CS235286B1

CS235286B1 - Equipment for rotating machine's speed pick-up especially of electric rotating machine

Info

Publication number: CS235286B1
Application number: CS54084A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Zak
Original assignee: Zdenek Zak
Priority date: 1984-01-25
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Účelem vynálezu je vytvoření zařízení pro snímání otáček rotačního stroje, popřípadě smyslu jeho otáčení, řádově do 12 000 min”'1' s dostatečnou přesností a při využití prostoru ve stroji. Uvedeného učelu se dosáhne u zařízení podle vynálezu tím, že na rotoru stroje je uspořádána s ním souosá vypouklá válcové plocha, opatřené prvním ozubením s axiálně směřu- jícímiwzuby, a na statoru je uspořádán alespoň jeden snímač otáček, tvořený dvěma rovnoběžnými feromagnetickými mezikru- hovými výsečemi s vrcholovým úhlem menším než 180°, s výhodou rovnajícím se 45°, ležícími v radiálních rovinách stroje a opatřenými na vyduté části svého obvodu, přilehlé k prvnímu ozubení, druhým ozubením s axiálně směřujícími zuby se stejnou roztečí jako první ozubení, přičemž mezi výsečemi leží permanentní magnet, kolem něhož je uspořádána snímací cívka, připojitelná na vyhodnocovací členSUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a device for sensing the rotational speed of a rotary machine, or a sense of rotation thereof, of the order of 12,000 min -1 with sufficient accuracy and utilization of the machine space. This object is achieved in the device according to the invention in that a coaxial cylindrical surface is provided on the rotor of the machine, provided with a first tooth having an axially directed wall, and at least one speed sensor is provided on the stator, formed by two parallel ferromagnetic annular segments having an apex angle of less than 180 °, preferably 45 °, lying in the radial planes of the machine and provided on the concave portion of its periphery adjacent the first toothing with a second tooth having axially directed teeth with the same pitch as the first toothing; a permanent magnet around which a sensing coil is mounted, connectable to the evaluation member

Description

Vynález se týká zařízení pro snímáni otáček rotačního stroje, zejména elektrického stroje točivého.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary machine speed sensing device, in particular an electric rotary machine.

Stejnosměrné elektromotory pro pohony obráběcích strojů se na vrhují s předepsanými montážními rozměry. 2» konstrukčních důvodů zbývá přitom uvnitř elektromotoru v prostoru zadního štítu, to jest u volného konce stroje, značně veliký nevyužitý prostor, který zvětšuje délku stroje. Navíc je nutno na přední štít nasazovat vhodné čidlo k měření otáček, které jednak prodlužuje stroje, jednak dochází často k jeho mechanickému poškozování. Kromě toho jsou dostupná Čidla omezena na měření nejvýše asi do 4000 min^, což je pro regulační účely málo.DC motors for machine tool drives are projected to the specified mounting dimensions. 2 for design reasons, a considerable amount of unused space remains inside the electric motor in the space of the rear shield, i.e. at the free end of the machine, which increases the length of the machine. In addition, a suitable speed sensor must be fitted to the front shield, which both lengthens the machine and often mechanically damages it. In addition, the available Sensors are limited to measurements of up to about 4,000 rpm, which is few for regulatory purposes.

Pro řízení stejnosměrných elektrických strojů točivých, napájených ze statických usměrňovačů, je v současné době možno použít optických snímačů, u nichž dochází v provozních podmínkách k rychlému zanášeni žárovek, dále tachodynama, což je spojeno s potížemi se sběracím ústrojím trvale pracujícím při vysokých otáčkách a konečně zubových generátorů, mechanicky připojených k řízenému stroji, u nichž však malá —1 tuhost spojení dovoluje dosažení otáček jen kolem 3000 mm · Pro regulaci stejnosměrných elektrických strojů točivých s otáčkami až 10 000 min”^ tu nevyhovuje žádné z výše uvedených řešení.To control DC rotary electrical machines powered from static rectifiers, it is currently possible to use optical sensors that rapidly incandescent bulbs, tachodynamics under operating conditions, which is associated with problems with the collector permanently operating at high speed and finally However, the low-stiffness of the connection allows only a speed of about 3000 mm to be achieved. For the control of DC electric machines rotating at speeds of up to 10,000 rpm, none of the above solutions is suitable.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u zařízení pro snímání otáček rotačního stroje podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na rotoru stroje je uspořádánaThe aforementioned drawbacks are eliminated with the rotary machine speed sensing device according to the invention, which is based on the fact that it is

