NL8301675A - Motorstuurstelsel met capacitieve opnemer. - Google Patents

Description

", E 5229-6 Ned hc/hv * $

Kollmorgen Technologies Corporation P & C

Titel: MotorstuursteIsel met capacitieve opnemer.

De uitvinding heeft betrekking op een servostelsel voor een elektromotor en in het bijzonder op zulk een servostelsel met een capacitieve positie-5 opnemer met buitengewoon snelle responsiekarakteristiek.

Een typerend servostelsel voor een elektromotor omvat een elektromotor, een op een as gemonteerde omzetter voor het coderen van de stand of snelheid van de motoras en een versterker die een motorstuursignaal levert als functie van het verschil tussen de feitelijke motorstand óf motorsnelheid en de ge-10 wenste stand of snelheid. Bij het ontwerp van een servostelsel is het belangrijk, oorzaken van instabiliteit in de tegenkoppellus te vermijden. Eén van de kritieke instabiliteitsproblemen, die vaak de begrenzende factor in het ontwerp vormt, is gelegen in de torsie-compliantie, die een naijlen veroorzaakt van de aanwijzing gegeven door de opnemer ten opzichte van de feitelijke 15 motorsnelheid of motorstand. Gewoonlijk tracht de ontwerper van het stelsel het bedrijf van het servostelsel binnen een bereik te houden dat een factor 10 of meer onder de mechanische resonantie ligt. Bij een stelsel met een glazen codeerschijf met een diameter van 50mm en een dikte van 2,5mm en een stalen as met een diameter van 6,4mm en een lengte van 50mm die de decodeer-20 inrichting koppelt met de rotor ligt de verwachte eerste torsie-resonantie bij ongeveer 1200Hz. Uitgaande van een ontwerpfactor 10 bedraagt de bovenste grensfrequentie, d.w.z. de hoogste frequentie van een toegevoerd signaal die het servostelsel betrouwbaar zal volgen, ongeveer 120Hz. Als de codeerschijf voor een grotere nauwkeurigheid wordt vergroot tot een diameter van 76,2mm 25 daalt de responsiefrequentie voor het stelsel tot onder 60Hz. Door de asdiameter te vergroten tot 12,7mm teneinde een stijvere koppeling te verkrijgen, zou de grensf requentie van de responsie kunnen worden verhoogd tot ongeveer 500Hz. Uit deze voorbeelden blijkt dat de torsie-compliantie tussen de rotor en de codeerinrichting vaak een kritieke factor is voor de beperktheid van 30 de frequentieresponsie van een typerend servostelsel.

De uitvinding beoogt een servomotor-stelsel te verschaffen waarbij de torsie-compliantie nagenoeg is geëlimineerd als beperking voor de frequentieresponsie van een servostelsel met snelle responsie.

De uitvinding beoogt verder een compact servostelsel met snelle res-35 ponsie te verschaffen.

Het servostelsel voor een electromotor volgens de uitvinding omvat een statorstructuur, een rotor die kan roteren ten opzichte van de stator en > zodanig is gedimensioneerd dat een luchtspleet bestaat tussen de rotor en de stator, een stel wikkelingen van de motor die bij bekrachtiging een rotatie 40 van de rotor ten opzichte van de stator veroorzaken, met het kenmerk dat verder 8301675 -2- ε * een capacitieve standomzetter aanwezig is in de luchtspleet, met een stationair stel in elkaar gestoken geleidende platen die zijn geïsoleerd van maar zijn bevestigd aan de naar de luchtspleet gekeerde omtrek van de stator en een 5 bewegend stel in elkaar gestoken geleidende platen die zijn geïsoleerd van maar bevestigd aan de naar de luchtspleet gekeerde omtrek van de rotor. Bij voorkeur is het statordeel van de standomzetter bevestigd aan het binnenop-pervlak van de statorkern en het bewegende deel van de standomzetter is om de rotor bevestigd. Door de omzetterelementen in de luchtspleet aan te bren-10 gen en rechtstreeks te bevestigen aan de rotor en de stator van de motor, bestaat er nagenoeg geen mechanische compliantie tussen de rotor en de omzetter, zodat de mechanische compliantie nagenoeg is geëlimineerd als beperking voor de frequentieresponsie van het stelsel.

