DE19924735A1

DE19924735A1 - Series of electric motors with revolution rate feedback, has resolver connected to motor shaft with spreading shaft, and motor shafts of motors of different size within model range have same bores

Info

Publication number: DE19924735A1
Application number: DE1999124735
Authority: DE
Inventors: Gregor Dietz
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2001-03-15

Abstract

The series of motors has revolution rate feedback, an angular position sensor attached to the motor shaft and a range of different sizes. The angular position sensor is a resolver, the motor shaft has a bore and the resolver (21) is connected to the motor shaft with a spreading shaft (22). The motor shafts of motors of at least two sizes within a model range of different sizes have the same bores. An Independent claim is also included for an electric motor with revolution rate feedback

Description

Die Erfindung betrifft eine Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und einen Elektromotor mit Drehzahlrückführung.The invention relates to a series of electric motors with speed feedback and one Electric motor with speed feedback.

Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und Baureihen hierfür sind aus dem Katalog 'Preiskatalog Getriebemotoren' der Firma SEW-EURODRIVE GmbH & Co aus dem Jahre 1999, insbesondere auf Seite 595ff, aus dem Handbuch 'SEW-Gebersysteme' Ausgabe 07/98 und aus der Internetseite http://www.sew-eurodrive.de/german/frame_d.htm 'Technische Dokumentation, Motoren und Getriebe' bekannt.Electric motors with speed feedback and series for this are from the catalog 'Price catalog geared motors' from SEW-EURODRIVE GmbH & Co from 1999, in particular on page 595ff, from the 'SEW Encoder Systems' manual, edition 07/98 and from the website http://www.sew-eurodrive.de/german/frame_d.htm 'technical documentation, Motors and transmissions' known.

Zur Drehzahlrückführung werden Inkrementalgeber, Absolutwertgeber oder Resolver verwendet.Incremental encoders, absolute encoders or resolvers are used for speed feedback.

Inkrementalgeber sind empfindliche Detektoren zum Feststellen der relativen Winkellage der Motorwelle, da ein drehendes Teil mit Geberfahnen, insbesondere Löchern oder dergleichen, und ein ruhendes Teil mit Sensoren, wie Lichtschranken oder dergleichen, sehr genau relativ zueinander positioniert werden müssen und bei Ruckbewegungen, also schnellen Winkelbeschleunigungen und Winkelgeschwindigkeiten, die Auswerteelektronik überlastbar ist. Da der Inkremantalgeber beim Drehen der Motorwelle um einen kleinen Wert, beispielhaft 360°/1024, jeweils einen Impuls abgibt, ist nur ein Feststellen der relativen Winkellage oder der Winkellagenänderung ausführbar. Dies stellt jedoch genügend viel Information zur Bestimmung einer Winkelgeschwindigkeit dar. Inkrementalgeber werden bei Asynchronmotoren B-seitig an das Ende der Motorwelle angebaut. Inkrementalgeber sind jedoch nicht nur empfindlich gegen äußere Störungen sondern auch kostspielig.Incremental encoders are sensitive detectors for determining the relative angular position of the Motor shaft, since a rotating part with encoder flags, in particular holes or the like, and a stationary part with sensors, such as light barriers or the like, very precisely relative have to be positioned to each other and in case of jerking movements, i.e. fast Angular accelerations and angular speeds, the evaluation electronics can be overloaded. There the incremental encoder when rotating the motor shaft by a small value, for example 360 ° / 1024, each gives a pulse, is only a determination of the relative angular position or Angular position can be changed. However, this provides enough information to determine an angular velocity. Incremental encoders are connected to the Installed at the end of the motor shaft. However, incremental encoders are not only sensitive to external ones Disruptions but also costly.

