DE3532510A1

DE3532510A1 - Three-phase tachogenerator

Info

Publication number: DE3532510A1
Application number: DE19853532510
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Dr Thalheim; Hans-Hermann Sterzing; Herbert Quade
Original assignee: THALHEIM TACHOMETERBAU KG
Current assignee: THALHEIM TACHOMETERBAU KG
Priority date: 1985-09-12
Filing date: 1985-09-12
Publication date: 1987-03-19
Also published as: DE3532510C2

Abstract

A three-phase tachogenerator is equipped especially with a three-phase winding and a rotor 7. In addition, it has a device for rectifying the voltage emitted by the coils of the winding of the stator 5. For this purpose, a plurality of permanent magnets 9, 10, which are magnetized alternately radially outwards and inwards, are arranged on the rotor 7, distributed uniformly over the circumference and at the same distance from the rotor shaft. The permanent magnets can be constructed to be approximately flat on their surface facing the stator 5 and can be arranged tangentially with respect to the circumference of the rotor 7, so that the magnetic flux in the air gap between each permanent magnet 9, 10 and the associated coil U, V, W assumes a constant gradient over an angle of 60 DEG , and the voltage emitted hence assumes a constant value. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehstromtachogenerator mit einem eine insbesondere dreiphasige Wicklung mit z. B. 9 Spulen und 18 Nuten aufweisenden Stator, einem einen radial zur Rotorachse magnetisierten Permanentmagneten tragenden Rotor und einer Einrichtung zum Gleichrichten der von den Spulen der Wicklung des Stators abgegebenen Spannung. Derartige Tachogeneratoren - manchmal auch Tachoduktoren genannt - dienen dazu, Geschwindigkeitswerte, insbesondere Drehzahlen, von Wellen, Rädern u. dgl. in proportionale, elektrische Ströme umzuwandeln. Derartige Tachogeneratoren werden oft in Verbindung mit Regel- und Steuereinrichtungen eingesetzt.The invention relates to a three-phase tachometer with a three-phase winding in particular e.g. B. 9 coils and 18 slots stator, one bearing permanent magnets magnetized radially to the rotor axis Rotor and a device for rectifying the voltage supplied to the coils of the winding of the stator. Such tachometer generators - sometimes also tachometers called - serve speed values, in particular Speeds, of shafts, wheels and. like. in proportional, convert electrical currents. Such tachometer generators are often used in conjunction with regulating and control devices used.

Es sind Drehstromtachogeneratoren der eingangs beschriebenen Art bekannt, z. B. Thalheim "Tachoduktoren" in der Zeitschrift "Der Maschinenmarkt", 65. Jahrgang, Nr. 99 vom 11.12.1959. Dabei weist der Stator eine dreiphasige Wicklung auf, die z. B. aus 12 Spulen bestehen kann. Der im Stator rotierende Rotor besteht aus einem Permanentmagneten, der radial zur Rotorachse magnetisiert ist, z. B. mit vier Polpaaren in symmetrischer Anordnung. Es ist eine Anordnung zum Gleichrichten der von den Spulen der Wicklung des Stators abgegebenen Spannung vorgesehen, die unter Verwendung von Halbleitergleichrichtern ausgebildet ist. Die Wicklung des Stators ist dreiphasig ausgebildet, um bei der anschließenden Gleichrichtung, mittels einer Halbleiterdrehstrombrücke, eine höhere Frequenz der Restwelligkeit zu erhalten. Die bekannten Tachogeneratoren der beschriebenen Art weisen den Vorteil auf, daß sie fremdspannungsfrei und weitgehend verschleißfrei arbeiten. In nachteiliger Weise ist jedoch die Drehzahl-Spannungskennlinie im unteren Bereich nicht linear, bedingt durch die Schleusenspannung der Halbleiter. Dies bedeutet, daß bei kleinen Drehzahlen, also niedrigen Geschwindigkeiten, solche Tachogeneratoren nicht brauchbar sind. Aus diesem Grund wird für die verschiedenen Ausführungen von Tachogeneratoren auch jeweils eine Mindestdrehzahl vorgeschrieben. Weiterhin weisen solche Drehstromgeneratoren systembedingt den Nachteil auf, daß die abgegebene Spannung in ihrer Polarität drehrichtungsunabhängig ist, d. h. es ist anhand der abgegebenen Spannung nicht erkennbar, ob die Welle beispielsweise links oder rechts herum läuft. Schließlich besitzen solche Tachogeneratoren eine schlechte Restwelligkeit in der Größenordnung von 4,2%.There are three-phase tachogenerators of the type described at the beginning Kind known, e.g. B. Thalheim "speedometer" in the magazine "The machine market", 65th year, No. 99 from 11.12.1959. The stator has a three-phase winding on the z. B. can consist of 12 coils. The one in the stator rotating rotor consists of a permanent magnet which is magnetized radially to the rotor axis, for. B. with four pole pairs in a symmetrical arrangement. It is an arrangement for Rectify the coils of the winding of the stator provided voltage provided using Semiconductor rectifiers is formed. The winding of the Stator is three-phase to be used in the subsequent Rectification, using a three-phase semiconductor bridge, to get a higher frequency of ripple. The well-known Tachogenerators of the type described have the Advantage on that they are free of external voltage and largely free of wear work. The disadvantage is, however Speed-voltage characteristic curve not linear in the lower area, due to the lock voltage of the semiconductors. This means, that at low speeds, i.e. low speeds, such tachometer generators are not usable. Out for this reason, the different versions of Tachogenerators also prescribed a minimum speed. Such three-phase generators also have system-related disadvantage that the output voltage its polarity is independent of the direction of rotation, d. H. it is not recognizable from the voltage delivered, whether the wave runs left or right, for example. After all, such tachometer generators have a bad one Ripple in the order of 4.2%.