In het algemeen is het niet mogelijk een omzetter aan te brengen in 15 de luchtspleet van een elektromotor, ten gevolge van de vorm van de omzetter en/of de wisselwerking met het magnetische veld van de motor. Het is echter gebleken dat een capacitieve standomzetter zo kan worden ontworpen dat hij past in de luchtspleet van de motor, zonder de afmetingen van de luchtspleet noemenswaardig te vergroten. Wat belangrijker is, het is eveneens gebleken 20 dat een capacitieve standomzetter zo kan worden ontworpen dat hij ongevoelig is voor het magnetische veld van de motor en geen noemenswaardige ongunstige inyloed heeft op de motor.

Als de omzetter elementen rechtstreeks zijn bevestigd aan de rotor en stator van de motor, benadert de servolus het theoretisch mogelijke ten 25 aanzien van de mechanische stijfheid, zodat de mechanische tijdconstante van de servolus geen praktische beperking meer vormt. De inductieve tijdconstante yan de servolus kan in het algemeen naar wens worden verminderd door met hogere spanningen te werken. Daardoor kan de responsiefrequentie van het servostelsel belangrijk worden verhoogd ten opzichte van wat tot dusver 30 kon worden bereikt in een praktisch servostelsel met vergelijkbare onderdelen en hij is nog slechts begrensd door de vermogensafgifte en de maximale snelheid van de motor.

Figuur 1 is een combinatie van motor en standomzetter volgens de uitvinding, tezamen met een blokschema van de servolus.

35 Figuur 2 is een detaildoorsnede door de luchtspleet van de motor uit

Figuur 1, waaruit de plaatsing van de omzetter onderdelen blijkt.

Figuur 3 is een afbeelding van de geleiderpatronen van de rotordelen en statordelen van de omzetter, tezamen met circuits voor het leveren van gegevens over de rotorstand.

40 Figuur 4 is een diagram van verschillende golfvormen die optreden in 8301675 ~ · * -3- het stelsel uit Figuur 3.

Figuur 5 is een afbeelding van een andere uitvoeringsvorm van een stelsel volgens de uitvinding met een grove en een fijne standomzetter.

5 Figuur 6 is een afbeelding van de omzetterpatronen voor de rotor en de stator van het stelsel uit Figuur 5 en de bijbehorende circuits voor het leveren van gegevens over de rotorstand.

De elektromotor in het stelsel volgens de uitvinding kan van elke bekende soort zijn waarin een luchtspleet bestaat die voldoende groot is voor 10 bet opnemën van een standomzetter van het capacitieve type. Als afgebeeld in Figuur 1 kan de motor een borstelloze synchroonmotor zijn met een rotor 10 met een ring 12 van permanent magnetisch materiaal. De permanente magneetring 12 is zó gemagnetiseerd dat afwisselende noordpolen en zuidpolen bestaan aan de buitenomtrek van de ring. Voor motoren met hoge prestaties is het magne-15 tisch materiaal bij voorkeur een samenstelling van samarium en kobalt die is gemagnetiseerd teneinde de gewenste magnetische polen te verkrijgen. De magneetring 12 is op geschikte wijze op een roterende motoras 14 bevestigd.

Het statordeel 16 van de motor omvat een cylindrische gelamelleerde ijzerkern-structuur 18 met spleten die zich radiaal vanaf de luchtspleet naar 20 buiten uitstrekken. De wikkelingen 20 van de motor zijn aangebracht in de * statorspleten en kunnen de vorm hebben van een gebruikelijke Y-configuratie voor drie fasen. Zoals later zal worden'toegelicht levert bekrachtiging van de wikkelingen door het schakelcircuit een roterend magnetisch veld.

Zoals het beste zichtbaar is in Figuur 2 bevindt de standomzetter zich 25 in de luchtspleet van de motor. Het stilstaande deel van de omzetter bevat een reeks capacitieve platen gevormd door een patroon 23 van een gedrukte bedrading op een dunne drager 22. Dit patroon in de vorm van een gedrukt circuit is bevestigd aan de binnenomtrek van de statorkemlS. Bij voorkeur bevat het patroon in de vorm van een gedrukt circuit tevens een uitvlak-geleiderpatroon 30 24 aan de andere'zijde van de drager. Het bewegende deel van de standomzetter bevat eveneens een reeks capacitieve platen die zijn gevormd door een patroon 27 in de vorm van een gedrukt circuit op het oppervlak van een drager 26.

De achterzijde van de drager 26 bevat bij voorkeur eveneens een geleider-patroon 28 dat een aardvlak vormt. Het bewegende geleiderpatroon is bevestigd 35 om de permanente magneetring 12 van de rotor.

Het bewegende geleiderpatroon 27 van de omzetter is afgebeeld bovenin Figuur 3 en omvat twee capacitieve platen 30 en 34. De plaat 30 vormt een geheel met de strook 32 in de lengterichting die de gehele lengte van het patroon beslaat en de plaat 34 vormt op soortgelijke wijze een geheel met een 40 strook 36. De lengte van het patroon komt overeen met de omtrek van de perma- 8301675

f S

-4- nente magneetring 12 van de rotor, zodat als het patroon is aangebracht, de stroken 32 en 36 geleidende ringen vormen die de rotor omvatten. Capacitieve platen 30 en 34 beslaan elk een hoek van 90 graden van de rotoromtrek. Teneinde 5 wervelstroomverliezen zo klein mogelijk te houden zijn de platen 30 en 34 bij voorkeur in de vorm van kamvormige patronen (nader afgeheeld bij 42), waarbij zich in de omtreksrichting uitstrekkende vingers 37 tot en met 40 aan het ene uiteinde via een geleider 41 zijn verbonden met de strook 32.

Het stilstaande geleiderpatroon van de omzetter omvat stroken 50 en 10 52 die samenvallen met de stroken 32 resp. 36 van het rotorpatroon. Als het stilstaande patroon is aangebracht op de binnenomtrek van de stator vormen de stroken 50 en 52 derhalve stilstaande ringen voor het toevoeren van energie aan de bewegende platen 30 en 34 via de ringen gevormd door de stroken 32 en 36.

15 Het stilstaande deel van de omzetter bevat tevens een paar capacitieve platen 54 en 56 die samenvallen met de platen 30 en 34 teneinde een gemoduleerd sinusvormig uitgangssignaal te leveren. Verder bevat het stilstaand patroon een tweede stel capacitieve platen 60 en 62 die de hoekplaatsen tussen de platen 54 en 56 innemen tenèinde een gemoduleerd cosinusvormig uitgangs-20 signaal te leveren. De plaat 54 beslaat de hoek van 0 tot 90 graden, de plaat 60 de hoek van 90 tot 180 graden, de plaat 56 de hoek van 180 tot 270 graden en de plaat 62 de hoek van 270 tot 360 graden. De platen 54, 56, 60 en 62 beslaan elk ongeveer de halve breedte van de omzetter teneinde de beste sig-naalscheiding te verkrijgen, maar zouden breder ktainen zijn mits de identi-25 teiten van de afzonderlijke platen gehandhaafd blijven. Teneinde verliezen door wisselstromen te verminderen kunnen de platen in kamvormige configuraties .... φ worden geyormd als nader afgebeeld bij 66 in Fi^aur 3, zodat bijv. de plaat 56 bestaat uit stroken 57 en 58 die aan het niet afgebeelde uiteinde met elkaar zijn verbonden en de plaat 60 wordt gevormd door stroken 63 en 64 die 30 op de afgebeelde wijze aan het ene uiteinde zijn verbonden. Stroken 57 en 58 vallen samen met stroken 37 en 38 van het rotorpatroon en de stroken 63 en 64 yallen samen met de stroken 39 en 40.

