理解為電動馬達。電機優(yōu)選是無刷式的。

背景技術(shù)：

通常，工業(yè)設(shè)備具有大量旋轉(zhuǎn)式的電機，借助它們例如驅(qū)動工具或輸送帶。為此需要的電能借助變換器來提供，這些變換器在信號技術(shù)上與過程控制系統(tǒng)聯(lián)接。借助過程控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)額定轉(zhuǎn)速，借助所配屬的變換器將相應(yīng)的電機調(diào)節(jié)到該額定轉(zhuǎn)速。變換器與供電網(wǎng)電聯(lián)接并且具有半導(dǎo)體開關(guān)，半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)在供電網(wǎng)與電機之間。以如下方式實現(xiàn)對半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)控，即，使電機的轉(zhuǎn)速與由過程控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的額定轉(zhuǎn)速相應(yīng)。借助半導(dǎo)體開關(guān)接通的電壓通常超過800伏特。被接通的電流具有在1A或10A以上的電流強度。

為了排除對電機的操作人員的傷害或減少這種結(jié)果，公知有所謂的“緊急關(guān)閉”開關(guān)。在人員未經(jīng)授權(quán)或無意接近電機的情況下手動操縱該開關(guān)，以便使電機的運行基本上立即結(jié)束。為此，開關(guān)通常在信號技術(shù)上與過程控制系統(tǒng)聯(lián)接。在操縱該開關(guān)時，借助過程控制系統(tǒng)將信號發(fā)送給調(diào)節(jié)部件，并且因此禁止給電機通電。為此，功率半導(dǎo)體開關(guān)通常置于非導(dǎo)電的狀態(tài)下。

然而，如果要調(diào)整或校準電機或借助電機驅(qū)動的工具，那么這種安全功能并不適用，這是因為以該方式并不能夠控制完整的借助工具經(jīng)過的區(qū)域。因此通常，電機以受限制的轉(zhuǎn)速運行，在該受限制的轉(zhuǎn)速的情況下排除對調(diào)整工具或電機的人員的傷害。為此，通常借助所謂的安全探測器來檢測電機的實際速度，并且在無意地超過受限制的轉(zhuǎn)速的情況下，對變換器斷電。借助安全探測器確保的是，無誤差地檢測，然而至少也在不利的條件下僅以相對較小的誤差來檢測電機的實際速度。

安全探測器相對較昂貴。這種安全探測器，尤其是其監(jiān)控電子裝置在運行時也具有相對較高的能量需求。此外雖然不太可能，但仍然有可能的是，未正確地獲知電機的轉(zhuǎn)速，或者未正確地借助監(jiān)控電子裝置進行評估，這導(dǎo)致了所謂的被凍結(jié)的位置信息。在該情況下，沒有或至少沒有及時識別出超過受限制的轉(zhuǎn)速，從而仍然可能會對人員造成傷害。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于說明一種特別適當?shù)挠糜谶\行電機的方法和一種特別適當?shù)碾姍C，其中，適宜地提高了安全性并優(yōu)選降低了成本。

根據(jù)本發(fā)明，在方法方面，該任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征來解決，而在電機方面通過權(quán)利要求10的特征來解決。有利的改進方案和設(shè)計方案是各自的從屬權(quán)利要求的主題。

該方法用于運行電機。電機例如是發(fā)電機，然而特別優(yōu)選地是電動馬達，其例如在設(shè)備中使用。例如，電動馬達是工業(yè)設(shè)備的組成部分。適宜地，電動馬達是擠出機的、壓注機的、印刷機的、圓臺的、擠壓機的、卷繞機的、拉絲機的、木加工機的或機床的驅(qū)動器的組成部分。電動馬達適宜地具有3kW與200kW之間的，例如3kW與60kW之間的、5kW與135kW之間的或20kW與175kW之間的功率。適宜地，電機是水冷式的。

電動馬達例如是異步馬達，但優(yōu)選是同步馬達，例如同步磁阻馬達或永磁激勵的同步馬達。在另外的替選方案中，電動馬達是他勵的同步馬達，其優(yōu)選具有相對明顯的磁極。例如，電動馬達是無刷式的直流馬達(BLDC)或者特別優(yōu)選地是伺服馬達。