Es sind weiterhin Tachogeneratoren bekannt, die oft auch Kommutator-Gleichstromtachogeneratoren genannt werden. Bei solchen Generatoren ist der Stator mit Permanentmagneten und mit Kohlebürsten bestückt. In Verbindung damit findet ein kupferbewickelter Rotor Verwendung, auf den zwecks Ableitung und Gleichrichtung der erzeugten Spannung ein Kupferkommutator aufgesetzt wird. Ein solcher Tachogenerator dient ebenfalls der Erzeugung einer drehzahlproportionalen Spannung. Vorteilhaft arbeiten Tachogeneratoren dieser Art fremdspannungsfrei. Weiterhin ist es günstig, daß die Spannung in ihrer Polarität drehrichtungsabhängig ist, also somit gleichzeitig eine Aussage über die Drehrichtung gemacht werden kann. Weiterhin besteht auch im unteren Drehzahlbereich eine lineare Abhängigkeit zwischen Drehzahl und Spannnungskennlinie, so daß Tachogeneratoren dieser Art mit Vorteil auch bei sehr kleinen Drehzahlen sinnvoll eingesetzt werden können. Auch besitzen solche Tachogeneratoren eine sehr gute Restwelligkeit infolge höherer Frquenzen, die in der Größenordnung von 4 Promille - bei größeren Drehzahlen - liegt. Bei niedrigen Drehzahlen und Umwelteinflüssen, z. B. Silikondämpfe, ist die Restwelligkeit größer und damit schlechter. Andererseits haben solche Tachogeneratoren aber auch wieder gravierende Nachteile: die stromführenden Kohlebürsten unterliegen notwendigerweise einem Verschleiß. Bei entsprechenden Drehzahlen ist durchaus möglich, daß die Kohlebürsten auch von dem Kommutator abheben können, was eine Signalunterbrechung zur Folge hat. Systembedingt treten an den Kohlebürsten Funken auf, die entsprechende Störungen nach sich ziehen. Kohlebürsten und Kupferkommutator sind darüberhinaus sehr anfällig gegen Feuchtigkeit, ölhaltige Luft und/oder falsche Temperaturen.Tachogenerators are also known, often too Commutator DC tacho generators are called. In such generators, the stator is with permanent magnets and equipped with carbon brushes. In connection with a copper-wound rotor is used, on which to derive and rectify the voltage generated a copper commutator is put on. Such a tachometer generator also serves to generate a speed proportional Tension. Tachogenerators work advantageously of this type without external voltage. It is also convenient that the voltage in its polarity depends on the direction of rotation is a statement about the direction of rotation can be made. Still exists a linear dependency even in the lower speed range between speed and voltage characteristic, so that tachogenerators of this type with advantage even with very small ones Speeds can be used sensibly. Also own such tachogenerators have a very good ripple as a result of higher frequencies, of the order of magnitude of 4 per thousand - at higher speeds - is. At low speeds and environmental influences, e.g. B. silicone vapors, the ripple is greater and therefore worse. On the other hand, such tachometer generators also have serious disadvantages again: the live carbon brushes are subject to wear and tear. At appropriate speeds, it is quite possible that the carbon brushes can also lift off the commutator, which results in a signal interruption. System-related sparks appear on the carbon brushes, the corresponding Cause disruptions. Carbon brushes and copper commutator are also very susceptible to moisture, oily air and / or incorrect temperatures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Drehstromtachogenerator der eingangs beschriebenen Art, also ohne Kommutator und ohne Kohlebürsten, so weiterzubilden, daß er eine restwelligkeitsarme Gleichspannung abgibt, die möglichst linear - auch bei niedrigen Drehzahlen - drehzahlabhängig ist.The invention is based, the three-phase tachometer the task of the type described at the outset, ie without Commutator and without carbon brushes, so that it emits a low ripple DC voltage that as linear as possible - even at low speeds - depending on the speed is.