CS201686B1

CS201686B1 - Contactless phase converter rotor

Info

Publication number: CS201686B1
Application number: CS262878A
Authority: CS
Inventors: Bedrich Pospisil
Original assignee: Bedrich Pospisil
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1980-11-28

Abstract

Rotor bezkontaktního fázového měniče. Vynález se týká rotoru bezkontaktního fázového měniče a klade si za úkol snížit kolísáni budicího proudu ve statorových budicích vinutích.Na rotoru bezkontaktního fázového měniče s jednofázo* vým rotorovým výstupním vinutím,které je spojeno s rotorovým vinutím pomocného transformátorku,je umístěna kompenzační impedance a v rotorových drážkách vedle výstupního vinutí je uloženo kompenzační vinutí,jehož schéma a krok vinutí jsou stejné jako u zmíněného výstupního vinutí.Kompenzační vinutí a rotorové výstupní vinutí jsou vzájemně posunuta o 90° elektrických.S výhodou může být kompenzační impedance zapojena v sérii v obvodu kompenzačního vinutí.Rotor of a contactless phase inverter. The invention relates to a rotor of a contactless phase inverter and aims to reduce the fluctuations of the excitation current in the stator excitation windings. A compensation impedance is placed on the rotor of a contactless phase inverter with a single-phase rotor output winding, which is connected to the rotor winding of an auxiliary transformer, and a compensation winding is placed in the rotor slots next to the output winding, the scheme and winding pitch of which are the same as those of the said output winding. The compensation winding and the rotor output winding are mutually shifted by 90° electrical. Advantageously, the compensation impedance can be connected in series in the compensation winding circuit.

Description

Vynález se týká rotoru bezkontaktního fázového měniče a klade si za úkol snížit kolísáni budicího proudu ve statorových budicích vinutích.Na rotoru bezkontaktního fázového měniče s jednofázo* vým rotorovým výstupním vinutím,které je spojeno s rotorovým vinutím pomocného transformátorku,je umístěna kompenzační impedance a v rotorových drážkách vedle výstupního vinutí je uloženo kompenzační vinutí,jehož schéma a krok vinutí jsou stejné jako u zmíněného výstupního vinutí.Kompenzační vinutí a rotorové výstupní vinutí jsou vzájemně posunuta o 90° elektrických.S výhodou může být kompenzační impedance zapojena v sérii v obvodu kompenzačního vinutí.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a rotor of a contactless phase converter with a single-phase rotor output winding which is coupled to the rotor winding of an auxiliary transformer and has a compensating impedance in the rotor. The compensation winding and the rotor output winding are offset from each other by 90 ° electric. Advantageously, the compensation impedance can be connected in series in the circuit of the compensation winding.

201 686201 686

201 080201 080

Vynález se týká rotoru bezkontaktních fázových měničů, které se používají jako odměrový prvek polohy, zejména v obvodech číslicově řízených obráběcích strojů, k a jištování polohy váhových a dávkovačích zařízení apod*BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a rotor of contactless phase converters which are used as a measuring element of position, in particular in the circuits of numerically controlled machine tools, for securing the position of weighing and dosing devices and the like.

