DD147029A1

DD147029A1 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR NEUTRALIZING HYSTERESIS INFLUENCE

Info

Publication number: DD147029A1
Application number: DD21657279A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Riessland; Guenther Opitz
Original assignee: Eberhard Riessland; Guenther Opitz
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1981-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zugehoerige Schaltungsanordnung zum Neutralisieren des Hystereseeinflusses weichmagnetischer Werkstoffe vorzugsweise in Positioniersystemen.Dabei werden den Wicklungen auszer den ortsbestimmenden Stroemen beim Erreichen der Sollposition noch zusaetzliche Neutralisationsstroeme zugefuehrt.Die Neutralisationsstroeme stellen dabei abklingende Wechselstromimpulse unterschiedlicher Phasenlage dar, um die durch die Neutralisation hervorgerufene zusaetzliche Tangentialkraft gering bis Null zu halten. Beim Neutralisieren wird dabei fuer jeden Pol durch das resultierende Magnetfeld die Neukurve geschnitten, wie das in Fig.4 gezeigt ist. Dadurch wird der Arbeitspunkt durch eine abklingende Hysteresespirale um den Arbeitspunkt eingestellt.The invention relates to a method and the associated circuit arrangement for neutralizing the Hystereseeinflusses soft magnetic materials, preferably in Positioniersystemen.Dabei the Wicklungs out of the location-determining currents when reaching the desired position still zuzufuehrteut Neutralisationsstroeme. The Neutralisationsstroeme represent decaying alternating current pulses of different phase position to those by the Neutralization caused additional tangential force to keep low to zero. When neutralizing the new curve is cut for each pole by the resulting magnetic field, as shown in Figure 4. As a result, the operating point is adjusted by an evanescent hysteresis spiral around the operating point.

Description

2t6 572t6 57

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Neutralisieren des Hysterese einfluss es : ·· .-:>..Method and circuit for neutralizing the hysteresis influence it: ·· .-:> ..

Anwendungsgebiet der Erfindung ,Field of application of the invention,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Neutralisieren des Hystereseeinflusses, insbesondere in elektromechanischen Positioniersystemen sowie die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for neutralizing the influence of hysteresis, in particular in electromechanical positioning systems and the circuit arrangement for carrying out the method.

Derartige Positioniersysteme werden in der Automatisierungstechnik zur Lösung der vielfältigsten Positionieraufgaben benötigt. Ebenfalls ist die Erfindung in magnetischen Kreisen einsetzbar, die weichmagnetische Materialien enthalten und bei denen eine feinstufige Magnetisierung benötigt wird.Such positioning systems are needed in automation technology to solve the most diverse positioning tasks. Also, the invention can be used in magnetic circuits containing soft magnetic materials and in which a fine-level magnetization is needed.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Aus der DS-OS 2265246 ist ein Positioniersystem bekannt, bei welchem die Tangentialkraft nach folgender !Formel bestimmt ist.From DS-OS 2265246 a positioning system is known in which the tangential force is determined according to the following formula.

₁ = c · I ν sin ₁ = c · I ν sin

0 -ί ΠίΓί -in 7 η .. < »0 -ί ΠίΓί -in 7 η .. <»

2 ft χ 2 ίΤ Χ η Dabei gilt für F. = -c · I · sin ρ cos ( ρ +^) 2 ft χ 2 ίΤ Χ η where F = -c · I · sin ρcos (ρ + ^)

• 2ir χ -2TT χ _Q • 2ir χ - 2TT χ _Q

und Fg = c · I · cos ρ sin ( ρ +^)and Fg = c * I * cos ρ sin (ρ + 1)

Im statischen Fall gilt <\P = O und im dynamischen Fall nimmt v¹ folgende Werte an - fi" ^ ^9 < .[, .7T »In the static case we have <\ P = O and in the dynamic case v ¹ assumes the following values - fi "^ 9 <. [,. 7T »