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß auf dem Rotor in gleichmäßiger Verteilung über den Umfang und in gleicher Entfernung von der Rotorachse eine Mehrzahl von Permanentmagneten, z. B. für 9 Spulen 6 Permanentmagnete, angeordnet sind, die abwechselnd nach außen bzw. nach innen magnetisiert sind, auf ihrer dem Stator zugekehrten Oberfläche etwa eben ausgebildet und tangential zum Umfang des Rotors angeordnet sind, so daß der magnetische Fluß im Luftspalt zwischen jedem Permanentmagneten und der zugehörigen Spule über einen Winkel von 60° eine konstante Steigung und damit die abgegebene Spannung einen konstanten Wert annimmt. Es ist also nicht - wie bisher - ein einziger radial magnetisierter Permanentmagnet, sondern eine Vielzahl derselben auf dem Rotor vorgesehen, für einen Stator mit 9 Spulen eignet sich z. B. ein Rotor mit sechs Permanentmagneten. Entsprechendes gilt für andere Anzahlen von Spulen. Wesentlich ist, daß jeder der Permanentmagnete gleiche Abmessungen und abwechselnd gegensinnige radiale Magnetisierung aufweist. Darüber müssen die Permanentmagnete in gleichmäßiger Verteilung über den Umfang und in gleicher Entfernung von der Rotorachse auf dem Rotor angeordnet sein. Die Permanentmagnete können beispielsweise in gleichem Abstand auf dem 6-eckig begrenzten Metallkern aufgebracht sein. Sie weisen vorzugsweise eine ebene Oberfläche auf. Durch diese ebene Oberfläche wird der Spalt zwischen der Oberfläche der Permanentmagneten und den Füßen der Statorwicklung im Mittelbereich eines Magneten bewußt größer gewählt als in den Endbereichen, damit die gewünschte Flußkurve und damit Spannungskurve erzeugt wird. Es wird also im Mittelbereich eines Permanentmagneten bewußt ein Verlust an magnetischer Energie hingenommen, der so groß ist, daß der Fluß über einen Winkel von mindestens 60° je Phase eine konstante Steigung aufweist. Damit ist die zugehörige Spannung konstant und es können über den Umfang derartige konstante Spannungsstücke aneinandergereiht werden, so daß sich eine sehr kleine Restspannungswelligkeit ergibt, die unterhalb von 5‰ gemessen wurde. Sämtliche Permanentmagnete sind abwechselnd in radialer Richtung magnetisiert, so daß immer eine gerade Anzahl von Permanentmagneten zur Anwendung kommt. Durch die beschriebene Ausbildung und Anordnung erreicht man einen Verlauf des magnetischen Flusses, der über 60° el eine konstante Steigung aufweist. Der zugehörige Spannungsverlauf ergibt sich durch die Differenzierung des Flusses According to the invention this is achieved in that on the rotor in a uniform distribution over the circumference and at the same distance from the rotor axis a plurality of permanent magnets, for. B. for 9 coils 6 permanent magnets are arranged, which are alternately magnetized outwards or inwards, on their surface facing the stator approximately flat and arranged tangentially to the circumference of the rotor, so that the magnetic flux in the air gap between each permanent magnet and the associated coil over a 60 ° angle a constant slope and thus the voltage output assumes a constant value. So it is not - as before - a single radially magnetized permanent magnet, but a plurality of the same is provided on the rotor. For a stator with 9 coils z. B. a rotor with six permanent magnets. The same applies to other numbers of coils. It is essential that each of the permanent magnets has the same dimensions and alternating radial magnetization in opposite directions. In addition, the permanent magnets must be arranged on the rotor in a uniform distribution over the circumference and at the same distance from the rotor axis. The permanent magnets can be applied, for example, at the same distance on the hexagonal metal core. They preferably have a flat surface. Due to this flat surface, the gap between the surface of the permanent magnets and the feet of the stator winding in the central region of a magnet is deliberately chosen to be larger than in the end regions, so that the desired flux curve and thus voltage curve is generated. In the central region of a permanent magnet, therefore, there is deliberately accepted a loss of magnetic energy which is so great that the flux has a constant gradient over an angle of at least 60 ° per phase. The associated voltage is thus constant and such constant voltage pieces can be strung together over the circumference, so that there is a very small residual voltage ripple, which was measured below 5 ‰. All permanent magnets are alternately magnetized in the radial direction, so that an even number of permanent magnets is always used. The configuration and arrangement described result in a course of the magnetic flux which has a constant slope over 60 ° el. The associated voltage curve results from the differentiation of the flow