電機包括動子，動子優(yōu)選具有一定數(shù)量的永磁體，這些永磁體例如在動子的疊片組的周邊側(cè)接合，或者布置在疊片組的兜部內(nèi)。在運行時，動子相對于定子運動。在此，動子例如被橫向地帶動。如果電機是電動馬達的話，則因此提供了線性馬達。在對此的替選方案中，動子相對于定子旋轉(zhuǎn)。因此，電機是旋轉(zhuǎn)式的電機，并且動子形成轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子以能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的方式支承。轉(zhuǎn)子尤其是包括轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸相對旋轉(zhuǎn)軸線同中心地布置。適宜地，轉(zhuǎn)子軸相對于旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)對稱。優(yōu)選地，在運行時，電機的轉(zhuǎn)速在150U/min與1500U/min之間，適當?shù)卦?50U/min與450U/min之間或在350U/min與1500U/min之間。例如，電機的最大轉(zhuǎn)矩在300Nm與1000Nm之間，尤其是在220Nm與1200Nm之間，在800Nm與5000Nm之間或在2400Nm與10000Nm之間。

電機的定子優(yōu)選具有一定數(shù)量的電線圈，這些電線圈與電子裝置電接觸。例如，電線圈以星形或三角形電路的方式彼此電接觸。適當?shù)?，電機具有兩個或三個相互尤其是錯開了120°的電相位。電機尤其是與變換器電接觸。變換器優(yōu)選具有半導(dǎo)體開關(guān)，例如具有四個或六個半導(dǎo)體開關(guān)，適宜地，這些半導(dǎo)體開關(guān)以橋接電路的方式彼此互連。例如，變換器具有B4或B6電路。橋接電路適宜地借助一定數(shù)量的功率半導(dǎo)體開關(guān)，例如MOSFET或GTO來實現(xiàn)。優(yōu)選地，變換器包括中間回路，其相對橋接電路引導(dǎo)。變換器尤其是包括整流器側(cè)，該整流器側(cè)與供電網(wǎng)聯(lián)接，供電網(wǎng)例如具有頻率為50Hz或60Hz的交流電。

此外，電機還包括第一傳感器和第二傳感器。第一傳感器設(shè)置且設(shè)立成檢測動子相對于定子的位置。在對此的替選方案中，第一傳感器設(shè)置且設(shè)立成檢測動子相對于定子的位置的變化。換句話說，借助第一傳感器檢測動子相對于定子的速度。第一傳感器尤其是適用于此。第二傳感器設(shè)置且設(shè)立成檢測動子相對于定子的加速度。第二傳感器優(yōu)選適用于此。在此適宜地，借助這兩個傳感器分別能夠檢測到負值和正值作為信號，也就是例如負的加速度，這尤其是與對動子進行制動相應(yīng)。

檢測尤其是理解為如下，即，對相應(yīng)的變量進行測量，適宜地是進行直接測量，也就是進行直接觀察。優(yōu)選地，借助第一傳感器和第二傳感器檢測不同的物理效應(yīng)。例如，借助第一傳感器，優(yōu)選借助光學(xué)傳感器檢測動子的光學(xué)標識部。例如，第一傳感器是解角器(Resolver)、編碼器、增量編碼器或測速發(fā)電機。適宜地，借助第一傳感器檢測正弦軌跡和余弦軌跡。

相反地，借助第二傳感器例如檢測借助動子例如發(fā)生變化的電場或磁場。適宜地，為此使用電線圈或霍爾傳感器。優(yōu)選地，費拉里斯(Ferraris)傳感器用作第二傳感器，然而，第二傳感器至少包括費拉里斯傳感器。

該方法設(shè)置的是，在第一工作步驟中，借助第一傳感器檢測第一傳感器信號。換句話說，檢測動子相對于定子的位置或位置的變化。在相對第一工作步驟在時間上是在前的、在時間上是在后的或特別優(yōu)選地同時進行的第二工作步驟中，借助第二傳感器檢測第二傳感器信號。尤其地，第二傳感器信號與第一傳感器信號的第一或第二時間導(dǎo)數(shù)相應(yīng)。因此檢測出動子相對于定子的加速度。

結(jié)合第一傳感器信號和第二傳感器信號確定速度。這適宜地借助觀察器來進行。為此尤其地，將第一和第二傳感器信號輸送給觀察器。

例如，尤其是如果第一傳感器用于檢測動子相對于定子的位置的變化，也就是檢測動子的速度，那么為了建立速度，首先建立第一傳感器信號的時間導(dǎo)數(shù)。如果借助第一傳感器獲知動子相對于定子的位置，那么適宜地建立第一傳感器信號的第二時間導(dǎo)數(shù)。換句話說，將第一傳感器信號轉(zhuǎn)換成借助第二傳感器所檢測到的相同的物理量，并且因此該物理量具有第二傳感器信號，也就是動子相對于定子的加速度。借助以該方式所建立的值和第二傳感器信號形成加權(quán)的總和，其中，適宜地，權(quán)重總和等于一(1)。權(quán)重優(yōu)選大于零(0)并且例如依賴于相應(yīng)使用的電機例如直接在裝配在測試臺上之后適當?shù)孬@知。適宜地，所使用的權(quán)重與動子的速度有關(guān)。如果相應(yīng)使用0.5作為權(quán)重，那么因此獲知了動子的借助第一傳感器獲知的加速度和借助第二傳感器獲知的加速度的平均數(shù)。

