DE2420130C2

DE2420130C2 - Measurement arrangement with two magnetic field sensitive probes for determining the air gap flux of rotary field machines

Info

Publication number: DE2420130C2
Application number: DE19742420130
Authority: DE
Inventors: Martin 8521 Marioffstein Richter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1976-03-11

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßanordnung mit zwei magnetfeldempfindlichen Sonden zur Ermittlung des Luftspaltflusses von Drehfeldmaschinen.The invention relates to a measuring arrangement with two magnetic field-sensitive probes for determination of the air gap flow of induction machines.

Zur Flußregelung von Drehfeldmaschinen wird der Istwert des Luftspaltflusses benötigt. Bei der Erfassung des Luftspaltflusses durch eine punktförmige oder nahezu punktförmige magnetfeldempfindliche Sonde zeigt der Meßwert Spannungseinbrüche, die ihre Ursache in der unterschiedlichen magnetischen Leitfähigkeit der Zähne der Nuten des Läufers haben. Eine elektrische Glättung des Meßwertes ist nicht möglich, da auch beim Stillstand der Maschine ein exakter Meßwert zur Verfugung stehen soll.The actual value of the air gap flow is required for the flow control of rotary field machines. When capturing of the air gap flow through a point-shaped or almost point-shaped magnetic field sensitive probe the measured value shows voltage drops, which are caused by the different magnetic conductivity of the teeth of the grooves of the rotor. Electrical smoothing of the measured value is not possible, because an exact measured value should also be available when the machine is at a standstill.

Es ist bereits eine Meßanordnung zur Ermittlung des Luftspaltflusses von Drehfeldmaschinen bekannt, bei der eine Meßsonde, bestehend aus einer Induktionsschleife oder einer Halbleiteranordnung bzw. einer Gruppe von Halbleitern, in einer arbeitsluFtspaltseitigen Vertiefung des Ständerpaketes angeordnet ist, wobei die gesamte aktive Ausdehnung der Sonde in der Umfangsrichtung des Ständers etwa der auf den Ständern projizierten Läufernutteilung entspricht (DT-OS 21 30 556). Da magnetfeldempfindliche Meßsonden, insbesondere Hallgeneratoren, mit einer so großen flächenmäßigen Ausdehnung keine gleichmäßige Empfindlichkeitsverteilung über ihrer aktiven Fläche aufweisen, wird nach einer Ausgestaltung dieser bekannten Meßanordnung eine Hallsonde mit zwei Hallgeneratoren verwendet, die so nebeneinander _6s angeordnet sind, daß ihre aktive Länge in Bewegungsrichtung des Läufers einer Läufernutteilung entspricht. Die Hallspannungen der beiden Hallgeneratoren werden addiert. Hierzu werden noch immer realtiv große Hallgeneratoren benötigt. Außerdem bereitet die Montage der bekannten Hallsor.de Schwierigkeiten.A measuring arrangement for determining the air gap flow of induction machines is already known, in which a measuring probe, consisting of an induction loop or a semiconductor arrangement or a group of semiconductors, is arranged in a recess of the stator assembly on the working air gap side, the entire active extension of the probe in the The circumferential direction of the stator roughly corresponds to the rotor groove pitch projected onto the stator (DT-OS 21 30 556). Since magnetic field-sensitive measuring probes, in particular Hall generators, with such a large area do not have a uniform sensitivity distribution over their active surface, a Hall probe with two Hall generators is used according to one embodiment of this known measuring arrangement, which are _{arranged next to each other 6s} that their active length is in the direction of movement of the Runner corresponds to a runner slot pitch. The Hall voltages of the two Hall generators are added. Relatively large hall generators are still required for this. In addition, the assembly of the well-known Hallsor.de causes difficulties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung mit zwei magnetfeldempfindlidien Sonden zur Ermittlung des Luftspaltflusses von Drehfeldmaschinen zu schaffen, die keine spezieil ausgebildeten Sonden benötigt und die leicht montiert und im Schadensfalle einfach ausgewechselt werden kann.The invention is based on the object of a measuring arrangement with two magnetic field sensitivities To create probes for determining the air gap flux of rotary field machines, which do not have any special trained probes are required and which are easy to assemble and simply replaced in the event of damage can.

Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, daß zwei magnetfeldempfindliche Sonden arbeitsluftspaltseitig am Ständer in einem Abstand angeordnet sind, der größer als eine aktive Läufernutbreite und kleiner als eine Läufernutteilung ist, und daß die beiden Meßspannungen der Sonden einer Maximalwert-Auswahlstufe zur Bildung einer geglätteten Meßspannung zugeführt sind. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung können die magnetfeldempfindlichen Sonden jeweils am Fuß eines L-förmigen Trägers angeordnet sein, die in Durchbrechungen an zwei benachbarten Ständer/ahnen eingesteckt sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die L förmigen Träger durch Lüftungsschlitz m der Mitte des Ständerblechpaketes eingesteckt sind.According to the invention it is proposed for this purpose that two magnetic field-sensitive probes on the working air gap side are arranged on the stand at a distance that is greater than an active runner groove width and less than is a rotor slot division, and that the two measuring voltages of the probes of a maximum value selection stage are supplied to form a smoothed measurement voltage. According to one embodiment of the invention, can the magnetic field sensitive probes are each arranged at the foot of an L-shaped carrier, which in Openings on two adjacent stands / ancestors are inserted. It is particularly advantageous if the L-shaped beams are inserted through the ventilation slot m in the middle of the stator core.

