DE1513206C - Anordnung mit induktiven Drehgebern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit Schalter vorgesehen, um diese Drehgeber in verinduktiven Drehgebern, die je einen Stator und Rotor schiedenen Kombinationen hintereinanderzuschalten , aufweisen und von denen der Stator und/oder der und dadurch eine große Anzahl von resultierenden

Rotor mehrphasige Wicklungen besitzen. Polpaarzahlen zu schaffen, wie beispielsweise vierzig

Induktive Drehgeber weisen gegeneinander beweg- 5 verschiedene Polpaarzahlen, von 1 bis 40. bare Glieder in Form von Stator und Rotor auf, die Drehgeber, die bei der erfindungsgemäßen An-Wicklungen mit zwei oder mehr Polen haben. Sind Ordnung Verwendung finden, können Resolver mit zwei Pole vorhanden, wird bei jeder vollen Um- zweiphasigen Eingangs- und Ausgangswicklungen drehung des Rotors gegenüber dem Stator eine Periode sein, wie sie beispielsweise in Fig. 1 des USA .-Pader Kopplungswelle zwischen den beiden Gliedern er- io tentes 2 950 427 mit 23 bezeichnet sind, zeugt, d. h., das Ausgangssignal des Rotors durchläuft Da die erfindungsgemäße Anordnung von Dreheine volle Periode. Wird eine Vielzahl von Polen be- gebern im Endergebnis wieder einen Drehgeber mit nutzt,, beispielsweise 54 Pole, so werden bei einer vollen einer ausgewählten effektiven Polpaarzahl bildet, Umdrehung des Rotors gegenüber dem Stator . kann diese Anordnung für jeden Zweck benutzt 27 Perioden der Kopplungswelle erzeugt. Die Anzahl 15 werden, zu dem auch sonst ein Drehgeber verwendet der Perioden der Kopplungswelle und damit auch des wird.

Ausgangssignals bei einer vollen Umdrehung des Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der

Rotors ist demnach gleich der Anzahl der vorhandenen Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu ent-

Polpaare und somit der Polpaarzahl des Drehgebers nehmen, in der die Erfindung an Hand der in der

direkt proportional. 20 Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher

Es ist bekannt (deutsche Patentschrift 584 850), beschrieben und erläutert wird. Es'zeigt . J~ mehrere Drehgeber zu einer Anordnung zusammen- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anzuschalten, die den Zweck hat, Stellungsunterschiede Ordnung nach der Erfindung mit induktiven Drehzwischen zwei räumlich getrennten Wellen zu ermitteln gebern und mit Schaltern, die zur Verbindung der oder auszugleichen. Zu diesem Zweck wird auf jeder 25 Drehgeber in verschiedenen Kombinationen dienen, Welle ein Drehgeber in der Weise angeordnet, daß der F i g. 2 eine schematische Darstellung der AnRotor mit der Welle verbunden ist und infolgedessen Ordnung nach F i g. 1 zur Veranschaulichung eines mit ihr umläuft. Durch elektrische Verbindung der typischen Beispiels, bei dem durch eine ausgewählte Statorwicklungen, die Rotorwicklungen sind mit- Schalterstellung eine resultierende bestimmte PoI-einander kurzgeschlossen, kann ein ungleicher Lauf 30 paarzahl erzeugt wird,

der beiden Wellen festgestellt und gegebenenfalls F i g. 3 eine detaillierte Darstellung. von ,drei korrigiert werden. Mit einer derartigen Anordnung Schaltern, die zwischen zwei benachbarten Drehbefaßt sich jedoch die Erfindung nicht. gebern in der Anordnung nach der F i g. 1 benutzt

Es ist weiterhin allgemein bekannt, die Spannungs- werden, und

komponenten von mehreren Drehgebern zu addieren 35 F i g. 4 eine schematische Darstellung der einer

und zu resultierenden Spannungen zusammenzusetzen. Welle zugeordneten Drehgeber wie bei den F i g. 1

