SE464000B

SE464000B - Electrical motor

Info

Publication number: SE464000B
Application number: SE8902394A
Authority: SE
Inventors: L G Moren
Original assignee: Electrolux Mecatronik Ab
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-18
Also published as: SE8902394D0; SE8902394L

Abstract

An electrical motor comprising a stator 22 equipped with stator terminals 18a,b;19a,b interacting in pairs and provided with windings 23a,b;24a,b and a rotor 15 provided with rotor terminals 20,21 arranged in pairs diametrically opposite the stator terminals and interacting with these. At least one of the bodies 26,27 made of magnetically conductive material is so arranged as to rotate with the rotor 15 so that during the period of time when the rotor terminals pass an activated pair of stator terminals 18a,b they form a bridge between an activated stator terminal 18a,18b and a non-activated stator terminal 19a,19b in order to make a route for current to flow through the latter stator terminal in order to induce a voltage in its windings which can be used to generate a signal indicating the position of the rotor. <IMAGE>

Description

464 ooo ' ~ Fig. 7 är ett snitt längs linjen VII-VII i fig. 6. Fig. 7 is a section along the line VII-VII in Fig. 6.

I en reluktansmotor med parvis samverkande rotorpoler åstadkommes drivning av rotorn genom att växelvis magnetisera polerna i de olika statorpol- paren. Detta innebär att när ett statorpolpar är aktiverat intilliggande statorpolpar i rotationsriktningen sett är inaktiverat.In a reluctance motor with paired rotor poles, drive of the rotor is effected by alternately magnetizing the poles in the different stator poles. This means that when a stator pole is activated, adjacent stator poles in the direction of rotation are inactivated.

När _det gäller att utan separata positionsgivare generera positionssignaler i en sådan reluktansmotor kan man utnyttja lindningarna i ett icke aktiverat polpar och i dessa inducera en spänning genom att leda en liten del av det magne- tiska flödet från det aktiverade statorpolparet genom sagda lindning. Fig. 1 visar i ett utbrett motorsnitt av en reluktansmotor hur en sådan spänning kan åstadkommas.When generating position signals in such a reluctance motor without separate position sensors, one can utilize the windings in a non-activated pole pair and induce a voltage therein by conducting a small portion of the magnetic flux from the activated stator pole pair through said winding. Fig. 1 shows in a widespread motor section of a reluctance motor how such a voltage can be produced.

I fig. 1 återges en stator 10 med två statorpoler ll, 12. Dessa är utförda med lindningar 13, 14- av vilka lindningen 13 är visad i aktiverat tillstånd varvid ett flöde 45 flyter vertikalt genom polen ll. En rotor 15 är roterbart anordnad i luftgapet nedanför statorpolerna och en rotorpol 16 är visad belägen mitt för statorpolen 11. Det nämnda flödet flyter från polen ll via rotorpolen 16 vidare via icke visade diametralt motsatt belägna rotor- resp. statorpoler och åter via statorjärnet.Fig. 1 shows a stator 10 with two stator poles 11, 12. These are made with windings 13, 14- of which the winding 13 is shown in the activated state, a flow 45 flowing vertically through the pole 11. A rotor 15 is rotatably arranged in the air gap below the stator poles and a rotor pole 16 is shown located opposite the stator pole 11. The said flow flows from the pole 11 via the rotor pole 16 further via diametrically opposite rotors (not shown). stator poles and again via the stator iron.

Rotorn är utförd med ett smalt, radiellt riktat utsprång 17 som likt en extra pol är beläget mellan två regulära rotorpoler. Detta utsprång 17 är så beläget att när rotorpolen 16 befinner sig under statorpolen ll utsprånget be- finner sig under statorpolen 12 som inte är aktiverad. Därmed sluts en mindre del á 1 av flödet genom statorpolen 12 och ger upphov till en inducerad spänning i lindningen 14. Denna spänning kan detekteras för att ge information om rotorns position.The rotor is made with a narrow, radially directed projection 17 which, like an extra pole, is located between two regular rotor poles. This projection 17 is located so that when the rotor pole 16 is below the stator pole 11 the projection is located below the stator pole 12 which is not activated. Thus, a smaller part á 1 of the flow through the stator pole 12 is closed and gives rise to an induced voltage in the winding 14. This voltage can be detected to provide information about the position of the rotor.

Fig. 2 åskådliggör hur rotorn 15 kan utformas och för ökad information kan flera utsprång 17 anordnas.Fig. 2 illustrates how the rotor 15 can be designed and for increased information several projections 17 can be arranged.

Det har dock visat sig att det i fig. 1 och 2 åskådliggjorda utförandet inte fungerar tillfredsställande då på grund av motorns symmetriska uppbyggnad de genom utsprången 17 avlänkade flödena tenderar att släcka ut varandra.However, it has been found that the embodiment illustrated in Figs. 1 and 2 does not function satisfactorily when, due to the symmetrical construction of the motor, the flows deflected by the projections 17 tend to extinguish each other.