Doposud vyráběné bezkontaktní fázové měniče jsou polohové otočné fransformátorky, obsahující lištěný statorový svazek opatřený drážkami, v nichž je uloženo vícefázové, zpravidla dvoufázové budicí vinutí, přičemž vinutí jedné a druhé fáze jsou prostorově posunuta o 90 ⁰ elektriclsýoh a napájena napětím posunutým o 90 °i Rotorový svazek, který je upevněn na hřídeli nesenéto ložisky v ložiskových štítech, je opatřen rovněž drážkami, v nichž je uloženo rotorové jednofázové výstupní vinutí. Přivedou-li se na statorové budicí Vinutí příslušná napětí, jak je popsáno shora, indukuje se na rotorovém výstupním vinutí napětí o konstantní amplitudě. Fáze tohoto výstupního napětí je závislá na okamžité postatorovému budicímu vinutí. Natáčením rotoru vůči statoru se mění potom fáze výstupního napětí od 0 ⁰ do 360 ⁰ elektrických. Ve starších kontaktních provedeních fázových měničů bylo výstupní rotorové vinutí vyvedeno na sběrací kroužky a výstupní napětí snímáno kartáči. V novějších bezkontaktních provedeních je zmíněné mechanické sběrací ústrojí nahrazeno speciálně upr sivěným pomocným transformátorem, který přes vzduchovou mezeru zajištuje indukční vazbu mezi rotorem a statorem. Ze statorového vinutí pomocného transformátorku se tak bez mechahického sběracího ústrojí získává výstup fázového měniče.The contactless phase converters hitherto produced are position rotary transformers comprising a slotted stator bundle with grooves in which a multiphase, usually two-phase excitation winding is accommodated, the windings of one and the second phase being spatially displaced by 90 ^° electrically and powered by a 90 ° offset voltage. the bundle, which is mounted on the shaft supported by the bearings in the bearing shields, is also provided with grooves in which the rotor single-phase output winding is accommodated. When the respective voltages are applied to the stator excitation winding as described above, a constant amplitude voltage is induced on the rotor output winding. The phase of this output voltage is dependent on the instantaneous postator excitation winding. By rotating the rotor relative to the stator, the output voltage phase changes from 0 ⁰ to 360 ⁰ electric. In older contact designs of phase converters, the output rotor winding was led to slip rings and the output voltage was sensed by brushes. In more recent non-contact designs, the mechanical pickup is replaced by a specially adapted auxiliary transformer that provides an inductive coupling between the rotor and stator via the air gap. Thus, the phase converter output is obtained from the stator winding of the auxiliary transformer without the mechahal collecting device.

Nevýhoda kontaktního fázového měniče a mechanickým sběracím ústrojím proti bezkontaktnímu fázovému měniči tkví především v jeho menší spolehlivosti a přesnosti, které jsou způsobeny právě zmíněným mechanickým sběracím ústrojím. Nicméně ani bezkontaktní provedení fázového měniče s pomocným transformátorkem není zcela ideální. Jelikož rotorové výstupní vinutí fázového měniče je spojeno do série s rotorovým vinutím pomocného transformátorku, dochází zde k zatížení rotorového výstupního vinutí fázového měniče, které tak kryje celkové ztráty pomocného transformátorku. Rotorové výstupní vinutí fázového měniče musí totiž dodávat energii potřebnou k protlačení magnetického toku přes jsho rotoru, statoru i přes vzduchovou mezeru pomocného transformátorku. Toto zatížení rotorového výstupního vinutí fázového měniče způsobuje změnu proudu v budicích vinutích statoru podle polohy rotoru a klade velké nároky na napájecí zdroj a stabilizaci budicího napětí. Kolísání proudu ve statorových budicích vinutích nepříznivě ovlivňuje také kruhovitost magnetického pole ve vzduchové mezeře, čímž se opět snižuje ktalita fázového měniče, zejména jeho přesnost.The disadvantage of the contact phase converter and the mechanical pick-ups over the contactless phase converter lies in its lower reliability and accuracy, which are caused by the just mentioned mechanical pick-ups. However, even the contactless design of the phase converter with the auxiliary transformer is not ideal. Since the rotor output winding of the phase converter is connected in series with the rotor winding of the auxiliary transformer, there is a load on the rotor output winding of the phase converter, thus covering the total losses of the auxiliary transformer. In fact, the rotor output winding of the phase converter must supply the energy needed to force the magnetic flux through the rotor, the stator and the air gap of the auxiliary transformer. This load on the rotor output winding of the phase converter causes a change in the current in the stator excitation windings according to the rotor position and places great demands on the power supply and stabilization of the excitation voltage. The current fluctuation in the stator excitation coils also adversely affects the circularity of the magnetic field in the air gap, which again reduces the phase converter's hardness, in particular its accuracy.

Úkolem vynálezu je snížit chyby bezkontaktních fázových měničů, které jsou způsobeny kolísáním proudu ve statorových budicích vinutích v důsledku zatížení rotorového výstupního vinutí pomocným transformátorkem.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to reduce the errors of contactless phase converters caused by current fluctuations in the stator excitation windings due to the load of the rotor output winding by an auxiliary transformer.