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine und 2 zur Veranschaulichung einer typischen VerAnordnung von Drehgebern zu schaffen, deren resul- bindung' der Drehgeber zur Erzielung eines anderen tierende Polpaarzahl auf einfache Weise in gewissen bestimmten Wertes aus' einer großen: Anzahl von Grenzen änderbar ist. 40 möglichen resultierenden Polpaarzahlen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch In der Zeichnung stellen die Glieder Rl bis RA gelöst, daß die Rotoren sämtlicher Drehgeber einen induktive Drehgeber dar. Jeder der Drehgeber Rl ■gemeinsamen Antrieb, die einzelnen-Drehgeber jedoch bis R A hat eine mehrphasige Eingangswicklung, von ungleiche Polpaarzahlen haben und daß über Schalter denen zwei Wicklungen 1 und 2 in F i g. 3 dargestellt eine beliebige Anzahl der Drehgeber derart elektrisch 45 sind, und eine mehrphasige Ausgangswicklung 3 hintereinandergeschaltet sind, daß jeweils die Rotor- und 4. Der in den F i g. 1, 2 und 4 dargestellte Wechselwicklungen eines Drehgebers mit den entsprechenden stromgenerator 20 dient in bekannter Weise zur Statorwicklungen eines anderen Drehgebers verbunden Speisung der mehrphasigen Eingänge, sind. Durch diese Verbindung der gemeinsam ange- Wie aus den F i g. 1, 2 und 4 ersichtlich ist, sind triebenen Drehgeber ist es möglich, ein Ausgangssignal 5° die Rotoren der Drehgeber Rl bis RA auf einer der Drehgeberanordnung zu erhalten, das bei einer Weile 5 angeordnet. Die der Welle 5 zugeordneten vollen Umdrehung der Rotoren der Drehgeberanord- Drehgeber R1 bis RA können als eine Gruppe 15 nung eine Anzahl von Perioden durchläuft, die der bezeichnet werden. Es sind Schalter Sl bis SS voralgebraischen Summe der Polpaarzahlen der zusam- gesehen, um mehrere Drehgeber der Gruppe 15 mengeschalteten Drehgeber gleich ist. Da die Anzahl 55 derart elektrisch hintereinanderzuschalten, daß jeweils der Perioden stets gleich der Polpaarzahl ist, wird also die Rotorwicklungen eines Drehgebers mit den entauf diese Weise eine Anordnung von Drehgebern ge- sprechenden Statorwicklungen eines anderen Drehschaffen, die eine resultierende Polpaarzahl aufweist, gebers verbunden sind, oder den Ausgang mit einer die gleich der algebraischen Summe der Polpaarzahlen Umgehungsleitung, wie den Leitungen 12 oder. 13 der zusammengeschalteten Drehgeber ist. ^6o (F i g. 3), zu verbinden. Weitere Schalter RSl bis

Die Erfindung macht es möglich, eine Vergleichs- RSA sind zur Umkehrung einer Phase des mehrweise kleine Anzahl von Drehgebern so anzuordnen, phasigen Einganges vorgesehen. Eine typische Einzeldaß mit ihnen eine große Anzahl verschiedener heit dieser Schalter ist in F i g. 3 dargestellt, die die resultierender Polpaarzahlen gebildet werden kann. Schalter zwischen den Drehgebern R3 und RA zeigt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine 65 Wenn die Arme 7 des Schalters RSA an den Konkleine Anzahl von Drehgebern verwendet, beispiels- takten 8 anliegen, ist die Ausgangswicklung 4 des weise vier, deren Polpaarzahlen der Zahlenfolge Drehgebers RA in einem Sinne mit einer Phase 9 3°, 3¹, y¹ und 3^a folgen (Tertiärsystem). Es sind der Eingangswicklung des Drehgebers R3 verbunden.

Wenn die Arme 7 in der anderen Stellung an den Kontakten 11 anliegen, ist der Eingang der Wicklung 4 im umgekehrten Sinne mit der Wicklung 9 verbunden. Die Schalter S6 und 57 verbinden in der in Fig. 3 gezeigten Stellung den Drehgeber R 4 mit dem Dreh- 5' geber· 7?3, wobei die Wicklungen 3 und 4 des Drehgebers R4 so geschaltet sind, daß sie den Wicklungen 10 und 9 des Drehgebers R3 ein Eingangssignal zuführen. Der Drehgeber R3 wird umgangen, wenn die Schalter S6 und Sl ihre andere Stellung einnehmen, wobei die Ausgänge des Drehgebers /24 mit den Leitungen 12 und 13 verbunden sind. .

