DD222176A1 - Drehzahlerfassung an elektrischen maschinen zum zwecke der drehzahlregelung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahlerfassung an elektrischen Maschinen zum Zweck der Drehzahlregelung, besonders bei Kleinmaschinen, wo geringer Platzbedarf, niedrige Stromaufnahme und Unanfaelligkeit gegen Verschmutzung und Fremdlichteinfluss gefordert sind sowie hohe Impulszahlen pro Umdrehung guenstig fuer den Regelprozess sind. Die Aufgabe der Erfindung wurde geloest durch das Anordnen eines oder zwei Halleffekt-Sensorschaltkreisen radial oder axial zu einem rotierenden mehrpoligen Ringmagneten. Der Luftspalt kann vergroessert werden, wenn an die Schaltkreise zusaetzlich Hilfsmagnete angebracht sind.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen ' - '

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Elektrische Maschinen, insbesondere Elektrowerkzeuge, bei denen die Drehzahlerfassung Voraussetzung für Regelprozesse ist, wobei eine hohe Impulszahl pro Umdrehung und geringes Einbauvolumen gefordert ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es sind bereits Lösungen bekannt, bei denen ein Tachogenerator mit Ringmagnet und Generatorspule eine drehzählabhängige Impulsfrequenz für die Drehzahlerfassung liefert. Der Tachogenerator hat gewisse Vorteile, indem kein Eigenstrorribedarf besteht, er relativ einfach im Aufbau ist und bei entsprechender magnetischer Flußänderungsgeschwindigkeit hohe Ausgangsspannungen liefert.

Nachteilig ist jedoch, daß die Induktion mehrerer Impulse pro Umdrehung einen Magneten erfordern, welcher infolge hoher Polpaarzahlen bedingten ungünstigen Feldverlauf sehr groß wird. Die Generatorspule ist aufwendig in der Herstellung und recht voluminös.

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, für die Drehzahlerfassung einen opto-elektronischen Impulsgeber (Gabelkoppler) zu verwenden.

Mit dem opto-elektronischen Impulsgeber können große Impulszahlen pro Umdrehung auch bei kleinem Wellendurchmesser vorteilhaft erzeugt werden. Die notwendigen Bauteile sind vorwiegend automatisch herstellbar.

Beim opto-elektronischen Impulsgeber ist der relativ hohe Eigenstrombedarf des Senders nachteilig, besonders bei direkter Stromversorgung über Vorschaltwiderstände aus dem Netz. Nachteilig ist weiterhin, daß die für die Drehzahlerfassung ausschlaggebenden Bauelemente Sender und Empfänger gegen Licht und Staub geschützt sein müssen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Anordnung zur Drehzahlerfassung mit geringem Eigenstrombedarf und relativ einfachem und kostengünstigem Aufbau. Die Drehzahlerfassung soll unempfindlich gegen Verschmutzung sein und einen geringen Platzbedarf erfordern.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Anordnung zur Drehzahlerfassung, welche auch an kleinen elektrischen Maschinen, wie handgeführten Werkzeugantrieben, Haushaltgeräten usw., anwendbar und mit relativ geringem technischem Aufwand herstellbar ist. Die Anordnung soll unempfindlich gegen äußere Einflüsse, wie Licht und Verschmutzung, sein und einen niedrigen Eigenstrombedarf aufweisen. . .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehzahlerfassung mittels eines mehrpoligen rotierenden Ringmagneten und einem oder zwei radial oder axial angeordneten Halle-Effekt-Sensorschaltkreisen erfolgt. Diese Schaltkreise vereinen vorteilhaft Sensor, Verstärker und Schmitt-Trigger. Durch Verwendung von 2 Schaltkreisen kann bei gleichen₀

Magneten die Impulszahl verdoppelt werden, wenn ihre auf dem gleich Pol sensiblen Flächen in einem Winkel von 2§2_

auf die Wellenmitte bezogen angeordnet werden, wobei für ρ die Polzahl des Magneten und η eine natürliche Zahl eingesetzt wird. Durch Anbringen kleiner Magneten (Hilfsmagneten) hinter den Sensorschaltkreisen kann der ungünstige Feldverlauf vielpoliger kleiner Ringmagneten verbessert werden und damit größere Luftspalte ermöglichen. Die oder der Sensorschaltkreis(e) werden auf einer Leiterplatte angeordnet, die bis in die unmittelbare Nähe des rotierenden Magneten reicht und auf der auch die evtl. verwendeten Hilfsmagneten angebracht sind.

Erfindungsbeschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahlerfassung einer Welle, besonders für kleine elektrische Maschinen. Durch diese Anordnung werden magnetische Flußschwankungen in elektrische Impulse umgewandelt. Die Impulsfolgefrequenz ist proportional der Drehzahl. Die Weiterverarbeitung der Impulse erfolgt entsprechend dem vorgesehenen Einsatzzweck, z. B. in einem f/U-Wandler. Die Ausgangsimpulse können auch digital verarbeitet werden, da sie TTL-kompatibel sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird auf die bekannte Ausführung einer el. kleinmaschine 1 am Wellenende des Rotors ein mehrpoliger Ringmagnet 2 angebracht. Weiterhin ist an der Kleinmaschine eine Leiterplatte 4 so angeordnet, daß die Hall-Effekt-Sensorschaltkreise 3 oder aber auch nur einer mit ihrer magnetisch sensiblen Fläche die Feldlinien des Magneten 2 schneiden. Zur Verstärkung der den Schaltkreis durchdringenden Feldlinien ist es möglich, kleine Permanentmagneten 5, deren Induktion etwas unter der Schaltwelle des oder der Schaltkreise 3 liegt, so hinter dem oder den Schaltkreisen anzuordnen, daß die Feldlinien der Permantentmagneten 5 die gleiche Richtung haben, wie die des Ringmagneten, die den Schaltvorgang

-2- 258 761 1

im Schaltkreis auslösen. Beim Einsatz von zwei Schaltkreisen 3 kann die Impulszahl pro Umdrehung bei gleichem Magnet 2 verdoppelt werden, wobei die vorteilhaften offenen Kollektorausgänge der Schaltkreise 3 über einen gemeinsamen Arbeitswiderstand parallel zu schalten sind und die Anordnung der Schaltkreise 3 irn Winkel von2§2_ (2n-1) zur Drehachse vorgenommen wird (Fig.2). Dadurch stehen immer ungleichnamige Pole an den Schaltkreisen.

Die Integration von Hall-Element, Verstärker und Schmitt-Trigger auf einem Halbleiterchip ergibt bei geringen Abmessungen und niedrigem Stromverbrauch hohe Spannungsimpulse am Ausgang, die in Nachfolgeschaltungen günstig weiterverarbeitet werden können.

Eine radiale Anordnung der Schaltkreise 3 am Ringmagneten 2 ist ebenfalls möglich (Fig.2).

Claims (3)

1. -1- 258 761

   Erfindungsansprüche:

   1. Mittel zur Drehzahlerfassung zum Zwecke der Drehzahlregelung an der Welle einer elektrischen Kleinmaschine, die einen mehrpolig ausgebildeten Ringmagneten trägt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ringmagneten (2) axial oder radial gegenüber ein oder zwei Halleffekt-Sensorschaltkreise (3) angeordnet sind, die zusätzlich mit 2 Hilfsmagneten (5) versehen werden können.
2. 2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Sensoren-IC (3) auf einer Leiterplatte angeordnet sind, die bis in die unmittelbare Nähe des Ringmagneten (2) reicht.
3. 3. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Hall-Sensoren-IC (3) mittels f/U-Wandler in eine Regelgröße umgewandelt werden, wobei der f/U-Wandler auch den Eigenstrombedarf der Hall-Sensoren-IC (3) bereitstellt.