Výše uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje vynález, který spočívá v tom, že rotor bezkontaktního fázového měniče, obsahující hřídel s rotorovým svazkem opatřeným drážkami, v nichž je uloženo jednofázové rotorové výstupní vinutí, které je spojeno v sérii s rotorovým vinutím pomocného transformátorku uloženým na izolační kostře upevněné na rotoru, má v drážkách rotorového svazku vedle rotorového výstupního vinutí fázového měniče uloženo kompenzační vinutí, jehož schéma a krok vinuti jsou stejné jako zmíněného rotorového výstupního vinutí, přičemž kompenzační vinutí a rotorové výstupní vinutí jsou vzájemně posunuta o 90 ⁰ elektrických a s výhodou je na něm upevněna kompenzační impedance,The aforementioned disadvantages are largely overcome by the invention, wherein the rotor of a non-contact phase converter comprising a shaft with a rotor beam provided with grooves in which a single-phase rotor output winding is arranged which is connected in series with the rotor winding of an auxiliary transformer A rotor coil mounted on the rotor has a compensation winding in the grooves of the rotor bundle next to the rotor output winding of the phase converter, whose scheme and winding step are the same as said rotor output winding, the compensation winding and rotor output winding being offset by 90 ^° . compensation impedance mounted on it,

201 ΠΤ která je zapojena v sérii v obvodu kompenzačního vinutí·201 ΠΤ which is connected in series in the compensation winding circuit ·

Výhodou vynálezu je, že při provedení bezkohtaktního fázového měniče podle vynálezu ve srovnání e dosavadním provedením bez kompenzačního vinutí ee odstraní netto alespoň sníží kolísání budicího proudu ve statorových budicích vinutích, nenaruSÍ ae symetrie kruhového magnetického pole ve vzduchové mezeře stroje a sníží se nároky na stabilitu napájecího zdroje, což má velký vliv na přesnost stroje·It is an advantage of the invention that in the embodiment of the contactless phase converter according to the invention, in comparison with the prior art without compensating winding, ee eliminates at least the excitation current variation in the stator excitation windings, does not disturb the symmetry of the circular magnetic field in the air gap of the machine. source, which greatly affects the accuracy of the machine ·

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, kde obr, 1 předeta vuje bezkontaktní fázový měnič podle vynálezu v podélném řezu, obr. 2 nárys čela rotorového vinutí a obr. 3 schéma zapojení všech vinutí fázového měniče, pomocného transformátorku a kompenzačního vinutí.An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a contactless phase inverter according to the invention, Fig. 2 is a front view of the rotor winding;

