RU2488122C1 - Contactless sensor of rotor rotation speed and position - Google Patents
Contactless sensor of rotor rotation speed and position Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488122C1 RU2488122C1 RU2012104936/28A RU2012104936A RU2488122C1 RU 2488122 C1 RU2488122 C1 RU 2488122C1 RU 2012104936/28 A RU2012104936/28 A RU 2012104936/28A RU 2012104936 A RU2012104936 A RU 2012104936A RU 2488122 C1 RU2488122 C1 RU 2488122C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- sensor
- stator
- pole
- windings
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной электротехнике, в частности к бесконтактным датчикам скорости вращения и положения ротора, и предназначен для использования в электродвигателях различных типов для определения скорости вращения и положения ротора в резонансном электроприводе возвратно-вращательного движения.The invention relates to measuring electrical engineering, in particular to non-contact sensors of speed of rotation and position of the rotor, and is intended for use in electric motors of various types to determine the speed of rotation and position of the rotor in a resonant electric drive of rotational motion.
Известен датчик измерения скорости (патент РФ №2150114, опубл. 27.05.2000), включающий корпус, установленные в нем ротор в виде многополюсного магнитного кольца, закрепленного на валу, и датчик магнитного поля, укрепленный в корпусе неподвижно с зазором относительно многополюсного магнитного кольца и отделенный от него герметичной перегородкой. Один конец вала ротора укреплен в корпусе на упорном подшипнике, функции опоры второго конца вала ротора выполняет привод спидометра коробки передач. Между приводом и многополюсным магнитным кольцом установлена пружина сжатия.A known speed measurement sensor (RF patent No. 2150114, publ. 27.05.2000), comprising a housing, a rotor installed in it in the form of a multi-pole magnetic ring mounted on a shaft, and a magnetic field sensor fixed in the housing stationary with a gap relative to the multi-pole magnetic ring and separated from it by a sealed partition. One end of the rotor shaft is mounted in the housing on a thrust bearing, the transmission speedometer drive performs the function of supporting the second end of the rotor shaft. A compression spring is installed between the drive and the multi-pole magnetic ring.
Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и невозможность регулировки выходного напряжения.The disadvantages of this device are the complexity of manufacture and the inability to adjust the output voltage.
Известен датчик скорости вращения (патент РФ №2190856, опубл. 10.10.2002).A known speed sensor (patent of the Russian Federation No. 2190856, publ. 10.10.2002).
Датчик скорости вращения включает кольцевой многополюсный магнит, расположенный на приводном валу, компаратор магнитной индукции с чувствительным к изменениям магнитного поля элементом, расположенным у внешней цилиндрической поверхности многополюсного магнита, и постоянный магнит, расположенный в области чувствительного элемента, который позволяет производить регулировку параметров, выходного сигнала датчика изменением величины индукции постоянного магнитного поля смещения в области чувствительного элемента перемещением постоянного магнита и/или его вращением вокруг своей оси.The rotation speed sensor includes an annular multipolar magnet located on the drive shaft, a magnetic induction comparator with an element sensitive to changes in the magnetic field located at the outer cylindrical surface of the multipolar magnet, and a permanent magnet located in the region of the sensing element, which allows adjusting the parameters of the output signal sensor by changing the magnitude of the induction of a constant magnetic field of displacement in the region of the sensitive element by moving permanent magnet and / or its rotation around its axis.
Недостатками данного устройства является необходимость использования многополюсного магнита и компаратора магнитной индукции, что усложняет и удорожает конструкцию датчика.The disadvantages of this device is the need to use a multi-pole magnet and a magnetic induction comparator, which complicates and increases the cost of the sensor design.
