DE2165785A1

DE2165785A1 - ROTARY INDICATOR

Info

Publication number: DE2165785A1
Application number: DE19712165785
Authority: DE
Inventors: Walter Golker; Juergen Schmidbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1973-07-05
Also published as: CH540596A; IT971892B

Description

Drehmelder Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehmelder zur Erzeugung und Übertragung von Signalen, welche der tSinkelstellung zwischen induktiv gekoppelten Wicklungen eines Stators und eines koaxial zu diesem gelagerten Rotors entsprechen.Resolver The invention relates to an electrical resolver for Generation and transmission of signals, which the angular position between inductive coupled windings of a stator and a rotor mounted coaxially to this correspond.

Bei herkömmlichen.Drehmeldern werden als Träger für die Wicklungen des Stators und des Rotors, insbesondere aber für die Führung des Magnetflusses, gewöhnlich hochpermeable Materialien verwendet. Auf diese Weise wird der Magnetfluß in genau definierte Bahnen gelenkt, die im wesentlichen von den geometrischen Formen abhängen; im allgemeinen verlaufen diese Bahnen vom Stator über einen Luftspalt zum Rotor und über den -Luftspalt zurück zum Stator Der magnetische ';iaerstand in einem derartigen-Magnetkreis ist insgesamt sehr klein und wird im wesentlichen von den Abmessungen des Luftspalts zwischen den hochpermeablen Materialien des Stators und des Rotors bestimmt. Dies hat aber wiederum zur Folge, daß geringste Änderungen in den geometrischen Abmessungen des Luftspalts sich sehr stark auf den magnetischen Widerstand des Gesamtkreises auswirken. Treten diese Änderungen unsymmetrisch auf, dann wird die Funktionsgenauigkeit eines solchen Drehmelders erheblich beelntrachtigt.With conventional. Rotary detectors are used as a carrier for the windings of the stator and the rotor, but especially for guiding the magnetic flux, usually highly permeable materials are used. In this way the magnetic flux steered in precisely defined paths, which are essentially based on the geometric shapes depend; in general, these paths run from the stator over an air gap to the rotor and via the air gap back to the stator The magnetic '; iaerstand in such a magnetic circuit is very small as a whole and essentially becomes on the dimensions of the air gap between the highly permeable materials of the stator and the rotor. But this in turn has the consequence that the slightest changes the geometric dimensions of the air gap have a very strong effect on the magnetic Impact resistance of the entire circle. If these changes occur asymmetrically, then the functional accuracy of such a resolver is significantly affected.

Aus dem großen Unterschied in der relativen Permeabilität zwischen den gegeneinander drehbaren, die primären und sekundären Wicklungen tragenden Körpern und dem Szwischenliegenden Luftspalt ergibt sich also die Forderung nach sehr engen Toleranzen bei der Fertigung der einzelnen Teile; daraus resultiert eine hohe Ausschußquote und insgesamt eine sehr teuere Fertigung. Für verschiedene Anwendungsbereiche mag dies erträgiich sein, zumal, wenn zur Momentübertragung oder bei Anwendung einer niedrigeren Frequenz ein hochpermeabler Magnetkreis ertorderlich ist.From the big difference in relative permeability between the bodies that are rotatable against one another and carry the primary and secondary windings and the intermediate air gap therefore results in the requirement for very narrow ones Tolerances in the manufacture of the individual parts; this results in a high reject rate and overall a very expensive production. For different areas of application like this should be bearable, especially if for torque transmission or when using a lower frequency a highly permeable magnetic circuit is required.

Bei Verwendung aes erwshnten nochpermeablen Materials müssen jeweils innerhalb der Statorbohrung die Nuten zur Az^inahme der Wicklungen vorgesehen sein. Aus diesen konstruktiven Gründen müssen bisher die Statorwicklungen jeweils von Hand in diese Nuten eingebracht werden, was wieaerum ein sehr lohnintensives und entsprechend teueres Herstellungsverfahren bedeutet. Aufgabe der Erfindung war es deshalb, eine Drehmelder zu schaffen, dessen Funktionsgenauigkeit unabhängiger ist von den Fertigungstoleranzefl und der insgesamt eine einfachere und weitgehend automatisierbare Fertigung ermöglicht.When using the mentioned still-permeable material, each the grooves for taking up the windings may be provided within the stator bore. For these structural reasons, the stator windings have so far each from Hand inserted into these grooves, which is why it is a very labor-intensive and means correspondingly expensive manufacturing process. It was the object of the invention therefore, to create a resolver whose functional accuracy is more independent of the manufacturing tolerance and the overall simpler and largely automatable one Manufacturing enables.