Die Einrichtung zum Gleichrichten ist auch hier erforderlich, um die untere Halbwelle nach oben zu klappen, so daß zwei positive, mindestens 60° lange Abschnitte einer Gleichspannung entstehen - je Phase -, die fast restwelligkeitsfrei sind. Das jeweils um 120° el versetzte Drehstromsystem des Stators ergibt drei Spannungswellen, die jeweils die geraden Spannungsabschnitte aufweisen. Werden sämtliche drei negativen Halbwellen ins Positive geklappt, ergibt sich eine über 360° räumlich verteilte Gleichspannung.The device for rectification is also required here, to fold up the lower half wave so that two positive, at least 60 ° long sections of a DC voltage arise - per phase - that are almost free of ripple are. The three-phase system of the Stator gives three voltage waves, each the straight Have voltage sections. All three are negative Folded half waves into positive, there is an over 360 ° distributed DC voltage.

Besonders geeignet als Einrichtung zum Gleichrichten ist ein Multiplexer, also ein Analogschalter, in CMOS-Technik. Durch Austasten des geradlinigen Teils der Sinuskurve wird die Spannung der positiven Halbwelle und durch Invertierung oder durch eine um 180° gegenphasige zweite Feldwicklung auf die der negativen Halbwelle, in 60°-Schritten aneinandergereiht. Durch eine Winkelabfrage von Rotor zu Feld erreicht man mit Hilfe des Multiplexers, daß das gerade Teilstück jedesmal dann, wenn die zugehörige Phase ihr Maximum bzw. das negative Maximum, erreicht, an den Ausgangsverstärker geschaltet wird; dieser Zustand wird über den Zeitraum des abgeflachten Teils der Sinuskurve durch Erfassung des Winkels aufrechterhalten. Ebenso wird mit Phase 2 und Phase 3 verfahren. Damit ergeben sich 6 je 60° lange, gerade Teile, die eine extrem restwelligkeitsarme Gleichspannung ergeben. Durch die Erkennung der Phasenfolge ergibt die Auswerteschaltung des Multiplexers auch ein drehrichtungsabhängiges Signal, so daß die Forderung des 4-Quadrantenbetriebs erfüllt ist. Die Steuerung des Multiplexers erfolgt durch Sensoren, die je nach Anwendungsfall des zu bauenden Generators auf optischer, induktiver, kapazitiver, magnetischer, pneumatischer, mechanischer oder elektrischer Abtastung beruhen.A is particularly suitable as a device for rectification Multiplexer, i.e. an analog switch, in CMOS technology. By Blanking out the rectilinear part of the sine curve becomes the Voltage of the positive half wave and by inverting or through a second field winding 180 ° out of phase on the the negative half-wave, lined up in 60 ° steps. Through an angular query from rotor to field you can reach with Help the multiplexer that the straight section every time when the associated phase is at its maximum or negative Maximum, reached, connected to the output amplifier becomes; this condition is flattened over the period of time Part of the sine curve by detecting the angle maintain. The same applies to phase 2 and phase 3. This results in 6 straight parts, each 60 ° long, which result in an extremely low residual ripple voltage. The evaluation circuit results from the detection of the phase sequence the multiplexer also depends on the direction of rotation Signal so that the requirement of 4-quadrant operation is satisfied. The multiplexer is controlled by Sensors depending on the application of the generator to be built on optical, inductive, capacitive, magnetic, pneumatic, mechanical or electrical scanning are based.

Der neue Tachogenerator weist auch überraschende Eigenschaften auf. Durch das Zusammenwirken der einzelnen Bauteile, z. B. der Kupferwicklung des Stators einerseits und der elektrischen Elemente des Multiplexers andererseits, mit negativen und positiven Temperaturkoeffizienten ist der Generator so temperaturstabil geworden, daß eine Kompensation entfallen kann. Weiterhin wirkt der Generator dämpfend auf Last-Drehzahlschwankungen eines damit verbundenen Antriebsmotors hin. Besonders erstaunlich ist, daß der Drehstromgenerator auch bei niedrigen Drehzahlen anwendbar ist. Auch in diesem Bereich ist die Linearität zwischen Drehzahl und Spannung vorhanden.The new tachometer generator also has surprising properties on. Through the interaction of the individual components, e.g. B. the copper winding of the stator on the one hand and the electrical elements of the multiplexer, on the other hand, with negative and positive temperature coefficients is the Generator has become so temperature stable that compensation can be omitted. The generator also has a damping effect on load speed fluctuations of an associated Drive motor. It is particularly surprising that the Three-phase generator can also be used at low speeds is. Linearity is also in this area between speed and voltage.

Die Erfindung wird anhand einer prinzipiellen Darstellung und eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben. Es zeigen:The invention is based on a basic illustration and a preferred embodiment further described. Show it:

Fig. 1 die Darstellung gegen-seitiger Abhängigkeit der Spannung von Flußkurve, Fig. 1 is an illustration mutual against dependence of the voltage of flow curve,

Fig. 2 den Spannungsverlauf für ein Dreiphasensystem, Fig. 2 shows the voltage profile for a three-phase system,

Fig. 3 eine schematisierte Seitenansicht der wesentlichen Teile des Drehstromtachogenerators, Fig. 3 is a schematic side view of the essential parts of the rotary-current tachometer generator,

Fig. 4 das Prinzipschaltbild des Drehstromtachogenerators gemäß Fig. 2, Fig. 4 shows the principle circuit diagram of the phase current tachometer generator according to FIG. 2,

Fig. 5 die Spannungsumschaltung in den drei Phasen und Fig. 5 shows the voltage switching in the three phases and

Fig. 6 die schematische Darstellung des Multiplexers in Verbindung mit den drei Spulen. Fig. 6 shows the schematic representation of the multiplexer in connection with the three coils.