Leidingen vanaf de verschillende delen van het stator-geleiderpatroon kunnen naar buiten worden gevoerd op elke geschikte wijze, bijv. met verbin-35 dingen via gaten met geleiders aan de andere zijde van de drager.

Aardvlakken 24 en 28 (Figuur 2) aan de achterzijde van de dragers zijn wenselijk voor het verminderen van storende signalen in de uitgangssignalen van de omzetter. De aardvlakken zijn bij voorkeur gevormd door omtrekstroken die zijn verbonden door een enkele dwarse geleider, teneinde nodeloze wervel-40 stroomverliezen te vermijden.

8301675 ♦ ·« ........

-5-

De omzetter wordt bekrachtigd door een oscillator 70 die bij voorkeur werkt bij ongeveer 100kHz. De oscillator 70 is via een amplitude-stuureenheid 72 gekoppeld met de stroken 50 en 52. Energie uit de oscillator wordt vanuit 5 de stroken 50 en 52 overgebracht naar de stroken 32 en 36 teneinde de bewegende platen 30 en 34 te bekrachtigen. Op deze wijze worden de bewegende platen bekrachtigd zonder dat borstels of sleepringen noodzakelijk zijn.

De toevoer van energie vanuit het bewegende patroon aan het stilstaande patroon teneinde positieaanwijzingen op te wekken vindt plaats als afgebeeld 10 in Figuur 4. Als de rotorpatronen en statorpatronen een stand hebben als afgebeeld in Figuur 3 (aangeduid als de nulstand) bestaat een maximale koppeling van het signaal naar de platen 54 en 56 teneinde een sinussignaal met maximale amplitude te verkrijgen. Als de rotor 90 graden wordt verdraaid, liggen de platen niet tegenover elkaar, zodat er een minimale energiekoppeling bestaat.

15 Bij een verdraaiing van 180 graden is de energiekoppeling opnieuw maximaal, maar nu met omgekeerde polariteit. Bij 270 graden verdraaiing is de energiekoppeling opnieuw minimaal. Een verdraaiing van de rotor over 360 graden yeroorzaakt daardoor één periode van de gemoduleerde sinusgolf afgebeeld in het bovenste diagram uit Figuur 4.

20 De platen 60 en 62 zijn 90 graden verschoven ten opzichte van de platen 54 en 56 en leveren daardoor een soortgelijke gemoduleerde golfvorm, maar verschoven over 90 graden, d.w.z. de cosinusgolf die is afgebeeld in het tweede diagram van boven in Figuur 4.

De platen 54 en 56 zijn verbonden met een sinus-demodulatiecircuit 74 25 yoor het demoduleren van de sinusgolf en het terugwinnen van de omhullende als afgebeeld in de derde golfvorm uit Figuur 4. Op soortgelijke wijze zijn de platen 60 en 62 verbonden met een cosinus-demodulatiecircuit 76 voor het demoduleren van de cosinusgolf en het terugwinnen van de omhullende afgebeeld in het onderste diagram uit Figuur 4.

30 De uitgangssignalen van de demodulatoren 74 en 76 worden toegevoerd aan het circuit 78 voor automatische versterkingregeling, dat de waarde van 2 2 sin x + cos x berekent door middel van analogon-rekenelementen. Daar de som 2 2 van sin x en cos x steeds gelijk is aan één, ongeacht de rotorstand, is deze som bruikbaar voor het sturen van de amplitude van het bekrachtigingssignaal 35 uit de oscillator 70. De amplitude van het bekrachtigingssignaal wordt door het amplitude-stuurcircuit 72 automatisch zó ingesteld dat de waarde van 2 2 sin x + cos x gelijk aan één blijft. De waarden van de gedemoduleerde signalen kunnen dan als representatief voor de stand worden beschouwd.