Im statischen Fall herrscht dabei ein Kraftgleichgewicht für die Position χ unter der Voraussetzung, daß die Ströme I. und Ig entsprechend für die Position χ eingestellt werden und keine weiteren magnetischen Spannungen vorhanden sind. Bei weichmagnetischen Werkstoffen aber ist, zumindest bei ökonomisch vertretbaren Werkstoffen, stets eine - wenn auch kleine Hysterese zu beobachten. Besonders hochsättigbare Werkstoffe werden aber zur Realisierung großer Tangentialkräfte bei diesen Positioniersystemen benötigt. Sie besitzen jedoch meist eine nicht vernachlässigbare Hysterese,In the static case, there is a force balance for the position χ under the condition that the currents I. and Ig are set according to the position χ and no further magnetic stresses are present. With soft magnetic materials, however, there is always a - albeit small - hysteresis, at least for economically justifiable materials. Particularly highly saturable materials are needed to realize large tangential forces in these positioning systems. However, they usually have a non-negligible hysteresis,

Die Hysterese des magnetischen Kreises der Wicklung bedingt dabei zusätzliche magnetische Urspannungen Θ und Θ-Q, die die letztgenannte Gleichung für F=O und ν¹= Ο wie folgt verändernThe hysteresis of the magnetic circuit of the winding causes additional magnetic primary stresses Θ and Θ-Q, which change the latter equation for F = O and ν ¹ = Ο as follows

Θ,,(ζ) und 6g(z) sind dabei die durch die Hysterese bedingten, vom momentanen und vorhergehenden Systemzustand abhängigen, wirksamen Durchflutungen und w ist die Windungszahl der von I durchflossenen Spule. Um die Gleichgewichtsbedingung zu genügen, ist ein Argument der tri-Θ ,, (ζ) and 6g (z) are due to the hysteresis, dependent on the current and previous system state, effective flooding and w is the number of turns of the coil through which I flowed. In order to satisfy the equilibrium condition, one argument of the tri-

gonometrischen Wegfunktion die Größen χ einzuführen, die so groß ist, daß die Einflüsse von Θ. und Θ·η ausgeglichen werden. Dies bedeutet aber, daß sich eine Abweichung zwischen Soll- und Istwert von χ einstellt. Der Hystereseeinfluß, bedingt durch den Restmagnetismus in den weichmagnetischen Teilen, ist daher eine wesentliche Störgröße. ~gonometric way function to introduce the quantities χ so large that the influences of Θ. and Θ · η be balanced. However, this means that a deviation between the setpoint and the actual value of χ occurs. The Hystereseeinfluß, due to the residual magnetism in the soft magnetic parts, is therefore a significant disturbance. ~

Zum Entmagnetisieren, das heißt zum Beseitigen dieses Einflusses gibt es verschiedene Verfahren mit den zugehörigen Schaltungsanordnungen.For demagnetizing, that is to eliminate this influence, there are various methods with the associated circuit arrangements.

Beispielsweise beschreibt die DE-AS 2447363 eine Schaltung sowohl zum Magnetisieren als auch zum Entmagnetisieren, bei der ein schwingender und verschieden stark gedämpfter Energieaustausch zwischen einem Kondensator. und der Induktivität mit dem zu entmagnetisierenden Material erfolgt. Auf Grund der möglichen feinen Stromabstufung lassen sich definierte Abmagnetisierungen des Magnetwerkstoffes erzielen.For example, DE-AS 2447363 describes a circuit for magnetizing as well as for demagnetizing, in which a vibrating and differently strongly damped energy exchange between a capacitor. and the inductance is carried out with the material to be demagnetized. Due to the possible fine current grading, defined demagnetizations of the magnetic material can be achieved.

Für den Einsatz in Positioniersystemen ist hierbei nachteilig, daß das Magnetfeld insgesamt jeweils umgepolt wird. .For use in positioning systems is disadvantageous in this case that the magnetic field is reversed in total. ,