Wie aus den F i g. 2 und 4 ersichtlich, nimmt die Polpaarzahl der WandlerRl bis A4 von rechts nach links entsprechend einer Potenzreihe von drei zu. Der Drehgeber Rl hat die Polpaarzahl 1, der Drehgeber Rl die Polpaarzahl 2, der Drehgeber R3 die Polpaarzahl 9 und der Drehgeber A4 die Polpaarzahl 27. In diesem Falle wäre die Anzahl der Pole der Drehgeber Rl bis R4 jeweils 2, 6, 18 und' 54.

Bei der speziellen Anordnung nach Fig. 2 ist in der Gruppe 15 der Drehgeber R 4 mit dem Drehgeber Rl hintereinandergeschaltet, während die Drehgeber /23 und Rl umgangen sind. Infolgedessen beträgt die resultierende Polpaarzahl 27 + 3 — 30.

Die algebraische Summierung der Polpaarzahlen beruht auf dem Additionstheorem

sin(x ± y) = sin · cos y ± cos · sin y.

In jedem Drehgeber wird die dem Stator zugeführte Wechselspannung bei einer Drehung des Rotors entsprechend der Polpaarzahl amplitudenmoduliert. Da die Drehgeber eine mindestens zweiphasige Wicklung mit einer Phasendifferenz von 90° der Ausgangssignale aufweisen, sind die Ausgangssignale eines eisten Drehgebers, dem ein Wechselstrom der Amplitude E zugeführt wird, A — E sin Zi₁ Θ und B = E cos Zi₁ Θ, wenn der Rotor in bezug auf den Stator die Winkelstellung Θ einnimmt und die Polpaarzahl dieses Drehgebers Zi₁ beträgt. Werden die Ausgangssignale A und B einem weiteren Drehgeber mit der Polpaarzahl ZI₂ zugeführt, so werden auch diese Signale wieder amplitudenmoduliert, und es ergeben-sich bei entsprechender Verbindung der Rotorwicklung des ersten Drehgebers mit der Statorwicklung des zweiten Gebers die Ausgangssignale . . _;

Ä = A cos ZI₂ Θ == E sin /Z₁ Θ cos n_a Θ ^ B' = B sin /J₂ Θ ='E cos /I₁ Θ sin /z₂ Θ.

Die Anwendung des obenerwähnten Additionstheorems führt bei einer Addition dieser Ausgangssignale zu einem resultierenden Ausgangssignal einen fünften, nicht dargestellten Drehgeber, der in der Tafel nur dazu benutzt wird, eine weitere resultierende Polpaarzahl 41 zu bilden. Es ist jedoch offensichtlich, daß der Drehgeber mit der Polpaarzahl mit den anderen vier Drehgebern derart hintereinandergeschaltet werden kann, daß die Bildung von insgesamt 1 + 3 +"9 + 27 + 81 = 121 . verschiedenen resultierenden Polpaarzahlen möglich ist.

R-A' + B' = EsIn(Zi₁O + /J₂ &) =
also zu einem Ausgangssignal mit der

+ /j₂)<9,

55

Maximalamplitude E und einer Periodenzahl pro Umdrehung, die gleich der Polpaarzahl /J₁ + w₂ ist. Für das Beispiel nach F i g. 2 wäre /J₁ = 27 und /J₂ = 3, so daß sich, wie oben angegeben, eine resultieiende Polpaarzahl von 30 ergibt. Bei mehreren Stufen liegen genau die gleichen Verhältnisse vor, und es ist durch entsprechende Phasenumkehr auch eine Subtraktion der Polpaarzahlen der einzelnen Drehgeber möglich.

