DE3939868A1

DE3939868A1 - DC tachogenerator for brushless motor commutation and regulation - is juxtaposed on hollow shaft with encoder of angular position of rotor w.r.t. stator of motor

Info

Publication number: DE3939868A1
Application number: DE19893939868
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Ing Wilhelmy; Guenter Doege; Edgar Lablack
Original assignee: Huebner Elektromaschinen GmbH
Current assignee: Baumer Huebner GmbH
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1991-06-06

Abstract

The tachogenerator (12) is combined with a rotor angle encoder (14) in a compact unit secured to a flange (18) of the motor and protected by a cover (20) through which the tachogenerator connections (22,24) are taken. Power supply to, and signals from the encoder (14) pass through a separate connector (26). A tapered endpiece (34) is screwed (36) to the motor shaft (28) extending through the hollow shaft (30) of the combination (12,14). ADVANTAGE - Inexpensive combination of tachogenerator and rotor angle encoder provides speed-dependent DC signal with low harmonic content as well as signals necessary for commutation.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlaufnehmer für bürsten lose Motoren.The invention relates to a speed sensor for brushing loose motors.

Es ist bekannt bei bürstenlosen Motoren mit blockförmiger Kommutierung Tachogeneratoren zu verwenden die mehrphasige Trapezspannungen erzeugen, die nach phasenrichtiger elektro nischer Gleichrichtung zu einer der Drehzahl proportionalen Gleichspannung zusammengesetzt werden. Der Motor oder der Trapezspannungs-Tachogenerator trägt dazu einen sogenannten Rotorlagegeber, der nicht nur Signale für die elektronische Gleichrichtung der Trapezspannungen, sondern auch für die elektronische Kommutierung des bürstenlosen Motors liefert. Trapezspannungs-Tachogeneratoren erzeugen jedoch Tachospan nungen mit einem Oberwellenanteil, der sich nachteilig auf die Güte der zu regelnden Motordrehzahl auswirkt. Trapez spannungs-Tachogeneratoren sind darüber hinaus kostenauf wendig in der Herstellung.It is known for brushless motors with block-shaped Commutation tachogenerators to use the multiphase Generate trapezoidal voltages, which after correct phase electro African rectification to a speed proportional DC voltage can be composed. The engine or the To this end, the trapezoidal voltage tachometer generator carries a so-called Rotor position encoder, which not only signals for the electronic Rectification of the trapezoidal voltages, but also for the supplies electronic commutation of the brushless motor. However, trapezoidal voltage tachometer generators produce tachometer chip with a harmonic component that is disadvantageous affects the quality of the engine speed to be controlled. Trapezoid Voltage tacho generators are also expensive manoeuvrable to manufacture.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehzahlaufnehmer für bürstenlose Motoren anzugeben, der auf kostengünstige Weise eine einwandfreie Regelung und Kommutierung des bürsten losen Motors ermöglicht.It is an object of the invention to provide a speed sensor Specify for brushless motors that are based on inexpensive Way a perfect regulation and commutation of the brush loose motor.

Die Aufgabe wird bei einem Drehzahlaufnehmer für bürstenlose Motoren dadurch gelöst, daß ein konventioneller, d. h. mecha nisch kommutierter Gleichspannungs-Tachogenerator und ein Rotorlagegeber als an den Motor anflanschbare Baueinheit ausgebildet sind und eine gemeinsame Welle haben, die an die Welle des Motors ankuppelbar ist wobei der Stator und/oder der Rotor des Rotorlagegebers in seiner Winkellage relativ zum Stator und/oder Rotor des Motors einstellbar sind/ist und die Signale des Rotorlagegebers nur dem Motor für eine elektronische Kommutierung zugeführt sind.The task is at a speed pickup for brushless Motors solved in that a conventional, i.e. H. mecha niche commutated DC tachogenerator and a Rotor position encoder as a unit that can be flanged onto the motor are trained and have a common shaft that is connected to the The shaft of the motor can be coupled, the stator and / or the rotor of the rotor position encoder in its angular position relative are adjustable to the stator and / or rotor of the motor and the signals from the rotor position sensor only to the motor for one electronic commutation are supplied.

Durch die Verbindung des konventionellen Gleichspannungs- Tachogenerators mit dem Rotorlagegeber wird eine im Baukasten system verbundene Baueinheit geschaffen, die sowohl ein dreh zahlabhängiges Gleichspannungssignal mit geringem Oberwellen anteil als auch die für die elektronische Kommutierung des bürstenlosen Motors notwendigen Signale bereitstellt.By connecting the conventional DC voltage Tachogenerator with the rotor position encoder is one in the kit System-connected unit created that both a rotary number-dependent DC voltage signal with low harmonics share as well as for the electronic commutation of the brushless motor provides the necessary signals.