Als magnetfeldempfindliche Sonden können Hallgeneratoren, Feldplatten oder induktive Aufnehmer Verwendung finden.Hall generators, field plates or inductive sensors can be used as probes that are sensitive to magnetic fields Find use.

Bei einer erfindungsgemäßen Meßanordnung können übliche magnetfeldempfindliche Sonden mit sehr kleinen Abmessungen verwendet werden, die praktisch keine Empfindlichkeitsabweichungen aufweisen. Die bei einer punktförmigen Messung auftretende Modulation der Meßspannung mit den Läufernutschlitzen wird dadurch eliminiert, daß pro Meßstelle zwei Sonden angeordnet sind, deren Mittenabstand größer als die bei voller Erregung tatsächlich auftretende magnetische Läufernutbreite und kleiner als eine Läufernutteilung ist. Dadurch treten die Spannungseinbrüche in den Meßwerten der beiden Sonden bei der Bewegung des Läufers nacheinander auf. Die von den beiden Sonden abgegebenen Meßwerte werden einer Maximalwert-Auswahlstufe zugeführt, die die beiden Meßwerte vergleicht und stets den größeren Meßwert lückenfrei auf ihren Ausgang schaltet. Dadurch wird die bei punktförmiger Messung entstehende Oberwelligkeit unterdrückt und eine geglättete Meßspannung gebildet.In a measuring arrangement according to the invention, conventional magnetic field sensitive probes with very small dimensions are used, which have practically no sensitivity deviations. The at a punctiform measurement occurring modulation of the measuring voltage with the rotor slot slots eliminated by the fact that two probes are arranged per measuring point, the center distance of which is greater than that at full excitation magnetic rotor slot width actually occurring and is smaller than a rotor slot pitch. This causes the voltage drops in the measured values of the two probes when the One after the other. The measured values emitted by the two probes become a maximum value selection stage which compares the two measured values and always the larger measured value without gaps switches to their output. This eliminates the harmonic ripple that occurs with punctiform measurements suppressed and a smoothed measurement voltage is formed.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre in den Unteransprüchen näher gekennzeichneten Ausgestaltungen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtExemplary embodiments of the invention and its configurations characterized in more detail in the subclaims are shown in the drawing and are described in more detail below. It shows

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit einer erfindungsgemäßen Meßanordnung,Fig. 1 is a schematic cross section through a electrical machine with a measuring arrangement according to the invention,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Meßspannung einer magnetfeldempfindlichen Sonde,2 shows the time course of the measuring voltage of a magnetic field sensitive probe,

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der geglätteten Meßspannung,Fig. 3 shows the time course of the smoothed Measuring voltage,

Fig.4 eine vergrößerte Darstellung einer an einem L-förmigen Träger befestigten Sonde.4 shows an enlarged illustration of an on one L-shaped support attached probe.

Fig.l zeigt einen Schnitt durch eine elektrische Maschine mit einem Läufer 3, einem Ständer 4 und einem Arbeitsluftspalt 5. Die aktive Läufernutbreite ist mit In und die Läufernutteilung mit It bezeichnet. Am Ständer 4 sind arbeitsluftspaltseitig zwei magnetfeldempfindliche Sonden 1 und 2 an L-förmigen Trägern It und 12 befestigt. Die L-förmigen Träger 11 und 12 sind in Lüftungsschlitze 9 und 10 in benachbarten Ständerzähnen eingesteckt. Oer Abstand a der beidenFig.l shows a section through an electrical machine with a rotor 3, a stator 4 and a working air gap 5. The active rotor slot width is designated with In and the rotor slot division with It . On the stand 4, two magnetic field sensitive probes 1 and 2 are attached to L-shaped supports It and 12 on the working air gap side. The L-shaped supports 11 and 12 are inserted into ventilation slots 9 and 10 in adjacent stator teeth. The distance a between the two

magnetfeldempfindlichen Sonden ist größer als die aktive Läufernutbreite /π und kleiner als die Läufernutlei'ung .'; gewählt. Die beiden Meßspannungen um\ ( F i g. 2) und ün.2 der beiden Sonden sind Signalverstärkern 6 und 7 zugeführt. Die Signalverstärker 6 und 7 haben die Aufgabe, die beiden Meßspannungen auf gleiches Signalniveau abzugleichen. Die abgeglichenen Meßspannungen um\ und um2 sind einer Maximalwert-Auswahlstufe 8 eingangsseiiig zugeführt, die eine geglättete Meßspannung u_g( F i g. 3)bildet.Magnetic field sensitive probes is larger than the active runner groove width / π and smaller than the runner groove line. '; chosen. The two measuring voltages around \ (Fig. 2) and un.2 of the two probes are fed to signal amplifiers 6 and 7. The signal amplifiers 6 and 7 have the task of comparing the two measuring voltages to the same signal level. The adjusted measuring voltages um 1 and um 2 are fed to the input side of a maximum value selection stage 8 which forms a smoothed measuring voltage u _g ( FIG. 3).