在此之后，適宜地建立關(guān)于該值的時間積分。例如，如果方法已經(jīng)實施了較長的時間段，或者在實施該方法之前，在該方法的第一工作步驟的在時間上之前的工作步驟中，借助第一傳感器確定了動子的速度的話，那么將先前獲知的速度作為偏移量地考慮用于該值。如果電機是旋轉(zhuǎn)式的電機的話，那么該速度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相應(yīng)。

速度輸送給速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，例如P調(diào)節(jié)器或I調(diào)節(jié)器，適宜地PI調(diào)節(jié)器，并且由調(diào)節(jié)器將該速度考慮作為實際轉(zhuǎn)速。在隨后的調(diào)節(jié)循環(huán)中，該速度與預(yù)設(shè)的額定速度進行比較，并且因此對動子加速或制動，這例如借助對變換器或制動器的適當?shù)尿?qū)控來實現(xiàn)，如果它們存在的話。此外，所獲知的速度傳送給安全監(jiān)控系統(tǒng)，借助該安全監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)控電機的安全性。

安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置且設(shè)立成用于實施第一安全功能，如果這是必要的話。借助安全功能來監(jiān)控的是，動子相對于定子總是維持在如下位置中，在該位置中，基本上排除了對人員的傷害或?qū)?gòu)件的損壞。因此，對于安全監(jiān)控系統(tǒng)來說不需要安全探測器，在該安全探測器中，必須進行在動子上的相對機械安全的緊固，這導(dǎo)致制造成本提高。在運行時也減少了電力需求。

第一安全功能例如是安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷(“Safe Torque Off”；STO)、安全運行停止(“Safe Operating Stop”；SOS)、安全停止1/2(“Safe Stop 1/2”；SS1/SS2)、安全限速(“Safely Limited Speed”；SLS)、安全速度監(jiān)控(“Safe Speed Monitor”；SSM)、安全運動方向(“Safe Direction”；SDI)、安全限制位置(“Safely Limited Position”；SLP)或安全位置(“Safe Position”；SP)。特別優(yōu)選地，借助安全監(jiān)控系統(tǒng)將速度與第一邊界值進行比較。在此，如果速度超過第一邊界值的話，那么動子被適宜地制動。例如，如果速度的絕對值大于第一邊界值的話。適宜地，第一功能是安全限速，并且因此，將該速度考慮作為第一邊界值，該速度在實施第一安全功能的情況下不應(yīng)被超過。如果超過了第一邊界值，則例如實施安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。適宜地，安全監(jiān)控系統(tǒng)包括一定數(shù)量的第一安全功能。以該方式進一步提高了電機的安全性。

優(yōu)選地，借助診斷功能實現(xiàn)對傳感器信號的監(jiān)控。在此監(jiān)控兩個傳感器中的其中一個是否存在有故障，例如是否存在有缺陷、信號線路被損壞或在定子或動子上的緊固發(fā)生松動。尤其是為此獲知偏差，對此考慮其中至少一個傳感器信號。在該情況下，偏差尤其是針對傳感器信號的質(zhì)量的尺度。如果該偏差大于第二邊界值的話，則實施第二安全功能。尤其地，上述第一安全功能中的其中一個實施為第二安全功能。特別優(yōu)選地，第二安全功能是安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷(STO)、安全停止1(SS1)或安全停止2(SS2)。因此，如果傳感器信號的質(zhì)量相對較低的話，則借助安全監(jiān)控系統(tǒng)使電機停止運轉(zhuǎn)，也就是防止動子相對于定子運動。例如對這一情況進行控制，從而使電機受控地停止運轉(zhuǎn)。因此，一旦借助兩個傳感器信號不再提供速度獲知的可靠性，那么就借助安全監(jiān)控系統(tǒng)來使電機轉(zhuǎn)換到安全狀態(tài)下，因此可以基本上排除對人員的傷害或損壞構(gòu)件。這適宜地不依賴于動子相對于定子的當前的位置/速度/加速度地實現(xiàn)，這是因為這些數(shù)據(jù)不能被正確地獲知。優(yōu)選地，例如借助顯示裝置發(fā)送故障指示，或?qū)⒐收现甘緜魉徒o過程控制系統(tǒng)。適宜地，一旦實施了第二安全功能，動子就維持在靜止位置中，直到進行電機的維修、保養(yǎng)或排查。以該方式進一步提高安全性。

