DD208060A3

DD208060A3 - Wechselstrom-tachometergenerator als analoger geber

Info

Publication number: DD208060A3
Application number: DD23523381A
Authority: DD
Inventors: Armin Freitag; Joachim Stuermer; Volker Roloff; Richard Moebius; Guenter Weidensdorfer; Siegfried Hauser
Original assignee: Hartha Elektromotoren
Priority date: 1981-11-30
Filing date: 1981-11-30
Publication date: 1984-03-21
Also published as: FR2517487A1; PL239242A1; DE3238786A1; CS763182A1; GB2112529B; RO86233B; CS249769B1; BG47930A1; SU1358047A1; RO86233A; GB2112529A

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EINEN WECHSELSTROM-TACHOMETERGENERATOR ALS ANALOGEN GEBER, DESSEN AUSGANGSSIGNAL IN AMPLITUDE UND FREQUENZ LINEAR VON DER DREHZAHL ABHAENGIG IST. DAS ZIEL DER ERFINDUNG BESTEHT DARIN, EINEN KONSTRUKTIV EINFACHEN, FUNKTIONSSICHEREN WECHSELSTROM-TACHOMETERGENERATOR MITTLERER FREQUENZ UND HOHER PRAEZISION ZU ENTWICKELN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DAS DADURCH ERREICHT, DASS EINE IM LUFTSPALT AUF NICHT MAGNETISCHEM MATERIAL ANGEORDNETE VIELPOLIGE, MAEANDERFOERMIGE WICKLUNG VON EINEM SICH IN STAERKE AENDERNDEM MAGNETFLUSS ERREGT WIRD. DABEI WIRD D. AENDERUNG DES MAGNETFLUSSES DURCH EINE LAUFEND WECHSELNDE MAXIMALE UND MINIMALE KOPPLUNG ZUR WICKLUNG ERREICHT, WOBEI DIE SPULENWEITE DER POLTEILUNG ENTSPRICHT. DIE SICH ABWECHSELNDEN MAGNETISCHEN KOPPLUNGEN WERDEN DURCH ENTSPRECHENDE NUTUNG DES SICH DREHENDEN ERREGERKREISES IM GEBIET DES LUFTSPALTES ERREICHT, WOGEGEN DIE WICKLUNG FESTSTEHT.

Description

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Titel der Erfindung .

Wechselstrom-Tachometergenerator als analoger Geber -

•Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Wechselstrom-Tachometergenerator als analogen Geber, dessen Ausgangssignal in Amplitude und Frequenz linear von der Drehzahl abhaengig ist.

Charakteristik der bekannten technischen Loesungen Bekannt sind Wechselstrom-Tachometergeneratoren, deren Ausgangssignale linear in Amplitude und Frequenz von der Drehzahl abhaengig sind. Ihr Funktionsprinzip beruht auf dem ein- oder mehrphasigen Synchrongenerator.mit ausgepraegten Polen oder Klauenpolausfuehrung, sowie Reluktanzprinzipien nach der/Lorenz- oder Guy-Bauart« ·^:

Die bekannten Wechseistrom-Tachometergeneratoren haben saemtlich den Machteil, dass der magnetische Eisenkreis oder ein Teil davon vom Wechselfluss erregt wird, wodurch die entstehenden ümmagnetisierungsverluste des Eisens eine relativ starke Linearitaetsabweichung und Verzerrung der Kurvenform hervorrufeni Deshalb ist der nutzbare^Drehzahlbereich solcher Ausfuehrungen klein. Ausserdem verlangt der konstruktive Aufbau einen hohen οekonomischen Aufwand bei der Herstellung. ·' . ' Ferner sind fotoelektrische digitale Drehzahlgeber bekannt_#

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welche ein Ausgangssignal erzeugen, das nicht in der Amplitude Ton der Drehzahl abhaengt, so dass man bei der 7er- . wendung als analogen Geber gezwungen ist, die Teriodendauer auszuwerten» Dies erfolgt durch Frequenz-/Spannungswandler, die zur Erzielung eines ausreichend kleinen Riffelfaktors ein Tiefpassfilter enthalten und somit fuer viele Anwendungen eine zu grosse Zeitkonstante aufweisen.

' * .

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht.darin, die angefuehrten Nachteile zu beseitigen und einen konstruktiv einfachen, funktionssicheren Wechselstrom-Tachometergenerator mittlerer Srequenz und hoher Praezision'zu entwickeln.. · ;

