DE2450885C3

DE2450885C3 - Drehzahlgeber für einen Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2450885C3
Application number: DE2450885A
Authority: DE
Inventors: Tsunemi Osaka Mitsui
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1973-10-26
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1985-11-21
Also published as: GB1485524A; FR2249337B1; US3967200A; IT1025165B; CA1054237A; FR2249337A1; NL7413956A; DE2450885B2; NL177044C; DE2450885A1

Description

a) der permanentmagnetische Stator (15) einen Nordpol (N) und einen Südpol (S) aufweist,

b) auf beiden Seiten der Achse des Gleichstrommotors jeweils eine Fühleinrichtung (19a, 19Z>) is neben dem Nordpol (N) bzw. Südpol (S) des Stators (15) angeordnet ist und

c) aus den Ausgangssignalen der beiden Fühleinrichtungen (19a, i9b) ein die Drehzahl darstellendes Signal ableitbar ist ... .

2. Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtungen (19a, \9b) mit derselben Polarität in Reihe geschaltet sind.

3. Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtungen (19a, 19b) mit entgegengesetzter Polarität in Reihe geschaltet sind, und daß an den Ausgangsanschlüssen (Ti, 7}) der mit entgegengesetzter Polarität in Reihe geschalteten Fühleinrichtungen (19a, 196; zur Beseitigung von nadeiförmigen Störimpulsen ein Filter vorgesehen ist

4. Drehzahlgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß bei kleinem Streufluß der Feldpolanordnung (15) an dem Ankerkern (20) des Motors ein zusätzliches Teil (29) aus magnetischem Material mit einer Anzahl in gleichem Winkelnbstand voneinander angeordneter, parallel zur Motorachse (21) verlaufender Ansätze (28) angebracht ist, deren Anzahl so gewählt ist, daß sie gleich der Anzahl oder gleich der doppelten Anzahl der Ankernuten ist

45

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlgeber für einen Gleichstrommotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein herkömmlicher Drehzahlgeber für einen Gleichstrommotor weist ein Zahnrad aus magnetischem Material, das fest an der Welle des Gleichstrommotors angebracht ist einen Erregermagneten sowie einen magnetischen Fühlkopf auf, die an dem Rahmen des Gleichstrommotors befestigt sind. Bei einer Drehung des Gleichstrommotors ändert das sich mitdrehende Zahnrad den magnetischen Kreis zwischen den Erregermagneten und dem magnetischen Fühlkopf, so daß an den Ausgängen des magnetischen Fühlkopfes ein Ausgangssignal mit einer Frequenz erhalten wird, die proportional zur Drehzahl des Gleichstrommotors ist. Dieser Drehzahlgeber hat jedoch einen äußerst komplizierten Aufbau mit vielen Teilen, so daß er in der Herstellung kostspielig und auch sehr störanfällig ist; außerdem wird zusätzlicher Raum für den Anbau des Drehzahlgebers an der Außenseite des Gleichstrommotors benötigt

Außerdem ist ein Drehzahldetektor der angegebenen Gattung bekannt geworden (GB-PS 11 80 588, DE-AS 12 41 169), bei dem die Änderung des Streuflusses mittels einer, beispielsweise durch einen Magnetkopf gebildeten Fühleinrichtung festgestellt wird, die sich neben einem Pol der Feldpolanordnung befindet.

Ein Nachteil dieses bekannten Drehzahlgebers ist daß den Ausgangssignalen dieser Fühleinrichtung verschiedene Störungen überlagert sind; dazu gehören insbesondere die impulsfönnigen Signalspitzen, die dann entstehen, wenn der Ankerstrom unterbrochen oder seine Richtung umgekehrt wird. Außerdem werden durch eine Änderung des Obergangswiderstandes zwischen den Bürsten des Gleichstrommotors und dem Kommutator Störsignale erzeugt die ebenfalls das Ausgangssignal der Fühleinrichtung beeinflussen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlgeber für einen Gleichstrommotor der angegebenen Gattung zu schaffen, der ein sehr stabiles, durch die oben erwähnten Störungen nicht beeinflußtes Ausgangssignal liefert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unieranspriiehen zusammengestellt

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß jeweils eine Fühleinrichtung gegenüoer dem Südpol bzw. dem Nordpol der Feldpolanordnung vorgesehen ist, d. h, jede Fühleinrichtung erfaßt Größe und Richtung des vorhandenen Streuflusses. An diesen beiden Fühleinrichtungen werden Ausgangssignale erhalten, die einen periodischen, ein Maß für die Drehzahl des Gleichstrommotors darstellenden Verlauf haben; dieser periodischen Form sind nadeiförmige Impulse überlagert die durch die Umkehrung des durch die Wicklung fließenden Stroms erzeugt werden. Da diese Nadelimpulse zum gleichen Zeitpunkt in den beiden Ausgangssignalen der Fühleinrichtungfcn auftreten, können sie ohne großen Aufwand durch geeignete, elektrische Maßnahmen beseitigi werden. Dadurch ergibt sich also ein die Drehzahl des Gleichstrommotors darstellendes Ausgangssignal, das nicht durch die oben erwähnten Nadelimpulse beeinflußt wird, die bei der Umkehrung des durch die Wicklung fließenden Stroms erzeugt werden und dem Ausgangssignal der Fühleinrichtungen überlagert sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Drehzahlgebers für einen Gleichstrommotor nach der Erfindung längs der Linie A-A von F i g. 2,