例如，第二傳感器信號對時間求積分。以該方式獲得的積分和第一傳感器信號考慮用于建立偏差。例如，如果借助第一傳感器檢測動子相對于定子的位置的話，則第二傳感器信號對時間進行兩次積分。優(yōu)選地，第二傳感器信號轉(zhuǎn)換成與第一傳感器信號相同的物理量。尤其地，為了獲知偏差，將例如借助對第二傳感器信號進行一次或兩次積分來建立的積分與第一傳感器信號相減，也就是建立積分與第一傳感器信號之間的差。適宜地，僅將該差的絕對值考慮作為偏差。

在對此的替選方案中建立第一傳感器信號的時間導(dǎo)數(shù)，并且獲知該導(dǎo)數(shù)與第二傳感器信號之間的偏差。如果借助第一傳感器檢測動子相對于定子的位置，則適宜地對第一傳感器信號進行兩次求微分用以建立時間導(dǎo)數(shù)。換句話說，第一傳感器信號變換成與第二傳感器信號相同的物理量，并且獲知它們之間的偏差。例如借助求差來建立偏差，其中，適宜地僅考慮其絕對值。在對此的另外的替選方案中，如果借助第一傳感器檢測動子相對于定子的位置，則第一傳感器信號對時間進行一次求微分，并且第二傳感器信號對時間進行一次求積分。以該方式所獲知的值用于獲知偏差。因此，總是兩次獲知相同的物理量，亦即一次借助第一傳感器信號，并且一次借助第二傳感器信號。在電機的正確運行時，兩個以該方式所建立的值除了測量公差以外基本上相等。然而，如果偏差大于第二邊界值(該第二邊界值尤其是調(diào)整適應(yīng)于兩個傳感器的測量精度和故障公差)，則這兩個傳感器中的至少一個存在有故障。

在本發(fā)明的另外的替選方案中檢測通過電流或電壓。適宜地，電壓位于定子的其中一個電線圈上。通過電流尤其是表示通過定子的電線圈的通過電流。適宜地，借助檢測到的電壓或檢測到的通過電流來建立空間矢量，也就是通過電流或電壓的矢量描述。適宜地，不僅檢測通過電流而且還檢測電壓。借助理論上的物理模型，結(jié)合所檢測到的電壓或所檢測到的通過電流獲知第三傳感器信號。尤其地，借助理論模型計算出動子相對于定子的速度并且將其考慮作為第三傳感器信號。

在此，借助第三傳感器信號和第一傳感器信號或者借助第三傳感器信號和第二傳感器信號建立偏差。尤其地，第一傳感器信號或第二傳感器信號轉(zhuǎn)換成與第三傳感器信號相同的物理量，因此尤其是建立時間積分或時間導(dǎo)數(shù)，或者借助求積分或求導(dǎo)將第三傳感器信號轉(zhuǎn)換成與第一或第二傳感器信號相同的物理量。例如，不僅建立了第三傳感器信號與第一傳感信號之間的偏差，而且還建立了第三傳感器信號與第二傳感器信號之間的偏差。如果僅其中一個以該方式建立的偏差大于第二邊界值的話，則鑒定為有故障。此外，也能夠?qū)崿F(xiàn)將所檢測到的故障配屬于兩個傳感器中的其中一個，亦即配屬于其傳感器信號導(dǎo)致超過第二邊界值的偏差的傳感器?？傊?，為了獲知偏差考慮另外的測量值，如果電機是借助變換器通電的電動馬達，那么這些另外的測量值就存在，或者然而比較容易獲知。在此尤其是獲知電機的電流，并且結(jié)合該電流建立第三傳感器信號。

例如，為了獲知偏差，將各自的值直接彼此相減。特別優(yōu)選地，將差的絕對值用作偏差。在對此的替選方案中，對差進行加權(quán)。換句話說，兩個考慮用來求差的值中的每個，也就是尤其是經(jīng)計算的值和第一或第二傳感器信號乘以加權(quán)因數(shù)，并且只有在此之后才進行求差。因此，積分和/或第一傳感器信號分別乘以加權(quán)因數(shù)，并且從中建立差。在對此的替選方案中，導(dǎo)數(shù)、第二傳感器信號和/或第三傳感器信號乘以加權(quán)因數(shù)，如果它們考慮用于形成偏差的話。以該方式加權(quán)的值被考慮用于求差。適宜地，同樣僅將經(jīng)加權(quán)的差的絕對值考慮作為偏差。以該方式能夠?qū)崿F(xiàn)的是，相對較低地考慮相應(yīng)的傳感器信號的相對較高頻的波動。也能夠?qū)崿F(xiàn)對各自的用于建立傳感器信號的物理原理進行協(xié)調(diào)。因此排除了對偏差的錯誤識別，這些偏差僅由于所使用的傳感器并且不結(jié)合動子相對于定子的實際運動造成，因此可以考慮相對較小的第二邊界值。以該方式，已經(jīng)提前地能夠以相對較高的精度獲知其中一個傳感器的故障狀態(tài)。因此提高了電機的安全性。