Durch die anflanschbare Befestigung der Baueinheit an dem Motor läßt sich die Regelanordnung für Montage und Wartungs zwecke schnell montieren und demontieren. Die Baueinheit ist durch einen Servoflansch mit dem Motor verbunden, wodurch die Sensoren des Rotorlagegebers relativ zu den Statorwicklungen des Motors verdreht werden können, damit die vom Rotorlage geber erzeugten Rotorlagesignale im richtigen Zeitpunkt ab gegeben werden. Die Funktion des Gleichspannungs-Tachogene rators wird hierbei nicht beeinflußt, da dieser ja mechanisch kommutiert ist.By attaching the unit to the flange Motor can be the control arrangement for assembly and maintenance quick assembly and disassembly. The unit is connected to the motor by a servo flange, which makes the Sensors of the rotor position sensor relative to the stator windings of the motor can be rotated so that the rotor position generated rotor position signals at the right time are given. The function of the DC voltage tachogen rators is not affected, since this is mechanical is commutated.

Die Baueinheit aus Rotorlagegeber und Gleichspannungs-Tacho generator bildet eine kostengünstige konstruktive Einheit, die überdies den Aufwand für eine elektronische Kommutierung der Trapezspannungen von bürstenlosen Tachogeneratoren ent behrlich macht.The unit consisting of rotor position encoder and DC voltage tachometer generator forms an inexpensive structural unit, which also involves the expense of electronic commutation of the trapezoidal voltages of brushless tachometer generators makes dishonorable.

Vorzugsweise ist der Rotorlagegeber an der dem Motor zuge wandten Seite der Baueinheit angeordnet, wodurch auch die Anschlüsse, auf denen die Rotorlagesignale liegen, näher am Motor angeordnet sind und mit den Anschlüssen des Motors zu sammengefaßt werden können. The rotor position encoder is preferably supplied to the motor arranged side of the assembly, which also the Connections on which the rotor position signals are located closer to Motor are arranged and with the connections of the motor too can be summarized.

Der Gleichspannungs-Tachogenerator und der Rotorlagegeber können jeweils in einem zylinderförmigen Gehäuse angeord net sein, wobei die Gehäuse durch Flansche zueinander zentriert und miteinander verbindbar sind. Hierdurch kann auch die Baueinheit aus Rotorlagegeber und Gleichspannungs- Tachogenerator zerlegt werden, wenn eine Wartung von ledig lich einem der beiden Teile erforderlich ist. Weiterhin kann bei Ausfall eines Teils allein dieses ersetzt werden.The DC voltage tachogenerator and the rotor position encoder can each be arranged in a cylindrical housing be net, the housing by flanges to each other centered and connectable. This can also the unit consisting of rotor position encoder and DC voltage Tachogenerator can be disassembled when maintenance is single Lich one of the two parts is required. Furthermore can in the event of a part failure, only this part is replaced

Die zylinderförmige Baueinheit ist vorzugsweise von einem topfförmigen Deckel abgeschlossen, der die Form eines ein seitig offenen Zylinders hat und der an seinem Außenumfang die Anschlüsse des Gleichspannungs-Tachogenerators durch läßt. Für den Gleichspannungs-Tachogenerator sind nur zwei Anschlüsse erforderlich, wodurch sich der Verkabelungsauf wand zwischen Motor und Regelelektronik erheblich verringert.The cylindrical unit is preferably one pot-shaped lid completed, the shape of a one open cylinder on the outside and that on its outer circumference the connections of the DC voltage tacho generator leaves. There are only two for the DC tachometer generator Connections required, which leads to the wiring wall between motor and control electronics significantly reduced.

Die Rotoren des Rotorlagegebers und des Gleichspannungs- Tachogenerators sind vorzugsweise auf einer als Hohlwelle ausgebildeten gemeinsamen Welle drehfest gehalten.The rotors of the rotor position encoder and the DC voltage Tachogenerators are preferably on a hollow shaft trained common shaft rotatably held.

Zum Beispiel können die Rotoren des Rotorlagegebers und Tachogenerators auf die Hohlwelle aufgepreßt sein.For example, the rotors of the rotor position encoder and Tachogenerators be pressed onto the hollow shaft.

