JPH04366716A - 回転角センサ - Google Patents
回転角センサInfo
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- JPH04366716A JPH04366716A JP4032082A JP3208292A JPH04366716A JP H04366716 A JPH04366716 A JP H04366716A JP 4032082 A JP4032082 A JP 4032082A JP 3208292 A JP3208292 A JP 3208292A JP H04366716 A JPH04366716 A JP H04366716A
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- rotation angle
- speed
- stator
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B7/31—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
- G01B7/312—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes for measuring eccentricity, i.e. lateral shift between two parallel axes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
- G01D5/2013—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
- G01D2205/70—Position sensors comprising a moving target with particular shapes, e.g. of soft magnetic targets
- G01D2205/73—Targets mounted eccentrically with respect to the axis of rotation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転軸の回度位置を計測
するための回転角センサに係わり、特に超高速で回転す
る機械、特殊機械、工業用回転機械に使用することので
きる回転角センサに関する。
するための回転角センサに係わり、特に超高速で回転す
る機械、特殊機械、工業用回転機械に使用することので
きる回転角センサに関する。
【0002】
【従来の技術】非常に多様な回転角センサが存在する。
即ち従来からリゾルバ、光学センサ、誘導センサ、容量
センサ、磁気抵抗センサが使用されている。各センサは
それぞれ他の形式のセンサに対して優れた独自の特性を
有している。例えば機械工具のスピンドルを駆動すると
き、特に能動的磁気ベアリングを有し同期モータで駆動
されるスピンドルである場合は、スピンドルを駆動する
同期モータの電力増幅器を制御するためには、二相発振
器は停止状態においても作動できるものであることが本
質的である。
センサ、磁気抵抗センサが使用されている。各センサは
それぞれ他の形式のセンサに対して優れた独自の特性を
有している。例えば機械工具のスピンドルを駆動すると
き、特に能動的磁気ベアリングを有し同期モータで駆動
されるスピンドルである場合は、スピンドルを駆動する
同期モータの電力増幅器を制御するためには、二相発振
器は停止状態においても作動できるものであることが本
質的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】永久磁石を有する回転
発振器は低速あるいは停止状態においては使用すること
ができないし、リゾルバは回転キャリアを必要とし、ロ
ータの最大直線速度が毎秒200mのオーダでありスピ
ンドルの回転の高速度を与えることは困難である。さら
に、工具は変更することの可能な所定の位置で停止でき
ることが必要であり、1%以上の直線性と工具交換素子
のために例えば工具直径の50%である大きな内径を必
要とする。
発振器は低速あるいは停止状態においては使用すること
ができないし、リゾルバは回転キャリアを必要とし、ロ
ータの最大直線速度が毎秒200mのオーダでありスピ
ンドルの回転の高速度を与えることは困難である。さら
に、工具は変更することの可能な所定の位置で停止でき
ることが必要であり、1%以上の直線性と工具交換素子
のために例えば工具直径の50%である大きな内径を必
要とする。
【0004】本発明によれば従来のシステムが満足しな
かった上記要求を満すシステムが回転軸の半径方向及び
軸方向の両方の変位に感応しない測定器により、実現さ
れる。
かった上記要求を満すシステムが回転軸の半径方向及び
軸方向の両方の変位に感応しない測定器により、実現さ