適宜地，給第二傳感器信號修正了偏移量。換句話說，給第二傳感器信號加入了偏移量，其中，偏移量例如是正的或負的。尤其地，偏移量在時間上是變化的，尤其是與如下時間有關(guān)，即，在該時間中，第二傳感器是有效的。換句話說，借助偏移量來考慮第二傳感器的運行時間，也就是如下時間間隔，在該時間間隔中檢測第二傳感器信號。以該方式考慮飽和效應(yīng)或類似效應(yīng)，這些效應(yīng)以其他方式導(dǎo)致第二傳感器信號的漂移。

例如，為了建立時間上的偏移量建立第一傳感器信號的時間導(dǎo)數(shù)或第一傳感器信號的第二時間導(dǎo)數(shù)，從而使第一傳感器信號變換成與第二傳感器信號相同的物理量。在進一步的工作步驟中求得該導(dǎo)數(shù)的時間上的平均值。換句話說，對導(dǎo)數(shù)在時間上求平均，其中，時間窗例如隨著借助第一或第二傳感器進行的數(shù)據(jù)檢測的開始而開始，并且隨著最后檢測到的第一和/或第二傳感器信號結(jié)束。在對此的替選方案中，時間窗是恒定的，并且例如包括最近的十個檢測到的第一傳感器信號。此外，獲知第二傳感器信號的時間上的平均值，其中，時間窗適宜地等于用于獲知導(dǎo)數(shù)的平均值的時間窗。在進一步的工作步驟中，以如下方式調(diào)適第二傳感器元件，即，使兩個平均值相等。對此適宜地，求它們之間的差，并且以該方式獲得的值考慮作為偏移量。如果被考慮用于求平均值的時間窗在時間上是變化的，那么因此該偏移量在時間上也是變化的，并且因此對第二傳感器信號進行調(diào)適。尤其地，僅將借助時間上的偏移量調(diào)適的第二傳感器信號考慮用于獲知偏差。替選地或者與之組合地，用偏移量修正的第二傳感器信號用于確定速度。

在本發(fā)明的另外的實施方式中多信道式地確定速度。尤其地，觀察器包括兩個或更多個用于確定速度的信道。例如，不僅模擬式地處理第一和第二傳感器信號并且進而模擬式地確定速度，而且數(shù)字式地處理第一和第二傳感器信號，并且因此確定速度的數(shù)字值。替選地或與之組合地，借助軟件以其中一個信道確定速度。在對此的另外的替選方案中，其中一個信道借助硬件實現(xiàn)。例如，為了確定速度而使用微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、IPC、SPS、ASIC或FGPA。在對此的替選方案中，借助不同的程序語言配置或?qū)崿F(xiàn)觀察器的信道。如果考慮第三傳感器信號的話，則例如使用不同的理論模型。在進一步的步驟中，將各個所獲知的速度彼此進行比較。如果這些速度之間的偏差大于第三邊界值，則適宜地實施第三安全功能，尤其是安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷(STO)。以該方式進一步提高了安全性。

電機包括定子和動子。此外，電機還包括用于檢測位置或位置的變化，也就是動子相對于定子的速度的第一傳感器以及用于檢測動子相對于定子的加速度的第二傳感器。此外，電機還具有安全監(jiān)控系統(tǒng)和速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在第一工作步驟中，在運行時，電機借助第一傳感器檢測第一傳感器信號并且借助第二傳感器檢測第二傳感器信號。結(jié)合第一和第二傳感器信號確定速度。將速度傳送給速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和用于實施第一安全功能的安全監(jiān)控系統(tǒng)。借助速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以如下方式對電機進行驅(qū)控或特別優(yōu)選地進行調(diào)節(jié)，即，使該電機處于預(yù)設(shè)的額定速度。尤其地，電機包括控制單元，借助該控制單元執(zhí)行方法?？刂茊卧O(shè)置且設(shè)立成適宜地適用于執(zhí)行該方法。

在運行時，動子例如相對于定子被線性地帶動。然而，特別優(yōu)選地，電機是旋轉(zhuǎn)機器，并且動子相對于定子圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。尤其地，電機設(shè)計成內(nèi)動子或外動子。適宜地，電機是無刷式的，并且優(yōu)選尤其是定子與變換器電接觸。

例如，電機是發(fā)電機。特別優(yōu)選地，電機是電動馬達，例如永磁激勵的同步馬達。電動馬達例如具有3kW與200kW之間的功率并且尤其具有220Nm與10000Nm之間的轉(zhuǎn)矩。