Ein Resolver ist ein robuster Detektor zum Feststellen der absoluten Winkellage der Motorwelle, da er einen gegenüber seinem Stator frei drehbaren Rotor aufweist. Dabei werden Resolver als Einbaugeber in den Motor eingebaut, wobei der Motor in aufwendiger Weise entsprechend konstruiert werden muss. Insbesondere sind Konstruktionen bekannt, bei welchen der Rotor des Resolvers mit großer Hohlwelle ausgeführt ist, um auch auf mit einer hohen Drehmomentlast belastbaren Motorwellen montierbar zu sein. Innerhalb einer Baureihe werden bei verschiedenen Baugrößen verschiedene Durchmesser von Motorwellen benötigt, also auch verschiedene Resolver in jeweils verschiedener Hohlwellenausführung verwendet. Dies bedingt eine große Teilevielfalt und daher auch hohe Kosten bei Fertigung, Montage und Service.A resolver is a robust detector for determining the absolute angular position of the motor shaft, since it has a rotor that can freely rotate relative to its stator. Here, resolvers are considered Built-in encoder installed in the motor, the motor correspondingly in a complex manner must be constructed. In particular, constructions are known in which the rotor of the Resolver with a large hollow shaft is designed to also with a high torque load loadable motor shafts to be mountable. Within a series, different Sizes different diameters of motor shafts are required, including different ones Resolvers used in different hollow shaft versions. This requires a large one Variety of parts and therefore also high costs for production, assembly and service.

Ebenfalls sind verschiedene Sorten von Absolutwertgebern bekannt. Eine Art von Absolutwertgebern kann durch spezielle Codescheiben, insbesondere mit Gray-Code, realisiert werden. Somit kann die absolute Winkellage festgestellt werden. Erforderlich ist aber darüber hinaus das Mitzählen aller durchlaufenen Drehungen. Hierfür werden weitere Arten solcher Absolutwertgeber gefertigt aus Resolvern oder Inkrementalgebern, die einen zusätzlichen Umdrehungszähler mit Untersetzungsgetriebe aufweisen oder mit einem solchen zusammen ausgewertet werden. Ein Vorteil entsprechender mechanischer Lösungen ist, dass auch bei Ausfall der Spannungsversorgung die Information über die gesamte Umdrehungszahl nicht verloren geht. Dagegen ist beispielhaft eine elektronische Lösung von der Firma INDRAMAT her bekannt. Dabei wird eine elektronische Schaltung zum Zählen der Umdrehungen immer dann aktiviert, wenn ein Drehen feststellbar ist. Absolutwertgeber sind stets aufwendig und daher auch sehr kostspielig. Different types of absolute encoders are also known. Kind of Absolute encoders can be implemented using special code disks, especially with Gray code become. The absolute angular position can thus be determined. But above is necessary also counting all the rotations that have been made. For this, other types of such Absolute encoders made from resolvers or incremental encoders that have an additional Have revolution counter with reduction gear or together with such be evaluated. One advantage of corresponding mechanical solutions is that with Failure of the power supply does not provide information about the total number of revolutions get lost. In contrast, an electronic solution from INDRAMAT is exemplary known. An electronic circuit for counting the revolutions is then always used activated when turning can be determined. Absolute encoders are always complex and therefore also very expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und einen Elektromotor mit Drehzahlrückführung weiterzubilden unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile. Insbesondere soll ein einfacher und robuster Winkellagensensor verwendbar sein, der schnell und einfach bei Montage und Wartung austauschbar ist, und es sollen möglichst viele Teile innerhalb der Baureihe eingespart werden.The invention has for its object to provide a series of electric motors Speed feedback and further develop an electric motor with speed feedback Avoiding the aforementioned disadvantages. In particular, it should be a simple and robust Angular position sensor can be used, which is quick and easy during assembly and maintenance is interchangeable, and as many parts as possible should be saved within the series.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung gelöst nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei einem Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 9. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung bei einer Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und bei einem Elektromotor mit Drehzahlrückführung ist, dass als Winkellagensensor ein Resolver verwendbar ist, der vorteilhafter Weise robust und kostengünstig ist. Ein weiteres Merkmal ist, dass die Motorwelle B-seitig nur eine einfache Bohrung aufweist, die vorteilhafter Weise kostengünstig herstellbar ist, und dass der Resolver mittels einer Spreizwelle mit der Motorwelle verbindbar ist, wobei diese Art der Verbindung einfach, kostengünstig und leicht lösbar ist. Bei einer insbesondere bei Synchronmotoren erforderlichen Justage ist dies ein wichtiger Vorteil. Bei einer solchen Justage werden die Nullage des Stators des Motors relativ zum Rotor des Motors mit der Nullage des Winkellagensensors in Übereinstimmung gebracht, wobei insbesondere bei Synchronmotoren die Nullage der Magnete des Rotors in Übereinstimmung zu bringen ist. Während der Justage muss die Verbindung von Resolver und Motorwelle mindestens einmal gelöst und wiederhergestellt werden. Die Erfindung weist vorteilhafterweise eine leicht lösbare Verbindung des Winkellagensensors mit der Motorwelle auf.According to the invention, the task with a series of electric motors Speed feedback solved according to the features specified in claim 1 and at a Electric motor with speed feedback according to claim 9. An essential feature of the invention for a series of electric motors with speed feedback and for an electric motor with Speed feedback is that a resolver can be used as the angular position sensor, which is more advantageous Way is robust and inexpensive. Another feature is that the motor shaft on the B side only has a simple bore, which is advantageously inexpensive to manufacture, and that Resolver can be connected to the motor shaft by means of an expansion shaft, this type of Connection is simple, inexpensive and easy to solve. With one in particular Adjustment required for synchronous motors is an important advantage. With such an adjustment the zero position of the stator of the motor is relative to the rotor of the motor with the zero position of the Bring angular position sensor in agreement, the in particular with synchronous motors The zero position of the magnets of the rotor must be brought into line. During the adjustment the resolver and the motor shaft have been disconnected and restored at least once become. The invention advantageously has an easily detachable connection of the Angle position sensor with the motor shaft.

