DE2930223C2

DE2930223C2 - Rotationsmeßvorrichtung für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE2930223C2
Application number: DE2930223A
Authority: DE
Inventors: Kosuke Moriguchi Osaka Hasimoto; Sadanobu Takatsuki Osaka Kawabe; Munehiko Kawanishi Hyogo Mimura; Ryosuke Kobe Hyogo Uchida; Tatsuo Itami Hyogo Yamasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1982-06-24
Also published as: JPS5953503B2; DE2930223A1; US4329636A; JPS5517478A

Description

gedrängte Bauweise des magnetischen Impuls-Drehzahlgebers realisiert, und andererseits ist die Schaltungsanordnung zur Gewinnung der Drehslellungssignale und eines Drehzahlsignals einfach aufgebaut und läßt sich ohne weiteres in integrierter Schaltungstechnik realisieren.

Besonders vorteilhafte Ausgestallungen und Weilerbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfühfungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des grundsätzlichen Aufbaus eines üblichen, selbststeuernden Synchronmotors,

F i g. 2A einen Axialschnitt durch eine Rotationsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2B einen Schnitt längs der Linie Ilß-IIß in Fig.2A,

Fig.2C einen Schnitt längs der Linie IIC-IIC in F i g. 2Ä,

Fig. 3 eine graphische Darstellung von Wellenformen am Luftspalt gemäß F i g. 2A,

Fig.4 ein Schaltbild einer erfindungsgemäß verwendbaren kombinierten Phasenregel- und Signalwandlerschaltung,

F i g. 5 eine graphische Darstellung von Wellenformen an verschiedenen Stellen der Anordnung gemäß Fig. 4.

Fig. 6A bis 6C den Fig.2A bis 2C ähnelnde Darstellungen einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 7A einen F i g. 2A ähnelnden Axialschnitt durch eine wettere Ausführungsform der Erfindung längs der Linie VIIA-VII/Un Fig. 7B,

Fig. 7B einen Schnitt längs der Linie Vllß-VIIß in F ig. 7 A,

Fig.8A einen Aufsicht auf einen Teil einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.8B eine Seitenansicht des Sockels gemäß F i g. 8A mit zugeordneten Teilen,

F i g. 8C eine schematische Darstellung des bei der Anordnung nach Fig.8B entstehenden Magnetflußpfads,

Fig.9 ein Schaltbild einer Steuerschaltung zur Abnahme eines Drehzahlsignals von der Anordnung nach F i g. 8A bis 8C,

Fig. 10 eine graphische Darstellung von Wellenformen an verschiedenen Stellen bei der Anordnung nach Fig. 9.

Fig. tIA eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Abwandlung der Anordnung nach Fig.8Abis8C

Fig. ÜB eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß F i g-11A mit weggelassenen Teilen,

Fig. 12A eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß verwendbaren Magnetfühlerelements, und

F i g. 12B ein Schaltbild des Wicklungsteils gemäß Fig. 12A.

F i g. 1 veranschaulicht den grundsätzlichen Schaltungsaufbau eines herkömmlichen selbststeuernden Dreiphasen-Synchronmotors 101 mit einer Dreiphasen-Ankerwicklung, einem Drehstellungsfühler bzw. -geber 102 und einem Drehzahlgeber 103, die mechanisch mit dem Motor 101 verbunden sind, sowie einer Dreiphasen-Umformerbrücke 104, die elektrisch mit der Ankerwicklung des Motors 101 verbunden ist und durch eine variable Stromquelle 105 gespeist wird, um die Stromzufuhr zum Motor 101 zu regeln. Die Brückenschaltung 104 weist für jede Phas« zwei in Reihe geschaltete Schalter 201 und 204, 203 und 206 bzw. 205 und 202 auf, bei denen es sich jeweils um einen Halbleiterschalter, etwa einen Transistor oder Thyristor handelt. Der Drehzahlgeber 103 ist mit einer Slromregelschaltung 106 über eine Drehzahlregelschaltung 107 verbunden. Der Drehstellungsgeber 102 ist mit einer Phasenregelschaltung 108 verbunden, und die Stromregelschaltung 106 ist an die variable Stromquelle 105 angeschlossen. Weiterhin ist zwischen die Stromquelle 105 und die Umformerbrücke 104 ein Strommeßfühler 109 zur Messung des tatsächlich an die Brückenschaltung 104 angelegten Strom eingeschallet.

Die Drehzahlregelschaltung 107 nimmt das Ist-Drehzahlsignal VV vom Drehzahlgeber 103 und ein von einer externen Vorrichtung gelieferten Bezugs-Drehzahlsi grials Vs ab. um ein Bezugsstromsignal Is zu erzeugen, welches den Unterschied zwischen beiden Signalen

2u aienibt Dieses BszyssJTis! /5 wird der S'.rornri?⁰?!· schaltung 106 mit dem vom Strommeßfühler 109 gemessenen Ist-Strom /feingegeben, um ein Differenzstromsignal Ie zwischen diesen beiden Signale zu liefern. Die variable Stromquelle 105 spricht auf dieses letztere Signal Ig so an, daß sie ihren Ausgangs- bzw. den Ist-Strom h auf eine Größe entsprechend des Bezugsstromsignals /s einregelt.

Bei der beschriebenen Stromregelung wird ein Eingi jJgsgleichstrom zur Umformerbrücke 104 geregelt, während der dem Synchronmotor 101 eingespeiste Strom nicht geregelt wird. Die Regelung des Eingangsgleichstroms ist jedoch der Regelung eines Motorstroms äquivalent, und zwar im Hinblick auf die Beziehung zwischen beiden Strömen sowie auf die Phasenregelung der Stromzufuhr zur Brückenschaltung 104. wie dies noch näher erläutert werden wird.

Der Drehzahlgeber 103 kann in vielen Fällen ein sogenannter Tachogenerator oder Impulskodierer sein. Im allgemeinen wird ein Tachogenerator für eine Drehzahlregelung benutzt, die mit ziemlich hoher Genauigkeit erfolgen muß. während ein Impulskodierer mit vergleichsweise einfachem Aufbau für eine Drehzahlregelung benutzt wird, bei welcher die Genauigkeit nicht zu hoch zu sein braucht. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Genauigkeit von Impulskodierern dadurch verbessert werden kann, daß die Zahl von Impulsen pro Umdrehung des Elektromotors vergrößert wird.

