AT405352B

Method for rotor position detection for a revolving cylinder motor or a linear motor

Abstract

The method provides determination of the rotor position for a rotation or linear motor e.g. a stepper motor, a synchronous motor or the like. The motor has at least two stator windings (6,60) and a rotor with imprinted poles. In a control cycle the actual value of the rotor position e.g. is angle of rotation or its displacement relative to a set target value is determined. The exciting current to achieve the target position of the rotor is then varied in dependence on the inductivity of the stator winding. A periodic measuring current is superimposed on the exciting current of the controlled stator winding (6,60). The measuring current has a greater frequency than the running frequency of the motor and it does not influence the excitation of the stator winding. The blind voltage drop across the stator winding due to the measuring current is measured and is used to determine the inductivity.

AT405352B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 2

Term

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7 claims: 7 independent, 0 dependent

  1. 1
    Patentansprüche claims 1. Method for rotor position determination for a rotary or linear motor, eg a stepper motor, a synchronous motor od. Like., With at least two stator windings (6, 60) and a refiner with pronounced poles, in which in a control process, the actual value of the rotor position, eg Rotor rotation angle or rotor displacement, determined with respect to a controlled setpoint value and the excitation current for reaching the setpoint position of the rotor is changed as a function of the inductance of the driven stator windings, characterized, that the exciting current of the driven stator windings (6, 60) - in a conventional manner - a periodic measuring current is superimposed, which has a frequency greater than the running frequency of the motor and does not substantially affect the excitation of the stator winding, and that the reactive voltage drop caused by the measuring current is measured at the stator winding and the inductance is determined therefrom. 1. Verfahren zur Läuferpositionsbestimmung für einen Rotations- oder Linear-Motor, z.B. einen Schrittmotor, einen Synchronmotor od. dgl., mit zumindest zwei Ständerwicklungen (6, 60) und einem Läuter mit ausgeprägten Polen, bei welchem in einem Regelablauf der Istwert der Läuferposition, z.B. LäuferDrehwinkel oder Läufer-Verschiebung, gegenüber einem angesteuerten Sollwert bestimmt und der Erregerstrom zum Erreichen der Sollwert-Position des Läufers in Abhängigkeit der Induktivität der angesteuerten Ständerwicklungen geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erregerstrom der angesteuerten Ständerwicklungen (6, 60) - in an sich bekannter Weise - ein periodischer Meßstrom überlagert wird, der eine größere Frequenz als die Lauffrequenz des Motors aufweist und die Erregung der Ständerwicklung im wesentlichen nicht beeinflußt, und daß der durch den Meßstrom bewirkte Blindspannungsabfall an der Ständerwicklung gemessen und daraus die Induktivität ermittelt wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstrom dreieckförmig ist. Second Method according to claim 1, characterized in that the measuring current is triangular.
  3. 3
    Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zum Ansteuern der Ständerwicklungen (6, 60) des Motors diese mit Erregerstromgeneratoren verbunden sind und jeweils ein Steuereingang dieser Erregerstromgeneratoren zum Ausgleichen der Sollwert6 Third Circuit arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 or 2, wherein for driving the stator windings (6, 60) of the motor, these are connected to excitation current generators and in each case a control input of these exciter current generators for balancing the desired value 6 AT 405 352 B abweichung der Läuferposition mit dem Ausgang jeweils einer Regelschaltung verbunden sind, deren Ausgangsspannung durch die Induktivität der angesteuerten Ständerwicklung (6, 60) bestimmt ist, wobei die Ständerwicklungen (6, 60) mit dem Eingang jeweils einer Meßschaltung (3, 30) verbunden sind und deren Ausgänge mit den Eingängen der Regelschaltungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßstromgenerator vorgesehen ist, daß die Meßschaltung aus einer Spannungsmeßschaltung (3, 30) zum Messen des durch den Meßstrom erzeugten Blindspannungsabfalls an den Standenwicklungen (6, 60) gebildet ist, sodaß für jede angesteuerte Sollwert-Position des Läuters die Induktivität der angesteuerten Standerwicklungen (6, 60) bestimmbar ist. AT 405 352 B deviation of the rotor position are connected to the output of each control circuit, whose output voltage through the inductance of the driven stator winding (6, 60), the stator windings (6, 60) with the input of a respective measuring circuit (3, 30) are connected and whose outputs are connected to the inputs of the control circuits, characterized, that a Meßstromgenerator is provided, in that the measuring circuit consists of a voltage measuring circuit (3, 30) for measuring the reactive voltage drop generated by the measuring current at the stator windings (6, 60) is formed, so that for each controlled setpoint position of the Läuters the inductance of the driven stator windings (6, 60) is determinable.