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass eine im Luftspalt auf nicht magnetischem Material angeordnete vielpol ige, mae ander f ο enaige Wicklung von einem sich in Staerke aendernden Magnetfluss erregt wird. Dabei wird, die Aenderung des Magnetflusses durch eine laufend wechselnde maximale und minimale Kopplung zur Wicklung erreicht, wobei die Spulenweite der Polteilung entspricht«,Die sich abwechselnden magnetischen Kopplungen werden durch entsprechende ITutung des sich drehenden Erregerkreises im Gebiet des Luftspaltes erreicht, wogegen die Wicklung feststeht. Mit. dieser Anordnung bleibt innerhalb des magnetischen leitenden Kreises der.Magnetfluss in seiner Gesamtheit stets konstant»· Da somit die nachteilige Stoergroesse durch ümmagnetisierungsverluste im Bisen voellig ausgeschaltet ist, wird der Linearitaetsfehler nur noch von der Ankerrückwirkung und den Wirb eist ro einen in den Leitern der Wicklung, bestimmt und ist deshalb in seiner Gesamtheit sehr klein. Das zur Herstellung doppelt, kaschierte Leitermaterial wird auf beiden Seiten ausgenutzt, wo\>ei auf Vorder- und Rueckseite die Leiterzuege derartig zueinander angeordnet

sind, dass sich entweder ihre 'Teilspannungen addieren, oder die Teilspannungen einen zeitlich unterschiedlichen Verlauf besitzen (Mehrphasenwicklung). Die erhaltene analoge Wechselspannung kann zur Anzeige der Drehzahl direkt benutzt werden oder sie wird durch eine passive oder aktive Praezisionsgleichrichtung mit Glaettung ohne oder mit Hilfsenergie in ein analoges Gleichspannungssignal umgewandelt (siehe hierzu gesonderte Anmeldung),

Die / Auswertung der Frequenz erfolgt nach ueblichen Verfahren. Da bei Wechselstrom-Tachometergeneratoren die Frequenz des Ausgangssignales proportional der Drehzahl ist, sind Gleichlaufschwankungen grundsaetzlich als FM-3ignal vorhanden. Waehrend bei allen bisherigen·Wirkprinzipien, z.B. photoelektrischer Geber, gleichzeitig Teilungsfehler der Lochscheibe eine GleichlaufSchwankung vortaeusehen, sind bei der erfindungsgemaessen Wicklungsausfuehrung Teilungsfehler in den Leiterzuegen und der Polgeometrie sowie Asymmetrien im Luftspalt ohne Einfluss auf die erzeugte Frequenz. Dadurch werden GleichlaufSchwankungen mit hoher Praezision als FM- Signal''dargestellt · .'

Ausfuehrungsbeispiel

Die Erfindung soll, nachstehend an Hand eines We'chselstrom-Aufstecktachometergenerators erlaeutert werden. In der zu-gehoerigen Zeichnung zeigen: .

., Fig. ",1 : Gesamtansicht des Wechselstrom-Tachometer-

. generators /

Fig. 2i Leiterplatte mit maeanderfoermiger V/icklung

Fig. 3.: Magnet joch mit axial wirkender Hutung

Fig. 4: Prinzipieller magnetischer Flussverlauf im

\ ' . . · .

Luftspalt u. dessen Kopplung zu den Leiterzuegen'

Der rotierende Teil des Wechselstrom-Tachoinetergenerators G nach Fig. 1, bestehend aus den. beiden'Magnet jochen'. 1 und 2, dem ringfoermigen Permanentmagneten 3 und den Senkschrauben 7,

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Ist durch die Habe 4 und Zylinderstift (mit Spitze) 5 mit der Welle 6 drehstarr verbunden. j . Die Leiterplatte 8 nach.· Fig. 2 mit der maeanderfoermigen Wicklung 9 isi/ durch die Senkschräube 10 ueber dem Befestigungsflansch 1 1 und den Zylinderschrauben 12 fest mit dem Gehaeuse der Antriebsmaschine verbunden. Der Permanentmagnet 3 wird In axialer Richtung magnetisiert, so dass der Magnetfluss ueber .die becherfoermigen Magnetjoche 1 und 2 nach Pig... 3 »ueber die. beiden Luftspalte 13 und 14 links und rechts, der Leiterplatte 8 und durch diese selbst verlaeuft. " ' ...'

Um den magnetischen Streufluss klein zu halten, bestehen' die Habe 4 und die Senkschrauben 7 aus nichtmagnetischem Material. Zur Erreichung einer praezisen Zentrierung der rotierenden Teile befinden sich zwischen Permanentmagnet 3, den Hagnet jochen 1 und 2, von Magnet j och 1 zur lüabe 4_? "von Nabe 4 zur Welle 6, sowie von Magnetjoch 2 zur Welle 6 Passungen. Die Senkschrauben Ί. dienen zur festen. Ajrpres.sung der beiden Magnetjoche 1 und 2 an den Permanentmagneten 3 und''~ gleichzeitig der labe 4,an das-Magnetjoch 1, wodurch· eine sehr hohe Festigkeit des/sich drehenden Teiles erzielt wird. Durch die in .zwei .H.aelften geteilte Leiterplatte 8 nach Fig. 2 "wird erreicht, dass bei der Montage zuerst das komplette, sich drehende ,Teil zur Stirnflaeche 15 des Befestigungsflansches 11 auf der Welle 6 axial ausgerichtet und durch die Bohrung 16 der Habe. 4 auf der Welle 6 angebohrt und mittels Zylinderstift (mit Spitze.) 5. fest arretiert werden kann und erst dann die beiden Haelften der Leiterplatte 8 in den Luftspalt 13 und 14 seitlich eingeschoben, und mittels Senkschrauben TO am Befestigungsflansch 11 fixiert werden. Sine, Verdrehsicherung des Zylinderstiftes (mit Spitze) 5 kann durch Lacke oder Harze¹ erfolgen* · Durch die ITut ung ,17 der Magnet j oche 1 und 2 nach FIg. 3 wird zur maeanderfoermigen wicklung 9 in Fig. 2.abliaengig von der finkeisteilung, eine unterschiedliche magnetische Kopplung