Die Hohlwelle mit den Rotoren des Rotorlagegebers und des Gleichspannungs-Tachogenerators wird auf der Welle des Motors in vorteilhafter Weise über ein konisches Endstück gehalten, das auf das freie Ende der Motorwelle aufschraubbar ist.The hollow shaft with the rotors of the rotor position encoder and DC tachogenerator is on the shaft of the motor advantageously held over a conical end piece, which can be screwed onto the free end of the motor shaft.

Der Flansch zur Befestigung der Baueinheit an dem Motor ist vorzugsweise als zentrierender Servo-Flansch ausgebil det, der eine Befestigung der Baueinheit an dem Motor in beliebigen Winkellagen zuläßt.The flange for fastening the assembly to the engine is preferably designed as a centering servo flange det who attaches the assembly to the engine in allows any angular position.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat das Gehäuse der Baueinheit in Umfangsrichtung verlaufende Lang löcher an denen der Stator des Rotorlagegebers mittels Schrauben festlegbar ist. In diesem Falle ist es nicht notwendig, daß die Baueinheit verdrehbar an den Motor an geflanscht wird. Der Stator des Rotorlagegebers kann hier relativ zum Stator des Motors verstellt werden, wenn man die Schrauben löst und den Stator verdreht wobei die Schrau ben in den Langlöchern geführt sind. Der Stator wird in der richtigen Position anschließend durch Festziehen der Schrau ben wieder festgelegt.In an advantageous development of the invention Housing of the unit extending in the circumferential direction holes on which the stator of the rotor position encoder by means of Screws can be fixed. In this case it is not necessary that the unit rotatable to the engine is flanged. The stator of the rotor position encoder can be here can be adjusted relative to the stator of the motor if one loosens the screws and rotates the stator while the screw ben in the elongated holes. The stator is in the then correct position by tightening the screw ben fixed again.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran sprüche.Advantageous further developments are the subject of the Unteran claims.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise in der schema tischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:The invention is described below, for example, in the diagram table drawing described. In this show:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht des Drehzahl aufnehmers und Fig. 1 is a partially sectioned side view of the speed sensor and

Fig. 2 eine Aufsicht II aus Fig. 1. FIG. 2 is a top view II from FIG. 1.

Fig. 1 zeigt einen Drehzahlaufnehmer 10, der einen Gleich spannungs-Tachogenerator 12 und einen Rotorlagegeber 14 auf weist. Die vollständige Einheit 10 ist über einen Flansch 18 an einen Motor anflanschbar. Das vom Motor abgewandte Ende der Einheit 10 ist durch einen topfförmigen Deckel 20 ver schlossen. Am Außenumfang des Deckels 20 sind die Anschlüsse 22, 24 des Gleichspannungs-Tachogenerators angeordnet. In der Baueinheit aus Gleichspannungs-Tachogenerator 12 und Rotor lagegeber 14 ist der Rotorlagegeber 14 an der dem Motor zuge wandten Seite angeordnet. Am Außenumfang des Rotorlagegebers 14 befindet sich der Anschlußstecker 26 für die Spannungs zuführung und die Signalausgänge des Rotorlagegebers. Die Statoren des Gleichspannungs-Tachogenerators 12 und des Rotor lagegebers 14 können über eine Zentrierung miteinander ver bunden oder auch in einem gemeinsamen Gehäuse 16 untergebracht sein. Fig. 1 shows a speed sensor 10 , which has a DC voltage tachometer generator 12 and a rotor position sensor 14 . The complete unit 10 can be flanged to a motor via a flange 18 . The end of the unit 10 facing away from the motor is closed by a pot-shaped cover 20 . The connections 22 , 24 of the DC tachometer generator are arranged on the outer circumference of the cover 20 . In the assembly of DC tachometer 12 and rotor position sensor 14 of the rotor position sensor 14 is arranged on the side facing the motor side. On the outer circumference of the rotor position sensor 14 is the connector 26 for the voltage supply and the signal outputs of the rotor position sensor. The stators of the DC tachometer generator 12 and the rotor position sensor 14 can be connected to one another via a centering device or can also be accommodated in a common housing 16 .

Aus dem nicht dargestellten Motor ragt eine Welle 28 heraus, auf die die Baueinheit aufgeschoben wird. Die Welle 28 ist mit der Hohlwelle der Baueinheit durch ein konisches Endstück 34 drehfest verbunden. Das Endstück 34 des vom Motor abstehen den freien Endes der Welle 28 ist mittels einer Schraube 36 festgelegt.A shaft 28 protrudes from the motor, not shown, onto which the structural unit is pushed. The shaft 28 is connected to the hollow shaft of the structural unit in a rotationally fixed manner by a conical end piece 34 . The end piece 34 of the free end of the shaft 28 projecting from the motor is fixed by means of a screw 36 .

