DE19924735A1

DE19924735A1 - Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und Elektromotor mit Drehzahlrückführung

Info

Publication number: DE19924735A1
Application number: DE1999124735
Authority: DE
Inventors: Gregor Dietz
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2001-03-15

Abstract

Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung, wobei ein Winkellagensensor mit der Motorwelle verbindbar ist, und wobei die Baureihe Motoren verschiedener Baugrößen aufweist, und wobei der Winkellagensensor ein Resolver ist und dass die Motorwelle B-seitig eine Bohrung aufweist und dass der Resolver mittels einer Spreizwelle mit der Motorwelle verbindbar ist und dass innerhalb einer Baureihe die Motorwelle von Motoren verschiedener Baugrößen B-seitig die gleiche Bohrung aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und einen Elektromotor mit Drehzahlrückführung.

Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und Baureihen hierfür sind aus dem Katalog 'Preiskatalog Getriebemotoren' der Firma SEW-EURODRIVE GmbH & Co aus dem Jahre 1999, insbesondere auf Seite 595ff, aus dem Handbuch 'SEW-Gebersysteme' Ausgabe 07/98 und aus der Internetseite http://www.sew-eurodrive.de/german/frame_d.htm 'Technische Dokumentation, Motoren und Getriebe' bekannt.

Zur Drehzahlrückführung werden Inkrementalgeber, Absolutwertgeber oder Resolver verwendet.

Inkrementalgeber sind empfindliche Detektoren zum Feststellen der relativen Winkellage der Motorwelle, da ein drehendes Teil mit Geberfahnen, insbesondere Löchern oder dergleichen, und ein ruhendes Teil mit Sensoren, wie Lichtschranken oder dergleichen, sehr genau relativ zueinander positioniert werden müssen und bei Ruckbewegungen, also schnellen Winkelbeschleunigungen und Winkelgeschwindigkeiten, die Auswerteelektronik überlastbar ist. Da der Inkremantalgeber beim Drehen der Motorwelle um einen kleinen Wert, beispielhaft 360°/1024, jeweils einen Impuls abgibt, ist nur ein Feststellen der relativen Winkellage oder der Winkellagenänderung ausführbar. Dies stellt jedoch genügend viel Information zur Bestimmung einer Winkelgeschwindigkeit dar. Inkrementalgeber werden bei Asynchronmotoren B-seitig an das Ende der Motorwelle angebaut. Inkrementalgeber sind jedoch nicht nur empfindlich gegen äußere Störungen sondern auch kostspielig.

Ein Resolver ist ein robuster Detektor zum Feststellen der absoluten Winkellage der Motorwelle, da er einen gegenüber seinem Stator frei drehbaren Rotor aufweist. Dabei werden Resolver als Einbaugeber in den Motor eingebaut, wobei der Motor in aufwendiger Weise entsprechend konstruiert werden muss. Insbesondere sind Konstruktionen bekannt, bei welchen der Rotor des Resolvers mit großer Hohlwelle ausgeführt ist, um auch auf mit einer hohen Drehmomentlast belastbaren Motorwellen montierbar zu sein. Innerhalb einer Baureihe werden bei verschiedenen Baugrößen verschiedene Durchmesser von Motorwellen benötigt, also auch verschiedene Resolver in jeweils verschiedener Hohlwellenausführung verwendet. Dies bedingt eine große Teilevielfalt und daher auch hohe Kosten bei Fertigung, Montage und Service.

Ebenfalls sind verschiedene Sorten von Absolutwertgebern bekannt. Eine Art von Absolutwertgebern kann durch spezielle Codescheiben, insbesondere mit Gray-Code, realisiert werden. Somit kann die absolute Winkellage festgestellt werden. Erforderlich ist aber darüber hinaus das Mitzählen aller durchlaufenen Drehungen. Hierfür werden weitere Arten solcher Absolutwertgeber gefertigt aus Resolvern oder Inkrementalgebern, die einen zusätzlichen Umdrehungszähler mit Untersetzungsgetriebe aufweisen oder mit einem solchen zusammen ausgewertet werden. Ein Vorteil entsprechender mechanischer Lösungen ist, dass auch bei Ausfall der Spannungsversorgung die Information über die gesamte Umdrehungszahl nicht verloren geht. Dagegen ist beispielhaft eine elektronische Lösung von der Firma INDRAMAT her bekannt. Dabei wird eine elektronische Schaltung zum Zählen der Umdrehungen immer dann aktiviert, wenn ein Drehen feststellbar ist. Absolutwertgeber sind stets aufwendig und daher auch sehr kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und einen Elektromotor mit Drehzahlrückführung weiterzubilden unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile. Insbesondere soll ein einfacher und robuster Winkellagensensor verwendbar sein, der schnell und einfach bei Montage und Wartung austauschbar ist, und es sollen möglichst viele Teile innerhalb der Baureihe eingespart werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung gelöst nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei einem Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 9. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung bei einer Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und bei einem Elektromotor mit Drehzahlrückführung ist, dass als Winkellagensensor ein Resolver verwendbar ist, der vorteilhafter Weise robust und kostengünstig ist. Ein weiteres Merkmal ist, dass die Motorwelle B-seitig nur eine einfache Bohrung aufweist, die vorteilhafter Weise kostengünstig herstellbar ist, und dass der Resolver mittels einer Spreizwelle mit der Motorwelle verbindbar ist, wobei diese Art der Verbindung einfach, kostengünstig und leicht lösbar ist. Bei einer insbesondere bei Synchronmotoren erforderlichen Justage ist dies ein wichtiger Vorteil. Bei einer solchen Justage werden die Nullage des Stators des Motors relativ zum Rotor des Motors mit der Nullage des Winkellagensensors in Übereinstimmung gebracht, wobei insbesondere bei Synchronmotoren die Nullage der Magnete des Rotors in Übereinstimmung zu bringen ist. Während der Justage muss die Verbindung von Resolver und Motorwelle mindestens einmal gelöst und wiederhergestellt werden. Die Erfindung weist vorteilhafterweise eine leicht lösbare Verbindung des Winkellagensensors mit der Motorwelle auf.