Die Phasenregelschaltung 108 spricht andererseits auf das Ist-Stellungssignal θ/π des Drehstellungsgebers 102 an. um Zünd- bzw. Durchschaltphasensignale 5hh bis Sz» zur Steuerung der Schalter 201 bis 206 7 - liefern. Diese Durchschaltphasensignale 5»t bis &06 werden durch die Phasenbeziehungen bezüglich der drehzahlabhängigen elektromotorischen Kraft bestimmt, die am Synchronmotor 101 induziert wird, und sie können in Abhängigkeit von der Vorwärts-, Rückwärts-, Auslaufoder Regenerationsbetriebsart variieren. Der bei Umformern vorgesehene Schalter besitzt im allgemeinen pro Wiederholungsperiode eine Durchschaltzeit entsprechend einem Drittel dieser Periode, so daß er als 120° -Durchschaltschalter bezeichnet werden kann. In diesem Fall ist die Regelung des Eingangsgleichstroms zum betreffenden Umformer in sich selbst

der Regelung des zugeordneten Motorstroms äquivalent.

Der Drehsieüungsgeber 102 besteht in vielen Fällen aus einem Näherungsschalter oder einem Impulskodie-

Rotafionsmeßvorrichuingen, wie der beschriebene Drehzahl- und Drehstellungsgeher, können vom photoeleklrischen Typ oder vom magnetischen Typ sein und eine Lichtquelle, eine magnetmotorische Kraftquel-Ie oder eine Signalwandlerschaltung aufweisen, die beispielsweise eine Wellenformerschaltung enthält. Derartige Vorrichtungen konnten bisher nur bis zu eint.!?/ gewissen Grad mit kleinen Abmessungen ausgebildet werden. Wie erwähnt, ergab sich daher bisher der Nachteil, daß bei Anbau einer solchen Rotationsmeßvorrichtung an einem Elektromotor, insbesondere einem solchen kleiner Abmessung, eine insgesamt große Anordnung erhalten wurde.

In den F i g. 2A bis 2C ist ein achtpoliger Dreiphasen- (d Synchronmotor mit der Rotationsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Die dargestellte Anordnung umfaßt eine Rotor- bzw. Läuferwelle 1, einen scheibenförmigen Läufer 2 auf der Welle 1, einen gemäß F! g. 2Ä an der Unterseite des Läufers 2 kcsxis! 2S zu diesem montierten, ringförmigen Feldmagneten 3 und einen Stator 4 aus zwei einander ähnelnden, kreisförmigen Platten, die mit Abstand von einander parallel zueinander angeordnet sind und den Läufer 2 sowie den Feldmagneten 3 zwischen sich einschließen, Und einer die Umfangsränder der beiden Platten verbindenden axialen Wand. In zentralen Bohrungen des Stators 4 sind zwei Lager 5 auf passende Weise befestigt, in denen die Läuferwelle 1 drehbar gelagert ist Weiterhin sind mehrere Ankerspulen 6, bei der dargestellten Ausführungsform sechs Ankerspulen, in gle .hen Winkelabständen voneinander, an der dem Feldmagneten 3 gegenüberstehenden Stator-Ringplatte koaxial zur Läuferwelle und mit einem gewissen Abstand unmittelbar unter dem Feldmagneten 3 »ngeordnet, so daß zwischen diesen Teilen ein als Magnetflußpfad wirkender Luftspalt 7 gebildet wird. Zusätzlich sind bei der dargestellten Ausführungsform drei Magnetfühlerelemente 8 in gleichen Winkelabständen auf der die Ankerspulen 6 tragenden Statorplatte zwischen den jeweils benachbarten Ankerspulen 6 »ngeordnet. so daß sich jeweils zwei Ankerspulen 6 zwischen je zwei Magnetfühlerelementen 8 befinden.

Gemäß Fig.2B enthält der Feldmagnet 3 eine Anzahl von N Magnetpolen, die sich mit S Magnetpolen abwechseln, wobei jeder Magnetpol von den benachbarten Polen in einem vorbestimmten Winkelabstand, nämlich entsprechend einem mechanischen Winkel von 45° angeordnet ist Weiterhin sind in einen Teil des Feldmagneten 3 Aussparungen in Form von Schlitzen 9 so eingestochen, daß diese in gleichen Winkelabständen in einem vorbestimmten Abschnitt der Außenumfangskante des Feldmagneten angeordnet sind und Mittel zur Erzeugung eines Impulsförmigen Signals (spaced signal) für den Läufer 2 bilden (vgL Fig.2B). Gemäß Fig.2 besitzen die Schlitze 9 jeweils eine Radialbreite W, eine Umfangsbreite R und einen Mittenabstand P. Bei der dargestellten Ausführungsform entspricht die Radialbreite W einem mechanischen Winkel von 7,5", während der Schlitz-Mittenabstand P 15° entspricht eo Ersichtlicherweise ist somit der Schlitz-Mittenabstand kleiner als der Winkelabstand bzw. Mittenabstand zwischen den Polen des Feldmagneten 3.

Wie noch näher zu beschreiben sein wird, stellen diese Schlitze Mittel zur Erzeugung von Drehzahlsignalen es dar.

Bezüglich des LuftspaJts 7 sei angenommen, daß go die Spaltlänge zwischen dem Teil des Feldmagneten 3, der keinen Schlitz aufweist, und der im Lufspalt 7 liegenden Fläche der Ankerspulen 6 angibt, während mit g\ die Spaltlänge zwischen dem der Randschlitze des Feldmagneten 3 aufweisenden Abschnitt und der im Luftspalt 7 liegenden Fläche der Ankerspulen 6 bezeichnet ist. Unter den angenommenen Bedingungen umfaßt eine zum Antrieb des Motors beitragende Feldvefteilung eine Komponente, die durch den Hauptluflspalt g_M Itiit der Spaltlänge go bestimmt wird und gleichmäßig ist, und eine Komponente, die durch einen Meßspalt gs mit einer Spaltlänge go, mit der Spaltlänge g\ abwechselnd, bestimmt wird, weil der Meßspalt gs den die Schlitze 9 aufweisenden Abschnitt der Oberfläche des Feldmagneten 3 berührt. Die Wellenform in Fig. 3 veranschaulichen die in Richtung des Drehwinkels θ/π des Läufers 2 gebildeten Luftspalte gM und gs. Wenn beispielsweise der Feldmagnet 3 eine Umfangsmäßig verteilte, im wesentlichen rechteckige magnelomotorische Kraft für jeden Magnetpol erzeugt.

hflciiit Hip VprtpiliiniT Hpr maonptisrhen Permeanzen Pu

aufgrund des Hauptluftspalts g\i für jede infinitesimale Flächeneinheit dieses Luftspalts im wesentlichen die Form entsprechend der dritten Zeile von Fig. 3. Dies bedeutet, daß diese Verteilung eine konstante Größe Po besitzt. Andererseits besitzt die Verteilung der magnetischen Permeanzen Ps aufgrund des Meßspalts gs für jede infinitesimale Flächeneinheit dieses Spalts praktisch die Form entsprechend der Wellenform b gemäß F i g. 3, nämlich eine pulsierende Form.