In Fig. 1 ist ein Doppeldiagramm dargestellt. Im oberen Teil ist die Linie des magnetischen Flusses über den Drehwinkel des Rotors von 360° dargestellt. Im unteren Teil ist die Linie der induzierten Spannung in einer Spule über den gleichen Drehwinkel dargestellt. Der Verlauf des magnetischen Flusses ϕ verläuft nach Art einer Sinuskurve, und zwar in dem Bereich von 0 bis 60°, von 120° bis 240° und von 300° bis 360°. Die Zwischenstücke zwischen 60° und 120° einerseits und 240° bis 300° andererseits sind jedoch so ausgebildet, daß der Fluß hier eine konstante Steigung aufweist, also Stücke einer Geraden zwischen dem sinusförmigen Verlauf angeordnet sind. Diese geraden Stücke sind mit 1 und 2 gekennzeichnet,A double diagram is shown in FIG . In the upper part the line of the magnetic flux over the rotation angle of the rotor of 360 ° is shown. The lower part shows the line of the induced voltage in a coil over the same angle of rotation. The course of the magnetic flux ϕ runs in the manner of a sine curve, in the range from 0 to 60 °, from 120 ° to 240 ° and from 300 ° to 360 °. The intermediate pieces between 60 ° and 120 ° on the one hand and 240 ° to 300 ° on the other hand are designed so that the flow here has a constant slope, ie pieces of a straight line are arranged between the sinusoidal course. These straight pieces are labeled 1 and 2 ,

Entsprechend der Formel ergibt sich die Spannung als negativer Differenzialwert des Magnetflusses nach der Zeit. Dies bedeutet, daß die Spannung U in den Bereichen der geraden Stücke 1 und 2 konstant ist. Es ergeben sich hier gerade Stücke 3 und 4 der Spannung, wobei sich die negative Steigung des geraden Stückes 1 in einer positiven Spannung im Bereich von 60° bis 120° bemerkbar macht. Durch entsprechende Anordnung und Gestaltung der den magnetischen Fluß bewirkenden und für die Induktion der Flußänderung wesentlichen Bestimmungsparameter kann darauf hingewiesen werden, daß die geraden Stücke 3 und 4 der Spannung mindestens sich über 60° erstrecken, vorzugsweise jedoch etwas größer sind.According to the formula the voltage is the negative differential value of the magnetic flux over time. This means that the voltage U in the areas of the straight pieces 1 and 2 is constant. This results in straight pieces 3 and 4 of the tension, the negative slope of the straight piece 1 being noticeable in a positive tension in the range from 60 ° to 120 °. By appropriate arrangement and design of the determining parameters causing the magnetic flux and essential for the induction of the flux change, it can be pointed out that the straight pieces 3 and 4 of the tension extend at least over 60 °, but are preferably somewhat larger.

Fig. 2 zeigt den Spannungsverlauf in einem Dreiphasensystem. Man erkennt, wie sich in einem Dreiphasensystem an drei um jeweils 120° versetzt angeordneten Spulen U, V, W in diesen Spulen die Spannungswerte zeitlich versetzt zueinander ändern. Wenn es jetzt gelingt, die negativen Spannungswerte in den positiven Spannungsbereich zu klappen, also entweder umzupolen oder umzuschalten, oder umgekehrt die positiven Spannungswerte in den negativen Bereich zu legen, erhält man eine durchgehende konstante Linie der Spannung über den Umfang von 360°. Fig. 2 shows the voltage curve in a three-phase system. It can be seen how in a three-phase system on three coils U, V, W , each offset by 120 °, the voltage values in these coils change at different times. If it is now possible to fold the negative voltage values into the positive voltage range, i.e. to either reverse or switch them, or vice versa to put the positive voltage values in the negative range, you get a continuous constant line of voltage over the circumference of 360 °.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur bei einer dreiphasigen Wicklung durchführbar ist. Auch bei einer zweiphasigen, vierphasigen oder anderen Wicklung ist die Erfindung anwendbar. Vorzugsweise wird die Erfindung natürlich in Verbindung mit einer dreiphasigen Wicklung angewendet, wie dies an dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist ein stillstehender Stator 5 in der üblichen Weise aus gestanzten Blechen vorgesehen, der über den Umfang regelmäßig verteilt nach innen 18 Nuten 6 aufweist. In diese Nuten 6 sind die Spulen U, V und W in der dargestellten Lage eingebracht, wobei ein Spulenanfang durch ein Kreuz und das Spulende durch einen Punkt gekennzeichnet sind. Es ist ersichtlich, wie jeweils drei Spulen U im Winkel von 120° versetzt zueinander angeordnet und hintereinander geschaltet sind. Gleiches gilt für die drei Spulen V und auch für die drei Spulen W. Jeweils drei dieser Spulen werden in Reihe geschaltet. It should be noted that the invention is not only feasible with a three-phase winding. The invention is also applicable to a two-phase, four-phase or other winding. Preferably, the invention is of course used in connection with a three-phase winding, as shown in the embodiment of FIG. 3. Here, a stationary stator 5 is provided in the usual way from stamped sheets, which has 18 grooves 6 distributed regularly over the circumference. The coils U, V and W are introduced into these slots 6 in the position shown, a coil start being identified by a cross and the coil end being identified by a point. It can be seen how three coils U are arranged offset from one another at an angle of 120 ° and connected in series. The same applies to the three coils V and also to the three coils W. Three of these coils are connected in series.