Ein weiteres wesentliches Merkmal ist, dass bei einer Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung innerhalb einer Baureihe die Motorwelle von Motoren verschiedener Baugrößen B-seitig die gleiche Bohrung aufweist.Another key feature is that with a range of electric motors with Speed feedback within a series the motor shaft of motors of different Sizes on the B side have the same hole.

Ein wesentlicher Vorteil liegt auch in der besonders einfachen Schnittstelle zwischen Motor mit Motorwelle und Winkellagensensor, indem eine einfach herstellbare Bohrung B-seitig angebracht wird. Darüber hinaus ist innerhalb der Baureihe, also zumindest innerhalb einer Baugröße, dieselbe Bohrung einsetzbar und somit auch dieselbe Resolver-Größe. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem verschiedene Größen bei verschiedenen Baugrößen, insbesondere bei verschiedenen Motor-Drehmomenten, eingesetzt werden müssen, ist dies ein großer Vorteil bei Fertigung, Montage, Wartung und Service. Darüber hinaus weist der erfindungsgemäß verwendbare Resolver einen kleinen Durchmesser auf, da er nicht auf einer Hohlwelle ausgeführt werden muss, und ist schon daher kostengünstig.Another key advantage is the particularly simple interface between the motor Motor shaft and angular position sensor, attached by an easy to manufacture bore on the B side becomes. In addition, within the series, i.e. at least within one size, the same hole can be used and therefore the same resolver size. In contrast to the stand the technology in which different sizes in different sizes, in particular different engine torques, this is a huge advantage Manufacturing, assembly, maintenance and service. In addition, the invention usable resolver on a small diameter because it is not running on a hollow shaft must be, and is therefore inexpensive.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Umdrehungszähler mit Untersetzungsgetriebe mit der Motorwelle verbindbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Gesamtzahl oder absolute Zahl der Umdrehungen erfassbar ist.In an advantageous embodiment, a revolution counter with a reduction gear is connected to the Motor shaft connectable. The advantage here is that the total number or absolute number of Revolutions is detectable.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Untersetzungsgetriebe ein mechanisches Untersetzungsgetriebe. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Ausfall der Versorgungsspannung die Gesamtzahl oder absolute Zahl der Umdrehungen erfassbar ist. In a further advantageous embodiment, the reduction gear is a mechanical one Reduction gear. The advantage here is that even if the supply voltage fails Total number or absolute number of revolutions can be recorded.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Untersetzungsgetriebe ein elektronisches Untersetzungsgetriebe. Von Vorteil ist dabei, dass aufwendige und kostspielige Mechanik eingespart werden kann.In a further advantageous embodiment, the reduction gear is an electronic one Reduction gear. The advantage here is that complex and costly mechanics can be saved.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind innerhalb einer Baureihe Motorwellen von Motoren verschiedener Baugrößen jeweils verbindbar mit gleichen Resolvern. Von Vorteil ist dabei, dass Bauteile eingespart werden können und daher bei Fertigung, Lagerhaltung, Montage, Wartung und Service Kosteneinsparungen erreichbar sind.In a further advantageous embodiment, motor shafts of Motors of different sizes can be connected to the same resolvers. Is an advantage that components can be saved and therefore in manufacturing, warehousing, assembly, Maintenance and service cost savings are achievable.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous embodiments result from the subclaims.