Ein weiteres wesentliches Merkmal ist, dass bei einer Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung innerhalb einer Baureihe die Motorwelle von Motoren verschiedener Baugrößen B-seitig die gleiche Bohrung aufweist.

Ein wesentlicher Vorteil liegt auch in der besonders einfachen Schnittstelle zwischen Motor mit Motorwelle und Winkellagensensor, indem eine einfach herstellbare Bohrung B-seitig angebracht wird. Darüber hinaus ist innerhalb der Baureihe, also zumindest innerhalb einer Baugröße, dieselbe Bohrung einsetzbar und somit auch dieselbe Resolver-Größe. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem verschiedene Größen bei verschiedenen Baugrößen, insbesondere bei verschiedenen Motor-Drehmomenten, eingesetzt werden müssen, ist dies ein großer Vorteil bei Fertigung, Montage, Wartung und Service. Darüber hinaus weist der erfindungsgemäß verwendbare Resolver einen kleinen Durchmesser auf, da er nicht auf einer Hohlwelle ausgeführt werden muss, und ist schon daher kostengünstig.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Umdrehungszähler mit Untersetzungsgetriebe mit der Motorwelle verbindbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Gesamtzahl oder absolute Zahl der Umdrehungen erfassbar ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Untersetzungsgetriebe ein mechanisches Untersetzungsgetriebe. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Ausfall der Versorgungsspannung die Gesamtzahl oder absolute Zahl der Umdrehungen erfassbar ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Untersetzungsgetriebe ein elektronisches Untersetzungsgetriebe. Von Vorteil ist dabei, dass aufwendige und kostspielige Mechanik eingespart werden kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind innerhalb einer Baureihe Motorwellen von Motoren verschiedener Baugrößen jeweils verbindbar mit gleichen Resolvern. Von Vorteil ist dabei, dass Bauteile eingespart werden können und daher bei Fertigung, Lagerhaltung, Montage, Wartung und Service Kosteneinsparungen erreichbar sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bezugszeichenliste

1

Elektromotor

2

Stator des Resolvers

3

Rotor des Resolvers

4

Hohlweile des Resolvers

5

Motorwelle

6

Anschlusskasten

21

Resolver

22

Spreizwelle

23

Motorwelle mit Bohrung

24

Drehmomentstütze

25

Lüfter

31

Lüfter mit eigenem Antrieb

Die Erfindung wird nun anhand von einer Abbildung näher erläutert:

In der Fig. 1 ist ein Motor 1 einer Baugröße aus einer Baureihe des Standes der Technik gezeigt. Er weist einen Anschlusskasten 6 auf und einen Resolver, umfassend Stator 2 des Resolvers und Rotor 3 des Resolvers. Dabei ist der Rotor 3 des Resolvers auf einer Hohlwelle 4 montiert, die auf die Motorwelle 5 bei der Montage aufgesteckt wird. B-seitig ist eine Bremse mit Handlüftung anmontiert. Je nach Baugröße muss ein anderer Resolver verwendet und eingebaut werden, da die übertragenen Drehmomente unterschiedlich sind und somit auch der Durchmesser der Hohlwelle 4 unterschiedlich ist.

In den Fig. 2 und 3 sind erfindungsgemäße Ausführungsformen gezeigt, bei welchen Resolver 21 B-seitig anmontiert sind.

In der Fig. 2 ist der Resolver 21 B-seitig auf den Lüfter 25 folgend angebaut und mit der Motorwelle 5 verbunden. Dabei ist der Lüfter 25 mit der Motorwelle 5 verbunden und besitzt keinen eigenen Antrieb. Die Drehmomentstütze 24 verhindert Drehbewegungen des Resolvers 21. Die Verbindung zur Motorwelle 5 entsteht durch eine Spreizwelle 22 die in eine B-seitige Bohrung in der Motorwelle 23 eingebracht wird. Diese Art der Verbindung ist schnell und einfach herstellbar lösbar, indem die Schraube innerhalb der Spreizwelle 22 angezogen oder gelockert wird und somit der Spreizkegel die Spreizwelle 22 an die Wandung der Bohrung presst oder von dieser löst.