Bezkontaktní fázový měnič podle vynálezu obsahuje stator 1 , sestávající z lištěného statorového svazkuje , v jehož drážkách je uloženo dvoufázové statorové budicí vinutí 2, přičemž vinutí jedné a druhé fáze jsou prostorově posunuta o 90 ° elektrických a napájena napětím vzájemně posunutým o 90 °« Statorový svazek 2 je upevněn v hrnéčkovité kostře £, v jejímž dnu je zhotovena ložisková komora pro uložení ložiska £· Statorové budicí vinutí 2 je izolováno a zpevněno zalitím v izolační hmotě _6. Ve vrtání statorového svazku 2 je umístěn rotor_J_A skládající se z lištěného rotorového svazku jj upevněného na hřídeli 2 neseném ložiskem g v ložiskové komoře kostry £ a ložiskem 10 v ložiskovém štítu 11, Rotorový svazek 8_e je opatřen drážkami 12, v nichž je uloženo rotorové vinutí výstupní JJ a o 90 ⁰ elektrických k tomuto výstupnímu vinutí 13 je v drážkách rotorového svazku 8 navinuto kompenzační vinutí 1£. V obvodu kompenzačního vinutí 1£ a v sérii s ním je zapojena kompenzační impedance 15· Rozložení rotorového výstupního vinutí 13 a kompenzační ho vinutí 1£, co do počtu závitů v jednotlivých drážkách 12 , nemusí být rovnoměrné, nýbrž v některých drážkách 12 může být navinut větší počet závitů rotorového výstupního vinutí 12 a menší počet závitů kompenzačního vinutí nebo naopak, přičemž je možné, že v některých drážkách 12 budou navinuty závity pouze výstupního vinutí 12 nebo kompenzační ho vinutí 1£. Hodnota impedance 1£ , která může být tvořena například ohmickým odporem, se určí tak, aby její účinek na statorové budicí vinutí 2 byl stejný, jako účinek rotorového výstupního vinutí 12 spojeného s rotorovým vinutím 18 pomocného transformátorkuThe contactless phase converter according to the invention comprises a stator 1 consisting of a printed stator bundle, in the grooves of which a two-phase stator excitation winding 2 is arranged, wherein the windings of one and the second phase are spatially displaced by 90 ° electric and supplied by a voltage offset by 90 °. 2 is mounted in a cup-shaped frame 6, in the bottom of which a bearing chamber is provided for receiving the bearing 6. The stator excitation winding 2 is insulated and reinforced by embedding in the insulating material 6. In the bore of stator stack 2 is placed rotor_J _A consisting of lištěného rotor stack jj mounted on a shaft 2 supported by bearings GV bearing chamber skeleton £ and bearing 10 in the bearing plate 11, rotor stack _8e is provided with grooves 12 in which is mounted the rotor winding JJ and 90 output ⁰ for this electrical output winding 13 in the rotor grooves 8 volume compensating winding wound £ 1. The compensation impedance 15 is connected in series with and in series with the compensating winding 15. The distribution of the rotor output winding 13 and the compensating winding 16 in the number of turns in the individual grooves 12 may not be uniform, but may be wound in some grooves 12. a plurality of turns of the rotor output winding 12 and fewer turns of the compensating winding, or vice versa, it is possible that in some grooves 12 only the windings of the output winding 12 or the compensating winding 16 may be wound. The value of the impedance 16, which may be formed, for example, by an ohmic resistance, is determined so that its effect on the stator excitation winding 2 is the same as the effect of the rotor output winding 12 connected to the rotor winding 18 of the auxiliary transformer.

Impedance , v daném případě ohmický odpor, může být upevněn kdekoliv na rotoru χ.The impedance, in this case the ohmic resistance, can be mounted anywhere on the rotor χ.

V příkladu znázorněném na obr. 2 je impedance 12 přivázána k čelu rotorového vinutí provázkem.In the example shown in Fig. 2, the impedance 12 is tied to the face of the rotor winding with a string.

Bezkontaktní přenos napětí z rotorového výstupního vinutí 12 ée uskutečňujě pomocí transformátorku 12· Rotorové vinutí lg pomocného transformátorku 12 je uloženo na izolační kostře 12 upevněné na rotoru 2· Statorové vinutí 20 pomocného transformátorku IJ navinuté na izolační kostře 21 je upevněno ve statoru 1. Indukční vazbu mezi oběma vinutími zprostředkuje magnetický obvod skládající se z rotorové části 22 a statorové části a vzduchové mezery 2£. Schéma celkového zapojení je patrno z obr. 3. Jednotlivé fáze dvoufázového budicího vinutí 2 jsou napájeny napětím vzájemně posunutým o 90 Rotorové výstupní vinutí 12 fázového měniče je spojeno v sérii s rotorovým vinutím 18 pomocného transformátorku IJ a statorové vinutí 20 pomocného transformátorku ΐχ potom tvoří výstup fázového měniče, na nějž je připajena zatěžovací impedance 45·Contactless voltage transfer from the rotor output winding 12e is effected by means of a transformer 12 The rotor winding 18 of the auxiliary transformer 12 is mounted on the insulating frame 12 mounted on the rotor 2 The stator winding 20 of the auxiliary transformer 11 wound on the insulating frame 21 is mounted in the stator 1. between the two windings, a magnetic circuit consisting of the rotor part 22 and the stator part and the air gap 26 provide. The overall wiring diagram is shown in Fig. 3. The two phases of the two-phase field winding 2 are supplied with a voltage shifted by 90. The rotor output winding 12 of the phase converter is connected in series with the rotor winding 18 of the auxiliary transformer 10 and the stator winding 20 of the auxiliary transformer. of the phase converter to which the load impedance is connected 45 ·

201 βββ201 βββ

Kompenzační vinutí 14 , které je proti rotorovému výstupnímu vinutí 1^ posunuto o 90 ⁰ elektrických je zapojeno v sérii s kompenzační impedancí 1J5.The compensation winding 14 which is opposed to the rotor 1 ^ output winding displaced 90 electrical ⁰ is connected in series with the compensating impedance 1J5.