Die folgende Tafel zeigt, daß es die Polpaarzahlen der Drehgeber Al bis R<X möglich machen, eine Folge resultierender Polpaarzahlen von 1 bis 40 zu erzielen. Diese Tafel zeigt weiterhin eine Polpaarzahl 81 für TAFEL

Anzahl der PpIe der Dreh-

geber....... 2

Polpaarzahlen der einzelnen

Drehgeber 1

Resultierende Polpaarzahlen

' '■ 1 ..■■■'. +

• ■ ■■ ■ ■·:■ 4 . +

■ ■■■■■ 5 ·■■· -

■ ■ 6 ' ^; . ■

.8 ' 9

: 10 +

11 12

■·.'■■■■■ "13 +

14 ·—■ 15

16 +

17 18

19 - +

21 / ;

23 -, . 24

■ 25 +

26 27

28 +

29 ■-.

30 . ' 31 ' .+

32' . — 33

36

37 +

3.8 -

39

40 ' +

41 -

6 18 54

9 27

■ . 4-

■·■· +

■■■+ ■■+.-

Die Anzahl der Drehgeber in der Gruppe 15 kann minimal 1 und maximal jede beliebige Zahl betragen. Das Verhältnis der Polpaarzahlen der Drehgeber in einer Gruppe kann auch nach jedem anderen System als dem beschriebenen und dargestellten Tertiärsystem variiert werden, jedoch wird dieses Tertiärsystem bevorzugt, weil es ermöglicht, vierzig verschiedene resultierende Polpaarzahlen bei Benutzung von nur vier Drehgebern zu erzielen.

F i g. 4 zeigt ein typisches Beispiel, bei dem die

verschiedenen Schalter so gestellt sind, daß die Drehgeber Al bis R4 eine resultierende Polpaarzahl 19 ergeben. Die Tafel zeigt, daß sich 19 aus 1 + 27 — 9 ergibt, wobei der Drehgeber R2 umgangen wird, also den Beitrag Null leistet.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, liefert zu diesem Zweck ' der Drehgeber Λ 4 ein Signal an den Drehgeber R 3 unter Umkehrung des der Wicklung 10 des Drehgebers R3 zugeführten Signals mit Hilfe des Umkehrschalters RS4, während der Drehgeber R3 sein Ausgangssignal dem Eingang des Drehgebers Rl unter Umgehung des Drehgebers R 2 zuführt. Die Polpaarzahl und die Anzahl der Pole der Drehgeber Rl bis RA ist in F i g. 4 unterhalb jedes Drehgebers angegeben.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   .1. Anordnung mit induktiven Drehgebern, die je einen Stator und Rotor aufweisen und von denen der Stator und/oder der Rotor mehrphasige Wicklungen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren sämtlicher Drehgeber (R_n) einen gemeinsamen Antrieb (5), die einzelnen Drehgeber jedoch ungleiche Polpaar-. zahlen haben und daß über Schalter (Sl, 52, ...) eine beliebige Anzahl der Drehgeber derart e ektrisch hintereinandergeschaltet sind, daß jeweils die Rotorwicklungen eines Drehgebers mit den entsprechenden Statorwicklungen eines anderen Drehgebers verbunden sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Drehgeber eine progressiv gestufte Polpaarzahl aufweisen. .
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polpaarzahlen der einzelnen Drehgeber der Zahlenfolge 3°, 3¹, 3² ... 3» folgen.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (Sl bis 58) derart als Umschalter ausgebildet sind, daß sie eine bestimmte Anzahl von Drehgebern hintereinanderschalten und die übrigen Drehgeber umgehen und daß einem Teil dieser Schalter weitere Schalter (RSl bis RS4) zugeordnet sind, mit denen eine "Polumkehr in den Verbindungen zwischen den Drehgebern durchführbar ist. . ■ ' ■;■·■ ..\.: '^; -"v --'■
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangs- ~T schaltung (20) mit einem Wechselstromgenerator^ mittels Schalter an die Statorwicklung eines beliebigen Drehgebers anschließbar ist und eine Ausgangsschaltung (16,17) mittels weiterer Schalter mit der Roterwicklung eines beliebigen anderen Drehgebers verbindbar ist. . -

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen