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Grundlagen: Resolver

Matthias Beetz, Baumüller Nürnberg GmbH

Lesedauer ca. min.

Resolver Grundlagen

Der Resolver ist ein Messinstrument, das zur Bestimmung der Winkellage und Drehzahl eines Rotors dient. Dabei handelt es sich um eine besonders robuste Bauform des Winkelgebers. Dieser sitzt direkt an der Welle des Motors und nimmt deren Rotation auf. Die Lage des Rotors innerhalb des Resolvers entspricht der Winkellage im Motor. Durch die Kommunikation mit einem Servoregler findet ein permanenter Abgleich zwischen Soll- und Ist-Werten bezüglich Drehzahl und Lage des Motors statt. Insofern stellt der Resolver die Datengrundlage zur Verfügung, auf Basis derer die präzise Regelung des Servomotors ermöglicht wird.

Folgender Glossar-Artikel beinhaltet:

Definition und Begrifflichkeit

Der Resolver ermittelt über Elektromagnetismus die Winkellage und Drehzahl eines daran angeschlossenen Motors. Der deutsche Begriff wäre Koordinatenwandler, wird aber selten verwendet. Die elektromagnetisch gemessenen Signale werden umgewandelt und als Ist-Werte an die Regelelemente weitergegeben. Durch den Abgleich mit dem Soll-Wert werden eventuelle Diskrepanzen sofort erkannt und ausgeregelt.

Funktionsweise

Grundform:
Innerhalb des Bauteils stehen sich eine Rotorwicklung und zwei Statorwicklungen gegenüber. Die Statoren sind zueinander im 90°-Winkel angeordnet. Basierend auf dem Stromfluss, der zwischen Rotor und Statoren mit einer angelegten Wechselspannung induziert wird, kann vom Resolver ein Signal erzeugt werden, das die Winkellage in einem bestimmten Moment repräsentiert. Diese Information kann umgewandelt und an angeschlossene Messinstrumente – insbesondere einen Servoregler – weitergegeben werden, was eine Regelung von Winkellage und Drehzahl des Motors ermöglicht.

Varianten:
Da das Grundprinzip auf dem Verhältnis des Rotors zu zwei rechtwinklig angeordneten Bezugspunkten basiert, kann es auch abgewandelt werden. Beispielsweise lassen sich zwei Rotorwicklungen in Verbindung mit einem Stator-Bezugspunkt verwenden, genauso wie auch vierpolige Winkellagegeber.

Elektromotor mit Resolver

Anwendung

Besonders in Verbindung mit dem Servoregler eines Elektromotors kommt dem Resolver eine wesentliche Bedeutung zu. Durch ihn wird das Signal erzeugt, mit dem die präzise Regelung von Rotorlagen überhaupt erst ermöglicht wird. Vereinfacht lässt sich also sagen, dass der Resolver die Datengrundlage erzeugt, auf der die Lagebestimmung des Servomotors durchgeführt werden kann. Das funktioniert deshalb, weil der Resolver mit der Drehachse, also der Welle des Motors, verbunden wird. Der Rotor dreht sich analog zur Rotation des Motors, während die Statoren im umliegenden Gehäuse fix sind und eine feste Referenzgröße zur Verfügung stellen.

Resolver

Zwischen Resolver und Regler findet eine permanente Kommunikation statt. Durch den Resolver „weiß“ der Servoregler in jeder Millisekunde, in welcher Position sich der Rotor befindet und welche Drehzahl vorliegt. Dadurch erhält der Servoregler die Möglichkeit, den Servomotor präzise anzusteuern. Das ist besonders bei zahlreichen industriellen Fertigungsprozessen von Bedeutung, bei denen dynamische Änderungen von Drehzahl und Lagen erforderlich sind.

Resolver im Vergleich zu anderen Winkelgebern

Der Resolver ist eine spezielle Bauform des Winkelgebers. Er ist relativ einfach und deshalb besonders robust gebaut, um beispielsweise Querbeschleunigung, Stößen und starken Vibrationen zu widerstehen. Auch gegenüber Chemikalien, Ölen, Temperaturschwankungen und vielen anderen Einflüssen sind die rein elektromechanischen Bauteile unempfindlich.

Einsatz in Verbindung mit Antrieben von Baumüller

In der konkreten Anwendung ist der Resolver ein Signalwandler, der beispielsweise mit den Servoreglern der b maXX-Reihe von Baumüller zum Einsatz kommt. Wir bieten individuell flexible Antriebslösungen aus einer Hand. Der Resolver bietet dabei die Grundlage für den Datenabgleich zwischen Servomotor, Servoregler und unserem Parametrierungs- und Diagnose-Tool ProDrive. In ProDrive stehen dem Anwender z.B. ein integriertes Echtzeit-Oszilloskop, eine FFT-Analyse, eine Geberdiagnose und weitere Diagnosefunktionen zur Verfügung. Damit können Sie in verschiedensten industriellen Anwendungen hochdynamische Prozesse präzise und sicher analysieren und kontrollieren.

Zusammenfassung

Der Resolver ist ein Schlüssel-Bauteil in der Regelung von Servomotoren. Das Messinstrument misst Spannungen in seinem Inneren und ordnet diesen Winkellagen zu. Durch die Verbindung mit der Motorwelle erlaubt der Resolver die präzise Ansteuerung von Winkellagen und die Kontrolle der Drehzahl. Zu diesem Zweck werden die Signale umgewandelt und an den Servoregler weitergeleitet, um eine ständige Überwachung des Verhältnisses zwischen Soll- und Ist-Werten zu gewährleisten.

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Matthias Beetz
Training Engineer Academy I Baumüller Nürnberg GmbH

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