Wie weiterhin aus F i g. 3 hervorgeht, besitzt die Magnetflußdichte Bm im Hauptluftspalt gM eine praktisch konstante Größe Bo, die jedoch eine abwechselnde Polaritätsumkehrung erfährt, wenn sie sich in Umfangsrichtung des Feldmagneten 3 bzw. in Richtung des Drehwinkels Qm bewegt. Ebenso ist die Magnetflußdichte Ss im Meßspalt gs im wesentlichen ähnlich derjenigen im Hauptluftspalt, nur mit dem Unterschied, daß ihre flachen Scheitelabschnitte aufgrund des Einflusses der Schlitze 9 pulsieren (vgl. untere Wellenform gemäß F i g. i).

Die in Fig.2C schematisch dargestellten Magnetfühlerelemente 8 sind an den dem Meßspalt gt zugewandten Abschnitten des Läufers 4 angeordnet, so daß sie die Magnetflußdichte Bs in diesem Meßspalt gs messen. Die Magnetfühlerelemente 8 können beispielsweise jeweils aus einem Hall-Effekt-Element einem Reluktanzeffektelement oder dergleichen bestehen, das in Abhängigkeit von der gemessenen Magnetflußdichte ein elektrisches Signal zu erzeugen vermag, beispielsweise eine Änderung der Spannung, des Stroms oder der Impedanz. Mit anderen Worten: Bei der Drehung des Läufers 2 messen die einzelnen Magnetfühlerele-'mente 8 die Magnetflußdichte Bs im Meßspalt mit solcher Charakteristik, daß die Magnetflußdichte in Drehrichtung des Läufers 2 abwechselnd ansteigt und abfällt und/oder die Polarität infolge des Feldmagneten 3 invertiert wird.

Die Positionen, an denen die Magnetfühlerelemente auf dem Stator 4 angeordnet sind, können entsprechend der Schaltkreiskonfiguration einer zugeordneten Phasenregelschaltung, eines betreffenden Phasenregelsystems, der Zahl der Magnetpole und der Phasen eines zugeordneten Elektromotors usw. bestimmt werden. Da diese Anordnung keinen Teil der Erfindung darstellt, erübrigt sich eine nähere Erläuterung. Wie erwähnt ist die Fläche, über weiche das Magnetfühlerelement die MagnetfiuBdichte im MeSspalt mißt infinitesimal bzw. unendlich klein und vorzugsweise kleiner als eine

Fläche, die durch die Umfangsbreite R und die Radialbreite Wdes Schlitzes bestimmt wird.

Da die Magneifühlervorrichtung bei der Messung der Magnetflußdichte ein sehr kleines Meßsignal erzeugt, ist sie an eine Signalwandlerschaltung zur Verstärkung des Meßsignals und zur Bestimmung oder Formung seiner Wellenform angeschlossen. F i g. 4 veranschaulicht beispielsweise eine kombinierte Phasenregel- Und Signalwandlerschaltung. Die dargestellte Anordnung umfaßt eine Absolutwertschaltung 30, drei Komparatoren 301, die unmittelbar und über zugeordnete Umsetzer 303 mit sechs NAND-Gliedern 304 verbunden sind (vgl. Fig. 4). und ein zwischen die Absolutwertschaltung 300 und einen weiteren Komparator 302 eingeschaltetes Filter 305. Die Komparatoren 301, die Absolutwertschaltung 300, das Filter 305 und der Komparator 302 bilden eine Signalwandlerschaltung, während der Umsetzer 303 und die NAND-Glieder 304 eine Phasenregelschaltung bilden.

Die Arbeitsweise d?r -SchaUun" nach V\°.4 Ut im ?n folgenden anhand von F i g. 5 erläutert. In F i g. 5 veranschaulichen drei Wellenformen (a) die jeweiligen Magnetflußdichten Bsu, Bsv und Bsw, die bei der Drehung des Läufers 2 durch die drei Magnetfühlerelemente 8 (Fig.2C) gemessen werden. Wenn beispielsweise die Magnetfühlerelemente Spannungen liefern, welche den gemessenen Magnetflußdichten B_Su. B_Sv und Bsw proportional sind, werden die mit Bsi/, Bsv¹ bzw. BsW bezeichneten Spannungen zur Bestimmung ihrer Polarität dem betreffenden Komparator 301 eingespeist. Die Komparatoren 301 erzeugen somit entsprechende Grundwellensignale θυ, θ ν und θ\ν in Form von Rechteckimpulsen, wie sie bei (b) in F i g. 5 als Wellenformen Qu, θ vbzw. θ ivdargestellt sind.

Die Grundwellensignale θα θ ν und θιν werden den betreffenden Umsetzern 303 eingegeben, wobei die NAND-Glieder 304 entsprechende Durchschalt- bzw. Anschnittphasensignale 5201, 5202, 5203, 5204. 5205 und 5206 liefern, die bei (c) in F i g. 5 als Wellenformen 5 201 bis 5 206 dargestellt sind.

Andererseits wird die Spannung Bsi/ vom Magnetfühlerelement 8 für die U-Phase an die Absolutwertschaltung 300 angelegt, «sm in ein den absoluten Wert bzw. die absolute Größe darstellendes Signal umgewandelt zu werden. Dieses Absolutwertsignal durchläuft das Filter 305 und sodann den Komparator 302. Letzterer vergleicht das durch das Filter 305 gelaufene Signal mit einem Bezugssignal von einer mit ihm verbundenen Bezugssignalquelle zur Bestimmung des Pegels des Signals vom Filter 305 zwecks Lieferung einer Reihe von Impulsen Vk wie sie bei (d) in Fig.5 dargestellt jind. Die Impulsreihe V> besitzt eine Impulswiederhokingsfrequenz. welche der Zahl der Umdrehungen des Motors pro Zeiteinheit proportional ist

Die Impulsreihe V_F kann einem Filter eingegeben werden, durch welches sie in ein analoges Drehzahlsignal Vr entsprechend der Wellenform (d) gemäß F i g. 5 umgewandelt wird.

Ersichtlicherweise kann die Genauigkeit der Drehzahlmessung durch Vergrößerung der Zahl von eo Schlitzen für jede volle Umdrehung des Motors erhöht werden.

Bei der Anordnung gemäß Fig.2 ist die Rotationsmeßvorrichtung am Hauptteil des Motors angeordnet, d.h. sie ist in dem Motor eingebaut, so daß die Notwendigkeit für die Anordnung einer getrennten Vorrichtung dieser Art an der Außenseite des Motors entfällt Infolgedessen wird ein Motor mit kleinen Abmessungen erhalten. Insbesondere wird durch die Ausnutzung der vom Feldmagneten erzeugten magnetomotorischen iCraft eine Vergrößerung des Aufbaus des Motors vermieden.