優(yōu)選地，將第一傳感器的測量原理與第二傳感器的測量原理區(qū)分開。例如，第一傳感器基于光學(xué)原理，而第二傳感器借助霍爾傳感器或具有電線圈的傳感器實現(xiàn)。因此，基本上排除了基于借助第一傳感器的測量對第二傳感器產(chǎn)生影響。如果應(yīng)該基于周圍環(huán)境變量，例如基于外部的電場或磁場來限制兩個傳感器中的其中一個傳感器的運行，那么一個運行也是可能的。此外，在該情況下，借助光學(xué)傳感器進行檢測也是可能的。

替選地或特別優(yōu)選與之組合地，費拉里斯傳感器考慮作為第二傳感器。在此，在動子上優(yōu)選接合有非磁性的、能導(dǎo)電的構(gòu)件，例如鋁盤或銅盤或板。在對此的替選方案中，盤或板接合在定子上。在運行時，永磁體和電線圈為此相對運動。永磁體和線圈要么接合在定子上要么接合在動子上。基于運動的永磁體，在盤或板內(nèi)部感應(yīng)出渦流，這些渦流又導(dǎo)致了借助電線圈感應(yīng)出的磁場，電線圈尤其是以與永磁體一樣的速度運動，并且該電線圈接合在該永磁體上。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)對永磁體相對于板或盤的加速度的檢測。與重力加速度無關(guān)地檢測加速度，因此可以與動子相對于定子的實際位置無關(guān)地檢測加速度，而不必首先獲知實際位置。

本發(fā)明此外涉及一種帶有這種電機的驅(qū)動器，以及用于獲知速度的費拉里斯傳感器的用途，該速度考慮用于實施安全功能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖詳細闡述本發(fā)明的實施例。其中：

圖1以俯視圖示意性地示出具有第一傳感器和第二傳感器的電機；

圖2示出用于運行電機的方法；

圖3示出獲知速度的第一實施方式；并且

圖4示出用于獲知速度的第二變型方案。

彼此相應(yīng)的部分在所有附圖中設(shè)有相同的附圖標記。

具體實施方式

在圖1中示出了具有定子4和轉(zhuǎn)子6的無刷式的電動馬達2，轉(zhuǎn)子以能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線8轉(zhuǎn)動的方式支承在定子4內(nèi)部。在運行時，轉(zhuǎn)子6相對于定子4沿旋轉(zhuǎn)方向10運動。此外，電動馬達2還包括控制單元12，該控制單元借助電流線路14與定子4的電磁體電接觸，電磁體借助以三角形或星形電路的方式彼此互連的電線圈來實現(xiàn)?？刂茊卧?2本身包括變換器，變換器具有一定數(shù)量的以橋接電路的方式彼此互連的功率半導(dǎo)體開關(guān)。借助控制單元12的包括PI調(diào)節(jié)器的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)15將電壓U施加在定子4的電磁體上，并且調(diào)整經(jīng)過電流線路14的通過電流I。調(diào)整以如下方式來進行，即，使轉(zhuǎn)子6的所實現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)運動與預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)運動相應(yīng)。

此外，控制單元12借助第一數(shù)據(jù)線路16在信號技術(shù)上與第一傳感器18聯(lián)接。第一傳感器18是增量編碼器并且具有第一傳感器元件20，該第一傳感器元件緊固在定子4上。此外，第一傳感器18還包括第二傳感器元件22，該第二傳感器元件緊固在轉(zhuǎn)子6上并且在運行時，也就是在定子6旋轉(zhuǎn)時，沿旋轉(zhuǎn)方向10從第一傳感器元件20旁邊經(jīng)過。第一傳感器元件20例如是光學(xué)傳感器，借助該光學(xué)傳感器檢測光學(xué)信號。在此，第二傳感器元件22適當?shù)卦O(shè)計，例如，第二傳感器元件22包括一定數(shù)量的標識部，如線條，這些標識部圍繞旋轉(zhuǎn)軸線8分布地安置在轉(zhuǎn)子6上。在此，借助第一傳感器18，轉(zhuǎn)子6相對于定子4的位置借助為此適當?shù)卦O(shè)計的光學(xué)的標識部檢測到。換句話說，在運行時，借助第一傳感器18檢測轉(zhuǎn)子6相對于定子4的位置，并且借助第一數(shù)據(jù)線路16將該值傳送給控制單元12。在替選的實施方式中，借助第一傳感器18檢測轉(zhuǎn)子6相對于定子4的速度，也就是轉(zhuǎn)子6相對于定子4的位置的變化。為此，第一傳感器18適當?shù)卣{(diào)適。借助第一傳感器18檢測到的值作為第一傳感器信號23借助第一數(shù)據(jù)線路16傳輸給控制單元12。

