DE2302408A1

DE2302408A1 - Schaltung und speisung eines selbstanlaufenden reluktanzschrittmotors an einem wechselstromnetz

Info

Publication number: DE2302408A1
Application number: DE19732302408
Authority: DE
Inventors: Jerzy Dr Techn Borkowski; Jerzy Dr Pustola; Andrzej Dr Techn Werynski
Original assignee: Polska Akademia Nauk Instytut
Current assignee: Polska Akademia Nauk Instytut
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1973-01-18
Publication date: 1973-08-09
Also published as: JPS4883321A; BE793791A; FR2169935A1; PL77398B1

Description

Polska Akademia Nauk Instytut Cybernetyki Stosowanej, Warschau / Polen

Schaltung und Speisung eines selbstanlaufenden Reluktanz-Schrittmotors an einem Wechselstromnetz.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung und Speisung eines selbstanlaufenden Reluktanzschrittmotors an einem Wechselstromnetz und auf einen Reluktanzschrittmotor hierfür.

Bekannte Reluktanzschrittmotoren, die direkt an das Ein- oder Mehrphasennetz angeschlossen sind, laufen nicht an. Um einen Anlaufmoment zu gewinnen, mußte man bisher Läufer-

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laufkäfige verwenden. Eine andere Möglichkeit, die die Entstehung eines Anlaufmomentes sicherstellte, war die Einführung eines Teiles aus massivem Material, wodurch ein asynchronisches Moment erreicht werden konnte. Bis jetzt wurde in keinem aus einem Wechselstromnetz gespeisten elektrischen Motor das Reluktanzmoment in einer "reinen"Porm erreicht. Das Reluktanzmoment eines Motors ist ein synchrones Drehmoment, d.h. ohne Anlaufmöglichkeit und deshalb wurden bis jetzt am häufisten eine Kombination von Induktionsmomenten für den Anlauf und den Reluktanzmomenten für den synchronischen Betrieb verwendet. Diese Lösung ist kompliziert und teuer.

Die bekannten Lösungen und Einrichtungen stellen auch nicht sicher, daß kein asynchronisches Moment in aus einem Wechselstromnetz gespeisten Reluktanzschrittmotoren auftritt. Bei bestimmten Anwendungen der Motoren ist das Auftreten dieses Momentes jedoch unerwünscht.

Die vorliegende Erfindung bezweckt mit einer Schaltung und Speisung eines selbstanlaufenden Reluktanzschrittmotors aus einem Wechselstromnetz und einem Reluktanzschrittmotor hierfür, die Nachteile der bisher bekannten Lösungen zu beseitigen.

Das Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, daß im Bereich jedes Rotcirsprunges ein Erregerdrehfeld entsteht. Die Wicklungen des Motors werden zweckmäßig gegenseitig räumlich so verschoben, daß eine Symmetrie der magnetischen Achsen auf dem Rotorumfang erhalten bleibt, während diese Wicklungen mit Impulsen in Form von Sinushalbwellen gespeist werden.

Diese Impulse werden zeitlich um eine sich durch einen elektronischen Kommutator aus dem Motorsteuerungsalgorithmus ergebende Größe verschoben. Die Phasenspannungen der Stromquelle sind gegeneinander um einen Winkel verschoben, der für die Er-

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zielung des Anlaufmomentes ausreicht. Pur die Stillstandszeit des vom Wechselstromnetz abgeschalteten Motors wird zweckmäßig eine Gleichspannung in eine oder einige seiner Wicklungen eingeschaltet.

Wesentlich für einen Reluktanzschrittmotor für eine solche Schaltung und Speisung ist nach der Erfindung das Merkmal, daß die Ständerwicklung , die mit 2 m auf einer magnetischen Achse liegenden Spulenpaaren versehen ist, wobei m Anzahl der Phasen der den Motor speisenden Stromquelle ist, über Gleichrichterelemente mit dem Netz verbunden ist, und daß in jedem Spulenpaar eine Spule so über ein Gleichrichterelement an die Stromquelle angeschlossen ist, daß dessen Durchlaßrichtung von der Stromquelle weg gerichtet ist, und die andere so, daß dessen Durchlaßrichtung zur Quelle geht.

Durch die Schaltung und Speisung nach der Erfindung erhält man einen Anlauf des Reluktanzschrittmotors nur mit dem Reluktanzmoment bei einer Speisung aus einem Wechselstromnetz. Es folgt daraus, daß, wenn man eine Verschiebung der Speiseimpulse um eine sich aus dem Motorsteuerungsalgorithmus ergebende Größe vornimmt, im Bereich jedes Rotorsprungs kein Impulserregerfluß, sondern ein Drehfluß entsteht. Durch die Anwendung dieser Möglichkeit und der Vorrichtung nach der Erfindung ist die Notwendigkeit der Verwendung irgendwelcher Zusatzwicklungen im Motor beseitigt. Außerdem ist eine Universalität der Motorwicklungen für den direkten Wechselstrombetrieb bzw. für die Speisung über einen elektronischen Kommutator aus einer Gleichspannungsquelle nach einem nummerischen Programm gewährleistet.

Ein zusätzlicher Vorteil ist, daß der Motorrotor nach dem Abschalten des Motors vcm Wechselstromnetz in einer Lage gebremst wird, die dem letzten Wechselstromimpuls entspricht.