Reference list

11

Elektromotor
Electric motor

22nd

Stator des Resolvers
Stator of the resolver

33rd

Rotor des Resolvers
Resolver rotor

44

Hohlweile des Resolvers
Hollow of the resolver

55

Motorwelle
Motor shaft

66

Anschlusskasten
Junction box

2121

Resolver
Resolver

2222

Spreizwelle
Spreading wave

2323

Motorwelle mit Bohrung
Motor shaft with bore

2424th

Drehmomentstütze
Torque arm

2525th

Lüfter
Fan

3131

Lüfter mit eigenem Antrieb
Fan with its own drive

Die Erfindung wird nun anhand von einer Abbildung näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with the aid of an illustration:

In der Fig. 1 ist ein Motor 1 einer Baugröße aus einer Baureihe des Standes der Technik gezeigt. Er weist einen Anschlusskasten 6 auf und einen Resolver, umfassend Stator 2 des Resolvers und Rotor 3 des Resolvers. Dabei ist der Rotor 3 des Resolvers auf einer Hohlwelle 4 montiert, die auf die Motorwelle 5 bei der Montage aufgesteckt wird. B-seitig ist eine Bremse mit Handlüftung anmontiert. Je nach Baugröße muss ein anderer Resolver verwendet und eingebaut werden, da die übertragenen Drehmomente unterschiedlich sind und somit auch der Durchmesser der Hohlwelle 4 unterschiedlich ist.In FIG. 1, an engine 1 is shown a size of a series of the prior art. It has a connection box 6 and a resolver, comprising stator 2 of the resolver and rotor 3 of the resolver. The rotor 3 of the resolver is mounted on a hollow shaft 4 which is attached to the motor shaft 5 during assembly. A brake with hand release is installed on the B side. Depending on the size, a different resolver must be used and installed, since the transmitted torques are different and therefore the diameter of the hollow shaft 4 is also different.

In den Fig. 2 und 3 sind erfindungsgemäße Ausführungsformen gezeigt, bei welchen Resolver 21 B-seitig anmontiert sind.In FIGS. 2 and 3 embodiments of the invention are shown in which the resolver 21 B-side are anmontiert.