Ein weiteres Verfahren beschreibt in der DE-AS 2534419 die Abmagnetisierung eines Permanentmagneten auf den Arbeitspunkt zum Einsatz in polarisierten Relais. Hierbei wird auf der inneren Einhüllenden der möglichen Entmagnetisier ungs kurve η beziehungsweise auf einer angenommenen Entmagnetisierungskurve bis zu einem theoretisch vorbestimmten Arbeitspunkt abmagnetisiert, um Steuungen der Entmagnetisierungskurven auszugleichen. Der Unterschied zu einer Neutralisation des Hystereseeinflusses ist dabei, daß die Magnetisierungskennlinie einenvorbestimmten Verlauf besitzt. Somit verbietet sich der Einsatz in den betrachteten Positioniersystem.Another method describes in DE-AS 2534419 demagnetization of a permanent magnet to the operating point for use in polarized relay. In this case, on the inner envelope of the possible demagnetization curve η or on an assumed demagnetization curve is demagnetized to a theoretically predetermined operating point to compensate for control of the demagnetization curves. The difference to a neutralization of the hysteresis influence is that the magnetization characteristic has a predetermined course. Thus, the use prohibits in the considered positioning system.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Neutralisation des Hystereseeinflusses weichmagnetischer Werkstoffe, vorzugsweise in elektromagnetischen Positioniersystemen zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit bei gleichzeitigen Einsatz ökonomisch vertretbarer Werkstoffe zu schaffen, ohne daß wesentliche .Nebenwirkungen, wie zum Beispiel größere Tangentialkräfte, beim Neutralisieren auftreten.The object of the invention is to provide a method for neutralizing the Hystereseeinflusses soft magnetic materials, preferably in electromagnetic Positioniersystemen to increase the positioning accuracy with simultaneous use of economically acceptable materials without significant .Nebenwirkungen, such as greater tangential forces occur during neutralization.

Die Erfindung schließt die Schaffung der entsprechenden Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ein.The invention includes the provision of the corresponding circuit arrangement for carrying out the method.

Darlegung des Wesens der Erfindung . -Explanation of the essence of the invention. -

Aufgabe der Erfindung ist es, durch Neutralisation des Hystereseeinflusses weichmagnetischer "Merkstoffe, vorzugsweise in analog gesteuerten, luftgelagerten Positioniereinrichtungen, die Hysteresefehler der Positionierung zu beseitigen, indem alle Polsysteme beim Ab- . Schluß des Positioniervorganges ein definiertes Neutralisationssignal zugeführt erhalten, welches die in den magnetischen Steuerkreisen durch die Hysterese bedingten Durchflutungsanteile beseitigt und so den Schrittantrieb auf die exakte Sollposition bewegt.The object of the invention is to eliminate the hysteresis error of the positioning by neutralizing the Hystereseeinflusses soft magnetic "labels, preferably in analog controlled air-bearing positioning, by all pole systems at Ab-. End of the positioning received a defined neutralization signal, which in the magnetic Control circuits eliminated by the hysteresis caused by flow components and so moves the stepper drive to the exact target position.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Neutralisieren des Hystereseeinflusses weichmagnetischer "Werkstoffe wird vorzugsweise in luftgelagerten Linearschrittantrieben angewendet.The inventive method for neutralizing the Hystereseeinflusses soft magnetic "materials is preferably used in air-bearing linear stepper drives.

Ein Hystereseeinfluß in derartigen Schrittantrieben hat ein Abweichen der Ist-Position von der Soll-Position im stationären Zustand zur Folge, was sich als Positionierfehler äußertA Hystereseeinfluß in such stepper drives has a deviation of the actual position of the target position in the stationary state result, which manifests itself as a positioning error

Zur reproduzierbaren Arbeitsweise für die wechselnden For reproducible operation for the changing

~⁵~ " 216 5 72~ ⁵ ~ "216 5 72

Bewegungsrichtungen muß der Betrieb auf der Neukurve der Hystereseschleife angestrebt werden. Um diese Betriebsverhältnisse zu erreichen, wird ein abklingendes Wechselfeld, wie es aus anderen Entmagnetisierungsverfahren bekannt ist, verwendet. Dieses abklingende Magnetwechselfeld wird jedoch einem Magnetgleichfeld, welches durch einen von der Soll-Position bestimmten Wicklungsstrom und ein Permanentfeld gegeben ist, überlagert. Das resultierende zeitlich variable Magnetfeld ist so bemessen, daß die Neukurve der weichmagnetischen Elemente des magnetischen Kreises geschnitten wird. Durch das abklingende Wechselfeld wird somit der Arbeitspunkt auf der Neukurve durch eine abklingende Hysteresespirale eingestellt. Die Neutralisation wird dabei in allen Polen der Positioniereinrichtung vorzugsweise zeitlich parallel durchgeführt und dadurch die Soll-Position eingestellt. Die Pole werden mit Neutralisationsströmen I^ definierter Amplitude und Phasenlage angesteuert, um die Tangentralkräfte des Systems zu minimieren, das heißt die Soll-Position auf einem möglichst kurzen Weg zu erreichen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zum Neutralisieren des Hystereseeinflusses enthält einen Gleichstromgenerator für die ortsabhängigen Ströme I,. ; I^; 1^; Ip, die jeweils einer Wicklung zugeordnet sind. Weiterhin ist den Wicklungen ein Generator zum Erzeugen abklingender Wechselstromimpulse mit jeweils einer Phasendrehschaltung zugeordnet, die die Phase des Wechselstromimpulses um den Winkel Va * Vb? Pc* Pd ^drehen-Movement directions, the operation must be aimed at the new curve of the hysteresis loop. To achieve these operating conditions, a decaying alternating field, as known from other demagnetization methods, is used. However, this decaying magnetic alternating field is superimposed on a magnetic DC field which is given by a winding current determined by the desired position and a permanent field. The resulting time-varying magnetic field is dimensioned so that the re-curve of the soft magnetic elements of the magnetic circuit is cut. As a result of the decaying alternating field, the operating point on the new curve is adjusted by a decaying hysteresis spiral. The neutralization is preferably carried out parallel in time in all poles of the positioning device and thereby set the desired position. The poles are controlled with neutralization currents I ^ of defined amplitude and phase position in order to minimize the tangential forces of the system, that is to achieve the desired position on the shortest possible path. The circuit arrangement according to the invention for carrying out the method for neutralizing the hysteresis influence contains a DC generator for the location-dependent currents I ,. ; I ^; 1 ^; Ip, each associated with a winding. Furthermore, the windings are associated with a generator for generating decaying AC pulses, each having a phase rotation circuit, which the phase of the AC pulse by the angle Va * Vb? ^Turn Pc * Pd -

Dabei ist der Wechselstromgenerator mit einer Signalleitung verbunden, wodurch bei dem Signal "Stop" der abklingende Wechselstromimpuls, ausgelöst wird. Der Gleichstromgenerator mit je einem Stromausgang und die zugehörige Phasendrehschaltung sind mit den Eingängen von Leistungsverstärkern verbunden,, welche ihrerseits mit den entsprechenden Wicklungen verbunden sind. In Ausgestaltung der Erfindung betragen die WinkelIn this case, the alternator is connected to a signal line, whereby at the signal "Stop" the decaying AC pulse is triggered. The DC generator, each with a current output and the associated phase rotation circuit are connected to the inputs of power amplifiers, which in turn are connected to the respective windings. In an embodiment of the invention, the angles are

= O und f_G = ρ_Ώ =7/= O and f _G = ρ _Ώ = 7 /

2U 5722U 572

Die Phasendrehschaltungen für ψ = O werden dabei durch, normale Eingänge und die Phasendrehschaltung für ψ-7Γ durch invertierende Eingänge der Leistungsverstärker gebildet.The phase rotation circuits for ψ = O are formed by, normal inputs and the phase rotation circuit for ψ-7Γ by inverting inputs of the power amplifier.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel und anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment and with reference to drawings.

Dabei zeigenShow

Fig. 1 die Polsysteme des Schrittantriebes Fig. 2 den Verlauf der Wicklungsströme in Abhängigkeit vom OrtFig. 1 shows the pole systems of the stepper drive Fig. 2 shows the course of the winding currents as a function of location

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung Fig. 4- den schematischen Verlauf der Neutralisation des HystereseeinflußFig. 3 is a schematic diagram of the circuit arrangement Fig. 4- the schematic course of the neutralization of Hystereseeinfluß

Fig. 5 die verwendete Schaltungsanordnung Bei der in Fig. 1 dargestellten vierphasigen Positioniereinrichtung gilt folgende Kraftgleichung für die Sollposition, das heißt im Stillstand:5 shows the circuit arrangement used. In the four-phase positioning device shown in FIG. 1, the following force equation applies to the setpoint position, that is to say at standstill:

sin ^ ₊ 2b0 · sinsin ^ ₊ 2b0 · sin

mitO= ö_max * cos für ein Einzelsystem, wobei χ die Auslenkung des Systems aus seiner Nullage, ρ die Wutteilung, Θ die durch den Spulenstrom bedingte magnetische Urspannung sowie a und b Konstanten sind.whereO = ö _max * cos for a single system, where χ is the deflection of the system from its zero position, ρ is the rage, Θ is the magnetic original stress due to the coil current, and a and b are constants.

Wird das Einzelsystem mit einer Neutralisationsdurchflutung A O (t) beaufschlagt, so ändert sich vorstehende Gleichung inIf the individual system is subjected to a neutralization flooding AO (t), then the above equation changes in

F = a sin^_2 + 2bF = a sin ^ _2 + 2b

Nach Umformung gelten damit folgende Gleichungen für die Einzelsysteme A; Bj C; DiAfter transformation, the following equations apply to the individual systems A; Year C; di

f - Si_n (a + b 6>max) + 2b sin · · ^ £>_Λ (*) f - Si _n (a + b 6> max) + 2b sin · · ^ £> _Λ (*)

** Jr JP **** Jr JP **

?_B =-sin --~~ ( a + b^max) + 2b sin ( + ^~)^Ö-_B (t)? _B = -sin - ~~ (a + b ^ max) + 2b sin (+ ^ ~) ^ Ö- _B (t)

Pq = cos (a + b 0max) + 2b sin ( + j—·) Δ Q _c (t)Pq = cos (a + b 0max) + 2b sin (+ j- ·)ΔQ _c (T)

5^3L,(a> b 6) max) + 2b sin (^p + ^-)40_D (t)5 ^ 3L, (a> b 6) max) + 2b sin (^ p + ^ -) 40 _D (t)

Die Gesamtkraft ergibt sich somit während des Neutrali sationsvorganges zuThe total force thus results during the neutralization process

= 2b (sin ( SJL2) 4©_A + oos (2|J£) 40_B + sin= 2b (sin (SJL2) 4 © _A + oos (2 | J £) 40 _B + sin

oosoos

Um die Bewegung des Gesamtsystems als Folge der Neutralisationssignale zu minimieren, muß F möglichst klein werden. Speziell sollen die Kräfte, die auf das System wirken, verschwinden, wenn die Sollposition bereits erreicht ist.In order to minimize the movement of the entire system as a result of the neutralization signals, F must be as small as possible. Specifically, the forces acting on the system should disappear when the target position has already been reached.

Bei δΘ = O^ . sin (ot + ψ) · e ~τAt δΘ = O ^ . sin (ot + ψ) · e ~ τ

rs =£ 29T3C rs = 29T3C

gilt Έ.γτ = -K 0Λ_τ e τ sin ( ) sin (u>t +we have Έ.γτ = -K 0Λ _τ e τ sin () sin (u> t +

F = +K Θ-κτ e o; cos ( ) sin (wt +F = + K Θ-κτ eo; cos () sin (wt +

Jt)Iv JN JpJt) Iv JN Jp

—t ~·-T ~ ·

= -K Θγτ e "^u sin ( ^x + -4·) sin (oJt ^ ^»γ θ τ» cos \ ' ' + ~~ύγ) sxn ^wt += -K Θγτ e "^ u sin ( ^x + -4 ·) sin (oJt ^ ^» γ θ τ »cos \ '' + ~~ ύγ) sxn ^ wt +

Eine Durchrechnung zeigt, daß zum Beispiel bei einer Phasenbeziehung vonA calculation shows that, for example, in a phase relationship of

und Vorliegen der Soll-Position sich die tangentialen Kräfte aufheben. Diese Ansteuerart der Neutralisationsströme ist jedoch in der Praxis zu aufwendig. Wirtschaft licher ist der Fall zu realisieren, daß die Neutralisationsströme und damit die ITeutralisationsdurchflutungen durch folgende Gleichung bestimmt werden:and the presence of the desired position cancel the tangential forces. However, this type of activation of the neutralization streams is too expensive in practice. In economic terms, it is the case to realize that the neutralization currents and thus the ITeutralisationsdurchflutungen be determined by the following equation:

-t aQ- ±O-g ' et * sin (tut). Bei gleicher Amplitude -t aQ- Og 'et * sin (does). At the same amplitude

kann in der Praxis nur das Vorzeichen variiert werden, wobei sich folgende Varianten V^...V₂, ergeben.In practice, only the sign can be varied, with the following variants V ^ ... V ₂ , resulting.

AA VV 11 VV \\ signsign BB 11 11 11 11 signsign CC 11 -1-1 -1-1 -1-1 sign-sign- DD 11 -1-1 -1-1 11 signsign 11 +1+1 -1-1

Aus der numerischen Auswertung folgt sofort, daß sich die auftretenden zusätzlichen Maximalwerte der tangentialen Gesamtkraft wie folgt verhalten:It immediately follows from the numerical evaluation that the occurring additional maximum values of the tangential total force behave as follows:

Somit ergeben die Varianten V2 und V3 die geringsten zusätzlichen Reaktionskräfte und sind für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignet.Thus, the variants V2 and V3 give the least additional reaction forces and are particularly suitable for carrying out the method.

Über einer ferromagnetischen Grundplatte 1 mit Zähnen 2 sind vier luftgelagerte Polsysteme angeordnet. Die Polsysteme sind in einen Läufer 3 angeordnet. Dabei korrespondieren jeweils zwei Polsysteme, so daß sich zwei Gruppen mit den Polsystemen 10 und 10· sowie den Polsystemen 20 und 20' ergeben. In der Zählung von links beginnend enthält das Polsystem 10 den Pol 11 mit der Wicklung 12 und den Zähnen 13 und 1A- sowie den Pol 15 mit der Wicklung 16 und den Zähnen 17; 18. Das Polsystem 20· enthält den Pol 21^f mit der Wicklung 22' und den Zähnen 24-'; 23' sowie den Pol 25' mit der Wicklung·26¹ und den Zähnen 28·; 27'. Entsprechend dazu enthält das Polsystem 20 den Pol 21 mit der Wicklung 22 und den Zähnen 23; 24 sowie den Pol 25 mit der Wicklung 26 und den Zähnen 27; 28.Over a ferromagnetic base plate 1 with teeth 2 four air-bearing pole systems are arranged. The pole systems are arranged in a rotor 3. In each case two Polsysteme correspond, so that two groups with the Polsystemen 10 and 10 · and the Polsystemen 20 and 20 'result. Beginning in the count from the left, the pole system 10 includes the pole 11 with the winding 12 and the teeth 13 and 1A and the pole 15 with the winding 16 and the teeth 17; 18. The pole system 20 · includes the pole 21 ^f with the winding 22 'and the teeth 24-'; 23 'and the pole 25' with the winding · 26 ¹ and the teeth 28 ·; 27 '. Accordingly, the pole system 20 includes the pole 21 with the winding 22 and the teeth 23; 24 and the pole 25 with the winding 26 and the teeth 27; 28th

-9- · 216 572-9- · 216 572

Weiterhin enthält der Pol 10· den Pol 11· mit der Wicklung 12' und den Zähnen 14 Ί 13' sowie den Pol 15' niit der Wicklung 16' und den Zähnen 18·; 17'. Die Zähne der Pole sind dabei über den Zähnen 2 derart angeordnet, daß folgender Versatz bei Grundstellung der Zähne 13; 13' der Zahnteilung ρ der Zähne 2 entsteht. Zähne §Furthermore, the pole 10 · contains the pole 11 · with the winding 12 'and the teeth 14 Ί 13' as well as the pole 15 'with the winding 16' and the teeth 18 ·; 17 '. The teeth of the poles are arranged above the teeth 2 such that the following offset in the basic position of the teeth 13; 13 'of the tooth pitch ρ of the teeth 2 is formed. Teeth §

13;13; 13^f 13 ^f £θρ£ θρ Zähneteeth 23;23; 23^f 23 ^f * Op* Op ++ 14;14; 14·14 · -1-1 24;24; 24·24 · ++ 17;17; 17'17 ' 44 27;27; 27'27 ' ++ 18;18; 18·18 · - 22.- 22. 28;28; 28'28 ' ₊₊

Die Wicklungen 12; 12' werden dabei von dem Strom I^ durchflossen. Weiterhin ist der Strom I-n den Wicklungen 16; 16·, der Strom I_Q den Wicklungen 22; 22' und der Strom I_c den Wicklungen 26; 26* zugeordnet. Den Verlauf der Ströme Ι.,.,Ι^ in Abhängigkeit des Ortes des Läufers für eine Bewegung um die Polteilung ρ zeigt Fig. 2. Die Ströme sind phasenverschobene Sinusfunktionen, wie im Verfahren erläutert wurde und in Fig. 2 gezeigt ist. Wie in der Diskussion mit dem Stand der Technik bereits gezeigt wurde, bedingt der Hystereseeinfluß ein Nacheilen der Ist-Posjfcion des Läufers 3 hinter der Soll-Position auch im stationären Zustand. Fig. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung zum Neutralisieren des Hystereseeinflusses. Den Wicklungen 12; 12', die in Reihe geschaltet sind und deren Eisenkreise durch die Pole 11; 11' gebildet werden, sind mit einem Verstärker 30.1 verbunden. Dessen positive Eingänge sind mit einem Steuerteil 31» der ein dem in dem Verstärker 30.1 gebildeten Strom I. analoges Signal A erzeugt, und über einem Phasenschieber 32.1 der Phasendrehung (fj, mit einem Generator 33 verbunden. Dieser Generator 33 erzeugt einen abklingenden Wechselstromimpuls. Zwischen dem Gleichstromkreis und dem Wechselstromkreis können dabei nicht gezeichnete Entkopplungsmittel wie Widerstände und Dioden angeordnet sein.The windings 12; 12 'are traversed by the current I ^. Furthermore, the current In the windings 16; 16 *, the current I _Q the windings 22; 22 'and the current I _c the windings 26; 26 * assigned. The course of the currents Ι,,, Ι ^ as a function of the position of the rotor for a movement about the pole pitch ρ is shown in FIG. 2. The currents are phase-shifted sine functions, as explained in the method and shown in FIG. As has already been shown in the discussion with the prior art, the hysteresis influence causes a lag of the actual position of the rotor 3 behind the desired position, even in the stationary state. Fig. 3 shows a schematic diagram of the circuit arrangement for neutralizing the hysteresis. The windings 12; 12 ', which are connected in series and their iron circles through the poles 11; 11 'are connected to an amplifier 30.1. Its positive inputs are connected to a control part 31 ', which generates a signal I.sub.1 similar to the current I.sub.1 formed in the amplifier 30.1, and to a generator 33 via a phase shifter 32.sub.1 of the phase rotation (f.sub.j, this generator 33 generates a decaying alternating current pulse The DC circuit and the AC circuit can not be arranged decoupling means such as resistors and diodes can be arranged.

Eine gleichartige Zuordnung besteht dabei zwischen den Wicklungen 16; 16»; mit den Verstärker 30.2, den Wicklungen 22; 22^f mit dem Verstärker 30.3 und den Wicklungen 26; 26' mit dem Verstärker 30«4- und den übrigen Schaltelementen. Der Generator 33 ist dabei mit einer Signalleitung "Stop" verbunden, die bei Erreichen der Sollposition positives Signal führt und damit den abklingenden Wechselimpuls auslöst.A similar assignment exists between the windings 16; 16 "; with the amplifier 30.2, the windings 22; 22 ^f with the amplifier 30.3 and the windings 26; 26 'with the amplifier 30 "4- and the other switching elements. The generator 33 is connected to a signal line "Stop", which leads to positive signal upon reaching the desired position and thus triggers the decaying change pulse.