F i g. 2 einen Schnitt durch diese Ausführungsform,

F i g. 3A bis 3C Wellenformen von Signalen, die zur Erläuterung der Funktionsweise der ersten Ausführungsform verwendet werden,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Drehzahlgebers für einen Gleichstrommotor nach der Erfindung längs der Linie A A von F i g. 2,

F i g. 5A bis 5D Wellenformen von Signalen, die zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Ausführungsform verwendet werden, und

Fig.6A und 6B eine in Einzelelemente aufgelöste, perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Drehzahlgebers nach der Erfindung.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Gleichstrommotor weist eine Feldpolanordnung 15 mit einem Dauermagneten, einen Anker 16 mit einer Wicklung 22,

-/.wei Bürsten 17a und 176, einen aus drei Kommutator- Drehzahlsignal frei von Störungen, wie in Fig.SD

Segmenten 18a bis 18cbestehenden Kommutator sowie dargestellt ist

euf Gehäuse 23 auf. Der Anker 16 enthält einen Wenn die Streuflüsse von der Feldpolanoronung

^!kerker20 eine Welle 21 und eine Wicklung 22. relativ groß sind, kann mit den oben beschriebenen

Auße dem weist der Gleichstrommotor Metallager 25, 5 Ausführungsformen des Drehzahlgebers die Verfor-

rSTÄ halternde Feder 26 und eine ^ΐ£τ^^^^^ί^^

Schlüsse mit derselben Polarität miteinander m Reihe ^ neUst^ ^^ ^ ^ ^^ ^ ^ _{dargestellten}

geschaltet _anHprn sich die durch Ausführungsform eines Drehzahlgebers wird jedoch

Wenn sich der ^ * ^J^L^^S auch diese Schwierigkeit überwunden. Ein Fühlelement

die Spulen 19a und 196 vertäufenden StreuQussgwobei magnetischem Material hergestellt ist und

jede Spule 19a und ISJ Ae Große und,to Achtung .^ B ^^^ _vorgesehene dieses .Streuflusses *^uf—„^ateUenfo™ an ₂₀ Ansätze oder Vorsprünge 28 aufweist, ist an dem Kern

^" Q ' ^S{ ία 5 iwVerhalten foS der d™die 20 des Ankers befestigt Die Zahl der Vorsprünge 28 ist

den Spulen19a bzw. »* «*»J*Jj™»"^TJg entweder gleich der Zahl der Nuten des Ankers oder

Wicklung fließende Strom umgekehrt wird, werden J Fühleinrichtungen dienenden

•;SSE1-;ää . SSsSsSSSS

SgnSÄ^ durchdieRückwirkungdesAnkersupterdrücktwerden,

grund der Änderungen im Übergangs- bzw. Kontaktwi- so daß s.ch normale, gut zu verarbeitende Ausgangssderstand zwischen den Bürsten und dem Kommutator gnale ergeben.

sowie aufgrund anderer Faktoren ändern sich die an den 30

Spulen 19a und 196 festgestellten Signalwellen mit ei- Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

nem relativ niedrigen Zyklus und liegen um 90° außer

Phase. Da die beiden Spulen 19a und 196 mit gleicher ._-.-·

Polarität in Reihe geschaltet sind, tritt an den Ausgänigen T\ und T₂ ein Ausgangssignal mit der in Fig.3C gezeigten Wellenform auf.

Dieses Signal ist stabil und wird nicht durch die impulsförmigen Störungen oder Schwankungen beein-,flußt, die von der Wicklung herrühren; außerdem sind diesem Signal nicht die Störungen überlagert, die durch die Änderungen des Übergangswiderstandes zwischen den Bürsten und dem Kommutator hervorgerufen werden.

Die Frequenz des Ausgangssignals ist proportional * zur Drehzahl und der Zahl der zwischen den Ankerpolen 166 ausgebildeten Schlitze bzw. Nuten 16a.

Statt der Spulen 19a und 196 können auch andere, magnetische Fühleinrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise Hall-Generatoren.

Die zweite, in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform mit folgender Ausnahme: Die Spulen 19a und 196 sind mit entgegengesetzten Polaritäten in Reihe geschaltet Wenn sich der Anker 16 dreht, ändern sich die durch die Spulen 19a und 196 verlaufenden Streuflüsse, so daß um 180° außer Phase liegende Signalwellen an den Spulen 19a bzw. 196 erhalten werden, wie in Fig.5A und 5B dargestellt ist Die Frequenz der Signalwellen ist proportional der Zahl der Nuten oder Schlitze des Ankers sowie der Drehzahl. Damit tritt an den Ausgängen 71 und T₂ die in F i g. 5C gezeigte Signalwelle mit einer Frequenz auf, die •proportional der doppelten Nutenzahl des Ankers ist Die nadeiförmigen Impulse e, die bei einer Umkehrung des durch die Wicklung fließenden Stroms erzeugt werden, können auf einfache Weise durch ein herkömmliches Filter aus Kapazitäten und Widerständen beseitigt werden. Damit ist auch in diesem Fall das

Claims

Patentansprüche:

1. Drehzahlgeber für einen Gleichstrommotor, der eine als Stator dienende, magnetische Feldpolanordnung sowie einen drehbaren Anker mit einer Wick- S lung aufweist, mit einer neben einem Feldpol parallel zur Achsrichtung des Gleichstrommotors angeordneten Fühleinrichtung zur Erfassung der Größe und Richtung des Streuflusses der Feldpolanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß ίο