Die Hohlwelle mit den Rotoren wird durch das konische End stück 34 mit axialem Schlitz dadurch befestigt, daß dieses Endstück 34 durch axialen Druck durch die Schraube 36 inner halb des Konus verschoben und dadurch in seinem Durchmesser eingeengt wird. Dadurch kommt eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle 28 des Motors und der Hohlwelle zustande. Die in Fig. 2 gezeigte zusätzliche drehfeste Fixierung der Hohlwelle auf der Welle 28 des Motors durch eine Nut/Feder verbindung 32 ist möglich, jedoch nicht notwendig.The hollow shaft with the rotors is fastened by the conical end piece 34 with an axial slot in that this end piece 34 is displaced by the axial pressure by the screw 36 inside the cone and thereby narrowed in diameter. This creates a non-positive connection between the shaft 28 of the motor and the hollow shaft. The additional rotationally fixed fixing shown in Fig. 2 of the hollow shaft on the shaft 28 of the motor through a tongue and groove connection 32 is possible, but not necessary.

Das vom Motor abstehende axiale Ende der Welle 28 mit dem Endstück 34 wird durch den Deckel 20 abgedeckt, womit eine Verletzungsgefahr aufgrund frei zugänglicher rotierender Teile ausgeschlossen ist.The axial end of the shaft 28 with the end piece 34 protruding from the motor is covered by the cover 20 , thus eliminating the risk of injury due to freely accessible rotating parts.

Der Flansch 18 erlaubt eine Anflanschung der Baueinheit 10 an den Motor in einer beliebigen Winkelstellung, so daß der richtige Zeitpunkt für die Abgabe der Rotorlagesignale durch den Rotorlagegeber 14 durch eine entsprechende Drehung des Gehäuses und anschließende Festlegung eingestellt werden kann.The flange 18 allows the assembly 10 to be flanged to the motor in any angular position, so that the correct time for the output of the rotor position signals by the rotor position sensor 14 can be set by a corresponding rotation of the housing and subsequent fixing.

Claims

1. Speed sensor for brushless motors, in which a DC tachogenerator ( 12 ) and a rotor position sensor ( 14 ) to a flange-mounted to the motor unit ( 10 ) with a common shaft ( 30 ) are summarized, to a shaft ( 28 ) of the Motor can be coupled, the structural unit ( 10 ) and / or the rotor of the rotor position sensor ( 14 ) being adjustable in its angular position relative to the stator of the motor and the signals of the rotor position sensor ( 14 ) for the electronic commutation and the voltage of the DC tachometer generator the engine speed control can be used.

2. Speed sensor according to claim 1, characterized in that the DC tachometer generator ( 12 ) and the rotor position sensor ( 14 ) are arranged in a single housing ( 16 ).

3. Speed sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor position sensor ( 14 ) is arranged on the side of the structural unit ( 10 ) facing the motor.

4. Speed sensor according to one of the preceding claims, characterized, that the DC tachometer generator and the rotor position encoder each in a cylindrical housing are ordered, and that the housing with flanges with are connectable.

5. Speed sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a cover ( 20 ) in the form of a one-sided open cylinder can be placed on the end of the DC voltage tachometer ( 12 ) pointing away from the motor, the connections ( 22 , 24 ) of the DC voltage tachometer generator ( 12 ) carries or passes.

6. Speed sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the common shaft is designed as a hollow shaft ( 30 ) which carries the rotors of the rotor position sensor ( 14 ) and the DC tachometer generator ( 12 ), and that the hollow shaft with the shaft ( 28 ) of the motor is rotatably coupled via a tongue and groove connection ( 32 ).

7. Speed sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow shaft ( 30 ) on the shaft ( 28 ) of the motor is held by a conical end piece ( 34 ) which can be screwed onto the free end of the shaft ( 28 ).

8. Speed sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the flange ( 18 ) for fastening the structural unit ( 10 ) to the motor is designed as a servo flange.

9. Speed sensor according to claim 8, characterized, that the flange has elongated holes in the circumferential direction with which the unit by means of screws on the engine is screwable.

10. Speed sensor according to one of the preceding claims, characterized, that the stator of the rotor position encoder in its housing in adjustable angular position is maintained.