Het uitgangssignaal van de sinusdemodulator 74 wordt toegevoerd aan 40 een analoog-numeriek-omzetter 83 via een versterker 81 en het uitgangssignaal 8301675 -6- van de cosinusdemodulator 76 wordt via de versterker 80 toegevoerd aan de analoog-numeriek-omzetter 82. De numerieke uitgangssignalen van de omzetters 82 en 83 worden als adres-ingangssignalen toegevoerd aan een uitsluitend 5 voor lezen ingericht geheugen 86. Uit Figuur 4 blijkt dat de waarden van de gedemoduleerde sinussignalen en cosinussignalen samen een uniek stel waarden vormen voor elke hoekstand van de rotor. Het geheugen 86 is geprogrammeerd om een opzoektabel te bevatten voor het omzetten .van de sinus- en cosinus-adreswaarden in hoekstanden van de rotor in numerieke vorm.

10 Figuur 1 toont de servolus waarin de standgegevens worden gebruikt die worden geleverd door het geheugen 86 uit Figuur 3.

De statorwikkelingen worden bekrachtigd door een schakelcircuit 190 dat wordt gestuurd door rotor-standsignalen uit Hall-detectoren die 60 elektrische graden ten opzichte van elkaar zijn verschoven. De signalen uit de |5 Hall opnemers worden gebruikt voor het sturen van halfgeleiderschakelaars : die zijn verbonden met de wikkelingen. Een geschikte uitvoering met zes transistoren in een schakelende brugconfiguratie is beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage 8220239. De stand-omzettercircuits 90, eerder beschreven aan de hand van Figuur 3, leveren de stand-adresgegevens aan het uitsluitend 20 voor lezen ingerichte geheugen 86 dat de gegevens omzet in waarden van de hoekstand. Een numerieke comparator 92 ontvangt de feitelijke standgegevens uit het uitsluitend voor lezen ingerichte geheugen 86 en de gewenste standgegevens uit een ingangscircuit 94 en berekentahet verschil of de fout. Het verschil wordt toegevoerd aan een impulsduur-modulatiecircuit 99 voor het 25 sturen van het gemiddelde bekrachtigingsniveau van de wikkelingen via het schakelcircuit 98. Op de yoor een servolus gebruikelijk wijze heeft de motor - - * de neiging, naar de gewenste stand te bewegen tenèinde het fout signaal tot nul terug te brengen.

Bij de standomzetter volgens Figuur 3 bedraagt de steek van het patroon . 30 één omwenteling, d.w.z. er is een volledige omwenteling van het patroon nodig voordat het patroon zich herhaalt. Als er zorg voor wordt gedragen dat storende signalen in het stelsel zo zwak mogelijk worden gehouden, kan zulk een omzetter de standgegevens met een nauwkeurigheid tot l/100ste deel van de steek leveren. De patronen uit Figuur 3 kunnen derhalve potentieel hoekstanden 35 binnen vier graden aangeven. Bronnen van storende signalen die de nauwkeurigheid ongunstig kunnen beïnvloeden zijn sluitfouten die ontstaan door verschillen tussen de omtrekafmetingen en de lengte van de omzetterpatronen, variaties van de luchtspleet tussen de bewegende en stilstaande omzetterelementen, een scheve stand van het omzetterpatroon en onvolkomenheden van het patroon. Er 40 worden ook storende signalen opgewekt door de motor zelf, de circuitcomponenten 8301675 -7- en temperatuurverloop.