Dies wird erfindungsgemäß bei einem Drehmelder der anfangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die magnetischen Eraftlinien ausschließlich in niederpermeablen Medien geführt werden. Auf diese Weise wird der Unterschied in der relativen Permeabilität zwischen den nebeneinander drehbaren Wicklungsträgern und den zwischenliegenden Luftspalt so gering, daß weder die absolute Größe noch Ungleichmäßigkeiten in der Bemessung des Luftspaltes einen erheblichen Einfluß auf den magnetischen Kreis haben.This is according to the invention in a resolver of the type mentioned at the beginning Kind achieved by the fact that the magnetic lines of force are exclusively in low permeability Media are conducted. This way the difference in relative permeability becomes between the side-by-side rotatable winding supports and the intermediate ones Air gap so small that neither the absolute size nor irregularities in the Dimensioning of the air gap have a considerable influence on the magnetic circuit.

Durch die Verwendung eines Materials, dessen Permeabilität sich nur wenig von der der luft unterscheidet, ist auch die Gefahr eines magnetischen Kurzschlusses innerhalb des Stators niht mehr gegeben. Deshalb ist in einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daX die Nuten zur Aufnahme der Wicklungen sowohl -beim Rotor als auch beim Stator von außen in den jeweiligen icklungträger eingearbeitet sind. Dadurch ist es möglich, die Wicklungen maschinell aufzubringen, was eine weitere Ersparnis an lohnintensiver Arbeit bedeutet. Die Wicklungsträger selber können durch einfache Herstellungsverfahren, beispielsweise durch Spritzpressen, aus Kunststoff gefertigt werden und müssen nicht nahbearbeitet werden.By using a material whose permeability only increases it differs little from that of the air Danger of one Magnetic short circuit within the stator is no longer given. Therefore Provided in a particularly advantageous embodiment of the invention that the grooves to accommodate the windings both in the rotor and in the stator from the outside in the respective winding carrier are incorporated. This makes it possible to adjust the windings to be applied by machine, which means further savings in wage-intensive work. The winding supports themselves can be made by simple manufacturing processes, for example by injection molding, made of plastic and do not have to be sewn will.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, daß auch das Statorgehäuse ebenso wie die Wicklungsträger aus einem niederpermeablen Werkstoff besteht Dieses Gehäuse kann sogar als Kunststoffguß auf den Stator aufgebracht werden.In a further development of the invention it is also provided that the stator housing as well as the winding support are made of a low-permeability Material consists This housing can even be applied to the stator as a plastic casting will.

Vielfach ist es sogar zweckmäßig, ene für die Statorwicklung übliche Imprägnierung gleichzeitig als Gehäuse auszubilden.In many cases it is even expedient to use a standard for the stator winding Train impregnation as a housing at the same time.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel.Further details of the invention emerge from the following described embodiment.

Es zeigen Fig. 1 Stator und Rotor eines Drehmelders gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Drehmelder herkömmlicher Art, Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehmelder.1 shows the stator and rotor of a resolver according to the invention, FIG. 2 shows a section through a resolver of a conventional type, FIG. 3 shows a corresponding one Section through a resolver according to the invention.

In der Fig. 1 sind die wichtigsten Teile des neuen Drehmelders, nämlich der Stator 1 und der Rotor 2, perspektivisch dargestellt. Der Rotor 2 sitzt auf der Achse 3 und kann mittels nicht dargetellter Lagerbuchsen koaxial im Stator gelagert werden.In Fig. 1 are the most important parts of the new resolver, namely the stator 1 and the rotor 2, shown in perspective. The rotor 2 is seated of the axis 3 and can be mounted coaxially in the stator by means of bearing bushes (not shown) will.

Der Stator 1 besteht ebenso wie der Rotor 2 aus einem Material niedriger Permeabilität, also beispielsweise aus Kunststoff.The stator 1, like the rotor 2, is made of a lower material Permeability, for example made of plastic.