' ' ' ' ." · -5-".

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nach.Pig. 4 erreicht» Die Stellangen I bis IV in Fig. 4 verdeutlichen die unterschiedliche Kopplung, wodurch bei Drehbewegung· eine sinusfoermige Spannung 18 .erzeugt wird. Gleichseitig ist aus Pig» 4 deutlich ersichtlich, dass die Plussrichtung und der Magnetfluss in den Luftspalten 13 und 14 und im Sisenkreis immer konstant bleiben* Die rechte Haelfte der Leiterplatte 8.in Pig. 2 zeigt eine, maeanderfoermige Wicklung 9, deren Leiterzuege auf Vorder-' und Rueckseite so angeordnet sind, dass sich die sinusfoermigen Spannungen 18 bei Phasenwinkel 0 direkt addieren.

Setzt man auf der linken Haelfte der Leiterplatte 8 im Abstand a ν Polteilung Λρ die maeanderfoermige Wicklung 9 auf deren Vorder- und Hueckseite fort, so addieren sich im Phasenwinkel.0° alle vier Teilspannungen, und es entsteht eine Sinphasenwicklung.

Wird jedoch die maeanderfoermige Wicklung auf der linken Haelfte der Leiterplatte 8 im Abstand a . Polteilung Cp

T /4 fortgesetzt, so sind die aus der linken

und rechten Haelfte der Leiterplatte 8 erzeugten Spannungen 90 phasenverschoben, und es entsteht damit eine Zweiphasenwicklung* ,

Eine_:Vierphasenwicklung ist ebenfalls moeglich, wenn z.B. die maeanderfoermige Wicklung 9 auf Vorder- und Hueckseite um die PolteilungTf>/8 raeumlich versetzt ist, wie auf der linken Haelfte der Leiterplatte 8 in Fig. 2 angegeben ist. M-Phasenwicklungen sind prinzipiell durch weitere Unterteilung der Lage der Wicklungen zueinander auf der Leiterplatte moeglich» '·.. '

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Wechselstrom-Tachometergenerator als analoger Geber, der eine Ein- oder.Mehrphasenspannung erzeugt, die in Amplitude und Frequenz proportional der Drehzahl ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf nichtmagnetischem

- Material aufgebrachte vielpolige,· maeanderfoermige Wicklung (9) im luftspalt zweier gegenueberliegender scheibenfoermiger Magnetjoche (1, 2) mit beidseitig axial gegenüberstehenden Mutungen (17) angeordnet ist, wobei die .Wicklung (9) und die Nutung (17) gleiche PoI-,teilung besitzen.
2. Wechselstrom-Tachometergenerator nach Punkt 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) mit der maean-. derfoermigen Wicklung (. 9) stillsteht und die Hagnet joche (1, 2) drehbeweglich sind,
3. Wechselstrom-Tachometergenerator nach den Punkten 1'

und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leiterplatte (8) mit der maeänderfoermigen Wicklung (9) zur Vereinfa- ,:⁽ chung der Montage in zwei: Haelften geteilt ist und mittels Senkschrauben.(10) am Befestigungsflansch (11) zentriert ist. - , .
4. fechselstrom-Tachometergenerato^ nach den Punkten 1 bis ,3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Zweiphasenausfuehrung zur weitgehendsten Kompensation von Fertigungstoleranzen jeweils auf'Vorder- und Rueckseite der gleichen Haelfte der Leiterplatte (8) 'je eine Phase zueinander um 90. derart phasenverschoben angeordnet wird, dass sich auf der-linken Haelfte der Leiterplatte (8) die erste

' Phase auf der Vorderseite und auf deren rechten Haelfte die erste auf der Rueckseite befindet. -

-7-

dm W tatf' -£n itrJ?

Y/echselstrom-Tachometergenerator nach den Punkten: 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drehstarre Verbindung mit der Welle (6) ueber die labe (4) mittels Zylinderstifte (mit- Spitze) (5) erfolgt, Wechselstrom-Tachometergenerator nach den Punkten 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderstift (mit Spitze) (5) mit der Uabe (4) gegen Lockerung mittels Lacken oder Harzen gesichert ist.

Hierzu,4 Blatt Zeichnung