Fijnere standaanwijzingen kunnen worden bereikt door de steek van het omzetterpatroon te verminderen tot een breukdeel van een omwenteling. Het 5 stelsel is ook dan in staat om standen aan te geven tot l/100ste deel van de steek en daardoor levert het omzetterpatroon met kleinere steek dienovereenkomstig fijnere standaanwijzingen. Het is belangrijk dat de luchtspleet tussen de omzetelementen niet meer bedraagt dan enige procenten van de steekafstand. Voor een luchtspleet in de motor van ongeveer 0,2 a 0,25mm zou de redelijke 10 minimale steekafstand voor de omzetter dus ongeveer 2,54mm bedragen. Er zijn technieken voor gedrukte bedradingen beschikbaar voor het leveren van omzetters met een steek van niet meer dan 0,254mm, maar 2,54mm is een betere praktische grens voor de meeste motorontwerpen.

Het nadeel van omzetters in de motor met een steek die een breukdeel 15 van een omwenteling bedraagt is dat waar absolute standaanwijzingen nodig zijn, een verdere standindicator aan het stelsel moet worden toegevoerd teneinde de momentele standsector aan te geven. Als het patroon bijv. een steek heeft van l/12de deel van een omwenteling, herhaalt het patroon van de omzetter zich 12 maal per omwenteling en de stand wordt aangegeven in 12 segmenten van 20 elk 30 graden. Een geschikt stelsel voor het aangeven van de van toepassing zijnde sector kan worden verkregen door in de omzetter een markeerstand op te nemen die een nulstand aangeeft. De markeerstandaanwijzing wordt gebruikt samen met een teller voor het tellen van de nuldoorgangen van de gedemoduleerde omzetter-uitgangssignalen. Bij zulk een uitvoering levert de teller een grove 25 standaanwijzing, d.w.z. een sectorplaats, en de normale omzetter-uitgangssignalen leveren de fijne standaanwijzing binnen de sector.

Een andere techniek voor het leveren van fijne standaanwij zingen door middel van capacitieve omzetters die zich bevinden in de luchtspleet van de motor is.afgebeeld in de Figuren 5 en 6, waarbij het omzetterpatroon een 30 grof patroon bevat met een steek die gelijk is aan één omwenteling en een fijn patroon met een steek die gelijk is aan l/12de deel van een omwenteling.

Het bewegende deel van het omzetterpatroon is afgebeeld in het bovenste deel van Figuur 5 en omvat drie evenwijdige stroken 102 tot en met 104 die ringen vormen die de rotor omvatten als het patroon op zijn plaats is 35 aangebracht. Capacitieve platen 106 en 107 beslaan elk segmenten van 90 graden van het oppervlak en zijn een geheel met de stroken 103 resp. 102. De platen 106 en 107 zijn op gelijke afstanden aangebracht en vormen het bewegende deel van de grove standomzetter.

Het fijne deel van de standomzetter omvat capacitieve platen 108 die 40. een geheel zijn met de strook 104 en platen 109 die een geheel zijn met de 8301573 -8- strook 103. De platen 108 en 109 vormen als afgebeeld een in elkaar gestoken kamvormig patroon dat zichzelf twaalf maal herhaalt en derhalve een steek van l/12de deel van een omwenteling heeft.

5 Het stilstaande omzetterpatroon omvat stroken 112 tot en met 114 die tegenover de stroken 102 tot en met 104 van het roterende patroon liggen.

Als zij op hun plaats in de motorkem zijn aangebracht, vormen de stroken 112 tot en met 114 ringen voor het toevoeren van energie aan het bewegende patroon.

10 Het stilstaande patroon omvat tevens platen 116 en 117 tegenover de platen 106 en 107 voor het opwekken van het sinussignaal en platen 118 en 119 daartussen voor het leveren van het cosinussignaal. De platen 116 tot en met 119 vormen tezamen met de platen 106 en 107 het grove deel van de omzetter, dat soortgelijk is aan wat eerder is beschreven aan de hand van Figuur 3.