れる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る特に超高速
回転機械に適した回転角センサは、誘導検出器を構成す
る電磁検出器によって構成されたステータを構成する検
出手段をそれぞれが有する少くとも第1および第2の検
出手段と、周囲がステータに面した強磁性材料のリング
を有し共通の回転軸の反対方向に偏心してとりつけられ
た第1および第2の検出手段のロータと、発振器によっ
て供給される単一キャリア信号によって駆動されるブリ
ッジ回路の相異なるアームを構成する電磁検出器のコイ
ルと、から構成される。
回転機械に適した回転角センサは、誘導検出器を構成す
る電磁検出器によって構成されたステータを構成する検
出手段をそれぞれが有する少くとも第1および第2の検
出手段と、周囲がステータに面した強磁性材料のリング
を有し共通の回転軸の反対方向に偏心してとりつけられ
た第1および第2の検出手段のロータと、発振器によっ
て供給される単一キャリア信号によって駆動されるブリ
ッジ回路の相異なるアームを構成する電磁検出器のコイ
ルと、から構成される。
【0006】そして電磁手段は、各々の検出手段に対し
て角度的に90°のオフセットを有する2組の誘導検出
器から構成される。本発明に係る回転角センサは回転軸
の角度位置の関数として、回転角センサによって出力さ
れる信号を処理するための回路によって与えられ、速度
調節器によって供給されそれ自身速度基準値と回転角セ
ンサによって計測される速度との間の相違によって影響
される総合基準値から導かれる電流基準値と、トランス
を通過した後にモータの各相について計測される電流か
ら得られる電流との相違によって影響される電流調節器
によって、トランス通過後にその制御電圧が供給される
パルス幅変調器によって制御され、AC電源に接続され
る周波数変換器を含む、永久磁石同期モータの駆動を制
御に使用される。
て角度的に90°のオフセットを有する2組の誘導検出
器から構成される。本発明に係る回転角センサは回転軸
の角度位置の関数として、回転角センサによって出力さ
れる信号を処理するための回路によって与えられ、速度
調節器によって供給されそれ自身速度基準値と回転角セ
ンサによって計測される速度との間の相違によって影響
される総合基準値から導かれる電流基準値と、トランス
を通過した後にモータの各相について計測される電流か
ら得られる電流との相違によって影響される電流調節器
によって、トランス通過後にその制御電圧が供給される
パルス幅変調器によって制御され、AC電源に接続され
る周波数変換器を含む、永久磁石同期モータの駆動を制
御に使用される。
【0007】
【作用】本発明によれば、2つのブリッジ回路の出力と
して回転角速度で変調され相互に90°位相のずれたキ
ャリア信号が出力されるため、回転速度だけでなく回転
角も非接触で計測可能となる。
して回転角速度で変調され相互に90°位相のずれたキ
ャリア信号が出力されるため、回転速度だけでなく回転
角も非接触で計測可能となる。
【0008】
【実施例】図特に相互に90°をなすX軸Y軸に対応す
る2つのチャンネルの回転角センサのチャンネルYに対
する検出手段10と20を示す図1及び2を参照する。 各チャンネルXあるいはYは2つの検出手段10,20
から構成されている。チャンネルYに対しては(図1)
、第1の検出手段10はまず回転軸40の上に固定され
第1のロータ部12を構成するうすい強磁性体の積層の
リングを含み、次に半径方向に相対向し、誘導コイルを
支持する磁石部分で構成される2つの誘導検出器13と
14を含む。ここで誘導検出器13と14は第1のステ
ータ部11を構成する。第2の検出手段20は同じく第
2のロータ部22を構成する回転軸40上に固定された
うすい強磁性体の積層のリングを含み、各々が誘導コイ
ルを有する半径方向に相対向する磁石部を含む2つの誘
導検出器23,24を含む。この誘導検出器23と24
は第2のステータ部21を構成する。
る2つのチャンネルの回転角センサのチャンネルYに対
する検出手段10と20を示す図1及び2を参照する。 各チャンネルXあるいはYは2つの検出手段10,20
から構成されている。チャンネルYに対しては(図1)
、第1の検出手段10はまず回転軸40の上に固定され
第1のロータ部12を構成するうすい強磁性体の積層の
リングを含み、次に半径方向に相対向し、誘導コイルを
支持する磁石部分で構成される2つの誘導検出器13と
14を含む。ここで誘導検出器13と14は第1のステ
ータ部11を構成する。第2の検出手段20は同じく第
2のロータ部22を構成する回転軸40上に固定された
うすい強磁性体の積層のリングを含み、各々が誘導コイ
ルを有する半径方向に相対向する磁石部を含む2つの誘
導検出器23,24を含む。この誘導検出器23と24
は第2のステータ部21を構成する。
【0009】第1と第2のロータ部12と22の積層の
束の中心は回転軸40(図1と図2参照)の中心に対し
て反対方向に距離eだけオフセットしている。ロータ部
12及び22とステータ部11と21の間の平均エアギ