In der Fig. 2 ist der Resolver 21 B-seitig auf den Lüfter 25 folgend angebaut und mit der Motorwelle 5 verbunden. Dabei ist der Lüfter 25 mit der Motorwelle 5 verbunden und besitzt keinen eigenen Antrieb. Die Drehmomentstütze 24 verhindert Drehbewegungen des Resolvers 21. Die Verbindung zur Motorwelle 5 entsteht durch eine Spreizwelle 22 die in eine B-seitige Bohrung in der Motorwelle 23 eingebracht wird. Diese Art der Verbindung ist schnell und einfach herstellbar lösbar, indem die Schraube innerhalb der Spreizwelle 22 angezogen oder gelockert wird und somit der Spreizkegel die Spreizwelle 22 an die Wandung der Bohrung presst oder von dieser löst.In FIG. 2 of the resolver is 21 B-side cultivated following the fan 25 and connected to the motor shaft 5. The fan 25 is connected to the motor shaft 5 and does not have its own drive. The torque support 24 prevents the resolver 21 from rotating. The connection to the motor shaft 5 is created by an expansion shaft 22 which is introduced into a B-side bore in the motor shaft 23 . This type of connection can be released quickly and easily by tightening or loosening the screw within the expanding shaft 22 and thus the expanding cone pressing the expanding shaft 22 against the wall of the bore or loosening it.

In der Fig. 3 ist der Resolver 21 B-seitig mit der Motorwelle 23 verbunden. Der zusätzliche Lüfter 31 hat einen eigenen Antrieb, da er nicht mit der Motorwelle 23 verbunden ist. Der Resolver 21 kann derselbe wie in Fig. 2 sein. D. h., dass sogar innerhalb einer Baugröße, die verschiedene Ausführungsformen umfasst, der Resolver 21 bei mehreren Ausführungsformen verwendbar ist. Dadurch reduziert sich auch die Vielfalt der verwendeten Teile und damit verringern sich auch die Kosten.In FIG. 3 of the resolver is 21 B-side is connected to the motor shaft 23. The additional fan 31 has its own drive, since it is not connected to the motor shaft 23 . The resolver 21 may be the same as that in FIG. 2. That is, even within a frame size that includes various embodiments, the resolver 21 can be used in multiple embodiments. This also reduces the variety of parts used and thus also reduces costs.

In beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist der Resolver 21 mittels Spreizwellen kupplung 22 mit der Motorwelle 23 verbindbar. Dabei weist die Motorwelle 23 eine B-seitige Bohrung auf, die innerhalb der Baureihe für mindestens zwei Baugrößen unveränderlich und kostengünstig fertigbar ist. In diese Bohrung passt sich die Spreizwelle 22 ein und stellt eine leicht lösbare Verbindung dar. Dies ist nicht nur für die Wartung oder Montage ein bedeutsamer Vorteil, sondern auch für die Justage. Bei einer solchen Justage bei Synchronmotoren muss nämlich die Nulllage des Motors und die Nulllage des Resolvers in Übereinstimmung gebracht werden, wozu mindestens ein Lösen und Wiederherstellen der Verbindung des Resolvers mit der Motorwelle notwendig ist.In both embodiments according to the invention, the resolver 21 can be connected to the motor shaft 23 by means of a coupling shaft 22 . In this case, the motor shaft 23 has a B-side bore which can be manufactured invariably and inexpensively within the series for at least two sizes. The expansion shaft 22 fits into this bore and represents an easily detachable connection. This is not only an important advantage for maintenance or assembly, but also for adjustment. With such an adjustment in synchronous motors, the zero position of the motor and the zero position of the resolver must be brought into agreement, for which purpose at least loosening and restoring the connection of the resolver to the motor shaft is necessary.

Dabei ist die Nulllage des Motors definiert als zumindest eine bestimmte relative Lage des Rotors des Motors zum Stator des Motors. Ebenso ist die Nulllage des Resolvers wiederum definiert als zumindest eine bestimmte relative Lage des Rotors des Resolvers zum Stator des Resolvers. Bei der beschriebenen Nulllage des Resolvers und des Motors resultiert aus der jeweiligen Wicklungssymmetrie oder Wicklungsstrang-Symmetrie eine entsprechende Mehrdeutigkeit der Nulllage, d. h. es kann mehrere solche Nullagen pro Umdrehung geben.The zero position of the motor is defined as at least one specific relative position of the rotor of the motor to the stator of the motor. The zero position of the resolver is also defined as at least a certain relative position of the rotor of the resolver to the stator of the resolver. At the described zero position of the resolver and the motor results from the respective Winding symmetry or winding strand symmetry a corresponding ambiguity of Zero position, d. H. there can be several such zero positions per revolution.

