CS261970B1 - Electric variable speed motor with a regenerative sensor for rotor position - Google Patents

Abstract

Řešením je uspořádání elektrického regulačního motoru se zpětnovazebním čidlem polohy rotoru a spočívá v tom, že na stator motoru je připevněn stator polohového induktivního snímače s alespoň jedním dvoufázovým budicím vinutím. Na rotoru elektrického regulačního motoru s alespoň jedním dvoufázovým snímacím vinutím je připevněn rotor polohového induktivního snímače. Signál ze snímacího vinutí je převeden na stator polohového induktivního snímače pomocí samostatného rotačního transformátoru a zesílen v samostatném zesilovači napětí.The solution is an electrical control arrangement motor with feedback sensor position of the rotor and is based on the stator an inductive stator is attached to the motor sensors with at least one two-phase excitation winding. Electric rotor control motor with at least one two-phase sensing winding is a rotor of the position inductive sensor is mounted. The signal from the sensing winding is converted to the stator of the position inductive sensor using a separate rotary transformer and amplified in a separate amplifier Tension.

Description

Vynález se týká uspořádání elektrického regulačního motoru se zpětnovazebním čidlem polohy rotoru.The invention relates to an arrangement of an electric control motor with a rotor position feedback sensor.

Elektrické regulační pohony vyžadují pro svoji činnost zpětnovazební čidla, která hlásí regulačnímu členu pohonu údaje o úhlové rychlosti, případně poloze rotoru motoru vůči jeho statoru.Electric actuators require feedback sensors to report the angular velocity or position of the motor rotor to its stator to the actuator.

U stejnosměrných pohonů je motor vybaven stejnosměrným tachodynamem pro zjištění úhlové rychlosti rotoru, pro účely řízení polohy rotoru navíc i čidlem úhlového natočení rotoru vůči statoru.In the case of DC drives, the motor is equipped with a DC tachodynamics to detect the angular speed of the rotor, and for the purpose of controlling the position of the rotor, in addition to the rotor angular rotation sensor with respect to the stator.

Střídavé elektrické regulační pohony jsou nejčastěji vybavovány střídavými tachodynamy elektrické pohony tzv. synchronním absolutním snímačem polohy rotoru pro účely řízení komutace motoru a elektrické pohony asynchronním snímačem polohy rotoru pro účely řízení napájecích proudů motoru.AC electric actuators are most often equipped with alternating tachodynamics electric drives with a so-called synchronous absolute rotor position sensor for motor commutation control and electric drives with an asynchronous rotor position sensor for motor supply current control.

Existují i zapojení, která získávají informace o rychlosti otáčení rotoru ze snímačů polohy rotoru elektronickou cestou. Pro účely řízení polohy rotoru jsou motory navíc vybaveny i separátním snímačem polohy (úhlového natočení rotoru). Jako snímačů polohy se využívá nejčastěji inkrementálních optických čidel nebo snímačů typu resolver.There are also wires that obtain information about the rotor rotation speed from the rotor position sensors electronically. In addition, the motors are equipped with a separate encoder (angular rotation of the rotor) for rotor position control. Incremental optical sensors or resolver type sensors are most often used as position sensors.

Nevýhodou uvedeného uspořádání je nutnost použití několika snímačů, což zvyšuje cenu a zvětšuje rozměry pohonu. V případě získávání informace o rychlosti ze snímačů polohy je nevýhodou malá odolnost vůči okolním vlivům inkrementálních optických snímačů nebo poměrně malá přesnost informace o poloze ze snímačů typu resolver. Společnou nevýhodou i zde zůstávají poměrně velké rozměry těchto snímačů.The disadvantage of this arrangement is the need to use several sensors, which increases the cost and increases the dimensions of the drive. In the case of obtaining velocity information from position sensors, the disadvantage is low resistance to ambient influences of the incremental optical sensors or relatively low accuracy of the position information from the resolver sensors. A common disadvantage here also remains the relatively large dimensions of these sensors.

Mnohé z těchto nevýhod odstraňuje elektrický regulační motor se zpětnovazebním čidlem polohy rotoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na stator elektrického regulačního motoru je připevněn stator polohového induktivního snímače, na němž je umístěno alespoň jedno dvoufázové budicí vinutí. Na rotoru polohového induktivního snímače, připevněného na rotoru elektrického regulačního motoru, je umístěno alespoň jedno jednofázové snímací vinutí. Dvoufázové budicí vinutí i jednofázové snímací vinutí jsou vytvořena ve tvaru plošné cívky, metodou plošných spojů, umístěné v rovině kolmé na osu otáčení motoru. Výstup každého z jednofázových snímacích vinutí je připojen na vstup vlastního nezávislého rotačního transformátoru. Výstup každého nezávislého rotačního transformátoru je pak připojen na vstup vlastního nezávislého zesilovače napětí.Many of these disadvantages are overcome by an electric control motor with a rotor position feedback sensor according to the invention, characterized in that a stator of a position inductive encoder is mounted on the stator of the electric control motor on which at least one two-phase excitation winding is located. At least one single-phase sensing winding is mounted on the rotor of the position inductive sensor mounted on the rotor of the electric control motor. Both the two-phase excitation winding and the single-phase sensing winding are formed in the form of a printed coil, by a printed circuit method, located in a plane perpendicular to the axis of rotation of the motor. The output of each of the single-phase sensing windings is connected to the input of its own independent rotary transformer. The output of each independent rotary transformer is then connected to the input of its own independent voltage amplifier.