Также известен датчик положения ротора электродвигателя (патент РФ №2357348, опубл. 27.05.2009), принимаемый за прототип. Датчик положения ротора ЭД содержит неподвижный статор, жестко соединенный со статором электрического двигателя, магниточувствительные элементы, в качестве которых используются, например, датчики Холла или магниторезисторы, ротор, выполненный из магнитоизолирующего материала и кинематически соединенный с ротором электрического двигателя, ферромагнитный диск с прорезями и два кольцевых постоянных магнита, намагниченные аксиально. В данной конструкции датчика используются два общих для всех чувствительных элементов постоянных магнита, жестко закрепленных на валу ротора вместе с магнитопроводящим диском. Поле постоянных магнитов распространяется до чувствительных элементов Холла через магнитопроводящий диск и воздушный зазор, в результате чего снижается чувствительность датчика к смещениям чувствительных элементов относительно магнитов, а также к неоднородности постоянных магнитов.Also known is the position sensor of the rotor of the electric motor (RF patent No. 2357348, publ. 27.05.2009), taken as a prototype. The ED rotor position sensor contains a fixed stator rigidly connected to the stator of an electric motor, magnetically sensitive elements, for example, Hall sensors or magnetoresistors, a rotor made of magnetically insulating material and kinematically connected to the rotor of an electric motor, a ferromagnetic disk with slots, and two annular permanent magnet magnetized axially. In this design of the sensor, two permanent magnets common to all sensitive elements are used, which are rigidly fixed to the rotor shaft together with a magnetic disk. The field of permanent magnets extends to the Hall sensitive elements through a magnetic disk and an air gap, as a result of which the sensitivity of the sensor to displacements of the sensitive elements relative to the magnets, as well as to the heterogeneity of the permanent magnets, is reduced.
Недостатками приведенного датчика является необходимость соблюдения заданной точности при изготовлении магнитопроводящего диска с прорезями, а также сложности при замене магниточувствительных элементов, например датчиков Холла или магниторезисторов, расположенных на статоре датчика положения ротора ЭД.The disadvantages of this sensor is the need to maintain the specified accuracy in the manufacture of a magnetic disk with slots, as well as the difficulty in replacing magnetically sensitive elements, such as Hall sensors or magnetoresistors, located on the stator of the rotor position sensor ED.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и расширение возможностей устройства, в том числе получение удвоенного напряжения на выходе и гальваническую развязку.The technical result of the invention is to simplify the design and expand the capabilities of the device, including obtaining double voltage at the output and galvanic isolation.
Технический результат достигается тем, что бесконтактный датчик скорости вращения и положения ротора, содержащий неподвижный статор и подвижный ротор с постоянными магнитами, снабжен цилиндрическим корпусом с крышкой, в котором размещен статор, выполненный в виде магнитопровода с двумя кольцевыми полуобмотками с полюсным делением равным π, внутри которого соосно на подшипнике установлен магнитный ротор, выполненный явнополюсным с одной парой полюсов.The technical result is achieved by the fact that the non-contact sensor of rotational speed and rotor position, containing a fixed stator and a movable rotor with permanent magnets, is equipped with a cylindrical body with a cover in which a stator is made, made in the form of a magnetic circuit with two circular half-windings with pole division equal to π, inside which coaxially mounted on the bearing mounted magnetic rotor, made explicitly with one pair of poles.
Цилиндрический корпус с крышкой обеспечивает защиту датчика от воздействия негативных внешних факторов.A cylindrical housing with a cover protects the sensor from the effects of negative external factors.
Конструктивное исполнение магнитопровода статора с двумя полуобмотками с полюсным делением π позволяет получать различные напряжения на выходе в зависимости от схемы их соединения (последовательно или параллельно), а также иметь два гальванически развязанных источника управляющего напряжения в зависимости от количества используемых обмоток.The design of the stator magnetic circuit with two half-windings with pole division π allows to obtain various output voltages depending on the connection scheme (in series or in parallel), and also to have two galvanically isolated sources of control voltage depending on the number of windings used.
Магнитный ротор с постоянными магнитами, выполненный явнополюсным с одной парой полюсов, обеспечивает создание электромагнитного поля для работы устройства.A magnetic rotor with permanent magnets, made explicitly with one pair of poles, provides the creation of an electromagnetic field for the operation of the device.
Датчик поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема бесконтактного датчика скорости вращения и положения ротора, на фиг.2 показана форма выходного напряжения с бесконтактного датчика, на фиг.3 представлен бесконтактный датчик без крышки, на фиг.4 представлен бесконтактный датчик в сборке, на фиг.5 представлен магнитопровод с двумя кольцевыми полуобмотками, на фиг.6 представлены варианты исполнения явнополюсных роторов с постоянными магнитами для бесконтактного датчика, на фиг.7 представлены способы подключения обмоток статора бесконтактного датчика в зависимости от предъявляемых требований.The sensor is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of a non-contact sensor for rotational speed and rotor position, in Fig. 2 shows the shape of the output voltage from a non-contact sensor, in Fig. 3 shows a non-contact sensor without a cover, and Fig. 4 shows a non-contact sensor in an assembly , Fig. 5 shows a magnetic circuit with two annular semi-windings, Fig. 6 shows embodiments of explicit pole rotors with permanent magnets for a proximity sensor, Fig. 7 shows methods for connecting stator windings without stroke sensor, depending on the requirements.
Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 4, установленные в корпусе 1 кольцевой магнитопровод 2 с двумя кольцевыми полуобмотками с полюсным делением, равным π, и магнитный явнополюсный ротор с постоянными магнитами с одной парой полюсов 3, подшипник скольжения 5 и зазор между статором и ротором 6. Магнитный явнополюсный ротор 3 датчика размещают на валу электродвигателя с совмещением продольных осей симметрии роторов датчика и электродвигателя.The device comprises a
Бесконтактный датчик имеет 6 выведенных концов: "A-X","B-Y", "C-Z", где рабочие обмотки "А-Х" и "B-Y" - выводы полуобмоток по оси X, а "C-Z" - выводы полуобмоток по оси Y. На фиг.7 "*" обозначается начало обмотки. При подключении обмотки, как показано на фиг.7 а) формируется напряжение, равное напряжению каждой из полуобмоток, при этом повышается надежность. При реализации схемы фиг.7 б) получается удвоенное напряжение на выходе. Гармонически развязанные обмотки получаются при подключении по схеме фиг.7 с).The proximity sensor has 6 leads: "AX", "BY", "CZ", where the working windings "AX" and "BY" are the terminals of the semi-windings along the X axis, and "CZ" are the conclusions of the semi-windings along the Y axis. Fig.7 "*" indicates the beginning of the winding. When connecting the winding, as shown in Fig. 7 a) a voltage is formed equal to the voltage of each of the semi-windings, while reliability is increased. When implementing the circuit of Fig. 7 b), the output voltage doubles. Harmonically isolated windings are obtained when connected according to the scheme of Fig. 7 c).
При работе датчика возникает электромагнитное поле между магнитопроводом 2 с двумя кольцевыми полуобмотками с полюсным делением, равным π, и магнитным явнополюсным ротором с одной парой полюсов 3. На выходе датчика получаем напряжение, которое регулируется путем изменения схемы соединения обмоток. При остановке вращения роторов электродвигателя и датчика скорости вращения и положения ротора сигнал на выходе будет равен нулю.When the sensor is operating, an electromagnetic field arises between the
Бесконтактный датчик скорости вращения и положения ротора может быть использован при реализации замкнутых систем управления электроприводами возвратно-вращательного движения, применяемых в буровых комплексах для обеспечения незатухающих резонансных автоколебаний для реализации способа возбуждения и регулирования авторезонансных колебаний в электроприводе возвратно-вращательного движения (патент РФ №2410826 С1). Размах колебаний ротора электропривода возвратно-вращательного движения, при котором может быть использован бесконтактный датчик скорости вращения и положения ротора, достигает 180°.A non-contact sensor of rotation speed and rotor position can be used in the implementation of closed-loop control systems for electric drives of rotational motion used in drilling complexes to provide continuous resonant self-oscillations to implement a method of excitation and regulation of autoresonant vibrations in an electric drive of rotational motion (RF patent No. 2410826 C1 ) The oscillation range of the rotor of the electric motor of the reverse-rotational movement, at which a non-contact sensor of rotation speed and rotor position can be used, reaches 180 °.
Кроме того, датчик может быть использован при разводке систем автоматизированного электропривода с неуравновешенным ротором, обеспечивая формирование сигналов положения ротора (фиг.7а) на выходах 4,1-3,2) и амплитудного значения скорости на каждом обороте (фиг.7 выводы 5, 6).In addition, the sensor can be used in wiring systems of an automated electric drive with an unbalanced rotor, providing the formation of signals of the rotor position (Fig.7a) at the outputs 4.1-3.2) and the amplitude value of the speed at each revolution (Fig.7
На фиг.2 представлена осциллограмма, на которой показана форма напряжения от бесконтактного датчика скорости вращения и положения ротора UДС, амплитудное значение которого равно UДС=4В. При этом пересечение кривой выходного напряжения оси времени соответствует постановке ротора явнополюсного электродвигателя в крайнее положение.Figure 2 presents the waveform, which shows the shape of the voltage from a non-contact speed sensor and the position of the rotor U DC , the amplitude value of which is U DC = 4V. At the same time, the intersection of the output axis voltage curve corresponds to the setting of the rotor of the explicit pole motor in the extreme position.