ャップε0 は10分の数ミリメータ例えば0.6mm
であり、ロータ部分は硅化鉄で作ることが有利である。 ブリッジ回路50は相異なるアームを構成する複数のコ
イルの間の電気的結合を提供する。誘導検出器13のコ
イルは、検出器14のコイルと直列接続され、検出器1
4のコイルは検出器24のコイルと直列接続され、検出
器24のコイルは検出器23のコイルと直列接続され、
検出器23のコイルは検出器13のコイルと直列接続さ
れる。一般的には数kHz 例えば20kHz であり
公知の形式の発振器30から発振された単一キャリア信
号U(t)は第1の検出手段10の検出器13,14の
コイルの間から第2の検出手段20の検出手段20の検
出器23,24のコイルの間のブリッジを励起する。回
転角センサのチャンネルYの出力信号UY はまず検出
器13と24のコイルの間からとりだされ、次に検出器
14と24の間からとりだされる。
束の中心は回転軸40(図1と図2参照)の中心に対し
て反対方向に距離eだけオフセットしている。ロータ部
12及び22とステータ部11と21の間の平均エアギ
ャップε0 は10分の数ミリメータ例えば0.6mm
であり、ロータ部分は硅化鉄で作ることが有利である。 ブリッジ回路50は相異なるアームを構成する複数のコ
イルの間の電気的結合を提供する。誘導検出器13のコ
イルは、検出器14のコイルと直列接続され、検出器1
4のコイルは検出器24のコイルと直列接続され、検出
器24のコイルは検出器23のコイルと直列接続され、
検出器23のコイルは検出器13のコイルと直列接続さ
れる。一般的には数kHz 例えば20kHz であり
公知の形式の発振器30から発振された単一キャリア信
号U(t)は第1の検出手段10の検出器13,14の
コイルの間から第2の検出手段20の検出手段20の検
出器23,24のコイルの間のブリッジを励起する。回
転角センサのチャンネルYの出力信号UY はまず検出
器13と24のコイルの間からとりだされ、次に検出器
14と24の間からとりだされる。
【0010】同様に、検出手段10及び20の各々は、
半径方向に相対向したY軸に対して90°オフセットし
たX軸(図2参照)に沿ってならべられた一組の誘導検
出器15,16;25,26を含み、2組の誘導検出器
15,16と25,26のコイルは誘導検出器13,1
4と23,24の組と同様にブリッジとして接続され、
同様に発振器30の出力に電力供給され、回転角センサ
の第2のチャンネルの出力信号UX がとりだされる。
半径方向に相対向したY軸に対して90°オフセットし
たX軸(図2参照)に沿ってならべられた一組の誘導検
出器15,16;25,26を含み、2組の誘導検出器
15,16と25,26のコイルは誘導検出器13,1
4と23,24の組と同様にブリッジとして接続され、
同様に発振器30の出力に電力供給され、回転角センサ
の第2のチャンネルの出力信号UX がとりだされる。
【0011】チャンネルYに戻って、第2のロータ部1
2と22を構成する積層束は回転軸40の中心に対して
偏心して配置されているため、ロータ部とステータ部と
の間に存在するエアギャップεは回転軸40の回転とと
もに変化する。第1のロータ部12と検出器13の磁石
部との間のエアギャップをε13;第1のロータ部12
と検出器14の磁石部との間のエアギャップをε14、
第2のロータ部22と検出器23の磁石部22との間の
エアギャップをε23、第2のロータ部22と検出器2
4の磁石部との間のエアギャップをε24と記せば、偏
心量eはロータ部12と22のリングの半径rよりごく
小さい、望ましくは1対300程度であるので、エアギ
ャップは次の方程式を満足することが理解できる。
2と22を構成する積層束は回転軸40の中心に対して
偏心して配置されているため、ロータ部とステータ部と
の間に存在するエアギャップεは回転軸40の回転とと
もに変化する。第1のロータ部12と検出器13の磁石
部との間のエアギャップをε13;第1のロータ部12
と検出器14の磁石部との間のエアギャップをε14、
第2のロータ部22と検出器23の磁石部22との間の
エアギャップをε23、第2のロータ部22と検出器2
4の磁石部との間のエアギャップをε24と記せば、偏
心量eはロータ部12と22のリングの半径rよりごく
小さい、望ましくは1対300程度であるので、エアギ
ャップは次の方程式を満足することが理解できる。
【0012】
【数1】
【0013】ここでε0 は平均ギャップであり、半径
R(ステータ部11又は21の内径)と半径r(ロータ
部12又は22の半径)の差に等しい。yは回転軸40
の中心のY方向の半径方向の変位である。Ωは回転軸4
0の角速度である。エアギャップの変化は検出器13,
14,23及び24のインダクタンスの変化を引きおこ
し、単一キャリア信号U(t)を出力する発振器30に
よって励起された時に回転角センサのチャンネルYの出
力圧力Uyの変化を引きおこす。偏心量eが平均エアギ
ャップの5倍より小であり、回転軸40の軸の変位yよ