Připojí-li se statorové budicí vinutí 3 ke zdroji napětí, indukuje se v jednorázovém rotorovém výstupním vinutí 13 napětí o konstantní amplitudě, avěak s proměnným posunutím fáze, které je závislé na natočení rotoru J proti statoru 1. Proti tzv. referenčnímu napětí je napětí na rotorovém výstupním vinutí 1β posunuto úměrně úhlu natočení rotoru 1 vůči statoru 1. Toto napětí, které je přivedeno na rotorové vinutí 18 pomocného transformátorku 1J , indukuje ve statorovém vinutí 20 pomocného transformátorku napětí o stejném posuvu fáze jako je napětí na rotorovém výstupním vinutí 13. Ve statorovém vinutí 20 indukované napětí je potom přivedeno na zatěžovací impedanci 25. Zatěžovacl impedancí 2£ může být například ovládací zařízení číslicově řízených obráběcích strojů, kterému podle natočení rotoru J uděluje fázový měnič příslušné informace. Kompenzační vinutí 14 spojené do série s kompenzační impedancí lg odstraňuje nebo alespoň snižuje kolísání proudu v budicích vinutích 3 v průběhu otáčení rotoru 2 a tím se odstraňuje nebo alespoň podstatně snižuje deformace kruhového magnetického pole ve vzduchové mezeře. Ha kruhovitosti magnetického pole ve vzduchové mezeře je totiž do značné míry závislá i přesnost fázových měničů. Jsou možné i různé modifikace předmětného vynálezu. Tak například budicí vinutí může mít libovolný počet fází. Fázový měnič může být vícepólový, nikoliv jen dvoupólový, jak je znázorněno na obr. 1 a 2. Kompenzační vinutí nemusí být nutně spojeno do série s kompenzační impedancí, ale může být spojeno i nakrátko, jestliže jeho vlastní impedance je taková, aby takto provedené kompenzační vinutí mělo stejný účinek jako vinutí kompenzační spojené v sérii s kompenzační impedancí.When the stator excitation winding 3 is connected to a voltage source, a constant amplitude voltage is induced in the disposable rotor output winding 13, but with a variable phase shift which is dependent on the rotation of the rotor J against the stator 1. Against the so-called reference voltage This voltage, which is applied to the rotor winding 18 of the auxiliary transformer 10, induces in the stator winding 20 of the auxiliary transformer a voltage of the same phase shift as the voltage on the rotor output winding 13. The induced voltage is then applied to the load impedance 25 by the stator winding 25. The load impedance 25 may be, for example, a control device of a numerically controlled machine tool, to which the phase converter imparts appropriate information according to the rotation of the rotor. The compensating winding 14 connected in series with the compensating impedance 18 eliminates or at least reduces the current fluctuations in the excitation windings 3 during rotation of the rotor 2 and thereby eliminates or at least substantially reduces the distortion of the circular magnetic field in the air gap. In fact, the accuracy of the phase converters is largely dependent on the circularity of the magnetic field in the air gap. Various modifications of the present invention are possible. For example, the field winding may have any number of phases. The phase converter may be multipole, not only two-pole, as shown in Figures 1 and 2. The compensating winding does not necessarily have to be connected in series with the compensating impedance, but can also be short-circuited if its own impedance is such that the winding had the same effect as the compensation windings connected in series with the compensation impedance.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Rotor of a contactless phase converter with a shaft and a rotor beam provided with grooves in which a single-phase rotor output winding is arranged, which is connected in series with the rotor winding of an auxiliary transformer mounted on the rotor, characterized in that it comprises compensation impedance (15), e.g. in the rotor grooves (12) of the rotor beam (8) next to the rotor output winding (13) of the phase converter, there is a compensation winding (14), the scheme and winding step of which are the same as said output winding (13), (14) and the rotor output winding (13) are offset by 90 ^° electric.

2. A contactless rotor according to claim 1, characterized in that the compensation impedance (15) is connected in series in the compensation winding (14) circuit.