此外，電機2還包括第二傳感器24，該第二傳感器借助第二數(shù)據(jù)線路25在信號技術(shù)上與控制單元12聯(lián)接，實施為費拉里斯傳感器的第二傳感器24包括由銅或鋁，也就是由純銅或純鋁或者銅合金或鋁合金制成的盤26。盤26關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線8與轉(zhuǎn)子6同中心地布置，并且與該轉(zhuǎn)子接合。因此，盤26在運行時同樣沿旋轉(zhuǎn)方向10圍繞旋轉(zhuǎn)軸線8運動。此外，第二傳感器24還包括永磁體28和電線圈30，它們方位固定地緊固在定子4上。在此，永磁體28沿旋轉(zhuǎn)方向10位于電線圈30之前。在盤26旋轉(zhuǎn)時，借助永磁體28在盤26中感應(yīng)出渦流，這導(dǎo)致基于渦流所形成的二次磁場。這些渦流借助電線圈30檢測，并且因此借助第二傳感器24檢測盤26相對于永磁體28的加速度。因此，借助第二傳感器24也檢測了轉(zhuǎn)子6相對于定子4的加速度，并且借助第二數(shù)據(jù)線路24將該值作為第二傳感器信號31傳送給控制單元12。

此外，控制單元12還包括第三傳感器32，借助該第三傳感器檢測借助電流線路14引導(dǎo)的通過電流I。同樣地，利用第三傳感器32檢測借助電流線路14施加在定子4上的電壓U。此外，在控制單元12內(nèi)部儲存有理論模型，在運行時，借助該理論模型結(jié)合通過電流I和電壓U計算出第三傳感器信號36，該第三傳感器信號與轉(zhuǎn)子8的理論速度，也就是轉(zhuǎn)子的如應(yīng)當基于通電借助控制單元12的變換器所得到的那樣的轉(zhuǎn)速相應(yīng)。

此外，控制單元12還包括帶有第一安全功能40和第二安全功能42的安全監(jiān)控系統(tǒng)38。第一安全功能40是安全限速(SLS)，而第二安全功能42是安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷(STO)。

在圖2中示意性地示出了用于運行電動馬達2的方法44。借助第一傳感器18檢測第一傳感器信號23，并傳送給觀察器46。借助第二傳感器24檢測的第二傳感器信號31也輸送給觀察器46。借助觀察器46，結(jié)合第一和第二傳感器信號23、31計算出速度48(圖3、圖4)。觀察器46構(gòu)建成多信道式的。換句話說，借助不同的措施或不同的功能計算出速度48。尤其是一方面考慮基于硬件的模型并且另一方面考慮基于軟件的模型。

速度48一方面不僅傳送給速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)15，借助該速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變借助電流線路14對定子4的通電。為此，使通過電流I和電壓U以如下方式調(diào)適，即，使轉(zhuǎn)子6的旋轉(zhuǎn)速度與額定值相應(yīng)，借助重新獲知速度48來監(jiān)控這一情況。此外還將速度48傳送給安全監(jiān)控系統(tǒng)38，借助該安全監(jiān)控系統(tǒng)實施第一安全功能40。為此，將速度48與第一邊界值50進行比較。如果所獲知的速度48大于第一邊界值50，則實施第二功能42，并且因此中斷借助電流線路14對定子通電。因此，轉(zhuǎn)子6無力矩地慢慢停止轉(zhuǎn)動。

此外，第一和第二傳感器信號23、31傳送給控制單元12的診斷單元52。借助診斷單元52以如下方式調(diào)適這兩個傳感器信號23、31中的至少一個，即，使經(jīng)調(diào)適的傳感器信號和另外的傳感器信號具有相同的物理量綱。為此，要么建立第一傳感器信號23的時間導(dǎo)數(shù)54，為此，第一傳感器信號23對時間進行兩次求導(dǎo)。該值考慮作為輔助值56。借助輔助值56和第二傳感器信號31通過如下方式建立偏差58，即，計算出輔助值56與第二傳感器信號31之間的經(jīng)加權(quán)的差并且考慮其絕對值。在此，第二傳感器信號31乘以加權(quán)因數(shù)，并且輔助值56乘以另外的加權(quán)因數(shù)，如0.5，并且將這些經(jīng)如此變化的值考慮用于求差。