り大きいときは、チャンネルYの出力電圧Uyは次式で
与えられる。
R(ステータ部11又は21の内径)と半径r(ロータ
部12又は22の半径)の差に等しい。yは回転軸40
の中心のY方向の半径方向の変位である。Ωは回転軸4
0の角速度である。エアギャップの変化は検出器13,
14,23及び24のインダクタンスの変化を引きおこ
し、単一キャリア信号U(t)を出力する発振器30に
よって励起された時に回転角センサのチャンネルYの出
力圧力Uyの変化を引きおこす。偏心量eが平均エアギ
ャップの5倍より小であり、回転軸40の軸の変位yよ
り大きいときは、チャンネルYの出力電圧Uyは次式で
与えられる。
【0014】
【数2】
【0015】ここでL* =Lσ/L0 であり、もれ
インダクタンスと変調可能なインダクタンスの比である
。この比は機械的パラメータeとε0 であるので固定
値であり、この装置の感度に大きい影響を与える。しか
しながら、上記の不等式が満足されている限り即ちy<
e<5ε0 であれば、出力電圧UyはY軸に沿っての
回転軸40の半径方向の変化とは独立である。
インダクタンスと変調可能なインダクタンスの比である
。この比は機械的パラメータeとε0 であるので固定
値であり、この装置の感度に大きい影響を与える。しか
しながら、上記の不等式が満足されている限り即ちy<
e<5ε0 であれば、出力電圧UyはY軸に沿っての
回転軸40の半径方向の変化とは独立である。
【0016】同様に第2のチャンネルXに対して、e≪
rでありx<e<5ε0 であれば、xを回転軸40の
中心のX軸にそっての半径方向の変位とすれば次式が成
り立つ。
rでありx<e<5ε0 であれば、xを回転軸40の
中心のX軸にそっての半径方向の変位とすれば次式が成
り立つ。
【0017】
【数3】
【0018】パラメータL* は前記と同一であり、電
圧UxはY軸と相対的に機械的に90°オフセットした
X軸にそっての回転軸40の半径方向の変位とは独立で
ある。これは偏心回転に対する相対的に不感であり、図
2を参照して以下に説明されるように永久磁石を有する
モータと一緒の使用に特に適当であるキャリアを有する
同期2相発振器を構成するセンサの有用性を与える。
圧UxはY軸と相対的に機械的に90°オフセットした
X軸にそっての回転軸40の半径方向の変位とは独立で
ある。これは偏心回転に対する相対的に不感であり、図
2を参照して以下に説明されるように永久磁石を有する
モータと一緒の使用に特に適当であるキャリアを有する
同期2相発振器を構成するセンサの有用性を与える。
【0019】回転角センサの端子から出力される信号U
x及びUyはリゾルバからの信号の形状と同一であり、
従ってリゾルバのアナログ信号をディジタル信号に変換
するための、例えばアナログデバイス(メーカ名)製2
S80(製品名)である従来の電子回路の使用が可能で
ある。回転軸の回転角はX及びYチャンネルの出力電圧
の比の関数であり、より詳しくは以下の通りである。
x及びUyはリゾルバからの信号の形状と同一であり、
従ってリゾルバのアナログ信号をディジタル信号に変換
するための、例えばアナログデバイス(メーカ名)製2
S80(製品名)である従来の電子回路の使用が可能で
ある。回転軸の回転角はX及びYチャンネルの出力電圧
の比の関数であり、より詳しくは以下の通りである。
【0020】
【数4】
【0021】図3(a)は角度センサのチャンネルYの
出力電圧波形を示す。発振器30から出力されるU・s
inωtの形のキャリアU(t)を有するこの単一信号
に対して、回転軸40の回転周波数によって変調された
同一信号が、Yチャンネルから出力される。図3(b)
は角度センサのチャンネルXから出力される出力信号の
波形を示すが、上記と同一の外形を有するものゝ位相は
90°シフトしている。
出力電圧波形を示す。発振器30から出力されるU・s
inωtの形のキャリアU(t)を有するこの単一信号
に対して、回転軸40の回転周波数によって変調された
同一信号が、Yチャンネルから出力される。図3(b)
は角度センサのチャンネルXから出力される出力信号の
波形を示すが、上記と同一の外形を有するものゝ位相は
90°シフトしている。
【0022】図4は永久磁石を有し、回転角センサ2を
使用した同期機械1に対する駆動装置の1例を示す。非
同期モータ装置と相異して、同期モータ(即ちサマリウ
ムコバルトの永久磁石を有するモータ)を使用した可変
速駆動システムは回転角センサの使用が必要である。停
止状態を含む全周波数帯域にわたって最大トルクを出力
することのできる安定な駆動システムを得るためには、
モータに対する電流を制御し、ロータの角度位置の関数
として三相の電流を供給する必要がある。従って例えば
、モータ1のトルクを制御するサーボ制御ループに対す
る規準値は速度調節器70から出力される出力信号i*
g によって与えられるが、この出力信号自体は上述
した回転角センサのような回転角センサから供給される
情報からモータ1の各相の電流に対する規準値i* a
,i* b を構成する2つの正弦波信号に変換され