15 Het stilstaande patroon bevat verder in elkaar gestoken kamvormige patronen 120 en 121 tegenover het bewegende patroon gevormd door de platen 108 en 109. De patronen 120 en 121 en 108 en 109 vormen het fijne deel van de omzetter. De omzetter wordt vanuit een wisselstroombron 130 bekrachtigd via een amplitude-stuurcircuit 132. Een wisselspanningsignaal wordt aan de 2o stroken 113 en 114 toegevoerd voor het toevoeren van*energie aan de stroken 103 en 104 van het bewegende patroon teneinde de platen 108 en 109 te bekrachtigen. Op soortgelijke wijze wordt energie toegevoerd aan de stroken * 112 en .113, van waaruit hij wordt gekoppeld met de stroken 102 en 103 voor het bekrachtigen van platen 106 en 107 van het bewegende patroon. De platen 25 1 16 en 117 zijn aangesloten op een grof sinus-demodulatiecircuit 137 en de platen 118 en 119 zijn aangesloten op een grof cosinus-demodulatiecircuit r 136. De uitgangssignalen van de demodulatiecircuits 136 en 137 worden toegevoerd aan een circuit 140 voor de automatische versterkingregeling dat de 2 2 waarde van sin x + cos x berekent. Het circuit voor automatische ^ersterking-3Q regeling is aangesloten op het amplitude-stuurcircuit 132 teneinde de amplitude van het bekrachtigingssignaal dat wordt toegevoerd aan de omzetter te regelen op de wijze als eerder beschreven aan de hand van Figuur 3.

De patronen 120 en 121 zijn aangesloten op een fijn signaal-demodula-tiecircuit 138 dat het gemoduleerde signaal van het fijne deel van de omzetter 35 decodeert. Het uitgangssignaal van de demodulator 138 is een sinusgolf die twaalf perioden per rotoromwenteling beslaat.

De uitgangssignalen van de demodulatiecircuits 136 tot en met 138 worden toegevoerd aan analoog-numeriek-omzetters 146 tot en met 148 via versterkers 142 tot en met 144. De numerieke uitgangssignalen van de omzetter-40 circuits worden als adres-ingangssignalen toegevoerd aan een uitsluitend voor 8301675 -9- lezen ingericht geheugen 150. Het geheugen 150 kan een gebruikelijke geheugen-eenheid zijn met een adresseermogelijkheid van 16 bits, waarbij 8 bits uit de analoog-numeriek-omzetter 148 de fijne plaats en 4 bits uit elk van de 5 analoog-numeriek-omzetters 146 en 147 de grove plaatsector aangeven. De combinatie van de uitgangssignalen van de analoog-numeriek-omzetters 146 tot en met 148 levert een uniek adres voor elke stand van de omzetter.

Een servolus-stelsel dat de standgegevens uit Figuur 6 gebruikt is in de vorm van een blokschema aangegeven in Figuur 5. De componenten 136, 137, 10 142, 143, 146 en 147 vormen de grove stand-omzetcircuits 160 en de componenten 138, 144 en 148 vormen de fijne stand-omzetcircuits 162. De circuits 160 en 162 leveren de eerder genoemde adres-ingangssignalen voor het uitsluitend voor lezen ingerichte geheugen 150.

Daar het uitgangssignaal van het geheugen 150 een aanwijzing van de 15 rotorstand levert, kan dit uitgangssignaal rechtstreeks worden gebruikt voor het sturen van het schakelen, waardoor de bèhoefte aan half-opnemers of dergelijke vervalt. Details van het gebruik van een uitgangssignaal van het uitsluitend voor lezen ingerichte geheugen voor het sturen van de schakelwerking bij een borstelloze gelijkstroommotor zijn te vinden in de eerder genoemde 20 Amerikaanse octrooiaanvrage 8220239. Een comparatorcircuit 168 wordt gebruikt voor het vergelijken van de feitelijke standaanwijzing, geleverd door het uitgangssignaal van het uitsluitend voor lezen ingerièhte geheugen 150, en de gewenste standindicatie, geleverd door een ingangscircuit 166. Het uitgangssignaal van de comparator 168 wordt toegevoerd aan een circuit 170 voor 25 impulsduurmodulatie, dat op zijn beurt de gemiddelde amplitude stuurt van het bekrachtigingssignaal voor de wikkeling dat wordt toegevoerd via het schakel-circuit 190. Het stelsel werkt op de gebruikelijke wijze als servolus, waarbij de motor wordt bekrachtigd in een zodanige richting dat hij naar de gewenste stand beweegt, waarbij het foutsignaal geleverd door de comparator 30 168 tot nul wordt teruggebracht.