Die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Meßanordnung wird an Hand der Signaldarstellungen in den F i g. 2 und 3 deutlich. Die in F i g. 2 dargestellte Meßspannung Um\ hat keinen stetigen Verlauf, sondern weist scharfe Spannungseinbrüche auf. Bei sich drehendem Läufer 3 bewegen sich nacheinander die Läuferzähne und Läufernuten an einer Sonde vorbei. Im Bereich der Läufernuten entstehen starke Einbrüche des magnetischen Luftspaltflusses und damit der betreffenden Meßspannung. Da jedoch erfindungsgemäß zwei magnetfeldempfindliche Sonden im beschriebenen Abstand angeordnet sind, treten die Spannungseinbrüche in den beiden Meßspannungen nacheinander auf. Die Maxirnalwert-Auswahlstufe vergleicht die beiden Meßspannungen und schaltet jeweils die größere Meßspannuiig auf ihren Ausgang durch. So entsteht eine geglättete Meßspannung u_g mit stetigem Verlauf (Fig.3).The mode of operation of a measuring arrangement according to the invention is illustrated with the aid of the signal representations in FIGS. 2 and 3 clearly. The in F i g. The measurement voltage Um \ shown in 2 does not have a steady curve, but rather shows sharp voltage drops. With the rotor 3 rotating, the rotor teeth and rotor grooves move one after the other past a probe. In the area of the rotor slots there are strong drops in the magnetic air gap flux and thus in the relevant measurement voltage. However, since according to the invention two magnetic field sensitive probes are arranged at the described distance, the voltage drops in the two measuring voltages occur one after the other. The maximum value selection stage compares the two measuring voltages and switches the larger measuring voltage through to its output. This creates a smoothed measurement voltage u _g with a steady curve (Fig. 3).

Fig.4 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Anordnung der magnetfeldempfindlichen Sonde 2 am Fuße eines L-förmigen Trägers 12, der in einen Lüftungsschlitz 10 im Ständerblechpaket eingesteckt ist. Die Breite des waagerecht dargestellten Fußes des L-förmigen Trägers 12 ist so bemessen, daß dieser von außen durch den Lüftungsschlitz 10 eingesteckt werden kann. Mit Hilfe einer Spannvorrichtung mit den beiden Keilen 13a und 136 wird der L-förmige Träger 12 im Lüftungsschlitz festgeklemmt. Auf diese Weise ist eine einfache nachträgliche Ausrüstung einer Maschine mit einer erfindungsgemäßen Meßanordnung möglich. Ein eventuell erforderlicher Austausch einer magnetfeldempfindlichen Sonde kann leicht durchgeführt werden, ohne daß die Maschine demontiert werden muß.4 shows in an enlarged representation the Arrangement of the magnetic field sensitive probe 2 at the foot of an L-shaped carrier 12, which is in a Ventilation slot 10 is inserted in the stator core. The width of the horizontally displayed foot of the The L-shaped support 12 is dimensioned so that it can be inserted from the outside through the ventilation slot 10 can. With the help of a clamping device with the two wedges 13a and 136, the L-shaped carrier 12 is in the Ventilation slot stuck. In this way, a machine can be easily retrofitted a measuring arrangement according to the invention possible. A possibly necessary exchange of a magnetic field sensitive Probe can easily be carried out without having to dismantle the machine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Measurement arrangement with two magr.ctieldsenshchen probes for determining the air gap flux of rotary field machines, characterized in that the two magnetic field sensitive probes (1, 2) are arranged on the working air gap side on the stator (4) at a distance (a) which is greater than the active rotor groove width (In) and smaller than the rotor groove (U) and that the two measuring voltages of the probes are fed to a maximum value selection stage (8) for the formation of a smoothed measuring voltage.

2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the two .nagnetfeldsensitive Probes (1,2) are each arranged at the foot of an L-shaped carrier (II, 12), which are in openings (9, 10) are inserted into two adjacent stator teeth.

.3. Measuring arrangement according to claim 2, characterized in that the L-shaped carrier through Ventilation slots are inserted in the middle of the stator core.

4. Measuring arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by Hall generators as sensitive to magnetic fields Probes.

5. Measuring arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by field plates as sensitive to magnetic fields Probes. jo

6. Measuring arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by inductive sensors as Magnetic field sensitive probes.