在另外的實施方式中，借助第二傳感器信號31的時間積分60來建立輔助值56。為此，第二傳感器信號31對時間進行兩次積分，從而使輔助值56描述成與第一傳感器信號23相同的物理量。借助第一傳感器信號23和輔助值56，通過如下方式同樣借助經(jīng)加權(quán)的差獲知偏差58，即，首先將第一傳感器信號23和輔助值56分別乘以適當?shù)募訖?quán)因數(shù)，并且彼此相減。使用該差的絕對值來建立偏差58。在另外的替選方案中，第二傳感器信號31對時間進行一次積分來建立積分60，并且第一傳感器信號23對時間進行一次求導(dǎo)來建立導(dǎo)數(shù)54。這些以該方式所獲得的值分別乘以加權(quán)因數(shù)，并且彼此相減。在此，同樣僅將差的絕對值用作偏差58。

在另外的替選方案中，偏差58借助第三傳感器信號36建立，并且要么是經(jīng)由第二傳感器信號31的積分60要么是第一傳感器信號23的導(dǎo)數(shù)54考慮用于建立經(jīng)加權(quán)的差。在此，分別對第一傳感器信號23僅進行一次求導(dǎo)，或者對第二傳感器信號31進行一次積分。換句話說，將第一傳感器信號23或第二傳感器信號31變換成與第三傳感器信號36相同的物理量。在此，也借助經(jīng)加權(quán)的差和隨后的求絕對值來獲知偏差58。

將偏差58與第二邊界值62進行比較。如果偏差58大于第二邊界值62，則實施第二功能42，并且因此使轉(zhuǎn)子6斷電。因此，轉(zhuǎn)子6無力矩地圍繞旋轉(zhuǎn)軸線8慢慢停止轉(zhuǎn)動。

在圖3中示意性地簡化地示出了對速度48的獲知。位置64與第一傳感器信號23相減，并對時間進行兩次求導(dǎo)。將該差乘以第一系數(shù)66。然后與第二傳感器信號31相加，并且該值借助第一積分函數(shù)68對時間求積分。該值考慮作為速度48。此外，將第一傳感器信號23的與第二系數(shù)70相乘的第一時間導(dǎo)數(shù)與速度48相加并且傳送給第二積分函數(shù)72。所輸送的值借助第二積分函數(shù)72對時間進行一次積分。第二積分函數(shù)72的結(jié)果考慮作為位置64。此外，位置64與第一傳感器信號23之間的差傳送給診斷單元52，并且如果該差大于適當?shù)倪吔缰担瑒t實施第二安全功能42。

在圖4中以另外的替選方案示出了對速度48的獲知。建立位置64以及對時間求積分并且與第一或第二系數(shù)66、70相乘以及位置64與第一傳感器信號23之間的求差相應(yīng)于圖3中所示的變型方案。第一積分函數(shù)68和第二積分函數(shù)72以及將第一傳感器信號23與位置64之間的差傳送給診斷單元52也是一樣的。僅修改了對第二傳感器信號31的處理。亦即給第二傳感器信號31加上隨時間改變的偏移量74。對此，首先形成第二傳感器信號31的時間上的平均值。第一傳感器信號23(測量信號)也對時間進行兩次求導(dǎo)并且從中同樣形成時間上的平均值。考慮用于相應(yīng)的平均值的時間窗是一樣的，在時間窗上建立平均值。將結(jié)合第一傳感器信號23形成的平均值和結(jié)合第二傳感器信號31形成的平均值進行比較并從中求差，將該差考慮作為偏移量74。因此，在重新對借助偏移量74修正的第二傳感器信號31求平均值的情況下，使兩個平均值相應(yīng)。以該方式，例如基于飽和效應(yīng)來補償?shù)诙鞲衅?4的時間漂移。

本發(fā)明不局限于上面描述的實施例。相反，本發(fā)明的其他的變型方案也可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導(dǎo)出，而不脫離本發(fā)明的主題。此外尤其地，所有結(jié)合實施例描述的單個特征也能夠以其他方式彼此組合，而不脫離本發(fā)明的主題。

附圖標記列表

2 電動馬達

4 定子

6 轉(zhuǎn)子

8 旋轉(zhuǎn)軸線

10 旋轉(zhuǎn)方向

12 控制單元

14 電流線路

15 速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

16 第一數(shù)據(jù)線路

18 第一傳感器

20 第一傳感器元件

22 第二傳感器元件

23 第一傳感器信號

24 第二傳感器

25 第二數(shù)據(jù)線路

26 盤

28 永磁體

30 電線圈

31 第二傳感器信號

32 第三傳感器

36 第三傳感器信號

38 安全監(jiān)控系統(tǒng)

40 第一安全功能

42 第二安全功能

44 方法

46 觀察器

48 速度

50 第一邊界值

52 診斷單元

54 導(dǎo)數(shù)

56 輔助值

58 偏差

60 積分

62 第二邊界值

64 位置

66 第一系數(shù)

68 第一積分函數(shù)

70 第二系數(shù)

72 第二積分函數(shù)

74 偏移量

I 通過電流

U 電壓