Es könnte auch Holz oder ein mit Magnetpulver durchsetzter Kunststoff verwendet werden, dessen Permeabilität sich nicht sehr viel von der der Ituft unterscheidet. Die Verwendunibon Kunststoff ist deshalb sehr günstig, weil in diesem Fall die einzelnen Teile sehr billig im Spritzpreßverfahren ohne Nachbearbeitung hergestellt werden können. Auch die Achse 3 wird zweckmäßigerweise aus einem Material niedriger Permeabilität hergestellt.It could also be wood or a plastic interspersed with magnetic powder can be used, the permeability of which does not differ very much from that of the ituft. The usage certificate Plastic is very cheap because in this Case the individual parts are very cheap in the transfer molding process without post-processing can be produced. The axis 3 is also expediently made of one material low permeability.

Zur Aufnahme der Wicklungen 4 und 5 sind der Stator und der Rotor jeweils mit Trägerrippen la bzw. 2a versehen, die mit dem jeweiligen Trägerteil 1 bzw. 2 jeweils in einem Stück gefertigt werden können. Da die Wicklungen 4 und 5 sowohl beim Stator als auch beim Rotor auf dem Außendurchmesser vorgesehen sind, können hierbei maschinelle Wicklungsverfahren eingesetzt werden. Die Stromzuführung erfolgt üblicherweise beim Stator über die Anschlußlitzen 4 und beim Rotor über die Schleifringe 6.To accommodate the windings 4 and 5 are the stator and the rotor each provided with support ribs la and 2a, which are connected to the respective support part 1 or 2 can each be manufactured in one piece. Since the windings 4 and 5 are provided on the outer diameter of both the stator and the rotor, Mechanical winding processes can be used here. The power supply usually takes place in the stator via the connecting strands 4 and in the rotor via the slip rings 6.

Der wesentliche Unterschied wischen einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen Drehmelder wird aus einem Vergleich der Schnittdarstellungen in den Figuren 2 und 3 deutlich.The main difference between a conventional and a Resolver according to the invention is based on a comparison of the sectional views in Figures 2 and 3 clearly.

Bei einem gewöhnlichen Drehmelder gem. Fig. 2 besteht sowohl der Stator 11 als auch der Rotor 12'aus Magnetweicheisen; der Unterschied in der relativen Permeabilität zwischen diesen Flußführungsteilen und dem zwischenliegenden Luftspalt 16 ist also sehr hoch. Dies bedeutet, daß der Luftspalt im wesentlichen den Gesamtwiderstand des magnetischen Kreises bestimmt. Da der Luftspalt-widerstand wiederum direkt von den geometrischen Abmessungen abhängt, ist eine sehr genaue und gleichmäßige Bemessung dieses Luftspaltes 16 swischen Stator und Rotor erforderlich.In an ordinary resolver according to Fig. 2, there is both the stator 11 as well as the rotor 12 'made of magnetically soft iron; the difference in the relative Permeability between these flow guide parts and the air gap between them So 16 is very high. This means that the air gap is essentially the total resistance of the magnetic circuit. Since the air gap resistance is in turn directly from depends on the geometrical dimensions, is a very precise and uniform dimensioning this air gap 16 between stator and rotor is required.

Die Statorwicklungen 14 und die Rotorwicklungen 15 liegen Jeweils in Nuten 11a des Stators bzw. 12a des Rotors. Dabei sind die Nuten lla von innen in den Stator 11 eingearbeitet, um bei dem großen Permeabilitätsunterschied zwischen Eisen und Luft einen magnetischen Kurzschluß im Stator zu vermeiden.The stator windings 14 and the rotor windings 15 are each located in grooves 11a of the stator or 12a of the rotor. The grooves 11a are from the inside incorporated in the stator 11 to with the large permeability difference between Iron and air to avoid a magnetic short circuit in the stator.

Die Statorwicklungen 14 müssen demnach in Jedem Fall von Hand in die Nuten 11a eingebracht werden, was ehe sehr teuere und aufwendige Herstellung bedeutet.The stator windings 14 must therefore in each case by hand in the Grooves 11a are introduced, which means very expensive and complex production before.