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Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild eine^ei spielsweise ausgeführten Schaltung für die Speisung eines Reluktanzschrittmotors aus einem Zweiphasennetz, und

Fig. 2 die Spannungsverteilung in einzelnen Wicklungen des Reluktanzschrittmotors.

Ein ReluktanzSchrittmotor ist beispielsweise mit vier Wicklungen w,, Wp, w-2 und Wj, ausgeführt und wird aus einem Zweiphasennetz gespeist.

Die Wicklungen sind r-äumlich so zueinander verschoben, daß die magnetischen Achsen auf dem Rotorumfang symetrisch sind. Die Wicklungen W₁ und w-, sowie Wp und w^ bilden jeweils Paare. Jedes Paar ist auf einer magnetischen Achse untergebracht,

Jede Wicklung ist über ein Gleichrichterelement an eine Stromquelle angeschlossen. Beispielsweise werden als Gleichrichter-"elemente Dioden D-, Dp, D^, Ouverwendet. Diese Dioden sind so geschaltet, daß eine Spule jedes Paars so an die Stromquelle angeschlossen ist, daß die Durchlaßrichtung von der Stromquelle weg gerichtet ist, und die andere so, daß die Durchlaßrichtun-g zur Stromquelle geht.

Im ersten Fall ist die Diode D₁ mit der Wicklung W₁ und die Diode D₂ mit der Wicklung W₂ und im zwei ten Fall die Diode D, mit der Wicklung w, und die Diode D^ mit der Wicklung w^ ■ verbunden. Die Dioden D₁ und D^ sind an eine Spannung U₁ und die Dioden D„ und D^ an eine Spannung Up angeschlossen. Die speisenden Spannungen U₁ und Up sind zeitlich um einen Winkel verschoben, der für die Erzielung eines Drehmoments des Motors ausreicht. Die Spannungen U₁ und Ug treten zwischen den Phasen der Stromquelle auf. Spannungsimpulse in den einzelnen

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Motorwicklungen haben die Form von Sinushalbwellen. Sie sind zeitlich entspreched dem Motorsteuerungsalgorithmus durch einen elektronischen Kommutator verteilt. Für eine beispielsweise ausgeführte Lösung der Schaltung nach der Erfindung ist die Spannungsverteilung in einzelnen Wicklungen in Form von Sinushalbwellen für einen aus einem Zweiphasennetz gespeisten Motor mit vierachsiger Wicklung in Fig. 2 gezeigt.

Für diesen Fall beträgt die Zeitverschiebung des Impulsanfangs für aufeinanderfolgende Wicklungen die Hälfte der Zeitdauer des Impulses, d.h., daß die Motorschrittfrequenz viermal größer als die Metsirequenz ist. Das ergibt sich aus dem für den gegebenen Motor angenommenen Steuerungsalgorithmus, der unter anderem vom Verhältnis der Polpaarzahl des Ständers und des Rotors abhängt.

Nenn man die beschriebene Methode und die Schaltung gemäß der Erfindung anwendet, kann man einen Motor, der eine beliebige Anzahl der Wicklungen besitzt, mit einer Netzspannung mit entsprechend beliebiger Phasenanzahl speisen.

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Claims

Patentansprüche

( l.J Schaltung und Speisung eines selbstanlaufenden Reluktanzschrittmotors an einem Wechselstromnetz, dadurch geken.η zeichne t, daß im Bereich jedes Rotorsprunges ein Erregerdrehfluß entsteht.
2. Schaltung und Speisung nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeichnet, daß die Motorwicklungen gegenseitig räumlich so verschoben werden, daß eine Symmetrie der magnetischen Achsen auf dem Rotorumfang erhalten bleibt, und daß diese Wicklungen mit Impulsen in Form von Sinushalbwellen gespeist werden, wobei die Impulse zeitlich um eine sich durch einen elektronischen Kommutator aus dem Mctorsteuerungsalgorithmus ergebende Größe verschoben sind,während sich die Spannung zwischen den Phasen der Stromquelle um einen Winkel verschiebt, der für die Erzielung des AnIaufmomentes ausreicht.
^. Schaltung und. Speisung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η nz e ic h η e t, daß für die Stillstandzeit des vom-Wechselstromnetz abgeschalteten Motors eine Gleichspannung auf eine oder einige seiner Wicklungen gescta 1-tet ist.
4. Reluktanzschrittmotor für eine Schaltung und Speisung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3> dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Ständerwicklung, die mit 2 m auf einer magnetischen Achse liegenden Spulenpaaren versehen ist, wobei m die Anzahl der Phasen der den Motor speisenden Stromquelle ist, über Gleichrichterelemente (D₁, D₀, D-, D..)mit dem Metz (U₁, U₀)

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verbunden ist und in jedem Spulenpaar (w, - w_V) und w_o - wi,) eine Spule (W₁, w_o) so über ein Gleichrichterelement (D,, D₀) ■ an die Stromquelle angeschlossen ist, daß dessen Durchlaßrichtung von der Stromquelle weg gerichtet ist, und die andere

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Spule (w-,, Wh) so über ein Gleichrichterelement (D-,, Dh) an die Stromquelle angeschlossen ist, daß de-3sen Durchlaßrichtung zur Stromquelle geht.

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