る。
使用した同期機械1に対する駆動装置の1例を示す。非
同期モータ装置と相異して、同期モータ(即ちサマリウ
ムコバルトの永久磁石を有するモータ)を使用した可変
速駆動システムは回転角センサの使用が必要である。停
止状態を含む全周波数帯域にわたって最大トルクを出力
することのできる安定な駆動システムを得るためには、
モータに対する電流を制御し、ロータの角度位置の関数
として三相の電流を供給する必要がある。従って例えば
、モータ1のトルクを制御するサーボ制御ループに対す
る規準値は速度調節器70から出力される出力信号i*
g によって与えられるが、この出力信号自体は上述
した回転角センサのような回転角センサから供給される
情報からモータ1の各相の電流に対する規準値i* a
,i* b を構成する2つの正弦波信号に変換され
る。
【0023】永久磁石同期モータ1の電流は交流380
V網(R.S.T)に接続された電力段を構成する周波
数変換器3によって供給される。周波数変換器3はその
制御電圧U* u ,U* v 及びU* u が変換
回路5を介して2つの電流調節器6及び7によって供給
されるパルス幅変調器(PWM)によって構成される制
御回路4によって制御される。これらは上述した規準値
i* a ,i* b と測定点76,77及び78で
モータの2又は3相について計測された値から変換回路
8を経て得られる盾ia ,ib との加算回路74,
75によって得られる差によって影響される。
V網(R.S.T)に接続された電力段を構成する周波
数変換器3によって供給される。周波数変換器3はその
制御電圧U* u ,U* v 及びU* u が変換
回路5を介して2つの電流調節器6及び7によって供給
されるパルス幅変調器(PWM)によって構成される制
御回路4によって制御される。これらは上述した規準値
i* a ,i* b と測定点76,77及び78で
モータの2又は3相について計測された値から変換回路
8を経て得られる盾ia ,ib との加算回路74,
75によって得られる差によって影響される。
【0024】規準値i* a ,i* b は本発明に
基づく回転角センサ2によって出力される信号を処理す
るための回路9によって与えられるロータの角度位置の
関数として乗算器72,73から発生され、規準速度Ω
* と回路9から出力される実測速度Ωとの加算回路7
1によって供給される偏差によって影響される速度調節
器70によって出力される総合規準値i* g の関数
である。
基づく回転角センサ2によって出力される信号を処理す
るための回路9によって与えられるロータの角度位置の
関数として乗算器72,73から発生され、規準速度Ω
* と回路9から出力される実測速度Ωとの加算回路7
1によって供給される偏差によって影響される速度調節
器70によって出力される総合規準値i* g の関数
である。
【0025】この駆動システムはロータの極間の最適角
度を保証し、周波数変換器30の出力においてロータ4
0の角度位置の関数としてシヌソイダルである信号を得
ることを可能とする。制御回路4によって出力されるパ
ルス幅を変調することによって同期モータの全速度でス
テータ電流を出力する。回路9は高精度、広帯域で回転
速度信号を供給するため静的にも動的にもスピードルー
プの良好な制御性を保証する。さらに任意の位置でロー
タを停止させるために常に補助的な位置制御ループを必
要とする。
度を保証し、周波数変換器30の出力においてロータ4
0の角度位置の関数としてシヌソイダルである信号を得
ることを可能とする。制御回路4によって出力されるパ
ルス幅を変調することによって同期モータの全速度でス
テータ電流を出力する。回路9は高精度、広帯域で回転
速度信号を供給するため静的にも動的にもスピードルー
プの良好な制御性を保証する。さらに任意の位置でロー
タを停止させるために常に補助的な位置制御ループを必
要とする。
【0026】本発明に係る回転角センサを装備した永久
磁石同期モータは特に能動的磁気軸受を有するスピンド
ルを駆動するために使用される。このような応用例にお
いて、同期モータを制御するためのシステムは、磁気軸
受によって支えられた軸が偏心回転をした時特に補助軸
受上に着地した時にも信頼性のあるものでなくてはなら
ない。このような状況下において軸の角度変位に対して
不感である本発明に係る回転角センサの存在は同期モー
タがブレーキとして動作するときにも適切に動作するこ
とを保証する。
磁石同期モータは特に能動的磁気軸受を有するスピンド
ルを駆動するために使用される。このような応用例にお
いて、同期モータを制御するためのシステムは、磁気軸
受によって支えられた軸が偏心回転をした時特に補助軸
受上に着地した時にも信頼性のあるものでなくてはなら
ない。このような状況下において軸の角度変位に対して
不感である本発明に係る回転角センサの存在は同期モー
タがブレーキとして動作するときにも適切に動作するこ
とを保証する。
【0027】
【発明の効果】本発明の装置は特に簡単であり、回転部