Die Baureihe umfasst mehrere Baugrößen, die jeweils auch mehrere Ausführungsformen umfassen. Bei zunehmender Baugröße wird ab einer bestimmten Baugröße einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beispielhaft ein neuer größerer Lüfter oder Lüfterschutz eingesetzt. Daher wächst ab dieser Baugröße der Abstand vom Resolver zur Bohrung für die Spreizwelle. Somit wird dann ein größerer Durchmesser für die Spreizwelle ausgewählt, deren Länge natürlich ebenfalls angepasst werden muss, und es wird auch eine größere Bohrung gewählt. Bei noch weiter zunehmenden Baugrößen kann sich dies fortsetzen.The series comprises several sizes, each with several designs include. With increasing size, from a certain size one becomes Embodiment according to the invention, for example, a new larger fan or fan protection used. Therefore, from this size, the distance from the resolver to the hole for the Spreading wave. A larger diameter is then selected for the spreading shaft, the Length of course also needs to be adjusted, and there will also be a larger hole chosen. This can continue with increasing sizes.

Claims

1. series of electric motors with speed feedback,
an angular position sensor being connectable to the motor shaft,
and the series has motors of different sizes,
characterized in that
the angular position sensor is a resolver and
that the motor shaft has a bore on the B side and
that the resolver can be connected to the motor shaft by means of an expansion shaft and
that within a series for at least two sizes, the motor shaft of motors of different sizes has the same bore on the B side.

2. Series of electric motors with speed feedback according to claim 1, characterized in that a revolution counter with reduction gear can be connected to the motor shaft.

3. Series of electric motors with speed feedback according to claim 2, characterized in that the reduction gear is an electronic reduction gear.

4. Series of electric motors with speed feedback according to claim 2, characterized in that the reduction gear is a mechanical reduction gear.

5. Series of electric motors with speed feedback according to at least one of the previous claims, characterized in that Within a series of motor shafts of motors of different sizes, each with the same Resolvers are connectable.

6. Series of electric motors with speed feedback according to at least one of the previous claims, characterized in that the electric motors are synchronous motors and / or asynchronous motors.

7. Series of electric motors with speed feedback according to at least one of the previous claims, characterized in that the resolver can be installed on the B-side following the fan, the fan with the motor shaft connected is.

8. Series of electric motors with speed feedback according to at least one of the claims 1 to 6, characterized in that the resolver can be installed on the B side in front of the fan, the fan belonging to the fan Has drive.

9. Electric motor with speed feedback,
an angular position sensor being connectable to the motor shaft,
characterized in that
the angular position sensor is a resolver and
that the motor shaft has a bore on the B side and
that the resolver can be connected to the motor shaft by means of an expansion shaft.

10. Electric motor with speed feedback according to claim 9, characterized in that a revolution counter with reduction gear can be connected to the motor shaft.

11. Electric motor with speed feedback according to claim 10, characterized in that the reduction gear is an electronic reduction gear.

12. Electric motor with speed feedback according to claim 10, characterized in that the reduction gear is a mechanical reduction gear.

13. Electric motor with speed feedback according to at least one of the preceding Expectations, characterized in that the electric motors are synchronous motors and / or asynchronous motors.

14. Electric motor with speed feedback according to at least one of the preceding Expectations, characterized in that the resolver can be installed on the B-side following the fan, the fan with the motor shaft connected is.

15. Electric motor with speed feedback according to at least one of claims 9 to 13, characterized in that the resolver can be installed on the B side in front of the fan, the fan belonging to the fan Has drive.