235 286 s ním souosá vypouklá válcová plocha, opatřená prvním ozubením s axiálně směřujícími zuby, a na statoru stroje je uspořádán alespoň jeden snímač otáček, tvořený dvěma rovnoběžnými feromagnetickými mezikruhovými výsečemi s vrcholovým úhlem menším než 180°, s výhodou rovnajícím se 45°, ležícími v radiálních rovinách stroje a opatřenými na vyduté části svého obvodu, přilehlé k prvnímu ozubení druhým ozubením s axiálně směřujícími zuby se stejnou roztečí jako první ozubení, přičemž mezi výsečemi leží permanentní magnet, kolem něhož je uspořádána snímací cívka, připojitelná na vyhodnocovací člen.235 286 therewith a coaxial convex cylindrical surface provided with a first toothing with axially directed teeth, and at least one speed sensor is provided on the stator of the machine, consisting of two parallel ferromagnetic intercircular sectors with an apex angle of less than 180 °, preferably equal to 45 ° in radial planes of the machine and provided on a concave part of its circumference adjacent to the first toothing with a second toothing with axially directed teeth with the same pitch as the first toothing, with a permanent magnet lying around the sectors, around a sensor coil connectable to the evaluating member.

Další podstata vynálezu spočívá v tom, že první ozubení je vytvořeno na zděři komutátoru.Another object of the invention is that the first toothing is formed on the commutator shaft.

Další podstata vynálezu spočívá i v tom, že první ozubení je vytvořeno na samostatném kotouči, a to uvnitř stroje nebo vně' stroje.Another object of the invention is that the first toothing is formed on a separate disk, either inside or outside the machine.

Ještě další podstata vynálezu spočívá v tom, že kotouč je opatřen kruhovou drážkou pro umístění vyvažovačích tělísek.Yet another object of the invention is that the disc is provided with a circular groove for accommodating balancing bodies.

Konečně další podstata vynálezu spočívá i v tom, že na statoru stroje jsou uspořádány dva snímače otáček, z nichž jeden je posouvatelný tangenciálně nejméně v rozmezí jedné poloviny zubové rozteče prvního ozubení.Finally, another object of the invention is that two rotary encoders are arranged on the stator of the machine, one of which is displaceable tangentially in at least one half of the tooth pitch of the first toothing.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že kmitočet pulsů snímaných snímačem je přímo úměrný otáčkám rotoru stroje, přičemž snímač může být použit ve spojení s libovolným čítačem a mimo prosté měření otáček může indikovat smysl otáčení rotoru.stroje, jsou-li použity dva snímače. Zařízení pracuje spolehlivě i při otáčkách kolem 12 000 min~\An advantage of the device according to the invention is that the frequency of pulses sensed by the sensor is directly proportional to the rotor speed of the machine, and the sensor can be used in conjunction with any counter and outside simple speed measurement can indicate the direction of rotation of the machine. The device works reliably even at speeds around 12,000 rpm

Příklad provedení zařízení pro snímání otáček rotačního stroje podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, na němž obr. 1 zobrazuje zařízení v axiálním řezu, které je instalováno vně stroje, a obr. 2 znázorňuje bokorys snímače.An exemplary embodiment of a rotary machine speed sensing device according to the invention is shown in the attached drawing, in which Fig. 1 shows an axial section of the device installed outside the machine, and Fig. 2 shows a side view of the sensor.

- 3 235 286- 3 235 286

Na rotoru 1 stroje, a to na jeho hřídeli 14 je pomocí náboje 15 upevněn kotouč 10, jehož vypouklá válcová plocha 2 je opatřena prvním ozubením 3 s axiálně směrujícími zuby. Válcová plocha 2 je souosá s rotorem 1 stroje. Kotouč 10 je dále na svém boku opatřen kruhovou drážkou 11, v níž jsou umístěna vyvažovači tělíska 12, jimiž lze vyvážit rotor 1 stroje. Na statoru'4 stroje je uspořádán snímač 5 otáček.On the machine rotor 1, on its shaft 14, a disk 10 is fixed by means of a hub 15, whose cylindrical cylindrical surface 2 is provided with a first toothing 3 with axially directed teeth. The cylindrical surface 2 is coaxial with the rotor 1 of the machine. The disc 10 is further provided on its side with a circular groove 11, in which balancing bodies 12 are located, by means of which the rotor 1 of the machine can be balanced. A speed sensor 5 is arranged on the machine stator.

U příkladu provedení znázorněného na výkrese je upevněn vně stroje na štítě 13 stroje. Snímač 5, otáček je tvořen dvěma rovnoběžnými feromagnetickými mezikruhovými výsečemi 6 s vrcholovým úhlem 45°. Tento vrcholový úhel může být i větší, pokud nedosahuje 180°, ale úhel 45° je nejvýhodnější. Výseče 6 leží v radiálních rovinách stroje a.jsou opatřeny na vyduté části svého obvodu, přilehlé k prvnímu ozubení 3, druhým ozubením 7 s axiálně směřujícími zuby se stejnou roztečí jako první ozubení 3. Mezi výsečemi 6 leží permanentní magnet 8, kolem něhož je uspořádána snímací cívka 9, připojitelná na vyhodnocovací člen pomocí svorek 16.In the embodiment shown in the drawing, it is mounted outside the machine on the machine shield 13. The speed sensor 5 is formed by two parallel ferromagnetic intercircular sectors 6 with a 45 ° apex angle. This apex angle may be greater if it does not reach 180 °, but an angle of 45 ° is most preferred. The sectors 6 are located in the radial planes of the machine and are provided on a concave part of their periphery adjacent to the first toothing 3 with a second toothing 7 with axially extending teeth with the same pitch as the first toothing 3. a sensing coil 9, connectable to the evaluation element by means of terminals 16.