In der Fig. 3 ist der Resolver 21 B-seitig mit der Motorwelle 23 verbunden. Der zusätzliche Lüfter 31 hat einen eigenen Antrieb, da er nicht mit der Motorwelle 23 verbunden ist. Der Resolver 21 kann derselbe wie in Fig. 2 sein. D. h., dass sogar innerhalb einer Baugröße, die verschiedene Ausführungsformen umfasst, der Resolver 21 bei mehreren Ausführungsformen verwendbar ist. Dadurch reduziert sich auch die Vielfalt der verwendeten Teile und damit verringern sich auch die Kosten.

In beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist der Resolver 21 mittels Spreizwellen kupplung 22 mit der Motorwelle 23 verbindbar. Dabei weist die Motorwelle 23 eine B-seitige Bohrung auf, die innerhalb der Baureihe für mindestens zwei Baugrößen unveränderlich und kostengünstig fertigbar ist. In diese Bohrung passt sich die Spreizwelle 22 ein und stellt eine leicht lösbare Verbindung dar. Dies ist nicht nur für die Wartung oder Montage ein bedeutsamer Vorteil, sondern auch für die Justage. Bei einer solchen Justage bei Synchronmotoren muss nämlich die Nulllage des Motors und die Nulllage des Resolvers in Übereinstimmung gebracht werden, wozu mindestens ein Lösen und Wiederherstellen der Verbindung des Resolvers mit der Motorwelle notwendig ist.

Dabei ist die Nulllage des Motors definiert als zumindest eine bestimmte relative Lage des Rotors des Motors zum Stator des Motors. Ebenso ist die Nulllage des Resolvers wiederum definiert als zumindest eine bestimmte relative Lage des Rotors des Resolvers zum Stator des Resolvers. Bei der beschriebenen Nulllage des Resolvers und des Motors resultiert aus der jeweiligen Wicklungssymmetrie oder Wicklungsstrang-Symmetrie eine entsprechende Mehrdeutigkeit der Nulllage, d. h. es kann mehrere solche Nullagen pro Umdrehung geben.

Die Baureihe umfasst mehrere Baugrößen, die jeweils auch mehrere Ausführungsformen umfassen. Bei zunehmender Baugröße wird ab einer bestimmten Baugröße einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beispielhaft ein neuer größerer Lüfter oder Lüfterschutz eingesetzt. Daher wächst ab dieser Baugröße der Abstand vom Resolver zur Bohrung für die Spreizwelle. Somit wird dann ein größerer Durchmesser für die Spreizwelle ausgewählt, deren Länge natürlich ebenfalls angepasst werden muss, und es wird auch eine größere Bohrung gewählt. Bei noch weiter zunehmenden Baugrößen kann sich dies fortsetzen.

Claims

1. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung,
wobei ein Winkellagensensor mit der Motorwelle verbindbar ist,
und wobei die Baureihe Motoren verschiedener Baugrößen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Winkellagensensor ein Resolver ist und
dass die Motorwelle B-seitig eine Bohrung aufweist und
dass der Resolver mittels einer Spreizwelle mit der Motorwelle verbindbar ist und
dass innerhalb einer Baureihe für mindestens zwei Baugrößen die Motorwelle von Motoren verschiedener Baugrößen B-seitig die gleiche Bohrung aufweist.

2. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umdrehungszähler mit Untersetzungsgetriebe mit der Motorwelle verbindbar ist.

3. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe ein elektronisches Untersetzungsgetriebe ist.

4. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe ein mechanisches Untersetzungsgetriebe ist.

5. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Baureihe Motorwellen von Motoren verschiedener Baugrößen jeweils mit gleichen Resolvern verbindbar sind.

6. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren Synchronmotoren und/oder Asynchronmotoren sind.

7. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver B-seitig auf den Lüfter folgend anbaubar ist, wobei der Lüfter mit der Motorwelle verbunden ist.

8. Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver B-seitig vor dem Lüfter anbaubar ist, wobei der Lüfter einen zum Lüfter gehörenden Antrieb aufweist.

9. Elektromotor mit Drehzahlrückführung,
wobei ein Winkellagensensor mit der Motorwelle verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Winkellagensensor ein Resolver ist und
dass die Motorwelle B-seitig eine Bohrung aufweist und
dass der Resolver mittels einer Spreizwelle mit der Motorwelle verbindbar ist.

10. Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umdrehungszähler mit Untersetzungsgetriebe mit der Motorwelle verbindbar ist.

11. Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe ein elektronisches Untersetzungsgetriebe ist.

12. Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe ein mechanisches Untersetzungsgetriebe ist.

13. Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren Synchronmotoren und/oder Asynchronmotoren sind.

14. Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver B-seitig auf den Lüfter folgend anbaubar ist, wobei der Lüfter mit der Motorwelle verbunden ist.

15. Elektromotor mit Drehzahlrückführung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver B-seitig vor dem Lüfter anbaubar ist, wobei der Lüfter einen zum Lüfter gehörenden Antrieb aufweist.