と静止部との間に接触を生じないので、静かに振動又は
潤滑油なしで作動可能であり、機械工具の周辺に一般的
に発生する汚染された環境に耐えることを可能とする。 回転部分にコイルがないということは高速回転を可能と
し、ロータ部の積層束のほんの数ミリメートルの深さに
だけ磁束が貫通するという事実はセンサのために大きな
内径を使用することを可能とする。
と静止部との間に接触を生じないので、静かに振動又は
潤滑油なしで作動可能であり、機械工具の周辺に一般的
に発生する汚染された環境に耐えることを可能とする。 回転部分にコイルがないということは高速回転を可能と
し、ロータ部の積層束のほんの数ミリメートルの深さに
だけ磁束が貫通するという事実はセンサのために大きな
内径を使用することを可能とする。
【0028】さらに大きな半径方向の変位を許容する装
置は回転軸をほんのわずか長くし従ってその危険回転数
を相対的にほんのわずか変更する。本発明に係る装置は
磁気軸受が損傷したとき又は過負荷をうけた時に働く補
助ベアリングと共に能動的磁気軸受を装着した回転機械
に非常に適したものである。
置は回転軸をほんのわずか長くし従ってその危険回転数
を相対的にほんのわずか変更する。本発明に係る装置は
磁気軸受が損傷したとき又は過負荷をうけた時に働く補
助ベアリングと共に能動的磁気軸受を装着した回転機械
に非常に適したものである。
【0029】磁気軸受は機械的軸受が可能であるように
は過負荷をほんのわずかの時間であっても支えることは
できないので補助軸受は必要である。例えば磁気軸受を
有するターボ分子ポンプにおけるフィンの損傷の場合又
は磁気軸受上の電気的に駆動されるレクティフィケーシ
ョンスピンドルの損傷の場合は磁気軸受は非常な過負荷
となる。そのような状況において補助軸受の動作が開始
されると、それらは深刻なストレスをうけることとなり
、できる限り迅速に回転数を下げ停止することが重要と
なる。
は過負荷をほんのわずかの時間であっても支えることは
できないので補助軸受は必要である。例えば磁気軸受を
有するターボ分子ポンプにおけるフィンの損傷の場合又
は磁気軸受上の電気的に駆動されるレクティフィケーシ
ョンスピンドルの損傷の場合は磁気軸受は非常な過負荷
となる。そのような状況において補助軸受の動作が開始
されると、それらは深刻なストレスをうけることとなり
、できる限り迅速に回転数を下げ停止することが重要と
なる。
【0030】本発明の回転角センサは磁気軸受を有する
モータ駆動機械の同期モータを駆動するために用いると
き特に有用である。例えばターボ分子ポンプ又は他の磁
気軸受を有するモータ駆動機械のような電気的駆動スピ
ンドル用同期モータの変換器は最大ブレーキトルクを有
する変換器であることが必要であり従って角度検出器は
本発明の場合のように補助軸受で支持されているロータ
の不規則な回転時においても適切に運転されなければな
らないし、信号はハーモニックス及び角度誤差のないシ
ヌソイド性を維持しなければならないからである。
モータ駆動機械の同期モータを駆動するために用いると
き特に有用である。例えばターボ分子ポンプ又は他の磁
気軸受を有するモータ駆動機械のような電気的駆動スピ
ンドル用同期モータの変換器は最大ブレーキトルクを有
する変換器であることが必要であり従って角度検出器は
本発明の場合のように補助軸受で支持されているロータ
の不規則な回転時においても適切に運転されなければな
らないし、信号はハーモニックス及び角度誤差のないシ
ヌソイド性を維持しなければならないからである。
【図1】図1は本発明に係る回転角センサの原理図であ
って、Y軸を含む軸方向の平面に描いたものである。
って、Y軸を含む軸方向の平面に描いたものである。
【図2】図2は図1の矢印Fに沿って見た図1の回転角
センサの正投影図であって、X軸に対応する第2の測定
チャンネル全体を示すものである。
センサの正投影図であって、X軸に対応する第2の測定
チャンネル全体を示すものである。
【図3】(a)は回転角センサのチャンネルYの端子か
ら出力される電圧Uyを、(b)は回転角センサのチャ
ンネルXの端子から出力される電圧Uxを示す、グラフ
である。
ら出力される電圧Uyを、(b)は回転角センサのチャ
ンネルXの端子から出力される電圧Uxを示す、グラフ
である。
【図4】図4は永久磁石を有する同期機械で本発明に係
る回転角センサの使用方法を示す図である。
る回転角センサの使用方法を示す図である。
10,20…検出手段
11,21…ステータ
12,22…ロータ
13,14,15,16…電磁検出器
23,24,25,26…電磁検出器
30…発振器
50,60…ブリッジ回路
Claims (7)
- 【請求項1】 誘導検出器を構成する電磁検出器(1
3〜16,23〜26)によって構成されたステータ(
11,21)を構成する検出手段をそれぞれが有する少
くとも第1および第2の検出手段(10,20)と、周
囲が該ステータ(11,21)に面した強磁性材料のリ
ングを有し共通の回転軸(40)の反対方向に偏心して
とりつけられた第1および第2の検出手段(10,20
)のロータ(12,22)と、発振器(30)によって
供給される単一キャリア信号によって駆動されるブリッ
ジ回路(50,60)の相異なるアームを構成する電磁
検出器(13〜16,23〜26)のコイルと、から構
成されることを特徴とする超高速回転の回転機械に特に
適した回転角センサ。 - 【請求項2】 該電磁手段(13〜16,23〜26
)が、各々の検出手段(10,20)に対して角度的に
90°のオフセットを有する2組の誘導検出器(13,
14;15,16;23,24;25,26)から構成
されることを特徴とする請求項1に記載された回転角セ
ンサ。 - 【請求項3】 該回転軸(40)の回転速度を決定す
るために2つのブリッジ回路(50,60)を含むこと
を特徴とする請求項1又は2に記載された回転角センサ
。 - 【請求項4】 該ステータ(11,21)を構成する
該誘導検出器(13〜16,23〜26)が各々の誘導
コイルが周囲に巻回されるフェライトのような強磁性材
料のU字形片によって構成された磁気検出器であること
を特徴とする請求項1から3のいずれかの請求項に記載
された回転角センサ。 - 【請求項5】 同一方向を向く該誘導検出器(13,
14,23,24;15,16;25,26)を接続す
る各ブリッジ回路(50,60)が予め定められた方向
(X,Y)に対応した回転角センサの出力信号(Uy,
Ux)を出力することを特徴する請求項1から4のいず
れかの請求項に記載された回転角センサ。 - 【請求項6】 回転軸(40)の角度位置の関数とし
て、該回転角センサ(2)によって出力される信号を処
理するための回路(9)によって与えられ、速度調節器
(70)によって供給されそれ自身速度基準値と該回転
角センサ(2)によって計測される速度との間の相違に
よって影響される総合基準値から導かれる電流基準値と
、トランス(8)を通過した後にモータ(1)の各相に
ついて計測される電流から得られる電流との相違によっ
て影響される電流調節器(6と7)によって、トランス
(5)通過後にその制御電圧が供給されるパルス幅変調
器(4)によって制御され、AC電源に接続される周波
数変換器(3)を含む、永久磁石同期モータの駆動を制
御に使用されることを特徴とする請求項1から5のいず
れか1の請求項に記載された回転角センサ。 - 【請求項7】 補助ベアリングに設置された能動的磁
気支持機構上に設置された回転軸(1)を駆動するため
に永久磁石同期モータ(1)の駆動を制御するために使
用されることを特徴とした請求項6に記載された回転角
センサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9101964 | 1991-02-19 | ||
FR9101964A FR2672987A1 (fr) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | Capteur angulaire, notamment pour machines tournantes a tres grande vitesse de rotation. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04366716A true JPH04366716A (ja) | 1992-12-18 |
JPH0743265B2 JPH0743265B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=9409874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4032082A Expired - Fee Related JPH0743265B2 (ja) | 1991-02-19 | 1992-02-19 | 回転角センサ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0500431B1 (ja) |
JP (1) | JPH0743265B2 (ja) |
DE (1) | DE69203886T2 (ja) |
FR (1) | FR2672987A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008133090A1 (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Mitsui High-Tec, Inc. | 異形積層コアの製造方法及びこれを用いて製造した異形積層コア |
JP2009216718A (ja) * | 1999-03-15 | 2009-09-24 | Amitec:Kk | 回転型位置検出装置 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2988597B2 (ja) * | 1991-08-27 | 1999-12-13 | 株式会社エスジー | 回転位置検出装置 |