První ozubení 3 nemusí být vytvořeno na samostatném kotouči 10, ale může být vytvořeno s výhodou i na zděři komutátoru.The first toothing 3 need not be formed on a separate disk 10, but can also be preferably formed on the commutator shaft.

Jsou-li na statoru 4 stroje uspořádány dva snímače 5 otáček, z nichž jeden je posouvatelný tangenciálně nejméně v rozmezí jedné poloviny rozteče prvního ozubení 3, lze pomocí zařízení podle vynálezu zjištovat i smysl otáčení.If two speed sensors 5 are arranged on the machine stator 4, one of which is displaceable tangentially at least in the range of one half of the pitch of the first toothing 3, the sense of rotation can also be determined by means of the device according to the invention.

Vyhodnocovací člen, který není na připojeném výkrese vyznačen, může tvořit libovolný čítač, je-li zajištěno napájení tvarovacího obvodu. U dvou snímačů 5, otáček je třeba použít dvoukanálového obvodu, schopného roališit smysl otáčení rotoru 1 stroje.The evaluation member, which is not shown in the accompanying drawing, can form any counter, provided power to the shaping circuit is provided. In the case of two speed sensors, it is necessary to use a two-channel circuit capable of increasing the sense of rotation of the rotor 1 of the machine.

Zařízení podle vynálezu pracuje takto;The device according to the invention operates as follows;

Magnetický tok, buzený permanentním magnetem 8 se uzavírá přes první výseč 6, vzduchovou mezeru, rotor 1 stroje, vzduchovou mezeru a druhou výseč 6. Otáčením rotoru 1 stroje dochází ke změnám vodivosti vzduchové mezeny mezi prvním ozubením 3 a druhým ozubením 7, tím ke kolísání magnetického toku a k indukování napětí ve snímací cívce 9. Kmitočet tohoto napětí je přímo úměrný otáčkám rotoru 1 stroje podle vztahuThe magnetic flux excited by the permanent magnet 8 is closed over the first sector 6, the air gap, the rotor 1 of the machine, the air gap and the second sector 6. By rotating the rotor 1 the air gap conductivity changes between the first toothing 3 and the second toothing 7. the frequency of this voltage is directly proportional to the speed of the rotor 1 of the machine according to

235 288 kde značí í «...o kmitočet, z ».o.o počet zubů rotoru 1 stroje, n «.o·· počet otáček rotoru 1 stroje®235 288 where denotes «... o frequency, z» .o.o number of rotor teeth 1 of the machine, n «.o ·· number of rotor speeds 1 of the machine®

Při dvou snímačích 5 otáček se získávají dvě indukovaná napětí, vzájemně posunutá přibližně o 90° elektrických.With two 5-speed sensors, two induced voltages are obtained, offset by approximately 90 ° electric.

Mimo prosté měření otáček a zjištování smyslu otáčení může být zařízení podle vynálezu využito pro měřicí a regulační účely v pohonech s nízkootáčkovými stroji, dále na automatizovaných zkušebních pracovištích pro stejnosměrné a vířivé dynamometry, popřípadě pro jiné stroje®In addition to simple speed measurement and sense of rotation, the device according to the invention can be used for measuring and control purposes in drives with low speed machines, automated test stands for DC and eddy dynamometers, or for other machines.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION2V

235 286

Apparatus for sensing the speed of a rotary machine, in particular an electric rotary machine, characterized in that a coaxial cylindrical cylindrical surface (2) having a first toothing (3) with axially directed teeth is arranged thereon on the machine rotor (1); at least one speed sensor (5) comprising two parallel ferromagnetic circular sectors (6) with an apex angle of less than 180 °, preferably equal to 45 °, is disposed in the radial planes of the machine and provided on the concave part of its stator (4) circumferentially adjacent to the first toothing (3), the second toothing (7) having axially directed teeth with the same pitch as the first toothing (3), with a permanent magnet (8) lying between the sectors (6) around which a pickup coil ( 9), connectable to the evaluation member.

Device according to Claim 1, characterized in that the first toothing (3) is formed on the commutator shaft *,

Device according to claim 1, characterized in that the first toothing (3) is formed on a separate disk (10).

Device according to Claim 3, characterized in that the disc (10) is arranged inside the machine »,

Device according to claim 3, characterized in that the disc (10) is arranged outside the machine.

Device according to Claims 3 to 5, characterized in that the disc (10) is provided with a circular groove (11) for accommodating the balancing bodies (12).

Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that two speed sensors (5) are arranged on the machine stator (4), one of which is movable tangentially at least in the range of one half of the tooth pitch of the first toothing (3).