Man måste här tillse att någon form av oregelbundenhet införes så att ett skill- nadsflöde uppkommer som kan ge upphov till en spänningssignal.It must be ensured here that some form of irregularity is introduced so that a difference flow arises which can give rise to a voltage signal.

I denna situation har idén framkommit att frångå utförandet med utsprång anordnade på rotorn och enligt uppfinningen föreslås i stället att helt frikoppla rotorns positionsgenererande funktion från dess tradionella motorfunktion. Fig. 3 visar hur denna idé kan förverkligas vid en med fyra statorpoler 18a, b; l9a, b och två rotorpoler 20, 21 utförd reluktansmotor där statorpolerna uppbärs av 464 ÛÛÛ en stator 22. Statorpolerna är på vanligt sätt utförda med lindningar 23a, b och 24a, b.In this situation, the idea has emerged to depart from the design with projections arranged on the rotor and according to the invention it is proposed instead to completely disengage the position-generating function of the rotor from its traditional motor function. Fig. 3 shows how this idea can be realized at one with four stator poles 18a, b; 19a, b and two rotor poles 20, 21 made of reluctance motor where the stator poles are supported by a stator 22. The stator poles are in the usual way made with windings 23a, b and 24a, b.

Som visas i fig. 4 är en skivformig hållare 25 anordnad på sidan av rotorn 15. Hållaren är på lämpligt sätt fäst på rotorn men så att den roterar i ett plan beläget utanför luftgapet mellan polerna. Hållaren uppbär vid sin periferi magnetiskt ledande kroppar 26, 27 som bildar en integrerad del av hållaren, exempelvis genom att vara ingjutna i denna. Hållaren är iövrigt utförd av icke magnetiskt material medan kropparna 26, 27 kan vara utförda av mjukmagnetiskt material. Kropparna sträcker sig vinkelrätt mot hållarskivans plan in i luftgapet mellan statorpolerna i de öppningar som bildas i rotorn mellan rotorpolerna.As shown in Fig. 4, a disc-shaped holder 25 is arranged on the side of the rotor 15. The holder is suitably attached to the rotor but so that it rotates in a plane located outside the air gap between the poles. The holder carries at its periphery magnetically conductive bodies 26, 27 which form an integral part of the holder, for example by being molded into it. The holder is otherwise made of non-magnetic material, while the bodies 26, 27 can be made of soft magnetic material. The bodies extend perpendicular to the plane of the holding disk into the air gap between the stator poles in the openings formed in the rotor between the rotor poles.

I den i fig. 3 visade reluktansmotorn samverkar statorpolerna parvis och bildar statorpolpar som magnetiseras växelvis för att driva rotorn runt. Krop- parna 26, 27 har en periferiell utsträckning som medför att de när rotorpolerna befinner sig under polerna i ett statorpolpar sträcker sig åtminstone fram till och företrädesvis in över polerna i intilliggande statorpolpar och därmed bildar en brygga mellan en aktiverad och en icke aktiverad statorpol. I fig. 3 bildar sålunda kroppen 26 en brygga mellan statorpolerna l9a och l8b medan krop- pen 27 bildar en motsvarande brygga mellan statorpolerna l8a och l9b.In the reluctance motor shown in Fig. 3, the stator poles cooperate in pairs and form stator poles which are alternately magnetized to drive the rotor around. The bodies 26, 27 have a peripheral extension which means that when the rotor poles are below the poles of a stator pole they extend at least up to and preferably over the poles of adjacent stator poles and thus form a bridge between an activated and a non-activated stator pole. Thus, in Fig. 3, the body 26 forms a bridge between the stator poles 19a and 18b while the body 27 forms a corresponding bridge between the stator poles 18a and 19b.

Med rotorn 12 i det i fig. 3 visade läget befinner sig rotorpolerna under statorpolerna l8a, l8b som är aktiverade. Samtidigt bildas på det beskrivna sättet medelst kropparna 26, 27 bryggor från den aktiverade polen l8b till den icke aktiverade polen l9a resp. från den aktiverade polen l8a till den icke aktiverade polen l9b. De via kropparna 26, 27 avlänkade flödena betecknas qél resp. 462 medan huvudflödet mellan de aktiverade statorpolerna betecknas 45 . Som framgår har flödena sål och #2 samma riktning i polerna l9a, l9b vilket innebär att de samverkar och inducerar en spänning i lindningarna 24a, 24b. Denna spänning kan exempelvis detekteras med hjälp av en OP-förstärkare vars ingångar via kondensatorer kan anslutas över de parallellkopplade lindningarnas 24a, 24b båda ändar. En sådan enkel detekteringsanordning finns beskriven i den samtidigt med denna ansökan ingivna patentansökningen 8902393-1.With the rotor 12 in the position shown in Fig. 3, the rotor poles are below the stator poles 18a, 18b which are activated. At the same time, in the manner described, bridges are formed by the bodies 26, 27 from the activated pole 18b to the non-activated pole 19a resp. from the activated pole 18a to the non-activated pole 19b. The flows diverted via the bodies 26, 27 are denoted qél resp. 462 while the main flow between the activated stator poles is denoted 45. As can be seen, the flows sole and # 2 have the same direction in the poles 19a, 19b, which means that they cooperate and induce a voltage in the windings 24a, 24b. This voltage can be detected, for example, by means of an OP amplifier whose inputs can be connected via capacitors over both ends of the parallel-connected windings 24a, 24b. Such a simple detection device is described in the patent application 8902393-1 filed simultaneously with this application.

Kropparnas 26, 27 placering relativt rotorn 15 är inte oväsentlig utan endast ett begränsat område i öppningen mellan rotorpolerna kan utnyttjas.The position of the bodies 26, 27 relative to the rotor 15 is not insignificant but only a limited area in the opening between the rotor poles can be used.

Detta beror på att rotorpolerna har en periferiell utsträckning som når över en statorpol samt ända fram till efterföljande statorpol. De av kropparna 26, 27 bildade bryggorna måste upprättas när rotorpolen lämnat närmast föregående statorpol och helt samverkar med den aktiverade statorpolen men innan den 464 ÛÛÛ når efterföljande statorpol. I annat: fall kommer flöden att sluta sig via rotorn till polerna i icke aktiverat statorpolpar varvid de spänningar som orsakas av de av bryggorna avlänkade flödena inte längre blir detekterbara.This is because the rotor poles have a peripheral extent that reaches over a stator pole and all the way to the subsequent stator pole. The bridges formed by the bodies 26, 27 must be established when the rotor pole has left the nearest stator pole and fully cooperates with the activated stator pole but before it 464 ÛÛÛ reaches the following stator pole. Otherwise: flows will flow via the rotor to the poles of inactivated stator poles, whereby the voltages caused by the flows diverted by the bridges will no longer be detectable.

I fig. 6 visas ett utförande likt det i fig. 3 visade med en skivformig hål- lare 28 som är belägen på sidan av rotorn 15 och fäst vid denna. Hållaren har dock här större diameter än rotorn och diametralt motsatt belägna kroppar 29, 30 av magnetiskt ledande material är här helt infällda i hållarskivan periferi så att flödet sluts axiellt genom kropparna.Fig. 6 shows an embodiment similar to that shown in Fig. 3 with a disc-shaped holder 28 which is located on the side of the rotor 15 and attached to it. However, the holder here has a larger diameter than the rotor and diametrically opposite bodies 29, 30 of magnetically conductive material are here completely recessed in the peripheral plate of the holder plate so that the flow is closed axially through the bodies.

Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till reluktansmotorer och speciellt till sådana utförda med fyra statorpoler och två rotorpoler. Den kan emellertid lika väl tillämpas vid reluktansmotorer utförda med flera poler liksom vid borstlösa PM-motorer. I det sistnämnda fallet utförs anordningen så att ett läckflöde förs från en aktiverad faslindning till en icke aktiverad sådan.The invention has been described above in connection with reluctance motors and especially with those made with four stator poles and two rotor poles. However, it can just as well be applied to reluctance motors made with several poles as well as to brushless PM motors. In the latter case, the device is designed so that a leakage flow is passed from an activated phase winding to a non-activated one.

Claims

464,000 Patent Claims

An electric motor comprising a stator (22) formed in pairs cooperating with stator poles (23a, b; 24a, b) provided with windings (23a, b; 19a, b) as well as a rotor (15) made in pairs diametrically opposite, rotor poles (20, 21) cooperating with the stator poles, characterized in that at least one body (26, 27) made of magnetically conductive material is arranged to rotate with the rotor (15) so that at least part of the time period the rotor poles (20, 21) passing an activated stator pole pair (18a, b) forms a bridge between an activated stator pole (18a; 18b) and a non-activated stator pole (19b, 19a) to close a flow path through the latter stator pole to induce a voltage in its winding which can be used to generate a rotor position indicating signal.

Motor according to Claim 1, characterized in that the bodies (26, 27) are two in number and are symmetrically arranged to rotate with the rotor (15).

Motor according to claim 2, characterized in that the two bodies (26, 27) are arranged in openings located between the rotor poles (20, 21) in the rotor (15) and located so as to close the flow radially from the respective stator pole .

Motor according to claim 3, characterized in that the two bodies (26, 27) are arranged at the periphery of a disc-shaped holder (25) made of non-magnetic material which is arranged at one side of the rotor and from which the bodies ( 26, 27) extends into the air gap between the stator poles (l8a, b; 19a, b).

5. A motor according to claim 2, characterized in that the two bodies (28, 29) are arranged so as to close the flow axially from the respective stator poles (18a, b; 19a, b).

Motor according to claim 5, characterized in that the bodies (28, 29) are arranged at the periphery of a disc-shaped holder (28) connected thereto next to the rotor (15) which has a larger diameter than the rotor.

Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the bodies (26, 27; 28, 29) are so located relative to the rotor poles that bridges are established between adjacent stator poles (18a, 19b; 18b, 19a) only when the rotor poles ( 20, 21) only cooperates with the poles (18a, 18b) in an activated stator poles.