Außerdem ist auch die Magnetflußdichte jedes Magnetpols im Hauptspalt gleichmäßig, während auch die magnetische Permeanz jedes Magnetpols im Meßspalt gleichmäßig ist. Durch diese Anordnung werden Probleme bezüglich einer Unwucht bzw. eines unausgeglichenen Drehmoments infolge eines unausgeglichenen Magnetflusses und dergleichen vermieden.

Anstelle rechteckiger Schlitze können selbstverständlich auch wellenförmige oder dreieckige Schlitze angeordnet werden. Wesentlich ist nur, daß die magnetische Permeanz für den Meßspalt so verteilt ist, daß sie umfangsmäßig und periodisch variiert.

Das Prinzip der vorstehend beschriebenen Rotationsmeßvorrichtung ist gleichermaßen auf mehrpolige Mehrphasen-Synchronmotoren und neben Scheibenläufermotoren möglicherweise auch auf Linearmotoren anwendbar.

Weiterhin ist die Erfindung gleichermaßen auf Elektromotoren anwendbar, deren Magnetfeld durch den Magnetkern und die Feldwicklung erzeugt wird. In diesem Fall wird der Meßspalt in einem Magnetpfad angeordnet, welcher vom FeldmagnetfluQ durchflossen wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 ist der Feldmagnet auf mechanischem Wege an der Enfläche oder Stirnfläche mit einer Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten versehen, durch welche die Dichte des das Magnetfühlerelement durchfließenden Magnetflusses periodisch variiert wird. Diese periodische Änderung der Magnetflußdichte kann jedoch auch magnetisch erfolgen. Insbesondere können die betreffenden magnetischen Ladungsvorrichtungen so abgewandelt werden, daß sie eine Anzahl von Ausnehmungen oder konkaven Abschnitten in einem vorbestimmten Schema an dem Abschnitt ihres Jochs schneiden, der bei Aufladung gegen den Feldmagneten anstößt, so daß die Ausnehmungen am Joch an einer Berührung mit dem Magneten gehindert werden. Dies fuhrt zu einer Verringerung der Magnetflußdichte an dem jeder Ausnehmung des Jochs zugewandten Abschnitt des Feldmagneten. Dies bedeutet, daß die Ausnehmungen oder Schlitze auf diese Weise am Feldmagneten auf magnetischem Wege gebildet werden können.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ist in den F i g. 6A bis 6C dargestellt, in denen die Teile der vorher beschriebenen Ausführungsform entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen wie vorher bezeichnet sind. Die dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig.2 nur dadurch, daß gemäß Fig.2 die Schlitze 9 an der Außenumfangsfläche des Feldmagneten 3 durch Anbringung eines weichen, magnetischen Materials an dieser Umfangsfläche gebildet sind. Durch teilweise maschinelle Bearbeitung eines weichen magnetischen Streifens 10 einer vorbestimmten Dicke können somit zahlreiche Schlitze 9 über eine vorbestimmte Länge des Streifens 10 hinweg und in Richtung dessen Dicke auf die vorher in Verbindung mit Fig.2B beschriebene Weise geformt werden. Der auf diese Weise bearbeitete Streifen 10 wird dann mittels einer geeigneten Maschine über seine Gesamtlänge hinweg an der Außenumfangsfläche des Feldmagneten 3 befestigt Der Streifen 10 schließt mit seiner gemäß F i g. 6A unteren Kante bzw. Fläche praktisch bündig mit der unteren Stirnfläche des

gi J ab, wobei die Schlitze 9, die durch den schraffierten Abschnitt in Fi p. 6B angedeutet, radial nach außen verlaufen.

Bei de- Ausführungsform gemäß Fig.6 ist die magnetische Permeanz in Drehrichtung des Motors so verteilt, daß sie in dem radial außerhalb der Feklrrtagneten 3 befindlichen Meßspalt gs periodisch variiert. Infolgedessen sind die Magnetfühlerelemente 8 am Stator 4 in Radialrichtung weiter von der Längsachse der Läuferwelle 1 als diejenigen gemäß Fig.2C angeordnet, so daß sie dem Meßspalt gs zugewandt sind, wie sich aus einem Vergleich zwischen den F i g. 6C und 2C ohne weiteres ergibt.

Während es sich bei der Ausführungsform nach F i g. 2 als schwierig erweisen kann, den Feldmagneten 3 zur Ausbildurg der Schlitze 9 maschinell zu bearbeiten, werden bei der Ausführungsform nach F i g. 6 diese Bearbeitung und der Zusammenbau vereinfacht, weil der geschlitzte Streifen bzw. Ring 10 getrennt angefertigt und am Feldmagneten 3 angebracht werden kann.

Gewünsc^tenfalls kann der Streifen 10 auf einem Ring aus nicht-magnetischem Material, wie Kunststoff oder dergleichen, mit einem solchen Innendurchmesser geformt werden, daß er starr, z. B. mit Festsitz, auf den Feldmagneten 3 aufsetzbar ist. Nach der Anbringung des Rings am Feldmagneten 3 werden mehrere magnetische Elemente in Form von Vorsprüngen in dem betreffenden Abschnitt des Rings eingesetzt, welcher dem magnetischen Streifen gemäß F i g. 6B entspricht Der nicht-magnetii,v.he Ring trägt somit in seinem Umfang eine Anzahl von stiftförmigen magnetischen Elementen als Vorsprünge, welche von der das Drehzahlsignal liefernden Einrichtung benötigt werden. Die magnetischen Elemente sind jedoch nicht auf die Form eines Stifts oder dergleichen beschränkt, sondern können auch eine halbkreisförmige Gestalt besitzen oder als Zahn (ähnlich eines Zahnrads) ausgebildet sein. Es ist lediglich erforderlich, die magnetischen Elemente auf der Oberfläche des nicht-magnetischen Rings zu befestigen oder sie in diesen Ring so einzulassen, daß sich die magnetischen Elemente in einem möglichst kleinen Abstand von der Stirnfläche des Feldmagneten befinden und in einer vom zu erzeugenden Motordrehzahlsignal abhängigen Zahn vorhanden sind.

Die in Fig.7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 2 nur dadurch, daß gemäß den Fig.7A und 7B die einzelnen Magnetfühlerelemente 8 jeweils auf einem zylindrischen Sockel sitzen, so daß der Luftspalt verkleinert wird, über den diese Elemente den mit den Schlitzen 9 versehenen Abschnitt des Feldmagneten 3 zugewandt sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fi g. 7 besitzt jedes Magnetfühlerelement 8 eine höhere Ansprechempfindlichkeit als bei der Ausführungsform nach Fig.2C Insbesondere können die Wechselspannungssignale, von denen das Drehzahlsignal abgeleitet wird, einen hohen Pegel besitzen.