Napájecí a vyhodnocovací elektronické obvody jsou stejné jako u snímačů typu resolver.The supply and evaluation electronic circuits are the same as those of resolver type sensors.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že snímač má velmi malou délku a jen velmi málo zvětšuje rozměry motoru. Další výhodou je snadná možnost mnohopólového provedení a tedy získání pohonu s velmi vysokým rozlišením úhlové polohy rotoru a s velmi vysokou přesností nastavení této polohy. Další výhodou je možnost snadného získání informace jak o poloze, tak i o rychlosti otáčení rotoru a tím možnosti vyloučení všech dalších snímačů na motoru.An advantage of the arrangement according to the invention is that the sensor has a very small length and very little increases the dimensions of the motor. Another advantage is the easy possibility of multi-pole design and thus obtaining a drive with a very high resolution of the angular position of the rotor and with a very high positioning accuracy. Another advantage is the possibility of easily obtaining information about the position and speed of rotation of the rotor and thus the possibility of eliminating all other sensors on the motor.

Příklad uspořádání podle vynálezu je na přiloženém výkresu, představujícím schematický nákres řezu elektrickým regulačním motorem, vybaveným čidlem polohy rotoru.An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing, which is a schematic cross-sectional view of an electric control motor equipped with a rotor position sensor.

Na stator 1 elektrického regulačního motoru je připevněn stator 2 polohového induktivního snímače, na němž je umístěno jedno dvoufázové budicí vinutí 3. Na rotoru 5 polohového induktivního snímače, připevněného na rotoru 6 elektrického regulačního motoru je umístěno jedno jednofázové snímací vinutí 4. Dvoufázové budicí vinutí i jednofázové snímací vinutí 5 jsou vytvořena ve tvaru plošné cívky, umístěné v rovině kolmé na osu otáčení motoru. Výstup jednofázového snímacího vinutí 4 je připojen na vstup rotačního transformátoru 7, jehož výstup je připojen na vstup zesilovače 8 napětí.A stator 2 of a position inductive sensor is mounted on the stator 1 of the electric control motor, on which one two-phase excitation winding 3 is mounted. On the rotor 5 of the position inductive sensor mounted on the rotor 6 of the electric control motor is a single-phase sensing winding 4. the single-phase sensing windings 5 are in the form of a flat coil disposed in a plane perpendicular to the axis of rotation of the motor. The output of the single-phase sensing winding 4 is connected to the input of the rotary transformer 7, the output of which is connected to the input of the voltage amplifier 8.

Signál z jednofázového snímacího vinutí je převeden na stator 2 polohového induktivního snímače prostřednictvím rotačního transformátoru 7 a zesílen v zesilovači 8 napětí. Tento signál je prostřednictvím obvodů regulátoru pohonu (které nejsou na výkrese vyznačeny) převeden na údaj o poloze rotoru 5 polohového induktivního snímače, případně jeho rychlosti. Tyto signály slouží k řízení činnosti pohonu.The signal from the single-phase sensing winding is transferred to the stator 2 of the position inductive sensor via a rotary transformer 7 and amplified in the voltage amplifier 8. This signal is converted by means of the drive controller circuits (not shown in the drawing) to the position of the inductive encoder rotor 5 or its speed. These signals are used to control the operation of the drive.

Řešení je možno využít u elektrických regulačních pohonů pro obráběcí stroje, roboty a jiné průmyslové aplikace.The solution can be used for electrical control drives for machine tools, robots and other industrial applications.

Claims (2)

1. Elektrický regulační motor se zpětnovazebním čidlem polohy rotoru vyznačený tím, že na stator (1) elektrického regulačního motoru je připevněn stator (2) polohového induktivního snímače, na němž je umístěno alespoň jedno dvoufázové budicí vinutí (3), na rotoru (5) polohového induktivního snímače, připevněného na rotoru (6) elektrického regulačního motoru, je umístěno alespoň jedno jednofázové snímací vinutí (4), přičemž výstup každého z jedvynAlezu notlivých snímacích vinutí (4) je připojen na vstup vlastního nezávislého rotačního transformátoru (7) a výstup každého nezávislého rotačního transformátoru (7) je připojen na vstup vlastního nezávislého zesilovače (8) napětí.An electric control motor with a rotor position feedback sensor, characterized in that a stator (2) of a position inductive encoder, on which at least one two-phase field winding (3) is located, is mounted on the rotor (5) on the stator (1) of the electric control motor. a position inductive sensor mounted on the rotor (6) of the electric control motor is provided with at least one single-phase sensing winding (4), the output of each of the individual sensing windings (4) being connected to the input of its own independent rotary transformer (7) and The independent rotary transformer (7) is connected to the input of its own independent voltage amplifier (8). 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že dvoufázové budicí vinutí (3) a jednofázové snímací vinutí (4) jsou vytvořena ve tvaru plošné cívky, umístěné v rovině kolmé na osu otáčení motoru.Device according to claim 1, characterized in that the two-phase excitation winding (3) and the single-phase sensing winding (4) are in the form of a flat coil, located in a plane perpendicular to the axis of rotation of the motor.