Bei einem erfindungsgemäßen Drehmelder gemäß Fig.3 ist dagegen sowohl der Statorkörper 21 als auch der Rotorkörper 22 mit der Lagerachse 23 jeweils aus Kunststoff oder einem Material ähnlicher Permeabilität gefertigt. Es besteht also hierbei kein großer Permeabilitätsunterschied zwischen den Wicklungsträgern 21 und 22 und dem zwischenliegenden Luftspalt 26. Dieser Luftspalt 26 hat demnach bei weitem keine so große Bedeutung im magnetischen Gesamtwiderstand des Drehmelderkreises wie beim Drehmelder der Fig. 2; und deshalb hat seine Bemessung und Genauigkeit auch bei weitem nicht einen derartigen Einfluß auf die Funktionsgenaugkeit.In a resolver according to the invention according to Figure 3, however, is both the stator body 21 as well as the rotor body 22 with the bearing axis 23 in each case Made of plastic or a material of similar permeability. So it exists in this case, no great difference in permeability between the winding supports 21 and 22 and the intermediate air gap 26. This air gap 26 accordingly has by far not so important in the total magnetic resistance of the resolver circuit as in the resolver of FIG. 2; and therefore has its dimensioning and accuracy also by far not such an influence on the functional accuracy.

Weiterhin besteht auch beim Stator 21 wegen der geringen Permeabilität nicht die Gefahr des magnetischen Kurzschlusses, so daß die Nuten zur Aufnahme der icklungen nicht unbedingt von innen eingearbeitet sein müssen. So werden sowohl Stator 21 als auch Rotor 22 zweckmäßigerweise in ähnlichen Herstellungsverfahren als Kunststoffspritzteile gefertigt. Die Wicklungen 24 und 25 können dann jeweils maschinell von außen auf den-Stator 21 und den Rotor 22 bzw. auf die an der Außenseite vorgesehenen Tragerippen 21a bzw. 22a aufgebracht werden.Furthermore, there is also the stator 21 because of the low permeability not the risk of magnetic short circuit, so that the grooves to accommodate the windings do not necessarily have to be incorporated from the inside. So will both The stator 21 as well as the rotor 22 expediently in similar manufacturing processes manufactured as plastic injection parts. The windings 24 and 25 can then each mechanically from the outside onto the stator 21 and the rotor 22 or onto those on the outside provided support ribs 21a and 22a are applied.

Der erfindungsgemäße Drehmelder kann also einerseits mit geringeren Anforderungen an die Genauigkeit bei der Herstellung von Stator und Rotor gefertigt werden, andererseits können für das Aufbringen der Wicklungen kostensparende maschinelle Arbeitsverfahren zir Anwendung kommen.The resolver according to the invention can therefore on the one hand with lower Requirements for accuracy in the manufacture of stator and rotor on the other hand, cost-saving machine tools can be used for applying the windings Working method to be used.

Wegen des hohen Widerstandes im Magnetkreis kann der erfindungsgemäße Drehmelder nicht für alle Einsatzmöglichkei-ten verwendet werden, wie ein herkömmlicher Drehmelder mit Sisenkreis; für bestimmte Verwendungszwecke, vor allem zur Signalübertragung und bei Verwendung höherer Frequenzen, also bei etwa 10 kHz, arbeitet er trotz des wesentlich einfacheren und billigeren Herstellungsverfahrens mit der gleichen Zuverlässigkeit wie jener.Because of the high resistance in the magnetic circuit, the inventive Resolvers cannot be used for all applications, like a conventional one Resolver with sisenkreis; for certain purposes, especially for signal transmission and when using higher frequencies, i.e. at around 10 kHz, it works significantly in spite of this simpler and cheaper manufacturing process with the same reliability like that.

7 Patentansprüche 3 Figuren7 claims 3 figures

Claims

Patent claims Electric resolver for generation and transmission of signals indicating the angular position between inductively coupled windings correspond to a stator and a rotor mounted coaxially to this, d a d u It is indicated that the magnetic lines of force are exclusively be performed in low-permeability media (1,2; 21, 22).

2. resolver according to claim 1, characterized in that the winding support the stator (1, 21) and the rotor (2.22) each outwardly open slots for Hold the windings (4, 5; 24, 25).

3. resolver according to claim 1 or 2, characterized in that the winding supports of the stator (1, 21) and the rotor (2, 22) are made of plastic.

4. resolver according to claim 1 or T, characterized in that the winding supports of the stator (1, 21) and the rotor (2, 22) with magnetic powder interspersed plastic.

5. resolver according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the stator housing as well as the winding support are made of low-permeability material consists.

6. resolver according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the housing is made as a plastic casting.

7. resolver according to claim 5, characterized in that one over the impregnation which is poured onto the windings also serves as a housing L. e e r e i t e