Wie in Verbindung mit Fig.2B beschrieben, können die Schlitze 9 über ihre Gesamtlänge hinweg radial auf der Oberfläche des Feldmagneten 3 angeordnet sein. Diese Anordnung ist auch auf die Ausführungsform gemäß F i g. 6 anwendbar. Aufgrund dieser Anordnung wird das von den einzelnen Magnetfühlerelementen gelieferte Signal kaum verändert, während jedoch der zum Antrieb des Motors beitragende Feldmagnetfluß bezüglich seiner Dichte entsprechend den Schützen bzw. konkaven und konvexen Abschnitten variiert.

Wenn daher die Ankerspulen am Stator m Flächenbeziehung zum Feldmagneten verteilt angeordnet werden, verursachen diese konkaven und konvexen Abschnitte kaum Welligkeit im erzeugten Drehmoment. Hierdurch wird das Drehmoment vergleichmäßigt.

Fig.8 veranschaulicht noch eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei jedoch r tir die Teile dargestellt sind, die zur Bildung eines Magnetflußpfads erforderlich sind, über den der Magnetfluß sum jeweils zugeordneten Magnetfühlerelement fließt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.8 ist der Außenumfang des scheibenförmigen Läufers 2 in einem vorbestimmten Muster gezackt bzw. verzahnt. Der Läufer-Außenumfang weist dabei sich mit konvexen Abschnitten abwechselnde konkave Abschnitte (vgl. Fig.8A) auf, welche die Mittel zur Erzeugung des Drehzahlsignals bilden. Der Feldmagnet 3 ist dabei so magnetisch gepolt, daß er eine achtfache Polkonstruktion gemäß Fig.8A bildet Die am Außenumfang des Läufers 2 vorgesehenen konkaven und konvexen Abschnitte erfahren in jedem übergaftgspunki von einem Magnetpol auf den anderen eine Phasenumkehrung. Bei Betrachtung der konkaven und konvexen Abschnitte in der einen Richtung um den scheibenförmigen Läufer 2 herum entsprechen hierbei die konvexen Abschnitte am Umfang jedes N-Polstücks den konvexen bzw. den konkaven Abschnitten am Umfang des benachbarten S-Polstücks. Gemäß Fig.8A besitzen außerdem die konvexen Abschnitte einen Mittenabstand P, der kleiner isl als der Erstreckungswinkel bzw. der Polstück-Mittenabstand des Feldmagneten 3.

Wie bei der Anordnung gemäß F i g. 2 können für einen Dreiphasen-Synchronmotor drei Magnetfühlerelemente verwendet werden. Dabei sind die drei Magnetfühlerelemente 8 jeweils auf Sockeln 401, 402 und 403 angeordnet die gemäß Fig.8A auf gleiche Winkelabstände von 120° voneinander verteilt sind. Die Sockel sind jeweils gleich ausgebildet; in F i g. 8B ist der Sockel 401 mit dem zugeordneten Magnetfühlerelement 8 veranschaulicht Der Sockel 401 ist dabei U-förmig um das Magnetfühlerelement 8 herumgebogen. Die Stirnflächen beider Schenkel des U-förmigen Sockels 401 schließen praktisch bündig mit der Oberseite des von ihnen umschlossenen Magnetfühlerelements 8 ab, und ihr Mittenabstand entspricht dem Mittenabstrvd P der konvexen Abschnitte des Läufers 2. Gemäß Fig.8C weist der Sockel 401 eine den Feldmagneten 3 untergreifende Zunge auf.

Wenn sich der Sockel 401 beispielsweise in der durch das Rechteck 401 in Fig.8A angedeuteten Stellung befindet, ist ein in F i g. 8C durch die Pfeile angedeuteter Magnetflußpfad geschlossen. Dieser läßt sich vom N-PoI des Feldmagneten 3 durch die Zunge des Sockels 401, dessen U-förmigen Abschnitt, in welchem sich das Magnetfühlelement 8 befindet, den dem U-förmigen Abschnitt zugewandten konvexen Abschnitt und sodann zurück zum S-PoI des Feldmagneten 3 verfolgen. Unter diesen Bedingungen durchfließt das Magnetfühlerelement 8 ein Magnetfluß mit geringerer Dichte als derjenigen des Magnetflusses durch den U-förmigen Abschnitt des Sockels 401. Wenn sodann der Läufer 2 über einen Winkel entsprechend dem halben Mittenbzw. Teilungsabstand P weitergedreht wird, so daß ein konvexer Abschnitt (Zahnlücke) in Ausrichtung auf das Magnetfütüerelement 8 gelangt, steigt die Dichte des das Magnetfühlerelement 8 durchfließenden Magnetflusses an, während die Dichte des Magnetflusses durch den U-förmigen Abschnitt des Sockels 401 abnimmt

Dieser Vorgang wiederholt sich bei der Drehung des Läufers 2 fortlaufend, so daß das Magnttfühlerelement 8 ein Ausgangssignal mit abwechselnd ansteigendem und abfallendem Pegel liefert. Das Magnetfühlerelement 8 erzeugt somit einen Wechselstrom mit einer der Drehzahl des Läufers 2 proportionalen Frequenz. Dasselbe gilt auch für die anderen Magnetfühlerelemente 8.

Wie erwähnt, ändert sich die Phase der konvexen und konkaven Abschnitte bzw. des Zahnprofils am scheibenförmigen Läufer 2 bei jedem Übergang von einem N-auf einen S-PoI. Auf diese Weise kann ein Signal für die Drehzahl ohne weiteres dadurch erhalten werden, daß einfach die Ausgangssignale der drei Magnetfühlerelernente 8 arithmetisch addiert werden.

F i g. 9 veranschaulicht beispielhaft eine Schaltung zur Durchführung der genannten Addition. Wenn beispielsweise als Magnetfühlerelement ein Hall-Effekt-Element verwendet wird, sind drei derartige Elemente 71,72 und 73 parallel zueinander über eine Plus- und eine Minusklemme einer Gleichspaiinungsquelle über zugeordnote Widerstände bzw. einen gemeinsamen Widerstand geschaltet (vgl. Fig.9). Diese HaF Effekt-Elemente 71, 72 und 73 liefern an der einen Ausgangsklemme Ausgangssignale der einen Polarität, die ihrerseits über Widerstände jeweils gleichen Widerstandswerts zusammenaddiert werden, und außerdem Ausgangssignale der entgegengesetzten Polariiät an ihren anderen Ausgangsklemmen, die ihrerseits über getrennte Widerstände jeweils gleichen Widerstandswerts zusammenaddiert werden. Die Hall-Effekt-Elemente 71, 72 und 73 liefern somit ihre jeweiligen Ausgar gssignale differential.