Таким образом, при упрощении конструкции возможности датчика расширяются.Thus, when simplifying the design, the capabilities of the sensor expand.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012104936/28A RU2488122C1 (en) | 2012-02-13 | 2012-02-13 | Contactless sensor of rotor rotation speed and position |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012104936/28A RU2488122C1 (en) | 2012-02-13 | 2012-02-13 | Contactless sensor of rotor rotation speed and position |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2488122C1 true RU2488122C1 (en) | 2013-07-20 |
Family
ID=48791266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012104936/28A RU2488122C1 (en) | 2012-02-13 | 2012-02-13 | Contactless sensor of rotor rotation speed and position |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488122C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2101840C1 (en) * | 1996-06-10 | 1998-01-10 | Санкт-Петербургская государственная академия аэрокосмического приборостроения | Stepping motor |
RU2150114C1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-05-27 | Открытое акционерное общество "Счетмаш" | Device for velocity measurement |
RU2190856C1 (en) * | 2001-02-19 | 2002-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью Завод электроагрегатного машиностроения "СЭПО-ЗЭМ" акционерного общества "Саратовское электроагрегатное производственное объединение" | Rotational speed transmitter |
RU2357348C1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-05-27 | Сергей Иванович Малафеев | Position sensor of rotor of electric motor |
-
2012
- 2012-02-13 RU RU2012104936/28A patent/RU2488122C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2101840C1 (en) * | 1996-06-10 | 1998-01-10 | Санкт-Петербургская государственная академия аэрокосмического приборостроения | Stepping motor |
RU2150114C1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-05-27 | Открытое акционерное общество "Счетмаш" | Device for velocity measurement |
RU2190856C1 (en) * | 2001-02-19 | 2002-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью Завод электроагрегатного машиностроения "СЭПО-ЗЭМ" акционерного общества "Саратовское электроагрегатное производственное объединение" | Rotational speed transmitter |
RU2357348C1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-05-27 | Сергей Иванович Малафеев | Position sensor of rotor of electric motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4529900A (en) | Brushless motor | |
US9559565B2 (en) | Homopolar permanent-magnet-biased action magnetic bearing with an integrated rotational speed sensor | |
CN205681278U (en) | A kind of bar-shaped linear electric motors of embedded position sensor | |
CN110462990B (en) | Control device and method for controlling an electric drive | |
US7348699B2 (en) | Encapsulated motor | |
EP2592728B1 (en) | Electromagnetic device | |
CN105634235A (en) | Shaft sleeve generator capable of simultaneously measuring rotating angular speed and angular acceleration | |
JPH04229069A (en) | Electromagnetic drive system | |
JP2001124590A (en) | Position detector | |
RU2488122C1 (en) | Contactless sensor of rotor rotation speed and position | |
KR20150032622A (en) | Linear-rotary actuator and its control method | |
CN104483510B (en) | A kind of measuring method for measuring rotary acceleration sensors | |
Peng et al. | Design and characteristic analysis of a novel bearingless SRM with double stator | |
Bahari et al. | Hybrid-excited variable reluctance resolver with wide speed range | |
RU124457U1 (en) | SYNCHRONOUS ELECTRIC AXIAL MAGNETIC FLOW | |
RU2396672C1 (en) | Asynchronous motor with hollow rotor with outside excitation | |
RU2654209C2 (en) | Intellectual self-checking starter-generator | |
RU2807016C1 (en) | Non-volatile shaft angle sensor | |
RU193980U1 (en) | Non-contact dc motor | |
CN219287323U (en) | Brushless motor | |
CN204330808U (en) | A kind of measurement rotary acceleration sensors | |
RU2480710C2 (en) | Transformer converter of angular movements | |
RU2580212C1 (en) | Rate of change of acceleration sensor | |
RU2548662C1 (en) | Synchronous generator with excitation from permanent magnets | |
CN110868115B (en) | Motor suitable for sensorless control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140214 |