  4. 4
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerstromgeneratoren aus Sinusspannungsgeneratoren und die Meßstromgeneratoren aus Rechteckspannungsgeneratoren gebildet sind, deren Ausgänge mit den Eingängen jeweils eines Überlagerungsschaltkreises verbunden sind, welcher der sinusförmigen Spannung die rechteckförmige Spannung überlagert, daß der Ausgang des Überlagerungsschaltkreises mit dem Eingang eines Integrationsgliedes (4, 40) verbunden ist, daß der Ausgang des Integrationsgliedes (4, 40) mit dem Eingang eines Spannungs/Stromwandlers (2, 20) verbunden ist, der an seinem Ausgang mit je einer der Ständerwicklungen (6, 60) des Motors verbunden ist und daß die Meßschaltung (3, 30) durch einen Differenzverstärker gebildet ist, welcher mit seinen beiden Eingängen mit der jeweiligen Ständerwicklung (6, 60) und mit seinem Ausgang mit dem Eingang der jeweiligen Regelschaltung verbunden ist. 4th Circuit arrangement according to Claim 3, characterized, that the excitation current generators are composed of sinusoidal voltage generators and the measuring current generators are made of rectangular voltage generators, whose outputs are connected to the inputs of a superposition circuit, which of the sinusoidal voltage superimposes the rectangular voltage, in that the output of the superposition circuit is connected to the input of an integration element (4, 40) is connected, that the output of the integration element (4, 40) with the input of a voltage / current converter (2, 20) is connected, which at its output with one of the stator windings (6, 60) of the motor is connected and that the measuring circuit (3, 30) is formed by a differential amplifier, which with its two inputs with the respective stator winding (6, 60) and connected to its output to the input of the respective control circuit.
  5. 5
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsglied (4, 40) durch einen Operationsverstärker (13, 130) gebildet ist, dessen Ausgang über eine Parallelschaltung von einem Widerstand (15, 150) und einem Kondensator (14, 140) mit seinem invertierenden Eingang verbunden ist und dessen nicht invertierender Eingang mit Masse verbunden ist. 5th Circuit arrangement according to Claim 4, characterized in that the integrating element (4, 40) is formed by an operational amplifier (13, 130) whose output is connected in parallel via a resistor (15, 150) and a capacitor (14, 140) to its inverting input is connected and whose non-inverting input is connected to ground.
  6. 6
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker durch einen Operationsverstärker (12, 120) gebildet ist, dessen invertierender Eingang einerseits über einen ersten Widerstand (9, 90) mit dem Ausgang und andererseits über einen zweiten Widerstand (8, 80) mit dem ersten Wicklungsende der Ständerwicklung (6, 60) verbunden ist und dessen nicht invertierender Eingang einerseits über einen dritten Widerstand (11, 110) mit Masse und andererseits über einen vierten Widerstand (10, 100) mit dem zweiten Wicklungsende der Ständerwicklung (6, 60) verbunden ist. 6th Circuit arrangement according to Claim 4, characterized, in that the differential amplifier is connected through an operational amplifier (12, 120) is formed, its inverting input via a first resistor (9, 90) with the output and on the other hand via a second resistor (8, 80) with the first winding end of the stator winding (6, 60) and the non-inverting input thereof via a third resistor (11, 110) to ground and on the other hand via a fourth resistor (10, 100) with the second winding end of the stator winding (6, 60) is connected.
  7. 7
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs/Stromwandler (2, 20) durch einen Operationsverstärker (5, 50) gebildet ist, dessen invertierender Eingang einerseits über einen Widerstand (7, 70) mit Masse und andererseits über die Ständerwicklung (6, 60) mit seinem Ausgang verbunden ist und dessen nicht invertierender Eingang den Eingang des Spannungs/Stromwandlers (2, 20) bildet. 7th Circuit arrangement according to Claim 4, characterized in that the voltage / current converter (2, 20) is formed by an operational amplifier (5, 50) whose inverting input is connected to ground via a resistor (7, 70) and via the stator winding (6 , 60) is connected to its output and whose non-inverting input forms the input of the voltage / current converter (2, 20).