Die Summe der Ausgangssignale mit der einen Polaritiit wird mit der Summe der Ausgangssignale der anderen Polarität an einen Verstärker 74 angelegt, in welchem die beiden Summen der Ausgangssignale addiert und verstärkt v/erden, so daß ein die Drehzahl des Motors bzw. Läufers 2 angebendes Signal erhalten wird.

In Fig. 10 sind die Ausgangssignale der Hall-Effekt-Elemente 71, 72 und 73 durch die Wellenformen (a), (b) bzw. (c) veranschaulicht, und zwar unter der Voraussetzung, daß die Grundkomponente aufgrund des scheibenförmigen Läufers ohne konkave und konvexe Abschnitte, d.h. das Ausgangssignal jedes Hall-Effekt-Elementes aufgrund seiner Messung nur der Magnetnußdichte des Feldmagneten, eine Sinuswellenform besitzt, welcher die Ausgangssignalkomponenten desselben Hall-Effekt-Elements aufgrund der konkaven und konvexen Abschnitte am Außenumfang des Läufers 2 überlagert sind. Ersichtlicherweise kann die Gesamtzahl dieser konkaven und konvexen Abschnitte ein Vielfaches von 3 sein. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 8 beträgt diese Gesamzahl 24.

Durch Addition der Signale mit den Wellenformen (a), (b) und (c) ergibt sich die Wellenform (d) gemäß Fig. 10. Letztere stellt das Ausgangssignal des Verstärkers 74 dar. Bei der beschriebenen Addition führen die konvexen Abschnitte entsprechend dem N-PoI zu einem Anstieg des Ausgangssignals in positiver Richtung, während die konkaven Abschnitte entsprechend dem S-PoI auf ähnliche Weise zu einem Anstieg des Ausgangssignals in positiver Richtung bzw. negativer Richtung führen- Durch die Addition der Wellenformen (ä), (b) und (c) gemäß Fig, 10 wird somit die nur vom Feldmagneten herrührende Grundkomponente unter» drückt, so daß die Ausgangskomponenten aufgrund der konkaven und konvexen Abschnitte am Außenumfang des Läufers zurückbleiben. Auf diese Weise wird ein die Drehzahl des Motors oder des Läufers 2 angebendes Signal erzeugt

Während mit der Schaltung gemäß Fig.9 die Grundkomponente unterdrückt wird, ist darauf hinzuweisen, daß das Drehzahlsignal auch unter Heranziehung der Grundkomponente ohne die Schaltung nach F i g. 9 erzeugt werden kann.

Ersichtlicherweise kann auch ein Drehstellungssignal durch Bestimmung der Polarität des Ausgangssignals jedes Hall-Effekt-Elements abgeleitet werden.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß mit der Ausführungsform gemäß F i g. 8 sowohl diis Drehstellungs- als auch das Drehzahlsignal auf der Grundlage der magnetomotorischen Kraft des Feldmagneten erzeugt werden kann.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 8A bis 8C kann auf die in F i g. 1IA bis 11B dargestellte Weise abgewandelt werden. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist der Außenumfangsrand des scheibenförmigen Läufers 2 geschlitzt bzw. verzahnt und senkrecht zur Läuferscheibe in Richtung auf den Stator 4 abgewinkelt, wie dies am besten aus F i g. 11A ersichtlich ist Auf diese Weise wird eine den konkaven und konvexen Abschnitten gemäß F i g. 8A äquivalente Konfiguration erhalten.

Die einzelnen Magnetfühlerelemente sind dabei am Stator in einer F'osition angeordnet, in welcher sie nacheinander unmittelbar von den einzelnen Lücken und Zähnen überlaufen werden. Den Sockel jedes M.iignetfühlerelements umfaßt eine Zunge 404 und zwei einander liegenüberstehende Vorsprünge 405, die materialeinheitlich mit dem Stator 4 verbunden sind, wobei das Magnetfühlerelement 8 gemäß F i g. 11B zwischen die beiden gegenüberstehenden Vorsprünge 405 eingesetzt ist. Die beiden Vorsprünge 405 sind den beiden Schenkeln der U-Form gemäß Fig.8B äquivalent.
Das Magnetfühlerelement 8 kann beispielsweise die Form eines Transformators oder Wandlers gemäß Fig. 12A besitzen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Dauermagnet 13 von einem der Hall-Effekt-Elemenle entfernt am Stator 4 in einer Position angeordnet, in welcher er auf noch ;tu beschreibende Weise unter den das Drehzahlsignal liefernden Mitteln zu liegen kommt Ein Magnetkern 14 in Form eines kurzen Stifts oder Zapfens erstreckt sich von dem von Stator 4 abgewandten Ende des Magneten

13 koaxial zu diesem in Richtung auf den Läufer 2, wobei so der Magnetkern 14 mit einer Erregerwicklung 15 bewickelt ist. Der Dauermagnet 13 ist magnetisch >o gepolt, daß seine N-und S-PoIe neben dem Magnetkern

14 bzw. neben dem Stator 4 liegen. Die Bauteile 13 bis 15 bilden einen Magnetfühler. In vorbestimmten, gleichen Winkelabständen voneinander sind am kreisförmigen Feldmagneten 3 Winkelstücke 16 derart angebracht, daß ihr einer Schenkel an der Querfläche des Feldmagneten 3 befestigt ist während ihr anderer Schenkel im wesentlichen bündig mit der Fläche des Feldmagneten abschließt, welche den Ankerspulen 6 am Stator 4 zugewandt ist Diese anderen Schenkel der bförmigen Winkelstücke 16 ragen radial nach außen, so daß bei der Drehung des Läufers 2 jedes Magnetfühlefe* lement 13, 14, 16 nacheinander Von den einzelnen Winkelstücken 16 überlaufen wird, die zu den Magnetfühlerelementen einen engen Lufspatt festlegen. Diese L-förmigen, weichmagnetischen Winkelstücke 16 stellen die das Drehzahlsignal liefernden Mittel dar,

Gemäß F i g. 12B ist eine Wechselstromquelle 17 über einen Widerstand an die Erregerwicklung angeschlossen, um diese mit einem sinusförmigen Signal mit einer Frequenz entsprechend einem Mehrfachen von 1OkHz zu speisen. Dieselbe Anordnung Findet sich bei den restlichen Magnetfühlerelementen. Der Dauermagnet 13 dient zur Lieferung eines Vormagnetisierungsflusses einer vorbestimmten Größe durch den Magnetkern 14. Der hauptsächliche Magnetpfad verläuft dabei vom Dauermagneten 13 über den Magnetkern 14, das magnetische Winkelstück 16, den Feldmagneten 3, den Stator 4 und sodann zum Magneten 11 bzw. 13. Der Magnetflußpfad enthält einen zwischen dem Feldmagneten3 und dem Stator4 festgelegten Luftspalt, welcher in jeder Position des umlaufenden Läufers 2 unverändert bleibt und daher eine konstante Reluktanz besitzt, während der andere Luftspalt eine sich während der Drehung des Läufers 2 ändernde Reluktanz besitzt, weil deren Verdrehung des Läufers 2 die magnetischen Winkelstücke 16 abwechselnd über dem Magnetkern 14 vorhanden sind und nicht vorhanden sind.