In dem Stator 5 ist ein Rotor 7 drehbar gelagert, der eine Welle 8 aufweist, die zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung zweckmäßig 6-eckigen Querschnitt besitzt. Dieser 6-eckige Querschnitt ist erforderlich, um Permanentmagneten 9 und 10 gleichmäßig über den Umfang versetzt und tangential angeordnet vorzusehen. Die Permanentmagnete 9 sind radial nach außen magnetisiert, während die Permanentmagnete 10 radial nach innen magnetisiert sind. Man kann auch sagen, daß abwechselnd Nord- und Südpole nach außen zeigend angeordnet sind. Die freien Oberflächen 11 der Permanentmagnete 9 und 10 sind als ebene Flächen ausgebildet. In dieser Form sind die Permanentmagnete leicht herstellbar und käuflich erhältlich. Es wird darauf hingewiesen, daß hier derartige ebene Oberflächen 11 ganz bewußt mit den kreisringförmig angeordneten Spulen U, V, W zusammenarbeiten, so daß sich eine wechselnde Spaltweite an jeder Spule bzw. relativ zu jeder Spule ergibt. Diese an sich unsinnige Anordnung wird bewußt dazu ausgenutzt, um die geraden Stücke 1 und 2 (Fig. 1) des magnetischen Flusses herbeizuführen. Es versteht sich, daß anstelle der ebenen Oberfläche 11 auch eine leicht gekrümmte Oberfläche Verwendung finden könnte, falls dies für die Ausbildung des magnetischen Flusses erforderlich ist. Eine solche Krümmung ist allerdings wesentlich kleiner als die Krümmung der Statorf-üße.In the stator 5 , a rotor 7 is rotatably mounted, which has a shaft 8 , which advantageously has a hexagonal cross section over at least part of its longitudinal extent. This hexagonal cross-section is required in order to provide permanent magnets 9 and 10 offset uniformly over the circumference and arranged tangentially. The permanent magnets 9 are magnetized radially outwards, while the permanent magnets 10 are magnetized radially inwards. One can also say that the north and south poles are alternately arranged facing outwards. The free surfaces 11 of the permanent magnets 9 and 10 are designed as flat surfaces. In this form, the permanent magnets are easy to manufacture and are commercially available. It is pointed out that here such flat surfaces 11 work very deliberately with the coils U, V, W arranged in a ring, so that there is an alternating gap width on each coil or relative to each coil. This arrangement, which in itself is nonsensical, is deliberately used to bring about the straight pieces 1 and 2 ( FIG. 1) of the magnetic flux. It goes without saying that a slightly curved surface could also be used instead of the flat surface 11 if this is necessary for the formation of the magnetic flux. However, such a curvature is much smaller than the curvature of the stator feet.

Fig. 4 verdeutlicht die Schaltung. Es sind vereinfacht nur die drei Spulen U, V, W dargestellt, die also jeweils im einzelnen aus je 3 hintereinander geschalteten Spulen gebildet sind. Die Anfänge der Spulen U, V, W sind durch Leitungen 12, 13, 14 mit einem Multiplexer 15 verbunden. Ebenso führen Leitungen 16, 17, 18 von den Enden der Spulen U, V und W zu dem Multiplexer 15. Der Multiplexer 15 besitzt eine Spannungsversorgung 19 und weist einen Nullpunkt 20 auf. An den anderen Ausgang 21 des Multiplexers ist ein Operationsverstärker 22 angeschlossen, der von einem Trimmer 32 zur Verstärkungseinstellung überbrückt ist. Am Ausgang 24 steht gegenüber dem Nullpunkt 20 die gewünschte Gleichspannung zur Verfügung. Diese Gleichspannung liegt natürlich bereits auch an dem Ausgang 21 an, so daß erkennbar ist, daß die Anordnung des Operationsverstärkers 22 auch in Wegfall kommen kann. Fig. 4 illustrates the circuit. Only the three coils U, V, W are shown in simplified form, which are each formed individually from 3 coils connected in series. The beginnings of the coils U, V, W are connected by lines 12, 13, 14 to a multiplexer 15 . Lines 16, 17, 18 likewise lead from the ends of the coils U, V and W to the multiplexer 15 . The multiplexer 15 has a voltage supply 19 and has a zero point 20 . An operational amplifier 22 , which is bridged by a trimmer 32 for gain adjustment, is connected to the other output 21 of the multiplexer. The desired DC voltage is available at output 24 compared to zero point 20 . This DC voltage is of course also present at the output 21 , so that it can be seen that the arrangement of the operational amplifier 22 can also be eliminated.