35 40 8301675

Claims (10)

1. Servostelsel voor een elektromotor met een statorstructuur, een 5 rotor die kan roteren ten opzichte van de stator en zodanig is gedimensioneerd dat een luchtspleet tussen de rotor en de stator bestaat, een stel wikkelingen van de motor die bij bekrachtiging de rotor doen roteren ten opzichte van de stator, gekenmerkt door een capacitieve standomzetter in de luchtspleet met een stilstaand stel inelkaar gestoken geleidende 10 platen die zijn geïsoleerd van maar bevestigd aan de naar de luchtspleet gekeerde omtrek van de stator en een bewegend stel in elkaar gestoken geleidende platen die zijn geïsoleerd van maar bevestigd aan de naar de luchtspleet gekeerde omtrek van de rotor.

2. Stelsel volgens conclusie 1, gekenmerkt door een indicatieorgaan 15 voor de feitelijke stand dat is gekoppeld met de standomzetter en een signaal levert dat de feitelijke stand van de rotor aangeeft, een indicatieorgaan voor de gewenste stand dat een signaal levert dat de gewenste stand van de rotor aangeeft, een comparator voor het leveren van een foutsignaal overeehkomende met het verschil tussen het signaal dat de feitelijkekstand 20 aangeeft en het signaal dat de gewenste stand aangeeft en een stuurcircuit dat is gekoppeld met de comparator en de motor bekrachtigt overeenkomstig het foutsignaal.

3. Stelsel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de steek van het patroon van de omzetter gelijk is aan één omwenteling.

4. Stelsel volgens conclusie 2, gekenmerkt door verscheidene stil staande ringen tegenover verscheidene bewegende ringen, waarbij de bewegende ringen zijn verbonden met de bewegende geleidende platen.

5. Stelsel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de capaci-tieye standomzetter verder een tweede stilstaand stel in elkaar gestoken 30 geleidende platen bevat en een tweede bewegend stel in elkaar gestoken geleidende platen, waarbij het tweede stel geleidende platen een andere steek heeft dan de overige stellen geleidende platen.

6. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de omzetter yerder verscheidene stilstaande ringen bevat tegenover een reeks bewegende 35 ringen, waarbij de bewegende ringen elektrisch zijn verbonden met de in elkaar gestoken bewegende geleidende platen en energie vanuit de stilstaande ringen toevoeren aan de bewegende geleidende platen.

7. Stelsel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat één van de stellen geleidende platen een deel bevat voor het leveren van een signaal 40 dat sinus (x) aangeeft en een ander deel dat een kwart steek ten opzichte 8301675 ft . -11- daaryan is verschoven teneinde een signaal te leveren dat cosinus (x) aangeeft, waarin (x) de hoekstand van de rotor is.

8. Stelsel volgens conclusie 7, gekenmerkt door een orgaan voor het 2 2 5 berekenen van de waarde van (sinus x + cosinus x) en een orgaan voor het 2 2 zodanig bekrachtigen van de omzetter dat de waarde van (sinus x + cosinus x) constant blijft.

9. Stelsel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de wikkeling zich op de stator bevindt en de rotor roterende permanente magneten bevat.

10 15 20 25 30 35 40 8301675