Das Magnetfühlerelement gemäß Fig. 12 vermag somit eine Änderung der Magnetflußdichte zu messen.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht somit hervor, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl ein Drehzahl- als auch ein Drehstellungssignal für einen zugeordneten Elektromotor zu liefern vermag. Außerdem können dabei die erforderlichen Magnetfühlerelemente aufgrund der Anordnung eines Meßspalts im Motor selbst untergebracht werden, indem die magnetomotorische Kraft aufgrund eines anliegenden Magnetfelds als magnetomotorische Kraftquelle ausgenutzt wird. Die Erfindung bietet damit den Vorteil, daß ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüsteter Elektromotor kleine Abmessungen besitzt und sich einfach herstellen läßt, wobei trotz des Einbaus der Rotationsmeßvorrichtung in dem Motor große Abmessungen desselben vermieden werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotationsmeßvorrichtung für einen Elektromotor mit einem Rotor, einer Feldmagneteinrichtung mit mehreren am Rotor befestigten Magnetpolen, einem Stator und mindestens einer in diesem angeordneten Ankerspule, mit einem magnetischen Impulsdrehzahlgeber, der einerseits aus einer Einrichtung zur wiederholten Veränderung eine Magnetflußpolarität entsprechend der Drehung eines umfangmäßig mit Aussparungen und Permanentmagneten versehenen rotierenden Teiles und andererseits aus Magnetflußfühlerelementen besteht, weiche die sich wiederholenden Magnetflußdichteänderungen entsprechend der Drehung des rotierenden Teiles in entsprechende elektrische Signale umwandeln und den Aussparungen gegenüber liegen, mit einer Drehstellungsgebereinrichtung und mit einer Schaltungsanordnung zur Phasenregelung der dem Elektromotor zugeführten Phasensignaie, wobei die Drehstellungsgebereinrichtung die Schaltungsanordnung mit Drehstellungssignalen beschickt, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) der magnetische Impuls-Drehzahlgeber ist innerhalb des Gehäuses des Elektromotors angeordnet;

b) mit dem Rotor ist ein Feldmagnetring (3) verbunden, der Permanentmagnete mit einem tangential orientierten Magnetfeld aufweist, die jeweils einen Kreissektor definieren, mit am Umfang des Feldmagnetringes innerhalb jedes Kreissektors aus^ebilde. .n mehreren schlitzförmigen Aussparungen (9);

c) innerhalb des Stators (4) ·,' ,d die Magnetflußfühlerelemente (8) angeordnet;

d) die Schaltungsanordnung zur Gewinnung der Drehstellungssignale und eines Drehzahlsignals enthält folgende Einrichtungen:

dl) für jede Phase eine Impulsformerstufe (301) zur Umwandlung des Ausgangssignals eines betreffenden Magnetfühlerelementes (8) in ein Rechteckimpulssignal;

d2) für jede Phase einen Umsetzer (303), der das Rechteckimpulssignal der jeweiligen Phase empfängt;

d3) mehrere NAND-Glieder (304), die durch die Impulsformerstufen (301) und die Umsetzer (303) angesteuert werden und die Phasensignale (5201 bis 5206) erzeu· gen;

e) und eine von einem der Magnetflußfühlerelemente gespeiste Absolutwertschaltung (330), die eine Impulsfolge erzeugt, deren Impulsfolgefrequenz der Umdrehungszahl des Elektromotors proportional ist.

2. Rotationsmeßvorrichtung für einen Elektromotor mit einem Rotor, einer Feldmagneteinrichtung mit mehreren am Rotor befestigten Magnetpolen, einem Stator und mindestens einer in diesem ω angeordneten Ankerspule, mit einem magnetischen Impulsdrehzahlgeber, der einerseits aus einer Einrichtung zur wiederholten Veränderung eines Magnetflußpolarität entsprechend der Drehung eines umfangmäßig mit Aussparungen und Permanentmagneten versehenen rotierenden Teiles und andererseits aus Magnetflußfühlerelementen besteht, weiche die sich wiederholenden Magnetflußdichteänderungen entsprechend der Drehung des rotierenden Teiles in entsprechende elektrische Signale umwandeln und den Aussparungen gegenüber liegen, mit einer Drehstellungsgebereinrichtung und mit einer Schaltungsanordnung zur Phasenregelung der dem Elektromotor zugeführten Phasensignale, wobei die Drehstellungsgebereinrichtung die Schaltungsanordnung mit Drehstellungssignalen beschickt, gekennzeichnet d'irch die Kombination der folgenden Merkmale:

b) mit dem Rotor ist ein Feldmagnetring (3) verbunden, der Permanentmagnete mit einem tangential orientierten Magnetfeld aufweist, die jeweils einen Kreissektor definieren, mit am Umfang des Feldmagnetringes innerhalb jedes Kreissektors ausgebildeten mehreren schlitzförmigen Aussparungen (9);

c) innerhalb des Stators (4) sind die Magnetflußfühlerelemente (8) angeordnet;

dl) für jede Phase eine Impulsformerstufe (301) 7<jr Umwandlung des Ausgangssignals eines betreffenden Magnetfühlerelementes (8) in ein Rechieckimpulssignal:

d3) mehrere NAND-Glieder (304), die durch die Impulsformerstufen (301) und die Umsetzer (303) angesteuert werden und die Phasensignale (5201 bis 5206) erzeugen;

e) und eine von den Magnetflußfühlerelementen (71, 72, 73) gespeistt Addierschaltung (74). welche die Phasensignale Zdi Gewinnung eines Drehzahlsignals addiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der NAND-Glieder

(304) doppelt so groß ist wie die Anzahl der Phasen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Absolutwertschaltung (300) eine Reihenschaltung aus einem Filter

(305) und einem Komparator (302) angeschaltet ist. wobei der Komparator (302) das Filterausgangssignal mit einem Bezugswert vergleicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Feldmagnetringes (3) in einem vorbestimmten Muster gezackt ausgebildet ist, derart, daß sich konvexe Abschnitte mit konkaven Abschnitten abwechseln (F ig. 8).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnetring (3) so magnetisch gepolt ist, daß er eine achtfache Polkonstruktion bildet.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven Abschnitte jedes N-Polabschnitts den konvexen Abschnitten jedes S-Polabschnitts oder umgekehrt entsprechen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußfühlerelemente (8) dem Umfangsrand des Feldmagnetrin-

ges (3) gegenüberliegend in Lage gehalten sind (F ig. 8C).