Mit der Welle 8 des Rotors 7 ist ein Stellungsgeber 25 drehfest verbunden, der wie ersichtlich 6 sich über jeweils 60° erstreckende Felder aufweist, die abwechselnd schwarz und weiß eingefärbt sein können. Die Anordnung der Felder ist relativ zu der Anordnung der Spulen U, V und W vorgesehen. Mit diesem Stellungsgeber 25 arbeiten Sensoren 26, 27 und 28 zusammen, denen ein Vorwiderstand 29 vorgeschaltet sein kann. Die Sensoren 26, 27 und 28 sind beispielsweise über einen Winkelbereich von insgesamt 80° mit einem gegenseitigen Abstand von 40° zueinander angeordnet, zum dem Stellungsgeber 25 relativ, so daß je nach Relativstellung des Stellungsgebers mindestens ein Sensor 26, 27 oder 28 anspricht. Nach der Auswahl eines gewissen Codes kann die jeweilige Zuordnung eines Sensorsignals dazu benutzt werden, um den Multiplexer 15 entsprechend zu schalten. Dieser Code kann nach folgender Wahrheitstabelle ablaufen: With the shaft 8 of the rotor 7 , a position transmitter 25 is connected in a rotationally fixed manner, which, as can be seen, has 6 fields each extending over 60 °, which can alternately be colored black and white. The arrangement of the fields is provided relative to the arrangement of the coils U, V and W. With this position transmitter 25 , sensors 26, 27 and 28 work together, which can be preceded by a series resistor 29 . The sensors 26, 27 and 28 are arranged, for example, over an angular range of a total of 80 ° with a mutual distance of 40 ° to one another, relative to the position transmitter 25 , so that, depending on the relative position of the position transmitter, at least one sensor 26, 27 or 28 responds. After selecting a certain code, the respective assignment of a sensor signal can be used to switch the multiplexer 15 accordingly. This code can run according to the following truth table:

Dies bedeutet, daß beispielsweise der Sensor 26, wenn er z. B. auf ein schwarzes Feld anspricht, die beiden Sensoren 27 und 28 nicht ansprechen, die Spule U in positivem Sinne eingeschaltet und an den Ausgang des Multiplexers geschaltet wird. Nachfolgend wird die Spule -W, also unter Vorzeichenumkehr, eingeschaltet, wenn die Sensoren 26 und 28 ein Signal erhalten, der Sensor 27 aber immer noch signallos ist. Die zugehörige Spannungsumschaltung der einzelnen Spulen U, V, W zeigt Fig. 5, wobei gleichzeitig ersichtlich ist, daß jedes einzelne Spannungsintervall über einen Winkel sich erstreckt, der größer als 60° ist. Die Umschaltung erfolgt nun immer genau bei 60°, so daß die Spannungskurve keinerlei Einbrüche aufweist. Man erkennt, daß in Abstimmung zu der Wahrheitstabelle zunächst die positive Spule +U eingeschaltet wird, gefolgt von der negativ geschalteten Spule W, dann gefolgt von der positiv geschalteten Spule V usw.This means that, for example, the sensor 26 when z. B. responds to a black field, the two sensors 27 and 28 do not respond, the coil U is switched on in a positive sense and connected to the output of the multiplexer. Subsequently, the coil - W , that is to say with the sign reversed, is switched on when the sensors 26 and 28 receive a signal, but the sensor 27 is still without a signal. The associated voltage switchover of the individual coils U, V, W is shown in FIG. 5, it being simultaneously apparent that each individual voltage interval extends over an angle that is greater than 60 °. The switchover now always takes place exactly at 60 °, so that the voltage curve has no dips. It can be seen that, in coordination with the truth table, the positive coil + U is first switched on, followed by the negative switched coil W , then followed by the positive switched coil V etc.