DE102011085737A1 (de) * | 2011-11-03 | 2013-05-08 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Winkelsensor auf Wirbelstrombasis |
JPWO2013172315A1 (ja) * | 2012-05-14 | 2016-01-12 | 株式会社アミテック | 位置検出装置 |
GB2506698A (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-09 | Mark Anthony Howard | Detector to measure the relative position of bodies |
CN106091919B (zh) * | 2016-06-08 | 2019-08-13 | 爱德森(厦门)电子有限公司 | 一种金属导线材偏心度快速检测装置及方法 |
CN110500948B (zh) * | 2019-08-29 | 2021-02-26 | 麦格雷博电子(深圳)有限公司 | 一种转子表磁检测偏心识别及修正方法 |
CN114212211B (zh) * | 2022-01-13 | 2023-01-10 | 靖江市富源船舶配件有限公司 | 船舶轴系法兰的安装辅助工装 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB641732A (en) * | 1947-09-05 | 1950-08-16 | English Electric Co Ltd | Improvements relating to eccentricity measuring instruments |
DE2922181A1 (de) * | 1979-05-31 | 1980-12-18 | Bosch Gmbh Robert | Induktiver geschwindigkeitsgeber |
JPS56110496A (en) * | 1980-01-31 | 1981-09-01 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Controlling system for induction motor |
US4752732A (en) * | 1985-03-14 | 1988-06-21 | Baker-Hughes | Angular displacement sensor |
-
1991
- 1991-02-19 FR FR9101964A patent/FR2672987A1/fr active Granted
-
1992
- 1992-02-14 DE DE69203886T patent/DE69203886T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-14 EP EP92400400A patent/EP0500431B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-19 JP JP4032082A patent/JPH0743265B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009216718A (ja) * | 1999-03-15 | 2009-09-24 | Amitec:Kk | 回転型位置検出装置 |
JP4699544B2 (ja) * | 1999-03-15 | 2011-06-15 | 株式会社アミテック | 回転型位置検出装置 |
WO2008133090A1 (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Mitsui High-Tec, Inc. | 異形積層コアの製造方法及びこれを用いて製造した異形積層コア |
US8136229B2 (en) | 2007-04-25 | 2012-03-20 | Mitsui High-Tec, Inc. | Method of producing variant-shaped laminated core |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69203886T2 (de) | 1996-01-11 |
EP0500431B1 (fr) | 1995-08-09 |
EP0500431A1 (fr) | 1992-08-26 |
DE69203886D1 (de) | 1995-09-14 |
JPH0743265B2 (ja) | 1995-05-15 |
FR2672987A1 (fr) | 1992-08-21 |
FR2672987B1 (ja) | 1994-08-19 |
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