Die Erfindung betrifft eine Rotationsmeßvorrichtung für einen Elektromotor mit einem Rotor, einer Feldmagneteinrichtung mit mehreren am Rotor befestigten Magnetpolen, einem Stator und mindestens einer in diesem angeordneten Ankerspule, mit einem magnetischen Impulsdrehzahlgeber, der einerseits aus einer Einrichtung zur wiederholten Veränderung eine Magnetflußpolarität entsprechend der Drehung eines umfangmäßig mit Aussparungen und Permanentmagneten versehenen rotierenden Teiles und andererseits aus Magnetflußfühlerelementen besteht, weiche die sich wiederholenden Magnetflußdichteänderungen entsprechend der Drehung des rotierenden Teiles in entsprechende elektrische Signale umwandeln und den Aussparungen gegenüber liegen, mit einer Drehstellungsgebereinrichiung und mit einer Schaltungsanordnung zur Phasenregelung, wobei die Drehstellungsgebereinrichtung die Schaltungsanordnung mit Drehstellungssignalen beschickt.

Eine derartige Rotationsmeßvorrichtung ist aus der DE-AS 11 38 240 bekannt Da diese bekannte Rotationsmeßvorrichtung außerhalb des Gehäuses des Elektromotors angeordnet ist, beansprucht sie zusätzlich Raum oder einen zusätzlichen Gehäuseabschnitt

Aus der Zeitschrift »Elektronische Rundschau«, Nr. 8. (1960) Seiten 342—326 ist ein magnetischer Impulsdrehzahlgeber bekannt der einerseits auf einem Rotor mit umfangsmäßig am Rotor ausgebildeten magnetischen Zählen und andererseits aus Magnetflußfühlerelementen besteht die im Abstand zum Umfang des mit den Zähnen ausgestatteten Rotors angeordnet sind, und die Magnetflußdichteänderungen in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln vermögen. Der Magnetfluß des Rotors verläuft bei dieser bekannten Konstruktion in radialer Richtung, wodurch eine raumsparende Bauweise nicht in dem wünschenswerten Ausmaß realisiert werden kann, da die Magnetflußfühlerelemente in radialer Richtung an dem betreffenden Rotor angeordnet werden müssen. Außerdem werden derartige magnetische Impulsdrehzahlgeber von außen an einen betreffenden Motor angeschaltet.

Aus der DE-PS 10 13434 ist eine Einrichtung zur Messung von Bandlängjngen in Verbindung mit Walzanlagen bekannt. Das wesentliche dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß nur einer der Rotationskörper gleichmäßig verteilte Markierungen aufweist, die an einem zugeordneten Abnehmer Impulsspannungen erzeugen, die einen Geber steuern, der einen anderen Rotationskörper entsprechende Markierungen aufträgt die von einem diesem Rotationskörper zugeordneten Abnehmer abgetastet werden.

Schließlich ist aus der DE-OS 19 08 835 eine Vorrichtung zum Abtasten einer Drehbewegung eines sich drehenden Körpers bekannt, die dadurch gekennzeichnet, ist, daß am drehenden Körper ein Permanentmagnet befestigt ist, neben dessen Bewegungsbahn ortsfest ein Teil aus einem Magnetkörper und einem Halbleiterelement mit durch Kraftbeaufschlagung stark veränderlichem ifmcen Widerstand angeordnet ist

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Rotationsmekvorrichtung für einen Elektromotor der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß sie sehr wenig Raum beansprucht und dennoch sehr genaue Messungen von Rotationsbewegungen zu liefern vermag.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Rotationsmeßvorrichtung der eingangs definierten Art gemäß einem ersten Lösungsvorschlag erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

b) mit dem Rotor ist ein Feldmagnetring verbunden, der Permanentmagnete mit einem tangential orientierten Magnetfeld aufweist, die jeweils einen Kreissektor definieren, mit am Umfang des Feldmagnetringes innerhalb jedes Kreissektors ausgebildeten mehreren schlitzförmigen Aussparungen;

c) innerhalb des Stators sind die Magnetflußfühlerelemente angeordnet;

d) die Schaltungsanordnung zur Gewinnung der Drehstellungssignale und ein*-: Drehzahlsignals enthält folgende Einrichtungen:

dl) für jede Phase eine Impulsformerstufe zur Umwandlung des Ausgangssignals eines betreffenden Magnetfühlerelementes in ein Rechteckimpulssigna];

d2) für jede Phase einen Umsetzer, der das Rechteckimpulssignal der jeweiligen Phase empfängt;

d3) mehrere NAMD-Glieder, die durch die Impulsformerstufen und die Umsetzer angesteuert werden und die Phasensignale erzeugen;

e) und eine von einem der Magnetflußfühlerelemente gespeiste Absolutwertschaltung, die eine Impulsfolge erzeugt deren Impulsfolgefrequenz der Umdrehungszahl des Elektromotors proportional ist.

Die genannte Aufgabe wird gemäß einem zweiten Lösungsvorschlag erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

b) mit dem Rotor ist ein Feldmagnetring verbunden, der Permanentmagnete mit einem tangential orientierten Magnetfeld aufweist, die jeweils einen Kreissektor definieren, mit am Umfang des Feldmagnetringes innerhalb jedi.s Kreiasektors ausgebildeten mehreren schlitzförmigen Aussparungen;

c) innerhalb des Stators sind die Magnetflußfühlerelemente angeordnet;

Hl) für jede Phase eine Impulsformerstufe zur Umwandlung des Ausgangssignals eines betreffender. Magnetfühlerelementes in ein Rechteckimpulssignal;

d2) für jede Phase einen Umsetzer, der das Rechteckimpulssignal der jeweiligen Phase empfang <;

d3) mehrere NAND-Glieder, die durch die Impulsformerstufen und die Umsetzer angesteuert werden und die Phasensignale erzeugen;

e) und eine von den Magnetflußfühlerelementen gespeiste Addierschaltung, welche die Phasensignale zur Gewinnung eines Drehzahlsignals addiert.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rotationsmeßvorrichtung wird einerseits eine sehr