Um das Arbeiten eines an sich bekannten Multiplexers 15 noch zu verdeutlichen, wird auf Fig. 6 verwiesen. Dort sind die Spulen U, V und W dargestellt, mit ihren Anfängen, die hier mit einem Pluszeichen gekennzeichnet sind und mit ihren Enden, die mit einem Minuszeichen gekennzeichnet sind. Jeder Spule sind vier Schalter zugeordnet, die im Multiplexer in Form von Halbleiterfunktionen vorhanden sind. Um diese einzelnen Schalter zu unterscheiden, sind sie mit U+ und U- - relativ zu jeder Spule - gekennzeichnet. Werden beispielsweise die beiden Schalter 31 gleichzeitig geschlossen, so wird der positive Spannungsanteil der Spule U (vgl. Fig. 5) eingeschaltet. Anschließend werden die Schalter 32 geschlossen und die Schalter 31 wieder geöffnet. Die beiden Schalter 32 schalten aber die Spannung der Spule W negativ, d. h. in Umkehrung, so daß gleichsam (vgl. Fig. 5) das Spannungsviereck der Spule W nach oben geklappt und an das Spannungsviereck der Spule U angeschlossen wird. Es folgt dann nach weiteren 60° die Einschaltung der Schalter 33 und das Ausschalten der Schalter 32 usw. Man erkennt, daß durch diese Schaltungsreihenfolge letztendlich eine konstante Spannung an dem Ausgang 21 bzw. dem Ausgang 24 abgenommen werden kann. Diese Spannung möge positiv sein und beispielsweise dem Rechtsdrehsinn der untersuchten Maschine entsprechen. Dann ist gleichzeitig gewährt, daß beim Auftreten einer negativen Spannung an den Ausgängen 21 und 24 die betreffende Maschine im Linksdrehsinne dreht und umgekehrt. Auf diese Art und Weise kann gleichzeitig eine genaue Aussage über die Drehrichtung bzw. Drehrichtungsumkehr gemacht werden, ohne daß hierfür ein weiterer Aufwand an mechanischen Bauteilen erforderlich wird.In order to clarify the operation of a multiplexer 15 known per se, reference is made to FIG. 6. There the coils U, V and W are shown, with their beginnings, which are marked here with a plus sign and with their ends, which are marked with a minus sign. Four switches are assigned to each coil and are present in the multiplexer in the form of semiconductor functions. To distinguish these individual switches, they are labeled U + and U - - relative to each coil. If, for example, the two switches 31 are closed simultaneously, the positive voltage component of the coil U (see FIG. 5) is switched on. The switches 32 are then closed and the switches 31 are opened again. However, the two switches 32 switch the voltage of the coil W negatively, ie in reverse, so that, as it were (see FIG. 5), the voltage square of the coil W is folded up and connected to the voltage square of the coil U. Then, after a further 60 °, the switches 33 are switched on and the switches 32 are switched off , etc. It can be seen that a constant voltage can ultimately be tapped at the output 21 or the output 24 through this switching sequence. This voltage may be positive and, for example, correspond to the clockwise rotation of the examined machine. Then at the same time it is granted that when a negative voltage occurs at the outputs 21 and 24, the machine in question rotates in the counterclockwise direction and vice versa. In this way, an accurate statement about the direction of rotation or reversal of the direction of rotation can be made at the same time, without this requiring any additional outlay on mechanical components.

Reference symbol list: 1 = line segment
2 = straight line
3 = piece
4 = piece
5 = stator
6 = groove
7 = rotor
8 = wave
9 = permanent magnet
10 = permanent magnet
11 = surface
12 = line
13 = line
14 = line
15 = multiplexer
16 = line
17 = line
18 = line
19 = power supply
20 = zero point
21 = exit
22 = operational amplifier
23 = trimmer
24 = exit
25 = position transmitter
26 = sensor
27 = sensor
28 = sensor
29 = series resistor
31 = switch
32 = switch
33 = switch
34 = switch
35 = switch
36 = switch

Claims

1. three-phase tachogenerator with an in particular three-phase winding with z. B. 9 coils and 18 slots stator, a radial magnet to the rotor magnet permanent magnet carrying rotor and a device for rectifying the output from the coils of the winding of the stator, characterized in that on the rotor ( 7 ) in a uniform distribution over the Scope and at the same distance from the rotor axis a plurality of permanent magnets ( 9, 10 ), for. B. for 9 coils 6 permanent magnets are arranged, which are alternately magnetized radially outwards or inwards, on their stator ( 5 ) facing surface approximately flat and arranged tangentially to the circumference of the rotor ( 7 ), so that the magnetic Flux in the air gap between each permanent magnet ( 9, 10 ) and the associated coil ( U, V, W ) over an angle of 60 ° a constant slope and thus the voltage output assumes a constant value.

2. three-phase tachogenerator according to claim 1, characterized in that a multiplexer ( 15 ) is used as a device for rectification.

3. three-phase tachogenerator according to claim 1 and 2, characterized in that on the rotor ( 7 ) a position transmitter ( 25 ) is arranged, the stator side sensors ( 26, 27, 28 ) are assigned to the multiplexer ( 15 ) at the correct time and angle to switch.

4. three-phase tachogenerator according to claim 3, characterized in that the position transmitter ( 25 ) consists of a disc with 6 segments each extending over 60 °, which are designed alternately, and that this position transmitter ( 25 ) on the stator side at an angle of at least 40 each ° sensors ( 26, 27, 28 ) arranged to control the multiplexer ( 15 ) are assigned to one another.