Bei Erreichen der Sollposition und Auslösen des Wechselimpulses ergibt sich ein resultierendes Magnetfeld in den Polen 11; 11' wie auch in den anderen Polen, dessen Wechselgröße bei entsprechender Dimensionierung des NeutralisationsstromesUpon reaching the desired position and triggering of the alternating pulse results in a resulting magnetic field in the poles 11; 11 'as well as in the other poles whose exchange size with appropriate dimensioning of the neutralization stream

I₁J = I¹Q e fv sin (ω t + (f.) die Neukurve der Magnetisierung schneidet. Durch die abklingende e-Funktion des Neutralisationsstromes ergibt sich eine Hysteresespirale um den Arbeitspunkt auf der Neukurve. Dabei werden die störenden Durchflutungen beseitigt und der Schrittantrieb auf der genauen Soll-Position eingestellt. Fig. 4 zeigt den schematischen Verlauf der Neutralisation des Hystereseeinflusses für einen Strom in zwei angenommenen momentanen Durchflutungswerten.The decaying e-function of the neutralization current results in a hysteresis spiral around the operating point on the new curve, eliminating the disturbing flooding, and I ₁ J = I ¹ Q e fv sin (ω t + (f.) Fig. 4 shows the schematic course of the neutralization of the hysteresis influence for a current in two assumed instantaneous flooding values.

Damit die Tangentialkraft beim Neutralisieren gleich Null wird, drehen die Phasenschieber 32.1; 32.2; 32.3; 32.4 den Phasenwinkel des Stromes IjtaJ ^nb» ^NC⁵ """ Winkel (f_A = 0; <fa = f-; (^ = |ττ _D In order for the tangential force to equal zero when neutralizing, the phase shifters 32.1; 32.2; 32.3; 32.4 the phase angle of the current IjtaJ ^ nb »^ NC ⁵ """ angle (f _A = 0; <fa = f-; (^ = | ττ _D

Falls geringe Tangentialkräfte zulässig sind, werden die Phasenschieber 32.1; 32.2 durch die positiven Eingänge der Verstärker 30.1; 30.2 und die Phasenschieber 32.3» 32.4 durch negative Eingänge der Verstärker 30.3» 30.4 gebildet, wie Fig. 5 zeigtIf low tangential forces are allowed, the phase shifters 32.1; 32.2 through the positive inputs of the amplifiers 30.1; 30.2 and the phase shifter 32.3 »32.4 formed by negative inputs of the amplifier 30.3» 30.4, as shown in FIG

Damit ergeben sich folgende Phasenwinkel ' y_A» 0; ^ = 0; ρ_σ=ΪΓ ι f_D = ?T und als resultierende Tangentialkraft beim Neutralisieren ergibt sich eine minimierte Tangentialkraft, wie in der Offenbarung des Verfahrens aufgezeigt wurde. Eine Umstellung der Schaltungsanordnung auf eine andere Anzahl vonThis results in the following phase angles' y _A »0; ^ = 0; ρ _σ = ΪΓ ι f _D =? T and as a result of the resulting tangential force during neutralization, a minimized tangential force results, as shown in the disclosure of the method. A changeover of the circuit arrangement to a different number of

Polen, deren Hystereseeinfluß neutralisiert werden soll, ist hierbei möglich.Poland, whose hysteresis influence is to be neutralized, is possible here.

Claims

invention claim

Method for neutralizing the hysteresis influence of soft magnetic materials, preferably in electromechanical positioning devices for increasing the positioning accuracy by using a decaying magnetic alternating field, characterized in that a decaying alternating magnetic field is superimposed on a magnetic direct field, that the new curve is cut by the resulting magnetic field and the exact operating point through a decaying hysteresis spiral is set on the recurve.

2. The method according to item 1, characterized in that the operating point is set simultaneously in several poles.

3. The method according to item 2, characterized in that the poles are driven during the neutralization with alternating magnetic fields of different phase.

4. Circuit arrangement for carrying out the method according to item 3 », characterized in that the windings (12; 12 ^f ; 16; 16»; 22; 22 «; 26; 26») of the poles (11; 11 ·; 15; 15 ^f i 21; 21 ·; 25; 25 ^f ) in each case one output of a control part (3D having the currents (Ij; I _B ; I '; Ip) and a generator (33) each having a phase shifter (32.1; 32.2; 32.3? 32.4) and an amplifier (30.1; 30.2; 30.3; 30.4), the windings being connected in pairs in series.

5 'circuit arrangement according to item 4, characterized in that the phase shifter (32.1; 32.2) with a positive input of the amplifier (30.1; 30.2) with

ψ. = (7? ~ = Ο and the phase shifters (32.3; 32.4) is a negative input of the amplifier (30.3; 30.4) with W _n - CP ₇ = ¹ TT.